JP2000221040A - Oscillation gyro - Google Patents
Oscillation gyroInfo
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- JP2000221040A JP2000221040A JP11026182A JP2618299A JP2000221040A JP 2000221040 A JP2000221040 A JP 2000221040A JP 11026182 A JP11026182 A JP 11026182A JP 2618299 A JP2618299 A JP 2618299A JP 2000221040 A JP2000221040 A JP 2000221040A
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- temperature
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、カーナビゲーションシステムやカメ
ラの手振れ防止用などとして角速度を検出するために用
いられる振動ジャイロに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyroscope, and more particularly to a vibrating gyroscope used for detecting an angular velocity, for example, for a car navigation system or for preventing camera shake.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10は、従来の振動ジャイロの一例を
示すブロック図である。振動ジャイロ1は、角速度セン
サ2を含む。角速度センサ2としては、たとえば正3角
柱状の振動体3の側面に圧電素子4a,4b,4cを形
成したものが用いられる。そして、圧電素子4a,4b
と圧電素子4cとの間に、発振回路5が接続される。さ
らに、圧電素子4a,4bは差動増幅回路6の入力端に
接続される。差動増幅回路6の出力信号は同期検波回路
7に接続され、さらに同期検波回路7は直流増幅回路8
に接続される。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional vibrating gyroscope. The vibration gyro 1 includes an angular velocity sensor 2. As the angular velocity sensor 2, for example, a sensor in which piezoelectric elements 4a, 4b, and 4c are formed on the side surface of a regular triangular prism-shaped vibrator 3 is used. And the piezoelectric elements 4a, 4b
An oscillation circuit 5 is connected between the piezoelectric element 4c. Further, the piezoelectric elements 4a and 4b are connected to the input terminals of the differential amplifier circuit 6. The output signal of the differential amplifier circuit 6 is connected to a synchronous detection circuit 7, and the synchronous detection circuit 7 further includes a DC amplification circuit 8
Connected to.
【0003】このような振動ジャイロ1では、圧電素子
4cの出力信号が発振回路5に帰還され、この信号が増
幅され、さらに位相補正されたのち、駆動信号として圧
電素子4a,4bに入力される。それにより、振動体3
は、圧電素子4c形成面に直交する向きに屈曲振動す
る。このとき、圧電素子4a,4bの屈曲状態は同じと
なり、これらの圧電素子4a,4bからは、同じ信号が
出力される。そのため、差動増幅回路6からは信号が出
力されず、直流増幅回路8からも信号が出力されない。
したがって、角速度センサ2に角速度が加わっていない
ことがわかる。In such a vibrating gyroscope 1, the output signal of the piezoelectric element 4c is fed back to the oscillation circuit 5, and this signal is amplified and phase-corrected, and then input as a drive signal to the piezoelectric elements 4a and 4b. . Thereby, the vibrating body 3
Vibrates in a direction perpendicular to the surface on which the piezoelectric element 4c is formed. At this time, the bending states of the piezoelectric elements 4a and 4b are the same, and the same signals are output from these piezoelectric elements 4a and 4b. Therefore, no signal is output from the differential amplifier circuit 6 and no signal is output from the DC amplifier circuit 8.
Therefore, it is understood that the angular velocity is not applied to the angular velocity sensor 2.
【0004】この状態で、振動体3の軸を中心として角
速度が加わると、屈曲振動に直交する向きにコリオリ力
が働く。このコリオリ力によって、振動体3の振動方向
が変わる。そのため、圧電素子4a,4bの屈曲状態に
差が生じ、圧電素子4a,4bの一方においてはコリオ
リ力に対応して出力信号が増加し、他方においてはコリ
オリ力に対応して出力信号が減少する。そのため、差動
増幅回路6からはコリオリ力に対応した大きい出力信号
を得ることができる。そして、同期検波回路7におい
て、差動増幅回路6の出力信号が、発振回路5の信号に
同期して検波される。それにより、差動増幅回路6の出
力信号の正部分のみまたは負部分のみ、または正負のい
ずれかを反転した信号が検波される。この信号が直流増
幅回路8で増幅され、コリオリ力に対応した直流信号が
得られる。なお、角速度の方向が逆の場合には、同期検
波回路7において、差動増幅回路6の出力信号の逆極性
の部分が検波される。したがって、直流増幅回路8の出
力信号の極性から、角速度の方向を知ることができる。In this state, when an angular velocity is applied about the axis of the vibrating body 3, Coriolis force acts in a direction orthogonal to the bending vibration. This Coriolis force changes the vibration direction of the vibrating body 3. Therefore, a difference occurs in the bending state of the piezoelectric elements 4a and 4b, and the output signal increases in one of the piezoelectric elements 4a and 4b in accordance with the Coriolis force, and decreases in the other in accordance with the Coriolis force. . Therefore, a large output signal corresponding to the Coriolis force can be obtained from the differential amplifier circuit 6. Then, in the synchronous detection circuit 7, the output signal of the differential amplifier circuit 6 is detected in synchronization with the signal of the oscillation circuit 5. As a result, only the positive portion or only the negative portion of the output signal of the differential amplifier circuit 6 or a signal obtained by inverting either the positive portion or the negative portion is detected. This signal is amplified by the DC amplifier circuit 8, and a DC signal corresponding to the Coriolis force is obtained. When the directions of the angular velocities are opposite, the synchronous detection circuit 7 detects a portion of the output signal of the differential amplifier circuit 6 having the opposite polarity. Therefore, the direction of the angular velocity can be known from the polarity of the output signal of the DC amplifier circuit 8.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、角速度
