JP2003240556A - 物理量の測定装置および振動子の駆動装置 - Google Patents
物理量の測定装置および振動子の駆動装置Info
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- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
Abstract
(57)【要約】
【課題】振動子に駆動振動を励振し、振動子に印加され
る物理量を、振動子から得られた出力信号に基づいて検
出するのに際して、測定用の振動子からの出力信号が安
定化するまでの起動時間を短くする。 【解決手段】振動子３Ａの駆動装置が自励発振回路８Ａ
を備えている。自励発振回路８Ａが、振動子３Ａを駆動
する駆動器１、駆動器１における利得を制御する振幅制
御装置７、自励発振回路の電流量を検出する電流検出器
６、および駆動器１と直列接続されている抵抗器２を備
えている。
る物理量を、振動子から得られた出力信号に基づいて検
出するのに際して、測定用の振動子からの出力信号が安
定化するまでの起動時間を短くする。 【解決手段】振動子３Ａの駆動装置が自励発振回路８Ａ
を備えている。自励発振回路８Ａが、振動子３Ａを駆動
する駆動器１、駆動器１における利得を制御する振幅制
御装置７、自励発振回路の電流量を検出する電流検出器
６、および駆動器１と直列接続されている抵抗器２を備
えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動子を用いた物
理量測定装置、例えば振動型ジャイロスコープに関する
ものである。
理量測定装置、例えば振動型ジャイロスコープに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動型ジャイロスコープは、振動し
ている物体に角速度が加わると、その振動と直角方向に
コリオリ力が生じることを利用している。そして、その
原理は力学的モデルで解析される。
ている物体に角速度が加わると、その振動と直角方向に
コリオリ力が生じることを利用している。そして、その
原理は力学的モデルで解析される。
【０００３】本出願人は、振動型ジャイロスコープの応
用について種々検討を進めており、例えば自動車の車体
回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転
速度センサーに振動型ジャイロスコープを使用すること
を検討した。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方
向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これ
と同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジ
ャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の方
向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差
に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによ
って、安定した車体制御を実現する。本出願人は、特開
平１１−２８１３７２号公報には、主として平面内に延
びる振動子を用いた、横置き型に適した振動型ジャイロ
スコープを提案した。
用について種々検討を進めており、例えば自動車の車体
回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転
速度センサーに振動型ジャイロスコープを使用すること
を検討した。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方
向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これ
と同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジ
ャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の方
向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差
に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによ
って、安定した車体制御を実現する。本出願人は、特開
平１１−２８１３７２号公報には、主として平面内に延
びる振動子を用いた、横置き型に適した振動型ジャイロ
