JP2003279356A - Tuning-fork vibrating gyroscope - Google Patents
Tuning-fork vibrating gyroscopeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転角速度検出に
使用されるジャイロに関し、特に、一体的に形成された
2つのアーム及びベースを有する音叉型振動ジャイロに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro used for detecting a rotational angular velocity, and more particularly to a tuning fork type vibration gyro having two arms and a base which are integrally formed.
【0002】[0002]
【従来の技術】ジャイロスコープは、航空機,大型船
舶,宇宙衛星等の移動体の位置を確認する手段として使
用されており、最近では民生用の分野でカーナビゲーシ
ョンシステム,ビデオカメラ等の手振れ検出装置等にも
利用されている。このようなジャイロスコープの中で、
2つのアームと両アームを支えるベースとを圧電単結晶
で一体的に形成した構成を有する音叉型圧電振動ジャイ
ロの研究開発が進められている。2. Description of the Related Art A gyroscope is used as a means for confirming the position of a moving body such as an aircraft, a large ship, a space satellite, etc., and recently, in a field for consumer use, a car navigation system, a camera shake detecting device such as a video camera, etc. It is also used for etc. In a gyroscope like this,
Research and development of a tuning fork type piezoelectric vibrating gyro having a structure in which two arms and a base that supports both arms are integrally formed of a piezoelectric single crystal is underway.
【0003】図16は、例えば特開平9−269228
号公報に示された音叉型振動ジャイロの構成図である。
図において、1は音叉型振動子であり、音叉型振動子1
は、2つのアーム2,3及びこれらを支持するベース4
を有する。アーム2,3及びベース4は、LiTa
O3 ,LiNbO3 等の圧電単結晶を一体加工したもの
である。この音叉型振動子1のベース4を、ステム5に
設けられた支持基板6に結合することによって、音叉型
振動子1を支持している。FIG. 16 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-269228.
It is a block diagram of the tuning fork type vibration gyro shown in Japanese Patent Publication.
In the figure, 1 is a tuning fork type vibrator, and the tuning fork type vibrator 1
Is two arms 2, 3 and a base 4 supporting them
Have. The arms 2, 3 and the base 4 are made of LiTa.
The piezoelectric single crystal such as O 3 or LiNbO 3 is integrally processed. The tuning fork type vibrator 1 is supported by connecting the base 4 of the tuning fork type vibrator 1 to the support substrate 6 provided on the stem 5.
【0004】また、断面が略U字状をなす支持アーム7
の水平部は、支持基板6の回転運動中心を含むように形
成された支持基板6のスリット内に挿入され、ゴム状弾
性体からなる接着層8を介して支持基板6にフレキシブ
ルに取り付けられている。支持アーム7の両端部には突
起が設けられ、それらの突起がステム5に形成されたホ
ール内に挿入されている。A supporting arm 7 having a substantially U-shaped cross section
Is inserted into the slit of the support substrate 6 formed so as to include the center of rotation of the support substrate 6, and is flexibly attached to the support substrate 6 via the adhesive layer 8 made of a rubber-like elastic body. There is. Protrusions are provided at both ends of the support arm 7, and the protrusions are inserted into the holes formed in the stem 5.
【0005】また、これらの部材を覆って保護するため
にキャップ9が設けられている。このキャップ9とステ
ム5とにてケース10が構成される。なお、後述する駆
動振動を励振させる駆動回路及び検出信号を処理する検
出回路を含む回路基板11(図20参照)を、ステム5
及び/またはキャップ9に設けて、この回路基板11を
ケース10内に収納するような構成も可能である。A cap 9 is provided to cover and protect these members. The cap 9 and the stem 5 form a case 10. It should be noted that the circuit board 11 (see FIG. 20) including a drive circuit that excites drive vibration and a detection circuit that processes a detection signal, which will be described later, is attached to the stem 5
It is also possible to provide the circuit board 11 in the case 10 by providing it on the cap 9 and / or the cap 9.
【0006】このような音叉型振動子1には、図17
(a),(b)に示すように、fxモード振動(面内振
動)とfyモード振動(面垂直振動)とがある。そし
て、駆動振動(面内振動)を励振させると、回転角速度
が加わった場合には検出振動(面垂直振動)が起こるの
で、この振動の大きさに比例した出力信号を検出して、
角速度を求める。Such a tuning fork type vibrator 1 is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), there are fx mode vibration (in-plane vibration) and fy mode vibration (plane vertical vibration). When drive vibration (in-plane vibration) is excited, detection vibration (plane vertical vibration) occurs when a rotational angular velocity is applied. Therefore, an output signal proportional to the magnitude of this vibration is detected,
Calculate the angular velocity.
【0007】ところで、駆動振動(面内振動)方向をX
方向、検出振動(面垂直振動)方向をY方向、両方向に
垂直な回転軸方向をZ方向とすると、特に、外部からの
振動または衝撃がX方向,Y方向に加えられた場合、音
叉型振動子1は支持基板6と一体的に、図18(a),
(b)に示すような揺動運動を起こす。By the way, the driving vibration (in-plane vibration) direction is X.
Direction, the detected vibration (plane vertical vibration) direction is the Y direction, and the rotation axis direction perpendicular to both directions is the Z direction. Especially, when external vibration or shock is applied in the X direction and the Y direction, the tuning fork type vibration is generated. The child 1 is integrally formed with the support substrate 6 as shown in FIG.
The rocking motion as shown in (b) is caused.
【0008】この場合、図19(a),(b)に示すよ
うに、音叉型振動子1(アーム2,3)の先端が最初
に、ケース10の内壁、つまりステム5またはキャップ
9に衝突することになる。また、ケース10の内壁に回
路基板11が設けられている場合には、図20(a),
(b)に示すように、その回路基板11に最初に音叉型
振動子1(アーム2,3)の先端が衝突する。ここで、
外部からの振動または衝撃が大きい場合、音叉型振動子
1はこの衝突によってアーム2,3の付け根部で折れて
破壊されてしまい、センサの機能を果たせなくなるとい
う問題がある。In this case, as shown in FIGS. 19A and 19B, the tip of the tuning fork type vibrator 1 (arms 2 and 3) first collides with the inner wall of the case 10, that is, the stem 5 or the cap 9. Will be done. When the circuit board 11 is provided on the inner wall of the case 10, as shown in FIG.
As shown in (b), the tip of the tuning fork type vibrator 1 (arms 2 and 3) first collides with the circuit board 11. here,
When vibration or shock from the outside is large, the tuning fork type vibrator 1 is broken and broken at the base of the arms 2 and 3 due to this collision, and there is a problem that the function of the sensor cannot be fulfilled.
【0009】外部からの振動または衝撃から音叉型振動
子を保護するために種々の工夫が提案されている(例え
ば、特許文献1(従来例1),特許文献2(従来例2)
参照)。Various measures have been proposed to protect the tuning fork type vibrator from external vibration or shock (eg, Patent Document 1 (Prior Art 1) and Patent Document 2 (Prior Art 2).
reference).
