JPH06174477A - 振動ジャイロ用振動子 - Google Patents

振動ジャイロ用振動子

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Publication number
JPH06174477A
JPH06174477A JP4352643A JP35264392A JPH06174477A JP H06174477 A JPH06174477 A JP H06174477A JP 4352643 A JP4352643 A JP 4352643A JP 35264392 A JP35264392 A JP 35264392A JP H06174477 A JPH06174477 A JP H06174477A
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JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
resonance frequency
vibrating body
detection
piezoelectric elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP4352643A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Mori
章 森
Takeshi Nakamura
村 武 中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to DE69310799T priority patent/DE69310799T2/de
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Priority to US08/036,723 priority patent/US5349261A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力応答特性およびドリフト特性のよい、振
動ジャイロ用振動子を提供する。 【構成】 振動子10は正3角柱状の振動体12を含
む。振動体12の3つの側面の中央には、圧電素子14
a,14bおよび14cがそれぞれ形成される。2つの
圧電素子14aおよび14bは、たとえば、駆動用かつ
検出用として用いられる。他の圧電素子14cは、たと
えば、帰還用として用いられる。振動体12の稜線部1
2a,12bおよび12cがトリミングされることによ
って、検出側の共振周波数が、駆動側の共振周波数より
たとえば3Hz低くなるように調整されている。

