JPH02212711A - 振動ジャイロとその零点調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ この発明は、振動ジャイロおよびその零点調整装置に関
する。

［従来の技術］ 振動ジャイロは、振動子を励振し、この振動子に角速度
が加わった時に発生ずるコリオリの力を振動子等に設け
た検出用圧電素子により検出するものであるが、従来の
振動ジャイロにおける検出用圧電素子はコリオリカの検
出のみを行うものであった。

その−例を例えば第４図のＨ型の振動ジャイロについて
説明する。振動子１の４つの振動片２にそれぞれ張り付
けた駆動用圧電素子３に駆動電流を流すと、振動子１は
Ｘ方向前後に実線矢印で示す駆動側振動モードで励振さ
れ、ここで振動ジャイロにＺ軸回りの角速度が加わると
、振動子１はＸ方向前後に発生するコリオリの力により
破線矢印で示す検出側振動モードで振動する。このコリ
オリカによる振動を振動子１の各振動片２の先端の３板
状部分に張り付けた」１下４枚の検出用圧電素子４て検
出するが、従来は、図示の符号のように下側の２枚の検
出用圧電素子４の極性を」二側の２枚の検出用圧電素子
・１の極＋１−と逆にし、・１枚（・“）検出用圧電素
子／１の並列出力くすなわち・ｌ　ｊ）　（’、ｌ出Ｊ
）の和の平均）を＝７リオリ力出力、としζ０た。なお
、振動子１の検出側振動モートにおける下１ｉｊｌｌグ
）振動方向は破線矢印て示す゛ように上＋１ｔｌｌ　（
１）　４１＋１動Ｊ３’　ｌｉ１］と反対てあり、か−
）Ｆ叫の２枚Ｊ）検出用Ｆ１電累−１″−４の極性が上
側と逆極性であるから、７１枚５フ）検出用圧電素子・
・げ）出ｊｌは同位相であり、」−記、′７）通１）並
列出力でコリオリカ出ｊＪか？；；　”＋　７１．る。

１発明が解決りようとする課題］ 振動シャ（１７７には種々の漏れ電圧が発生するため零
点調整くオフセット電圧の調整）か必要で”）るか、−
に記従来の振動ジャイロにおりる零点３１４．］　’Ｊ
ｉは、角速度が加わ−）てい≠・い状ｐＪて検出用圧％
’ｌｌ子から出°（りる（計すを漏れ電圧として検出リ
−るものてあり、こび）状態でコリオリ力出力が零とな
るように零点調整をするもの”である。したがって、角
速度が加わった状態で漏れ″上圧Ｃ）みを検出づ−るこ
とはてきなか−）な。

ところて、圧電素Ｔ−Ｍｌ↑キ性は温度により変化Ｊ−
るのて、検出用圧電素子に出て来る漏れ電圧は温度によ
り変動する。こび）ため漏れ電圧における温度［・リフ
トの影響は極めζ大きい。一方、振動ジャイ１コの使用
環境の温度は必すしも一定てないから、使用中−）より
角速度か加わっている際にも零点、ｉｌｌ＋１整ひ當時
行う必要があるか、従来の振動ジャイロ′ζは手記の通
ってきなか−）な。

本発明は１−記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、角速度が加わっている際にも漏れ電圧を検出して
零点調整を行うことが可能な振動シャイ１′：Ｖノ）よ
ひぞの零点調整装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 」−記課題を解決する請求項１の発明は、振動子に設け
た１対ａ）検出用圧電素子からの出力をコリ・オリ力出
力成分がキャンセルされるように組合わけでなる漏れ電
圧検出手段をイＩすることを特徴とずろ振動ジャイロで
ある。

請求項２の発明は５振動子に設けた１対の検出用圧電素
子−からＪ〕出力をコリオリ力出力成分がキャンセルさ
れるように組りわせてなる漏！し電圧検出手段と、コリ
オリ力出力の信号処理を行う信号処理回路とを具備し、
前記漏れ電圧検出手段による漏れ電圧出力を前記信号処
理回路に入力して、コリオリ力出力の零点調整を行うよ
うにしノこことを特徴とする振動ジャイロの零点調整装
置である。

「作用」 請求項１の振動ジャイロにおいて、１村の検出用圧電素
子からの出力をコリオリ力出力がキＡ；セルされるよう
に組み合わせて得た漏れ電圧検出手段による出力は、漏
れ電圧のみの出力である。

したがって、角速度が加わっている際にも漏れ電圧のみ
を検出することができる。

また、請求項２の零点調整装置においては、漏れ電圧検
出手段による漏れ電圧出力かコリオリカの信号処理回路
に入力されて、コリオリ力出力から漏れ電圧出力か除去
される。つまり、零点誹１整が行われる。これにより、
振動シャイＩ７の使用中における零点調整が可能となる
。

［実施例］ 以丁、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

実施例の振動ジャ・イロは第１図に示すように、＋（型
の振動子１の４つの振動片２の専：部のｙ方向表裏に駆
動用圧電素子３をそれぞれ張すイ４け、各振動片２の先
端側の薄板状部分のＸ方向外側面にそれぞれ検出用圧電
素子４を張り付け、振動子１ｆ）重心をｙ方向に貫通し
て固定された支持軸５で振動子１を支持した構造である
。

この実施例では、図示の符号のように上下７１枚の検出
用圧電素子４の極性をすべて同極性とし、例えば上側の
２枚の検出用圧電素子４の並列出力（すなわち２つの出
力の平均値に相当する）を取ってコリオリ力出力Ｖ　Ｃ
’とし、上下の２枚の検出用圧電素子３の並列出力を取
って漏れ電圧出力Ｖ（ｌとしている。］−記組りわせに
より漏れ電圧出力ｖ　ｃｉを得る手段か実施例におりる
漏れ電圧検出手段を構成する。なＪ〕、この実施例にお
ける駆動用圧電素子３の極性は図示の通りである。

