JP2536151B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は振動ジャイロに関し、特にたとえば３角柱
状の振動体を用いた振動ジャイロに関する。
状の振動体を用いた振動ジャイロに関する。
（従来技術） 第13図はこの発明の背景となる従来の振動ジャイロの
一例を示す斜視図であり、第14図は第13図の線ＸIV−Ｘ
IVにおけるあ断面図である。この振動ジャイロ１は３角
柱状の振動体２を含み、振動体２の３つの側面には、そ
れぞれ圧電素子3,4および５が形成される。圧電素子3,4
および５は、それぞれ振動体２の幅方向に３分割されて
いる。３分割された圧電素子3a,3bおよび3cは、振動体
２を振動させるための駆動用として用いられ、駆動用端
子６に接続される。また、圧電素子３からもっとも遠い
位置にある圧電素子4cおよび5cは、フィードバック用端
子７に接続される。このフィードバック用端子７からの
出力が、駆動用端子６にフィードバックされる。
一例を示す斜視図であり、第14図は第13図の線ＸIV−Ｘ
IVにおけるあ断面図である。この振動ジャイロ１は３角
柱状の振動体２を含み、振動体２の３つの側面には、そ
れぞれ圧電素子3,4および５が形成される。圧電素子3,4
および５は、それぞれ振動体２の幅方向に３分割されて
いる。３分割された圧電素子3a,3bおよび3cは、振動体
２を振動させるための駆動用として用いられ、駆動用端
子６に接続される。また、圧電素子３からもっとも遠い
位置にある圧電素子4cおよび5cは、フィードバック用端
子７に接続される。このフィードバック用端子７からの
出力が、駆動用端子６にフィードバックされる。
さらに、圧電素子4aおよび4bは検出用端子８に接続さ
れ、圧電素子5aおよび5bは検出用端子９に接続される。
これらの検出用端子８および９からの出力信号によっ
て、振動ジャイロ１に加わった回転角速度を測定するこ
とができる。
れ、圧電素子5aおよび5bは検出用端子９に接続される。
これらの検出用端子８および９からの出力信号によっ
て、振動ジャイロ１に加わった回転角速度を測定するこ
とができる。
この振動ジャイロ１の振動方向の違いによる各圧電素
子の電圧符号が、第15A図〜第15C図に示される。第15A
図は、振動ジャイロ１に回転角速度が加わっていない状
態を示し、矢印で示すａ方向（faモード）に力Fa,速度V
aで振動しているときの各圧電素子の電圧符号である。
そして、振動ジャイロ１に回転角速度Ωが加わり、ｂ方
向（fbモード）およびｃ方向（fcモード）の振動モード
発生時における状態が、それぞれ第15B図および第15C図
に示される。このとき、振動体２の自由端での等価質量
をｍとすると、コリオリ力bc（−Fbc）は、bc＝−2
mΩVa＝Vaであらわされる。
子の電圧符号が、第15A図〜第15C図に示される。第15A
図は、振動ジャイロ１に回転角速度が加わっていない状
態を示し、矢印で示すａ方向（faモード）に力Fa,速度V
aで振動しているときの各圧電素子の電圧符号である。
そして、振動ジャイロ１に回転角速度Ωが加わり、ｂ方
向（fbモード）およびｃ方向（fcモード）の振動モード
発生時における状態が、それぞれ第15B図および第15C図
に示される。このとき、振動体２の自由端での等価質量
をｍとすると、コリオリ力bc（−Fbc）は、bc＝−2
mΩVa＝Vaであらわされる。
第15A図からわかるように、振動ジャイロ１に回転角
速度が加わっていない場合、圧電素子4aおよび4bには、
逆符号の電圧があらわれ、同様に圧電素子5aおよび5bに
も逆符号の電圧があらわれる。したがって、検出用端子
８および９には小さい電圧しかあらわれず、これらの検
出用端子8,9からの信号の差を検出すれば、無回転時に
おける出力を小さくすることができる。さらに、振動ジ
ャイロ１に回転角速度が加わると、第15B図および第15C
図に示すように、圧電素子4aおよび4bには同じ符号の電
圧が発生し、圧電素子5aおよび5bにも同じ符号の電圧が
発生する。ただし、圧電素子4a,4bにあらわれる電圧と
圧電素子5a,5bにあらわれる電圧とは逆符号となり、こ
れらの差を検出することによって、出力を大きくするこ
とができる。したがって、この振動ジャイロ１を用いる
ことによって、S/N比を大きくすることができる。
速度が加わっていない場合、圧電素子4aおよび4bには、
逆符号の電圧があらわれ、同様に圧電素子5aおよび5bに
も逆符号の電圧があらわれる。したがって、検出用端子
８および９には小さい電圧しかあらわれず、これらの検
出用端子8,9からの信号の差を検出すれば、無回転時に
おける出力を小さくすることができる。さらに、振動ジ
ャイロ１に回転角速度が加わると、第15B図および第15C
図に示すように、圧電素子4aおよび4bには同じ符号の電
圧が発生し、圧電素子5aおよび5bにも同じ符号の電圧が
発生する。ただし、圧電素子4a,4bにあらわれる電圧と
圧電素子5a,5bにあらわれる電圧とは逆符号となり、こ
れらの差を検出することによって、出力を大きくするこ