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用振動子
に関し、特にたとえば、角速度を検知することにより移
動体の位置を検出して適切な誘導を行うナビゲーション
システム、あるいは外的振動を検知して適切な制振を行
うヨーレートセンサなどに応用できる振動ジャイロに用
いられる振動子に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の振動ジャイロ用振動子の一
例を示す斜視図であり、図8は図7の線VIII−VI
IIにおける断面図である。この振動子1は振動体2を
含む。振動体2は、たとえば恒弾性金属材料で、正3角
柱状に形成される。振動体2の3つの側面の中央には、
圧電素子3a,3bおよび3cがそれぞれ形成される。
これらの圧電素子3a,3bおよび3cは、それぞれ、
たとえば圧電セラミックの両主面に電極を形成したもの
である。
【0003】この振動子1では、たとえば、2つの圧電
素子3aおよび3bが、駆動用かつ検出用として用いら
れ、他の圧電素子3cが帰還用として用いられる。
【0004】さらに、この振動子1では、振動体2の稜
線部2a,2bおよび2cの中間部を適宜削ることによ
って、駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数とが一
致されている。
【0005】そして、この振動子1を振動ジャイロに用
いるためには、たとえば、帰還用の圧電素子3cと駆動
用の圧電素子3aおよび3bとの間に、自励振駆動する
ための帰還ループとして発振回路が接続される。この発
振回路からの信号によって、振動体2は帰還用の圧電素
子3c形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状態
で、振動子1が回転すれば、検出用の2つの圧電素子3
aおよび3b間に出力差が生じ、その出力差を測定する
ことによって回転角速度を検知することができる。
【0006】なお、この振動子1は、たとえば、2つの
圧電素子3aおよび3bを帰還用かつ検出用として用
い、他の圧電素子3cを駆動用として用いることもでき
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図7および図8に示す
振動子では、駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数
とが一致されているので、検出側の等価Qが高い。その
ため、この振動子では、検出側の出力の位相遅れが大き
く、出力応答特性がわるい。
【0008】さらに、図7および図8に示す振動子で
は、駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数とが一致
されているので、振動子の発振周波数が検出側の共振周
波数と一致する。ところが、共振周波数付近では振動子
のインピーダンス周波数特性がノンリニアな領域である
ため、温度変化などによって振動子の発振周波数やイン
ピーダンス周波数特性が変動した場合、2つの検出用の
圧電素子の出力差にドリフトが発生しやすい。
【0009】それゆえに、この発明の主たる目的は、出
力応答特性およびドリフト特性のよい、振動ジャイロ用
振動子を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、角柱状の振
動体と、振動体の側面に形成される圧電素子とを含み、
振動体の稜線部の中間部をトリミングして、駆動側の共
振周波数と検出側の共振周波数とを異ならせた、振動ジ
ャイロ用振動子である。
【0011】
【作用】この発明にかかる振動子は、駆動側の共振周波
数と検出側の共振周波数とを異ならせたので、検出側の
等価Qが低くなる。そのため、この発明にかかる振動子
では、検出側の出力の位相遅れが小さくなり、出力応答
特性がよくなる。
【0012】さらに、この発明にかかる振動子は、駆動
側の共振周波数と検出側の共振周波数とを異ならせたの
で、検出側のインピーダンス周波数特性がリニアな領域
で発振する。そのため、この発明にかかる振動子は、ド
リフト特性がよくなる。
【0013】
【発明の効果】この発明によれば、出力応答特性および
ドリフト特性のよい、振動ジャイロ用振動子が得られ
る。
【0014】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。
【0015】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
り、図2は図1の線II−IIにおける断面図である。
振動子10は振動体12を含む。振動体12は、たとえ
ば恒弾性金属材料などで、正3角柱状に形成される。振
動体12の3つの側面の中央には、圧電素子14a,1
4bおよび14cがそれぞれ形成される。圧電素子14
aは、たとえば圧電体16aを含む。この圧電体16a
の両面には、電極18aおよび20aが形成される。そ
して、一方の電極20aが、振動体12の側面に接着さ
れる。同様に、圧電素子14bおよび14cは、圧電体
16bおよび16cを含み、これらの圧電体16bおよ
び16cの両面にも、電極18b,18c,20bおよ
び20cがそれぞれ形成される。そして、電極20bお
よび電極20cが、振動体12の側面に接着される。こ
の振動子12では、2つの圧電素子14aおよび14b
が駆動用かつ検出用として用いられ、他の圧電素子14
cが帰還用として用いられる。
【0016】さらに、この振動子10では、振動体12
の稜線部12a,12bおよび12cの中間部をトリミ
ングすることによって、駆動側の共振周波数と検出側の
2つの共振周波数とを異ならせている。なお、振動体1
2の稜線部12a,12bおよび12cの中間部をトリ
ミングするためには、トリミングする部分を削ったり、
レーザによって熱溶融したりすればよい。この場合、駆
動側の共振周波数は、振動体12において圧電素子14
aおよび14bの間の稜線部12aの中間部のトリミン
グ量を多くするに従って低くなる。また、検出側の一方
の共振周波数は、振動体12において圧電素子14bお
よび14cの間の稜線部12bの中間部のトリミング量
を多くするに従って低くなり、検出側の他方の共振周波
数は、振動体12において圧電素子14aおよび14c
の間の稜線部12cの中間部のトリミング量を多くする
に従って低くなる。この実施例では、駆動側の2つの共
振周波数がほぼ一致され、検出側の共振周波数が駆動側
の共振周波数よりたとえば3Hz低くなるように調整さ
れている。
【0017】この振動子10の駆動側および検出側にお
けるインピーダンス周波数特性および位相周波数特性を
図3に示す。
【0018】この振動子10を振動ジャイロに用いるた
めには、たとえば、帰還用の圧電素子14cと駆動用の
圧電素子14aおよび14bとの間に、自励振駆動する
ための帰還ループとして発振回路が接続される。さら
に、検出用の2つの圧電素子14aおよび14bが、検
出回路として差動増幅回路の2つの入力端にそれぞれ接
続される。
【0019】したがって、この振動子10は、発振回路
からの信号によって、帰還用の圧電素子14c形成面に
直交する方向に屈曲振動する。
【0020】この状態で、振動子10がその軸方向を中
心として回転すると、コリオリ力によって振動子10の
振動方向が変わり、検出用の2つの圧電素子14aおよ
び14bに発生する電圧に差が生じる。これらの圧電素
子14aおよび14bの出力電圧の差は、差動増幅回路
によって増幅される。したがって、差動増幅回路の出力
から、振動子10に加わった回転角速度を検出すること
ができる。
【0021】この振動子10は、駆動側の共振周波数と
