JPH07159182A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH07159182A JPH07159182A JP5339366A JP33936693A JPH07159182A JP H07159182 A JPH07159182 A JP H07159182A JP 5339366 A JP5339366 A JP 5339366A JP 33936693 A JP33936693 A JP 33936693A JP H07159182 A JPH07159182 A JP H07159182A
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- Japan
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- output signal
- piezoelectric element
- piezoelectric elements
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5649—Signal processing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 雰囲気温度の変化や振動子の振動特性の変動
があっても、常に一定の検出感度を得ることができる振
動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ10は、たとえば3角柱状の振
動体14の側面に圧電素子16a,16b,16cが形
成された振動子12を含む。圧電素子16a,16b,
16cとして、ほぼ同一の温度特性を有するものを使用
する。圧電素子16a,16bと圧電素子16cとの間
に、発振回路26を接続する。圧電素子16a,16b
を差動増幅回路28に接続し、さらに差動増幅回路28
を検出回路30に接続する。帰還用の圧電素子16cの
出力信号をを半波整流回路32で整流し、さらに平滑回
路34で平滑する。平滑回路34の出力信号をAGC回
路36に入力し、その信号によって検出回路30の利得
を制御する。
があっても、常に一定の検出感度を得ることができる振
動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ10は、たとえば3角柱状の振
動体14の側面に圧電素子16a,16b,16cが形
成された振動子12を含む。圧電素子16a,16b,
16cとして、ほぼ同一の温度特性を有するものを使用
する。圧電素子16a,16bと圧電素子16cとの間
に、発振回路26を接続する。圧電素子16a,16b
を差動増幅回路28に接続し、さらに差動増幅回路28
を検出回路30に接続する。帰還用の圧電素子16cの
出力信号をを半波整流回路32で整流し、さらに平滑回
路34で平滑する。平滑回路34の出力信号をAGC回
路36に入力し、その信号によって検出回路30の利得
を制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、柱状の振動体の屈曲振動を利用して回転
角速度を検出するための振動ジャイロに関する。
特にたとえば、柱状の振動体の屈曲振動を利用して回転
角速度を検出するための振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の振動ジャイロの一例を示す
図解図である。振動ジャイロ1は、振動子2を含む。振
動子2は、たとえば正3角柱状の振動体3を含む。振動
体3の側面には、圧電素子4a,4b,4cが形成され
る。圧電素子4a,4bと圧電素子4cとの間には、発
振回路5が接続される。圧電素子4a,4bは、振動体
3を屈曲振動させるための駆動用として用いられるとと
もに、回転角速度に対応した信号を検出するための検出
用として用いられる。また、圧電素子4cは、振動体3
を屈曲振動させるときに、発振回路5への帰還用として
用いられる。さらに、圧電素子4a,4bは、差動増幅
回路6に接続される。差動増幅回路6の出力信号は、検
出回路7で検出される。
図解図である。振動ジャイロ1は、振動子2を含む。振
動子2は、たとえば正3角柱状の振動体3を含む。振動
体3の側面には、圧電素子4a,4b,4cが形成され
る。圧電素子4a,4bと圧電素子4cとの間には、発
振回路5が接続される。圧電素子4a,4bは、振動体
3を屈曲振動させるための駆動用として用いられるとと
もに、回転角速度に対応した信号を検出するための検出
用として用いられる。また、圧電素子4cは、振動体3
を屈曲振動させるときに、発振回路5への帰還用として
用いられる。さらに、圧電素子4a,4bは、差動増幅
回路6に接続される。差動増幅回路6の出力信号は、検
出回路7で検出される。
【0003】この振動ジャイロ1では、発振回路5の信
号によって、振動体3が圧電素子4c形成面に直交する
方向に屈曲振動する。このとき、差動増幅回路6に入力
