DE19706310C2

DE19706310C2 - Stimmgabelschwingkreisel

Info

Publication number: DE19706310C2
Application number: DE19706310A
Authority: DE
Inventors: Masanori Yachi; Yoshio Satoh; Masaaki Ono; Yoshiro Fuiiwara; Sumio Yamada; Hiroshi Ishikawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2017-02-19
Also published as: JPH09287957A; DE19706310A1; US6253613B1; JP3739492B2; US6484576B2; US20010000853A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Schwingkreisel des Stimmgabeltyps, und im besonderen einen Schwingkreisel des Stimmgabeltyps mit einer piezoelektri schen Substanz.

Ein Gyroskop ist verwendet worden, um die gegenwärtige Position eines Beförderungsmittels wie z. B. eines Flug zeugs, eines Schiffs oder eines Satelliten festzustellen. Kürzlich ist ein Gyroskop auf Vorrichtungen zur persönlichen Verwendung angewendet worden, wie zur Steuerung von Autos und zur Schwingungsdetektion in Videokameras und Stehbild kameras.

Ein herkömmlicher Komakreisel detektiert eine Winkel geschwindigkeit durch Nutzung eines Prinzips, bei dem eine rotierende Koma (Scheibe) ohne jegliche Veränderung von ihrer Lage weiterrotiert, während die Rotationsachse selbst dann beibehalten wird, wenn eine Vorrichtung, die mit dem Komakreisel versehen ist, geneigt wird. Unlängst sind ein Kreisel eines optischen Typs und ein Kreisel eines piezo elektrischen Typs entwickelt und auf den praktischen Ge brauch reduziert worden. Die Prinzipien des Kreisels des piezoelektrischen Typs wurden etwa 1950 vorgebracht. Ver schiedene Kreisel des piezoelektrischen Typs sind vorge schlagen worden, die zum Beispiel eine Stimmgabel, einen Zylinder oder ein halbkugelförmiges Glied haben. Vor kurzem ist ein Schwingkreisel mit einem piezoelektrischen Glied in der Praxis eingesetzt worden. Solch ein Schwingkreisel hat eine kleinere Meßempfindlichkeit und Präzision als der Komakreisel und der optische Kreisel, hat aber Vorteile hinsichtlich der Größe, des Gewichtes und der Kosten.

Fig. 1 zeigt einen Schwingkreisel des Stimmgabeltyps, bei dem ein piezoelektrischer Einkristall genutzt wird, wie er in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5,329,816 offenbart ist. Der in Fig. 1 gezeigte Schwingkreisel (der auch als Kreiselelement bezeichnet wird) enthält einen piezoelektrischen Einkristall mit zwei Armen 10 und 12 und einer Basis 14, die die Arme 10 und 12 stützt. Die Arme 10 und 12 und die Basis sind integral gebildet. Eine Steuer elektrode 18 zum Steuern einer Stimmgabelschwingung ist an dem Arm 12 vorgesehen, während eine Detektionselektrode 16 zum Detektieren der Winkelgeschwindigkeit an dem Arm 10 vorgesehen ist. In der folgenden Beschreibung wird die Oberfläche des in Fig. 1 gezeigten Kreisels als vordere Oberfläche bezeichnet, während die Oberfläche, die der vorderen Oberfläche gegenüberliegt, als hintere Oberfläche bezeichnet wird. Die Steuerelektrode 18 hat zwei Elektroden abschnitte, die auf der vorderen Oberfläche des Kreisels vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt einen Schwingkreisel des Stimmgabeltyps, der eine aridere Elektrodenanordnung als der Kreisel von Fig. 1 hat. Solch ein Kreisel ist zum Beispiel in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5,251,483 offenbart. In Fig. 2 hat der Arm 10 die Detektionselektrode 16 und die Steuerelek trode 18, und ähnlich hat der Arm 12 die Detektionselektrode 16 und die Steuerelektrode 18. Die Detektionselektroden 16 sind dichter an den freien Enden der Arme 10 und 12 als an der Basis 14 angeordnet. Bei einer Elektrodenanordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Detektionselektroden 16 dichter an der Basis 14 als an den freien Enden der Arme 10 und 12 angeordnet.

Die Kapazitätsverhältnisse der Kreisel von Fig. 1, 2 und 3 sind in diesen Figuren angegeben.

Die in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Kreisel haben jedoch die folgenden jeweiligen Nachteile.

Der in Fig. 1 gezeigte Kreisel hat die Elektrodenanord nung, bei der die Detektionselektrode 16 mit der Steuerelek trode 18 symmetrisch vorgesehen ist. Daher sind die Kapazi tätsverhältnisse bezüglich der Steuerelektrode 18 und der Detektionselektrode 16 klein. Jedoch wird eine ungewollte Schwingung wie z. B. eine Krümmungsbewegung ausgegeben.

Dieser Nachteil wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4D eingehend beschrieben. Fig. 4A ist eine perspektivi sche Ansicht des Kreisels von Fig. 1, bei der eine unge wollte Schwingung dargestellt ist. Fig. 4B ist eine Seiten ansicht des Kreisels von Fig. 4A. Fig. 4C zeigt die unge wollte Schwingung. Fig. 4D zeigt das elektrische Feld, das durch die ungewollte Schwingung in den Armen 10 und 12 verursacht wird. Die Elektroden sind in Fig. 4A bis 4C weggelassen. In Fig. 4D sind die Elektroden ohne Schraffie rung auf einem identischen Potential und sind die Elektroden mit Schraffierung auf einem anderen identischen Potential. Da die Detektionselektrode 16 nur auf dem Arm 10 vorgesehen ist, entwickelt sich die Potentialdifferenz, die durch das in Fig. 4D gezeigte elektrische Feld erzeugt wird. Die obige Potentialdifferenz wirkt als Rauschen, welches die Detekti onsgenauigkeit mindert. Ferner kann die ungewollte Schwin gung eine Torsionsschwingung enthalten, die ein Faktor ist, der eine Temperaturabweichung verursacht. Des weiteren kann eine Kriechausgabe auf Grund einer mechanischen Kopplung und/oder elektrostatischen Kopplung zwischen dem Arm der Detektionsseite und dem Arm der Steuerseite auftreten.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Elektrodenanordnung kann eine Reduzierung der Steuerspannung realisiert werden, da das Kapazitätsverhältnis bezüglich der Steuerelektroden 18 klein ist. Ferner sind die Detektionselektroden 16 an den Armen 10 und 12 vorgesehen, so daß die ungewollte Schwingung unterdrückt werden kann und die Kriechausgabe klein ist. Jedoch sind die Kapazitätsverhältnisse, die an den freien Enden der Arme 10 und 12 erhalten werden, etwa zwanzigmal so groß wie jene, die an deren Wurzelabschnitten erhalten werden, und somit ist die Empfindlichkeit klein. Weiterhin sind die Verdrahtungsleitungen, die sich von den Detektions elektroden 16 und den Steuerelektroden 18 erstrecken, kom plex und ist die Produktivität nicht hoch, da die Detekti onselektroden 16 und die Steuerelektroden 18 an den Armen 10 und 12 vorgesehen sind.

Die in Fig. 3 gezeigte Elektrodenanordnung gestattet eine hohe Empfindlichkeit, da das Kapazitätsverhältnis hinsichtlich der Detektionselektroden 16 klein ist. Jedoch ist eine hohe Steuerspannung erforderlich, weil das Kapazi tätsverhältnis hinsichtlich der Steuerelektroden 18 hoch ist. Ferner sind die Verdrahtungsleitungen, die sich von den Detektionselektroden 16 und den Steuerelektroden 18 erstrec ken, komplex und ist die Produktivität nicht hoch, da die Detektionselektroden 16 und die Steuerelektroden 18 an den Armen 10 und 12 vorgesehen sind.

Aus der JP 2-163608 (A) in Patents Abstracts of Japan, P-1104, September 12, 1990, Vol. 14/No. 422 und aus der JP 2-163611 (A) in Patents Abstracts of Japan, P-1104, September 12, 1990, Vol. 14/No. 422 sind jeweils Winkelgeschwindig keitsmesser nach Art eines Stimmgabelschwingkreisels bekannt. Dabei werden jedoch die Schwingungen der dortigen "Arme" ("reeds") jeweils durch Vibration der dortigen "Basis" ent prechend Fig. 5A der Anmeldung erzeugt, jedoch nicht unter Ausnutzung des piezoelektrischen Transversaleffektess.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, die obigen Nachteile zu eliminieren.

Ein spezifischeres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stimmgabelschwingkreisel vorzusehen, der äußerst empfindlich und genau ist und zur Massenproduktion geeignet ist.

Die obigen Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch einen Stimmgabelschwingkreisel erreicht, der erste und zweite Arme und eine Basis hat, die mit den ersten und zweiten Armen integral verbunden ist, welcher Stimmgabel schwingkreisel umfaßt: Steuerelektroden, die verwendet werden, um Stimmgabelschwingungen auf Grund eines piezoelek trischen Transversaleffektes zu erzeugen; und Detektions elektroden, die an den ersten und zweiten Armen vorgesehen sind und verwendet werden, um eine Detektionsspannung auf Grund einer Winkelgeschwindigkeit auszugeben.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden jeweilig auf gegenüberliegenden Oberflächen der Basis vorgesehen sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden erste Abschnitte haben, die auf inneren Abschnitten von ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, und zweite Abschnitte, die auf ersten und zweiten Oberflächen der, Basis vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, welche ersten und zweiten Abschnitte integral gebildet sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden erste Abschnitte haben, die auf äußeren Abschnitten von ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, und zweite Abschnitte, die auf ersten und zweiten Oberflächen der Basis vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, welche ersten und zweiten Abschnitte integral gebildet sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden auf wenigstens drei Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden so verbunden sind, um erste und zweite Gruppen zu bilden, wobei die Detektionsspannung einer Differenz zwischen Potentialen der ersten und zweiten Grup pen entspricht.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden so verbunden sind, um erste, zweite und dritte Gruppen zu bilden, wobei die Detektions spannung einer Potentialdifferenz zwischen einem Potential der ersten Gruppe und einem Potential der zweiten Gruppe sowie einer Potentialdifferenz zwischen dem Potential der ersten Gruppe und einem Potential der dritten Gruppe ent spricht.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden auf ersten und zweiten Oberflä chen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden auf äußeren Abschnitten der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Detektionselektroden auf inneren Abschnitten der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die ersten und zweiten Arme und die Basis integral aus einem piezoelektrischen Einkristall gebildet sind.

