JP2001099656A - Acceleration/angular velocity sensor - Google Patents

Acceleration/angular velocity sensor

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JP2001099656A
JP2001099656A JP27792799A JP27792799A JP2001099656A JP 2001099656 A JP2001099656 A JP 2001099656A JP 27792799 A JP27792799 A JP 27792799A JP 27792799 A JP27792799 A JP 27792799A JP 2001099656 A JP2001099656 A JP 2001099656A
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Japan
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acceleration
circuit
electrode
electrodes
angular velocity
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JP27792799A
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Inventor
Hiroshi Abe
洋 阿部
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acceleration/angular velocity sensor using a piezoelectric vibration gyro which is compact, simple in structure and simple to manufacture, highly accurate and utilizes an energy-confined vibration mode. SOLUTION: A strip-shaped first electrode is set in a direction at right angles to an excitation direction to one of two positions separated via a predetermined distance in the excitation direction at a nearly central part of a primary face of a part polarized in a thickness direction of a piezoelectric plate. Moreover, strip-shaped second and third electrodes are formed extending via a distance in the direction at right angles to the excitation direction to the other position. A driving voltage for excitation is impressed between the first electrode and, the second and third electrodes, and electromotive forces corresponding to vibrations by a Coriolis force generated between the second and third electrodes are detected. A sum of the electromotive forces is detected as an acceleration, and a difference of the electromotive forces is detected as an angular velocity. The acceleration/angular velocity sensor is thus obtained with the utilization of a vibrational energy-confined mode between the first electrode and, the second and third electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度および角速
度を検出するセンサーに関し、特に、圧電振動子のエネ
ルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電振動型加速度
センサーおよび角速度センサーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for detecting acceleration and angular velocity, and more particularly, to a piezoelectric vibration type acceleration sensor and an angular velocity sensor using an energy trapping vibration mode of a piezoelectric vibrator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、角速度センサーとして、圧電振動
子を用いた、いわゆる、圧電振動ジャイロスコープ(以
下簡単のために圧電振動ジャイロと呼ぶ)が知られい
る。この圧電振動ジャイロは、圧電振動子を一定方向に
励振しておいた状態で、該圧電振動子がその励振方向に
直角な方向の軸の周りに回転した際、その励振方向及び
回転軸に直角の方向に生ずるコリオリ力を検知して、回
転角速度を検出するもので、種々の応用がある。最近で
は、例えば、自動車のナビゲーションシステムや、VT
Rカメラの手振れ補正機構などに用いられるようになっ
て来ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called piezoelectric vibration gyroscope using a piezoelectric vibrator (hereinafter referred to as a piezoelectric vibration gyroscope for simplicity) is known as an angular velocity sensor. When the piezoelectric vibrator rotates around an axis perpendicular to the excitation direction while the piezoelectric vibrator is excited in a certain direction, the piezoelectric vibrating gyroscope is perpendicular to the excitation direction and the rotation axis. It detects the rotational angular velocity by detecting the Coriolis force generated in the direction of. More recently, for example, car navigation systems, VT
It has come to be used for a camera shake correction mechanism of an R camera.

【0003】圧電振動ジャイロとして、振動のエネルギ
ーが駆動電極近傍に集中しているエネルギー閉じ込め振
動モードで振動する圧電振動子を用いたエネルギー閉じ
込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロが、例え
ば、特開昭62−162915号や特開平5−3225
80号に提案されている。
As a piezoelectric vibrating gyroscope, a piezoelectric vibrating gyroscope utilizing an energy trapping vibration mode using a piezoelectric vibrator vibrating in an energy trapping vibration mode in which vibration energy is concentrated in the vicinity of a driving electrode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Sho. 62-162915 and JP-A-5-3225
No. 80.

【0004】エネルギー閉じ込め振動モードを利用した
圧電振動ジャイロは、振動エネルギーが圧電振動子の局
部に集中しているので、圧電振動子の支持が簡単容易で
あり、遊離しているリード線が不要となる利点がある。
In the piezoelectric vibrating gyroscope utilizing the energy trapping vibration mode, since the vibration energy is concentrated on a local portion of the piezoelectric vibrator, the support of the piezoelectric vibrator is easy and easy, and the need for a separated lead wire is eliminated. There are advantages.

【0005】特開昭62−162915号は、振動エネ
ルギーを局部に閉じ込めるために、振動子の厚みを局部
的に厚く形成しその部分を厚み方向に分極し、厚い局部
の対向端面に駆動電極を設け、対向側面に検出電極を設
けたものを開示している。また、他の例として、駆動電
極と検出電極を圧電板の一面に設け、駆動電極間に検出
電極として交差指電極を設けたものを開示している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-162915 discloses that in order to confine vibration energy locally, the thickness of the vibrator is locally increased, the portion is polarized in the thickness direction, and a driving electrode is provided on the opposite end face of the thick local portion. And a detection electrode provided on the opposite side surface. As another example, there is disclosed an example in which a drive electrode and a detection electrode are provided on one surface of a piezoelectric plate, and interdigital electrodes are provided between the drive electrodes as detection electrodes.

【0006】特開平5−322580号は、圧電板の一
部領域を厚み方向に分極し、その分極領域の主面上に2
組の対向電極を、対向方向を直角にして設け、一方の対
向電極を駆動電極に、他方の対向電極を検出電極とした
圧電振動ジャイロを開示している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-322580 discloses that a partial area of a piezoelectric plate is polarized in a thickness direction and a main surface of the polarized area has
A piezoelectric vibrating gyroscope is disclosed in which a pair of opposing electrodes are provided so that the opposing directions are at right angles, one opposing electrode is a drive electrode, and the other opposing electrode is a detection electrode.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開昭62−1629
15号に開示したエネルギー閉じ込め振動モードを利用
した圧電振動ジャイロは、圧電板の厚みを局部的に厚く
しなければならないとか交差指電極を形成しなければな
らないといった製造上の難点がある。また、一対の駆動
電極と一対の検出電極が互いに近傍に設けられているの
で、駆動電極から圧電板内に印加した駆動電界が検出電
極に影響され、駆動電界方向が変化して精度が得られな
いとの欠点が見られる。
Problems to be Solved by the Invention
The piezoelectric vibrating gyroscope using the energy confinement vibration mode disclosed in Japanese Patent No. 15 has manufacturing difficulties that the thickness of the piezoelectric plate must be locally increased or the interdigital electrodes must be formed. In addition, since the pair of drive electrodes and the pair of detection electrodes are provided near each other, the drive electric field applied from the drive electrodes to the piezoelectric plate is affected by the detection electrodes, and the direction of the drive electric field changes, thereby obtaining accuracy. The disadvantage of not being seen.

