JP3292934B2 - Piezoelectric vibrating gyroscope and method of adjusting resonance frequency of piezoelectric vibrating gyroscope - Google Patents

Piezoelectric vibrating gyroscope and method of adjusting resonance frequency of piezoelectric vibrating gyroscope

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JP3292934B2
JP3292934B2 JP08311493A JP8311493A JP3292934B2 JP 3292934 B2 JP3292934 B2 JP 3292934B2 JP 08311493 A JP08311493 A JP 08311493A JP 8311493 A JP8311493 A JP 8311493A JP 3292934 B2 JP3292934 B2 JP 3292934B2
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resonance frequency
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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、船舶や自動車等の移動
体自身およびこれに搭載される機器の姿勢制御や自動車
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
コープの内、特に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 attitude control of a moving body itself such as a ship or a car and equipment mounted thereon, a navigation system of a car, etc., and particularly to an ultrasonic wave of a piezoelectric vibrator. The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyroscope using vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】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。一般に直交する二つの異なる方向の振
動を励振および検出可能に構成した複合振動系におい
て、一方の振動を励振した状態で、振動子を回転させる
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および回転角速度に比例す
るため、入力電圧を一定にした状態では、この振動の大
きさに比例した出力電圧の大きさから回転角速度の大き
さを求めることができる。
2. Description of the Related Art A vibrating gyroscope is a gyroscope utilizing a mechanical phenomenon that when a rotating angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the direction of the vibration. In general, in a composite vibration system configured to be able to excite and detect vibrations in two different directions that are orthogonal to each other, when the vibrator is rotated while one of the vibrations is being excited, the above-mentioned vibration causes a right angle to this vibration. A force acts in the direction, and the other vibration is excited. Since the magnitude of this vibration is proportional to the magnitude of the input-side vibration and the rotational angular velocity, when the input voltage is kept constant, the magnitude of the rotational angular velocity is calculated from the magnitude of the output voltage proportional to the magnitude of the vibration. You can ask.

【0003】図5は特願平2−335987号出願に係
る圧電振動ジャイロに用いられている圧電振動子8の構
造例を示す斜視図である。圧電振動子8は、圧電セラミ
ックス円柱9と、圧電セラミックス円柱9の外周面上の
円周を等分する位置に長さ方向と平行に設けられ、その
長さが圧電セラミックス円柱9の軸方向長の約70%の
帯状電極10とで形成されている。帯状電極10は曲面
スクリーン印刷で直接形成するか、あるいはメッキ等で
全面に形成された電極の不要部分をフォトエッチングに
より除去することにより容易に得られる。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the structure of a piezoelectric vibrator 8 used in a piezoelectric vibrating gyroscope according to Japanese Patent Application No. 2-335987. The piezoelectric vibrator 8 is provided in parallel with the length direction at a position equally dividing the circumference on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder 9 and the piezoelectric ceramic cylinder 9, and the length is the axial length of the piezoelectric ceramic cylinder 9. And about 70% of the band-shaped electrode 10. The strip-shaped electrode 10 can be easily obtained by directly forming the screen by curved screen printing, or by removing unnecessary portions of the electrode formed on the entire surface by plating or the like by photoetching.

【0004】以下、帯状電極10の数が6個の場合につ
いて、図6を参照して従来の圧電振動ジャイロの動作を
説明する。圧電セラミックス円柱9(図5参照)に、6
個の帯状電極11,12,13,14,15及び16を
形成した場合に、互いに一つおきの帯状電極11,1
3,15および12,14,16を電気的に接続して2
端子として分極処理を施す。このときの円柱の断面方向
の分極の向きは破線矢印で示されたとうりである。
Hereinafter, the operation of the conventional piezoelectric vibrating gyroscope will be described with reference to FIG. 6 when the number of band electrodes 10 is six. The piezoelectric ceramic cylinder 9 (see FIG. 5)
When the strip electrodes 11, 12, 13, 14, 15, and 16 are formed, every other strip electrodes 11, 1
3, 15 and 12, 14, 16 are electrically connected to form 2
Polarization processing is performed as a terminal. The direction of polarization in the cross-sectional direction of the cylinder at this time is as indicated by the dashed arrow.

