JP2011038955A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011038955A JP2011038955A JP2009188218A JP2009188218A JP2011038955A JP 2011038955 A JP2011038955 A JP 2011038955A JP 2009188218 A JP2009188218 A JP 2009188218A JP 2009188218 A JP2009188218 A JP 2009188218A JP 2011038955 A JP2011038955 A JP 2011038955A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- signal
- detection
- vibrator
- angular velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
【解決手段】XY平面に広がる可撓性支持体の下面中央に振動子を接合し、上面に駆動用素子群と検出用素子群とを配したセンサ本体部300を用意する。動作信号発生器100により、振動子を前半周期にZ軸励振する駆動信号DrZと後半周期にX軸励振する駆動信号DrXを発生し、マトリクス変換器200を介して駆動用素子群に供給する。検出用素子群からの信号により、振動子の各軸方向の変位SΔx,SΔy,SΔzを検出し、これをスイッチSWを介して振動安定期のみAM検波器AMDおよび駆動信号に同期した同期検波器SDに与える。X軸振動の振幅Fxa,位相FxpとZ軸振動の振幅Fza,位相Fzpを動作信号発生器100へ帰還させ、フィードバック制御し、所定の同期検波器SDから出力される信号を3軸の角速度ωx,ωy,ωzとして出力する。
【選択図】図3
Description
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、X軸正側駆動用素子とX軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると振動子がX軸に沿って振動し、Y軸正側駆動用素子とY軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると振動子がY軸に沿って振動し、4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると振動子がZ軸に沿って振動するように、可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を有し、
検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、X軸正側検出用素子とX軸負側検出用素子とは、振動子がX軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Y軸正側検出用素子とY軸負側検出用素子とは、振動子がY軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Z軸変位検出用素子は、振動子がZ軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を有し、
検出回路は、
第1の半周期T1と第2の半周期T2とによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有し、
第1の半周期T1には、特定の駆動素子に振動子を第1の座標軸方向に振動させるための駆動信号を供給し、第2の半周期T2には、特定の駆動素子に振動子を第2の座標軸方向に振動させるための駆動信号を供給し、
第1の半周期T1において振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第1の座標軸方向に関する安定振動期の期間、検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第3の座標軸まわりの角速度を検出するとともに、検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第2の座標軸まわりの角速度を検出し、
第2の半周期T2において振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第2の座標軸方向に関する安定振動期の期間、検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第1の座標軸まわりの角速度を検出するようにしたものである。
検出回路が、検出用素子群から得られる信号に基づいて振動子の位相および振幅を測定する機能と、この測定値に基づいて、振動子の位相および振幅に対するフィードバック制御を行う機能と、を有するようにしたものである。
特定の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、振動子を当該振動方向へ振動させるための駆動信号の供給開始時から、振動子が安定した振動状態になると予想される時点までの期間αを、(1/f0)×50≦α≦(1/f0)×125の範囲に設定するようにしたものである。
第1の座標軸方向についての振動子の共振周波数をf1とし、第2の座標軸方向についての振動子の共振周波数をf2とした場合に、第1の半周期T1を、(1/f1)×100≦T1≦(1/f1)×250の範囲に設定し、第2の半周期T2を、(1/f2)×100≦T2≦(1/f2)×250の範囲に設定するようにしたものである。
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
検出用素子群から得られる検出信号に基づく制御を行いながら、駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、X軸正側駆動用素子とX軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると振動子がX軸に沿って振動し、Y軸正側駆動用素子とY軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると振動子がY軸に沿って振動し、4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると振動子がZ軸に沿って振動するように、可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を果たし、
検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、X軸正側検出用素子とX軸負側検出用素子とは、振動子がX軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Y軸正側検出用素子とY軸負側検出用素子とは、振動子がY軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Z軸変位検出用素子は、振動子がZ軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を果たし、
検出回路は、
第1の半周期T1と第2の半周期T2とによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有するようにし、更に、
第1の半周期T1には、所定の周波数および振幅をもった交流信号が配されており、第2の半周期T2には、何ら交流信号が配されていない、第1の駆動信号を発生する第1の駆動信号発生部と、
第1の半周期T1には、何ら交流信号が配されておらず、第2の半周期T2には、所定の周波数および振幅をもった交流信号が配されている、第2の駆動信号を発生する第2の駆動信号発生部と、
