DE19544338A1 - Winkelgeschwindigkeitssensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Winkelge­ schwindigkeitssensor, welcher zum Beispiel für ein Fahr­ zeugbewegungs-Steuersystem, ein Navigationssystem und eine Videokamera, um die Handbewegung des Bedieners zu kompen­ sieren, verwendet werden kann, und insbesondere einen Win­ kelgeschwindigkeitssensor, welcher die Winkelgeschwindig­ keit unter Verwendung eines Schwingungserzeugers erfaßt, der aus piezoelektrischem Material besteht.

Die Japanische Patentanmeldung Nr. Sho 61-294311 offen­ bart einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der einen Schwin­ gungserzeuger aufweist, der aus piezoelektrischem Material besteht. Bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor weist der Schwingungserzeuger eine Form einer Abstimmgabel auf und wird bei einer konstanten Frequenz zum Schwingen gebracht. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit auf den Schwingungserzeuger ausgeübt wird, wird die in dem Schwingungserzeuger erzeugte Corioliskraft aus Änderungen der Schwingungen des Schwin­ gungserzeugers erfaßt. Bei einem solchen Winkelgeschwindig­ keitssensor können Elektroden, die verursachen, daß der Schwingungserzeuger schwingt, und die die Corioliskraft er­ fassen, an der Seite jedes Schenkels des Schwingungserzeu­ gers angebracht sein. Ein solcher Sensor weist den Vorteil auf, daß er weniger Teile aufweist, daß er eine einfachere Struktur aufweist und somit einfacher herzustellen ist, als der herkömmlich verwendete Winkelgeschwindigkeitssensor, welcher durch ein Befestigen des piezoelektrischen Materi­ als an der Oberfläche eines metallischen Schwingungserzeu­ gers ausgebildet ist.

Bei dem in der vorhergehend erwähnten Druckschrift of­ fenbarten herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor ist jedoch eine Ansteuerelektrode auf einem der Schenkel ausge­ bildet und eine Erfassungselektrode ist auf dem anderen Schenkel ausgebildet. Von der Ansteuerelektrode erzeugte Schwingungen werden von dem einen Schenkel zu dem anderen Schenkel übertragen und die Schwingungen des anderen Schen­ kels werden von der Erfassungselektrode erfaßt. Da die Härte des Schenkels, der die Ansteuerelektrode aufweist, während Schwingungen allmählich verändert wird, wird eine Härtedifferenz zwischen dem Schenkelpaar erzeugt. Die Schwingungen der Schenkel werden aufgrund der Härtediffe­ renz unausgeglichen und deshalb verschlechtert sich die Schwingungscharakteristik des Schwingungserzeugers. Als Er­ gebnis sind Rauschsignale in dem Erfassungssignal beinhal­ tet und somit vermindert sich das Signal/Rausch-Verhältnis bzw. S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors.

Bei dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensor wird ebenso die Symmetrie der Schwingung zwischen dem Schenkel­ paar gebrochen, da der Sensor durch ein Ansteuern des einen Schenkels als Ganzes zum Schwingen gebracht wird. Deshalb wird die Schwingung über ein Trägerteil, welches den Schwingungserzeuger an seiner Mitte hält, nach außen über­ tragen. Auf Grund dessen verringert sich ebenso das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors.

Desweiteren ist die Dicke des piezoelektrischen Materi­ als zwischen den Erfassungselektroden viel größer, da der Schwingungserzeuger aus piezoelektrischem Material ausge­ bildet ist, und somit wird seine Kapazität weniger als ein Hundertstel als die des Winkelgeschwindigkeitssensors, wel­ cher durch ein Befestigen eines piezoelektrischen Elements an einem metallischen Schwingungserzeuger ausgebildet ist. Als Ergebnis besteht die Neigung, daß Rauschkomponenten in dem Erfassungssignal vorhanden sind, wenn eine Eingangs­ schaltung, welche das Erfassungssignal aus der Erfassungs­ elektrode aufnimmt, einen elektrischen Strom, der durch die Erfassungselektrode fließt, unter Verwendung eines Wider­ stands, wie er herkömmlich verwendet wird, zu einem Span­ nungssignal wandelt. Deshalb verschlechtert sich, vergli­ chen mit dem Winkelgeschwindigkeitssensor, welcher durch ein Befestigen eines piezoelektrischen Elements an einem metallischen Schwingungserzeuger ausgebildet ist, das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, die vorhergehenden Probleme zu lösen und in einem Winkelgeschwindigkeitssensor, in welchem die Winkelge­ schwindigkeit durch einen Schwingungserzeuger erfaßt wird, der aus piezoelektrischem Material besteht, das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis bzw. S/N-Verhältnis zu verbessern und eine Winkelgeschwindigkeit genau zu erfassen.

Um diese Aufgabe zu lösen, weist der Winkelgeschwindig­ keitssensor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schwin­ gungserzeuger auf, der aus piezoelektrischem Material be­ steht und eine Form einer Abstimmgabel aufweist, wobei die Abstimmgabel durch einen Verbindungsabschnitt und ein Schenkelpaar ausgebildet ist, das erste Enden aufweist, die mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sind. Zwei Ansteuer­ elektroden sind jeweils auf einer der U-förmigen Seitenflä­ chen des Schenkels des Schwingungserzeugers angebracht. Mindestens eine Erfassungselektrode ist zwischen den An­ steuerelektroden und Spitzenabschnitten des Schenkelpaares auf dem Schenkelpaar angebracht, um in Übereinstimmung mit Schwingungen von mindestens einem der zwei Schenkel in ei­ ner Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, in welcher die Schenkel liegen, ein Signal zu erzeugen. Eine gemeinsame Elektrode ist auf der anderen der U-förmigen Seitenflächen an dem Schenkelpaar angebracht, so daß die Ansteuerelektroden und die gemeinsame Elektrode das Schen­ kelpaar beidseitig umfassen. Eine Ansteuervorrichtung ver­ ursacht durch ein Anlegen einer Wechselspannung zwischen dem Ansteuerelektrodenpaar und der gemeinsamen Elektrode, daß der Schwingungserzeuger in der Ebene schwingt, die das Schenkelpaar enthält. Eine Erfassungsvorrichtung erfaßt ei­ ne Winkelgeschwindigkeit um eine vorbestimmte Achse auf der Grundlage eines Signals, das von der Erfassungselektrode erzeugt wird.

Gemäß dem vorhergehend beschriebenen Winkelgeschwindig­ keitssensor bleiben die Härten der Schenkel die gleichen, da die Ansteuerelektroden verursachen, daß beide Schenkel schwingen, und die Ansteuerelektroden verursachen, daß die Schenkel gleichmäßig schwingen, womit verhindert wird, daß die Schwingung des Schwingungserzeugers über den Verbin­ dungsabschnitt nach außen übertragen wird. Aus diesen Grün­ den kann der Schwingungserzeuger durch ein Anlegen einer ziemlich niedrigen Ansteuerspannung an die Ansteuerelektro­ den wirkungsvoll zum Schwingen gebracht werden und das Er­ fassungssignal weist verringerte Rauschkomponenten auf, wo­ durch das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindig­ keitssensors verbessert wird.

Eine Ansteuerelektrode kann sich durch den Verbindungs­ abschnitt durchgängig von einem Schenkel zu dem anderen ausdehnen und die andere Ansteuerelektrode kann sich durch­ gängig parallel zu der ersten Ansteuerelektrode ausdehnen. Da die Ansteuerspannungen, welche an die Ansteuerelektroden jedes Schenkels angelegt werden, gleichmäßig sind, sind die Schwingungen in jedem Schenkel ausgeglichen und jeder Schenkel kann symmetrisch mit der gleichen Schwingungscha­ rakteristik schwingen. Es ist möglich, die Verschlechterung des Signal/Rausch-Verhältnisses des Winkelgeschwindigkeits­ sensors aufgrund einer solchen Gleichmäßigkeit der Ansteu­ erspannungen zu verhindern.

In dem Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß der vorlie­ genden Erfindung kann eine Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen sein. Die Signalverarbeitungsschaltung ist aus einem Differentialverstärker oder einem Abgleichsdifferen­ tialverstärker zusammengesetzt, welcher eine Differential­ verstärkung oder eine Abgleichsdifferentialverstärkung für ein Erfassungssignal durchführt, das durch ein Wandeln ei­ nes elektrischen Stroms, der durch die Erfassungselektrode fließt, in ein Spannungssignal erzielt wird. Gemäß der vor­ liegenden Erfindung kann die Signalverarbeitungsschaltung deshalb unter Verwendung eines Operationsverstärkers oder dergleichen einfach zusammengesetzt sein.

Eine Überwachungselektrode kann auf einer U-förmigen Seitenfläche der Schenkel zwischen den Ansteuerelektroden und der Erfassungselektrode vorgesehen sein. Ein Überwa­ chungssignal aus der Überwachungselektrode, welches die Schwingungszustände der Schenkel zeigt, wird zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit und zum Erzeugen des Ansteuersi­ gnals verwendet. Das heißt, Schwingungszustände der Schen­ kel werden auf der Grundlage des Überwachungssignals er­ faßt. Wenn das Überwachungssignal an die Erfassungsvorrich­ tung angelegt wird, vergleicht die Erfassungsvorrichtung die Phase des Überwachungssignals, das als ein Referenzsi­ gnal dient, mit der des Erfassungssignals. Die Erfassungs­ vorrichtung kann die Schwingungszustände der Schenkel, die von einer Corioliskraft erzeugt werden, und auf der Grund­ lage der Schwingungszustände der Schenkel eine Winkelge­ schwindigkeit erfassen. Wenn das Überwachungssignal ebenso an die Ansteuervorrichtung angelegt wird und als ein ande­ res Referenzsignal für eine eigenerregte Schwingung verwen­ det wird, kann die Ansteuervorrichtung das Ansteuersignal erzeugen, um zu verursachen, daß jeder Schenkel bei einer vorbestimmten Frequenz schwingt. Insbesondere kann die Überwachungselektrode in einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel durch ein Positionieren der Überwachungselektrode zwischen der Ansteuerelektrode, welche zu dem Verbindungs­ abschnitt der Schenkel hin angebracht ist, und der Erfas­ sungselektrode, welche zu dem Spitzenabschnitt der Schenkel hin angebracht ist, verhindern, daß das Ansteuersignal, das an die Ansteuerelektrode angelegt wird, die Erfassungselek­ trode beeinträchtigt.

Wenn die Erfassungsvorrichtung die Phasen des Erfas­ sungssignals und des Überwachungssignals vergleicht, wird es bevorzugt, daß diese Signale unter Verwendung eines Strom/Spannungs-Wandlers, der einen Operationsverstärker beinhaltet, von elektrischen Stromsignalen in Spannungssi­ gnale gewandelt werden, bevor diese Signale an die Erfas­ sungsvorrichtung angelegt werden. Wenn ein typischer Strom/Spannungs-Wandler verwendet wird, welcher einen Wi­ derstand beinhaltet, verursacht dies nicht nur, daß sich das Signal/Rausch-Verhältnis des Erfassungssignals ver­ schlechtert, sondern verursacht ebenso eine Phasendifferenz zwischen einer tatsächlichen Bewegung einer Schwingung und den Überwachungs- und Erfassungssignalen, da eine Parallel­ schaltung des Widerstands und der Kapazität, die aus dem piezoelektrischen Material besteht, erzeugt wird. Um die Winkelgeschwindigkeit durch ein synchrones Demodulieren des Erfassungssignals unter Verwendung des Überwachungssignals als ein Referenzsignal zu erfassen, müssen die Phasen jedes Signals der Phase der tatsächlichen Schwingung der Schenkel entsprechen. Aus diesem Grund wird eine komplexe Struktur für die Erfassungsvorrichtung benötigt. Da jedoch die Strom/Spannungs-Wandler, die Operationsverstärker beinhal­ ten, verwendet werden, um Stromsignale in Spannungssignale zu wandeln, tritt mit diesen Wandlern keine Phasendifferenz auf, und somit kann die Winkelgeschwindigkeit einfach und genau in der Erfassungsvorrichtung erfaßt werden.