【0005】図7は、従来の圧電振動子の動作原理の説
明図である。図7において、各帯状電極の間隙部をそれ
ぞれG1,G2,G3,G4,G5及びG6とする。
今、帯状電極12を挾む帯状電極11および13を接続
して共通アースとし、帯状電極12に交流電圧を印加し
た場合に圧電セラミックス円柱9の断面方向に発生する
歪の状態及び振動方向を示している。間隙部G1部とG
2部それぞれの分極の向きに対して印加する電界の極性
を同じになるようにして、圧電セラミックス円柱9の屈
曲振動モードの共周波数にほぼ等しい周波数の励振用の
交流電圧を印加すると圧電セラミックス円柱9にはそれ
ぞれ実線の矢印で示すようにほぼ間隙部G1及びG2の
中心線と円柱の中心軸を含む面の方向の同じ向きの振動
駆動力が発生し、これらが合成されて圧電セラミックス
円柱9はほぼ帯状電極12の中心線と円柱の中心軸とを
含む面の方向(R1の方向)に屈曲振動する。図7にお
いて別の駆動源により圧電セラミックス円柱9が矢印R
1の方向に振動している場合、圧電効果により帯状電極
12に出力電圧が発生する。
FIG. 7 is an explanatory view of the operation principle of a conventional piezoelectric vibrator. In FIG. 7, the gaps between the strip electrodes are denoted by G1, G2, G3, G4, G5 and G6, respectively.
Now, the state of the strain and the vibration direction generated in the cross-sectional direction of the piezoelectric ceramic cylinder 9 when the strip electrodes 11 and 13 sandwiching the strip electrode 12 are connected to form a common ground and an AC voltage is applied to the strip electrode 12 are shown. ing. Gap G1 and G
When an AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to the co-frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder 9 is applied so that the polarity of the electric field to be applied is the same for the polarization directions of the two parts, the piezoelectric ceramic cylinder In each of the piezoelectric ceramic cylinders 9, a vibration driving force is generated in the same direction as the direction including the center line of the gaps G 1 and G 2 and the plane including the central axis of the cylinder as shown by solid arrows. Vibrates flexibly in the direction of the plane (direction of R1) including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the cylinder. In FIG. 7, the piezoelectric ceramic cylinder 9 is pointed by an arrow R by another drive source.
When vibrating in one direction, an output voltage is generated at the strip electrode 12 by the piezoelectric effect.

【0006】図8には帯状電極11,13と15を接続
し、帯状電極14及び16に逆極性の交流電圧を印加し
た場合に圧電セラミックス円柱9の断面方向に発生する
歪の状態及び振動方向が示されている。図8に示すよう
に、帯状電極14の中心線と円柱の中心軸とを含む面の
方向(実線矢印の方向)の振動駆動力と帯状電極16の
中心線と円柱の中心軸とを含む面の方向(実線矢印の方
向)の振動駆動力が発生し、これらが合成されて圧電セ
ラミックス円柱9はほぼ帯状電極12の中心線と円柱の
中心軸とを含む面の方向と直角な方向(R2方向)に屈
曲振動する。図8において、別の駆動源により圧電セラ
ミックス円柱9が矢印R2の方向に振動している場合、
圧電効果により帯状電極14及び16に逆相の電圧が発
生する。
[0008] FIG. 8 shows the state of strain and the vibration direction generated in the cross-sectional direction of the piezoelectric ceramic cylinder 9 when the strip electrodes 11, 13 and 15 are connected and an alternating voltage of opposite polarity is applied to the strip electrodes 14 and 16. It is shown. As shown in FIG. 8, a vibration driving force in the direction of the plane including the center line of the strip electrode 14 and the center axis of the cylinder (in the direction of the solid arrow), and the plane including the center line of the strip electrode 16 and the center axis of the cylinder (The direction indicated by the solid arrow) is generated, and these are combined, and the piezoelectric ceramic cylinder 9 is substantially perpendicular (R2) to the direction of the plane including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the cylinder. Direction). In FIG. 8, when the piezoelectric ceramic cylinder 9 is vibrating in the direction of arrow R2 by another driving source,
Opposite phase voltages are generated at the strip electrodes 14 and 16 by the piezoelectric effect.

【0007】図9は上記した6本の帯状電極を有する圧
電セラミックス円柱9を用いて構成されている圧電振動
ジャイロの動作原理の説明図である。図9において、帯
状電極11,13および15は接続されて共通アースと
されており、帯状電極12に励振用の交流電圧が印加さ
れている。この時、印加電圧の周波数は圧電セラミック
ス円柱9の屈曲モードの共振周波数にほぼ一致してい
る。この時の圧電セラミックス円柱9の振動方向は、ほ
ぼ帯状電極12の中心線と圧電セラミックス円柱9の中
心軸とを含む面の方向(R3方向)となる。
FIG. 9 is an explanatory view of the operation principle of a piezoelectric vibrating gyroscope constituted by using the above-described piezoelectric ceramic cylinder 9 having six strip electrodes. In FIG. 9, the strip electrodes 11, 13 and 15 are connected to form a common ground, and an AC voltage for excitation is applied to the strip electrodes 12. At this time, the frequency of the applied voltage substantially matches the resonance frequency of the piezoelectric ceramic cylinder 9 in the bending mode. The vibration direction of the piezoelectric ceramic cylinder 9 at this time is substantially the direction of the plane (R3 direction) including the center line of the strip-shaped electrode 12 and the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder 9.

