JPH0743262B2 - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
- Publication number
- JPH0743262B2 JPH0743262B2 JP13565485A JP13565485A JPH0743262B2 JP H0743262 B2 JPH0743262 B2 JP H0743262B2 JP 13565485 A JP13565485 A JP 13565485A JP 13565485 A JP13565485 A JP 13565485A JP H0743262 B2 JPH0743262 B2 JP H0743262B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- arm
- axis direction
- detection
- polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Gyroscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両，船舶，飛行機，ロボット等の運動体の
方向・姿勢制御等に好適に利用できる振動ジャイロに関
し、特に、音叉形の振動子を圧電材料単体で構成したと
きに、単一振動モードで振動を検出できる電極の取付構
造を有する振動ジャイロに関する。
方向・姿勢制御等に好適に利用できる振動ジャイロに関
し、特に、音叉形の振動子を圧電材料単体で構成したと
きに、単一振動モードで振動を検出できる電極の取付構
造を有する振動ジャイロに関する。
（従来の技術） 振動ジャイロとは、ある方向に振動している振動子を長
軸回りに回転させ、その振動と直角方向にコリオリの力
を誘起させるものをいい、そのコリオリの力が回転速度
に比例するので、角速度センサとして利用されている。
振動ジャイロの形状としては音叉形，角棒（音片）形，
弦形などがあり、その基本構造はすでに知られている。
軸回りに回転させ、その振動と直角方向にコリオリの力
を誘起させるものをいい、そのコリオリの力が回転速度
に比例するので、角速度センサとして利用されている。
振動ジャイロの形状としては音叉形，角棒（音片）形，
弦形などがあり、その基本構造はすでに知られている。
ここでは従来例として音叉形について説明する。
第６図は、振動ジャイロの従来例を示した斜視図であ
る。
る。
第６図において、１は音叉アーム,2は支持棒,3はスプリ
ング,4は固定枠,5は検出手段,6は駆動手段である。
ング,4は固定枠,5は検出手段,6は駆動手段である。
音叉アーム１を駆動手段６により、ｙ方向に振動させ
る。このとき、支持棒２を長軸まわりに角速度Ωで回転
すると、ｙ方向に振動している音叉アーム１にコリオリ
の力が働き、ｘ方向にｙ方向と同じ周波数の振動成分が
発生する。その結果、音叉アーム１には破線の矢印で示
したような偶力が発生し、支持棒２にねじりモーメント
が作用して、スプリング３と釣り合う角度分だけ回転す
る。この支持棒２の回転角を検出手段５で検出すれば、
この振動ジャイロ全体が支持されている移動物体の回転
速度を知ることができる。
る。このとき、支持棒２を長軸まわりに角速度Ωで回転
すると、ｙ方向に振動している音叉アーム１にコリオリ
の力が働き、ｘ方向にｙ方向と同じ周波数の振動成分が
発生する。その結果、音叉アーム１には破線の矢印で示
したような偶力が発生し、支持棒２にねじりモーメント
が作用して、スプリング３と釣り合う角度分だけ回転す
る。この支持棒２の回転角を検出手段５で検出すれば、
この振動ジャイロ全体が支持されている移動物体の回転
速度を知ることができる。
駆動手段６としては、電磁力により駆動する手段，圧電
体により駆動する手段等が使用され、検出手段５として
は、電磁センサ，静電センサ，圧電センサ，光センサ等
が使用されている。
体により駆動する手段等が使用され、検出手段５として
は、電磁センサ，静電センサ，圧電センサ，光センサ等
が使用されている。
（発明が解決しようとする問題点） このような音叉形の振動子は、構造が複雑であり、振動
ジャイロ全体が大形かつ高価になるという問題点があっ
た。また、音叉アームのアンバランスによる影響が大き
く、外部振動の影響を受けやすいので、スプリアスな出
力が大きくなり、出力のS/N比が悪くなるという問題点
もあった。さらに、駆動方向の分布素子系と検出方向の
集中素子系の共振周波数を合わせるのが困難であり、感
度の低下を招くおそれがあった。
ジャイロ全体が大形かつ高価になるという問題点があっ
た。また、音叉アームのアンバランスによる影響が大き
く、外部振動の影響を受けやすいので、スプリアスな出
力が大きくなり、出力のS/N比が悪くなるという問題点
もあった。さらに、駆動方向の分布素子系と検出方向の
集中素子系の共振周波数を合わせるのが困難であり、感
度の低下を招くおそれがあった。
また、従来の振動ジャイロでは、振動子が複数の振動モ
ードで振動し、各振動モードの振動に対応してコリオリ
の力による振動が発生するので、他次振動モードを排条
して、必要な信号だけを取り出すことは難しかった。し
かも、この信号をできるだけ大きな信号として取り出す
ことが難しかった。
ードで振動し、各振動モードの振動に対応してコリオリ
の力による振動が発生するので、他次振動モードを排条
して、必要な信号だけを取り出すことは難しかった。し
かも、この信号をできるだけ大きな信号として取り出す
ことが難しかった。
本発明の目的は、音叉形の振動子を圧電材料単体で構成
し、その振動子が１次振動モードのみで振動するように
励振側の電極を配置することにより、構造が簡単で製作
が容易かつ安価にでき、スプリアス出力を少なくしてS/
N比を向上させるとともに、検出側との共振周波数のマ
ッチングがよく、効率の高い検出ができる振動ジャイロ
を提供することにある。
し、その振動子が１次振動モードのみで振動するように
励振側の電極を配置することにより、構造が簡単で製作