スコープを提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうした用途において
は、振動型ジャイロスコープは電池によって駆動されて
いるので、できる限り消費電力を減らし、電池の寿命を
長くすることが必要である。従って、車両が停止してい
るときには振動型ジャイロスコープを停止し、車両が発
進するときに起動することが望ましい。このためには、
振動型ジャイロスコープを起動してから短時間で正常な
動作を開始させ、車両の位置の検出を始めることが必要
不可欠である。
は、振動型ジャイロスコープは電池によって駆動されて
いるので、できる限り消費電力を減らし、電池の寿命を
長くすることが必要である。従って、車両が停止してい
るときには振動型ジャイロスコープを停止し、車両が発
進するときに起動することが望ましい。このためには、
振動型ジャイロスコープを起動してから短時間で正常な
動作を開始させ、車両の位置の検出を始めることが必要
不可欠である。
【０００５】しかし、例えば車両を発進させたときにジ
ャイロを起動すると、起動後に振動型ジャイロスコープ
の動作が安定化するまでの時間が長く、ジャイロの動作
が安定化するまでの間は車両の方向および位置を確認で
きないことになる。このため、車両の位置制御への利用
が困難となる。
ャイロを起動すると、起動後に振動型ジャイロスコープ
の動作が安定化するまでの時間が長く、ジャイロの動作
が安定化するまでの間は車両の方向および位置を確認で
きないことになる。このため、車両の位置制御への利用
が困難となる。
【０００６】特に、最近、振動子および振動子を収容す
るパッケージを小型化することが要求されている。本発
明者は、振動子の小型化に対応するため、振動子を収容
するパッケージ内を真空封止することを試みていた。と
ころが、振動子をＱ値の高い水晶によって形成し、かつ
振動子をパッケージ内に真空封止すると、振動子の駆動
Ｑ値が非常に高くなり、例えば１００，０００以上に達
することがわかった。この結果、振動子に駆動振動を励
振する際に、振動子からの出力信号が安定するまでの時
間（起動時間）が長くなった。
るパッケージを小型化することが要求されている。本発
明者は、振動子の小型化に対応するため、振動子を収容
するパッケージ内を真空封止することを試みていた。と
ころが、振動子をＱ値の高い水晶によって形成し、かつ
振動子をパッケージ内に真空封止すると、振動子の駆動
Ｑ値が非常に高くなり、例えば１００，０００以上に達
することがわかった。この結果、振動子に駆動振動を励
振する際に、振動子からの出力信号が安定するまでの時
間（起動時間）が長くなった。
【０００７】本発明の課題は、振動子に駆動振動を励振
し、振動子に印加される物理量を、振動子から得られた
出力信号に基づいて検出するのに際して、測定用の振動
子からの出力信号が安定化するまでの起動時間を短くで
きるようにすることである。
し、振動子に印加される物理量を、振動子から得られた
出力信号に基づいて検出するのに際して、測定用の振動
子からの出力信号が安定化するまでの起動時間を短くで
きるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動子、この
振動子と発振ループを構成し、振動子に駆動振動を励振
する自励発振回路、および振動子からの出力信号を処理
するための検出回路を備えており、出力信号に基づいて
物理量を測定する装置であって、自励発振回路が、振動
子を駆動する駆動器、駆動器における利得を制御する振
幅制御装置、自励発振回路の電流量を検出する電流検出
器、および振動子と駆動器との間に直列接続されている
抵抗器を備えており、抵抗器の抵抗値が、振動子の駆動
振動モードの等価直列抵抗よりも大きいことを特徴とす
る。
振動子と発振ループを構成し、振動子に駆動振動を励振
する自励発振回路、および振動子からの出力信号を処理
するための検出回路を備えており、出力信号に基づいて
物理量を測定する装置であって、自励発振回路が、振動
子を駆動する駆動器、駆動器における利得を制御する振
幅制御装置、自励発振回路の電流量を検出する電流検出
器、および振動子と駆動器との間に直列接続されている
抵抗器を備えており、抵抗器の抵抗値が、振動子の駆動
振動モードの等価直列抵抗よりも大きいことを特徴とす
る。
【０００９】また、本発明は、振動子に励振される駆動
振動および測定すべき物理量に基づいて振動子から出力
信号を出力し、出力信号に基づいて物理量を測定するの
に際して、振動子に駆動振動を励振するための駆動装置
であって、振動子に駆動振動を励振する自励発振回路を
備えており、自励発振回路が、振動子を駆動する駆動