第1の半周期T1には、第1の駆動信号の正側のピークに同期した位置に第1の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、第2の半周期T2には、第2の駆動信号の正側のピークに同期した位置に第2の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、正側同期検波信号を発生する正側同期検波信号発生部と、
第1の半周期T1には、第1の駆動信号の負側のピークに同期した位置に第1の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、第2の半周期T2には、第2の駆動信号の負側のピークに同期した位置に第2の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、負側同期検波信号を発生する負側同期検波信号発生部と、
第1の半周期T1において振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第1の安定振動期を示す第1の検波イネーブル信号を発生する第1の検波イネーブル信号発生部と、
第2の半周期T2において振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第2の安定振動期を示す第2の検波イネーブル信号を発生する第2の検波イネーブル信号発生部と、
第1の半周期T1には、振動子を第1の座標軸方向に振動させるために必要な駆動用素子に第1の駆動信号もしくはその位相反転信号を供給し、第2の半周期T2には、振動子を第2の座標軸方向に振動させるために必要な駆動用素子に第2の駆動信号もしくはその位相反転信号を供給するマトリクス変換器と、
第1の安定振動期の期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第3の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第1の角速度検出部と、
第1の安定振動期の期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第2の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第2の角速度検出部と、
第2の安定振動期の期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより検出用素子群から得られる振動子のコリオリ力に起因した第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第1の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第3の角速度検出部と、
第1の安定振動期の期間、検出用素子群から得られる振動子の第1の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子の振幅を測定する第1の振幅測定部と、
第1の安定振動期の期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより検出用素子群から得られる振動子の第1の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子の位相を測定する第1の位相測定部と、
第2の安定振動期の期間、検出用素子群から得られる振動子の第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子の振幅を測定する第2の振幅測定部と、
第2の安定振動期の期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより検出用素子群から得られる振動子の第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子の位相を測定する第2の位相測定部と、
第1の振幅測定部によって測定された振幅および第1の位相測定部によって測定された位相に基づいて、第1の駆動信号発生部が発生する第1の駆動信号の周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するとともに、第2の振幅測定部によって測定された振幅および第2の位相測定部によって測定された位相に基づいて、第2の駆動信号発生部が発生する第2の駆動信号の周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備えるようにしたものである。
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
検出用素子群から得られる検出信号に基づく制御を行いながら、駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、X軸正側駆動用素子とX軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると振動子がX軸に沿って振動し、4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると振動子がZ軸に沿って振動するように、可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を果たし、
検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、X軸正側検出用素子とX軸負側検出用素子とは、振動子がX軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Y軸正側検出用素子とY軸負側検出用素子とは、振動子がY軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、Z軸変位検出用素子は、振動子がZ軸方向に変位したときに可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を果たし、
検出回路は、
第1の半周期Tzと第2の半周期Txとによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有するようにし、更に、
第1の半周期Tzには、所定の周波数fzおよび振幅Azをもった交流信号が配されており、第2の半周期Txには、何ら交流信号が配されていない、Z軸駆動信号DrZを発生するZ軸駆動信号発生部と、
第1の半周期Tzには、何ら交流信号が配されておらず、第2の半周期Txには、所定の周波数fxおよび振幅Axをもった交流信号が配されている、X軸駆動信号DrXを発生するX軸駆動信号発生部と、
第1の半周期Tzには、Z軸駆動信号DrZの正側のピークに同期した位置にZ軸駆動信号DrZの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、第2の半周期Txには、X軸駆動信号DrXの正側のピークに同期した位置にX軸駆動信号DrXの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、正側同期検波信号SdAを発生する正側同期検波信号発生部と、
第1の半周期Tzには、Z軸駆動信号DrZの負側のピークに同期した位置にZ軸駆動信号DrZの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、第2の半周期Txには、X軸駆動信号DrXの負側のピークに同期した位置にX軸駆動信号DrXの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、負側同期検波信号SdBを発生する負側同期検波信号発生部と、
第1の半周期Tzにおいて振動子がZ軸に沿って安定した振動状態を維持すると予想される第1の安定振動期βzを示すZ軸検波イネーブル信号EnZを発生するZ軸検波イネーブル信号発生部と、
第2の半周期Txにおいて振動子がX軸に沿って安定した振動状態を維持すると予想される第2の安定振動期βxを示すX軸検波イネーブル信号EnXを発生するX軸検波イネーブル信号発生部と、
