JPH05180657A - 圧電レートセンサの目盛係数の補償方法及び装置 - Google Patents
圧電レートセンサの目盛係数の補償方法及び装置Info
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- JPH05180657A JPH05180657A JP3340736A JP34073691A JPH05180657A JP H05180657 A JPH05180657 A JP H05180657A JP 3340736 A JP3340736 A JP 3340736A JP 34073691 A JP34073691 A JP 34073691A JP H05180657 A JPH05180657 A JP H05180657A
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- G01P1/006—Details of instruments used for thermal compensation
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】主ピックオフ点における振動の大きさをほぼ一
定に維持することから成る圧電レートセンサの目盛係数
の補償方法を提供する。 【構成】目盛係数補償装置30は主駆動点Ｐd において振
動構造体10を振動させる励振電極13、17の形態の振動装
置、主ピックオフ点Ｐp において振動の大きさをモニタ
する検出器電極11、15の形態の振動モニタ装置、及び主
ピックオフ点における振動の振幅をほぼ一定に維持する
振幅維持装置を備えている。振幅維持装置は、振動モニ
タ装置11、15における電圧を測定する電圧検出装置34の
形態の振幅検出装置と、検出した電圧値を電圧Ｖref1の
形態の基準振幅値と比較する比較器装置36と、比較器装
置36からの差信号Ｖd に従って振動装置13、17への信号
電圧振幅を変えて主ピックオフ点Ｐp における振動の大
きさを一定に維持させる利得制御装置とを備えている。
定に維持することから成る圧電レートセンサの目盛係数
の補償方法を提供する。 【構成】目盛係数補償装置30は主駆動点Ｐd において振
動構造体10を振動させる励振電極13、17の形態の振動装
置、主ピックオフ点Ｐp において振動の大きさをモニタ
する検出器電極11、15の形態の振動モニタ装置、及び主
ピックオフ点における振動の振幅をほぼ一定に維持する
振幅維持装置を備えている。振幅維持装置は、振動モニ
タ装置11、15における電圧を測定する電圧検出装置34の
形態の振幅検出装置と、検出した電圧値を電圧Ｖref1の
形態の基準振幅値と比較する比較器装置36と、比較器装
置36からの差信号Ｖd に従って振動装置13、17への信号
電圧振幅を変えて主ピックオフ点Ｐp における振動の大
きさを一定に維持させる利得制御装置とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電レートセンサに関す
るものであり、そして特に圧電レートセンサの目盛係数
の補償方法及び装置に関する。
るものであり、そして特に圧電レートセンサの目盛係数
の補償方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】最近、種々の応用のために多くの圧電レー
トセンサが製造されている。一般にセンサの振動部分は
温度と時間との両方と共に特性の変化する人造材料から
成っている。これらの変化は、指示レートと実際のレー
トとの間に差を生じさせ、多くの応用例に不適当にさせ
ることになる目盛係数として現れる。上記の問題を回避
する一方法としては、温度と時間とをモニタして目盛係
数をそれらに従って変更する方法がある。しかし残念な
がら、センサの材料の特性は一つ一つ正確には再現でき
ず、従って目盛係数における変動差はなお存在する。
トセンサが製造されている。一般にセンサの振動部分は
温度と時間との両方と共に特性の変化する人造材料から
成っている。これらの変化は、指示レートと実際のレー
トとの間に差を生じさせ、多くの応用例に不適当にさせ
ることになる目盛係数として現れる。上記の問題を回避
する一方法としては、温度と時間とをモニタして目盛係
数をそれらに従って変更する方法がある。しかし残念な
がら、センサの材料の特性は一つ一つ正確には再現でき
ず、従って目盛係数における変動差はなお存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、目盛係数の補
償を達成できるようにすなわちセンサの精度を保証でき
るように温度及び時間と共に変化する圧電レートセンサ
のパラメータの値を得る方法及び装置が要望されてお
り、本発明はその要望に応えることを目的としている。
償を達成できるようにすなわちセンサの精度を保証でき
るように温度及び時間と共に変化する圧電レートセンサ
のパラメータの値を得る方法及び装置が要望されてお
り、本発明はその要望に応えることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、振動
装置を作動して振動可能な構造体の振動をそれの主駆動
点において刺激させること；振動可能な構造体の主ピッ