とができる。したがって、この振動ジャイロ１を用いる
ことによって、S/N比を大きくすることができる。
さらに、第15A図〜第15C図と逆向きの回転角速度−Ω
が加わったときの振動ジャイロ１の状態が、第16A図〜
第16C図に示される。この場合でも、第15A図〜第15C図
に示す場合と同様に、S/N比の大きい振動ジャイロを得
ることができる。
が加わったときの振動ジャイロ１の状態が、第16A図〜
第16C図に示される。この場合でも、第15A図〜第15C図
に示す場合と同様に、S/N比の大きい振動ジャイロを得
ることができる。
なお、圧電素子3a,3b,3cの力係数をそれぞれAD1,AD2,
AD3、圧電素子4a,4bの力係数をそれぞれAL1,AL2、圧電
素子5a,5bの力係数をそれぞれAR1,AR2とすると、第15A
図における圧電素子３の力係数Aa,第15B図，第15C図に
示すfbモードおよびfcモードの振動モード発生時におけ
る圧電素子３の力係数ΔAb,ΔAc、回転時における圧電
素子4a,4bの合成された力係数−ALおよび圧電素子5a,5b
の合成された力係数ARは、次式で示される。
AD3、圧電素子4a,4bの力係数をそれぞれAL1,AL2、圧電
素子5a,5bの力係数をそれぞれAR1,AR2とすると、第15A
図における圧電素子３の力係数Aa,第15B図，第15C図に
示すfbモードおよびfcモードの振動モード発生時におけ
る圧電素子３の力係数ΔAb,ΔAc、回転時における圧電
素子4a,4bの合成された力係数−ALおよび圧電素子5a,5b
の合成された力係数ARは、次式で示される。
Aa＝AD1＋AD2＋AD3 ΔAb＝−AD1＋AD2＋AD3＝AD2 ΔAc＝−AD1−AD2＋AD3＝−AD2 −AL＝−（AL1＋AL2） AR＝AR1＋AR2 （発明が解決しようとする課題） このような振動ジャイロの系統図および等価回路図
が、それぞれ第17図および第18図に示される。これらの
図において、Ra,Rb,Rcは共振モード、Ａは力係数、Liは
レフトサイド、Riはライトサイド、Ｇ＝−2mΩVbcを示
す。第17図および第18図において、実線で描かれた部分
は理想的な系統図および等価回路を示すが、実際には点
線で示す希望しない部分があらわれる。そのため、無回
転時における検出電極のヌル電圧を小さくすることがで
きない。しかし、振動ジャイロのS/N比を大きくするた
めに、ヌル電圧をできるだけ小さくすることが望まれ
る。
が、それぞれ第17図および第18図に示される。これらの
図において、Ra,Rb,Rcは共振モード、Ａは力係数、Liは
レフトサイド、Riはライトサイド、Ｇ＝−2mΩVbcを示
す。第17図および第18図において、実線で描かれた部分
は理想的な系統図および等価回路を示すが、実際には点
線で示す希望しない部分があらわれる。そのため、無回
転時における検出電極のヌル電圧を小さくすることがで
きない。しかし、振動ジャイロのS/N比を大きくするた
めに、ヌル電圧をできるだけ小さくすることが望まれ
る。
それゆえに、この発明の主たる目的は、無回転時にお
けるヌル電圧を小さくすることができる、振動ジャイロ
を提供することである。
けるヌル電圧を小さくすることができる、振動ジャイロ
を提供することである。
（課題を解決するための手段） この発明は、中心軸上においてノード点を有する３角
柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ振動体の
１つの側面に平行な面と振動体の他の２つの側面とが交
差する位置に形成され、２つの側面とノード点を通る面
とが交差する線の両側にわたって形成される検出電極
と、振動体の検出電極が形成されていない側面に形成さ
れ、振動体に駆動信号を与えるための駆動電極と、振動
体の検出電極が形成された面に形成され、駆動電極にフ
ィードバック信号を与えるためのフィードバック電極と
を含む、振動ジャイロである。
柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ振動体の
１つの側面に平行な面と振動体の他の２つの側面とが交
差する位置に形成され、２つの側面とノード点を通る面
とが交差する線の両側にわたって形成される検出電極
と、振動体の検出電極が形成されていない側面に形成さ
れ、振動体に駆動信号を与えるための駆動電極と、振動
体の検出電極が形成された面に形成され、駆動電極にフ
ィードバック信号を与えるためのフィードバック電極と
を含む、振動ジャイロである。
また、この発明は、中心軸上においてノード点を有す
る３角柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ振
動体の１つの側面に平行な面と振動体の他の２つの側面
とが交差する位置に形成され、２つの側面とノード点を
通る面とが交差する線の両側にわたって形成される検出
電極と、振動体の検出電極が形成されていない側面と振
動体の検出電極が形成された面の端部とに形成され、振
動体に駆動信号を与えるための駆動電極と、振動体の検
出電極が形成された面に形成され、駆動電極にフィード