Aus dem gleichen Grund, wie er vorhergehend beschrieben worden ist, wird es bevorzugt, das Überwachungssignal durch einen Strom/Spannungs-Wandler, welcher einen Operationsver­ stärker aufweist, von einem Stromsignal in ein Spannungssi­ gnal zu wandeln, bevor die Ansteuervorrichtung das Überwa­ chungssignal aufnimmt.

Des weiteren kann in einer Signalübertragungsleitung ei­ ne Filtervorrichtung vorgesehen sein, in welcher das An­ steuersignal auf der Grundlage des Überwachungssignals er­ zeugt wird, um ein Abschneiden von Rauschkomponenten zu er­ halten, die anders als die Frequenzkomponenten sind, welche notwendig sind, um zu verursachen, daß die Schenkel schwin­ gen. Deshalb kann das Ansteuersignal selbst dann ohne den Einfluß von Rauschkomponenten erzeugt werden, wenn Rausch­ komponenten in dem Überwachungssignal beinhaltet sind. Als Ergebnis wird verursacht, daß die Schenkel richtig schwin­ gen, und das Signal/Rausch-Verhältnis des Ansteuersignals kann verbessert werden. Die Filtervorrichtung ist aus einem Bandpaßfilter oder einer Kombination von mehreren Tiefpaß­ filtern zusammengesetzt. Wenn die Filtervorrichtung aus ei­ ner Kombination von mehreren Tiefpaßfiltern zusammengesetzt ist, sind die Tiefpaßfilter so kombiniert, daß sich die Phase des Ansteuersignals nicht verschiebt.

Die Signalübertragungsleitung von der Erfassungselek­ trode oder der Überwachungselektrode zu dem Strom/Span­ nungs-Wandler kann mit einer Referenzspannung oder einer Massespannung des Winkelgeschwindigkeitssensors abgeschirmt sein. Diese Struktur kann verhindern, daß äußeres Rauschen die Signalübertragungsleitung erreicht. Da kein äußeres Rauschen in dem Erfassungssignal oder dem Überwachungssi­ gnal, das durch den Strom/Spannungs-Wandler erzeugt wird, beinhaltet ist, kann das Signal/Rausch-Verhältnis des Win­ kelgeschwindigkeitssensors verbessert werden.

Es wird bevorzugt, daß die Anordnung der Ansteuerelek­ trode, der Überwachungselektrode und der Erfassungselektro­ de, die an jedem Schenkel angebracht ist, symmetrisch zu­ einander ist, und daß die Verdrahtung dieser Elektroden ebenso symmetrisch ist. Gemäß dieser Struktur wird jeder Schenkel unter den gleichen Bedingungen zum Schwingen ge­ bracht und das Erfassungssignal wird von jedem Schenkel un­ ter den gleichen Bedingungen erzielt. Deshalb werden durch ein Mischen dieser Signale unter Verwendung eines Differen­ tialverstärkers oder dergleichen Rauschkomponenten ausge­ löscht und ein Erfassungssignal verdoppelt sich entspre­ chend der in jedem Schenkel erzeugten Corioliskraft in der Amplitude.

Eine Mehrzahl von Überwachungselektroden kann auf jedem Schenkel angebracht sein. In diesem Fall wird eine der Mehrzahl von Überwachungselektroden verwendet, um das Über­ wachungssignal zu erzeugen und der Rest davon wird an der Referenzspannung des Überwachungssignals oder der Masse­ spannung des Winkelgeschwindigkeitssensors gehalten. Gemäß dieser Struktur können Überwachungselektroden, die nicht zum Erzeugen des Überwachungssignals verwendet werden, die Ansteuerelektrode von der Erfassungselektrode abschirmen. Deshalb können die Überwachungselektroden verhindern, daß das Ansteuersignal das Erfassungssignal beeinträchtigt.

Es wird bevorzugt, daß Spalte zwischen angrenzenden Elektroden auf den Schenkeln auf 0.1 mm oder mehr einge­ stellt werden. Dies wird auf Grund dessen durchgeführt, da leicht eine Migration bzw. Verschiebung bzw. Wanderung ent­ steht, wenn die Spalte kleiner als dieser Wert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gesamtstruk­ tur eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine eine Struktur eines Schwingungserzeugers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellende perspek­ tivische Ansicht;

Fig. 3 eine die Anbringung des Schwingungserzeugers an einem Substrat darstellende perspektivische Ansicht;

Fig. 4A bis 4E eine Struktur des Schwingungserzeu­ gers darstellende Ansichten, wobei Fig. 4A eine Vorderan­ sicht, Fig. 4B eine Ansicht der linken Seite, Fig. 4C eine Ansicht der rechten Seite, Fig. 4D eine Rückansicht und Fig. 4E eine Draufsicht zeigt;

Fig. 5 ein eine Struktur einer Eingangsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellendes Blockschalt­ bild;

Fig. 6 ein eine Struktur einer Eingangsschaltung im Stand der Technik darstellendes Blockschaltbild;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Abänderung einer an die Elektroden angeschlossenen Verdrahtung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer anderen Ab­ änderung, bei welcher die Signalübertragungsleitungen von den Elektroden zu den Eingangsschaltungen durch Abschirm­ elektroden abgeschirmt sind;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer anderen Ab­ änderung einer Verarbeitungsschaltung für das Überwachungs­ signal;

Fig. 10A eine eine Struktur, in welcher Abschirmelek­ troden um die Erfassungselektrode vorgesehen sind, darstel­ lende perspektivische Ansicht;

Fig. 10B eine schematische Darstellung einer Polarisa­ tionsrichtung des piezoelektrischen Materials;

Fig. 10C eine schematische Darstellung einer Polarisa­ tionsrichtung des piezoelektrischen Materials;

Fig. 11A bis 11D eine Struktur eines in Fig. 10A ge­ zeigten Schwingungserzeugers darstellende Ansichten, wobei Fig. 11A eine Vorderansicht, Fig. 11B eine Ansicht der lin­ ken Seite, Fig. 11C eine Ansicht der rechten Seite, und Fig. 11D eine Rückansicht zeigt;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Struktur eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 eine schematische Darstellung der Erfassungs­ theorie der Winkelgeschwindigkeit gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 14 eine eine Struktur eines Schwingungserzeugers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellende per­ spektivische Ansicht;

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Gesamtstruk­ tur eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 16 eine eine Struktur eines Winkelgeschwindig­ keitssensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dar­ stellende perspektivische Ansicht;

Fig. 17A und 17B eine Struktur eines Winkelgeschwindig­ keitssensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dar­ stellende Ansichten, wobei Fig. 17A eine Vorderansicht und Fig. 17B eine Seitenansicht zeigt;

Fig. 18 eine schematische Darstellung der Bewegung des Schwingungserzeugers des Winkelgeschwindigkeitssensors;

Fig. 19 eine schematische Darstellung von Abmessungen eines Sockelabschnitts bzw. Trägerabschnitts bzw. Basisab­ schnitts 410 und eines Verbindungsabschnitts 432 eines Be­ festigungsteils;

Fig. 20 einen die Beziehung zwischen der Amplitude des Schwingungserzeugers und der Dicke des Verbindungsab­ schnitts 432 darstellenden Graph;

Fig. 21 eine eine Struktur eines Winkelgeschwindig­ keitssensors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel dar­ stellende perspektivische Ansicht;

Fig. 22A bis 22E Abänderungen eines Befestigungs­ teils 506 darstellende perspektivische Ansichten;

Fig. 23A und 23B das Verfahren eines Verbindens des Schwingungserzeugers und des Befestigungsteils gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel darstellende perspektivische Ansichten;

Fig. 24A bis 24E eine Struktur des Schwingungserzeu­ gers gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel darstellende An­ sichten, wobei Fig. 24A eine Vorderansicht, Fig. 24B eine Ansicht der linken Seite, Fig. 24C eine Ansicht der rechten Seite, Fig. 24D eine Rückansicht und Fig. 24E eine Drauf­ sicht zeigt;

Fig. 25 eine einen durch das Befestigungsteil an einem Substrat befestigten Schwingungserzeuger darstellende per­ spektivische Ansicht; und

Fig. 26A und 26B eine schematische Darstellung einer die Leitung eines elektrischen Stroms zwischen einer ge­ meinsamen Elektrode und einem Befestigungsteil betreffenden Theorie.

Im weiteren Verlauf werden bevorzugte Ausführungsbei­ spiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Winkelgeschwin­ digkeitssensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Schwingungserzeuger 2 auf, welcher die Form einer Abstimm­ gabel aufweist und an welchen mehrere Elektroden angebracht sind. Eine Ansteuer- und Erfassungsschaltung 20 verursacht durch die Elektroden, die an den Schwingungserzeuger 2 an­ gebracht sind, daß der Schwingungserzeuger 2 schwingt, und erfaßt aus den Schwingungen des Schwingungserzeugers 2 eine Winkelgeschwindigkeit Ωz um die in Fig. 1 gezeigte Z- Achse. Der Schwingungserzeuger 2, wie er in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, weist ein Schenkelpaar 4 und 6, welches aus piezoelektrischem Material besteht, und einen Verbindungs­ abschnitt 8 auf, der eines der Enden der Schenkel 4 und 6 verbindet. Ein Trägerteil 9 dehnt sich von der Mitte des Verbindungsabschnitts 8 auf eine den Schenkeln 4 und 6 ge­ genüberliegende Seite aus. Der Schwingungserzeuger 2 ist durch das Trägerteil 9 an einem Substrat 10 befestigt.

Die Schenkel 4 und 6 und der Verbindungsabschnitt 8 sind alle ein viereckiges Prisma. Der Schwingungserzeuger 2 ist so an dem Substrat 10 befestigt, daß beide U-förmigen Flä­ chen X1 und X2 parallel zu einer Oberfläche des Substrats 10 verlaufen. Ein keramisches piezoelektrisches Material, wie zum Beispiel PZT, Kristall oder dergleichen, kann als ein piezoelektrisches Material verwendet werden, das den Schwingungserzeuger 2 ausbildet. In dem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel wird PZT verwendet, da eine Polarisations­ richtung wie erwünscht eingestellt werden kann und eine Herstellung einfach ist.

Die Fläche X1, die in Fig. 4A gezeigt ist, weist daran angebrachte Ansteuerelektroden 12a und 12b, Überwachungs­ elektroden 14a bis 14d und Elektroden 16a und 16b für eine Polarisation in der Reihenfolge von dem Verbindungsab­ schnitt 8 zu der Spitze auf. Auf den Flächen Y1 und Y2, welche die äußeren rechten und linken Oberflächen der Schenkel 4 und 6 sind, wie es in Fig. 4B und 4C gezeigt ist, sind Erfassungselektroden 18a und 18b an einer Positi­ on angebracht, die den Elektroden 16a und 16b entspricht. Auf der Fläche X2, welches eine hintere Fläche der Schenkel 4 und 6 ist, wie es in Fig. 4D gezeigt ist, ist eine ge­ meinsame Elektrode 19, welche eine Referenzspannung anlegt, gegenüber Ansteuerelektroden 12a und 12b, Überwachungselek­ troden 14a bis 14d und Erfassungselektroden 18a und 18b an­ gebracht.

