JPH04106409A

JPH04106409A - 検出回路

Info

Publication number: JPH04106409A
Application number: JP2225845A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 武中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-08
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2536261B2

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】（産業上の利用分野）この発明は検出回路に関し、特にたとえば３角柱状の振
動ジャイロの出力を測定するための検出回路に関する。

（従来技術）第５図はこの発明の背景となる従来の検出回路の一例を
示すブロック図である。この検出回路１は、たとえば３
角柱状の振動ジャイロ２の出力を測定するために用いら
れる。

振動ジャイロ２の２つの圧電素子３と他の圧電素子４と
の間には、励振信号発生回路５が接続される。この場合
、振動ジャイロ２の２つの圧電素子３には、それぞれ抵
抗６を介して、信号発生回路５が接続される。さらに、
これらの圧電素子３の出力は、差動回路７に入力される
。差動回路７の出力は、同期検波回路８で励振信号の周
波数に同期して検波される。そして、検波された信号が
直流増幅回路９で増幅される。

振動ジャイロ２は、励振信号発生回路５によって、他の
圧電素子４の主面に直交する方向に屈曲振動させられる
。このとき、２つの圧電素子３間の静電容量の差から発
生する信号が互いに同じになるように調整することによ
り、差動回路７からの出力はＯとなる。

振動ジャイロ２がその軸を中心として回転した場合、振
動ジャイロ２の振動方向と直交する方向にコリオリカが
働く。そのため、振動ジャイロ２の振動方向は、無回転
時の振動方向からずれる。

そのため、２つの圧電素子３間に出力の差が生じ、差動
回路７から出力が得られる。この出力は、回転角速度の
大きさに応じた値となる。したがって、この出力を同期
検波して、直流増幅した出力を測定することによって、
振動ジャイロ２に加わった回転角速度を測定することが
できる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、圧電素子の静電容量は雰囲気温度や経時
変化などによってそれぞれの値自体が初期値から変化す
ることおよびその変化度合が異なることによる差値の変
化により、無回転時Ｓこおいても差動回路から出力がで
るようになる。この出力が測定誤差となり、正確な回転
角速度を測定することができなくなる。

このような静電容量の変動による誤差を取り除くために
検出回路にフィルタなどを取り付けることが考えられる
が、フィルタなどを取り付けると回路が複雑になってし
まう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、簡単な回路で、
雰囲気温度の変化や経時変化によって、測定誤差が発生
しにくい検出回路を提供することである。

（課題を解決するための手段）この発明は、多角柱状の振動体と、振動体の少なくとも
２つの側面に形成される圧電素子とを含む振動ジャイロ
の出力を測定するための検出回路であって、振動体を励
振するための励振周波数を有する主信号を圧電素子に印
加するための励振信号発生回路と、主信号のｎ倍または
１／ｎ倍の周波数を有する副信号を圧電素子に印加する
ための副信号送出回路と、２つの圧電素子からの出力の
差を検出するための差動回路と、主信号に同期して前記
差動回路からの出力を検波するための第１の検波回路と
、副信号に同期して差動回路からの出力を検波するため
の第２の検波回路と、第１の同期検波回路からの出力と
第２の同期検波回路からの出力とを合成するための合成
回路とを含む、検出回路である。

（作用）主信号で振動体が屈曲振動させられ、振動体に回転角速
度が加わったときに、回転角速度に応じた出力と圧電素
子の静電容量の差から発生する誤差とを含む出力が、主
信号の周波数で差動回路から出力される。さらに、圧電
素子の静電容量の差から発生する誤差に相当する出力が
、副信号の周波数で差動回路から出力される。

これらの混合された出力が、主信号の周波数に同期して
検波されることにより、副信号成分が相殺される。また
、混合された出力が、副信号の周波数に同期して検波さ
れることにより、主信号成分が相殺される。そして、検
出された主信号成分と副信号成分とが合成される。

（発明の効果）この発明によれば、検波された主信号成分と検波された
副信号成分とを合成することによって、圧電素子の静電
容量の差から発生する誤差が取り除かれる。そのため、
回転角速度に応じた出力だけを得ることができ、正確に
回転角速度を測定することができる。

また、この発明によれば、圧電素子の静電容量の差から
生じる誤差を取り除くために、フィルタなどを取り付け
る必要がなく、回路を簡単にすることができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例）第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