第1の半周期Tzには、4組の駆動用素子のすべてにZ軸駆動信号DrZを供給し、第2の半周期Txには、X軸正側駆動用素子にX軸駆動信号DrXを供給しX軸負側駆動用素子にX軸駆動信号DrXの位相反転信号を供給するマトリクス変換器と、
第1の安定振動期βzの期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより、X軸正側検出用素子の検出信号とX軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、Y軸まわりの角速度ωyを示す電気信号を出力するY軸まわり角速度検出部と、
第1の安定振動期βzの期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより、Y軸正側検出用素子の検出信号とY軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、X軸まわりの角速度ωxを示す電気信号を出力するX軸まわり角速度検出部と、
第2の安定振動期βxの期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより、Y軸正側検出用素子の検出信号とY軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、Z軸まわりの角速度ωzを示す電気信号を出力するZ軸まわり角速度検出部と、
第1の安定振動期βzの期間、Z軸変位検出用素子から得られる振動子のZ軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子のZ軸方向の振幅を測定するZ軸振幅測定部と、
第1の安定振動期βzの期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより、Z軸変位検出用素子から得られる振動子のZ軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子のZ軸方向の位相を測定するZ軸位相測定部と、
第2の安定振動期βxの期間、X軸正側検出用素子の検出信号とX軸負側検出用素子の検出信号との差として得られる振動子のX軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子のX軸方向の振幅を測定するX軸振幅測定部と、
第2の安定振動期βxの期間、正側同期検波信号および負側同期検波信号を利用することにより、X軸正側検出用素子の検出信号とX軸負側検出用素子の検出信号との差として得られる振動子のX軸方向への変位を示す検出値に基づいて、振動子のX軸方向の位相を測定するX軸位相測定部と、
Z軸振幅測定部によって測定された振幅およびZ軸位相測定部によって測定された位相に基づいて、Z軸駆動信号発生部が発生するZ軸駆動信号DrZの周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するとともに、X軸振幅測定部によって測定された振幅およびX軸位相測定部によって測定された位相に基づいて、X軸駆動信号発生部が発生するX軸駆動信号DrXの周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備えるようにしたものである。
マトリクス変換器が、
「DrZ+DrX」なる和信号を生成してX軸正側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ−DrX」なる差信号を生成してX軸負側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ」をY軸正側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ」をY軸負側駆動用素子に供給する回路と、
を有するようにしたものである。
角速度検出部が、
与えられた信号の信号値を、正側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する正側積算器と、
与えられた信号の信号値を、負側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する負側積算器と、
正側積算器の積算値と負側積算器の積算値との差を出力する差分器と、
によって構成される同期検波回路SDを有し、差分器によって求められた差に相当する電気信号を角速度を示す信号として出力するようにしたものである。
角速度検出部が、安定振動期の期間だけ検出値を通過させ、これを同期検波回路SDに与えるゲートスイッチSWを、更に有するようにしたものである。
位相測定部が、
与えられた信号の信号値を、正側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する正側積算器と、
与えられた信号の信号値を、負側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する負側積算器と、
正側積算器の積算値と負側積算器の積算値との差を出力する差分器と、
によって構成される同期検波回路SDを有し、差分器によって求められた差に相当する電気信号を位相の測定値を示す信号として出力するようにしたものである。
位相測定部が、安定振動期の期間だけ検出値を通過させ、これを同期検波回路SDに与えるゲートスイッチSWを、更に有するようにしたものである。
角速度検出部が、安定振動期でなくなったときに、直前の検出値を保持する機能を有し、次の安定振動期がくるまでの期間、保持していた検出値を継続して出力するようにしたものである。
フィードバック制御部が、半周期ごとのフィードバック制御を行う際に、当該半周期の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、駆動信号の周波数がf0となるような制御を行うようにしたものである。
フィードバック制御部が、半周期ごとのフィードバック制御を行う際に、当該半周期の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、駆動信号の周波数がf0の近傍の所定周波数(f0は除く)となるような制御を行うようにしたものである。
駆動信号の位相と、位相測定部によって測定された振動子の位相とが、90°の位相差を生じるような周波数を、周波数f0とみなして、駆動信号に対する周波数制御を行うようにしたものである。
駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体の上面に固定された圧電素子からなるようにしたものである。
駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体の上面に固定された変位電極と、この変位電極に対向する位置に固定された固定電極と、によって構成される容量素子からなるようにしたものである。
本発明に係る角速度センサは、センサ本体部と検出回路とによって構成される。ここでは、まず、センサ本体部の基本構造を説明する。センサ本体部は、振動子と、これを支持する可撓性支持体および固定部材と、振動子を振動させる駆動用素子群と、振動子の変位を検出する検出用素子群と、によって構成されている。
図3は、本発明に係る角速度センサの検出回路の構成を示す回路図である。この検出回路は、§1で述べたセンサ本体部に対して所定の駆動信号を供給して振動子20を所定の座標軸方向に振動させながら、振動子20の所定の座標軸方向への変位を検出して、所定の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する機能を果たす。また、この検出回路は、振動子の振動状態をモニタしながら、基準の振動状態を維持するようフィードバック制御を行う機能も果たす。
続いて、ここでは、図3に示す検出回路を用いて駆動される振動子20の運動について詳述する。前述したとおり、動作信号発生器100からマトリクス変換器200には、図4(2) に示すようなZ軸駆動信号DrZと、図4(3) に示すようなX軸駆動信号DrXとが供給される。