センサには温度ドリフトがあり、雰囲気温度が変化する
と、角速度センサの出力信号が変化する。そのため、角
速度センサに加わる角速度が同じでも、雰囲気温度が変
化すると、その出力信号が変化し、正確な角速度を検出
することができない。そこで、温度ドリフトを補正する
ために、個々の振動ジャイロについて、予め温度を変化
させて温度ドリフトを実測し、各温度におけるドリフト
値をROMなどに記憶させ、実際に振動ジャイロを使用
するときに、温度センサで温度を測定し、その温度にお
けるドリフト値をROMから読み出し、振動ジャイロの
出力信号を補正することが考えられる。However, the angular velocity sensor has a temperature drift, and when the ambient temperature changes, the output signal of the angular velocity sensor changes. Therefore, even if the angular velocity applied to the angular velocity sensor is the same, if the ambient temperature changes, the output signal changes, and it is not possible to detect an accurate angular velocity. Therefore, in order to correct the temperature drift, for each vibration gyro, the temperature is changed in advance and the temperature drift is actually measured, the drift value at each temperature is stored in a ROM or the like, and when the vibration gyro is actually used, It is conceivable to measure the temperature with a temperature sensor, read the drift value at that temperature from the ROM, and correct the output signal of the vibrating gyroscope.
【0006】ところが、温度ドリフトは、個々の振動ジ
ャイロによって全て異なり、しかも温度変化に比例して
変化するものではないため、正確に補正をしようとすれ
ば、細かく温度を変化させ、各温度におけるドリフト値
を実測しなければならない。そして、各温度における多
くのドリフト値を記憶させるためには、ROMの記憶容
量を大きくする必要がある。また、温度の変化幅を大き
くすれば、実測するドリフト値の数は減るが、データの
数が少ないため、正確な補正をすることができない。[0006] However, the temperature drift varies depending on the individual vibrating gyroscopes, and does not change in proportion to the temperature change. Therefore, in order to correct accurately, the temperature is finely changed and the drift at each temperature is changed. The value must be measured. In order to store many drift values at each temperature, it is necessary to increase the storage capacity of the ROM. Also, if the width of temperature change is increased, the number of actually measured drift values decreases, but accurate correction cannot be performed because the number of data is small.
【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、記
憶容量が小さくても正確にドリフト補正を行うことがで
き、全温度範囲において正確に角速度を検出することが
できる振動ジャイロを提供することである。[0007] Therefore, a main object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope capable of accurately performing drift correction even with a small storage capacity and accurately detecting an angular velocity over the entire temperature range. .
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、角速度に対
応した信号を出力する角速度センサと、角速度センサの
出力信号を処理するための処理装置と、角速度センサの
近傍の温度を測定するための温度センサとを含み、温度
を変化させて実測した角速度センサのドリフトをn次関
数近似して得られた係数パラメータを処理装置に記憶さ
せ、温度センサによって測定された温度に対応して係数
パラメータから算出した補正値により角速度センサの出
力信号を補正することを特徴とする、振動ジャイロであ
る。この振動ジャイロにおいて、角速度センサの出力信
号および温度センサの出力信号をデジタル信号に変換す
るためのA/Dコンバータを含み、A/Dコンバータに
よって変換されたデジタル信号が前記処理装置で処理さ
れる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an angular velocity sensor for outputting a signal corresponding to an angular velocity, a processing device for processing an output signal of the angular velocity sensor, and an apparatus for measuring a temperature near the angular velocity sensor. A temperature sensor, and stores a coefficient parameter obtained by approximating the drift of the angular velocity sensor measured by changing the temperature to an n-order function in a processing device, and from the coefficient parameter corresponding to the temperature measured by the temperature sensor. A vibration gyro is characterized in that an output signal of an angular velocity sensor is corrected by a calculated correction value. The vibrating gyroscope includes an A / D converter for converting an output signal of the angular velocity sensor and an output signal of the temperature sensor into a digital signal, and the digital signal converted by the A / D converter is processed by the processing device.