この検出回路ＩＯは、たとえば振動ジャイロ１２の出力
を検出するために用いられる。振動ジャイロ１２は、第
２Ａ図および第２Ｂ図に示すように、たとえば正３角柱
状の振動体１４を含む。この振動体１４は、たとえばエ
リンバ、鉄ニッケル合金１右英、ガラス、水晶、セラミ
・ツクなど、−船釣に機械的な振動を生しる材料で形成
される。

この振動体１４には、その３つの側面の中央部にそれぞ
れ圧電素子１６ａ、１６ｂおよび１６ｃが形成される。

圧電素子１６ａは、たとえば磁器からなる圧電層１８ａ
を含み、圧電層１８ａの両主面にはそれぞれ電極２０ａ
および２２ａが形成される。なお、これらの電極２０ａ
および２２ａは、たとえば金、銀、アルミニウム、ニッ
ケル銅−ニッケル合金（モネルメタル）などの電極材料
で、たとえばスパッタリング、蒸着などの薄膜技術であ
るいはその材料によっては印刷技術で形成される。同様
に、他の圧電素子１６ｂ、１６ｃも、それぞれ、たとえ
ば磁器からなる圧電層１８ｂ、１８ｃを含み、それらの
圧電層１８ｂ、１８Ｃの両主面にも、電極２０ｂ、２２
ｂおよび電極２０ｃ、２２ｃが形成される。そして、こ
れらの圧電素子１６３〜１６ｃの一方の電極２０ａ〜２
０ｃは、たとえば導電接着剤で振動体１４に接着される
。

さらに、振動体１４のノード点近傍は、たとえば金属線
からなる支持部材２４および２６で支持される。この支
持部材２４および２６は、たとえば溶接することによっ
て、振動体１４のノード点近傍に固着される。

圧電素子１６ａには抵抗２８が接続され、圧電素子１６
ｂには抵抗３０が接続される。これらの抵抗２８．３０
には、位相補正回路３２を介して発振回路出力源３４が
接続される。これらの位相補正回路３２と発振回路出力
源３４とで励振信号発生回路３６が形成される。さらに
、別の圧電素子１６ｃに、発振回路出力源３４が接続さ
れる。

したがって、圧電素子１６ａ、１６ｂと圧電素子１６ｃ
との間に振動体１４の共振周波数を有する主信号を印加
すれば、振動体１４は圧電素子１６Ｃの主面に直交する
方向に屈曲振動する。

さらに、圧電素子１６ａおよび１６ｂには、副信号送出
回路３８が接続される。この実施例では、副信号送出回
路３８は発振回路出力源３４に接続され、分周すること
によって主信号の１／２の周波数を有する副信号が送出
される。この副信号が、圧電素子１６ａ、１６ｂに印加
される。

また、２つの圧電素子１６ａ、１６ｂは、差動回路４０
の入力側に接続される。差動回路４０の出力側は、第１
の同期検波回路４２の入力側に接続され、その出力側は
直流増幅回路４４に接続される。この第１の同期検波回
路４２は、発振回路出力源３４からの信号によって、主
信号に同期して差動回路４０の出力を検波する。

さらに、差動回路４０の出力側は、第２の同期検波回路
４６の入力側に接続され、その出力側は直流増幅回路４
４に接続される。この第２の同期検波回路４６は、副信
号送出口ＦＩＲｒ３８からの信号によって、副信号に同
期して差動回路４０の出力を検波する。

振動ジャイロ１２の圧電素子１６ａ、１６ｂには、主信
号と副信号とが印加される。このとき、振動体１４は、
共振周波数を有する主信号によって屈曲振動させられる
。ここで、振動ジャイロ１２に回転角速度が加わると、
コリオリカが働いて振動方向が変わり、圧電素子１６ａ
に発生する電圧と圧電素子１６ｂに発生する電圧との間
に差が生じる。そのため、差動回路４０からは、主信号
と同じ周波数で回転角速度に応じた出力が得られる。こ
のとき、圧電素子１６ａと圧電素子１６ｂとの間に静電
容量の差がある場合、差動回路４０からの出力には、こ
れらの静電容量の差から生じる出力も含まれる。

