JPH07151780A

JPH07151780A - 角速度検出器

Info

Publication number: JPH07151780A
Application number: JP5299244A
Authority: JP
Inventors: Mutsuaki Hirota; 睦明廣田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】高い角速度検出感度を得て、検出精度を高め
る。【構成】角速度検出器は、弾性表面波励振用の励振電
極２，３と、励振電極２，３の側方に設けられかつ表面
弾性波に共振する反射波を発生するグレーティング反射
器４，５と、励振電極２，３とグレーティング反射器
４，５との間に配置された検出電極６，７，８，９とを
備えている。検出電極６，７，８，９は、弾性表面波に
より生じるコリオリの力を検出可能な位置に２列に断続
して配列されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、角速度検出器、特に、
弾性表面波を利用した角速度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体が回転するときの角速度を弾性表面
波を利用して検出する角速度検出器として、特開平１−
１４８９６８号公報に記載されたものがある。この角速
度検出器は、平板状に構成した圧電基板上に設けられた
櫛型の励振電極と、この励振電極の両側に設けられたグ
レーティング反射器とを備えている。励振電極とグレー
ティング反射器との間には検出電極が設けられており、
検出電極で検出された電位差により角速度が検出され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の角速度検出
器では、角速度に対する検出感度が低い。たとえば、高
精度検出のためには、角速度１ｄｅｇ／ｓｅｃあたり１
ｍＶ程度の感度が要求されるのに対し、従来の構成では
１／１００〜１／１０００ｍＶ程度の感度しか得られな
い。したがって精度の良い検出が困難である。

【０００４】本発明の目的は、高い角速度検出感度を得
て、検出精度を高めることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の角速度検出器
は、励振部と、反射部と、検出電極とを有している。励
振部は、弾性表面波を励振する。反射部は、励振部の側
方に設けられ、弾性表面波に共振して反射波を発生す
る。検出電極は、励振部と反射部との間において、弾性
表面波により生じるコリオリ力を検出可能な位置に２列
に断続して配置される。

【０００６】

【作用】本発明に係る角速度検出器では、励振部が弾性
表面波を励振し、この弾性表面波を受けて反射部が反射
波を励振する。ここで角速度検出器に回転力が加わる
と、その角速度に応じてコリオリ力が出現する。検出電
極は、このコリオリ力を電位差として検出する。ただ
し、検出電極はコリオリ力を検出可能な位置に２列に断
続して配列されているので、各電極間の電位差の合計で
出力を得ることが可能である。したがって大きな出力電
圧を得ることが可能となり、角速度に対する感度が高ま
って、高い検出精度が得られるようになる。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を示す図１において、圧電
基板１の一方の面上に弾性表面波励振用の励振電極２，
３が櫛型に設けられている。励振電極２，３で励振され
る弾性表面波の波長をλとすると、励振電極２，３は、
λ／２の間隔で弾性表面波の進行方向（図１の左右方
向）に交互に櫛歯が配列された形状である。

【０００８】励振電極２，３の弾性表面波進行方向両側
には、弾性表面波を反射する簾状のグレーティング反射
器４，５が設けられている。このグレーティング反射器
４，５はλ／２の間隔で弾性表面波の進行方向に複数段
配列されている。励振電極２，３とグレーティング反射
器４，５との間には、圧電基板１が回転したときに弾性
表面波により生じるコリオリの力を検出する検出電極
６，７，８，９が設けられている。検出電極６，７は励
振電極２，３とグレーティング反射器４との間におい
て、励振電極２，３の櫛歯の長さａとほぼ同一の距離だ
け離隔して配置されている。検出電極８，９は励振電極
２，３とグレーティング反射器５との間において、同様
に離隔して配置されている。