器、駆動器における利得を制御する振幅制御装置、自励
発振回路の電流量を検出する電流検出器、および振動子
と駆動器との間に直列接続されている抵抗器を備えてい
ることを特徴とする。
振動および測定すべき物理量に基づいて振動子から出力
信号を出力し、出力信号に基づいて物理量を測定するの
に際して、振動子に駆動振動を励振するための駆動装置
であって、振動子に駆動振動を励振する自励発振回路を
備えており、自励発振回路が、振動子を駆動する駆動
器、駆動器における利得を制御する振幅制御装置、自励
発振回路の電流量を検出する電流検出器、および振動子
と駆動器との間に直列接続されている抵抗器を備えてい
ることを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、振動子に駆動振動を励振
し、振動子に印加される物理量を、振動子から得られた
出力信号に基づいて検出するのに際して、振動子のＱ値
が高い場合であっても、振動子からの出力信号が安定化
するまでの起動時間を短くできる。
し、振動子に印加される物理量を、振動子から得られた
出力信号に基づいて検出するのに際して、振動子のＱ値
が高い場合であっても、振動子からの出力信号が安定化
するまでの起動時間を短くできる。
【００１１】図１は、本発明の一実施形態に係る振動子
の自励発振回路８を示すブロック図である。振動子の駆
動振動部３Ａには励振手段４が取り付けられている。励
振手段４は自励発振回路８に対して接続されており、発
振ループを構成している。起動の際には、まず自励発振
回路８内の駆動器１の利得（ゲイン）の大きい状態でス
タートする。この時点では駆動器への入力は雑音のみで
ある。この雑音は、目的とする駆動振動の固有共振周波
数を含む幅広い周波数の波動を含んでいる。この雑音を
振動子３Ａに入力する。
の自励発振回路８を示すブロック図である。振動子の駆
動振動部３Ａには励振手段４が取り付けられている。励
振手段４は自励発振回路８に対して接続されており、発
振ループを構成している。起動の際には、まず自励発振
回路８内の駆動器１の利得（ゲイン）の大きい状態でス
タートする。この時点では駆動器への入力は雑音のみで
ある。この雑音は、目的とする駆動振動の固有共振周波
数を含む幅広い周波数の波動を含んでいる。この雑音を
振動子３Ａに入力する。
【００１２】振動子は、例えば後述するような圧電性単
結晶からなる。振動子の周波数フィルター作用によっ
て、目的とする固有共振周波数の振動を多く含む信号が
出力され、この信号が駆動器１に入力される。発振ルー
プ内でこうした操作が繰り返されることによって、目的
とする固有共振周波数の信号の割合が高くなり、駆動器
１への入力信号が大きくなる。この際、振動子からの出
力を電流検出器６によって検出し、この検出値に基づい
てＡＧＣ（振幅制御装置）７によって駆動器１を制御
し、駆動器における利得を調整する。これによって、発
振ループを信号が一周する間の利得（ループゲイン）が
１となるようにする。最終的には、駆動器１の利得を調
整することなしに、発振ループを信号が一周する間の利
得（ループゲイン）が１となり、この状態で振動子が安
定発振する。
結晶からなる。振動子の周波数フィルター作用によっ
て、目的とする固有共振周波数の振動を多く含む信号が
出力され、この信号が駆動器１に入力される。発振ルー
プ内でこうした操作が繰り返されることによって、目的
とする固有共振周波数の信号の割合が高くなり、駆動器
１への入力信号が大きくなる。この際、振動子からの出
力を電流検出器６によって検出し、この検出値に基づい
てＡＧＣ（振幅制御装置）７によって駆動器１を制御
し、駆動器における利得を調整する。これによって、発
振ループを信号が一周する間の利得（ループゲイン）が
１となるようにする。最終的には、駆動器１の利得を調
整することなしに、発振ループを信号が一周する間の利
得（ループゲイン）が１となり、この状態で振動子が安
定発振する。
【００１３】振動子の安定発振は、物理量の測定には必
要不可欠である。なぜなら、振動子において発振してい
る駆動信号の振幅が一定でないと、振動子から出力され
るべき出力信号の値も一定とならず、正確な測定を行う
ことができないからである。
要不可欠である。なぜなら、振動子において発振してい
る駆動信号の振幅が一定でないと、振動子から出力され
るべき出力信号の値も一定とならず、正確な測定を行う
ことができないからである。
【００１４】本発明によれば、駆動器１と振動子３Ａと
の間に抵抗器２を直列接続し、その抵抗値ＲＬを調整す
ることによって、振動子３Ａの駆動振動のＱ値が高い場
合にも、振動子からの出力信号が安定化するまでの時間
（起動時間）を短くでき、好ましくは１．５秒以下とす
