JPH0462414A - Angular velocity sensor - Google Patents

Angular velocity sensor

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Publication number
JPH0462414A
JPH0462414A JP2173465A JP17346590A JPH0462414A JP H0462414 A JPH0462414 A JP H0462414A JP 2173465 A JP2173465 A JP 2173465A JP 17346590 A JP17346590 A JP 17346590A JP H0462414 A JPH0462414 A JP H0462414A
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JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
drift
velocity sensor
piezoelectric bimorph
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP2173465A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiro Terada
二郎 寺田
Kazumitsu Ueda
上田 和光
Hiroshi Takenaka
寛 竹中
Toshihiko Ichise
俊彦 市瀬
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0462414A publication Critical patent/JPH0462414A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a drift which is caused by unnecessary vibration propagation by using piezoelectric ceramic which is sintered by isotropic hot hydrostatic pressing as an element for detection and driving. CONSTITUTION:The piezoelectric ceramic is formed by performing the isotropic hot hydrostatic pressing for >=1 hour under a condition of up to 300-500atm. within a temperature range from temperature which is 200 deg.C lower than sintering temperature where 85% ideal density is obtained to sintering temperature where 96% ideal density is obtained. This ceramic is used for elements 1 and 2, and 3 and 4 for detection and driving and those elements are joined together alternately and orthogonally into tuning fork structure. Consequently, the low-drift, high-accuracy angular velocity sensor which has superior mechanical shock strength is obtained while the generation of unnecessary vibration is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はジャイロスコープなどに用いる角速度センサに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an angular velocity sensor used in gyroscopes and the like.

従来の技術 近年コンピュータ技術が発展し、多くの機能を有した製
品が商品化されるようになり、そのための各種センサの
要求が高くなって来ている。角速度センサの応用も電装
品におけるナビケーンヨンシステム ロボットの方向探
知、駆動装置のスタビライザ装置などがあり、いずれも
小型で高性能なものがこれから必要となってくる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of computer technology, products with many functions have been commercialized, and the demand for various sensors for this purpose has increased. Applications of angular velocity sensors include electrical equipment such as navigation systems, direction detection for robots, and stabilizer devices for drive devices, all of which will require small, high-performance devices.

従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置として、
飛行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法が
主に使われている。これは安定した方位が得られるが、
機械式であるから装置が大かかりであり、コストも高く
、小型化が望まれる民生用機器への応用は困難である。
Conventionally, as an inertial navigation device using a gyroscope,
It is mainly used to determine the direction of moving objects such as airplanes and ships. This provides a stable orientation, but
Since it is mechanical, the device is large and costly, and it is difficult to apply it to consumer equipment where miniaturization is desired.

一方、回転力を使わずに物体を振動させて、角速度が発
生した時に生じるコリオリの力から角速度を検出する振
動ジャイロ(特願昭59−55420号)か提案されて
いる。この振動ジャイロは音叉構造を有した振動センサ
と考えることができる。この構造の原形は米国特許25
44646号に見ることができる。
On the other hand, a vibrating gyroscope (Japanese Patent Application No. 59-55420) has been proposed that detects angular velocity from the Coriolis force generated when an angular velocity is generated by vibrating an object without using rotational force. This vibration gyroscope can be considered as a vibration sensor having a tuning fork structure. The original form of this structure is U.S. Patent 25
No. 44646.

これによれば、駆動用弾性体(励振用)と検知用弾性体
の矩形板を直線的かつ直交接合させたもので、速度(V
)を持った検知用弾性体に働くコリオリの力を検出する
ものである。以下に図面を参照しながら従来の角速度セ
ンサについて説明スる。
According to this, rectangular plates of a driving elastic body (for excitation) and a detection elastic body are linearly and orthogonally joined, and the velocity (V
) to detect the Coriolis force acting on the sensing elastic body. A conventional angular velocity sensor will be explained below with reference to the drawings.