【０００９】検出電極６を例として図２に拡大して示
す。検出電極６は、距離λ／４だけ離間して２列に配列
された小片電極１９〜２９で構成されている。各小片電
極１９〜２９は、弾性表面波の進行方向（図２の左右方
向）に長さ３λ／４、幅λ／４で圧電基板１上にパター
ン化されている。弾性表面波の伝播路側（図２の下側）
に配列された小片電極のうち、励振電極２，３に近い小
片電極１９の端部は、励振電極２，３からの距離ｌ1 が
（１＋ｎ／２）λ（但し、ｎ＝０，１，２…）である。
また、各小片電極１９，２１，２３，２５，２７，２９
は、距離λ／４だけ離間されて配置されている。

【００１０】弾性表面波伝播路外側（図２の上側）に設
けられた小片電極２０，２２，２４，２６，２８は、そ
れぞれ距離λ／４だけ離間されており、内側の小片電極
１９，２１，２３，２５，２７，２９とは弾性表面波の
進行方向にλ／２だけ位置がずれて配置される。また、
小片電極２０，２２，２４，２６，２８の列と小片電極
１９，２１，２３，２５，２７，２９の列との間の距離
はλ／４となっている。

【００１１】検出電極６のグレーティング反射器４側の
小片電極２９に対向して、信号取り出し用の出力端子１
０が設けられている。出力端子１０と小片電極２９との
間の距離はλ／４である。残りの各検出電極７，８，９
は検出電極６と同様の構成であり、それぞれ検出電極６
と対称形に小片電極が配列されている。また同様にし
て、検出電極７，８，９の出力信号を取り出すための出
力端子１１，１２，１３がそれぞれ設けられている。

【００１２】励振電極２，３と検出電極６，７との間及
び励振電極２，３と検出電極８，９との間には、それぞ
れシールド電極１４，１５が設けられている。このシー
ルド電極１４，１５は、励振電極２，３から検出電極
６，７及び検出電極８，９に電気信号が伝わるのを防ぐ
ものであり、端子（図示せず）を介して接地される。シ
ールド電極１４の検出電極６側部分には、図２に示すよ
うに、小片電極２０に隣接する突片３０が一体に形成さ
れている。突片３０は、小片電極１９に対して弾性表面
波の進行方向にλ／４だけ重複している。シールド電極
１４の検出電極７側部分とシールド電極１５の検出電極
８，９側部分にも、突片３０と同様の突片３１，３２，
３３が形成されている。

【００１３】出力端子１０，１１の出力信号はワイヤボ
ンディング等により取り出され、差動増幅器１６に入力
される。同様に出力端子１２，１３の出力信号は差動増
幅器１７に入力される。差動増幅器１６，１７の出力は
さらに差動増幅器１８に入力され、この差動増幅器１８
の出力より角速度を測定することができる。次に、本実
施例の動作を説明する。

【００１４】励振電極２，３は交流電圧が印加されるこ
とによって弾性表面波を励起する。励振電極２，３によ
り励振された弾性表面波は、グレーティング反射器４，
５の方向に進み、グレーティング反射器４，５で反射し
共振状態となる。ここでは、グレーティング反射器４，
５に弾性表面波が入射すると、エッジ部分で反射弾性表
面波が生じる。グレーティング反射器４，５は弾性表面
波の進行方向に直交し、λ／４の間隔で設けられている
ため反射弾性表面波はもとの弾性表面波に同位相で加わ
り、全体として強い弾性表面波となる。

【００１５】この弾性表面波は、その波長λ毎に山と谷
を１つずつ出現させ、検出電極６，７，８，９の各小片
電極間にも山または谷を出現させる。ここで、図２に示
すように、２列の小片電極が弾性表面波の進行方向に重
複する長さはλ／４である。したがって、たとえば小片
電極１９，２０の重複部分に弾性表面波の谷が位置する
場合、小片電極２０，２１の重複部分に弾性表面波の山
が位置する。すなわち、弾性表面波の山と谷が小片電極
の重複部分に順次出現する。

