JP2652704B2 - 振動子 - Google Patents

振動子

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JP2652704B2
JP2652704B2 JP11543789A JP11543789A JP2652704B2 JP 2652704 B2 JP2652704 B2 JP 2652704B2 JP 11543789 A JP11543789 A JP 11543789A JP 11543789 A JP11543789 A JP 11543789A JP 2652704 B2 JP2652704 B2 JP 2652704B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は振動子に関し、特にい駆動用の圧電素子と
検出用の圧電素子とを有し、たとえば振動ジャイロなど
のように振動を利用した装置に用いられる、振動子に関
する。
(従来技術) 第4図は従来の振動子の一例を示す図解図である。こ
の振動子1は、正3角柱状の振動体2を含み、振動体2
の3つの側面には、圧電素子3a,3bおよび3cがそれぞれ
形成されている。
この振動子1は、2つの圧電素子3aおよび3bが駆動用
および検出用の一方に、他の圧電素子3cが駆動用および
検出用の他方にそれぞれ用いられる。2つの圧電素子3a
および3bを駆動用に用いる場合には、それらの圧電素子
3aおよび3bに駆動信号が印加され、他の圧電素子3cから
出力信号が得られる。逆に、2つの圧電素子3aおよび3b
を検出用に用いる場合には、他の圧電素子3cに駆動信号
が印加され、それらの圧電素子3aおよび3bから出力信号
が得られる。
また、この振動子1は、2つの圧電素子3aおよび3bあ
るいは他の圧電素子3cに駆動信号を印加することによっ
て、たとえば振動ジャイロとして用いられる。この場
合、圧電素子3cあるいは2つの圧電素子3aおよび3bから
回転角速度に応じた出力電圧が得られるので、その出力
電圧から回転角速度を測定することができる。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上述の振動子では、検出用に用いられる2
つの圧電素子に静電容量値のばらつきがあったりそれら
の圧電素子に関与する共振周波数にわずかな違いがあっ
たりした場合、それらの圧電素子間の特性がアンバラン
スとなり、全体の特性が不安定なものとなる。この場
合、この振動子を、たとえば振動ジャイロのように振動
子を微少変化を利用する装置に用いれば、その装置に誤
差が生じてしまう。たとえば、この振動子を振動ジャイ
ロに用いれば、回転角速度を正確に測定することができ
ない場合がある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、検出用に用い
られる2つの圧電素子の静電容量値のばらつきやそれら
に関与する共振周波数に影響されることなく、安定性の
よい特性を有する、振動子を提供することである。
(課題を解決するための手段) この発明にかかる振動子は、横断面が多角形の振動体
と、この振動体の少なくとも3つの側面にそれぞれ形成
され、少なくとも2つを検出用とし、少なくとも1つを
駆動用とする圧電素子とを含み、それらの圧電素子のう
ち検出用の2つの圧電素子の間を、抵抗器で接続した、
振動子である。
(作用) 抵抗器によって、それに接続された検出用の2つの圧
電素子間の特性のバランスがよくなる。
(発明の効果) この発明によれば、検出用に用いられる2つの圧電素
子の静電容量値のばらつきやそれらに関与する共振周波
数に影響されることなく、安定性のよい特性を有する、
振動子が得られる。
したがって、この発明にかかる振動子は、たとえば振
動ジャイロのように振動子の微少変化を利用する装置に
好適に用いられる。たとえば、この発明にかかる振動子
を振動ジャイロに用いれば、回転角速度を正確に測定す
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。
(実施例) 第1図はこの発明の一実施例を示す図解図である。こ
の振動子10は、たとえば正3角柱状の振動体12を含む。
この振動体12は、たとえばエリンバ,鉄−ニッケル合
金,石英,ガラス,水晶,セラミックなど、一般的に機
械的な振動を生じる材料で形成される。
この振動体12には、その3つの側面の中央部にそれぞ
れ圧電素子14a,14bおよび14cが形成される。圧電素子14
aは、たとえばセラミックからなる圧電層16aを含み、圧
電層16aの両主面にはそれぞれ電極18aおよび20aが形成
される。なお、これらの電極18aおよび20aは、たとえば
金,銀,アルミニウム,ニッケル,銅−ニッケル合金
(モネルメタル)などの電極材料で、たとえばスパッタ
リング,蒸着等の薄膜技術であるいはその材料によって
は印刷技術で形成される。同様に、他の圧電素子14bお
よび14cも、それぞれ、たとえばセラミックからなる圧
電層16bおよび16cを含み、それらの圧電層16bと16cとの
両主面にも、電極18bおよび20cと18bおよび20cとが、そ
れぞれ形成されている。そして、これらの圧電素子14a
〜14cの一方の電極18a〜18cは、たとえば導電接着剤で
振動体12に接着される。
なお、振動体12をたとえばエリンバ,鉄−ニッケル合
金などの金属からなる振動材料で形成すれば、圧電素子
14a〜14cの一方の電極18a〜18cは形成されなくてもよ
い。なぜなら、振動体12がそれらの電極18a〜18cを兼ね
るからである。この場合、圧電層16a〜16cは、たとえば
PZT(ジルコン・チタン酸鉛),ZnO(酸化鉛)などの圧
電材料でたとえばスパッタリング,蒸着などの薄膜技術
によって形成されてもよい。
これらの圧電素子の電極20a,20bおよび20cには、3つ
