JPH07159177A - Piezoelectric vibration gyroscope device - Google Patents

Piezoelectric vibration gyroscope device

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Publication number
JPH07159177A
JPH07159177A JP5309127A JP30912793A JPH07159177A JP H07159177 A JPH07159177 A JP H07159177A JP 5309127 A JP5309127 A JP 5309127A JP 30912793 A JP30912793 A JP 30912793A JP H07159177 A JPH07159177 A JP H07159177A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
tuning fork
driving
piezoelectric
detection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5309127A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsushi Hayashi
哲史 林
Tomoyuki Kanda
知幸 神田
Tomoo Kawase
友生 川瀬
Sachiosa Takeuchi
祥修 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a piezoelectric vibration gyroscope device provided with a square pillar-shaped tuning fork vibrator with which offset noise by flexure vibration by driving is less likely to occur, and with which an S-N ratio can be set large. CONSTITUTION:This device is provided with an angular pole tuning fork type vibrator 2, piezoelectric elements 3 for driving provided at shaft parts 2d-1, 2d-2 of the vibrator 2, and piezoelectric elements 5 for detection provided at vibration parts 2a-1, 2a-2, at least. The piezoelectric element 3 for driving and the piezoelectric element 5 for detection are provided at perpendicular positional relation to each other, and a width A, on the right and left, of a turning fork- shaped surface of the angular pole tuning fork type vibrator 2 where the piezoelectric element 5 for detection is provided is set to be larger than a width D, on the right and left, of a tuning fork-shaped surface of the angular tuning form type vibrator 2 where the piezoelectric element 3 for driving is provided.

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、角速度を検知するため
に、例えば自動車の後輪操舵システムなどに使用されて
いる圧電振動ジャイロ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyro device used for detecting an angular velocity, for example, used in a rear wheel steering system of an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、角速度を検知するために、音叉型
ジャイロまたは振動型ジャイロ装置があり、例えば、特
開昭59−170717号公報、特開昭61−1919
17号公報などに開示されている。特開昭59−170
717号公報は、大きな慣性質量と平板上の撓み部とを
有し、大振幅振動を可能にした音叉を、一枚の短冊上の
バイモルフからなる圧電素子によって基台上に支持する
ことにより、検出感度の向上を図ったジャイロ装置に関
するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are tuning fork type gyroscopes or vibration type gyroscopes for detecting an angular velocity. For example, JP-A-59-170717 and JP-A-61-1919 are available.
No. 17, for example. JP-A-59-170
Japanese Patent No. 717 discloses that a tuning fork having a large inertial mass and a bending portion on a flat plate and capable of large-amplitude vibration is supported on a base by a piezoelectric element formed of a bimorph on one strip. The present invention relates to a gyro device with improved detection sensitivity.