【0009】温度ドリフトを実測し、得られた結果をn
次関数近似することにより、n+1個の係数パラメータ
で実際の温度ドリフトに近い変化をする関数を得ること
ができる。そのため、実際に振動ジャイロを使用する際
に、温度センサで温度を測定することにより、得られた
関数から各温度におけるドリフト値を算出することがで
きる。したがって、算出したドリフト値により角速度セ
ンサの出力信号を補正すれば、正確な角速度を検出する
ことができる。温度ドリフトが複雑な変化をす場合に
は、n次関数近似のnの値を大きくする必要があるが、
相当複雑な変化をするものであっても、4次関数近似あ
るいは5次関数近似の程度で、正確に温度ドリフトに近
似させることができる。The temperature drift is actually measured, and the obtained result is expressed as n
By approximating the following function, it is possible to obtain a function that changes close to the actual temperature drift with n + 1 coefficient parameters. Therefore, when the vibrating gyroscope is actually used, the drift value at each temperature can be calculated from the obtained function by measuring the temperature with the temperature sensor. Therefore, if the output signal of the angular velocity sensor is corrected based on the calculated drift value, an accurate angular velocity can be detected. When the temperature drift changes in a complicated manner, it is necessary to increase the value of n in the n-th order function approximation.
Even if the change is quite complicated, the temperature drift can be accurately approximated to the degree of the fourth-order function approximation or the fifth-order function approximation.
【0010】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図1は、この発明の振動ジャイロ
の一例を示すブロック図である。振動ジャイロ10は、
角速度センサ12を含む。角速度センサ12は、図2に
示すように、たとえば正3角柱状の振動体14を含む。
振動体14は、たとえばエリンバ、鉄−ニッケル合金、
石英、ガラス、水晶、セラミックなど、一般的に機械的
な振動を生じる材料で形成される。振動体14の3つの
側面には、それぞれ圧電素子16a,16b,16cが
形成される。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vibrating gyroscope according to the present invention. The vibrating gyro 10
An angular velocity sensor 12 is included. As shown in FIG. 2, the angular velocity sensor 12 includes a regular triangular prism-shaped vibrating body 14, for example.
The vibrating body 14 includes, for example, an elinvar, an iron-nickel alloy,
It is generally formed of a material that generates mechanical vibration, such as quartz, glass, quartz, and ceramic. Piezoelectric elements 16a, 16b, 16c are formed on three side surfaces of the vibrating body 14, respectively.
【0012】圧電素子16aは、図3に示すように、た
とえば圧電セラミックなどからなる圧電層18aを含
む。圧電層18aの両面には、電極20a,22aが形
成される。そして、一方の電極22aが、振動体14の
側面に接着される。同様に、圧電素子16b,16cは
圧電層18b,18cを含み、その両面に電極20b,
22bおよび電極20c,22cが形成される。そし
て、これらの圧電素子16b,16cの一方の電極22
b,22cが、振動体14の側面に接着される。As shown in FIG. 3, the piezoelectric element 16a includes a piezoelectric layer 18a made of, for example, a piezoelectric ceramic. Electrodes 20a and 22a are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 18a. Then, one electrode 22a is bonded to the side surface of the vibrating body 14. Similarly, the piezoelectric elements 16b and 16c include piezoelectric layers 18b and 18c, and electrodes 20b and
22b and the electrodes 20c and 22c are formed. Then, one electrode 22 of these piezoelectric elements 16b, 16c
b and 22c are adhered to the side surface of the vibrating body 14.
【0013】圧電素子16a,16bには、それぞれ抵
抗24,26が接続される。これらの抵抗24,26と
圧電素子16cとの間に、発振回路28が接続される。
この場合、圧電素子16cからの出力信号が、発振回路
28に帰還される。そして、発振回路28において、帰
還された信号が増幅され、さらに位相調整されて、駆動
信号が形成される。この駆動信号が圧電素子16a,1
6bに与えられ、それによって振動体14が屈曲振動す
る。Resistors 24 and 26 are connected to the piezoelectric elements 16a and 16b, respectively. An oscillation circuit 28 is connected between the resistors 24 and 26 and the piezoelectric element 16c.
In this case, the output signal from the piezoelectric element 16c is fed back to the oscillation circuit 28. Then, in the oscillation circuit 28, the feedback signal is amplified and the phase is adjusted to form a drive signal. This drive signal is applied to the piezoelectric elements 16a, 1
6b, whereby the vibrating body 14 bends and vibrates.
