DE4446971A1 - Oszillationskreisel und zugehörige Inspektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oszillationskreisel (Gyro) welcher auf einem Automobil oder dergleichen angebracht ist, zum Erfassen einer Winkelgeschwindigkeit, die durch Lenken oder dergleichen verursacht wird, und welcher benutzt wird für ein Stellungssteuersystem oder ein Navigationssystem eines Fahrzeuges.

Fig. 25 ist ein Konstruktionsdiagramm eines Oszillationskreisels, welcher in der japanischen Anmeldung Nr. 28140/1993 beschrieben ist, die zuvor durch den Erfinder eingereicht worden ist. In Fig. 25 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Oszillator mit einer regulären viereckigen Gestalt, der aus einem konstanten elastischen Material aus Elinvar oder dergleichen besteht. Bezugszeichen 2 und 3 bezeichnen piezoelektrische Einheiten zum Antreiben des Oszillators 1, welche befestigt sind an zwei zusammenhängenden Säulenoberflächen des Oszillators 1, und zwar unter Benutzung eines leitfähigen Haftvermittlers oder dergleichen. Der Oszillator 1 und die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 bilden eine Oszillationseinheit. Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen Strom-Spannung-Konverter als Strom-Spannung-Umwandlungseinrichtung, welche jeweils verbunden sind mit nicht-gemeinsamen Elektroden der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Addierer zum Addieren von Ausgaben der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 und Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Verstärker zum Oszillieren des Oszillators 1 durch selbstangeregte Oszillation, und zwar durch Verstärken einer Ausgabe des Addierers 6 und durch Rückkoppeln des verstärkten Signals an den Oszillator 1, welcher ebenfalls als eine gemeinsame Elektrode der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 arbeitet, was als eine Antriebseinrichtung der piezoelektrischen Einheit zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 funktioniert. Weiterhin gibt es an der Ausgabeseite des Addierers 6 eine Amplitudenerfassungseinrichtung 8 zum Erfassen einer Amplitude der Ausgabe von dem Addierer 6 sowie einen Kontroller 9 zum Steuern einer Verstärkung des Verstärkers 7 durch Empfangen einer Ausgabe der Amplitudenerfassungseinrichtung 8. Der Amplitudendetektor 8 und der Kontroller 9 steuern die Amplitude der Ausgabe des Addierers 6 auf einen vorbestimmten Wert. Eine Ausgabe des Verstärkers 7 wird ebenfalls eingegeben an einen invertierenden Verstärker 7 mit einer Verstärkung K, wovon eine Ausgabe eingegeben wird an die Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 über Kondensatoren 11a und 11b, jeweils mit einer Kapazität von Cr. Der invertierende Verstärker 10 und die Kondensatoren 11a und 11b bilden eine Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskapazitäten der piezoelektrischen Einheiten, wie später erwähnt, und zwar durch Verstärken der Ausgabe des Verstärkers 7, Verschieben der Phase der Ausgabe um etwa 90° und Zuführen der Ausgabe an die Strom-Spannung-Konverter 4 und 5. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Differential­ verstärker als eine Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Strom- Spannung-Konverter 4 und 5, welche ein Signal entsprechend der Winkelgeschwindigkeit ausgibt.

Eine Erklärung wird vom Betrieb des herkömmlichen Oszillationskreisels, der in Fig. 25 gezeigt ist, gegeben werden. Eine Spannung V wird zugeführt von dem Verstärker 7 von dem Oszillator 1, der als eine gemeinsame Elektrode der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 arbeitet. Andererseits sind die nicht-gemeinsamen Elektroden der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 verbunden mit invertierenden Eingabeanschlüssen der Operationsverstärker 41 und 51, welche jeweils die Stromspannung-Konverter darstellen. Weiterhin sind die nicht-invertierenden Eingabeanschlüsse der Operationsverstärker 41 und 51 auf Masse gelegt. Dementsprechend sind die nicht-gemeinsamen Anschlüsse der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 jeweils in einem imaginären Massezustand, wodurch die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 den Oszillator 1 in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung durch die Spannung von dem Verstärker 7 antreiben. Ströme von den nicht-gemeinsamen Elektroden der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen jeweils in die invertierenden Eingabeanschlüsse der Operationsverstärker 41 und 51, wie gezeigt. Weiterhin fließen ebenfalls Ströme von den Kondensatoren 11a und 11b in die invertierenden Anschlüsse der Operationsverstärker 41 und 51. Deshalb sind die Ausgabespannungen der Operationsverstärker 41 und 51 bestimmt durch einen Stromwert, addiert mit jedem der Ströme, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, und jedem der Ströme, die in dem Kondensatoren 11a und 11b fließen und Widerstandswerten für jeweilige Rückkoppelungswiderstände 42 und 52.

Eine Erklärung wird gegeben werden vom Betrieb der Strom­ spannung-Konverter 4 und 5, nämlich basierend auf Fig. 26. Wie in Fig. 26 gezeigt, wird die piezoelektrische Einheit 2 ausgedrückt durch eine Äquivalentschaltung, bestehend aus L(21), C(22), R(23) und Cd(24). Ein Strom 13, der durch den Kondensator 11b fließt, ist durch folgende Gleichung gegeben.

I3 = jω × Cr × K × V (1)

Andererseits ist ein Strom I2, der in Cd(24) fließt, welches die Dämpfungskapazität der piezoelektrischen Einheit 2 ist, gegeben durch folgende Gleichung.

I2 = jω × Cd × V (2)

In diesem Zustand, wenn K = Cd/Cr ist, ist der I2, der in den invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 41 fließt, gleich dem I3, der aus dem invertierenden Eingabeanschuß herausfließt, und deshalb fließt nur ein Strom I1, der in einem Reihenresonanzschaltkreis bestehend aus L(21), C(22) und R(23) fließt, in den invertierenden Eingabeanschluß. Auf diese Art und Weise ist der Strom I1 gleich einem Strom I4, der in einem Widerstand 42 fließt, welcher mit dem Operationsverstärker 41 verbunden ist, und deshalb entspricht die Ausgabe des Operationsverstärkers 41 dem Strom der in der Reihenresonanzschaltung fließt.

Weiterhin ist, obwohl die obige Erklärung von der piezoelektrischen Einheit 2 und dem Strom-Spannung-Konverter 4 gegeben wurde, dieselbe Erklärung ebenfalls anwendbar auf die piezoelektrische Einheit 3 und den Strom-Spannung- Konverter 5.

Die Ausgaben der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 sind Signale entsprechend Reihenresonanzkomponenten der Äquivalentschaltung der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und die Reihenresonanzkomponenten sind bestimmt durch die mechanischen Resonanzcharakteristika des Oszillators 1 und den Kraftfaktor der piezoelektrischen Einheiten. Weiterhin empfängt der Addierer 6 die Ausgaben der Strom-Spannung- Konverter 4 und 5 und gibt die Summe beider aus. Dementsprechend ist die Ausgabe des Addierers 6 ebenfalls bestimmt durch die mechanischen Resonanzcharakteristika des Oszillators 1 und den Kraftfaktor des piezoelektrischen Einheiten. Wenn solch ein Signal zurückgekoppelt wird an den Oszillator 1, oszilliert der Oszillator 1 in einer selbstangeregten Oszillation bei einem mechanischen Resonanzpunkt.

Wie oben beschrieben, oszilliert der Oszillationskreisel von Fig. 25 den Oszillator 1 in einer selbstangeregten Oszillation durch Rückkoppeln des Signals, welche bestimmt ist durch die mechanische Resonanzcharakteristika und den Kraftfaktor der piezoelektrischen Einheiten, und erfaßt die Winkelgeschwindigkeit durch Erfassen einer Differenz zwischen Strömen, die in den Reihenresonanzkomponenten der Äquivalentschaltung der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen und durch Verstärkung davon.

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden von dem Prinzip der Erfassung der Winkelgeschwindigkeit durch einen Vibrationskreisel.

Fig. 27a ist ein symbolischer Ausdruck der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 zum Zeigen, daß wenn dasselbe Potential V an die zwei piezoelektrischen Einheiten angelegt ist, Ströme von IL und IR jeweils dorthinein fließen. Wie in Fig. 27b gezeigt, erzeugen, wenn die Spannung V angelegt ist an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 FL (eine Kraft durch die piezoelektrische Einheit 2) und FR (eine Kraft durch die piezoelektrische Einheit 3) in den orthogonalen Richtungen der piezoelektrischen Einheiten. Diese Kräfte FL und FL werden ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen unter Benutzung von Einheitsvektoren i und j in der Erfassungsachsenrichtung (transversale Richtung) und in der Antriebsachsenrichtung (Längsrichtung). A in den folgenden Gleichungen zeigt den Kraftfaktor der piezoelektrischen Einheit an.

FL = A × V × cos 45° × i + A × V × sin45° × j (3)

FR = -A × V × cos45° × i + A × V × sin45° × j (4)

Durch Synthetisieren der zwei Kräfte FL und FR empfängt der Oszillator 1 eine Kraft nur in der Antriebsachsenrichtung und bewegt sich in der Antriebsachsenrichtung mit einer Geschwindigkeit von vY.

In diesem Zustand wird der Oszillator 1 sehen mit einer Winkelgeschwindigkeit Omega durch Lenken eines Fahrzeuges oder dergleichen, wie in Fig. 27c gezeigt. In diesem Augenblick wird eine Corioliskraft FC erzeugt in dem Oszillator 1 in der Erfassungsachsenrichtung. Die Größe von FC ist gegeben durch die folgende Gleichung durch Definieren einer Äquivalentmasse des Oszillators 1 zu m.

FC = 2 × in × Ω × vY × i (5)

Der Oszillator 1 oszilliert in der Erfassungsachsenrichtung und der Antriebsachsenrichtung jeweils mit Geschwindigkeiten von vX und vY durch die Kräfte L und FR, welche erzeugt werden durch die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 und die Corioliskraft FC, und eine Reaktionskraft FZ wird erzeugt. Die Größe der Reaktionskraft ist gegeben durch die folgende Gleichung durch Definieren einer mechanischen Impedanz in der Erfassungsachsenrichtung ZX und einer mechanischen Impedanz in der Antriebsachsenrichtung zu ZY.

FZ = -ZX × vX × i - ZY × vY × j (6)

Die folgende Gleichung wird etabliert, da die Kräfte FL und FR, erzeugt durch die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, die Corioliskraft FC und die Reaktionskraft FZ ausgeglichen sind.

0 = FL + FR + FC + FZ (7)

Deshalb werden die folgenden Gleichungen erhalten durch Substituieren der Gleichungen (3) bis (6) in die Gleichung (7), und durch Separieren davon bezüglich des "i" Terms (in der Erfassungsachsenrichtung) und des "j"-Terms in (in der Antriebsachsenrichtung).

In der Erfassungsachsenrichtung gilt:

0 = 2 × m × Ω × vY - ZX × vX (8)

In der Antriebsachsenrichtung gilt:

0 = 2 × A × V × sin45° - ZY × vY (9)

Die Winkelgeschwindigkeit Omega ergibt sich aus diesen Gleichungen (8) und (9) in folgender Weise.

Ω = (ZX × ZY × vX)/(4 × m × A × V × sin45°) (10)

Andererseits werden die Ströme IF und IR, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen durch Definieren der Dämpfungsadmittanz der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 zu Y und Definieren der Oszillationsgeschwindigkeiten in den jeweiligen orthogonalen Richtungen zu VL und VR.

IL = A × vL + Y × V (11)

IR = A × vR + Y × V (12)

Weiterhin sind VL, VR, vX und vY in einer Beziehung von Fig. 27d im Hinblick auf eine Vektorbeziehung.

Daher gilt

vX = cos45° × (vL - vR) (13)

vY = sin45° × (vL + vR) (14)

An diesem Punkt wird die Gleichung (11) subtrahiert um die Gleichung (12) und (vL-vR) wird eliminiert durch die Gleichung (13) in folgender Weise.

(IL - IR) = A × (vL - vR) = A × vX/cos45° (15)

Durch Benutzen der Gleichung (15) wird vX in Gleichung (10) eliminiert zum Schaffen der Gleichung (16) in folgender Weise.

Weiterhin ist die folgende Gleichung gegeben durch Addieren der Gleichungen (11) und (12).

(IL + IR) = A × (vL + vR) + 2 × Y × V = A × vY/sin45° + 2 × Y × V (17)

vY wird eliminiert unter Benutzung der Gleichung (9) in der Gleichung (17) in folgender Weise.

(IL + IR - 2 × Y × V) = 2 × A² × V/ZY (18)

Durch Subsituieren der Gleichung (18) in die Gleichung (16) wird die folgende Gleichung geschaffen.

Gemäß Gleichung (19) ist die Differenz (IL - IR) der Ströme, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, wenn der Oszillator 1 angetrieben wird durch Anlegen desselben Potentials an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, bestimmt durch die Winkelgeschwindigkeit Omega. Deshalb ist die Winkelgeschwindigkeit Omega bekannt durch Erfassen der Differenz der Ströme (IL-IR). Weiterhin ist durch Konstanthalten eines Betrages (IL+IR-2×Y×V), welches die Summe von Strömen ist, subtrahiert um die jeweiligen Dämpfungsadmittanzkomponenten, die Verstärkung der Differenz der Ströme bezüglich der Winkelgeschwindigkeit Omega, bestimmt durch die Äquivalentmasse m und die mechanische Impedanz ZX in der Erfassungsachsenrichtung des Oszillators 1.