Als Ergebnis der an den Flächen X1 und X2 der Schenkel 4 und 6 angebrachten Elektroden, werden die Schenkel 4 und 6 entlang der X-Achse (in Fig. 2 gezeigt), die senkrecht zu den Flächen X1 und X2 verläuft, polarisiert, wie es durch Pfeile in Fig. 4E gezeigt ist. Die Ansteuerelektroden 12a und 12b sind so ausgebildet, daß sie durchgängig sind, und dehnen sich durch den Verbindungsabschnitt 8 von dem Schen­ kel 4 zu dem Schenkel 6 aus. Die Elektrode 12a ist auf der Innenseite der Fläche X1 vorgesehen und die Elektrode 12b ist auf der Außenseite der Fläche X1 vorgesehen. Die Über­ wachungselektroden 14a und 14c sind an dem Schenkel 4 ange­ bracht und Überwachungselektroden 14b und 14d sind an dem Schenkel 6 angebracht. Die Erfassungselektroden 18a und 18b sind an einer Position in der Nähe der Fläche X2 auf den Flächen Y1 und Y2 der Schenkel 4 und 6 angebracht. Alle Spalte zwischen angrenzenden Elektroden, die an der Ober­ fläche des Schwingungserzeugers 2 angebracht sind, sind auf 0.1 mm oder mehr eingestellt.

Wenn Wechselspannungen, die eine Phasendifferenz von 180 Grad aufweisen, an die Ansteuerelektrode 12a bzw. die Ansteuerelektrode 12b angelegt werden, schwingen die Schen­ kel 4 und 6 in der Richtung der Y-Achse (in Fig. 2 ge­ zeigt), welche parallel zu einer Ebene verläuft, die die Schenkel 4 und 6 enthält. Schwingungen der Schenkel 4 und 6 werden durch den elektrischen Strom erfaßt, der zwischen den Überwachungselektroden 14a bis 14d und der gemeinsamen Elektrode 19 fließt. Wenn ein elektrischer Strom, der zwi­ schen den Erfassungselektroden 18a und 18b und der gemein­ samen Elektrode 19 fließt, erfaßt wird, können außerdem Schwingungen der Schenkel 4 und 6 entlang der X-Achse er­ faßt werden und desweiteren kann die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse in der Mitte der Schenkel 4 und 6 erzielt werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Schwingung der Schenkel 4 und 6 entlang der X-Achse und die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse aus dem elektrischen Strom, der zwischen der gemeinsamen Elektrode 19 und den Erfassungselektroden 18a und 18b fließt, erfaßt werden, da die Erfassungselektroden 18a und 18b an einer Position in der Nähe der Fläche X2 auf den Flächen Y1 und Y2 der Schen­ kel 4 und 6 ausgebildet sind. Wenn die Erfassungselektroden 18a und 18b in der Nähe der Fläche X1 auf den Flächen Y1 und Y2 der Schenkel 4 und 6 ausgebildet sind, können die Elektroden 16a und 16b als Referenzelektroden für die Er­ fassungselektroden 18a und 18b dienen. Die Schwingung der Schenkel 4 und 6 entlang der X-Achse und die Winkelge­ schwindigkeit um die Z-Achse kann aus dem elektrischen Strom, der zwischen den Elektroden 16a und 16b und den Er­ fassungselektroden 18a und 18b fließt, erfaßt werden.

Als nächstes wird eine Ansteuer- und Erfassungsschal­ tung 20 erklärt. Die Ansteuer- und Erfassungsschaltung 20 beinhaltet eine Eingangsschaltung 22, die ein Überwachungs­ signal aus einer (14d in dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel) der vier Überwachungselektroden 14a bis 14d auf­ nimmt. Eingangsschaltungen 24a und 24b nehmen Erfassungssi­ gnale aus den Erfassungselektroden 18a und 18b auf. Ein ei­ generregter Oszillator 26 erzeugt Ansteuersignale (Wechselspannungen), die an die Ansteuerelektroden 12a und 12b angelegt werden, unter Verwendung des Überwachungssi­ gnals als ein Referenzsignal. Eine Erfassungsschaltung 28 erfaßt die Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z-Achse auf der Grundlage des Überwachungssignals aus der Eingangsschaltung 22 und den Erfassungssignalen aus den Eingangsschaltungen 24a und 24b. Von den vier Überwachungselektroden 14a bis 14d sind Überwachungselektroden (14a bis 14c in dem vorlie­ genden Ausführungsbeispiel), welche nicht an die Eingangs­ schaltung 22 angeschlossen sind, mit einem Draht (in der Figur nicht gezeigt) an das Substrat 10 angeschlossen, so daß ihr Spannungspegel der gleiche wie der der gemeinsamen Elektrode 19 wird.

Die Eingangsschaltungen 22, 24a und 24b, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, sind Strom/Spannungs-Wandler, die ei­ nen Operationsverstärker OPI beinhalten. Eine Signalleitung von jeder Elektrode ist an einen invertierten Eingangsan­ schluß des Operationsverstärkers OP1 angeschlossen und der gleiche Spannungspegel wie der der gemeinsamen Elektrode 19, welcher die Referenzspannung der Elektroden ist, wird an seinen nichtinvertierten Eingangsanschluß angelegt. Ein Widerstand R1 zur Strom/Spannungs-Wandlung ist zwischen dem invertierten Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 angeschlossen. Dies verur­ sacht, daß eine elektrostatische Kapazität des Schwingungs­ erzeugers 2 kleiner als die eines Schwingungserzeugers ist, bei dem piezoelektrische Elemente auf Schenkeln, die aus Metall bestehen, angebracht sind, da der Schwingungserzeu­ ger 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus piezoelek­ trischem Material besteht. Wenn die herkömmliche Eingangs­ schaltung, die in Fig. 6 gezeigt ist, für einen solchen Piezoschwingungserzeuger verwendet wird, wird eine Phasen­ differenz zwischen der tatsächlichen Bewegung des Schwin­ gungserzeugers 2 und dem Überwachungssignal oder den Erfas­ sungssignalen erzeugt, und somit verschlechtert sich das Signal/Rausch-Verhältnis des Überwachungssignals oder der Erfassungssignale. In der Eingangsschaltung im Stand der Technik ist ein Widerstand R2 zwischen dem piezoelektri­ schen Element und dem gemeinsamen Spannungspegel (Masse) angeschlossen. Ein Anschluß des Widerstands R2 ist durch eine Pufferschaltung, die aus einem Operationsverstärker OP2 besteht, an eine Erfassungsschaltung angeschlossen. Wenn diese Eingangsschaltung für den Schwingungserzeuger 2, der aus piezoelektrischem Material besteht, verwendet wird, besteht aufgrund der kleinen elektrostatischen Kapazität des Schwingungserzeugers 2 die Neigung, daß Rauschkomponen­ ten in dem Erfassungssignal beinhaltet sind, und ebenso verschiebt sich die Phase des Erfassungssignals, das von der Eingangsschaltung angelegt wird, von der Phase der tat­ sächlichen Schwingung des Schwingungserzeugers 2. Aus die­ sen Gründen werden Eingangsschaltungen 22, 24a und 24b für das Überwachungssignal und die Erfassungssignale bevorzugt aus einem Strom/Spannungs-Wandler ausgebildet, welcher ein Stromsignal mit einem Operationsverstärker OP1 in ein Span­ nungssignal wandelt. Diese Struktur ermöglicht es, das Überwachungssignal und die Erfassungssignale ohne eine Pha­ sendifferenz zu der tatsächlichen Schwingung des Schwin­ gungserzeugers 2 zu erzielen, wobei diese weniger durch Rauschen beeinflußt sind.

Der eigenerregte Oszillator 26 weist eine Amplituden- Steuerschaltung 32 (eine Konstantamplitudenschaltung kann ebenso angewendet werden), welche das Ansteuersignal auf der Grundlage des Überwachungssignals erzeugt, das durch die Eingangsschaltung 22 aufgenommen wird, ein Bandpaßfil­ ter (BPF) 34, das Frequenzkomponenten beseitigt, die höher als die Ansteuerfrequenz sind, und einen Invertierer 36 auf, der das Ansteuersignal, das durch das BPF 34 geht, in­ vertiert. Das Ansteuersignal, das durch das BPF 34 geht, wird direkt an die Ansteuerelektrode 12b angelegt und wird über den Invertierer 36 an die Ansteuerelektrode 12a ange­ legt. Das heißt, es besteht eine Phasendifferenz von 180 Grad zwischen den Ansteuerelektroden 12a und 12b. Deshalb löschen sich Rauschkomponenten, die in dem Ansteuersignal beinhaltet sind, das durch das BPF 34 geht, gegenseitig aus, wenn der Schwingungserzeuger 2 durch Ansteuerelektro­ den 12a und 12b zum Schwingen gebracht wird, so daß der Schwingungserzeuger 2 bei einer erwünschten Frequenz schwingt.

Das BPF 34 wird verwendet, um Hochfrequenzkomponenten des Ansteuersignals zu beseitigen. Der Grund dafür, daß das BPF 34 benötigt wird, ist der, daß das Ansteuersignal, ver­ glichen mit dem Fall eines Verwendens der herkömmlichen Eingangsschaltung, dem Einfluß von Rauschkomponenten ausge­ setzt ist, die höher als die Ansteuerfrequenz sind. Das BPF 34 kann den Winkelgeschwindigkeitssensor unberücksichtigt der Struktur des Strom/Spannungs-Wandlers stabil gegenüber einer Störung machen. Das BPF 34 kann durch eine Kombina­ tion von Tiefpaßfiltern ersetzt werden, obgleich es anzu­ merken ist, daß die Phase des Ansteuersignals auf der glei­ chen wie die der Schwingung des Schwingungserzeugers 2 ge­ halten werden muß.

Die Erfassungsschaltung 28 weist einen Differentialver­ stärker 38, welcher die Differenz zwischen den zwei Erfas­ sungssignalen verstärkt, die durch Eingangsschaltungen 24a und 24b angelegt werden, und eine Synchrondemodulations­ schaltung 40 auf, die das Ausgangssignal des Differential­ verstärkers 38 und das Überwachungssignal aus der Eingangs­ schaltung 22 aufnimmt und das Erfassungssignal unter Ver­ wendung des Überwachungssignals als ein Referenzsignal syn­ chron demoduliert. Ein Ausgangssignal aus der Synchrondemo­ dulationsschaltung 40 zeigt die Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z-Achse. Anders ausgedrückt werden in der Erfas­ sungsschaltung 28 die zwei Erfassungssignale in zwei Si­ gnale gedreht, die die gleiche Phase aufweisen, und werden durch den Differentialverstärker 38 kombiniert. Als Ergeb­ nis erzeugt der Differentialverstärker 38 ein Ausgangssi­ gnal, in welchem die Rauschkomponenten, die in jedem Erfas­ sungssignal beinhaltet sind, ausgelöscht sind. Wenn das be­ arbeitete Erfassungssignal an die Synchrondemodulations­ schaltung 40 angelegt wird, erzeugt die Synchrondemodulati­ onsschaltung 40 das Erfassungssignal, das die Winkelge­ schwindigkeit zeigt, ohne von den Rauschkomponenten beein­ trächtigt zu sein.

Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, sind die Ansteuerelektroden 12a und 12b an den Schenkeln 4 und 6 des Schwingungserzeugers 2 angebracht, der in der Form einer Abstimmgabel ausgebildet ist. Die Ansteuersignale für An­ steuerelektroden 12a und 12b weisen eine Phasendifferenz von 180 Grad auf. Deshalb wird während eines Schwingens keine Härtedifferenz zwischen den Schenkeln 4 und 6 er­ zeugt, wie es mit dem herkömmlichen Winkelgeschwindigkeits­ sensor der Fall ist, und somit schwingen die Schenkel 4 und 6 stabil. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden desweiteren keine Schwingungen des Schwingungserzeugers 2 über den Verbindungsabschnitt 8 und das Trägerteil 9 zu dem Substrat 10 übertragen. Aus diesen Gründen kann der Schwin­ gungserzeuger 2 durch ein Anlegen einer ziemlich niedrigen Ansteuerspannung an die Ansteuerelektroden 12a und 12b wir­ kungsvoll zum Schwingen gebracht werden. Ebenso weist das Erfassungssignal verringerte Rauschkomponenten auf, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssen­ sors verbessert wird.

