JPH0545167A - 振動ジヤイロ - Google Patents

振動ジヤイロ

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JPH0545167A
JPH0545167A JP3228290A JP22829091A JPH0545167A JP H0545167 A JPH0545167 A JP H0545167A JP 3228290 A JP3228290 A JP 3228290A JP 22829091 A JP22829091 A JP 22829091A JP H0545167 A JPH0545167 A JP H0545167A
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    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動体が反っても回転角速度を正確に検出す
ることができる、振動ジャイロを提供する。 【構成】 振動ジャイロ10は、たとえば正3角柱状の
振動体12を含み、振動体12の2つの側面には、2つ
の駆動用かつ検出用の圧電素子14aおよび14bが形
成される。これらの圧電素子には、発振回路30の出力
端が接続される。さらに、これらの圧電素子は、それら
の出力を検出する検出回路としての差動増幅器34の2
つの入力端にそれぞれ接続される。差動増幅器34の出
力端は、同期検波回路38および平滑回路40などを介
して、合成回路としての差動増幅回路42の一方の入力
端に接続される。さらに、差動増幅器34の出力端は、
積分回路46および増幅回路48などを介して、合成回
路の他方の入力端に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特に、柱状の振動体と振動体の側面に形成され振動体の
振動を検出するための2つの検出用の圧電素子とを有
し、たとえば自動車のナビゲーションシステムやビデオ
カメラの手ぶれ防止用などに用いられる、振動ジャイロ
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の振動ジャイロでは、振動
体に振動が与えられる。この状態で、ほぼ同じ大きさの
正弦波信号が、2つの検出用の圧電素子から出力され
る。そして、振動体の軸を中心として回転すると、コリ
オリ力によって、振動体の振動方向が変化し、回転角速
度に応じて、一方の検出用の圧電素子からの出力信号の
電圧が大きくなり、他方の検出用の圧電素子からの出力
信号の電圧が小さくなる。そのため、2つの検出用の圧
電素子の出力信号の電圧差によって、回転角速度が検出
される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の振動
ジャイロでは、初期的には回転角速度を正確に検出する
ことができるが、温度変化によって振動体が反った場
合、その反りに応じた大きさの信号が、たとえば、一方
の検出用の圧電素子の出力信号に加算されるとともに他
方の検出用の圧電素子の出力信号から減算され、回転角
速度を正確に検出することができなくなってしまうとい
う問題を有する。なお、振動体の反りは、振動体の加工
歪、振動体およびそれに形成される圧電素子の線膨張係
数の違い、あるいは組立精度に起因する。このように従
来の振動ジャイロでは、振動子の反りが回転角速度によ
るものか温度変化によるものかを見分けることができな
かった。
【0004】このような問題を解決するために、振動体
の近傍にヒータを設けて振動体の温度を一定に保つこと
が考えられるが、消費電力が増え、形状が大きくなり、
安定化に多くの時間がかかってしまう。また、温度変化
による特性の変化を補償するための回路が工夫されてい
るが、圧電素子ごとの特性の違いや補正できる特性に限
度があり、決め手とはならない。
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、振
動体が反っても回転角速度を正確に検出することができ
る、振動ジャイロを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、柱状の振動
体と、振動体を振動するための発振回路と、振動体の側
面に形成され、振動体の振動を検出するための2つの検
出用の圧電素子と、その2つの入力端が2つの検出用の
圧電素子にそれぞれ接続され、2つの検出用の圧電素子
の出力信号の差を検出するための検出回路と、その入力
端が検出回路の出力端に接続され、検出回路の出力を振
動体の振動に同期して検波するための同期検波回路と、
その入力端が同期検波回路の出力端に接続され、同期検
波回路の出力を平滑するための平滑回路と、その入力端
が検出回路の出力端に接続され、検出回路の出力を積分
するための積分回路と、一方の入力端が平滑回路の出力
端に接続され、他方の入力端が積分回路の出力端に接続
され、平滑回路の出力および積分回路の出力を合成する
ための合成回路とを含む、振動ジャイロである。
【0007】
【作用】発振回路によって、振動体が振動される。この
状態で、2つの検出用の圧電素子からは、それぞれ、振
動体の振動に応じた正弦波信号が出力される。これらの
出力信号は、振動体の回転角速度に応じて、一方の出力
信号の電圧が大きくなり、他方の出力信号の電圧が小さ
くなる。また、振動体が反った場合、その反りに応じた
大きさの誤差信号が、検出用の圧電素子の出力信号に重
畳される。そして、これらの出力信号の差が、検出回路
から出力される。したがって、検出回路の出力は、振動
体の回転角速度に応じた大きさのコリオリ信号と振動体
の反り応じた大きさの誤差信号とを含む。
【0008】検出回路の出力は、同期検波回路によっ
て、振動体の振動に同期して検波され、検波された出力
は、平滑回路で平滑される。したがって、平滑回路の出
力は、振動体の回転角速度に応じた大きさのコリオリ信
号以外に、振動体の反りに応じた大きさの誤差信号を含
む。
【0009】また、検出回路の出力は、積分回路で積分
される。したがって、振動体の回転角速度に応じたコリ
オリ信号および誤差信号の交流分が取り除かれ、積分回
路の出力は、振動体の反りに応じた大きさの直流信号と
なる。
【0010】そして、平滑回路の出力と積分回路の出力
とが、合成回路で合成される。この場合、平滑回路の出
力中の振動体の反りに応じた大きさの信号が、積分回路
の出力すなわち振動体の反りに応じた大きさの信号で相
殺される。したがって、合成回路の出力は、振動体の回
転角速度に応じた大きさの信号となる。
【0011】
【発明の効果】この発明によれば、振動体が反っても回
転角速度を正確に検出することができる、振動ジャイロ
が得られる。
【0012】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。
【0013】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示すブロック回
路図である。この振動ジャイロ10は、たとえば正3角
柱状の振動体12を含む。この振動体12は、たとえば
エリンバ,鉄−ニッケル合金,石英,ガラス,水晶,セ
ラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形
成される。
【0014】この振動体12には、その3つの側面の中
央部にそれぞれ圧電素子14a,14bおよび14cが
形成される。圧電素子14aは、たとえば磁器からなる
圧電層16を含み、圧電層16の両主面にはそれぞれ電
極18および20が形成される。なお、これらの電極1
8および20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,蒸着等の薄膜技術であ
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14bおよび14cも、それぞれ、た
とえば磁器からなる圧電層16を含み、それらの圧電層
16の両主面にも、電極18および20が、それぞれ形
成される。そして、これらの圧電素子14a〜14cの
一方の電極18が、たとえば接着剤で振動体12に接着
される。
【0015】この実施例では、たとえば、2つの圧電素
子14aおよび14bが駆動用かつ検出用に用いられ、
他の圧電素子14cが帰還用に用いられる。
【0016】帰還用の圧電素子14cと、駆動用かつ検
出用の圧電素子14aおよび14bとの間には、振動体
12を自励振駆動するための帰還ループとして発振回路
30が接続される。この場合、帰還用の圧電素子14c
が発振回路30の入力端30aに接続され、発振回路3
0の第1の出力端30bが、抵抗器32aおよび32b
を介して、駆動用かつ検出用の圧電素子14aおよび1
4bに、それぞれ接続される。
【0017】さらに、2つの圧電素子14aおよび14
bは、検出回路としてたとえばオペアンプからなる差動
増幅器34の非反転入力端34aおよび反転入力端34
bに、それぞれ接続される。この差動増幅器34は、そ
れらの圧電素子14aおよび14bの出力信号の差を検
出するためのものである。
【0018】差動増幅器34の出力端34cは、結合用
のコンデンサ36を介して、たとえばトランジスタやサ
イリスタなどのスイッチング素子を有する同期検波回路
38の第1の入力端38aに接続される。また、この同
期検波回路38の第2の入力端38bには、発振回路3
0の同期信号を出力する第2の出力端30cが接続され
る。この同期検波回路38は、差動増幅器34の出力
を、発振回路30による振動体12の振動に同期して、
検波するためのものである。
【0019】同期検波回路38の出力端38cは、たと
えばRCフィルタからなる平滑回路40の入力端40a
に接続される。この平滑回路40は、同期検波回路38
の出力を平滑するためのものである。
【0020】平滑回路40の出力端40bは、合成回路
としての差動増幅回路42の一方の入力端に接続され
る。この実施例では、差動増幅回路42は、たとえばオ
ペアンプ44を有し、オペアンプ44の非反転入力端4
4aに、平滑回路40の出力端40bが接続される。こ
の差動増幅回路42は、平滑回路40の出力から後述の
増幅回路48の出力を減算するように、それらの出力を
合成するためのものである。
【0021】さらに、上述の差動増幅器34の出力端3
4bは、たとえば2段のRCローパスフィルタからなる
積分回路46の入力端46aに接続される。この積分回
路46は、差動増幅器34の出力を積分するためのもの
である。
【0022】積分回路46の出力端46bは、増幅回路
48の入力端48aに接続される。この増幅回路48
は、積分回路46の出力を増幅するためのものである。
【0023】増幅回路48の出力端48bは、可変抵抗
器50の可動端50aに接続される。この可変抵抗器5
0の2つの固定端50bおよび50cは、上述の差動増
幅回路42の2つの入力端すなわちオペアンプ44の非
反転入力端44aおよび反転入力端44bに、それぞれ
接続される。また、可変抵抗器50の一方の固定端50
cは、抵抗器52を介して接地される。これら可変抵抗
器50および抵抗器52は、増幅回路48の出力を所定
の大きさに分圧した形で、差動増幅回路42の他方の入
力端すなわちオペアンプ44の反転入力端44bに与え
るためのものである。
【0024】次に、図2などを参照して、この振動ジャ
イロ10の動作について説明する。なお、図2はこの振
動ジャイロ10において振動体12に反りが生じた場合
の回転時の各部の出力の一例を示すグラフであり、
(A),(B),(C),(D),(E),(F)およ
び(G)は、一方の検出用の圧電素子14a,他方の検
出用の圧電素子14b,差動増幅器34,同期検波回路
38,平滑回路40,積分回路46および差動増幅回路
42のそれぞれの出力を示す。
【0025】この振動ジャイロ10では、発振回路30
によって、2つの圧電素子14aおよび14bに駆動信
号が与えられる。そのため、振動体12が、圧電素子1
4cの主面に直交する方向に振動する。この状態で、2
つの圧電素子14aおよび14bからは、それぞれ、振
動体12の振動に応じたほぼ同じ大きさの正弦波信号が
出力される。これらの出力信号は、振動体12の回転角
速度に応じて、たとえば、一方の検出用の圧電素子14
aの出力信号の電圧が大きくなり、他方の検出用の圧電
素子14bの出力信号の電圧が小さくなる。また、振動
体12が温度変化などによって反った場合、その反りに
応じた大きさの誤差信号が、検出用の圧電素子14aお
よび14bの出力信号に重畳される。
【0026】そして、2つの圧電素子14aおよび14
bの出力信号の差が、検出回路としての差動増幅器34
から出力される。したがって、差動増幅器34の出力
は、振動体12の回転角速度に応じた大きさのコリオリ
信号と振動体12の反りに応じた大きさの誤差信号とを
含む。
【0027】差動増幅器34の出力は、同期検波回路3
8によって、振動体12の振動に同期して検波され、検
波された信号は、平滑回路40で平滑される。したがっ
て、平滑回路40の出力は、振動体12の回転角速度に
応じた大きさの信号以外に、振動体12の反りに応じた
大きさの信号を含む。この平滑回路40の出力は、差動
増幅回路42の一方の入力端に与えられる。
【0028】また、差動増幅器34の出力は、積分回路
46で積分される。したがって、振動体12の回転角速
度に応じたコリオリ信号と誤差信号の交流分が取り除か
れ、積分回路46の出力は、振動体12の反りに応じた
大きさの直流信号となる。この積分回路46の出力は、
増幅回路48で増幅され、可変抵抗器50などで所定の
大きさに分圧した形で差動増幅回路42の他方の入力端
に与えられる。
【0029】そして、合成回路としての差動増幅回路4
2では、平滑回路40の出力中の振動体12の反りに応
じた大きさの誤差信号が補正される。したがって、差動
増幅回路42の出力は、振動体12の回転角速度に応じ
た大きさの信号となる。したがって、この振動ジャイロ
10では、振動体12が反っても回転角速度を正確に検
出することができる。なお、この振動ジャイロ10で
は、振動体12の反りによる誤差を補正する場合と同様
にして、個々の検出用の圧電素子14aおよび14bの
特性の経時変化による誤差を補正することができる。
【0030】さらに、この振動ジャイロ10では、可変
抵抗器50を調整することによって、合成回路としての
差動増幅回路42の他方の入力端への信号の大きさを変
えることができる。したがって、振動体12の反りに応
じた信号を正確に補正することができる。そのため、回
転角速度を正確に検出することができる。
【0031】なお、上述の実施例では、正3角柱状の振
動体が用いられ、さらに、振動体を自励振駆動している
が、この発明では、たとえば4角柱状など他の柱状の振
動体が用いられてもよく、また、振動体を自励振駆動せ
ずに他励振駆動してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック回路図であ
る。
【図2】図1に示す振動ジャイロにおいて振動体に反り
が生じた場合の回転時の各部の出力の一例を示すグラフ
であり、(A)は一方の検出用の圧電素子の出力を示
し、(B)は他方の検出用の圧電素子の出力を示し、
(C)は差動増幅器の出力を示し、(D)は同期検波回
路の出力を示し、(E)は平滑回路の出力を示し、
(F)は積分回路の出力を示し、(G)は差動増幅回路
の出力を示す。
【符号の説明】
10 振動ジャイロ 12 振動体 14a,14b,14c 圧電素子 30 発振回路 34 差動増幅器 38 同期検波回路 40 平滑回路 42 作動増幅回路 46 積分回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 柱状の振動体、 前記振動体を振動するための発振回路、 前記振動体の側面に形成され、前記振動体の振動を検出
    するための2つの検出用の圧電素子、 その2つの入力端が前記2つの検出用の圧電素子にそれ
    ぞれ接続され、前記2つの検出用の圧電素子の出力信号
    の差を検出するための検出回路、 その入力端が前記検出回路の出力端に接続され、前記検
    出回路の出力を前記振動体の振動に同期して検波するた
    めの同期検波回路、 その入力端が前記同期検波回路の出力端に接続され、前
    記同期検波回路の出力を平滑するための平滑回路、 その入力端が前記検出回路の出力端に接続され、前記検
    出回路の出力を積分するための積分回路、および 一方の入力端が前記平滑回路の出力端に接続され、他方
    の入力端が前記積分回路の出力端に接続され、前記平滑
    回路の出力および前記積分回路の出力を合成するための
    合成回路を含む、振動ジャイロ。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5874674A (en) * 1988-08-12 1999-02-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibrator including piezoelectric electrodes or detectors arranged to be non-parallel and non-perpendicular to coriolis force direction and vibratory gyroscope using the same
US5349857A (en) * 1988-08-12 1994-09-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Vibratory gyroscope
JPH06300567A (ja) * 1993-02-22 1994-10-28 Murata Mfg Co Ltd ジャイロ出力検出方法
US6282956B1 (en) 1994-12-29 2001-09-04 Kazuhiro Okada Multi-axial angular velocity sensor
JPH07151553A (ja) * 1993-10-07 1995-06-16 Murata Mfg Co Ltd 振動ジャイロ
DE69416654T2 (de) * 1993-12-21 1999-09-16 Murata Manufacturing Co Vibrationskreisel
JP3201135B2 (ja) * 1994-03-30 2001-08-20 株式会社村田製作所 振動ジャイロ検出方式
US5698784A (en) * 1996-01-24 1997-12-16 Gyration, Inc. Vibratory rate gyroscope and methods of assembly and operation
US6621460B2 (en) * 2001-05-21 2003-09-16 The Boeing Company Instrument alignment devices and methods
US7777480B2 (en) 2007-09-08 2010-08-17 Andrew Llc Antenna Orientation Sensor
JP5360362B2 (ja) * 2008-07-17 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム
JP5360361B2 (ja) * 2008-07-17 2013-12-04 セイコーエプソン株式会社 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60188809A (ja) * 1984-03-09 1985-09-26 Nippon Denso Co Ltd 振動型角速度検出装置
GB9018661D0 (en) * 1990-08-24 1990-10-10 British Aerospace Multipole vibrating surface gyroscope
JP2541375B2 (ja) * 1990-12-11 1996-10-09 株式会社村田製作所 検知回路
US5272922A (en) * 1991-03-06 1993-12-28 Watson Industries, Inc. Vibrating element angular rate sensor system and north seeking gyroscope embodiment thereof

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Publication number Publication date
DE69207110D1 (de) 1996-02-08
EP0527394A2 (en) 1993-02-17
US5349856A (en) 1994-09-27
JP3036145B2 (ja) 2000-04-24
DE69207110T2 (de) 1996-07-11
EP0527394B1 (en) 1995-12-27
EP0527394A3 (en) 1993-05-19

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