ることができる。
の間に抵抗器２を直列接続し、その抵抗値ＲＬを調整す
ることによって、振動子３Ａの駆動振動のＱ値が高い場
合にも、振動子からの出力信号が安定化するまでの時間
（起動時間）を短くでき、好ましくは１．５秒以下とす
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において測定されるべき物
理量は特に限定はされない。振動子に駆動振動を励振
し、駆動振動中の振動子に対する物理量の影響によって
振動子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態
の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を対象と
する。こうした物理量としては、振動子に印加される加
速度、角速度、角加速度が特に好ましい。また、検出装
置としては慣性センサーが好ましい。
理量は特に限定はされない。振動子に駆動振動を励振
し、駆動振動中の振動子に対する物理量の影響によって
振動子の振動状態に変化が生じたときに、この振動状態
の変化から検出回路を通して検出可能な物理量を対象と
する。こうした物理量としては、振動子に印加される加
速度、角速度、角加速度が特に好ましい。また、検出装
置としては慣性センサーが好ましい。
【００１６】図２は、本発明の他の実施形態に係る自励
発振回路８Ａを示すブロック図である。図２において、
図１に示した部分には同じ符号をつけ、その説明を省略
する。図２の例においては、振動子の駆動部分３Ａには
２対の駆動電極４Ａ、４Ｂが設けられている。そして、
各対の駆動電極４Ａ、４Ｂと駆動器１との間には、共通
の抵抗器２（抵抗値ＲＬ）が直列接続されている。
発振回路８Ａを示すブロック図である。図２において、
図１に示した部分には同じ符号をつけ、その説明を省略
する。図２の例においては、振動子の駆動部分３Ａには
２対の駆動電極４Ａ、４Ｂが設けられている。そして、
各対の駆動電極４Ａ、４Ｂと駆動器１との間には、共通
の抵抗器２（抵抗値ＲＬ）が直列接続されている。
【００１７】図３は、本発明の更に他の実施形態に係る
自励発振回路８Ｂを示すブロック図である。図３の例に
おいては、振動子の駆動部分３Ａには２対の駆動電極４
Ａ、４Ｂが設けられている。一対目の駆動電極４Ａと駆
動器１との間には、抵抗器２Ａ（抵抗値ＲＡ）が直列接
続されており、二対目の駆動電極４Ｂと駆動器１との間
には、抵抗器２Ｂ（抵抗値ＲＢ）が直列接続されてい
る。この場合には、各駆動電極ごとに、抵抗器の抵抗値
をそれぞれ独立して制御可能である。
自励発振回路８Ｂを示すブロック図である。図３の例に
おいては、振動子の駆動部分３Ａには２対の駆動電極４
Ａ、４Ｂが設けられている。一対目の駆動電極４Ａと駆
動器１との間には、抵抗器２Ａ（抵抗値ＲＡ）が直列接
続されており、二対目の駆動電極４Ｂと駆動器１との間
には、抵抗器２Ｂ（抵抗値ＲＢ）が直列接続されてい
る。この場合には、各駆動電極ごとに、抵抗器の抵抗値
をそれぞれ独立して制御可能である。
【００１８】図４は、本発明の好適な実施形態に係る制
御回路１０を示すブロック図である。本例の測定装置
は、回転角速度を測定するための振動型ジャイロスコー
プに係るものである。
御回路１０を示すブロック図である。本例の測定装置
は、回転角速度を測定するための振動型ジャイロスコー
プに係るものである。
【００１９】制御回路１０は、駆動回路１１と検出回路
２３とを備えている。駆動回路１１は、振動子の駆動部
３Ａを励振するためのものであり、自励発振回路８と診
断回路１２とが設けられている。自励発振回路８は、図
１〜３に示したものである。
２３とを備えている。駆動回路１１は、振動子の駆動部
３Ａを励振するためのものであり、自励発振回路８と診
断回路１２とが設けられている。自励発振回路８は、図
１〜３に示したものである。
【００２０】起動時には、自励発振回路８に対して起動
回路から雑音を入力する。この雑音は、振動子の駆動部
３Ａを通過して周波数選択を受け、次いで駆動器１で増
幅される。振動子からの出力信号の一部を取り出し、電
流検出器６に入力し、振幅の水準（大きさ）に変換す
る。この振幅の信号を振幅制御装置７に入力する。自励
発振回路８は診断回路１２に連結されており、診断回路
１２の出力はＤＩＡＧ端子を通して外部に出力される。
回路から雑音を入力する。この雑音は、振動子の駆動部
３Ａを通過して周波数選択を受け、次いで駆動器１で増
幅される。振動子からの出力信号の一部を取り出し、電
流検出器６に入力し、振幅の水準（大きさ）に変換す
る。この振幅の信号を振幅制御装置７に入力する。自励
発振回路８は診断回路１２に連結されており、診断回路