§2で述べたとおり、図3に示す検出回路において、センサ本体部300の下方に描かれている要素(400番台の符号が付された要素)は、振動子20のZ軸もしくはX軸方向に関する振動の振幅および位相と、振動子20に作用するX軸,Y軸,Z軸方向のコリオリ力とを検出する働きをする。以下、これらの各検出機能を個別に説明する。
図14は、本発明に係る角速度センサの全般動作を説明する信号波形図である。既に述べたとおり、図3に示す検出回路は、図14(1) に示すように、両半周期Tz,Txによって構成される周期Tごとの繰り返し動作を行う機能を有しており、図14(2) ,(3) に示すように、Z軸駆動信号DrZとX軸駆動信号DrXを用いて、振動子をZ軸方向およびX軸方向に交互に振動させる。一方、検波動作は、図14(4) ,(5) に示すZ軸検波イネーブル信号EnZおよびX軸検波イネーブル信号EnXによって示される第1の安定振動期βzおよび第2の安定振動期βxの期間についてのみ行われる。
これまで述べたとおり、本発明における測定周期Tは、振動子を第1の座標軸方向に振動させる第1の半周期T1と、第2の座標軸方向に振動させる第2の半周期T2とによって構成される。そして、図4(6) ,(7) に示すように、各半周期T1,T2を、振動子の振動状態が不安定であると予想される不安定振動期αと、振動子が安定した振動状態を維持すると予想される安定振動期βとに分け、それぞれ安定振動期βの期間内に角速度の検出を行うことになる。
これまで、図1および図2に示す例のように、駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体10の上面に固定された圧電素子からなるセンサに本発明を適用した例を述べたが、本発明は、このような圧電素子を用いた角速度センサに限定されるものではない。たとえば、駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体の上面に固定された変位電極と、この変位電極に対向する位置に固定された固定電極と、によって構成される容量素子からなる角速度センサについても、本発明は適用可能である。
20:振動子
30:固定部材
40:圧電素子
50:台座
60:補助基板
100:動作信号発生器
110:フィードバック制御部
120:X軸検波イネーブル信号発生部
130:Z軸検波イネーブル信号発生部
140:X軸駆動信号発生部
150:Z軸駆動信号発生部
160:正側同期検波信号発生部
170:負側同期検波信号発生部
200:マトリクス変換器
210〜240:OPアンプ
300:センサ本体部
411:差分器
412:差分器
413:加算器
421〜425:ゲートスイッチ(SW)
431,432:AM検波器(AMD)
441〜445:同期検波器(SD)
Ax:X軸駆動信号の振幅
Az:Z軸駆動信号の振幅
AMD:AM検波器
a〜f:グラフの積算領域
C1〜C7:コンデンサ
DIF:差動増幅器
DrX:X軸駆動信号
DrZ:Z軸駆動信号
Dx(+):X軸正側駆動信号
Dx(−):X軸負側駆動信号
Dy(+):Y軸正側駆動信号
Dy(−):Y軸負側駆動信号
Ec:共通電極
EnX:X軸検波イネーブル信号
EnZ:Z軸検波イネーブル信号
Ex(+):X軸正側駆動用電極
Ex(−):X軸負側駆動用電極
Ey(+):Y軸正側駆動用電極
Ey(−):Y軸負側駆動用電極
Ex1:X軸正側検出用電極
Ex2:X軸負側検出用電極
Ey1:Y軸正側検出用電極
Ey2:Y軸負側検出用電極
Ez1〜Ez4:Z軸変位検出用電極
Fxa:X軸振幅測定信号
Fxp:X軸位相測定信号
Fza:Z軸振幅測定信号
Fzp:Z軸位相測定信号
f:周波数
f0:共振周波数
fx:X軸駆動信号の周波数
fz:Z軸駆動信号の周波数
G:環状溝部
Ga,Gb:ゲートスイッチ
K1:正側積算器
K2:負側積算器
K3:差分器
N:近傍周波数領域
O:XYZ三次元座標系の原点
OP1,OP2:演算増幅器
P0〜P4:グラフ上の点
R1〜R17:抵抗
Ref:参照電圧
SD:同期検波器
SdA:正側同期検波信号
SdB:負側同期検波信号
Sin:入力信号
Sout:出力信号
SW:ゲートスイッチ
SΔx:X軸変位検出信号
SΔy:Y軸変位検出信号
SΔz:Z軸変位検出信号
T:動作周期
Tx:第2の半周期
Tz:第1の半周期
X,Y,Z:三次元座標系の各座標軸
αx:第2の不安定振動期
αz:第1の不安定振動期
βx:第2の安定振動期
βz:第1の安定振動期
ωx,ωy,ωz:各座標軸まわりの角速度
Claims (17)
- XYZ三次元座標系における各座標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
前記可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
前記可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
前記可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
前記可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
前記駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して前記振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで前記検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、前記X軸正側駆動用素子と前記X軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると前記振動子がX軸に沿って振動し、前記Y軸正側駆動用素子と前記Y軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると前記振動子がY軸に沿って振動し、前記4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると前記振動子がZ軸に沿って振動するように、前記可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を有し、
前記検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、前記X軸正側検出用素子と前記X軸負側検出用素子とは、前記振動子がX軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Y軸正側検出用素子と前記Y軸負側検出用素子とは、前記振動子がY軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Z軸変位検出用素子は、前記振動子がZ軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を有し、
前記検出回路は、
第1の半周期T1と第2の半周期T2とによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有し、
前記第1の半周期T1には、特定の駆動素子に前記振動子を第1の座標軸方向に振動させるための駆動信号を供給し、前記第2の半周期T2には、特定の駆動素子に前記振動子を第2の座標軸方向に振動させるための駆動信号を供給し、
前記第1の半周期T1において前記振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第1の座標軸方向に関する安定振動期の期間、前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第3の座標軸まわりの角速度を検出するとともに、前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記第2の座標軸まわりの角速度を検出し、
