JP3201054B2 - Gyro output detection method - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はジャイロ出力検出方法
に関し、特にたとえば、屈曲振動を利用した柱状の振動
ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力検出方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro output detection method and, more particularly, to a gyro output detection method for measuring the output of a columnar vibration gyro utilizing bending vibration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７は、この発明の背景となる従来のジ
ャイロ出力検出方法に用いられる検出回路の一例を示す
ブロック図である。この検出回路１は、たとえば３角柱
状の振動ジャイロ２の出力を測定するために用いられ
る。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing an example of a detection circuit used in a conventional gyro output detection method as a background of the present invention. The detection circuit 1 is used for measuring an output of a triangular prism-shaped vibrating gyroscope 2, for example.
【０００３】振動ジャイロ２の２つの圧電素子３と他の
圧電素子４との間には、発振回路５が接続される。発振
回路５は、抵抗６を介して圧電素子３に接続される。さ
らに、これらの圧電素子３の出力は、差動回路７に入力
される。差動回路７の出力は、同期検波回路８で同期検
波される。そして、検波された信号が、直流増幅回路９
で増幅される。An oscillation circuit 5 is connected between the two piezoelectric elements 3 of the vibrating gyroscope 2 and another piezoelectric element 4. The oscillation circuit 5 is connected to the piezoelectric element 3 via the resistor 6. Further, outputs of these piezoelectric elements 3 are input to a differential circuit 7. The output of the differential circuit 7 is synchronously detected by a synchronous detection circuit 8. Then, the detected signal is supplied to the DC amplification circuit 9.
Amplified by
【０００４】発振回路５によって、振動ジャイロ２は、
圧電素子４形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態で、振動ジャイロ２の長軸を中心として回転する
と、コリオリ力によって屈曲振動の向きが変わる。それ
によって、検出片として用いられる２つの圧電素子３間
に出力の差が生じ、差動回路７から出力が得られる。こ
のとき、振動ジャイロ２を駆動するための駆動信号は、
２つの圧電素子３において同相で同レベルの信号であ
る。そのため、振動ジャイロ２を駆動するための信号
は、差動回路７で相殺される。したがって、差動回路７
からは、回転角速度の大きさに応じた信号のみが出力さ
れる。したがって、この出力を同期検波して、直流増幅
した出力を測定することによって、振動ジャイロ２に加
わった回転角速度を測定することができる。The oscillation gyro 2 is driven by the oscillation circuit 5.
Bending vibration occurs in a direction perpendicular to the surface on which the piezoelectric element 4 is formed. In this state, when the vibrating gyroscope 2 rotates around the long axis, the direction of the bending vibration changes due to the Coriolis force. As a result, an output difference occurs between the two piezoelectric elements 3 used as the detection pieces, and an output is obtained from the differential circuit 7. At this time, the driving signal for driving the vibrating gyroscope 2 is:
The signals are in phase and at the same level in the two piezoelectric elements 3. Therefore, the signal for driving the vibration gyro 2 is canceled by the differential circuit 7. Therefore, the differential circuit 7
Output only a signal corresponding to the magnitude of the rotational angular velocity. Therefore, by synchronously detecting this output and measuring the DC-amplified output, the rotational angular velocity applied to the vibrating gyroscope 2 can be measured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、雰囲気
温度の変化などにより、検出用の圧電素子の出力間にお
いて位相差が生じ、ドリフトの原因となっていた。この
ような位相差を補正するために、たとえば可変抵抗器を
介して発振回路と振動ジャイロとを接続し、この可変抵
抗器を調整するなどの方法が採用されていた。However, a phase difference occurs between the outputs of the detecting piezoelectric elements due to a change in the ambient temperature or the like, which causes a drift. In order to correct such a phase difference, for example, a method of connecting an oscillation circuit and a vibrating gyroscope via a variable resistor and adjusting the variable resistor has been adopted.