１２の出力はＤＩＡＧ端子を通して外部に出力される。
【００２１】起動後の初期段階では、振動子において雑
音の大部分がカットされるため、電流検出器からの出力
が比較的小さい。このため、駆動器１における利得を大
きくし、発振ループを一周する間のループゲインが１に
なるようにする。時間が経過すると、電流検出器への入
力信号の振幅が大きくなるので、駆動器１における利得
を小さくし、ループゲインが１になるようにする。
音の大部分がカットされるため、電流検出器からの出力
が比較的小さい。このため、駆動器１における利得を大
きくし、発振ループを一周する間のループゲインが１に
なるようにする。時間が経過すると、電流検出器への入
力信号の振幅が大きくなるので、駆動器１における利得
を小さくし、ループゲインが１になるようにする。
【００２２】振動子の振動に基づく出力信号は、以下の
ように処理する。即ち、振動子の検出部１５Ａ、１５Ｂ
から検出手段２５によって出力信号（交流）を得、この
信号を交流増幅器１７Ａ、１７Ｂを用いて増幅し、各増
幅器１７Ａ，１７Ｂからの出力を差動加算器１８によっ
て差動加算する。
ように処理する。即ち、振動子の検出部１５Ａ、１５Ｂ
から検出手段２５によって出力信号（交流）を得、この
信号を交流増幅器１７Ａ、１７Ｂを用いて増幅し、各増
幅器１７Ａ，１７Ｂからの出力を差動加算器１８によっ
て差動加算する。
【００２３】また、駆動信号の一部を派生させ、派生信
号を移相器１３に通し、移相信号を得る。移相信号の位
相は、駆動信号の位相とは、所定角度、例えば９０°ず
れている。この移相信号を位相検波器１９に入力し、振
動子からの出力信号を検波する。この結果、検波後の出
力信号においては、不要な漏れ信号は消去されており、
あるいは少なくとも低減されているはずである。この検
波後の出力信号をローパスフィルター２０に入力し、平
滑化し、次いで０点調整回路２１に入力する。この出力
を外部に取り出す。
号を移相器１３に通し、移相信号を得る。移相信号の位
相は、駆動信号の位相とは、所定角度、例えば９０°ず
れている。この移相信号を位相検波器１９に入力し、振
動子からの出力信号を検波する。この結果、検波後の出
力信号においては、不要な漏れ信号は消去されており、
あるいは少なくとも低減されているはずである。この検
波後の出力信号をローパスフィルター２０に入力し、平
滑化し、次いで０点調整回路２１に入力する。この出力
を外部に取り出す。
【００２４】また、検出回路において、振動子の検出部
と直列に抵抗器を挿入し、直列接続することによって、
検出振動モードのＱ値が高くとも、出力信号中の振動ノ
イズを小さくすることができる。例えば、図５のブロッ
ク図に示すように、振動子の検出部１５から所定の検出
手段２５によって出力信号を出力し、この出力信号を電
流検出器１２に通し、検出回路へと送る。ここで、２８
は振動子の検出部１５と電流検出器１２との間に直列接
続された抵抗器である。
と直列に抵抗器を挿入し、直列接続することによって、
検出振動モードのＱ値が高くとも、出力信号中の振動ノ
イズを小さくすることができる。例えば、図５のブロッ
ク図に示すように、振動子の検出部１５から所定の検出
手段２５によって出力信号を出力し、この出力信号を電
流検出器１２に通し、検出回路へと送る。ここで、２８
は振動子の検出部１５と電流検出器１２との間に直列接
続された抵抗器である。
【００２５】本発明において、振動子と駆動器との間に
直列接続される抵抗器の個数や種類は特に限定されな
い。
直列接続される抵抗器の個数や種類は特に限定されな
い。
【００２６】本発明においては、振動子と駆動器との間
に直列接続される抵抗器の抵抗値ＲＬは、振動子の駆動
振動モードの等価直列抵抗Ｒよりも大きくする。
に直列接続される抵抗器の抵抗値ＲＬは、振動子の駆動
振動モードの等価直列抵抗Ｒよりも大きくする。
【００２７】抵抗器は、その抵抗値ＲＬが大きいほど起
動時間短縮効果が大きいが、抵抗値ＲＬが大き過ぎる
と、所望の駆動電流を得る為に必要な駆動電圧が高くな
り好ましくない。この為、抵抗器の抵抗値ＲＬは、振動
子の駆動振動モードの非共振インピーダンスＺの１００
分の１以下であることが好ましい。ただし、Ｚ＝√（Ｌ
／Ｃａ）である（Ｌは、振動子の駆動振動モードの等価
直列インダクタンスである。Ｃａは、振動子の駆動振動
モードの等価直列静電容量である）。
動時間短縮効果が大きいが、抵抗値ＲＬが大き過ぎる
と、所望の駆動電流を得る為に必要な駆動電圧が高くな
り好ましくない。この為、抵抗器の抵抗値ＲＬは、振動
子の駆動振動モードの非共振インピーダンスＺの１００
分の１以下であることが好ましい。ただし、Ｚ＝√（Ｌ
