JP3783893B2 - Piezoelectric vibration angular velocity meter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転角速度を検出する圧電振動タイプの角速度計に関する。
【0002】
【従来の技術】
角速度計は、航空機、船舶、自動車等のナビゲーションシステムおよびこれらの姿勢制御に用いられたり、スチルカメラ、ビデオカメラの手ぶれや振動感知に用いられているが、これらの用途から分かるように、高精度な角速度の検出が要求されることが多い。このような用途に用いられる角速度計として圧電振動タイプの角速度計がある。圧電振動角速度計は、振動子を振動された状態でこれに角速度が加わると、振動方向と角速度の外積という形でコリオリ力が加わり、振動子の振動方向と直角な方向にコリオリ力による振動が発生するという現象を利用した角速度計である。
【0003】
このような圧電振動角速度計では、振動子を振動させるための駆動回路や、コリオリ力により発生した振動を検出する検出回路が設けられ、これらが組み合わされて角速度計が構成される。このような駆動および検出回路を有した従来の圧電振動角速度計の構成を図3に示している。この圧電振動角速度計を構成する検出回路4は、例えば直方体状の圧電体より構成される振動子100の検出用電極103からの出力信号を測定するために用いられる。
【0004】
この振動子100は回転中心1の方向に伸びる駆動用の圧電体100−1と、検出用の圧電体100−2と、前記二つの圧電体100−1,100−2の間に形成されたアース電極104と、駆動用圧電体100−1の外部下面に形成された駆動用電極101と、検出用圧電体100−2の外部上面に中心軸1に対して左右2つに分割されて形成された検出用電極103L,103Rと、この二つの検出用電極間の中央を前記二つの検出用電極と平行に伸びて形成された帰還用電極102とから構成されている。
【0005】
駆動用圧電体100−1の外部下面に形成された駆動用電極101と、検出用圧電体100−2の外部上面に形成された帰還用電極102との間には振動子100を励振駆動するための自励振駆動回路300が接続され、また検出用圧電体100−2の外部上面に形成された2つの検出用電極103L、103Rはそれぞれ差動回路200の反転(−)入力端子、非反転(+)入力端子に接続され、差動回路200によって2つの検出用電極103L、103Rからの出力差が検出されるように構成されている。
【0006】
差動回路200の出力は同期検波回路400に入力されて検波される。差動回路200の出力は振動子の無回転時には原理的に0であるが、振動子100の回転時においては同相分の励振信号が相殺されて、逆相分の交流コリオリ信号のみとなる。検波はこのコリオリ信号位相に同期して行なうことができるように、同期スイッチング信号が位相調整回路500から同期検波回路400に入力されている。位相調整回路500は自励振駆動回路300に接続されており、励振信号の位相をおよそ90度ずらしてコリオリ信号位相と同位相のスイッチング信号を生成するための回路である。同期検波回路400の出力は平滑回路600に入力され、リップルの少ない直流信号に変換される。
【0007】
このような従来の検出回路4は無回転時には以下のように動作する。自励振駆動回路300により駆動用圧電体100−1の機械的な共振周波数の交流電圧(励振信号)を駆動用電極101に印加することで、振動子100は励振方向(振動子100の上下方向、図4内においてvで示される方向)に励振(屈曲)させられる。この振動に伴った機械的な共振周波数の信号が、検出用圧電体100−2の外部上面に形成された検出用電極103R、103Lから検出されるが、このときの検出信号は検出用電極103R,103Lにおいて、振幅、位相ともに同一であり原理的に差動回路200の出力は0となる。従って、同期検波回路400の出力も0となり、平滑回路600の出力も0となっている。
【0008】
振動子100が回転中心1を中心に回転すると、振動子100の励振方向v及び振動子100の回転中心1とは直角の方向(図1の図面上における左右方向)にコリオリの力Fcが加わり、振動子100は無回転時の励振方向から左右の方向に少しずれて振動することになる。このずれた分が二つの検出用電極103R、103Lからコリオリ信号として検出される。
【0009】
