JP4386180B2 - 物理量測定装置 - Google Patents
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Description
自励発振回路および検出回路がモノリシックICチップに形成されており、自励発振回路が電流電圧増幅器を備えており、検出回路がチャージアンプを備えており、
振動子が、基部、この基部から突出する支持部、支持部から突出する駆動振動片、および基部から突出する検出振動片を備えており、駆動振動において駆動振動片が支持部への付け根を中心として屈曲振動し、検出振動において検出振動片が前記基部への付け根を中心として屈曲振動し、
振動子をポリイミドテープ上に銅箔ワイヤーによって実装することによって、振動子の検出離調を制御し、制御回路における感度の温度ドリフトの少なくとも一部を相殺するような感度の温度ドリフトを振動子に付与することを特徴とする。
本発明においては、振動子に駆動振動を励振する自励発振回路および振動子からの検出信号を出力するための検出回路を含む制御回路を使用する。自励発振回路においては、振動子に駆動振動を励振するための電圧を印加する。検出回路においては、振動子上の電極から発生した信号を増幅し、駆動信号によって位相検波する。
更に、同期位相検波時には、I/V変換器を利用した場合は、抵抗の温度特性により同期検波位相が変化し、6%程度の温度ドリフトとして現れる。
また、振動子を作製する水晶ウエーハのカット角を制御することによって、振動子の感度の温度特性を制御することができる。水晶ウエーハのカット角とは、水晶ランバートからの水晶ウエーハの切り出し角度である。一般的には、水晶のX軸(電気軸)に対して、XY面を数゜回転してY軸(機械軸)が数゜傾いた方向をY’軸とするとき、XY’面で水晶を切断したいわゆるXカットウエーハが使用される。このときのY軸が傾いた角度を変更することによって、駆動周波数の温度変化の特性も、検出周波数の温度変化の特性も、変化していく。このとき、駆動周波数の変化と検出周波数の変化は異なっており、カット角の変化に伴って、駆動周波数と検出周波数の差の温度変化も変わっていくことが判明した。従って、振動子を作製する水晶ウエーハのカット角を制御することによって、振動子における感度の温度ドリフトを制御可能である。
図3は、本発明の一実施形態に係る振動子1(駆動振動モード)を概略的に示す平面図である。図4は、振動子1の検出振動モードの振動を示す平面図であり、図5は、振動子1のスプリアスモードの振動を示す平面図である。
(1)スプリアスモードの共振周波数を変更する。
(2)駆動振動の共振周波数を変更する。
(3)スプリアスモードの共振周波数と駆動振動の共振周波数との両方を変更する。
(1) 駆動振動部の質量を変化させる。具体的には、駆動振動片の一部をトリミングして重量を減らし、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。また駆動振動片の上に質量調整膜を設け、この質量調整膜をトリミングして質量を減らし、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
(2) 駆動振動部の寸法を変化させる。例えば駆動振動片の幅を小さくすることによって、駆動モードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
(1) 検出振動部の質量を変化させる。具体的には、検出振動片の一部をトリミングして質量を減らし、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。また検出振動片の上に質量調整膜を設け、この質量調整膜をトリミングして質量を減らし、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
(2) 検出振動部の寸法を変化させる。例えば検出振動片の幅を小さくすることによって、スプリアスモードの振動の共振周波数を上昇させることができる。
金、アルミニウムなどの蒸着膜、スパッター膜
金、ニッケルなどのメッキ膜
(1)YAG レーザー、YVO4レーザー、炭酸ガスレーザーなどのレーザー光照射
(2) アルゴン、窒素などのスパッター
(3) 電子ビーム照射
Claims (5)
- 振動子と、この振動子に駆動振動を励振する自励発振回路および前記振動子からの出力信号を出力するための検出回路を含む制御回路とを使用し、前記出力信号に基づいて物理量を測定する装置であって、
前記自励発振回路および前記検出回路がモノリシックICチップに形成されており、前記自励発振回路が電流電圧増幅器を備えており、前記検出回路がチャージアンプを備えており、
前記振動子が、基部、この基部から突出する支持部、前記支持部から突出する駆動振動片、および前記基部から突出する検出振動片を備えており、駆動振動において前記駆動振動片が前記支持部への付け根を中心として屈曲振動し、検出振動において前記検出振動片が前記基部への付け根を中心として屈曲振動し、
前記振動子をポリイミドテープ上に銅箔ワイヤーによって実装することによって、前記振動子の検出離調を制御し、前記制御回路における感度の温度ドリフトの少なくとも一部を相殺するような感度の温度ドリフトを前記振動子に付与することを特徴とする、物理量測定装置。 - 前記振動子が水晶からなることを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 前記物理量が、前記振動子に加わる回転角速度であることを特徴とする、請求項1または2記載の装置。
- 前記駆動振動片または前記検出振動片をトリミングすることによって前記駆動振動の共振周波数を制御することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の装置。
- 前記駆動振動片または前記検出振動片に質量調整膜を設け、前記質量調整膜をトリミングすることによって前記駆動振動の共振周波数を制御することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の装置。
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