／Ｃａ）である（Ｌは、振動子の駆動振動モードの等価
直列インダクタンスである。Ｃａは、振動子の駆動振動
モードの等価直列静電容量である）。
【００２８】図２、図３の例においては、２対の駆動電
極を逆並列接続した状態での振動子の駆動振動モードの
等価直列抵抗Ｒ、等価直列インダクタンスＬ、等価直列
静電容量Ｃａに対して、上記の条件を当てはめる。
極を逆並列接続した状態での振動子の駆動振動モードの
等価直列抵抗Ｒ、等価直列インダクタンスＬ、等価直列
静電容量Ｃａに対して、上記の条件を当てはめる。
【００２９】前記抵抗器の抵抗値は、複数の抵抗器があ
る場合には、複数の抵抗器によって構成される回路全体
の合成抵抗値である。例えば、図３の例においては、複
数の抵抗器が並列接続されているので、回路全体の並列
合成抵抗値ＲＬは、１／（１／ＲＡ＋１／ＲＢ）とな
る。
る場合には、複数の抵抗器によって構成される回路全体
の合成抵抗値である。例えば、図３の例においては、複
数の抵抗器が並列接続されているので、回路全体の並列
合成抵抗値ＲＬは、１／（１／ＲＡ＋１／ＲＢ）とな
る。
【００３０】また、本発明においては、起動時間が１．
５秒間以下となるように振動子と駆動器との間に直列接
続される抵抗器の抵抗値（合計値）を調整することが好
ましい。
５秒間以下となるように振動子と駆動器との間に直列接
続される抵抗器の抵抗値（合計値）を調整することが好
ましい。
【００３１】駆動信号の波形は限定されないが、好まし
くは正弦波、余弦波あるいは矩形波である。
くは正弦波、余弦波あるいは矩形波である。
【００３２】振動子の構成は特に限定されない。振動子
を構成する材質としては、エリンバー等の恒弾性合金、
強誘電性単結晶（圧電性単結晶）を例示できる。こうし
た単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体、ホウ酸リチウム、ランガサイトを例示できる。ま
た、振動子は、パッケージ内に気密封止されていること
が好ましい。パッケージ内の雰囲気は、乾燥窒素または
真空とするのが、好ましい。
を構成する材質としては、エリンバー等の恒弾性合金、
強誘電性単結晶（圧電性単結晶）を例示できる。こうし
た単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固
溶体、ホウ酸リチウム、ランガサイトを例示できる。ま
た、振動子は、パッケージ内に気密封止されていること
が好ましい。パッケージ内の雰囲気は、乾燥窒素または
真空とするのが、好ましい。
【００３３】
【実施例】（実施例）以下、図２、図４を参照しつつ説
明したような回路を構成し、駆動実験を行った。振動子
としては、特開平１１−２８１３７２号公報に記載の振
動子を使用した。この振動子は、２本の駆動振動片３Ａ
と、駆動振動片とは独立的に振動する２本の検出振動片
１５Ａ、１５Ｂとを備えている。振動子は、シーム溶接
パッケージ内に真空封止されている。この振動子の駆動
振動モードの固有共振周波数は２９．０ｋＨｚであり、
等価直列抵抗Ｒは６．０ｋΩであり、等価直列インダク
タンスＬは３．４ｋＨであり、等価直列静電容量Ｃａは
８．８ｆＦであり、Ｑ値は１０５０００であり、非共振
インピーダンスＺ＝√（Ｌ／Ｃａ）は約６００ＭΩであ
る。抵抗器２の抵抗値は３９ｋΩとした。
明したような回路を構成し、駆動実験を行った。振動子
としては、特開平１１−２８１３７２号公報に記載の振
動子を使用した。この振動子は、２本の駆動振動片３Ａ
と、駆動振動片とは独立的に振動する２本の検出振動片
１５Ａ、１５Ｂとを備えている。振動子は、シーム溶接
パッケージ内に真空封止されている。この振動子の駆動
振動モードの固有共振周波数は２９．０ｋＨｚであり、
等価直列抵抗Ｒは６．０ｋΩであり、等価直列インダク
タンスＬは３．４ｋＨであり、等価直列静電容量Ｃａは
８．８ｆＦであり、Ｑ値は１０５０００であり、非共振
インピーダンスＺ＝√（Ｌ／Ｃａ）は約６００ＭΩであ
る。抵抗器２の抵抗値は３９ｋΩとした。
【００３４】起動回路から周波数１００〜５００ｋＨｚ
の雑音を発生させ、発振ループに入力し、自励発振を開
始した。振動子からの出力電圧と、起動後の経過時間と
の関係を図６に示す。図６からわかるように、振動型ジ
ャイロスコープの起動時間は約１．０秒であった。
の雑音を発生させ、発振ループに入力し、自励発振を開
始した。振動子からの出力電圧と、起動後の経過時間と
の関係を図６に示す。図６からわかるように、振動型ジ
ャイロスコープの起動時間は約１．０秒であった。
【００３５】ただし、起動時間は以下のように測定し
た。即ち、駆動回路および検出回路に電力を投入した直
後から、振動子からの出力信号の波形を収集した。振動