バック信号を与えるためのフィードバック電極とを含
む、振動ジャイロである。
る３角柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ振
動体の１つの側面に平行な面と振動体の他の２つの側面
とが交差する位置に形成され、２つの側面とノード点を
通る面とが交差する線の両側にわたって形成される検出
電極と、振動体の検出電極が形成されていない側面と振
動体の検出電極が形成された面の端部とに形成され、振
動体に駆動信号を与えるための駆動電極と、振動体の検
出電極が形成された面に形成され、駆動電極にフィード
バック信号を与えるためのフィードバック電極とを含
む、振動ジャイロである。
さらに、この発明は、中心軸上においてノード点を有
する３角柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ
振動体の１つの側面に平行な第１の面と振動体の他の２
つの側面とが交差する位置に形成され、２つの側面と第
１の面とが交差する線の両側にわたって形成される検出
電極と、振動体のノード点を通りかつ振動体の検出電極
が形成された面のいずれかに平行な第２の面と振動体の
側面とが交差する部分に形成され、振動体に駆動信号を
与えるための駆動電極とを含む、振動ジャイロである。
する３角柱状の振動体と、振動体のノード点を通りかつ
振動体の１つの側面に平行な第１の面と振動体の他の２
つの側面とが交差する位置に形成され、２つの側面と第
１の面とが交差する線の両側にわたって形成される検出
電極と、振動体のノード点を通りかつ振動体の検出電極
が形成された面のいずれかに平行な第２の面と振動体の
側面とが交差する部分に形成され、振動体に駆動信号を
与えるための駆動電極とを含む、振動ジャイロである。
これらの振動ジャイロは、振動体を効率よく振動させ
るために、振動体のノード点付近の稜線部分で支持され
る。
るために、振動体のノード点付近の稜線部分で支持され
る。
（作用） 振動ジャイロの無回転時に、ノード点を通る面と振動
体の側面とが交差する線の両側で、検出電極に発生する
電圧の符号が逆になる。振動ジャイロの回転時には、ノ
ード点を通る面と振動体の側面とが交差する線の両側
で、検出電極に同符号の電圧が発生する。
体の側面とが交差する線の両側で、検出電極に発生する
電圧の符号が逆になる。振動ジャイロの回転時には、ノ
ード点を通る面と振動体の側面とが交差する線の両側
で、検出電極に同符号の電圧が発生する。
さらに、振動体のノード点付近の稜線部分で支持する
ことによって、振動体の振動が抑圧されにくくなる。
ことによって、振動体の振動が抑圧されにくくなる。
（発明の効果） この発明によれば、無回転時における検出電極のヌル
電圧を０に近づけることができる。しかも、振動ジャイ
ロに回転角速度が加わった場合には、出力電圧が大きく
なり、振動ジャイロのS/N比をよくすることができる。
さらに、振動体のノード点付近の稜線部分で支持するこ
とにより、振動体の振動が抑圧されず、振動ジャイロに
加わった回転角速度を効率よく出力信号に変換すること
ができる。
電圧を０に近づけることができる。しかも、振動ジャイ
ロに回転角速度が加わった場合には、出力電圧が大きく
なり、振動ジャイロのS/N比をよくすることができる。
さらに、振動体のノード点付近の稜線部分で支持するこ
とにより、振動体の振動が抑圧されず、振動ジャイロに
加わった回転角速度を効率よく出力信号に変換すること
ができる。
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、第
２図は第１図実施例の線II−IIにおける断面図であり、
第３図は第１図実施例の線III−IIIにおける断面図であ
る。この振動ジャイロ10は振動体12を含む。振動体12
は、たとえば正３角柱状に形成される。この振動体12
は、たとえばNi,Fe,CrおよびTiの合金のような恒弾性金
属材料で形成される。振動体12の１つの側面には、幅方
向に間隔を隔てて２つの駆動用圧電素子14および16が形
成される。駆動用圧電素子14は圧電体14aを含み、この
圧電体14aの両面に電極14bおよび14cが形成される。そ
して、一方の電極14cが、振動体12に接着される。同様
に、駆動用圧電素子16は圧電体16aを含み、その両面に
電極16b,16cが形成される。そして、一方の電極16cが振
動体12に接着される。
２図は第１図実施例の線II−IIにおける断面図であり、
第３図は第１図実施例の線III−IIIにおける断面図であ
る。この振動ジャイロ10は振動体12を含む。振動体12
は、たとえば正３角柱状に形成される。この振動体12
は、たとえばNi,Fe,CrおよびTiの合金のような恒弾性金
属材料で形成される。振動体12の１つの側面には、幅方
向に間隔を隔てて２つの駆動用圧電素子14および16が形
成される。駆動用圧電素子14は圧電体14aを含み、この
圧電体14aの両面に電極14bおよび14cが形成される。そ
して、一方の電極14cが、振動体12に接着される。同様
に、駆動用圧電素子16は圧電体16aを含み、その両面に