An diesem Punkt wird eine Erklärung gegeben werden von einer entsprechenden Beziehung zwischen den vorher erwähnten Gleichungen und der Schaltung von Fig. 25.

Wenn dasselbe Potential V angelegt wird an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, fließen die Ströme IL und IR jeweils dort hinein. Wie oben erwähnt, sind die Ausgaben der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 die Ströme, die fließen, wenn dasselbe Potential V angelegt wird an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, die verbunden sind mit dem Strom-Spannungs-Konvertern 4 und 5, subrahiert um die Dämpfungskraftkomponenten der piezoelektrischen Einheiten über den Verstärker 10 und die Kondensatoren 11a und 11b. Bei dieser Beziehung bezeichnet Y eine inverse Zahl (Admittanz) der Dämpfungskapazität Cd.

Dementsprechend gilt

(Strom-Spannung-Konverter 4): IL - Y × V (20)

(Strom-Spannung-Konverter 5): IR - Y × V (21)

Die Subtraktion wird durchgeführt bezüglich der Ausgaben der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 durch Differential­ verstärker 12, und (IL - IR) wird ausgegeben von dem Differentialverstärker 12. Dies ist das Winkelgeschwindig­ keitssignal.

Andererseits werden die Ausgaben der Strom-Spannung- Konverter 4 und 5 zusammenaddiert durch den Addierer 6, und der Addierer 6 gibt (IL+IR-2×Y×V) aus. Weiterhin steuern die Amplitudenerfassungseinrichtung 8, der Kontroller 9 und der Verstärker 7 die Amplitude der Spannung V, welche angelegt wird an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, so daß die Amplitude der Ausgabe des Addierers 6 ein vorbestimmter Wert wird. Dementsprechend gilt (IL + IR - 2 × Y × V) = CONST (Konstante). Die Gleichung (19) wird modifi­ ziert basierend auf der obigen Beziehung in folgender Weise.

Auf dies Weise werden die Kraftfaktoren der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 eliminiert.

Weiterhin wird die Phasenbeziehung zwischen der Spannung V, angelegt an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und der Ausgabe (IL+IR-2×Y×V) des Addierers 6 geschaffen durch die Gleichung (18) in folgender Weise.

(IL + IR - 2 × Y × V)/V = 2 × A²/ZY (23)

Dementsprechend wird durch Rückkoppeln der Ausgabe des Addierers 6 an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 durch den Verstärker 7 der Oszillator 1 oszilliert durch eine selbstangeregte Oszillation an dem Resonanzpunkt der mechanischen Impedanz ZY in der Antriebsachsenrichtung. Deshalb wird die Phasendifferenz zwischen der Ausgabe des Addierers 6 und der angelegten Spannung V 0°.

Weiterhin wird die Phasenbeziehung zwischen der Ausgabe des Addierers 6 und der Ausgabe des Differentialverstärkers 12 durch Modifizieren der Gleichung (19) in folgender Weise geschaffen.

Gemäß Gleichung (24) ist die Phasenbeziehung zwischen der Ausgabe des Addierers 6 und der Ausgabe des Differentialverstärkers 12 bestimmt durch die Phase einer inversen Zahl 1/ZX der mechanischen Impedanz in der Erfassungsachsenrichtung des Oszillators 1. Die Resonanzfrequenz in der Erfassungsachsenrichtung weicht ab von der Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung, und normalerweise ist die Phasendifferenz 90°.

Die Ströme, die in den zwei piezoelektrischen Einheiten fließen, sind überlagert mit der Stromkomponente, die verursacht wird durch die Winkelgeschwindigkeit, und die Stromkomponente, die verursacht wird durch Antreiben des Oszillators.

Der herkömmliche Oszillationskreisel nimmt nur die Stromkomponente heraus, die verursacht wird durch die Winkelgeschwindigkeit, nämlich durch Berechnen der Differenz zwischen den Strömen, die in den zwei piezoelektrischen Einheiten fließen, wie oben erwähnt wurde.

Jedoch ist die Stromkomponente, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, signifikantermaßen klein im Vergleich mit der Komponente, die durch Antreiben des Oszillators verursacht wird. Deshalb empfängt die vorherige Komponente in starkem Maße den Einfluß eines Gemeinsammodus-Zurückweisungsverhältnisses des Differentialverstärkers, und ihr S/N-Verhältnis (Signal- Rausch-Verhältnis) ist armselig. Wenn weiterhin das Gemeinsammodus-Erfassungsverhältnis des Differentialverstärkers sich ändert mit einer Änderung in der Temperatur der Umgebung (Umgebungstemperatur), wird die Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit dadurch beeinflußt, und insbesondere kann eine Winkelgeschwindigkeit sogar in einem Nicht-Rotationszustand ausgegeben werden.

Weiterhin ist der herkömmliche Oszillationskreisel unter der Prämisse konstruiert, daß die Kraftfaktoren und Dämpfungs­ kapazitäten der zwei piezoelektrischen Einheiten ziemlich die Gleichen sind. Jedoch ist solch eine Konstruktion tatsächlich schwierig, und die Ausbeute des Produkts ist armselig, sogar falls es möglich ist.

Zusätzlich kann eine Winkelgeschwindigkeit ausgegeben werden, sogar in einem Nicht-Rotationszustand aufgrund der Differenz in den Eigenschaften der zwei piezoelektrischen Einheiten.

Weiterhin ist die Differenz in den Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten (Kraftfaktor, Dämpfungskapazität usw.) versehen mit einer Temperaturcharakteristik, und deshalb kann die Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit ebenfalls einen Fehler beinhalten aufgrund der Änderung in der Umgebungstemperatur.

Weiterhin wird ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen den Widerständen der piezoelektrischen Einheiten verursacht, da die Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten nicht ganz dieselben sind, um dadurch die Genauigkeit der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit zu verschlechtern.

Wenn weiterhin eine Änderungsfrequenz der angelegten Winkelgeschwindigkeit etwa gleich ist einer Differenz zwischen oder einer Summe der Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung und der Resonanzfrequenz in der Erfassungsachsenrichtung, resoniert der Oszillator in der Erfassungsachsenrichtung und gibt ein Signal aus, welches größer ist als die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit.

Weiterhin ist es nicht möglich, die Charakteristik einer piezoelektrischen Einheit, die in einem Oszillationskreisel verwendet wird, auf einfache Art und Weise zu inspizieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Probleme zu lösen und einen Oszillationskreisel zu schaffen mit der guten Genauigkeit durch Verbessern des S/N- Verhältnisses der Stromkomponente, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird.

Zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oszillationskreisel zu schaffen mit der guten Genauigkeit durch Verbessern des S/N-Verhältnisses der Stromkomponente, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, und eine Vereinfachung der Schaltung zu erzielen.

Dritte Aufgabe der Erfindung ist es einen Oszillationskreisel mit der guten Genauigkeit zu schaffen durch Verbessern des S/N-Verhältnisses der Stromkomponente, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, ein Erzielen der Vereinfachung der Schaltung und ein Steigern der Genauigkeit der Verstärkung des Oszillationskreisels.

Vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oszillationskreisel mit einer stabilisierten Bewegung zu schaffen.

Fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein genaues Winkelgeschwindigkeitssignal zu schaffen durch Korrigieren der Differenz der Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten.

Sechste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Einfluß einer Umgebungstemperatur auf die Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit zu vermeiden, sogar falls sich die Umgebungstemperatur der piezoelektrischen Einheiten verändert.

Siebente Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit zu beseitigen, der verursacht wird durch eine Differenz zwischen den Widerständen der piezoelektrischen Einheiten.

Achte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit zu eliminieren, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerständen der piezoelektrischen Einheiten, und eine Stabilisierung der Bewegung eines Oszillationskreisels zu ermöglichen.

Neunte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit besser zu beheben, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerständen der piezoelektrischen Einheiten.

Zehnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgabe einer genaueren Winkelgeschwindigkeit durch Verhindern der Resonanz eines Oszillators zu erhalten.

Elfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Inspektionsvorrichtung zu schaffen, welche in einfacher Weise die Differenz zwischen den Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten inspizieren kann.

Zwölfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Inspektionsvorrichtung zu schaffen, welche in einfacher Weise die Differenz zwischen den Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten inspizieren kann und welche eine Temperaturcharakteristik der Differenz der Eigenschaften inspizieren kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Oszillationskreisel geschaffen mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer piezoelektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen, zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes geshunteten Signals an jede der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen;
einer Addiereinrichtung zum Addieren von Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und zum Rückkoppeln eines addierten Wertes jeweils an die Vielzahl der Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen; und
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Oszillationskreisel nach dem ersten Aspekt geschaffen, wobei die Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit eine Rückkoppelungseinrichtung ist zum Rückkoppeln einer Ausgabe der Addiereinrichtung an die gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist der Oszillationskreisel gemäß dem zweiten Aspekt geschaffen, wobei die Rückkoppelungseinrichtung eine Verstärkungseinrichtung für die addierte Ausgabe umfaßt zum Verstärken einer Ausgabe der Addiereinrichtung und eine Amplitudensteuereinrichtung zum Steuern einer Ausgabe der Verstärkungseinrichtung für die addierte Ausgabe, so daß eine Amplitude der Ausgabe der Addiereinrichtung ein vorbestimmter Wert wird.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Oszillationskreisel gemäß dem ersten Aspekt geschaffen, wobei jede der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen einen Tiefpaßfilter hat und die Addiereinrichtung eine Phasenführungs- Kompensationseinrichtung hat zum Kompensieren eines Nachlaufens einer Phase, verursacht durch den Tiefpaßfilter.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Oszillationskreisel geschaffen mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für eine piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl von piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder von nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen;
einer ersten Shuntbetrag-Steuereinrichtung zum Steuern von Beträgen der geshunteten Signale;
einer zweiten Shuntbetrag-Steuereinrichtung, verbunden mit einem Ausgabeanschluß der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, zum Shunten einer Ausgabe von der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, Zuführen geshunteter Ausgabe jeweils an die Vielzahl der Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und Steuern von Shuntbeträgen; und
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Oszillationskreisel geschaffen mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Steuern des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
wobei die Eliminierungseinrichtung eine Temperaturerfassungseinrichtung beinhaltet zum Erfassen einer Umgebungstemperatur und eine Verstärkungseinrichtung, wobei der vorbestimmte Verstärkungsfaktor geändert wird durch die Temperaturerfassungseinrichtung.

Gemäß einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Oszillationskreisel geschaffen mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen elektrischer Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen, zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Synchron-Abtasteinrichtung zum Ausgeben eines Synchronsignals synchron mit einem Signal, verursacht durch einen Fehler von Widerstandskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, basierend auf der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit; und
einer Synchron-Erfassungseinrichtung, verbunden mit einer Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung, zum Erfassen der Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung, basierend auf dem Synchronsignal.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Oszillationskreisel gemäß dem siebenten Aspekt geschaffen, wobei die Synchron-Abtasteinrichtung eine Phasenvorrückeinrichtung beinhaltet zum Vorrücken einer Phase einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und eine Vergleichseinrichtung ist zum Vergleichen einer Ausgabe der Phasenvorrückeinrichtung mit einem Referenzwert.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Oszillationskreisel gemäß dem siebenten Aspekt geschaffen, wobei die Synchron-Abtasteinrichtung eine Phasenverschiebeeinrichtung beinhaltet zum Verschieben einer Phase einer Ausgabe jeder der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen um einen vorbestimmten Winkel und eine Vergleichseinrichtung ist zum Vergleichen einer Ausgabe der Phasenverschiebeeinrichtung mit einem Referenzwert.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Oszillationskreisel geschaffen mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannungs-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl der Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Filtereinrichtung, vorgesehen an einer Ausgabeseite der Berechnungseinrichtung, zum Abhalten einer Ausgabe in einer vorbestimmten Frequenzdomäne;
wobei die vorbestimmte Frequenzdomäne neben einer Frequenz etwa gleich einer Summe von oder einer Differenz zwischen einer ersten Resonanzfrequenz in einer Antriebsachsenrichtung des Oszillators und einer zweiten Resonanzfrequenz in einer Erfassungsachsenrichtung des Oszillators liegt.

Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Inspektionsvorrichtung für einen Oszillationskreisel geschaffen mit:
einer Halteeinrichtung zum anbringbaren und entfernbaren Halten einer Oszillationseinheit mit einem Oszillator und einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, vorgesehen für den Oszillator zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung und Verbinden der Oszillationseinheit mit einer Umgebungsschaltung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an einer gemeinsame Elektrode der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konverter Einrichtungen zum Umwandeln eines Stromes, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten, in eine Spannung;
eine Addiereinrichtung zum Berechnen von Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und Rückkoppeln eines addierten Wertes der Ausgaben jeweils für jede der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtung;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtung;
einer Inspektionseinrichtung für die addierte Ausgabe zum Berechnen einer ersten Transferfunktion der Addiereinrichtung, basierend auf einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und des addierten Werts der Addiereinrichtung;
einer Inspektionseinrichtung für eine Fehlerberechnungsausgabe zum Berechnen einer zweiten Transferfunktion der Fehlerberechnungseinrichtung, basierend auf der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und einer Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung;
wobei eine erste Differenz von Widerstandkomponenten der Vielzahl von piezoelektrischer Einheiten oder eine zweite Differenz von Reaktanzkomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Komponenten inspiziert wird basierend auf einer Verstärkung und einer Phasendifferenz der Inspektionseinrichtung für die Fehlerberechnungsausgabe bei einer Resonanzfrequenz in einer Antriebsachsenrichtung der Oszillationseinheit, vorgesehen durch die Inspektionseinrichtung für die addierte Ausgabe.

Gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Inspektionsvorrichtung nach dem elften Aspekt geschaffen, gekennzeichnet durch eine Temperatursteuereinrichtung zum Ändern einer Umgebungstemperatur der Oszillationseinheit.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erniedrigt der Oszillationskreisel, der wie oben beschrieben ist, die Verstärkung der Stromkomponente, die verursacht wird durch Antreiben des Oszillators, und verbessert das S/N-Verhältnis der Stromkomponente, welche durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung arbeitet die Addiereinrichtung als Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, um dadurch die Schaltung zu vereinfachen.

Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verstärkung des Oszillationskreisels stabilisiert durch Steuern der Amplitude der Ausgabe der Addiereinrichtung auf einen vorbestimmten Wert.

Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen stabil betrieben durch Vorsehen der Tiefpaßfilter für die Strom-Spannung- Konvertereinrichtung.

Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung steuern die erste und die zweite Shuntbetrag-Steuereinrichtung Shuntbeträge und kompensieren einen Fehler, welcher verursacht wird durch eine Differenz zwischen den Charakteristika der piezoelektrischen Einheiten.

Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fehler, der verursacht wird durch die Änderung in der Umgebungstemperatur der piezoelektrischen Einheiten, kompensiert durch Ändern des Verstärkungsfaktors des Verstärkers durch die erfaßte Ausgabe der Temperaturerfassungseinrichtung.

Gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung wird ein Fehler in der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit, welcher verursacht wird durch die Differenz zwischen Widerständen der piezoelektrischen Einheiten, durch Erfassen der Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung basierend auf einem Signal, welches durch den Fehler der Widerstandskomponenten verursacht wird, erfaßt.

Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfaßt die Synchron-Abtasteinrichtung die Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung basierend auf der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit.

Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfaßt die Synchron-Abtasteinrichtung die Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung basierend auf der Ausgabe der Strom-Spannung-Konvertereinrichtung.

Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung verhindert die Filtereinrichtung eine Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung in der Frequenzdomäne, in der der Oszillator resoniert.

Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung inspiziert die Inspektionsvorrichtung für einen Oszillationskreisel nur die Oszillationseinheit durch anbringbar und abnehmbar Machen der Oszillationseinheit und inspiziert die Differenz zwischen den Eigenschaften der piezoelektrischen Eigenschaften durch die Inspektionseinrichtung für die addierte Ausgabe und die Inspektionseinrichtung für die Fehlerberechnungsausgabe.

Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung inspiziert die Temperatursteuereinrichtung ebenfalls eine Temperaturcharakteristik der Differenz zwischen den Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten durch Ändern der Umgebungstemperatur der Oszillationseinheit.

Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 1;

Fig. 2 ein Diagramm zum Vergrößern bedeutsamer Teile der Fig. 1;

Fig. 3 Wellenformdiagramme der Ausgabesignale eines Strom- Spannung-Konverters;

Fig. 4 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen eines Oszillators und piezoelektrischer Einheiten mit einer von der von Fig. 1 verschiedenen Konstruktion;

Fig. 5 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 2;

Fig. 6 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 3;

Fig. 7 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 4;

Fig. 8 ein Blockdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 4;

Fig. 9 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 5;

Fig. 10 ein charakteristisches Diagramm zum Zeigen einer Temperaturcharakteristik einer Dämpfungskapazität einer piezoelektrischen Einheit;

Fig. 11 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 6;

Fig. 12 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen einer weiteren Konstruktion von Ausführungsform 6;

Fig. 13 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 7;

Fig. 14a, 14b und 14c Zeitablaufpläne zum Zeigen des Betriebs der Ausführungsform 7;

Fig. 15 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 8;

Fig. 16a, 16b, 16c und 16d Zeitablaufpläne zum Zeigen des Betriebs der Ausführungsform 8;

Fig. 17 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 9;

Fig. 18a, 18b, 18c und 18d Zeitablaufpläne zum Zeigen des Betriebs der Ausführungsform 9;

Fig. 19 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen der Ausführungsform 10;

Fig. 20 ein charakteristisches Diagramm zum Zeigen eines Beispiels einer Charakteristik eines Ausschnittsfilters;

Fig. 21 ein Konstruktionsdiagramm von Ausführungsform 11;

Fig. 22 ein Konstruktionsdiagramm in einem Fall, in dem ein FFT-Analysator in der Ausführungsform 11 benutzt wird;

Fig. 23a und 23b charakteristische Diagramme von Transferfunktionen, welche durch den FFT-Analysator geschaffen sind;

Fig. 24 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 12;

Fig. 25 ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen eines herkömmlichen Oszillationskreisels;

Fig. 26 ein Diagramm zum Vergrößern bedeutsamer Teile von Fig. 25 zum Erklären des Betriebs von Strom-Spannung- Konvertern; und

Fig. 27a, 27b, 27c und 27d Diagramme für Vektoren zum Erklären des Prinzips eines Oszillationskreisels.

Ausführungsform 1

Fig. 3 zeigt ein Ausgabesignal eines Strom-Spannung- Konverters durch Separieren desselben in eine Komponente, die verursacht ist durch Antreiben eines Oszillators, und eine Komponente, die verursacht ist durch eine Winkelgeschwindigkeit, wobei die durchgezogene Linie A eine Komponente ist, die verursacht ist durch Antreiben eines Oszillators, und die eingepunktete Kettenlinie B eine Komponente ist, die durch eine Winkelgeschwindigkeit verursacht ist. Was ein Oszillationskreisel aufnehmen möchte, ist das Signal der eingepunkteten Kettenlinie, von dem das S/N-Verhältnis armselig ist, da es beträchtlich klein ist im Vergleich mit der durchgezogenen Linie A in der Illustration. Deshalb ist in Ausführungsform 1 die durchgezogene Linie A kleiner gemacht als die unterbrochene Linie C, und zwar durch Absenken einer Verstärkung der Komponente, die verursacht wird durch Antreiben eines Oszillators, um dadurch SiN-Verhältnis der eingepunkteten Kettenlinie B zu verbessern.

Fig. 1 ist ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen der Ausführungsform 1 der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Abschnitt, welcher derselbe oder entsprechend dem beim herkömmlichen Beispiel ist, versehen mit einer Notation, welche gleich ist wie im herkömmlichen Beispiel, und eine Erklärung davon wird ausgelassen werden.

In Fig. 1 bezeichnet 13 eine Spannungsquelle als eine Antriebseinrichtung für eine piezoelektrische Einheit zum Erzeugen einer Spannung einer Frequenz, welche gleich ist der Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1, und Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Addierer als eine Addiereinrichtung. Die Eingabeseite des Addierers 14 ist jeweils verbunden mit den Ausgaben von Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5, und die Ausgabeseite davon ist jeweils verbunden mit den Eingabeseiten der Strom- Spannung-Konvertern 4 und 5. In dieser Figur ist ein Oszillationskreisel des extern angeregten Oszillationstyps als Beispiel gezeigt.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zum Vergrößern bedeutsamer Teile von Fig. 1, und die Erklärung vom Betrieb wird ausgegeben werden unter Benutzung von Fig. 2.

Es gibt einen Strom IL der in der piezoelektrischen Einheit 2 fließt, und einen Strom (-Y × V) von einem Kondensator 11a an der Eingabeseite des Strom-Spannung-Konverters 4. In ähnlicher Weise gibt es einen Strom IR, der in der piezoelektrischen Einheit 3 fließt, und einen Strom (-Y × V) von einem Kondensator 11b an der Eingabeseite des Strom- Spannung-Konverters 5.

Nun wird, wie oben erwähnt, ein Ausgabesignal von dem Addierer 14 rückgekoppelt an jede der Eingabeseiten der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 durch einen jeweiligen der Widerstände 43 und 53. Wenn die Ausgabespannung des Addierers 14 definiert ist zu Vf und der Widerstandswert der Widerstände 43 und 53 Rf ist, wird ein Strom If, welcher rückgekoppelt wird an jeden der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5, ausgedrückt durch die folgende Gleichung.

If = Vf/Rf (25)

Deshalb werden Ströme ILf und IRf, die jeweils in die Widerstände 42 und 52 fließen, welche die Strom-Spannung- Umwandlungswiderstände sind, ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen.

ILf = IL - Y × V + If (26)

IRf = IR - Y × V + If (27)

Dementsprechend werden, wenn der Widerstandswert der Widerstände 42 und 52 zu Rs definiert ist, Ausgabespannungen VL und VR der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen.

Vb = - ILf × Rs (28)

VR = - IRf × Rs (29)

Andererseits führt der Addierer 14 beim Empfangen der Ausgabesignale VL und VR der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 eine Addition durch die Widerstände 142 bis 144 in dem Addierer aus, und gibt eine Spannung VF durch Durchführen einer Verstärkung unter Benutzung der Widerstände 145 und 146 aus, welche im folgenden gezeigt ist.

Die Gleichungen (28) und (29) werden berechnet durch Definieren des ersten und zweiten Terms von Gleichung (30) zu G, dessen Resultat im folgenden gezeigt ist.

Dementsprechend wird ein Ausgabesignal VD des Differentialverstärkers 12 folgendermaßen ausgedrückt durch Definieren des Verstärkungsfaktors davon zu GD.

VD = GD × (VL - VR) = - GD × Rs × (IL - IR) (33)

Es wird verstanden aus Gleichung (33), daß die Winkelgeschwindigkeit erfaßt werden kann auf der Basis des Prinzips, welches gezeigt worden ist in dem herkömmlichen Beispiel, da das Ausgabesignal VD von dem Differentialverstärker 12 eine Spannung wird entsprechend einer Differenz zwischen den Strömen, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen.

Jetzt in diesem Fall wird eine Verstärkung in der Komponente in der Antriebsachsenrichtung und eine Verstärkung in der Ausgabeachsenrichtung in den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5 berechnet werden.

Eine Betrachtung wird gegeben werden für die Komponente in der Antriebsachsenrichtung von Strömen, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, d. h. einer Stromkomponente, die durch Antreiben des Oszillators verursacht wird. Dies ist eine Komponente mit derselben Phase bezüglich der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und deshalb gilt I = IL = IR. Durch diese Beziehung und die Gleichungen (28) bis (32) wird die Ausgabespannung VP bezüglich derselben Phasenkomponenten der Strom-Spannung- Konverter 4 und 5 folgendermaßen.

VP = -Rs × (I + G × Rf × 2 × VP) (34)

Die obige Gleichung wird umgestellt bezüglich VP in folgender Weise.

VP = -Rs × I(1 + 2 × G × Rf × Rs) (35)

Dementsprechend wird herkömmlicher Weise die Verstärkung der Stromkomponente, die durch Antreiben des Oszillators verursacht wird, in den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5 zum -RS. Im Gegensatz dazu wird bei dieser Ausführungsform die Verstärkung reduziert auf -Rs/(1 +2 × D × Rf × Rs). Deshalb kann die Stromkomponente, die durch Antreiben des Oszillators verursacht wird, kleiner gemacht werden wie bei der unterbrochenen Linie C von Fig. 3.

Andererseits wird eine Betrachtung gegeben werden für eine Komponente in der Erfassungsachsenrichtung von Strömen, die in der piezoelektrischen Einheit 2 und 3 fließen, d. h. Stromkomponenten, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht werden. Sie sind Phasenkomponenten, die negativ zueinander sind bezüglich den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und deshalb gilt I = IL = -IR. Durch diese Beziehung und die Gleichungen (26) bis (29) werden die folgenden Gleichungen geschaffen.

VL = -Rs × (I + If) (36)

VR = -Rs × (-I + If) (37)

Die Gleichung (36) wird addiert mit Gleichung (37) zu folgendem.

VL + VR = 2 × Rs × If (38)

Die Gleichung (25) wird substituiert durch die Gleichung (30) und die Gleichung (38) in folgender Weise.

If = (G × 2 × Rs × If)/Rf (39)

G, Rs und Rf sind Konstanten. Deshalb ist die Bedingung, die Gleichung (39) erfüllt, If = 0. Diese Bedingung wird substituiert durch die Gleichungen (36) und (37) in folgender Weise.