クオフ点における振動の大きさをモニタすること；主ピ
ックオフ点における振動の大きさを基準値と比較するこ
と；及び振動装置の出力を変えて主駆動点における振動
の大きさを変化させ、主ピックオフ点における振動の大
きさをほぼ一定に維持することから成る圧電レートセン
サの目盛係数の補償方法を提供する。主ピックオフ点に
おける振動の大きさをほぼ一定に維持することによっ
て、温度と共に変化する振動構造体の圧電電荷係数の値
を決めることができ、従ってセンサの読みから正確な結
果を得るためにセンサの読みに加えられなければならな
い目盛係数を容易に決めることができようになる。好ま
しくは、主ピックオフ点における振動の大きさは、振動
モニタ装置における信号電圧振幅をモニタすることによ
ってモニタされる。有利には、振動モニタ装置における
信号電圧振幅は上記の予定の基準値と比較される。好ま
しくは、振動装置の出力は、主駆動点において振動装置
に加えられる信号の電圧振幅を変えることによって変え
られる。本方法はさらに、振動装置における駆動電流を
モニタすること及び振動可能な構造体の周波数（Ｗn ）
を測定することを含んでいる。共振時のパワー入力を決
定する付加的な工程は、駆動電圧の振幅を測定すること
として行われる。さらに加えて、振動構造体のＱ係数
は、圧電電荷係数βとして決められる。二次モードの振
動Ｓp の出力の大きさは、振動可能な構造体の適用され
た回転レートΩを測定することで測定される。有利に
は、圧電レートセンサの目盛係数は、次式 目盛係数＝Ｓp ／Ω＝ＡＰd β11β14（Ｑ／Ｗn ）2 ｋ
（Ａ、ｋは定数）から決められる。
装置を作動して振動可能な構造体の振動をそれの主駆動
点において刺激させること；振動可能な構造体の主ピッ
クオフ点における振動の大きさをモニタすること；主ピ
ックオフ点における振動の大きさを基準値と比較するこ
と；及び振動装置の出力を変えて主駆動点における振動
の大きさを変化させ、主ピックオフ点における振動の大
きさをほぼ一定に維持することから成る圧電レートセン
サの目盛係数の補償方法を提供する。主ピックオフ点に
おける振動の大きさをほぼ一定に維持することによっ
て、温度と共に変化する振動構造体の圧電電荷係数の値
を決めることができ、従ってセンサの読みから正確な結
果を得るためにセンサの読みに加えられなければならな
い目盛係数を容易に決めることができようになる。好ま
しくは、主ピックオフ点における振動の大きさは、振動
モニタ装置における信号電圧振幅をモニタすることによ
ってモニタされる。有利には、振動モニタ装置における
信号電圧振幅は上記の予定の基準値と比較される。好ま
しくは、振動装置の出力は、主駆動点において振動装置
に加えられる信号の電圧振幅を変えることによって変え
られる。本方法はさらに、振動装置における駆動電流を
モニタすること及び振動可能な構造体の周波数（Ｗn ）
を測定することを含んでいる。共振時のパワー入力を決
定する付加的な工程は、駆動電圧の振幅を測定すること
として行われる。さらに加えて、振動構造体のＱ係数
は、圧電電荷係数βとして決められる。二次モードの振
動Ｓp の出力の大きさは、振動可能な構造体の適用され
た回転レートΩを測定することで測定される。有利に
は、圧電レートセンサの目盛係数は、次式 目盛係数＝Ｓp ／Ω＝ＡＰd β11β14（Ｑ／Ｗn ）2 ｋ
（Ａ、ｋは定数）から決められる。
【０００５】本発明の第２の特徴によれば、振動可能な
構造体と；上記振動可能な構造体を主駆動点において振
動させる振動装置と；上記振動可能な構造体における主
ピックオフ点での振動の大きさをモニタする振動モニタ
装置と；主ピックオフ点における振動の振幅をほぼ一定
に維持する振幅維持装置とから成る圧電レートセンサが
提供される。好ましくは、振幅維持装置は、主ピックオ
フ点における振動の振幅を検出する振幅検出装置と、検
出した振幅を基準振幅値と比較する比較器装置と、振動
装置の出力を変えて主駆動点における振動の大きさを変
化させ主ピックオフ点における振動の大きさをほぼ一定
に維持させる装置とを備えている。有利には、振幅検出
装置は、振動モニタ装置における電圧を測定する電圧測
定装置を備え、基準振幅値は電圧値であり、比較器装置
は振動モニタ装置における電圧と上記基準電圧値とを比
較する装置から成り、また振動装置の出力を変える装置
は振動装置に加えられる電圧を変える装置から成る。有
利には、振動装置に加えられる信号電圧振幅を変える装
置は利得制御装置ら成る。センサはまた、駆動電流をモ
ニタする駆動電流モニタ装置及び振動可能な構造体の振
動の周波数（Ｗn ）を測定する周波数測定装置を備える
ことができる。有利には、センサは、共振時のパワー入
力を決定するパワー入力決定装置を備えることができ
る。有利には、センサはさらに、駆動電圧の大きさを測
定する駆動電圧測定装置を備えることができる。さらに
加えて、振動可能な構造体の圧電電荷係数βを決めるた
めに圧電電荷係数決定装置が設けられ得る。有利には、
二次モードの振動Ｓp の大きさを測定するため、二次モ
ード振動出力測定装置が設けられ得る。また、振動可能
な構造体の適用された回転レートΩを測定するため、回
転レート測定装置が設けられ得る。好ましくは、真の回
転レートを正確に決定するようにセンサの目盛係数を決