【0003】一方、特開昭61−191917号公報
は、駆動用または抽出用圧電セラミックを音叉の同一ア
−ム上で2つに分割し、角部に沿って接着することによ
り、接着位置ずれを起こしにくく、入出力間の結合を小
さくし、安定した角速度の検出を可能にする音叉型振動
ジャイロ装置に関するものである。しかしながら、上記
の如く圧電体を金属等からなる音叉型振動子に接着した
構造のジャイロの角速度検知部である前記音叉振動子
は、複雑形状を有しているために加工工数が多く煩雑で
あることから、簡素化された角柱形状の音叉振動子を備
えた音叉型ジャイロ装置が提案されている(特願平4−
272848号)。このようなタイプの音叉型ジャイロ
装置においては、帰還電圧と同位相のオフセットノイズ
が発生しやすく、S/N比が大きくとれないという問題
点がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-191917 discloses that a driving or extracting piezoelectric ceramic is divided into two parts on the same arm of a tuning fork, and they are bonded along the corners so that the bonding position shifts. The present invention relates to a tuning fork type vibrating gyro device capable of detecting a stable angular velocity by reducing the coupling between the input and the output. However, the tuning fork vibrator, which is the angular velocity detecting portion of the gyro having the structure in which the piezoelectric body is bonded to the tuning fork vibrator made of metal as described above, has a complicated shape and requires a lot of man-hours for processing. Therefore, a tuning fork type gyro device including a simplified prismatic tuning fork vibrator has been proposed (Japanese Patent Application No.
272848). In the tuning fork type gyro device of this type, there is a problem that an offset noise having the same phase as the feedback voltage is likely to occur and the S / N ratio cannot be made large.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
問題点を鑑み、オフセットノイズが発生しにくく、しか
もS/N比を大きくとることのできる簡易構造の音叉振
動子を備えた圧電振動ジャイロ装置を提供することを課
題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a piezoelectric vibration provided with a tuning fork vibrator having a simple structure in which offset noise is less likely to occur and the S / N ratio can be increased. It is an object to provide a gyro device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、断面が角柱状の音叉形状の上端部である振動部及び
該振動部に連なり一体化する軸部及び該軸部を基台に固
定するための首部からなる角柱音叉型振動子と、該振動
子の軸部に付設された交流電圧で駆動する駆動用圧電素
子と、外部から入力される角速度によって発生する歪み
に基づく信号を発生する検知用圧電素子とが、少なくと
も備えられており、また前記駆動用圧電素子及び前記検
知用圧電素子が直交する位置関係で付設されており、更
に前記検知用圧電素子が付設される前記角柱音叉型振動
子の音叉形状面の幅が左右共に、前記駆動用圧電素子が
付設される前記角柱音叉型振動子の音叉形状面の幅の左
右に対してより大きく設定された構成からなる手段を採
用した。
In order to solve the above-mentioned problems, a vibrating portion which is an upper end of a tuning fork shape having a prismatic cross section, a shaft portion which is continuous with the vibrating portion and is integrated with the shaft portion is a base. A prismatic tuning fork type oscillator consisting of a neck for fixing, a driving piezoelectric element driven by an AC voltage attached to the shaft of the oscillator, and a signal based on distortion generated by an angular velocity input from the outside. At least the detecting piezoelectric element is provided, and the driving piezoelectric element and the detecting piezoelectric element are attached in a positional relationship orthogonal to each other, and the prismatic tuning fork to which the detecting piezoelectric element is attached is further provided. The width of the tuning fork shaped surface of the die vibrator is set to be larger than the width of the tuning fork shaped surface of the prismatic tuning fork vibrator to which the driving piezoelectric element is attached. did.

【0006】[0006]

【作用】上記手段の採用によって、検知用圧電素子が付
設される角柱音叉型振動子の音叉形状面の幅が左右共
に、前記駆動用圧電素子が付設される前記角柱音叉型振
動子の音叉形状面の側面の幅の左右に対してより大きく
設定された構成により、オフセットノイズの発生要因で
ある検知用圧電素子の屈曲が小さくでき、オフセットノ
イズを低減することが可能となる。これにより、S/N
を飛躍的に向上することが出来る。
By adopting the above-mentioned means, the tuning fork shape of the prismatic tuning fork type vibrator to which the driving piezoelectric element is attached is equal to the width of the tuning fork shaped surface of the prismatic tuning fork type vibrator to which the detecting piezoelectric element is attached. With the configuration in which the width of the side surface of the surface is set larger to the left and right, the bending of the detection piezoelectric element, which is a cause of the offset noise, can be reduced, and the offset noise can be reduced. As a result, S / N
Can be dramatically improved.

【0007】[0007]

