JP3291664B2 - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents

Piezoelectric vibration gyro

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JP3291664B2
JP3291664B2 JP10814893A JP10814893A JP3291664B2 JP 3291664 B2 JP3291664 B2 JP 3291664B2 JP 10814893 A JP10814893 A JP 10814893A JP 10814893 A JP10814893 A JP 10814893A JP 3291664 B2 JP3291664 B2 JP 3291664B2
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哲男 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカメラ一体型VTRの手
振れ防止や自動車のナビゲーションシステムなどに用い
られるジャイロスコープに関し、特に圧電セラミック円
柱からなる圧電振動子の超音波振動を用いた圧電振動ジ
ャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyroscope used for preventing camera shake of a camera-integrated VTR and for a navigation system of an automobile, and more particularly to a piezoelectric vibrating gyroscope using ultrasonic vibration of a piezoelectric vibrator made of a piezoelectric ceramic cylinder. .

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する二つの方向の励振
と検出とを可能なように構成した振動系において、一方
の振動を励振した状態で、振動子自身を二つの振動面が
交わる線と平行な軸を中心軸として回転させると、前述
のコリオリ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が
働き、他方の振動が励振される。この振動の大きさは入
力側の振動の大きさ及び回転角速度に比例するため、入
力電圧が一定の場合、出力電圧の大きさから回転角速度
の大きさを求めることが出来る。
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyroscope is a gyroscope utilizing a mechanical phenomenon that when a rotating angular velocity is given to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the direction of the vibration. In a vibration system configured to enable excitation and detection in two directions orthogonal to each other, in a state where one vibration is excited, the vibrator itself is centered on an axis parallel to a line where the two vibration surfaces intersect. When rotated, a force acts in a direction perpendicular to this vibration by the action of the aforementioned Coriolis force, and the other vibration is excited. Since the magnitude of this vibration is proportional to the magnitude of the vibration on the input side and the rotational angular velocity, when the input voltage is constant, the magnitude of the rotational angular velocity can be obtained from the magnitude of the output voltage.

【0003】図7は従来の圧電振動ジャイロに用いられ
ている圧電振動子の構造概略図であり、圧電セラミック
円柱10の外周面上の円周を6等分する位置に長さ方向
と平行な6本の帯状電極1、2、3、4、5、6が形成
されている。これらの帯状電極を互いに一つおきに接続
して2端子として分極処理を施し、分極処理後、一つお
きの帯状電極2、4、6を接続して共通アース電極と
し、残りの帯状電極の内、帯状電極1を駆動電極、帯状
電極3及び5を検出用電極として圧電振動ジャイロを構
成することが出来る。
FIG. 7 is a schematic view of the structure of a piezoelectric vibrator used in a conventional piezoelectric vibrating gyroscope. The piezoelectric vibrator is located at a position on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder 10 which divides the circumference into six equal parts and is parallel to the length direction. Six strip electrodes 1, 2, 3, 4, 5, and 6 are formed. After alternately connecting these band-shaped electrodes to each other to perform a polarization process as two terminals, after the polarization process, connect the other band-shaped electrodes 2, 4, and 6 to each other to form a common ground electrode. Of these, a piezoelectric vibrating gyroscope can be configured using the strip electrode 1 as a drive electrode and the strip electrodes 3 and 5 as detection electrodes.

【0004】図8は図7に示した圧電振動子における駆
動用の帯状電極1及び検出用の帯状電極3、5からみた
インピーダンスの周波数特性例である。圧電振動ジャイ
ロを構成する場合、これらのインピーダンス特性ができ
るだけ一致することが望ましく、特にそれぞれの共振周
波数(インピーダンスが極小になる周波数)を一致させ
る必要がある。
FIG. 8 shows an example of frequency characteristics of impedance of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 7 as viewed from the driving strip electrode 1 and the detecting strip electrodes 3 and 5. When a piezoelectric vibrating gyroscope is configured, it is desirable that these impedance characteristics match as much as possible, and in particular, it is necessary to match their resonance frequencies (frequency at which the impedance becomes minimum).

【0005】円柱の屈曲振動においては互いに直交する
振動モードfxとfyが存在し、振動モードfxとfy
が完全に一致(縮退)し、円柱が形状的にも、弾性的に
も完全に対称である場合には、これらの振動方向は注目
する任意の方向に固定することが可能である。しかし、
現実には僅かの非対称性から振動モードfxとfyが異
なると共にその振動方向も特定の方向に限定される。
In the bending vibration of a cylinder, there are vibration modes fx and fy orthogonal to each other, and the vibration modes fx and fy
Are completely coincident (degenerate), and when the cylinder is completely symmetrical in terms of shape and elasticity, these vibration directions can be fixed in any direction of interest. But,
In reality, the vibration modes fx and fy are different due to slight asymmetry, and the vibration direction is limited to a specific direction.