第3図は従来の角速度センサと駆動回路を含めたブロッ
クダイヤグラムの構成図を示すものであり、駆動用圧電
バイモルフ素子103,104と検知用圧電バイモルフ
素子101,102を検知軸に平行でかつ互いに接合部
材105,106を介して直交接合された検知用圧電バ
イモルフ素子101.102があり、この一対を駆動及
び、駆動用圧電バイモルフ素子108,104の一端に
て支持体107で接合された振動素子とする。そして、
前記振動素子とベース1090間を一本の金属弾性部材
108にて支持接合し、駆動用圧電バイモルフ素子10
3,104を振動させることで音叉振動をさせ、検知用
圧電バイモルフ素子101.102に角速度が加わった
場合に、出力が得られるように構成したものである。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a block diagram including a conventional angular velocity sensor and a drive circuit, in which drive piezoelectric bimorph elements 103, 104 and detection piezoelectric bimorph elements 101, 102 are arranged parallel to the detection axis and mutually. There are sensing piezoelectric bimorph elements 101 and 102 orthogonally joined via joining members 105 and 106, and a vibration element that drives this pair and is joined at one end of the driving piezoelectric bimorph elements 108 and 104 with a support 107. shall be. and,
The vibration element and the base 1090 are supported and connected by one metal elastic member 108, and the driving piezoelectric bimorph element 10
3 and 104 causes the tuning fork to vibrate, and when an angular velocity is applied to the detection piezoelectric bimorph elements 101 and 102, an output is obtained.

次に動作回路について説明を行なう。まず、駆動用圧電
バイモルフ素子103に駆動信号を印加し、振動させる
ことにより、駆動用圧電バイモルフ素子104が共振し
、音叉振動を開始する。そして、駆動用圧電バイモルフ
素子104から得られた振幅信号を検出する駆動モニタ
回路112で検出し、基準電圧113で比較し、自動利
得調整回路(AGC回路)114をへて駆動回路115
ヘフイードバツクし、音叉振動の振幅を一定にしている
Next, the operating circuit will be explained. First, by applying a drive signal to the driving piezoelectric bimorph element 103 and causing it to vibrate, the driving piezoelectric bimorph element 104 resonates and starts tuning fork vibration. Then, the amplitude signal obtained from the drive piezoelectric bimorph element 104 is detected by a drive monitor circuit 112, compared with a reference voltage 113, and passed through an automatic gain adjustment circuit (AGC circuit) 114 to a drive circuit 115.
The amplitude of the tuning fork vibration is kept constant by feedback.

また、駆動用圧電バイモルフ103から得られる位相信
号を利用してセンサ素子101.102から得た信号を
、前記駆動モニタ回路112の出力信号で、検波回路1
10により、同期検波し、フィルター回路111で角速
度成分を抽出するのである。
Further, the signal obtained from the sensor elements 101 and 102 using the phase signal obtained from the drive piezoelectric bimorph 103 is outputted to the detection circuit 1 by the output signal of the drive monitor circuit 112.
10 performs synchronous detection, and a filter circuit 111 extracts the angular velocity component.

ところで、これら従来例のセンサでは部材の不均一性な
どにより、駆動用圧電バイモルフ素子103゜104や
、検知用圧電バイモルフ素子101,102の振動伝達
によって生じる不要輻射振動(スプリアス)、寄生振動
さらに、高次振動が生じたり、また音叉振動のバランス
のずれによる不均一な振動が生じたり、さらに、音叉振
動系全体に不要な振動が伝搬するために、結果として、
角速度信号成分を抽出した時に、第4図のように出力信
号に経時ドリフトが生じる。又、温度変化に対し、出力
にも、温度ドリフト変動が生じ易いのである。
By the way, in these conventional sensors, due to non-uniformity of the members, unnecessary radiant vibrations (spurious) and parasitic vibrations caused by vibration transmission of the driving piezoelectric bimorph elements 103 and 104 and the detection piezoelectric bimorph elements 101 and 102, as well as parasitic vibrations. Higher-order vibrations occur, non-uniform vibrations occur due to imbalance of tuning fork vibrations, and unnecessary vibrations propagate throughout the tuning fork vibration system, resulting in:
When the angular velocity signal component is extracted, a drift over time occurs in the output signal as shown in FIG. Moreover, temperature drift fluctuations are likely to occur in the output due to temperature changes.

すなわち、角速度センサとして、大きな性能指数の1つ
であるドリフト特性に大きく影響を与える。
That is, as an angular velocity sensor, it greatly influences drift characteristics, which is one of the major performance indicators.

