JPH0650760A - Signal processing circuit for vibrating gyro - Google Patents

Signal processing circuit for vibrating gyro

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JPH0650760A
JPH0650760A JP4205455A JP20545592A JPH0650760A JP H0650760 A JPH0650760 A JP H0650760A JP 4205455 A JP4205455 A JP 4205455A JP 20545592 A JP20545592 A JP 20545592A JP H0650760 A JPH0650760 A JP H0650760A
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JP
Japan
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circuit
output
full
voltage
circuits
Prior art date
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Application number
JP4205455A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Moribayashi
敏之 盛林
Tatsuo Yokoyama
達夫 横山
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0650760A publication Critical patent/JPH0650760A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the signal processing circuit, of an equilateral-triangular sound-reed type vibrating gyro, wherein a drift voltage is eliminated and the correction of a phase and the fine correction of an amplitude are not required. CONSTITUTION:Piezoelectric elements 22, 23 are used for driving and a driving signal is supplied from an oscillation circuit 25. A piezoelectric element 24 is used for feed-backing, and its output is input to the oscillation circuit 25. The piezoelectric elements 22, 23 are used also for detection, and their outputs are input to a differential complification circuit 28 via AC coupling circuits 80a, 80b, full-wave rectification circuits 27a, 27b and smoothing circuits 81a, 81b. Thereby, a Coriolis' force which is proportional to the angular velocity of rotation of a vibrator 21 can be detected from the output of the differential amplification circuit 28.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の回転角速度を
検出するジャイロ、特に正三角形音片形振動ジャイロの
信号処理回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing circuit for a gyro that detects the rotational angular velocity of a moving body, and more particularly to a signal processing circuit for an equilateral triangular vibrating gyro.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジャイロは、ナビゲーションシステムの
推測航法において、車体の回転角速度を求める場合など
に用いられる。ナビゲーションシステムの推測航法と
は、車体の動き(方位)を測定して、現在位置を求め
る。ジャイロには、回転慣性を利用した「コマジャイ
ロ」、光の干渉・位相差を利用した「光ファイバジャイ
ロ」、ガスの流れ・温度差を利用した「ガスレートジャ
イロ」などがある。しかし、いずれも大きな装置で、メ
ンテナンスや起動時間がかかるものがあり、また非常に
高価で民生用には適さない。そこで、振動ジャイロが開
発され、民生用に商品化されている。振動ジャイロに
も、「音片形振動ジャイロ」、「音叉形振動ジャイロ」
および「正三角形音片形振動ジャイロ」などがあり、そ
の中で「正三角形音片形振動ジャイロ」が高感度で優れ
ている。
2. Description of the Related Art A gyro is used in dead-reckoning navigation of a navigation system, for example, when determining a rotational angular velocity of a vehicle body. Dead reckoning of a navigation system measures the movement (azimuth) of the vehicle body to obtain the current position. The gyro includes a "coma gyro" that uses rotational inertia, an "optical fiber gyro" that uses light interference and phase difference, and a "gas rate gyro" that uses gas flow and temperature difference. However, all of them are large devices that require maintenance and start-up time, and are extremely expensive and not suitable for consumer use. Therefore, a vibration gyro has been developed and commercialized for consumer use. "Vibration gyro", "Tone piece type vibration gyro", "Tuning fork type vibration gyro"
There are also "equal triangle sound piece type vibrating gyro" and the like. Among them, "equal triangle sound piece type vibrating gyro" is high in sensitivity and excellent.