める目盛係数決定装置が設けられ得る。
構造体と；上記振動可能な構造体を主駆動点において振
動させる振動装置と；上記振動可能な構造体における主
ピックオフ点での振動の大きさをモニタする振動モニタ
装置と；主ピックオフ点における振動の振幅をほぼ一定
に維持する振幅維持装置とから成る圧電レートセンサが
提供される。好ましくは、振幅維持装置は、主ピックオ
フ点における振動の振幅を検出する振幅検出装置と、検
出した振幅を基準振幅値と比較する比較器装置と、振動
装置の出力を変えて主駆動点における振動の大きさを変
化させ主ピックオフ点における振動の大きさをほぼ一定
に維持させる装置とを備えている。有利には、振幅検出
装置は、振動モニタ装置における電圧を測定する電圧測
定装置を備え、基準振幅値は電圧値であり、比較器装置
は振動モニタ装置における電圧と上記基準電圧値とを比
較する装置から成り、また振動装置の出力を変える装置
は振動装置に加えられる電圧を変える装置から成る。有
利には、振動装置に加えられる信号電圧振幅を変える装
置は利得制御装置ら成る。センサはまた、駆動電流をモ
ニタする駆動電流モニタ装置及び振動可能な構造体の振
動の周波数（Ｗn ）を測定する周波数測定装置を備える
ことができる。有利には、センサは、共振時のパワー入
力を決定するパワー入力決定装置を備えることができ
る。有利には、センサはさらに、駆動電圧の大きさを測
定する駆動電圧測定装置を備えることができる。さらに
加えて、振動可能な構造体の圧電電荷係数βを決めるた
めに圧電電荷係数決定装置が設けられ得る。有利には、
二次モードの振動Ｓp の大きさを測定するため、二次モ
ード振動出力測定装置が設けられ得る。また、振動可能
な構造体の適用された回転レートΩを測定するため、回
転レート測定装置が設けられ得る。好ましくは、真の回
転レートを正確に決定するようにセンサの目盛係数を決
める目盛係数決定装置が設けられ得る。
【０００６】
【実施例】以下単に例として添付図面を参照して本発明
をさらに説明する。図１、図２及び図３を参照すると、
定常薄シエル振動レートセンサは当業者には公知の仕方
でセンサ回転レートを検出し、従ってここでは詳細に説
明しない。しかしながら、簡単に言えば、センサは主モ
ードの振動（図１）を刺激しそして二次モードの振動パ
ターン（図２）の大きさをモニタして回転レートを検出
することによって作動される。図３にはセンサの振動搬
送周波数Ｗn での定常一次及び二次モード信号が例示さ
れている。Ｐd 及びＰp は一次モードの入力及び出力を
表し、Ｓd 及びＳp は回転レートの検出される二次モー
ドの入力及び出力を表している。βは共振器への機械的
変換に関する圧電電荷係数であり、Ｑは作動周波数Ｗn
のまわりの共振の共振器Ｑ係数である。Ωは加えられた
回転レートであり、ｋは共振器の形態に関連した定数で
あり、また変数ｑp は二次モードに対するレート関連コ
リオリの力とリンクした一次モードの振動速度である。
図４を参照すると、一次モードの振動は振動構造体10
に、それぞれ図１にＡで示すように二重楕円振動パター
ンを形成する付勢力電極13、17によって設定される。一
次モードの振動の大きさは電極13、17に直交して位置決
めされた検出電極11、15で検出される。センサが軸線ｘ
−ｘのまわりで回転されると、振動モードの方向は振動
構造体10より遅れ、そしてこの遅れは図２にＢで示すよ
うに二重楕円振動パターンをもつ二次モードの振動の励
起に相応している。二次モードの振幅はそれぞれ検出器
電極12、16、14、18の適当な対を用いて測定される。こ
の信号の振幅は、発振器出力に関して復調されて、セン
サに加えられる回転レートの測定値として用いられる。
温度及び時間と共に変化する振動構造体の特性の変化は
目盛係数変動として現れ、これは二次モードの振動から
の出力信号の復調によって決まる指示レートと実際のレ
ートの間に差が存在することを意味している。これらの
変化は、そのようなセンサが高精度の要求される多くの
応用には適さないことを意味している。本発明は、圧電
レートセンサの精度などを改良できるように目盛係数を
補償する方法及び装置を提供することによってこの問題
を解決しょうとするものであり、それにより従来適さな
いと考えられていた応用にそのようなセンサを用いるこ
とができるようになる。時間及び（または）温度と共に
変化する振動構造体の特性はβすなわち共振器への機械
的変換に関する圧電電荷係数、Ｑすなわち動作周波数の
まわりの共振の共振器Ｑ係数、及びＷn すなわち振動構
造体の固有共振周波数である。目盛係数値がこれらの各
変数の値に関係するので、通常、目盛係数値を正確に決
めることは不可能であり、従って上記変数で生じた復調
出力の変動を正確に補償することは不可能である。
をさらに説明する。図１、図２及び図３を参照すると、
定常薄シエル振動レートセンサは当業者には公知の仕方
でセンサ回転レートを検出し、従ってここでは詳細に説
明しない。しかしながら、簡単に言えば、センサは主モ
ードの振動（図１）を刺激しそして二次モードの振動パ
ターン（図２）の大きさをモニタして回転レートを検出
することによって作動される。図３にはセンサの振動搬
送周波数Ｗn での定常一次及び二次モード信号が例示さ
れている。Ｐd 及びＰp は一次モードの入力及び出力を