発明が解決しようとする課題 従来の角速度センサのドリフトとなる原因の1つは、特
に、部材の均一性によって不要な微振動発生や振動伝搬
などにより、ドリフトが発生するとされている。
Problems to be Solved by the Invention One of the causes of drift in conventional angular velocity sensors is said to be caused by unnecessary microvibration generation and vibration propagation due to the uniformity of members.

すなわち、従来の振動タイプ角速度センサは高精度セン
サとして、限界があり、高精度化への改善が難しいとさ
れていた。
That is, conventional vibration type angular velocity sensors have limitations as high-precision sensors, and it has been difficult to improve them to higher precision.

そこで、本発明は小型で回転力を使わない振動ジャイロ
において、不要な振動伝搬により生じるドリフトを低減
させた低ドリフト角速度センサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-drift angular velocity sensor in which drift caused by unnecessary vibration propagation is reduced in a small-sized vibrating gyroscope that does not use rotational force.

課題を解決するための手段 そこで本発明は、前記課題を解決するための手段として
、理論密度85%となる焼成温度よりも、200℃低い
温度から理論密度96%となる焼成温度までの温度範囲
で、最高圧300〜5000気圧の条件下で1時間以上
の等万態間静水圧プレスした圧電セラミックスを検知用
及び駆動用の素子として用い、その素子を互に直交接合
したものを音叉構造とすることにより、不要な振動の発
生を抑え、低ドリフトで高精度かつ、機械的衝撃強度に
優れた高信頼性の角速度センサを得るものである。
Means for Solving the Problems Therefore, as a means for solving the problems, the present invention provides a temperature range from a temperature 200° C. lower than a firing temperature at which the theoretical density is 85% to a firing temperature at which the theoretical density is 96%. Piezoelectric ceramics, which are isostatically pressed under conditions of a maximum pressure of 300 to 5,000 atmospheres for more than one hour, are used as sensing and driving elements, and the elements are orthogonally joined to each other to form a tuning fork structure. By doing so, it is possible to obtain a highly reliable angular velocity sensor that suppresses the generation of unnecessary vibrations, has low drift, is highly accurate, and has excellent mechanical impact strength.

作用 すなわち、本発明は、音叉振動系における不要な微振動
の発生や伝搬、反射等によって不要な振動成分を発生し
ないような作用効果をもたらす。
In other words, the present invention provides an effect in which unnecessary vibration components are not generated due to the generation, propagation, reflection, etc. of unnecessary minute vibrations in the tuning fork vibration system.

すなわち、音叉構造体からなる振動部素体の圧電セラミ
ックスをより高密度化の向上とマイクロポアーの低減を
行ったものを用いることにより、この不要振動を吸収、
又は阻止するのである。
In other words, by using piezoelectric ceramics for the vibrating element body consisting of a tuning fork structure, which has been improved in density and has fewer micropores, it is possible to absorb this unnecessary vibration.
Or to prevent it.

さらに、機械的強度が向上することである。具体向には
、等万態間静水圧プレスによって焼結した圧電セラミッ
クスを検知用、駆動用圧電バイモルフとして用い、かつ
音叉構造とすることによって、不要な振動成分の発生が
なく、また不要振動成分の伝搬も阻止され、その結果、
低ドリフトの角速度センサが実現されることとなる。
Furthermore, mechanical strength is improved. Specifically, by using piezoelectric ceramics sintered by isostatic pressing for sensing and driving piezoelectric bimorphs, and by creating a tuning fork structure, unnecessary vibration components are not generated, and unnecessary vibration components are eliminated. It also prevents the propagation of
A low-drift angular velocity sensor will be realized.

実施例 以下、本発明の角速度センサの一実施例について、図面
を参照しながら説明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the angular velocity sensor of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図、第2図はセンサ部の構造を示す。まず第2図の
方より説明する。第2図の1.2.34は圧電バイモル
フであり、Pb (Mgl/3゜Nb2/3)03.P
bT io3.PbZrO3の3成分を主体とする圧電
材料を用いた。ここでは圧電バイモルフ1.2を検知用
圧電バイモルフ、3.4を駆動用圧電バイモルフと呼ぶ
こととする。
1 and 2 show the structure of the sensor section. First, let us explain from Fig. 2. 1.2.34 in Figure 2 is a piezoelectric bimorph, Pb (Mgl/3°Nb2/3)03. P
bTio3. A piezoelectric material whose main components are PbZrO3 was used. Here, piezoelectric bimorph 1.2 will be referred to as a sensing piezoelectric bimorph, and piezoelectric bimorph 3.4 will be referred to as a driving piezoelectric bimorph.