【0006】図9はこの二つの振動モードと駆動及び検
出用の帯状電極との関係を示すモデルである。図9
(a)は振動モードfxの振動方向と駆動用の帯状電極
の中心とが一致している場合であり、図9(b)は振動
モードfxの振動方向が駆動用の帯状電極の中心から角
度δだけずれている場合を示している。
FIG. 9 is a model showing the relationship between these two vibration modes and the driving and detecting strip electrodes. FIG.
9A shows the case where the vibration direction of the vibration mode fx coincides with the center of the driving strip electrode. FIG. 9B shows the case where the vibration direction of the vibration mode fx is at an angle from the center of the driving strip electrode. This shows a case where the position is shifted by δ.

【0007】図8に示した例は、振動モードfxとfy
がそれぞれ30.267KHzと30.242KHz、
すなわち共振周波数が25Hz異なっており、角度δが
ほぼ10度ずれている場合のインピーダンス特性に相当
する。
FIG. 8 shows an example in which the vibration modes fx and fy
Are respectively 30.267 KHz and 30.242 KHz,
That is, this corresponds to impedance characteristics when the resonance frequency is different by 25 Hz and the angle δ is shifted by approximately 10 degrees.

【0008】圧電振動ジャイロは前述したように振動モ
ードfxの振動方向に励振している状態で、振動子が回
転させられた場合に、振動モードfyの振動が励振さ
れ、このfyの振動の大きさを検出用の帯状電極で検出
するものであり、以下のような基本条件が要求される。
When the vibrator is rotated while the piezoelectric vibrating gyroscope is excited in the vibration direction of the vibration mode fx as described above, the vibration of the vibration mode fy is excited, and the magnitude of the vibration of the fy Is detected by a band electrode for detection, and the following basic conditions are required.

【0009】第1の基本条件は、振動モードfxの振動
に対して二つの検出用の帯状電極が対称的に配置され、
回転させない場合に発生する電圧の振幅及び位相が一致
していることであり、第2の基本条件は、振動モードf
yができるだけfxと一致していることである。
The first basic condition is that two band electrodes for detection are arranged symmetrically with respect to the vibration of the vibration mode fx,
The amplitude and phase of the voltage generated when not rotating are the same, and the second basic condition is that the vibration mode f
That is, y matches fx as much as possible.

【0010】この二つの基本条件の中で、第1の条件が
より重要であり、回転しない場合の出力電圧(ヌル電
圧)をできるだけゼロに近づける条件となっている。第
2の条件は圧電振動ジャイロの感度に関する条件であ
り、振動モードfxとfyが一致するほど感度が大きく
なる。
[0010] Of these two basic conditions, the first condition is more important, and the condition is that the output voltage (null voltage) when the motor does not rotate is as close to zero as possible. The second condition is a condition relating to the sensitivity of the piezoelectric vibrating gyroscope, and the sensitivity increases as the vibration modes fx and fy match.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電セラミック
円柱を用いた圧電振動ジャイロにおいては、特に振動方
向を制御することが難しく、各端子からみた共振周波数
をできるだけ一致させる方法で実効的に振動方向を駆動
用の電極に合わせている。このため、3つの端子からみ
た共振周波数の調整に時間がかかり作業性が悪かった。
In a conventional piezoelectric vibrating gyroscope using a piezoelectric ceramic cylinder, it is particularly difficult to control the vibration direction, and the vibration direction is effectively controlled by a method that matches the resonance frequencies as viewed from each terminal as much as possible. Is adjusted to the driving electrode. Therefore, it takes time to adjust the resonance frequency from the viewpoint of the three terminals, and the workability is poor.

【0012】本発明の主たる課題は、圧電セラミック円
柱の外周面に形成する帯状電極の位置を適切に配置する
ことにより意図的に圧電セラミック円柱の対称性をくず
し、振動モードfxとfyの差を所定の範囲内に入れた
状態で振動方向を一定の方向に固定することができるよ
うにすることにある。
The main object of the present invention is to deliberately break the symmetry of the piezoelectric ceramic cylinder by appropriately arranging the positions of the strip-shaped electrodes formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder, thereby reducing the difference between the vibration modes fx and fy. An object of the present invention is to enable the vibration direction to be fixed in a certain direction while being within a predetermined range.