【0003】図11は、従来の正三角形音片形振動ジャ
イロにおける信号処理回路の概略的な電気的構成を示す
ブロック図である。振動ジャイロの振動子1の左右2辺
の圧電素子2および3は駆動用として用い、残る1辺の
圧電素子4を帰還用としてその出力を発振回路5に入力
する。また、圧電素子2および3は、検出用として兼用
する。発振回路5から、位相補正回路6を介して、圧電
素子2および3に駆動信号を印加して振動子1を励振さ
せる。その状態で、振動子1を参照符7の方向に回転さ
せると、回転角速度に比例したコリオリ力によって発生
した電圧が駆動信号に重畳し、圧電素子2の出力電圧8
および圧電素子3の出力電圧9を発生させる。そのと
き、コリオリ力による左右の検出電圧が逆位相となるた
め、出力電圧8および9のように、電圧出力に差が生じ
る。圧電素子の出力電圧8および9を、振幅補正回路1
0で補正を行い、差動増幅回路11によって差動増幅す
ると、圧電素子2および3の駆動信号は相殺されるの
で、コリオリ力によって発生した電圧12のみを取出す
ことができる。このコリオリ力によって発生した電圧1
2を、同期検波回路13によって半波整流を行い、電圧
出力14が得られる。この電圧出力14を、直流増幅回
路15によって平滑して、回転角速度に比例した電圧出
力16を得ることができる。
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in a conventional equilateral triangular vibrating gyro. The piezoelectric elements 2 and 3 on the left and right sides of the vibrator 1 of the vibrating gyro are used for driving, and the remaining piezoelectric elements 4 on one side are used for feedback and the output thereof is input to the oscillation circuit 5. Further, the piezoelectric elements 2 and 3 also serve as detection. A drive signal is applied from the oscillation circuit 5 to the piezoelectric elements 2 and 3 via the phase correction circuit 6 to excite the vibrator 1. In that state, when the vibrator 1 is rotated in the direction of reference numeral 7, the voltage generated by the Coriolis force proportional to the rotation angular velocity is superimposed on the drive signal, and the output voltage 8 of the piezoelectric element 2 is increased.
And the output voltage 9 of the piezoelectric element 3 is generated. At this time, the detected voltages on the left and right due to the Coriolis force have opposite phases, so that a difference occurs in the voltage outputs, like the output voltages 8 and 9. The output voltages 8 and 9 of the piezoelectric element are compared with the amplitude correction circuit 1
When the correction signal is corrected to 0 and differentially amplified by the differential amplifier circuit 11, the drive signals of the piezoelectric elements 2 and 3 are canceled out, so that only the voltage 12 generated by the Coriolis force can be taken out. Voltage 1 generated by this Coriolis force
Half-wave rectification of the signal 2 is performed by the synchronous detection circuit 13 to obtain a voltage output 14. The voltage output 14 can be smoothed by the DC amplification circuit 15 to obtain the voltage output 16 proportional to the rotational angular velocity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の図11における
正三角形音片形振動ジャイロでは、圧電素子2および3
に駆動信号を印加して、その状態で振動子1を回転させ
ると、コリオリ力によって発生する電圧以外に、ドリフ
ト電圧も駆動信号に重畳する。ドリフト電圧とは、振動
子1や圧電素子2および3が温度や振動などの外部環境
によって歪んだ結果、発生する電圧である。従来の振動
ジャイロでは、このドリフト電圧が除去できず、誤差要
因としてそのまま出力されている。また、振動ジャイロ
の処理回路、圧電素子のサイズまたは取付精度、あるい
は素子自体の電圧出力係数のバラツキによって、圧電素
子2および3の出力電圧には位相差および振幅差が生じ
る。そこで、位相の補正および振幅の微少補正のため
に、図11の位相補正回路6および振幅補正回路10が
必要になる。
In the above-described equilateral triangular vibrating gyroscope shown in FIG. 11, the piezoelectric elements 2 and 3 are used.
When a drive signal is applied to the oscillator 1 and the vibrator 1 is rotated in that state, not only the voltage generated by the Coriolis force but also the drift voltage is superimposed on the drive signal. The drift voltage is a voltage generated as a result of the vibrator 1 and the piezoelectric elements 2 and 3 being distorted by an external environment such as temperature and vibration. In the conventional vibration gyro, this drift voltage cannot be removed and is output as it is as an error factor. Further, due to the size of the vibration gyro processing circuit, the size or mounting accuracy of the piezoelectric element, or the variation in the voltage output coefficient of the element itself, a phase difference and an amplitude difference occur in the output voltage of the piezoelectric elements 2 and 3. Therefore, the phase correction circuit 6 and the amplitude correction circuit 10 shown in FIG. 11 are required for the phase correction and the minute amplitude correction.

【0005】本発明の目的は、ドリフト電圧を除去し、
位相の補正および振幅の微少補正が不要な正三角形音片
型振動ジャイロの信号処理回路を提供することである。
An object of the present invention is to eliminate drift voltage,
It is an object of the present invention to provide a signal processing circuit of an equilateral triangular piece vibrating gyro, which does not require phase correction and minute amplitude correction.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、正三角形音片
形振動ジャイロの左右圧電素子からの出力電圧のうち、
コリオリ力によるものを検出し、コリオリ力に対応して
角速度を検出する振動ジャイロの信号処理回路におい
て、左右圧電素子からの出力電圧をそれぞれ全波整流す
る一対の全波整流回路と、各全波整流回路からの出力電
圧の差を増幅する差動増幅回路とを含むことを特徴とす
る振動ジャイロの信号処理回路である。
According to the present invention, among the output voltages from the left and right piezoelectric elements of an equilateral triangular vibrating gyro,
In a signal processing circuit of a vibration gyro that detects the Coriolis force and detects the angular velocity corresponding to the Coriolis force, a pair of full-wave rectifier circuits that full-wave rectify the output voltages from the left and right piezoelectric elements A vibration gyro signal processing circuit, comprising: a differential amplifier circuit that amplifies a difference in output voltage from a rectifier circuit.