まず、前記、3成分が主体となる原料粉末を、直径25
画高さ30mの円柱状に成形し、この成形体を8011
fiφの管状炉中で1150℃、2時間の予備焼成を行
なった。
First, the raw material powder mainly composed of the three components was
Molded into a columnar shape with an image height of 30m, this molded body was molded into 8011
Preliminary firing was performed at 1150° C. for 2 hours in a fiφ tubular furnace.

これによって得た密度は理論密度の87%であった。こ
のようにして得られた予備焼成体をアルゴンガスと酸素
ガスの体積比が90 : 10からなる不活成ガスと酸
素ガスの混合ガス2を圧力媒体にして、最高温度110
0℃、最高圧力1000気圧の条件で2時間の等万態間
静水圧プレス処理を行ない圧電セラミックスを得た。そ
して、この圧電セラミックスは、圧電バイモルフとして
次のように加工した。
The resulting density was 87% of the theoretical density. The pre-fired body thus obtained was heated to a maximum temperature of 110°C using a mixed gas 2 of inert gas and oxygen gas having a volume ratio of argon gas and oxygen gas of 90:10 as a pressure medium.
Piezoelectric ceramics were obtained by performing isostatic press treatment for 2 hours at 0° C. and a maximum pressure of 1000 atm. This piezoelectric ceramic was then processed into a piezoelectric bimorph as follows.

検知用圧電バイモルフ12は寸法9X1.6X0.35
mmに加工し、そして、また、駆動用圧電バイモルフ3
,4は寸法9 X 1.6 X O,50順に同様加工
する。絶縁体ジヨイント5.6はポリアミドのプラスチ
ックでφ1.6 X 2の凹部を設けている。そして、
この絶縁体ジヨイントの凹部に圧電バイモルフ1と3、
そして2と4を互に直交させ接着結合した。
Piezoelectric bimorph 12 for detection has dimensions 9X1.6X0.35
mm, and also piezoelectric bimorph 3 for driving
, 4 have dimensions of 9 x 1.6 x O, and are processed in the same manner in order of 50. The insulator joint 5.6 is made of polyamide plastic and has a recess of φ1.6×2. and,
Piezoelectric bimorphs 1 and 3 are placed in the recess of this insulator joint.
Then, 2 and 4 were made perpendicular to each other and adhesively bonded.

次に、このようにして得られた圧電バイモルフの直交体
(1,5,3)   (2,6,4)の2組を導電体接
合部材7、たとえば、寸法1.9 X 1.6×1.6
印の真鍮製ブロックの中央にφ0.6の穴加工をし、第
2図の音叉構造となるように導電接合する。すなわち、
導電体接合部材7は駆動用圧電バイモルフ3.4の間に
挿入し、圧電バイモルフの内面電極とが電気的に導通し
、機械的にも接着している。
Next, two sets of piezoelectric bimorph orthogonal bodies (1, 5, 3) (2, 6, 4) obtained in this way are placed in a conductor joining member 7, for example, with dimensions of 1.9 x 1.6 x 1.6
Drill a hole of φ0.6 in the center of the brass block marked with the mark, and conductively connect it to form the tuning fork structure shown in Figure 2. That is,
The conductor joining member 7 is inserted between the piezoelectric bimorphs 3.4 for driving, and is electrically conductive and mechanically bonded to the inner surface electrode of the piezoelectric bimorph.

次に、リード端子部8,11.12,13,14゜15
.16は圧電バイモルフ1.2,3.4を電気的に接続
するためのリード端子であり、それぞれ絶縁ガラス9.
17.18.19.20 2122を介して、Feを主
体とした支持ベース10に絶縁した状態で貫通させて取
り付け、外部との電気的接続用リード端子としている。
Next, lead terminal parts 8, 11, 12, 13, 14° 15
.. 16 is a lead terminal for electrically connecting the piezoelectric bimorphs 1.2 and 3.4, each of which is made of insulating glass 9.
17.18.19.20 2122, it is attached to the support base 10 mainly made of Fe in an insulated state, and is used as a lead terminal for electrical connection with the outside.

又、リード端子8は導電体接合部材7の中央穴部に挿入
し、接着固定している。
Further, the lead terminal 8 is inserted into the central hole of the conductor joining member 7 and fixed by adhesive.