【0013】本発明は、更に、圧電セラミック円柱の外
周面に長手方向に平行な溝を形成して振動方向を固定す
る場合に、電気的な特性変化を少なくすることを課題と
する。
Another object of the present invention is to reduce changes in electrical characteristics when a groove parallel to the longitudinal direction is formed on the outer peripheral surface of a piezoelectric ceramic cylinder to fix the vibration direction.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミック円柱と、この円柱外周面にその長手方向と平行
かつ周方向に間隔をおいて順に形成された第1乃至第7
の帯状電極とを有し、前記第1の帯状電極の中心線と前
記圧電セラミック円柱の中心軸を含む面に対して対称な
位置にそれぞれ前記第2及び第7の帯状電極、前記第3
及び第6の帯状電極、前記第4及び第5の帯状電極を形
成し、前記第1、第3及び第6の帯状電極を共通接続す
るとともに、前記第2、第4、第5、第7の帯状電極を
共通接続してこれらの2組の共通接続電極を2端子とし
て前記圧電セラミック円柱に分極処理を施した後、前記
第2、第4、第5、第7の帯状電極を共通アース電極、
前記第1の帯状電極を駆動電極、前記第3及び第6の帯
状電極をそれぞれ検出用電極としたことを特徴とする圧
電振動ジャイロが得られる。
According to the present invention, a piezoelectric ceramic cylinder and first to seventh piezoelectric ceramic cylinders are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical cylinder in parallel with the longitudinal direction and at intervals in the circumferential direction.
, And the second and seventh band-shaped electrodes and the third band-shaped electrode are respectively symmetrical with respect to a plane including a center line of the first band-shaped electrode and a center axis of the piezoelectric ceramic cylinder.
And a sixth strip-shaped electrode, the fourth and fifth strip-shaped electrodes are formed, and the first, third and sixth strip-shaped electrodes are commonly connected, and the second, fourth, fifth and seventh strip-shaped electrodes are connected. Are connected in common, and the piezoelectric ceramic cylinder is polarized using these two sets of common connection electrodes as two terminals, and then the second, fourth, fifth, and seventh strip electrodes are connected to a common ground. electrode,
A piezoelectric vibrating gyroscope is obtained, wherein the first band-shaped electrode is a drive electrode, and the third and sixth band-shaped electrodes are each a detection electrode.

【0015】[0015]

【0016】本発明によれば、更に、圧電セラミック円
柱と、この円柱外周面にその長手方向と平行かつ周方向
に間隔をおいて順に形成された第1乃至第6の帯状電極
とを有し、これらの帯状電極を用いて分極処理した後、
前記第1、第3及び第5の帯状電極を電気的に接続して
共通アース電極とし、前記第4の帯状電極を駆動電極、
前記第2及び第6の帯状電極を検出用電極とした圧電振
動ジャイロにおいて、前記第4の帯状電極は前記圧電セ
ラミック円柱の中心に関して前記第1の帯状電極と対称
の位置に形成され、前記第1の帯状電極の中心線と前記
圧電セラミック円柱の中心軸を含む第1の面に対して対
称で、前記圧電セラミック円柱の中心軸を含み、前記第
1の面に直交する第2の面に非対称な位置にそれぞれ前
記第2、第6の帯状電極及び第3、第5の帯状電極が形
成されていることを特徴とする圧電振動ジャイロが得ら
れる。
According to the present invention, there is further provided a piezoelectric ceramic column, and first to sixth strip-shaped electrodes formed on the outer peripheral surface of the column in parallel with the longitudinal direction and spaced apart in the circumferential direction. After polarization using these strip electrodes,
The first, third and fifth strip electrodes are electrically connected to form a common ground electrode, and the fourth strip electrode is a driving electrode,
In the piezoelectric vibrating gyroscope in which the second and sixth strip electrodes are used as detection electrodes, the fourth strip electrode is formed at a position symmetrical to the first strip electrode with respect to the center of the piezoelectric ceramic column. A second surface that is symmetrical with respect to a first plane including the center line of the band-shaped electrode and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder, includes the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder, and is orthogonal to the first plane. A piezoelectric vibrating gyroscope is obtained in which the second and sixth strip electrodes and the third and fifth strip electrodes are formed at asymmetric positions, respectively.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は本発明の圧電振動ジャイロの一実施例
を示す斜視図であり、圧電セラミック円柱20の外周面
上に長さ方向と平行かつ周方向に間隔をおいて第1〜第
7の帯状電極11,12,13,14,15,16,1
7が形成されている。これらの位置関係は、帯状電極1
1の中心線と圧電セラミック円柱20の中心軸を含む面
に対して対称な位置にそれぞれ帯状電極12と17、1
3と16及び14と15を形成する。しかも、帯状電極
11,13,16及び帯状電極12,14,15,17
をそれぞれ電気的に接続して2端子として分極処理を施
した後、帯状電極12,14,15,17を共通アース
電極、帯状電極11を駆動用電極とし、帯状電極13及
び16をそれぞれ検出用電極としている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention, in which first to seventh strip-shaped electrodes are arranged on the outer peripheral surface of a piezoelectric ceramic column 20 at intervals in the circumferential direction and circumferentially. 11, 12, 13, 14, 15, 16, 1
7 are formed. These positional relationships are determined by the band-shaped electrode 1.
1 and the strip electrodes 12, 17, and 1 are respectively symmetrical with respect to a plane including the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 20.
3 and 16 and 14 and 15 are formed. Moreover, the strip electrodes 11, 13, 16 and the strip electrodes 12, 14, 15, 17
Are electrically connected to each other to perform polarization processing as two terminals, and then the strip electrodes 12, 14, 15, and 17 are used as a common ground electrode, the strip electrodes 11 are used as driving electrodes, and the strip electrodes 13 and 16 are used as detection electrodes. Electrodes.