Da sich die Ansteuerelektroden 12a und 12b durch den Verbindungsabschnitt 8 zwischen den Schenkeln 4 und 6 aus­ dehnen, schwingen die Schenkel 4 und 6 auf eine symmetri­ sche Weise. Das heißt, die Schenkel 4 und 6 schwingen sym­ metrisch mit der gleichen Schwingungscharakteristik. Als Ergebnis verschlechtert sich das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors nicht.

Da die Ansteuerelektroden 12a und 12b, die Überwa­ chungselektroden 14a bis 14d und die Erfassungselektroden 18a und 18b an den Schenkeln 4 und 6 in der Reihenfolge von dem Verbindungsabschnitt 8 zu den Spitzen der Schenkel 4 und 6 angebracht sind, kann die Erfassungsschaltung 28 die Schwingungen des Schwingungserzeugers 2 durch die Erfas­ sungselektroden 18a und 18b wirkungsvoll erfassen. Deswei­ teren können Überwachungselektroden 14a bis 14d den Einfluß der Ansteuersignale auf die Erfassungselektroden 18a und 18b unterdrücken. Aus diesen Gründen kann das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors ebenso verbessert werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Über­ wachungselektroden 14a bis 14c, welche nicht an die Ein­ gangsschaltung 22 angeschlossen sind, an das Substrat 10 angeschlossen, so daß ihr Spannungspegel der gleiche wie der der gemeinsamen Elektrode 19 wird. Deshalb werden die Erfassungselektroden 18a und 18b durch die Überwachungs­ elektroden 14a bis 14c elektrisch abgeschirmt und deshalb verhindern sie wirkungsvoller, daß die Ansteuersignale die Erfassungselektroden 18a und 18b beeinträchtigen.

In der Erfassungsschaltung 28 werden die zwei Erfas­ sungssignale von dem Differentialverstärker 38 kombiniert. Als Ergebnis sind die Rauschkomponenten, die in jedem Er­ fassungssignal beinhaltet sind, ausgelöscht. Deshalb kann das vorliegende Ausführungsbeispiel ein Erfassungssignal erzielen, das die Winkelgeschwindigkeit zeigt, ohne von Rauschkomponenten beeinträchtigt zu sein, und somit kann das Signal/Rausch-Verhältnis von ihm verbessert werden.

Da die Eingangsschaltungen in der Ansteuer- und Erfas­ sungsschaltung 20, welche das Überwachungssignal und das Erfassungssignal aufnehmen, Strom/Spannungs-Wandler sind, die aus Operationsverstärkern bestehen, weisen die Überwa­ chungs- und Erfassungssignale die gleiche Phase wie die tatsächlichen Schwingungen des Schwingungserzeugers 2 auf, und somit kann das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelge­ schwindigkeitssensors verbessert werden.

Des weiteren verbessert das BPF 34 bei der eigenerregten Schwingung das Ansteuersignal für den Schwingungserzeuger 2.

Als Ergebnis weist der Winkelgeschwindigkeitssensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein äußerst hohes Si­ gnal/Rausch-Verhältnis auf und kann die Winkelgeschwindig­ keit Ωz unberücksichtigt der Tatsache, daß der Schwin­ gungserzeuger 2 aus piezoelektrischem Material besteht, ge­ nau erfassen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Spalte zwischen angrenzenden Elektroden auf dem Schwingungserzeu­ ger 2 auf 0.1 mm oder mehr eingestellt. Dies wird auf Grund dessen durchgeführt, da leicht eine Migration entsteht, wenn die Spalte klein sind. Die Migration verschlechtert die Zuverlässigkeit des Sensors. Die Spalte, die auf 0.1 mm oder mehr eingestellt sind, können ein Entstehen einer Mi­ gration verhindern.

Wie es vorhergehend erwähnt worden ist, wird die Über­ wachungselektrode 14d verwendet, um das Überwachungssignal zu erzeugen. Der Rest der Überwachungselektroden 14a bis 14c wird auf der gleichen Spannung wie die gemeinsame Elek­ trode 19 gehalten. Die Überwachungselektroden 14a bis 14c schirmen die Erfassungselektroden 18a und 18b elektrisch ab. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, können die Überwachungs­ elektroden 14a und 14b (Überwachungselektroden 14c und 14d können wahlweise ausgewählt werden) jedoch an die Eingangs­ schaltung 22 angeschlossen sein und die Überwachungselek­ troden 14c und 14d (Überwachungselektroden 14a und 14b kön­ nen wahlweise ausgewählt werden) können an die gemeinsame Spannungsleitung (Masse) des Substrats 10 angeschlossen sein, so daß der Spannungspegel der Überwachungselektroden 14c und 14d auf dem gemeinsamen Spannungspegel gehalten wird. Da die Signalleitungen an den Schenkeln 4 und 6 voll­ kommen symmetrisch sind, kann das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors verbessert werden. Das heißt, eine Kapazität zwischen den Ansteuerelektroden 12a und 12b und den Erfassungselektroden 18a und 18b oder der Elastizitätskoeffizient ändert sich mit den Verbindungen der Signalleitungen. Eine Asymmetrie zwischen den Schenkeln 4 und 6 verschlechtert das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors. Aus diesem Grund sind die Elektroden auf den Schenkeln 4 und 6 symmetrisch ausgebil­ det, so daß die Schenkel 4 und 6 symmetrisch sind. Wenn das Überwachungssignal jedoch durch eine der Überwachungselek­ troden 14a bis 14d angelegt wird, und die anderen auf dem gemeinsamen Spannungspegel gehalten werden, wird eine Asym­ metrie zwischen den Schenkeln 4 und 6 erzeugt und das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors wird verschlechtert. Deshalb wird es bevorzugt, Verbindun­ gen der Signalleitungen der Schenkel 4 und 6 symmetrisch zu machen.

Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, können Rauschkomponenten, welche von einer kapazitiven Kopplung verursacht werden, verringert werden und das Signal/Rausch-Verhältnis des Sen­ sors kann verbessert werden, wenn Drähte von den Erfas­ sungselektroden 18a und 18b und den Überwachungselektroden 14a und 14b zu den Eingangsschaltungen 22, 24a und 24b oder Drähte von den Überwachungselektroden 14c und 14d an Masse auf dem Substrat durch Elektroden 41 abgeschirmt werden. Die Abschirmelektroden 41 können auf dem gemeinsamen Span­ nungspegel oder dem Massespannungspegel gehalten werden.

In dem Schwingungserzeuger 2 des vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiels weisen die Signale aus den Überwachungselek­ troden 14a und 14b und die Signale aus den Überwachungs­ elektroden 14c und 14d eine inverse bzw. umgekehrte Phase auf, wenn die Ansteuerelektroden 12a und 12b erregt werden, da die Polarisationsrichtungen der Schenkel 4 und 6 die gleichen sind. Aus diesem Grund verkoppeln, wie es zum Bei­ spiel in Fig. 9 gezeigt ist, Eingangsschaltungen 22a und 22b Überwachungssignale, die die gleiche Phase aufweisen, durch ein Anschließen der Überwachungselektroden 14a und 14b an die Eingangsschaltung 22b und der Überwachungselek­ troden 14c und 14d an die Eingangsschaltung 22a. Dann wer­ den Überwachungssignale, welche zueinander die inverse Phase aufweisen, an eine Subtraktionsschaltung 43 angelegt. Deshalb wird die Amplitude des Überwachungssignals durch die Subtraktionsschaltung 43 vergrößert. Wenn dieses ver­ größerte Überwachungssignal an den eigenerregten Oszillator 26 und die Erfassungsschaltung 28 angelegt wird, werden le­ diglich die Schwingungskomponenten entlang der Y-Achse, welche der Schwingungsrichtung des Schwingungserzeugers 2 entspricht, aus dem vergrößerten Überwachungssignal er­ zielt, und andere Schwingungskomponenten als jene entlang der Y-Achse werden als Rauschkomponenten ausgelöscht. Dem­ gemäß kann durch ein Kombinieren der Überwachungssignale ein stabiles und genaues Überwachungssignal erzielt werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Erfas­ sungselektroden 18a und 18b an den Flächen Y1 und Y2 der Schenkel 4 und 6 angebracht. Wie es jedoch zum Beispiel in den Fig. 10A bis 10C und den Fig. 11A bis 11D gezeigt ist, können die Erfassungselektroden 18a und 18b vor den Ansteuersignalen geschützt werden und das Signal/Rausch- Verhältnis des Sensors kann verbessert werden, wenn die Er­ fassungselektroden 18a und 18b auf den Flächen Y1 und Y2 mit Abschirmelektroden 50a und 50b, die an die gemeinsame Elektrode 19 angeschlossen sind, umgeben sind. In diesem Fall entspricht, wie es in den Fig. 10A bis 10C gezeigt ist, die Polarisationsrichtung in einem Abschnitt B der Schenkel 4 und 6, in dem die Ansteuerelektroden 12a und 12b und die Überwachungselektroden 14a bis 14d angebracht sind, einer Richtung von der Fläche X1 zu der Fläche X2. In einem Abschnitt A der Schenkel 4 und 6, in dem die Erfassungs­ elektrode 18a und 18b und die Abschirmelektroden 50a und 50b angebracht sind, entspricht die Polarisationsrichtung einer Richtung von den Erfassungselektroden 18a und 18b zu den entsprechenden Abschirmelektroden 50a und 50b und der gemeinsamen Elektrode 19. Die Elektroden 16a und 16b, wel­ che auf der Fläche X1 gegenüber den Erfassungselektroden 18a und 18b angebracht sind, sind unnötig.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel erfaßt der Winkelgeschwindigkeitssensor die Winkelgeschwindigkeit in der Mitte der Schenkel 4 und 6 des Schwingungserzeugers 202 um die X-Achse, welche sich in einem rechten Winkel zu den Flächen X1 und X2 des Schwingungserzeugers 202 befindet.

Der Schwingungserzeuger 202 des zweiten Ausführungsbei­ spiels ist weitestgehend genauso wie der Schwingungserzeu­ ger 2 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Der ein­ zige Unterschied zwischen ihnen besteht darin, daß in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Erfassungselektroden 18a und 18b von den Flächen Y1 und Y2 der Schenkel 4 und 6 be­ seitigt sind. Die Elektroden 16a und 16b, die an der Fläche X1 des Schwingungserzeugers 2 angebracht sind, werden als Erfassungselektroden verwendet. Das heißt, der Winkelge­ schwindigkeitssensor ist dadurch unterschiedlich zu dem Winkelgeschwindigkeitssensor des ersten Ausführungsbei­ spiels, welcher die Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z- Achse aus den Schwingungen der Schenkel 4 und 6 in der Richtung der X-Achse erfaßt, daß er die Winkelgeschwindig­ keit Ωx in der Mitte der Schenkel 4 und 6 um die X-Achse erfaßt, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Wenn die Winkelge­ schwindigkeit Ωx um die X-Achse auf den Schwingungserzeu­ ger 202 wirkt, wird durch die Winkelgeschwindigkeit Ωx ei­ ne Corioliskraft induziert. Die Corioliskraft läßt die Schenkel 4 und 6 in entgegengesetzten Richtungen zueinander entlang der Y-Achse schwingen. Spannungssignale, die pro­ portional zu der Winkelgeschwindigkeit Ωx sind, werden als Reaktion auf das Schwingen der Schenkel 4 und 6 entlang der Y-Achse durch eine Druckbeanspruchung oder eine Zugbean­ spruchung, die auf die Schenkel 4 und 6 ausgeübt wird, in den Erfassungselektroden 16a und 16b erzeugt. Die Span­ nungssignale, die in die Erfassungselektroden 16a und 16b induziert werden, werden als ein Erfassungssignal erfaßt.