ところで、回転中心1に対して二つの検出用電極103L,103Rは左右対称であり、一方の電極側が伸びるときには他方の電極側が縮小し圧電効果により互いに相反する分極電荷が検出用電極103L、103Rに誘起される。従って、左右二つの検出用電極103L、103Rから検出されるコリオリ信号は振幅が同一で互いに逆位相の機械的な共振周波数での交流信号となる。
【0010】
また、原理的には励振信号に対して二つの検出用電極103L、103Rからのコリオリ信号は一方は90度進み位相で、他方は90度遅れ位相である。よって、回転の角速度Ωが一定の場合には差動回路200の出力にはコリオリ信号が励振信号に対して90度の位相差をもって、回転角速度に比例した振幅値で出力される。この出力を平滑回路600で平滑し測定することによって、回転角速度Ωを検出することができる。
【0011】
このような従来の圧電振動角速度計の検出回路4は、外部環境や振動子100を形成する圧電体の経時変化等によって無回転時において差動回路200の出力が0とならず、誤差信号が生じてしまった場合であっても、コリオリ信号はこのような誤差信号に対しておよそ90度の位相差をもって出力されているので、このコリオリ信号の位相に同期して検波することにより差動回路出力後の誤差信号は正の部分と負の部分が常に対称になるように整流することができる。従って、この誤差信号は平滑回路600によって相殺されることになり、正確な回転角速度測定への影響を軽減できるという利点を有するものであった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動子100を形成する圧電体の個体間の特性のばらつき、経時変化及び外部環境の変化に伴う静電容量の変化等により検出電極103R、103Lから発生する帰還された励振信号の振幅及び位相が現実には必ずしも同一とはならないため、無回転時における両者の誤差信号がコリオリ信号位相と正確には90度の位相差を持たないこともあり、同期検波回路400及び平滑回路600を通過しても誤差信号が完全には相殺されない場合が生じうる。そのため、より正確な回転角速度Ωの測定ができないことがあった。
【0013】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、振動子個体間の特性のばらつきや外部環境変化等の影響を受けにくく、より正確な回転角速度の検出が可能な圧電振動角速度計を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、長手方向に延びた直方体状の圧電体と、この圧電体の長手方向に延びる表面に長手方向中心軸に対してそれぞれ対称に配設された一対の駆動電極および一対の検出電極と、一対の駆動電極にそれぞれ独立して励振駆動信号を印加する一対の励振駆動手段と、一対の検出電極による検出信号の差に基づいて長手方向中心軸まわりの回転角速度を検出するように構成された角速度検出手段と、一対の駆動手段の少なくとも一方により印加される励振駆動信号の位相を調整する位相調整手段とを備えて圧電振動角速度計が構成される。その上で、一対の励振駆動手段は、一対の駆動電極の一方の駆動電極へ励振駆動信号を与えるとともに一方の駆動電極に対応する検出電極から帰還信号を得る第1の励振駆動手段と、一対の駆動電極の他方の駆動電極へ励振駆動信号を与えるとともに他方の駆動電極に対応する検出電極から帰還信号を得る第1の励振駆動手段とは異なる第2の励振駆動手段と含んでおり、振幅調整手段および位相調整手段は、長手方向中心軸まわりの回転角速度が零のときに一対の検出電極による検出信号の差をほぼ零とするように振幅および位相を調整する。
【0015】
このような構成の圧電振動角速度計では、振動子個体間の特性のばらつきや外部環境変化等により圧電体の左右での振動にアンバランスが生じるなどして、無回転時において一対の検出電極により検出される信号に差が生じた場合には、振幅調整手段および位相調整手段が作動してこの差を零にするように振幅および位相の調整が自動的になされる。
【0016】
なお、圧電体を長手方向中心軸を通る水平面を中心線として上下に二分割し、両者の間にアース電極を挟んで一体に接合されて構成することができる。この場合には、二分割されたいずれか一方の圧電対の外面に一対の駆動電極が配設されて駆動用圧電体が構成されるとともに、他方の圧電体の外面に一対の検出電極が配設されて検出用圧電体が構成される。また、振幅調整手段および位相調整手段は、圧電体が長手方向中心軸まわりに角加速度が零でない回転が与えられて左右の検出電極からの検出信号に差があるときには調整を行わないようにかなり遅い応答性を有するのが好ましい。これにより、振幅および位相の調整は、振動子が実際に回転して角速度検出を行うときには行われず、角速度検出を正確に行うことができ、振動子が無回転の間に調整が行われる。