【発明の効果】上記作用により、オフセットノイズが発
生しにくくし、その結果としてS/N比を大きくとるこ
とのできる音叉振動子を備えた圧電振動ジャイロ装置を
提供することができる。
With the above operation, it is possible to provide a piezoelectric vibrating gyro device equipped with a tuning fork vibrator which can make offset noise less likely to occur and as a result have a large S / N ratio.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、本発明の実施例について図に記し
た一例を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実
施例である圧電振動ジャイロ装置の全体構成を表す全体
構成図である。圧電振動ジャイロ装置を概略説明する
と、金属などの弾性材料からなる四角形断面の振動部を
2個平行に配置して、音叉型の振動子としたものであ
り、各振動部に屈曲振動を発生させるための駆動用圧電
素子と、コリオリの力によって振動部に発生する応力を
検出する検知用圧電素子とが、各振動部の側面に接合さ
れており、それらは互いに直交した側面に配置されて接
合されている。このような一実施例について以下にその
構成の詳細を述べる。
(First Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to an example shown in the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of a piezoelectric vibration gyro device that is an embodiment of the present invention. The piezoelectric vibrating gyro device will be briefly described. Two vibrating parts having a rectangular cross section made of an elastic material such as metal are arranged in parallel to form a tuning fork type vibrator, and bending vibration is generated in each vibrating part. A piezoelectric element for driving and a piezoelectric element for detection that detects the stress generated in the vibrating portion due to the Coriolis force are joined to the side surfaces of each vibrating portion, and they are arranged and joined to the side surfaces orthogonal to each other. Has been done. The configuration of one embodiment will be described in detail below.

【0009】1は、本発明の圧電振動ジャイロ装置であ
る。2は、金属などの弾性体材料からなる四角形断面の
振動部2a−1、2a−2と軸部2d−1,2d−2と
首部2cを備えた音叉形状を有した角柱音叉型振動子で
あり、ワイヤカット或いは焼結などによって作製されて
いる。そして、該振動子2の前記振動部2a−1、2a
−2は、前記首部2cに連なった軸部2d−1、2d−
2の先端に設けられている。3は、音叉形状の前記軸部
2d−1,2d−2の側面2e−1,2e−2に接着ま
たは接合して備えられた駆動用圧電素子であり、板状の
PZT等のセラミック圧電体からなる。4は、音叉形状
の前記振動部2a−1,2a−2の側面2f−1,2f
−2に接着または接合して備えられた帰還用圧電素子で
あり、板状のPZT等のセラミック圧電体からなる。5
は、音叉形状の前記振動部2a−1,2a−2の上部面
2g−1,2g−2に接着または接合して備えられた検
知用圧電素子であり、板状のPZT等のセラミック圧電
体からなる。そして、前記角柱音叉型振動子2は、前記
首部2cによって、基台6に圧入等により強固に固定さ
れている。
Reference numeral 1 is a piezoelectric vibrating gyro device of the present invention. Reference numeral 2 is a prismatic tuning fork type vibrator having a tuning fork shape including vibrating portions 2a-1, 2a-2 having a rectangular cross section, shaft portions 2d-1, 2d-2 and a neck portion 2c made of an elastic material such as metal. Yes, it is manufactured by wire cutting or sintering. Then, the vibrating portions 2a-1 and 2a of the vibrator 2 are
-2 is a shaft portion 2d-1, 2d- connected to the neck portion 2c.
It is provided at the tip of 2. Reference numeral 3 denotes a driving piezoelectric element provided by being bonded or bonded to the side surfaces 2e-1 and 2e-2 of the tuning fork-shaped shaft portions 2d-1 and 2d-2, and is a plate-shaped ceramic piezoelectric body such as PZT. Consists of. Reference numeral 4 denotes side surfaces 2f-1 and 2f of the tuning fork-shaped vibrating portions 2a-1 and 2a-2.
-2, which is a piezoelectric element for feedback provided by being bonded or bonded, and is made of a plate-shaped ceramic piezoelectric body such as PZT. 5
Is a piezoelectric element for detection provided by being bonded or bonded to the upper surfaces 2g-1 and 2g-2 of the vibrating portions 2a-1 and 2a-2 having a tuning fork shape, and is a plate-shaped ceramic piezoelectric body such as PZT. Consists of. The prismatic tuning fork vibrator 2 is firmly fixed to the base 6 by press fitting or the like by the neck portion 2c.