表し、Ｓd 及びＳp は回転レートの検出される二次モー
ドの入力及び出力を表している。βは共振器への機械的
変換に関する圧電電荷係数であり、Ｑは作動周波数Ｗn
のまわりの共振の共振器Ｑ係数である。Ωは加えられた
回転レートであり、ｋは共振器の形態に関連した定数で
あり、また変数ｑp は二次モードに対するレート関連コ
リオリの力とリンクした一次モードの振動速度である。
図４を参照すると、一次モードの振動は振動構造体10
に、それぞれ図１にＡで示すように二重楕円振動パター
ンを形成する付勢力電極13、17によって設定される。一
次モードの振動の大きさは電極13、17に直交して位置決
めされた検出電極11、15で検出される。センサが軸線ｘ
−ｘのまわりで回転されると、振動モードの方向は振動
構造体10より遅れ、そしてこの遅れは図２にＢで示すよ
うに二重楕円振動パターンをもつ二次モードの振動の励
起に相応している。二次モードの振幅はそれぞれ検出器
電極12、16、14、18の適当な対を用いて測定される。こ
の信号の振幅は、発振器出力に関して復調されて、セン
サに加えられる回転レートの測定値として用いられる。
温度及び時間と共に変化する振動構造体の特性の変化は
目盛係数変動として現れ、これは二次モードの振動から
の出力信号の復調によって決まる指示レートと実際のレ
ートの間に差が存在することを意味している。これらの
変化は、そのようなセンサが高精度の要求される多くの
応用には適さないことを意味している。本発明は、圧電
レートセンサの精度などを改良できるように目盛係数を
補償する方法及び装置を提供することによってこの問題
を解決しょうとするものであり、それにより従来適さな
いと考えられていた応用にそのようなセンサを用いるこ
とができるようになる。時間及び（または）温度と共に
変化する振動構造体の特性はβすなわち共振器への機械
的変換に関する圧電電荷係数、Ｑすなわち動作周波数の
まわりの共振の共振器Ｑ係数、及びＷn すなわち振動構
造体の固有共振周波数である。目盛係数値がこれらの各
変数の値に関係するので、通常、目盛係数値を正確に決
めることは不可能であり、従って上記変数で生じた復調
出力の変動を正確に補償することは不可能である。
【０００７】本発明においては、圧電レートセンサの目
盛係数の補償方法及び装置が提供される。装置は図４に
30で示す目盛係数補償装置を有している。詳細には、目
盛係数補償装置30は主駆動点Ｐd において振動構造体10
を振動させる励振電極13、17の形態の振動装置、主ピッ
クオフ点Ｐp において振動の大きさをモニタする検出器
電極11、15の形態の振動モニタ装置、及び主ピックオフ
点における振動の振幅をほぼ一定に維持する振幅維持装
置32を備えている。振幅維持装置32は、振動モニタ装置
11、15における電圧を測定する電圧検出装置34の形態の
振幅検出装置と、検出した電圧値を電圧Ｖref1の形態の
基準振幅値と比較する比較器装置36と、比較器装置36か
らの差信号Ｖd に従って振動装置13、17への信号電圧振
幅を変えて主ピックオフ点Ｐp における振動の大きさを
一定に維持させる利得制御装置37とを備えている。
盛係数の補償方法及び装置が提供される。装置は図４に
30で示す目盛係数補償装置を有している。詳細には、目
盛係数補償装置30は主駆動点Ｐd において振動構造体10
を振動させる励振電極13、17の形態の振動装置、主ピッ
クオフ点Ｐp において振動の大きさをモニタする検出器
電極11、15の形態の振動モニタ装置、及び主ピックオフ
点における振動の振幅をほぼ一定に維持する振幅維持装
置32を備えている。振幅維持装置32は、振動モニタ装置
11、15における電圧を測定する電圧検出装置34の形態の
振幅検出装置と、検出した電圧値を電圧Ｖref1の形態の
基準振幅値と比較する比較器装置36と、比較器装置36か
らの差信号Ｖd に従って振動装置13、17への信号電圧振
幅を変えて主ピックオフ点Ｐp における振動の大きさを
一定に維持させる利得制御装置37とを備えている。
【０００８】主ピックオフ点Ｐp における振動の大きさ
を一定に維持することによって、変数の一つの値、すな
わち振動構造体の圧電電荷係数βを次式を用いて決める
ことができる。 Ｐd ＝（Ｋd Ｖref1Ｗn ）／（Ａβ12β11Ｑ）………… （１） ここで、Ｐd は駆動電圧測定装置38によってモニタされ
得る駆動電圧振幅でり、Ｋd は定数であり、Ｖref1は基
準電圧の値であり、Ｗn は振動構造体の振動の周波数で
あり、周波数測定装置40によってモニタされ得、Ａは第
２の定数であり、β12は電極12における振動構造体の圧
電電荷係数であり、この圧電電荷係数は一様な振動構造
体では電極11における圧電電荷係数にほぼ等しい。また
Ｑは振動構造体10からのエネルギ損失に等しく従ってＰ
d ×ｉd （ｉd は駆動電流モニタ42によってモニタされ
得る）から計算できる振動構造体のＱ係数である。この
方法を適用することによって、Ｑ係数はセンサ動作を中
断させずにセンサの作動中に決められ得る。従って、Ｑ
係数をモニタする方法が提供される。Ｑ係数は実際、多
数の焼結人造圧電材料の場合温度と共に相当に変化する
ことが知られており、従って、この方法は以下に述べる
目盛係数の決定の精度を相当に高めることになる。この