【0017】
また、第1の励振駆動手段を、振幅調整手段を兼ねる励振駆動兼用振幅調整手段とし、第2の励振駆動手段を、位相調整手段を兼ねる励振駆動兼用位相調整手段とすることが好ましい。また、一対の検出電極による検出信号の差を出力する差動手段を有し、差動手段の出力が振幅調整手段と位相調整手段とに入力されるように構成することが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、図1に本発明に係る圧電振動角速度計に用いられる振動子10の構成を示している。この振動子10は、長手方向の中心軸1(なお、圧電振動角速度計はこの中心軸まわりの回転角速度成分を検出する)の方向に延びるそれぞれ直方体状をした駆動用圧電体10−1および検出用圧電体10−2と、これら二つの圧電体10−1,10−2の間に形成されたアース電極14と、駆動用圧電体10−1の下面に中心軸1に対して左右対称に分割形成された左右一対の駆動用電極11L、11R(これら両電極を総称して駆動用電極11と称する)と、検出用圧電体10−2の上面に中心軸1に対して左右対象に分割形成された左右一対の検出用電極13L,13R(これら両電極を総称して検出用電極13と称する)とから構成されている。
【0019】
このような構成の振動子10に図2に示す駆動検出回路を組み合わされて本発明に係る圧電振動角速度計が構成される。この駆動検出回路は、まず、検出用圧電体10−2の上面に形成された左右の検出用電極13L、13Rからの検出信号が入力される差動回路20を有する。このとき、左側検出用電極13Lは差動回路200の反転(−)入力端子に接続され、右側検出用電極13Rは非反転(+)入力端子に接続され、差動回路20からは、これら左右の検出用電極13L、13Rの検出信号の差が出力される。
【0020】
この差動回路20の出力は同期検波回路40に入力されて検波される。ここで後述するように、理想状態において振動子10が無回転の時には差動回路20の出力は零であり、振動子10の回転時においては同相分の励振信号が相殺されて、逆相分の交流コリオリ信号のみとなる。検波はこのコリオリ信号位相に同期して行なうことができるように、同期スイッチング信号が同期調整回路30から同期検波回路40に入力されている。なお、同期調整回路30は右側検出用電極13Rに繋がるラインに接続されており、検出励振信号の位相をおよそ90度ずらしてコリオリ信号位相と同位相のスイッチング信号を生成するための回路である。このようにして同期検波回路40において同期検波された出力信号は平滑回路50に入力され、リップルの少ない直流信号に変換される。
【0021】
一方、駆動用電極11L,11Rには、それぞれ図2に示すように励振駆動回路を兼用する自動振幅調整回路60および自動位相調整回路70が繋がっている。さらに、これら両回路60,70にはそれぞれ検出用電極13L,13Rからの検出信号が帰還入力されるようになっており、検出用電極13L,13Rは帰還用電極としての作用も有する。このように、振動子10の左側の駆動用電極11Lおよび検出用電極13Lとの間に励振駆動兼用自動振幅調整回路60を介してループが形成されており、励振駆動兼用自動振幅調整回路60から振動子10の固有振動数の周波数を有する駆動信号を駆動用電極11Lに印加すれば、振動子10の左側にこの周波数の励振駆動力が作用する。同様に、振動子10の右側の駆動用電極11Rおよび検出用電極13Rとの間に励振駆動兼用自動位相調整回路70を介してループが形成されており、励振駆動兼用自動位相調整回路70から振動子10の固有振動数の周波数を有する駆動信号を駆動用電極11Rに印加すれば、振動子10の右側にこの周波数の励振駆動力が作用する。これにより振動子10はこの周波数で振動し、この振動により発生する圧電電力が検出用電極13L,13Rにより検出されて各回路60,70に入力されるため、振動子10は上記周波数で自励振振動する。
【0022】
