JPH04216408A - 圧電体角速度センサ - Google Patents
圧電体角速度センサInfo
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- JPH04216408A JPH04216408A JP2402482A JP40248290A JPH04216408A JP H04216408 A JPH04216408 A JP H04216408A JP 2402482 A JP2402482 A JP 2402482A JP 40248290 A JP40248290 A JP 40248290A JP H04216408 A JPH04216408 A JP H04216408A
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Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、圧電体を用いた振動
形の圧電体角速度センサに関し、特に音叉形振動子を用
いたものに関する。
形の圧電体角速度センサに関し、特に音叉形振動子を用
いたものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電体を用いた振動形の圧電体角
速度センサとしては、例えば特開昭63−42417号
公報、特開昭63−25220号公報に示すものがある
。
速度センサとしては、例えば特開昭63−42417号
公報、特開昭63−25220号公報に示すものがある
。
【0003】このうち、特開昭63−42417号公報
には、2枚の圧電板を接着剤で張合わせて構成したバイ
モルフ形状の音叉形振動子の2本のアーム部の側面に、
伸縮し得る圧電体を固着し、この圧電体により前記アー
ム部に振動を与えるとともに、前記アーム部を検知部と
した圧電体角速度センサが記載されている。
には、2枚の圧電板を接着剤で張合わせて構成したバイ
モルフ形状の音叉形振動子の2本のアーム部の側面に、
伸縮し得る圧電体を固着し、この圧電体により前記アー
ム部に振動を与えるとともに、前記アーム部を検知部と
した圧電体角速度センサが記載されている。
【0004】また、特開昭63−25220号公報には
、金属材料を構成材料とした音叉形振動子に検出のため
の圧電素子と、振動のための圧電素子を張り付けて構成
した圧電体角速度センサが記載されている。
、金属材料を構成材料とした音叉形振動子に検出のため
の圧電素子と、振動のための圧電素子を張り付けて構成
した圧電体角速度センサが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開昭6
3−42417号公報に記載されたものは、音叉形振動
子がこの音叉形振動子に振動を与える部分と同一素材の
圧電体で構成されているため、落下時の過大衝撃による
音叉形振動子の破損、または精度の良い音叉形振動子の
製作が困難であるという問題点があった。
3−42417号公報に記載されたものは、音叉形振動
子がこの音叉形振動子に振動を与える部分と同一素材の
圧電体で構成されているため、落下時の過大衝撃による
音叉形振動子の破損、または精度の良い音叉形振動子の
製作が困難であるという問題点があった。
【0006】また、特開昭63−25220号公報に記
載されたものは、金属の音叉振動子に検出、振動のため
の圧電体を張り付けているため、金属材料、圧電素子、
接着剤の線膨脹計数の違いによる温度変化時の零出力が
発生し、角度計測の精度が低下するという問題点があっ
た。
載されたものは、金属の音叉振動子に検出、振動のため
の圧電体を張り付けているため、金属材料、圧電素子、
接着剤の線膨脹計数の違いによる温度変化時の零出力が
発生し、角度計測の精度が低下するという問題点があっ
た。
【0007】そこで、この発明は機械的強度が強く、か
つ製作が容易で、更に温度変化時の零出力が発生しない
高精度の圧電体角速度センサを提供することを目的とす
る。
つ製作が容易で、更に温度変化時の零出力が発生しない
高精度の圧電体角速度センサを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明では、上記目的
を達成するため、音叉形振動子の2本のアーム部の側面
に伸縮し得る圧電体を固着して駆動部となすとともに、
前記アーム部を検知部とした圧電体角速度センサにおい
て、前記音叉形振動子は、中央電極の両表面に2枚の圧
電体を接着剤で張り合わせてバイモルフ状にした圧電板
を前記音叉形振動子の2本のアーム部にそれぞれ配置し
、該圧電板を2枚の金属側面電極でサンドイッチ状に接
着して構成したことを特徴とする。
を達成するため、音叉形振動子の2本のアーム部の側面
に伸縮し得る圧電体を固着して駆動部となすとともに、
前記アーム部を検知部とした圧電体角速度センサにおい
て、前記音叉形振動子は、中央電極の両表面に2枚の圧
電体を接着剤で張り合わせてバイモルフ状にした圧電板
を前記音叉形振動子の2本のアーム部にそれぞれ配置し
、該圧電板を2枚の金属側面電極でサンドイッチ状に接
着して構成したことを特徴とする。
【0009】