【0008】特開平5−322580号に開示したエネ
ルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロ
は、構成は簡単で製造も容易であるが、一対の駆動電極
と一対の検出電極が互いに近傍に設けられているので、
駆動電極から圧電板内に印加した駆動電界が検出電極に
影響され、駆動電界方向が変化し、精度の良い検出出力
を得ることが困難である。
The piezoelectric vibrating gyroscope utilizing the energy trapping vibration mode disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-322580 has a simple structure and is easy to manufacture. However, a pair of driving electrodes and a pair of detecting electrodes are provided near each other. So
The drive electric field applied from the drive electrode into the piezoelectric plate is affected by the detection electrode, and the direction of the drive electric field changes, making it difficult to obtain a highly accurate detection output.

【0009】他方、圧電振動ジャイロの用途において
は、圧電振動ジャイロに外部から加わる回転の角速度の
みでなく、加速度も知りたい場合がある。従来の圧電振
動ジャイロは、角速度のみを検出して、加速度を同時に
検出できなかった。
On the other hand, in the application of the piezoelectric vibrating gyroscope, it is sometimes necessary to know not only the angular velocity of rotation applied to the piezoelectric vibrating gyroscope from the outside but also the acceleration. The conventional piezoelectric vibrating gyroscope detects only angular velocity and cannot detect acceleration at the same time.

【0010】従って、本発明は、小型で、構造及び製造
が簡単、高精度のエネルギー閉じ込め振動モードを利用
した圧電振動型の加速度・角速度センサーを提供するこ
とを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration type acceleration / angular velocity sensor which is small in size, simple in structure and manufacture, and utilizes a high-precision energy trapping vibration mode.

【0011】本発明は、圧電板の主面の限定された領域
に出力電極を駆動電極の一部に共用することによって、
出力電極が駆動電界に悪影響を与えないようにしたエネ
ルギー閉じ込め振動モードを利用した加速度・角速度セ
ンサーを提供することを目的とする。
According to the present invention, an output electrode is shared with a part of a drive electrode in a limited area of a main surface of a piezoelectric plate.
An object of the present invention is to provide an acceleration / angular velocity sensor using an energy trapping vibration mode in which an output electrode does not adversely affect a driving electric field.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電板
の平面に沿った一方向に励振し、該圧電板の回転によっ
て生じるコリオリ力による振動を検知して回転角速度を
検出する圧電振動ジャイロスコープにおいて、前記圧電
板の厚さ方向に分極を有する部分の主面上であって前記
励振方向に互いに所定間隔離れた二位置の内、一方の位
置に前記励振方向と直角の方向にストリップ状の第1の
電極を設けると共に、他方の位置に前記励振方向とほぼ
直角方向に互いに間隔をおいて延在するストリップ状の
第2および第3の電極を形成し、前記第1の電極と前記
第2及び第3の電極との間に励振用の駆動電圧を印加
し、前記第2及び第3の電極に生ずる前記コリオリ力に
よる振動に対応した起電力をそれぞれ検出し、該両起電
力の和として加速度を、該両起電力の差として加速度を
検出するようにしたことを特徴とする、前記第1の電極
と前記第2および第3の電極との間に生ずる厚みすべり
振動のエネルギー閉じ込めモードを利用した加速度・角
速度センサーが得られる。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric vibrator which is excited in one direction along the plane of a piezoelectric plate, detects vibration caused by Coriolis force generated by rotation of the piezoelectric plate, and detects a rotational angular velocity. In the gyroscope, one of two positions on the main surface of a portion having polarization in the thickness direction of the piezoelectric plate and separated from each other by a predetermined distance in the excitation direction is stripped in a direction perpendicular to the excitation direction. And a strip-shaped second and third electrode extending at a distance from each other in a direction substantially perpendicular to the excitation direction at the other position. A driving voltage for excitation is applied between the second and third electrodes, and an electromotive force corresponding to the vibration caused by the Coriolis force generated in the second and third electrodes is detected, respectively. Acceleration as the sum of The acceleration is detected as the difference between the two electromotive forces, and the energy trapping mode of the thickness shear vibration generated between the first electrode and the second and third electrodes is used. An acceleration / angular velocity sensor is obtained.

【0013】前記の加速度・角速度センサにおいて、前
記第2及び第3の電極はそれぞれ仮想接地機能を備えた
第1及び第2の電流検出回路に接続してあり、前記第1
の電極に励振用の駆動電圧を印加し、前記第1及び第2
の電流検出回路出力の和を加速度検出出力として、差を
角速度検出出力として得るように構成することができ
る。
In the acceleration / angular velocity sensor, the second and third electrodes are respectively connected to first and second current detection circuits having a virtual grounding function.
A drive voltage for excitation is applied to the electrodes of the first and second electrodes.
, And the difference can be obtained as an angular velocity detection output.