【0018】図7に示した従来の圧電振動ジャイロ用振
動子おいては、帯状電極1を駆動用電極とすると、前述
したように振動方向は帯状電極1の中心線と圧電セラミ
ック円柱10の中心線を含む面の方向と必ずしも一致し
ない。しかし、図1の場合は、駆動用の帯状電極11の
中心線と圧電セラミック円柱20の中心線を含む面に対
して接続用の電極も含めて全ての帯状電極は対称的に形
成されており、しかも、圧電セラミック円柱20の中心
線を含む面で対称な面はこの面以外に存在しない。
In the conventional vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG. 7, when the strip electrode 1 is a driving electrode, the vibration direction is the center line of the strip electrode 1 and the center of the piezoelectric ceramic cylinder 10 as described above. It does not always match the direction of the plane containing the line. However, in the case of FIG. 1, all the strip electrodes including the connection electrodes are formed symmetrically with respect to a plane including the center line of the drive strip electrode 11 and the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20. In addition, there is no symmetric surface other than this surface including the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20.

【0019】従って、図2に示すように、屈曲振動f
x’の振動方向が圧電セラミック円柱20の中心軸を含
む面の方向に固定され、これと直角な方向の屈曲振動f
y’の共振周波数がずれる。更に、本発明の圧電振動ジ
ャイロに用いる振動子では、帯状電極14と15の間の
部分に圧電セラミック円柱20の長さ方向に沿った細い
溝(図示せず)を形成することにより、駆動用電極方向
の共振周波数を下げ、同時に振動の方向をより固定する
ことが出来る。ところが、帯状電極14,15はいずれ
も共通アース電極に接続されているため、溝を形成して
も電気的な特性がほとんど変化しない。一方、検出用の
帯状電極13と16はfx’の振動方向に対して対称な
位置に配置されているため、前述した第1の基本条件を
満たし、ほぼ無調整あるいはほんの微調整だけで良好な
ジャイロ特性を得ることができる。
Therefore, as shown in FIG.
The vibration direction of x ′ is fixed in the direction of the plane including the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder 20, and the bending vibration f in the direction perpendicular to this direction
The resonance frequency of y 'is shifted. Further, in the vibrator used for the piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention, a thin groove (not shown) is formed in a portion between the strip electrodes 14 and 15 along the length direction of the piezoelectric ceramic cylinder 20 to drive the vibrator. The resonance frequency in the electrode direction can be reduced, and the direction of vibration can be further fixed. However, since the strip electrodes 14 and 15 are both connected to the common ground electrode, the electrical characteristics hardly change even if the groove is formed. On the other hand, since the detection strip electrodes 13 and 16 are arranged at positions symmetrical with respect to the vibration direction of fx ', the above-described first basic condition is satisfied, and satisfactory adjustment can be achieved with almost no adjustment or only slight adjustment. Gyro characteristics can be obtained.