が容易かつ安価にでき、スプリアス出力を少なくしてS/
N比を向上させるとともに、検出側との共振周波数のマ
ッチングがよく、効率の高い検出ができる振動ジャイロ
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明による振動ジャイロは、以下に示す第１から第４
の構成により前記目的を達成成するものである。
の構成により前記目的を達成成するものである。
本発明の第１の構成は、ｙ軸方向に駆動手段で振動さ
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロに
おいて、 ｚ軸方向に長軸を有し ｘ軸に交わる第１の側のx1面と第２の側のx2面とｙ軸に
交わる第１の側のy1面と第２の側のy2面を有する第１の
アームと， ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側のy2
面を有する第２のアームとからなる音叉形をしており、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面とx2
面のy2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置された駆
動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極とから構成されている。
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロに
おいて、 ｚ軸方向に長軸を有し ｘ軸に交わる第１の側のx1面と第２の側のx2面とｙ軸に
交わる第１の側のy1面と第２の側のy2面を有する第１の
アームと， ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側のy2
面を有する第２のアームとからなる音叉形をしており、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面とx2
面のy2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置された駆
動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極とから構成されている。
本発明の第２の構成は、ｙ軸方向に駆動手段で振動さ
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロに
おいて、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面とy1
面端とy2面端およびx2面とy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置され
た駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面のy1
面端とy2面端およびx2面のy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配設され
た検出側電極とから構成されている。
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロに
おいて、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面とy1
面端とy2面端およびx2面とy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置され
た駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面のy1
面端とy2面端およびx2面のy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配設され
た検出側電極とから構成されている。
本発明の第３の構成は、ｙ軸方向に駆動手段で振動さ
せ、ｚ軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリ
オリの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロ
において、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２のy2
面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１のx11面と第２
の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側の
y2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｘ軸方向に分極処理され，第２のアーム
もｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され、前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2両端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極とから構成されている。
せ、ｚ軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリ
オリの力による振動を検出手段で検出する振動ジャイロ
において、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２のy2
面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１のx11面と第２
の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側の