【0010】[0010]
【特許文献1】特開平5−18755号公報[Patent Document 1] JP-A-5-18755
【特許文献2】特開平7−243857号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 7-243857
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来例1では、クッシ
ョン材及び保護部材が示されている。このクッション材
は、音叉型振動子が支持される支持部材が固定されるカ
バーと、その周りのケースとの間に設置されており、外
部からの振動を吸収する機能を有する。また、音叉型振
動子の支持部材の両端の外側近傍に設けた保護部材は、
音叉型振動子が必要以上に変位すること、即ち、支持部
材が大きく塑性変形することを防止する機能を有する。In Conventional Example 1, a cushion material and a protection member are shown. This cushion material is installed between a cover to which a support member for supporting the tuning fork type vibrator is fixed and a case around the cover, and has a function of absorbing vibration from the outside. Further, the protective members provided near the outer ends of both ends of the supporting member of the tuning fork type vibrator are
It has a function of preventing the tuning fork type vibrator from displacing more than necessary, that is, preventing the support member from being largely plastically deformed.
【0012】しかしながら、この従来例1では、加速度
が非常に大きい振動が加えられた場合、クッション材で
この振動を吸収できず、支持部材が塑性変形をおこし
て、音叉型振動子の中心軸が初期設定位置からずれてし
まい、ジャイロ特性を大きく損なってしまう。また、衝
撃等によって更に支持部材の塑性変形が大きくなって、
音叉型振動子が周囲の部材に接触したままになってしま
う場合がある。このような場合には、駆動振動が停止し
てしまうので、ジャイロセンサの機能を全く果たせない
ことになる。However, in the prior art example 1, when a vibration having a very large acceleration is applied, the cushion member cannot absorb the vibration, and the support member is plastically deformed, so that the central axis of the tuning fork vibrator is changed. The gyro characteristics will be greatly impaired because of deviation from the initial setting position. Moreover, the plastic deformation of the support member is further increased due to the impact,
The tuning fork vibrator may remain in contact with surrounding members. In such a case, the driving vibration stops, so that the function of the gyro sensor cannot be fulfilled at all.
【0013】一方、従来例2は、従来例1での問題点を
解決して、外部からの衝撃に対して有効な構造を開示し
ている。音叉型振動子を支持する支持部材の取り付け板
とワークプレートとの間、ワークプレートが取り付けら
れた回路基板及びワークプレートに取り付けられている
ワークカバーとケースとの間に、外部からの衝撃を吸収
するためのクッション材を設けている。この従来例2の
構造は、最も外側のケースと、その内部に収納される回
路基板,回路基板のシールドカバー,ワークカバー,ワ
ークプレート,音叉型振動子の間に、夫々クッション材
を設け、外部からの衝撃を夫々のクッション材で順次吸
収していく。On the other hand, the conventional example 2 solves the problems of the conventional example 1 and discloses a structure effective against an impact from the outside. Absorbs external shock between the work plate and the mounting plate of the support member that supports the tuning fork type vibrator, and between the circuit board with the work plate and the work cover and case attached to the work plate. A cushioning material is provided for this purpose. In the structure of the conventional example 2, a cushion material is provided between the outermost case, the circuit board housed inside the case, the shield cover of the circuit board, the work cover, the work plate, and the tuning fork type vibrator, and the external case is provided. Each cushioning material absorbs the impact from the.
【0014】しかしながら、この従来例2では、多量の
クッション材を設けるので、全体構成を小型化できない
という問題がある。また、音叉型振動子が周囲の部材に
接触したままになってしまった場合には、従来例1と同
様に、ジャイロセンサの機能を全く果たせない。However, in the conventional example 2, since a large amount of cushioning material is provided, there is a problem that the entire structure cannot be downsized. Further, when the tuning fork type vibrator is left in contact with the surrounding members, the function of the gyro sensor cannot be fulfilled at all, as in the case of the conventional example 1.
【0015】ところで、図16に示すような基本的構造
の音叉型振動ジャイロにおいて、音叉型振動子1の回転
中心軸と支持アーム7との支持軸とが完全に一致してい
る場合は、外部から例えばY方向の振動が加わっても、
支持軸線を境界とした上下でのモーメントが等しいの
で、図21に示すように、音叉型振動子1は、並進振動
しか起こさない。しかし、これらの双方の軸を一致させ
ることは困難であり、双方の軸が一致しない場合に外部
からY方向の振動が加わると、支持軸線を境界とした上
下でのモーメントがアンバランスとなり、図22に示す
ように、回転運動が生じる。よって、回転運動が音叉型
振動子1に加えられなくても、不要な回転運動の信号を
検出してしまうという問題がある。By the way, in a tuning fork type vibration gyro having a basic structure as shown in FIG. 16, when the center axis of rotation of the tuning fork type vibrator 1 and the support axis of the support arm 7 are completely aligned, For example, even if vibration in the Y direction is applied,
Since the upper and lower moments with the support axis as the boundary are equal, the tuning fork type vibrator 1 causes only translational vibration as shown in FIG. However, it is difficult to match both of these axes, and if vibrations in the Y direction are applied from the outside when both axes do not match, the vertical moment with the support axis as a boundary becomes unbalanced. As shown at 22, a rotational movement occurs. Therefore, there is a problem that an unnecessary rotational motion signal is detected even if the rotational motion is not applied to the tuning fork vibrator 1.
【0016】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、外部からの振動が加わった場合に発生する、不
要な信号を低減することができる音叉型振動ジャイロを
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a tuning fork type vibration gyro which can reduce unnecessary signals generated when external vibration is applied. To do.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る音叉型振
動ジャイロは、2つのアーム及びベースを有する音叉型
振動子と、前記ベースを支持する支持基板とを備え、駆
動側振動としての前記音叉型振動子の面内振動と、検出
側振動としての前記音叉型振動子及び支持基板が一体と
なった捩じり振動とを行う音叉型振動ジャイロにおい
て、前記駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の共
振周波数との差の絶対値が要求周波数特性の上限値以上
であることを特徴とする。A tuning fork type vibration gyro according to a first aspect of the present invention comprises a tuning fork type vibrator having two arms and a base, and a support substrate for supporting the base, and the tuning fork type vibration gyro is used as a driving side vibration. In a tuning fork type vibration gyro that performs in-plane vibration of a tuning fork type vibrator and torsional vibration in which the tuning fork type vibrator and a supporting substrate are integrated as detection side vibration, a resonance frequency of the driving side vibration and The absolute value of the difference between the detection-side vibration and the resonance frequency is equal to or more than the upper limit value of the required frequency characteristic.
【0018】請求項1の音叉型振動ジャイロでは、駆動
側振動の共振周波数と検出側振動の共振周波数との差の
絶対値を要求周波数特性の上限値以上とするようにして
おり、外部からの振動による不要な信号を低減する。In the tuning fork type vibration gyro according to the first aspect, the absolute value of the difference between the resonance frequency of the driving side vibration and the resonance frequency of the detecting side vibration is set to be equal to or higher than the upper limit value of the required frequency characteristic, and the external Reduces unwanted signals due to vibration.