【0020】表1に本発明の圧電振動ジャイロに用いる
圧電振動子の帯状電極の具体例を示す。また、表2に振
動子特性例を示す。表2中には比較のために7個の帯状
電極を等間隔に形成した従来の振動子の例も示してい
る。表2からわかるように、本発明によれば、駆動端子
から駆動した場合の共振周波数と検出端子,から
駆動した場合の共振周波数には約50Hzの差がある
が、検出端子,の間の共振周波数の差はほとんど1
Hz以下であり、振動の方向が検出用電極に対してほぼ
対称になっていることを示している。
Table 1 shows specific examples of the strip electrodes of the piezoelectric vibrator used in the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention. Table 2 shows examples of transducer characteristics. Table 2 also shows an example of a conventional vibrator in which seven strip-shaped electrodes are formed at equal intervals for comparison. As can be seen from Table 2, according to the present invention, there is a difference of about 50 Hz between the resonance frequency when driven from the drive terminal and the resonance frequency when driven from the detection terminal. Frequency difference is almost 1
Hz or less, indicating that the direction of vibration is substantially symmetric with respect to the detection electrode.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】図3は圧電振動ジャイロの参考例を示す斜
視図で、図1の構成と対応する構成部分には同一符号を
付して説明する。圧電セラミック円柱20の外周面上に
長さ方向と平行かつ周方向に間隔をおいて第1〜第6の
帯状電極11,12,13,14,15,16を形成し
ている。帯状電極14は帯状電極11と圧電セラミック
円柱20の中心軸に関して対称の位置に形成され、帯状
電極11の中心線と圧電セラミック円柱20の中心軸を
含む面に対して対称な位置にそれぞれ帯状電極12,1
6及び13,15が形成されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a reference example of the piezoelectric vibrating gyroscope . Components corresponding to those in FIG. First to sixth strip-shaped electrodes 11, 12, 13, 14, 15, 16 are formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic column 20 at intervals in the circumferential direction parallel to the length direction. The band-shaped electrodes 14 are formed at positions symmetrical with respect to the center axis of the band-shaped electrode 11 and the piezoelectric ceramic cylinder 20, and are respectively formed at positions symmetrical with respect to a plane including the center line of the band-shaped electrode 11 and the center axis of the piezoelectric ceramic column 20. 12,1
6 and 13 and 15 are formed.

【0024】更に、圧電セラミック円柱20の屈曲振動
共振時の振動の節線上で、帯状電極11の中心線と圧電
セラミック円柱20の中心線を含む面に対して対称でそ
れぞれ、前記中心線を含む面からの角度が約30°の位
置に外部リード接続用端子22,26が形成され、それ
ぞれ検出用の帯状電極12,16と接続用電極で接続さ
れている。
Further, the center line of the band-shaped electrode 11 and the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20 are symmetrically arranged on the node line of the vibration of the piezoelectric ceramic column 20 at the time of the bending vibration resonance, and include the center line, respectively. External lead connection terminals 22 and 26 are formed at a position at an angle of about 30 ° from the surface, and are connected to the detection strip electrodes 12 and 16 by connection electrodes, respectively.

【0025】図3においては外部リード接続用端子22
及び26が圧電セラミック円柱20の中心軸に対して角
度が60°しか離れていないため、両者に挟まれるアー
ス用の帯状電極14を短く構成して、駆動及び検出用の
電極とアース用の電極との間隔を所定の間隔に保ってい
る。
In FIG. 3, an external lead connection terminal 22 is shown.
And 26 are separated from the center axis of the piezoelectric ceramic column 20 by only 60 °, so that the ground strip electrode 14 sandwiched between them is short, and the drive and detection electrode and the ground electrode are formed. Is kept at a predetermined interval.

【0026】図7に示した従来の圧電振動ジャイロ用振
動子においては帯状電極4を駆動用電極とすると、前述
したように振動方向は帯状電極4の中心線と圧電セラミ
ック円柱20の中心線を含む面の方向と必ずしも一致し
ない。しかし、図3の場合は、駆動用の帯状電極14の
中心線と圧電セラミック円柱20の中心線を含む面に対
して外部リード接続用端子も含めて全ての帯状電極は対
称的に形成されており、しかも、圧電セラミック円柱2
0の中心線を含む面で対称な面はこの面以外に存在しな
い。
In the conventional vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG. 7, when the strip electrode 4 is a driving electrode, the vibration direction is the center line of the strip electrode 4 and the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20 as described above. It does not always coincide with the direction of the included plane. However, in the case of FIG. 3, all the strip electrodes including the external lead connection terminals are formed symmetrically with respect to a plane including the center line of the drive strip electrode 14 and the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20. And a piezoelectric ceramic cylinder 2
There is no plane other than this plane that is symmetric with respect to the plane including the center line of zero.

【0027】従って、図4に示すように屈曲振動fx’
の振動方向が圧電セラミック円柱20の中心軸を含む面
の方向に固定され、これと直角な方向の屈曲振動fy’
の共振周波数がずれる(fx’>fy’)。しかし、検
出用の電極12と16はfx’の振動方向に対して対称
な位置に配置されていため、前記第1の基本条件を満た
し、ほぼ無調整あるいはほんの微調整だけで良好なジャ
イロ特性を得ることができる。
Therefore, as shown in FIG.
Is fixed in the direction of the plane including the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder 20, and the bending vibration fy 'in the direction perpendicular to this direction is fixed.
Are shifted (fx ′> fy ′). However, since the detection electrodes 12 and 16 are arranged at positions symmetrical with respect to the vibration direction of fx ', the first basic condition is satisfied, and good gyro characteristics can be obtained with almost no adjustment or only fine adjustment. Obtainable.