【0007】また本発明は、正三角形音片形振動ジャイ
ロの左右圧電素子からの出力電圧のうち、コリオリ力に
よるものを検出し、コリオリ力に対応して角速度を検出
する振動ジャイロの信号処理回路において、左右圧電素
子からの出力電圧のうちの交流成分をそれぞれ取出す一
対の交流結合回路と、各交流結合回路からの交流出力電
圧をそれぞれ全波整流する一対の全波整流回路と、各全
波整流回路からの出力をそれぞれ平滑する一対の平滑回
路と、各平滑回路からの出力電圧の差を増幅する差動増
幅回路とを含むことを特徴とする振動ジャイロの信号処
理回路である。
Further, according to the present invention, a signal processing circuit for a vibration gyro that detects the output voltage from the left and right piezoelectric elements of the equilateral triangular vibrating gyro by the Coriolis force and detects the angular velocity corresponding to the Coriolis force. In, in the output voltage from the left and right piezoelectric elements, a pair of AC coupling circuits for respectively extracting the AC components, a pair of full-wave rectification circuits for full-wave rectifying the AC output voltage from each AC coupling circuit, and each full-wave A vibrating gyro signal processing circuit comprising: a pair of smoothing circuits for respectively smoothing outputs from the rectifier circuits; and a differential amplifier circuit for amplifying a difference between output voltages from the respective smoothing circuits.

【0008】[0008]

【作用】本発明に従えば、正三角形音片形振動ジャイロ
の処理回路は、一対の全波整流回路と、差動増幅回路と
を含む。一対の全波整流回路は、左右圧電素子からの電
圧をそれぞれ全波整流する。差動増幅回路は、各全波整
流回路からの出力電圧の差を増幅する。
According to the present invention, the processing circuit of the equilateral triangular vibrating gyro includes a pair of full-wave rectifier circuits and a differential amplifier circuit. The pair of full-wave rectification circuits perform full-wave rectification on the voltages from the left and right piezoelectric elements, respectively. The differential amplifier circuit amplifies the difference in output voltage from each full-wave rectifier circuit.

【0009】また本発明に従えば、振動ジャイロの処理
回路は、一対の交流結合回路と、一対の全波整流回路
と、一対の平滑回路と、差動増幅回路を含む。交流結合
回路は、左右圧電素子からの出力電圧のうちの交流成分
をそれぞれ取出す。一対の全波整流回路は、各交流結合
回路からの交流出力電圧をそれぞれ全波整流する。一対
の平滑回路は、各全波整流回路からの出力をそれぞれ平
滑する。差動増幅回路は、各平滑回路からの出力電圧の
差を増幅する。したがって、振動ジャイロの処理回路に
おいてドリフト電圧を、正相と逆相のドリフト電圧を相
殺することによって除去し、位相の補正および振幅の微
少補正が不要になる。
According to the invention, the processing circuit of the vibration gyro includes a pair of AC coupling circuits, a pair of full-wave rectification circuits, a pair of smoothing circuits, and a differential amplifier circuit. The AC coupling circuit respectively extracts the AC component of the output voltage from the left and right piezoelectric elements. The pair of full-wave rectifier circuits respectively full-wave rectify the AC output voltage from each AC coupling circuit. The pair of smoothing circuits respectively smooth the output from each full-wave rectifier circuit. The differential amplifier circuit amplifies the difference in output voltage from each smoothing circuit. Therefore, in the processing circuit of the vibration gyro, the drift voltage is removed by canceling the drift voltage of the positive phase and the negative phase, and the phase correction and the minute correction of the amplitude become unnecessary.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の正三角形音片形
の振動ジャイロにおける信号処理回路の概略的な電気的
構成を示すブロック図である。正三角形音片形振動ジャ
イロの振動子21の左右2辺の圧電素子22および23
は駆動用として用い、残る1辺の圧電素子24を帰還用
としてその出力を発振回路25に入力する。また、左右
2辺の圧電素子22および23は、検出用として兼用す
る。圧電素子22および23に発振回路25から、位相
補正回路26を介して、駆動信号を圧電素子22および
23に印加して、振動子21を励振させる。その状態で
振動子21を参照符31の方向に回転させると、回転角
速度に比例したコリオリ力によって発生した電圧が駆動
信号に重畳する。また、コリオリ力によって発生する電
圧以外に、ドリフト電圧も駆動信号に重畳する。
1 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in an equilateral triangular vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention. Piezoelectric elements 22 and 23 on the left and right sides of a vibrator 21 of an equilateral triangular vibrating gyroscope.
Is used for driving, and the output of the remaining piezoelectric element 24 on one side is input to the oscillation circuit 25 for feedback. Further, the piezoelectric elements 22 and 23 on the two right and left sides are also used for detection. A drive signal is applied to the piezoelectric elements 22 and 23 from the oscillation circuit 25 via the phase correction circuit 26 to excite the vibrator 21. When the oscillator 21 is rotated in the direction of reference numeral 31 in that state, the voltage generated by the Coriolis force proportional to the rotational angular velocity is superimposed on the drive signal. In addition to the voltage generated by the Coriolis force, the drift voltage is also superimposed on the drive signal.