Die obigen Ziele der vorliegenden Erfindung werden auch durch einen Stimmgabelschwingkreisel erreicht, der erste und zweite Arme hat, und eine Basis, die mit den ersten und zweiten Armen integral verbunden ist, welcher Stimmgabel schwingkreisel umfaßt: Steuerelektroden, die verwendet werden, um Stimmgabelschwingungen auf Grund eines piezoelek trischen Transversaleffektes zu erzeugen, welche Steuerelek troden auf wenigstens einer von ersten und zweiten Oberflä chen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen; Detektionselektroden, die auf wenigstens einer der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind und ver wendet werden, um eine Detektionsspannung auf Grund einer Winkelgeschwindigkeit auszugeben; und Referenzelektroden, die auf wenigstens einer der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind und mit einem Referenzpotential verbunden sind.

Der obige Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß: die Steuerelektroden auf den ersten Oberflächen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; die Detektions elektroden auf den zweiten Oberflächen der ersten und zwei ten Arme vorgesehen sind; und die Detektionsspannung einer Potentialdifferenz zwischen den Detektionselektroden hin sichtlich des Referenzpotentials entspricht.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß: die Steuerelektroden auf den ersten Oberflächen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; die Detektionselek troden auf den ersten Oberflächen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; und die Detektionsspannung einer Potentialdifferenz zwischen den Detektionselektroden hin sichtlich des Referenzpotentials entspricht.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß: die Detektionselektroden auf den ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; und die Detektionsspannung einer Potentialdifferenz zwischen den Detektionselektroden hinsichtlich des Referenz potentials entspricht.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungieren, so daß die Detektionsspannung über die Steuer elektroden ausgegeben werden kann.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungieren und entweder auf der ersten Oberfläche oder auf der zweiten Oberfläche von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, so daß die Detektionsspannung über die Steuerelektroden ausgegeben werden kann.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungieren und sowohl auf den ersten als auch auf den zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, so daß die Detektionsspannung über die Steuerelektro den ausgegeben werden kann.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß der piezoelektrische Einkristall eine LiTaO₃-Platte mit Z-Rotation von 40° ± 20° ist.

Der Stimmgabelschwingkreisel kann so konfiguriert sein, daß der piezoelektrische Einkristall eine LiNbO₃-Platte mit Z-Rotation von 50° ± 20° ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher, in denen:

Fig. 1 ein Diagramm eines herkömmlichen Stimmgabel schwingkreisels ist;

Fig. 2 ein Diagramm eines anderen herkömmlichen Stimm gabelschwingkreisels ist;

Fig. 3 ein Diagramm noch eines anderen herkömmlichen Stimmgabelschwingkreisels ist;

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D Diagramme sind, die Nachteile der herkömmlichen Stimmgabelschwingkreisel zeigen;

Fig. 5A, 5B, 5C, 5D und 5E Diagramme sind, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutern;

Fig. 6A und 6B Diagramme sind, die zeigen, warum eine ungewollte Schwingung durch die vorliegende Erfindung nicht detektiert wird;

Fig. 7A und 7B Diagramme einer Elektrodenanordnung zum Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit sind;

Fig. 8A und 8B Diagramme einer anderen Elektrodenanord nung zum Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit sind;

Fig. 9A und 9B Diagramme eines Stimmgabelschwingkrei sels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;

Fig. 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, 10I, 10J, 10K und 10L Diagramme von Anordnungen der Elektroden von Fig. 9A und 9B und von Verbindungen von ihnen sind;

Fig. 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F und 11G Diagramme von anderen Anordnungen der Elektroden von Fig. 9A und 9B und von Verbindungen von ihnen sind;

Fig. 12A, 12B, 12C und 12D Diagramme eines Stimmgabel schwingkreisels sind, der die Elektrodenanordnung von Fig. 11G hat;

Fig. 13A und 13B Diagramme einer anderen Anordnung von Steuerelektroden sind;

Fig. 14A, 14B und 14C Diagramme eines Stimmgabel schwingkreisels sind, der die Elektrodenanordnung von Fig. 13A und 13B hat;

Fig. 15A, 15B und 15C Diagramme von Anordnungen der Elektroden von Fig. 14A, 14B und 14C und von Verbindungen von ihnen sind;

Fig. 16A, 16B, 16C und 16D Diagramme von einer Verände rung der Struktur von Fig. 14A, 14B und 14C sind;

Fig. 17A und 17B Diagramme des Prinzips von noch einer anderen Anordnung der Steuerelektroden sind;

Fig. 18A, 18B und 18C Diagramme von Anordnungen der Elektroden und von Verbindungen von ihnen sind;

Fig. 19A und 19B Diagramme eines Stimmgabelschwingkrei sels auf der Basis der Struktur von Fig. 17A und 17B sind;

Fig. 20 ein Diagramm von einer Struktur einer Detekti onsschaltung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und von einer Operation der Detektionsschaltung ist;

Fig. 21A, 21B, 21C und 21D Diagramme des Prinzips eines Stimmgabelschwingkreisels sind;

Fig. 22A und 22B Diagramme von Verteilungen von Ladun gen sind, die in zwei Armen des Kreisels gespeichert sind;

Fig. 23 ein Diagramm einer Kristallorientierung eines piezoelektrischen Einkristalls ist;

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht eines Stimmgabel schwingkreisels auf der Basis des Prinzips von Fig. 21A, 21B, 21C und 21D ist;

Fig. 25 ein Diagramm einer ersten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 26 ein Diagramm einer zweiten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 27 ein Diagramm einer dritten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 28 ein Diagramm einer vierten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 29 ein Diagramm einer fünften Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 30 ein Diagramm einer Differenzverstärkerschaltung ist, die in der Konfiguration von Fig. 29 verwendet wird;

Fig. 31 ein Diagramm einer sechsten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 32 ein Diagramm einer siebten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 33 ein Diagramm einer achten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 34 ein Diagramm einer neunten Anordnung der Elek troden des Kreisels von Fig. 24 ist;

Fig. 35A, 35B und 35C Graphen von Parametern des Krei sels als Funktion der Größe von Steuerelektroden sind; und

Fig. 36A, 36B und 36C Graphen von Parametern des Krei sels als Funktion der Größe von Detektionselektroden sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zuerst erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 5A bis 5D eine Beschreibung des Prinzips der vorliegenden Erfindung. Ein Stimmgabelschwingkreisel der vorliegenden Erfindung enthält Arme 20 und 22 und eine Basis 24, die aus einem Einkristall aus einer piezoelektrischen Substanz integral gebildet sind. Es ist vorzuziehen, einen piezoelektrischen Einkristall zu verwenden, der einen großen piezoelektrischen Transversal effekt hat, wie ein trigonales System. Ein Beispiel von solch einer piezoelektrischen Substanz ist eine LiTaO₃- Platte mit Y-Rotation von 140° ± 20° (LiTaO₃-Platte mit Z- Rotation von 40° ± 20°), eine LiNbO₃-Platte mit Y-Rotation von 130° ± 20° (LiNbO₃-Platte mit Z-Rotation von 50° ± 20°) oder eine Platte mit X-Schnitt aus Quarz. Fig. 23 zeigt die Kristallorientierung. Der piezoelektrische Einkristall hat eine Kristallorientierung in seiner Dickenrichtung.

Zwei Steuerelektroden 28a und 28b sind auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen der Basis 24 vorgesehen, welche Oberflächen in der Dickenrichtung des Kreisels einander gegenüberliegen. Die Steuerelektroden 28a und 28b sind in der Nähe der Wurzelabschnitte der Arme 20 und 22 angeordnet (in der Nähe der Drehpunkte). Wenn der Kreisel durch eine Steuerquelle OSC gesteuert wird, die mit den Steuerelektro den 28a und 28b verbunden ist, wie in Fig. 5B gezeigt, tritt eine Stimmgabelschwingung auf, wie in Fig. 5A und 5C ge zeigt. Wenn der Kreisel so schwingt wie oben beschrieben, heißt es, daß er in einem Steuermodus ist. Im Steuermodus wird die obere Oberfläche der Basis 24 (an welcher Oberflä che die Arme 20 und 22 integral angebracht sind) vibriert, wie durch einen Pfeil A in Fig. 5A gezeigt. Solch eine Schwingung ist dem Transversaleffekt des piezoelektrischen Einkristalls zuzuschreiben. Die obige Schwingung verursacht, daß die Arme 20 und 22 vibriert werden, wie durch die ge strichelten Linien in Fig. 5A dargestellt. Falls eine Rota tionsbewegung auf die Schwingachse im obigen Steuer-(Vibra tions-)-Modus angewendet wird, tritt in der Richtung, die zu der Schwingrichtung rechtwinklig ist, eine Coriolis-Kraft auf. Solch eine Coriolis-Kraft kann durch die folgenden Bewegungsgleichungen beschrieben werden:

Z_xη_x = F_x + 2m_yΩ₀η_y

Z_yη_y = F_y - 2m_xΩ₀η_x

wobei Z_x und Z_y mechanische Impedanzen in den Richtungen der x-Achse bzw. der y-Achse sind (siehe Fig. 5E: die Richtung der x-Achse entspricht der Breitenrichtung des Kreisels, und die Richtung der y-Achse entspricht dessen Dickenrichtung), η_x und η_y Geschwindigkeiten in den Richtungen der x-Achse bzw. der y-Achse sind, F_x und F_y Coriolis-Kräfte in den Richtungen der x-Achse bzw. der y-Achse sind, m_x und m_y Massen in den Richtungen der x-Achse bzw. der y-Achse sind und Ω₀ die Winkelgeschwindigkeit ist.

Im folgenden ist eine f_x-Modus-Schwingung als Schwin gung definiert, die in der Richtung der x-Achse auftritt, und ist eine f_y-Modus-Schwingung als Schwingung definiert, die in der Richtung der y-Achse auftritt. Die in Fig. 5C gezeigte Schwingung ist die f_x-Modus-Schwingung, und die in Fig. 5D gezeigte Schwingung ist die f_y-Modus-Schwingung.

Falls Elektroden an den Armen 20 und 22 vorgesehen sind, um die f_y-Modus-Schwingung zu detektieren, kann eine elektrische Ausgabe, die zu der Coriolis-Kraft im wesentli chen proportional ist, von den Armen 20 und 22 erhalten werden, die auf Grund der Coriolis-Kraft in entgegengesetz ten Richtungen (in Gegenphase) gekrümmt werden.

Die Erfinder versuchten, eine Anordnung der Detekti onselektroden zu definieren, die es ermöglicht, die obige elektrische Ausgabe, die nur auf die Coriolis-Kraft zurück zuführen ist, effektiv zu detektieren. Solch eine Anordnung fühlt keine ungewollte Schwingung, wie in Fig. 6A gezeigt, bei der die Arme 20 und 22 phasengleich schwingen.

Fig. 6B zeigt eine Anordnung von Detektionselektroden, die wie gezeigt verbunden sind. Elektrische Felder, die durch die in Fig. 6A gezeigte ungewollte Schwingung verur sacht werden, entwickeln zwei identische positive Poten tiale. Es sei erwähnt, daß die identischen positiven Poten tiale unterdrückt werden können.