VL = -Rs × I (40)

VR = Rs × I (41)

Wie verstanden wird aus den Gleichungen (40) und (41), ist die Verstärkung der Stromkomponente, die durch die Winkelgeschwindigkeit in dem Strom-Spannung-Konverter verursacht wird, Rs wie beim herkömmlichen Beispiel, welche nicht beeinflußt wird durch das Rückkoppeln von dem Addierer 14 an die Strom-Spannung-Konverter 4 und 5.

Dementsprechend kann nur die Verstärkung der Stromkomponente, die durch Antreiben des Oszillators verursacht wird, erniedrigt werden durch die Rückkoppelung von dem Addierer 14 an die Strom-Spannung 4 und 5, um dadurch das S/N-Verhältnis, der durch die Winkelgeschwindigkeit verursachten Stromkomponente zu verbessern.

Weiterhin zeigt Fig. 4 einen Oszillator und piezoelektrische Einheiten mit einer Konstruktion, welche verschieden von der in Fig. 1 ist. Bezugszeichen 101 bezeichnet einen Oszillator, welcher aus einem piezoelektrischen Material hergestellt ist, und Bezugszeichen 102 bis 104 bezeichnet piezoelektrische Einheiten, welche an drei Abschnitten von Säulenoberflächen des Oszillators 101 gebildet sind. Diese Konstruktion ist anwendbar für die Ausführungsform 1 oder die folgenden Ausführungsformen durch Machen der piezoelektrischen Einheit 102 zu einer gemeinsamen Elektrode und der piezoelektrischen Einheit 103 und 104 zu nicht-gemeinsamen Elektroden.

Ausführungsform 2

In der Ausführungsform 1 wurde ein Oszillationskreisel des extern angelegten Oszillationstyps gezeigt. Ausführungsform 2 schafft eine Vereinfachung einer Schaltung in einem Fall, in dem die Ausführungsform 1 auf einen Oszillationskreisel des selbst angeregten Oszillationstyps angewendet wird.

Fig. 5 ist ein Konstruktionsdiagramm zum Zeigen von Ausführungsform 2. In Fig. 5 ist im Vergleich mit Fig. 1 ein Verstärker 15 hinzugefügt, welcher eine Rückkoppelungseinrichtung zum Rückkoppeln des Ausgabesignals des Addierers 14 an dem Oszillator 1 ist. In diesem Beispiel arbeitet der Verstärker 15 ebenfalls als eine Antriebseinrichtung für eine piezoelektrische Einheit. Weiterhin ist die Rückkoppelungseinrichtung nicht beschränkt auf den Verstärker 15, wie gezeigt, sondern kann jegliche andere Einrichtung sein, solange das Ausgabesignal des Addierers 14 zugeführt wird zum Oszillator 1 durch einen Rückkoppelungsbetrieb, welches beispielsweise ein Zuführungsdraht zum Verbinden des Ausgabeanschlusses des Addierers 14 und des Oszillators 1 sein kann.

Das Ausgabesignals des Addierers 14, wird, wie oben erklärt, ein Signal (IL +IR - 2 × Y × V), was der Summe von Strömen entspricht, wobei die Dämpfungskapazitätskomponente Y der jeweiligen piezoelektrischen Einheit subtrahiert wird von den Strömen IL und IR, welche fließen, wenn dasselbe Potentials V angelegt wird an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3.

Dementsprechend wird, wie oben erklärt wurde unter Benutzung der Gleichung (23), wenn das Ausgabesignal des Addierers 14 rückgekoppelt wird an den Oszillator 1, der Oszillator 1 oszilliert in einer selbst angeregten Oszillation in der Antriebsachsenrichtung bei seiner Resonanzfrequenz.

Dementsprechend kann sogar im Fall des Oszillationskreisels des selbst angeregten Oszillationstyps die obige Ausführungsform 1 in einfacher Weise angewendet werden.

Weiterhin arbeitet der Addierer 14 in Fig. 5 als sowohl der Addierer 6 in Fig. 25 als auch der Addierer 14 in Fig. 8.

Deshalb ist es möglich einen Satz des Addierers zu reduzieren, was die Schaltung vereinfachen kann.

Ausführungsform 3

Ausführungsform 3 verbessert die Genauigkeit der Verstärkung in Ausführungsform 2. Fig. 6 zeigt ein Konstruktionsdiagramm von Ausführungsform 3. In Fig. 6 ist in Vergleich mit Fig. 5 ein Amplitudenkontroller 16 hinzugefügt, welches eine Amplitudensteuereinrichtung ist. Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Verstärker, welche in eine Verstärkungseinrichtung für addierte Ausgabe ist zum Verstärken des Ausgabesignals des Addierers 14 und von dem der Verstärkungsfaktor geändert wird durch den Amplitudenkontroller 16.

Dabei steuert der Amplitudenkontroller 16 den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 17 in einer Weise, daß die Amplitude des Ausgabesignals des Addierers 14 ein vorbestimmter Wert wird. Dementsprechend wird das Ausgabesignal (IL + IR - 2 × Y × V) (wobei Y = YL = YR) des Addierers 14 konstant, und Gleichung (22) ist erfüllt.

Dementsprechend ist die Verstärkung des Signals, das durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, vom Differentialverstärker 12 bezüglich der Winkelgeschwindigkeit bestimmt durch die Äquivalentmasse des Oszillators 1 und die mechanische Impedanz der Erfassungsachsenrichtung.

Deshalb ändert sich im Vergleich mit Beispiel 2 die Verstärkung des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12 bezüglich der Winkelgeschwindigkeit nicht und ist stabilisiert, wodurch die Genauigkeit der Verstärkung vorangetrieben wird.

Ausführungsform 4

In Fig. 1 ist der Strom-Spannung-Konverter 4 eine Differenzierschaltung mit dem Kondensator 11a und dem Widerstand 42. Das gleiche gilt beim Strom-Spannung- Konverter 5. Dabei ist im allgemeinen der Betrieb der Differenzierschaltung schwer zu stabilisieren, und die Schaltung kann in Oszillation versetzt werden. Ausführungsform 4 berücksichtigt diesen Punkt, und beabsichtigt es, den Betrieb eines Oszillationskreisels zu stabilisieren durch Erzielen der Stabilität des Betriebs der Differenzierschaltung.

Fig. 7 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 4. In Fig. 7 sind im Vergleich mit Fig. 1 Kondensatoren 44, 54 und 147 hinzugefügt.

Eine einfache Erklärung wird gegeben werden von dem technologischen Gedanken von Ausführungsform 4 unter Benutzung von Fig. 8. Zunächst ist es zum Stabilisieren des Betriebs der Differenzierschaltung effektiv, Tiefpaßfilter durch Verbinden der Kondensatoren 44 und 54 parallel mit den Widerständen 42 und 52 zu konstruieren. Wenn jedoch die Kondensatoren 44 und 54 verbunden sind, werden die Phasen der Ausgabesignale der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 verzögert. Um dies zu lösen, wird der Addierer 14 hinzugefügt mit dem Kondensator 147, durch den die Phase des Ausgabesignals des Addierers 14 vorgerückt wird. Der Kondensator 147 und der Widerstand 144 bilden eine Phasenführungs-Kompensationseinrichtung. Das Phasennachlaufen des Ausgabesignals des Addierers 14, welches durch die Tiefpaßfilter verursacht wurde, wird kompensiert durch die Phasenführungs- Kompensationseinrichtung, und das Ausgabesignal wird jeweils zurückgekoppelt an die Strom-Spannung-Konverter 4 und 5.

Jetzt wird eine detaillierte Erklärung von der Ausführungsform 4 gegeben werden.

Die Ausgabesignale der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 werden produziert durch Umwandeln von jedem der eingegebenen Ströme in eine Spannung und Verarbeiten davon durch einen Nachlauffilter erster Ordnung. Die Ausgabesignale der Strom- Spannung-Konverter 4 und 5 werden vorgesehen werden in folgender Weise durch Definieren von jedem der eingegebenen Ströme zu I, der Frequenz zu omega, des Widerstandswerts von jedem der Widerstände 42 und 52 zu Rs und der Kapazität von jedem der Kondensatoren 44 und 54 zu Cs.

VLR (jω) = VL (jω) = VR (jω) = -{1/(1+Rs×Cs×jω)} × I (42)

Der Oszillator 1 wird angetrieben bei der Resonanzfrequenz omega × Y in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1. Deshalb wird bei dieser Frequenz die Phasendifferenz des Stromes I der in jeder der piezoelektrischen Einheit 3 fließt, bezüglich der Ausgabespannung VLR (= VL = VR) von jedem der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 ausgedrückt durch folgende Gleichung.

<VLR/I = arc tan (Rs × Cs × jωY) (43)

Die Ausgabesignale der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 haben jeweils die Phasendifferenz von Gleichung (43) bezüglich von jedem der Ströme, die in dem piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließt. Dementsprechend hat das Ausgabesignal der Winkelgeschwindigkeit des Differentialverstärkers 12 dieselbe Phasenverstärkungs­ differenz von Gleichung (43) bezüglich des Ausgabesignals der Winkelgeschwindigkeit, welches bei dem herkömmlichen Beispiel gezeigt ist. Sogar falls solch ein Signal rückgekoppelt wird an jeden der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 durch einfaches Addieren davon, wie bei der ersten Ausführungsform erklärt worden ist, wird der Effekt, der bei der ersten Ausführungsform gezeigt ist nicht geschaffen, da das Rückkopplungssystem die Phasendifferenz von Gleichung (43) bezüglich des Signals in Ausführungsform 1 hat.

Deshalb ist bei Ausführungsform 4 der Addierer 14 wie in Fig. 7 gezeigt, konstruiert. Ein Ende von jedem der Widerstände 142, 143 ist verbunden mit einem der Ausgabeenden der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5, und die anderen Enden sind verbunden mit einem Ende des Kondensators 147. Das andere Ende des Kondensators 147 ist verbunden mit dem Eingabeende des nicht-invertierenden Verstärkers 141, das vorherige Ende ist verbunden mit einem Ende des Widerstands 144, von dem das andere Ende auf Masse gelegt ist. Der nicht-invertierende Verstärker 141 verstärkt die Spannung Vn an dem Eingabeanschluß in derselben Phase durch eine Verstärkung von G. Deshalb ist das Ausgabesignal Vs durch die folgende Gleichung gegeben.

Vf = G × Vn (44)

An diesem Punkt ist eine Beziehung zwischen der Eingabespannung Vn des nicht-invertierenden Verstärkers 141 und der Summe von Ausgabesignalen VL und VR der Strom- Spannung-Konverter 4 und 5 folgende.

Es sollte aus der Gleichung (45) verstanden werden, daß die Ausgabesignale der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 addiert und verstärkt werden durch den Addierer 14 über einen Hochpaßfilter mit einer Zeitkonstanten, welche bestimmt ist durch die Widerstände 142, 143 und 144 und den Kondensator 147.

Weiterhin wird aus Gleichung (45) die Phasendifferenz des Ausgabesignals Vf des Addierers 14 bezüglich des Signals (VL + VR) welches durch die Addition der Ausgabesignale der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 gebildet wird, bei der Resonanzfrequenz omega × Y in der Antriebsachsenrichtung des Oszillator 1 folgendermaßen geschaffen.

Dabei ist die Phasenbeziehung in Ausführungsform 1 durch die folgende Gleichung gezeigt.

<V/I - <Vf/(VL + VR) = 180° (47)

Dementsprechend kann der Betrieb der Strom-Spannung- Konverter 4 und 5 stabilisiert werden und das S/N-Verhältnis der Stromkomponenten, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht werden, kann verbessert werden durch Setzen von Konstanten der Strom-Konverter 4 und 5 und des Addierers 14 in solch einer Weise, daß die Gleichung (47) erfüllt ist.

Ausführungsform 5

Die obigen Ausführungsformen wurden durchgeführt unter der Prämisse, daß die Charakteristika der piezoelektrischen Einheit 2 und 3 ziemlich gleich sind. Jedoch sind gewöhnlicher Weise die Kraftfaktoren oder die Dämpfungskapazitäten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 tatsächlich verschieden, und deshalb sind, sogar falls dasselbe Potential V angelegt wird an die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, die jeweiligen fließenden Ströme verschieden. Dementsprechend ist, sogar falls eine Differenz zwischen den Strömen, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, erfaßt wird unter Benutzung des Differentialverstärkers 12, das Ausgabesignal nicht das Signal, das durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, sondern ist überlagert mit dem Signal, die verursacht werden durch die Differenzen zwischen den Reaktanzkomponenten und den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3.

Ausführungsform 5 beabsichtigt ein genaues Erfassen des Winkelgeschwindigkeitssignals durch Korrigieren eines Fehlers aufgrund der Differenz in den Charakteristika der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, wie oben erwähnt.

Fig. 9 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 5.

Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Kondensator, von dem Ende verbunden ist mit der Ausgabe des Verstärkers 10 und das andere Ende verbunden ist mit einem Mittelpunkt eines einstellbaren Widerstandes 19, welcher eine erste Shuntbetrag-Steuereinrichtung ist. Die beiden Enden des einstellbaren Widerstandes 19 sind jeweils verbunden mit den Eingabeenden der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5. Der einstellbare Widerstand 19 shunted den Strom, der durch den Kondensator 18 fließt, in ICL und ICR und steuert die Shuntbeträge. Bezugszeichen 20 bezeichnet einen einstellbaren Widerstand, welcher eine zweite Shuntbetrag- Steuereinrichtung ist, wobei ein Mittelpunkt davon verbunden ist mit dem Ausgabeende der Spannungsquelle 13, und beide Enden davon sind jeweils verbunden mit den Eingabeenden der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5. Der einstellbare Widerstand 20 shunted den Strom von der Spannungsquelle 13 in IRL und IRR und steuert die Shuntbeträge.

Es gibt Unterschiede von Widerstandskomponenten und Reaktanzkomponenten in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Die Differenz zwischen den jeweiligen Admittanzen ist definiert als Delta YR und die Differenz zwischen den Admittanzen der Reaktanzkomponenten ist definiert zu Delta YX. Weiterhin ist die Differenz von den Strömen, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, definiert zu Delta I, und die an die piezoelektrischen Einheit angelegte Spannung ist zu V definiert. Dann wird Delta I durch die folgenden Gleichungen geschaffen.

ΔI = V × ΔYR × sin(ω × t) + V × ΔYX × cos(ω × t) (48)

An diesem Punkt, wenn der Gesamtwiderstandswert des einstellbaren Widerstands 20 ausgedrückt wird durch RR und die Position des Mittelpunktes ausgedrückt wird durch KR, sind die Ströme IRL und IRR, welche durch den einstellbaren Widerstand 20 geshunted sind, bestimmt durch die folgenden Gleichungen.

IRL = {V/(RR × KR)} × sin(ω × t) (49)

IRR = {V/(RR × (1 - KR)} × sin(ω × t) (50)

Eine Differenz Delta IR zwischen den Strömen IRL und IRR wird vorgesehen durch die Gleichungen (49) und (50) im folgenden.

Dementsprechend kann der erste Term von Gleichung (48) eliminiert werden durch Einstellen der Position KR des Mittelpunktes des einstellbaren Widerstandes 20.

Dabei bilden der Kondensator 18 und der einstellbare Widerstand 19, welche mit dem Verstärker 10 verbunden sind, einen Hochpaßfilter. Dementsprechend arbeitet, wenn die Abscheidefrequenz dieses Hochpaßfilters hinreichend hoch ist im Vergleich mit der Resonanzfrequenz der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1, der Hochpaßfilter als ein Kondensator bezüglich der Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung.

Eine detailliertere Erklärung davon wird gegeben werden.

Wenn der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 10 zu GC definiert ist, die Admittanz des Kondensators 18 zu XY und der Gesamtwiderstandswert des einstellbaren Widerstands 19 zu RC und die Position des Mittelpunktes KC, werden die Ströme ICL und ICR, die fließen von dem Mittelpunkt der beiden Enden des einstellbaren Widerstandes 19, ausgedrückt durch die folgenden Gleichungen.

ICL = -KC × GC × YX × V × cos(ω × t) (52)

ICR = -(1-KC) × GC × YX × V × cos(ω × t) (53)

Eine Differenz Delta IC zwischen den Strömen ICL und ICR wird geschaffen von den Gleichungen (52) und (53) in folgender Weise.

ΔIC = ICL - ICR = (1-2×KC) × GC × YX × V × cos(ω×t) (54)

Deshalb kann der zweite Term von Gleichung (48) eliminiert werden durch Einstellen der Position KC des Mittelpunktes des einstellbaren Widerstandes 19.

Wie oben bemerkt, kann der Fehler des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, welcher verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, eliminiert werden durch Einstellen der Position und des Mittelpunktes KR des einstellbaren Widerstandes 20, wohingegen der Fehler des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, eliminiert werden kann durch Einstellen der Position des Mittelpunktes KC des einstellbaren Widerstandes 19.

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden von einem Einfluß der wertvollen Widerstände 19 und 20 auf das Ausgabesignal des Addierers 14.

Das Ausgabesignal des Addierers 14 ist ein Signal entsprechend der Gesamtsumme der Ströme IL und IR von den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 und den Ausgabeströmen der Kompensationsschaltungen. Deshalb gilt

Wie verstanden wird aus Gleichung (55), trägt die Position des Mittelpunktes KR des einstellbaren Widerstandes 20 nur bei zur Amplitude der Komponenten des Addierers 14 mit derselben Phase wie der angelegten Spannung V. Weiterhin kann der Einfluß der Position des Mittelpunktes KR auf die Amplitude der Komponente mit derselben Phase vernachlässigt werden, durch Machen des Gesamtwiderstandswertes RR des einstellbaren Widerstandes 20 zu einem hinreichend großen Wert im Vergleich mit den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3.

Dementsprechend kann nicht nur der Fehler des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, verursacht durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten, eliminiert werden durch Einstellen der Position des Mittelpunktes KR des einstellbaren Widerstandes 20, sondern kann auch der Einfluß des einstellbaren Widerstandes 20 auf das Ausgabesignal des Addierers 14 vernachlässigt werden durch Machen des Widerstandswertes RR zu einem hinreichend großen Wert.

In der Gleichung (55) wird der Mittelpunkt KC des einstellbaren Widerstandes 19 eliminiert. Falls dementsprechend der Mittelpunkt KC eingestellt wird zum Eliminieren des Fehlers des Ausgangssignals des Differentialverstärkers 12, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, gibt es keinen Einfluß, welcher angelegt wird an das Ausgabesignal des Addierers 14.

Deshalb können der Betrieb des Eliminierens des Fehlers des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, verursacht durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und der Betrieb des Eliminierens der Fehlens des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, verursacht durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten, unabhängig voneinander ausgeführt werden.

Der Verstärker 10 und der Kondensator 18 bilden eine Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren der Dämpfungskapazitätskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Der Betrieb des Eliminierens der Dämpfungskapazitätkomponenten kann unabhängig von dem Betrieb des Eliminierens des Fehlers durchgeführt werden, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten oder den Reaktanzkomponenten.

In Gleichung (55), kann, wenn der Gesamtwiderstandswert RR des einstellbaren Widerstandes 22 hinreichend groß ist im Vergleich mit den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, der Einfluß durch die Position des Mittelpunktes KR vernachlässigt werden. Deshalb kann Gleichung (55) angesehen werden als die folgende Gleichung.

(Ausgabe des Addierers) = IL + IR - GC × YX × V × cos(ω × t) (56)

Wie oben erwähnt ist das Ausgabesignals des Addierers die Summe der Ströme IL und IR, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, subtrahiert um die Dämpfungskapazitätskomponenten (2 × Y × V).

Dementsprechend wird die folgende Gleichung aus der Gleichung (56) etabliert.

IL + IR - GC × YX × V × cos(ω × t) = IL + IR - 2 × Y × V (57)

Bei der obigen Gleichung ist, da 2 × Y gleich YL = YR gilt, Gleichung (57) umgestellt unter der Benutzung dieser Beziehung und zwar folgender Weise.

GC × YX × cos(ω × t) = YL + YR (58)

Wenn dementsprechend der Verstärkungsfaktor GC des Verstärkers 10 so eingestellt wird, daß GC × YX = YL × YR eingerichtet ist, ist cos (omega × t) = 1. Deshalb kann die Gleichung (57) modifiziert werden in folgender Weise, wodurch die Dämpfungskapazitätskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 eliminiert werden können.

IL + IR - GC × YX × V × cos(ω × t)
= IL + IR - YL × YR × V × cos(ω × t)
= IL + IR - YL × YR × V (59)

Auf diese Weise kann der Betrieb des Eliminierens der Dämpfungskapazitäten nur betrieben werden durch Einstellen des Verstärkungsfaktors GC des Verstärkers 10, und zwar unabhängig vom Betrieb des Eliminierens der obigen Fehler.

Ausführungsform 6

Ausführungsform 6 versucht einen Fehler zu kompensieren, welcher verursacht wird durch eine Änderung der Charakteristika der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 mit einer Änderung in der Umgebungstemperatur.

Die Temperaturcharakteristik der Dämpfungskapazitäten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 ändert sich mit einem Temperaturkoeffizienten von 0,3%/°C wie gezeigt in Fig. 10. Weiterhin sind die Temperaturkoeffizienten der zwei piezoelektrischen Einheiten gleich, und deshalb ändert sich die Differenz zwischen den Ausgaben davon mit dem Temperaturkoeffizienten von 0,3%/°C.

Wenn dementsprechend die Admittanz bei einer vorbestimmten Temperatur T0 zu Y0 definiert ist, wird die Admittanz Y(T) von der Dämpfungskapazität bei einer willkürlichen Temperatur T durch die folgende Gleichung ausgedrückt.

Y(T) = Y0 × {1 + 0.003 × (T - T0)} (60)

Deshalb ist es notwendig zum Eliminieren der Dämpfungskapazitätskomponente ein Ausgabesignals des Addierers in folgender Weise zu bilden.

IL + IR - 2 × Y(T) × V = IL + IR - 2 × Y0 × {1 + 0.003 × (T - T0)} (61)

Fig. 11 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 6.

Bezugszeichen 21 bezeichnet einen invertierenden Verstärker als eine Verstärkungseinrichtung, wobei Bezugszeichen 211 einen Operationsverstärker bezeichnet, Bezugszeichen 212 ein Temperaturerfassungselement als eine Temperaturerfassungseinrichtung bezeichnet, von der der Widerstand sich durch eine Umgebungstemperatur ändert, beispielsweise wie bei einem Thermistor, und Bezugszeichen 213 bezeichnet einen Rückkoppelungswiderstand des Operationsverstärkers 211.

Wenn der Widerstandswert des Temperaturerfassungswiderstands 212 bei einer beliebigen Temperatur definiert ist zu RT (T), wird der Widerstandswert des Widerstands 213 zu groß RY, und der Verstärkungsfaktor GC des invertierenden Verstärkers 21 in folgender Weise vorgesehen.

GC(T) = RY/RT(T) (62)

Die Gleichung (62) wird substituiert in Gleichung (55) in folgender Weise.

Der dritte Term von Gleichung (63) kann vernachlässigt werden durch Machen des Widerstands des RR des einstellbaren Widerstands 20 zu einem hinreichend großen Wert im Vergleich mit den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Durch Vergleichen der Gleichung (61) mit der Gleichung (63) wird die folgende Gleichung etabliert.

Y0 = {RY/RT(T0)} × YX (64)

Weiterhin wird die folgende Gleichung etabliert aus dem Temperaturkoeffizienten von 0,3%/°C.

0.003 = (d/dT) × GC(T) (65)

Deshalb werden der Widerstandswert RY des Widerstandes 213 und der Widerstandswert und Temperaturcharakteristik des Temperaturerfassungselements 212 so bestimmt, daß Gleichungen (64) und (65) erfüllt sind. Mit anderen Worten wird der Verstärkungsfaktor GC des invertierenden Verstärkers 21 durch die folgenden Gleichungen bestimmt.

GC(T) = GC(TO) × {1 + 0.003 (T - T0)} (66)

Wie oben erwähnt, ändert sich, sogar falls sich die Dämpfungskapazitätskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 mit einer Änderung in einer Umgebungstemperatur ändern, das Ausgabesignal des Addierers 14 in Übereinstimmung damit. Deshalb ist das Ausgabesignal des Addierers 14 stets die Summe des Stromes IL und des Stromes IR, subtrahiert um die Dämpfungskapazitäts­ komponenten. Auf diese Art und Weise, ist, sogar falls sich eine Umgebungstemperatur ändert, der Effekt von Ausführungsform 1, d. h. die Verbesserung des S/N- Verhältnisses ist stets vorgesehen.

Die obige Erklärung wurde vom Einfluß des invertierenden Verstärkers 21 auf den Addierer 14 gegeben. Jetzt wird eine Erklärung gegeben werden von einem Einfluß des invertierenden Verstärkers 21 auf den Differentialverstärker 12, nämlich im folgenden.

Es wurde erklärt, daß der Fehler des Ausgabesignals des Operationsverstärkers 12, der verursacht wird durch die Differenzen zwischen den Widerstandskomponenten und zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, eliminiert werden kann. Da jedoch die Admittanz der Dämpfungskapazität eine Temperaturcharakteristik hat, sogar falls die Admittanz eingestellt wird bei einer bestimmten Temperatur, kann ein Signal der Winkelgeschwindigkeit ausgegeben werden unabhängig von einem Nicht-Betriebszustand, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.

Der invertierende Verstärker 21 arbeitet zum Eliminieren des Fehlers aufgrund der Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten, welches eine Komponente ist, von dem Fehler des Ausgabesignals von dem Operationsverstärker 21, der durch die Temperaturänderung verursacht wird. Eine Erklärung wird gegeben werden von dem Betrieb im folgenden. Weiterhin wird das Verfahren des Eliminierens eines Fehlers aufgrund der Differenz zwischen den Widerstandskomponenten in einer späteren Ausführungsform erklärt werden.

Die Differenz zwischen den Strömen, die in den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 fließen, ist folgende, nämlich in einem Fall, in dem die Winkelgeschwindigkeit nicht an den Oszillator angelegt wird.