【0011】このときの圧電素子22の出力電圧を図2
(1)に示す。ここで注目すべき点は、出力電圧の第1
波40には、駆動信号に対して+側にドリフト電圧が重
畳し、出力電圧の第2波41には、駆動信号に対して−
側にドリフト電圧が重畳している。したがって、図2
(2)で示すように、圧電素子の出力電圧40および4
1を全波整流して、参照符42および43の出力電圧に
変換し、この出力電圧を平滑すれば、第1波40および
第2波41のドリフト電圧は互いに相殺するので、ドリ
フト電圧を除去することができる。以上のことから、図
1のように圧電素子22および23の出力電圧を全波整
流回路27a,27bによってそれぞれ全波整流を行
う。次に、各全波整流回路27a,27bの出力を差動
増幅回路28に入力する。この場合の差動増幅回路28
における、圧電素子22および23の出力電圧をそれぞ
れ図3(1)および図3(2)に示す。右側の圧電素子
23の出力R信号45と左側の圧電素子22の出力L信
号46との間では、電圧差が生じる。これは、右側の圧
電素子23と左側の圧電素子22では、コリオリ力が逆
位相で働くからである。さらに、その電圧差には、圧電
素子22および23のドリフト電圧の差も重畳する。し
たがって、差動増幅回路28によって、差動増幅を行う
ことによって、コリオリ力によって発生した電圧と、ド
リフト電圧との重畳した出力47を取出すことができ
る。参照符48は、振動子21が回転していない状態の
圧電素子22および23の出力信号を示す。次に、差動
増幅回路28の出力を、直流増幅回路29によって平滑
することによって、ドリフト電圧を除去することがで
き、コリオリ力によって発生した電圧出力のみ取出すこ
とができる。
The output voltage of the piezoelectric element 22 at this time is shown in FIG.
It shows in (1). The important point here is that the first output voltage
A drift voltage is superimposed on the + side of the drive signal with respect to the wave 40, and − with respect to the drive signal with respect to the second wave 41 of the output voltage.
The drift voltage is superimposed on the side. Therefore, FIG.
As shown in (2), the output voltages 40 and 4 of the piezoelectric element
If 1 is full-wave rectified and converted into the output voltages of reference numerals 42 and 43, and this output voltage is smoothed, the drift voltages of the first wave 40 and the second wave 41 cancel each other, so the drift voltage is removed. can do. From the above, the output voltages of the piezoelectric elements 22 and 23 are full-wave rectified by the full-wave rectifier circuits 27a and 27b as shown in FIG. Next, the outputs of the full-wave rectifier circuits 27a and 27b are input to the differential amplifier circuit 28. Differential amplifier circuit 28 in this case
The output voltages of the piezoelectric elements 22 and 23 in FIG. 3 are shown in FIGS. 3 (1) and 3 (2), respectively. There is a voltage difference between the output R signal 45 of the right piezoelectric element 23 and the output L signal 46 of the left piezoelectric element 22. This is because the Coriolis forces work in opposite phases in the right piezoelectric element 23 and the left piezoelectric element 22. Further, the difference in drift voltage between the piezoelectric elements 22 and 23 is also superimposed on the voltage difference. Therefore, by performing differential amplification by the differential amplifier circuit 28, the output 47 in which the voltage generated by the Coriolis force and the drift voltage are superimposed can be taken out. Reference numeral 48 indicates output signals of the piezoelectric elements 22 and 23 in a state where the vibrator 21 is not rotating. Next, the output of the differential amplifier circuit 28 is smoothed by the DC amplifier circuit 29, whereby the drift voltage can be removed and only the voltage output generated by the Coriolis force can be taken out.

【0012】図4は、正三角形音片形振動ジャイロの斜
視図である。図1と対応する部分には、同一の参照符を
付す。この振動ジャイロを圧電素子22および23に駆
動信号を印加して、振動子21を参照符50のx軸の方
向に励振させる。振動子21を参照符31の方向に回転
角速度ωで回転させると、参照符51のy軸の方向にコ
リオリ力を発生する。振動子自体の振動方向は、x軸と
y軸との合成モードになるので、参照符52の方向にな
る。圧電素子23は、その方向のコリオリ力を受けやす
い配置になっているので、コリオリ力を高感度で検出す
ることができる。参照符55は、振動ジャイロの支持ピ
ンを示す。
FIG. 4 is a perspective view of an equilateral triangular vibrating gyro. Parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. A drive signal is applied to the vibrating gyroscope to the piezoelectric elements 22 and 23 to excite the vibrator 21 in the x-axis direction of the reference numeral 50. When the oscillator 21 is rotated at the rotational angular velocity ω in the direction of the reference numeral 31, a Coriolis force is generated in the direction of the y-axis of the reference numeral 51. The vibrating direction of the vibrator itself is the direction of reference numeral 52 because it is in the composite mode of the x-axis and the y-axis. Since the piezoelectric element 23 is arranged so as to easily receive the Coriolis force in that direction, the Coriolis force can be detected with high sensitivity. Reference numeral 55 indicates a support pin of the vibrating gyro.