【0008】図9において、圧電セラミックス円柱9を
円柱の軸を回転軸として回転させると、振動方向と直角
な方向にコリオリ力が発生し、圧電セラミックス円柱9
は、帯状電極12の中心線と圧電セラミックス円柱9の
中心軸と含む面の方向(R3方向)と直角な方向に振動
する。従って、図7及び図8で説明したように、帯状電
極14と16には、帯状電極12の中心線と圧電セラミ
ックス円柱9の中心軸とを含む面の方向(R3方向)の
振動による同一振幅、同一位相の電圧と、これと直角な
方向の振動による同一振幅、逆位相の電圧が合成された
電圧が発生する。従って、帯状電極14と16をそれぞ
れ差動増幅器20の入力端子に接続すると、差動増幅器
20の出力はコリオリ力により発生した振動成分に伴う
電圧となり、加えられた回転角速度に比例した電圧とな
る。
In FIG. 9, when the piezoelectric ceramic cylinder 9 is rotated about the axis of the cylinder as a rotation axis, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction, and the piezoelectric ceramic cylinder 9 is rotated.
Vibrates in a direction perpendicular to the direction (R3 direction) of the plane including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 9. Accordingly, as described with reference to FIGS. 7 and 8, the band electrodes 14 and 16 have the same amplitude due to vibration in the direction (R3 direction) of the plane including the center line of the band electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 9. , A voltage is generated by combining a voltage of the same phase and a voltage of the same amplitude and opposite phase due to vibration in a direction perpendicular to the same. Therefore, when the strip electrodes 14 and 16 are respectively connected to the input terminals of the differential amplifier 20, the output of the differential amplifier 20 becomes a voltage associated with the vibration component generated by the Coriolis force, and becomes a voltage proportional to the applied rotational angular velocity. .

【0009】図8および図9に示した圧電振動ジャイロ
においては、帯状電極11,13および15を共通アー
ス端子とし、入・出力端子として用いる帯状電極12,
14および16の各端子それぞれから駆動した場合の共
振周波数fr1,fr2およびfr3の値が出来るだけ
一致していることが望ましい。
In the piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIGS. 8 and 9, the strip electrodes 11, 13 and 15 are used as common ground terminals, and the strip electrodes 12, 13 used as input / output terminals are used.
It is desirable that the resonance frequencies fr1, fr2, and fr3 when driven from the terminals 14 and 16, respectively, match as much as possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上に示した従来の圧
電振動ジャイロにおいては、駆動端子とした帯状電極の
中心線と圧電セラミックス円柱の中心軸とを含む面の方
向に屈曲振動するため、その方向の屈曲振動の共振周波
数を調整するためには、駆動端子とした帯状電極あるい
はこの帯状電極と圧電セラミックス円柱の中心軸に関し
て対称の位置にある帯状電極(アース電極となってい
る)の少なくともいずれか一方の帯状電極の中央部を機
械的に削る必要がある。しかし、帯状電極そのものを削
ると電極面積が変化して、静電容量の値が変化したジャ
イロ特性に悪い影響を与えてしまうため、帯状電極の中
央部を機械的に削ることはできない。
In the above-described conventional piezoelectric vibrating gyroscope, the bending vibration occurs in the direction including the center line of the strip-shaped electrode serving as the driving terminal and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder. In order to adjust the resonance frequency of the bending vibration in the direction, at least one of the band-shaped electrode serving as the drive terminal and the band-shaped electrode which is symmetrical with respect to the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder and the band-shaped electrode (the ground electrode). It is necessary to mechanically cut the center of one of the strip electrodes. However, if the strip electrode itself is cut, the electrode area changes, which adversely affects the gyro characteristic in which the capacitance value has changed, so that the center of the strip electrode cannot be cut mechanically.

【0011】本発明の課題は、ジャイロ特性に悪い影響
を与えず、各共振周波数fr1,fr2およびfr3を
容易に一致させることができる圧電振動ジャイロを提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating gyroscope that can easily match the resonance frequencies fr1, fr2, and fr3 without adversely affecting the gyro characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、円柱状
または円筒状の圧電セラミックス体と、該圧電セラミッ
クス体の外周面上に軸方向と平行に設けられた複数個の
帯状電極とからなり、該帯状電極を用いて分極及び駆動
・検出を行う圧電振動ジャイロにおいて、前記帯状電極
はその中央部に無電極部を有し、前記複数個の帯状電極
中、少なくとも1つの帯状電極の無電極部に露出された
前記圧電セラミックス体の表面に溝を形成することによ
って、前記帯状電極を傷つけることなく共振周波数調整
を容易に行うことができ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, a cylindrical or cylindrical piezoelectric ceramic body and a plurality of strip-shaped electrodes provided on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body in parallel with the axial direction are provided. In a piezoelectric vibrating gyroscope that performs polarization, driving, and detection using the strip-shaped electrodes, the strip-shaped electrodes have an electrodeless portion at the center thereof, and at least one of the plurality of strip-shaped electrodes has no electrode. By forming a groove on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed to the electrode portion, a resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrode, thereby obtaining a piezoelectric vibrating gyroscope.