このようにして自励振振動したときに検出用電極13L,13Rの検出信号は前述のように差動回路20に入力されて両信号の差が差動回路20から出力されるが、この差信号が上記両回路60,70に送られるようになっている。ここで、自動振幅調整回路60はこの差信号を受けて、左右の検出用電極13L,13Rの検出信号における振幅の差を検出し、この振幅の差を零にするように左駆動用電極11Lに印加する駆動信号を調整する。また、自動位相調整回路70は上記差信号を受けて、左右の検出用電極13L,13Rの検出信号における位相の差を検出し、この位相の差を零にするように右駆動用電極11Rに如何する駆動信号を調整する。この結果、振動子10の左右のアンバランスが調整できる。上記振幅の差および位相の差の検出は、二位相ロックイン検出方式などにより行うことができる。
【0023】
なお、上記両回路60,70による振幅および位相の自動調整に基づく左右のアンバランス調整は、振動子10の個体間のばらつき、経時変化および外部環境の変化に伴う静電容量の変化等により生じるアンバランスを調整するものである。このため、検出しようとする角速度が加わっていない状態で行う必要があり、自動振幅調整回路60および自動位相調整回路70の応答性を鈍くしている。具体的には、0.1HZ以下の周波数での差動後振幅変動に対しては両回路60,70による自動調整を行わせるがこれ以上の周波数での差動後振幅変動があるときにはこの自動調整は行わせないようにしている。
【0024】
以上のように構成された圧電振動角速度計の作動について以下に説明するが、まず最初に振動子の左右のアンバランスが無い理想状態での作動を説明する。上述したように、励振駆動兼用自動振幅調整回路60および励振駆動兼用自動位相調整回路70からの駆動により振動子10が自励振振動している状態において、振動子10の中心軸1まわりの回転角速度が零の時(無回転時)には、理想状態では、左右の検出用電極13L,13Rからの検出信号は同一振幅、同一位相である。このため、差動回路20の出力は0となり、同期検波回路40及び平滑回路50を通過した出力は0である。
【0025】
振動子10が自励振振動している状態において、振動子10に中心軸1まわりに角速度が加わった場合(回転時)、振動子10は横方向(自励振振動方向と直角な方向)にコリオリ力を受けるため、無回転時の振動から振動方向が横方向に若干変化する。このようなコリオリ力を受けた時には、左右の検出用電極13L,13Rからの信号は無回転時の信号と比較して、一方は90度進み位相となり、他方は90度遅れ位相となる信号(すなわち、振幅が同一で逆位相となる信号)がそれぞれ加わる。このため、差動回路20には左右の検出用電極13L,13Rから、無回転時の信号に加えて、この信号に対して90度位相の異なった信号(コリオリ力により生じる信号)が入力される。ここで、無回転時の振動は同一振幅、同一位相であるため、作動回路20において相殺されるが、コリオリ力により加わる信号は、逆位相であるため差動回路20において互いに加算されて出力される。すなわち、コリオリ力に対応する信号のみが差動回路20から出力され、この出力を同期検波回路40及び平滑回路50を通過させることにより、振動子10の中心軸1まわりの角速度を検出することができる。
【0026】
次に理想状態ではない場合、すなわち、振動体の個体間のばらつきや、経時変化および外部環境の変化に伴う静電容量の変化などが発生する場合について説明する。従来の自励振回路では外部環境の変化や経時変化などによって振動状態が変化した場合、すなわち、自励振状態において無回転時で左右の検出用電極13L,13Rからの信号はそれぞれ振幅、位相が異なるようなアンバランスが生じた場合には、差動回路20の出力が0とはならない。また、その出力の位相も励振信号に対して90度とならないため、この差動残留分が同期検波、平滑された出力も0とならず、これにより検出誤差が生じる。
【0027】
このようなことから、本回路では、無回転時の差動回路20の出力をモニター信号として自動振幅調整回路60と自動位相調整回路70に入力するようになっている。自動振幅調整回路60は、モニター信号を基にして振幅の相違が0になるように、振動子10を駆動するための印加電圧の振幅を自動的に変化させる。同時に、自動位相調整回路70はモニター信号を基にして位相の相違が0になるように、振動子を駆動するための印加電圧の位相を自動的に変化させる。これにより、外部環境の変化や経時変化などで振動子の状態が変化した場合においても、振動子を駆動するために印加する二つの駆動電圧の振幅及び位相を自動的に変化させて、無回転時においては常に差動増幅器の出力を0にするように動作する。よって、無回転時に同期検波回路40及び平滑回路50を通過した出力は常に0となるため、検出誤差を減少させることができる。
【0028】
