JP2010185739A - Thee-axis detection angular velocity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に、X軸、Y軸およびZ軸の3軸方向の角速度を検出することが可能な3軸検出角速度センサに関するものである。 In particular, the present invention relates to a triaxial detection angular velocity sensor capable of detecting angular velocities in the triaxial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
従来のこの種の3軸検出角速度センサは、図13、図14に示すように構成されていた。 Conventional three-axis detection angular velocity sensors of this type are configured as shown in FIGS.
図13は従来の3軸検出角速度センサの側断面図、図14は同3軸検出角速度センサの上面図である。 FIG. 13 is a side sectional view of a conventional triaxial detection angular velocity sensor, and FIG. 14 is a top view of the triaxial detection angular velocity sensor.
図13、図14において、1はSiからなる直方体形状の質量部である。そして、この質量部1は、X軸方向およびY軸方向の共振周波数が略同一になるように構成されている。2は内周および外周が8角形状をなし、かつその全周にわたって延出されたSiからなる支持部材で、この支持部材2は、前記質量部1を外方全周から支持するとともに、上面に複数のPZTからなる外側駆動圧電体3および内側駆動圧電体4を設けている。また、支持部材2の上面には、前記外側駆動圧電体3および内側駆動圧電体4の間に位置して、外側検出圧電体5および内側検出圧電体6を設けている。7はSiからなる四角形筒状の枠体で、この枠体7は前記支持部材2を一体に支持している。
13 and 14,
以上のように構成された従来の3軸検出角速度センサについて、次に、その動作を説明する。 Next, the operation of the conventional three-axis detection angular velocity sensor configured as described above will be described.
支持部材2における外側駆動圧電体3および内側駆動圧電体4に交流電圧を印加すると、振動子1がZ軸方向およびY軸方向に振動駆動する。そして、その状態において、振動子1のX軸、Y軸およびZ軸周りに角速度が発生すると、振動子1が振動駆動する方向および角速度が発生する方向の両者と垂直な方向にF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。そして、このコリオリ力により外側検出圧電体5および内側検出圧電体6から発生する電荷をIV変換した後、同期検波することにより、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の角速度を検出するものであった。
When an AC voltage is applied to the outer drive
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、上記した従来の構成では、質量部1のX軸方向の駆動周波数とY軸方向の駆動周波数とが略同一であるため、質量部1のX軸方向の検知周波数とY軸方向の検知周波数とが略同一となり、これにより、X軸周りおよびY軸周りの角速度が相互に干渉することになって、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が変動してしまうという課題を有していた。
However, in the above-described conventional configuration, the driving frequency in the X-axis direction of the
本発明は上記従来の課題を解決するもので、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が相互に干渉するということはなく、出力信号が安定している3軸検出角速度センサを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a three-axis detection angular velocity sensor in which output signals due to angular velocities around the X axis and the Y axis do not interfere with each other and the output signals are stable. It is for the purpose.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、X軸、Y軸およびZ軸の3軸方向に変位可能な質量部と、この質量部を支持するとともにX軸方向に延出されかつ上面に少なくとも1つの駆動圧電体と少なくとも1つの検出圧電体とを設けたX軸方向支持部材と、前記質量部を支持するとともにY軸方向に延出されかつ上面に少なくとも1つの駆動圧電体と少なくとも1つの検出圧電体とを設けたY軸方向支持部材とを備え、前記質量部のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしたもので、この構成によれば、質量部のX軸方向の検知周波数とY軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、X軸周りおよびY軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が安定しているという作用効果を有するものである。 According to the first aspect of the present invention, a mass part that is displaceable in the three axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis, and supports the mass part, is extended in the X axis direction, and is provided at least on the upper surface. An X-axis direction support member provided with one drive piezoelectric body and at least one detection piezoelectric body, and supporting the mass portion, extending in the Y-axis direction, and having at least one drive piezoelectric body and at least one on the upper surface And a Y-axis direction support member provided with a detection piezoelectric body, wherein the drive frequencies of the mass portion in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are made different from each other. Since the detection frequency in the X-axis direction and the detection frequency in the Y-axis direction of the mass part are not substantially the same, the angular velocities around the X-axis and the Y-axis do not interfere with each other. Around axis and Y Output signals by angular velocity around are those having the effect that is stable.