【0014】さらに、圧電素子16a,16bは、差動
増幅回路30の入力端に接続される。差動増幅回路30
の出力端は同期検波回路32に接続される。同期検波回
路32では、差動増幅回路30の出力信号が、発振回路
28の信号に同期して検波される。さらに、同期検波回
路32は直流増幅回路34に接続される。直流増幅回路
34は、アナログ信号をデジタル信号に変換するための
A/Dコンバータ36に接続される。また、角速度セン
サ12の近傍には温度センサ38が設けられ、この温度
センサ38が、別のA/Dコンバータ40に接続され
る。そして、2つのA/Dコンバータ36,40が、処
理装置42に接続される。処理装置42では、温度セン
サ38の出力信号に応じて、角速度センサ12の出力信
号が処理される。Further, the piezoelectric elements 16a and 16b are connected to the input terminals of the differential amplifier circuit 30. Differential amplifier circuit 30
Is connected to the synchronous detection circuit 32. In the synchronous detection circuit 32, the output signal of the differential amplifier circuit 30 is detected in synchronization with the signal of the oscillation circuit 28. Further, the synchronous detection circuit 32 is connected to a DC amplification circuit 34. The DC amplifier 34 is connected to an A / D converter 36 for converting an analog signal into a digital signal. A temperature sensor 38 is provided near the angular velocity sensor 12, and the temperature sensor 38 is connected to another A / D converter 40. Then, the two A / D converters 36 and 40 are connected to the processing device 42. In the processing device 42, the output signal of the angular velocity sensor 12 is processed according to the output signal of the temperature sensor 38.
【0015】この振動ジャイロ10では、発振回路28
からの駆動信号によって圧電素子16a,16bが伸縮
し、それによって振動体14が圧電素子16c形成面に
直交する向きに屈曲振動する。このとき、圧電素子16
a,16bの屈曲状態は同じとなり、これらの圧電素子
16a,16bからは、同じ信号が出力される。したが
って、差動増幅回路30からは、信号が出力されない。In the vibrating gyroscope 10, the oscillation circuit 28
The piezoelectric elements 16a and 16b expand and contract due to the drive signal from the piezoelectric element 16b, whereby the vibrating body 14 bends and vibrates in a direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 16c is formed. At this time, the piezoelectric element 16
The bending states of the piezoelectric elements 16a and 16b are the same, and the same signals are output from these piezoelectric elements 16a and 16b. Therefore, no signal is output from the differential amplifier circuit 30.
【0016】角速度センサ12の軸を中心として角速度
が加わると、振動体14の屈曲振動の向きと直交する方
向にコリオリ力が働く。それによって、振動体14の屈
曲振動の向きが変わる。そのため、圧電素子16a,1
6bの屈曲状態に差が生じ、それに伴って圧電素子16
a,16bの出力信号に差が生じる。振動体14の振動
方向の変化は、コリオリ力に対応しているため、圧電素
子16a,16bの出力信号の変化もコリオリ力に対応
したものとなる。つまり、圧電素子16a,16bの一
方の出力信号がコリオリ力に対応して増加すると、他方
の出力信号がコリオリ力に対応して減少する。そのた
め、差動増幅回路30からは、コリオリ力に対応した大
きい出力信号を得ることができる。When an angular velocity is applied about the axis of the angular velocity sensor 12, Coriolis force acts in a direction orthogonal to the direction of the bending vibration of the vibrating body 14. Thereby, the direction of the bending vibration of the vibrating body 14 changes. Therefore, the piezoelectric elements 16a, 16
There is a difference in the bending state of the piezoelectric element 16b.
There is a difference between the output signals a and 16b. Since the change in the vibration direction of the vibrating body 14 corresponds to the Coriolis force, the change in the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b also corresponds to the Coriolis force. That is, when one of the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b increases in accordance with the Coriolis force, the other output signal decreases in accordance with the Coriolis force. Therefore, a large output signal corresponding to the Coriolis force can be obtained from the differential amplifier circuit 30.
【0017】差動増幅回路30の出力信号は、同期検波
回路32において、正部分のみまたは負部分のみ、また
は正負のいずれかを反転した信号が検波される。この同
期検波回路32で検波された信号が、直流増幅回路34
で増幅される。したがって、直流増幅回路34の出力信
号のレベルから、角速度センサ12に加わった角速度の
大きさを知ることができる。また、角速度センサ12に
加わる角速度の方向が逆になった場合、同期検波回路3
2で検波される信号の極性が逆になる。そのため、直流
増幅回路34からの出力信号の極性も逆となる。したが
って、直流増幅回路34の出力信号の極性から、角速度
センサ12に加わった角速度の方向を知ることができ
る。The output signal of the differential amplifier circuit 30 is detected by the synchronous detection circuit 32 as a signal having only a positive portion or only a negative portion, or a signal obtained by inverting either the positive portion or the negative portion. The signal detected by the synchronous detection circuit 32 is applied to a DC amplification circuit 34.