Fig. 7A zeigt Schwingungen in der Gegenphase, die ver ursacht werden, wenn eine Winkelgeschwindigkeit auf die Arme 20 und 22 angewendet wird, die im Steuermodus sind. Fig. 7B zeigt die elektrischen Felder, die in den Armen 20 und 22 verursacht werden, sowie eine Anordnung der Detektionselek troden. In Fig. 7B sind zwei gegenüberliegende Detektions elektroden, die an dem Arm 20 vorgesehen sind, zusammen verbunden, um einen ersten Detektionsanschluß zu bilden, und die übrigen zwei gegenüberliegenden Detektionselektroden, die an ihm vorgesehen sind, sind geerdet. Ähnlich sind zwei gegenüberliegende Detektionselektroden, die an dem Arm 22 vorgesehen sind, zusammen verbunden, um einen zweiten Detek tionsanschluß zu bilden, und die übrigen zwei gegenüberlie genden Detektionselektroden, die an ihm vorgesehen sind, sind geerdet.

Die obige Anordnung der Detektionselektroden realisiert eine Differenzverstärkung hinsichtlich der phasengleichen Schwingungen, die in Fig. 6A gezeigt sind. Daher erscheinen die positiven Potentiale, die durch die in Fig. 6A gezeigten Schwingungen entwickelt werden, an den ersten und zweiten Detektionsanschlüssen. Ein positives Potential erscheint an dem ersten Anschluß, der mit den zwei Detektionselektroden verbunden ist, die an dem Arm 20 vorgesehen sind. Ein nega tives Potential erscheint an dem zweiten Anschluß, der mit den zwei Detektionselektroden verbunden ist, die an dem Arm 22 vorgesehen sind.

Fig. 8B zeigt eine andere Anordnung der Detektionselek troden, die auf das Detektieren einer Winkelgeschwindigkeit gerichtet ist, die die gegenphasigen Schwingungen verur sacht, die in Fig. 8A gezeigt sind. Die Detektionselektroden des Arms 20, an denen positive Potentiale erhalten werden, sind mit den Detektionselektroden des Arms 22 verbunden, an denen positive Potentiale erhalten werden, so daß ein erster Anschluß gebildet wird. Ähnlich sind die Detektionselektro den des Arms 20, an denen negative Potentiale erhalten werden, mit den Detektionselektroden des Arms 22 verbunden, an denen negative Potentiale erhalten werden, so daß ein zweiter Anschluß gebildet wird. Daher wird das positive Potential, das durch die Schwingungen der Arme 20 und 22 verursacht wird, an dem ersten Anschluß erhalten, und das negative Potential, das durch sie verursacht wird, wird an dem zweiten Anschluß erhalten. Die phasengleichen Schwingun gen, die in Fig. 6A gezeigt sind, können durch die in Fig. 8B gezeigte Anordnung unterdrückt werden, und an den ersten und zweiten Anschlüssen erscheinen keine Potentiale, die durch sie verursacht werden.

Wie oben beschrieben, nutzt die vorliegende Erfindung den piezoelektrischen Transversaleffekt des piezoelektri schen Einkristalls, um die in Fig. 5A gezeigten Steuer schwingungen zu erzeugen, und hat die Anordnungen der Detek tionselektroden, die auf das Detektieren der Potentiale gerichtet sind, die durch die Winkelgeschwindigkeit verur sacht werden, die auf die Arme 20 und 22 angewendet wird.

Fig. 9A und 9B zeigen einen Kreisel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Basis des oben erwähnten Prinzips. Im besonderen ist Fig. 9A eine Vorderansicht des Kreisels und ist Fig. 9B eine Draufsicht auf ihn. In Fig. 9A und 9B sind Teile, die dieselben wie jene in den zuvor beschriebenen Figuren sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Steuerelektroden 28a und 28b sind auf der vorderen bzw. hinteren Oberfläche der Basis 24 vorgesehen und in der Nähe der Wurzelabschnitte der Arme 20 und 22 angeordnet, nämlich der Oberflächenabschnitte, die die Drehpunkte der Arme 20 und 22 enthalten. Vier Detektionselektroden 26a, 26b, 26c und 26d sind jeweilig auf vier Seitenoberflächen des Arms 20 vorgesehen. Ähnlich sind vier Detektionselektro den 27a, 27b, 27c und 27d jeweilig auf vier Seitenoberflä chen des Arms 22 vorgesehen. Die Detektionselektroden 26a bis 26d und 27a bis 27d sind wie in Fig. 7B oder Fig. 8B gezeigt verbunden. Wie später beschrieben wird, müssen alle acht Detektionselektroden die Potentiale detektieren, die durch die gegenphasigen Schwingungen verursacht werden.

Die Bereiche der Steuerelektroden 28a und 28b können gemäß der Beschaffenheit des Kreiselelementes gewählt wer den, das aus einem piezoelektrischen Einkristall gebildet ist und die Arme 20 und 22 und die Basis 24 umfaßt. Das Kapazitätsverhältnis hinsichtlich der Steuerelektroden 28a und 28b beträgt etwa 478, und das Kapazitätsverhältnis hinsichtlich der Detektionselektroden 26a-26d und 27a- 27d beträgt etwa 221. Es kann festgestellt werden, daß bezüglich des Kapazitätsverhältnisses zwischen den Steuer elektroden und den Detektionselektroden keine große Diffe renz besteht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10A bis 10L und Fig. 11A bis 11G erfolgt nun eine Beschreibung von Verbindungen der Detektionselektroden und von Veränderungen der Detektions elektroden. Fig. 10A bis 10L basieren auf der in Fig. 7B gezeigten Anordnung, und Fig. 11A bis 11G basieren auf der in Fig. 8B gezeigten Anordnung. Der Einfachheit halber sind die Bezugszeichen, die die Detektionselektroden kennzeich nen, in Fig. 10A bis 10L und 11A und 11G weggelassen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10A sind die zwei Detektions elektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, und die zwei Detektionselektroden, die in der Dickenrichtung indem Arm 22 einander gegenüberliegen, mit einem Referenzpotential verbunden. Die übrigen zwei Detektionselektroden, die in der Breitenrichtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, sind zusammen verbunden, um einen ersten Anschluß zu bilden. Ähnlich sind die übrigen zwei Detektionselektroden, die in der Breitenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, zusammen verbunden, um einen zweiten Anschluß zu bilden. In Fig. 10A bis 10L und Fig. 11A bis 11G kennzeichnen volle Kreise positive An schlüsse, an denen ein positives Potential ausgegeben wird, und Kreise kennzeichnen negative Anschlüsse, an denen ein negatives Potential ausgegeben wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10B sind die zwei Detektions elektroden, die in der Breitenrichtung in dem Arm 20 einan der gegenüberliegen, mit den zwei Detektionselektroden verbunden, die in der Breitenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, und sind ferner mit dem Referenzpotential verbunden. Die übrigen zwei Elektroden, die in der Dicken richtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, sind zusam men verbunden, um einen ersten Anschluß zu bilden. Die übrigen zwei Elektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, sind zusammen verbunden, um einen zweiten Anschluß zu bilden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10C sind die zwei Detektions elektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, und die zwei Detektionselektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, zusammen verbunden und mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektrode, die auf der äußeren Seitenoberflä che des Arms 20 vorgesehen ist, die in der Breitenrichtung angeordnet ist, fungiert als erster Anschluß. Die Detekti onselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 vorgesehen ist, die in der Breitenrichtung angeordnet ist, fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10D sind die zwei Detektions elektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, und die zwei Detektionselektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, zusammen verbunden und mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektrode auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20, die in der Breitenrichtung angeordnet ist, fungiert als erster Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 vorgesehen ist, die in der Breitenrichtung angeordnet ist, fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10E sind die zwei Detektions elektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 20 einander gegenüberliegen, zusammen verbunden, um einen ersten An schluß zu bilden. Die zwei Detektionselektroden, die in der Dickenrichtung in dem Arm 22 einander gegenüberliegen, sind zusammen verbunden, um einen zweiten Anschluß zu bilden. Die Detektionselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung gebildet ist, und jene, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung gebildet ist, sind mit dem Referenzpotential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10F sind die zwei Detektions elektroden des Arms 20, die in der Dickenrichtung einander gegenüberliegen, und die Detektionselektrode von ihm, die auf der inneren Seitenoberfläche vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden. In Fig. 10F sind die obigen drei Elektroden integral gebildet. Ähnlich sind die zwei Detektionselektroden des Arms 22, die in der Dickenrichtung einander gegenüberliegen, und die Detektionselektrode von ihm, die auf der inneren Seitenoberfläche vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektrode des Arms 20, die auf der äußeren Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, fungiert als erster An schluß. Die Detektionselektrode des Arms 22, die auf der äußeren Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10G ist eine äußere Detekti onselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Sei tenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden. Ähnlich ist eine äußere Detek tionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden. Die innere Detektionselek trode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, fungiert als erster Anschluß. Die innere Detektionselektrode, die auf der inne ren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10H fungiert eine äußere Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflä chen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen äuße rer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, als erster Anschluß. Ähnlich fungiert eine äußere Detekti onselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Sei tenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, als zweiter Anschluß. Die innere Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrich tung vorgesehen ist, ist mit dem Referenzpotential verbun den. Ähnlich ist die innere Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10I fungiert eine Detektions elektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen innerer Sei tenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, als erster Anschluß. Ähnlich fungiert eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen innerer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, als zweiter Anschluß. Die äußere Detektionselektrode, die auf der äußeren Seiten oberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, ist mit dem Referenzpotential verbunden. Ähnlich ist die äußere Detektionselektrode, die auf der äußeren Seiten oberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit dem Referenzpotential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10J fungiert die Detektions elektrode, die auf einer Seiten-(Front-)Oberfläche des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, als erster An schluß. Die Detektionselektrode, die auf einer Seiten- (Rücken-)-Oberfläche des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen ist und auf der Seite angeordnet ist, die der Seite gegenüberliegt, auf der die obige Detektionselektrode des Arms 20 vorgesehen ist, fungiert als zweiter Anschluß. Eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Arms 20 in der Breitenrichtung und der anderen (Rücken-)Oberfläche in der Dickenrichtung vorgesehen ist, ist mit dem Referenzpotential verbunden. Ähnlich ist eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Arms 22 in der Breitenrichtung und der anderen (Front-)Seitenoberfläche vorgesehen ist, die in der Dickenrichtung angeordnet ist, mit dem Referenzpotential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10K fungiert die Detektions elektrode, die auf einer Oberfläche des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, als erster Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf einer Oberfläche des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen ist und auf derselben Seite wie die obige Detektionselektrode des Arms 20 angeordnet ist, fungiert als zweiter Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der anderen Oberfläche des Arms 20 in der Dicken richtung vorgesehen ist, und jene, die auf der anderen Oberfläche des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, sind mit dem Referenzpotential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10L sind die zwei Detektions elektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, zusammen verbunden und fungieren als erster Anschluß. Ähnlich sind die zwei Detektionselektroden, die auf den gegenüberliegen den Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, zusammen verbunden und fungieren als zweiter Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberflä che des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und jene, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, sind mit dem Referenz potential verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11A sind die zwei Detekti onselektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, mit den zwei Detektionselektroden verbunden, die auf den gegenüber liegenden Seitenoberflächen des Arms 22 in der Breitenrich tung vorgesehen sind, und fungieren als erster Anschluß. Die zwei Detektionselektroden, die auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Arms 20 in der Breitenrichtung vorge sehen sind, sind mit den zwei Detektionselektroden verbun den, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, und fungieren als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11B sind die zwei Detekti onselektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seiten oberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungieren als erster Anschluß. Die zwei Detekti onselektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, sind mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgese hen ist, und fungieren als zweiter Anschluß. In Fig. 11B sind keine Elektroden auf den inneren Seitenoberflächen der Arme 20 und 22 in der Breitenrichtung vorgesehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11C sind die zwei Detektions elektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der inneren Seiten oberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungieren als erster Anschluß. Die zwei Detekti onselektroden, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, sind mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgese hen ist, und fungieren als zweiter Anschluß. In Fig. 11C sind keine Elektroden auf den äußeren Seitenoberflächen der Arme 20 und 22 in der Breitenrichtung vorgesehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11D sind die zwei Detektions elektroden, die auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen sind, mit der Detektionselektrode verbunden, die auf einer Oberfläche des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen ist, und fungieren als erster Anschluß. Die zwei Detektionselektroden, die auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen sind, sind mit einer Seitenober fläche des Arms 20 verbunden, die auf der gegenüberliegenden Seite zu der Seite angeordnet ist, auf der die obige Detek tionselektrode des Arms 22 vorgesehen ist, und fungieren als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11E ist eine Detektionselek trode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Seitenober fläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit der Detek tionselektrode verbunden, die auf der inneren Seitenoberflä che des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als erste Elektrode. Eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung angeordnet ist, ist mit der Detektions elektrode verbunden, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als zweite Elektrode.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11F ist eine Detektionselek trode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen innerer Seitenober fläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit der Detek tionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seitenoberflä che des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als erster Anschluß. Eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen innerer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, ist mit der Detektions elektrode verbunden, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11G ist eine Detektionselek trode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung und auf dessen äußerer Seitenober fläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, mit der Detek tionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seitenoberflä che des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als erste Elektrode. Eine Detektionselektrode, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung und auf dessen innerer Seitenoberfläche in der Breitenrichtung vorgesehen ist, ist mit der Detektions elektrode verbunden, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und fungiert als zweiter Anschluß.

Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Winkelge schwindigkeit durch Vorsehen der Detektionselektroden auf drei oder vier Seitenoberflächen von jedem der zwei Arme genau zu detektieren.

Fig. 12A bis 12D zeigen einen Stimmgabelschwingkreisel mit der Elektrodenanordnung, die in Fig. 11F gezeigt ist. Die in Fig. 12A bis 12D gezeigten Elektroden sind der Ein fachheit halber dicker als die wirklichen Elektroden. Im besonderen ist Fig. 12A eine Vorderansicht des Kreisels, ist Fig. 12B eine Ansicht von dessen rechter Seite, ist Fig. 12C eine Rückansicht von ihm und ist Fig. 12D eine Draufsicht auf ihn. In diesen Figuren sind Teile, die dieselben wie jene in den zuvor beschriebenen Figuren sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Detektionselektroden 26a, 26b und 26d sind integral gebildet, um eine einzelne Detektionselektrode zu bilden. Eine Anschlußleitung 31 verbindet die obige einzelne Detek tionselektrode mit einem Anschluß 33 zur externen Verbin dung, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist. Ähnlich sind die Detektionselektroden 27a, 27b und 27d integral gebildet, um eine einzelne Detektionselektrode zu bilden. Eine Anschlußleitung 32 verbindet die obige einzelne Detektionselektrode mit einem Anschluß 34 zur externen Verbindung, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist. Die Detektionselektrode 26c ist durch eine Anschlußleitung 35 mit einem Anschluß 37 zur externen Ver bindung verbunden, der auf der Basis 24 gebildet ist. Ähn lich ist die Detektionselektrode 27c durch eine Anschlußlei tung 36 mit einem Anschluß 38 zur externen Verbindung ver bunden, der auf der Basis 24 gebildet ist. Die Steuerelek trode 28a, die auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist, ist durch eine Anschlußleitung 40 mit einem Anschluß 39 zur externen Verbindung verbunden. Die Steuer elektrode 28b, die auf der hinteren Oberfläche der Basis 24 gebildet ist, ist durch eine Anschlußleitung 42, die sich auf der hinteren Oberfläche erstreckt und ein Durchgangsloch 43 durchläuft, das in der Basis 24 gebildet ist, mit einem Anschluß 41 zur externen Verbindung verbunden. Dann er streckt sich die Anschlußleitung 42 auf der vorderen Ober fläche der Basis 24 und ist mit dem Anschluß 41 verbunden, der auf ihr gebildet ist.

Es erfolgt nun eine Beschreibung einer anderen Elektro denanordnung unter Bezugnahme auf Fig. 13A und 13B, in denen Teile, die dieselben wie jene sind, die in den zuvor be schriebenen Figuren gezeigt sind, mit denselben Bezugszei chen versehen sind. Die unten beschriebene Elektrodenanord nung hat Steuerelektroden, die jeweils Abschnitte haben, die auf den vorderen und hinteren Oberflächen der Arme 20 und 22 vorgesehen sind. Fig. 13A ist eine Vorderansicht eines Kreisels, der solch eine Elektrodenanordnung hat, und Fig. 13B ist eine Draufsicht auf ihn. Diese Figuren werden ver wendet, um das Prinzip der folgenden Elektrodenanordnung zu beschreiben.

Eine im wesentliche U-förmige Steuerelektrode 48a ist auf der vorderen Oberfläche des Kreisels so vorgesehen, daß sie auf dem inneren Abschnitt der vorderen Oberfläche der Arme 20 und 22 und auf einem vorderen Oberflächenabschnitt der Basis 24 dicht an den Wurzeln der Arme 20 und 22 vorge sehen ist. Ähnlich ist eine im wesentlichen U-förmige Steu erelektrode 48b auf der hinteren Oberfläche des Kreisels so vorgesehen, daß sie auf den inneren Abschnitten der hinteren Oberflächen der Arme 20 und 22 und auf einem hinteren Ober flächenabschnitt der Basis 24 dicht an den Wurzeln der Arme 20 und 22 vorgesehen ist. Wenn der Kreisel über die Steuer elektroden 48a und 48b gesteuert wird, wird auf Grund des piezoelektrischen Transversaleffektes, der nicht nur auf die Basis 24 sondern auch auf die inneren Abschnitte der Arme 20 und 22 wirkt, eine Schwingung verursacht, wie in Fig. 5A gezeigt.

Im besonderen werden, wie in Fig. 13B gezeigt, wenn eine Steuerquelle OSC mit den Steuerelektroden 48a und 48b verbunden ist und ein durch sie erzeugtes Steuersignal quer über die Elektroden 48a und 48b angewendet wird, elektrische Felder in den Armen 20 und 22 verursacht, wie durch gerade Pfeile gezeigt. Die elektrischen Felder verursachen die Stimmgabelschwingungen, wie in Fig. 5A gezeigt. Falls eine Winkelgeschwindigkeit auf den Kreisel angewendet wird, der in dem Steuermodus ist, werden die Arme 20 und 22 gegenpha sig versetzt, wie in Fig. 5D oder Fig. 5E gezeigt, so daß elektrische Felder in den Armen 20 und 22 erzeugt werden, wie durch gekrümmte Pfeile in Fig. 13B gezeigt. Die Winkel geschwindigkeit kann durch Detektieren der Potentiale detek tiert werden, die durch die elektrischen Felder verursacht werden. Die Detektionselektroden, die zum Detektieren der obigen Potentiale bestimmt sind, können auf äußeren Ab schnitten der vorderen und hinteren Oberflächen der Arme 20 und 22 vorgesehen sein, wie unten beschrieben wird.

Fig. 14A, 14B und 14C zeigen einen Kreisel, in dem De tektionselektroden zusätzlich zu den Steuerelektroden 48a und 48b gezeigt sind. Im besonderen ist Fig. 14A eine Vor deransicht des Kreisels, ist Fig. 14B eine Ansicht von dessen rechter Seite und ist Fig. 14C eine Draufsicht auf ihn. Drei Detektionselektroden 46a, 46b und 46c sind an dem Arm 20 vorgesehen. Die Detektionselektrode 46a ist auf der vorderen Oberfläche des Arms 20 vorgesehen, so daß die Elektroden 46a und 48a Seite an Seite angeordnet sind. Die Detektionselektrode 46b ist auf der hinteren Oberfläche des Arms 20 vorgesehen, so daß die Elektroden 46b und 48b Seite an Seite angeordnet sind. Die Detektionselektrode 46c ist auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breiten richtung vorgesehen. Die Detektionselektroden 46a und 46b sind auf den vorderen und hinteren äußeren Oberflächenab schnitten des Arms 20 angeordnet.

Ähnlich sind drei Detektionselektroden 47a, 47b und 47c am Arm 22 vorgesehen. Die Detektionselektrode 47a ist auf der vorderen Oberfläche des Arms 22 vorgesehen, so daß die Elektroden 47a und 48a Seite an Seite angeordnet sind. Die Detektionselektrode 47b ist auf der hinteren Oberfläche des Arms vorgesehen, so daß die Elektroden 47b und 48b Seite an Seite angeordnet sind. Die Detektionselektrode 47c ist auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrich tung vorgesehen. Die Detektionselektroden 47a und 47b sind auf den äußeren Abschnitten der vorderen und hinteren Ober flächen des Arms 22 angeordnet. Es sei erwähnt, daß An schlußleitungen und Anschlüsse, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 12A-12C beschrieben worden sind, der Einfachheit halber in Fig. 14A-14C weggelassen wurden.

Das Kapazitätsverhältnis bezüglich der Steuerelektroden 48a und 48b beträgt etwa 136, und das Kapazitätsverhältnis bezüglich der Detektionselektroden 46a-46c und 47a-47c beträgt etwa 278. Somit besteht hinsichtlich des Kapazitäts verhältnisses zwischen den Steuerelektroden und den Detekti onselektroden eine kleine Differenz.