Eine Ansteuer- und Erfassungsschaltung 220 des zweiten Ausführungsbeispiels weist die gleiche Struktur, wie die des ersten Ausführungsbeispiels auf, das heißt, sie weist eine Eingangsschaltung 22, die das Überwachungssignal aus der Überwachungselektrode 14d aufnimmt, Eingangsschaltungen 24a und 24b, die die Erfassungssignale aus den Elektroden 16a und 16b, die als die Erfassungselektroden verwendet werden, aufnehmen, einen eigenerregten Oszillator 26 und eine Erfassungsschaltung 228 auf. Die Eingangsschaltungen 22, 24a und 24b und der eigenerregte Oszillator 26 sind auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut, aber die Erfassungsschaltung 228 ist ein wenig unterschiedlich zu der Erfassungsschaltung 28 des ersten Ausführungsbeispiels. Das heißt, in dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel weist eine Signalverarbeitungsschaltung 60 einen Invertierer 55, einen veränderbaren Widerstand VR1 und einen Puffer 57 anstelle des Operationsverstärkers 38 auf. In der Signalverarbeitungsschaltung 60 wird das Erfas­ sungssignal, das durch die Eingangsschaltung 24b geht, von dem Invertierer 55 invertiert bzw. umgekehrt und dann wird das invertierte Signal an ein Ende des veränderbaren Wider­ stands VR1 angelegt. Das Erfassungssignal, das durch die Eingangsschaltung 24a geht, wird direkt an das andere Ende des veränderbaren Widerstands VR1 angelegt. Die Erfassungs­ signale werden in dem veränderbaren Widerstand VR1 verkop­ pelt. Das verkoppelte Erfassungssignal wird von einem be­ weglichen Kontakt des Widerstands VR1 erzeugt und wird über den Puffer 57 an die Synchrondemodulationsschaltung 40 an­ gelegt. Das heißt, die Signalverarbeitungsschaltung 60 dreht die zwei Erfassungssignale, die zueinander entgegen­ gesetzte Phasen aufweisen, durch den Invertierer 55 in Si­ gnale, die die gleiche Phase aufweisen, und verkoppelt die Signale, die die gleiche Phase aufweisen, in dem veränder­ baren Widerstand VR1. Gemäß dem Winkelgeschwindigkeitssen­ sor des zweiten Ausführungsbeispiels ist es durch ein Ein­ stellen des Werts des veränderbaren Widerstands VR1 mög­ lich, Rauschkomponenten, welche durch ein einfaches Verkop­ peln der Signale nicht beseitigt werden können, zu verrin­ gern, wenn die Erfassungssignale verkoppelt werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14 und 15 beschrieben. In dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel erfaßt der Winkelgeschwindig­ keitssensor die Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z-Achse oder die Winkelgeschwindigkeit Ωx um die X-Achse. Der Win­ kelgeschwindigkeitssensor des dritten Ausführungsbeispiels kann jedoch die Winkelgeschwindigkeit Ωz und die Winkelge­ schwindigkeit Ωx unter Verwendung lediglich eines einzigen Schwingungserzeugers 302 gleichzeitig erfassen.

Der Schwingungserzeuger 302 des dritten Ausführungsbei­ spiels ist weitestgehend genauso wie der Schwingungserzeu­ ger 2 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Der ein­ zige Unterschied zwischen ihnen besteht darin, daß die Er­ fassungselektroden 18a und 18b von den Flächen Y1 und Y2 der Schenkel 4 und 6 beseitigt sind, gemeinsame Elektroden 62a und 62b, welche auf der gleichen Spannung wie die ge­ meinsame Elektrode 19 gehalten werden, in jeder Mittenposi­ tion angebracht sind, die den Elektroden 16a und 16b auf den Flächen Y1 und Y2 entspricht und desweiteren eine Elek­ trode 16c an einer Position angebracht ist, die der Elek­ trode 16b auf der Fläche X2 des Schenkels 6 entspricht. In dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Elektrode 16a auf der Fläche X1 des Schenkels 4 und die Elektrode 16c auf der Fläche X2 des Schenkels 6 als Erfassungselektroden ver­ wendet.

Ein Ansteuer- und Erfassungsschaltung 320 des dritten Ausführungsbeispiels weist die gleiche Struktur wie die des ersten Ausführungsbeispiels auf. Das heißt, sie weist eine Eingangsschaltung 22, die das Überwachungssignal aus der Überwachungselektrode 14d aufnimmt, Eingangsschaltungen 24a und 24b, die die Erfassungssignale aus den Elektroden 16a und 16c, die als die Erfassungselektroden verwendet werden, aufnehmen, einen eigenerregten Oszillator 26 und eine Er­ fassungsschaltung 328 auf. Die Eingangsschaltungen 22, 24a und 24b und der eigenerregte Oszillator 26 sind auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel aufge­ baut, aber die Erfassungsschaltung 328 ist unterschiedlich zu der Erfassungsschaltung 28 des ersten Ausführungsbei­ spiels. Das heißt, in dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Erfassungsschaltung 328 eine Subtraktionsschaltung 64, die ein Erfassungssignal von dem anderen Erfassungssignal subtrahiert, eine Additionsschaltung 66, die diese Erfas­ sungssignale addiert, eine Synchrondemodulationsschaltung 40x, die das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 64 unter Verwendung des Überwachungssignals, das durch die Eingangsschaltung 22 geht, als ein Referenzsignal synchron demoduliert, und eine Synchrondemodulationsschaltung 40z auf, die das Ausgangssignal der Additionsschaltung 66 unter Verwendung des Überwachungssignals, das durch die Eingangs­ schaltung 22 geht, als ein Referenzsignal synchron demodu­ liert.

Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, werden Si­ gnale, die die gleiche Phase aufweisen, von Elektroden 16a und 16c erzeugt, wenn die Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z-Achse auf den Schwingungserzeuger 302 wirkt, da die Elek­ trode 16a und die Elektrode 16c, die als die Erfassungs­ elektroden verwendet werden, auf unterschiedlichen Flächen (Fläche X1 und Fläche X2) der Schenkel 4 bzw. 6 angebracht sind. Wenn andererseits die Winkelgeschwindigkeit Ωx um die X-Achse auf den Schwingungserzeuger 302 wirkt, werden Signale, die eine entgegengesetzte Phase aufweisen, von den Elektroden 16a und 16c erzeugt, da eine Druckbeanspruchung und eine Zugbeanspruchung auf den Schenkel 4 bzw. 6 ausge­ übt werden. Deshalb verdoppelt sich das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 64, während eine Winkelgeschwindig­ keit Ωx um die X-Achse auf den Schwingungserzeuger 302 wirkt. Andererseits ist das Ausgangssignal der Subtrakti­ onsschaltung 64 Null, während eine Winkelgeschwindigkeit Ω z um die Z-Achse auf den Schwingungserzeuger 302 ausgeübt wird. Das Ausgangssignal der Additionsschaltung 66 verdop­ pelt sich, während eine Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z- Achse auf den Schwingungserzeuger 302 wirkt. Andererseits ist das Ausgangssignal der Additionsschaltung 66 Null, wäh­ rend eine Winkelgeschwindigkeit Ωx um die X-Achse auf den Schwingungserzeuger 302 ausgeübt wird.

Aus diesen Gründen kann der Winkelgeschwindigkeitssen­ sor des dritten Ausführungsbeispiels eine Winkelgeschwin­ digkeit Ωx um die X-Achse mittels der Subtraktionsschal­ tung 64 und der Synchrondemodulationsschaltung 40x und eine Winkelgeschwindigkeit Ωz um die Z-Achse mittels der Addi­ tionsschaltung 66 und der Synchrondemodulationsschaltung 40z erfassen.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 16, 17A und 17B beschrieben. Wie es in Fig. 16, 17A und 17B gezeigt ist, weist ein Winkelgeschwindigkeitssensor 402 einen Schwingungserzeuger 404, welcher aus piezoelektrischem Ma­ terial besteht und auf welchen Elektroden angebracht sind, und ein Befestigungsteil 406 auf, welches aus rostfreiem Stahl besteht und zum Befestigen des Schwingungserzeugers 404 auf einem zu erfassenden Objekt M verwendet wird. Der Schwingungserzeuger 404 in der Form einer Abstimmgabel be­ steht aus einem Sockelabschnitt 410, der eine Sockelfläche 404a aufweist, die an dem Befestigungsteil 406 befestigt ist, und einem Schenkelpaar 412 und 414, welches von der Sockelfläche 404a weggehend parallel ausgebildet ist. Eine vordere Fläche 404b (gleichbedeutend der Fläche X1) des Schwingungserzeuger 404 weist mehrere angebrachte Elek­ troden auf. Schwingungselektroden 416 und 418 lassen die Schenkel 412 und 414 entlang der X-Achse schwingen, so daß sie sich zueinander periodisch nähern und entfernen. Über­ wachungselektroden 420 erzeugen synchron zu den Schwingun­ gen des Schwingungserzeugers 404 ein Signal. Elektroden 424 steuern die Polarisation des Schwingungserzeugers 404.

Auf einer rechten Seitenfläche 404c (gleichbedeutend der Fläche Y2) des Schwingungserzeugers 404 ist eine Erfas­ sungselektrode 426 angebracht, um ein Erfassungssignal zu erzeugen, das proportional zu einer Winkelgeschwindigkeit Ω ist. Auf einer linken Seitenfläche 404d (Fläche Y1) des Schwingungserzeugers 404 ist eine andere Erfassungselektro­ de 428 angebracht, um das gleiche Erfassungssignal wie die Erfassungselektrode 426 zu erzeugen. Außerdem ist eine hin­ tere Oberfläche 404e des Schwingungserzeugers 404 mit einer gemeinsamen Elektrode 430 bedeckt. Die gemeinsame Elektrode 430 wird verwendet, um die Polarisation des Schwingungser­ zeugers 404 zu steuern und wird an dein Massespannungspegel gehalten, wenn die Winkelgeschwindigkeit Ω erfaßt wird. Das Befestigungsteil 406 beinhaltet einen Verbindungsab­ schnitt 432, der eine Verbindungsfläche 406a, die mit der gleichen Form wie die Sockelfläche 404a ausgebildet ist, einen dünnen Abschnitt 434, welcher dünner als der Verbin­ dungsabschnitt 406a ist und in der Mitte des Verbindungsab­ schnitts 406a angeordnet ist, und einen Befestigungsab­ schnitt 436, der eine Befestigungsfläche zum Anbringen des Befestigungsteils 406 an dem zu erfassenden Objekt M auf­ weist. Ein Querschnitt des Befestigungsteils 406 ist H-för­ mig. Die Sockelfläche 404a des Schwingungserzeugers 404 und die Verbindungsfläche 406a des Befestigungsteils 406 werden durch einen Klebstoff verbunden. Desweiteren ist das Befe­ stigungsteil 406 mittels eines Klebstoffs, eines Schwei­ ßens, einer Schraube, eines Hartlötens oder dergleichen an dem zu erfassenden Objekt befestigt.

Die Dicke der Klebstoffschicht zwischen der Sockelflä­ che 404a und der Verbindungsfläche 406a sollte 20 µm oder weniger betragen, um eine Dämpfung einer Amplitude der Schwingungen des Schwingungserzeugers 404 zu minimieren. Ein experimentelles Ergebnis, bei dem die Dicke der Kleb­ stoffschicht auf 20 µm oder weniger eingestellt worden ist, wird später erwähnt. Wenn die Dicke größer wird, kann eine erwünschte Schwingung des Schwingungserzeugers 404 nicht erzielt werden.

Bei der Winkelgeschwindigkeitssensorstruktur, die vor­ hergehend beschrieben worden ist, werden Ansteuerelektroden 416 und 418, Überwachungselektroden 420 und Elektroden 424, die eine Polarisation steuern, auf eine Spannung einge­ stellt, die die gleiche Gleichspannungskomponente aufweist. Das heißt, diese Elektroden werden gegenüber der Spannung der gemeinsamen Elektrode 19, welches eine Referenzspannung ist, einer vorbestimmten Spannung ausgesetzt. Als Ergebnis wird die Polarisation so gesteuert, daß sie sich in der Polarisationsrichtung befindet, die durch Pfeile in Fig. 16 gezeigt ist.