【0014】前記の加速度・角速度センサーにおいて、
前記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続され該
両電流検出回路の出力電圧の和を検出するための加算回
路、該加算回路出力に接続された第1の同期検波回路、
および該第1の同期検波回路の出力に接続された第1の
整流回路からなり該第1の整流回路から加速度検出出力
を得る加速度検出回路と、前記第1及び第2の電流検出
回路の出力間に接続され該両電流検出回路の出力電圧の
差を検出するための差動回路、該差動回路出力に接続さ
れた第2の同期検波回路、および該第2の同期検波回路
の出力に接続された第2の整流回路からなり該第2の整
流回路から角速度検出出力を得る角速度検出回路と、前
記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続され自励
振駆動用周波数の信号を発振するための発振回路と、該
発振回路の出力に接続され前記自励振駆動用周波数の交
流電圧を前記第1の電極に印加する駆動回路とを備える
ことができる。
In the above acceleration / angular velocity sensor,
An addition circuit connected between the outputs of the first and second current detection circuits for detecting the sum of the output voltages of the two current detection circuits, a first synchronous detection circuit connected to the output of the addition circuit,
An acceleration detection circuit comprising a first rectifier circuit connected to an output of the first synchronous detection circuit and obtaining an acceleration detection output from the first rectification circuit; and outputs of the first and second current detection circuits A differential circuit connected between the two current detection circuits for detecting a difference between output voltages of the two current detection circuits, a second synchronous detection circuit connected to the differential circuit output, and an output of the second synchronous detection circuit. An angular velocity detection circuit comprising a second rectifier circuit connected thereto and obtaining an angular velocity detection output from the second rectifier circuit; and a signal of a self-excitation drive frequency connected between outputs of the first and second current detection circuits. And a drive circuit connected to the output of the oscillation circuit and applying an AC voltage of the self-excitation drive frequency to the first electrode.

【0015】なお、前記圧電板としては、圧電セラミッ
クスの前記第1乃至第3の電極間及びその近傍の領域の
みを厚さ方向に分極したものを用いることができるし、
また、厚み方向に分極軸を有する圧電結晶板を用いるこ
ともできる。
As the piezoelectric plate, a piezoelectric ceramic in which only a region between the first to third electrodes and a region in the vicinity thereof is polarized in the thickness direction can be used.
Alternatively, a piezoelectric crystal plate having a polarization axis in the thickness direction can be used.

【0016】また、本発明によれば、圧電板の平面に沿
った一方向に励振し、該圧電板の回転によって生じるコ
リオリ力による振動を検知して回転角速度を検出する圧
電振動ジャイロスコープにおいて、前記圧電板の厚さ方
向に分極を有する部分の主面上であって前記励振方向に
互いに所定間隔離れた二位置の内、一方の位置に前記励
振方向と直角の方向にストリップ状の第1の電極を設け
ると共に、他方の位置に前記励振方向とほぼ直角方向に
互いに間隔をおいて延在するストリップ状の第2および
第3の電極を形成し、前記第1の電極と前記第2及び第
3の電極との間に励振用の駆動電圧を印加し、前記第2
及び第3の電極に生ずる前記コリオリ力による振動に対
応した起電力をそれぞれ検出し、該両起電力の和として
加速度を検出するようにしたことを特徴とする、前記第
1の電極と前記第2および第3の電極との間に生ずる厚
みすべり振動のエネルギー閉じ込めモードを利用した加
速度センサーを得ることができる。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric vibration gyroscope which excites in one direction along a plane of a piezoelectric plate, detects vibration due to Coriolis force generated by rotation of the piezoelectric plate, and detects a rotational angular velocity. One of two positions on the main surface of a portion having polarization in the thickness direction of the piezoelectric plate, which is separated from each other by a predetermined distance in the excitation direction, has a strip-shaped first shape in a direction perpendicular to the excitation direction. And at the other position, strip-shaped second and third electrodes extending at a distance from each other in a direction substantially perpendicular to the excitation direction, and the first electrode and the second and third electrodes are formed. A drive voltage for excitation is applied between the second electrode and the third electrode.
And an electromotive force corresponding to the vibration caused by the Coriolis force generated in the third electrode is detected, and an acceleration is detected as a sum of the two electromotive forces. An acceleration sensor using the energy trapping mode of the thickness shear vibration generated between the second and third electrodes can be obtained.

【0017】この加速度センサーにおいて、前記第2及
び第3の電極はそれぞれ仮想接地機能を備えた第1及び
第2の電流検出回路に接続してあり、前記第1の電極に
励振用の駆動電圧を印加し、前記第1及び第2の電流検
出回路出力の和を加速度検出出力として得るように構成
することができる。
In this acceleration sensor, the second and third electrodes are respectively connected to first and second current detecting circuits having a virtual grounding function, and a driving voltage for excitation is applied to the first electrode. To obtain the sum of the outputs of the first and second current detection circuits as an acceleration detection output.

【0018】この加速度センサーにおいて、前記第1及
び第2の電流検出回路の出力間に接続され該両電流検出
回路の出力電圧の和を検出するための加算回路、該加算
回路出力に接続された同期検波回路、および該同期検波
回路の出力に接続された整流回路からなり該整流回路か
ら加速度検出出力を得る加速度検出回路と、前記第1及
び第2の電流検出回路の出力間に接続され自励振駆動用
周波数の信号を発振するための発振回路と、該発振回路
の出力に接続され前記自励振駆動用周波数の交流電圧を
前記第1の電極に印加する駆動回路とを備えることがで
きる。
In this acceleration sensor, an addition circuit is connected between the outputs of the first and second current detection circuits for detecting the sum of the output voltages of the two current detection circuits, and is connected to the output of the addition circuit. An acceleration detection circuit comprising a synchronous detection circuit, a rectifier circuit connected to an output of the synchronous detection circuit, for obtaining an acceleration detection output from the rectifier circuit, and an automatic detection circuit connected between outputs of the first and second current detection circuits. An oscillation circuit for oscillating a signal of the excitation drive frequency, and a drive circuit connected to an output of the oscillation circuit and applying an AC voltage of the self-excitation drive frequency to the first electrode can be provided.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態で用
いる、エネルギ一閉じ込め型振動ジャイロの振動子の構
成を示す斜視図である。図1に示すように、圧電振動子
は、例えば、PZTやチタン酸バリウムなどの圧電セラ
ミックス板で構成した、中央部が厚さ方向に分極軸を有
する圧電板10を用いる。この圧電板10の前記中央部
の主面上にストリップ状の第1の電極11が設けられて
いる。この第1の電極11と所定距離だけ離れた位置に
該第1の電極と平行に、第2の電極12および第3の電
極13が互いに離れて形成されている。これら電極1
1、12、13には、外部に導出するための端子部1
4、15、16が接続されている。なお、これら電極お
よび端子部は、銀ペーストあるいは金スパッタで構成さ
れると良い。もちろん他の導電膜を採用することができ
る。外部に導出するための端子部は、振動子上に設けず
に、リード線を用いても良い。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a vibrator of an energy-trap type vibrating gyroscope used in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the piezoelectric vibrator uses a piezoelectric plate 10 made of a piezoelectric ceramic plate such as PZT or barium titanate and having a central portion having a polarization axis in a thickness direction. A strip-shaped first electrode 11 is provided on the main surface of the central portion of the piezoelectric plate 10. A second electrode 12 and a third electrode 13 are formed apart from each other at a position separated from the first electrode 11 by a predetermined distance in parallel with the first electrode. These electrodes 1
1, 12, 13 are terminal portions 1 for leading out to the outside.
4, 15, and 16 are connected. Note that these electrodes and terminal portions are preferably made of silver paste or gold sputtering. Of course, other conductive films can be employed. The terminal for leading out to the outside may be a lead wire without being provided on the vibrator.