前記第2の半周期T2において前記振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第2の座標軸方向に関する安定振動期の期間、前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記第1の座標軸まわりの角速度を検出することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1に記載の角速度センサにおいて、
検出回路が、検出用素子群から得られる信号に基づいて振動子の位相および振幅を測定する機能と、この測定値に基づいて、振動子の位相および振幅に対するフィードバック制御を行う機能と、を有することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1または2に記載の角速度センサにおいて、
特定の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、振動子を当該振動方向へ振動させるための駆動信号の供給開始時から、振動子が安定した振動状態になると予想される時点までの期間αを、(1/f0)×50≦α≦(1/f0)×125の範囲に設定したことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項3に記載の角速度センサにおいて、
第1の座標軸方向についての振動子の共振周波数をf1とし、第2の座標軸方向についての振動子の共振周波数をf2とした場合に、第1の半周期T1を、(1/f1)×100≦T1≦(1/f1)×250の範囲に設定し、第2の半周期T2を、(1/f2)×100≦T2≦(1/f2)×250の範囲に設定したことを特徴とする角速度センサ。 - XYZ三次元座標系における各座標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
前記可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
前記可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
前記可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
前記可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
前記検出用素子群から得られる検出信号に基づく制御を行いながら、前記駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して前記振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで前記検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、前記X軸正側駆動用素子と前記X軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると前記振動子がX軸に沿って振動し、前記Y軸正側駆動用素子と前記Y軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると前記振動子がY軸に沿って振動し、前記4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると前記振動子がZ軸に沿って振動するように、前記可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を有し、
前記検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、前記X軸正側検出用素子と前記X軸負側検出用素子とは、前記振動子がX軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Y軸正側検出用素子と前記Y軸負側検出用素子とは、前記振動子がY軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Z軸変位検出用素子は、前記振動子がZ軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を有し、
前記検出回路は、
第1の半周期T1と第2の半周期T2とによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有し、
前記第1の半周期T1には、所定の周波数および振幅をもった交流信号が配されており、前記第2の半周期T2には、何ら交流信号が配されていない、第1の駆動信号を発生する第1の駆動信号発生部と、
前記第1の半周期T1には、何ら交流信号が配されておらず、前記第2の半周期T2には、所定の周波数および振幅をもった交流信号が配されている、第2の駆動信号を発生する第2の駆動信号発生部と、
前記第1の半周期T1には、前記第1の駆動信号の正側のピークに同期した位置に前記第1の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、前記第2の半周期T2には、前記第2の駆動信号の正側のピークに同期した位置に前記第2の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、正側同期検波信号を発生する正側同期検波信号発生部と、
前記第1の半周期T1には、前記第1の駆動信号の負側のピークに同期した位置に前記第1の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、前記第2の半周期T2には、前記第2の駆動信号の負側のピークに同期した位置に前記第2の駆動信号の周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、負側同期検波信号を発生する負側同期検波信号発生部と、
前記第1の半周期T1において前記振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第1の安定振動期を示す第1の検波イネーブル信号を発生する第1の検波イネーブル信号発生部と、
前記第2の半周期T2において前記振動子が安定した振動状態を維持すると予想される第2の安定振動期を示す第2の検波イネーブル信号を発生する第2の検波イネーブル信号発生部と、
前記第1の半周期T1には、前記振動子を第1の座標軸方向に振動させるために必要な駆動用素子に前記第1の駆動信号もしくはその位相反転信号を供給し、前記第2の半周期T2には、前記振動子を第2の座標軸方向に振動させるために必要な駆動用素子に前記第2の駆動信号もしくはその位相反転信号を供給するマトリクス変換器と、
前記第1の安定振動期の期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、第3の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第1の角速度検出部と、
前記第1の安定振動期の期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記第2の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第2の角速度検出部と、
前記第2の安定振動期の期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより前記検出用素子群から得られる前記振動子のコリオリ力に起因した前記第3の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記第1の座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する第3の角速度検出部と、