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、可
変抵抗器などを使用することなく、ドリフトを軽減する
ことができる、ジャイロ出力検出方法を提供することで
ある。[0006] Therefore, a main object of the present invention is to provide a gyro output detection method capable of reducing drift without using a variable resistor or the like.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、多角柱状の
振動体と、振動体の２つの側面に形成される検出片とを
含む振動ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力
検出方法において、２つの検出片の出力信号の差を差動
回路で求め、２つの検出片の出力信号の和を和動回路で
求め、和動回路の出力信号を同期検波回路で同期検波
し、同期検波回路の出力信号を平滑回路で平滑し、平滑
回路の出力信号が０となるように、検出片の一方または
両方の出力信号を位相補正することによって、差動回路
の出力信号に含まれるドリフト成分を補正する、ジャイ
ロ出力検出方法である。また、この発明は、多角柱状の
振動体と、振動体の２つの側面に形成される検出片とを
含む振動ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力
検出方法において、２つの検出片の出力信号の差を差動
回路で求め、２つの検出片の出力信号の和を和動回路で
求め、和動回路の出力信号を同期検波回路で同期検波
し、同期検波回路の出力信号を平滑回路で平滑し、差動
回路の出力信号を別の同期検波回路で同期検波し、別の
同期検波回路の出力信号を別の平滑回路で平滑し、平滑
回路の出力信号と別の平滑回路の出力信号とを合成回路
で合成することにより、差動回路の出力信号に含まれる
ドリフト成分を補正する、ジャイロ出力検出方法であ
る。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a gyro output detecting method for measuring the output of a vibrating gyroscope including a polygonal column-shaped vibrating body and detecting pieces formed on two side surfaces of the vibrating body. The difference between the output signals of the two detection pieces is obtained by a differential circuit, the sum of the output signals of the two detection pieces is obtained by a summing circuit, and the output signal of the summing circuit is synchronously detected by a synchronous detection circuit.
The output signal of the synchronous detection circuit is smoothed by a smoothing circuit,
One of the detection pieces or one of the detection pieces so that the output signal of the circuit becomes 0
By phase correcting both output signals, a drift component Compensating included in the output signal of the differential circuit, a gyro output detection method. Also, the present invention provides a polygonal columnar shape.
The vibrating body and the detecting pieces formed on the two side surfaces of the vibrating body
Gyro output to measure the output of vibrating gyro including
In the detection method, the difference between the output signals of the two
The sum of the output signals of the two detection pieces is obtained by the summation circuit.
Determined, synchronous detection in the synchronous detection circuit an output signal of the summing circuit, the output signal of the synchronous detection circuit smoothed by a smoothing circuit, and synchronous detection in a separate synchronous detection circuit an output signal of the differential circuit, another synchronization The output signal of the detection circuit is smoothed by another smoothing circuit, and the output signal of the smoothing circuit and the output signal of another smoothing circuit are combined by a combining circuit, thereby being included in the output signal of the differential circuit.
A gyro output detection method that corrects drift components.
You.
【０００８】[0008]
【作用】２つの検出片の出力信号の差および和を求め、
それぞれを同期検波したのち平滑すると、位相差に応じ
て互いに比例関係にある直流出力を得ることができる。
したがって、振動ジャイロを駆動するための駆動信号が
０となるように調整すれば、雰囲気温度の変化などによ
って、２つの検出片における駆動信号に位相差が生じて
も、常に駆動信号を除去した信号を得ることができる。The difference and the sum of the output signals of the two detection pieces are obtained,
When the respective signals are synchronously detected and then smoothed, DC outputs in a proportional relationship with each other can be obtained according to the phase difference.
Therefore, if the driving signal for driving the vibrating gyroscope is adjusted to be 0, a signal from which the driving signal is always removed even if a phase difference occurs between the driving signals of the two detection pieces due to a change in ambient temperature or the like. Can be obtained.
【０００９】[0009]
【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロを駆動
するための駆動信号を除去できるため、回転角速度に対
応した信号のみを取り出すことができる。そのため、雰
囲気温度の変化などによるドリフト分として、２つの検
出片における駆動信号に位相差が生じても、それとは無
関係に回転角速度を検出することができる。また、この
ような位相差による影響が除去されるため、調整用の可
変抵抗器などが不要となる。According to the present invention, since the driving signal for driving the vibrating gyroscope can be removed, only the signal corresponding to the rotational angular velocity can be extracted. Therefore, even if a phase difference occurs between the drive signals of the two detection pieces as a drift component due to a change in the ambient temperature or the like, the rotation angular velocity can be detected regardless of the phase difference. Further, since the influence of such a phase difference is eliminated, a variable resistor for adjustment or the like is not required.