【0020】図示のとおり、厚み方向をZ軸、電極の対
向方向をX軸、これらに直交する方向をY軸とする三次
元座標を決める。
As shown in the figure, three-dimensional coordinates are determined in which the thickness direction is the Z axis, the direction facing the electrodes is the X axis, and the direction orthogonal thereto is the Y axis.

【0021】第1の電極11と第2および第3の電極と
の間に駆動電圧(交流)を印加すると、X方向の振動が
励振される。この状態で、圧電板10がZ軸の周りに回
転すると、Y方向にコリオリ力による振動が発生し、こ
れにより、第2および第3の電極間に起電力が発生す
る。この起電力を検知することによって、コリオリ力に
よる振動の大きさを検出することができる。
When a driving voltage (alternating current) is applied between the first electrode 11 and the second and third electrodes, vibration in the X direction is excited. In this state, when the piezoelectric plate 10 rotates around the Z axis, a vibration due to the Coriolis force occurs in the Y direction, thereby generating an electromotive force between the second and third electrodes. By detecting this electromotive force, the magnitude of the vibration due to the Coriolis force can be detected.

【0022】なお、振動のエネルギーは圧電板の前記中
央部に閉じ込められ、周辺に及ばないので、圧電板の周
辺部を支持することが容易である。
Since the energy of the vibration is confined in the central portion of the piezoelectric plate and does not reach the periphery, it is easy to support the peripheral portion of the piezoelectric plate.

【0023】図2は図1の圧電振動子1に接続される回
路構成を示すブロック図である。図2を参照をすると、
圧電振動子10の第2及び第3の電極12及び13に
は、電流検出回路18、19がそれぞれ接続されてい
る。電流検出回路18、19の出力側には、加算回路2
2が接続され、第1の同期検波回路23、第1の整流回
路24を介して、加速度検出出力が得られる。一方、電
流検出回路18、19の出力側には、更に、差動回路2
5が接続され、第2の同期検波回路26、第2の整流回
路27を介して、角速度検出出力が得られる。電流検出
回路18、19は自励発振条件を満たすための発振回路
28に接続され、X方向振動を与えるための駆動回路2
9を介して第1の電極11に接続されており、自励発振
回路を構成している。この自励発振回路により圧電振動
子の厚みすベり振動の共振周波数にほぼ等しい周波数の
交流電圧が電極11に印加される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration connected to the piezoelectric vibrator 1 of FIG. Referring to FIG.
Current detection circuits 18 and 19 are connected to the second and third electrodes 12 and 13 of the piezoelectric vibrator 10, respectively. The output side of the current detection circuits 18 and 19 has an addition circuit 2
2 is connected, and an acceleration detection output is obtained via the first synchronous detection circuit 23 and the first rectification circuit 24. On the other hand, the output side of the current detection circuits 18 and 19 further includes a differential circuit 2
5 is connected, and an angular velocity detection output is obtained via a second synchronous detection circuit 26 and a second rectification circuit 27. The current detection circuits 18 and 19 are connected to an oscillation circuit 28 for satisfying a self-excited oscillation condition, and a driving circuit 2 for applying X-direction vibration.
It is connected to the first electrode 11 through the line 9 and constitutes a self-excited oscillation circuit. An AC voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the thickness shear vibration of the piezoelectric vibrator is applied to the electrode 11 by the self-excited oscillation circuit.

【0024】図3は、図2の電流検出回路18および1
9の構成例を示す図で、第2および第3の電極12およ
び13を仮想的に接地させる機能を備えるものである。
この回路は、演算増幅器31の非反転入力端子(+)は
基準電圧に接地されており、演算増幅器31の出力端子
から反転入力端子に抵抗器Rが接続されている。反転入
力端子(−)は,演算増幅器の仮想接地機能により常に
前記の接地基準電位に保たれる。この反転端子に電流が
流入すると、抵抗器Rにより電圧に変換される。すなわ
ち、Vout=−iRなる出力を得る。すなわち、この
電流検出回路は、機能的には入カインピーダンスがほぼ
0で、入力電流に比例した出力電圧を得ることが出来る
回路である。
FIG. 3 shows the current detection circuits 18 and 1 of FIG.
9 is a diagram showing a configuration example of No. 9 and has a function of virtually grounding the second and third electrodes 12 and 13.
In this circuit, the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 31 is grounded to the reference voltage, and a resistor R is connected from the output terminal of the operational amplifier 31 to the inverting input terminal. The inverting input terminal (-) is always kept at the ground reference potential by the virtual ground function of the operational amplifier. When a current flows into this inverting terminal, it is converted into a voltage by the resistor R. That is, an output of Vout = −iR is obtained. That is, this current detection circuit is a circuit that has a functionally zero input impedance and can obtain an output voltage proportional to the input current.

【0025】この電流検出回路を図2の電流検出回路1
8および19に用いる。その際、反転入力端子(−)を
第2および第3の電極12および13に接続する。これ
により、駆動電圧は、第1の電極11と第2および第3
の電極12および13との間に加わることになり、第2
および第3の電極12および13間の起電力は、電流検
出回路18および19の出力間の電位差として検出でき
ることになる。
This current detection circuit is the current detection circuit 1 shown in FIG.
Used for 8 and 19. At that time, the inverting input terminal (-) is connected to the second and third electrodes 12 and 13. As a result, the driving voltage is applied between the first electrode 11 and the second and third electrodes.
And between the electrodes 12 and 13 of the second
And the electromotive force between the third electrodes 12 and 13 can be detected as a potential difference between the outputs of the current detection circuits 18 and 19.