Amplified by Therefore, the magnitude of the angular velocity applied to the angular velocity sensor 12 can be known from the level of the output signal of the DC amplifier circuit 34. When the direction of the angular velocity applied to the angular velocity sensor 12 is reversed, the synchronous detection circuit 3
In step 2, the polarity of the detected signal is reversed. Therefore, the polarity of the output signal from the DC amplification circuit 34 is also reversed. Therefore, the direction of the angular velocity applied to the angular velocity sensor 12 can be known from the polarity of the output signal of the DC amplifier circuit 34.
【0018】直流増幅回路34の出力信号は、A/Dコ
ンバータ36に入力され、デジタル信号に変換された角
速度信号が得られる。また、角速度センサ12の近傍に
は、温度センサ38が設けられる。この温度センサ38
の出力信号が、別のA/Dコンバータ40に入力され、
デジタル信号に変換された温度信号が得られる。そし
て、2つのA/Dコンバータ36,40の出力信号が、
処理装置42に入力される。A/Dコンバータ36から
得られる角速度信号は、A/Dコンバータ40から得ら
れる温度信号に対応して処理される。The output signal of the DC amplifier circuit 34 is input to an A / D converter 36, and an angular velocity signal converted into a digital signal is obtained. A temperature sensor 38 is provided near the angular velocity sensor 12. This temperature sensor 38
Is input to another A / D converter 40,
A temperature signal converted into a digital signal is obtained. The output signals of the two A / D converters 36 and 40 are
The data is input to the processing device 42. The angular velocity signal obtained from the A / D converter 36 is processed according to the temperature signal obtained from the A / D converter 40.
【0019】この振動ジャイロ10では、処理装置42
で角速度信号を処理するために、予め角速度センサ12
の温度ドリフトを算出するための係数パラメータが記憶
される。このような係数パラメータを得るためのフロー
図が、図4に示される。まず、角速度センサ12の温度
ドリフトが実測される。そのため、ステップS1におい
て、初期測定が開始される。つまり、角速度センサ12
に角速度が加わらない状態で、A/Dコンバータ36か
らの角速度信号が測定される。このような測定が、温度
を変えて行われるが、ステップS2においては、所定の
全ての温度において、測定が行われたかどうかが判断さ
れる。所定の複数の温度において、測定が完了していな
い場合には、さらに測定が続行される。In the vibrating gyroscope 10, the processing device 42
In order to process the angular velocity signal by the
Is stored. A coefficient parameter for calculating the temperature drift of is stored. FIG. 4 shows a flowchart for obtaining such coefficient parameters. First, the temperature drift of the angular velocity sensor 12 is actually measured. Therefore, in step S1, the initial measurement is started. That is, the angular velocity sensor 12
The angular velocity signal from the A / D converter 36 is measured in a state where the angular velocity is not applied to. Such measurement is performed while changing the temperature. In step S2, it is determined whether the measurement has been performed at all predetermined temperatures. If the measurement is not completed at a plurality of predetermined temperatures, the measurement is further continued.
【0020】温度ドリフトの測定が続行される場合、ス
テップS3において、A/Dコンバータ36からの角速
度信号が取り込まれる。さらに、ステップS4におい
て、A/Dコンバータ40からの温度信号が取り込ま
れ、現在の温度が算出される。そして、温度を変化させ
ながらこのような測定を行い、所定の温度における角速
度信号が取り込まれたところで、測定が終了する。この
ように、角速度が与えられていない状態で温度を変化さ
せ、角速度信号を測定することにより、温度ドリフトを
実測することができる。測定が終了すると、ステップS
5において、得られたデータに基づいて、n次関数近似
が行われる。つまり、図5に示すように、実測した温度
ドリフトに近い曲線が得られるような近似式が求めら
れ、ステップS6において、得られた近似式の係数パラ
メータが処理装置42に記憶される。なお、図5におい
ては、実測した温度ドリフトに基づいて、3次関数近似
により得られた曲線を示してある。When the measurement of the temperature drift is continued, the angular velocity signal from the A / D converter 36 is fetched in step S3. Further, in step S4, a temperature signal from the A / D converter 40 is taken in, and the current temperature is calculated. Then, such measurement is performed while changing the temperature. When the angular velocity signal at the predetermined temperature is captured, the measurement is completed. As described above, by changing the temperature in a state where the angular velocity is not given and measuring the angular velocity signal, the temperature drift can be actually measured. When the measurement is completed, step S
At 5, an n-order function approximation is performed based on the obtained data. That is, as shown in FIG. 5, an approximate expression that obtains a curve close to the actually measured temperature drift is obtained, and the coefficient parameter of the obtained approximate expression is stored in the processing device 42 in step S6. FIG. 5 shows a curve obtained by cubic function approximation based on the actually measured temperature drift.