【００１０】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。The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は、この発明のジャイロ出力検出方法に
用いられる検出回路の一例を示すブロック図である。こ
の検出回路１０は、たとえば振動ジャイロ１２の出力を
検出するために用いられる。振動ジャイロ１２は、図２
（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、たとえば正３角
柱状の振動体１４を含む。この振動体１４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。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a detection circuit used in a gyro output detection method according to the present invention. This detection circuit 10 is used, for example, for detecting the output of the vibration gyro 12. The vibration gyro 12 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, for example, a vibrating body 14 having a regular triangular prism shape is included. The vibrating body 14 is generally formed of a material that generates mechanical vibration, such as an elinvar, an iron-nickel alloy, quartz, glass, quartz, or ceramic.
【００１２】振動体１４の３つの側面の中央部には、そ
れぞれ圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成される。
圧電素子１６ａは、たとえば圧電セラミックからなる圧
電層１８ａを含み、圧電層１８ａの両面には電極２０
ａ，２２ａが形成される。そして、一方の電極２２ａ
が、振動体１４の側面に接着される。同様に、圧電素子
１６ｂ，１６ｃは圧電層１８ｂ，１８ｃを含み、その両
面に電極２０ｂ，２２ｂおよび電極２０ｃ，２２ｃが形
成される。そして、これらの圧電素子１６ｂ，１６ｃの
一方の電極２２ｂ，２２ｃが、振動体１４の側面に接着
される。さらに、振動体１４のノード点近傍は、たとえ
ば金属線からなる支持部材２４および２６で支持され
る。これらの支持部材２４，２６は、たとえば溶接する
ことによって、振動体１４のノード点近傍に固着され
る。Piezoelectric elements 16a, 16b and 16c are formed at the center of the three side surfaces of the vibrating body 14, respectively.
The piezoelectric element 16a includes a piezoelectric layer 18a made of, for example, piezoelectric ceramic, and has electrodes 20 on both surfaces of the piezoelectric layer 18a.
a, 22a are formed. Then, one electrode 22a
Is adhered to the side surface of the vibrating body 14. Similarly, the piezoelectric elements 16b and 16c include the piezoelectric layers 18b and 18c, and the electrodes 20b and 22b and the electrodes 20c and 22c are formed on both surfaces thereof. Then, one of the electrodes 22b and 22c of the piezoelectric elements 16b and 16c is bonded to the side surface of the vibrator 14. Further, the vicinity of the node point of the vibrating body 14 is supported by supporting members 24 and 26 made of, for example, a metal wire. These support members 24 and 26 are fixed to the vicinity of the node point of the vibrating body 14 by, for example, welding.
【００１３】圧電素子１６ａ，１６ｂと圧電素子１６ｃ
間には、抵抗３０，３２を介して発振回路３４が接続さ
れる。発振回路３４には同期信号送出回路３６が接続さ
れ、後述の同期検波回路で検波するための同期信号が送
出される。圧電素子１６ａ，１６ｂは、回転角速度に対
応した信号を検出するための検出片としても使用され
る。そして、圧電素子１６ａ，１６ｂは差動増幅回路３
８に接続され、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号の差
が求められる。さらに、差動増幅回路３８は、第１の同
期検波回路４０に接続される。この第１の同期検波回路
４０では、同期信号送出回路３６からの同期信号によっ
て、差動増幅回路３８の出力信号が同期検波される。第
１の同期検波回路４０の出力信号は、第１の平滑回路４
２で平滑される。The piezoelectric elements 16a and 16b and the piezoelectric element 16c
The oscillation circuit 34 is connected between the resistors 30 and 32. A synchronous signal transmitting circuit 36 is connected to the oscillating circuit 34, and a synchronous signal to be detected by a synchronous detecting circuit described later is transmitted. The piezoelectric elements 16a and 16b are also used as detecting pieces for detecting a signal corresponding to the rotational angular velocity. The piezoelectric elements 16a and 16b are connected to the differential amplifier 3
8 to determine the difference between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b. Further, the differential amplifier circuit 38 is connected to the first synchronous detection circuit 40. In the first synchronous detection circuit 40, the output signal of the differential amplifier circuit 38 is synchronously detected by the synchronous signal from the synchronous signal transmission circuit 36. The output signal of the first synchronous detection circuit 40 is
It is smoothed by 2.