形態において、主ピックオフ振幅Ｐp は、 Ｐp ＝Ｋd Ｖref1……… （２） 及び ｑp ＝（Ｋd Ｖref1）／（Ａβ）………… （３） であるように一定の振幅に安定化されることが認められ
る。上記の式でｑp はセンサにおいてコリオリの効果を
もたらす運動の大きさである。主ピックオフレベルを変
更することによって、全体目盛係数もβ及びＷn におけ
る変化に感応しなくなる。この方法は、開及び閉ループ
の両方の振動構造体レートセンサに適用できる。
を一定に維持することによって、変数の一つの値、すな
わち振動構造体の圧電電荷係数βを次式を用いて決める
ことができる。 Ｐd ＝（Ｋd Ｖref1Ｗn ）／（Ａβ12β11Ｑ）………… （１） ここで、Ｐd は駆動電圧測定装置38によってモニタされ
得る駆動電圧振幅でり、Ｋd は定数であり、Ｖref1は基
準電圧の値であり、Ｗn は振動構造体の振動の周波数で
あり、周波数測定装置40によってモニタされ得、Ａは第
２の定数であり、β12は電極12における振動構造体の圧
電電荷係数であり、この圧電電荷係数は一様な振動構造
体では電極11における圧電電荷係数にほぼ等しい。また
Ｑは振動構造体10からのエネルギ損失に等しく従ってＰ
d ×ｉd （ｉd は駆動電流モニタ42によってモニタされ
得る）から計算できる振動構造体のＱ係数である。この
方法を適用することによって、Ｑ係数はセンサ動作を中
断させずにセンサの作動中に決められ得る。従って、Ｑ
係数をモニタする方法が提供される。Ｑ係数は実際、多
数の焼結人造圧電材料の場合温度と共に相当に変化する
ことが知られており、従って、この方法は以下に述べる
目盛係数の決定の精度を相当に高めることになる。この
形態において、主ピックオフ振幅Ｐp は、 Ｐp ＝Ｋd Ｖref1……… （２） 及び ｑp ＝（Ｋd Ｖref1）／（Ａβ）………… （３） であるように一定の振幅に安定化されることが認められ
る。上記の式でｑp はセンサにおいてコリオリの効果を
もたらす運動の大きさである。主ピックオフレベルを変
更することによって、全体目盛係数もβ及びＷn におけ
る変化に感応しなくなる。この方法は、開及び閉ループ
の両方の振動構造体レートセンサに適用できる。
【０００９】振動レートセンサの目盛係数ＳＦは次式に
よって決められ得る。 ＳＦ＝Ｓp ／Ω＝ＡＰd β11β14（Ｑ／Ｗn ）2 ｋ ここで、Ｓp は二次モードの振動の大きさであり、二次
モード振動出力測定装置44を用いて出力電極18における
電圧をモニタすることによって決められ得る。またΩは
加えられた回転レートであり、加えられた回転レートの
測定装置46で測定され得る。さらに、β11β14は上記で
決めたβ12β11にほぼ等しい。
よって決められ得る。 ＳＦ＝Ｓp ／Ω＝ＡＰd β11β14（Ｑ／Ｗn ）2 ｋ ここで、Ｓp は二次モードの振動の大きさであり、二次
モード振動出力測定装置44を用いて出力電極18における
電圧をモニタすることによって決められ得る。またΩは
加えられた回転レートであり、加えられた回転レートの
測定装置46で測定され得る。さらに、β11β14は上記で
決めたβ12β11にほぼ等しい。
【００１０】
【発明の効果】この方法で目盛係数を決めることによっ
てセンサの出力の修正は目盛係数制御装置46によって行
うことができ、目盛係数制御装置46からの出力はセンサ
の真の回転レートをより正確に反映させることができ、
それによって従来可能であったより高い精度を要求され
る応用においてセンサを使用することができるようにな
る。なお、共振でのパワー入力50、振動構造体のＱ係数
52、圧電電荷係数β54及び加えられた回転レート56を決
めるための別個の装置は符号50〜56で概略的に示されて
いる。
てセンサの出力の修正は目盛係数制御装置46によって行
うことができ、目盛係数制御装置46からの出力はセンサ
の真の回転レートをより正確に反映させることができ、
それによって従来可能であったより高い精度を要求され
る応用においてセンサを使用することができるようにな
る。なお、共振でのパワー入力50、振動構造体のＱ係数
52、圧電電荷係数β54及び加えられた回転レート56を決
めるための別個の装置は符号50〜56で概略的に示されて
いる。
【図１】 圧電レートセンサにおける一次モードの振動
パターンを示す概略線図。
パターンを示す概略線図。
【図２】 圧電レートセンサにおける二次モードの振動
パターンを示す概略線図。
パターンを示す概略線図。
【図３】 センサ共振器の固有共振周波数であるＷn の
搬送周波数で作動する定常状態における薄シエル振動レ
ートセンサを示す概略線図。
搬送周波数で作動する定常状態における薄シエル振動レ
ートセンサを示す概略線図。
【図４】 本発明による目盛係数補償方法及び装置を適
用した圧電レートセンサを示す概略線図。
用した圧電レートセンサを示す概略線図。
10 ：振動可能な構造体 13、17：振動装置 11、15：振動モニタ装置 30 ：振幅モニタ装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