電極16b,16cが形成される。そして、一方の電極16cが振
動体12に接着される。
振動体12の他の側面には、検出用圧電素子18および20
が形成される。これらの検出用圧電素子18,20は、振動
体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行な面22と振動
体12の２つの側面とが交差する部分に形成される。検出
用圧電素子18,20は、振動体12のノード点を通りかつ振
動体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行な面22と振
動体12の２つの側面とが交差する線の両側にわたって形
成される。なお、振動体12のノード点は、振動体12のあ
心軸上に存在する。これらの検出用圧電素子18,20も、
それぞれ圧電体18a,20aを含み、その両面に電極18b,18c
および電極20b,20cが形成される。そして、一方の電極1
8cおよび電極20cが、それぞれ振動体12の２つの側面に
接着される。
が形成される。これらの検出用圧電素子18,20は、振動
体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行な面22と振動
体12の２つの側面とが交差する部分に形成される。検出
用圧電素子18,20は、振動体12のノード点を通りかつ振
動体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行な面22と振
動体12の２つの側面とが交差する線の両側にわたって形
成される。なお、振動体12のノード点は、振動体12のあ
心軸上に存在する。これらの検出用圧電素子18,20も、
それぞれ圧電体18a,20aを含み、その両面に電極18b,18c
および電極20b,20cが形成される。そして、一方の電極1
8cおよび電極20cが、それぞれ振動体12の２つの側面に
接着される。
さらに、振動体12の検出用圧電素子18,20形成面に
は、それぞれフィードバック用圧電素子24および26が形
成される。これらのフィードバック用圧電素子24,26
は、振動体12の長手方向および幅方向に対して検出用圧
電素子18,20とずれた位置に形成される。つまり、フィ
ードバック用圧電素子24,26は、振動体12のノード点を
通りかつ振動体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行
な面22と振動体12の２つの側面とが交差する部分からは
ずれた位置に形成される。これらのフィードバック用圧
電素子24,26も、それぞれ圧電体24a,26aを含み、その両
面に電極24b,24cおよび電極26b,26cが形成される。そし
て、一方の電極24cおよび電極26cが、それぞれ振動体12
の２つの側面に接着される。
は、それぞれフィードバック用圧電素子24および26が形
成される。これらのフィードバック用圧電素子24,26
は、振動体12の長手方向および幅方向に対して検出用圧
電素子18,20とずれた位置に形成される。つまり、フィ
ードバック用圧電素子24,26は、振動体12のノード点を
通りかつ振動体12の駆動用圧電素子14,16形成面に平行
な面22と振動体12の２つの側面とが交差する部分からは
ずれた位置に形成される。これらのフィードバック用圧
電素子24,26も、それぞれ圧電体24a,26aを含み、その両
面に電極24b,24cおよび電極26b,26cが形成される。そし
て、一方の電極24cおよび電極26cが、それぞれ振動体12
の２つの側面に接着される。
２つの駆動用圧電素子14,16は、駆動用端子28に接続
される。また、フィードバック用圧電素子24,26は、フ
ィードバック用端子30に接続される。そして、駆動用端
子28とフィードバック用端子30間に、振動体12を自励振
駆動するための帰還ループとして発振回路などが接続さ
れる。これらの駆動用端子28およびフィードバック用端
子30間に駆動信号を印加することによって、振動体12
は、駆動用圧電素子14,16の形成された面に直交する方
向に屈曲振動をする。
される。また、フィードバック用圧電素子24,26は、フ
ィードバック用端子30に接続される。そして、駆動用端
子28とフィードバック用端子30間に、振動体12を自励振
駆動するための帰還ループとして発振回路などが接続さ
れる。これらの駆動用端子28およびフィードバック用端
子30間に駆動信号を印加することによって、振動体12
は、駆動用圧電素子14,16の形成された面に直交する方
向に屈曲振動をする。
また、検出用圧電素子18,20は、それぞれ検出用端子3
2および34に接続される。これらの２つの検出用端子32,
34から出力信号が得られる。
2および34に接続される。これらの２つの検出用端子32,
34から出力信号が得られる。
振動ジャイロ10が回転しないとき、第4A図の矢印に示
すように、振動体12は駆動用圧電素子14,16形成面に直
交する方向（faモード）に屈曲振動する。このとき、検
出用圧電素子18,20は、振動体12の駆動用圧電素子14,16