Fig. 15A, 15B und 15C zeigen jeweilig Verbindungen der in Fig. 14A-14C gezeigten Detektionselektroden des Krei sels. Die Verbindung der Detektionselektroden, die in Fig. 15A gezeigt ist, ist darauf gerichtet, zwei Anschlüsse zu haben, über die sich die Potentialdifferenz entwickelt. Die Verbindungen der Detektionselektroden, die in Fig. 15B und 15C gezeigt sind, sind darauf gerichtet, drei Anschlüsse zu haben, die einen Anschluß enthalten, der mit dem Referenz potential verbunden ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15A sind die Detektionselek troden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seiten oberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und bilden einen ersten Anschluß. Die Detektionselek troden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, sind mit der Detektionselektrode verbunden, die auf der äußeren Seiten oberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, und bilden einen zweiten Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15B sind die Detektionselek troden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektroden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, sind mit dem Referenz potential verbunden. Die Detektionselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, bildet einen ersten Anschluß. Die Detekti onselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, bildet einen zweiten Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15C bilden die Detektions elektroden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 20 in der Dickenrichtung vorgesehen sind, einen ersten Anschluß. Die Detektionselektroden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Arms 22 in der Dicken richtung vorgesehen sind, bilden einen zweiten Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, ist mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektrode, die auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrichtung vorgesehen ist, ist mit dem Referenzpoten tial verbunden.

Fig. 16A, 16B, 16C und 16D zeigen eine Veränderung des Kreisels von Fig. 14A bis 14C. In Fig. 16A-16D sind Teile, die dieselben wie jene sind, die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Steuerelektroden 58a und 58b sind auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Kreisels in der Dickenrichtung vorgesehen. Die Steuerelektrode 58a hat einen Abschnitt, der auf dem inneren Abschnitt der vorderen Oberfläche des Arms 20 vorgesehen ist, und einen anderen Abschnitt, der auf dem inneren Abschnitt der vorderen Oberfläche des Arms 22 vorge sehen ist. Ferner hat die Steuerelektrode 58a einen Ab schnitt 58a', der auf einem vorderen Oberflächenabschnitt der Basis 24 vorgesehen ist und in der Nähe der Wurzeln der Arme 20 und 22 angeordnet ist. Ähnlich hat die Steuerelek trode 58b einen Abschnitt, der auf dem inneren Abschnitt der hinteren Oberfläche des Arms 20 vorgesehen ist, und einen anderen Abschnitt auf dem inneren Abschnitt der hinteren Oberfläche des Arms 22. Ferner hat die Steuerelektrode 58b einen Abschnitt 58b', der auf einem hinteren Oberflächen abschnitt der Basis 24 vorgesehen ist und in der Nähe der Wurzeln der Arme 20 und 22 angeordnet ist. Wenn ein Steuer signal quer über die Steuerelektroden 58a und 58b angewendet wird, werden die in Fig. 5A gezeigten Stimmgabelschwingungen in den Armen 20 und 22 verursacht. In diesem Fall wirkt der piezoelektrische Transversaleffekt nicht nur auf die Basis 24 sondern auch auf die inneren Oberflächenabschnitte der Arme 20 und 22.

Die Steuerelektrode 58a ist durch eine Anschlußleitung 61 mit einem Anschluß 60 zur externen Verbindung verbunden, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist. Die Steuerelektrode 58b ist durch eine Anschlußleitung 68 mit einem Anschluß 67 zur externen Verbindung verbunden, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist. Die Anschlußleitung 68 erstreckt sich auf der hinteren Oberflä che der Basis 24 und verläuft durch ein Durchgangsloch 66, das in der Basis 24 gebildet ist. Dann erstreckt sich die Anschlußleitung 68 auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 und ist mit dem Anschluß 67 verbunden.

Drei Detektionselektroden 56a, 56b und 56c sind an dem Arm 20 vorgesehen, und drei Detektionselektroden 57a, 57b und 57c sind an dem Arm 22 vorgesehen. Die Detektionselek troden 56a und 56b sind auf den äußeren Oberflächenabschnit ten der vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 20 vorgesehen. Die Detektionselektrode 56c ist auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breitenrichtung vorgese hen. Die Detektionselektroden 57a und 57b sind auf den äußeren Abschnitten der vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 22 vorgesehen. Die Detektionselektrode 57c ist auf der äußeren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrich tung vorgesehen. Die obigen Detektionselektroden 56a-56c und 57a-57c sind verbunden wie in Fig. 15A gezeigt.

Die Detektionselektrode 56a ist durch eine Anschlußlei tung 63 mit einem Anschluß 62 zur externen Verbindung ver bunden, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebil det ist. Die Detektionselektrode 56b ist durch eine An schlußleitung 70, die durch ein Durchgangsloch 69 verläuft, mit der Anschlußleitung 63 verbunden. Die Detektionselek trode 56c ist durch eine Anschlußleitung 74 mit einem An schluß 73 zur externen Verbindung verbunden, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist. Ähnlich ist die Detektionselektrode 57a durch eine Anschlußleitung 65 mit einem Anschluß 64 zur externen Verbindung verbunden. Die Detektionselektrode 57b ist durch eine Anschlußleitung 72, die durch ein Durchgangsloch 71 verläuft, mit der Anschluß leitung 65 verbunden. Die Detektionselektrode 57c ist durch eine Anschlußleitung 76 mit einem Anschluß 75 zur externen Verbindung verbunden, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 gebildet ist.

Es erfolgt nun eine Beschreibung von anderen Elektro denanordnungen, die Abwandlungen von jenen entsprechen, die in Fig. 14A-14C und 16A-16D gezeigt sind. Bei den Ab wandlungen sind die Steuerelektroden auf äußeren Abschnitten der vorderen und hinteren Oberflächen der Arme vorgesehen und sind die Detektionselektroden auf inneren Abschnitten der vorderen und hinteren Oberflächen der Arme und deren inneren Seitenoberflächen in der Breitenrichtung vorgesehen. Die Abwandlungen können die Stimmgabelschwingungen verursa chen, die auf den piezoelektrischen Transversaleffekt zu rückzuführen sind.

Fig. 17A und 17B zeigen ein Beispiel von solchen Ab wandlungen. Steuerelektroden 78a und 78b sind auf den vorde ren bzw. hinteren Oberflächenabschnitten der Arme 20 und 22 vorgesehen. Die Steuerelektrode 78a hat einen Abschnitt, der auf dem äußeren Abschnitt der vorderen Oberfläche des Arms 20 angeordnet ist, und einen Abschnitt, der auf dem äußeren Abschnitt der vorderen Oberfläche des Arms 22 angeordnet ist. Ferner hat die Steuerelektrode 78a einen Abschnitt, der auf der vorderen Oberfläche der Basis 24 vorgesehen ist und in der Nähe der Wurzeln der Arme 20 und 22 angeordnet ist. Die Steuerelektrode 78b hat einen Abschnitt, der auf dem äußeren Abschnitt der hinteren Oberfläche des Arms 20 ange ordnet ist, und einen Abschnitt, der auf dem äußeren Ab schnitt der hinteren Oberfläche des Arms 22 angeordnet ist. Ferner hat die Steuerelektrode 78b einen Abschnitt, der auf der hinteren Oberfläche der Basis 24 vorgesehen ist und in der Nähe der Wurzeln der Arme 20 und 22 angeordnet ist.

Wenn eine Steuerquelle OSC quer über die Steuerelektro den 78a und 78b verbunden ist, wie in Fig. 17B gezeigt, werden in den Armen 20 und 22 elektrische Felder erzeugt, wie durch gerade Pfeile gekennzeichnet. Daher werden die Arme 20 und 22 gekrümmt, wie in Fig. 5A gezeigt, so daß die Stimmgabelschwingungen verursacht werden können. Falls eine Winkelgeschwindigkeit auf den Kreisel angewendet wird, der in dem Steuermodus ist, werden die Arme 20 und 22 gegenpha sig versetzt, wie in Fig. 5D oder 5E gezeigt, so daß die elektrischen Felder in den Armen 20 und 22 erzeugt werden, wie durch gekrümmte Pfeile in Fig. 17B gezeigt. Die Winkel geschwindigkeit kann durch Detektieren der Potentiale detek tiert werden, die durch die elektrischen Felder verursacht werden.

Eine Detektionselektrode 76a ist auf dem inneren Ab schnitt der vorderen Oberfläche des Arms 20 vorgesehen, und eine Detektionselektrode 76b ist auf dem inneren Abschnitt von dessen hinterer Oberfläche vorgesehen. Eine Detektions elektrode 76c ist auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 vorgesehen. Eine Detektionselektrode 77a ist auf dem inneren Abschnitt der vorderen Oberfläche des Arms 22 vorge sehen, und eine Detektionselektrode 77b ist auf dem inneren Abschnitt von dessen hinterer Oberfläche vorgesehen. Eine Detektionselektrode 77c ist auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 vorgesehen.

Fig. 18A, 18B und 18C zeigen jeweilig Verbindungen der Detektionselektroden des Kreisels von Fig. 17A und 17B. Die Verbindung der Detektionselektroden, die in Fig. 18A gezeigt ist, ist darauf gerichtet, zwei Anschlüsse zu haben, über die sich die Potentialdifferenz entwickelt. Die Verbindungen der Detektionselektroden, die in Fig. 18B und 18C gezeigt sind, sind darauf gerichtet, drei Anschlüsse zu haben, die einen Anschluß enthalten, der mit dem Referenzpotential verbunden ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18A sind die Detektionselek troden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 20 vorgesehen sind, mit der Detektionselektrode verbun den, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 vorge sehen ist, und fungieren als erster Anschluß. Die Detekti onselektroden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflä chen des Arms 22 vorgesehen sind, sind mit der Detektions elektrode verbunden, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 vorgesehen ist, und fungieren als zweiter An schluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18B sind die Detektionselek troden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 20 vorgesehen sind, mit dem Referenzpotential verbun den. Die Detektionselektroden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 22 vorgesehen sind, sind mit dem Referenzpotential verbunden. Die Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 vorgesehen ist, fungiert als erster Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 vorgesehen ist, fungiert als zweiter Anschluß.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18C bilden die Detektions elektroden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 20 vorgesehen sind, einen ersten Anschluß. Die Detektionselektroden, die auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Arms 22 vorgesehen sind, bilden einen zwei ten Anschluß. Die Detektionselektrode, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 vorgesehen ist, und jene, die auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 vorgesehen ist, sind mit dem Referenzpotential verbunden.