【0021】これらのステップS1〜S6は、振動ジャ
イロ10を製造する工程で行われ、係数パラメータを記
憶した処理装置42を有する振動ジャイロ10が出荷さ
れる。もちろん、処理装置42には、記憶した係数パラ
メータを用いて温度ドリフトを補正するためのプログラ
ムが組み込まれている。These steps S1 to S6 are performed in the process of manufacturing the vibrating gyroscope 10, and the vibrating gyroscope 10 having the processing device 42 storing the coefficient parameters is shipped. Of course, a program for correcting the temperature drift using the stored coefficient parameters is incorporated in the processing device 42.
【0022】ユーザーが振動ジャイロ10を使用する際
には、図6に示すフロー図にしたがって、温度ドリフト
が補正される。まず、ステップS10において、初期設
定が行われる。ここでは、記憶した係数パラメータが呼
び出される。次に、ステップS11において、角速度信
号が取り込まれる。さらに、ステップS12において、
温度信号が取り込まれる。そして、温度信号から、現在
の温度が算出される。次に、ステップS13において、
記憶した係数パラメータを用いたn次関数から、現在の
温度におけるドリフト値が算出される。このドリフト値
が補正値となる。そして、ステップS14において、角
速度信号から補正値が差し引かれ、角速度信号が補正さ
れる。これにより、ステップS15において、ドリフト
成分が除去された正確な角速度値が出力される。このよ
うなステップS11〜S15が繰り返されることによ
り、温度変化に関わりなく、正確な角速度値を得ること
ができる。When the user uses the vibrating gyroscope 10, the temperature drift is corrected according to the flowchart shown in FIG. First, in step S10, initialization is performed. Here, the stored coefficient parameters are called. Next, in step S11, an angular velocity signal is captured. Further, in step S12,
A temperature signal is captured. Then, the current temperature is calculated from the temperature signal. Next, in step S13,
A drift value at the current temperature is calculated from an n-order function using the stored coefficient parameters. This drift value becomes the correction value. Then, in step S14, the correction value is subtracted from the angular velocity signal, and the angular velocity signal is corrected. Thus, in step S15, an accurate angular velocity value from which the drift component has been removed is output. By repeating such steps S11 to S15, an accurate angular velocity value can be obtained regardless of the temperature change.
【0023】これらのステップによって補正をした場
合、図5に示すドリフト信号を3次関数近似した曲線を
用いて補正した場合、図7に示すように、温度変化に対
して、変動の少ない特性が得られている。図5に示す特
性では、温度ドリフトの最大値と最小値の差が約620
mVあったのに対し、図7では約157mVになってい
る。さらに、同じドリフト特性を有する振動ジャイロに
ついて、4次関数近似を行って補正をした場合、図8に
示すように、温度ドリフトの最大値と最小値の差が約8
6mVとなる。また、図9に示すように、5次関数近似
を行って補正をした場合、図9に示すように、温度ドリ
フトの最大値と最小値の差が79mVとなった。When the correction is performed by these steps, and when the drift signal shown in FIG. 5 is corrected by using a curve obtained by approximating a cubic function, as shown in FIG. Have been obtained. In the characteristic shown in FIG. 5, the difference between the maximum value and the minimum value of the temperature drift is about 620.
In contrast to FIG. 7, it is about 157 mV in FIG. Further, when a vibration gyro having the same drift characteristic is corrected by performing a quadratic function approximation, the difference between the maximum value and the minimum value of the temperature drift is about 8 as shown in FIG.
6 mV. In addition, as shown in FIG. 9, when the correction was performed by performing a quintic function approximation, as shown in FIG. 9, the difference between the maximum value and the minimum value of the temperature drift was 79 mV.
【0024】このように、n次関数近似の次数を増やす
ことにより、実際のドリフト変化に近い曲線を表す関数
を得ることができ、この関数を用いて補正を行うことに
より、温度ドリフトの小さい振動ジャイロ10を得るこ
とができる。なお、個々の振動ジャイロ10において、
それぞれ温度ドリフトの変化のしかたが異なるため、個
々の振動ジャイロ10において、係数パラメータが求め
られる。このような処理装置42の設定は、振動ジャイ
ロ10の製造時に行われるため、ユーザーは、品質のば
らつきのない振動ジャイロを得ることができる。As described above, by increasing the order of approximation of the n-th order function, it is possible to obtain a function representing a curve close to the actual drift change. By performing correction using this function, vibration having a small temperature drift can be obtained. The gyro 10 can be obtained. In each of the vibrating gyroscopes 10,
Since the temperature drift changes in different ways, the coefficient parameter is determined in each vibrating gyroscope 10. Since such setting of the processing device 42 is performed at the time of manufacturing the vibration gyro 10, the user can obtain a vibration gyro without variation in quality.