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、X軸、Y軸、Z軸方向の駆動周波数を比較して、中央の駆動周波数値の軸方向に振動駆動させるとともに、他の2軸方向の角速度により発生する出力信号を中央の駆動周波数で同期検波することにより、他の2軸方向の各々の角速度を検出し、さらに他の2軸方向のうちのいずれか一方を振動駆動させるとともに、中央の駆動周波数の軸方向の角速度により発生する出力信号を他の2軸方向のいずれか一方の駆動周波数で同期検波することにより、中央の駆動周波数の軸方向の角速度を検出するようにしたもので、この構成によれば、中央の駆動周波数の軸方向の角速度により発生する出力信号を他の2軸方向のいずれか一方の駆動周波数で同期検波することにより、中央の駆動周波数の軸方向の角速度を検出するようにしているため、駆動と検知の周波数が近づくことになり、これにより、3軸の角速度による出力信号の感度が大きくなるという作用効果を有するものである。
In the invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、他の2軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号の逆位相からなる出力信号を、他の2軸方向のうちの他方の軸方向に加わる角速度により発生するコリオリ力による出力信号に注入するようにしたもので、この構成によれば、他の2軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号の逆位相からなる出力信号を、他の2軸方向のうちの他方の軸方向に加わる角速度により発生するコリオリ力による出力信号に注入するようにしているため、他の2軸方向のうちのいずれか一方の振動駆動信号によって、他方の軸周りの角速度を検出する出力信号に発生する変動を防止することができるという作用効果を有するものである。
In the invention according to
以上のように本発明の3軸検出角速度センサは、X軸、Y軸およびZ軸の3軸方向に変位可能な質量部と、この質量部を支持するとともにX軸方向に延出されかつ上面に少なくとも1つの駆動圧電体と少なくとも1つの検出圧電体とを設けたX軸方向支持部材と、前記質量部を支持するとともにY軸方向に延出されかつ上面に少なくとも1つの駆動圧電体と少なくとも1つの検出圧電体とを設けたY軸方向支持部材とを備え、前記質量部のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしているため、X軸方向の検知周波数とY軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、X軸周りおよびY軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が安定している3軸検出角速度センサを提供することができるという優れた効果を有するものである。 As described above, the three-axis detection angular velocity sensor of the present invention has a mass part that can be displaced in the three-axis directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, and supports the mass part and extends in the X-axis direction. An X-axis direction support member provided with at least one drive piezoelectric body and at least one detection piezoelectric body, and supporting the mass portion and extending in the Y-axis direction, and at least one drive piezoelectric body on the upper surface and at least And a Y-axis direction support member provided with one detection piezoelectric body, and the drive frequencies of the mass portion in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are different from each other. Since the detection frequency and the detection frequency in the Y-axis direction are not substantially the same, the angular velocities around the X-axis and the Y-axis do not interfere with each other. Angular velocity Output signal by is one that has an excellent effect that it is possible to provide a three-axis angular velocities detected sensor is stable.
以下、本発明の一実施の形態における3軸検出角速度センサについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a three-axis detection angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態における3軸検出角速度センサの側断面図、図2は同3軸検出角速度センサの上面図、図3は同3軸検出角速度センサにおける第1のX軸方向支持部材の側断面図、図4は同3軸検出角速度センサの回路図である。 1 is a side sectional view of a triaxial detection angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view of the triaxial detection angular velocity sensor, and FIG. 3 is a first X-axis direction of the triaxial detection angular velocity sensor. FIG. 4 is a circuit diagram of the triaxial detection angular velocity sensor.
図1〜図4において、21はSiからなる直方体形状の質量部である。22はSiからなる第1のX軸方向支持部材で、この第1のX軸方向支持部材22は、前記質量部21における一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のPZTからなる外側駆動圧電体23を設け、さらに上面の内側に一対のPZTからなる内側駆動圧電体24を設けているものである。また、前記第1のX軸方向支持部材22の上面には、前記一対の外側駆動圧電体23の間に位置して、外側検出圧電体25を設けており、さらに前記内側駆動圧電体24の間に位置して、内側検出圧電体26を設けているものである。
1-4, 21 is a rectangular parallelepiped mass part which consists of Si.