子からの出力信号が十分に安定した値を定常値とする。
そして、出力電圧の定常値からの偏差が、角速度に換算
して±３ｄｅｇ／ｓｅｃの範囲内になるまでの経過時間
を、起動時間とする。
た。即ち、駆動回路および検出回路に電力を投入した直
後から、振動子からの出力信号の波形を収集した。振動
子からの出力信号が十分に安定した値を定常値とする。
そして、出力電圧の定常値からの偏差が、角速度に換算
して±３ｄｅｇ／ｓｅｃの範囲内になるまでの経過時間
を、起動時間とする。
【００３６】（比較例）実施例１において、抵抗器２の
抵抗値を５ｋΩとした。これは、駆動振動モードの等価
直列抵抗値（６ｋΩ）よりも小さい。そして、実施例１
と同様にして起動実験を行い、図７に示す結果を得た。
図７からわかるように、起動時間は約２．０秒であっ
た。
抵抗値を５ｋΩとした。これは、駆動振動モードの等価
直列抵抗値（６ｋΩ）よりも小さい。そして、実施例１
と同様にして起動実験を行い、図７に示す結果を得た。
図７からわかるように、起動時間は約２．０秒であっ
た。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、振
動子に駆動振動を励振し、振動子に印加される物理量
を、振動子から得られた出力信号に基づいて検出するの
に際して、測定用の振動子からの出力信号が安定化する
までの起動時間を短くできる。
動子に駆動振動を励振し、振動子に印加される物理量
を、振動子から得られた出力信号に基づいて検出するの
に際して、測定用の振動子からの出力信号が安定化する
までの起動時間を短くできる。
【図１】本発明の一実施形態に係る自励発振回路を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る自励発振回路を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態に係る自励発振回路
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図４】駆動回路１１および検出回路２３を備える制御
回路１０を示すブロック図である。
回路１０を示すブロック図である。
【図５】検出回路に抵抗器１０を直列接続した実施形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】振動型ジャイロスコープの起動後の経過時間と
振動子からの出力電圧との関係を示すグラフである。
振動子からの出力電圧との関係を示すグラフである。
【図７】振動型ジャイロスコープの起動後の経過時間と
振動子からの出力電圧との関係を示すグラフである。
振動子からの出力電圧との関係を示すグラフである。
１ 駆動器 ２、２Ａ、２Ｂ 振動子と直列接続
される抵抗器 ３Ａ 振動子の駆動部
４、４Ａ、４Ｂ 駆動電極（励振手段） ６ 電
流検出器 ７ 振幅制御装置 ８、８Ａ、
８Ｂ自励発振回路 １０ 制御回路 １１
駆動回路 １２診断回路 １５Ａ、１５
Ｂ 振動子の検出部 ２２ 直流増幅回路 ２３ 検出回路 ２５ 検出手段
される抵抗器 ３Ａ 振動子の駆動部
４、４Ａ、４Ｂ 駆動電極（励振手段） ６ 電
流検出器 ７ 振幅制御装置 ８、８Ａ、
８Ｂ自励発振回路 １０ 制御回路 １１
駆動回路 １２診断回路 １５Ａ、１５
Ｂ 振動子の検出部 ２２ 直流増幅回路 ２３ 検出回路 ２５ 検出手段
Claims (6)
- 【請求項１】振動子、この振動子と発振ループを構成
し、前記振動子に駆動振動を励振する自励発振回路、お
よび前記振動子からの出力信号を処理するための検出回
路を備えており、前記出力信号に基づいて物理量を測定
する装置であって、 前記自励発振回路が、前記振動子を駆動する駆動器、こ
の駆動器における利得を制御する振幅制御装置、前記自
励発振回路の電流量を検出する電流検出器、および前記
振動子と前記駆動器との間に直列接続されている抵抗器
を備えており、前記抵抗器の抵抗値が、前記振動子の駆
動振動モードの等価直列抵抗よりも大きいことを特徴と
する、物理量の測定装置。 - 【請求項２】前記抵抗器の抵抗値を調整することによっ
て、前記振動子に前記駆動振動を励振する際の起動時間
を１．５秒以下とすることを特徴とする、請求項１記載
の装置。 - 【請求項３】前記測定装置が慣性センサーであることを
特徴とする、請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】振動子に励振される駆動振動および測定す
べき物理量に基づいて前記振動子から出力信号を出力
し、前記出力信号に基づいて物理量を測定するのに際し
て、前記振動子に前記駆動振動を励振するための駆動装