IL(T) - IR(T) = ΔYX(T) × V + ΔYR(T) × V (67)

Diese Gleichung (67) wird abgeleitet unter Betrachtung einer Bedingung, bei der die Winkelgeschwindigkeit nicht angelegt wird an den Oszillator, und zwar im Fall von Gleichung (48). Der Grund des Eliminierens von Delta YX(T) in Gleichung (67) wird im folgenden erklärt werden.

Wie in Ausführungsform 5 erklärt, wird der einstellbare Widerstand 19 so eingestellt, daß der durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 bei einer bestimmten Umgebungstemperatur T0 verursachte Fehler verschwindet. Dementsprechend wird Delta YX in der Gleichung (48) eingestellt, so daß die Gleichung (54) erfüllt ist bei der Umgebungstemperatur T0, was folgerndermaßen ausgedrückt ist.

ΔYX(T0) = (1 - 2 × KC) × GC(T0) × YX (68)

Dabei wird Delta YX bei einer willkürlichen Umgebungstemperatur T folgendermaßen ausgedrückt.

ΔYX(T) = ΔYX(T0) × {1 + 0.003 × (T - T0)} (69)

Weiterhin wird der Verstärkungsfaktor des invertierenden Verstärkers 21 so eingestellt, daß die Gleichung (66) erfüllt ist.

Dementsprechend wird die folgende Gleichung etabliert aus den Gleichungen (66), (68) und (69).

ΔYX(T) = GC(T) × YX (70)

Deshalb kann Delta YX(T) eliminiert werden durch den invertierenden Verstärker 21 bei einer beliebigen Umgebungstemperatur T. D.h. der Fehler des Ausgangssignals des Differenzialverstärker 21, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, kann eliminiert werden.

Weiterhin wurde die obige Erklärung gegeben bei dieser Ausführungsform, bei der ein Thermistor als Beispiel gegeben wird für das Temperatur-Erfassungselement, und zwar als ein Element mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, wodurch der Widerstandswert erniedrigt wird mit einem Anstieg in der Temperatur. Jedoch kann ein Element mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, wodurch der Widerstand ansteigt mit einem Anstieg in der Temperatur, beispielsweise ein Platin- Temperaturmeßelement, verwendet werden.

In diesem Fall können der Widerstand 214 und das Platin- Temperaturmeßelement 215 verbunden werden, wie gezeigt in Fig. 12, wobei der Widerstand durch das Temperaturerfassungselement geschaltet wird.

Ausführungsform 7

In Ausführungsform 6 wird der Fehler, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, nicht erzeugt, sogar wenn die Umgebungstemperatur variiert. Jedoch ist es nicht möglich, einen Fehler zu eliminieren, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, wie oben erwähnt.

Ausführungsform 7 eliminiert den Fehler des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, welcher nicht nur der Variation der Umgebungstemperatur entspricht, sondern eliminiert den gesamten Fehler des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, und zwar unabhängig von jeglicher Ursache.

Zunächst wird eine einfache Erklärung gegeben werden von dem technologischen Gedanken von Ausführungsform 7.

Die Phase des Signals der Winkelgeschwindigkeit, welches ausgegeben wird an den Differentialverstärker 12, weicht ab um 90° bezüglich des Signals zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, wie oben erwähnt. Andererseits stimmt die Phase des Ausgabesignals des Differentials des Verstärkers 12, verursacht durch die Differenz zwischen den Widerst 33251 00070 552 001000280000000200012000285913314000040 0002004446971 00004 33132andskomponenten der piezo­ elektrischen Einheiten 2 und 3, überein mit der des Signals zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3.

Dementsprechend kann der Fehler, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, eliminiert werden durch Separieren dessen von dem Signal der Winkelgeschwindigkeit mit der Phasendifferenz von 90° und zwar basierend auf dieser Information.

Fig. 13 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 7.

Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Synchron- Erfassungseinrichtung, welcher verbunden ist mit der Ausgabe des Differentialverstärkers 12, und Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Tiefpaßfilter, welcher verbunden ist mit der Ausgabe der Synchron-Erfassungseinrichtung 22 und welcher Hochfrequenzkomponenten des Ausgabesignals der Synchronerfassungseinrichtung 22 eliminiert. Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Synchron-Abtasteinrichtung zum Bilden eines Synchronsignals, das zur Synchron- Erfassungseinrichtung gegeben wird, welches den Betrieb der Synchron-Erfassungseinrichtung steuert.

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden von dem Betrieb von Ausführungsform 7 unter Benutzung von Fig. 13, 14a, 14b und 14c. Fig. 14a, 14b und 14c illustrieren Zeitablaufpläne zum Zeigen des Betriebs von Ausführungsform 7.

Fig. 14a zeigt das Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, welches basierend auf der Phaseninformation separiert wird. In Fig. 14a bezeichnet die durchgezogende Linie ein Signal (die Phasendifferenz bezüglich des Signals zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten ist 0°), das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und die unterbrochene Linie bezeichnet ein Signal (die Phasendifferenz bezüglich des Signals zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten ist 90°), bei dem ein Signal, verursacht durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3, und das Signal der Winkelgeschwindigkeit überlagert sind.

Die Synchron-Abtasteinrichtung 24 bildet das Synchronsignal gemäß Fig. 14b basierend auf dem Ausgabesignal des Verstärkers 17, von dem die Phase dieselbe ist beim Signal zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten, d. h. ein Signal mit einer Phase, die gleich ist wie beim Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, wie gezeigt in Fig. 14a. Diesem Synchronsignal werden zwei Werte von H/L-Signalen gegeben, welche umgekehrt werden bei jedem Spitzenwert des Signals, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, wie gezeigt in Fig. 14b.

Andererseits erfaßt die Synchron-Erfassungseinrichtung 22 das Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12 durch Empfangen des Synchronsignals von der Synchron- Abtasteinrichtung 24, welche in spezifischer Weise als ein invertierender Verstärker arbeitet mit dem Steuerungsfaktor 1, wenn das Ausgabesignal der Synchron-Abtasteinrichtung 24 das H-Pegel-Signal ist, und als ein nicht invertierender Verstärker arbeitet mit dem Verstärkungsfaktor 1, wenn das Ausgabesignal der Synchron-Abtasteinrichtung 24 das L-Pegel- Signal ist.

Dementsprechend wird das Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12 erfaßt zum Erzeugen eines Signals in Fig. 14c durch die Synchron-Erfassungseinrichtung 22. Deshalb wird das Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, ausgelöscht, da die positiven und die negativen Bereiche an den schraffierten Abschnitten von Fig. 14c gleich zu einander sind, und deshalb wird es nicht ausgegeben.

Auf diese Art und Weise kann die Genauigkeit des Oszillationskreisels vorangetrieben werden durch Eliminieren des Fehlers des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12, das durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 verursacht wird.

Der Tiefpaßfilter 23 empfängt das Ausgabesignal der Synchron-Erfassungseinrichtung 22, wie in Fig. 14c gezeigt, und gibt es nach Eliminieren von Hochfrequenzkomponenten aus.

Weiterhin kann, obwohl Ausführungsform 7 den Fehler nicht eliminieren kann, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten, welcher auf der unterbrochenen Linie von Fig. 14a überlagert ist, dieser Betrieb durch die vorher erwähnte Ausführungsform durchgeführt werden.

Ausführungsform 8

Die Erklärung wurde gegeben für Ausführungsform 7, bei der die Phase des Ausgabesignals des Verstärkers 17 übereinstimmt mit der des Signals zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Jedoch gibt es einen Fall, in dem beide Phasen nicht miteinander übereinstimmen, wie bei der obigen Ausführungsform 7. Ausführungsform 8 zeigt ein Beispiel, welches solch einem Fall entspricht.

Fig. 15 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 8. In Fig. 15 ist die Synchron-Erfassungseinrichtung 22 detailliert gezeigt. Bezugszeichen 221 bezeichnet einen Operationsverstärker. Die zwei Eingabeanschlüsse des Operationsverstärkers 221 sind jeweils verbunden mit Enden der Widerstände 222 und 223, und die übrigen Enden der Widerstände 222 und 223 sind verbunden mit dem Ausgabeende des Differentialverstärkers 12. Ein Rückkoppelungswiderstand 224 ist verbunden zwischen dem invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 221 und dem Ausgangsanschluß davon. Weiterhin ist ein S(Source)-Anschluß eines FET225 verbunden mit dem nicht invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 221. Der D(Drain)- Anschluß des FET225 ist auf Masse gelegt, und der G(Gate)- Anschluß ist verbunden mit der Ausgabe der Synchron- Abtasteinrichtung 25.

Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Synchron-Abtasteinrichtung zum Ausgeben eines Synchronsignals an den FET225 der Synchron-Erfassungseinrichtung 22, welche aus einem Operationsverstärker 251 besteht, dessen Ausgabeanschluß verbunden ist mit dem G-Anschluß des FET225, und dessen nicht invertierender Anschluß auf Masse gelegt ist, einen Kondensator 252, von dem ein Anschluß verbunden ist mit dem invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 251 und dessen anderer Anschluß verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß des Verstärkers 17, und einen Widerstand 253, von dem ein Anschluß verbunden ist mit dem invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 251 und dessen anderer Anschluß auf Masse gelegt ist. Weiterhin bildet der Operationsverstärker 251 eine Vergleichseinrichtung, und der Kondensator 252 und der Widerstand 253 bilden eine Phasenvorrückeinrichtung mit einer Differenzierschaltung.

Als nächstes wird eine Erklärung gegeben werden vom Betrieb der Ausführungsform 8 unter Benutzung von Fig. 15, 16a, 16b, 16c und 16d. Fig. 16a, 16b, 16c und 16d illustrieren Zeitablaufpläne zum Zeigen des Betriebs von Ausführungsform 8.

Fig. 16a zeigt ein Ausgabesignal des Verstärkers 17. In Fig. 16b wird das Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12 separiert basierend auf der Phaseninformation. Die durchgezogene Linie entspricht einem Signal aufgrund der Differenz zwischen den Widerstandskomponenten und der piezoelektrischen Einheit 2 und 3, welches in Ausführungsform 7 gezeigt worden ist, von dem eine Phase verzögert ist um ein alpha° bezüglich des Ausgabesignals des Verstärkers 17 durch die Kondensatoren 44 und 54, die installiert sind an den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5. In ähnlicher Weise entspricht die unterbrochene Linie einem Signal, bei dem das Signal, das verursacht ist durch die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten und das Signal der Winkelgeschwindigkeit überlagert sind, wie gezeigt in Ausführungsform 7, und von dem die Phase ebenfalls um alpha° verzögert ist.

Jetzt sollte zum Entfernen des Signals, das verursacht ist durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, vom Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12, ein Synchronsignal synchron mit diesem Signal gebildet werden.

Die Phase des Signals, das verursacht ist durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, ist verzögert bezüglich der Phase des Ausgabesignals des Verstärkers 17 um alpha°. Deshalb sollte zum Bilden des Synchronsignals, basierend auf der Ausgabe des Signalsverstärkers 17, die Phase des Ausgabesignals des Verstärkers 17 vorgerückt werden um (90 - alpha)°, und ein Vergleich sollte gemacht werden durch einen Nulldurchgangskomparator. Das Phasennachlaufen alpha° durch die Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 kann im voraus vorgesehen werden durch eine Kalkulation basierend auf den Kapazitäten der Kondensatoren 44 und 54, welche in den Strom-Spannung-Konvertern installiert sind.

Dementsprechend sollte eine Differenzierschaltung, welche die Phase des Ausgabesignals des Verstärkers 17 (90- alpha)° vorrückt und ein Nulldurchgangskomparator installiert sein an der Synchron-Abtasteinrichtung 25.

Fig. 16c zeigt ein Ausgabesignal von der Differenzierschaltung mit dem Kondensator 252 und dem Widerstand 253, dessen Phase vorgerückt ist um (90 - alpha)° bezüglich des Ausgabesignals des Verstärkers 17. Dieses Signal wird verglichen mit dem Massenpotential durch den Operationsverstärker 51 und wird ausgegeben als das Synchronsignal von zwei Werten H/L-Signalen, gezeigt in Fig. 16d.

Das Synchronsignal wird ausgegeben an den G-Anschluß des FET225 der Synchron-Erfassungseinrichtung 22 und hat die Synchron-Erfassungseinrichtung 22 als einen invertierenden Verstärker oder einen nicht invertierenden Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 durch leitend oder nicht leitend Machen des FET22 arbeiten.

D.h. wenn der FET225 nicht leitend ist, fließt kein Strom in dem FET225. Deshalb wird das Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12 eingegeben in den nicht invertierenden Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 221, wie es ist. Dadurch wird die Synchron- Erfassungseinrichtung 22 ein nicht invertierender Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1, und das Ausgabesignal des Differentialverstärkers 12 wird ausgegeben wie es ist. Wenn umgekehrt der FET225 leitend ist, ist der nicht invertierende Eingabeanschluß des Operationsverstärkers 221 auf Masse gelegt. Da die Widerstandswerte der Widerstände 222 und 223 dieselben sind, wird in diesem Augenblick die Synchron-Erfassungseinrichtung 22 ein invertierender Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1.