【0026】次に、上記k実施の形態における圧電振動
子の駆動原理を、図面を参照して具体的に説明する。
Next, the driving principle of the piezoelectric vibrator in the k-th embodiment will be specifically described with reference to the drawings.

【0027】図4(a)及び(b)は、図1および図2
に示したエネルギー閉じ込め型振動子の基本構造をそれ
ぞれ示す平面図及び電極部分のみを示す断面図である。
図4(a)及び(b)を参照すると、厚さ方向(Z軸方
向)に分極された圧電板10の中央部の同一面上に、X
軸方向に間隔を持って対向するスリット状の電極D1お
よびD2が形成されている。なお、T1およびT2は端
子部である。端子T1およびT2間に電圧を印加する
と、対向する電極D1およびD2の間の圧電板10の領
域(電極間領域)には、ほぼ板の面に平行な方向(X方
向)の電界が印加されるため、この電界と直交する厚さ
方向(Z軸方向)の分極との相互作用により、電極間領
域にはX方向にひずみが生ずることになる。電極D1、
D2の寸法を圧電板10の特性に合わせて設計し、印加
電圧を電極間領域の共振周波数に合った周波数の交流電
圧とすると、電極間領域に厚みすべり振動を励起するこ
とができる。その振動は電極間領域の周囲には減衰して
伝搬せずに閉じ込められる。すなわちエネルギー閉じ込
め振動子を構成することができる。また、この振動は、
圧電板の面に平行な電界によって生ずる厚みすべり振動
であるので、平行電界励振型厚みすべり振動と呼ばれ
る。なお、厚みすべり振動とは、圧電板の変位の方向が
板面に平行で、波の伝搬方向が板の厚さ方向の振動であ
る。この振動の様子を図解するために、図5に半波長で
共振している場合の厚さ方向(Z軸方向)の変位分布を
示す。
FIGS. 4A and 4B show FIGS. 1 and 2 respectively.
FIG. 2 is a plan view showing a basic structure of the energy trap type vibrator shown in FIG.
Referring to FIGS. 4A and 4B, X is placed on the same plane at the center of the piezoelectric plate 10 polarized in the thickness direction (Z-axis direction).
Slit-shaped electrodes D1 and D2 facing each other with an interval in the axial direction are formed. T1 and T2 are terminal portions. When a voltage is applied between the terminals T1 and T2, an electric field is applied to a region (inter-electrode region) of the piezoelectric plate 10 between the opposing electrodes D1 and D2 in a direction substantially parallel to the plate surface (X direction). Therefore, due to the interaction between the electric field and the polarization in the thickness direction (Z-axis direction) orthogonal to the electric field, a strain is generated in the inter-electrode region in the X direction. Electrode D1,
If the dimension of D2 is designed according to the characteristics of the piezoelectric plate 10 and the applied voltage is an AC voltage having a frequency matching the resonance frequency of the inter-electrode region, thickness shear vibration can be excited in the inter-electrode region. The vibration is attenuated around the inter-electrode region and confined without propagating. That is, an energy trapping oscillator can be configured. Also, this vibration
Since the thickness shear vibration is generated by an electric field parallel to the surface of the piezoelectric plate, it is called a parallel electric field excitation type thickness shear vibration. Note that the thickness shear vibration is vibration in which the direction of displacement of the piezoelectric plate is parallel to the plate surface and the direction of wave propagation is the thickness direction of the plate. In order to illustrate the state of this vibration, FIG. 5 shows a displacement distribution in the thickness direction (Z-axis direction) when resonating at a half wavelength.

【0028】図1および図2の振動子は、上の基本構造
を利用したものである。すなわち、第1の電極11がD
1電極であり、これと対向する、第2の電極12および
第3の電極13がD2電極である。D2電極は、検出電
極を構成するために2分割され第2の電極12および第
3の電極13を構成し、それぞれ仮想接地機能を備える
電流検出回路18および19に接続している。これによ
り、第2の電極12および第3の電極13は、仮想的に
基準電位に保たれているから、電位的には接地端子とみ
なすことができる。従って、第1の電極11に前記圧電
板の厚みすベり振動モードの共振周波数にほぼ等しい周
波数の励振用の駆動電圧を印加すると、図4の振動子と
同様に、第1、第2、および第3の電極11、12およ
び13によって囲まれる領域(電極間領域)に、第1の
電極11の中心と、第2および第3の電極12および1
3の中心を結ぶ直線の中点を結ぶ直線の方向(X方向)
のエネルギー閉じ込め振動モードの厚みすベり振動が発
生する。
The vibrator shown in FIGS. 1 and 2 utilizes the above basic structure. That is, the first electrode 11
The second electrode 12 and the third electrode 13 which are one electrode and oppose this are D2 electrodes. The D2 electrode is divided into two to form a detection electrode and forms a second electrode 12 and a third electrode 13, which are respectively connected to current detection circuits 18 and 19 having a virtual ground function. Thus, the second electrode 12 and the third electrode 13 are virtually maintained at the reference potential, and thus can be regarded as a ground terminal in terms of potential. Therefore, when a drive voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the thickness-shear vibration mode of the piezoelectric plate is applied to the first electrode 11, the first, second, In the region (inter-electrode region) surrounded by the first and second electrodes 11, 12 and 13, the center of the first electrode 11 and the second and third electrodes 12 and 1 are located.
Direction (X direction) of the line connecting the midpoints of the lines connecting the centers of 3
The thickness shear vibration of the energy trapping vibration mode occurs.