このとき、回転時の差動増幅器20の出力の変化まで上記のような補正をしないように、自動振幅調整回路60及び自動位相調整回路70のそれぞれの応答性を、前述のようにあえて鈍くしている。すなわち、経時変化等のように差動増幅器20の出力がゆっくり変化する場合には上記二つの調整回路が作動し、早い変化に対しては作動しないようにしている。これにより、回転軸まわりに時計方向、反時計方向の回転を交互に繰り返すような速い角速度の変化に対しては、上記二つの調整回路は作動せず、本来検出すべき角速度による信号を打ち消すことはない。
【0029】
また、回転時に差動回路20の出力は励振信号に対して常に正確に90度の位相差を有するので、例えば、同期検波のスイッチング信号を同期調整回路30から励振信号と90度位相遅れのタイミングで入力することにより、外部環境の変化や経時変化があった場合でも、効率を落とすことなくコリオリ信号を抽出できる。また、残留差動応力が発生しないので、誤差も低減でき、高精度な角速度検出が可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動子個体間の特性のばらつきや外部環境変化等により圧電体の左右での振動にアンバランスが生じるなどして、無回転時において一対の検出電極により検出される信号に差が生じた場合には、振幅調整手段および位相調整手段が作動してこの差を零にするように振幅および位相の調整が自動的になされるので、振動子個体間の特性のばらつきや外部環境変化等に影響されることなしに、常に高精度な回転角速度検出が可能となる。
【0031】
なお、振幅調整手段および位相調整手段は、圧電体が長手方向中心軸まわりに角加速度が零でない回転が与えられて左右の検出電極からの検出信号に差があるときには調整を行わないようにかなり遅い応答性を有するのが好ましく、これにより、振幅および位相の調整は、振動子が実際に回転して角速度検出を行うときには行われず、角速度検出精度に影響することなく、調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電振動角速度計を構成する振動子を示す斜視図である。
【図2】本発明の圧電振動角速度計の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の圧電振動角速度計の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 振動子
11 駆動用電極
13 検出用電極
14 アース電極
20 差動回路
40 同期検波回路
50 平滑回路
60 自動振幅調整回路
70 自動位相調整回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric vibration type angular velocity meter that detects a rotational angular velocity.
[0002]
[Prior art]
Angular velocity meters are used for navigation systems for aircraft, ships, automobiles, etc. and their attitude control, and are used for camera shake and vibration detection of still cameras and video cameras. In many cases, it is required to detect an angular velocity. There exists a piezoelectric vibration type angular velocity meter as an angular velocity meter used for such a use. When an angular velocity is applied to a vibratory vibratory angular velocity meter, a Coriolis force is applied in the form of the outer product of the vibration direction and the angular velocity. It is an angular velocity meter that utilizes the phenomenon that occurs.