第２　［：；Ｊに′１：′点調整装置の概略の回路構成
を示す。

同図において、コリオリ力出力■（の信号処理を行う信
号処理回路１３は、アンプ６、同期検波回Ｉ￥８７、ロ
ーパスフィルタ８、零点調Ｐのための減算器１２などか
ら構成され、そして、前記漏１１電圧検出手段による漏
れ電圧出力ｖ　ｄは、アンプ０、交直変換回路１０、ゲ
イン調整部１１を経て１１ｉｆ記信号処理回路１３の減
算器１２に入力されている。

次に動作について説明する。

駆動用圧電素子３に駆動電流を流すと、振動子１の各振
動片２はＸ方向前後に実線矢印で示す駆動側振動モード
で振動する。ここで振動ジャイロにＺ軸回りの角速度が
加わると、振動子１はＸ方向前後に発生ずるコリオリの
力により破線矢印で示す検出側振動モードで振動する。

この検出側の振動を上側の２つの検出用圧電素子３から
ぴ）並列出力としてコリオリ力出力ＶＣを検出する。

一方、振動子１の同じ側の上下の１対の検出用圧電素子
３からの並列出力には、振動片２の変位の位相が逆であ
るから、コリオリカによる出力成分はキャンセルされて
いる。したがって、角速度後られる。なお、角速度が加
わっていない時にも当然漏れ電圧出力のみが得られる。

そして、第２図に示すように、前記コリオリ力出力ＶＣ
は、アンプ６で増幅され、駆動用圧電素子３の出力との
同期検波７によりコリオリカの方向が検知される。そし
て、発生したコリオリカの情報は、振動子１の振動周波
数と同じ周波数の交流であるコリオリ力出力ｖｃの振幅
であるから、ローパスフィルタ８を通ることにより高周
波成分を除くと、直流のコリオリ力出力が得られる。そ
して、このコリオリ力出力と次の漏れ電圧出力とを減算
器１２に入力して零点調整を行う。すなわち、交流であ
る漏れ電圧出力ｖｃｌをアンプ９で増幅し、交直変換回
路１０で交流を直流に変換し、ゲイン調整部１１でコリ
オリ力出力ＶＣに対応するゲイン調整を行った後、コリ
オリ力出力と漏れ電圧出力とを減算器１２に入力して、
コリオリ力出力■（に含まれていた漏れ電圧キャセルす
る。

これにより、補正されたコリオリ力出力Ｖｃは、ツー 漏れ電圧を含まないものとなる。

第３図に信号の取り出し方の他の実施例を示す。

この実施例では、下側の検出用圧電素子４の一方の極性
を上側の検出用圧電素子４の極性と逆にし、対角線どう
しの１対の検出用圧電素子３の出力のうち、異なる極性
のものどうしの並列出力ｖｃをコリオリ力出力とし、同
極性のものどうしの並列出力ｖｄを漏れ電圧出力とする
。その他の点は前述の実施例と同様である。

なお、コリオリカをキャンセルするだめの１つの検出用
圧電素子の組合わぜは、実施例のもの以外にも種々考え
られる。この組合わせは、振動子の検出側振動モードに
応じて適宜選定される。要するに、１対の検出用圧電素
子からの出力の和または差によりコリオリカがキャンセ
ルされる組αわせであればよい。

また、本発明はＨ型振動ジャイロに限らず、音叉型振動
ジャイロ、音片型振動ジャイロにも適用可能である。

［発明の効果］ 本発明は」１記の通り構成されているので、次のような
効果を奏する。

請求項１の振動ジャイロによれば、１対の検出用圧電素
子からの出力をコリオリ力出力成分がキャンセルされる
ように組み合わせてなる漏れ電圧検出手段を有するので
、角速度が加わっている時にも、つまり使用中でも漏れ
電圧を検出することが可能となった。

請求項２の零点調整装置のように、検出した漏れ電圧を
コリオリ力出力の信号処理回路に入力して零点調整を行
う構成とすることにより、使用中にも零点調整を行うこ
とが可能となり、温度ドリフトのない振動ジャイロを得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す振動ジャイロの斜視図
、第２図は零点調整装置の概略の回路構成を示すブロッ
ク図、第３図は他の実施例を示す振動ジャイロの正面図
、第４図は従来の振動ジャイロを示す正面図である。 １・・・振動子、３・・・駆動用圧電素子、４・・・検
出用圧主索（，１３コリオリ７３出ＩＪ　（７’、）信
５３賜理回１／；１、■（・・調整前の＝ノリ＋すＪＪ
出力、＼（１漏ｊｕｔ−Ｊ厘、■（・・−・調整後（グ
）：７リオリ力出力４、出願人　［−１本電気ポーノ、
工しりＬ　ＩＶ＝二’Ｈｔ　−＜　ｌｊ（式−：’ｌ：
　１代理〕（弁理士　加川ｆｉｒ彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　振動子に設けた１対の検出用圧電素子からの出力
   をコリオリ力出力成分がキャンセルされるように組合わ
   せてなる漏れ電圧検出手段を有することを特徴とする振
   動ジャイロ。
2. ２．　振動子に設けた１対の検出用圧電素子からの出力
   をコリオリ力出力成分がキャンセルされるように組合わ
   せてなる漏れ電圧検出手段と、コリオリ力出力の信号処
   理を行う信号処理回路とを具備し、前記漏れ電圧検出手
   段による漏れ電圧出力を前記信号処理回路に入力して、
   コリオリ力出力の零点調整を行うようにしたことを特徴
   とする振動ジャイロの零点調整装置。