【００１４】また、圧電素子１６ａ，１６ｂは、抵抗４
４，４６を介して和動増幅回路４８に接続され、圧電素
子１６ａ，１６ｂの出力信号の和が求められる。さら
に、和動増幅回路４８は、第２の同期検波回路５０に接
続される。この第２の同期検波回路５０では、同期信号
送出回路３６からの同期信号によって、和動増幅回路４
８の出力信号が同期検波される。第２の同期検波回路５
０の出力信号は、第２の平滑回路５２で平滑される。The piezoelectric elements 16a and 16b are provided with a resistor 4
The sum of the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b is obtained by being connected to a summing amplification circuit 48 via the fourth and fourth elements 46 and 46. Further, the sum amplifying circuit 48 is connected to the second synchronous detection circuit 50. In the second synchronous detection circuit 50, the synchronous amplifier 4 outputs the synchronous signal from the synchronous signal transmitting circuit 36.
8 are synchronously detected. Second synchronous detection circuit 5
The output signal of “0” is smoothed by the second smoothing circuit 52.
【００１５】第１の平滑回路４２および第２の平滑回路
５２の出力信号は、合成回路５４に入力される。この合
成回路５４において、第１の平滑回路４２および第２の
平滑回路５２の出力信号が合成される。The output signals of the first smoothing circuit 42 and the second smoothing circuit 52 are input to a synthesizing circuit 54. In the synthesizing circuit 54, the output signals of the first smoothing circuit 42 and the second smoothing circuit 52 are synthesized.
【００１６】この振動ジャイロ１２では、発振回路３４
によって、振動体１４が圧電素子１６ｃ形成面に直交す
る方向に屈曲振動する。この状態で、振動体１４の長軸
を中心として回転すると、コリオリ力により屈曲振動の
方向が変わる。それにより、圧電素子１６ａと圧電素子
１６ｂの出力信号に差が生じる。したがって、圧電素子
１６ａ，１６ｂの出力信号の差を測定することによっ
て、振動ジャイロ１２に加わった回転角速度を検出する
ことができる。In the vibrating gyroscope 12, the oscillation circuit 34
Accordingly, the vibrating body 14 bends and vibrates in a direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 16c is formed. In this state, when the vibrating body 14 rotates around the long axis, the direction of the bending vibration changes due to the Coriolis force. As a result, a difference occurs between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b. Therefore, the rotational angular velocity applied to the vibrating gyroscope 12 can be detected by measuring the difference between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b.
【００１７】圧電素子１６ａ，１６ｂにおける駆動信号
およびコリオリ力によって発生する信号は、差動増幅回
路３８で差が求められ、和動増幅回路４８で和が求めら
れる。振動ジャイロ１２にドリフト分がない場合、図３
に示すように、圧電素子１６ａの出力端Ａ１および圧電
素子１６ｂの出力端Ａ２における駆動信号は同相とな
る。したがって、差動増幅回路３８の出力信号は０とな
り、和動増幅回路４８の出力信号は駆動信号と同位相で
かつレベルの大きい信号が得られる。The difference between the drive signal in the piezoelectric elements 16a and 16b and the signal generated by the Coriolis force is obtained by the differential amplifier circuit 38, and the sum is obtained by the summing amplifier circuit 48. When there is no drift in the vibrating gyroscope 12, FIG.
As shown in (1), the driving signals at the output terminal A1 of the piezoelectric element 16a and the output terminal A2 of the piezoelectric element 16b have the same phase. Therefore, the output signal of the differential amplifier circuit 38 becomes 0, and the output signal of the sum amplifier circuit 48 is a signal having the same phase and a higher level as the drive signal.
【００１８】そして、第１の同期検波回路４０および第
２の同期検波回路５０では、差動増幅回路３８および和
動増幅回路４８の出力信号が、駆動信号に同期して検波
される。ドリフト分がない場合には、両方の駆動信号は
同相となるため、第１の同期検波回路４０の出力端Ｂ１
の出力信号は０となり、第２の同期検波回路５０の出力
端Ｂ２では、駆動信号の正負部分が相殺される。したが
って、第１の平滑回路４２の出力端Ｃ１および第２の平
滑回路５２の出力端Ｃ２では、それぞれ出力信号は０と
なる。そのため、合成回路５４の出力端Ｄにおいては、
駆動信号成分が０となる。In the first synchronous detection circuit 40 and the second synchronous detection circuit 50, the output signals of the differential amplifier circuit 38 and the sum amplifier circuit 48 are detected in synchronization with the drive signal. If there is no drift component, both drive signals have the same phase, so the output terminal B1 of the first synchronous detection circuit 40
Becomes zero, and at the output terminal B2 of the second synchronous detection circuit 50, the positive and negative portions of the drive signal are canceled. Therefore, the output signal is 0 at the output terminal C1 of the first smoothing circuit 42 and the output terminal C2 of the second smoothing circuit 52. Therefore, at the output terminal D of the synthesis circuit 54,
The drive signal component becomes 0.