【0025】なお、温度ドリフトの変化が複雑な場合、
n次関数近似の次数を大きくする必要があるが、ほとん
どの場合、4次関数近似または5次関数近似の程度で、
正確に角速度信号を補正することが可能である。n次関
数近似においては、n+1個の係数パラメータが得られ
るが、5次関数近似を行っても、得られる係数パラメー
タは6個であり、処理装置42の記憶容量を大きくする
必要がない。When the change of the temperature drift is complicated,
Although it is necessary to increase the order of the n-th order function approximation, in most cases, to the degree of the fourth or fifth order function approximation,
It is possible to correct the angular velocity signal accurately. In the n-order function approximation, n + 1 coefficient parameters are obtained. However, even when the quintic function approximation is performed, the obtained coefficient parameters are six, and it is not necessary to increase the storage capacity of the processing device 42.
【0026】なお、図1に示す振動ジャイロ10では、
正3角柱状の振動体に圧電素子を接着した角速度センサ
を用いたが、角速度センサとしては、たとえば2つの圧
電体板を接着したバイモルフ型の振動体を用いた角速度
センサなど、他の角速度センサを用いることができる。
つまり、どのような角速度センサであっても、その温度
ドリフトを実測して、n次関数近似によって温度ドリフ
トの変化に近い曲線を有する関数を導き出し、この関数
から補正値を求めることにより、記憶容量の小さい処理
装置を用いても、正確な角速度値を出力させることがで
きる。The vibration gyro 10 shown in FIG.
Although an angular velocity sensor in which a piezoelectric element is bonded to a regular triangular prism-shaped vibrator is used, other angular velocity sensors such as an angular velocity sensor using a bimorph-type vibrator in which two piezoelectric plates are bonded are used as the angular velocity sensor. Can be used.
That is, for any angular velocity sensor, the temperature drift is actually measured, a function having a curve close to the change in the temperature drift is derived by approximation of an n-th order function, and a correction value is obtained from this function to obtain a storage capacity. It is possible to output an accurate angular velocity value even if a processing device having a small value is used.
【0027】[0027]
【発明の効果】この発明によれば、記憶容量の小さい処
理装置を用いて、正確な温度ドリフトの補正を行うこと
ができ、個々の振動ジャイロについて、正確な補正を行
うことかできる。そのため、全ての振動ジャイロについ
て、温度変化があっても正確な角速度値を出力させるこ
とができ、特性のばらつきの小さい振動ジャイロを得る
ことができる。According to the present invention, accurate correction of temperature drift can be performed using a processing device having a small storage capacity, and accurate correction can be performed for each vibration gyro. Therefore, an accurate angular velocity value can be output for all the vibrating gyroscopes even if there is a temperature change, and a vibrating gyroscope with small variation in characteristics can be obtained.
【図1】この発明の振動ジャイロの一例を示すブロック
図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a vibrating gyroscope according to the present invention.
【図2】図1に示す振動ジャイロに用いられる角速度セ
ンサの一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of an angular velocity sensor used in the vibration gyro shown in FIG.
【図3】図2に示す角速度センサの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the angular velocity sensor shown in FIG. 2;
【図4】図1に示す振動ジャイロにおいて、処理装置の
設定を行う過程を示すフロー図である。FIG. 4 is a flowchart showing a process of setting a processing device in the vibrating gyroscope shown in FIG. 1;
【図5】図4に示すフロー図において、温度ドリフトと
3次関数近似を行って求めた曲線とを示すグラフであ
る。5 is a graph showing a temperature drift and a curve obtained by performing a cubic function approximation in the flowchart shown in FIG. 4;
【図6】図4に示す工程で調整された振動ジャイロを使
用するときに処理装置で行われる処理を示すフロー図で
ある。FIG. 6 is a flowchart showing a process performed by the processing device when using the vibrating gyroscope adjusted in the process shown in FIG. 4;
【図7】図5に示す実測した角速度信号と、3次関数近
似によって得られた補正値によって補正した出力とを示
すグラフである。7 is a graph showing the actually measured angular velocity signal shown in FIG. 5 and the output corrected by the correction value obtained by the cubic function approximation.