【0013】又、本発明によれば、円柱状または円筒状
の圧電セラミックス体と、該圧電セラミックス体の外周
面上に軸方向と平行に設けられた複数個の帯状電極とか
らなり、該帯状電極を用いて分極及び駆動・検出を行う
圧電振動ジャイロにおいて、前記帯状電極はその中央部
に無電極部を有し、前記複数個の帯状電極の間隙に露出
された前記圧電セラミックス体の表面に少なくとも1つ
の溝を形成することによって、前記帯状電極を傷つける
ことなく共振周波数調整を容易に行うことができること
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 provided a cylindrical or cylindrical piezoelectric ceramic body, and a plurality of strip electrodes provided on an outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body in parallel with an axial direction. In a piezoelectric vibrating gyroscope that performs polarization and driving / detection using an electrode, the strip-shaped electrode has an electrodeless portion in the center thereof, and is disposed on a surface of the piezoelectric ceramic body exposed in a gap between the plurality of strip-shaped electrodes. By forming at least one groove, a resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrode, thereby obtaining a piezoelectric vibrating gyroscope.

【0014】[0014]

【0015】又、本発明によれば、中央部にあらかじめ
所定領域の貫通孔で規定される無電極部を有する帯状電
極を複数個、円柱状または円筒状の圧電セラミックス体
の外周面上に、軸方向と平行になるように設けて圧電振
動子を形成し、前記複数個の帯状電極の間隙に露出され
た前記圧電セラミックス体の表面に少なくとも1つ以上
の溝を形成し、該溝によって、該溝と前記圧電セラミッ
クス体の断面の中心とを結ぶ方向と垂直な方向の帯状電
極から見た共振周波数を一定に保ち、それ以外の帯状電
極から見た共振周波数を減少させ、切削による共振周波
数調整工程において前記帯状電極を傷つけることなく共
振周波数調整を容易に行うことができることを特徴とす
る圧電振動ジャイロの共振周波数の調整方法が得られ
る。
Further, according to the present invention, the center portion is
A band-shaped electrode having an electrodeless portion defined by a through hole in a predetermined area
Cylindrical or cylindrical piezoelectric ceramic body with multiple poles
A piezoelectric vibrator is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body so as to be parallel to the axial direction, and at least one or more grooves are formed on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed in the gap between the plurality of strip electrodes. The groove keeps the resonance frequency viewed from the strip electrode in a direction perpendicular to the direction connecting the groove and the center of the cross section of the piezoelectric ceramic body constant, and reduces the resonance frequency viewed from the other strip electrodes. Resonance frequency
In the number adjustment step, the resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrodes, thereby providing a method of adjusting the resonance frequency of the piezoelectric vibrating gyroscope.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の一実施例を図1〜図4を参照して詳
細に説明する。図1は、本発明の圧電振動ジャイロの帯
状電極10(図5参照)の構造を示す平面図である。円
柱状または円筒状の圧電セラミックス体1の外周面に
は、従来と同じように複数個の帯状電極2が形成されて
いる。すなわち、これらの帯状電極2は、圧電セラミッ
クス体1の外周面に、軸方向と平行に、圧電セラミック
ス体1の長さ方向の中心に形成されている。これらの帯
状電極2の中央部には、無電極部3が形成され、さらに
無電極部3には溝が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing the structure of a band-shaped electrode 10 (see FIG. 5) of a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention. A plurality of strip-shaped electrodes 2 are formed on the outer peripheral surface of a columnar or cylindrical piezoelectric ceramic body 1 as in the related art. That is, these strip electrodes 2 are formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body 1 at the center in the length direction of the piezoelectric ceramic body 1 in parallel with the axial direction. An electrodeless portion 3 is formed in the center of each of the strip electrodes 2, and a groove is provided in the electrodeless portion 3.

【0017】図2は図6に示す帯状電極12の無電極部
に溝を形成したときの無電極部の中に設けられた溝の長
さの変化に応じた各共振周波数の変化を示したグラフで
ある。共振周波数fr1,fr2およびfr3は、それ
ぞれ前述したように、帯状電極11,13および15を
共通アース電極とし、帯状電極12,14および16か
ら駆動した場合の共振周波数である。
FIG. 2 shows the change of each resonance frequency according to the change of the length of the groove provided in the electrodeless portion when the groove is formed in the electrodeless portion of the strip electrode 12 shown in FIG. It is a graph. As described above, the resonance frequencies fr1, fr2, and fr3 are resonance frequencies when the strip electrodes 11, 13, and 15 are used as common ground electrodes and driven from the strip electrodes 12, 14, and 16, respectively.