y2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｘ軸方向に分極処理され，第２のアーム
もｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され、前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2両端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極とから構成されている。
本発明の第４の構成は、ｙ軸方向に駆動手段で振動さ
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジジャイロ
において、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム
がｙ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2面端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのy1面とx2
面端とy2面のx2面端に配設された検出側電極とから構成
されている。
せ,z軸回りに回転したときに,x軸方向に発生したコリオ
リの力による振動を検出手段で検出する振動ジジャイロ
において、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム
がｙ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2面端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのy1面とx2
面端とy2面のx2面端に配設された検出側電極とから構成
されている。
（実施例） 以下、図面等を参照にして、本発明を詳細に説明する。
第１図は、本発明による振動ジャイロの音叉形振動子の
実施例を示した斜視図である。
実施例を示した斜視図である。
第１図に示すように、振動子10は、第１のアーム12と第
２のアーム13を有する音叉形の振動子であって、圧電材
料単体で構成されている。
２のアーム13を有する音叉形の振動子であって、圧電材
料単体で構成されている。
圧電材料の例としては、PbTiO3系,PZT系,PCM系などの材
料が適している。音叉形の振動子は、周波数が同じであ
れば直方体形状の音片形の振動子よりもアームの長さを
短くでき、小形化が図れるとともに、高い出力を得るこ
とができる。この振動子10は、基本的な振動動作は通常
の音叉と同様である。本発明では、双共振ｘ−ｙ方向の
振動を利用して角速度を検出するところに特徴がある。
料が適している。音叉形の振動子は、周波数が同じであ
れば直方体形状の音片形の振動子よりもアームの長さを
短くでき、小形化が図れるとともに、高い出力を得るこ
とができる。この振動子10は、基本的な振動動作は通常
の音叉と同様である。本発明では、双共振ｘ−ｙ方向の
振動を利用して角速度を検出するところに特徴がある。
ここで、振動子10の第１のアーム12と第２のアーム13の
各面を、前記xyz座標を用いて、ｘ軸に交わる第１の側
の面をx1面と,x軸に交わる第２の側の面をx2面と,y軸に
交わる第１の側の面をy1面と,y軸に交わる第２の側の面
をy2面と,z軸に交わる第１の側の面をz1面と,z軸に交わ
る第２の側の面をz2面と定義しておく。
各面を、前記xyz座標を用いて、ｘ軸に交わる第１の側
の面をx1面と,x軸に交わる第２の側の面をx2面と,y軸に
交わる第１の側の面をy1面と,y軸に交わる第２の側の面
をy2面と,z軸に交わる第１の側の面をz1面と,z軸に交わ
る第２の側の面をz2面と定義しておく。
振動子10の第１のアーム12には駆動側の電極２が取付け
られており、第２のアーム13には検出側の電極３が取付
けられている。電極2,3の大きさは、振動子10の大きさ
に対応して定められている。振動子10の第１および第２
のアーム12,13の幅をda,アームの切込み深さをlaとする
と、電極2,3の長さは le≒0.5la,幅はwe≒da/3で与えられる。この電極を前記
アームの切込み底から微小長さΔleだけ下げて取付け
る。
られており、第２のアーム13には検出側の電極３が取付
けられている。電極2,3の大きさは、振動子10の大きさ
に対応して定められている。振動子10の第１および第２
のアーム12,13の幅をda,アームの切込み深さをlaとする
と、電極2,3の長さは le≒0.5la,幅はwe≒da/3で与えられる。この電極を前記
アームの切込み底から微小長さΔleだけ下げて取付け
る。
この寸法にする理由は、振動子10が、振動子としてのフ
ィギュアオブメリットに関係する容量比を最小にすると
ともに、スプリアスオフセット出力の原因となる３次振
動モードの振動の発生を抑止するためである。
ィギュアオブメリットに関係する容量比を最小にすると
ともに、スプリアスオフセット出力の原因となる３次振
動モードの振動の発生を抑止するためである。
第２図は、本発明による振動ジャイロの第１の実施例を
示した図である。同図（ａ）は振動子と電極の関係を示
す略図であり同図（ｂ）は駆動回路と駆動電極、検出回
路と検出電極の関係を示す回路図である。
示した図である。同図（ａ）は振動子と電極の関係を示
す略図であり同図（ｂ）は駆動回路と駆動電極、検出回
路と検出電極の関係を示す回路図である。
第１の実施例では、第１のアーム12は白抜の矢印で示し
たようにｙ軸方向に分極処理され、第２のアーム13がｘ
軸方向に分極処理されている。第１のアーム12は駆動側
のアームであって、電極22,24,27,28が設けられてい
る。
たようにｙ軸方向に分極処理され、第２のアーム13がｘ
軸方向に分極処理されている。第１のアーム12は駆動側
のアームであって、電極22,24,27,28が設けられてい
る。
電極22はx1面のy2面端に設けられ、電極24はx2面のy2面
端に設けられており、それぞれ接地されている。電極27