27はSiからなる第2のX軸方向支持部材で、この第2のX軸方向支持部材27は、前記質量部21における前記第1のX軸方向支持部材22を設けた側と反対側の一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のPZTからなる外側駆動圧電体28を設け、さらに上面の内側に一対のPZTからなる内側駆動圧電体29を設けているものである。また、前記第2のX軸方向支持部材27の上面には、前記一対の外側駆動圧電体28の間に位置して、外側検出圧電体30を設けており、さらに前記内側駆動圧電体29の間に位置して、内側検出圧電体31を設けているものである。
32はSiからなる第1のY軸方向支持部材で、この第1のY軸方向支持部材32は、前記質量部21における一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のPZTからなる外側駆動圧電体33を設け、さらに上面の内側に一対のPZTからなる内側駆動圧電体34を設けているものである。また、前記第1のY軸方向支持部材32の上面には、前記一対の外側駆動圧電体33の間に位置して、外側検出圧電体35を設けており、さらに前記内側駆動圧電体34の間に位置して、内側検出圧電体36を設けているものである。そしてまた、前記第1のY軸方向支持部材32の上面には、前記外側駆動圧電体33の外側に位置して外側モニタ圧電体37を設けるとともに、内側駆動圧電体34の外側に位置して内側モニタ圧電体38を設けているものである。
39はSiからなる第2のY軸方向支持部材で、この第2のY軸方向支持部材39は、前記質量部21における前記第1のY軸方向支持部材32を設けた側と反対側の一側面の上部を支持するとともに、上面の外側に一対のPZTからなる外側駆動圧電体40を設け、さらに上面の内側に一対のPZTからなる内側駆動圧電体41を設けているものである。また、前記第2のY軸方向支持部材39の上面には、前記一対の外側駆動圧電体40の間に位置して、外側検出圧電体42を設けており、さらに前記内側駆動圧電体41の間に位置して、内側検出圧電体43を設けているものである。そしてまた、前記第2のY軸方向支持部材39の上面には、一対の内側駆動圧電体41の外側に位置して一対の内側モニタ圧電体67を設けているものである。
39 is a second Y-axis direction support member made of Si, and this second Y-axis
また、前記第1のX軸方向支持部材22の上面に位置する外側駆動圧電体23および外側検出圧電体25は、図3に示すように、Siからなる第1のX軸方向支持部材22の上面に設けたPtとTiとの合金薄膜からなる共通GND電極44の上面に設けられ、そして、外側駆動圧電体23の上面に駆動電極45を設けるとともに、外側検出圧電体25の上面に検出電極46を設けているものである。そしてまた、前記質量部21は、第1のX軸方向支持部材22、第2のX軸方向支持部材27、第1のY軸方向支持部材32および第2のY軸方向支持部材39で支持することにより、X軸方向の駆動周波数が39kHz、Y軸方向の駆動周波数が41kHz、Z軸方向の駆動周波数が40kHzになるように構成されているものである。すなわち、質量部21の駆動周波数がX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向でそれぞれ異なるようにするとともに、Z軸方向の駆動周波数が中央の値になるように設定されているものである。
Further, as shown in FIG. 3, the outer drive
そして、前記第1のX軸方向支持部材22、第2のX軸方向支持部材27、第1のY軸方向支持部材32および第2のY軸方向支持部材39は、図2に示すように、それらの間に4つの孔68を有するとともに、外周側を一体に接続した外周部69を有し、さらに前記外周部69の上面にはICからなる処理回路48を設けているものである。
The first X-axis
47はSiからなる四角形筒状の枠体で、この枠体47は前記第1のX軸方向支持部材22、第2のX軸方向支持部材27、第1のY軸方向支持部材32および第2のY軸方向支持部材39と連接された外周部69を支持しているものである。
前記外周部69の上面に設けた処理回路48は、前記外側駆動圧電体23,28,33,40、内側駆動圧電体24,29,34,41、外側検出圧電体25,30,35,42および内側検出圧電体26,31,36,43と回路パターン(図示せず)により電気的に接続しており、さらに、この処理回路48からの出力信号を回路パターン(図示せず)を介して外部回路(図示せず)に出力しているものである。
The
また、前記処理回路48は、図4に示すように、駆動回路49と検出回路50で構成され、そして、駆動回路49は、Z軸方向駆動回路51aと、Y軸方向駆動回路51bとで構成されているものである。そしてまた、前記Z軸方向駆動回路51aは第1のY軸方向支持部材32における外側モニタ圧電体37と第2のY軸方向支持部材39における内側モニタ圧電体67とからの出力信号の差動値をZ軸方向駆動回路51aにおけるIV変換器52、バンドパスフィルター53およびAGC回路54を介して外側駆動圧電体23,28,33,40および内側駆動圧電体24,29,34,41に入力することにより、質量部21をZ軸方向に一定の振幅で振動駆動させているものである。また、これと同様に、前記Y軸方向駆動回路51bは第1のY軸方向支持部材32における内側モニタ圧電体38と第2のY軸方向支持部材39における内側モニタ圧電体67とからの出力信号の差動値をY軸方向駆動回路51bにおけるIV変換器52、バンドパスフィルター56およびAGC回路57を介して外側駆動圧電体33、40および内側駆動圧電体34、41に入力することにより、質量部21をY軸方向に一定の振幅で駆動振動させているものである。
Further, as shown in FIG. 4, the
そしてまた、前記検出回路50はY方向コリオリ力検出回路58とX方向コリオリ力検出回路59とで構成され、そして、Y方向コリオリ力検出回路58は、第1のY軸方向支持部材32における外側検出圧電体35および内側検出圧電体36の出力信号をIV変換器60に入力するとともに、第2のY軸方向支持部材39における外側検出圧電体42および内側検出圧電体43の出力信号をIV変換器61に入力し、両者の差動を取った後、同期検波器62によって、Z軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、X軸周りの角速度を検出するものである。また、前記X方向コリオリ力検出回路59は、第1のX軸方向支持部材22における外側検出圧電体25および内側検出圧電体26の出力信号を入力するIV変換器63と、第2のX軸方向支持部材27における外側検出圧電体30および内側検出圧電体31からの出力信号を入力するIV変換器64からの出力信号との差動値を同期検波器65によって、Z軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Y軸周りの角速度を検出するものである。さらに、これらと同様にして、同期検波器66によって、Y軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Z軸周りの角速度を検出するものである。
The
以上のように構成された本発明の一実施の形態における3軸検出角速度センサについて、次に、その組立方法を説明する。 Next, a method for assembling the three-axis detection angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
まず、予め準備したSiからなる基材(図示せず)の上面に、PtとTiの合金薄膜からなる共通GND電極44を蒸着により形成し、その後、共通GND電極44の上面にPZT薄膜からなる外側駆動圧電体23,28,33,40、内側駆動圧電体24,29,34,41、外側検出圧電体25,30,35,42、内側検出圧電体26,31,36,43、外側モニタ圧電体37および内側モニタ圧電体38,67を蒸着により形成する。
First, a
次に、外側駆動圧電体23,28,33,40、内側駆動圧電体24,29,34,41、外側検出圧電体25,30,35,42、内側検出圧電体26,31,36,43、外側モニタ圧電体37および内側モニタ圧電体38,67の上面にTiとAuの合金薄膜からなる駆動電極45、検出電極46およびモニタ電極(図示せず)を形成する。
Next, the outer drive
次に、共通GND電極44側に電圧を印加するとともに、駆動電極45、検出電極46およびモニタ電極(図示せず)を接地することにより、外側駆動圧電体23,28,33,40、内側駆動圧電体24,29,34,41、外側検出圧電体25,30,35,42、内側検出圧電体26,31,36,43、外側モニタ圧電体37および内側モニタ圧電体38,67を分極する。
Next, while applying a voltage to the
最後に、基材(図示せず)における不要な箇所を除去することにより、質量部21、第1のX軸方向支持部材22、第2のX軸方向支持部材27、第1のY軸方向支持部材32、第2のY軸方向支持部材39、外周部69および枠体47を形成した後、回路パターン(図示せず)にICからなる処理回路48を半田付けする。
Finally, by removing unnecessary portions in the base material (not shown), the
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における3軸検出角速度センサについて、次に、その動作を説明する。 Next, the operation of the three-axis detection angular velocity sensor according to the embodiment of the present invention constructed and assembled as described above will be described.
まず、最初に質量部21にX軸周りの角速度が付加される場合を説明する。
First, a case where an angular velocity around the X axis is first added to the
まず、内側駆動圧電体24,29,34,41に正電圧を印加すると同時に、外側駆動圧電体23,28,33,40に負電圧を印加すると、図5に示すように、内側駆動圧電体24,29,34,41は伸びるとともに外側駆動圧電体23,28,33,40は縮むことになり、その結果、質量部21は上方に向かって移動する。次に、内側駆動圧電体24,29,34,41に負電圧を印加すると同時に、外側駆動圧電体23,28,33,40に正電圧を印加すると、内側駆動圧電体24,29,34,41は縮むとともに外側駆動圧電体23,28,33,40は伸びることになり、その結果、質量部21は下方に向かって移動する。すなわち、質量部21はZ軸方向の駆動周波数で速度Vの振動駆動をするものである。そして、この質量部21の振動駆動は外側モニタ圧電体37および内側モニタ圧電体67から発生する出力信号が一定になるように、内側駆動圧電体24,29,34,41および外側駆動圧電体23,28,33,40に印加する電圧を調整することにより、振動駆動の振幅を制御している。
First, when a positive voltage is applied to the inner driving
そしてまた、質量部21がZ軸方向の駆動周波数で振動駆動をしている状態において、質量部21がX軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、図6に示すように、質量部21にY軸方向のF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部21はY軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、例えば、図7に示すように、第1のY軸方向支持部材32における外側検出圧電体35および内側検出圧電体36が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第2のY軸方向支持部材39における外側検出圧電体42および内側検出圧電体43が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体35および内側検出圧電体36から発生する電荷をIV変換器60により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体42および内側検出圧電体43から発生する電荷をIV変換器61により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図8に示すように、Z軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器62によって同期検波することにより、X軸周りの角速度を検出するものである。
Further, when the
このとき、質量部21のX軸方向とY軸方向の駆動周波数を互いに異ならせるようにしているため、X軸方向の検知周波数とY軸方向の検知周波数が略同一になるということはなくなり、これにより、X軸周りおよびY軸周りの角速度が相互に干渉するということはなくなるため、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が安定しているという効果を有するものである。
At this time, since the driving frequency of the
次に、質量部21にY軸周りの角速度が付加される場合を説明する。この場合も、前述したX軸周りの角速度を検出する場合と同様に、質量部21がZ軸方向に振動駆動をしている状態において、質量部21がY軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、図9に示すように、質量部21にX軸方向のF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部21はX軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、第1のX軸方向支持部材22における外側検出圧電体23および内側検出圧電体25が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第2のX軸方向支持部材27における外側検出圧電体30および内側検出圧電体31が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体23および内側検出圧電体26から発生する電荷をIV変換器63により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体30および内側検出圧電体31から発生する電荷をIV変換器64により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図10に示すように、Z軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器66によって同期検波することにより、Y軸周りの角速度を検出するものである。
Next, a case where an angular velocity around the Y axis is added to the
次に、質量部21にZ軸周りの角速度が付加される場合を説明する。Z軸周りの角速度を検出するためには、図11に示すように、質量部21がY軸方向に振動駆動をするようにする。
Next, a case where an angular velocity around the Z axis is added to the
まず、第1のY軸方向支持部材32における外側駆動圧電体33および内側駆動圧電体34に正電圧を印加すると同時に、第2のY軸方向支持部材39における外側駆動圧電体40および内側駆動圧電体41に負電圧を印加すると、外側駆動圧電体33および内側駆動圧電体34は伸びるとともに外側駆動圧電体40および内側駆動圧電体41は縮むことになり、その結果、質量部21は第1のY軸方向支持部材32に向かって移動する。
First, a positive voltage is applied to the outer drive
次に、第1のY軸方向支持部材32における外側駆動圧電体33および内側駆動圧電体34に負電圧を印加すると同時に、第2のY軸方向支持部材39における外側駆動圧電体40および内側駆動圧電体41に正電圧を印加すると、外側駆動圧電体33および内側駆動圧電体34は縮むとともに外側駆動圧電体40および内側駆動圧電体41は伸びることになり、その結果、質量部21は第2のY軸方向支持部材39に向かって移動する。すなわち、質量部21はY軸方向の駆動周波数で速度Vの振動駆動をするものである。そして、この質量部21の振動駆動は内側モニタ圧電体38,67から発生する出力信号が一定になるように、外側駆動圧電体33、内側駆動圧電体34、外側駆動圧電体40および内側駆動圧電体41に印加する電圧を調整することにより、振動駆動の振幅を制御している。