検出側の共振周波数とを異ならせたので、検出側の等価
Qが低くなる。そのため、この振動子10では、検出側
の出力の位相遅れが小さくなり、出力応答特性がよくな
る。
【0022】さらに、この振動子10は、駆動側の共振
周波数と検出側の共振周波数とを異ならせたので、検出
側のインピーダンス周波数特性がリニアな領域で発振す
る。そのため、この振動子10は、ドリフト特性がよく
なる。
【0023】図4は、図1および図2に示す実施例、図
1および図2に示す実施例において検出側の共振周波数
を駆動側の共振周波数よりたとえば1Hz低くした実施
例、および図7および図8に示す従来例において、角速
度の周波数に対する出力位相遅れ特性を示すグラフであ
る。
【0024】図5は、5Hzの角速度を加えたときの振
動子の駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数との差
に対する出力位相遅れ特性を示すグラフである。
【0025】図4および図5に示すグラフより、振動子
において駆動側の共振周波数と検出側の共振周波数とを
異ならせれば、出力応答特性がよくなることがわかる。
【0026】なお、図1および図2に振動子10では、
2つの圧電素子14aおよび14bが帰還用かつ検出用
として用いられ、1つの圧電素子14cが駆動用として
用いられてもよい。
【0027】図6はこの発明の他の実施例を示す断面図
である。図6に示す振動子10は、特に、正4角柱状の
振動体12を含む。この振動子12の4つの側面の中央
には、圧電素子14a,14b,14cおよび14dが
それぞれ形成される。
【0028】図6に示す振動子10では、2つの圧電素
子14aおよび14bが駆動用かつ検出用として用いら
れ、他の2つの圧電素子14cおよび14dが帰還用と
して用いられる。
【0029】さらに、図6に示す振動子10では、振動
体12の稜線部12a,12b,12cおよび12dの
中間部をトリミングすることによって、駆動側の共振周
波数と検出側の2つの共振周波数とを異ならせている。
この場合、駆動側の共振周波数は、振動体12において
圧電素子14aおよび14bの間の稜線部12aあるい
は圧電素子14cおよび14dの間の稜線部12cの中
間部のトリミング量を多くするに従って低くなる。ま
た、検出側の一方の共振周波数は、振動体12において
圧電素子14bおよび14cの間の稜線部12bの中間
部のトリミング量を多くするに従って低くなり、検出側
の他方の共振周波数は、振動体12において圧電素子1
4aおよび14dの間の稜線部12dの中間部のトリミ
ング量を多くするに従って低くなる。
【0030】図6に示す振動子10でも、駆動側の共振
周波数と検出側の共振周波数とを異ならせたので、出力
応答特性およびドリフト特性がよい。
【0031】なお、図6に示す振動子10において、2
つの圧電素子14aおよび14bが駆動用として用いら
れ、他の2つの圧電素子14cおよび14dが帰還用か
つ検出用として用いられてもよい。
【0032】上述の各実施例において、帰還用のみに用
いられる圧電素子は形成されなくてもよい。この場合、
駆動用の圧電素子が帰還用としても用いられる。
【0033】また、この発明では、正3角柱状や正4角
柱状に限らず他の多角柱状の振動体の稜線部の中間部を
トリミングして、駆動側の共振周波数と検出側の共振周
波数とを異ならせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図2】図1の線II−IIにおける断面図である。
【図3】図1および図2に示す実施例の駆動側および検
出側におけるインピーダンス周波数特性および位相周波
数特性を示すグラフである。
【図4】図1および図2に示す実施例、図1および図2
に示す実施例において検出側の共振周波数を駆動側の共
振周波数よりたとえば1Hz低くした実施例、および図
7および図8に示す従来例において、角速度の周波数に
対する出力位相遅れ特性を示すグラフである。
【図5】5Hzの角速度を加えたときの振動子の駆動側
の共振周波数と検出側の共振周波数との差に対する出力
位相遅れ特性を示すグラフである。
【図6】この発明の他の実施例を示す断面図である。
【図7】従来の振動ジャイロ用振動子の一例を示す斜視
図である。
【図8】図7の線VIII−VIIIにおける断面図で
ある。
【符号の説明】
10 振動子 12 振動体 12a,12b,12c 稜線部 14a,14b,14c 圧電素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】さらに、この振動子10では、振動体12
の稜線部12a,12bおよび12cの中間部をトリミ
ングすることによって、駆動側の共振周波数と検出側の
2つの共振周波数とを異ならせている。なお、振動体1
2の稜線部12a,12bおよび12cの中間部をトリ
ミングするためには、トリミングする部分を削ったり、
レーザによって熱溶融したりすればよい。この場合、駆
動側の共振周波数は、振動体12において圧電素子14
aおよび14bの間の稜線部12aの中間部のトリミン
グ量を多くするに従って低くなる。また、検出側の一方
の共振周波数は、振動体12において圧電素子14bお
よび14cの間の稜線部12bの中間部のトリミング量
を多くするに従って低くなり、検出側の他方の共振周波
数は、振動体12において圧電素子14aおよび14c
の間の稜線部12cの中間部のトリミング量を多くする
に従って低くなる。この実施例では、検出側の2つの共
振周波数がほぼ一致され、検出側の共振周波数が駆動側
の共振周波数よりたとえば3Hz低くなるように調整さ
れている。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角柱状の振動体、および前記振動体の側
    面に形成される圧電素子を含み、 前記振動体の稜線部の中間部をトリミングして、駆動側
    の共振周波数と検出側の共振周波数とを異ならせた、振
    動ジャイロ用振動子。
JP4352643A 1992-03-30 1992-12-09 振動ジャイロ用振動子 Pending JPH06174477A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4352643A JPH06174477A (ja) 1992-12-09 1992-12-09 振動ジャイロ用振動子
DE69310799T DE69310799T2 (de) 1992-03-30 1993-03-23 Vibrator mit abgeglichenen Kantenbereichen
EP93104799A EP0563761B1 (en) 1992-03-30 1993-03-23 Vibrator with trimmed ledge-line portions
US08/036,723 US5349261A (en) 1992-03-30 1993-03-25 Vibrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4352643A JPH06174477A (ja) 1992-12-09 1992-12-09 振動ジャイロ用振動子

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ID=18425451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4352643A Pending JPH06174477A (ja) 1992-03-30 1992-12-09 振動ジャイロ用振動子

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