形成面に平行な面22と振動体12の側面とが交差する線の
両側で屈曲状態が異なるため、その両側で異なった符号
の電圧が発生する。したがって、これらの異なった符号
の電圧が打ち消しあって、検出用端子32,34から取り出
されるヌル電圧は小さいものとなる。
すように、振動体12は駆動用圧電素子14,16形成面に直
交する方向（faモード）に屈曲振動する。このとき、検
出用圧電素子18,20は、振動体12の駆動用圧電素子14,16
形成面に平行な面22と振動体12の側面とが交差する線の
両側で屈曲状態が異なるため、その両側で異なった符号
の電圧が発生する。したがって、これらの異なった符号
の電圧が打ち消しあって、検出用端子32,34から取り出
されるヌル電圧は小さいものとなる。
次に、振動ジャイロ10がその軸方向を中心として回転
した場合、無回転時における振動方向と回転することに
よるコリオリ力とのベクトル合成によって、第4B図に示
すように振動体12の検出用圧電素子18形成面に直交する
方向（fbモード）または検出用圧電素子20形成面に直交
する方向（fcモード）に屈曲振動をする。このとき、検
出用圧電素子18には、全体として同じ符号の電圧が発生
する。また、検出用圧電素子20には、全体として検出用
圧電素子18と逆の符号の電圧が発生する。したがって、
検出用端子32および34からは、それぞれ逆の符号でかつ
大きな値の電圧が出力される。
した場合、無回転時における振動方向と回転することに
よるコリオリ力とのベクトル合成によって、第4B図に示
すように振動体12の検出用圧電素子18形成面に直交する
方向（fbモード）または検出用圧電素子20形成面に直交
する方向（fcモード）に屈曲振動をする。このとき、検
出用圧電素子18には、全体として同じ符号の電圧が発生
する。また、検出用圧電素子20には、全体として検出用
圧電素子18と逆の符号の電圧が発生する。したがって、
検出用端子32および34からは、それぞれ逆の符号でかつ
大きな値の電圧が出力される。
このように、この振動ジャイロ10では、無回転時にお
けるヌル電圧と回転時における出力電圧との差が大き
く、S/N比がよくなる。特に、検出用端子32および34の
出力信号の差を検出すれば、無回転時におけるヌル電圧
はさらに小さくなり、回転時における出力電圧はさらに
大きくなる。
けるヌル電圧と回転時における出力電圧との差が大き
く、S/N比がよくなる。特に、検出用端子32および34の
出力信号の差を検出すれば、無回転時におけるヌル電圧
はさらに小さくなり、回転時における出力電圧はさらに
大きくなる。
このように、この振動ジャイロ10を用いれば、無回転
時におけるヌル電圧が小さく、しかも回転時における出
力電圧が大きいため、S/N比がよくなって検出精度がよ
くなる。
時におけるヌル電圧が小さく、しかも回転時における出
力電圧が大きいため、S/N比がよくなって検出精度がよ
くなる。
なお、faモード,fbモード,fcモードにおけるフィード
バック用圧電素子24,26にあらわれる電圧については、
第5A図〜第5C図に示される。
バック用圧電素子24,26にあらわれる電圧については、
第5A図〜第5C図に示される。
第６図はこの発明の他の実施例を示す斜視図であり、
第７図は第６図の線VII−VIIにおける断面図である。こ
の振動ジャイロ10では、振動体12の駆動用圧電素子14,1
6形成面に、もう１つの駆動用圧電素子40が形成され
る。この駆動用圧電素子40は圧電体40aを含み、その両
面に電極40bおよび40cが形成される。そして、電極40c
が、振動体12の側面に接着される。さらに、振動体12の
検出用圧電素子18および20形成面の端部にも、それぞれ
駆動用圧電素子42および44が形成される。これらの駆動
用圧電素子42,44は、振動体12の幅方向の駆動用圧電素
子14,16,40形成面からもっとも遠い位置に形成される。
これらの駆動用圧電素子42,44は、それぞれ圧電体42a,4
4aを含み、その両面に電極42b,42cおよび電極44b,44cが
形成される。そして、一方の電極42cおよび44cが、それ
ぞれ振動体12の２つの側面に接着される。
第７図は第６図の線VII−VIIにおける断面図である。こ
の振動ジャイロ10では、振動体12の駆動用圧電素子14,1
6形成面に、もう１つの駆動用圧電素子40が形成され
る。この駆動用圧電素子40は圧電体40aを含み、その両
面に電極40bおよび40cが形成される。そして、電極40c
が、振動体12の側面に接着される。さらに、振動体12の
検出用圧電素子18および20形成面の端部にも、それぞれ
駆動用圧電素子42および44が形成される。これらの駆動
用圧電素子42,44は、振動体12の幅方向の駆動用圧電素
子14,16,40形成面からもっとも遠い位置に形成される。
これらの駆動用圧電素子42,44は、それぞれ圧電体42a,4
4aを含み、その両面に電極42b,42cおよび電極44b,44cが
形成される。そして、一方の電極42cおよび44cが、それ
ぞれ振動体12の２つの側面に接着される。
この実施例では、フィードバック用圧電素子24,26