【００１９】振動ジャイロ１２に回転角速度が加わる
と、コリオリ力による振動体１４の屈曲振動の方向の変
化により、圧電素子１６ａ，１６ｂに電圧が発生する。
これらの信号は、図３に示すように、駆動信号と９０°
の位相差を有する。これらのコリオリ力による信号の振
幅および極性は、回転角速度の大きさおよび方向に応じ
て変化する。たとえば図３の場合、差動増幅回路３８か
らレベルの大きい信号が出力され、和動増幅回路４８か
らの出力信号は０となる。したがって、第１の同期検波
回路４０の出力端Ｂ１の出力信号は、差動増幅回路３８
の出力信号の正部分が出力される。また、第２の同期検
波回路５０の出力端Ｂ２の出力信号は０となる。When a rotational angular velocity is applied to the vibrating gyroscope 12, a voltage is generated in the piezoelectric elements 16a and 16b due to a change in the direction of the bending vibration of the vibrating body 14 due to the Coriolis force.
These signals, as shown in FIG.
Has the following phase difference. The amplitude and polarity of the signal due to these Coriolis forces change according to the magnitude and direction of the rotational angular velocity. For example, in the case of FIG. 3, a high-level signal is output from the differential amplifier circuit 38, and the output signal from the sum amplification amplifier circuit 48 becomes zero. Therefore, the output signal of the output terminal B1 of the first synchronous detection circuit 40 is
Is output. The output signal of the output terminal B2 of the second synchronous detection circuit 50 becomes 0.
【００２０】このような信号を平滑すると、第１の平滑
回路４２の出力端Ｃ１では正側に直流出力が現れ、第２
の平滑回路５２の出力端Ｃ２における信号は０となる。
もちろん、圧電素子１６ｂの出力信号のレベルが変われ
ば、出力端Ｃ１に直流出力が現れる。そして、合成回路
５４では、第１の平滑回路４２および第２の平滑回路５
２の出力信号が差動合成される。したがって、図３に示
す実施例では、合成回路５４の出力端Ｄには、第１の平
滑回路４２の出力端Ｃ１の信号と同じ信号が出力され
る。When such a signal is smoothed, a DC output appears on the positive side at the output terminal C1 of the first smoothing circuit 42,
The signal at the output terminal C2 of the smoothing circuit 52 becomes zero.
Of course, if the level of the output signal of the piezoelectric element 16b changes, a DC output appears at the output terminal C1. Then, in the synthesizing circuit 54, the first smoothing circuit 42 and the second smoothing circuit 5
2 are differentially combined. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3, the same signal as the signal at the output terminal C1 of the first smoothing circuit 42 is output to the output terminal D of the combining circuit 54.
【００２１】次に、振動ジャイロ１２にドリフト分があ
る場合、図４に示すように、圧電素子１６ａと圧電素子
１６ｂにおける駆動信号に位相差が生じる。この場合、
差動増幅回路３８および和動増幅回路４８で、駆動信号
の差および和を出力させると、図４のＢ１，Ｂ２に示す
ように、互いに９０°の位相差を有する信号が得られ
る。そして、これらの信号を駆動信号に同期して検波す
ると、第１の同期検波回路４０の出力端Ｂ１および第２
の同期検波回路５２の出力端Ｂ２からは、それぞれ正部
分と負部分とを有する信号が出力される。Next, when there is a drift component in the vibrating gyroscope 12, as shown in FIG. 4, a phase difference occurs between the drive signals of the piezoelectric elements 16a and 16b. in this case,
When the difference and the sum of the drive signals are output by the differential amplifier circuit 38 and the sum amplifier circuit 48, signals having a phase difference of 90 ° from each other are obtained as shown by B1 and B2 in FIG. Then, when these signals are detected in synchronization with the drive signal, the output terminal B1 of the first synchronous detection circuit 40 and the second
A signal having a positive portion and a negative portion is output from the output terminal B2 of the synchronous detection circuit 52.