【0010】ここで、前記駆動用圧電素子3の接着面と
前記帰還用圧電素子4の接着面とは平行であり、また前
記駆動用圧電素子3の接着面及び前記帰還用圧電素子4
の接着面と前記検知用圧電素子5は、直交関係に配置さ
れている。また、前記検知用圧電素子5を接着した音叉
形状の前記振動部2a−1,2a−2の前記上部面2g
−1,2g−2の幅Aは、前記駆動用圧電素子3を接着
した音叉形状の前記軸部2d−1,2d−2の幅Dより
も大きく、そして前記駆動用圧電素子3を接着した音叉
形状の前記軸部2d−1,2d−2の前記側面2e−
1,2e−2の幅Bは、前記帰還用圧電素子4を接着し
た音叉形状の前記振動部2a−1,2a−2の前記側面
2f−1,2f−2の幅Cと同じ大きさで作製されてい
る。
The bonding surface of the driving piezoelectric element 3 and the bonding surface of the feedback piezoelectric element 4 are parallel to each other, and the bonding surface of the driving piezoelectric element 3 and the feedback piezoelectric element 4 are parallel to each other.
The bonding surface of and the detection piezoelectric element 5 are arranged in an orthogonal relationship. Also, the upper surface 2g of the vibrating portions 2a-1 and 2a-2 having a tuning fork shape to which the detecting piezoelectric element 5 is adhered.
The width A of -1, 2g-2 is larger than the width D of the tuning fork-shaped shaft portions 2d-1, 2d-2 to which the driving piezoelectric element 3 is bonded, and the driving piezoelectric element 3 is bonded. The side surfaces 2e-of the tuning fork-shaped shaft portions 2d-1 and 2d-2
The width B of 1 and 2e-2 is the same as the width C of the side surfaces 2f-1 and 2f-2 of the tuning fork-shaped vibrating portions 2a-1 and 2a-2 to which the feedback piezoelectric element 4 is adhered. Has been made.

【0011】次に上記の構成からなる前記圧電ジャイロ
装置1の作動について述べる。第2図に前記駆動用圧電
素子3、前記帰還用圧電素子4及び前記検知用圧電素子
5の電源となる電子回路部10に対する結線状況を記
す。図において、7は、前記駆動用圧電素子3と前記電
子回路部10の駆動部の出力端子を結線するリード線で
あり、8は、前記帰還用圧電素子4と前記電子回路部1
0の駆動部の入力端子を結線するリード線であり、また
9は、前記検知用圧電素子5と前記電子回路部10の処
理部の入力端子を結線するリード線である。
Next, the operation of the piezoelectric gyro device 1 having the above structure will be described. FIG. 2 shows the connection state of the driving piezoelectric element 3, the feedback piezoelectric element 4, and the detection piezoelectric element 5 to the electronic circuit section 10 serving as a power source. In the figure, 7 is a lead wire for connecting the driving piezoelectric element 3 and the output terminal of the driving section of the electronic circuit section 10, and 8 is the feedback piezoelectric element 4 and the electronic circuit section 1
Reference numeral 0 is a lead wire for connecting the input terminal of the drive unit, and reference numeral 9 is a lead wire for connecting the detection piezoelectric element 5 and the input terminal of the processing unit of the electronic circuit unit 10.

【0012】また、図3は、前記圧電ジャイロ装置1の
作動を説明するための図である。図において、前記駆動
用圧電素子3に対して前記電子回路部10から駆動用の
交流電圧が供給され、この交流電圧によって前記振動部
2a−1,2a−2が、それぞれ前記側面2f−1,2
f−2に垂直な方向である駆動方向に振動される。それ
に伴って、前記検知用圧電素子5も駆動方向に振動され
る。この時、前記帰還用圧電素子4からは、前記駆動用
圧電素子3による駆動方向の振動によって電圧が発生
し、その振動状態をモニタして、安定した振動状態が設
定されるように前記駆動用圧電素子3に供給される交流
電圧及び周波数を制御する。このような状態にある時、
外部から角速度Ωが入力されるとコリオリの力が前記上
部面2g−1,2g−2に垂直な方向である検知方向に
発生して前記振動部2a−1,2a−2、即ち、前記検
知用圧電素子5が検知方向にも屈曲する。この屈曲動作
に伴って、それぞれの前記振動部2a−1,2a−2に
接合された前記検知用圧電素子5から微小な電気信号が
発生され前記電子回路部10の処理部に入力される。こ
の時、前記検知用圧電素子5の接合位置のずれ、不均一
な接合状態、前記屈曲動作の中立軸のずれ等の原因によ
って前記検知用圧電素子5からは、前記帰還用圧電素子
4から発生する電圧と同位相のオフセットノイズが発生
し、角速度の検出精度が悪化、即ちS/N比が悪化す
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the piezoelectric gyro device 1. In the figure, a driving AC voltage is supplied to the driving piezoelectric element 3 from the electronic circuit section 10, and the AC voltage causes the vibrating sections 2a-1 and 2a-2 to move to the side surfaces 2f-1 and 2f-1, respectively. Two
It is vibrated in a driving direction which is a direction perpendicular to f-2. Along with this, the detection piezoelectric element 5 is also vibrated in the driving direction. At this time, a voltage is generated from the feedback piezoelectric element 4 due to the vibration in the driving direction by the driving piezoelectric element 3, and the vibration state is monitored so that the stable vibration state is set. The AC voltage and frequency supplied to the piezoelectric element 3 are controlled. When in this state,
When an angular velocity Ω is input from the outside, a Coriolis force is generated in a detection direction which is a direction perpendicular to the upper surfaces 2g-1 and 2g-2, and the vibrating portions 2a-1 and 2a-2, that is, the detection. The piezoelectric element 5 for bending also bends in the detection direction. Along with this bending operation, a minute electric signal is generated from the detection piezoelectric element 5 bonded to each of the vibrating portions 2a-1 and 2a-2, and is input to the processing portion of the electronic circuit portion 10. At this time, due to the displacement of the bonding position of the detection piezoelectric element 5, the non-uniform bonding state, the displacement of the neutral axis of the bending operation, etc., the detection piezoelectric element 5 generates the feedback piezoelectric element 4. Offset noise having the same phase as that of the applied voltage is generated, and the detection accuracy of the angular velocity deteriorates, that is, the S / N ratio deteriorates.

【0013】ここで、図4は、上述のオフセットノイズ
の発生メカニズムの説明図である。本発明者等は、オフ
セットノイズの発生メカニズムを鋭意研究した結果、オ
フセットノイズの発生メカニズムが下記のようであるこ
とを明確にすることが出来た。以下、オフセットノイズ
の発生メカニズムを説明する。図において、前記駆動用
圧電素子3に交流電圧が印加され、前記振動部2a−
1,2a−2が駆動方向に屈曲しながら振動している
時、前記検知用圧電素子5の駆動方向の歪みによる応力
で発生する電圧が、前記検知用圧電素子5の面内でキャ
ンセルされないときオフセットノイズとして発生するの
である。即ち、前記振動部2a−1,2a−2が外側に
撓んでいる場合について説明するならば、前記振動部2
a−1,2a−2に接合されている前記検知用圧電素子
5の屈曲の中立軸の外側の部分は縮み、内側の部分は伸
びるために、前記検知用圧電素子5の一つには、屈曲の
中立軸の外側、内側には逆位相の電圧が発生する。従っ
て、前記振動部2a−1,2a−2の屈曲の中立軸が、
前記検知用圧電素子5の中心線と一致するように前記検
知用圧電素子5が前記上部面2g−1,2g−2に接着
されていれば、前記逆位相の電圧は前記検知用圧電素子
5の面内でキャンセルされる。つまり、前記逆位相の電
圧の前記検知用圧電素子5の面内でキャンセルされなか
った電圧部分が、オフセットノイズとして発生するので
ある(内側に撓んでいる場合についても同様である)。
Here, FIG. 4 is an explanatory diagram of a mechanism of generating the above-mentioned offset noise. As a result of earnest studies on the generation mechanism of the offset noise, the present inventors were able to clarify that the generation mechanism of the offset noise is as follows. The mechanism of generating offset noise will be described below. In the figure, an AC voltage is applied to the driving piezoelectric element 3, and the vibrating portion 2a-
When 1 and 2a-2 are vibrating while bending in the driving direction, the voltage generated by the stress due to the strain in the driving direction of the detecting piezoelectric element 5 is not canceled in the plane of the detecting piezoelectric element 5. It is generated as offset noise. That is, to explain a case where the vibrating portions 2a-1 and 2a-2 are bent outward, the vibrating portion 2 will be described.
Since the outside portion of the bending neutral axis of the detection piezoelectric element 5 bonded to a-1 and a-2a-2 contracts and the inside portion extends, one of the detection piezoelectric elements 5 has Voltages of opposite phases are generated outside and inside the neutral axis of bending. Therefore, the neutral axis of bending of the vibrating portions 2a-1 and 2a-2 is
If the detection piezoelectric element 5 is adhered to the upper surfaces 2g-1 and 2g-2 so as to coincide with the center line of the detection piezoelectric element 5, the voltage of the opposite phase is applied to the detection piezoelectric element 5. Will be canceled within the plane. That is, the voltage portion of the voltage of the opposite phase that has not been canceled in the plane of the detection piezoelectric element 5 is generated as offset noise (the same applies to the case where the voltage is bent inward).

【0014】そこで、本発明は、前記振動部2a−1,
2a−2の駆動方向の歪みによって発生する前記帰還用
圧電素子4から出力される信号が、同じく前記振動部2
a−1,2a−2の駆動方向の歪みによって前記検知用
圧電素子5よりオフセットノイズと同位相であり、しか
もオフセットノイズの大きさが、前記検知用圧電素子5
が付設された前記振動部2a−1,2a−2の屈曲量と
相関があることに着目して、上述の実施例の如くA>D
であるように構成した。これより、オフセットノイズの
発生要因である前記検知用圧電素子5の駆動方向の屈曲
が小さくなり、オフセットノイズを低減することが出来
る。これにより、S/Nを飛躍的に向上することが出来
る。
Therefore, according to the present invention, the vibrating section 2a-1,
The signal output from the feedback piezoelectric element 4 generated by the distortion of the driving direction of 2a-2 is the same as that of the vibrating section 2a.
Due to the distortion in the driving directions of a-1 and a-2, the detection piezoelectric element 5 has the same phase as the offset noise, and the magnitude of the offset noise is larger than that of the detection piezoelectric element 5.
Paying attention to the fact that there is a correlation with the bending amount of the vibrating parts 2a-1 and 2a-2 attached with, A> D as in the above-mentioned embodiment.
Configured to be. As a result, the bending of the detection piezoelectric element 5 in the driving direction, which is a cause of the offset noise, is reduced, and the offset noise can be reduced. Thereby, the S / N can be dramatically improved.

【0015】図5は、本発明の前記圧電振動ジャイロ装
置1を従来例である角柱音叉型振動子の圧電振動ジャイ
ロ装置(特願平4−272848号)とのオフセットノ
イズの発生量、感度の比較結果を記した図である。図に
おいて、縦軸は、オフセットノイズ発生率、及び感度比
である。従来例である角柱音叉型振動子の圧電振動ジャ
イロ装置(特願平4−272848号)のオフセットノ
イズ、及び感度を100としたときの、前記Aから前記
Dを差し引いた値の1/2である検知部張出量に対する
効果を表している。図から明らかなように前記検知部張
出量が大きくなるにしたがって、オフセットノイズは徐
々に低減されている。また、感度比は、オフセットノイ
ズに比べて低減率が少ない。つまり、オフセットノイズ
発生率に対する感度比が大きくなり、角速度の検知精度
が大きくなり、本発明のS/N比は、約3倍にも達する
ことが判る。以上から、 帰還電圧と同位相のオフセッ
トノイズが発生しにくく、しかもS/N比を大きくとる
ことのできる音叉振動子を備えた圧電振動ジャイロ装置
を提供することが可能である。
FIG. 5 shows the amount of generation of offset noise and the sensitivity of the piezoelectric vibrating gyro device 1 of the present invention with the piezoelectric vibrating gyro device (Japanese Patent Application No. 4-272848) of a prismatic tuning fork type vibrator as a conventional example. It is the figure which described the comparison result. In the figure, the vertical axis represents the offset noise occurrence rate and the sensitivity ratio. Offset noise of a piezoelectric vibrating gyro device of a prismatic tuning fork type vibrator (Japanese Patent Application No. 4-272848), which is a conventional example, and 1/2 of the value obtained by subtracting the D from the A when the sensitivity is 100. It shows the effect on the amount of protrusion of a certain detector. As is clear from the figure, the offset noise is gradually reduced as the amount of protrusion of the detection unit increases. Further, the sensitivity ratio has a smaller reduction rate than the offset noise. That is, it can be seen that the sensitivity ratio with respect to the offset noise occurrence rate increases, the angular velocity detection accuracy increases, and the S / N ratio of the present invention reaches about 3 times. From the above, it is possible to provide a piezoelectric vibrating gyro device equipped with a tuning fork vibrator in which offset noise having the same phase as the feedback voltage is unlikely to occur and which has a large S / N ratio.

【0016】さらに、 図6は、前記A及び前記検知部
張出量の大きさを固定して、前記Cの大きさを変化した
場合のオフセットノイズ発生率及び感度比を記したもの
である。図より明らかなように、本発明ではオフセット
ノイズ発生率には影響すること無く、従来例である角柱
音叉型振動子の圧電振動ジャイロ装置(特願平4−27
2848号)の感度の10%から80%の間で感度を自
由に設定できる特徴が備えられている。つまり、S/N
比で言えば、30%から260%の間で自由に設定でき
る特徴が備えられている。
Further, FIG. 6 shows the offset noise occurrence rate and the sensitivity ratio when the magnitudes of A and the detection portion overhang are fixed and the magnitude of C is changed. As is clear from the figure, in the present invention, the piezoelectric vibration gyro device of the prismatic tuning fork type vibrator as a conventional example does not affect the occurrence rate of offset noise (Japanese Patent Application No. 4-27).
2848), the sensitivity can be freely set between 10% and 80%. That is, S / N
In terms of ratio, the feature is that it can be freely set between 30% and 260%.

【0017】以上の例では、前記振動部2a−1,2a
−2に設けられた前記検知部張出量が、前記軸部2d−
1,2d−2の両側に設けられた例について提示してき
たが、片側だけであってもよい。このような例を、他の
実施例として図7に示す。尚、上記の総ての実施例で圧
電体素子は、対称位置に設けられた例を記したが、対称
位置でなく、片側だけでもよい。股、他の方法で駆動用
圧電素子に印加する交流電圧及び周波数を制御すること
ができるのであれば、期間用圧電素子は、無くてもかま
わない。
In the above example, the vibrating portions 2a-1 and 2a are used.
-2, the amount of protrusion of the detection unit is equal to that of the shaft portion 2d-
Although the examples provided on both sides of 1 and 2d-2 have been presented, only one side may be provided. Such an example is shown in FIG. 7 as another embodiment. In all of the above-mentioned embodiments, the piezoelectric element is provided at the symmetrical position, but the piezoelectric element may be provided on one side instead of the symmetrical position. The period piezoelectric element may be omitted if the AC voltage and frequency applied to the driving piezoelectric element can be controlled by another method.

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

【図1】本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置
の全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a piezoelectric vibration gyro device that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置
の電子回路部との結線状態を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a connection state with an electronic circuit section of the piezoelectric vibration gyro device which is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置
の作動を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the piezoelectric vibrating gyro device that is an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置
の作動を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the piezoelectric vibrating gyro device that is an embodiment of the present invention.

【図5】(ア)本発明の一実施例である圧電振動ジャイ
ロ装置の従来例に対する効果を説明するために用いた角
柱音叉型振動子の形状を表した図である。 (イ)本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置の
従来例に対する効果を説明するための図である。
FIG. 5A is a diagram showing the shape of a prismatic tuning fork type oscillator used for explaining the effect of the piezoelectric vibrating gyro device according to an embodiment of the present invention with respect to the conventional example. (A) It is a figure for demonstrating the effect with respect to the prior art example of the piezoelectric vibration gyro apparatus which is one Example of this invention.

【図6】(ア)本発明の一実施例である圧電振動ジャイ
ロ装置の従来例に対する効果を説明するために用いた角
柱音叉型振動子の形状を表した図である。 (イ)本発明の一実施例である圧電振動ジャイロ装置の
従来例に対する効果を説明するための図である。
FIG. 6A is a diagram showing the shape of a prismatic tuning fork type oscillator used for explaining the effect of the piezoelectric vibration gyro device according to the embodiment of the present invention over the conventional example. (A) It is a figure for demonstrating the effect with respect to the prior art example of the piezoelectric vibration gyro apparatus which is one Example of this invention.

【図7】(ア)本発明の他の実施例である圧電振動ジャ
イロ装置の角柱音叉型振動子の斜視図である。 (イ)本発明の他の実施例である圧電振動ジャイロ装置
の角柱音叉型振動子の斜視図である。
FIG. 7A is a perspective view of a prismatic tuning fork type vibrator of a piezoelectric vibrating gyro device according to another embodiment of the present invention. (A) It is a perspective view of a prismatic tuning fork type vibrator of the piezoelectric vibration gyro device which is another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電振動ジャイロ装置 2 角柱音叉型振動子 2a−1 振動部 2a−2 振動部 2c 首部 2d−1 軸部 2d−2 軸部 2e−1 側面 2e−2 側面 2f−2 側面 2f−2 側面 2g−1 上部面 2g−2 上部面 3 駆動用圧電素子 4 帰還用圧電素子 5 検知用圧電素子 6 基台 7 リ−ド線 8 リ−ド線 9 リ−ド線 10 電子回路部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibration gyro device 2 Prism tuning-fork type vibrator 2a-1 Vibration part 2a-2 Vibration part 2c Neck part 2d-1 Shaft part 2d-2 Shaft part 2e-1 Side surface 2e-2 Side surface 2f-2 Side surface 2f-2 Side surface 2g -1 Upper surface 2g-2 Upper surface 3 Piezoelectric element for driving 4 Piezoelectric element for feedback 5 Piezoelectric element for detection 6 Base 7 Lead wire 8 Lead wire 9 Lead wire 10 Electronic circuit section

フロントページの続き (72)発明者 竹内 祥修 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内Front page continuation (72) Inventor Yoshinori Takeuchi 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 断面が角柱状の音叉形状の上端部である
振動部及び該振動部に連なり一体化する軸部及び該軸部
を基台に固定するための首部からなる角柱音叉型振動子
と、該振動子の軸部に付設された交流電圧で駆動する駆
動用圧電素子と、外部から入力される角速度によって発
生する歪みに基づく信号を発生する検知用圧電素子と
が、少なくとも備えられており、また前記駆動用圧電素
子及び前記検知用圧電素子が直交する位置関係で付設さ
れており、更に前記検知用圧電素子が付設される前記角
柱音叉型振動子の音叉形状面の幅が左右共に、前記駆動
用圧電素子が付設される前記角柱音叉型振動子の音叉形
状面の幅の左右に対してより大きく設定されたことを特
徴とする圧電振動ジャイロ装置。
1. A prismatic tuning-fork type vibrator comprising a vibrating portion which is an upper end of a tuning fork shape having a prismatic cross section, a shaft portion which is continuous with and integrated with the vibrating portion, and a neck portion which fixes the shaft portion to a base. And at least a driving piezoelectric element that is driven by an AC voltage attached to the shaft portion of the vibrator, and a detecting piezoelectric element that generates a signal based on strain generated by an angular velocity input from the outside. Further, the driving piezoelectric element and the detection piezoelectric element are provided in a positional relationship orthogonal to each other, and further, the width of the tuning fork shape surface of the prismatic tuning fork type vibrator to which the detection piezoelectric element is attached is both left and right. The piezoelectric vibrating gyro device is characterized in that the width is set to the left and right of the tuning fork-shaped surface of the prismatic tuning fork type vibrator provided with the driving piezoelectric element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19609114B4 (en) * 1995-03-08 2005-03-24 Denso Corp., Kariya Angular rate sensor
JP2005156395A (en) * 2003-11-27 2005-06-16 Kyocera Kinseki Corp Inertia sensor element
CN111030502A (en) * 2019-12-24 2020-04-17 上海大学 Tuning fork type double-foot linear piezoelectric motor

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