Die Schenkel 412 und 414 schwingen entlang der X-Achse, so daß sie sich wiederholt zueinander nähern und entfernen (hier im weiteren Verlauf als eine Ansteuerschwingung be­ zeichnet), wie es in Fig. 18 gezeigt, wenn Wechselsignale, die eine vorbestimmte Frequenz und eine inverse Phase zu­ einander aufweisen, an die Ansteuerelektroden 416 bzw. 418 angelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden der Sockelab­ schnitt 410 des Schwingungserzeugers 404 und der Verbin­ dungsabschnitt 432 des Befestigungsteils 406, die durch den Klebstoff verbunden sind, ebenso zum Schwingen gebracht. Unter dieser Ansteuerschwingung wird der dünne Abschnitt 434 des Befestigungsteils 406 ein Drehpunkt der Schwingung. Während der Ansteuerschwingung erzeugt eine der Überwa­ chungselektroden 420 das Überwachungssignal synchron zu den Schwingungen des Schwingungserzeugers 404. Dieses Überwa­ chungssignal wird verwendet, um die Ansteuerschwingung auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel stabil zu halten.

Während der zuvor beschriebenen Ansteuerschwingung wird eine Corioliskraft durch die Winkelgeschwindigkeit Ω indu­ ziert, wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse auf den Schwingungserzeuger 404 wirkt. Die Corioliskraft läßt die Schenkel 412 und 414 in einer entgegengesetzten Richtung zueinander entlang der Y-Achse schwingen. Span­ nungssignale, die proportional zu der Winkelgeschwindigkeit Ω sind, werden durch eine Druckbeanspruchung oder eine Zugbeanspruchung, die auf die Schenkel 412 und 414 ausgeübt wird, als Reaktion auf die Schwingung der Schenkel 412 und 414 entlang der Y-Achse induziert. Die Spannungssignale, die in die Erfassungselektroden 426 und 428 induziert wer­ den, werden als ein Erfassungssignal erfaßt.

Die Empfindlichkeit des Erfassungssignals bezüglich der Winkelgeschwindigkeit Ω, die auf den Schwingungserzeuger 404 wirkt, hängt von der Amplitude und der Frequenz der An­ steuerschwingung ab. Die Amplitude der Ansteuerschwingung wird stark von dem Sockelabschnitt 410 und dem Verbindungs­ abschnitt 432 beeinträchtigt, welche als ein Körper schwin­ gen. Wenn die Verbindungsflächen 404a und 406a zwischen dem Schwingungserzeuger 404 und dem Befestigungsteil 406 in Ru­ he in einer Position angeordnet sind, an welcher die Bela­ stung während der Schwingung des Sockelabschnitts 410 und des Verbindungsabschnitts 432 Null wird, wird die Amplitude der Ansteuerschwingung maximiert.

Demgemäß werden in dem vierten Ausführungsbeispiel die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 des Schwingungserzeugers 404 und die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 des Be­ festigungsteils 406 so eingestellt, daß die Beziehung in der folgenden Gleichung (1) erfüllt ist:

Ea×a = Eb×b (1)

wobei "Ea" das Elastizitätsmodul des Schwingungserzeu­ gers 404 ist und "Eb" das Elastizitätsmodul des Befesti­ gungsteils 406 ist.

Es wird zum Beispiel angenommen, daß das Elastizitäts­ modul des piezoelektrischen Materials, das den Schwingungs­ erzeuger 404 ausbildet, 50 GPa beträgt und die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 3 mm beträgt. Da das Elastizitäts­ modul des rostfreien Stahls, der das Befestigungsteil 406 ausbildet, 197 GPa beträgt, sollte die Dicke "b" des Ver­ bindungsabschnitts 432 0.76 mm betragen. Wenn das Befesti­ gungsteil 406 aus Kupfer (Eb = 117 GPa) besteht, sollte die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 1.28 mm betragen.

Fig. 20 zeigt einen Graph, der die Änderung der Ampli­ tude A während der Ansteuerschwingung darstellt, wenn sich die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 des Befesti­ gungsteils 406 ändert. Die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 beträgt 3 mm. In dem Graph ist die Amplitude A mit Re­ lativwerten gezeigt, wobei die Amplitude A 100% entspricht, wenn die vorhergehende Gleichung (1) erfüllt ist, das heißt, die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 0.76 mm beträgt. Wie es in Fig. 20 gezeigt ist, wird selbst dann, wenn die Ansteuerspannung, die an die Ansteuerelektroden 416 und 418 angelegt wird, konstant ist, je größer die Ab­ weichung der Dicke "b" von dem Punkt ist, an dem die vor­ hergehende Gleichung (1) erfüllt ist (b = 0.76 mm), desto kleiner die Amplitude A. Anders ausgedrückt, eine Schwin­ gungsenergie, die an die Ansteuerelektroden 416 und 418 an­ gelegt wird, wird nicht wirkungsvoll für die Ansteuer­ schwingung verwendet. Selbst dann, wenn das Befestigungs­ teil 406 aus einem anderen Material als rostfreiem Stahl besteht oder die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 ein an­ derer Wert als 3 mm ist, ist das Ergebnis das gleiche, wie das, das in Fig. 20 gezeigt ist.

Da der Winkelgeschwindigkeitssensor des vierten Ausfüh­ rungsbeispiels so aufgebaut ist, wie es zuvor erklärt wor­ den ist, weist er die folgende Vorteile auf.

Da das Befestigungsteil 406 aus rostfreiem Stahl be­ steht, welcher einfach hergestellt werden kann, kann zuerst der dünne Abschnitt 134 genau an der Mitte des Befesti­ gungsteils 406 ausgebildet werden. Deshalb ermöglicht der dünne Abschnitt 434, daß die Schwingungen des Schwingungs­ erzeugers 404 ausgeglichen sind und der Drehpunkt der Schwingungen wird an dem dünnen Abschnitt 434 erzeugt. Die Ansteuerschwingung ist viel stabiler und die Empfindlich­ keit des Winkelgeschwindigkeitssensors 402 kann konstantge­ halten werden.

Des weiteren kann die Empfindlichkeit des Sensors 402 verbessert werden, da die Dicke "b" des Verbindungsab­ schnitts 432 auf der Grundlage der vorhergehenden Gleichung (1) so eingestellt ist, daß die Amplitude A während der An­ steuerschwingung maximiert ist.

In dem vierten Ausführungsbeispiel werden die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 und die Dicke "b" des Verbindungs­ abschnitts 432 in Übereinstimmung mit der vorhergehenden Gleichung (1) eingestellt. Wenn jedoch die Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 klein ist oder das Elastizitätsmodul "Eb" des Befestigungsteils 406 groß ist, wird die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 sehr klein. Dies könnte auf­ grund von Schwierigkeiten beim Herstellen oder Problemen mit der Festigkeit des Verbindungsabschnitts 432 unmöglich sein. Demgemäß wurde ein zulässiger Bereich der Dicke "a" des Sockelabschnitts 410 und der Dicke "b" des Verbindungs­ abschnitts 432 von den Erfindern untersucht und die folgen­ de Gleichung (2) erzeugt zulässige Ergebnisse:

b/(a+b)×Eb/Ea <= 1.2 (2)

Wenn die Abmessungen und Materialien aus dem vorherge­ henden Beispiel an Gleichung (2) angewendet werden, beträgt die Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 1.33 mm oder weniger, was es ermöglicht, daß die Dicke "b" bis nahezu zweimal dem Wert von 0.76 mm beträgt, der unter Verwendung von Gleichung (1) berechnet worden ist. Durch Ausführen der Dicke "b" des Verbindungsabschnitts 432 unter Verwendung der Gleichung (2) ist es möglich, das Befestigungsteil 406 einfach herzustellen. Die Gleichung (2) wurde experiinentell aus Messungen bestimmt, wie sie zum Beispiel in Fig. 20 ge­ zeigt sind. Selbst dann, wenn das Befestigungsteil 406 aus einem anderen Material als rostfreiem Stahl (zum Beispiel Kupfer) besteht, ist Gleichung (2) anwendbar.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 21 be­ schrieben.

Wie es in Fig. 21 gezeigt ist, weist der Winkelge­ schwindigkeitssensor 542 des fünften Ausführungsbeispiels einen Schwingungserzeuger 544, der aus piezoelektrischem Material besteht, auf welchen verschiedene Elektroden ange­ bracht sind, und ein Befestigungsteil 546 auf, das aus rostfreiem Stahl besteht und zwischen dem Schwingungserzeu­ ger 544 und einem zu erfassenden Objekt M angeordnet ist, um den Schwingungserzeuger 544 auf dem zu erfassenden Ob­ jekt M zu befestigen. Der Schwingungserzeuger 544 ist als ein rechteckiges Prisma ausgebildet und an ihm sind eine Ansteuerelektrode 516, eine Überwachungselektrode 518, eine Polarisationselektrode 524, eine Erfassungselektrode 526 und eine gemeinsame Elektrode 530 angebracht, welche die gleichen Funktionen wie entsprechend benannte Elektroden des vierten Ausführungsbeispiels aufweisen.

Das Befestigungsteil 546 ist ein rechteckiges Prisma, das eine Breite entlang der X-Achse aufweist, die schmäler als die Breite einer Sockelfläche 544a des Schwingungser­ zeugers 544 ist. Eine Verbindungsfläche 546a des Verbin­ dungsteils 546 ist durch einen Klebstoff an der Sockelober­ fläche 544a des Schwingungserzeugers 544 angebracht, so daß das Befestigungsteil 546 an der Mitte des Schwingungserzeu­ gers 544 angeordnet ist. Desweiteren ist eine Befestigungs­ fläche 546b des Befestigungsteils 546 an dem zu erfassenden Objekt M angebracht.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor 542 wird auf die glei­ che Weise wie in dem vierten Ausführungsbeispiel so polari­ siert, daß die Polarisationsrichtung die Richtung wird, die durch den Pfeil in Fig. 21 gezeigt ist. Ein Befestigungs­ teil 546 wird ein Drehpunkt für Schwingungen und der Schwingungserzeuger 544 schwingt entlang der X-Achse (als die Ansteuerschwingung bezeichnet), wenn Wechselsignale mit einer vorbestimmten Frequenz an die Ansteuerelektrode 516 angelegt werden. Während dieser Ansteuerschwingung schwingt der Schwingungserzeuger 544 auf die gleiche Weise wie in dem vierten Ausführungsbeispiel entlang der Y-Achse, wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse ausgeübt wird. Deshalb kann ein Erfassungssignal, das proportional zu der Winkelgeschwindigkeit Ω ist, von der Erfassungselektrode 526 erzielt werden.

Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kann der Winkel­ geschwindigkeitssensor einfacher hergestellt werden, da das gesamte Befestigungsteil 546 auf die gleiche Weise wie der dünne Abschnitt 434 des vierten Ausführungsbeispiels arbei­ tet. Das heißt, daß durch nicht mehr als ein Anbringen des einfach geformten Befestigungsteils 546 an dem Schwingungs­ erzeuger 544 die Position des Drehpunkts an einer nahezu konstanten Position bleibt, und der Schwingungserzeuger 544 wird stabil schwingen.