【0019】請求項2に係る音叉型振動ジャイロは、請
求項1において、前記差の絶対値が要求周波数特性の上
限値の3倍以上であることを特徴とする。A tuning fork type vibration gyro according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the absolute value of the difference is three times or more the upper limit value of the required frequency characteristic.
【0020】請求項2の音叉型振動ジャイロでは、その
差の絶対値を要求周波数特性の上限値の3倍以上とする
ようにしており、外部からの振動による不要な信号を低
減する効果が大きい。In the tuning fork type vibration gyro according to the second aspect, the absolute value of the difference is set to be three times or more the upper limit value of the required frequency characteristic, and the effect of reducing unnecessary signals due to vibration from the outside is great. .
【0021】請求項3に係る音叉型振動ジャイロは、2
つのアーム及びベースを有する音叉型振動子と、駆動側
振動を励振する回路と、回転角速度が加わった場合に生
じる検出側振動を検出する検出回路と、該検出回路の検
出信号をデジタル変換して信号処理する信号処理回路と
を備え、該信号処理回路におけるサンプリング周波数が
信号処理時の積分時間の逆数の2倍より大きい音叉型振
動ジャイロにおいて、前記駆動側振動の共振周波数と前
記検出側振動の共振周波数との差の絶対値が前記積分時
間の逆数より大きいことを特徴とする。The tuning fork type vibration gyro according to claim 3 is 2
Tuning fork type vibrator having two arms and a base, a circuit for exciting driving side vibration, a detection circuit for detecting detection side vibration generated when a rotational angular velocity is applied, and a detection signal of the detection circuit are converted into digital signals. A tuning fork type vibration gyro having a signal processing circuit for signal processing, the sampling frequency in the signal processing circuit being larger than twice the reciprocal of the integration time at the time of signal processing, in the resonance frequency of the driving side vibration and the detection side vibration. The absolute value of the difference from the resonance frequency is larger than the reciprocal of the integration time.
【0022】請求項3の音叉型振動ジャイロでは、検出
系のデジタル信号処理回路におけるサンプリング周波数
を信号処理時の積分時間の逆数の2倍より大きくすると
共に、駆動側振動の共振周波数と検出側振動の共振周波
数との差の絶対値をその積分時間の逆数より大きくする
ようにしており、外部からの振動による不要な信号を低
減する。In the tuning fork type vibration gyro according to the third aspect of the present invention, the sampling frequency in the digital signal processing circuit of the detection system is made larger than twice the reciprocal of the integration time at the time of signal processing, and the resonance frequency of the driving side vibration and the detection side vibration. The absolute value of the difference from the resonance frequency of is larger than the reciprocal of the integration time, and unnecessary signals due to external vibration are reduced.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明
の音叉型振動ジャイロの一例の構成図である。図におい
て、1は音叉型振動子であり、音叉型振動子1は、2つ
のアーム2,3及びこれらを支えるベース4を有する。
アーム2,3及びベース4は、LiTaO3 ,LiNb
O3 等の圧電単結晶を一体加工したものである。この音
叉型振動子1のベース4を、ステム5に設けられた支持
基板6に結合することによって、音叉型振動子1を支持
している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments thereof. FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a tuning fork type vibration gyro of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a tuning fork type vibrator, and the tuning fork type vibrator 1 has two arms 2 and 3 and a base 4 supporting them.
The arms 2, 3 and the base 4 are made of LiTaO 3 , LiNb.
The piezoelectric single crystal such as O 3 is integrally processed. The tuning fork type vibrator 1 is supported by connecting the base 4 of the tuning fork type vibrator 1 to the support substrate 6 provided on the stem 5.
【0024】また、断面が略U字状をなす支持アーム7
の水平部は、支持基板6の回転運動中心を含むように形
成された支持基板6のスリット内に挿入され、ゴム状弾
性体からなる接着層8を介して支持基板6にフレキシブ
ルに取り付けられている。支持アーム7の両端部には突
起が設けられ、それらの突起がステム5に形成されたホ
ール内に挿入されている。また、これらの部材を覆って
保護するためにキャップ9が設けられている。このキャ
ップ9とステム5とにてケース10が構成される。The support arm 7 having a substantially U-shaped cross section
Is inserted into the slit of the support substrate 6 formed so as to include the center of rotation of the support substrate 6, and is flexibly attached to the support substrate 6 via the adhesive layer 8 made of a rubber-like elastic body. There is. Protrusions are provided at both ends of the support arm 7, and the protrusions are inserted into the holes formed in the stem 5. A cap 9 is provided to cover and protect these members. The cap 9 and the stem 5 form a case 10.
【0025】また、ベース4を囲む態様で、環状(中空
直方体状)の揺動制限部材21が、その一面をステム5
に固定して設けられている。なお、この揺動制限部材2
1は、面内振動がほとんど起こらない位置、つまりアー
ム2,3の付け根部(アーム2,3とベース4との境界
部、図1に破線Aで示す)からベース4寄りに設けてお
けば良いので、ベース4の任意の位置に揺動制限部材2
1を設けることができる。An annular (hollow rectangular parallelepiped) rocking limiting member 21 surrounds the base 4 and has a stem 5 on one surface thereof.
It is fixedly installed in. The swing limiting member 2
1 is provided at a position where almost no in-plane vibration occurs, that is, near the base 4 from the base of the arms 2 and 3 (the boundary between the arms 2 and 3 and the base 4, shown by the broken line A in FIG. 1). Since it is good, the swing limiting member 2 can be placed at any position on the base 4.
1 can be provided.
【0026】このような音叉型振動ジャイロでは、従来
例と同様に、駆動振動(面内振動)を励振させ、回転角
速度が加わった場合に検出振動(面垂直振動)が起こ
り、この振動の大きさに比例した出力信号を検出するこ
とで角速度を求める。In such a tuning fork type vibration gyro, driving vibration (in-plane vibration) is excited as in the conventional example, and detection vibration (plane vertical vibration) occurs when a rotational angular velocity is applied, and the magnitude of this vibration is large. The angular velocity is obtained by detecting the output signal proportional to the height.
【0027】前述したように、図16に示すような従来
の音叉型振動ジャイロに外部から振動または衝撃が加わ
った場合、その振動または衝撃に応じて音叉型振動子1
が揺動して、音叉型振動子1が周囲の部材に衝突するこ
とがあった。これに対して、図1に示すような本発明の
音叉型振動ジャイロでは、ベース4の周囲に揺動制限部
材21を設けており、外部から振動または衝撃が加わっ
て音叉型振動子1が揺動した場合でも、この揺動制限部
材21の存在によって音叉型振動子1の揺動幅が制限さ
れるので、音叉型振動子1がステム5,キャップ9等の
周囲の部材に衝突することを防止できる。この結果、ジ
ャイロ特性を損なうことはなく、また、駆動振動が停止
してジャイロ機能を失うこともない。As described above, when external vibration or shock is applied to the conventional tuning fork type vibration gyro as shown in FIG. 16, the tuning fork vibrator 1 is responsive to the vibration or shock.