Fig. 19A und 19B zeigen einen Stimmgabelschwingkreisel, der die Elektrodenanordnung hat, die in Fig. 18B gezeigt ist. In Fig. 19A und 19B sind Teile, die dieselben wie jene sind, die in den zuvor beschriebenen Figuren gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 19A ist eine Vorderansicht des Kreisels, und Fig. 19B ist eine Draufsicht auf ihn. Steuerelektroden 88a und 88b sind auf den vorderen bzw. hinteren Oberflächen des Kreisels vorgesehen. Die Steuerelektrode 88b ist durch eine Anschlußleitung 95 mit einem Anschluß 96 zur externen Verbindung verbunden, der auf der vorderen Oberfläche des Kreisels gebildet ist. Die Anschlußleitung 95 verläuft durch ein Durchgangsloch 94, das in dem Kreisel gebildet ist. Die Steuerelektrode 88a er streckt sich auf der vorderen Oberfläche des Kreisels längs seiner äußeren Kanten. Ähnlich erstreckt sich die Steuer elektrode 88b auf der hinteren Oberfläche des Kreisels längs seiner äußeren Kanten.

Eine Detektionselektrode 86a ist auf der vorderen Ober fläche des Kreisels gebildet, so daß die Detektionselektrode 86a und die Steuerelektrode 88a auf den vorderen Oberflächen der Arme 20 und 22 Seite an Seite angeordnet sind. Ferner hat die Detektionselektrode 86a einen Abschnitt, der auf der Basis 24 des Kreisels vorgesehen ist. Die Detektionselek trode 86a ist durch eine Anschlußleitung 93 mit einem An schluß 92 zur externen Verbindung verbunden, der auf der Basis 24 gebildet ist. Ähnlich ist eine Detektionselektrode 86b auf der hinteren Oberfläche des Kreisels gebildet und durch eine Anschlußleitung 91, die ein Durchgangsloch 90 durchläuft, das in der Basis 24 gebildet ist, mit dem An schluß 92 verbunden. Ferner ist eine Detektionselektrode 86c auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 20 in der Breiten richtung vorgesehen und ist eine Detektionselektrode 86d auf der inneren Seitenoberfläche des Arms 22 in der Breitenrich tung vorgesehen. Die Detektionselektroden 86c und 86d sind mit den Anschlüssen 97 bzw. 98 verbunden, die auf der Basis 24 gebildet sind.

Fig. 20 zeigt eine Detektionsschaltung, die die Aus gangsspannung des Stimmgabelschwingkreisels der vorliegenden Erfindung detektiert. Bezugszeichen 100 bezeichnet den Stimmgabelschwingkreisel der vorliegenden Erfindung. Die Detektionsschaltung enthält Operationsverstärker OP1, OP2 und OP3, Widerstände R1-R10 und Kondensatoren C1-C2. Der Kreisel 100 hat Ausgänge out1 und out2, die über die Wider stände R2 und R3 mit nichtinvertierenden Eingangsanschlüssen der Operationsverstärker OP1 bzw. OP2 verbunden sind. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP3 fungiert als Ausgangsanschluß der Detektionsschaltung.

Wenn eine Rechteckwelle, die durch den Oszillator OSC erzeugt wird, auf den Kreisel 100 angewendet wird, enthält die Wellenform der Ausgangsspannung eine Kriechausgabenkom ponente auf Grund der elektrostatischen Kopplung. Die Opera tionsverstärker OP1 und OP2 verstärken die Ausgangssignale out1 bzw. out2 des Kreisels 100. Der Operationsverstärker OP3 führt eine Differenzverstärkungsoperation an den Aus gangssignalen der Operationsverstärker OP1 und OP2 aus. Wie aus der Wellenform des Ausgangssignals des Operationsver stärkers OP3 ersichtlich ist, die in Fig. 20 gezeigt ist, kann die Kriechausgabenkomponente auf Grund der Differenz verstärkung im wesentlichen eliminiert (unterdrückt) werden.

Gemäß dem oben erwähnten Stimmgabelschwingkreisel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Winkelgeschwin digkeit genau zu detektieren, ohne durch die ungewollten Schwingungen beeinträchtigt zu werden. Zusätzlich ist die Anschlußleitungsführung einfach, so daß der Kreisel der vorliegenden Erfindung zur Massenproduktion geeignet ist.

Es erfolgt nun eine Beschreibung von weiteren Verbesse rungen bei den oben erwähnten Elektrodenanordnungen.

Bei den oben erwähnten Elektrodenanordnungen sind drei oder vier Elektroden für jeden der zwei Arme 20 und 22 vorgesehen. Die Erfinder untersuchten eine Reduzierung der Elektrodenanzahl pro Arm und versuchten, einen Stimmgabel schwingkreisel vorzusehen, der einfacher und zur Massenpro duktion viel besser geeignet ist als der oben erwähnte Kreisel. Die Erfinder betrachteten den Mechanismus des Stimmgabelschwingkreisels, der in Fig. 21A bis 21D gezeigt ist, und widmeten der Differenz zwischen den Verteilungen von Ladungen Aufmerksamkeit, die in dem Steuermodus erhalten werden, und jenen, die in dem Detektionsmodus erhalten werden, wie in Fig. 22A und 22B gezeigt. Es sei erwähnt, daß die folgende Beschreibung eine gewisse Erläuterung enthält, die gegeben worden ist, um das Verstehen der weiterverbes serten Elektrodenanordnungen zu erleichtern.

Fig. 21A und 21C zeigen einen Stimmgabelschwingkreisel eines piezoelektrischen Typs, wobei nur ein Kreiselelement gezeigt ist, das aus einer piezoelektrischen Substanz be steht, und auf ihm zu bildende Elektroden weggelassen sind. Ein Stimmgabelschwingkreisel 110 enthält zwei Arme 112 und 114, und eine Basis 116, die mit den Armen 112 und 114 integral gebildet ist.

Fig. 21B zeigt einen Kreisel, der erhalten wird, indem Elektroden 131, 132, 137 und 138 an dem Kreiselelement vorgesehen werden, das in Fig. 21A und 21C gezeigt ist. Falls eine Steuerspannung quer über die Elektroden 131 und 132 und quer über die Elektroden 137 und 138 angewendet wird, werden in den Armen 112 und 114 jeweilig elektrische Felder erzeugt, wie durch Pfeile in Fig. 21B angegeben. Die elektrischen Felder bringen die Arme 112 und 114 auf Grund des piezoelektrischen Transversaleffektes zum Schwingen, wie durch Pfeile in Fig. 21A und 21B gezeigt. Die in Fig. 21A und 21B gezeigten Schwingungen sind f_x-Modus-Schwingungen.

Falls eine Winkelgeschwindigkeit auf den Kreisel ange wendet wird, der in dem f_x-Modus ist, treten die Coriolis- Kräfte auf, wie durch die obigen Bewegungsgleichungen defi niert. Dann werden, wie in Fig. 21D gezeigt, die Arme 112 und 114 in der Richtung vibriert, die zu der Richtung recht winklig ist, in der die Arme 112 und 114 im f_x-Modus vi briert werden. Das heißt, die Schwingungen in Fig. 21D sind f_y-Modus-Schwingungen. Wie in Fig. 21D gezeigt, können elektrische Ausgaben von den Armen 112 und 114 erhalten werden, die gegenphasig gekrümmt werden, falls Elektroden 133, 134, 135 und 136 an dem Kreiselelement vorgesehen sind.

Fig. 22A zeigt die Verteilungen von Ladungen in den Ar men 112 und 114, die in dem f_x-Modus sind. Fig. 22B zeigt die Verteilungen von Ladungen in den Armen 112 und 114, die in dem f_y-Modus sind. Die Erfinder widmeten der Differenz zwischen den in Fig. 22A gezeigten Ladungsverteilungen und den in Fig. 22B gezeigten Ladungsverteilungen Aufmerksamkeit und fanden heraus, daß die Potentiale, die zu der Winkelge schwindigkeit proportional sind, durch nur zwei Elektroden für jeden der zwei Arme detektiert werden können.

In Fig. 22A und 22B bezeichnen die Symbole A-D La dungsverteilungen, die in dem Arm 112 erzeugt werden, und deren Potentiale, und die Symbole E-H bezeichnen Ladungs verteilungen, die in dem Arm 114 erzeugt werden, und deren Potentiale. Ferner bezeichnen die Symbole "+" und "-" die Polaritäten der Ladungen. Die Pfeile kennzeichnen elektri sche Felder.

Im besonderen werden die Ladungsverteilungen von Fig. 22A durch Steuern der Stimmgabelschwingungen unter Verwen dung der in Fig. 21B gezeigten Elektrodenanordnung erhalten. Die Ladungsverteilungen von Fig. 22B werden erhalten, wenn Coriolis-Kräfte auf Grund einer Winkelgeschwindigkeit in dem Kreisel erzeugt werden, der in dem in Fig. 21A gezeigten Zustand ist. Die Erfinder fanden heraus, daß sich die Posi tionen von erzeugten Ladungen, die Polaritäten der Ladungen und die Mengen von Ladungen, die in dem f_x-Modus erhalten werden, von jenen in dem f_y-Modus auf Grund der Anisotropie des Kristalls unterscheiden. Unter Berücksichtigung dessen folgerten die Erfinder, daß Detektionselektroden an einer ersten Position angeordnet sein sollten, an der der größte Betrag einer positiven Ladung oder ein relativ großer Betrag einer positiven Ladung im f_y-Modus erhalten werden kann, und an einer zweiten Position, an der der größte Betrag einer negativen Ladung oder ein relativ kleiner Betrag einer negativen Ladung in dem f_y-Modus erhalten werden kann. Daher kann die Potentialdifferenz, die zu der Winkelgeschwindig keit proportional ist, quer über die Detektionselektroden erhalten werden, die an den ersten und zweiten Positionen vorgesehen sind.

Im besonderen sind die Detektionselektroden vorgesehen, um die Potentialdifferenz zwischen der Ladungsverteilung A und der Ladungsverteilung E zu detektieren. Genauer gesagt, eine Detektionselektrode ist auf dem inneren Abschnitt der oberen Oberfläche des Arms 112 vorgesehen, und die andere Detektionselektrode ist auf dem inneren Abschnitt der oberen Oberfläche des Arms 114 vorgesehen. Der Einfachheit halber werden die Oberflächen der Arme 112 und 114, auf denen die Ladungsverteilungen A bzw. E erhalten werden, als obere Oberflächen bezeichnet und werden die Oberflächen der Arme 112 und 114, auf denen die Ladungsverteilungen C bzw. G erhalten werden, als untere Oberflächen bezeichnet. Die obige Anordnung der zwei Detektionselektroden entspricht der in Fig. 21D gezeigten. Im Prinzip ist es möglich, die Poten tialdifferenz, die durch die Coriolis-Kräfte verursacht wird, durch die obigen zwei Detektionselektroden zu detek tieren. Es ist jedoch vorzuziehen, zwei Detektionselektroden auf den unteren Oberflächen der Arme 112 und 114 vorzusehen, wie in Fig. 21D gezeigt, um dadurch die Empfindlichkeit zu verbessern.

In Fig. 22A haben die Potentiale A-H die folgende Größenbeziehung:

A = -D = -E = H < -B = C = F = -G.