【0018】図2からわかるように、帯状電極12に無
電極部を形成し、該無電極部に溝を設け、該溝の軸方向
長を徐々に大きくしていった場合、即ち該溝の軸方向長
を0mm〜3mmの間で変化させていった場合、共振周波数
fr1の値が最も大きく減少し、共振周波数fr2,f
r3の変化量は非常に小さくなっている。これは、圧電
振動子8(図5参照)の形状が円柱であり、6個の帯状
電極は円柱の外周面にほぼ等間隔に形成されているため
である。帯状電極12,14に無電極部を形成した場合
にも上記同様な特性を示す。すなわち、共振周波数fr
1を変化させて共振周波数fr2,fr3と一致させる
場合、共振周波数fr1の変化と直接関係をもつ電極1
2の無電極部に溝を形成することによって、共振周波数
fr1のみを減少させる。同様に共振周波数fr2のみ
を変化させたいときは、共振周波数fr2の変化と直接
関係をもつ電極14の無電極部に溝を形成することによ
って、共振周波数fr2のみを減少させる。
As can be seen from FIG. 2, a non-electrode portion is formed in the strip-shaped electrode 12, a groove is provided in the non-electrode portion, and the axial length of the groove is gradually increased. When the axial length is changed between 0 mm and 3 mm, the value of the resonance frequency fr1 decreases most greatly, and the resonance frequencies fr2, f2
The amount of change in r3 is very small. This is because the shape of the piezoelectric vibrator 8 (see FIG. 5) is a column, and the six strip electrodes are formed on the outer peripheral surface of the column at substantially equal intervals. Even when the electrodeless portions are formed on the strip electrodes 12 and 14, the same characteristics as described above are exhibited. That is, the resonance frequency fr
1 is changed to match the resonance frequencies fr2 and fr3, the electrode 1 having a direct relationship with the change in the resonance frequency fr1
By forming a groove in the non-electrode portion of No. 2, only the resonance frequency fr1 is reduced. Similarly, when it is desired to change only the resonance frequency fr2, a groove is formed in the non-electrode portion of the electrode 14 which is directly related to the change in the resonance frequency fr2, so that only the resonance frequency fr2 is reduced.

【0019】又、帯状電極14および帯状電極16に無
電極部を設け、該無電極部に溝を形成し、該溝の長さを
調整することにより、それぞれ共振周波数fr2および
fr3だけを独自に減少させる方向に調整することもで
きる。
Further, by providing an electrodeless portion on the strip-shaped electrodes 14 and 16 and forming a groove in the electrodeless portion and adjusting the length of the groove, only the resonance frequencies fr2 and fr3 can be independently set. It can also be adjusted in the direction of decreasing.

【0020】次に、本発明の第二の実施例を図3,図4
を参照して説明する。図3は本発明の他の実施例を示す
圧電振動子の断面図である。帯状電極12,14,16
は、駆動あるいは検出用の電極であり、矢印31,3
2,33は、それぞれ帯状電極12,14,16から駆
動した場合の圧電セラミックス円柱の振動方向を示して
いる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view of a piezoelectric vibrator showing another embodiment of the present invention. Strip electrodes 12, 14, 16
Are electrodes for driving or detecting, and arrows 31 and 3
Numerals 2 and 33 indicate the vibration directions of the piezoelectric ceramic cylinder when driven from the strip electrodes 12, 14 and 16, respectively.

【0021】帯状電極11と帯状電極12の間の無電極
部,帯状電極11と帯状電極16の間の無電極部,帯状
電極16と帯状電極15の間の無電極部には、それぞれ
溝41,溝42,溝43が形成されている。
Grooves 41 are formed in the non-electrode portions between the strip electrodes 11 and 12, the non-electrode portions between the strip electrodes 11 and 16, and the non-electrode portions between the strip electrodes 16 and 15, respectively. , Groove 42 and groove 43 are formed.

【0022】図4は、本発明の他の実施例における共振
周波数の変化を示すグラフである。共振周波数fr11
は、帯状電極16から駆動したときに生ずる圧電振動子
の屈曲振動方向(矢印31)における共振周波数であ
り、共振周波数fr12は、帯状電極12から駆動した
ときに生ずる圧電振動子の屈曲振動方向(矢印32)に
おける共振周波数であり、共振周波数fr13は、帯状
電極14から駆動したときに生ずる圧電振動子の屈曲振
動方向(矢印33)における共振周波数である。
FIG. 4 is a graph showing a change in resonance frequency in another embodiment of the present invention. Resonance frequency fr11
Is the resonance frequency in the bending vibration direction (arrow 31) of the piezoelectric vibrator generated when driven from the strip electrode 16, and the resonance frequency fr12 is the bending vibration direction ( The resonance frequency fr13 is the resonance frequency in the bending vibration direction (arrow 33) of the piezoelectric vibrator generated when the piezoelectric vibrator is driven from the strip electrode 14.