【００２２】これらの信号を平滑すると、第１の平滑回
路４２の出力端Ｃ１では、出力端Ｂ１の信号の正部分と
負部分との差が直流出力として得られる。また、第２の
平滑回路５２の出力端Ｃ２では、出力端Ｂ２の信号の正
部分と負部分との差が直流出力として得られる。出力端
Ｃ１および出力端Ｃ２の信号は、圧電素子１６ａ，１６
ｂにおける駆動信号の位相差に比例するため、合成回路
５４で差動合成してその出力端Ｄの出力が０となるよう
に調整すれば、駆動信号の位相差が変わっても駆動信号
成分が検出回路１０から出力されない。When these signals are smoothed, the difference between the positive and negative parts of the signal at the output terminal B1 is obtained as a DC output at the output terminal C1 of the first smoothing circuit 42. At the output terminal C2 of the second smoothing circuit 52, the difference between the positive and negative parts of the signal at the output terminal B2 is obtained as a DC output. The signals at the output terminals C1 and C2 are output to the piezoelectric elements 16a and 16
b is proportional to the phase difference of the drive signal at b, and if the output of the output terminal D is adjusted to be 0 by performing differential synthesis in the combining circuit 54, the drive signal component is changed even if the phase difference of the drive signal changes. It is not output from the detection circuit 10.
【００２３】圧電素子１６ａ，１６ｂに発生するコリオ
リ力による信号は、図４に示すように、それぞれの駆動
信号と９０°の位相差を有する。そして、差動回路３８
および和動回路４８で、これらの信号の差および和を出
力させると、互いに９０°の位相差を有する信号が現れ
る。この実施例では、差動増幅回路３８の出力信号のレ
ベルが位相ずれのない場合に比較して小さく、和動増幅
回路４８の出力信号にレベルが発生する。これらの信号
を、駆動信号に同期させて検波すると、第１の同期検波
回路４０の出力端Ｂ１および第２の同期検波回路５０の
出力端Ｂ２からは、それぞれ正部分と負部分とを含む信
号が出力される。これらの信号を平滑すると、第１の平
滑回路４２の出力端Ｃ１および第２の平滑回路５２の出
力端Ｃ２からは、それぞれ出力端Ｂ１，Ｂ２の信号の正
部分と負部分との差が直流出力として得られる。As shown in FIG. 4, the signals generated by the Coriolis force generated in the piezoelectric elements 16a and 16b have a phase difference of 90 ° from the respective drive signals. And the differential circuit 38
When the sum and the summing circuit 48 output the difference and the sum of these signals, signals having a phase difference of 90 ° appear. In this embodiment, the level of the output signal of the differential amplifier circuit 38 is smaller than when there is no phase shift, and a level is generated in the output signal of the sum amplifier circuit 48. When these signals are detected in synchronization with the drive signal, the output terminal B1 of the first synchronous detection circuit 40 and the output terminal B2 of the second synchronous detection circuit 50 output a signal including a positive portion and a negative portion, respectively. Is output. When these signals are smoothed, the difference between the positive and negative parts of the signals at the output terminals B1 and B2 is obtained from the output terminal C1 of the first smoothing circuit 42 and the output terminal C2 of the second smoothing circuit 52, respectively. Obtained as output.
【００２４】そして、合成回路５４で、出力端Ｃ１，Ｃ
２の信号が差動合成される。図４に示す実施例では、出
力端Ｃ２の信号が負であるため、合成回路５４の出力端
Ｄのレベルは大きくなっている。したがって、位相ずれ
によるコリオリ検出の低下分を補うことができる。な
お、コリオリ力による信号は、振動ジャイロ１２に加わ
る回転角速度の大きさおよび方向によって、そのレベル
および極性が変化するため、出力端Ｃ１，Ｃ２に現れる
信号のレベルおよび極性も変化する。それにともなっ
て、合成回路５４の出力端Ｄの信号も変化するが、その
変化を測定することによって、回転角速度を検出するこ
とができる。The output terminals C1, C
The two signals are differentially combined. In the embodiment shown in FIG. 4, since the signal at the output terminal C2 is negative, the level at the output terminal D of the combining circuit 54 is high. Therefore, it is possible to compensate for the decrease in Coriolis detection due to the phase shift. Since the level and polarity of the signal due to the Coriolis force change depending on the magnitude and direction of the rotational angular velocity applied to the vibrating gyroscope 12, the level and polarity of the signal appearing at the output terminals C1 and C2 also change. Accordingly, the signal at the output terminal D of the synthesizing circuit 54 also changes. By measuring the change, the rotational angular velocity can be detected.