[0003]
In such a piezoelectric vibration angular velocity meter, a drive circuit for vibrating the vibrator and a detection circuit for detecting vibration generated by Coriolis force are provided, and these are combined to constitute an angular velocity meter. FIG. 3 shows the configuration of a conventional piezoelectric vibration angular velocity meter having such a drive and detection circuit. The detection circuit 4 constituting the piezoelectric vibration angular velocity meter is used for measuring an output signal from the
[0004]
The vibrator 100 is formed between a driving piezoelectric body 100-1 extending in the direction of the rotation center 1, a detecting piezoelectric body 100-2, and the two piezoelectric bodies 100-1 and 100-2. The
[0005]
The vibrator 100 is driven to drive between the driving
[0006]
The output of the
[0007]
Such a conventional detection circuit 4 operates as follows when there is no rotation. By applying an alternating voltage (excitation signal) having a mechanical resonance frequency of the driving piezoelectric body 100-1 to the driving
[0008]
When the vibrator 100 rotates around the rotation center 1, a Coriolis force Fc is applied in a direction perpendicular to the excitation direction v of the vibrator 100 and the rotation center 1 of the vibrator 100 (left-right direction in the drawing of FIG. 1). The vibrator 100 vibrates with a slight shift in the left and right directions from the excitation direction when there is no rotation. This shifted amount is detected as a Coriolis signal from the two
[0009]
By the way, the two
[0010]
In principle, one of the Coriolis signals from the two
[0011]
In the detection circuit 4 of such a conventional piezoelectric vibration angular velocity meter, the output of the
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the amplitudes of the feedback signals that are fed back from the
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, and is a piezoelectric vibration angular velocity meter that is not easily affected by variations in characteristics among individual vibrators, changes in the external environment, and the like, and that can detect a rotational angular velocity more accurately. Is intended to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, a rectangular parallelepiped piezoelectric body extending in the longitudinal direction and a pair of symmetrically disposed on the longitudinally extending surface of the piezoelectric body with respect to the longitudinal central axis. Drive electrodes and a pair of detection electrodes, a pair of excitation drive means for independently applying excitation drive signals to the pair of drive electrodes, and a center axis in the longitudinal direction based on a difference between detection signals by the pair of detection electrodes The piezoelectric vibration angular velocity meter includes an angular velocity detection unit configured to detect the rotational angular velocity and a phase adjustment unit that adjusts the phase of the excitation drive signal applied by at least one of the pair of drive units. In addition, the pair of excitation drive means supplies the excitation drive signal to one drive electrode of the pair of drive electrodes and obtains a feedback signal from the detection electrode corresponding to the one drive electrode; Including a second excitation drive means different from the first excitation drive means for providing an excitation drive signal to the other drive electrode of the first drive electrode and obtaining a feedback signal from the detection electrode corresponding to the other drive electrode. The adjusting means and the phase adjusting means adjust the amplitude and phase so that the difference between the detection signals from the pair of detection electrodes is substantially zero when the rotational angular velocity around the longitudinal central axis is zero .
[0015]
In the piezoelectric vibration angular velocity meter having such a configuration, the vibrations on the left and right sides of the piezoelectric body are unbalanced due to variations in characteristics between individual vibrators and changes in the external environment. If there is a difference in the detected signal, the amplitude and phase adjustment means are operated to automatically adjust the amplitude and phase so that the difference becomes zero.
[0016]
In addition, the piezoelectric body can be divided into two parts with a horizontal plane passing through the central axis in the longitudinal direction as a center line, and the piezoelectric body can be integrally joined with a ground electrode interposed therebetween. In this case, a pair of drive electrodes are provided on the outer surface of one of the two piezoelectric pairs divided into two to form a drive piezoelectric body, and a pair of detection electrodes are disposed on the outer surface of the other piezoelectric body. The piezoelectric body for detection is configured. In addition, the amplitude adjusting means and the phase adjusting means are considerably adjusted so that the piezoelectric body is not adjusted when the rotation of the angular acceleration around the central axis in the longitudinal direction is given and there is a difference between the detection signals from the left and right detection electrodes. It preferably has a slow response. As a result, the amplitude and phase are not adjusted when the vibrator is actually rotated to detect the angular velocity, but the angular velocity can be accurately detected, and the adjustment is performed while the vibrator is not rotating.
[0017]
Preferably, the first excitation drive means is an excitation drive / amplitude adjustment means also serving as an amplitude adjustment means, and the second excitation drive means is an excitation drive / phase adjustment means also serving as a phase adjustment means. In addition, it is preferable to have a differential unit that outputs a difference between detection signals from the pair of detection electrodes, and the output of the differential unit is input to the amplitude adjustment unit and the phase adjustment unit.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a configuration of a
[0019]
A piezoelectric vibration angular velocity meter according to the present invention is configured by combining the drive detection circuit shown in FIG. This drive detection circuit first has a
[0020]
The output of the
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 2, an automatic
[0022]
As described above, the detection signals of the
[0023]
The left and right imbalance adjustment based on the automatic adjustment of the amplitude and phase by both the
[0024]
The operation of the piezoelectric vibration angular velocity meter configured as described above will be described below. First, the operation in an ideal state where there is no left / right imbalance of the vibrator will be described. As described above, the rotational angular velocity around the central axis 1 of the
[0025]
In a state where the
[0026]
Next, a case in which the state is not an ideal state, that is, a case in which variation among individual vibrators, a change in capacitance due to a change with time and a change in external environment, or the like occurs will be described. In the conventional self-excited circuit, when the vibration state changes due to changes in the external environment or changes over time, that is, the signals from the left and
[0027]
For this reason, in this circuit, the output of the
[0028]
At this time, the responsiveness of each of the automatic
[0029]
Further, since the output of the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a pair of detection electrodes can be used at the time of non-rotation due to unbalanced vibrations on the left and right sides of the piezoelectric body due to variations in characteristics between vibrators and changes in the external environment. When there is a difference between the signals detected by the above, the amplitude adjustment means and the phase adjustment means are activated and the amplitude and phase are automatically adjusted so that the difference is zero. Thus, it is possible to always detect the rotational angular velocity with high accuracy without being affected by variations in the characteristics and changes in the external environment.