【0023】全く溝を形成しない状態での共振周波数f
r11,fr12及びfr13の値(初期値)を測定
し、これを測定1とする。次に、帯状電極11と帯状電
極12の間に溝41を形成したときの共振周波数fr1
1,fr12及びfr13の値を測定し、これを測定2
とする。
The resonance frequency f in a state where no groove is formed
The values (initial values) of r11, fr12 and fr13 are measured, and this is referred to as measurement 1. Next, the resonance frequency fr1 when the groove 41 is formed between the strip electrode 11 and the strip electrode 12
1, the values of fr12 and fr13 were measured and measured.
And

【0024】測定前において、共振周波数fr11の初
期値と共振周波数fr12の初期値とは互いに異なって
いるが、ここで、帯状電極11と帯状電極12の間に溝
41を形成すると、溝41と圧電セラミックス体の断面
の中心とを結ぶ方向と垂直な方向(矢印31)に設けら
れている帯状電極16から見た共振周波数fr11は一
定に保たれ、それ以外の駆動電極としての帯状電極1
2,14から見た共振周波数fr12,fr13は減少
する。従って、図4に示すように、共振周波数fr11
はほとんど変化しないで、共振周波数fr12及びfr
13は減少し、その結果、共振周波数fr13の値はf
r11の値と一致する。ここで、共振周波数fr12は
共振周波数fr13の減少分とほぼ同じ量だけ減少す
る。これは、共振周波数fr12,fr13の溝41と
圧電セラミックス体の断面の中心とを結ぶ方向における
成分が同じであるためである。
Before the measurement, the initial value of the resonance frequency fr11 and the initial value of the resonance frequency fr12 are different from each other. Here, if the groove 41 is formed between the strip electrodes 11 and 12, The resonance frequency fr11 viewed from the strip electrode 16 provided in a direction (arrow 31) perpendicular to the direction connecting the center of the cross section of the piezoelectric ceramic body is kept constant, and the other strip electrodes 1 as drive electrodes are kept constant.
The resonance frequencies fr12 and fr13 viewed from the points 2 and 14 decrease. Therefore, as shown in FIG.
Hardly changes, the resonance frequencies fr12 and fr
13 decreases, and as a result, the value of the resonance frequency fr13 becomes f
It matches the value of r11. Here, the resonance frequency fr12 decreases by the same amount as the decrease in the resonance frequency fr13. This is because the components in the direction connecting the grooves 41 of the resonance frequencies fr12 and fr13 and the center of the cross section of the piezoelectric ceramic body are the same.

【0025】次に、帯状電極11と帯状電極16の間に
溝42を形成したときの共振周波数fr11,fr12
及びfr13の値を測定し、これを測定3とする。この
場合、上記測定1の共振周波数変化の原理と同様の原理
により、共振周波数fr12はほとんど変化せず、共振
周波数fr11,fr13はそれぞれほぼ同じ量だけ減
少し、その結果、共振周波数fr11,fr13の値は
fr12の値と一致する。即ち、圧電振動子の無電極部
一か所に溝41を形成するだけで、2つの共振周波数、
即ちfr11とfr13の値を一致させることができ
る。さらにもう一か所に溝42を形成するだけで、3つ
の共振周波数、即ちfr11,fr12,fr13の値
を一致させることができる。
Next, the resonance frequencies fr11 and fr12 when the groove 42 is formed between the strip electrode 11 and the strip electrode 16 will be described.
And fr13 are measured, and this is referred to as measurement 3. In this case, the resonance frequency fr12 hardly changes, and the resonance frequencies fr11 and fr13 decrease by almost the same amount, respectively, based on the same principle as the resonance frequency change principle of the measurement 1, and as a result, the resonance frequencies fr11 and fr13 The value matches the value of fr12. That is, only by forming the groove 41 at one position of the non-electrode portion of the piezoelectric vibrator, two resonance frequencies,
That is, the values of fr11 and fr13 can be matched. Only by forming the groove 42 at another position, the values of the three resonance frequencies, that is, fr11, fr12, and fr13 can be matched.

【0026】尚、2つの溝を設けても各共振周波数fr
11,fr12,fr13が互いに一致しないときは、
さらにもう一か所、即ち帯状電極15と帯状電極16の
間にに溝43を形成し、fr13をほとんど変化させ
ず、fr11とfr12はほぼ同じ量だけ減少させて一
致させることもできる。又、溝の長さおよび幅さらには
溝の深さにより各共振周波数の変化量は異なるので、あ
らかじめ一致させるのに必要な各共振周波数の変化量を
求めておいて、長さ、幅および深さの内できるだけ1つ
の要因だけを変化させて共振周波数を調整するのが望ま
しい。
Even if two grooves are provided, each resonance frequency fr
When 11, fr12 and fr13 do not match each other,
A groove 43 is formed at another point, that is, between the strip electrode 15 and the strip electrode 16, so that fr13 is hardly changed, and fr11 and fr12 can be reduced by almost the same amount and made to coincide. Also, since the amount of change in each resonance frequency varies depending on the length and width of the groove, and furthermore, the depth of the groove, the amount of change in each resonance frequency necessary for matching is determined in advance, and the length, width and depth are determined. It is desirable to change the resonance frequency by changing only one factor as much as possible.