【００１６】ここで、圧電基板１が図１右側方より見て
反時計回りに回転するとすれば、弾性表面波の谷が位置
する小片電極１９，２０間には、圧電基板１の面上で図
１の下向きにコリオリ力が作用する。これに伴って、小
片電極１９，２０の間に引っ張り歪みが生じ、小片電極
２０には負電圧（−ｖ）が生じる。このとき、弾性表面
波の山が位置する小片電極２０，２１間には、図１の上
向きにコリオリ力が働く。これにより、小片電極２０，
２１間には圧縮歪みが生じ、小片電極２１側に負電圧
（−ｖ）が生じる。ここで小片電極２０は電極内で同電
位を保持するため、小片電極１９と小片電極２１との間
には、（−ｖ）×２の電圧が発生することとなる。ま
た、シールド電極１４には、小片電極１９の励振電極
２，３側と弾性表面波の進行方向にλ／４だけ重複する
突片３０が設けられている。

【００１７】この結果、出力端子１０で得られる信号
は、小片電極の数をｋとすると、（−ｖ）×（ｋ＋１）
となり、図２の場合には（−１２ｖ）となる。検出電極
７においても、同様の現象が起こるが、検出電極６とは
回転軸に対して対称の位置にあるため、コリオリ力は検
出電極６の場合と逆方向に作用する。したがって、出力
端子１１より得られる信号は、出力端子１０とは逆極性
の（１２ｖ）となる。

【００１８】検出電極８，９でも同様の現象が起こる。
ただし、ここでは、検出電極８の出力端子１２より得ら
れる出力信号は、出力端子１０の出力信号と逆極性であ
り、（１２ｖ）となる。また、検出電極９の出力端子１
３より得られる出力信号は、出力端子１１の出力信号と
逆極性であり、（−１２ｖ）となる。出力端子１０，１
１，１２，１３からの出力信号はそれぞれ差動増幅器１
６，１７に入力され、２倍の電圧に増幅され、さらに差
動増幅器１８により４倍に増幅される。

【００１９】なお、検出電極６，７，８，９では弾性表
面波そのものによる電圧も発生するが、差動増幅器１
６，１７，１８により自己吸収される。また、外乱振動
があった場合にも、これに基づく振動は同様に自己吸収
される。したがって、出力信号はコリオリ力のみに基づ
くものとして得られる。本実施例では、小片電極が２列
に断続して配置された検出電極を用いているため、出力
電圧を大きくすることができ、高い角速度検出感度を得
ることが可能となる。

【００２０】〔他の実施例〕図３に他の実施例を示す。
ここではグレーティング反射器３４，３５が用いられて
いる。グレーティング反射器３４は、周辺が短絡された
外側グレーティング部３６と、検出電極６，７間に配置
されかつ中央部で結合された平行電極パターンからなる
内側グレーティング部３７とから構成されている。同様
に、グレーティング反射器３５は、外側グレーティング
部３８と、検出電極８，９間に配置された内側グレーテ
ィング部３９とから構成されている。

【００２１】この実施例では、反射弾性表面波を効率良
く発生させることが可能となる。この結果、検出電極
６，７，８，９からの出力信号として高い電圧を得るこ
とができるので、さらに感度の高い角速度検出器を実現
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、回転に伴い弾性表面波によ
り生じるコリオリの力を検出可能な位置に２列に断続的
に検出電極が配列されているので、大きな出力信号を得
ることができ、角速度検出の感度を高めることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平面図。

【図２】検出電極の拡大図。

【図３】他の実施例の平面図。

【符号の説明】

１圧電基板２，３励振電極４，５グレーティング反射器６，７，８，９検出電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性表面波励振用の励振部と、前記励振部の側方に設けられ、前記弾性表面波に共振し
て反射波を発生する反射部と、前記励振部と前記反射部との間において、前記弾性表面
波により生じるコリオリ力を検出可能な位置に２列に断
続して配置された検出電極と、を有してなる角速度検出
器。