【0028】表3に図3の圧電振動ジャイロに用いる圧
電振動子の帯状電極の具体例を示す。また、表4に振動
子特性例を示す。表4中には比較のために6個の帯状電
極を等間隔に形成した従来の振動子の例も示している。
表4からわかるように、図3の圧電振動ジャイロでは
駆動端子から駆動した場合の共振周波数と検出端子
,から駆動した場合の共振周波数には20〜30H
z程度の差があるが、検出端子,の間の共振周波数
の差はほとんど1Hz以下であり、振動の方向が検出電
極に対してほぼ対称になっていることを示している。
Table 3 shows specific examples of the strip-shaped electrodes of the piezoelectric vibrator used in the piezoelectric vibrating gyroscope of FIG . Table 4 shows examples of transducer characteristics. Table 4 also shows an example of a conventional vibrator in which six strip electrodes are formed at equal intervals for comparison.
As can be seen from Table 4, in the piezoelectric vibrating gyroscope of FIG.
The resonance frequency when driven from the drive terminal and the resonance frequency when driven from the detection terminal are 20 to 30H.
Although there is a difference of about z, the difference in resonance frequency between the detection terminals is almost 1 Hz or less, which indicates that the direction of vibration is substantially symmetric with respect to the detection electrode.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】[0030]

【表4】 [Table 4]

【0031】図5は本発明の圧電振動ジャイロ用振動子
の他の実施例を示す斜視図であり、図1の構成と対応す
る構成部分には同一符号を付して説明する。圧電セラミ
ック円柱20の外周面上に長さ方向と平行かつ周方向に
間隔をおいて第1〜第6の帯状電極11,12,13,
14,15,16が形成されている。帯状電極14は帯
状電極11と圧電セラミック円柱20の中心軸に関して
対称な位置に形成され、帯状電極11の中心線と圧電セ
ラミック円柱20の中心軸を含む面に対して対称な位置
にそれぞれ帯状電極12,16及び13,15が形成さ
れている。このとき、帯状電極12,13及び15,1
6はそれぞれ圧電セラミック円柱20の中心線を含み、
前記対称面と直交する面に対しては非対称に形成されて
いる。
FIG. 5 shows a vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, in which components corresponding to those in FIG. On the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic column 20, the first to sixth strip-shaped electrodes 11, 12, 13,.
14, 15, 16 are formed. The band-shaped electrodes 14 are formed at positions symmetrical with respect to the center axis of the band-shaped electrode 11 and the piezoelectric ceramic column 20, and are formed at positions symmetrical with respect to a plane including the center line of the band-shaped electrode 11 and the center axis of the piezoelectric ceramic column 20. 12, 16, and 13, 15 are formed. At this time, the strip electrodes 12, 13 and 15, 1
6 each include the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20;
It is formed asymmetrically with respect to a plane orthogonal to the plane of symmetry.

【0032】図7に示した従来の圧電振動ジャイロ用振
動子おいては前述したように、帯状電極4を駆動用の電
極とすると、前述したように振動方向は帯状電極4の中
心線と圧電セラミック円柱10の中心線を含む面の方向
と必ずしも一致しない。しかし、図5の場合は、駆動用
の帯状電極14の中心線と圧電セラミック円柱20の中
心線を含む面に対して接続用電極も含めて全ての帯状電
極は対称的に形成されており、しかも、圧電セラミック
円柱20の中心線を含む面で対称な面は前記対称面以外
に存在しない。
In the conventional vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG. 7, when the belt-shaped electrode 4 is a driving electrode as described above, the vibration direction is as described above with respect to the center line of the belt-shaped electrode 4 and the piezoelectric vibrator. It does not always coincide with the direction of the plane including the center line of the ceramic cylinder 10. However, in the case of FIG. 5, all the strip electrodes including the connection electrodes are formed symmetrically with respect to a plane including the center line of the drive strip electrode 14 and the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20, and In addition, there is no symmetric surface other than the symmetric surface in the plane including the center line of the piezoelectric ceramic cylinder 20.

【0033】従って、図6に示すように屈曲振動fx’
の振動方向が圧電セラミック円柱20の中心軸を含む面
の方向に固定され、これと直角な方向の屈曲振動fy’
の共振周波数がずれる。しかし、検出用の電極12と1
6はfx’の振動方向に対して対称な位置に配置されて
いるため、前記第1の基本条件を満たし、ほぼ無調整あ
るいはほんの微調整だけで良好なジャイロ特性を得るこ
とができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, the bending vibration fx '
Is fixed in the direction of the plane including the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder 20, and the bending vibration fy 'in the direction perpendicular to this direction is fixed.
Are shifted. However, the detection electrodes 12 and 1
6 is arranged at a position symmetrical with respect to the vibration direction of fx ', so that the first basic condition is satisfied, and good gyro characteristics can be obtained with almost no adjustment or only fine adjustment.