Das fünfte Ausführungsbeispiel beinhaltet verglichen mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Abände­ rung des Befestigungsteils 546. Jedoch ist die Form des Be­ festigungsteils 546 nicht auf die vorhergehenden Beispiele beschränkt. Zum Beispiel kann das Befestigungsteil ver­ schiedene Formen aufweisen, wie es in den Fig. 22A bis 22E gezeigt ist. Das heißt, die Form des dünnen Abschnitts 434 oder des Befestigungsabschnitts 436 ist gemäß den vor­ hergehenden Ausführungsbeispielen rechteckig im Quer­ schnitt, aber jeder Abschnitt des Befestigungsteils kann kreisförmig sein, wie es durch die Befestigungsteile 506a, 506d und 506e in den Fig. 22A, 22D bzw. 22E gezeigt ist. Anders ausgedrückt kann jede Form für den dünnen Abschnitt 434 oder das Befestigungsteil 436 verwendet werden, solange es in der Richtung der Ansteuerschwingung symmetrisch ist. Außerdem beinhaltet der dünne Abschnitt 434 in dem vierten Ausführungsbeispiel nicht mehr als ein Teil. Jedoch ist ein Vorsehen von zwei oder mehr dünnen Abschnitt möglich, so­ lange die dünnen Abschnitte in einem vorbestimmten Bereich angeordnet sind, der schmäler als die Breite des Schwin­ gungserzeugers 504 ist, und sie doppelseitig symmetrisch angeordnet sind. Desweiteren weisen, wie es in den Fig. 22B, 22C und 22D gezeigt ist, die Befestigungsteile 506b, 506c bzw. 506d keinen Befestigungsabschnitt an ihrem Sockel auf. Wie es in Fig. 22C und 22E gezeigt ist, kann der Schwingungserzeuger 544 so angeordnet sein, daß die Sockel­ fläche 544a des Schwingungserzeugers 544 und die Oberfläche des zu erfassenden Oberfläche M rechtwinklig sind.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines sechsten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Als nächstes wird das sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren be­ schrieben.

Wie es in den Fig. 23A, 23B und 24A bis 24E gezeigt ist, ist der Schwingungserzeuger 602 des sechsten Ausfüh­ rungsbeispiels weitestgehend genauso wie der Schwingungser­ zeuger 404 des vierten Ausführungsbeispiels aufgebaut. Der einzige Unterschied zwischen ihnen besteht darin, daß sich in dem sechsten Ausführungsbeispiel eine gemeinsame Elek­ trode 619 zu einem Teil einer Sockelfläche 602a des Schwin­ gungserzeugers 602 ausdehnt, wie es in Fig. 23B gezeigt ist, und der Schwingungserzeuger 602 ist durch das Befesti­ gungsteil 620 parallel zu einem Träger 622 befestigt (siehe Fig. 25). Der Träger 622 weist sechs Anschlüsse 624 bis 629 auf, welche durch Drähte L1 bis L6 an Ansteuerelektroden 612a und 612b, Überwachungselektroden 614a und 614b und Er­ fassungselektroden 618a und 618b angeschlossen sind.

Um die Winkelgeschwindigkeit zu erfassen, sollte eine gemeinsame Elektrode 619, die auf der Fläche X2 des Schwin­ gungserzeugers 602 angebracht ist, auf einem vorbestimmten Referenzspannungspegel gehalten werden. Wie es durch ge­ strichelte Linien in Fig. 25 gezeigt ist, kann zum Beispiel ein Anschluß 630 für die gemeinsame Elektrode auf dem Trä­ ger 622 vorgesehen sein. Der Anschluß 630 ist durch einen Draht L7 an die gemeinsame Elektrode 619 angeschlossen. Da­ nach wird die vorbestimmte Referenzspannung an den Anschluß 630 angelegt.

Da die gemeinsame Elektrode 619 jedoch auf der Rück­ seite des Schwingungserzeugers 602 angebracht ist, ist die Zeit, die benötigt wird, um den Draht L7 an die gemeinsame Elektrode 619 anzuschließen, ein Problem. Wenn sich die An­ zahl der Drähte erhöht, verschlechtert sich desweiteren das Signal/Rausch-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors als ein Ergebnis einer unnötigen Schwingung der Drähte. Wenn das Befestigungsteil 620 oder der Träger 622 elek­ trisch isoliert ist, arbeitet es oder er als eine Antenne für äußere elektromagnetische Felder. Demgemäß wird der Spannungspegel davon unstabil und dies beeinträchtigt das Erfassungssignal der Winkelgeschwindigkeit, welches ein winziges Signal ist, und verschlechtert das Signal/Rausch- Verhältnis des Sensors weiter.

Aus diesen Gründen ist gemäß dem sechsten Ausführungs­ beispiel die gemeinsame Elektrode 619 so ausgebildet, daß sich die gemeinsame Elektrode 619 über einem Abschnitt der Sockelfläche 602a des Schwingungserzeugers 602 ausdehnt, und die ausgedehnte Elektrode 619a ist elektrisch an das Befestigungsteil 620 und den Träger 622 angeschlossen.

Als Ergebnis kann die gemeinsame Elektrode 619 auf der Referenzspannung gehalten werden und ein Verbinden des Drahts, der die Referenzspannung an die gemeinsame Elek­ trode 619 anlegt, ist unnötig, wenn der Träger 622 an einen Masseanschluß angeschlossen ist, der in der Erfassungs­ schaltung auf der Referenzspannung gehalten wird. Demgemäß kann die Anzahl der Drähte, die an den Schwingungserzeuger 602 angeschlossen sind, verringert werden und es benötigt nicht so viel Zeit, die Drähte an den Schwingungserzeuger 602 anzuschließen. Desweiteren verringert der Winkelge­ schwindigkeitssensor unnötige Schwingungen der Drähte und Änderungen des Spannungspegels des Befestigungsteils 620 und des Trägers 622.

Ein Klebstoff kann verwendet werden, um den Schwin­ gungserzeuger 602 und das Befestigungsteil 620 zu verbin­ den. Es wird bevorzugt, einen Klebstoff zu verwenden, wel­ cher nach einem Härten einen kleinen Dämpfungskoeffizienten aufweist, zum Beispiel wärmehärtende Epoxyde.

In dem sechsten Ausführungsbeispiel ist eine gemeinsame Elektrode 619 durch ein Ausdehnen der gemeinsamen Elektrode 619 über mindestens einem Teil der Sockelfläche 602a zu dem Befestigungsteil 620 leitend. Jedoch kann als eine Alterna­ tive, die in Fig. 26A gezeigt ist, ein leitender Klebstoff 732 verwendet werden, um eine gemeinsame Elektrode 719 und ein Befestigungsteil 720 zu verbinden. Die gemeinsame Elek­ trode 719 ist durch ein Veranlassen, daß der leitende Kleb­ stoff absichtlich zu der gemeinsamen Elektrode 719 hin hin­ ausgedrückt wird, elektrisch zu dem Befestigungsteil 720 leitend. Diese Struktur ist noch einfacher herzustellen, als das sechste Ausführungsbeispiel. Außerdem kann der lei­ tende Klebstoff oder eine leitende Paste nach einem Verbin­ den eines Schwingungserzeugers 702 und des Befestigungs­ teils 720 mit dem Klebstoff auf die gemeinsame Elektrode 719 und das Befestigungsteil 720 aufgetragen werden. In diesem Fall ist die gemeinsame Elektrode 719 zuverlässig elektrisch mit dem Befestigungsteil 720 verbunden.

Als eine weitere Alternative, wie sie in Fig. 26B ge­ zeigt ist, kann ein hervorstehender Abschnitt 820c auf ei­ nem Ende eines Verbindungsabschnitts 820b eines Befesti­ gungsteils 820 ausgebildet sein, so daß der hervorstehende abschnitt 820c eine gemeinsame Elektrode 819 berührt, wenn der Schwingungserzeuger 802 und das Befestigungsteil 820 verbunden werden. Dieser hervorstehende Abschnitt 820c be­ steht aus dem gleichen Material wie das Befestigungsteil 820. Mit dieser Struktur kann die gemeinsame Elektrode 819 durch ein hervorstehendes Teil 820b elektrisch mit dem Be­ festigungsteil 820 verbunden werden. Des weiteren kann der Schwingungserzeuger 802 noch sicherer befestigt werden, da der hervorstehende Abschnitt 820b einen Teil der Seitenwand des Schwingungserzeugers 802 berühren kann.

Wenn mehrere der zuvor beschriebenen Verfahren zum elektrischen Verbinden einer gemeinsamen Elektrode 819 mit einem Befestigungsteil 820 verwendet werden, kann die Ver­ bindung noch zuverlässiger gemacht werden.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor des sechsten Ausfüh­ rungsbeispiels wird so beschrieben, daß er einen Schwin­ gungserzeuger 702 oder 802 beinhaltet, der die Form einer Abstimmgabel aufweist. Jedoch können die Verfahren des sechsten Ausführungsbeispiels zum elektrischen Verbinden der gemeinsamen Elektrode des Befestigungsteils an einem Winkelgeschwindigkeitssensor angewendet werden, der einen Schwingungserzeuger irgendeiner Form aufweist.

In der vorhergehenden Beschreibung ist ein Winkelge­ schwindigkeitssensor offenbart worden, der einen Schwin­ gungserzeuger beinhaltet, der aus piezoelektrischem Mate­ rial besteht und ein Schenkelpaar aufweist. Ein Ansteuer­ elektrodenpaar ist an den Schenkeln angebracht, um Schwin­ gungen in den Schenkeln zu erzeugen. Ein Erfassungselektro­ denpaar welches an den Schenkeln angebracht ist, erfaßt die Schwingungen der Schenkel. Deshalb kann das Ansteuerelek­ trodenpaar verursachen, daß die Schenkel gleichmäßig und stabil schwingen, so daß ein Signal/Rausch-Verhältnis des W 00184 00070 552 001000280000000200012000285910007300040 0002019544338 00004 00065inkelgeschwindigkeitssensors verbessert werden kann.

Claims (40)