【0013】図5は、図1図示の回路ブロック30の電
気回路図である。図1と対応する部分には、同一の参照
符を付す。正三角形音片形振動ジャイロセンサの圧電素
子22および23には、演算増幅器60からの駆動信号
が印加される。圧電素子24を帰還用に用い、演算増幅
器60に入力して発振回路を構成する。また、演算増幅
器60からの駆動信号は、位相補正が行われ、圧電素子
22および23に印加される。また、圧電素子22およ
び23は検出用として兼用し、その出力は全波整流回路
27a,27bにそれぞれ入力される。
FIG. 5 is an electric circuit diagram of the circuit block 30 shown in FIG. Parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. A drive signal from an operational amplifier 60 is applied to the piezoelectric elements 22 and 23 of the equilateral triangular vibrating gyro sensor. The piezoelectric element 24 is used for feedback and is input to the operational amplifier 60 to form an oscillation circuit. Further, the drive signal from the operational amplifier 60 is phase-corrected and applied to the piezoelectric elements 22 and 23. Further, the piezoelectric elements 22 and 23 also serve for detection, and the outputs thereof are input to the full-wave rectifier circuits 27a and 27b, respectively.

【0014】図6は、図1図示の全波整流回路27a,
27bの電気回路図を示す。全波整流回路27a,27
bは、入力電圧eINの極性に関係なく、その絶対値を
同一極性の電圧として出力することができる。演算増幅
器70と、ダイオードD1およびD2とは、反転理想ダ
イオードを構成する。参照符72の信号を入力電圧eI
Nとして入力すると、eQの点ではこれを反転整流した
参照符73の出力が得られる。この出力を抵抗R4を介
して反転加算回路を構成する演算増幅器71に入力す
る。一方、入力電圧eINは、抵抗R3を介して直接演
算増幅器71に入力される。演算増幅器71のその両入
力を加算した出力eOには、参照符74の全波整流の出
力を得ることができる。演算増幅器70および71の一
方の入力には、Vrefが基準電圧として入力される。
FIG. 6 shows a full-wave rectification circuit 27a shown in FIG.
27b shows an electric circuit diagram of 27b. Full-wave rectifier circuits 27a, 27
The absolute value of b can be output as a voltage of the same polarity regardless of the polarity of the input voltage eIN. The operational amplifier 70 and the diodes D1 and D2 form an inverting ideal diode. The signal of reference numeral 72 is input voltage eI
When input as N, the output of reference numeral 73 is obtained by inverting and rectifying the point eQ. This output is input to the operational amplifier 71 forming the inverting addition circuit via the resistor R4. On the other hand, the input voltage eIN is directly input to the operational amplifier 71 via the resistor R3. A full-wave rectified output of reference numeral 74 can be obtained at the output eO obtained by adding both inputs of the operational amplifier 71. Vref is input as a reference voltage to one input of the operational amplifiers 70 and 71.

【0015】図7は、本発明の他の実施例の正三角形音
片形の振動ジャイロにおける信号処理回路の概略的な電
気的構成を示すブロック図である。この実施例は図1図
示の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を
付す。正三角形音片形振動ジャイロの振動子21の左右
2辺の圧電素子22および23は駆動用として用い、残
る1辺の圧電素子24を帰還用として、その出力を発振
回路25に入力する。また、左右2辺の圧電素子22お
よび23は、検出用として兼用する。圧電素子22およ
び23に発振回路25から、位相補正回路26を介し
て、駆動信号を圧電素子22および23に印加して、振
動子21を励振させる。その状態で振動子21を参照符
31の方向に回転させると、回転角速度に比例したコリ
オリ力によって発生した電圧が駆動信号に重畳する。ま
た、コリオリ力によって発生する電圧以外に、ドリフト
電圧も駆動信号に重畳する。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in an equilateral triangular vibrating gyroscope according to another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 1, and the corresponding parts bear the same reference numerals. The piezoelectric elements 22 and 23 on the left and right sides of the vibrator 21 of the equilateral triangular vibrating gyroscope are used for driving, and the remaining piezoelectric elements 24 on one side are used for feedback, and the output thereof is input to the oscillation circuit 25. Further, the piezoelectric elements 22 and 23 on the two right and left sides are also used for detection. A drive signal is applied to the piezoelectric elements 22 and 23 from the oscillation circuit 25 via the phase correction circuit 26 to excite the vibrator 21. When the oscillator 21 is rotated in the direction of reference numeral 31 in that state, the voltage generated by the Coriolis force proportional to the rotational angular velocity is superimposed on the drive signal. In addition to the voltage generated by the Coriolis force, the drift voltage is also superimposed on the drive signal.