【００２５】なお、上述の実施例では圧電素子１６ａの
出力信号が圧電素子１６ｂの出力信号より遅れた場合を
示しているが、圧電素子１６ａの出力信号が圧電素子１
６ｂの出力信号より進んでいる場合、出力端Ｃ１には負
の直流信号が出力される。この場合、出力端Ｃ１および
Ｃ２の信号を合成回路５４で和動合成することによっ
て、駆動信号成分を除去することができる。In the above embodiment, the output signal of the piezoelectric element 16a is delayed from the output signal of the piezoelectric element 16b.
If the output signal is ahead of the output signal 6b, a negative DC signal is output to the output terminal C1. In this case, by summing and synthesizing the signals at the output terminals C1 and C2 by the synthesizing circuit 54, the drive signal component can be removed.
【００２６】このように、この検出回路１０を用いれ
ば、ドリフト分の有無に関係なく、駆動信号を除去する
ことができる。したがって、圧電素子１６ａ，１６ｂに
おける駆動信号に位相差があっても、検出回路１０から
は駆動信号成分が出力されない。そのため、従来のよう
に、駆動信号の位相差を調整するための可変抵抗器など
を取り付ける必要がない。As described above, by using the detection circuit 10, the drive signal can be removed regardless of the presence or absence of the drift component. Therefore, even if there is a phase difference between the drive signals of the piezoelectric elements 16a and 16b, no drive signal component is output from the detection circuit 10. Therefore, unlike the related art, there is no need to attach a variable resistor or the like for adjusting the phase difference between the drive signals.
【００２７】また、図５および図６に示すような回路を
用いて、第２の平滑回路５２の出力端Ｃ２の出力信号を
０にするようにしてもよい。この場合、図５および図６
に示す回路の可変抵抗器を調整することによって、図３
に示すように、駆動信号の位相を合わせることができ
る。したがって、ドリフト分がない場合の説明と同様に
して、検出回路１０の出力から駆動信号成分を除去する
ことができる。このような回路を用いても、コリオリ力
による出力のみを取り出すことができ、正確な回転角速
度を検出することができる。The output signal of the output terminal C2 of the second smoothing circuit 52 may be set to 0 using a circuit as shown in FIGS. In this case, FIGS. 5 and 6
By adjusting the variable resistors in the circuit shown in FIG.
As shown in (1), the phases of the drive signals can be matched. Therefore, the drive signal component can be removed from the output of the detection circuit 10 in the same manner as the case where there is no drift component. Even if such a circuit is used, it is possible to take out only the output due to the Coriolis force, and it is possible to detect an accurate rotational angular velocity.
【００２８】上述の実施例では、検出回路１０を正３角
柱状の振動ジャイロの信号検出用として使用したが、た
とえば４角柱状など他の柱状の振動ジャイロであって
も、２つの圧電素子からの出力信号の差を検出するもの
であれば使用可能である。また、振動ジャイロの検出片
として圧電素子を使用したが、たとえば柱状の圧電セラ
ミックで形成された振動体に電極を形成した振動ジャイ
ロの信号検出用としても使用できる。この場合、振動体
の側面に形成された２つの電極が検出片となる。In the above-described embodiment, the detection circuit 10 is used for detecting a signal of a regular triangular prism-shaped vibrating gyroscope. Can be used as long as it detects the difference between the output signals. Although the piezoelectric element is used as the detection piece of the vibration gyro, it can be used for detecting a signal of a vibration gyro in which electrodes are formed on a vibrating body formed of, for example, a columnar piezoelectric ceramic. In this case, two electrodes formed on the side surface of the vibrator serve as detection pieces.
【図１】この発明のジャイロ出力検出方法に用いられる
検出回路の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a detection circuit used in a gyro output detection method according to the present invention.