【0027】又、本実施例の場合は、溝を2つ設けて各
共振周波数を一致させるものであるが、最初から各共振
周波数が一致している場合には、当然の如く溝を設ける
必要はない。さらに、溝1個だけでも各共振周波数が一
致する場合もある。このように適宜溝の数を変化させて
各共振周波数を一致させることが必要である。
In this embodiment, two grooves are provided to match the respective resonance frequencies. However, if the respective resonance frequencies match from the beginning, the grooves need to be provided as a matter of course. There is no. Further, there may be a case where the resonance frequencies coincide even with only one groove. As described above, it is necessary to change the number of grooves as appropriate to match the respective resonance frequencies.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、帯状電極に無電極部を
形成し、少なくとも1個の無電極部に露出された圧電セ
ラミックス体の表面に溝を形成し、該溝の長さを調整す
ることにより、各帯状電極の静電容量を変化させること
なく、各共振周波数を独自に減少させる方向に調整する
ことができる。即ち、あらかじめ適当な面積を有する帯
状電極の中央部に無電極部を形成し、該無電極部に溝を
形成することによって、圧電ジャイロの特性を変化させ
ず、各共振周波数を容易に一致させることができ、高精
度の圧電振動ジャイロを得ることができる。
According to the present invention, an electrodeless portion is formed on a strip-shaped electrode, a groove is formed on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed to at least one electrodeless portion, and the length of the groove is adjusted. By doing so, it is possible to independently adjust each resonance frequency without changing the capacitance of each strip electrode. That is, by forming a non-electrode portion in the center of a strip-shaped electrode having an appropriate area in advance and forming a groove in the non-electrode portion, the resonance frequency can be easily matched without changing the characteristics of the piezoelectric gyro. And a highly accurate piezoelectric vibrating gyroscope can be obtained.

【0029】又、帯状電極の間隙に露出された圧電セラ
ミックス体の表面に溝を形成することによって、該溝と
前記圧電セラミックス体の断面の中心とを結ぶ方向と垂
直な方向の帯状電極から見た共振周波数を一定に保ち、
それ以外の帯状電極から見た共振周波数を減少させるこ
とができるので、各共振周波数が異なっていても適宜各
共振周波数のいずれかを減少させたり、それ以外のいず
れかの共振周波数を一定に保たせたりして、圧電ジャイ
ロの特性を変化させずに各共振周波数を一致させること
ができる。従って、帯状電極の間隙に露出された圧電セ
ラミックス体の表面に溝を形成することによって、帯状
電極部に溝を形成したことと等価な効果を得ることがで
きる。
Further, by forming a groove on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed in the gap between the band-shaped electrodes, the groove is viewed from the band-shaped electrode in a direction perpendicular to the direction connecting the groove and the center of the cross section of the piezoelectric ceramic body. And keep the resonance frequency constant,
Since the resonance frequencies viewed from the other strip electrodes can be reduced, even if the resonance frequencies are different, any one of the resonance frequencies can be appropriately reduced or any other resonance frequency can be kept constant. For example, the resonance frequencies can be matched without changing the characteristics of the piezoelectric gyro. Therefore, by forming a groove on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed in the gap between the strip electrodes, an effect equivalent to forming a groove in the strip electrode portion can be obtained.

【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の一実施例を示す部
分平面図である。
FIG. 1 is a partial plan view showing an embodiment of a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention.

【図2】本発明の圧電振動ジャイロの一実施例における
共振周波数の変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in resonance frequency in one embodiment of the piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention.

【図3】本発明の圧電振動ジャイロの他の実施例を示す
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention.

【図4】図3に示す圧電振動ジャイロを動作させたとき
の共振周波数の変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change in resonance frequency when the piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG. 3 is operated.

【図5】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斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a piezoelectric vibrator used in a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図6】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するため
の図である。
FIG. 6 is a view for explaining the operation of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図7】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するため
の図である。
FIG. 7 is a view for explaining the operation of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図8】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するため
の図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【図9】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するため
の図である。
FIG. 9 is a view for explaining the operation of a conventional piezoelectric vibrating gyroscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,9 圧電セラミックス体 2,10,11,12,13,14,15,16 帯
状電極 3 無電極部 8 圧電振動子 41,42,43 溝
1,9 Piezoelectric ceramic body 2,10,11,12,13,14,15,16 Strip electrode 3 Electrodeless part 8 Piezoelectric vibrator 41,42,43 Groove