【0034】表5に本発明の圧電振動ジャイロに用いる
圧電振動子の帯状電極の具体例を示す。また、表6に振
動子特性例を示す。表6中には比較のために6個の帯状
電極を等間隔に形成した従来の振動子の例も示してい
る。表6からわかるように、本発明によれば、駆動端子
から駆動した場合の共振周波数と検出端子,から
駆動した場合の共振周波数には20〜30Hz程度の差
があるが、検出端子,の間の共振周波数の差はほと
んど1Hz以下であり、振動の方向が検出電極に対して
ほぼ対称になっていることを示している。
Table 5 shows specific examples of the strip electrodes of the piezoelectric vibrator used in the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention. Table 6 shows examples of transducer characteristics. Table 6 also shows an example of a conventional vibrator in which six strip electrodes are formed at equal intervals for comparison. As can be seen from Table 6, according to the present invention, there is a difference of about 20 to 30 Hz between the resonance frequency when driven from the drive terminal and the resonance frequency when driven from the detection terminal. Is almost 1 Hz or less, indicating that the direction of vibration is substantially symmetric with respect to the detection electrode.

【0035】[0035]

【表5】 [Table 5]

【0036】[0036]

【表6】 [Table 6]

【0037】[0037]

【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
振動方向と対称な位置に検出用の電極が形成されている
ため、検出用の電極に発生する電圧の振幅及び位相がほ
ぼそろっており、最終的な共振周波数の調整が容易とな
ると共に圧電振動ジャイロの特性のばらつきも小さくな
る。
As described above, according to the present invention,
Since the electrodes for detection are formed at positions symmetrical to the vibration direction, the amplitude and phase of the voltage generated at the electrodes for detection are almost the same, making it easy to adjust the final resonance frequency and to achieve piezoelectric vibration. Variations in gyro characteristics are also reduced.

【0038】また、本発明によれば、圧電セラミック円
柱に溝を形成して共振周波数の微調整を行う場合に、二
つのアース用の電極に挟まれた部分に溝を形成するた
め、溝形成による振動子の電気的特性の変化が少ない振
動子が得られる。
According to the present invention, when a groove is formed in the piezoelectric ceramic cylinder and fine adjustment of the resonance frequency is performed, the groove is formed in a portion sandwiched between the two earth electrodes. Thus, a vibrator having little change in the electrical characteristics of the vibrator due to the above is obtained.

【0039】更に、本発明によれば、振動方向と対称な
位置に検出用の電極が形成されているため、検出用の電
極に発生する電圧の振幅及び位相がほぼそろっており、
最終的な共振周波数の調整が容易となると共に、圧電振
動ジャイロの特性のばらつきも小さくなる。
Further, according to the present invention, since the detection electrodes are formed at positions symmetrical to the vibration direction, the amplitudes and phases of the voltages generated at the detection electrodes are substantially the same.
The final adjustment of the resonance frequency is facilitated, and the variation in the characteristics of the piezoelectric vibrating gyroscope is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の圧電振動ジャイロ用振動子の一実施例
を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of a vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention.

【図2】図1に示した圧電振動子の二つの振動モードと
駆動及び検出用の帯状電極との関係を示す圧電振動子の
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator showing a relationship between two vibration modes of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1 and belt electrodes for driving and detection.

【図3】圧電振動ジャイロの参考例を示す概略斜視図で
ある。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a reference example of a piezoelectric vibrating gyroscope .

【図4】図3に示した圧電振動子の二つの振動モードと
駆動及び検出用の帯状電極との関係を示す圧電振動子の
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator showing a relationship between two vibration modes of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 3 and band electrodes for driving and detection.

【図5】本発明の圧電振動ジャイロの他の実施例を示す
概略斜視図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing another embodiment of the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention.

【図6】図5に示した圧電振動子の二つの振動モードと
駆動及び検出用の帯状電極との関係を示す圧電振動子の
断面図である。
6 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator showing a relationship between two vibration modes of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 5 and driving and detecting strip electrodes.