Sometimes oscillates, and the tuning fork type vibrator 1 collides with surrounding members. On the other hand, in the tuning fork type vibration gyroscope of the present invention as shown in FIG. 1, the swing limiting member 21 is provided around the base 4, and the tuning fork type vibrator 1 vibrates due to external vibration or shock. Even when the tuning fork type vibrator 1 is moved, the swing width of the tuning fork type vibrator 1 is limited by the existence of the swing limiting member 21, so that the tuning fork type vibrator 1 may collide with surrounding members such as the stem 5 and the cap 9. It can be prevented. As a result, the gyro characteristics are not impaired, and the driving vibration does not stop and the gyro function is not lost.
【0028】なお、図1に示す例では、ベース4(音叉
型振動子1)の周囲に、揺動制限部材21を設けている
が、支持基板6または接着層8の周囲にこのような揺動
制限部材21を設けるようにしても良い。In the example shown in FIG. 1, the swing limiting member 21 is provided around the base 4 (tuning fork type vibrator 1), but such a swing is provided around the support substrate 6 or the adhesive layer 8. The motion limiting member 21 may be provided.
【0029】図2(a),(b)は、本発明の音叉型振
動ジャイロの他の例の特徴部分の構成図である。図2
(a),(b)に示す例は、何れもベース4に直接に揺
動制限部材21を形成したものであり、図2(a)の例
では、X,Yの各両方向に延設した揺動制限部材21を
ベース4に形成し、図2(b)の例では、環状の揺動制
限部材21をベース4に直接形成している。FIGS. 2 (a) and 2 (b) are configuration diagrams of characteristic portions of another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention. Figure 2
In each of the examples shown in (a) and (b), the swing limiting member 21 is formed directly on the base 4. In the example of FIG. 2 (a), the swing limiting member 21 is extended in both X and Y directions. The swing limiting member 21 is formed on the base 4, and in the example of FIG. 2B, the ring-shaped swing limiting member 21 is directly formed on the base 4.
【0030】このような構成では、外部から振動または
衝撃によって音叉型振動子1が大きく揺動した場合で
も、この揺動制限部材21が音叉型振動子1に先んじて
ステム5,キャップ9等の周囲の部材に接触するので、
音叉型振動子1が周囲の部材に衝突することを防止でき
る。With such a configuration, even when the tuning fork type vibrator 1 is largely swung due to vibration or impact from the outside, the swing limiting member 21 precedes the tuning fork type vibrator 1 so that the stem 5, the cap 9, etc. Because it contacts the surrounding members,
It is possible to prevent the tuning fork type vibrator 1 from colliding with surrounding members.
【0031】なお、図示省略するが、図2(a),
(b)と同形状の揺動制限部材21を支持基板6に形成
するようにしても良い。Although not shown in the drawing, FIG.
The swing limiting member 21 having the same shape as that of (b) may be formed on the support substrate 6.
【0032】図3(a)〜(c)は、本発明の音叉型振
動ジャイロの更に他の例の特徴部分の構成図である。こ
の例では、支持基板6と支持アーム7とを接着する接着
層8に一体的に揺動制限部材21を形成している。この
例でも、音叉型振動子1が大きく揺動した場合に、揺動
制限部材21が先に周囲の部材に接触して、音叉型振動
子1の周囲の部材への衝突を防止する。FIGS. 3 (a) to 3 (c) are configuration diagrams of characteristic portions of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention. In this example, the swing limiting member 21 is integrally formed on the adhesive layer 8 that adheres the support substrate 6 and the support arm 7. Also in this example, when the tuning fork type vibrator 1 swings largely, the swing limiting member 21 comes into contact with the surrounding members first to prevent the tuning fork type vibrator 1 from colliding with the surrounding members.
【0033】なお、図3(a)〜(c)に示す例では、
揺動制限部材21の全てが支持基板6に設けられている
が、上下部分の揺動制限部材21はベース4に設けるよ
うにしても良い。また、この揺動制限部材21の形状を
環状としても良い。In the example shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c),
Although all the swing limiting members 21 are provided on the support substrate 6, the swing limiting members 21 in the upper and lower portions may be provided on the base 4. Further, the swing limiting member 21 may have an annular shape.
【0034】図4は、本発明の音叉型振動ジャイロの更
に他の例の構成図である。図4において、図1と同一部
分には同一番号を付して説明を省略する。この例では、
駆動振動を励振させる駆動回路及び検出信号を処理する
検出回路を含む回路基板11が、ステム5及びキャップ
9で構成されるケース10内に収納されている。ステム
5と音叉型振動子1との間に回路基板11が存在し、回
路基板11には、外部回路との電気的導通を図るための
端子ピン12が、ステム5を貫通して設けられている。
そして、図1と同様に、ベース4の周囲に揺動制限部材
21が設けられている。この揺動制限部材21の下面
は、回路基板11に固定されている。FIG. 4 is a block diagram of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention. 4, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In this example,
A circuit board 11 including a drive circuit that excites drive vibrations and a detection circuit that processes a detection signal is housed in a case 10 configured by the stem 5 and the cap 9. A circuit board 11 is present between the stem 5 and the tuning fork type vibrator 1, and the circuit board 11 is provided with terminal pins 12 penetrating the stem 5 for establishing electrical connection with an external circuit. There is.
Then, similarly to FIG. 1, a swing limiting member 21 is provided around the base 4. The lower surface of the swing limiting member 21 is fixed to the circuit board 11.
【0035】このような構成では、音叉型振動子1の振
れ幅が揺動制限部材21にて制限され、大きく揺動して
も、音叉型振動子1が、回路基板11,キャップ9等の
周囲の部材に衝突することを防止できる。In such a structure, the swing width of the tuning fork type vibrator 1 is limited by the swing limiting member 21, and even if the tuning fork type oscillator 1 is largely swung, the tuning fork type oscillator 1 is not affected by the circuit board 11, the cap 9 or the like. It is possible to prevent collision with surrounding members.
【0036】図5は、本発明の音叉型振動ジャイロの更
に他の例の構成図である。図5において、図1と同一部
分には同一番号を付して説明を省略する。この例は、複
数個の揺動制限部材21を設けたものである。図5に示
す例では、音叉型振動子1の下方でステム5(または回
路基板11)に固定された1個の揺動制限部材21と、
キャップ9の内壁面に固定された2個の揺動制限部材2
1とを設けている。FIG. 5 is a constitutional view of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention. 5, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In this example, a plurality of swing limiting members 21 are provided. In the example shown in FIG. 5, one swing limiting member 21 fixed to the stem 5 (or the circuit board 11) below the tuning fork type vibrator 1,
Two rocking limiting members 2 fixed to the inner wall surface of the cap 9.
1 and are provided.