置であって、 前記振動子に前記駆動振動を励振する自励発振回路を備
えており、前記自励発振回路が、前記振動子を駆動する
駆動器、この駆動器における利得を制御する振幅制御装
置、前記自励発振回路の電流量を検出する電流検出器、
および前記振動子と前記駆動器との間に直列接続されて
いる抵抗器を備えていることを特徴とする、振動子の駆
動装置。 - 【請求項５】前記抵抗器の抵抗値を調整することによっ
て、前記振動子に前記駆動振動を励振する際の起動時間
を１．５秒以下とすることを特徴とする、請求項４記載
の装置。 - 【請求項６】前記測定装置が慣性センサーであることを
特徴とする、請求項４または５記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036630A JP3985893B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 物理量の測定装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240556A true JP2003240556A (ja) | 2003-08-27 |
| JP3985893B2 JP3985893B2 (ja) | 2007-10-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002036630A Expired - Fee Related JP3985893B2 (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 物理量の測定装置 |
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| JP (1) | JP3985893B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218717A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 慣性力センサ |
| JP2008139287A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-06-19 | Seiko Epson Corp | 駆動装置、物理量測定装置及び電子機器 |
| US7692506B2 (en) | 2007-08-01 | 2010-04-06 | Seiko Epson Corporation | Oscillation driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument |
| US7812681B2 (en) | 2006-10-17 | 2010-10-12 | Seiko) Epson Corporation | Driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument |
| US7849744B2 (en) | 2006-08-02 | 2010-12-14 | Seiko Epson Corporation | Driving device, physical quantity measurement device, and electronic instrument |
| US7849746B2 (en) | 2006-11-27 | 2010-12-14 | Seiko Epson Corporation | Driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument |
| US7859351B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-12-28 | Seiko Epson Corporation | Driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument |
| US7895894B2 (en) | 2006-11-06 | 2011-03-01 | Seiko Epson Corporation | Driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument |
-
2002
- 2002-02-14 JP JP2002036630A patent/JP3985893B2/ja not_active Expired - Fee Related
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