は、振動体12のノード点を通りかつ振動体12の駆動用圧
電素子14,16,40形成面に平行な面22と振動体12の側面と
が交差する線を境にして、駆動用圧電素子14および16に
近い部分に形成されている。
は、振動体12のノード点を通りかつ振動体12の駆動用圧
電素子14,16,40形成面に平行な面22と振動体12の側面と
が交差する線を境にして、駆動用圧電素子14および16に
近い部分に形成されている。
駆動用圧電素子14,16,40,42および44は、第７図に示
すように、駆動用端子28に接続される。そして、駆動用
端子28とフィードバック用端子30間に、発振回路などが
接続される。この場合でも、第１図に示す振動ジャイロ
と同様に、無回転時における検出用端子32,34のヌル電
圧は小さく、回転時における出力電圧は大きい。したが
って、この振動ジャイロ10を用いれば、S/N比がよくな
って検出精度がよくなる。この場合、駆動用圧電素子14
の力係数をAD1,駆動用圧電素子40の力係数をAD2,駆動用
圧電素子16の力係数をAD3,駆動用圧電素子42の力係数を
AL3,駆動用圧電素子44の力係数をAR3とすると、faモー
ドの駆動はAD1＋AD2＋AD3−AL3−AR3で行い、fbモード
では−AD1＋AD2＋AD3−AL3−AR3＝AD2−AL3−AR3＝０、
fcモードでは−AD1−AD2＋AD3＋AL3＋AR3＝−AD2＋AL3
＋AR3＝０となるように、各圧電素子の寸法と接着位置
を設定する。
すように、駆動用端子28に接続される。そして、駆動用
端子28とフィードバック用端子30間に、発振回路などが
接続される。この場合でも、第１図に示す振動ジャイロ
と同様に、無回転時における検出用端子32,34のヌル電
圧は小さく、回転時における出力電圧は大きい。したが
って、この振動ジャイロ10を用いれば、S/N比がよくな
って検出精度がよくなる。この場合、駆動用圧電素子14
の力係数をAD1,駆動用圧電素子40の力係数をAD2,駆動用
圧電素子16の力係数をAD3,駆動用圧電素子42の力係数を
AL3,駆動用圧電素子44の力係数をAR3とすると、faモー
ドの駆動はAD1＋AD2＋AD3−AL3−AR3で行い、fbモード
では−AD1＋AD2＋AD3−AL3−AR3＝AD2−AL3−AR3＝０、
fcモードでは−AD1−AD2＋AD3＋AL3＋AR3＝−AD2＋AL3
＋AR3＝０となるように、各圧電素子の寸法と接着位置
を設定する。
なお、フィードバック用圧電素子24,26は、第８図に
示すように、振動体12のノード点を通りかつ振動体12の
駆動用圧電素子14,16,40形成面に平行な面22と振動体12
の側面とが交差する線を境にして、駆動用圧電素子14お
よび16から遠い部分に形成してもよい。この場合、フィ
ードバック用端子30にあらわれる電圧は、第７図に示す
場合と逆になるため、フィードバック用端子30の信号は
反転して駆動用端子28にフィードバックされる。
示すように、振動体12のノード点を通りかつ振動体12の
駆動用圧電素子14,16,40形成面に平行な面22と振動体12
の側面とが交差する線を境にして、駆動用圧電素子14お
よび16から遠い部分に形成してもよい。この場合、フィ
ードバック用端子30にあらわれる電圧は、第７図に示す
場合と逆になるため、フィードバック用端子30の信号は
反転して駆動用端子28にフィードバックされる。
第９図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図で
ある。。この実施例では、振動体12のノード点を通りか
つ振動体12の駆動用圧電素子14形成面に平行な第１の面
22と振動体12の側面とが交差する位置に、それぞれ検出
用圧電素子18および20が形成される。また、振動体12の
ノード点を通りかつ振動体12の検出用圧電素子18形成面
に平行な第２の面50と振動体12の側面とが交差する位置
に、それぞれ駆動用圧電素子14および44が形成され、こ
れらの駆動用圧電素子14,44に駆動信号が印加される。
さらに、この振動ジャイロ10では、振動体12の駆動用圧
電素子14形成面と検出用圧電素子18形成面との間の稜線
部分が切断されている。このような振動ジャイロ10で
は、fcモードにおける共振周波数が、faモードおよびfb
モードにおける共振周波数よりも小さくなり、faモード
およびfbモードの周波数で回路インピーダンスが大きい
値となり、近似的にfcモードを無視することができる。
第10図は、このことを示す等価回路図である。この振動
ジャイロ10でも、第11A図〜第11C図に示すように、無回
転時における検出用端子32,34のヌル電圧を小さくし、
回転時における出力電圧を大きくすることができ、S/N
比がよく検出精度のよいものが得られる。
ある。。この実施例では、振動体12のノード点を通りか
つ振動体12の駆動用圧電素子14形成面に平行な第１の面
22と振動体12の側面とが交差する位置に、それぞれ検出
用圧電素子18および20が形成される。また、振動体12の
ノード点を通りかつ振動体12の検出用圧電素子18形成面