【0016】このときの圧電素子23の出力電圧を図8
に示す。ここで注目すべき点は、出力電圧の第1波90
には、駆動信号に対して+側にドリフト電圧が重畳し、
出力電圧の第2波91には駆動信号に対して−側にドリ
フト電圧が重畳している。この場合、基準電圧Vref
92にドリフト電圧分を加えたVrefd93を基準電
圧に設定すれば、ドリフト電圧は相殺される。すなわ
ち、圧電素子23の出力電圧をVrefd93と交流結
合すれば、ドリフト電圧を除去することができる。
The output voltage of the piezoelectric element 23 at this time is shown in FIG.
Shown in. The point to be noted here is that the first wave 90 of the output voltage is
, The drift voltage is superimposed on the + side of the drive signal,
In the second wave 91 of the output voltage, the drift voltage is superimposed on the − side of the drive signal. In this case, the reference voltage Vref
If Vrefd 93, which is obtained by adding a drift voltage component to 92, is set as the reference voltage, the drift voltage is canceled. That is, if the output voltage of the piezoelectric element 23 is AC-coupled with Vrefd93, the drift voltage can be removed.

【0017】図9は、交流(略称「AC」)結合回路8
0a,80bに用いられるブートストラップの電気回路
図である。この回路において、圧電素子の交流出力信号
とドリフト電圧とを交流結合する。また、この回路の入
力インピーダンスは非常に高い値に設定されているの
で、入力側の圧電素子などの外部素子の電流に影響を与
えることなく、交流結合することができる。
FIG. 9 shows an alternating current (abbreviated as “AC”) coupling circuit 8.
It is an electric circuit diagram of a bootstrap used for 0a and 80b. In this circuit, the AC output signal of the piezoelectric element and the drift voltage are AC-coupled. Further, since the input impedance of this circuit is set to a very high value, AC coupling can be performed without affecting the current of the external element such as the piezoelectric element on the input side.

【0018】図10は、圧電素子23の出力R信号10
0と圧電素子22の出力L信号101との関係を示した
図である。図10(a)は、振動子21が回転状態のと
き、R信号100と、L信号101との位相差がない理
想的な状態を示した図である。この状態で差動増幅を行
うと、R信号100とL信号101との差動出力103
を得ることができる。しかし実際には、振動子21が常
温で回転していない状態のとき、位相の微少補正を行
い、参照符102のようにR信号100とL信号101
との間で位相差がない状態に設定しても、振動子21が
回転した状態になれば位相差が生じる。これは、振動子
21の回転状態および低高温時には、コリオリ力のR信
号100およびL信号101の配分、振動子部の温度特
性および位相補正回路26の温度特性による位相差が発
生して、実際には図10(b)のR信号104とL信号
105の関係になる。したがって、R信号100とL信
号101との差動出力は、参照符106の誤差分が生じ
る。そこで、R信号100とL信号101とを全波整流
し、それを平滑した後、差動増幅を行うと、図10
(c)のようになり、位相差による誤差をなくすことが
できる。また位相の補正も不要になり、全波整流するの
で変換効率も向上する。図10(c)の例では、R信号
100の全波整流出力110と、L信号101の全波整
流出力111とを平滑して、参照符112と113との
出力を得る。その状態で差動増幅を行うと、R信号10
0とL信号101との差動出力114を得ることができ
る。
FIG. 10 shows the output R signal 10 of the piezoelectric element 23.
3 is a diagram showing the relationship between 0 and the output L signal 101 of the piezoelectric element 22. FIG. FIG. 10A is a diagram showing an ideal state in which there is no phase difference between the R signal 100 and the L signal 101 when the vibrator 21 is in the rotating state. When differential amplification is performed in this state, a differential output 103 of the R signal 100 and the L signal 101 is output.
Can be obtained. However, in reality, when the vibrator 21 is not rotating at room temperature, the phase is slightly corrected, and the R signal 100 and the L signal 101 are denoted by reference numeral 102.
Even if the phase difference between the two is set so that there is no phase difference, the phase difference occurs when the vibrator 21 is rotated. This is because a phase difference occurs due to the distribution of the R signal 100 and the L signal 101 of the Coriolis force, the temperature characteristic of the oscillator section, and the temperature characteristic of the phase correction circuit 26 when the oscillator 21 is rotating and at low and high temperatures. The relationship between the R signal 104 and the L signal 105 in FIG. Therefore, in the differential output between the R signal 100 and the L signal 101, the error of the reference numeral 106 occurs. Therefore, when the R signal 100 and the L signal 101 are full-wave rectified and smoothed, differential amplification is performed.
As shown in (c), the error due to the phase difference can be eliminated. Further, the correction of the phase becomes unnecessary, and the conversion efficiency is improved because the full-wave rectification is performed. In the example of FIG. 10C, the full-wave rectified output 110 of the R signal 100 and the full-wave rectified output 111 of the L signal 101 are smoothed to obtain outputs of reference numerals 112 and 113. When differential amplification is performed in that state, the R signal 10
A differential output 114 of 0 and the L signal 101 can be obtained.