はy2面のx1面端に設けられ、電極28はy2面のx2面端に設
けられており、それぞれ駆動側端子Drに接続されてい
る。
端に設けられており、それぞれ接地されている。電極27
はy2面のx1面端に設けられ、電極28はy2面のx2面端に設
けられており、それぞれ駆動側端子Drに接続されてい
る。
第２のアーム13は検出側のアームであって、電極31,33,
35,36が設けられている。
35,36が設けられている。
電極31はx1面とy1面端に設けられ、電極33はx2面のy1面
端に設けられており、それぞれ接地されている。電極35
はy1面のx1面端に設けられ、電極36はy1面のx2面端に設
けられており、それぞれ検出側端子PUに接続されてい
る。
端に設けられており、それぞれ接地されている。電極35
はy1面のx1面端に設けられ、電極36はy1面のx2面端に設
けられており、それぞれ検出側端子PUに接続されてい
る。
〔駆動〕駆動側端子Drに周波数fyの交流電圧を加える
と、駆動電極27,22に対面する領域および駆動電極28,24
に対面する領域，いずれも第１のアーム12のy2側の面が
同期して伸縮する（電圧印加→歪みの発生−逆圧電効
果）。このy2側の面が伸びると第１のアーム12の先端は
第２図において右側に、y2側の面が縮むとアーム12の先
端は第２図において左側に移動するつまりｙ方向の振動
をすることになる。
と、駆動電極27,22に対面する領域および駆動電極28,24
に対面する領域，いずれも第１のアーム12のy2側の面が
同期して伸縮する（電圧印加→歪みの発生−逆圧電効
果）。このy2側の面が伸びると第１のアーム12の先端は
第２図において右側に、y2側の面が縮むとアーム12の先
端は第２図において左側に移動するつまりｙ方向の振動
をすることになる。
音叉の構造になっているから第２のアーム13は前記第１
のアーム12と対称な振動をする。
のアーム12と対称な振動をする。
つまり２つのアームは第１のアーム12の分極方向と同じ
ｙ方向に振動する。
ｙ方向に振動する。
これらのアームの振動の大きさは駆動信号の大きさを変
えることにより変えることができる。
えることにより変えることができる。
〔検出〕前記ｙ方向の第２のアームの振動による圧電効
果で検出電極33,36および検出電極35,31の出力の和は零
である。
果で検出電極33,36および検出電極35,31の出力の和は零
である。
前記振動子10をｚ軸回りに回転させたときの前記ｙ方向
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極33,36および検出電極35,31に発
生した電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取り
出される。この出力信号の振幅は、振動子10をｚ軸回り
に角速度Ωで回転させるとその角速度Ωに比例し、周波
数は駆動信号の周波数fyと同じ周波数fxである。
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極33,36および検出電極35,31に発
生した電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取り
出される。この出力信号の振幅は、振動子10をｚ軸回り
に角速度Ωで回転させるとその角速度Ωに比例し、周波
数は駆動信号の周波数fyと同じ周波数fxである。
この実施例では、駆動および検出のバランスがよいとい
う特徴がある。
う特徴がある。
第３図は、本発明による振動ジャイロの第２の実施例を
示した図である。
示した図である。
第２の実施例では、第１のアーム12は、白抜きの矢印で
示したようにｙ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。
示したようにｙ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。
第１のアーム12は駆動側のアームであって、駆動電極21
〜28が設けられている。電極21はx1面のy1面端に、電極
22はx1面のy2面端に、電極23はx2面のy1面端に、電極24
はx2面のy2面端に設けられており、それぞれ接地されて
いる。電極25はy1面のx1両端に、電極26はy1面のx2面端
に、電極27はy2面のx1面端に、電極28はy2面のx2面端に
設けられており、それぞれ駆動側端子Drに接続されてい
る。
〜28が設けられている。電極21はx1面のy1面端に、電極
22はx1面のy2面端に、電極23はx2面のy1面端に、電極24
はx2面のy2面端に設けられており、それぞれ接地されて
いる。電極25はy1面のx1両端に、電極26はy1面のx2面端
に、電極27はy2面のx1面端に、電極28はy2面のx2面端に
設けられており、それぞれ駆動側端子Drに接続されてい
る。
第２のアーム13は検出側のアームであって、電極31〜38
が設けられている。
が設けられている。
電極31はx1面の面端に、電極32はx1面のy2面端に、電極
33はx2面のy1面端に、電極34はx2面のy2面端に設けられ
ており、それぞれ接地されている。電極35はy1面のx1面
端に、電極36はy1面のx2面端に、電極37はy2面のx1面端
に、電極38はy2面のx2面端に設けられており、検出側端
子PUに接続されている。
33はx2面のy1面端に、電極34はx2面のy2面端に設けられ
ており、それぞれ接地されている。電極35はy1面のx1面
端に、電極36はy1面のx2面端に、電極37はy2面のx1面端
に、電極38はy2面のx2面端に設けられており、検出側端
子PUに接続されている。
〔駆動〕駆動側端子Drに周波数fyの交流電圧を加える
と、駆動電極28,24および27,22または26,23およびび25,
21間の歪みが共同作用してアームはｙ方向に振動する。
と、駆動電極28,24および27,22または26,23およびび25,
21間の歪みが共同作用してアームはｙ方向に振動する。