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−150914(JP,A) 特開 平4−106407(JP,A) 特開 平4−106408(JP,A) 特開 平4−331312(JP,A) 特開 平4−307322(JP,A) 実開 昭63−67921(JP,U) 米国特許3520195(US,A) 近野正,圧電形の振動ジャイロ・方向 センサー,昭和61年度文部省科学研究費 補助金(一般研究(B))研究成果報告 書(課題番号No60460142),日本 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 Continuation of the front page (56) References JP-A-3-150914 (JP, A) JP-A-4-106407 (JP, A) JP-A-4-106408 (JP, A) JP-A-4-331313 (JP) , A) JP-A-4-307322 (JP, A) JP-A-63-67921 (JP, U) US Patent 3520195 (US, A) Tadashi Chino, Piezoelectric vibration gyroscope and direction sensor, Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of 1986 Grants-in-Aid (General Research (B)) Research Result Report (Project No. 60460142), Japan (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/56 G01P 9/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 円柱状または円筒状の圧電セラミックス
体と、該圧電セラミックス体の外周面上に軸方向と平行
に設けられた複数個の帯状電極とからなり、該帯状電極
を用いて分極及び駆動・検出を行う圧電振動ジャイロに
おいて、 前記帯状電極はその中央部に無電極部を有し、 前記複数個の帯状電極中、少なくとも1つの帯状電極の
無電極部に露出された前記圧電セラミックス体の表面に
溝を形成することによって、前記帯状電極を傷つけるこ
となく共振周波数調整を容易に行うことができることを
特徴とする圧電振動ジャイロ。
1. A piezoelectric ceramic body having a columnar or cylindrical shape and a plurality of strip electrodes provided on an outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body in parallel with an axial direction. In the piezoelectric vibrating gyroscope that performs driving / detection, the band-shaped electrode has an electrodeless portion in the center thereof, and the piezoelectric ceramic body exposed to the electrodeless portion of at least one of the plurality of band-shaped electrodes. A piezoelectric vibrating gyroscope wherein a resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrode by forming a groove on the surface of the piezoelectric vibrating gyroscope.
【請求項2】 円柱状または円筒状の圧電セラミックス
体と、該圧電セラミックス体の外周面上に軸方向と平行
に設けられた複数個の帯状電極とからなり、該帯状電極
を用いて分極及び駆動・検出を行う圧電振動ジャイロに
おいて、 前記帯状電極はその中央部に無電極部を有し、 前記複数個の帯状電極の間隙に露出された前記圧電セラ
ミックス体の表面に少なくとも1つの溝を形成すること
によって、前記帯状電極を傷つけることなく共振周波数
調整を容易に行うことができることを特徴とする圧電振
動ジャイロ。
2. A piezoelectric ceramic body having a columnar or cylindrical shape and a plurality of strip electrodes provided on an outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic body in parallel with an axial direction. In a piezoelectric vibrating gyroscope that performs driving and detection, the strip-shaped electrode has an electrodeless portion at a central portion thereof, and at least one groove is formed on a surface of the piezoelectric ceramic body exposed in a gap between the plurality of strip-shaped electrodes. By doing so, the resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrode.
【請求項3】 中央部にあらかじめ所定領域の貫通孔
で規定される無電極部を有する帯状電極を複数個、円柱
状または円筒状の圧電セラミックス体の外周面上に、軸
方向と平行になるように設けて圧電振動子を形成し、 前記複数個の帯状電極の間隙に露出された前記圧電セラ
ミックス体の表面に少なくとも1つ以上の溝を形成し、 該溝によって、該溝と前記圧電セラミックス体の断面の
中心とを結ぶ方向と垂直な方向の帯状電極から見た共振
周波数を一定に保ち、それ以外の帯状電極から見た共振
周波数を減少させ、切削による共振周波数調整工程において 前記帯状電極を
傷つけることなく共振周波数調整を容易に行うことがで
きることを特徴とする圧電振動ジャイロの共振周波数の
調整方法。
3. A through hole having a predetermined area in the center portion
A plurality of strip-shaped electrodes having an electrodeless part defined by
Shaft on the outer peripheral surface of a piezoelectric or ceramic body
Forming a piezoelectric vibrator provided in parallel with the direction , forming at least one or more grooves on the surface of the piezoelectric ceramic body exposed in the gap between the plurality of strip-shaped electrodes; The resonance frequency viewed from the strip electrode in the direction perpendicular to the direction connecting the groove and the center of the cross section of the piezoelectric ceramic body is kept constant, the resonance frequency viewed from the other strip electrodes is reduced, and the resonance frequency is adjusted by cutting. A resonance frequency adjustment method for a piezoelectric vibrating gyroscope, wherein the resonance frequency can be easily adjusted without damaging the strip-shaped electrode in the step .
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近野正,圧電形の振動ジャイロ・方向センサー,昭和61年度文部省科学研究費補助金(一般研究(B))研究成果報告書(課題番号No60460142),日本

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