【0019】以上のことから、図7のように、R信号1
00とL信号101との出力を、AC結合回路80a,
80b、全波整流回路27a,27bおよび平滑回路8
1a,81bをそれぞれ介して、差動増幅回路28で差
動増幅を行うと、ドリフト電圧を除去することができ、
R信号およびL信号の位相補正が不要になる。また、R
信号とL信号の振幅補正において、ポテンションメー
タ、抵抗調整が一般的に必要である。しかし、ポテンシ
ョンメータの寿命、振動耐性あるいは抵抗の温度特性、
ならびに駆動信号に対する振幅差の微少なことを考える
と、R信号100とL信号101の振幅調整は困難であ
る。そこで、図7のように、AC結合、全波整流および
平滑した後に振幅調整を行うと、ドリフト電圧および位
相差分の影響を受けない状態で、振幅調整を行うことが
できる。この場合、圧電素子の出力電圧係数のバラツキ
や、温度特性の影響のみが残るので、調整精度が向上
し、振幅補正回路82では粗調整で振幅の補正を行うこ
とができる。
From the above, as shown in FIG. 7, the R signal 1
00 and L signal 101 are output to AC coupling circuit 80a,
80b, full-wave rectifier circuits 27a and 27b, and smoothing circuit 8
When differential amplification is performed by the differential amplifier circuit 28 via 1a and 81b, respectively, the drift voltage can be removed,
The phase correction of the R signal and the L signal becomes unnecessary. Also, R
A potentiometer and resistance adjustment are generally required in the amplitude correction of the signal and the L signal. However, the life of the potentiometer, vibration resistance or temperature characteristics of resistance,
Also, considering that the amplitude difference with respect to the drive signal is small, it is difficult to adjust the amplitude of the R signal 100 and the L signal 101. Therefore, as shown in FIG. 7, if the amplitude is adjusted after AC coupling, full-wave rectification and smoothing, the amplitude can be adjusted without being affected by the drift voltage and the phase difference. In this case, only the variation of the output voltage coefficient of the piezoelectric element and the influence of the temperature characteristic remain, so that the adjustment accuracy is improved, and the amplitude correction circuit 82 can perform the amplitude correction by the rough adjustment.

【0020】正三角形音片形振動ジャイロのシンプルな
振動子形状は、生産性が高く、小形化、高感度に加え、
振動や衝撃に強い。また、取付ける位置や方向の影響を
受けることなく、常に回転の中心が移動するような移動
体の任意の場所に、単に置くだけで角速度を知ることが
できる。したがって、応用範囲が広く、ナビゲーション
システムの他に、横風によるあおり防止の4WS(4輪
操舵)、船舶および列車アンテナの姿勢制御、ロボッ
ト、無人搬送車などの広い範囲で用いられている。
The simple vibrator shape of the equilateral triangular vibrating gyro has high productivity, small size and high sensitivity.
Resistant to vibration and shock. Further, the angular velocity can be known simply by placing it on an arbitrary place of the moving body such that the center of rotation always moves, without being affected by the mounting position and direction. Therefore, it has a wide range of applications and is used in a wide range of applications such as navigation systems and 4WS (four-wheel steering) for preventing tilt due to cross wind, attitude control of ships and train antennas, robots, and automated guided vehicles.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、正三角形
音片形振動ジャイロの信号処理回路に、一対の全波整流
回路と差動増幅回路を用いることによって、圧電素子の
出力電圧よりドリフト電圧を除去することができる。
As described above, according to the present invention, by using a pair of full-wave rectifier circuits and a differential amplifier circuit in the signal processing circuit of the equilateral triangular vibrating gyro, the output voltage of the piezoelectric element is reduced. The drift voltage can be removed.

【0022】また本発明によれば、正三角形音片形振動
ジャイロの信号処理回路に、一対の交流結合回路と、一
対の全波整流回路と、一対の平滑回路と、増幅回路を用
いることによって、圧電素子の出力電圧からドリフト電
圧を除去することができる。さらに、圧電素子の出力電
圧の位相補正が不要で、振幅補正の調整精度が向上し、
粗調整で補正を行うことができる。したがって、高精度
の振動ジャイロの信号処理回路が実現できる。
Further, according to the present invention, by using a pair of AC coupling circuits, a pair of full-wave rectification circuits, a pair of smoothing circuits, and an amplification circuit in the signal processing circuit of the equilateral triangular vibrating gyro. The drift voltage can be removed from the output voltage of the piezoelectric element. Furthermore, it is not necessary to correct the phase of the output voltage of the piezoelectric element, improving the adjustment accuracy of amplitude correction,
Correction can be performed by rough adjustment. Therefore, a highly accurate vibration gyro signal processing circuit can be realized.

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

【図1】本発明の一実施例の正三角形音片形の振動ジャ
イロにおける信号処理回路の概略的な電気的構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in a vibrating gyro having an equilateral triangular sound piece according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の信号処理回路における圧電素子の電圧出
力を示す。
2 shows the voltage output of the piezoelectric element in the signal processing circuit of FIG.

【図3】図1の差動増幅回路28における入力および出
力を示す。
3 shows inputs and outputs in the differential amplifier circuit 28 of FIG.

【図4】正三角形音片形振動ジャイロの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an equilateral triangular vibrating gyro.

【図5】図1図示の回路ブロック30の電気回路図であ
る。
5 is an electric circuit diagram of a circuit block 30 shown in FIG.

【図6】図1図示の全波整流回路27の電気回路図であ
る。
6 is an electric circuit diagram of a full-wave rectifier circuit 27 shown in FIG.

【図7】本発明の他の実施例の正三角形音片形の振動ジ
ャイロにおける信号処理回路の概略的な電気的構成を示
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in a vibrating gyro of an equilateral triangular sound piece according to another embodiment of the present invention.

【図8】図7の信号処理回路における圧電素子の電圧出
力を示す。
8 shows the voltage output of the piezoelectric element in the signal processing circuit of FIG.

【図9】図7図示のAC結合回路80の電気回路図であ
る。
9 is an electric circuit diagram of the AC coupling circuit 80 shown in FIG.

【図10】図7の信号処理回路における圧電素子の出力
信号Rと出力信号Lとの関係を示す図である。
10 is a diagram showing a relationship between an output signal R and an output signal L of a piezoelectric element in the signal processing circuit of FIG.

【図11】従来の正三角形音片形振動ジャイロにおける
信号処理回路の概略的な電気的構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic electrical configuration of a signal processing circuit in a conventional equilateral triangular vibrating gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 振動子 22〜24 圧電素子 25 発振回路 26 位相補正回路 27a,27b 全波整流回路 28 差動増幅回路 29 直流増幅回路 80a,80b AC結合回路 81a,81b 平滑回路 82 振幅補正回路 21 oscillator 22-24 piezoelectric element 25 oscillation circuit 26 phase correction circuit 27a, 27b full wave rectification circuit 28 differential amplification circuit 29 direct current amplification circuit 80a, 80b AC coupling circuit 81a, 81b smoothing circuit 82 amplitude correction circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正三角形音片形振動ジャイロの左右圧電
素子からの出力電圧のうち、コリオリ力によるものを検
出し、コリオリ力に対応して角速度を検出する振動ジャ
イロの信号処理回路において、 左右圧電素子からの出力電圧をそれぞれ全波整流する一
対の全波整流回路と、 各全波整流回路からの出力電圧の差を増幅する差動増幅
回路とを含むことを特徴とする振動ジャイロの信号処理
回路。
1. A signal processing circuit of a vibrating gyroscope, which detects an output voltage from a left and right piezoelectric element of an equilateral triangular vibrating gyro by a Coriolis force and detects an angular velocity corresponding to the Coriolis force. A vibration gyro signal including a pair of full-wave rectifier circuits for full-wave rectifying the output voltage from each piezoelectric element and a differential amplifier circuit for amplifying the difference between the output voltages from each full-wave rectifier circuit. Processing circuit.
【請求項2】 正三角形音片形振動ジャイロの左右圧電
素子からの出力電圧のうち、コリオリ力によるものを検
出し、コリオリ力に対応して角速度を検出する振動ジャ
イロの信号処理回路において、 左右圧電素子からの出力電圧のうちの交流成分をそれぞ
れ取出す一対の交流結合回路と、 各交流結合回路からの交流出力電圧をそれぞれ全波整流
する一対の全波整流回路と、 各全波整流回路からの出力をそれぞれ平滑する一対の平
滑回路と、 各平滑回路からの出力電圧の差を増幅する差動増幅回路
とを含むことを特徴とする振動ジャイロの信号処理回
路。
2. A signal processing circuit for a vibrating gyroscope, which detects the output voltage from the left and right piezoelectric elements of an equilateral triangular vibrating gyro by the Coriolis force and detects the angular velocity corresponding to the Coriolis force. A pair of AC coupling circuits for extracting the AC components of the output voltage from the piezoelectric element, a pair of full-wave rectification circuits for full-wave rectifying the AC output voltages from the AC coupling circuits, and a pair of full-wave rectification circuits. A signal processing circuit for a vibrating gyroscope, comprising a pair of smoothing circuits for respectively smoothing the outputs of the above, and a differential amplifier circuit for amplifying a difference between output voltages from the respective smoothing circuits.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6484576B2 (en) 1996-02-21 2002-11-26 Fujitsu Limited Tuning-fork vibratory gyro

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