次に、中継基板23は、リード端子13,1415.1
6を支持し、検知用圧電バイモルフを電気的に結線する
ための中継基板であり、リード端子13,14,15.
16に取り付けている。この中継基板23を取り付は完
成品とした状態を第1区に示す。
Next, the relay board 23 is connected to the lead terminals 13, 1415.1.
6 and for electrically connecting the piezoelectric bimorph for detection, the lead terminals 13, 14, 15 .
It is attached to 16. The first section shows the state in which this relay board 23 is installed as a completed product.

以下、第1図について説明する。Below, FIG. 1 will be explained.

ところで、前記に説明した中継基板23はフェノールを
用い、外形寸法φ7.5.厚み0.6nmに加工し、リ
ード端子部が通る部分4ケ所に貫通孔を設け、リード端
子4本を貫通させ保持する。
By the way, the relay board 23 described above is made of phenol and has an external dimension of φ7.5. It is processed to a thickness of 0.6 nm, and through holes are provided at four locations through which the lead terminal portions pass, allowing the four lead terminals to pass through and hold.

中継基板23の保持は前記中継基板23の貫通孔4ケ所
上部の周囲に銅箔を設け、この部分に半田付を行ない、
半田付接合にて中継基板23を保持固定する。
To hold the relay board 23, copper foil is provided around the upper portions of the four through holes of the relay board 23, and these parts are soldered.
The relay board 23 is held and fixed by soldering.

次に検知用圧電バイモルフ1とリード端子1316とを
リードワイヤ24.25にて結線する。
Next, the detection piezoelectric bimorph 1 and the lead terminal 1316 are connected with lead wires 24 and 25.

結線はリードワイヤ24.25の両端を半田付にて接合
する。又、検知用圧電バイモルフ2とリード端子14.
15とを前記同様にリードワイヤ2627にて結線する
。結線は前記同様にリードワイヤ26.27の両端を半
田付にて接合する。
For connection, both ends of the lead wires 24 and 25 are joined by soldering. Also, a piezoelectric bimorph for detection 2 and a lead terminal 14.
15 using lead wires 2627 in the same manner as described above. For connection, both ends of the lead wires 26 and 27 are joined by soldering in the same manner as described above.

次に駆動用圧電バイモルフ4の外側の電極部と先端がL
字型に曲がったリード端子12との間をリードワイヤ2
9により半田付結線する。又、駆動用圧電バイモルフ3
は前記同様に圧電バイモルフ3の外側の電極部とリード
端子11との間をリードワイヤ28により半田付結線す
る。
Next, the outer electrode part and the tip of the drive piezoelectric bimorph 4 are
The lead wire 2 is connected between the lead terminal 12 bent in a letter shape.
Solder the wires using step 9. In addition, piezoelectric bimorph 3 for driving
Similarly to the above, the outer electrode portion of the piezoelectric bimorph 3 and the lead terminal 11 are connected by soldering using the lead wire 28.

このようにして作成した物を、Fe缶ケース30(寸法
φ8.2X28m+n)で封缶し、ベース10と缶ケー
ス30との接触部をスポット電気溶接にて接合した。資
料サンプルは比較のため、従来法の空気中加熱処理で得
た圧電バイモルフを用いた音叉構造の角速度センサも合
せて試作した。
The product thus produced was sealed with an Fe can case 30 (dimensions: φ8.2×28 m+n), and the contact portion between the base 10 and the can case 30 was joined by spot electric welding. For comparison, we also prototyped an angular velocity sensor with a tuning fork structure using a piezoelectric bimorph obtained by conventional heating treatment in air.

以上のようにして得た資料サンプル2種(資料番号1〜
2)とセンサの出力信号の経時及び温度ドリフト特性を
表1に示した。
Two kinds of material samples obtained as above (material numbers 1 to 2)
2) and the temporal and temperature drift characteristics of the output signal of the sensor are shown in Table 1.