In Fig. 22B haben die Potentiale A-H die folgende Größenbeziehung:

A = -E < -B = -D = F = H < C = G.

Aus Fig. 22A und 22B ist ersichtlich, daß andere Anord nungen von Detektionselektroden verwendet werden können, um die Potentialdifferenz zu detektieren, die durch die Corio lis-Kräfte verursacht wird. Zum Beispiel kann die Potential differenz durch Detektionselektroden detektiert werden, die auf äußeren Oberflächenabschnitten der Arme vorgesehen sind, wie in Fig. 21B gezeigt. Zum Beispiel kann eine Detektions elektrode auf dem äußeren Abschnitt der oberen Oberfläche des Arms 112 vorgesehen sein, um die Ladungsverteilung A zu detektieren, und kann die andere Detektionselektrode auf dem äußeren Abschnitt der oberen Oberfläche des Arms 114 vorge sehen sein, um die Ladungsverteilung E zu detektieren. Jedoch hat die obige Elektrodenanordnung eine Empfindlich keit, die niedriger als jene der in Fig. 21D gezeigten Elektrodenanordnung ist.

Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht eines Stimm gabelschwingkreisels mit den oben erwähnten Elektroden 131- 138. In Fig. 24 sind die Elektroden 132, 134, 136 und 138 gezeigt, die auf den vorderen Oberflächen der Arme 112 und 114 vorgesehen sind, aber die Elektroden, die auf den hinte ren Oberflächen der Arme 112 und 114 vorgesehen sind, er scheinen nicht. Bezugszeichen 141-144 bezeichnen jeweilig Anschlußleitungen, die die Elektroden 132, 134, 136 und 138 mit Anschlüssen 145, 146, 147 und 148 für externe Verbindun gen verbinden.

Es ist möglich, die folgenden ersten bis neunten Anord nungen der Elektroden 131-138 zu verwenden.

Fig. 25 zeigt die erste Elektrodenanordnung. Die Elek troden 134 und 136, die auf der Innenseite der jeweiligen Mitten der Arme 112 und 114 angeordnet sind, fungieren als Detektionselektroden. Die Elektroden 131 und 137, die auf der Außenseite der Armmitten angeordnet sind, fungieren als Steuerelektroden. Die Detektionselektroden 134 und 136 sind auf den Oberflächen der Arme 112 und 114 vorgesehen, die jenen der Arme 112 und 114 gegenüberliegen, auf denen die Steuerelektroden 131 und 137 vorgesehen sind. Die anderen Elektroden sind mit dem Referenzpotential verbunden, das gleich dem Erdpotential ist. Das heißt, die anderen Elektro den fungieren als Erd- oder Referenzelektroden. Die Pfeile mit gestrichelten Linien bezeichnen elektrische Felder. Wenn eine Steuerspannung auf die Steuerelektroden 131 und 137 angewendet wird, werden die elektrischen Felder erzeugt, die durch die Pfeile gekennzeichnet sind, die auf die Elektroden 132 und 138 zeigen, so daß die Arme 112 und 114 im f_x-Modus vibriert werden. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit auf den Kreisel angewendet wird, entwickelt sich die Potentialdiffe renz, die zu der Winkelgeschwindigkeit proportional ist, quer über die Elektroden 134 und 136. Da die Elektroden 133 und 135 geerdet sind, besteht zwischen den Armen 112 und 114 eine kleine elektrische Kopplung.

Fig. 26 zeigt die zweite Elektrodenanordnung. Die Elek troden 132 und 138, die auf der Außenseite der Armmitten angeordnet sind, fungieren als Detektionselektroden. Die Elektroden 133 und 135, die auf der Innenseite der Armmitten angeordnet sind, fungieren als Steuerelektroden. Die Detek tionselektroden 132 und 138 sind auf der Seite vorgesehen, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Steuerelektroden 133 und 135 vorgesehen sind. Die anderen Elektroden fungie ren als Erdelektroden. Die Potentialdifferenz, die zu der Winkelgeschwindigkeit proportional ist, kann quer über die Detektionselektroden 132 und 138 detektiert werden.

Fig. 27 zeigt die dritte Elektrodenanordnung. Die Elek troden 133 und 134 sind zusammen verbunden, um eine Detekti onselektrode zu bilden. Die Elektroden 135 und 136 sind zusammen verbunden, um die andere Detektionselektrode zu bilden. Die Elektroden 131 und 137 fungieren als Steuerelek troden. Die Elektroden 132 und 138 fungieren als Erdelektro den. Indem die Detektionselektroden 133 und 134 zusammen verbunden werden, werden die Ladungen A und C, die in Fig. 22B gezeigt sind, addiert. Indem die Detektionselektroden 135 und 136 zusammen verbunden werden, werden die Ladungen E und G, die in Fig. 22B gezeigt sind, addiert. Daher hat die Elektrodenanordnung, die in Fig. 26 gezeigt ist, eine Emp findlichkeit, die höher als jene der Elektrodenanordnung ist, die in Fig. 25 oder Fig. 26 gezeigt ist.

Fig. 28 zeigt die vierte Elektrodenanordnung. Die De tektionselektroden und Steuerelektroden sind auf denselben Seiten der Arme 112 und 114 vorgesehen. Ferner sind Elektro den 132A und 138A auf den gegenüberliegenden Seiten der Arme 112 bzw. 114 so vorgesehen, daß die Elektroden 132A und 138A im wesentlichen die gesamten Oberflächenabschnitte der Arme 112 und 114 bedecken. Die Elektroden 131 und 137 fungieren als Steuerelektroden, und die Elektroden 133 und 135 fungie ren als Detektionselektroden. Die Elektroden 132A und 138A werden als Erdelektroden verwendet. Das elektrische Feld, das sich von dem Arm 112 auf den Arm 114 richtet, wird erzeugt, und die Potentialdifferenz, die zu der Winkelge schwindigkeit proportional ist, kann zwischen den Elektroden 133 und 135 erhalten werden.

Fig. 29 zeigt die fünfte Elektrodenanordnung, die da durch gekennzeichnet ist, daß jede der Elektroden 133 und 135 als Steuer- und Detektionselektrode fungiert. Im folgen den wird solch eine Elektrode als gemeinsame Elektrode bezeichnet. Ein Ende einer Steuerquelle 151, die eine Recht eckwelle erzeugt, ist geerdet, und deren anderes Ende ist mit den nichtinvertierenden Eingangsanschlüssen von Operati onsverstärkern 152 und 153 verbunden. Die invertierenden Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker 152 und 153 sind jeweilig mit den gemeinsamen Elektroden 133 und 135 verbun den. Die Elektroden 131, 132A, 137 und 138A sind geerdet.

Fig. 30 ist ein Schaltungsdiagramm des in Fig. 29 ge zeigten Operationsverstärkers. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 153 wird durch Widerstände R1 und R2 geteilt, und eine so erhaltene geteilte Spannung wird auf den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstär kers 153 angewendet. Die periphere Schaltung des Operati onsverstärkers 152 ist so konfiguriert, wie in Fig. 30 gezeigt. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß und der invertierende Eingangsanschluß von jedem der Operationsver stärker 152 und 153 sind in einem imaginären Kurzschlußzu stand. Daher wird die Steuerspannung, die eine Rechteckwel lenform hat und durch die Steuerquelle 151 ausgegeben wird, über die Operationsverstärker 152 und 153 auf die Elektroden 133 und 135 angewendet. Falls eine Winkelgeschwindigkeit auf den Kreisel angewendet wird, der in dem obigen Zustand ist, werden Ladungen mit verschiedenen Polaritäten jeweilig in den Armen 112 und 114 gespeichert. Die zwei Pfeile, die von dem Arm 112 auf den Arm 114 gerichtet sind, kennzeichnen elektrische Felder, die durch die Ladungen verursacht wer den, die die verschiedenen Polaritäten haben und in den Armen 112 und 114 gespeichert sind. Die Ladungen, die in den Armen 112 und 114 gespeichert sind, werden mit der Rechteck welle des Steuersignals von den Operationsverstärkern 152 und 153 verglichen. Daher kann die Spannung, die der Diffe renz zwischen dem Potential der Elektrode 133 und dem Poten tial der Elektrode 135 entspricht, das heißt, die Spannung A-B erhalten werden, die zu der Winkelgeschwindigkeit pro portional ist.

Fig. 31 zeigt die sechste Elektrodenanordnung, bei der die Potentialdifferenz, die durch die Ladungen verursacht wird, die in den Armen 112 und 114 gespeichert sind, von den vorderen und hinteren Seiten von jedem der Arme 112 und 114 detektiert wird. Um obiges zu realisieren, sind Operations verstärker 154 und 155 zusätzlich zu den Operationsverstär kern 152 und 153 vorgesehen. Die nichtinvertierenden Ein gangsanschlüsse der Operationsverstärker 154 und 155 sind geerdet, wie im Fall jener der Operationsverstärker 152 und 153. Die invertierenden Eingangsanschlüsse der Operations verstärker 154 und 155 sind mit den Elektroden 132A bzw. 138A verbunden. Die Steuerspannung wird auf die Elektroden 131 und 137 angewendet. Die Menge der Ladung, die in dem Arm 112 auf Grund der Coriolis-Kraft erzeugt wird, entspricht der Summe (A + B) der Operationsverstärker 152 und 154. Die Menge der Ladung, die in dem Arm 114 auf Grund der Coriolis- Kraft erzeugt wird, entspricht der Summe (B + D) der Opera tionsverstärker 153 und 155. Daher ist die Detektionsaus gabe, die zu der Winkelgeschwindigkeit proportional ist, gleich (A + C) - (B + D). Obwohl der in Fig. 31 gezeigte Kreisel etwas komplex ist, verglichen mit dem in Fig. 29 gezeigten Kreisel, hat der in Fig. 31 gezeigte Kreisel eine höhere Empfindlichkeit als jene des Kreisels von Fig. 29.

Fig. 32 zeigt die siebte Elektrodenanordnung, die er halten werden kann, indem die sechste Elektrodenanordnung von Fig. 31 vereinfacht wird. Die Operationsverstärker 152 und 153, die in Fig. 31 gezeigt sind, sind weggelassen, und die Detektionsspannung (A-B) wird von einer Seite von jedem der Arme 112 und 114 erhalten. Verglichen mit der sechsten Elektrodenanordnung, die in Fig. 31 gezeigt ist, ist die siebte Elektrodenanordnung, die in Fig. 32 gezeigt ist, einfach, aber ihre Empfindlichkeit ist etwas gemindert. Die Anschlüsse 133 und 135 sind geerdet, und somit kann eine reduzierte elektrische Kopplung zwischen den Armen 112 und 114 erhalten werden.