【0037】このように、音叉型振動子1とケース10
との間、及び/または、音叉型振動子1と回路基板11
との間に揺動制限部材21を設ける場合には、周囲の部
材に最も早く接触する部分(アーム2,3の先端部分)
が周囲の部材(ケース10,回路基板11)に接触しな
いように、つまり、アーム2,3,ケース10間のクリ
アランス、及び/または、アーム2,3,回路基板11
間のクリアランスが所定の値以上になるように、揺動制
限部材21の位置及び形状を設計することが必要であ
る。In this way, the tuning fork type vibrator 1 and the case 10
And / or the tuning fork type vibrator 1 and the circuit board 11
When the rocking limiting member 21 is provided between and, the portion that comes into earliest contact with the surrounding members (tip portions of the arms 2 and 3)
So as not to contact the surrounding members (case 10, circuit board 11), that is, the clearance between the arms 2, 3 and / or the arms 2, 3, circuit board 11
It is necessary to design the position and shape of the swing limiting member 21 so that the clearance between them becomes a predetermined value or more.
【0038】図6は、音叉型振動子1の下方に揺動制限
部材21を設ける場合において、アーム2,3の先端部
分が絶対にステム5(または回路基板11)に接触しな
いように規定した例を示す模式図である。音叉型振動子
1とステム5(または回路基板11)との間の距離を
H、音叉型振動子1及び支持基板6の揺動中心とアーム
2,3の先端との間の距離をL、音叉型振動子1が揺動
した場合における音叉型振動子1または支持基板6が揺
動制限部材21に接触する位置とステム5(または回路
基板11)との間の距離をH′、音叉型振動子1が揺動
した場合における音叉型振動子1または支持基板6が揺
動制限部材21に接触する位置と音叉型振動子1及び支
持基板6の揺動中心との距離をL′とした場合に、以下
の(A),(B)式を同時に満足するように、揺動制限
部材21の位置及び形状を設計する。
H=L×sinθ>0 …(A)
tanθ=(H−H′)/L′ …(B)In FIG. 6, when the swing limiting member 21 is provided below the tuning fork type vibrator 1, the tips of the arms 2 and 3 are defined so as not to come into contact with the stem 5 (or the circuit board 11). It is a schematic diagram which shows an example. The distance between the tuning fork type oscillator 1 and the stem 5 (or the circuit board 11) is H, and the distance between the swing center of the tuning fork type oscillator 1 and the support substrate 6 and the tips of the arms 2 and 3 is L. When the tuning fork type vibrator 1 swings, the distance between the position at which the tuning fork type vibrator 1 or the support substrate 6 contacts the swing limiting member 21 and the stem 5 (or the circuit board 11) is H '. The distance between the position where the tuning fork type vibrator 1 or the support substrate 6 contacts the swing limiting member 21 and the swing center of the tuning fork type oscillator 1 and the support substrate 6 when the oscillator 1 swings is L '. In this case, the position and shape of the swing limiting member 21 are designed so that the following expressions (A) and (B) are simultaneously satisfied. H = L × sin θ> 0 (A) tan θ = (H−H ′) / L ′ (B)
【0039】上記(A),(B)式を満たすように揺動
制限部材21の位置及び形状を設計するようにすれば、
アーム2,3の先端部分が、決してステム5(または回
路基板11)に接触しない。従って、アーム2,3の先
端部分がステム5(または回路基板11)に接触しない
場合の揺動制限部材21の高さの最小値を、(A),
(B)式により規定できることになる。よって、最低の
高さの揺動制限部材21を提供できるので、揺動制限部
材21の原材料費及び重量の低減化を図ることができ
る。If the position and shape of the swing limiting member 21 are designed so as to satisfy the above expressions (A) and (B),
The tip portions of the arms 2 and 3 never contact the stem 5 (or the circuit board 11). Therefore, when the tip portions of the arms 2 and 3 do not contact the stem 5 (or the circuit board 11), the minimum value of the height of the swing limiting member 21 is (A),
It can be defined by the formula (B). Therefore, since the rocking | swiveling limiting member 21 of the minimum height can be provided, the raw material cost and weight of the rocking | swiveling limiting member 21 can be reduced.
【0040】なお、上記例では、音叉型振動子1の下方
に揺動制限部材21を設けた場合における揺動制限部材
21の位置及び形状の設計基準を示したが、ケース10
(キャップ9)の内壁に揺動制限部材21を設ける場合
にも、同様に、揺動制限部材21の位置及び形状を設計
できる。In the above example, the design criteria of the position and shape of the swing limiting member 21 when the swing limiting member 21 is provided below the tuning fork type vibrator 1 are shown.
Even when the swing limiting member 21 is provided on the inner wall of the (cap 9), the position and shape of the swing limiting member 21 can be designed in the same manner.
【0041】ここで、揺動制限部材21に使用する材料
及びその硬度について説明する。揺動制限部材21の材
料としては、エポキシ,ウレタン等の樹脂、シリコン,
ブチル等のゴムの弾性体、または、それらの発泡材を使
用できる。このような材料では、事前に治具を用いて複
雑な形状の揺動制限部材21も容易に大量に作製するこ
とができる。従って、揺動制限部材21を設ける場合に
も音叉型振動ジャイロの組み立ては容易であり、工数削
減及び低コスト化に寄与できる。Here, the material used for the swing limiting member 21 and the hardness thereof will be described. As the material of the rocking limiting member 21, resin such as epoxy and urethane, silicon,
An elastic body of rubber such as butyl or a foam material thereof can be used. With such a material, a large amount of the rocking restricting member 21 having a complicated shape can be easily manufactured in advance by using a jig. Therefore, even when the swing limiting member 21 is provided, the tuning fork type vibration gyro can be easily assembled, which can contribute to reduction in the number of steps and cost.
【0042】図6に示す構成において、音叉型振動子1
が最も揺動しやすいY方向について1500(G)の一
定衝撃を外部から加え、揺動制限部材21の硬度を変化
させて、アーム2,3が折れるか否かを調べる実験を行
った。その結果を、図7に示す。揺動制限部材21を設
けない例(比較例)では、アーム2,3が周囲の部材に
衝突して折れてしまった。一方、硬さが102(JIS
A)では、周囲の部材にアーム2,3は衝突はしない
が、揺動制限部材21自体が硬くて弾性が少なくなるの
で、揺動制限部材21への接触の衝撃でアーム2,3が
折れた。よって、硬度100(JIS A)以下の弾性体で
揺動制限部材21を形成した場合には、アーム2,3が
折れず、音叉型振動子1の破壊防止に有効であることが
分かる。なお、硬さが小さい(例えば、0(JIS A))材
料を収容した密閉容器を、揺動制限部材21として使用
することも可能である。In the configuration shown in FIG. 6, the tuning fork type vibrator 1
An experiment was conducted to examine whether or not the arms 2 and 3 were broken by applying a constant impact of 1500 (G) from the outside in the Y direction, which is the most apt to swing, and changing the hardness of the swing limiting member 21. The result is shown in FIG. 7. In an example (comparative example) in which the swing limiting member 21 is not provided, the arms 2 and 3 collide with surrounding members and are broken. On the other hand, the hardness is 102 (JIS
In A), although the arms 2 and 3 do not collide with the surrounding members, the swing limiting member 21 itself is hard and less elastic, so the arms 2 and 3 are broken by the impact of contact with the swing limiting member 21. It was Therefore, when the swing limiting member 21 is formed of an elastic body having a hardness of 100 (JIS A) or less, it is understood that the arms 2 and 3 are not broken and it is effective in preventing the tuning fork type vibrator 1 from being broken. A closed container containing a material having a low hardness (for example, 0 (JIS A)) can be used as the swing limiting member 21.