フロントページの続き (72)発明者 マルコルム・ピイ．バーナム イギリス国．エスジイ１・２デイビイ．ハ ートフオードシヤー．ステイーブンエイ ジ．ガネルスウツド・ロード．ピー．オ ー．ボツクス．55． ブリテイツシユ・エ アロスペイス・システムズ・アンド・エク イプメント・リミテツド内 (72)発明者 ダイアナ・ホジンス イギリス国．エスジイ１・２デイビイ．ハ ートフオードシヤー．ステイーブンエイ ジ．ガネルスウツド・ロード．ピー．オ ー．ボツクス．55． ブリテイツシユ・エ アロスペイス・システムズ・アンド・エク イプメント・リミテツド内 (72)発明者 テイモテイ・エス．ノリス イギリス国．エスジイ１・２デイビイ．ハ ートフオードシヤー．ステイーブンエイ ジ．ガネルスウツド・ロード．ピー．オ ー．ボツクス．55． ブリテイツシユ・エ アロスペイス・システムズ・アンド・エク イプメント・リミテツド内 (72)発明者 ジエームス・マツクインズ イギリス国．エスジイ１・２デイビイ．ハ ートフオードシヤー．ステイーブンエイ ジ．ガネルスウツド・ロード．ピー．オ ー．ボツクス．55． ブリテイツシユ・エ アロスペイス・システムズ・アンド・エク イプメント・リミテツド内
Claims (23)
- 【請求項１】振動装置（13、17）を作動して振動可能な
構造体（10）の振動をそれの主駆動点（Ｐd ）において
刺激させること；上記振動可能な構造体（10）の主ピッ
クオフ点（Ｐp ）における振動の大きさをモニタするこ
と；主ピックオフ点（Ｐp ）における振動の大きさを基
準値（Ｖref1）と比較すること；及び振動装置（13、1
7）の出力を変えて主駆動点（Ｐd ）における振動の大
きさを変化させ主ピックオフ点（Ｐp ）における振動の
大きさをほぼ一定に保持することから成ることを特徴と
する圧電レートセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項２】振動モニタ装置（11、15）おける信号電圧
振幅をモニタすることにより主ピックオフ点（Ｐp ）に
おける振動の大きさをモニタする請求項１に記載の圧電
レートセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項３】振動モニタ装置（11、15）おける信号電圧
振幅を上記予定の基準値（Ｖref1）と比較する請求項１
に記載の圧電レートセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項４】主駆動点（Ｐd ）において振動装置（13、
17）に加えられる信号の電圧振幅を変えることによって
振動装置（13、17）の出力を変える請求項３に記載の圧
電レートセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項５】振動装置（13、17）における駆動電流（ｉ
d ）をモニタすること及び振動可能な構造体（10）の周
波数（Ｗn ）を測定することを含む請求項１〜４のいず
れか一項に記載の圧電レートセンサの目盛係数の補償方
法。 - 【請求項６】共振時のパワー入力を決定することを含む
請求項５に記載の圧電レートセンサの目盛係数の補償方
法。 - 【請求項７】駆動電圧の振幅を測定することを含む請求
項５または請求項６に記載の圧電レートセンサの目盛係
数の補償方法。 - 【請求項８】振動可能な構造体（10）のＱ係数を決定す
ることを含む請求項７に記載の圧電レートセンサの目盛
係数の補償方法。 - 【請求項９】振動可能な構造体（10）の圧電電荷係数
（β）を決定することを含む請求項８に記載の圧電レー
トセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項１０】二次モードの振動（Ｓp ）の出力の大き
さを測定することを含む請求項９に記載の圧電レートセ
ンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項１１】振動可能な構造体（10）の適用された回
転レート（Ω）を測定することを含む請求項10に記載の
圧電レートセンサの目盛係数の補償方法。 - 【請求項１２】式 目盛係数＝Ｓp ／Ω＝ＡＰd β11β14（Ｑ／Ｗn ）2 ｋ
（Ａ、ｋは定数）からセンサの目盛係数（ＳＦ）を決定
することを含む請求項11に記載の圧電レートセンサの目
盛係数の補償方法。 - 【請求項１３】振動可能な構造体（10）と；上記振動可
能な構造体（10）を主駆動点（Ｐd ）において振動させ
る振動装置（13、17）と；上記振動可能な構造体（10）
における主ピックオフ点（Ｐp ）での振動の大きさをモ
ニタする振動モニタ装置（11、15）と；主ピックオフ点
（Ｐp ）における振動の振幅をほぼ一定に維持する振幅
維持装置（30）とから成ることを特徴とする圧電レート
センサ。 - 【請求項１４】振幅維持装置（30）が、主ピックオフ点
（Ｐp ）における振動の振幅を検出する振幅検出装置
（34）と、検出した振幅を基準振幅値（Ｖref1）と比較
する比較器装置（36）と、振動装置（13、17）の出力を
変えて、主駆動点（Ｐd ）における振動の大きさを変化
させ、主ピックオフ点（Ｐp ）における振動の大きさを
ほぼ一定に維持させる装置（37）とを備えている請求項
13に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項１５】振幅検出装置（34）が振動モニタ装置