経時ドリフト特性は、第3図で示す従来の角速度センサ
の部分を、前記、資料サンプル番号1ど2に置き替えて
特性評価を行なった。ところで、本発明で示した表1の
経時ドリフト特性値は、実施例サンプルのセンサを10
分間静止させ駆動させた詩に、角速度検出信号成分中の
0.1〜101(zの電圧信号レベル比で表わした。こ
の電圧信号レベル比は、従来の方法で作成した圧電バイ
モルフで構成した比較例サンプル番号2の経時ドリフト
値をOdbとした時の値で示したものである。温度ドリ
フトは、温度−35℃〜85℃にした時のセンサのオフ
セット変動率を示したもので、従来比較例の基準を0%
としたものである。
The temporal drift characteristics were evaluated by replacing the part of the conventional angular velocity sensor shown in FIG. 3 with the aforementioned material sample numbers 1 and 2. By the way, the temporal drift characteristic values in Table 1 shown in the present invention are as follows:
It was expressed as a voltage signal level ratio of 0.1 to 101 (z) in the angular velocity detection signal component. Example: The drift value over time of sample number 2 is expressed as Odb.The temperature drift indicates the offset fluctuation rate of the sensor when the temperature is -35℃ to 85℃, compared with conventional Example standard 0%
That is.

表1 この表1から明らかなように、本発明の角速度センサは
従来例のものに比較して、経時ドリフト変動値は、−3
0dbと非常に低い。また、本発明のセンサでは、不要
な振動レベルが低いため、温度変化に対しても、従来の
構成によって得られたセンサより、温度ドリフト(温度
変動−35〜85℃に対する出力オフセット電圧の変化
)変動は従来と比較して40%も改善される。さらに、
機械的な衝撃に対しても30%の強度向上が得られる。
Table 1 As is clear from Table 1, the angular velocity sensor of the present invention has a drift variation value over time of -3 compared to that of the conventional example.
Very low at 0db. In addition, since the sensor of the present invention has a lower level of unnecessary vibration, it has a higher temperature drift (change in output offset voltage with respect to temperature fluctuations of -35 to 85°C) than a sensor obtained with a conventional configuration. Fluctuations are improved by 40% compared to the conventional method. moreover,
A 30% increase in strength against mechanical impact can also be obtained.

すなわち、等万態間静水圧プレスを行って得た圧電体セ
ラミックスを用いて構成したことによって、経時ドリフ
ト変動及び、温度ドリフト変動さらには機械的な衝撃強
度の向上を図ることができ、信頼性の高い特性に優れた
角速度センサを得ることができる。
In other words, by using piezoelectric ceramics obtained through isostatic pressing, it is possible to improve temporal drift fluctuations, temperature drift fluctuations, and mechanical impact strength, thereby improving reliability. An angular velocity sensor with excellent characteristics can be obtained.

ところで、圧電バイモルフの圧電体セラミックスの等万
態間静水圧プレスの処理理由は次に示した3つの理由に
よる。
By the way, the reason why the piezoelectric ceramic of the piezoelectric bimorph is subjected to isostatic pressing is based on the following three reasons.

(1)  第1の理由として理論密度85%となる焼成
電度よりも200℃以下の焼成温度、または加圧条件が
300気圧以下においては緻密な圧電セラミックスが得
られず、温度ドリフトの低減については大きな効果が得
られない。
(1) The first reason is that dense piezoelectric ceramics cannot be obtained at a firing temperature of 200°C or lower than the firing electric potential at which the theoretical density is 85%, or at pressure conditions of 300 atm or lower, and it is difficult to reduce temperature drift. does not have a large effect.

(2)  第2の理由として、理論密度96%以上の焼
成温度で熱間静水圧プレス処理すると、圧電セラミック
スの組成が部分的に不安定な組成が生じ、センサとして
は音叉振動の機能が低下する。
(2) The second reason is that when hot isostatic pressing is performed at a firing temperature of 96% or higher of theoretical density, the composition of piezoelectric ceramics becomes partially unstable, and the tuning fork vibration function as a sensor deteriorates. do.

(3)  第3の理由として、等万態間静水圧プレスの
加圧が5000気圧以上では、セラミックスとしてより
緻密化の効果向上が得られず、センサ特性において、効
果が飽和するという理由によるものである。
(3) The third reason is that if the pressure of the isostatic press is 5,000 atmospheres or more, the effect of densification cannot be improved as a ceramic, and the effect in terms of sensor characteristics is saturated. It is.

