JP5016652B2 - 音叉型振動ジャイロ - Google Patents
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前記支持部材は、多角柱でなり、この多角柱の縦軸方向に直交する片端面及び他端面を前記振動子及び前記パッケージにそれぞれ固定し、前記振動子を前記パッケージに支持し、前記縦軸方向は前記振動子の角速度入力軸に直交する方向であり、前記振動子の入力軸廻りの回転振動を前記振動子に付与する回転振動付与手段が前記支持部材に設けてあることを特徴とする音叉型振動ジャイロ。
前記電極は、互いに対向する第1及び第2の電極、並びに互いに対向する第3及び第4の電極でなり、
前記第1及び第3の電極は、前記第1の側面上であって、前記角速度入力軸及び縦軸方向に直交する方向に関し互いに反対側の各側縁にそれぞれ設けてあり、
前記第2及び第4の電極は、前記第2の側面上であって、前記角速度入力軸及び縦軸方向に直交する方向に関し互いに反対側の各側縁にそれぞれ設けてあり、
前記支持部材は、前記第1の電極から前記第2の電極へ向かう電界が印加されるとともに、前記第4の電極から前記第3の電極へ向かう電界が印加されたとき、該第1及び該第2の電極が設けられている側の前記側縁部における前記縦軸方向の長さを伸張させ、該第3及び該第4の電極が設けられている側の前記側縁部における該縦軸方向の長さを収縮させ、逆に、該第2の電極から該第1の電極へ向かう電界が印加されるとともに、該第3の電極から該第4の電極へ向かう電界が印加されたとき、該第1及び該第2の電極が設けられている側の該側縁部における該縦軸方向の長さを収縮させ、該第3及び該第4の電極が設けられている側の該側縁部における該縦軸方向の長さを伸張させる
ことを特徴とする前記(3)に記載の音叉型振動ジャイロ。
θ=(h/w)sinωt
dθ/dt=ω・(h/w)cosωt
=2πf・(h/w)cosωt[rad/s]・・・・・・・(1)
コンピュータシミュレーションによると、電極21−22間、23−24間の電圧を1[V]、周波数fを100[Hz]とすると、w=2mmであるから、h=0.015nm(MAX)となる。これらの数値を式(1)に適用すると、角速度dθ/dtの最大値2πf・(h/w)は、0.00036[°/s]となる。このことは、図1、図2の実施形態の音叉型振動ジャイロでは、支持構造20の電極21−22間、23−24間に周波数f=100[Hz]、電圧v=1[V]を印加することにより、最大0.00036[°/s]の角速度dθ/dtを入力できることを示す。
1 振動子
2,4,5 支持部材
3 パッケージ
10 胴部
11 駆動脚
11a,11b 励振用駆動脚
11c 非励振用駆動脚
12 検出脚
12a,12b 振動用検出脚
12c 非振動用検出脚
20,40,50 支持構造
21,22,23,24 電極
25 交流電源
30 パッケージ基板
30a 支持部材固着領域
41,42,51,52 圧電セラミック素子
100 角速度入力軸
Claims (6)
- 振動子とパッケージと支持部材とを含んでなる音叉型振動ジャイロにおいて、
前記支持部材は、多角柱でなり、この多角柱の縦軸方向に直交する片端面及び他端面を前記振動子及び前記パッケージにそれぞれ固定し、前記振動子を前記パッケージに支持し、前記縦軸方向は前記振動子の角速度入力軸に直交する方向であり、前記振動子の入力軸廻りの回転振動を前記振動子に付与する回転振動付与手段が前記支持部材に設けてあることを特徴とする音叉型振動ジャイロ。 - 前記回転振動付与手段は、前記縦軸方向に平行な互いに逆の向きに前記支持部材を伸縮振動させることを特徴とする請求項1に記載の音叉型振動ジャイロ。
- 前記支持部材は、圧電単結晶材料製の四角柱でなり、前記回転振動付与手段は、前記支持部材における対向する2つの側面の両側縁にそれぞれ設けた電極でなることを特徴とする請求項2に記載の音叉型振動ジャイロ。
- 前記支持部材は、弾性材料でなり、前記回転振動付与手段は、前記支持部材における対向する2つの側面にそれぞれ設けた電極付の圧電素子であることを特徴とする請求項2に記載の音叉型振動ジャイロ。
- 前記回転振動付与手段に、故障診断用の角速度入力として交流を供給することを特徴とする請求項1乃至4に記載の音叉型振動ジャイロ。
- 前記対向する2つの側面は、前記角速度入力軸に直交する第1の側面及び第2の側面であり、
前記電極は、互いに対向する第1及び第2の電極、並びに互いに対向する第3及び第4の電極でなり、
前記第1及び第3の電極は、前記第1の側面上であって、前記角速度入力軸及び縦軸方向に直交する方向に関し互いに反対側の各側縁にそれぞれ設けてあり、
前記第2及び第4の電極は、前記第2の側面上であって、前記角速度入力軸及び縦軸方向に直交する方向に関し互いに反対側の各側縁にそれぞれ設けてあり、
前記支持部材は、前記第1の電極から前記第2の電極へ向かう電界が印加されるとともに、前記第4の電極から前記第3の電極へ向かう電界が印加されたとき、該第1及び該第2の電極が設けられている側の前記側縁部における前記縦軸方向の長さを伸張させ、該第3及び該第4の電極が設けられている側の前記側縁部における該縦軸方向の長さを収縮させ、逆に、該第2の電極から該第1の電極へ向かう電界が印加されるとともに、該第3の電極から該第4の電極へ向かう電界が印加されたとき、該第1及び該第2の電極が設けられている側の該側縁部における該縦軸方向の長さを収縮させ、該第3及び該第4の電極が設けられている側の該側縁部における該縦軸方向の長さを伸張させる
ことを特徴とする請求項3に記載の音叉型振動ジャイロ。
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