【図7】従来の圧電振動ジャイロに用いられている圧電
振動子の構造を示す概略斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the structure of a piezoelectric vibrator used in a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図8】図7に示した圧電振動子の駆動用の帯状電極及
び検出用の帯状電極から見たインピーダンスの周波数特
性図である。
8 is a frequency characteristic diagram of impedance as viewed from a driving band electrode and a detecting band electrode of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 7;

【図9】図7に示した圧電振動子の二つの振動モードと
駆動及び検出用の帯状電極との関係を示す圧電振動子の
断面図である。
9 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator showing a relationship between two vibration modes of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 7 and a strip electrode for driving and detection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の帯状電極 12 第2の帯状電極 13 第3の帯状電極 14 第4の帯状電極 15 第5の帯状電極 16 第6の帯状電極 17 第7の帯状電極 20 圧電セラミック円柱 22 第1の外部リード端子 26 第2の外部リード端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 1st strip electrode 12 2nd strip electrode 13 3rd strip electrode 14 4th strip electrode 15 5th strip electrode 16 6th strip electrode 17 7th strip electrode 20 Piezoelectric ceramic cylinder 22 1st External lead terminal 26 Second external lead terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 靖則 宮城県仙台市太白区太子堂21番1号 株 式会社トーキン内 (56)参考文献 特開 平5−79844(JP,A) 特開 昭62−185117(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasunori Otsuki 21-1, Taishido, Taishiro-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture Tokin Co., Ltd. (56) References JP-A-5-79844 (JP, A) JP-A Sho62 -185117 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧電セラミック円柱と、この円柱外周面
にその長手方向と平行かつ周方向に間隔をおいて順に形
成された第1乃至第7の帯状電極とを有し、前記第1の
帯状電極の中心線と前記圧電セラミック円柱の中心軸を
含む面に対して対称な位置にそれぞれ前記第2及び第7
の帯状電極、前記第3及び第6の帯状電極、前記第4及
び第5の帯状電極を形成し、前記第1、第3及び第6の
帯状電極を共通接続するとともに、前記第2、第4、第
5、第7の帯状電極を共通接続してこれらの2組の共通
接続電極を2端子として前記圧電セラミック円柱に分極
処理を施した後、前記第2、第4、第5、第7の帯状電
極を共通アース電極、前記第1の帯状電極を駆動電極、
前記第3及び第6の帯状電極をそれぞれ検出用電極とし
たことを特徴とする圧電振動ジャイロ。
1. A piezoelectric device comprising: a piezoelectric ceramic column; and first to seventh band-shaped electrodes formed on an outer peripheral surface of the column in parallel with a longitudinal direction of the column and spaced in a circumferential direction. The second and seventh positions are symmetrical with respect to a plane including the center line of the electrode and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder, respectively.
, The third and sixth strip electrodes, the fourth and fifth strip electrodes are formed, and the first, third and sixth strip electrodes are commonly connected, and the second and third strip electrodes are connected. After the fourth, fifth, and seventh strip-shaped electrodes are connected in common, and these two sets of common connection electrodes are used as two terminals, the piezoelectric ceramic cylinder is subjected to a polarization treatment, and then the second, fourth, fifth, and fifth electrodes are connected. 7 is a common ground electrode, the first strip electrode is a drive electrode,
A piezoelectric vibrating gyroscope, wherein the third and sixth strip electrodes are each a detection electrode.
【請求項2】 圧電セラミック円柱と、この円柱外周面
にその長手方向と平行かつ周方向に間隔をおいて順に形
成された第1乃至第6の帯状電極とを有し、これらの帯
状電極を用いて分極処理した後、前記第1、第3及び第
5の帯状電極を電気的に接続して共通アース電極とし、
前記第4の帯状電極を駆動電極、前記第2及び第6の帯
状電極を検出用電極とした圧電振動ジャイロにおいて、
前記第4の帯状電極は前記圧電セラミック円柱の中心に
関して前記第1の帯状電極と対称の位置に形成され、前
記第1の帯状電極の中心線と前記圧電セラミック円柱の
中心軸を含む第1の面に対して対称で、前記圧電セラミ
ック円柱の中心軸を含み、前記第1の面に直交する第2
の面に非対称な位置にそれぞれ前記第2、第6の帯状電
極及び第3、第5の帯状電極が形成されていることを特
徴とする圧電振動ジャイロ。
2. A piezoelectric ceramic cylinder and an outer peripheral surface of the cylinder.
In parallel with the longitudinal direction and at intervals in the circumferential direction.
And first to sixth strip-shaped electrodes thus formed.
After the polarization using the electrode, the first, third and
5 are electrically connected to form a common ground electrode,
The fourth strip electrode is a drive electrode, and the second and sixth strips are
In the piezoelectric vibrating gyroscope using the electrode like a detection electrode,
The fourth strip electrode is located at the center of the piezoelectric ceramic column.
With respect to the first strip electrode,
The center line of the first strip-shaped electrode and the piezoelectric ceramic
The piezoelectric ceramic is symmetrical with respect to a first plane including a central axis.
A second axis including a central axis of a check cylinder and orthogonal to the first surface.
The second and sixth belt-shaped electrodes at positions asymmetrical to the plane
And the third and fifth strip electrodes are formed.
Piezoelectric vibratory gyroscope.
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