発明の効果 以上のように本発明の角速度センサは、従来例のものに
比較して、経時ドリフト変動値が低くなり、また、本発
明のセンサでは、不要な振動レベルが低いため、温度変
化に対しても、従来の構成によって得られたセンサより
も、温度ドリフト(温度変動−35〜85℃に対する出
力オフセット電圧の変化)変動が改善され、さらに、機
械的な衝撃に対しても強度を向上させることができる。
Effects of the Invention As described above, the angular velocity sensor of the present invention has a lower drift fluctuation value over time than the conventional one, and the sensor of the present invention has a low unnecessary vibration level, so it is less susceptible to temperature changes. Compared to sensors obtained with conventional configurations, temperature drift (change in output offset voltage in response to temperature fluctuations of -35 to 85°C) has been improved, and the strength against mechanical shock has also been improved. can be done.

すなわち、等万態間静水圧プレスを行って得た圧電体セ
ラミックスを用いて構成したことによって、経時ドリフ
ト変動及び、温度ドリフト変動さらには機械的な衝撃強
度の向上を図ることができ、信頼性の高い特性に優れた
角速度センサを得ることができる。
In other words, by using piezoelectric ceramics obtained through isostatic pressing, it is possible to improve temporal drift fluctuations, temperature drift fluctuations, and mechanical impact strength, thereby improving reliability. An angular velocity sensor with excellent characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図はそれぞれ本発明の一実施例による角
速度センサの構造を示す一部切欠斜視図及び分解斜視図
、第3図は従来の角速度センサと駆動回路を示すブロッ
クダイヤグラム、第4図は従来の角速度センサの経時ド
リフト特性図である。 1.2・・・・・・検知用圧電バイモルフ、34・・・
・・・駆動用圧電バイモルフ、5.6・・・・・・絶縁
体ジヨイント、7・・・・・・導電体接合部材、8,1
1,1213.14.15.16・・・・・・リード端
子部、917.18,19,20,21.22・・・・
・・絶縁ガラス、10・・・・・・支持ベース、23・
・・・・・中継基板、24、  25.  26.  
27.  28.  29  ・・・ ・・・ リ −
 ドワイヤ、30・・・・・・缶ケース。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名!、 //
、 //、〃、摩、 /j、 Itリード鯖子ep !、/7. //、 !l //、 //、 //S台
、繍乃1ラス // 支J(ベース 〃 中超墓抜 14、、’、r、//、/り、//、、PPリードワイ
ヤ J/ 伝ケース
1 and 2 are a partially cutaway perspective view and an exploded perspective view showing the structure of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention, respectively, FIG. 3 is a block diagram showing a conventional angular velocity sensor and a drive circuit, and FIG. The figure is a diagram showing the temporal drift characteristics of a conventional angular velocity sensor. 1.2...Piezoelectric bimorph for detection, 34...
... Drive piezoelectric bimorph, 5.6 ... Insulator joint, 7 ... Conductor joining member, 8, 1
1,1213.14.15.16...Lead terminal section, 917.18,19,20,21.22...
...Insulating glass, 10...Support base, 23.
...Relay board, 24, 25. 26.
27. 28. 29 ・・・ ・ ri −
Dwyer, 30...can case. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano Haka 1 person! , //
, //, 〃, ま, /j, It Lead Sabako EP! , /7. //, ! l //, //, //S stand, Suino 1 lath // Support J (base〃 Medium super grave removal 14,,', r, //, /ri, //,, PP lead wire J/ Den case

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 理論密度85%となる焼成温度よりも、200℃低い温
度から理論密度96%となる焼成温度までの温度範囲で
、最高300〜5000気圧の条件下で1時間以上の等
方熱間静水圧プレスした圧電セラミックスを検知用及び
駆動用の素子として用い、その素子を互に直交接合して
音叉構造としたことを特徴とする角速度センサ。
Isostatic hot isostatic pressing for 1 hour or more under conditions of a maximum of 300 to 5000 atm in a temperature range from 200°C lower than the firing temperature at which the theoretical density is 85% to the firing temperature at which the theoretical density is 96%. An angular velocity sensor characterized in that piezoelectric ceramics are used as sensing and driving elements, and the elements are orthogonally joined to each other to form a tuning fork structure.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0571715U (en) * 1992-02-28 1993-09-28 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Vibrating gyro
US5705287A (en) * 1994-09-20 1998-01-06 International Business Machines Corporation Magnetic recording disk with metal nitride texturing layer

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