【0043】このような揺動制限部材21を設ける構成
は、外部からの振動または衝撃に対して必然的に音叉型
振動子1が揺動する、音叉型振動子1の支持部が弾性体
である音叉型振動ジャイロにおいて特に有効である。本
発明の音叉型振動ジャイロは、従来のように外部からの
振動または衝撃を緩和,吸収するものではなく、音叉型
振動子1の揺動幅を揺動制限部材21にて制限する構成
であり、従来例1,2とは外部からの振動または衝撃へ
の対処が異なる。また、本発明では、従来例1,2に示
すようなワークカバー,ワークプレート,シールドカバ
ー,クッション材等が不要であり、大幅な小型化を図る
ことができる。In the structure in which the swing limiting member 21 is provided as described above, the tuning fork type vibrator 1 inevitably swings with respect to external vibration or impact, and the supporting portion of the tuning fork type vibrator 1 is an elastic body. It is especially effective in some tuning fork type vibration gyros. The tuning fork type vibration gyro of the present invention does not absorb or absorb external vibration or impact as in the conventional case, but has a configuration in which the swing limit member 21 limits the swing width of the tuning fork type vibrator 1. However, it differs from the conventional examples 1 and 2 in dealing with external vibration or shock. Further, in the present invention, the work cover, work plate, shield cover, cushion material, etc. as shown in the conventional examples 1 and 2 are not required, and the size can be greatly reduced.
【0044】以下、外部から振動が加わった場合に生じ
る不要な信号を低減できるようにした本発明の音叉型振
動ジャイロについて説明する。Hereinafter, a tuning fork type vibration gyro of the present invention will be described which is capable of reducing unnecessary signals generated when vibration is applied from the outside.
【0045】図8は、音叉型振動ジャイロにおける駆動
信号と検出信号との関係を示す図であり、回転運動が加
わると、ジャイロの検出信号は、図8に示すように、駆
動周波数を有する信号に周期tの検出波が乗ったAM変
調波となる。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the drive signal and the detection signal in the tuning fork type vibration gyro. When the rotational motion is applied, the gyro detection signal is a signal having a drive frequency as shown in FIG. An AM modulated wave is obtained by adding a detection wave having a period t to the.
【0046】また、図9は、音叉型振動ジャイロに加え
られる回転周波数と応答出力との関係を示すグラフであ
る。図9のグラフでは、駆動側振動の共振周波数と検出
側振動の共振周波数との差Δfの絶対値が3種の値(4
0Hz,80Hz,120Hz)である場合の特性を表
している。図9に示すように、|Δf|で音叉型振動子
1自身の周波数特性は決定され、|Δf|近傍の周波数
の回転が加わった場合にその応答出力がピークを呈す
る。従って、音叉型振動ジャイロの要求周波数特性の上
限値Fmax より|Δf|を小さくすると、ピーク部分を
含んだ周波数応答特性を持つようになり、外部からの振
動も大きな振幅となって検出することになる。よって、
本発明では、この|Δf|を要求周波数特性の上限値F
max 以上とし、また、回路のLPF(ローパスフィル
タ)を併用することにより、Fmax 以下でフラットな周
波数応答特性を得るようにする。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the rotation frequency applied to the tuning fork type vibration gyro and the response output. In the graph of FIG. 9, the absolute value of the difference Δf between the resonance frequency of the driving side vibration and the resonance frequency of the detecting side vibration is three kinds of values (4
0 Hz, 80 Hz, 120 Hz). As shown in FIG. 9, the frequency characteristic of the tuning fork vibrator 1 itself is determined by | Δf |, and its response output has a peak when a rotation of a frequency near | Δf | is applied. Therefore, if | Δf | is made smaller than the upper limit value Fmax of the required frequency characteristic of the tuning fork type vibration gyro, the frequency response characteristic including the peak portion is obtained, and the vibration from the outside also has a large amplitude. Become. Therefore,
In the present invention, this | Δf | is defined as the upper limit value F of the required frequency characteristic.
A flat frequency response characteristic is obtained at Fmax or lower by setting the value to be equal to or higher than max and by using an LPF (low-pass filter) of the circuit together.
【0047】図10は、このようなLPFを用いるアナ
ログ検出回路の構成図である。このアナログ検出回路
は、アーム2,3に設けられた2系統の検出電極の検出
電圧信号を入力してその2つの入力の差に比例した信号
を出力する差動増幅器31と、差動増幅器31からの出
力信号を同期検波する同期検波器32と、同期信号とな
る基準クロックを発振して同期検波器32へ出力する発
振器33と、所定の濾波特性(カットオフ周波数Fc )
を有するLPF34と、LPF34の出力を増幅する直
流増幅器35とを有する。FIG. 10 is a block diagram of an analog detection circuit using such an LPF. This analog detection circuit has a differential amplifier 31 that receives a detection voltage signal from two detection electrodes provided on the arms 2 and 3 and outputs a signal proportional to the difference between the two inputs, and a differential amplifier 31. A synchronous detector 32 for synchronously detecting an output signal from the rectifier, an oscillator 33 for oscillating a reference clock as a synchronous signal and outputting the reference clock to the synchronous detector 32, and a predetermined filtering characteristic (cutoff frequency Fc)
And a DC amplifier 35 for amplifying the output of the LPF 34.
【0048】図11は、このようなアナログ検出回路に
おける周波数応答特性の合成を示す図であり、図11
(a)は音叉型振動子1の角速度周波数特性、図11
(b)はLPF34の周波数特性、図11(c)は実際
の音叉型振動ジャイロにおける周波数応答特性の一例を
夫々示している。ここで、Fmax に合わせて|Δf|を
Fmax よりわずかに大きく、しかも、LPF34のカッ
トオフ周波数Fc をFmaxよりわずかに大きくした場
合、音叉型振動ジャイロの実際の周波数応答特性は、音
叉型振動子1自身の周波数特性(図11(a))とLP
F34の周波数特性(図11(b))とが合成されたも
の(図11(c))となり、Fmax 以上の周波数で大き
なピークを持つ。そして、外部からの振動もこのピーク
部に略等しい周波数で大きな振幅をとることになる。FIG. 11 is a diagram showing the synthesis of frequency response characteristics in such an analog detection circuit.
FIG. 11A is an angular velocity frequency characteristic of the tuning fork type vibrator 1, FIG.