される信号は同じであり、差動増幅回路6から信号が出
力されない。この状態で、振動体3の軸を中心として振
動体3が回転すると、コリオリ力によって振動体3の振
動方向が変わる。そのため、圧電素子4aと圧電素子4
bとの間に出力信号の差が生じ、差動増幅回路6からそ
の信号の差が出力される。そして、差動増幅回路6の出
力信号が、検出回路7で検出される。検出回路7から出
力される信号は回転角速度に対応した信号であるため、
それを測定することによって振動ジャイロ1に加わった
回転角速度を検出することができる。
号によって、振動体3が圧電素子4c形成面に直交する
方向に屈曲振動する。このとき、差動増幅回路6に入力
される信号は同じであり、差動増幅回路6から信号が出
力されない。この状態で、振動体3の軸を中心として振
動体3が回転すると、コリオリ力によって振動体3の振
動方向が変わる。そのため、圧電素子4aと圧電素子4
bとの間に出力信号の差が生じ、差動増幅回路6からそ
の信号の差が出力される。そして、差動増幅回路6の出
力信号が、検出回路7で検出される。検出回路7から出
力される信号は回転角速度に対応した信号であるため、
それを測定することによって振動ジャイロ1に加わった
回転角速度を検出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動ジャイロでは、雰囲気温度の変化などに
よって、圧電素子の出力信号が変動する場合がある。こ
のような出力信号の変動があると、正確に回転角速度を
検出することができない。このような出力信号の変動を
補正するために、たとえばサーミスタや感温抵抗素子な
どの温度特性を利用して振動ジャイロの感度を調整して
いた。ところが、このような方法では、補正に使用する
ためのサーミスタを選択するために、何度も測定を行う
必要がある。また、経時変化などによる振動子の振動特
性の変化によって出力信号が変動した場合には、サーミ
スタなどで補正することができない。
うな従来の振動ジャイロでは、雰囲気温度の変化などに
よって、圧電素子の出力信号が変動する場合がある。こ
のような出力信号の変動があると、正確に回転角速度を
検出することができない。このような出力信号の変動を
補正するために、たとえばサーミスタや感温抵抗素子な
どの温度特性を利用して振動ジャイロの感度を調整して
いた。ところが、このような方法では、補正に使用する
ためのサーミスタを選択するために、何度も測定を行う
必要がある。また、経時変化などによる振動子の振動特
性の変化によって出力信号が変動した場合には、サーミ
スタなどで補正することができない。
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、雰
囲気温度の変化や振動子の振動特性の変動があっても、
常に一定の検出感度を得ることができる振動ジャイロを
提供することである。
囲気温度の変化や振動子の振動特性の変動があっても、
常に一定の検出感度を得ることができる振動ジャイロを
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、柱状の振動
体と、振動体の側面に形成される温度特性がほぼ同一の
複数の圧電素子と、振動体を振動させるために圧電素子
間に接続される発振回路と、発振回路からの信号が入力
される圧電素子の出力信号を検出するための検出回路
と、発振回路への帰還用として用いられる圧電素子の出
力信号に応じて検出回路の利得を調整するための自動利
得制御回路とを含む、振動ジャイロである。
体と、振動体の側面に形成される温度特性がほぼ同一の
複数の圧電素子と、振動体を振動させるために圧電素子
間に接続される発振回路と、発振回路からの信号が入力
される圧電素子の出力信号を検出するための検出回路
と、発振回路への帰還用として用いられる圧電素子の出
力信号に応じて検出回路の利得を調整するための自動利
得制御回路とを含む、振動ジャイロである。
【0007】
【作用】複数の圧電素子がほぼ同一の温度特性を有して
いるため、雰囲気温度の変化による各圧電素子の出力信
号の変動はほぼ同じになる。帰還用の圧電素子の出力信
号に応じて検出回路の利得を調整することにより、帰還
用の圧電素子の温度特性とほぼ同一の温度特性を有する
圧電素子の出力信号を補正することができる。
いるため、雰囲気温度の変化による各圧電素子の出力信
号の変動はほぼ同じになる。帰還用の圧電素子の出力信
号に応じて検出回路の利得を調整することにより、帰還
用の圧電素子の温度特性とほぼ同一の温度特性を有する
圧電素子の出力信号を補正することができる。
【0008】また、経時変化などにより振動子の振動特
性が変化すると、同一の振動体の側面に形成された圧電
素子の出力信号は、ほぼ同一の変動傾向を示す。したが
って、帰還用の圧電素子の出力信号に応じて検出回路の
利得を調整することにより、他の圧電素子の出力信号を
補正することができる。
性が変化すると、同一の振動体の側面に形成された圧電
素子の出力信号は、ほぼ同一の変動傾向を示す。したが
って、帰還用の圧電素子の出力信号に応じて検出回路の
利得を調整することにより、他の圧電素子の出力信号を
補正することができる。
【0009】
【発明の効果】この発明によれば、ほぼ同一の温度特性
を有する圧電素子を用いることにより、雰囲気温度の変
化による出力信号の変動を補正することができる。ま
た、経時変化などによって振動子の振動特性が変化して
も、それによる圧電素子の出力信号の変動を補正するこ
とができる。したがって、検出感度の変化がほとんどな
い振動ジャイロを得ることができ、正確に回転角速度を
検出することができる。
を有する圧電素子を用いることにより、雰囲気温度の変
化による出力信号の変動を補正することができる。ま
た、経時変化などによって振動子の振動特性が変化して
も、それによる圧電素子の出力信号の変動を補正するこ
とができる。したがって、検出感度の変化がほとんどな
い振動ジャイロを得ることができ、正確に回転角速度を
検出することができる。
【0010】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0011】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す図解図であ
る。振動ジャイロ10は、振動子12を含む。振動子1
2は、図2に示すように、たとえば正3角柱状の振動体
14を含む。振動体14は、たとえばエリンバ,鉄−ニ
ッケル合金,石英,ガラス,水晶,セラミックなど、一
般的に機械的な振動を生じる材料で形成される。
る。振動ジャイロ10は、振動子12を含む。振動子1
2は、図2に示すように、たとえば正3角柱状の振動体
14を含む。振動体14は、たとえばエリンバ,鉄−ニ
ッケル合金,石英,ガラス,水晶,セラミックなど、一
般的に機械的な振動を生じる材料で形成される。
【0012】振動体14の側面には、図3に示すよう
に、圧電素子16a,16b,16cが形成される。圧
電素子16aは、たとえば圧電セラミックなどで形成さ
れた圧電板18aを含む。この圧電板18aの両面に
は、電極20a,22aが形成されている。そして、一
方の電極22aが、振動体14に貼着されている。同様
に、圧電素子16b,16cは圧電板18b,18cを
含み、その両面に電極20b,22bおよび電極20
c,22cが形成されている。そして、これらの圧電素
子16b,16cの一方の電極22bおよび電極22c
が、振動体14に貼着される。圧電素子16a,16b
は、振動体14を屈曲振動させるための駆動用として用
いられるとともに、回転角速度に対応した信号を検出す
るための検出用としても用いられる。また、圧電素子1
6cは、振動体14を振動させるときの帰還用として用
いられる。圧電素子16a,16b,16cとしては、
ほぼ同一の温度特性を有するものが用いられる。
に、圧電素子16a,16b,16cが形成される。圧
電素子16aは、たとえば圧電セラミックなどで形成さ
れた圧電板18aを含む。この圧電板18aの両面に
は、電極20a,22aが形成されている。そして、一
方の電極22aが、振動体14に貼着されている。同様
に、圧電素子16b,16cは圧電板18b,18cを
含み、その両面に電極20b,22bおよび電極20
c,22cが形成されている。そして、これらの圧電素
子16b,16cの一方の電極22bおよび電極22c
が、振動体14に貼着される。圧電素子16a,16b
は、振動体14を屈曲振動させるための駆動用として用
いられるとともに、回転角速度に対応した信号を検出す
るための検出用としても用いられる。また、圧電素子1
6cは、振動体14を振動させるときの帰還用として用
いられる。圧電素子16a,16b,16cとしては、
ほぼ同一の温度特性を有するものが用いられる。
【0013】圧電素子16aと圧電素子16bとの間に
は、可変抵抗器24が接続される。この可変抵抗器24
と圧電素子16cとの間に、発振回路26が接続され
る。この発振回路26からの信号によって、振動体14
は圧電素子16c形成面に直交する方向に屈曲振動す
る。さらに、圧電素子16a,16bは、差動増幅回路
28に接続される。差動増幅回路28の出力信号は、検
出回路30で検出される。検出回路30には、たとえば
検波回路や増幅回路が含まれ、さらに必要に応じて平滑
回路などが含まれる。
は、可変抵抗器24が接続される。この可変抵抗器24
と圧電素子16cとの間に、発振回路26が接続され
る。この発振回路26からの信号によって、振動体14
は圧電素子16c形成面に直交する方向に屈曲振動す
る。さらに、圧電素子16a,16bは、差動増幅回路
28に接続される。差動増幅回路28の出力信号は、検
出回路30で検出される。検出回路30には、たとえば
検波回路や増幅回路が含まれ、さらに必要に応じて平滑
回路などが含まれる。
【0014】また、帰還用として用いられる圧電素子1
6cは、半波整流回路32に接続される。半端整流回路
32で整流された信号は、平滑回路34で平滑される。
平滑回路34の出力信号は自動利得制御回路(AGC回
路)36に接続され、このAGC回路36によって検出
回路30の利得が調整される。
6cは、半波整流回路32に接続される。半端整流回路
32で整流された信号は、平滑回路34で平滑される。
平滑回路34の出力信号は自動利得制御回路(AGC回
路)36に接続され、このAGC回路36によって検出
回路30の利得が調整される。
【0015】この振動ジャイロ10では、発振回路26
の信号によって振動体14が屈曲振動する。無回転時に
おいては、差動増幅回路28に入力される信号は同じで
あり、差動増幅回路28から信号は出力されない。この
状態で、振動体14がその軸を中心として回転すると、
コリオリ力によって振動方向が変わる。それにより、圧
電素子16a,16bの出力信号に差が生じ、差動増幅
回路28から信号が出力される。この信号が、検出回路
30で検出される。検出回路30の出力信号は回転角速
度に対応した信号であるため、検出回路30の出力信号
を測定することにより、振動ジャイロ10に加わった回
転角速度を検出することができる。
の信号によって振動体14が屈曲振動する。無回転時に
おいては、差動増幅回路28に入力される信号は同じで
あり、差動増幅回路28から信号は出力されない。この
状態で、振動体14がその軸を中心として回転すると、
コリオリ力によって振動方向が変わる。それにより、圧
電素子16a,16bの出力信号に差が生じ、差動増幅
回路28から信号が出力される。この信号が、検出回路
30で検出される。検出回路30の出力信号は回転角速
度に対応した信号であるため、検出回路30の出力信号
を測定することにより、振動ジャイロ10に加わった回
転角速度を検出することができる。
【0016】また、半波整流回路32では、帰還用の圧
電素子16cの出力信号が半波整流される。さらに、半
波整流された信号が、平滑回路34で平滑される。平滑
回路34の出力信号がAGC回路36に入力され、それ
に応じてAGC回路36が検出回路30の利得を調整す
る。たとえば、帰還用の圧電素子16cの出力信号が大
きくなって平滑回路34の出力信号が大きくなると、A
GC回路36によって検出回路30の利得が小さくなる
ように調整される。また、帰還用の圧電素子16cの出
力信号が小さくなって平滑回路34の出力信号が小さく
なると、AGC回路36によって検出回路30の利得が
大きくなるように調整される。
電素子16cの出力信号が半波整流される。さらに、半
波整流された信号が、平滑回路34で平滑される。平滑
回路34の出力信号がAGC回路36に入力され、それ
に応じてAGC回路36が検出回路30の利得を調整す
る。たとえば、帰還用の圧電素子16cの出力信号が大
きくなって平滑回路34の出力信号が大きくなると、A
GC回路36によって検出回路30の利得が小さくなる
ように調整される。また、帰還用の圧電素子16cの出
力信号が小さくなって平滑回路34の出力信号が小さく
なると、AGC回路36によって検出回路30の利得が
大きくなるように調整される。
【0017】この振動ジャイロ10では、圧電素子16
a,16b,16cとしてほぼ同一の温度特性を有する
ものが用いられているため、雰囲気温度が変化すると、
圧電素子16a,16bと圧電素子16cとはほぼ同一
の特性変化を示す。そのため、これらの圧電素子16
a,16b,16cの出力信号の変化もほぼ同一とな
る。したがって、帰還用の圧電素子16cの出力信号に
応じて検出回路30の利得を調整することによって、圧
電素子16a,16bの特性変化による誤差を補正する
ことができる。
a,16b,16cとしてほぼ同一の温度特性を有する
ものが用いられているため、雰囲気温度が変化すると、
圧電素子16a,16bと圧電素子16cとはほぼ同一
の特性変化を示す。そのため、これらの圧電素子16
a,16b,16cの出力信号の変化もほぼ同一とな
る。したがって、帰還用の圧電素子16cの出力信号に
応じて検出回路30の利得を調整することによって、圧
電素子16a,16bの特性変化による誤差を補正する
ことができる。
【0018】また、経時変化などによって振動子12の
振動特性が変化した場合、圧電素子16a,16b,1
6cは同一の振動体14に貼着されているため、その出
力変化の傾向は同じものとなる。したがって、この場合
においても、帰還用の圧電素子16cの出力信号に応じ
て検出回路30の利得を調整することにより、圧電素子
16a,16bの出力信号の変化を補正することができ
る。同様に、振動子12の磁化などによる振動子のQの
変動に対しても、一定の感度を得ることができる。
振動特性が変化した場合、圧電素子16a,16b,1
6cは同一の振動体14に貼着されているため、その出
力変化の傾向は同じものとなる。したがって、この場合
においても、帰還用の圧電素子16cの出力信号に応じ
て検出回路30の利得を調整することにより、圧電素子
16a,16bの出力信号の変化を補正することができ
る。同様に、振動子12の磁化などによる振動子のQの
変動に対しても、一定の感度を得ることができる。
【0019】このように、この振動ジャイロ10では、
雰囲気温度の変化や振動子の振動特性の変化などによる
回転角速度の検出感度の変動を防ぐことができる。した
がって、この発明によれば、一定の検出感度を有する振
動ジャイロを得ることができる。なお、上述の実施例で
は正3角柱状の振動体を使用したが、4角柱状や円柱状
など他の柱状の振動体を用いた振動子を使用してもよ
い。つまり、帰還用の圧電素子の出力信号に応じて検出
回路の利得を制御することにより、一定の検出感度を有
する振動ジャイロを得ることができる。
雰囲気温度の変化や振動子の振動特性の変化などによる
回転角速度の検出感度の変動を防ぐことができる。した
がって、この発明によれば、一定の検出感度を有する振
動ジャイロを得ることができる。なお、上述の実施例で
は正3角柱状の振動体を使用したが、4角柱状や円柱状
など他の柱状の振動体を用いた振動子を使用してもよ
い。つまり、帰還用の圧電素子の出力信号に応じて検出
回路の利得を制御することにより、一定の検出感度を有
する振動ジャイロを得ることができる。
【図1】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図2】図1に示す振動ジャイロの振動子を示す斜視図
である。
である。
【図3】図2に示す振動子の断面図である。
【図4】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。
る。
10 振動ジャイロ 12 振動子 14 振動体 16a,16b,16c 圧電素子 26 発振回路 28 差動増幅回路 30 検出回路 32 半波整流回路 34 平滑回路 36 AGC回路
Claims (1)
- 【請求項1】 柱状の振動体、 前記振動体の側面に形成される温度特性がほぼ同一の複
数の圧電素子、 前記振動体を振動させるために前記圧電素子間に接続さ
れる発振回路、 前記発振回路からの信号が入力される前記圧電素子の出
力信号を検出するための検出回路、および前記発振回路
への帰還用として用いられる前記圧電素子の出力信号に
応じて前記検出回路の利得を調整するための自動利得制
御回路を含む、振動ジャイロ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339366A JPH07159182A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 振動ジャイロ |
DE69405847T DE69405847T2 (de) | 1993-12-03 | 1994-11-30 | Vibrationskreisel |
EP94118883A EP0656525B1 (en) | 1993-12-03 | 1994-11-30 | Vibrating gyroscope |
US08/753,903 US5760303A (en) | 1993-12-03 | 1996-12-03 | Vibrating gyroscope having a constant detecting sensitivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339366A JPH07159182A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07159182A true JPH07159182A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18326792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5339366A Pending JPH07159182A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 振動ジャイロ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5760303A (ja) |
EP (1) | EP0656525B1 (ja) |
JP (1) | JPH07159182A (ja) |
DE (1) | DE69405847T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09105639A (ja) * | 1995-08-08 | 1997-04-22 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロおよびその製造方法 |
US7526957B2 (en) | 2006-04-18 | 2009-05-05 | Watson Industries, Inc. | Vibrating inertial rate sensor utilizing skewed drive or sense elements |
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