【図8】図5に示す実測した角速度信号と、4次関数近
似によって得られた補正値によって補正した出力とを示
すグラフである。8 is a graph showing the actually measured angular velocity signal shown in FIG. 5 and an output corrected by a correction value obtained by a quadratic function approximation.
【図9】図5に示す実測した角速度信号と、5次関数近
似によって得られた補正値によって補正した出力とを示
すグラフである。9 is a graph showing the actually measured angular velocity signal shown in FIG. 5 and an output corrected by a correction value obtained by a quintic function approximation.
【図10】従来の振動ジャイロの一例を示すブロック図
である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional vibrating gyroscope.
10 振動ジャイロ 12 角速度センサ 14 振動体 16a,16b,16c 圧電素子 28 発振回路 30 差動増幅回路 32 同期検波回路 34 直流増幅回路 36 A/Dコンバータ 38 温度センサ 40 A/Dコンバータ 42 処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration gyroscope 12 Angular velocity sensor 14 Vibration body 16a, 16b, 16c Piezoelectric element 28 Oscillation circuit 30 Differential amplification circuit 32 Synchronous detection circuit 34 DC amplification circuit 36 A / D converter 38 Temperature sensor 40 A / D converter 42 Processing device
Claims (2)
センサ、 前記角速度センサの出力信号を処理するための処理装
置、および前記角速度センサの近傍の温度を測定するた
めの温度センサを含み、 温度を変化させて実測した前記角速度センサのドリフト
をn次関数近似して得られた係数パラメータを前記処理
装置に記憶させ、前記温度センサによって測定された温
度に対応して前記係数パラメータから算出した補正値に
より前記角速度センサの出力信号を補正することを特徴
とする、振動ジャイロ。An angular velocity sensor for outputting a signal corresponding to the angular velocity; a processing device for processing an output signal of the angular velocity sensor; and a temperature sensor for measuring a temperature near the angular velocity sensor. A coefficient parameter obtained by approximating the drift of the angular velocity sensor measured by changing it to an n-order function is stored in the processing device, and a correction value calculated from the coefficient parameter corresponding to the temperature measured by the temperature sensor A vibration gyro, wherein the output signal of the angular velocity sensor is corrected by the following.
温度センサの出力信号をデジタル信号に変換するための
A/Dコンバータを含み、前記A/Dコンバータによっ
て変換されたデジタル信号が前記処理装置で処理され
る、請求項1に記載の振動ジャイロ。2. An A / D converter for converting an output signal of the angular velocity sensor and an output signal of the temperature sensor into a digital signal, wherein the digital signal converted by the A / D converter is processed by the processing device. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the gyroscope is operated.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11026182A JP2000221040A (en) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | Oscillation gyro |
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JP11026182A JP2000221040A (en) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | Oscillation gyro |
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ID=12186381
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181626A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Nippon Avionics Co Ltd | Infrared thermal image device |
DE10203855B4 (en) * | 2001-01-31 | 2004-07-08 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Vibration gyroscope and temperature drift adjustment method for the same |
JP2008170294A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Angular velocity sensor |
JP2008204464A (en) * | 2002-08-28 | 2008-09-04 | Sony Corp | Electronic equipment device, signal compensating device and signal compensating method |
USRE43657E1 (en) | 2002-08-28 | 2012-09-11 | Sony Corporation | Electronic device, signal compensation device and signal compensation method |
WO2015129464A1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 住友精密工業株式会社 | Vibration-type angular velocity sensor |
JP2015179887A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-08 | リコーイメージング株式会社 | Temperature compensation device of sensor output |
-
1999
- 1999-02-03 JP JP11026182A patent/JP2000221040A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002181626A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-26 | Nippon Avionics Co Ltd | Infrared thermal image device |
DE10203855B4 (en) * | 2001-01-31 | 2004-07-08 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Vibration gyroscope and temperature drift adjustment method for the same |
JP2008204464A (en) * | 2002-08-28 | 2008-09-04 | Sony Corp | Electronic equipment device, signal compensating device and signal compensating method |
USRE43657E1 (en) | 2002-08-28 | 2012-09-11 | Sony Corporation | Electronic device, signal compensation device and signal compensation method |
JP2008170294A (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Angular velocity sensor |
WO2015129464A1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 住友精密工業株式会社 | Vibration-type angular velocity sensor |
JPWO2015129464A1 (en) * | 2014-02-26 | 2017-03-30 | 住友精密工業株式会社 | Vibration type angular velocity sensor |
US10161751B2 (en) | 2014-02-26 | 2018-12-25 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Vibration-type angular rate sensor |
JP2015179887A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-08 | リコーイメージング株式会社 | Temperature compensation device of sensor output |
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