【0029】この状態で、前記圧電板10をその主面と
直交する軸の回りに回転させたると、コリオリ力の作用
により、前記励振されている厚みすベり振動の方向と直
角な方向(Y方向)の厚みすベり振動が発生する。この
コリオリ力により発生した厚みすベり振動により、第1
の電極11と第2の電極12の間、および第1の電極1
1と第3の電極13との間のインピーダンスが変化し、
その結果として、前記電流検出回路18及び19に流れ
込む電流値が変化する。第2の電極12と第3の電極1
3は前述したように、励振されている厚みすベり振動の
方向(X方向)に対して対称に配置されているため、電
流検出回路18、19に流れ込むコリオリ力による振動
によって変化する電流は、振幅が等しく、互いに180
度位相の異なった電流となる。従って、電流検出回路1
8および19の出力電圧も、互いに180度位相の異な
った電圧となり、これらの出力電圧の差をを差動回路2
2により差電圧として検出し、同期検波回路23によっ
てこの電圧を所定のタイミングで同期検波し、整流回路
24で整流することにより、印加した回転角速度に比例
した直流の出力電圧を検出出力として得ることが出来
る。
In this state, when the piezoelectric plate 10 is rotated around an axis orthogonal to the main surface thereof, the direction (Y) perpendicular to the direction of the excited thickness shear vibration is generated by the action of Coriolis force. Direction), thickness shear vibration occurs. By the thickness shear vibration generated by this Coriolis force, the first
Between the first electrode 11 and the second electrode 12 and the first electrode 1
The impedance between the first and third electrodes 13 changes,
As a result, the value of the current flowing into the current detection circuits 18 and 19 changes. Second electrode 12 and third electrode 1
As described above, 3 is arranged symmetrically with respect to the direction of the excited thickness-shear vibration (X direction), so that the current that changes due to the vibration due to the Coriolis force flowing into the current detection circuits 18 and 19 is , Equal in amplitude and 180
The currents have different phases. Therefore, the current detection circuit 1
The output voltages of 8 and 19 are also voltages having phases different from each other by 180 degrees.
2 to obtain a DC output voltage proportional to the applied rotational angular velocity as a detection output by synchronously detecting the voltage at a predetermined timing by a synchronous detection circuit 23 and rectifying the voltage by a rectifier circuit 24. Can be done.

【0030】一方、電流検出回路18、19は自励発振
条件を満足するための発振回路25と振動子駆動回路2
6を介して電極11に接続され、自励発振ループを構成
している。これにより、振動子の共振周波数を自動的に
迫尾して効率よく振動子を駆動できるから、高感度なジ
ャイロを得ることができる。
On the other hand, the current detection circuits 18 and 19 are provided with an oscillation circuit 25 for satisfying a self-excited oscillation condition and an oscillator driving circuit 2
6 and connected to the electrode 11 to form a self-excited oscillation loop. Thus, the vibrator can be efficiently driven by automatically resonating the resonance frequency of the vibrator, so that a gyro with high sensitivity can be obtained.

【0031】図6は、他の回路構成を示すもので、第1
の電極11を接地し、第2および第3の電極間に抵抗R
1およびR2の直列回路からなる分圧回路を接続し、そ
の分圧電圧で発振駆動回路30を制御する。この発振駆
動回路は、接地され、これにより、第1の電極11と第
2および第3の電極との間に駆動電圧が印加される。な
お、発振駆動回路30は図2の発振回路28と駆動回路
29とからなるものである。分圧回路の両端は、差動増
幅回路25に接続される。この差動増幅回路25、検波
回路23、整流回路24は、図2と同様である。
FIG. 6 shows another circuit configuration.
Electrode 11 is grounded, and a resistor R is provided between the second and third electrodes.
A voltage dividing circuit composed of a series circuit of R1 and R2 is connected, and the oscillation driving circuit 30 is controlled by the divided voltage. The oscillation drive circuit is grounded, so that a drive voltage is applied between the first electrode 11 and the second and third electrodes. Note that the oscillation drive circuit 30 includes the oscillation circuit 28 and the drive circuit 29 shown in FIG. Both ends of the voltage dividing circuit are connected to the differential amplifier circuit 25. The differential amplifier circuit 25, the detection circuit 23, and the rectifier circuit 24 are the same as those in FIG.

【0032】ここで、本発明に用いる圧電板が「厚み方
向の分極を有する」とは、厚み方向にのみ分極されてい
るものに限定するものではなく、厚み方向の分極成分を
有するものも含むものとする。もちろん厚み方向の分極
成分の大きな方が良いので、厚み方向のみに分極されて
いるものが最も有利である。
Here, the expression that the piezoelectric plate used in the present invention has polarization in the thickness direction is not limited to the one polarized only in the thickness direction, but also includes the one having a polarization component in the thickness direction. Shall be considered. Of course, the larger the polarization component in the thickness direction is, the better the polarization component is in the thickness direction.

【0033】圧電板10として圧電セラミックスを用い
た場合には、公知のように分極処理を必要とするが、分
極領域は、圧電板の全体に亘っても良いし、振動を閉じ
込める領域のみに限っても良い。
When a piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric plate 10, a polarization process is required as is well known. However, the polarization region may be over the entire piezoelectric plate, or may be limited to only the region where vibration is confined. May be.

【0034】圧電板10として、圧電結晶板(例えば水
晶、LiNbO3、LiTO3等)を用いることができ
る。その場合、厚み方向の分極軸を持たせるために、Z
カットの板が最も好ましいが、回転Yカットの板を用い
ることもできる。
As the piezoelectric plate 10, a piezoelectric crystal plate (for example, quartz, LiNbO3, LiTO3, etc.) can be used. In that case, in order to have a polarization axis in the thickness direction, Z
Although a cut plate is most preferred, a rotational Y-cut plate can also be used.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、圧電板の主面上に平行
に配置した1対のスリット状電極のみを用いて駆動を行
い、該一対の電極の内の一方の電極を2分割して検出電
極として検出を行うので、駆動電界が検出電極の存在に
よって悪影響を受けず、X方向振動を励振するための電
界を保ったままY方向振動を検出することができ、高精
度高感度の振動ジャイロを得ることができる。又、エネ
ルギ一閉じ込め振動を用いているから支持が容易で、信
頼性の高いジャイロを得ることができる。
According to the present invention, driving is performed using only a pair of slit-like electrodes arranged in parallel on the main surface of the piezoelectric plate, and one of the pair of electrodes is divided into two. Since the detection is performed as a detection electrode, the drive electric field is not adversely affected by the presence of the detection electrode, and the Y-direction vibration can be detected while maintaining the electric field for exciting the X-direction vibration. A vibrating gyroscope can be obtained. In addition, since the energy-confined vibration is used, it is easy to support and a highly reliable gyro can be obtained.