【作用】音叉形振動子の両側面に、接着剤で張り付けた
圧電板を伸縮させて前記検知部を、バイモルフの屈曲方
向に対して垂直方向に振動させ、音叉形振動子のアーム
部に配置されたバイモルフ構造の圧電板により角速度を
検知する。音叉形振動子は、バイモルフ構造の圧電板を
2枚の金属側面電極でサンドイッチ状に接着した構成と
なっているため、落下時の過大衝撃による音叉形振動子
の破損が生じ難く、製作も容易である。
圧電板を伸縮させて前記検知部を、バイモルフの屈曲方
向に対して垂直方向に振動させ、音叉形振動子のアーム
部に配置されたバイモルフ構造の圧電板により角速度を
検知する。音叉形振動子は、バイモルフ構造の圧電板を
2枚の金属側面電極でサンドイッチ状に接着した構成と
なっているため、落下時の過大衝撃による音叉形振動子
の破損が生じ難く、製作も容易である。
【0010】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
【0011】図1は、この発明の一実施例を示す図であ
る。
る。
【0012】まず、構成を説明すると、5は、四辺形断
面を有する2本の検知部(アーム)2,2´とベース部
6とからなる音叉形振動子で、各検知部2,2´は図2
に示すように、中央電極8a,8bの両表面に圧電体1
0a,10b、11a,11bを接着剤で張り合わせ、
この圧電体10a,10b、11a,11bの側面に側
面電極(アース電極)12a,12b、13a,13b
を接着剤で張り合わせ、中央電極8a,8b、側面電極
12a,12b、13a,13bを有する層状バイモル
フ構造となっている。該側面電極12a,12b、13
a,13bは、電気的に接続し導通している。前記ベー
ス部6は側面電極と一体で形成され、該ベース部は接着
、締付け、その他の方法で支持部4に固定されている。
面を有する2本の検知部(アーム)2,2´とベース部
6とからなる音叉形振動子で、各検知部2,2´は図2
に示すように、中央電極8a,8bの両表面に圧電体1
0a,10b、11a,11bを接着剤で張り合わせ、
この圧電体10a,10b、11a,11bの側面に側
面電極(アース電極)12a,12b、13a,13b
を接着剤で張り合わせ、中央電極8a,8b、側面電極
12a,12b、13a,13bを有する層状バイモル
フ構造となっている。該側面電極12a,12b、13
a,13bは、電気的に接続し導通している。前記ベー
ス部6は側面電極と一体で形成され、該ベース部は接着
、締付け、その他の方法で支持部4に固定されている。
【0013】四辺形断面をなす検知部2,2´の両側面
の中央電極8a,8b、圧電体10a,10b、11a
,11b部分には、酸化シリコンSi O2 の絶縁層
20a,20bがスパッタリングにより形成され、この
検知部2,2´の両側面には電極1a,1a´を設けた
圧電体からなる駆動部1,1´が接着剤等で張り付けら
れ、駆動部とされる。
の中央電極8a,8b、圧電体10a,10b、11a
,11b部分には、酸化シリコンSi O2 の絶縁層
20a,20bがスパッタリングにより形成され、この
検知部2,2´の両側面には電極1a,1a´を設けた
圧電体からなる駆動部1,1´が接着剤等で張り付けら
れ、駆動部とされる。
【0014】この音叉形振動子の製造方法は、図3に示
すように、接着剤により、側面電極12b,13bを形
成するU字形の金属板20、圧電体10b,11b、中
央電極8a,8b、スペーサ21、圧電体10a,11
a、側面電極12a,13aを形成するU字形の金属板
22を接着して構成してもよいが、側面電極12b,1
3bを形成する金属板、圧電体10b,11bを形成す
る圧電体板、中央電極8a,8bを形成する金属板、圧
電体10a,11aを形成する圧電体板、側面電極12
a,13aを形成する金属板を接着剤で張合わせ、その
後、音叉の溝部を含む切り出し加工により作製してもよ
い。この場合、一体に加工できるので、張り合わせのず
れがなく、歩留りが向上する。
すように、接着剤により、側面電極12b,13bを形
成するU字形の金属板20、圧電体10b,11b、中
央電極8a,8b、スペーサ21、圧電体10a,11
a、側面電極12a,13aを形成するU字形の金属板
22を接着して構成してもよいが、側面電極12b,1
3bを形成する金属板、圧電体10b,11bを形成す
る圧電体板、中央電極8a,8bを形成する金属板、圧
電体10a,11aを形成する圧電体板、側面電極12
a,13aを形成する金属板を接着剤で張合わせ、その
後、音叉の溝部を含む切り出し加工により作製してもよ
い。この場合、一体に加工できるので、張り合わせのず
れがなく、歩留りが向上する。
【0015】なお、この検知部2,2´の両側面には電
極1a,1a´には、リード線16,16´を介して駆
動電源が接続され、また、中央電極8a,8bには出力
信号を取り出すためのリード線15,15´が接続され
る。
極1a,1a´には、リード線16,16´を介して駆
動電源が接続され、また、中央電極8a,8bには出力
信号を取り出すためのリード線15,15´が接続され
る。
【0016】リード線15,15´を介して取り出され