前記第1の安定振動期の期間、前記検出用素子群から得られる前記振動子の前記第1の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子の振幅を測定する第1の振幅測定部と、
前記第1の安定振動期の期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより前記検出用素子群から得られる前記振動子の前記第1の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子の位相を測定する第1の位相測定部と、
前記第2の安定振動期の期間、前記検出用素子群から得られる前記振動子の前記第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子の振幅を測定する第2の振幅測定部と、
前記第2の安定振動期の期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより前記検出用素子群から得られる前記振動子の前記第2の座標軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子の位相を測定する第2の位相測定部と、
前記第1の振幅測定部によって測定された振幅および前記第1の位相測定部によって測定された位相に基づいて、前記第1の駆動信号発生部が発生する前記第1の駆動信号の周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するとともに、前記第2の振幅測定部によって測定された振幅および前記第2の位相測定部によって測定された位相に基づいて、前記第2の駆動信号発生部が発生する前記第2の駆動信号の周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とする角速度センサ。 - XYZ三次元座標系における各座標軸まわりの角速度を検出する角速度センサであって、
中心位置にZ軸が通り、XY平面に平行な上面を有する可撓性支持体と、
前記可撓性支持体の下面中央に接合された振動子と、
前記可撓性支持体の周囲を固定する固定部材と、
前記可撓性支持体の上方に配置された駆動用素子群と、
前記可撓性支持体の上方に配置された検出用素子群と、
前記検出用素子群から得られる検出信号に基づく制御を行いながら、前記駆動用素子群に対して交流駆動信号を供給して前記振動子を所定の座標軸方向に振動させ、所定のタイミングで前記検出用素子群から得られる検出信号を用いて、各座標軸まわりの角速度を示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記駆動用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側駆動用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側駆動用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側駆動用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側駆動用素子と、によって構成され、前記X軸正側駆動用素子と前記X軸負側駆動用素子とに交流駆動信号を供給すると前記振動子がX軸に沿って振動し、前記4組の駆動用素子のすべてに交流駆動信号を供給すると前記振動子がZ軸に沿って振動するように、前記可撓性支持体の個々の配置位置にそれぞれ特定の撓みを生じさせる機能を有し、
前記検出用素子群は、XY平面上に投影したときに、X軸正の領域に配置されたX軸正側検出用素子と、X軸負の領域に配置されたX軸負側検出用素子と、Y軸正の領域に配置されたY軸正側検出用素子と、Y軸負の領域に配置されたY軸負側検出用素子と、XZ平面およびYZ平面の双方に関して対称となるように配置されたZ軸変位検出用素子と、によって構成され、前記X軸正側検出用素子と前記X軸負側検出用素子とは、前記振動子がX軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Y軸正側検出用素子と前記Y軸負側検出用素子とは、前記振動子がY軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち互いに逆極性の検出信号を出力し、前記Z軸変位検出用素子は、前記振動子がZ軸方向に変位したときに前記可撓性支持体に生じる撓みに起因して、当該変位に応じた絶対値をもち変位方向に応じた極性の検出信号を出力する機能を有し、
前記検出回路は、
第1の半周期Tzと第2の半周期Txとによって構成される周期Tについて、周期的動作を実行する機能を有し、
前記第1の半周期Tzには、所定の周波数fzおよび振幅Azをもった交流信号が配されており、前記第2の半周期Txには、何ら交流信号が配されていない、Z軸駆動信号DrZを発生するZ軸駆動信号発生部と、
前記第1の半周期Tzには、何ら交流信号が配されておらず、前記第2の半周期Txには、所定の周波数fxおよび振幅Axをもった交流信号が配されている、X軸駆動信号DrXを発生するX軸駆動信号発生部と、
前記第1の半周期Tzには、前記Z軸駆動信号DrZの正側のピークに同期した位置に前記Z軸駆動信号DrZの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、前記第2の半周期Txには、前記X軸駆動信号DrXの正側のピークに同期した位置に前記X軸駆動信号DrXの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、正側同期検波信号SdAを発生する正側同期検波信号発生部と、
前記第1の半周期Tzには、前記Z軸駆動信号DrZの負側のピークに同期した位置に前記Z軸駆動信号DrZの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配され、前記第2の半周期Txには、前記X軸駆動信号DrXの負側のピークに同期した位置に前記X軸駆動信号DrXの周期の1/2以下のパルス幅をもったパルスが周期的に配されている、負側同期検波信号SdBを発生する負側同期検波信号発生部と、
前記第1の半周期Tzにおいて前記振動子がZ軸に沿って安定した振動状態を維持すると予想される第1の安定振動期βzを示すZ軸検波イネーブル信号EnZを発生するZ軸検波イネーブル信号発生部と、
前記第2の半周期Txにおいて前記振動子がX軸に沿って安定した振動状態を維持すると予想される第2の安定振動期βxを示すX軸検波イネーブル信号EnXを発生するX軸検波イネーブル信号発生部と、
前記第1の半周期Tzには、前記4組の駆動用素子のすべてに前記Z軸駆動信号DrZを供給し、前記第2の半周期Txには、前記X軸正側駆動用素子に前記X軸駆動信号DrXを供給し前記X軸負側駆動用素子に前記X軸駆動信号DrXの位相反転信号を供給するマトリクス変換器と、
前記第1の安定振動期βzの期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより、前記X軸正側検出用素子の検出信号と前記X軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、Y軸まわりの角速度ωyを示す電気信号を出力するY軸まわり角速度検出部と、
前記第1の安定振動期βzの期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより、前記Y軸正側検出用素子の検出信号と前記Y軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、X軸まわりの角速度ωxを示す電気信号を出力するX軸まわり角速度検出部と、
前記第2の安定振動期βxの期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより、前記Y軸正側検出用素子の検出信号と前記Y軸負側検出用素子の検出信号との差を示す検出値に基づいて、Z軸まわりの角速度ωzを示す電気信号を出力するZ軸まわり角速度検出部と、