【0036】又、圧電板を局部的に厚みを変化させた
り、複雑な電極構造を形成する必要もなく、振動子とし
ては任意形状の圧電板の所定領域に1対の平行電極(但
し一方は2分割する必要があるが)を形成するのみで良
いので、構造および製造も簡単である。
Further, it is not necessary to locally change the thickness of the piezoelectric plate or to form a complicated electrode structure. As a vibrator, a pair of parallel electrodes (one of which is provided in a predetermined region of an arbitrary-shaped piezoelectric plate) is used. (Although it is necessary to divide it into two parts), the structure and manufacturing are simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態による圧電振動子の構成を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a piezoelectric vibrator according to an embodiment of the present invention.

【図2】圧電振動子を用いたジャイロの回路構成を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of a gyro using a piezoelectric vibrator.

【図3】図2の回路で用いる電流検出回路の一例を示す
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a current detection circuit used in the circuit of FIG. 2;

【図4】図1および図2の圧電振動子に採用した振動子
基本構造を示す図で、(a)は平面図、(b)は、電極
の端子部を除いた側面図である。
4A and 4B are diagrams showing a basic structure of a vibrator employed in the piezoelectric vibrator of FIGS. 1 and 2, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG.

【図5】図4の基本構造の振動子の厚みすべり振動にお
ける厚み方向の変位分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a displacement distribution in a thickness direction in thickness shear vibration of the oscillator having the basic structure of FIG. 4;

【図6】圧電振動子を用いたジャイロの他の回路構成を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another circuit configuration of a gyro using a piezoelectric vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電振動子 10 圧電板 11 第1の電極 12 第2の電極 13 第3の電極 14、15、16、 端子部 18 電流検出回路 19 電流検出回路 22 加算回路 23、26 同期検波回路 24、27 整流回路 25 差動回路 28 発振回路 29 駆動回路 30 発振駆動回路 31 演算増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibrator 10 Piezoelectric plate 11 1st electrode 12 2nd electrode 13 3rd electrode 14, 15, 16, terminal part 18 Current detection circuit 19 Current detection circuit 22 Addition circuit 23, 26 Synchronous detection circuit 24, 27 Rectifier circuit 25 Differential circuit 28 Oscillation circuit 29 Drive circuit 30 Oscillation drive circuit 31 Operational amplifier

