JP6010690B2 - ねじれ速度測定ジャイロスコープ - Google Patents
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Description
Claims (28)
- ねじれ型ジャイロスコープにおいて、
圧電材料で構成して第1軸線に沿う長さを有する駆動タインと、
圧電材料で構成して第2軸線に沿う長さを有するピックアップタインであって、前記駆動タインに交差する方向に延在し、前記駆動タインが前記ピックアップタインに取付ける第1端部を有する、該ピックアップタインと、
前記ピックアップタインに沿って配置した複数個のピックアップ電極と、
前記駆動タインに沿って配置した複数個の駆動電極と、及び
前記駆動タインの前記第1端部とは反対側の前記駆動タインの第2端部に取付けた駆動質量と
を備え、
前記駆動電極及び前記駆動タインは、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動タインの回転振動を誘発し、これにより前記駆動タインが前記第1軸線周りに回転し、前記駆動質量の前記第1軸線周りの回転を誘発するよう構成し、また
前記駆動質量が第3軸線周りに角回転することにより前記ピックアップタインにトルクを誘発し、これにより前記ピックアップタインに電界を誘導し、この電界が前記複数個のピックアップ電極に帯電する電荷を誘導する、ねじれ型ジャイロスコープ。 - 請求項1記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動タイン及び前記ピックアップタインのうち少なくとも一方を構成する圧電材料はクオーツとする、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項1記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動タインは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個の駆動電極における各駆動電極は、前記直線で囲まれた断面の各コーナーに配置する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項3記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動タイン及び前記駆動電極は、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動タインを構成する圧電材料に機械的剪断を誘発するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項4記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動タイン及び前記駆動電極は、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動タインの断面の重心周りにおける前記駆動タインの回転を誘発するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項1記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップタインは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個のピックアップ電極における各ピックアップ電極は、前記ピックアップタインの前記直線で囲まれた断面の各側辺に配置する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項6記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップタイン及び前記駆動タインは、前記第3軸線周りに前記駆動質量が角回転することにより前記ピックアップタインの角回転を誘発し、これにより前記ピックアップタインに電界変位場を誘導するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項1記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップタインは、前記複数個のピックアップ電極に誘導される電荷が、前記第3軸線周りの前記駆動質量の角回転速度に比例するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 平面状3次元慣性センサシステムにおいて、
第1回転軸線周りの回転を測定するよう構成した第1ジャイロセンサと、
第2回転軸線周りの回転を測定するよう構成した第2ジャイロセンサと、
第3回転軸線周りの回転を測定するよう構成したねじれ型ジャイロセンサと
を備え、
前記第1ジャイロセンサ、前記第2ジャイロセンサ及び前記ねじれ型ジャイロセンサを同一平面上に配置し、
前記ねじれ型ジャイロセンサは、
圧電材料で構成して第1軸線に沿う長さを有する駆動タインと、
圧電材料で構成して第2軸線に沿う長さを有するピックアップタインであって、前記駆動タインに交差する方向に延在し、前記駆動タインが前記ピックアップタインに取付ける第1端部を有する、該ピックアップタインと、
前記ピックアップタインに沿って配置した複数個のピックアップ電極と、
前記駆動タインに沿って配置した複数個の駆動電極と、及び
前記駆動タインの前記第1端部とは反対側の前記駆動タインの第2端部に取付けた駆動質量と
を備え、
前記駆動電極及び前記駆動タインは、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動タインの回転振動を誘発し、これにより前記駆動タインが前記第1軸線周りに回転し、前記駆動質量の前記第1軸線周りの回転を誘発するよう構成し、また
前記駆動タインが第3軸線周りに角回転することによりピックアップタインにトルクを誘発し、これによりピックアップタインに電界を誘導し、この電界が前記複数個のピックアップ電極に帯電する電荷を誘導する、平面状3次元慣性センサシステム。 - ねじれ型ジャイロスコープにおいて、
中心開口を有するピックアップフレームと、
前記ピックアップフレームの前記中心開口内に配置したアンカーポイントと、
前記ピックアップフレームを前記アンカーポイントに連結する複数個のピックアップビームであって、圧電材料により構成した、該ピックアップビームと、
前記ピックアップビームに取付けた複数個のピックアップ電極と、
中心開口を有する駆動フレームであって、前記駆動フレームの前記中心開口内に前記ピックアップフレームを配置する、該駆動フレームと、
前記駆動フレームを前記ピックアップフレームに連結する複数個の駆動ビームであって、圧電材料により構成する、該駆動ビームと、及び
前記駆動ビームに配置する複数個の駆動電極と
を備え、
前記駆動ビーム及び前記駆動電極は、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動ビームの回転振動を誘発し、前記駆動ビームの回転が前記駆動フレームの前記第1軸線周りの回転を誘発するよう構成し、また
前記駆動フレームが第3軸線周りに角回転することにより第2軸線周りのトルクを誘発し、前記トルクがピックアップフレームに加わってピックアップタインにひずみを誘発し、ピックアップタインに電界変位場を誘導し、この電界変位場が前記複数個のピックアップ電極に帯電する電荷を誘導する、ねじれ型ジャイロスコープ。 - 請求項10記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動タイン及び前記ピックアップタインのうち少なくとも一方を構成する圧電材料はクオーツとする、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項10記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動ビームは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個の駆動電極における各駆動電極は、前記直線で囲まれた断面の各コーナーに配置する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項12記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動ビーム及び前記駆動電極は、前記駆動電極に印加する電界が前記駆動ビームを構成する圧電材料に機械的剪断を誘発するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項13記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記駆動ビーム及び前記駆動電極は、前記駆動電極に印加する電界が前記各駆動タインの断面の重心周りにおける前記駆動ビームの回転を誘発するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項10記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップビームは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個のピックアップ電極における各ピックアップ電極は、前記ピックアップビームの前記直線で囲まれた断面の各側辺に配置する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項15記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップビーム及び前記駆動フレームは、前記第3軸線周りに前記駆動フレームが角回転することにより前記ピックアップタインの角回転を誘発し、これによりピックアップビームに電界変位場を誘導するよう構成する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項10記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記ピックアップビームは、前記ピックアップビームを構成する圧電材料の結晶構造に従って配向する複数個のビームを有する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項17記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記複数個のビームは、ビームを構成する圧電材料の異方特性の少なくとも一部を相殺するよう指向する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項17記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、前記複数個のビームはクオーツで構成し、前記ビームは結晶クオーツのX結晶軸に沿って指向する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 請求項17記載のねじれ型ジャイロスコープにおいて、交差部材を前記クオーツの結晶構造に整列させ、前記交差部材の前記第2回転軸線に沿うねじれを減少する、ねじれ型ジャイロスコープ。
- 差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、
第1圧電材料で構成して第1軸線に沿う長さを有する第1駆動タインと、
第2圧電材料で構成して第2軸線に沿う長さを有する第1ピックアップタインであって、前記第1駆動タインに交差する方向に延在し、前記第1駆動タインが前記第1ピックアップタインに取付ける第1端部を有する、該第1ピックアップタインと、
前記第1ピックアップタインに沿って配置した複数個の第1ピックアップ電極と、
前記第1駆動タインに沿って配置した複数個の第1駆動電極と、
前記1駆動タインの前記第1端部とは反対側の前記第1駆動タインの第2端部に取付けた第1駆動質量と、
第3圧電材料で構成して前記第1軸線に沿う長さを有する第2駆動タインと、
第4圧電材料で構成して前記第2軸線に沿う長さを有する第2ピックアップタインであって、前記第2駆動タインに交差する方向に延在し、前記第2駆動タインが前記第2ピックアップタインに取付ける第1端部を有する、該第2ピックアップタインと、
前記第2ピックアップタインに沿って配置した複数個の第2ピックアップ電極と、
前記第2駆動タインに沿って配置した複数個の第2駆動電極と、及び
前記2駆動タインの前記第1端部とは反対側の前記第2駆動タインの第2端部に取付けた第2駆動質量と、
を備え、
前記第1ピックアップタイン及び前記第2ピックアップタインは共通のアンカーポイントを共有し、
前記第1駆動電極及び前記第1駆動タインは、前記第1駆動電極に印加する電界が前記第1駆動タインの回転振動を誘発し、これにより前記第1駆動タインが前記第1軸線周りに回転し、前記第1駆動質量の前記第1軸線周りの回転を誘発するよう構成し、
前記第1駆動タインが第3軸線周りに角回転することにより前記第1ピックアップタインにトルクを誘発し、これにより前記第1ピックアップタインに電界を誘導し、この電界が前記第1ピックアップ電極に帯電する電荷を誘導し、
前記第2駆動電極及び前記第2駆動タインは、前記第2駆動電極に印加する電界が前記第2駆動タインの回転振動を誘発し、これにより前記第2駆動タインが前記第1軸線周りに回転し、前記第2駆動質量の前記第1軸線周りの回転を誘発するよう構成し、また
前記第2駆動タインが第3軸線周りに変位することにより前記第2ピックアップタインにトルクを誘発し、これにより前記第2ピックアップタインに電界を誘導し、この電界が前記第2ピックアップ電極に帯電する電荷を誘導する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。 - 請求項21記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1、第2、第3及び第4の圧電材料は同一圧電材料とする、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項21記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1駆動タインは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個の第1駆動電極における各駆動電極は、前記直線で囲まれた断面の各コーナーに配置する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項23記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1駆動タイン及び前記第1駆動電極は、前記第1駆動電極に印加する電界が前記第1駆動タインを構成する圧電材料に機械的剪断を誘発するよう構成する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項24記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1駆動タイン及び前記第1駆動電極は、前記第1駆動電極に印加する電界が前記第1駆動タインの断面の重心周りにおける前記第1駆動タインの回転を誘発するよう構成する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項21記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1ピックアップタインは直線で囲まれた断面を有し、また前記複数個の第1ピックアップ電極における各ピックアップ電極は、前記第1ピックアップタインの前記直線で囲まれた断面の各側辺に配置する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項26記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1ピックアップタイン及び前記第1駆動タインは、前記第3軸線周りに前記第1駆動質量が角回転することにより前記第1ピックアップタインの角回転を誘発し、これにより前記第1ピックアップタインに電界変位場を誘導するよう構成する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
- 請求項21記載の差動ねじれ型ジャイロスコープセンサにおいて、前記第1駆動タイン及び前記第2駆動タインは、前記第1駆動電極及び前記第2駆動電極に印加する電界が前記第1駆動タインの第1方向への回転振動及び前記第2駆動タインの前記第1方向とは逆の第2方向への回転振動を誘発するよう構成する、差動ねじれ型ジャイロスコープセンサ。
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