Fig. 33 zeigt die achte Elektrodenanordnung, bei der die Elektroden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflä chen von jedem der Arme 112 und 114 gezeigt sind, als ge meinsame Elektroden verwendet werden, über die die Steuer spannung angewendet wird und die Spannung, die sich auf Grund der Winkelgeschwindigkeit entwickelt, detektiert wird. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 152 ist mit den Elektroden 133 und 132 verbunden, und der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 153 ist mit den Elektroden 135 und 138 verbunden. Der invertie rende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 154 ist mit den Elektroden 134 und 131 verbunden, und der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 155 ist mit den Elektroden 136 und 137 verbunden. Die Steuerspannung wird von beiden (vorderen und hinteren) Seiten von jedem der Arme 112 und 114 angewendet, die elektrischen Felder werden in den zwei Richtungen in jedem der Arme 112 und 114 erzeugt. Die Coriolis-Kräfte verursachen die Differenz zwischen der Ladungsmenge, die 05511 00070 552 001000280000000200012000285910540000040 0002019706310 00004 05392in dem Arm 112 erzeugt wird, und der Ladungsmenge, die in dem Arm 114 erzeugt wird. Die obige Differenz kann als Detektionsausgabe (A + C) - (B + D) erhalten werden. Die achte Elektrodenanordnung hat eine gute Empfindlichkeit, hat aber eine etwas komplexe Schaltungskon figuration.

Fig. 34 zeigt die neunte Elektrodenanordnung, die er halten werden kann, indem die achte Elektrodenanordnung, die in Fig. 33 gezeigt ist, vereinfacht wird, so daß die Steuer spannung von einer Seite von jedem der Arme 112 und 114 angewendet wird. Die Steuerspannung wird auf die Elektroden 133 und 135 über die Operationsverstärker 152 bzw. 153 angewendet. Die vorderen Elektroden 132A und 138A sind auf den Oberflächen der Arme 112 bzw. 114 vorgesehen, die den Elektroden 133 und 135 gegenüberliegen. Die vordere Elek trode 132A ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 154 und der Elektrode 131 verbunden. Die vordere Elektrode 138A ist mit dem invertierenden Ein gangsanschluß des Operationsverstärkers 155 und der Elek trode 137 verbunden. Die Detektionsausgabe, die zu der Winkelgeschwindigkeit proportional ist, beträgt (A + C) - (B + D).

Bei den oben beschriebenen ersten bis neunten Elektro denanordnungen haben die Elektroden 131 und 138 ein Muster von identischer Größe und haben die vorderen Elektroden 132A und 138A ein Muster von identischer Größe. Unter Berücksich tigung der Verteilungen von Ladungen ist es jedoch möglich, Elektrodenmuster zu verwenden, die verschiedene Größen haben.

Fig. 35A, 35B und 35C sind Graphen von drei jeweiligen Parametern als Funktion der Steuerelektrodengröße. Im beson deren zeigt Fig. 35A eine Beziehung zwischen dem Resonanz widerstand (kΩ) und der Steuerelektrodengröße (mm²), zeigt Fig. 35B eine Beziehung zwischen dem Kapazitätsverhältnis (τ) und der Steuerelektrodengröße, und zeigt Fig. 35C eine Beziehung zwischen dem Q-Wert und der Steuerelektrodengröße. Die Elektrodengröße wurde verändert, um durch schrittweises Trimmen durch einen Laserstrahl allmählich reduziert zu werden, so daß ein identischer Bereich der Elektroden total auf den zwei gegenüberliegenden (vorderen und hinteren) Oberflächen von jedem der Arme vorgesehen war. Die horizon tale Achse bezeichnet den Elektrodenbereich pro Seite (eine der vier Seiten), der so erhalten wurde. Wenn gewünscht wird, den Elektrodenbereich zu bestimmen, bei dem der maxi male Q-Wert und das minimale Kopplungsverhältnis erhalten werden können, beträgt dann die Elektrodengröße 2 mm². Die Breite und Länge von jedem Arm beträgt jeweilig 1,0 mm und 7,5 mm. Die Elektrode hat eine Breite, die kleiner als die Hälfte der Breite (1,0 mm) von jedem Arm ist (zum Beispiel 0,3 mm). Das Obige zeigt, daß die f_x-Modus-Schwingungen erzeugt werden können, selbst wenn die Elektroden eine Breite haben, die kleiner als die Hälfte der Breite von jedem Arm ist.

Fig. 36A, 36B und 36C sind Graphen von drei jeweiligen Parametern als Funktion der Detektionselektrodengröße. Im besonderen zeigt Fig. 36A eine Beziehung zwischen dem Reso nanzwiderstand (kΩ) und der Detektionselektrodengröße (mm²), zeigt Fig. 36B eine Beziehung zwischen dem Kapazi tätsverhältnis (τ) und der Detektionselektrodengröße, und zeigt Fig. 36C eine Beziehung zwischen dem Q-Wert und der Detektionselektrodengröße. Die Elektrodengröße wurde verän dert, um durch schrittweises Trimmen durch einen Laserstrahl allmählich reduziert zu werden, so daß ein total identischer Bereich der Elektroden auf den zwei gegenüberliegenden (vorderen und hinteren) Oberflächen von jedem der Arme vorgesehen war. Die horizontale Achse bezeichnet den Elek trodenbereich pro Seite (eine der vier Seiten), der so erhalten wurde. Es ist wünschenswert, den Elektrodenbereich zu bestimmen, bei dem der maximale Q-Wert und das minimale Kopplungsverhältnis erhalten werden können. Aus Fig. 36B und 36C ist ersichtlich, daß es wünschenswert ist, die Detekti onselektroden zu verwenden, die so groß wie möglich sind.

Wie aus Fig. 35A-35C und Fig. 36A-36C hervorgeht, wird gewünscht, daß die Steuerelektroden relativ klein und die Detektionselektroden relativ groß sind. Daher kann das Kapazitätsverhältnis hinsichtlich der Detektionselektroden reduziert werden und kann die Empfindlichkeit erhöht werden.

Die Elektrodenanordnungen mit den Elektroden, die auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen von jedem Arm vorge sehen sind, sind relativ einfach und zur Massenproduktion geeignet, während eine gewünschte Empfindlichkeit gesichert werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell beschriebenen Ausführungsformen, Veränderungen und Abwand lungen begrenzt, und andere Veränderungen und Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der vorlie genden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Stimmgabelschwingkreisel mit ersten und zweiten Armen und einer Basis, die mit den ersten und zweiten Armen integral verbunden ist, welcher Stimmgabelschwingkreisel umfaßt:
Steuerelektroden, die verwendet werden, um Stimm gabelschwingungen auf Grund eines piezoelektrischen Trans versaleffektes zu erzeugen; und
Detektionselektroden, die an den ersten und zwei ten Armen vorgesehen sind und verwendet werden, um eine Detektionsspannung auf Grund einer Winkelgeschwindigkeit auszugeben.

2. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem die Detektionselektroden jeweilig auf gegenüberliegenden Oberflächen der Basis vorgesehen sind.

3. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem die Detektionselektroden erste Abschnitte haben, die auf inneren Abschnitten der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, und zweite Abschnitte, die auf ersten und zweiten Oberflächen der Basis vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, welche ersten und zweiten Abschnitte integral gebildet sind.

4. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem die Detektionselektroden erste Abschnitte haben, die auf äußeren Abschnitten von ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten. Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, und zweite Abschnitte, die auf ersten und zweiten Oberflächen der Basis vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen, welche ersten und zweiten Abschnitte integral gebildet sind.

5. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem die Detektionselektroden auf wenigstens drei Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

6. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 5, bei dem die Detektionselektroden verbunden sind, um erste und zweite Gruppen zu bilden, wobei die Detektionsspannung einer Diffe renz zwischen Potentialen der ersten und zweiten Gruppen entspricht.

7. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 5, bei dem die Detektionselektroden verbunden sind, um erste, zweite und dritte Gruppen zu bilden, wobei die Detektionsspannung einer Potentialdifferenz zwischen einem Potential der ersten Gruppe und einem Potential der zweiten Gruppe sowie einer Potentialdifferenz zwischen dem Potential der ersten Gruppe und einem Potential der dritten Gruppe entspricht.

8. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 2, bei dem die Detektionselektroden auf ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen.

9. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 3, bei dem die Steuerelektroden auf äußeren Abschnitten der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

10. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 4, bei dem die Steuerelektroden auf inneren Abschnitten der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind.

11. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Arme und die Basis integral aus einem piezoelektrischen Einkristall gebildet sind.

12. Stimmgabelschwingkreisel mit ersten und zweiten Armen und einer Basis, die mit den ersten und zweiten Armen integral verbunden ist, welcher Stimmgabelschwingkreisel umfaßt:
Steuerelektroden, die verwendet werden, um Stimm gabelschwingungen auf Grund eines piezoelektrischen Trans versaleffektes zu erzeugen, welche Steuerelektroden auf wenigstens einer von ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, die einander gegenüberliegen;
Detektionselektroden, die auf wenigstens einer der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind und verwendet werden, um eine Detektionsspannung auf Grund einer Winkelgeschwindigkeit auszugeben; und
Referenzelektroden, die auf wenigstens einer der ersten und zweiten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind und mit einem Referenzpotential verbunden sind.

13. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem:
die Steuerelektroden auf den ersten Oberflächen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind;
die Detektionselektroden auf den zweiten Oberflä chen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; und
die Detektionsspannung Potentiale der Detektionselektroden in Bezug auf das Referenzpotential enthält.

14. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem:
die Steuerelektroden auf den ersten Oberflächen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind;
die Detektionselektroden auf den ersten Oberflä chen der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind; und
die Detektionsspannung Potentiale der Detektionselektroden in Bezug auf das Referenzpotential enthält.

15. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem:
die Detektionselektroden auf den ersten und zwei ten Oberflächen von jedem der ersten und zweiten Arme vorge sehen sind; und
die Detektionsspannung Potentiale der Detektionselektroden in Bezug auf das Referenzpotential enthält.

16. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungie ren, so daß die Detektionsspannung über die Steuerelektroden ausgegeben werden kann.

17. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungieren und entweder auf der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, so daß die Detektionsspannung über die Steuerelektro den ausgegeben werden kann.

18. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem die Steuerelektroden auch als Detektionselektroden fungieren und sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Oberflä che von jedem der ersten und zweiten Arme vorgesehen sind, so daß die Detektionsspannung über die Steuerelektroden ausgegeben werden kann.

19. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 12, bei dem die ersten und zweiten Arme und die Basis integral aus einem piezoelektrischen Einkristall gebildet sind.

20. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 11 oder 19, bei dem der piezoelektrische Einkristall eine LiTaO₃-Platte mit einer Z-Rotation von 40° ± 20° ist.

21. Stimmgabelschwingkreisel nach Anspruch 11 oder 19, bei dem der piezoelektrische Einkristall eine LiNbO₃-Platte mit einer Z-Rotation von 50° ± 20° ist.