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電板の平面に沿った一方向に励振し、
該圧電板の回転によって生じるコリオリ力による振動を
検知して回転角速度を検出する圧電振動ジャイロスコー
プにおいて、前記圧電板の厚さ方向に分極を有する部分
の主面上であって前記励振方向に互いに所定間隔離れた
二位置の内、一方の位置に前記励振方向と直角の方向に
ストリップ状の第1の電極を設けると共に、他方の位置
に前記励振方向とほぼ直角方向に互いに間隔をおいて延
在するストリップ状の第2および第3の電極を形成し、
前記第1の電極と前記第2及び第3の電極との間に励振
用の駆動電圧を印加し、前記第2及び第3の電極に生ず
る前記コリオリ力による振動に対応した起電力をそれぞ
れ検出し、該両起電力の和として加速度を、該両起電力
の差として加速度を検出するようにしたことを特徴とす
る、前記第1の電極と前記第2および第3の電極との間
に生ずる厚みすべり振動のエネルギー閉じ込めモードを
利用した加速度・角速度センサー。
1. Exciting in one direction along a plane of a piezoelectric plate,
In a piezoelectric vibrating gyroscope for detecting a rotational angular velocity by detecting vibration due to Coriolis force generated by rotation of the piezoelectric plate, the piezoelectric plate has a main surface having a polarization in a thickness direction of the piezoelectric plate. Of the two positions separated by a predetermined distance, a strip-shaped first electrode is provided at one position in a direction perpendicular to the excitation direction, and the other electrode is extended at a distance substantially perpendicular to the excitation direction at the other position. Forming second and third electrodes in the form of strips,
A driving voltage for excitation is applied between the first electrode and the second and third electrodes, and electromotive forces corresponding to the Coriolis force generated in the second and third electrodes are detected. The acceleration is detected as the sum of the two electromotive forces, and the acceleration is detected as the difference between the two electromotive forces, between the first electrode and the second and third electrodes. An acceleration / angular velocity sensor using the energy trapping mode of the generated thickness shear vibration.
【請求項2】 請求項1の加速度・角速度センサーにお
いて、前記第2及び第3の電極はそれぞれ仮想接地機能
を備えた第1及び第2の電流検出回路に接続してあり、
前記第1の電極に励振用の駆動電圧を印加し、前記第1
及び第2の電流検出回路出力の和を加速度検出出力とし
て、差を角速度検出出力として得るように構成したこと
を特徴とする加速度・角速度センサー。
2. The acceleration / angular velocity sensor according to claim 1, wherein the second and third electrodes are respectively connected to first and second current detection circuits having a virtual grounding function.
A drive voltage for excitation is applied to the first electrode,
An acceleration / angular velocity sensor, wherein the sum of the outputs of the second current detection circuit and the second current detection circuit is obtained as an acceleration detection output, and the difference is obtained as an angular velocity detection output.
【請求項3】 請求項2の加速度・角速度センサーにお
いて、前記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続
され該両電流検出回路の出力電圧の和を検出するための
加算回路、該加算回路出力に接続された第1の同期検波
回路、および該第1の同期検波回路の出力に接続された
第1の整流回路からなり該第1の整流回路から加速度検
出出力を得る加速度検出回路と、前記第1及び第2の電
流検出回路の出力間に接続され該両電流検出回路の出力
電圧の差を検出するための差動回路、該差動回路出力に
接続された第2の同期検波回路、および該第2の同期検
波回路の出力に接続された第2の整流回路からなり該第
2の整流回路から角速度検出出力を得る角速度検出回路
と、前記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続さ
れ自励振駆動用周波数の信号を発振するための発振回路
と、該発振回路の出力に接続され前記自励振駆動用周波
数の交流電圧を前記第1の電極に印加する駆動回路とを
備えていることを特徴とする加速度・角速度センサー。
3. The acceleration / angular velocity sensor according to claim 2, wherein the addition circuit is connected between outputs of the first and second current detection circuits and detects a sum of output voltages of the two current detection circuits. An acceleration detection circuit comprising a first synchronous detection circuit connected to the output of the adder circuit, and a first rectifier circuit connected to the output of the first synchronous detection circuit, for obtaining an acceleration detection output from the first rectifier circuit A differential circuit connected between the outputs of the first and second current detection circuits for detecting a difference between output voltages of the two current detection circuits, and a second synchronization circuit connected to the differential circuit output An angular velocity detection circuit comprising a detection circuit, a second rectification circuit connected to the output of the second synchronous detection circuit, and obtaining an angular velocity detection output from the second rectification circuit; and the first and second current detection circuits Self-excited drive frequency connected between circuit outputs An oscillation circuit for oscillating a number of signals, and a drive circuit connected to an output of the oscillation circuit and applying an AC voltage of the self-excitation drive frequency to the first electrode. Acceleration and angular velocity sensors.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の加速
度・角速度センサーにおいて、前記圧電板として圧電セ
ラミックスを用い、該圧電セラミックスの前記第1乃至
第3の電極間及びその近傍の領域のみを厚さ方向に分極
したことを特徴とする加速度・角速度センサー。
4. The acceleration / angular velocity sensor according to claim 1, wherein a piezoelectric ceramic is used as the piezoelectric plate, and only a region between the first to third electrodes of the piezoelectric ceramic and a region in the vicinity thereof. An acceleration / angular velocity sensor characterized in that is polarized in the thickness direction.
【請求項5】 請求項1から3のいずれかに記載の加速
度・角速度センサーにおいて、前記圧電板として厚み方
向に分極軸を有する圧電結晶板を用いたことを特徴とす
る加速度・角速度センサー。
5. The acceleration / angular velocity sensor according to claim 1, wherein a piezoelectric crystal plate having a polarization axis in a thickness direction is used as the piezoelectric plate.
【請求項6】 圧電板の平面に沿った一方向に励振
し、該圧電板の回転によって生じるコリオリ力による振
動を検知して回転角速度を検出する圧電振動ジャイロス
コープにおいて、前記圧電板の厚さ方向に分極を有する
部分の主面上であって前記励振方向に互いに所定間隔離
れた二位置の内、一方の位置に前記励振方向と直角の方
向にストリップ状の第1の電極を設けると共に、他方の
位置に前記励振方向とほぼ直角方向に互いに間隔をおい
て延在するストリップ状の第2および第3の電極を形成
し、前記第1の電極と前記第2及び第3の電極との間に
励振用の駆動電圧を印加し、前記第2及び第3の電極に
生ずる前記コリオリ力による振動に対応した起電力をそ
れぞれ検出し、該両起電力の和として加速度を検出する
ようにしたことを特徴とする、前記第1の電極と前記第
2および第3の電極との間に生ずる厚みすべり振動のエ
ネルギー閉じ込めモードを利用した加速度センサー。
6. A piezoelectric vibrating gyroscope that excites in one direction along a plane of a piezoelectric plate, detects vibration due to Coriolis force generated by rotation of the piezoelectric plate, and detects a rotational angular velocity. A first electrode having a strip shape in one of two positions on a main surface of a portion having polarization in a direction and separated by a predetermined distance in the excitation direction in a direction perpendicular to the excitation direction; At the other position, strip-shaped second and third electrodes extending at a distance from each other in a direction substantially perpendicular to the excitation direction are formed, and the first electrode and the second and third electrodes are connected to each other. A drive voltage for excitation is applied during that time, and electromotive forces corresponding to the vibrations caused by the Coriolis force generated in the second and third electrodes are respectively detected, and acceleration is detected as the sum of the two electromotive forces. It is characterized by An acceleration sensor using an energy trapping mode of thickness shear vibration generated between the first electrode and the second and third electrodes.
【請求項7】 請求項6に記載の加速度センサーにおい
て、前記第2及び第3の電極はそれぞれ仮想接地機能を
備えた第1及び第2の電流検出回路に接続してあり、前
記第1の電極に励振用の駆動電圧を印加し、前記第1及
び第2の電流検出回路出力の和を加速度検出出力として
得るように構成したことを特徴とする加速度センサー。
7. The acceleration sensor according to claim 6, wherein the second and third electrodes are respectively connected to first and second current detection circuits having a virtual ground function, and the first and second electrodes are connected to each other. An acceleration sensor, wherein a driving voltage for excitation is applied to an electrode, and a sum of outputs of the first and second current detection circuits is obtained as an acceleration detection output.
【請求項8】 請求項7の加速度センサーにおいて、前
記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続され該両
電流検出回路の出力電圧の和を検出するための加算回
路、該加算回路出力に接続された同期検波回路、および
該同期検波回路の出力に接続された整流回路からなり該
整流回路から加速度検出出力を得る加速度検出回路と、
前記第1及び第2の電流検出回路の出力間に接続され自
励振駆動用周波数の信号を発振するための発振回路と、
該発振回路の出力に接続され前記自励振駆動用周波数の
交流電圧を前記第1の電極に印加する駆動回路とを備え
ていることを特徴とする加速度センサー。
8. The acceleration sensor according to claim 7, wherein the addition circuit is connected between outputs of the first and second current detection circuits and detects a sum of output voltages of the two current detection circuits. A synchronous detection circuit connected to the output, and an acceleration detection circuit comprising a rectifier circuit connected to the output of the synchronous detection circuit and obtaining an acceleration detection output from the rectifier circuit;
An oscillation circuit connected between outputs of the first and second current detection circuits for oscillating a signal of a self-excitation drive frequency;
A drive circuit connected to an output of the oscillation circuit and applying an AC voltage having the self-excited drive frequency to the first electrode.
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