たこのセンサの出力信号は図4に示す差動増幅器を構成
するアンプ30の差動入力にそれぞれ加えられ、アンプ
30から検出出力OUTを得る。
たこのセンサの出力信号は図4に示す差動増幅器を構成
するアンプ30の差動入力にそれぞれ加えられ、アンプ
30から検出出力OUTを得る。
【0017】次にこの実施例の動作について説明する。
【0018】この圧電体角速度センサによる角速度の計
測において、駆動部1の収縮によって検知部2がX方向
へ、また駆動部1´の収縮によって検知部2´がX´方
向へ屈曲するときに、Z軸まわりの回転角速度Ωが与え
られると、検知部2はY方向、検知部2´はY´方向に
コリオリの力を受ける。
測において、駆動部1の収縮によって検知部2がX方向
へ、また駆動部1´の収縮によって検知部2´がX´方
向へ屈曲するときに、Z軸まわりの回転角速度Ωが与え
られると、検知部2はY方向、検知部2´はY´方向に
コリオリの力を受ける。
【0019】図2に示す如く、圧電体10a,10bの
分極方向が矢印P,P´の場合は、前記コリオリの力を
受けて、中央電極8aは正電荷を発生する。もう一方の
検知部2´の中央電極8bは負電荷を発生する。したが
って、図2のような分極方向に張り合わせて回転角速度
Ωを検知する場合、中央電極8a,8bに接続されたリ
ード線15,15´からはそれぞれ回転角速度Ωに比例
した正電荷と負電荷が発生する。
分極方向が矢印P,P´の場合は、前記コリオリの力を
受けて、中央電極8aは正電荷を発生する。もう一方の
検知部2´の中央電極8bは負電荷を発生する。したが
って、図2のような分極方向に張り合わせて回転角速度
Ωを検知する場合、中央電極8a,8bに接続されたリ
ード線15,15´からはそれぞれ回転角速度Ωに比例
した正電荷と負電荷が発生する。
【0020】以上とは逆に検出部2がX´方向に、検出
部2´がX方向に屈曲するときは、リード線15には負
電荷が、リード線15´には正電荷が発生する。したが
って、両検知部2,2´がX−X´方向に振動している
ときに、Z軸のまわりの回転角速度Ωを受けると、検知
部2,2´に接続した導線15,15´には交流電圧が
発生し、この大きさは回転角速度Ωに比例するから、図
4に示したアンプ30の出力OUTからは、回転角速度
Ωに比例した信号を得ることができる。
部2´がX方向に屈曲するときは、リード線15には負
電荷が、リード線15´には正電荷が発生する。したが
って、両検知部2,2´がX−X´方向に振動している
ときに、Z軸のまわりの回転角速度Ωを受けると、検知
部2,2´に接続した導線15,15´には交流電圧が
発生し、この大きさは回転角速度Ωに比例するから、図
4に示したアンプ30の出力OUTからは、回転角速度
Ωに比例した信号を得ることができる。
【0021】ところで、この発明の圧電体角速度センサ
は、外部からの振動や加速度を受けた場合でも、角速度
の計測にはほとんど支障はない。例えば、図1において
、加速度によって両検知部2,2´がY方向の力を受け
ると、中央電極8a,8bは正電荷を発生する。この電
荷は、前記差動増幅器を構成するアンプ30で相殺され
、この外部からの振動や加速度を受けない。この他、種
々の方向の加速度や振動を受けた場合でも、これらの影
響を受けないことが容易に理解できる。
は、外部からの振動や加速度を受けた場合でも、角速度
の計測にはほとんど支障はない。例えば、図1において
、加速度によって両検知部2,2´がY方向の力を受け
ると、中央電極8a,8bは正電荷を発生する。この電
荷は、前記差動増幅器を構成するアンプ30で相殺され
、この外部からの振動や加速度を受けない。この他、種
々の方向の加速度や振動を受けた場合でも、これらの影
響を受けないことが容易に理解できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
中央電極の両表面に圧電体を接着剤で張り合わせた層状
のバイモルフ構造の圧電体を、金属の音叉形振動子のア
ーム部に該音叉形振動子(側面電極)2枚でサンドイッ
チ状に挾み接着し、センサの検出部としたため、角速度
検知用圧電体の特性を厳密に選定すれば、バイモルフ構
成とする各圧電体の電気的、圧電的、機械的特性を高精
度に同一にできるため、零出力の減少や外乱による影響
をなくすことができる。
中央電極の両表面に圧電体を接着剤で張り合わせた層状
のバイモルフ構造の圧電体を、金属の音叉形振動子のア
ーム部に該音叉形振動子(側面電極)2枚でサンドイッ
チ状に挾み接着し、センサの検出部としたため、角速度
検知用圧電体の特性を厳密に選定すれば、バイモルフ構
成とする各圧電体の電気的、圧電的、機械的特性を高精
度に同一にできるため、零出力の減少や外乱による影響
をなくすことができる。
【0023】また、中央電極からリード線を取り出す構
造としたため、ろう付けによる圧電体へのリード線の取
り付けがなく、ろう付けによる圧電体の特性の変化、ろ
う付け部の経時変化、信頼性等を考慮する必要がなく、
リード線の取り出しが容易である。
造としたため、ろう付けによる圧電体へのリード線の取
り付けがなく、ろう付けによる圧電体の特性の変化、ろ