【図２】（Ａ）は図１に示す検出回路で検出される振動
ジャイロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面
図である。2A is a perspective view showing an example of a vibrating gyroscope detected by the detection circuit shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view thereof.
【図３】ドリフト分がない場合の各部における駆動信号
とコリオリ力による信号との波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of a drive signal and a signal due to Coriolis force in each unit when there is no drift.
【図４】ドリフト分がある場合の各部における駆動信号
とコリオリ力による信号との波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of a drive signal and a signal due to Coriolis force in each unit when there is a drift component.
【図５】この発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図６】この発明のさらに他の実施例を示す回路図であ
る。FIG. 6 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図７】この発明の背景となる従来のジャイロ出力検出
回路に用いられる検出回路の一例を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram showing an example of a detection circuit used in a conventional gyro output detection circuit as a background of the present invention.
１０ 検出回路 １２ 振動ジャイロ １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電素子 ３８ 差動増幅回路 ４０ 第１の同期検波回路 ４２ 第１の平滑回路 ４８ 和動増幅回路 ５０ 第２の同期検波回路 ５２ 第２の平滑回路 ５４ 合成回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Detection circuit 12 Vibration gyroscope 16a, 16b, 16c Piezoelectric element 38 Differential amplification circuit 40 1st synchronous detection circuit 42 1st smoothing circuit 48 Summation amplification circuit 50 2nd synchronous detection circuit 52 2nd smoothing circuit 54 Synthesis circuit
Claims (2)
の側面に形成される検出片とを含む振動ジャイロの出力
を測定するためのジャイロ出力検出方法において、 前記２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求め、 前記２つの検出片の出力信号の和を和動回路で求め、前記和動回路の出力信号を同期検波回路で同期検波し、 前記同期検波回路の出力信号を平滑回路で平滑し、 前記平滑回路の出力信号が０となるように、前記検出片
の一方または両方の出力信号を位相補正することによっ
て、 前記差動回路の出力信号に含まれるドリフト成分を
補正する、ジャイロ出力検出方法。1. A gyro output detecting method for measuring an output of a vibrating gyro including a polygonal column-shaped vibrating body and detecting pieces formed on two side surfaces of the vibrating body, wherein the output of the two detecting pieces is The difference between the signals is obtained by a differential circuit, the sum of the output signals of the two detection pieces is obtained by a summing circuit, the output signal of the summing circuit is synchronously detected by a synchronous detection circuit, and the output signal of the synchronous detection circuit is obtained. Is smoothed by a smoothing circuit, and the detection piece is adjusted so that the output signal of the smoothing circuit becomes zero.
Phase correction of one or both output signals.
Thus, a drift component included in the output signal of the differential circuit is reduced .
Compensation to, gyro output detection method.
の側面に形成される検出片とを含む振動ジャイロの出力
を測定するためのジャイロ出力検出方法において、 前記２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求め、 前記２つの検出片の出力信号の和を和動回路で求め、 前記和動回路の出力信号を同期検波回路で同期検波し、 前記同期検波回路の出力信号を平滑回路で平滑し、 前記差動回路の出力信号を別の同期検波回路で同期検波
し、 前記別の同期検波回路の出力信号を別の平滑回路で平滑
し、 前記平滑回路の出力信号と前記別の平滑回路の出力信号
とを合成回路で合成することにより、前記差動回路の出
力信号に含まれるドリフト成分を補正する、ジャイロ出
力検出方法。 2. A polygonal column-shaped vibrating body and two of said vibrating bodies.
Of a vibrating gyroscope including a detection piece formed on the side of the gyro
A gyro output detection method for measuring the difference between the output signals of the two detection pieces is obtained by a differential circuit, the sum of the output signals of the two detection pieces is obtained by a summing circuit, synchronously detects the output signal in the synchronous detection circuit, the smoothing the output signal of the synchronous detection circuit in the smoothing circuit, the synchronous detection by the synchronous detection circuit an output signal of another differential circuit, of the further synchronous detection circuit smoothing the output signal with a different smoothing circuit, by combining the output signal of the output signal and the further smoothing circuit of the smoothing circuit in combining circuit, output of the differential circuit
A gyro output detection method for correcting a drift component included in a force signal .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04744693A JP3201054B2 (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Gyro output detection method |
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|---|---|
| JPH06241814A JPH06241814A (en) | 1994-09-02 |
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