11B shows an example of frequency characteristics of the LPF 34, and FIG. 11C shows an example of frequency response characteristics of an actual tuning-fork type vibration gyro. When | Δf | is slightly larger than Fmax in accordance with Fmax and the cutoff frequency Fc of the LPF 34 is slightly larger than Fmax, the actual frequency response characteristic of the tuning fork type vibration gyro is 1 own frequency characteristics (Fig. 11 (a)) and LP
The frequency characteristic of F34 (FIG. 11 (b)) is combined (FIG. 11 (c)), and has a large peak at a frequency equal to or higher than Fmax. Then, the vibration from the outside also has a large amplitude at a frequency substantially equal to this peak portion.
【0049】従って、外部からの振動にて生じるノイズ
としての不要信号を低減するためには、|Δf|をFma
x より十分大きくしておく必要がある。ここで、Fc は
Fmax に準じると考えられるので、両者は略等しい数値
であるとしても良い。よって、|Δf|をFc より十分
大きくすることにより、上記の不要信号を低減できる。Therefore, in order to reduce the unnecessary signal as noise generated by the vibration from the outside, | Δf |
Must be sufficiently larger than x. Since it is considered that Fc conforms to Fmax, both values may be substantially equal. Therefore, by making | Δf | sufficiently larger than Fc, the above-mentioned unnecessary signal can be reduced.
【0050】図12は、|Δf|及びFc を変化させた
音叉型振動ジャイロに、実験的に外部から振動を加えた
場合の検出信号(電圧換算)を示す図であり、図12
(a),(b),(c)は夫々、|Δf|=120Hz
でFc =60Hz,|Δf|=200HzでFc =60
Hz,|Δf|=200HzでFc =22Hzである場
合の実験結果を表す。|Δf|=2×Fc の場合(図1
2(a))に比較して、|Δf|>3×Fc の場合(図
12(b))には大幅に不要信号が低減されることを確
認できた。更に、|Δf|>9×Fc を満たす場合(図
12(c))では、飛躍的に不要信号が低減されること
を確認できた。FIG. 12 is a diagram showing a detection signal (converted to a voltage) in the case where an external vibration is experimentally applied to the tuning fork type vibration gyro having changed | Δf | and Fc.
(A), (b), (c) show | Δf | = 120 Hz, respectively
At Fc = 60 Hz, | Δf | = 200 Hz, Fc = 60
Shown are the experimental results when Fc = 22 Hz at Hz, | Δf | = 200 Hz. In the case of | Δf | = 2 × Fc (see FIG. 1)
It was confirmed that unnecessary signals were significantly reduced in the case of | Δf |> 3 × Fc (FIG. 12B), as compared with 2 (a)). Furthermore, when | Δf |> 9 × Fc is satisfied (FIG. 12C), it has been confirmed that the unnecessary signal is dramatically reduced.
【0051】次に、アナログの検出信号をデジタル信号
に変換して、そのデジタル信号を処理するデジタル信号
処理回路を備えた音叉型振動ジャイロについて説明す
る。Next, a tuning fork type vibration gyro having a digital signal processing circuit for converting an analog detection signal into a digital signal and processing the digital signal will be described.
【0052】図13は、このようなデジタル信号処理回
路の構成図であり、このデジタル信号処理回路は、入力
されるアナログの検出信号をデジタル信号に変換するA
/D変換器41と、A/D変換器41の出力を所定時間
にわたって積分する積分器42とを有する。FIG. 13 is a block diagram of such a digital signal processing circuit. This digital signal processing circuit converts an input analog detection signal into a digital signal A.
It has an / D converter 41 and an integrator 42 that integrates the output of the A / D converter 41 over a predetermined time.
【0053】音叉型振動ジャイロのアナログの検出信号
は、上述したように(図8参照)、回転運動による周期
tの検出波が駆動信号に加えられた態様をなす。従っ
て、不要な回転角速度信号を効果的に除去するために
は、検出系のデジタル信号処理回路において、少なくと
も検出波の半周期(t/2)以上の積分時間が必要であ
り、しかも、その積分時間の逆数(2/t)以上のサン
プリング周波数fs をとる必要がある。ここで、検出可
能角周波数(要求周波数特性)の上限値、いわゆる1/
tの最大値は、上述したΔfの絶対値以下である。従っ
て、fs >t/2と|Δf|>1/tとの条件を同時に
満足することにより、不要な信号の除去を効果的に行う
ことが可能となる。As described above (see FIG. 8), the analog detection signal of the tuning fork type vibration gyro has a mode in which the detection wave of the cycle t due to the rotational movement is added to the drive signal. Therefore, in order to effectively remove the unnecessary rotation angular velocity signal, the digital signal processing circuit of the detection system requires at least a half period (t / 2) of the detection wave or more, and the integration It is necessary to take a sampling frequency fs that is at least the reciprocal of time (2 / t). Here, the upper limit value of the detectable angular frequency (request frequency characteristic), so-called 1 /
The maximum value of t is less than or equal to the absolute value of Δf described above. Therefore, by satisfying the conditions of fs> t / 2 and | Δf |> 1 / t at the same time, it becomes possible to effectively remove unnecessary signals.
【0054】図14,図15は、上記2条件を満たす本
発明例と上記2条件を満たさない比較例との音叉型振動
ジャイロに、実験的に外部から振動を加えた場合の検出
信号(角速度換算)を示す図であり、図14,図15は
夫々、本発明例,比較例の実験結果を示す。なお、何れ
の例も、140Hz,1GでY方向に振動を印加し、f
s =1kHz,t=1sec.,Δf=120Hzとし
た。本発明例では、比較例と比べて不要信号の振幅が1
/5になり、外部から振動が加わった場合に生じる不要
信号の低減に本発明の手法が有効であることを確認でき
た。FIGS. 14 and 15 show detection signals (angular velocity) when experimentally external vibration is applied to the tuning fork type vibration gyro of the present invention example satisfying the above two conditions and the comparative example not satisfying the above two conditions. FIG. 14 and FIG. 15 show the experimental results of the present invention example and the comparative example, respectively. In both examples, vibration was applied in the Y direction at 140 Hz and 1 G, and f
s = 1 kHz, t = 1 sec. , Δf = 120 Hz. In the present invention example, the amplitude of the unnecessary signal is 1 compared with the comparative example.
It became / 5, and it was confirmed that the method of the present invention is effective for reducing unnecessary signals generated when vibration is applied from the outside.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上のように本発明の音叉型振動ジャイ
ロでは、駆動側振動の共振周波数と検出側振動の共振周
波数との差の絶対値を、要求周波数特性の上限値より大
きいか、または、積分時間の逆数より大きくするので、
外部からの振動による不要信号を大幅に低減でき、耐振
動特性の向上を図ることができる。As described above, in the tuning fork type vibration gyroscope of the present invention, the absolute value of the difference between the resonance frequency of the driving side vibration and the resonance frequency of the detecting side vibration is larger than the upper limit value of the required frequency characteristic, or , Is larger than the reciprocal of the integration time,
Unwanted signals due to external vibration can be significantly reduced, and vibration resistance characteristics can be improved.
【図1】本発明の音叉型振動ジャイロの一例の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a tuning fork type vibration gyro of the present invention.
【図2】本発明の音叉型振動ジャイロの他の例の特徴部
分の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a characteristic portion of another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention.
【図3】本発明の音叉型振動ジャイロの更に他の例の特
徴部分の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a characteristic portion of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention.
【図4】本発明の音叉型振動ジャイロの更に他の例の構
成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention.
【図5】本発明の音叉型振動ジャイロの更に他の例の構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of still another example of the tuning fork type vibration gyro of the present invention.
【図6】揺動制限部材の位置及び形状を規定するための
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for defining the position and shape of a swing limiting member.
【図7】揺動制限部材の硬度に関する実験結果を示す図
表である。FIG. 7 is a chart showing an experimental result regarding hardness of a swing limiting member.
【図8】音叉型振動ジャイロにおける駆動信号と検出信
号との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a drive signal and a detection signal in the tuning fork type vibration gyro.
【図9】音叉型振動ジャイロにおける回転周波数と応答
出力との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a rotation frequency and a response output in the tuning fork type vibration gyro.
【図10】音叉型振動ジャイロのアナログ検出回路の構
成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an analog detection circuit of a tuning fork type vibration gyro.
【図11】アナログ検出回路における周波数応答特性の
合成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing composition of frequency response characteristics in an analog detection circuit.
【図12】音叉型振動ジャイロに外部から振動を加えた
場合の検出信号(電圧換算)の実験結果を示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing an experimental result of a detection signal (converted into a voltage) when a tuning fork type vibration gyro is externally vibrated.
【図13】音叉型振動ジャイロのデジタル信号処理回路
の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a digital signal processing circuit of a tuning fork type vibration gyro.
【図14】音叉型振動ジャイロ(本発明例)に外部から
振動を加えた場合の検出信号(角速度換算)の実験結果
を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an experimental result of a detection signal (converted into angular velocity) when vibration is externally applied to a tuning fork type vibration gyro (example of the present invention).
【図15】音叉型振動ジャイロ(従来例)に外部から振
動を加えた場合の検出信号(角速度換算)の実験結果を
示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an experimental result of a detection signal (converted into angular velocity) when a vibration is applied from the outside to a tuning fork type vibration gyro (conventional example).
【図16】従来の音叉型振動ジャイロの構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional tuning fork type vibration gyro.
【図17】音叉型振動子の振動状態を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a vibrating state of a tuning fork type vibrator.
【図18】外部からの振動または衝撃による音叉型振動
子の揺動運動を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a swinging motion of a tuning fork type oscillator due to external vibration or impact.
【図19】アームの先端がケースに接触する状態を示す
図である。FIG. 19 is a diagram showing a state in which the tip of the arm contacts the case.
【図20】アームの先端が回路基板に接触する状態を示
す図である。FIG. 20 is a diagram showing a state in which the tip of the arm contacts the circuit board.
【図21】外部からの振動による音叉型振動子の並進運
動を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing translational movement of a tuning fork type oscillator due to external vibration.
【図22】外部からの振動による音叉型振動子の回転運
動を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a rotational movement of a tuning fork type oscillator due to external vibration.
1 音叉型振動子 2,3 アーム 4 ベース 5 ステム 6 支持基板 7 支持アーム 8 接着層 9 キャップ 10 ケース 11 回路基板 21 揺動制限部材 1 Tuning fork vibrator A few arms 4 base 5 stems 6 Support substrate 7 Support arm 8 Adhesive layer 9 cap 10 cases 11 circuit board 21 Swing limiting member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 寛 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 谷内 雅紀 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 佐藤 良夫 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 菊池 一二 神奈川県横浜市港北区新横浜3丁目18番3 号 富士通東和エレクトロン株式会社内 (72)発明者 高橋 芳孝 神奈川県横浜市港北区新横浜3丁目18番3 号 富士通東和エレクトロン株式会社内 Fターム(参考) 2F105 AA01 BB03 BB12 CC01 CD02 CD06 CD13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroshi Ishikawa 4-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 within Fujitsu Limited (72) Inventor Masaki Taniuchi 4-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 within Fujitsu Limited (72) Inventor Yoshio Sato 4-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 within Fujitsu Limited (72) Inventor Kikuchi Koji 3-18-3 Shin-Yokohama, Kohoku Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Issue inside Fujitsu Towa Electron Limited (72) Inventor Yoshitaka Takahashi 3-18-3 Shin-Yokohama, Kohoku Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture Issue inside Fujitsu Towa Electron Limited F term (reference) 2F105 AA01 BB03 BB12 CC01 CD02 CD06 CD13
Claims (3)
振動子と、前記ベースを支持する支持基板とを備え、駆
動側振動としての前記音叉型振動子の面内振動と、検出
側振動としての前記音叉型振動子及び支持基板が一体と
なった捩じり振動とを行う音叉型振動ジャイロにおい
て、前記駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の共
振周波数との差の絶対値が要求周波数特性の上限値以上
であることを特徴とする音叉型振動ジャイロ。1. A tuning fork type vibrator having two arms and a base, and a support substrate for supporting the base, wherein an in-plane vibration of the tuning fork type vibrator as driving side vibration and a detection side vibration are provided. In a tuning fork type vibration gyro that performs torsional vibration in which the tuning fork type vibrator and a supporting substrate are integrated, the absolute value of the difference between the resonance frequency of the drive side vibration and the resonance frequency of the detection side vibration is the required frequency. A tuning fork type vibrating gyro, which is characterized in that the characteristic is not less than the upper limit.
値の3倍以上である請求項1記載の音叉型振動ジャイ
ロ。2. The tuning fork type vibration gyro according to claim 1, wherein the absolute value of the difference is three times or more the upper limit value of the required frequency characteristic.
振動子と、駆動側振動を励振する回路と、回転角速度が
加わった場合に生じる検出側振動を検出する検出回路
と、該検出回路の検出信号をデジタル変換して信号処理
する信号処理回路とを備え、該信号処理回路におけるサ
ンプリング周波数が信号処理時の積分時間の逆数の2倍
より大きい音叉型振動ジャイロにおいて、前記駆動側振
動の共振周波数と前記検出側振動の共振周波数との差の
絶対値が前記積分時間の逆数より大きいことを特徴とす
る音叉型振動ジャイロ。3. A tuning fork type oscillator having two arms and a base, a circuit for exciting a driving side vibration, a detection circuit for detecting a detection side vibration generated when a rotational angular velocity is applied, and a detection of the detection circuit. A tuning fork type vibration gyro having a signal processing circuit for converting a signal into a digital signal and processing the signal, wherein the sampling frequency in the signal processing circuit is greater than twice the reciprocal of the integration time during signal processing. A tuning fork type vibration gyro, wherein the absolute value of the difference between the resonance frequency of the detection side vibration and the resonance frequency is larger than the reciprocal of the integration time.
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US9448068B2 (en) | 2010-02-18 | 2016-09-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Angular velocity sensor |
-
2003
- 2003-04-24 JP JP2003120485A patent/JP2003279356A/en active Pending
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