の端子22a,22bおよび22cがそれぞれ接続される。さら
に、圧電素子14aおよび14bの電極20aおよび20bには、固
定抵抗器24の両端24および24bがそれぞれ接続される。
この固定抵抗器24は、圧電素子14aおよび14b間の特性の
バランスを取るためのものである。つまり、このような
抵抗器を接続していない第4図に示す従来例では、圧電
素子の静電容量値のばらつきやそれに関与する共振周波
数のずれによって、圧電素子間の特性がアンバランスに
なってしまうが、この実施例では、圧電素子14aおよび1
4b間の特性のバランスがよくなる。
この振動子10では、固定抵抗器24が接続された2つの
圧電素子14aおよび14bが駆動用および検出用の一方に用
いられ、他の圧電素子14cが駆動用および検出用の他方
に用いられる。したがって、この振動子10では、端子22
aおよび22bすなわち圧電素子14aおよび14bに駆動信号を
印加すれば、圧電素子14cすなわち端子22cから安定した
出力信号が得られ、逆に端子22cすなわち圧電素子14cに
駆動信号を印加すれば、圧電素子14aおよび14bすなわち
端子22aおよび22bから安定した出力信号が得られる。
この振動子10を振動ジャイロに用いるためには、上述
のように圧電素子に駆動用を印加し、その状態で他の圧
電素子から得られる出力信号によって回転角速度を測定
すればよい。このとき、2つの圧電素子14aおよび14bか
ら出力信号が得られる場合には、たとえば差動回路など
によって、それらの出力信号の差から回転角速度を測定
すればよい。
第2図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。
この実施例では、特に、振動体12が正4角柱状に形成さ
れ、振動体12の4つの側面に、それぞれ圧電素子14a,14
b,14cおよび14dが形成されている。そして、これらの圧
電素子14a,14b,14cおよび14dには、端子22a,22b,22cお
よび22dがそれぞれ接続される。
さらに、隣接する2つの圧電素子14aおよび14bには、
それらの間の特性のバランスをよくするための固定抵抗
器24の両端24aおよび24bがそれぞれ接続される。したが
って、この固定抵抗器24によって、圧電素子14aおよび1
4b間の特性のバランスがよくなる。
同様に、隣接する他の圧電素子14cおよび14dにも、他
の固定抵抗器26の両端26aおよび26bがそれぞれ接続さ
れ、この固定抵抗器26によって、それらの圧電素子14c
および14d間の特性のバランスがよくなる。
この振動子10では、固定抵抗器24が接続された2つの
圧電素子14aおよび14bが駆動用および検出用の一方に用
いられ、他の固定抵抗器26が接続された2つの圧電素子
14cおよび14dが駆動用および検出用の他方に用いられ
る。
そして、この振動子10では、圧電素子14aおよび14bに
駆動信号を印加すれば、圧電素子14cおよび14dから安定
した出力信号が得られ、逆に圧電素子14cおよび14dに駆
動信号を印加すれば、圧電素子14aおよび14bから安定し
た出力信号が得られる。
したがって、この振動子10も、たとえば振動ジャイロ
のように振動子の微少変化を利用する装置に好適に用い
られる。
第3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が正6角柱状に形成さ
れ、振動体12の隣接しない3つの側面に、圧電素子14a
〜14cがそれぞれ形成される。これらの圧電素子14a〜14
cには、端子22a〜22cがそれぞれ接続される。さらに、
2つの圧電素子14aおよび14bに固定抵抗器24の両端24a
および24bがそれぞれ接続される。
この実施例では、第1図に示す実施例と同様に、2つ
の圧電素子16aおよび16bが駆動用および検出用の一方に
用いられ、他の圧電素子16cが駆動用および検出用の一
方に用いられる。この実施例でも、2つの圧電素子16a
および16b間の特性のバランスがよくなるので、たとえ
ば振動ジャイロなどの装置に用いるのに好適である。
なお、上述の各実施例では、振動体12が正3角柱状,
正4角柱状あるいは正6角柱状に形成されているが、こ
の発明では、振動体12は2等辺3角柱状に形成されても
よい。この場合、振動体12の等しい側面に形成される圧
電素子に抵抗器を接続し、それらの圧電素子を検出用と
して用いればよい。あるいは、振動体12は、2等辺3角
柱状,正4角柱状,正6角柱状以外の多角柱状に形成さ
れてもよい。この場合、圧電素子は、振動体の少なくと
も3つの側面にそれぞれ形成されればよい。そして、そ
れらの圧電素子のうち2つのものに抵抗器を接続し、そ
の2つの圧電素子を検出用に用いればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す図解図である。 第2図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。 第3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4図はこの発明の背景となる従来の振動子の一例を示
す図解図である。 図において、10は振動子、12は振動体、14a,14bおよび1
4cは圧電素子、24は固定抵抗器を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】横断面が多角形の振動体、 前記振動体の少なくとも3つの側面にそれぞれ形成さ
    れ、少なくとも2つを検出用とし、少なくとも1つを駆
    動用とする圧電素子を含み、 前記圧電素子のうち検出用の2つの圧電素子の間を、抵
    抗器で接続した、振動子。
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