Das Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten wird eliminiert durch Arbeitenlassen der Synchron-Erfassungseinrichtung 22 als invertierender Verstärker oder ein nicht invertierender Verstärker wie bei Ausführungsform 7, und die Erklärung davon wird ausgelassen werden.

Weiterhin wird bei Ausführungsform 8 das Signal zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten (90-alpha)° vorgerückt. Diese Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf dieses Beispiel, und kurzgesagt sollte das Signal zum Antreiben der piezoelektrischen Einheiten synchron sein mit einem Signal mit dem Phasennachlauf von alpha°.

Ausführungsform 9

Ausführungsform 9 schafft ein weiteres Verfahren zum Lösen der Aufgabe, welches verschieden ist von dem von Ausführungsform 8.

D.h. speziell in Ausführungsform 8 wird das Synchronsignal gebildet unter Benutzung der Ausgabesignals an sich von der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit. Ausführungsform 9 ist verschieden von Ausführungsform 8 in dem Punkt, daß das Synchronsignal gebildet wird unter Benutzung eines Signals basierend auf dem Ausgabesignal der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit (Signal, welches die Phase des Ausgabesignals der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit abweicht, beispielsweise das Ausgabesignal des Strom- Spannung-Konverters in einem Fall, in dem ein Kondensator in dem Strom-Spannung-Konverter installiert ist, usw.).

Fig. 17 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 9.

Die Ausführungsform von Fig. 17 ist verschieden von Ausführungsform 8 in der Konstruktion einer Synchron- Abtasteinrichtung 26 und in dem Punkt, daß das Eingabesignal für das Synchron-Abtasteinrichtung 26 das Ausgabesignal von den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5 ist. Bezugszeichen 261 bezeichnet einen Operationsverstärker, dessen nicht invertierender Eingabeanschluß auf Masse liegt, Bezugszeichen 262 bezeichnet einen Kondensator, der verbunden ist zwischen den invertierenden Eingabeanschluß und dem Ausgabeanschluß des Operationsverstärkers 261, Bezugszeichen 263 und 264 bezeichnen Widerstände, deren Enden verbunden sind mit dem invertierenden Eingabeanschluß und deren andere Enden ebenfalls verbunden sind mit den Ausgabeanschlüssen der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5. In dieser Schaltung bilden der Operationsverstärker 261, der Kondensator 262 und die Widerstände 263 und 264 eine Integrierschaltung, welche eine Phasenverschiebungs­ einrichtung ist. Ein Bezugszeichen 265 bezeichnet einen Operationsverstärker als eine Vergleichseinrichtung, von dem ein invertierender Eingabeanschluß verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß des Operationsverstärkers 262 und von dem der Ausgabeanschluß verbunden ist mit der Synchron- Erfassungseinrichtung 222, und von der der nicht invertierende Eingabeanschluß auf Masse liegt.

Eine Erklärung wird gegeben werden vom Bilden eines Synchronsignals bei Ausführungsform 9 unter Benutzung von Fig. 17, 18a, 18b, 18c und 18d. Nachdem das Synchronsignal gebildet ist, ist der Betrieb derselbe wie beim obigen Beispiel, und die Erklärung wird ausgelassen werden.

Fig. 18a, 18b, 18c und 18d illustrieren Zeitpläne zum Zeigen des Betriebs von Ausführungsform 9. In Fig. 18a wird das Ausgabesignal von Differentialverstärker 12 separiert basierend auf der Phaseninformation, und die separierten Signale entsprechen dem Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten und den Reaktanzkomponenten, wie oben erwähnt.

Die Integrationsschaltung der Synchron-Erfassungseinrichtung 26 hat eine Konstruktion eines Addierens des Ausgabesignals von den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5 und Integrierens des addierten Signals. Fig. 18b zeigt ein Signal mit einem Wert entsprechend den addierten Ausgaben von dem Strom- Spannung-Konvertern 4 und 5. Die Phase dieses Signals ist dieselbe, wie die des Ausgabesignals des Differentialverstärkers 12.

Nun ist es allgemein bekannt, daß eine Integrationsschaltung ein Signal ausgibt, von dem die Phase um 90° verzögert ist bezüglich der Phase eines eingegebenen Signals. Dementsprechend hat, wie gezeigt in Fig. 18c, das Ausgabesignal der Integrationsschaltung eine Phasendifferenz von 90° bezüglich des Signals, das durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten verursacht wird.

Der Operationsverstärker 261 bildet ein Synchronsignal mit zwei Werten von H/L-Signalen durch Vergleichen des Ausgabesignals der Integrationsschaltung mit Massepotential, wie gezeigt in Fig. 18d.

Gemäß Ausführungsform 9 ist es möglich, daß Synchronsignale synchron zu machen mit dem Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten, und zwar unabhängig davon, ob die Kondensatoren 40 und 45 installiert sind oder nicht.

Der Grund dafür ist, daß die Kondensatoren 44 und 54 die Phase der Ausgabesignale von den Strom-Spannungs-Konvertern 4 und 5 verzögern.

Im Gegensatz dazu stimmt die Phase des Ausgabesignals von dem Differentialverstärker 12 überein mit der Phase des Ausgabesignale von den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5, und die Phase des Ausgabesignals der Integrationsschaltung ist verzögert um 90° bezüglich der Phase der Ausgabesignale von der Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5. Dementsprechend ändert sich, da die beiden Signale Referenz nehmen auf die Phase der Ausgabesignale von den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5, sogar falls die Referenz verzögert ist durch die Kondensatoren 44 und 45, die Phasenbeziehung zwischen den beiden Signalen nicht.

Weiterhin ist der Verschiebebetrag durch die Verschiebeeinrichtung nicht beschränkt auf das Phasennachlaufen von 90°, und kann ein Phasenführen von 90° sein. Kurzgesagt ist es signifikant, daß die Ausgaben der Strom-Spannung-Konverter 4 und 5 so zu verschieben, daß sie synchron sind mit dem Signal, das verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten.

Ausführungsform 10

Ausführungsform 10 verhindert, daß ein Oszillationskreisel nicht eine Ausgabe einer korrekten Winkelgeschwindigkeit zeigt, nämlich dadurch, daß er resoniert.

Zunächst wird eine Erklärung gegeben werden vom Grund des Resonierens eines Oszillationskreisels.

Der Oszillator 1 oszilliert in der Antriebsachsenrichtung bei der Resonanzfrequenz. Die Geschwindigkeit vY der Oszillation wird ausgedrückt durch die folgende Gleichung.

vY = vY × sin(ωY × t) (71)

Jetzt wird eine Winkelgeschwindigkeit Omega angelegt wie gemäß der folgenden Gleichung.

Ω = Ω × cos(ω × t) (72)

Die Ausgeglichenheit von Kräften in der Erfassungsachsenrichtung wird geschaffen durch Substituieren von Gleichungen (71) und (72) in Gleichung (8), und zwar in folgender Weise.

0 = 2 × m × Ω × vY × sin(ωY × t) × cos(ω × t) - ZX × vX (73)

Gleichung (74) ist vorgesehen durch Modifizieren (73) in folgender Weise.

0 = m × Ω × [sin{(ωY + ω) × t} + sin{(ωY - ω) × t}] - ZX × vX (74)

Gleichung (74) wird umgestellt bezüglich der Oszillationsgeschwindigkeit vX in der Erfassungsachsenrichtung, und zwar folgendermaßen.

Wie bekannt ist aus Gleichung (75) ist, wenn die Summe von oder die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz omega × Y in der Antriebsachsenrichtung der Oszillators 1 und der Frequenz omega einer Änderung der Winkelgeschwindigkeit Omega übereinstimmt mit der Resonanzfrequenz in der Erfassungsachsenrichtung des Oszillators 1, der Oszillator 1 in Resonanz in der Erfassungsachsenrichtung durch die Korrioliskraft, die durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird.

Fig. 19 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 10.

In Fig. 19 ist im Vergleich mit Fig. 13 ein Ausschnittsfilter 27 vorgesehen zwischen der Synchron- Erfassungseinrichtung 22 und dem Tiefpaßfilter 23, der eine Filtereinrichtung ist. Fig. 20 zeigt ein Beispiel der Charakteristika des Ausschnittsfilters 27. Gemäß Fig. 20 ist die Ausschnittsfrequenz des Ausschnittsfilters 27 eingestellt auf eine Frequenz, welche ungefähr gleich ist einer Differenz zwischen der Resonanzfrequenz omega × Y in der Antriebsachsenrichtung und der Resonanzfrequenz omega × X in der Erfassungsachsenrichtung.

Dementsprechend wird, sogar falls der Oszillator 1 in Resonanz ist in der Erfassungsachsenrichtung bei der Resonanzfrequenz, das Ausgabesignal, das durch die Resonanz verursacht wird, entfernt durch den Ausschnittfilter 27 und liegt nicht vor in dem Ausgabesignal der Winkelgeschwindigkeit.

Ausführungsform 11

Ausführungsform 11 betrifft eine Inspektionsvorrichtung zum Inspizieren einer Charakteristik einer Oszillationseinheit mit dem Oszillator 1 und den piezoelektrischen Einheiten 2 und 3. Es ist möglich, zu wissen, ob die Charakteristik kompensiert werden kann durch die obigen Ausführungsformen und dergleichen durch Inspizieren der Charakteristik der Oszillation im voraus, ohne einen Oszillationskreisel zu integrieren und dadurch die Ausbeute des Produkts des Oszillationskreisels zu verbessern.

Fig. 21 zeigt die Konstruktion der Ausführungsform 11.

Der Oszillator 1 und die piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 bilden die Oszillationseinheit, welche das zu inspizierende Objekt ist. Die Oszillationseinheit ist elektrisch verbunden mit einer Umgebungsschaltung und ist angebracht an einem Halteelement 28, welches eine Halteeinrichtung ist zum anbringbaren und abnehmbaren Halten der Oszillationseinheit. Bezugszeichen 29 bezeichnet eine Spannungsquelle zum Zuführen elektrischer Leistung an die Oszillationseinheit, welche nicht nur die Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1 versorgt, sondern auch ein Signal mit einer beliebigen Frequenz einschließlich der Resonanzfrequenz. Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Differentialausgabe, Inspektionseinrichtung, welches eine Fehlerberechnungsausgabe-Inspektionseinrichtung ist und welche eine Transferfunktion von der Ausgabe der Spannungsquelle 29 bis hoch zur Ausgabe des Differentialverstärkers 12 berechnet. Bezugszeichen 31 bezeichnet eine Inspektionseinrichtung für eine addierte Ausgabe, welche eine Transferfunktion berechnet aus der Ausgabe der Spannungsquelle 29 bis hoch zur Ausgabe des Addierers 14.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel, in dem die Spannungsquelle 29, die Differentialausgabe-Inspektionseinrichtung 30 und die Inspektionseinrichtung 31 für die addierte Ausgabe zusammengestellt sind durch eine FFT-Analysator 32. Normalerweise ist ein FFT-Analysator angebracht bei einer Signalquelle, welche verwendet wird als die Spannungsquelle 29. Wie allgemein bekannt ist, ist der FFT-Analysator versehen mit zwei Eingabeanschlüssen, von denen einer ein Eingabeanschluß zur Inspektionseingabe ist, und wobei der andere ein Eingabeentschluß zur Inspektionsausgabe ist, und welcher ein Meßinstrument ist zum Messen einer Transferfunktion von Signalen, die eingegeben werden in die Eingabeanschlüsse, und zwar mittels des schnellen Fourier Transformationsalgorithmus.

Die Signalquelle des FFT-Analysators 32 ist verbunden mit dem Eingabeanschluß zur Eingabeinspektion sowie dem Oszillator 1. Andererseits ist der Eingabeanschluß zur Ausgabeinspektion verbunden mit einer Schaltvorrichtung 33, von der ein Anschluß mit der Ausgabe des Addierers 14 verbunden ist und von der der andere Anschluß mit der Ausgabe des Differentialverstärkers 12 verbunden ist. Durch Schalten der Schaltvorrichtung 33 werden Inspektionsresultate nach Fig. 23a oder 23b geschaffen.

Eine Erklärung wird gegeben werden vom Betrieb der Ausführungsform 11.

Der erfundene Oszillationskreisel oszilliert in einer selbstangeregten Oszillation bei der Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1. Wenn der Oszillator 1 in der Antriebsachsenrichtung resoniert, sind die Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheit 2 und 3 am Resonanzpunkt minimalisiert. Dementsprechend wird die Frequenz, bei der der Realteil einer Transferfunktion bei einer Messung, die ausgeführt wird durch Verbinden des Eingabeanschlusses zur Ausgabeinspektion mit der Ausgabe des Addierers 14, ein Maximalwert, und ist die Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1. Deshalb spiegelt ein Wert der Transferfunktion bei der Resonanzfrequenz, welcher geschaffen wird durch Verbinden des Eingabeanschlusses zur Ausgabeinspektion mit der Ausgabe des Differentialverstärkers 12 die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten oder die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 wider.

D.h. wenn das Amplitudenverhältnis der Transferfunktion bei der Resonanzfrequenz zu G definiert ist und die Phase davon zu P, sind die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten und die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten durch folgende Gleichungen gegeben.

Differenz zwischen den Widerstandskomponenten:

ΔR = G × sin P (76)

Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten:

ΔX = G × cos P (77)

Eine spezifische Erklärung wird gegeben werden vom Betrieb unter Benutzung von Fig. 23a und 23b.

Zunächst wird die Schaltvorrichtung 33 geschaltet zur Ausgabeseite des Addierers 14. Eine Spannung mit einer willkürlichen Frequenz wird ausgegeben von der Signalquelle des FFT-Analysators 32 und die Ausgabe des Addierers 14 entsprechend der Spannung wird ausgegeben an den Eingabeanschluß zur Ausgabeinspektion. Daraus resultierend werden charakteristische Diagramme wie in Fig. 23a vorgesehen. Als nächstes wird die Schaltvorrichtung 33 geschaltet zur Ausgabeseite des Differentialverstärkers 12. In ähnlicher Weise wird eine Spannung mit einer willkürlichen Frequenz ausgegeben von der Signalquelle des FFT-Analysators 32, und die Ausgabe des Differentialverstärkers 12 entsprechend der Spannung wird ausgegeben an den Eingabeanschluß zur Ausgabeinspektion. Daraus resultierend werden charakteristische Diagramme, wie gezeigt in Fig. 23b, vorgesehen.

Die Resonanzfrequenz in der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1 ist bekannt aus Fig. 23a. Weiterhin sind G und P bei der Resonanzfrequenz der Antriebsachsenrichtung des Oszillators 1 bekannt aus Fig. 23b. Die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten und die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 sind bekannt aus Gleichungen (76) und (77).

Weiterhin kann im Fall, in dem Tiefpaßfilter angebracht sind an den Strom-Spannung-Konvertern 4 und 5 oder ein Tiefpaßfilter angebracht ist am Differentialverstärker 12, wodurch die Phase geändert wird, die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten oder den Reaktanzkomponenten gemessen werden ohne Problem, nämlich durch Subtrahieren der Phase zum Messen dieser Phasennachläufe von P.

Weiterhin wird in einem Fall, in dem die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten genauer gemessen werden sollte, der vorher erwähnte einstellbare Widerstand 20 hinzugefügt zur illustrierten und erklärten Inspektionsvorrichtung, welcher eingestellt wird zum Minimalisieren der Ausgabe des Differentialverstärkers 12, die verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten.

Ausführungsform 12

Fig. 24 zeigt die Konstruktion von Ausführungsform 12, wobei eine thermostatische Kammer 34, d. h. eine Temperatursteuereinrichtung, hinzugefügt ist zur Konstruktion von Fig. 21. Wie allgemein bekannt ist, kann die thermostatische Kammer eine Temperatur oder Feuchtigkeit innerhalb der Kammer auf einen willkürlichen Wert einstellen.

Dementsprechend kann die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten und die Differenz zwischen den Reaktanzkomponenten der piezoelektrischen Einheiten 2 und 3 bei einer beliebigen Temperatur gemessen werden.

Die Erfindung erzielt die folgenden Effekte, da sie wie oben erklärt aufgebaut ist.

Die Ausgabe der Additionseinrichtung wird rückgekoppelt jeweils an die Vielzahl der Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen, wodurch die Verstärkung der Stromkomponenten, die verursacht werden durch Antreiben des Oszillators, erniedrigt werden kann, wodurch das S/N- Verhältnis der Stromkomponenten, das durch die Winkelgeschwindigkeit verursacht wird, verbessert werden kann.

Weiterhin arbeitet die Additionseinrichtung als die Antriebseinrichtung für die piezoelektrischen Einheiten, wodurch die Schaltung vereinfacht ist.

Weiterhin wird die Amplitude der Ausgabe der Additionseinrichtung gesteuert auf einen vorbestimmten Wert, wodurch die Verstärkung des Vibrationskreisels stabilisiert wird.

Weiterhin sind die Tiefpaßfilter installiert an der Strom- Spannungs-Konvertereinrichtung, wodurch die Strom-Spannung- Konvertereinrichtung stabil betrieben wird.

Weiterhin werden die Shuntbeträge gesteuert durch die erste und zweite Shuntbetrag-Steuereinrichtung, wodurch der Fehler, der verursacht wird durch die Differenz der Charakteristika der piezoelektrischen Einheiten, kompensiert wird.

Weiterhin wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers geändert durch die erfaßte Ausgabe der Temperaturerfassungseinrichtung, wodurch der Fehler, der verursacht wird durch die Änderung in der Umgebungstemperatur der piezoelektrischen Einheiten, kompensiert wird.

Weiterhin wird die Ausgabe der Fehlerberechnungsausgabe erfaßt basierend auf dem Signal, das verursacht wird durch den Fehler der Widerstandskomponenten, wodurch der Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit, der verursacht wird durch die Differenz zwischen den Widerständen der piezoelektrischen Einheiten, zu Null gemacht wird.

Weiterhin ist die Synchron-Abtasteinrichtung versehen mit der Phasenvorrückeinrichtung zum Vorrücken der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, wodurch der Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit, der durch die Differenz zwischen den Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten verursacht wird, zu Null gemacht wird und der Betrieb des Oszillationskreisel stabilisiert wird.

Weiterhin erfaßt die Synchron-Abtasteinrichtung die Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung, basierend auf der Ausgabe der Strom-Spannung-Konvertereinrichtung, wodurch der Fehler der Ausgabe der Winkelgeschwindigkeit, der durch die Widerstandskomponenten der piezoelektrischen Einheiten verursacht wird noch stärker zu Null gemacht wird.

Weiterhin verhindert die Filtereinrichtung der Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung in der Frequenzdomäne, in der der Oszillator resoniert, wodurch der Oszillationskreisel daran gehindert wird ein normales Signal auszugeben.

Weiterhin kann die Inspektionsvorrichtung für einen Oszillationskreisel nach der vorliegenden Erfindung nur die Oszillationseinheit inspizieren durch anbringbar und abnehmbar Machen der Oszillationseinheit, wodurch die Ausbeute des Produkts des Oszillationskreisels verbessert wird ohne Notwendigkeit ein fertiges Produkt zu inspizieren.

Weiterhin inspiziert die Inspektionsvorrichtung die Temperaturcharakteristik der Differenz zwischen Eigenschaften der piezoelektrischen Einheiten durch Ändern der Umgebungstemperatur der Oszillationseinheit durch die Temperatursteuereinheit.

Claims (12)

1. Oszillationskreisel mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer piezoelektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen, zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes geshunteten Signals an jede der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen;
einer Addiereinrichtung zum Addieren von Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und zum Rückkoppeln eines addierten Wertes jeweils an die Vielzahl der Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen; und
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen.

2. Oszillationskreisel nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit eine Rückkoppelungseinrichtung ist zum Rückkoppeln einer Ausgabe der Addiereinrichtung an die gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Elementen.

3. Oszillationskreisel nach Anspruch 2, wobei die Rückkoppelungseinrichtung eine Verstärkungseinrichtung für die addierte Ausgabe umfaßt zum Verstärken einer Ausgabe der Addiereinrichtung und eine Amplitudensteuereinrichtung zum Steuern einer Ausgabe der Verstärkungseinrichtung für die addierte Ausgabe, so daß eine Amplitude der Ausgabe der Addiereinrichtung ein vorbestimmter Wert wird.

4. Oszillationskreisel nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen einen Tiefpaßfilter hat und die Addiereinrichtung eine Phasenführungs-Kompensationseinrichtung hat zum Kompensieren eines Nachlaufens einer Phase, verursacht durch den Tiefpaßfilter.

5. Oszillationskreisel mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für eine piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl von piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder von nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen;
einer ersten Shuntbetrag-Steuereinrichtung zum Steuern von Beträgen der geshunteten Signale;
einer zweiten Shuntbetrag-Steuereinrichtung, verbunden mit einem Ausgabeanschluß der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, zum Shunten einer Ausgabe von der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit, Zuführen geshunteter Ausgabe jeweils an die Vielzahl der Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und Steuern von Shuntbeträgen; und
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung- Konvertereinrichtungen.

6. Oszillationskreisel mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Steuern des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung; einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl der piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
wobei die Eliminierungseinrichtung eine Temperaturerfassungseinrichtung beinhaltet zum Erfassen einer Umgebungstemperatur und eine Verstärkungseinrichtung, wobei der vorbestimmte Verstärkungsfaktor geändert wird durch die Temperaturerfassungseinrichtung.

7. Oszillationskreisel mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen elektrischer Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen, zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit durch einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Synchron-Abtasteinrichtung zum Ausgeben eines Synchronsignals synchron mit einem Signal, verursacht durch einen Fehler von Widerstandskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, basierend auf der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit; und
einer Synchron-Erfassungseinrichtung, verbunden mit einer Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung, zum Erfassen der Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung, basierend auf dem Synchronsignal.

8. Oszillationskreisel nach Anspruch 7, wobei die Synchron- Abtasteinrichtung eine Phasenvorrückeinrichtung beinhaltet zum Vorrücken einer Phase einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und eine Vergleichseinrichtung ist zum Vergleichen einer Ausgabe der Phasenvorrückeinrichtung mit einem Referenzwert.

9. Oszillationskreisel nach Anspruch 7, wobei die Synchron- Abtasteinrichtung eine Phasenverschiebeeinrichtung beinhaltet zum Verschieben einer Phase einer Ausgabe jeder der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen um einen vorbestimmten Winkel und eine Vergleichseinrichtung ist zum Vergleichen einer Ausgabe der Phasenverschiebeeinrichtung mit einem Referenzwert.

10. Oszillationskreisel mit:
einem Oszillator;
einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an eine gemeinsame Elektrode der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannungs-Konvertereinrichtungen zum Umwandeln eines Stroms, der ausgegeben wird von jeder nicht-gemeinsamer Elektroden der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, in eine Spannung;
einer Eliminierungseinrichtung zum Eliminieren von Dämpfungskomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Verstärken einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit um einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor, Verschieben einer Phase eines verstärkten Signals um einen vorbestimmten Winkel, Shunten des verstärkten Signals und Zuführen jedes der geshunteten Signale an jede der Vielzahl der Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtungen;
einer Filtereinrichtung, vorgesehen an einer Ausgabeseite der Berechnungseinrichtung, zum Abhalten einer Ausgabe in einer vorbestimmten Frequenzdomäne;
wobei die vorbestimmte Frequenzdomäne neben einer Frequenz etwa gleich einer Summe von oder einer Differenz zwischen einer ersten Resonanzfrequenz in einer Antriebsachsenrichtung des Oszillators und einer zweiten Resonanzfrequenz in einer Erfassungsachsenrichtung des Oszillators liegt.

11. Inspektionsvorrichtung für einen Oszillationskreisel mit:
einer Halteeinrichtung zum anbringbaren und entfernbaren Halten einer Oszillationseinheit mit einem Oszillator und einer Vielzahl piezoelektrischer Einheiten, vorgesehen für den Oszillator zum Oszillieren des Oszillators in einer vorbestimmten Antriebsachsenrichtung und Verbinden der Oszillationseinheit mit einer Umgebungsschaltung;
einer Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit zum Antreiben der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten durch Zuführen einer elektrischen Leistung an einer gemeinsame Elektrode der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten;
einer Vielzahl von Strom-Spannung-Konverter Einrichtungen zum Umwandeln eines Stromes, der ausgegeben wird von jeder der nicht-gemeinsamen Elektroden der Vielzahl von piezoelektrischen Einheiten, in eine Spannung;
eine Addiereinrichtung zum Berechnen von Ausgaben der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtungen und Rückkoppeln eines addierten Wertes der Ausgaben jeweils für jede der Vielzahl von Strom-Spannung-Konvertereinrichtung;
einer Fehlerberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Differenz zwischen den Ausgaben der Vielzahl von Strom- Spannung-Konvertereinrichtung;
einer Inspektionseinrichtung für die addierte Ausgabe zum Berechnen einer ersten Transferfunktion der Addiereinrichtung, basierend auf einer Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und des addierten Werts der Addiereinrichtung;
einer Inspektionseinrichtung für eine Fehlerberechnungsausgabe zum Berechnen einer zweiten Transferfunktion der Fehlerberechnungseinrichtung, basierend auf der Ausgabe der Antriebseinrichtung für die piezoelektrische Einheit und einer Ausgabe der Fehlerberechnungseinrichtung;
wobei eine erste Differenz von Widerstandkomponenten der Vielzahl von piezoelektrischer Einheiten oder eine zweite Differenz von Reaktanzkomponenten der Vielzahl piezoelektrischer Komponenten inspiziert wird basierend auf einer Verstärkung und einer Phasendifferenz der Inspektionseinrichtung für die Fehlerberechnungsausgabe bei einer Resonanzfrequenz in einer Antriebsachsenrichtung der Oszillationseinheit, vorgesehen durch die Inspektionseinrichtung für die addierte Ausgabe.

12. Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Temperatursteuereinrichtung zum Ändern einer Umgebungstemperatur der Oszillationseinheit.