に平行な第２の面50と振動体12の側面とが交差する位置
に、それぞれ駆動用圧電素子14および44が形成され、こ
れらの駆動用圧電素子14,44に駆動信号が印加される。
さらに、この振動ジャイロ10では、振動体12の駆動用圧
電素子14形成面と検出用圧電素子18形成面との間の稜線
部分が切断されている。このような振動ジャイロ10で
は、fcモードにおける共振周波数が、faモードおよびfb
モードにおける共振周波数よりも小さくなり、faモード
およびfbモードの周波数で回路インピーダンスが大きい
値となり、近似的にfcモードを無視することができる。
第10図は、このことを示す等価回路図である。この振動
ジャイロ10でも、第11A図〜第11C図に示すように、無回
転時における検出用端子32,34のヌル電圧を小さくし、
回転時における出力電圧を大きくすることができ、S/N
比がよく検出精度のよいものが得られる。
上述の各実施例において、振動体12は、そのノード点
付近の稜線部分で支持されることが望ましい。この場
合、第12図に示すように、振動ジャイロ10がケース60内
に収められ、振動体12のノード点付近の稜線部分がたと
えばワイヤ62などで支持される。このようにすれば、振
動体12の屈曲振動が抑圧されにくく、感度のよい振動ジ
ャイロを得ることができる。さらに、この場合、ケース
60内を真空にすることが望ましい。
付近の稜線部分で支持されることが望ましい。この場
合、第12図に示すように、振動ジャイロ10がケース60内
に収められ、振動体12のノード点付近の稜線部分がたと
えばワイヤ62などで支持される。このようにすれば、振
動体12の屈曲振動が抑圧されにくく、感度のよい振動ジ
ャイロを得ることができる。さらに、この場合、ケース
60内を真空にすることが望ましい。
第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図である。 第２図は第１図実施例の線II−IIにおける断面図であ
る。 第３図は第１図実施例の線III−IIIにおける断面図であ
る。 第4A図，第4B図および第4C図は第１図に示す振動ジャイ
ロの各振動状態における駆動用圧電素子と検出用圧電素
子の電圧の符号を示す図解図である。 第5A図，第5B図および第5C図は第１図に示す振動ジャイ
ロの各振動状態における駆動用圧電素子とフィードバッ
ク用圧電素子の電圧の符号を示す図解図である。 第６図はこの発明の他の実施例を示す斜視図である。 第７図は第６図に示す振動ジャイロの線VII−VIIにおけ
る断面図である。 第８図は第６図に示す振動ジャイロの変形例を示す断面
図である。 第９図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。 第10図は第９図に示す振動ジャイロの等価回路図であ
る。 第11A図，第11B図および第11C図は第９図に示す振動ジ
ャイロの各振動状態における駆動用圧電素子と検出用圧
電素子の電圧の符号を示す図解図である。 第12図はこの発明の振動ジャイロの支持方法の一例を示
す図解図である。 第13図はこの発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す斜視図である。 第14図は第13図に示す従来の振動ジャイロの線ＸIV−Ｘ
IVにおける断面図である。 第15A図，第15B図および第15C図は第13図に示す振動ジ
ャイロに１方向の回転角速度が加わったときの駆動用圧
電素子，検出用圧電素子およびフィードバック用圧電素
子の電圧の符号を示す図解図である。 第16A図，第16B図および第16C図は第13図に示す振動ジ
ャイロに第15A図〜第15C図と逆向きの回転角速度が加わ
ったときの駆動用圧電素子，検出用圧電素子およびフィ
ードバック用圧電素子の電圧の符号を示す図解図であ
る。 第17図は第13図に示す従来の振動ジャイロの系統図であ
る。 第18図は第13図に示す従来の振動ジャイロの等価回路図
である。 図において、10は振動ジャイロ、12は振動体、14,16,4
0,42および44は駆動用圧電素子、18および20は検出用圧
電素子、24および26はフィードバック用圧電素子を示
す。
る。 第３図は第１図実施例の線III−IIIにおける断面図であ
る。 第4A図，第4B図および第4C図は第１図に示す振動ジャイ
ロの各振動状態における駆動用圧電素子と検出用圧電素
子の電圧の符号を示す図解図である。 第5A図，第5B図および第5C図は第１図に示す振動ジャイ
ロの各振動状態における駆動用圧電素子とフィードバッ
ク用圧電素子の電圧の符号を示す図解図である。 第６図はこの発明の他の実施例を示す斜視図である。 第７図は第６図に示す振動ジャイロの線VII−VIIにおけ
る断面図である。 第８図は第６図に示す振動ジャイロの変形例を示す断面
図である。 第９図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。 第10図は第９図に示す振動ジャイロの等価回路図であ
る。 第11A図，第11B図および第11C図は第９図に示す振動ジ