う付け部の経時変化、信頼性等を考慮する必要がなく、
リード線の取り出しが容易である。
【0024】また、検知用圧電体を金属の音叉形振動子
(側面電極)で保護する構造としたため、落下等の過大
衝撃による圧電体の破損等がなく信頼性の向上が計れる
。
(側面電極)で保護する構造としたため、落下等の過大
衝撃による圧電体の破損等がなく信頼性の向上が計れる
。
【0025】また、一対のアーム部はベース部と一体で
構成されているため、一対の振動子の周波数調整は容易
となる。
構成されているため、一対の振動子の周波数調整は容易
となる。
【0026】また、検知部にバイモルフを使用するため
、出力インピーダンスが比較的小さくできるため、電気
回路のマッチングがとりやすい。
、出力インピーダンスが比較的小さくできるため、電気
回路のマッチングがとりやすい。
【図1】この発明の圧電体角速度センサの構造を示す斜
視図。
視図。
【図2】図1に示したこの圧電体角速度センサの要部断
面図。
面図。
【図3】図1に示した圧電体角速度センサの製造方法の
一例を説明する図。
一例を説明する図。
【図4】図1に示した圧電体角速度センサの出力の電気
処理回路の一例を示す回路図。
処理回路の一例を示す回路図。
1 駆動部
1´ 駆動部
2 検知部(アーム)
2´ 検知部(アーム)
4 支持部
6 ベース部
8a 中央電極
8b 中央電極
10a 圧電体
10b 圧電体
11a 圧電体
11b 圧電体
12a 側面電極(アース電極)
12b 側面電極(アース電極)
13a 側面電極(アース電極)
13b 側面電極(アース電極)
20a 絶縁層
20b 絶縁層
30 アンプ
Claims (1)
- 【請求項1】音叉形振動子の2本のアーム部の側面に伸
縮し得る圧電体を固着して駆動部となすとともに、前記
アーム部を検知部とした圧電体角速度センサにおいて、
前記音叉形振動子は、中央電極の両表面に2枚の圧電体
を接着剤で張り合わせてバイモルフ状にした圧電板を前
記音叉形振動子の2本のアーム部にそれぞれ配置し、該
圧電板を2枚の金属側面電極でサンドイッチ状に接着し
て構成したことを特徴とする圧電体角速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2402482A JPH04216408A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 圧電体角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2402482A JPH04216408A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 圧電体角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04216408A true JPH04216408A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=18512301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2402482A Withdrawn JPH04216408A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | 圧電体角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04216408A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5575050A (en) * | 1993-02-26 | 1996-11-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of assembling electronic component |
DE10083545C2 (de) * | 1999-10-18 | 2003-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor für Winkelgeschwindigkeit |
-
1990
- 1990-12-14 JP JP2402482A patent/JPH04216408A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5575050A (en) * | 1993-02-26 | 1996-11-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of assembling electronic component |
DE10083545C2 (de) * | 1999-10-18 | 2003-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor für Winkelgeschwindigkeit |
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