前記第1の安定振動期βzの期間、前記Z軸変位検出用素子から得られる前記振動子のZ軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子のZ軸方向の振幅を測定するZ軸振幅測定部と、
前記第1の安定振動期βzの期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより、前記Z軸変位検出用素子から得られる前記振動子のZ軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子のZ軸方向の位相を測定するZ軸位相測定部と、
前記第2の安定振動期βxの期間、前記X軸正側検出用素子の検出信号と前記X軸負側検出用素子の検出信号との差として得られる前記振動子のX軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子のX軸方向の振幅を測定するX軸振幅測定部と、
前記第2の安定振動期βxの期間、前記正側同期検波信号および前記負側同期検波信号を利用することにより、前記X軸正側検出用素子の検出信号と前記X軸負側検出用素子の検出信号との差として得られる前記振動子のX軸方向への変位を示す検出値に基づいて、前記振動子のX軸方向の位相を測定するX軸位相測定部と、
前記Z軸振幅測定部によって測定された振幅および前記Z軸位相測定部によって測定された位相に基づいて、前記Z軸駆動信号発生部が発生する前記Z軸駆動信号DrZの周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するとともに、前記X軸振幅測定部によって測定された振幅および前記X軸位相測定部によって測定された位相に基づいて、前記X軸駆動信号発生部が発生する前記X軸駆動信号DrXの周波数および振幅が所定の基準周波数および基準振幅となるようにフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とする角速度センサ。 - 請求項6に記載の角速度センサにおいて、
マトリクス変換器が、
「DrZ+DrX」なる和信号を生成してX軸正側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ−DrX」なる差信号を生成してX軸負側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ」をY軸正側駆動用素子に供給する回路と、
「DrZ」をY軸負側駆動用素子に供給する回路と、
を有することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5〜7のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
角速度検出部が、
与えられた信号の信号値を、正側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する正側積算器と、
与えられた信号の信号値を、負側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する負側積算器と、
前記正側積算器の積算値と前記負側積算器の積算値との差を出力する差分器と、
によって構成される同期検波回路SDを有し、前記差分器によって求められた差に相当する電気信号を角速度を示す信号として出力することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項8に記載の角速度センサにおいて、
角速度検出部が、安定振動期の期間だけ検出値を通過させ、これを同期検波回路SDに与えるゲートスイッチSWを、更に有することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5〜9のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
位相測定部が、
与えられた信号の信号値を、正側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する正側積算器と、
与えられた信号の信号値を、負側同期検波信号のパルスが与えられている間だけ積算する負側積算器と、
前記正側積算器の積算値と前記負側積算器の積算値との差を出力する差分器と、
によって構成される同期検波回路SDを有し、前記差分器によって求められた差に相当する電気信号を位相の測定値を示す信号として出力することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項10に記載の角速度センサにおいて、
位相測定部が、安定振動期の期間だけ検出値を通過させ、これを同期検波回路SDに与えるゲートスイッチSWを、更に有することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5〜11のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
角速度検出部が、安定振動期でなくなったときに、直前の検出値を保持する機能を有し、次の安定振動期がくるまでの期間、保持していた検出値を継続して出力することを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5〜12のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
フィードバック制御部が、半周期ごとのフィードバック制御を行う際に、当該半周期の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、駆動信号の周波数が前記f0となるような制御を行うことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項5〜12のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
フィードバック制御部が、半周期ごとのフィードバック制御を行う際に、当該半周期の振動方向についての振動子の共振周波数をf0とした場合に、駆動信号の周波数が前記f0の近傍の所定周波数(前記f0は除く)となるような制御を行うことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項13または14に記載の角速度センサにおいて、
駆動信号の位相と、位相測定部によって測定された振動子の位相とが、90°の位相差を生じるような周波数を、周波数f0とみなして、駆動信号に対する周波数制御を行うことを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1〜15のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体の上面に固定された圧電素子からなることを特徴とする角速度センサ。 - 請求項1〜15のいずれかに記載の角速度センサにおいて、
駆動用素子群および検出用素子群を構成する個々の素子が、可撓性支持体の上面に固定された変位電極と、この変位電極に対向する位置に固定された固定電極と、によって構成される容量素子からなることを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009188218A JP5349199B2 (ja) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009188218A JP5349199B2 (ja) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | 角速度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011038955A true JP2011038955A (ja) | 2011-02-24 |
JP5349199B2 JP5349199B2 (ja) | 2013-11-20 |