Next, a negative voltage is applied to the outer drive
そして、質量部21がY軸方向に振動駆動をしている状態において、質量部21がZ軸方向の中心軸周りに角速度ωで回転すると、質量部21にX軸方向のF=2mV×ωのコリオリ力が発生する。このコリオリ力により、質量部21はX軸方向に振動駆動するため、この振動駆動によって、第1のX軸方向支持部材22における外側検出圧電体25および内側検出圧電体26が伸びることにより正電荷が発生するとともに、第2のX軸方向支持部材27における外側検出圧電体30および内側検出圧電体31が縮むことにより負電荷が発生する。そして、外側検出圧電体25および内側検出圧電体26から発生する電荷をIV変換器63により出力信号に変換するとともに、外側検出圧電体30および内側検出圧電体31から発生する電荷をIV変換器64により出力信号に変換し、両者の差動を取った後、図12に示すように、Y軸方向の振動駆動の周波数で、同期検波器66によって同期検波することにより、Z軸周りの角速度を検出するものである。
When the
上記したように、Z軸周りの角速度を検出するためには、質量部21がY軸方向に振動駆動をするようにする必要があるが、この振動駆動信号の逆位相をY軸方向コリオリ力検出回路58における同期検波器62の前段に注入することにより、駆動回路49によるY軸方向の振動駆動によって、X軸周りの角速度を検出する出力信号に発生する変動を防止することができるという効果が得られるものである。
As described above, in order to detect the angular velocity around the Z-axis, it is necessary for the
また、中央の駆動周波数値であるZ軸方向に振動駆動させるとともに、X軸およびY軸の2軸方向の角速度により発生する出力信号をZ軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、X軸およびY軸の2軸方向の各々の角速度を検出し、さらに他のY軸方向に振動駆動させるとともに、Z軸周りの角速度により発生する出力信号をY軸方向の駆動周波数で同期検波することにより、Z軸周りの軸方向の角速度を検出するようにしているため、駆動と検知の周波数が近づくことになり、これにより、3軸の角速度による出力信号の感度が大きくなるという効果が得られるものである。 In addition, while driving in the Z-axis direction, which is the center drive frequency value, and synchronously detecting the output signal generated by the angular velocity in the two-axis direction of the X-axis and the Y-axis at the drive frequency in the Z-axis direction, By detecting the angular velocities in the two axis directions of the Y axis and the Y axis, and further driving the vibration in the other Y axis direction, and synchronously detecting the output signal generated by the angular velocity around the Z axis at the driving frequency in the Y axis direction Since the angular velocity in the axial direction around the Z axis is detected, the drive and detection frequencies are close to each other, thereby obtaining the effect of increasing the sensitivity of the output signal due to the angular velocity of the three axes. It is.
本発明に係る3軸検出角速度センサは、X軸周りおよびY軸周りの角速度による出力信号が相互に干渉するということはなく、出力信号が安定している3軸検出角速度センサを提供することができるという効果を有するものであり、特にX軸、Y軸およびZ軸の3軸方向の角速度を検出することが可能な3軸検出角速度センサに適用して有用なものである。 The triaxial detection angular velocity sensor according to the present invention provides a triaxial detection angular velocity sensor in which output signals due to angular velocities around the X axis and the Y axis do not interfere with each other and the output signals are stable. In particular, the present invention is useful when applied to a three-axis detection angular velocity sensor capable of detecting angular velocities in the three-axis directions of the X, Y, and Z axes.
21 質量部
22,27 X軸方向支持部材
23,24,28,29,33,34,40,41 駆動圧電体
25,26,30,31,35,36,42,43 検出圧電体
32,39 Y軸方向支持部材
37,38,67 モニタ圧電体
21
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-
2009
- 2009-02-12 JP JP2009029434A patent/JP2010185739A/en active Pending
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