また、副信号は振動体１４の共振周波数を有しないため
、差動回路４０からはコリオリカに応じた出力が得られ
ず、副信号と同じ周波数で圧電素子１６ａと圧電素子１
６ｂの静電容量の差から生じる出力が得られる。つまり
、差動回路４０からは、主信号と同じ周波数の出力と、
副信号と同じ周波数の出力とが、混合された形で得られ
る。

差動回路４０からの出力は、第１の同期検波回路４２で
、主信号に同期して検波される。この場合、第３図に示
すように、たとえば主信号が正の部分に同期して検波さ
れる。このとき、副信号は相殺されて、主信号だけが検
波される。この主信号には、回転角速度に応じた出力と
圧電素子１６ａ、１６ｂの静電容量の差から生じる出力
とが含まれる。

さらに、第２の同期検波回路４６では、差動回路４０か
らの出力が、副信号に同期して検波される。この場合、
第４図に示すように、たとえば副信号が正の部分に同期
して検波される。このとき、主信号は相殺されて、副信
号だけが検波される。

この副信号には、圧電素子１６ａ、１６ｂの静電容量の
差から生じる出力のみが含まれる。

第１の同期検波回路４２からの出力と第２の同期検波回
路４６からの出力とは、合成回路を含む直流増幅回路４
４で合成されて、直流増幅される。

このとき、２つの出力は、圧電素子１６ａと圧電素子１
６ｂの静電容量の差から生じる出力を打ち消すように合
成される。このようにすることによって、直流増幅回路
４４からは、回転角速度に応じた出力だけが得られる。

したがって、この直流増幅回路４４からの出力を測定す
れば、正確に振動ジャイロ１２に加わった回転角速度を
測定することができる。

つまり、この検出回路ＩＯを用いれば、温度変化や経時
変化などによって圧電素子１６ａ、１６ｂの静電容量が
変動しても、測定誤差が大きくならない。したがって、
振動ジャイロ１２の精度を良くし、分解能を向上させる
ことができる。また、圧電素子１６ａ、１６ｂの静電容
量の差による誤差を無視するとかできるため、調整作業
を少なくすることができる。さらに、この検出回路１０
では、誤差をなくすためにフィルタなどを取り付ける必
要がなく、回路が簡単である。

なお、上述の実施例では、副信号として主信号の周波数
の１／２の周波数を有する信号を用いたが、副信号の周
波数としては、主信号のｎ倍または１／ｎ倍の周波数を
有する信号を用いてもよい。

この場合でも、差動回路４０からの出力を主信号および
副信号に同期させて検波することにより、回転角速度に
応じた出力だけを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。第２Ａ図は第１図に示す検出回路で検出される振動ジャ
イロを示す斜視図であり、第２Ｂ図は第２Ａ図の線ｎＢ
−ｎＢにおける断面図である。第３図は第１の同期検波回路で同期検波を行った状態を
示す波形図である。第４図は第２の同期検波回路で同期検波を行った状態を
示す波形図である。第５図はこの発明の背景となる従来の検出回路の一例を
示すブロック図である。図において、１０は検出回路、１２は振動ジャイロ、１
４は振動体、１６ａ、１６ｂおよび１６Ｃは圧電素子、
３６は励振信号発生回路、３８は副信号送出回路、４０
は差動回路、４２は第１の同期検波回路、４４は直流増
幅回路、４６は第２の同期検波回路を示す。特許出願人　株式会社　村田製作所代理人　弁理士　岡　１）　全　啓第図第図第２Ａ図第２Ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】多角柱状の振動体と、前記振動体の少なくとも２つの側
面に形成される圧電素子とを含む振動ジャイロの出力を
測定するための検出回路であって、前記振動体を励振す
るための励振周波数を有する主信号を前記圧電素子に印
加するための励振信号発生回路、前記主信号のｎ倍または１／ｎ倍の周波数を有する副信
号を前記圧電素子に印加するための副信号送出回路、前記２つの圧電素子からの出力の差を検出するための差
動回路、前記主信号に同期して前記差動回路からの出力を検波す
るための第１の検波回路、前記副信号に同期して前記差動回路からの出力を検波す
るための第２の検波回路、および前記第１の同期検波回路からの出力と前記第２の同期検
波回路からの出力とを合成するための合成回路を含む、
検出回路。