ャイロの各振動状態における駆動用圧電素子と検出用圧
電素子の電圧の符号を示す図解図である。 第12図はこの発明の振動ジャイロの支持方法の一例を示
す図解図である。 第13図はこの発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す斜視図である。 第14図は第13図に示す従来の振動ジャイロの線ＸIV−Ｘ
IVにおける断面図である。 第15A図，第15B図および第15C図は第13図に示す振動ジ
ャイロに１方向の回転角速度が加わったときの駆動用圧
電素子，検出用圧電素子およびフィードバック用圧電素
子の電圧の符号を示す図解図である。 第16A図，第16B図および第16C図は第13図に示す振動ジ
ャイロに第15A図〜第15C図と逆向きの回転角速度が加わ
ったときの駆動用圧電素子，検出用圧電素子およびフィ
ードバック用圧電素子の電圧の符号を示す図解図であ
る。 第17図は第13図に示す従来の振動ジャイロの系統図であ
る。 第18図は第13図に示す従来の振動ジャイロの等価回路図
である。 図において、10は振動ジャイロ、12は振動体、14,16,4
0,42および44は駆動用圧電素子、18および20は検出用圧
電素子、24および26はフィードバック用圧電素子を示
す。
Claims (4)
- 【請求項１】中心軸上においてノード点を有する３角柱
状の振動体、 前記振動体の前記ノード点を通りかつ前記振動体の１つ
の側面に平行な面と前記振動体の他の２つの側面とが交
差する位置に形成され、前記２つの側面と前記ノード点
を通る面とが交差する線の両側にわたって形成される検
出電極、 前記振動体の前記検出電極が形成されていない側面に形
成され、前記振動体に駆動信号を与えるための駆動電
極、および 前記振動体の前記検出電極が形成された面に形成され、
前記駆動電極にフィードバック信号を与えるためのフィ
ードバック電極を含む、振動ジャイロ。 - 【請求項２】中心軸上においてノード点を有する３角柱
状の振動体、 前記振動体の前記ノード点を通りかつ前記振動体の１つ
の側面に平行な面と前記振動体の他の２つの側面とが交
差する位置に形成され、前記２つの側面と前記ノード点
を通る面とが交差する線の両側にわたって形成される検
出電極、 前記振動体の前記検出電極が形成されていない側面と前
記振動体の前記検出電極が形成された面の端部とに形成
され、前記振動体に駆動信号を与えるための駆動電極、
および 前記振動体の前記検出電極が形成された面に形成され、
前記駆動電極にフィードバック信号を与えるためのフィ
ードバック電極を含む、振動ジャイロ。 - 【請求項３】中心軸上においてノード点を有する３角柱
状の振動体、 前記振動体の前記ノード点を通りかつ前記振動体の１つ
の側面に平行な第１の面と前記振動体の他の２つの側面
とが交差する位置に形成され、前記２つの側面と前記第
１の面とが交差する線の両側にわたって形成される検出
電極、および 前記振動体の前記ノード点を通りかつ前記振動体の前記
検出電極が形成された面のいずれかに平行な第２の面と
前記振動体の側面とが交差する部分に形成され、前記振
動体に駆動信号を与えるための駆動電極を含む、振動ジ
ャイロ。 - 【請求項４】前記振動体の前記ノード点付近の稜線部分
で支持される、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれかに記載の振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12601489A JP2536151B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12601489A JP2536151B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02304311A JPH02304311A (ja) | 1990-12-18 |
| JP2536151B2 true JP2536151B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=14924592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12601489A Expired - Fee Related JP2536151B2 (ja) | 1989-05-18 | 1989-05-18 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536151B2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-18 JP JP12601489A patent/JP2536151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02304311A (ja) | 1990-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |