JPH07113644A - Vibrating gyro and driving method thereof - Google Patents
Vibrating gyro and driving method thereofInfo
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- JPH07113644A JPH07113644A JP5260734A JP26073493A JPH07113644A JP H07113644 A JPH07113644 A JP H07113644A JP 5260734 A JP5260734 A JP 5260734A JP 26073493 A JP26073493 A JP 26073493A JP H07113644 A JPH07113644 A JP H07113644A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コリオリの力を利用し
て回転角速度の検出を行う振動ジャイロ及びその駆動方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration gyro for detecting a rotational angular velocity by utilizing Coriolis force and a driving method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０は、従来のこの種の振動ジャイロ
の一例を示したものである。該振動ジャイロは、四角形
の断面形状を有する恒弾性金属音片型振動子１を備え、
該振動子１はその軸心がｚ軸方向を向き、対向する１組
の面がｘ軸方向を向き、対向する他の１組の面がｙ軸方
向を向くように配置されている。該振動子１は、ｙ軸方
向の面で対になった支持ピン２ａ，２ｂよりなる支持体
と、支持ピン２ｃ，２ｄよりなる支持体とにより長手方
向の２箇所で支持されている。支持ピン２ａ，２ｂと支
持ピン２ｃ，２ｄとの間で該振動子１のｘ軸方向の面に
は、駆動用圧電磁器３が支持されている。また、支持ピ
ン２ａ，２ｂと支持ピン２ｃ，２ｄとの間で該振動子１
のｙ軸方向の面には、検出用圧電磁器４が支持されてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 10 shows an example of a conventional vibration gyro of this type. The vibrating gyro includes a constant-elastic metal sound piece type vibrator 1 having a quadrangular cross-sectional shape,
The oscillator 1 is arranged such that its axis is oriented in the z-axis direction, one set of opposing faces is oriented in the x-axis direction, and another opposing set of faces is oriented in the y-axis direction. The vibrator 1 is supported at two locations in the longitudinal direction by a support body composed of support pins 2a and 2b and a support body composed of support pins 2c and 2d which are paired in the y-axis direction. A driving piezoelectric ceramic 3 is supported on the surface of the vibrator 1 in the x-axis direction between the support pins 2a and 2b and the support pins 2c and 2d. Further, the vibrator 1 is provided between the support pins 2a and 2b and the support pins 2c and 2d.
The piezoelectric ceramic 4 for detection is supported on the surface in the y-axis direction.
【０００３】次に、このような振動ジャイロの動作につ
いて説明する。図示しない電気信号発生器からの電気信
号で駆動用圧電磁器３を励振すると，振動子１はｘ軸面
に沿った曲げ振動で励振される。このように励振された
振動子１のｚ軸からなる中心軸に回転角速度を加える
と、ｘ軸面に沿った曲げ振動に対して直角方向、即ちｙ
軸面に沿ったコリオリの力が生じ、検出用圧電磁器４で
回転角速度を検出することができる。Next, the operation of such a vibration gyro will be described. When the driving piezoelectric ceramic 3 is excited by an electric signal from an electric signal generator (not shown), the vibrator 1 is excited by bending vibration along the x-axis plane. When a rotational angular velocity is applied to the central axis composed of the z-axis of the vibrator 1 thus excited, a direction perpendicular to the bending vibration along the x-axis plane, that is, y
Coriolis force is generated along the axial surface, and the rotational angular velocity can be detected by the detecting piezoelectric ceramic 4.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の振動ジャイロ
は、以上のような構成で、曲げ振動を用いているので、
構造が３次元的なものになり、薄型化に限界がある問題
点があった。Since the conventional vibrating gyro is configured as described above and uses bending vibration,
There is a problem that the structure becomes three-dimensional and there is a limit to thinning.
【０００５】本発明の目的は、薄型化を図ることができ
る振動ジャイロ及びその駆動方法を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a vibration gyro which can be made thin and a driving method thereof.
【０００６】本発明の目的は、薄型化を図ることがで
き、且つ回転角周波数の検出精度を高めることができる
振動ジャイロ及びその駆動方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a vibration gyro which can be made thin and which can improve the detection accuracy of the rotational angular frequency, and a driving method thereof.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の手段を説明すると、次の通りである。The means of the present invention for achieving the above object will be described below.
【０００８】請求項１に記載の振動ジャイロは、厚み方
向に励振される板状圧電素子と、前記板状圧電素子の板
面に固定された板状振動子とを備えた構造になってい
る。A vibrating gyroscope according to a first aspect of the present invention has a structure including a plate-shaped piezoelectric element that is excited in the thickness direction and a plate-shaped vibrator fixed to the plate surface of the plate-shaped piezoelectric element. .
【０００９】請求項２に記載の振動ジャイロは、請求項
１において、前記板状振動子が２軸対称ではあるが、円
形，正多角形ではない形状となっていることを特徴とす
る。請求項３に記載の振動ジャイロの駆動方法は、請求
項１又は２に記載の振動ジャイロにおいて、前記板状圧
電素子及び前記板状振動子を面内振動モードとなる固有
共振周波数の電気信号により励振することを特徴とす
る。A vibrating gyroscope according to a second aspect of the present invention is the vibrating gyroscope according to the first aspect, wherein the plate-shaped oscillator is biaxially symmetric, but is not a circular or regular polygonal shape. A driving method of a vibration gyro according to claim 3 is the vibration gyro according to claim 1 or 2, wherein the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are set to an in-plane vibration mode by an electric signal having a natural resonance frequency. Characterized by excitation.
【００１０】請求項４に記載の振動ジャイロの駆動方法
は、請求項１又は２に記載の振動ジャイロにおいて、前
記板状圧電素子及び前記板状振動子を面内縮退モードと
なる固有共振周波数の電気信号により励振することを特
徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vibration gyro driving method, wherein in the vibration gyro according to the first or second aspect, the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are set to have a natural resonance frequency of an in-plane degenerate mode. It is characterized by being excited by an electric signal.
【００１１】請求項５に記載の振動ジャイロは、圧電材
よりなる板状振動子の両面に電極が設けられた構造にな
っている。A vibrating gyroscope according to a fifth aspect has a structure in which electrodes are provided on both surfaces of a plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material.
【００１２】請求項６に記載の振動ジャイロは、請求項
５において、前記板状振動子が２軸対称ではあるが、円
形，正多角形ではない形状となっていることを特徴とす
る。請求項７に記載の振動ジャイロの駆動方法は、請求
項５又は６に記載の振動ジャイロにおいて、前記板状振
動子を面内振動モードとなる固有共振周波数の電気信号
により励振することを特徴とする。A vibrating gyroscope according to a sixth aspect is the vibrating gyroscope according to the fifth aspect, wherein the plate-shaped oscillator is biaxially symmetric, but is not a circular or regular polygonal shape. A vibration gyro driving method according to claim 7 is characterized in that, in the vibration gyro according to claim 5 or 6, the plate-shaped vibrator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane vibration mode. To do.
【００１３】請求項８に記載の振動ジャイロの駆動方法
は、請求項５又は６に記載の振動ジャイロにおいて、前
記板状振動子を面内縮退モードとなる固有共振周波数の
電気信号により励振することを特徴とする。The driving method of the vibrating gyroscope according to claim 8 is the vibrating gyroscope according to claim 5 or 6, wherein the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane degenerate mode. Is characterized by.
【００１４】請求項９に記載の振動ジャイロは、圧電材
よりなる板状振動子と、前記板状振動子の一方の面に固
定された第１，第２の電極に第１，第２の電気素子を接
続して形成されたブリッジ回路とを備えた構造になって
いる。A vibrating gyroscope according to a ninth aspect of the invention is a plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material, and first and second electrodes fixed to one surface of the plate-shaped vibrator. And a bridge circuit formed by connecting electric elements.
【００１５】請求項１０に記載の振動ジャイロは、請求
項９において、前記板状振動子が２軸対称ではあるが、
円形，正多角形ではない形状となっていることを特徴と
する。A vibrating gyroscope according to a tenth aspect is the vibrating gyroscope according to the ninth aspect, wherein the plate-shaped oscillator is biaxially symmetric.
The feature is that the shape is not a circle or a regular polygon.
【００１６】請求項１１に記載の振動ジャイロの駆動方
法は、請求項９又は１０に記載の振動ジャイロにおい
て、前記板状振動子を面内振動モードとなる固有共振周
波数の電気信号により励振することを特徴とする。A driving method of a vibration gyro according to an eleventh aspect is the vibration gyro according to the ninth or tenth aspect, in which the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane vibration mode. Is characterized by.
【００１７】請求項１２に記載の振動ジャイロの駆動方
法は、請求項９又は１０に記載の振動ジャイロにおい
て、前記板状振動子を面内縮退モードとなる固有共振周
波数の電気信号により励振することを特徴とする。The vibration gyro driving method according to a twelfth aspect is the vibration gyro according to the ninth or tenth aspect, in which the plate-shaped vibrator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane degenerate mode. Is characterized by.
【００１８】[0018]
【作用】請求項１に記載のように、振動ジャイロを、厚
み方向に励振される板状圧電素子と、該板状圧電素子の
板面に固定された板状振動子とを備えた構造にすると、
板状振動子を板状圧電素子で面内振動させることができ
る。According to the first aspect of the present invention, the vibrating gyroscope has a structure including a plate-shaped piezoelectric element excited in the thickness direction and a plate-shaped vibrator fixed to the plate surface of the plate-shaped piezoelectric element. Then,
The plate-shaped vibrator can be in-plane vibrated by the plate-shaped piezoelectric element.
【００１９】このような面内振動の構造にすると、２次
元的構造となって、振動ジャイロを薄型化できる。With such an in-plane vibration structure, a two-dimensional structure is obtained, and the vibration gyro can be thinned.
【００２０】また、面内曲げ振動の構造にすると、面内
伸び振動に比べて、共振周波数が低いことから、回転角
周波数の検出精度を高めることができる。Further, in the case of the in-plane bending vibration structure, the resonance frequency is lower than that of the in-plane extension vibration, so that the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved.
【００２１】請求項２に記載の振動ジャイロのように、
請求項１のタイプで、板状振動子が２軸対称ではある
が、円形，正多角形ではない形状になっていると、板状
振動子が面内曲げ振動し易い形状となり、また板状振動
子の軽量化が図れる。As in the vibration gyro according to claim 2,
In the type according to claim 1, when the plate-shaped vibrator is biaxially symmetric, but when the plate-shaped vibrator has a shape that is not a circle or a regular polygon, the plate-shaped vibrator has a shape that facilitates in-plane bending vibration. The weight of the oscillator can be reduced.
【００２２】請求項３に記載のように、請求項１又は２
のタイプで、板状圧電素子及び板状振動子を面内振動モ
ードとなる固有共振周波数の電気信号により励振する
と、該板状振動子を容易に面内振動モードで駆動するこ
とができる。As described in claim 3, claim 1 or 2
In this type, when the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is the in-plane vibration mode, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００２３】請求項４に記載のように、請求項１又は２
のタイプで、板状圧電素子及び板状振動子を面内縮退モ
ードとなる固有共振周波数の電気信号により励振する
と、該板状振動子を容易に面内縮退モードで駆動するこ
とができる。As described in claim 4, claim 1 or 2
In this type, when the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are excited by an electric signal having a natural resonance frequency in the in-plane degenerate mode, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００２４】板状振動子を面内縮退モードで駆動する
と、板状振動子を面内振動モードで駆動する場合より
も、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を高め
ることができ、且つＳＮ比を向上させることができる。When the plate-shaped vibrator is driven in the in-plane degenerate mode, the output can be made larger than that in the case where the plate-shaped vibrator is driven in the in-plane vibration mode, and the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and The SN ratio can be improved.
【００２５】請求項５に記載のように、振動ジャイロ
を、圧電材よりなる板状振動子の両面に電極を設けた構
造にすると、請求項１に記載の振動ジャイロよりも構造
を更に簡略化でき、且つ請求項１に記載の振動ジャイロ
よりも更に軽量化と薄型化が図れる。When the vibration gyro has a structure in which electrodes are provided on both sides of a plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material as described in claim 5, the structure is further simplified as compared with the vibration gyro according to claim 1. Moreover, the vibration gyro according to claim 1 can be made lighter and thinner.
【００２６】請求項６に記載のように、請求項５のタイ
プで、板状振動子が２軸対称ではあるが、円形，正多角
形ではない形状となっていると、板状振動子が面内曲げ
振動し易い形状となり、また請求項５の構造よりも板状
振動子の軽量化が図れる。According to a sixth aspect of the present invention, in the type of the fifth aspect, when the plate-shaped vibrator is biaxially symmetric, but the plate-shaped vibrator has a shape other than a circular shape or a regular polygon, the plate-shaped vibrator is The in-plane bending vibration can be easily generated, and the plate-shaped vibrator can be made lighter than the structure according to the fifth aspect.
【００２７】請求項７に記載のように、請求項５又は６
のタイプで、板状振動子を面内振動モードとなる固有共
振周波数の電気信号により励振すると、該板状振動子を
容易に面内振動モードで駆動することができる。As described in claim 7, claim 5 or 6
In this type, if the plate-shaped vibrator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that provides the in-plane vibration mode, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００２８】請求項８に記載のように、請求項５又は６
のタイプで、板状振動子を面内縮退モードとなる固有共
振周波数の電気信号により励振すると、該板状振動子を
容易に面内縮退モードで駆動することができる。As described in claim 8, claim 5 or 6
In this type, when the plate-shaped vibrator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that is in the in-plane degenerate mode, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００２９】請求項９に記載のように、振動ジャイロ
を、圧電材よりなる板状振動子と、該板状振動子の一方
の面に固定された第１，第２の電極に第１，第２の電気
素子を接続して形成されたブリッジ回路とを備えた構造
とすると、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度
を高めることができ、且つＳＮ比を向上させることがで
きる。According to a ninth aspect of the present invention, the vibrating gyro is connected to the plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material and the first and second electrodes fixed to one surface of the plate-shaped vibrator. With the structure including the bridge circuit formed by connecting the second electric elements, a large output can be obtained, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【００３０】請求項１０に記載の振動ジャイロのよう
に、請求項９のタイプで、板状振動子が２軸対称ではあ
るが、円形，正多角形ではない形状になっていると、ブ
リッジ回路を用いるタイプでも板状振動子が面内曲げ振
動し易い形状となり、また板状振動子の軽量化が図れ
る。According to the vibrating gyroscope of the tenth aspect, in the type of the ninth aspect, when the plate-shaped oscillator is biaxially symmetric, but is not a circular or regular polygonal shape, a bridge circuit is formed. Even in the type using, the plate-shaped vibrator has a shape that facilitates in-plane bending vibration, and the weight of the plate-shaped vibrator can be reduced.
【００３１】請求項１１に記載のように、請求項９又は
１０のタイプで、板状振動子を面内振動モードとなる固
有共振周波数の電気信号により励振すると、請求項９又
は１０に記載の振動ジャイロにおいも、該板状振動子を
容易に面内振動モードで駆動することができる。According to the eleventh aspect of the present invention, in the type of the ninth or tenth aspect, when the plate-shaped vibrator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that is an in-plane vibration mode, the ninth aspect of the present invention is as follows. Even in the vibration gyro, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００３２】請求項１２に記載のように、請求項９又は
１０のタイプで、板状振動子を面内縮退モードとなる固
有共振周波数の電気信号により励振すると、請求項９又
は１０に記載の振動ジャイロにおいても、該板状振動子
を容易に面内縮退モードで駆動することができる。According to a twelfth aspect of the present invention, in the type of the ninth or tenth aspect, when the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane degenerate mode, the ninth or tenth aspect of the present invention is described. Even in the vibration gyro, the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００３３】特に、ブリッジ回路を用いるタイプで、し
かも板状振動子を面内縮退モードとなる固有共振周波数
の電気信号により励振すると、ブリッジ回路を用いるタ
イプで板状振動子を面内振動モードで駆動する場合より
も、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を高め
ることができ、且つＳＮ比を向上させることができる。Particularly, when the plate-shaped vibrator is of a type using a bridge circuit and is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane degenerate mode, the plate-shaped vibrator is of a type using the bridge circuit in the in-plane vibration mode. As compared with the case of driving, the output can be increased, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【００３４】[0034]
【実施例】図１は、本発明に係る振動ジャイロの第１実
施例を示したものである。本実施例の振動ジャイロは、
厚み方向に励振される板状圧電素子５が、板状振動子６
の一方の板面の中央に固定された構造になっている。板
状圧電素子５は、その両面の電極９ａ，９ｂが電極信号
発生器７に接続されて厚み方向に励振されるようになっ
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a vibrating gyroscope according to a first embodiment of the present invention. The vibration gyro of this embodiment is
The plate-shaped piezoelectric element 5 excited in the thickness direction is replaced by the plate-shaped vibrator 6
The structure is fixed to the center of one plate surface. The plate-shaped piezoelectric element 5 has electrodes 9a and 9b on both sides thereof connected to the electrode signal generator 7 so as to be excited in the thickness direction.
【００３５】本実施例では、板状圧電素子５は一辺が10
mmの正方形の形状となっている。板状振動子６は一辺が
100 mmの正方形のアルミニウム板で形成されている。該
板状圧電素子５は板状振動子６の片面の中央に取り付け
られている。板状圧電素子５の両面には、電極９ａ，９
ｂが設けられており、板状振動子６と接する側の電極９
ｂがアース側電極として使用され、その反対側の対向面
に設けられた電極９ａが（＋）側電極として使用される
ようになっている。信号発生器７は、その一方の端子が
板状圧電素子５の（＋）側電極９ａに接続され、他方の
端子がアースされている。In this embodiment, the plate-shaped piezoelectric element 5 has 10 sides.
It has a square shape of mm. The plate-shaped vibrator 6 has one side
It is made of 100 mm square aluminum plate. The plate-shaped piezoelectric element 5 is attached to the center of one surface of the plate-shaped vibrator 6. Electrodes 9a, 9 are provided on both sides of the plate-shaped piezoelectric element 5.
b is provided and the electrode 9 on the side in contact with the plate-shaped vibrator 6 is provided.
b is used as the ground side electrode, and the electrode 9a provided on the opposite surface on the opposite side is used as the (+) side electrode. One terminal of the signal generator 7 is connected to the (+) side electrode 9a of the plate-shaped piezoelectric element 5, and the other terminal is grounded.
【００３６】このような図１に示す振動ジャイロの駆動
方法の一例を説明する。この場合には、板状振動子６の
面内振動モードとなる固有共振周波数の電気信号を信号
発生器７より板状圧電素子５に印加する。この状態にお
いて、図示のように板状圧電素子５の面に垂直な軸８ま
わりに回転運動を加えるとコリオリの力が発生し、板状
振動子６の固有共振周波数が変化する。An example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 1 will be described. In this case, an electric signal having a natural resonance frequency that is the in-plane vibration mode of the plate-shaped vibrator 6 is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped piezoelectric element 5. In this state, when a rotational movement is applied about the axis 8 perpendicular to the surface of the plate-shaped piezoelectric element 5 as shown in the figure, Coriolis force is generated and the natural resonance frequency of the plate-shaped vibrator 6 changes.
【００３７】図２は、この場合に軸８まわりに与える回
転周波数に対する板状振動子６の共振周波数の変化を示
す。これは計算機を用いたシミュレーションによるもの
である。即ち、回転周波数０Ｈｚ（静止時）における固
有共振周波数19.52868ｋＨｚで板状圧電素子５及び板状
振動子６を励振した状態において、軸８まわりに回転速
度を加えると、図２に示したように共振周波数が変化す
るために、板状圧電素子５及び板状振動子６のインピー
ダンスが回転周波数に応じて変化する。FIG. 2 shows changes in the resonance frequency of the plate-shaped vibrator 6 with respect to the rotation frequency given about the axis 8 in this case. This is due to simulation using a computer. That is, when the plate-shaped piezoelectric element 5 and the plate-shaped vibrator 6 are excited at a natural resonance frequency of 19.52868 kHz at a rotation frequency of 0 Hz (at rest), when a rotation speed is applied around the shaft 8, as shown in FIG. Since the resonance frequency changes, the impedances of the plate piezoelectric element 5 and the plate vibrator 6 change according to the rotation frequency.
【００３８】従って、このときの入力電圧値，入力電流
値あるいは入力電圧と入力電流の位相差を計測すること
により、回転周波数（回転角速度）を検出することが可
能となり、振動ジャイロの機能を持つことになる。Therefore, by measuring the input voltage value, the input current value or the phase difference between the input voltage and the input current at this time, it becomes possible to detect the rotation frequency (rotational angular velocity), which has a function of a vibration gyro. It will be.
【００３９】このような面内振動の構造にすると、２次
元的構造となって、振動ジャイロを薄型化できる。With such an in-plane vibration structure, a two-dimensional structure is obtained, and the vibration gyro can be thinned.
【００４０】また、面内曲げ振動の構造にすると、面内
伸び振動に比べて、共振周波数が低いことから、回転角
周波数の検出精度を高めることができる。Further, in the case of the in-plane bending vibration structure, the resonance frequency is lower than that of the in-plane extension vibration, so that the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved.
【００４１】次に、このような図１に示す振動ジャイロ
の駆動方法の他の例を説明する。この場合には、板状振
動子６の面内縮退振動モードとなる固有共振周波数の電
気信号を信号発生器７より板状圧電素子５に印加する。
この状態において、図示のように板状圧電素子５の面に
垂直な軸８まわりに回転運動を加えるとコリオリの力が
発生し、縮退が解けて近接した２つの共振周波数に分か
れることになる。Next, another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 1 will be described. In this case, an electric signal having a natural resonance frequency that causes the in-plane degenerate vibration mode of the plate-shaped vibrator 6 is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped piezoelectric element 5.
In this state, when a rotary motion is applied about the axis 8 perpendicular to the surface of the plate-shaped piezoelectric element 5 as shown in the figure, Coriolis force is generated, the degeneration is released, and the resonance frequency is divided into two adjacent resonance frequencies.
【００４２】図３は、この場合に軸８まわりに与える回
転周波数に対する板状振動子６の共振周波数の変化を示
す。これは計算機を用いたシミュレーションによるもの
である。即ち、回転周波数０Ｈｚ（静止時）における面
内縮退振動モードとなる固有共振周波数21.07901ｋＨｚ
で板状圧電素子５及び板状振動子６を励振した状態にお
いて、軸８まわりに回転速度を加えると、図３に示した
ように縮退が解けて静止時の固有共振周波数を中心に共
振周波数が上下に分かれることになる。そこで、それぞ
れの共振周波数の差あるいは静止時の縮退モード時の共
振周波数との差を求めることにより、回転周波数（回転
角速度）を検出することが可能となり、振動ジャイロの
機能を持つことになる。FIG. 3 shows changes in the resonance frequency of the plate-shaped vibrator 6 with respect to the rotation frequency given about the axis 8 in this case. This is due to simulation using a computer. That is, the natural resonance frequency of 21.07901 kHz that becomes the in-plane degenerate vibration mode at the rotation frequency of 0 Hz (at rest)
When the plate-shaped piezoelectric element 5 and the plate-shaped vibrator 6 are excited by, a rotation speed is applied around the axis 8, the degeneration is released as shown in FIG. 3, and the resonance frequency is centered on the natural resonance frequency at rest. Will be split up and down. Therefore, the rotational frequency (rotational angular velocity) can be detected by obtaining the difference between the respective resonance frequencies or the resonance frequency in the degenerate mode at rest, and the vibration gyro has a function.
【００４３】板状圧電素子５を面内縮退モードで駆動す
ると、該板状圧電素子５を面内振動モードで駆動する場
合よりも、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度
を高めることができ、且つＳＮ比を向上させることがで
きる。When the plate-shaped piezoelectric element 5 is driven in the in-plane degenerate mode, the output can be made larger and the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved than when the plate-shaped piezoelectric element 5 is driven in the in-plane vibration mode. In addition, the SN ratio can be improved.
【００４４】図４は、本発明に係る振動ジャイロの第２
実施例を示したものである。本実施例の振動ジャイロで
は、板状振動子６が厚さ方向に分極されたＰＺＴにより
形成されている。該板状振動子６の一方の板面の中央に
電極９ａが固定され、該板状振動子６の他方の板面の中
央に電極９ｂが電極９ａに対向させて固定されている。
信号発生器７の高圧側の端子は電極９ｂに接続され、他
方の端子は電極９ａに接続され且つ接地されている。FIG. 4 shows the second part of the vibrating gyroscope according to the present invention.
It shows an example. In the vibrating gyroscope of this embodiment, the plate-shaped vibrator 6 is formed of PZT polarized in the thickness direction. An electrode 9a is fixed to the center of one plate surface of the plate-shaped vibrator 6, and an electrode 9b is fixed to the center of the other plate surface of the plate-shaped vibrator 6 so as to face the electrode 9a.
The high voltage side terminal of the signal generator 7 is connected to the electrode 9b, and the other terminal is connected to the electrode 9a and is grounded.
【００４５】このような図４に示す振動ジャイロの駆動
方法の一例を説明する。この場合には、板状振動子６の
面内振動モードとなる固有共振周波数ｆ01の電気信号を
信号発生器７より電極９ａ，９ｂに印加する。この状態
において、図示のように板状振動子６の面に垂直な軸８
まわりに回転運動を加えるとコリオリの力が発生し、該
板状振動子６の固有共振周波数ｆ01が変化するために、
該板状振動子６のインピーダンスが回転周波数に応じて
変化し、入力電圧値，入力電流値あるいは入力電圧と入
力電流の位相差を計測することにより、回転周波数（回
転角速度）を検出することが可能となり、振動ジャイロ
の機能を持つことになる。An example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 4 will be described. In this case, an electric signal having a natural resonance frequency f 01 , which is the in-plane vibration mode of the plate-shaped vibrator 6, is applied from the signal generator 7 to the electrodes 9a and 9b. In this state, as shown in the figure, the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6
When a rotational movement is applied around, Coriolis force is generated, and the natural resonance frequency f 01 of the plate-shaped vibrator 6 changes,
The impedance of the plate-shaped vibrator 6 changes according to the rotation frequency, and the rotation frequency (rotational angular velocity) can be detected by measuring the input voltage value, the input current value, or the phase difference between the input voltage and the input current. It becomes possible and will have the function of a vibration gyro.
【００４６】特に、このように振動ジャイロを、圧電材
よりなる板状振動子６の両面に電極９ａ，９ｂを設けた
構造にすると、図１に示す振動ジャイロよりも構造を更
に簡略化でき、且つ図１に示す振動ジャイロよりも更に
軽量化と薄型化が図れる。In particular, when the vibrating gyro is structured such that the electrodes 9a and 9b are provided on both sides of the plate-shaped vibrator 6 made of a piezoelectric material, the structure can be further simplified as compared with the vibrating gyro shown in FIG. Moreover, the vibration gyro shown in FIG. 1 can be made lighter and thinner.
【００４７】次に、このような図４に示す振動ジャイロ
の駆動方法の他の例を説明する。この場合には、静止状
態において板状振動子６の面内振動で縮退モードとなる
固有共振周波数ｆ02の信号を信号発生器７より板状振動
子６へ印加する。次にこの状態から、板状振動子６の面
に垂直な軸８まわりに回転運動を加えると，コリオリの
力が発生することにより縮退が解け、固有共振周波数ｆ
02を中心に共振周波数は２つに分かれることになる。こ
の様子を図５（Ａ）（Ｂ）に示す。Next, another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 4 will be described. In this case, a signal having a natural resonance frequency f 02 , which is in a degenerate mode due to in-plane vibration of the plate-shaped vibrator 6 in a stationary state, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped vibrator 6. Next, when a rotational motion is applied from this state around the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, the Coriolis force is generated and the degeneration is released, and the natural resonance frequency f
The resonance frequency will be divided into two around 02 . This state is shown in FIGS.
【００４８】図５（Ａ）（Ｂ）は、軸８まわりに与える
回転周波数に対する板状振動子６の共振周波数の変化を
示す。図５（Ａ）は静止時の周波数特性を示し、図５
（Ｂ）は回転時の周波数特性を示す。FIGS. 5A and 5B show changes in the resonance frequency of the plate-shaped vibrator 6 with respect to the rotation frequency applied around the axis 8. FIG. 5A shows the frequency characteristic at rest, and FIG.
(B) shows frequency characteristics during rotation.
【００４９】図から明らかなように、周波数ｆ02におい
ては入力インピーダンスが変化することにより、入力電
圧値，入力電流値あるいは入力電圧と入力電流の位相差
を計測することにより、回転周波数（回転角速度）を検
出することが可能となる。As is clear from the figure, the input impedance changes at the frequency f 02 , and the input voltage value, the input current value, or the phase difference between the input voltage and the input current is measured to determine the rotational frequency (rotational angular velocity). ) Can be detected.
【００５０】本実施例の特徴は、縮退モードにおける励
振周波数を用いることにより、図５（Ａ）（Ｂ）から明
らかなように高感度の特性が得られる振動ジャイロとな
ることである。また、ＳＮ比も向上する。The feature of the present embodiment is that the vibration frequency in the degenerate mode makes it possible to obtain a vibration gyro with high sensitivity characteristics as is apparent from FIGS. 5 (A) and 5 (B). Also, the SN ratio is improved.
【００５１】なお、このようなＰＺＴよりなる板状振動
子６を使用する場合の該板状振動子６のインピーダンス
変化の取り出しは、該板状振動子６の板面の四隅等に電
極を設けて行うことができる。When using the plate-shaped vibrator 6 made of PZT as described above, the impedance change of the plate-shaped vibrator 6 can be extracted by providing electrodes at four corners of the plate surface of the plate-shaped vibrator 6. Can be done by
【００５２】図６は、本発明に係る振動ジャイロの第３
実施例を示したものである。本実施例の振動ジャイロ
は、厚さ方向に分極されたＰＺＴよりなる板状振動子６
の一方の板面の中央に、三角形状をした１対の第１の電
極９a1，９a2がその頂点を向かい合わせて固定され、且
つ三角形状をした１対の第２の電極９a3，９a4がその頂
点を向かい合わせて第１の電極９a1，９a2の向かい合わ
せの左右の谷部間に固定され、全体として四角形をなす
ように配置されている。第１の電極９a1，９a2の対は相
互に電気的に接続され、第２の電極９a3，９a4の対も相
互に電気的に接続されている。これら電極９a1，９a2，
９a3，９a4に対応させて、板状振動子６の他方の板面の
中央に電極９ｂが固定されている。信号発生器７の高圧
側の端子は電極９ｂに接続され、他方の端子は接地され
ている。第１の電極９a1には抵抗あるいはコンデンサよ
りなる電気的素子１０ａが接続され、第２の電極９a3に
は抵抗あるいはコンデンサよりなる電気的素子１０ｂが
接続され、第１の電極９a1と電気的素子１０ａとの接続
点と、第２の電極９a3と電気的素子１０ｂとの接続点と
間には電流計あるいは位相差計よりなるメータ１１が接
続され、ブリッジ回路１２が構成されている。電気的素
子１０ａと電気的素子１０ｂとの接続点は接地されてい
る。FIG. 6 shows a third vibration gyro according to the present invention.
It shows an example. The vibrating gyroscope of this embodiment is a plate-shaped vibrator 6 made of PZT polarized in the thickness direction.
In the center of one plate surface, a pair of first electrodes 9a1 and 9a2 having a triangular shape are fixed with their vertices facing each other, and a pair of second electrodes 9a3 and 9a4 having a triangular shape are provided. The first electrodes 9a1 and 9a2 are fixed so as to face each other with their vertices facing each other, and are arranged so as to form a quadrangle as a whole. The pair of first electrodes 9a1 and 9a2 are electrically connected to each other, and the pair of second electrodes 9a3 and 9a4 are also electrically connected to each other. These electrodes 9a1, 9a2,
An electrode 9b is fixed to the center of the other plate surface of the plate-shaped vibrator 6 so as to correspond to 9a3 and 9a4. The high voltage side terminal of the signal generator 7 is connected to the electrode 9b, and the other terminal is grounded. The first electrode 9a1 is connected to the electrical element 10a made of a resistor or a capacitor, the second electrode 9a3 is connected to the electrical element 10b made of a resistor or a capacitor, and the first electrode 9a1 and the electrical element 10a are connected. A bridge circuit 12 is formed by connecting a meter 11 composed of an ammeter or a phase difference meter between a connection point between the second electrode 9a3 and the electric element 10b and a connection point between the second electrode 9a3 and the electric element 10b. The connection point between the electric element 10a and the electric element 10b is grounded.
【００５３】このような図６に示す振動ジャイロの駆動
方法の一例を説明する。この場合には、静止状態におい
て板状振動子６の面内振動モードとなる固有共振周波数
ｆ01の信号を信号発生器７より板状振動子６へ印加す
る。次にこの状態から、該板状振動子６の面に垂直な軸
８まわりに回転運動を加えると、コリオリの力が発生す
ることにより固有共振周波数が変化し、周波数ｆ01にお
けるインピーダンスが変化する。従って、分割されて配
置されている電極９a1，９a2，９a3，９a4に表われるイ
ンピーダンスも変化することにより、ブリッジ回路１２
に挿入されているメータ１１に電流変化あるいは位相変
化として表われることになる。即ち、メータ１１に表わ
れる電流変化あるいは位相変化を計測することにより回
転角速度を検出することが可能となり、振動ジャイロの
機能を持つことになる。An example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 6 will be described. In this case, a signal having a natural resonance frequency f 01 , which is the in-plane vibration mode of the plate-shaped vibrator 6 in the stationary state, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped vibrator 6. Next, when a rotational motion is applied from this state around the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, Coriolis force is generated to change the natural resonance frequency and the impedance at the frequency f 01 . . Therefore, the impedance appearing in the divided electrodes 9a1, 9a2, 9a3, 9a4 also changes, so that the bridge circuit 12
It will appear as a current change or a phase change in the meter 11 inserted in. That is, the rotational angular velocity can be detected by measuring the current change or the phase change appearing on the meter 11, and the vibration gyro function is provided.
【００５４】特に、ブリッジ回路１２を用いた構造とす
ると、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を高
めることができ、且つＳＮ比を向上させることができ
る。In particular, when the structure using the bridge circuit 12 is used, a large output can be obtained, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【００５５】次に、このような図６に示す振動ジャイロ
の駆動方法の他の例を説明する。この場合には、静止状
態において板状振動子６の面内振動で縮退モードとなる
固有共振周波数ｆ02の信号を信号発生器７より板状振動
子６へ印加する。次にこの状態から、板状振動子６の面
に垂直な軸８まわりに回転運動を加えると，コリオリの
力が発生することにより縮退が解け、周波数ｆ02を中心
に共振周波数は２つに分かれることになる。Next, another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 6 will be described. In this case, a signal having a natural resonance frequency f 02 , which is in a degenerate mode due to in-plane vibration of the plate-shaped vibrator 6 in a stationary state, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped vibrator 6. Next, when a rotational movement is applied from this state around the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, the degeneration is released by the Coriolis force and the resonance frequency becomes two around the frequency f 02. It will be divided.
【００５６】特に、ブリッジ回路１２を用いるタイプ
で、しかも板状振動子６を面内縮退モードとなる固有共
振周波数の電気信号により励振すると、ブリッジ回路１
２を用いるタイプで板状圧電素子６を面内振動モードで
駆動する場合よりも、出力を大きくとれ、回転角周波数
の検出精度を高めることができ、且つＳＮ比を向上させ
ることができる。In particular, in the case where the bridge circuit 12 is used and the plate-shaped vibrator 6 is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane degenerate mode, the bridge circuit 1
As compared with the case of driving the plate-shaped piezoelectric element 6 in the in-plane vibration mode with the type using 2, the output can be increased, the detection accuracy of the rotation angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【００５７】なお、図６に示すブリッジ回路１２を用い
るタイプの場合には、第１，第２の電極がそれぞれ２個
の例について説明したが、これら第１，第２の電極はそ
れぞれ１個でもよい。In the case of the type using the bridge circuit 12 shown in FIG. 6, an example in which each of the first and second electrodes is two has been described, but each of the first and second electrodes is one. But it's okay.
【００５８】図７は、本発明に係る振動ジャイロの第４
実施例を示したものである。本実施例の振動ジャイロ
は、図１に示す第１実施例の変形例を示したものであ
る。本実施例の振動ジャイロでは、板状振動子６が２軸
対称ではあるが、円形，正多角形ではない正十字形の形
状となっている。この正十字形の板状振動子６の片面の
中央に正方形の板状圧電素子５が固定され、該板状圧電
素子５がその両面の電極９ａ，９ｂを信号発生器７に接
続することにより励振されるようになっている。FIG. 7 shows a vibration gyro according to a fourth embodiment of the present invention.
It shows an example. The vibrating gyroscope of this embodiment is a modification of the first embodiment shown in FIG. In the vibrating gyroscope of the present embodiment, the plate-shaped vibrator 6 is biaxially symmetric, but has a shape of a regular cross, not a circle or a regular polygon. A square plate-shaped piezoelectric element 5 is fixed to the center of one surface of the positive cross-shaped plate-shaped vibrator 6, and the plate-shaped piezoelectric element 5 connects the electrodes 9a and 9b on both surfaces to the signal generator 7. Being excited.
【００５９】本実施例では、板状圧電素子５は一辺が10
mmの正方形の圧電素子で形成されている。板状振動子６
は辺Ｌ1 の長さが100 mm、辺Ｌ2 の長さが20mmの正十字
形のアルミニウム板で形成されている。板状圧電素子５
の両面には電極９ａ，９ｂが設けられており、板状振動
子６と接する側の電極９ｂをアース側電極、その反対側
の電極９ａを（＋）側電極として信号発生器７に接続す
る点は、図１に示す第１実施例と同様である。In this embodiment, the plate-shaped piezoelectric element 5 has 10 sides.
It is formed of a square piezoelectric element of mm. Plate oscillator 6
Is formed of a regular cross-shaped aluminum plate having a side L1 of 100 mm and a side L2 of 20 mm. Plate-shaped piezoelectric element 5
Are provided with electrodes 9a and 9b on both sides thereof, and the electrode 9b on the side in contact with the plate vibrator 6 is connected to the signal generator 7 as the ground side electrode and the opposite side electrode 9a as the (+) side electrode. The points are the same as in the first embodiment shown in FIG.
【００６０】このような図７に示す振動ジャイロの駆動
方法の一例を説明する。この場合には、板状振動子６の
面内曲げ振動モードとなる固有共振周波数ｆ01の電気信
号を信号発生器７より板状圧電素子５へ印加する。An example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 7 will be described. In this case, an electric signal having a natural resonance frequency f 01 , which is the in-plane bending vibration mode of the plate-shaped vibrator 6, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped piezoelectric element 5.
【００６１】このときの静止時における面内曲げ振動モ
ードの例を図８（Ａ）（Ｂ）に示す。これは計算機を用
いたシミュレーションによるものであり、（Ａ）は固有
共振周波数7.9341ｋＨｚの面内曲げ振動モードであり、
（Ｂ）は9.0361ｋＨｚの面内曲げ振動モードである。An example of the in-plane bending vibration mode at rest at this time is shown in FIGS. This is a simulation using a computer, (A) is an in-plane bending vibration mode of natural resonance frequency 7.9341kHz,
(B) is an in-plane bending vibration mode of 9.0361 kHz.
【００６２】ここで板状圧電素子５の面に垂直な軸まわ
りに回転速度を加えると、コリオリの力が発生し、固有
共振周波数が変化する。この場合の回転角周波数の検出
は、前述の実施例と同様である。When a rotation speed is applied around an axis perpendicular to the surface of the plate-shaped piezoelectric element 5, Coriolis force is generated and the natural resonance frequency changes. The detection of the rotational angular frequency in this case is the same as that in the above-described embodiment.
【００６３】このような図７に示す振動ジャイロの駆動
方法の他の例を説明する。この場合にも、静止状態にお
いて板状振動子６の面内振動で縮退モードとなる固有共
振周波数ｆ02の信号を信号発生器７より板状振動子６へ
印加する。次にこの状態から、板状振動子６の面に垂直
な軸８まわりに回転運動を加えると，コリオリの力が発
生することにより縮退が解け、周波数ｆ02を中心に共振
周波数は２つに分かれることになる。Another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 7 will be described. Also in this case, a signal having a natural resonance frequency f 02 , which is a degenerate mode due to the in-plane vibration of the plate-shaped vibrator 6 in the stationary state, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped vibrator 6. Next, when a rotational movement is applied from this state around the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, the degeneration is released by the Coriolis force and the resonance frequency becomes two around the frequency f 02. It will be divided.
【００６４】このような形状の板状振動子６の場合に
も、図６に示す第３実施例と同様に、該正十字形の板状
振動子６をＰＺＴで形成してその両面の中央に同様に電
極電極９a1，９a2，９a3，９a4と電極９ｂとを設けてブ
リッジ回路１２を形成し、ブリッジ回路を用いるタイプ
にすることができる。Also in the case of the plate-shaped vibrator 6 having such a shape, as in the case of the third embodiment shown in FIG. 6, the plate-shaped vibrator 6 of the right cruciform shape is formed of PZT and the center of both sides thereof is formed. Similarly, the electrode electrodes 9a1, 9a2, 9a3, 9a4 and the electrode 9b are provided to form the bridge circuit 12, and the bridge circuit can be used.
【００６５】図９は、本発明に係る振動ジャイロの第５
実施例を示したものである。本実施例の振動ジャイロ
は、図４に示す第２実施例の変形例を示したものであ
る。本実施例の振動ジャイロでは、板状振動子６が厚さ
方向に分極されたＰＺＴにより形成され、且つ該板状振
動子６が２軸対称ではあるが、円形，正多角形ではない
正十字形の形状となっている。この正十字形の板状振動
子６の一方の板面の中央に電極９ａが固定され、他方の
板面の中央に電極９ｂが電極９に対向させて固定されて
いる。信号発生器７の高圧側の端子は電極９ａに接続さ
れ、他方の端子は電極９ｂに接続され且つ接地されてい
る。FIG. 9 is a fifth part of the vibration gyro according to the present invention.
It shows an example. The vibrating gyroscope of this embodiment is a modification of the second embodiment shown in FIG. In the vibrating gyroscope of this embodiment, the plate-shaped vibrator 6 is formed of PZT polarized in the thickness direction, and the plate-shaped vibrator 6 is biaxially symmetric, but is not a circular or regular polygon. It is shaped like a letter. An electrode 9a is fixed to the center of one plate surface of the regular cross-shaped plate-shaped vibrator 6, and an electrode 9b is fixed to the center of the other plate surface so as to face the electrode 9. The high voltage side terminal of the signal generator 7 is connected to the electrode 9a, and the other terminal is connected to the electrode 9b and is grounded.
【００６６】このような図９に示す振動ジャイロの駆動
方法の一例を説明する。この場合には、板状振動子６の
面内曲げ振動モードとなる固有共振周波数ｆ01の電気信
号を信号発生器７より電極９ａ，９ｂを経て板状振動子
６へ印加する。この状態で、板状振動子６の面に垂直な
軸まわりに回転速度を加えると、コリオリの力が発生
し、固有共振周波数が変化する。この場合の回転角周波
数の検出は、前述の実施例と同様である。An example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 9 will be described. In this case, an electric signal having a natural resonance frequency f 01 , which is the in-plane bending vibration mode of the plate-shaped vibrator 6, is applied to the plate-shaped vibrator 6 from the signal generator 7 via the electrodes 9a and 9b. In this state, when a rotation speed is applied about an axis perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, Coriolis force is generated and the natural resonance frequency is changed. The detection of the rotational angular frequency in this case is the same as that in the above-described embodiment.
【００６７】次に、図９に示す振動ジャイロの駆動方法
の他の例を説明する。この場合にも、静止状態において
板状振動子６の面内振動で縮退モードとなる固有共振周
波数ｆ02の信号を信号発生器７より電極９ａ，９ｂを経
て板状振動子６へ印加する。次にこの状態から、板状振
動子６の面に垂直な軸８まわりに回転運動を加えると，
コリオリの力が発生することにより縮退が解け、周波数
ｆ02を中心に共振周波数は２つに分かれることになる。Next, another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 9 will be described. Also in this case, a signal having a natural resonance frequency f 02 , which is in a degenerate mode due to the in-plane vibration of the plate-shaped vibrator 6 in the stationary state, is applied to the plate-shaped vibrator 6 from the signal generator 7 via the electrodes 9a and 9b. Next, from this state, when a rotary motion is applied about the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6,
Due to the Coriolis force, the degeneration is released, and the resonance frequency is divided into two around the frequency f 02 .
【００６８】このよな形状の板状振動子６の場合にも、
図６に示す第３実施例と同様に、該正十字形の板状振動
子６をＰＺＴで形成してその両面の中央に同様に電極電
極９a1，９a2，９a3，９a4と電極９ｂとを設けてブリッ
ジ回路１２を形成し、ブリッジ回路を用いるタイプにす
ることができる。Also in the case of the plate-shaped vibrator 6 having such a shape,
Similar to the third embodiment shown in FIG. 6, the plate-shaped vibrator 6 of the regular cross shape is made of PZT, and the electrode electrodes 9a1, 9a2, 9a3, 9a4 and the electrode 9b are similarly provided at the centers of both surfaces thereof. The bridge circuit 12 may be formed by using the bridge circuit 12 to be a type using the bridge circuit.
【００６９】[0069]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る振動ジ
ャイロ及びその駆動方法によれば、下記のような優れた
効果を得ることができる。As described above, according to the vibrating gyroscope and the driving method thereof according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
【００７０】請求項１に記載の振動ジャイロは、厚み方
向に励振される板状圧電素子と、該板状圧電素子の板面
に固定された板状振動子とを備えた構造にしているの
で、板状振動子を板状圧電素子で面内振動させることが
できる。The vibrating gyroscope according to claim 1 has a structure including a plate-shaped piezoelectric element that is excited in the thickness direction and a plate-shaped vibrator fixed to the plate surface of the plate-shaped piezoelectric element. The in-plane vibration of the plate-shaped vibrator can be performed by the plate-shaped piezoelectric element.
【００７１】このような面内振動の構造によれば、２次
元的構造となって、振動ジャイロを薄型化できる。With such an in-plane vibration structure, the vibration gyro can be made thin because it has a two-dimensional structure.
【００７２】また、面内曲げ振動の構造によれば、面内
伸び振動に比べて、共振周波数が低いことから、回転角
周波数の検出精度を高めることができる。Further, according to the structure of the in-plane bending vibration, since the resonance frequency is lower than that of the in-plane extension vibration, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved.
【００７３】請求項２に記載の振動ジャイロでは、請求
項１のタイプで、板状振動子が２軸対称ではあるが、円
形，正多角形ではない形状になっているので、板状振動
子が面内振動し易い形状となり、また板状振動子の軽量
化を図ることができる。In the vibrating gyroscope according to claim 2, in the type of claim 1, the plate-shaped vibrator is biaxially symmetric, but is not a circular shape or a regular polygon. Has a shape that facilitates in-plane vibration, and the weight of the plate-shaped vibrator can be reduced.
【００７４】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の振動ジャイロの板状圧電素子及び板状振動子
を面内振動モードとなる固有共振周波数の電気信号によ
り励振するので、該板状振動子を容易に面内振動モード
で駆動することができる。In the invention described in claim 3, since the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator of the vibrating gyroscope described in claim 1 or 2 are excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane vibration mode, The plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００７５】請求項４に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の振動ジャイロの板状圧電素子及び板状振動子
を面内縮退モードとなる固有共振周波数の電気信号によ
り励振するので、該板状振動子を容易に面内縮退モード
で駆動することができる。In the invention described in claim 4, since the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator of the vibrating gyroscope according to claim 1 or 2 are excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane degenerate mode, The plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００７６】板状振動子を面内縮退モードで駆動する
と、板状振動子を面内振動モードで駆動する場合より
も、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を高め
ることができ、且つＳＮ比を向上させることができる。When the plate-shaped vibrator is driven in the in-plane degenerate mode, the output can be made larger than that in the case where the plate-shaped vibrator is driven in the in-plane vibration mode, and the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and The SN ratio can be improved.
【００７７】請求項５に記載の振動ジャイロでは、圧電
材よりなる板状振動子の両面に電極を設けた構造にして
いるので、請求項１に記載の振動ジャイロよりも構造を
更に簡略化でき、且つ請求項１に記載の振動ジャイロよ
りも更に軽量化と薄型化を図ることができる。Since the vibrating gyroscope according to claim 5 has a structure in which electrodes are provided on both sides of a plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material, the structure can be further simplified as compared with the vibrating gyroscope according to claim 1. In addition, the vibration gyro according to the first aspect can be further reduced in weight and thickness.
【００７８】請求項６に記載の振動ジャイロでは、請求
項５のタイプで、板状振動子が２軸対称ではあるが、円
形，正多角形ではない形状となっているので、板状振動
子が面内曲げ振動し易い形状となり、請求項５の構造よ
りも更に板状振動子の軽量化を図ることができる。According to the vibrating gyroscope of the sixth aspect, in the type of the fifth aspect, since the plate-shaped vibrator is biaxially symmetric, it has a shape other than a circle or a regular polygon. Has a shape that facilitates in-plane bending vibration, and thus it is possible to further reduce the weight of the plate-shaped vibrator as compared with the structure of claim 5.
【００７９】請求項７に記載の発明では、請求項５又は
６に記載の振動ジャイロの板状振動子を面内振動モード
となる固有共振周波数の電気信号により励振するので、
該板状振動子を容易に面内振動モードで駆動することが
できる。In the invention described in claim 7, since the plate-shaped vibrator of the vibrating gyroscope according to claim 5 or 6 is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane vibration mode,
The plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００８０】請求項８に記載の発明では、請求項５又は
６に記載の振動ジャイロの板状振動子を面内縮退モード
となる固有共振周波数の電気信号により励振するの、該
板状振動子を容易に面内縮退モードで駆動することがで
きる。In the invention described in claim 8, the plate-shaped vibrator of the vibrating gyroscope according to claim 5 or 6 is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane degenerate mode. Can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００８１】請求項９に記載の振動ジャイロでは、圧電
材よりなる板状振動子と、該板状振動子の一方の面に固
定された第１，第２の電極に第１，第２の電気素子を接
続して形成されたブリッジ回路とを備えた構造にしてい
るので、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を
高めることができ、且つＳＮ比を向上させることができ
る。In the vibrating gyroscope according to the ninth aspect, the plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material and the first and second electrodes fixed to one surface of the plate-shaped vibrator are provided with the first and second electrodes. Since the structure is provided with a bridge circuit formed by connecting electric elements, a large output can be obtained, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【００８２】請求項１０に記載の振動ジャイロでは、請
求項９のタイプで、板状振動子が２軸対称ではあるが、
円形，正多角形ではない形状になっているので、ブリッ
ジ回路を用いるタイプでも板状振動子が面内曲げ振動し
易い形状となり、また板状振動子の軽量化を図ることが
できる。According to the vibrating gyroscope of the tenth aspect, although the plate-shaped oscillator is biaxially symmetric with the type of the ninth aspect,
Since the shape is not a circle or a regular polygon, even in the type using the bridge circuit, the plate-shaped vibrator has a shape that easily causes in-plane bending vibration, and the weight of the plate-shaped vibrator can be reduced.
【００８３】請求項１１に記載の発明では、請求項９又
は１０に記載の振動ジャイロの板状振動子を面内振動モ
ードとなる固有共振周波数の電気信号により励振するの
で、請求項９又は１０に記載の振動ジャイロにおいて
も、該板状振動子を容易に面内振動モードで駆動するこ
とができる。According to the eleventh aspect of the present invention, the plate-shaped oscillator of the vibrating gyroscope according to the ninth or tenth aspect is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane vibration mode. Also in the vibrating gyroscope described in (1), the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane vibration mode.
【００８４】請求項１２に記載の発明では、請求項９又
は１０に記載の振動ジャイロの板状振動子を面内縮退モ
ードとなる固有共振周波数の電気信号により励振するの
で、請求項９又は１０に記載の振動ジャイロにおいて
も、該板状振動子を容易に面内縮退モードで駆動するこ
とができる。According to the twelfth aspect of the invention, the plate-shaped oscillator of the vibrating gyroscope according to the ninth or tenth aspect is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in the in-plane degenerate mode. Also in the vibrating gyroscope described in (1), the plate-shaped vibrator can be easily driven in the in-plane degenerate mode.
【００８５】特に、ブリッジ回路を用いるタイプで、し
かも板状振動子を面内縮退モードとなる固有共振周波数
の電気信号により励振すると、ブリッジ回路を用いるタ
イプで板状振動子を面内振動モードで駆動する場合より
も、出力を大きくとれ、回転角周波数の検出精度を高め
ることができ、且つＳＮ比を向上させることができる。In particular, when the plate-shaped vibrator is of a type using a bridge circuit and is excited by an electric signal having a natural resonance frequency which is an in-plane degenerate mode, the plate-shaped vibrator is of a type using a bridge circuit in the in-plane vibration mode. As compared with the case of driving, the output can be increased, the detection accuracy of the rotational angular frequency can be improved, and the SN ratio can be improved.
【図１】本発明に係る振動ジャイロの第１実施例を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a vibrating gyroscope according to the present invention.
【図２】図１に示す振動ジャイロを面内振動モードで駆
動したときの回転周波数に対する共振周波数の関係を示
す線図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a rotation frequency and a resonance frequency when the vibration gyro shown in FIG. 1 is driven in an in-plane vibration mode.
【図３】図１に示す振動ジャイロを面内縮退モードで駆
動したときの回転周波数に対する共振周波数の関係を示
す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a resonance frequency and a resonance frequency when the vibration gyro shown in FIG. 1 is driven in an in-plane degenerate mode.
【図４】本発明に係る振動ジャイロの第２実施例を示す
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the vibrating gyroscope according to the present invention.
【図５】図４に示す振動ジャイロを面内縮退モードで駆
動しつつ軸まわりに与える回転を与えたときの周波数に
対する入力インピーダンスの変化を示したもので、
（Ａ）は静止時の周波数特性を示し、（Ｂ）は回転時の
周波数特性を示す。5 is a graph showing a change in input impedance with respect to a frequency when a rotation given about an axis is given while driving the vibration gyro shown in FIG. 4 in an in-plane degenerate mode,
(A) shows the frequency characteristic when stationary, and (B) shows the frequency characteristic when rotating.
【図６】本発明に係る振動ジャイロの第３実施例を示す
斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a vibrating gyroscope according to a third embodiment of the invention.
【図７】本発明に係る振動ジャイロの第４実施例を示す
斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a vibrating gyroscope according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】図７に示す振動ジャイロを面内曲げ振動モード
で励振したときの静止時における面内曲げ振動モードを
示したもので、（Ａ）は固有共振周波数7.9341ｋＨｚの
面内曲げ振動モードであり、（Ｂ）は9.0361ｋＨｚの面
内曲げ振動モードである。8 shows the in-plane bending vibration mode when the vibration gyro shown in FIG. 7 is excited in the in-plane bending vibration mode, and (A) shows the in-plane bending vibration mode with a natural resonance frequency of 7.9341 kHz. And (B) is an in-plane bending vibration mode of 9.0361 kHz.
【図９】本発明に係る振動ジャイロの第５実施例を示す
斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a vibrating gyroscope according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１０】従来の振動ジャイロの斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a conventional vibrating gyro.
５ 板状圧電素子 ６ 板状振動子 ７ 信号発生器７ ８ 軸 ９a1，９a2，９a3，９a4 電極 ９ｂ 電極 １０ａ，１０ｂ 電気的素子 １１ メータ １２ ブリッジ回路 5 plate-shaped piezoelectric element 6 plate-shaped vibrator 7 signal generator 7 8 axis 9a1, 9a2, 9a3, 9a4 electrode 9b electrode 10a, 10b electrical element 11 meter 12 bridge circuit
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年１１月２２日[Submission date] November 22, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４７[Correction target item name] 0047
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００４７】次に、このような図４に示す振動ジャイロ
の駆動方法の他の例を説明する。この場合には、静止状
態において板状振動子６の面内振動で縮退モードとなる
固有共振周波数ｆ02の信号を信号発生器７より板状振動
子６へ印加する。次にこの状態から、板状振動子６の面
に垂直な軸８まわりに回転運動を加えると，コリオリの
力が発生することにより縮退が解け、固有共振周波数ｆ
02を中心に共振周波数は２つに分かれることになる。こ
の様子を図５（Ａ）（Ｂ）に示す。そこで、それぞれの
共振周波数の差あるいは静止時の縮退モード時の共振周
波数との差を求めることにより、回転周波数（回転角速
度）を検出することが可能となり、振動ジャイロの機能
を持つことになる。特に、板状振動子６を面内縮退モー
ドとなる固有共振周波数の電気信号により励振する場合
に、回転によるコリオリ力により縮退が解けて、共振周
波数が上下にわかれるものの周波数差をとると、該板状
振動子６は圧電材だけで形成されているので、温度係数
は一定（同じ）であり、温度の変化によるドリフトをキ
ャンセルした、精度の高い信号を得ることが可能とな
る。 Next, another example of the driving method of the vibration gyro shown in FIG. 4 will be described. In this case, a signal having a natural resonance frequency f 02 , which is in a degenerate mode due to in-plane vibration of the plate-shaped vibrator 6 in a stationary state, is applied from the signal generator 7 to the plate-shaped vibrator 6. Next, when a rotational motion is applied from this state around the axis 8 perpendicular to the plane of the plate-shaped vibrator 6, the Coriolis force is generated and the degeneration is released, and the natural resonance frequency f
The resonance frequency will be divided into two around 02 . This state is shown in FIGS. So each of
Difference in resonance frequency or resonance circumference in degenerate mode at rest
By calculating the difference from the wave number, the rotation frequency (rotational angular velocity
) Can be detected, and the function of the vibration gyro
Will have. In particular, the plate-shaped vibrator 6 is
When excited by an electric signal with a natural resonance frequency
In addition, the degeneration is released by the Coriolis force due to rotation, and the resonance circumference is
If the frequency difference of the wave number is divided up and down, the plate shape
Since the vibrator 6 is made of only piezoelectric material, the temperature coefficient
Is constant (the same) and drift due to temperature changes is
It is possible to obtain a highly accurate signal that has been canceled.
It
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 隆生 岡山県岡山市津島福居２−10−４ 岡山大 学福居宿舎1035室 (72)発明者 安藤 英一 東京都調布市柴崎２丁目１番地３ 島田理 化工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takao Tsuchiya 2-10-4 Fukui, Tsushima Fukui, Okayama City, Okayama Prefecture 1035 Room, Fukui Dormitory, Okayama University (72) Inoue Eiichi 2-3-1, Shibasaki, Chofu City, Tokyo Shimada Rika Kogyo Co., Ltd.
Claims (12)
前記板状圧電素子の板面に固定された板状振動子とを備
えてなる振動ジャイロ。1. A plate-shaped piezoelectric element excited in the thickness direction,
A vibrating gyroscope comprising a plate-shaped vibrator fixed to a plate surface of the plate-shaped piezoelectric element.
円形，正多角形ではない形状となっていることを特徴と
する請求項１に記載の振動ジャイロ。2. The plate-shaped vibrator is biaxially symmetric,
The vibrating gyro according to claim 1, wherein the vibrating gyro has a shape that is not a circle or a regular polygon.
面内振動モードとなる固有共振周波数の電気信号により
励振することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動
ジャイロの駆動方法。3. The method for driving a vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are excited by an electric signal having a natural resonance frequency that is an in-plane vibration mode. .
面内縮退モードとなる固有共振周波数の電気信号により
励振することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動
ジャイロの駆動方法。4. The method of driving a vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the plate-shaped piezoelectric element and the plate-shaped vibrator are excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane degenerate mode. .
が設けられてなる振動ジャイロ。5. A vibrating gyroscope in which electrodes are provided on both surfaces of a plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material.
円形，正多角形ではない形状となっていることを特徴と
する請求項５に記載の振動ジャイロ。6. The plate-shaped vibrator is biaxially symmetric,
The vibrating gyro according to claim 5, wherein the vibrating gyro has a shape that is not a circle or a regular polygon.
固有共振周波数の電気信号により励振することを特徴と
する請求項５又は６に記載の振動ジャイロの駆動方法。7. The method for driving a vibrating gyroscope according to claim 5, wherein the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that provides an in-plane vibration mode.
固有共振周波数の電気信号により励振することを特徴と
する請求項５又は６に記載の振動ジャイロの駆動方法。8. The method for driving a vibrating gyroscope according to claim 5, wherein the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency in an in-plane degenerate mode.
振動子の一方の面に固定された第１，第２の電極に第
１，第２の電気素子を接続して形成されたブリッジ回路
とを備えてなる振動ジャイロ。9. A plate-shaped vibrator made of a piezoelectric material and formed by connecting first and second electric elements to first and second electrodes fixed to one surface of the plate-shaped vibrator. Vibrating gyro equipped with a bridge circuit.
が、円形，正多角形ではない形状となっていることを特
徴とする請求項９に記載の振動ジャイロ。10. The vibrating gyroscope according to claim 9, wherein the plate-shaped vibrator is biaxially symmetric, but has a shape other than a circle or a regular polygon.
る固有共振周波数の電気信号により励振することを特徴
とする請求項９又は１０に記載の振動ジャイロの駆動方
法。11. The method of driving a vibrating gyroscope according to claim 9, wherein the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that provides an in-plane vibration mode.
る固有共振周波数の電気信号により励振することを特徴
とする請求項９又は１０に記載の振動ジャイロの駆動方
法。12. The method of driving a vibrating gyroscope according to claim 9, wherein the plate-shaped oscillator is excited by an electric signal having a natural resonance frequency that is in an in-plane degenerate mode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5260734A JPH07113644A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Vibrating gyro and driving method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5260734A JPH07113644A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Vibrating gyro and driving method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113644A true JPH07113644A (en) | 1995-05-02 |
Family
ID=17352013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5260734A Pending JPH07113644A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Vibrating gyro and driving method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH07113644A (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980203 |