（11、15）における電圧を測定する電圧測定装置から成
り、基準振幅値（Ｖref1）が電圧値であり、比較器装置
（36）が振動モニタ装置（11、15）における電圧と上記
基準電圧値（Ｖref1）とを比較する装置から成り、また
振動装置（13、17）の出力を変える装置（37）が振動装
置（13、17）に加えられる信号電圧振幅を変える装置か
ら成る請求項14に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項１６】振動装置（13、17）に加えられる信号電
圧振幅を変える装置（37）が利得制御装置（37）から成
る請求項15に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項１７】それぞれ駆動電流（ｉd ）をモニタする
駆動電流モニタ装置（42）及び振動可能な構造体（10）
の振動の周波数（Ｗn ）を測定する周波数測定装置（4
0）を備えている請求項15に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項１８】共振時のパワー入力を決定するパワー入
力決定装置（50）を備えている請求項15〜17のいずれか
一項に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項１９】駆動電圧の大きさを測定する駆動電圧測
定装置（38）を備えている請求項15〜18のいずれか一項
に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項２０】振動可能な構造体（10）のＱ係数を決定
するＱ係数決定装置（52）を備えている請求項15〜19の
いずれか一項に記載の圧電レートセンサ。 - 【請求項２１】振動可能な構造体（10）における圧電電
荷係数（β）を決定する圧電電荷係数決定装置（54）を
備えている請求項15〜20のいずれか一項に記載の圧電レ
ートセンサ。 - 【請求項２２】二次モードの振動（Ｓp ）の大きさを測
定する、二次モード振動出力測定装置（44）を備えてい
る請求項15〜21のいずれか一項に記載の圧電レートセン
サ。 - 【請求項２３】振動可能な構造体（10）の適用された回
転レート（Ω）を測定する回転レート測定装置（56）備
えている請求項15〜22のいずれか一項に記載の圧電レー
トセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909027992A GB9027992D0 (en) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | Piezo-electric sensors |
| GB9027992:8 | 1990-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180657A true JPH05180657A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2931712B2 JP2931712B2 (ja) | 1999-08-09 |
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ID=10687575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3340736A Expired - Fee Related JP2931712B2 (ja) | 1990-12-22 | 1991-12-24 | 圧電レートセンサの目盛係数の補償方法及び装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| JP (1) | JP2931712B2 (ja) |
| DE (1) | DE69113597T2 (ja) |
| GB (2) | GB9027992D0 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009508095A (ja) * | 2005-09-09 | 2009-02-26 | ヴィディーオー オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト | ヨーレートを求めるための方法および装置 |
| JP2012096193A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Canon Inc | 圧電振動子の駆動方法、該駆動方法による塵埃除去装置、超音波モータ |
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|---|---|---|---|---|
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| GB9220977D0 (en) * | 1992-10-06 | 1992-11-18 | British Aerospace | Method of and apparatus for compensating for material instabilities in piezoelectric materials |
| GB2272055B (en) * | 1992-11-03 | 1996-02-07 | Marconi Gec Ltd | A solid state vibrational gyroscope |
| GB2275845B (en) * | 1993-03-05 | 1997-04-23 | Bae Sema Ltd | Sonar transducers |
| JP3453724B2 (ja) * | 1994-06-03 | 2003-10-06 | アイシン精機株式会社 | 角速度検出装置 |
| JP3175489B2 (ja) * | 1994-08-24 | 2001-06-11 | 三菱電機株式会社 | 振動ジャイロおよび振動ジャイロの検査装置 |
| DE19710359B4 (de) * | 1997-03-13 | 2006-05-11 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Ermittlung einer Bewegungsgröße mit automatischer Schalenfaktornachführung |
| GB2327265B (en) * | 1997-07-11 | 2001-07-18 | British Aerospace | Process for reducing bias error in a vibrating structure sensor |
| US6698271B1 (en) | 1998-07-13 | 2004-03-02 | Bae Systems, Plc. | Process for reducing bias error in a vibrating structure sensor |
| US6272925B1 (en) | 1999-09-16 | 2001-08-14 | William S. Watson | High Q angular rate sensing gyroscope |
| GB0008365D0 (en) | 2000-04-06 | 2000-05-24 | British Aerospace | Control syste for a vibrating structure gyroscope |
| US6837108B2 (en) | 2002-04-23 | 2005-01-04 | Honeywell International Inc. | Increasing the dynamic range of a MEMS gyroscope |
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| GB8917223D0 (en) * | 1989-07-29 | 1990-04-25 | British Aerospace | Attitude sensor |
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1990
- 1990-12-22 GB GB909027992A patent/GB9027992D0/en active Pending
-
1991
- 1991-12-20 GB GB9127119A patent/GB2251072B/en not_active Revoked
- 1991-12-23 EP EP91203396A patent/EP0492739B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-23 DE DE69113597T patent/DE69113597T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-24 JP JP3340736A patent/JP2931712B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012096193A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-05-24 | Canon Inc | 圧電振動子の駆動方法、該駆動方法による塵埃除去装置、超音波モータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0492739A3 (en) | 1993-03-31 |
| GB9127119D0 (en) | 1992-02-19 |
| DE69113597D1 (de) | 1995-11-09 |
| JP2931712B2 (ja) | 1999-08-09 |
| DE69113597T2 (de) | 1996-03-07 |
| GB9027992D0 (en) | 1991-02-13 |
| GB2251072A (en) | 1992-06-24 |
| EP0492739B1 (en) | 1995-10-04 |
| GB2251072B (en) | 1994-12-14 |
| EP0492739A2 (en) | 1992-07-01 |
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