Family
ID=43766877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009188218A Expired - Fee Related JP5349199B2 (ja) | 2009-08-17 | 2009-08-17 | 角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5349199B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013054026A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | ジャイロセンサ駆動装置及びその方法 |
WO2015146165A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 角速度センサ、その駆動回路及びその駆動方法並びに角速度検出センサ装置 |
JP2017519215A (ja) * | 2014-06-26 | 2017-07-13 | 無錫華潤上華半導体有限公司 | ジャイロセンサーの駆動振幅を校正する方法とシステム |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0868636A (ja) * | 1994-08-26 | 1996-03-12 | Kazuhiro Okada | 加速度と角速度との双方を検出する装置 |
JP2000018952A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度センサ |
JP2007240518A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-09-20 | Seiko Instruments Inc | 角速度センサ |
JP2009180713A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Wacoh Corp | 角速度センサ |
-
2009
- 2009-08-17 JP JP2009188218A patent/JP5349199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0868636A (ja) * | 1994-08-26 | 1996-03-12 | Kazuhiro Okada | 加速度と角速度との双方を検出する装置 |
JP2000018952A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度センサ |
JP2007240518A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-09-20 | Seiko Instruments Inc | 角速度センサ |
JP2009180713A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Wacoh Corp | 角速度センサ |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013054026A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | ジャイロセンサ駆動装置及びその方法 |
US8966977B2 (en) | 2011-09-02 | 2015-03-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Apparatus for driving gyroscope sensor and method thereof |
WO2015146165A1 (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 角速度センサ、その駆動回路及びその駆動方法並びに角速度検出センサ装置 |
JP2017519215A (ja) * | 2014-06-26 | 2017-07-13 | 無錫華潤上華半導体有限公司 | ジャイロセンサーの駆動振幅を校正する方法とシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5349199B2 (ja) | 2013-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5247182B2 (ja) | 角速度センサ | |
JP5264225B2 (ja) | 多自由度駆動装置及びこれを備える撮像装置 | |
EP2351982B1 (en) | Angular velocity sensor | |
JP2012233887A (ja) | 温度で変化するバイアスを低減するためのmems姿勢制御装置の調整 | |
JP6600672B2 (ja) | 半球共振型ジャイロスコープ | |
JP5349199B2 (ja) | 角速度センサ | |
JP3159045U (ja) | 角速度センサ | |
KR101087018B1 (ko) | 마이크로메카니컬 운동 센서 | |
JP2000074673A (ja) | 複合運動センサ | |
JP2010056764A (ja) | Mems振動子 | |
WO2012086562A1 (en) | Control apparatus for vibration type actuator | |
JP5360020B2 (ja) | 角速度センサ | |
JP7256888B2 (ja) | 静電容量型MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサの動作方法および静電容量型MEMSセンサ | |
JPH11183178A (ja) | マイクロ振動体 | |
JP2006010408A (ja) | 振動ジャイロ | |
KR100198308B1 (ko) | 진동 자이로스코프 | |
JP2013009596A (ja) | 多自由度駆動装置 | |
JP5202009B2 (ja) | 角速度センサ | |
EP0825417A2 (en) | Angular velocity detecting apparatus | |
WO2016021305A1 (ja) | 角速度センサ | |
JPH10227644A (ja) | 振動子を用いた角速度センサ | |
JP2006250643A (ja) | 角速度センサの異常検出装置 | |
RU2353903C1 (ru) | Интегральный микромеханический гироскоп | |
RU2455652C1 (ru) | Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр на основе углеродных нанотрубок | |
RU2503924C1 (ru) | Интегральный микромеханический гироскоп |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120614 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130722 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130813 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130820 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5349199 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |