JPH0571965A - 振動ジヤイロ - Google Patents

振動ジヤイロ

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JPH0571965A
JPH0571965A JP3236226A JP23622691A JPH0571965A JP H0571965 A JPH0571965 A JP H0571965A JP 3236226 A JP3236226 A JP 3236226A JP 23622691 A JP23622691 A JP 23622691A JP H0571965 A JPH0571965 A JP H0571965A
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JP
Japan
Prior art keywords
transducer
axis direction
angular velocity
axis
vibration
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3236226A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Sano
茂樹 佐野
Takeo Yokoyama
武男 横山
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Publication date
Application filed by Showa Electric Wire and Cable Co filed Critical Showa Electric Wire and Cable Co
Priority to JP3236226A priority Critical patent/JPH0571965A/ja
Publication of JPH0571965A publication Critical patent/JPH0571965A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】測定精度を向上させるための調整を容易にし、
信頼性を向上させる。 【構成】駆動用トランスデューサを励振し振動子本体を
x軸方向に振動させて速度を与えた状態で角速度ω=0
の時に発生する漏れ電圧を零に調整する補償用トランス
デューサを備えている。 【効果】検出用トランスデューサから角速度ω=0の時
に発生する漏れ電圧は補償用トランスデューサにより零
に調整される。補償用トランスデューサによりnull電圧
を零に調整することができるため、測定精度を向上させ
るための調整が容易となる。このためz軸回りに角速度
ωを受けたときにy軸方向に発生するコリオリの力によ
って起きるy軸方向の振動を検知することにより角速度
ωを高精度で測定することができ信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は飛行体、船舶、車両、ロ
ボットなどの位置、姿勢制御に適した振動ジャイロに関
し、特に、測定精度を向上させるための調整が容易で、
信頼性が高い振動ジャイロに係わる。
【0002】
【従来の技術】従来から、図3に示すように、x軸方向
に運動している物体にz軸回りに角速度Ωが加わるとy
軸方向にコリオリFcの力が発生することが知られてい
る。この原理を利用し、支持ピン10で支持された振動
子本体11をx軸面に貼着された駆動用トランスジュー
サ12によりx軸方向に屈曲振動を起こさせて速度を与
え、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生
するコリオリの力Fcによって起きるy軸方向の振動を
y軸面に貼着された検出用トランスジューサ13により
検知することにより、この角速度Ωを測定する振動ジャ
イロが提案されている(特開昭62−106315号、
特開平1−250014号、特開平2−51066号、
特開平2−80911号、特開平2−82164号、特
開平2−187621号、特開平2−187622号、
特開平2−201218号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの振動ジャイロ
にはその振動体に着目すれば音叉型や図示のような音片
型等色々の種類があるが、何れも振動体11に駆動用ト
ランスジューサ12によりx軸方向に屈曲振動させ、z
軸回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生するコ
リオリの力Fcによって起きるy軸方向の屈曲振動を検
出用トランスジューサ13により検知し、角速度Ωを測
定するものである。この場合、図4に示すように、x軸
方向の駆動用トランスジューサ12を励振して振動体1
1にx軸方向に圧縮、伸びの屈曲運動の振動を起こさせ
て速度を与えると、y軸方向の検出用トランスジューサ
13には静電的結合や振動体11に惹起した圧縮、伸び
の屈曲運動に対する機械的結合によってy軸方向の検出
用トランスジューサ13には振動子11がz軸回りに角
速度Ωを受けないとき、即ちΩ=0の時にも漏れ電圧が
出力される。この漏れ電圧(ヌル(null)電圧)が角速
度検出時の測定誤差の原因になる。振動ジャイロでは、
この null電圧を如何に少なく抑え、かつ null電圧の変
動を小さく抑えるかということが重要である。
【0004】このため、図5に示すように振動体11を
励振する駆動源としての発振器15から振動体11を駆
動用トランスジューサ12を介して励振し、検出用トラ
ンスジューサ13からの出力と、この発振器15を直接
利用して、発振器15から直列に設けた位相器16、増
幅器17を介した出力とをミキサー18に印加し両者を
調整して null電圧を出力時に相殺する方法がとられて
いる。
【0005】しかしながら、この方法ではその位相およ
び振幅を同時に調整することが非常に煩雑になる欠点が
ある。
【0006】
【目的】本発明は叙上の難点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、測定精度を向上させるための調整が容易で、
信頼性が高い振動ジャイロを提供せんとするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の振動ジャイロは、振動子本体をx軸方向に振
動させて速度を与える駆動用トランスジューサと、z軸
回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生するコリ
オリの力によって起きるy軸方向の屈曲振動を検知する
検出用トランスジューサとをそれぞれx軸面、y軸面に
貼着し、このy軸方向の屈曲振動を検知することにより
角速度Ωを測定する振動ジャイロであって、駆動用トラ
ンスジューサを励振し振動子本体をx軸方向に振動させ
て速度を与えた状態で角速度Ω=0の時に発生する漏れ
電圧を零に調整する補償用トランスジューサを備えたも
のである。
【0008】
【作用】x軸面に貼着された駆動用トランスジューサに
より振動子本体をx軸方向に振動させて速度を与える
と、y軸面に貼着された検出用トランスジューサから角
速度Ω=0の時に漏れ電圧が発生する。この漏れ電圧は
補償用トランスジューサにより零に調整される。補償用
トランスジューサにより null電圧を零に調整すること
ができるため、測定精度を向上させるための調整が容易
となる。このためz軸回りに角速度Ωを受けたときにy
軸方向に発生するコリオリの力によって起きるy軸方向
の振動を検知することにより角速度Ωを高精度で測定す
ることができ信頼性が向上する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の振動ジャイロを音片型に適用
した実施例につき図面を参照して説明する。図1におい
て、振動ジャイロは横断面4角形の直方体の音片で構成
された振動子本体1をx軸方向に屈曲運動の振動を起こ
させて速度を与え、z軸回りに角速度Ωを受けたときに
y軸方向に発生するコリオリの力Fcによって起きるy
軸方向の屈曲振動を検知することにより、この角速度Ω
を測定するものである。
【0010】本発明の振動ジャイロにおいて、振動子本
体1をx軸方向に振動させて速度を与える駆動用トラン
スジューサ2と、z軸回りに角速度Ωを受けたときにy
軸方向に発生するコリオリの力によって起きるy軸方向
の振動を検知する検出用トランスジューサ3とがそれぞ
れx軸面1x、y軸面1yに貼着されている。振動子本体
1のy軸面1yには、駆動用トランスジューサ2を励振
し振動子本体1をx軸方向に振動させて速度を与えた状
態で角速度Ω=0の時に検出用トランスジューサ3に発
生する漏れ電圧を零に調整する補償用トランスジューサ
4が貼着されている。なお、図1には明示されていない
が、x軸面、y軸面の両側に駆動用トランスジューサ
2、検出用トランスジューサ3し、各軸面に2個のトラ
ンスジューサを貼着してもよい。
【0011】この振動子本体1は温度特性を考慮して恒
弾性のNi−SPAN−Cまたはエリンバ、ステンレス
スチールなどの金属や石英、水晶、セラミックなどの電
気絶縁物で構成されている。恒弾性の電気絶縁物として
はヤング率の温度係数が小さく線膨張係数が小さい絶縁
物で、ガラスが好適に採用される。ガラスは恒弾性であ
る他、メカニカルQが大きく等方的であり、振動子とし
て必要な特性を備えている。ガラスとしては、低膨張の
鉛を含むガラスが特に好ましい。例えば、鉛を含むガラ
スとしては、PbO-SiO2、PbO-B2O3、PbO-P2O5系、R2O-Pb
O-SiO2、R2O-CaO-PbO-SiO2、R2O-ZnO-PbO-SiO2、R2O-Ba
O-PbO-SiO2、R2O-Al2O3-PbO-SiO2(R2O:Na2O、K2O)系ま
たはこれらのSiO2分をB2O3若しくはP2O5で置換した系が
採用できる。
【0012】一般に、振動ジャイロに使用する振動子本
体は特に断面2次モーメントの関係で厳密に正n角形
(nは3以上の正の整数)である必要があるので、断面
の角度精度、寸法精度等を厳格に規定するため、切削、
研磨して調整を行なう際に、恒弾性絶縁物、特にガラス
ではその作業が容易である。振動子本体1が恒弾性絶縁
物で構成される場合、駆動用トランスジューサ2、検出
用トランスジューサ3、補償用トランスジューサ4の形
成のためには、振動子本体1のx軸面1x、y軸面1yに
アース電極2x、3x、4xが蒸着または金属箔により形
成し、駆動用圧電トランスジューサ2、検出用圧電トラ
ンスジューサ3、補償用トランスジューサ4はそれぞれ
このアース電極2x、3x、4xに貼着される。振動子本
体1表面電極2y、3y、4yはこの駆動用圧電トランス
ジューサ2、検出用圧電トランスジューサ3、補償用ト
ランスジューサ4に蒸着または金属箔により形成されて
いる。なお、振動子本体1が金属などの導体で構成され
る場合にはこのようなアース電極は不用である。図1に
示すように、振動子本体1は支持棒Sにより支持され
る。
【0013】このように構成された振動ジャイロにおい
て、図2に示すように、発振器5からアース電極2x、
表面電極2y間に駆動信号 Asinωt(ここにAは振幅、ωは発振器5の駆動信
号角周波数) を印加して駆動用圧電トランスジューサ2により振動子
本体1のx軸方向に振動させて速度を与えると、z軸回
りの角速度Ω=0のときでも静電的または機械的結合に
よって検出用圧電トランスジューサ3のアース電極3
x、表面電極3yにはnull電圧(漏れ電圧) Bsin(ωt+α)(ここにBは振幅) を生じる。このnull電圧を零に調整するために同じく発
振器5から位相器6、増幅器7を介して補償用トランス
ジューサ4のアース電極4x、表面電極4yへ補償用電圧 Csin(ωt+β)(ここにCは振幅) を加える。
【0014】こうして発振器5から位相器6、増幅器7
を介して印加される電圧の振幅Cおよび位相βを調整し
て出力 OUTに現れる null電圧を零にすることが可能と
なる。この状態でz軸回りの角速度Ωが加わると、検出
用圧電トランスジューサ3に現れるコリオリの力Fcに
よる振動を検出することができ、これから角速度Ωを測
定することが可能である。
【0015】この振動ジャイロでは補償用トランスジュ
ーサにより null電圧を零に調整することができるた
め、測定精度を向上させるための調整を容易にし、信頼
性を高くすることができる。なお、以上の実施例では振
動ジャイロを4角形の直方体振動体を使用した音片型に
適用した例について説明したが、本発明の振動ジャイロ
は横断面n角形(nは3または5以上)の多辺体の音片
型にも適用でき、音叉型等に応用する場合についても等
しく適用できる。この場合、x軸方向、y軸方向とはそ
の横断面n角形のx軸方向、y軸方向成分をいうものと
する。
【0016】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動ジャイロによれば、振動子本体をx軸方向に振
動させて速度を与える駆動用トランスジューサと、z軸
回りに角速度Ωを受けたときにy軸方向に発生するコリ
オリの力によって起きるy軸方向の振動を検知する検出
用トランスジューサとをそれぞれx軸面、y軸面に貼着
し、このy軸方向の振動を検知することにより角速度Ω
を測定する振動ジャイロであって、駆動用トランスジュ
ーサを励振し振動子本体をx軸方向に振動させて速度を
与えた状態で角速度Ω=0の時に発生する漏れ電圧を零
に調整する補償用トランスジューサを備えたことによ
り、測定精度を向上させるための調整を容易にし、信頼
性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動ジャイロの斜視図。
【図2】本発明による振動ジャイロを用いた電気回路
図。
【図3】従来の振動ジャイロの斜視図。
【図4】振動ジャイロの動作説明図。
【図5】従来の振動ジャイロを用いた電気回路図。
【符号の説明】 1……振動子本体 2……駆動用トランスジューサ 3……検出用トランスジューサ 1x……x軸面 1y……y軸面 Fc……コリオリの力 Ω……角速度 4……補償用トランスジューサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動子本体をx軸方向に振動させて速度を
    与える駆動用トランスジューサと、z軸回りに角速度Ω
    を受けたときにy軸方向に発生するコリオリの力によっ
    て起きるy軸方向の振動を検知する検出用トランスジュ
    ーサとをそれぞれx軸面、y軸面に貼着し、このy軸方
    向の振動を検知することにより角速度Ωを測定する振動
    ジャイロであって、前記駆動用トランスジューサを励振
    し前記振動子本体をx軸方向に振動させて速度を与えた
    状態で前記角速度Ω=0の時に発生する漏れ電圧を零に
    調整する補償用トランスジューサを備えたことを特徴と
    する振動ジャイロ。
JP3236226A 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ Withdrawn JPH0571965A (ja)

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JP3236226A JPH0571965A (ja) 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ

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JP3236226A Withdrawn JPH0571965A (ja) 1991-09-17 1991-09-17 振動ジヤイロ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038675A1 (ja) * 2004-10-07 2006-04-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 角速度センサ

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Effective date: 19981203