[0031]
It should be noted that the amplitude adjusting means and the phase adjusting means are considerably adjusted so that the piezoelectric body is not adjusted when there is a difference between the detection signals from the left and right detection electrodes due to the rotation of the angular acceleration around the central axis in the longitudinal direction. It is preferable to have a slow response, whereby the amplitude and phase are not adjusted when the vibrator actually rotates to detect angular velocity, and can be adjusted without affecting the angular velocity detection accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrator constituting a piezoelectric vibration angular velocity meter of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a piezoelectric vibration angular velocity meter of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional piezoelectric vibration angular velocity meter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記圧電体の長手方向に延びる表面に長手方向中心軸に対してそれぞれ対称に配設された一対の駆動電極及び一対の検出電極と、
前記一対の駆動電極にそれぞれ独立して励振駆動信号を印加する一対の励振駆動手段と、
前記一対の検出電極による検出信号の差に基づいて前記長手方向中心軸まわりの回転角速度を検出するように構成された角速度検出手段と、
前記一対の駆動手段の少なくとも一方により印加される励振駆動信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
前記一対の駆動手段の少なくとも一方により印加される励振駆動信号の位相を調整する位相調整手段とを備え、
前記一対の励振駆動手段は、前記一対の駆動電極の一方の駆動電極へ前記励振駆動信号を与えるとともに前記一方の駆動電極に対応する前記検出電極から帰還信号を得る第1の励振駆動手段と、前記一対の駆動電極の他方の駆動電極へ前記励振駆動信号を与えるとともに前記他方の駆動電極に対応する前記検出電極から帰還信号を得る前記第1の励振駆動手段とは異なる第2の励振駆動手段とを含み、
前記振幅調整手段および前記位相調整手段は、前記長手方向中心軸まわりの回転角速度が零のときに前記一対の検出電極による検出信号の差をほぼ零とするように前記振幅および前記位相を調整することを特徴とする圧電振動角速度計。A rectangular parallelepiped piezoelectric body extending in the longitudinal direction;
A pair of drive electrodes and the pair of detection electrodes which are disposed symmetrically respectively with respect to the longitudinal central axis on the surface extending in the longitudinal direction of the piezoelectric,
A pair of excitation drive means for independently applying an excitation drive signal to the pair of drive electrodes;
Angular velocity detection means configured to detect a rotational angular velocity about the central axis in the longitudinal direction based on a difference between detection signals by the pair of detection electrodes;
Amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the excitation drive signal applied by at least one of the pair of drive means;
Phase adjustment means for adjusting the phase of the excitation drive signal applied by at least one of the pair of drive means,
The pair of excitation drive means provides the excitation drive signal to one drive electrode of the pair of drive electrodes and obtains a feedback signal from the detection electrode corresponding to the one drive electrode; Second excitation drive means different from the first excitation drive means for providing the excitation drive signal to the other drive electrode of the pair of drive electrodes and obtaining a feedback signal from the detection electrode corresponding to the other drive electrode. Including
Said amplitude adjusting means and said phase adjusting means adjusts the amplitude and the phase so that the rotation angular velocity around the longitudinal central axis is substantially zero difference detection signal by said pair of detection electrodes when the zero A piezoelectric vibration angular velocity meter characterized by that.
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- 1997-06-27 JP JP17202597A patent/JP3783893B2/en not_active Expired - Lifetime
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