1. Winkelgeschwindigkeitssensor, der aufweist:
einen Schwingungserzeuger, der aus piezoelektrischem Material besteht und eine Form einer Abstimmgabel aufweist, wobei die Abstimmgabel durch einen Verbindungsabschnitt und ein Schenkelpaar ausgebildet ist, das erste Enden aufweist, die mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sind;
ein Ansteuerelektrodenpaar, das auf einer ersten nahe­ zu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeugers an den Schenkeln angebracht ist und das verursacht, daß der Schwingungserzeuger schwingt;
mindestens eine Erfassungselektrode, die zwischen den Ansteuerelektroden und zweiten Enden der Schenkel, die von dem Verbindungsabschnitt entfernt sind, an den Schenkeln angebracht ist und die in Übereinstimmung mit Schwingungen mindestens eines Schenkels in einer Richtung, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, in welcher die Schenkel liegen, ein Signal erzeugt;
eine gemeinsame Elektrode, die auf einer zweiten nahe­ zu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeugers an den Schenkeln angebracht ist, so daß die Ansteuerelektroden und die gemeinsame Elektrode die Schenkel beidseitig umfassen;
eine Ansteuereinrichtung, die durch ein Anlegen einer Wechselspannung zwischen den Ansteuerelektroden und der ge­ meinsamen Elektrode verursacht, daß der Schwingungserzeuger in der senkrechten Richtung schwingt; und
eine Erfassungseinrichtung, die eine Winkelgeschwin­ digkeit um eine vorbestimmte Achse auf der Grundlage des Signals, das von der Erfassungselektrode erzeugt wird, er­ faßt.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungselektrode auf einer Sei­ tenfläche des Schwingungserzeugers angebracht ist, welche sich in einem rechten Winkel zu den nahezu U-förmigen Sei­ tenflächen befindet und welche sich auf der Außenfläche der Schenkel befindet.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
sich eine Ansteuerelektrode durch den Verbindungsab­ schnitt durchgängig von dem einen der Schenkel zu dem ande­ ren ausdehnt und dadurch, daß
sich die andere Ansteuerelektrode durchgängig parallel zu der einen Ansteuerelektrode ausdehnt.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch einen Operationsverstärker, der ein elektri­ sches Stromsignal, das von der Erfassungselektrode erfaßt wird, aufnimmt und es in ein Spannungssignal wandelt, wobei der Operationsverstärker eine negative Rückkopplungsschlei­ fe aufweist, die einen Widerstand beinhaltet.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die mindestens eine Erfassungselektrode eine Mehrzahl von Erfassungselektroden beinhaltet; und dadurch, daß
die Erfassungseinrichtung einen Differentialverstärker beinhaltet, welcher eine Differentialverstärkung für Erfas­ sungssignale aus den Erfassungselektroden, die durch ein Wandeln elektrischer Stromsignale aus den Erfassungselek­ troden in Spannungssignale erfaßt worden sind, durchführt.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungselektrode, die zwischen den Ansteuerelektroden und der Erfassungselektrode auf der er­ sten nahezu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeu­ gers vorgesehen ist, die die Schwingungen der Schenkel überwacht und die ein Überwachungssignal erzeugt, wobei das Überwachungssignal an die Ansteuereinrichtung zum Erzeugen der Wechselspannung und die Erfassungseinrichtung zum Er­ fassen der Winkelgeschwindigkeit angelegt wird.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, gekenn­ zeichnet durch
eine erste Eingangsschaltung, die einen Operationsver­ stärker beinhaltet, der das elektrische Stromsignal, das aus der Erfassungselektrode fließt in ein erstes Spannungs­ signal wandelt; und
eine zweite Eingangsschaltung, die einen Operations­ verstärker beinhaltet, der das elektrische Stromsignal, das aus- der Überwachungselektrode fließt, in ein zweites Span­ nungssignal wandelt,
bei dem die Erfassungseinrichtung eine Synchrondemodu­ lationsschaltung beinhaltet, die das erste Spannungssignal und das zweite Spannungssignal aufnimmt und das erste Span­ nungssignal unter Verwendung des zweiten Spannungssignals als ein Referenzsignal synchron demoduliert.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, gekenn­ zeichnet durch
eine Eingangsschaltung, die einen Operationsverstärker beinhaltet, der das elektrische Stromsignal, das aus der Überwachungselektrode fließt in ein Spannungssignal wan­ delt,
bei dem die Ansteuereinrichtung einen eigenerregten Oszillator beinhaltet, der das Spannungssignal aufnimmt und die an die Ansteuerelektrode anzulegende Wechselspannung auf der Grundlage des Spannungssignals erzeugt.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung eine in einer Signalübertragungsleitung vorgesehene Filtereinrichtung be­ inhaltet, in welcher die Wechselspannung aus dem Spannungs­ signal erzeugt wird, um Signalkomponenten zu entfernen, die anders als die Frequenzkomponenten sind, welche notwendig sind, um zu verursachen, daß die Schenkel schwingen.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch eine Abschirmeinrichtung, die eine Si­ gnalübertragungsleitung von der Erfassungselektrode zu der ersten Eingangsschaltung mit einem vorbestimmten Referenz­ spannungspegel abschirmt.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch eine Abschirmeinrichtung, die eine Si­ gnalübertragungsleitung von der Überwachungselektrode zu der zweiten Eingangsschaltung mit einem vorbestimmten Refe­ renzspannungspegel abschirmt.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerelektroden, die Überwachungselektrode und die Erfassungselektrode so auf den Schenkeln angebracht sind, daß ihre Anordnungen auf den Schenkeln zueinander symmetrisch sind; und dadurch, daß
Drähte zum Anschließen der Ansteuerelektroden, der Überwachungselektrode und der Erfassungselektrode zueinan­ der symmetrisch sind.

13. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Überwachungselektroden auf den Schenkeln vor­ gesehen sind;
mindestens eine der mehreren Überwachungselektroden verwendet wird, um das Überwachungssignal zu erzeugen; und dadurch, daß
ein Rest der mehreren Überwachungselektroden auf einem vorbestimmten Referenzspannungspegel gehalten wird.

14. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spalte zwischen angrenzenden Elektroden auf den Schenkeln auf 0.1 mm oder mehr eingestellt sind.

15. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungselektrode auf der ersten nahezu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeugers an­ gebracht ist.

16. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
sich eine Ansteuerelektrode durch den Verbindungsab­ schnitt durchgängig von dem einen der Schenkel zu dem ande­ ren ausdehnt; und dadurch, daß
sich die andere Ansteuerelektrode durchgängig parallel zu der einen Ansteuerelektrode ausdehnt.

17. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, gekenn­ zeichnet durch einen Operationsverstärker, der ein elektri­ sches Stromsignal aufnimmt, das von der Erfassungselektrode erfaßt wird, und es in ein Spannungssignal wandelt, wobei der Operationsverstärker eine negative Rückkopplungsschlei­ fe aufweist, die einen Widerstand beinhaltet.

18. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungselektrode, die zwischen den Ansteuerelektroden und der Erfassungselektrode auf der er­ sten nahezu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeu­ gers vorgesehen ist, die die Schwingungen der Schenkel überwacht und die ein Überwachungssignal erzeugt, wobei das Überwachungssignal an die Ansteuereinrichtung zum Erzeugen der Wechselspannung und an die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit angelegt wird.

19. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Spalte zwischen angrenzenden Elektroden auf den Schenkeln auf 0.1 mm oder mehr eingestellt sind.

20. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Erfassungselektrode eine Mehrzahl von Erfassungselektroden beinhaltet, die auf den Schenkeln angeordnet sind, wobei die Erfassungselektro­ den an Positionen angeordnet sind, die sich näher an den zweiten Enden der Schenkel als die Ansteuerelektroden be­ finden.

21. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
sich eine Ansteuerelektrode durch den Verbindungsab­ schnitt durchgängig von einem der Schenkel zu dem anderen ausdehnt; und dadurch, daß
sich die andere Ansteuerelektrode durchgängig parallel zu der einen Ansteuerelektrode ausdehnt.

22. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 20, gekenn­ zeichnet durch eine Mehrzahl von Operationsverstärkern, von denen jeweils einer ein jeweiliges der elektrischen Strom­ signale aufnimmt, die von allen Erfassungselektroden erfaßt werden, und das jeweilige elektrische Stromsignal in ein Spannungssignal wandelt, wobei jeder Operationsverstärker eine negative Rückkopplungsschleife aufweist, die einen Wi­ derstand beinhaltet.

23. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 20, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungselektrode, die zwischen den Ansteuerelektroden und den Erfassungselektroden auf der er­ sten nahezu U-förmigen Seitenfläche des Schwingungserzeu­ gers vorgesehen ist, die die Schwingungen der Schenkel überwacht und die ein Überwachungssignal erzeugt, wobei das Überwachungssignal an die Ansteuereinrichtung zum Erzeugen der Wechselspannung und an die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Winkelgeschwindigkeit angelegt wird.

24. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen angrenzenden Elek­ troden auf den Schenkeln auf 0.1 mm oder mehr eingestellt sind.

25. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch ein Befestigungsteil, das den Schwingungser­ zeuger an einem Objekt befestigt, bei welchem eine Winkel­ geschwindigkeit zu erfassen ist, wobei das Befestigungsteil zwischen dem Verbindungsabschnitt des Schwingungserzeugers und dem Objekt angeordnet ist.

26. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil einen dünnen Ab­ schnitt beinhaltet, der schmäler als eine Breite des Ver­ bindungsabschnitts des Schwingungserzeugers ausgebildet ist.

27. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Abschnitt bezüglich einer Mitte einer Schwingung des Schwingungserzeugers symmetrisch ausgebildet ist.

28. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktfläche des Befestigungs­ teils so ausgebildet ist, daß sie die gleiche Form wie eine Sockelfläche des Schwingungserzeugers aufweist.

29. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger und das Befe­ stigungsteil so ausgebildet sind, daß die nachstehende Gleichung erfüllt ist: Ea×a = Eb×bwobei "Ea" das Elastizitätsmodul des Schwingungserzeugers ist, "a" die Dicke des Verbindungsabschnitts ist, "Eb" das Elastizitätsmodul des Befestigungsteils ist und "b" eine Länge von der Kontaktfläche zu dem dünnen Abschnitt des Be­ festigungsteils ist.

30. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger und das Befe­ stigungsteil so ausgebildet sind, daß die nachstehende Gleichung erfüllt ist: {b/(a + b)}×Eb/Ea 1.2wobei "Ea" das Elastizitätsmodul des Schwingungserzeugers ist, "a" die Dicke des Verbindungsabschnitts ist, "Eb" das Elastizitätsmodul des Befestigungsteils ist und "b" eine Länge von der Kontaktfläche zu dem dünnen Abschnitt des Be­ festigungsteils ist.

31. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 28, gekenn­ zeichnet durch eine Klebstoffschicht, die eine Dicke von 20 µm oder weniger aufweist und die zwischen der Kontaktfläche des Befestigungsteils und der Sockelfläche des Schwingungs­ erzeuger vorgesehen ist.

32. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
das Befestigungsteil durch ein leitendes Metall ausge­ bildet ist; und dadurch, daß
es an die gemeinsame Elektrode angeschlossen ist, um auf einem vorbestimmten Referenzspannungspegel gehalten zu werden.

33. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gemeinsame Elektrode über ei­ nem Abschnitt einer Sockelfläche des Schwingungserzeugers ausdehnt, um einen Kontakt mit dem Befestigungsteil sicher­ zustellen.

34. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 32, gekenn­ zeichnet durch einen leitenden hervorstehenden Abschnitt, der in der Nähe einer Kontaktfläche des Befestigungsteils an dem Schwingungserzeuger ausgebildet ist, wobei sich der leitende hervorstehende Abschnitt in einem elektrischen Kontakt zu der gemeinsamen Elektrode befindet.

35. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger und das Befestigungsteil durch einen leitenden Klebstoff verbunden sind; und dadurch, daß der leitende Klebstoff hinausgedrückt wird, um die ge­ meinsame Elektrode zu berühren.

36. Winkelgeschwindigkeitssensor, der aufweist:
einen Schwingungserzeuger, der aus piezoelektrischem Material besteht;
ein Befestigungsteil, das den Schwingungserzeuger an einem Objekt befestigt, bei welchem eine Winkelgeschwindig­ keit zu erfassen ist, wobei das Befestigungsteil zwischen dem Schwingungserzeuger und dem Objekt befestigt ist und wobei das Befestigungsteil einen dünnen Abschnitt aufweist, der schmäler als die Breite des Schwingungserzeugers ausge­ bildet ist;
mindestens eine Ansteuerelektrode, die an den Schwin­ gungserzeuger angebracht ist und die verursacht, daß der Schwingungserzeuger schwingt;
mindestens eine Erfassungselektrode, die an den Schwingungserzeuger angebracht ist und die in Übereinstim­ mung mit Schwingungen des Schwingungserzeugers ein Signal erzeugt;
eine gemeinsame Elektrode, die so an den Schwingungs­ erzeuger angebracht ist, das die Ansteuerelektrode und die gemeinsame Elektrode den Schwingungserzeuger beidseitig um­ fassen;
eine Ansteuereinrichtung, die durch ein Anlegen einer Wechselspannung zwischen der Ansteuerelektrode und der ge­ meinsamen Elektrode verursacht, daß der Schwingungserzeuger schwingt; und
eine Erfassungseinrichtung, die eine Winkelgeschwin­ digkeit um eine vorbestimmte Achse auf der Grundlage des Signals, das von der Erfassungselektrode erfaßt wird, er­ faßt.

37. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Abschnitt bezüglich einer Mitte einer Schwingung des Schwingungserzeugers symmetrisch ausgebildet ist.

38. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktfläche des Befestigungs­ teils so ausgebildet ist, daß sie die gleiche Form wie die Sockelfläche des Schwingungserzeugers aufweist.

39. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 36, gekenn­ zeichnet durch eine Klebstoffschicht, die eine Dicke von 20 µm oder weniger aufweist und die zwischen einer Kontaktflä­ che des Befestigungsteils und einer Sockelfläche des Schwingungserzeugers vorgesehen ist.

40. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil aus leitendem Me­ tall ausgebildet ist und an die gemeinsame Elektrode ange­ schlossen ist, um auf einem vorbestimmten Referenzspan­ nungspegel gehalten zu werden.