これは、電圧印加→歪みの発生という、逆圧電効果によ
るものである。
るものである。
なお駆動信号の大きさを変えることにより振動の振幅を
制御することができる。
制御することができる。
〔検出〕前記ｙ方向の第２のアームの振動による圧電効
果で検出電極36,33と35,31および38,34と37,32の出力の
和は零となっている。
果で検出電極36,33と35,31および38,34と37,32の出力の
和は零となっている。
前記振動子10をｚ軸回りに回転させたときの前記ｙ方向
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,33と35,31または38,34と37,
32の出力電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取
り出される。
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,33と35,31または38,34と37,
32の出力電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取
り出される。
第２の実施例では、電極を多数配置したので、感度がよ
くなるとともに、駆動および検出のバランスがよいとい
う特徴がある。
くなるとともに、駆動および検出のバランスがよいとい
う特徴がある。
第４図は、本発明による振動ジャイロの第３の実施例を
示した図である。
示した図である。
第３の実施例では、第１のアーム12は、白抜きの矢印で
示したようにｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。第１のアーム12は駆
動側のアームであって、電極22,24が設けられている。
電極22はx1面のy2面端に設けられており、接地されてい
る。電極24はx2面のy2面端に設けられており、駆動側端
子Drに接続されている。
示したようにｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。第１のアーム12は駆
動側のアームであって、電極22,24が設けられている。
電極22はx1面のy2面端に設けられており、接地されてい
る。電極24はx2面のy2面端に設けられており、駆動側端
子Drに接続されている。
第２のアーム13は検出側のアームであって、電極31,33,
35,36が設けられている。電極31はx1面のy1面端に、電
極33はx2面のy1面端に設けられており、それぞれ接地さ
れている。電極35はy1面のx1面端に、電極36はy1面のx2
面端に設けられており、検出側端子PUに接続されてい
る。
35,36が設けられている。電極31はx1面のy1面端に、電
極33はx2面のy1面端に設けられており、それぞれ接地さ
れている。電極35はy1面のx1面端に、電極36はy1面のx2
面端に設けられており、検出側端子PUに接続されてい
る。
〔駆動〕駆動側端子Drに駆動信号を印加すると駆動電極
24,22間でアームの軸方向に伸縮振動が発生する。
24,22間でアームの軸方向に伸縮振動が発生する。
これは、電圧印加→歪みの発生という、逆圧電効果によ
るものである。
るものである。
第１のアーム12のy2面が伸びれは図中右側に傾き、y2面
が縮めば図中左側に傾きｙ方向のアームの振動が発生
し、第２のアーム13も前記振動に呼応して対称な音叉振
動をする。
が縮めば図中左側に傾きｙ方向のアームの振動が発生
し、第２のアーム13も前記振動に呼応して対称な音叉振
動をする。
なお駆動信号の大きさを変えることにより振動の振幅を
制御することができる。
制御することができる。
〔検出〕前記ｙ方向の第２のアーム13の振動による圧電
効果で検出電極33,36と35,31の出力の和は零となってい
る。
効果で検出電極33,36と35,31の出力の和は零となってい
る。
前記振動子10をｚ軸回りに回転させたときの前記ｙ方向
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,33と35,31または38,34と37,
32の出力電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取
り出される。
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,33と35,31または38,34と37,
32の出力電圧（圧電効果による）は加算されてPUから取
り出される。
第３の実施例は、アーム12,13の分極方向が同一である
ので、製作が容易であるという特徴があり、後述する実
施例に比較して出力電流を多く取れるという特徴があ
る。
ので、製作が容易であるという特徴があり、後述する実
施例に比較して出力電流を多く取れるという特徴があ
る。
第５図は、本発明による振動ジャイロの第４の実施例を
示した図である。
示した図である。
第４の実施例では、第１のアーム12は、白抜きの矢印で
示したようにｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。
示したようにｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム13
がｘ軸方向に分極処理されている。
第１のアーム12は駆動側のアームであって、電極22,24
が設けられている。電極22はx1面のy2面端に設けられて
おり、接地されている。電極24はx2面のy2面端に設けら
れており、駆動側端子Drに接続されている。
が設けられている。電極22はx1面のy2面端に設けられて
おり、接地されている。電極24はx2面のy2面端に設けら
れており、駆動側端子Drに接続されている。
第２のアーム13は検出側のアームであって、電極36,38
が設けられている。電極36はy1面のx2面端に設けられて
おり、検出側端子PUに接続されている。電極38はy2面の
x2面端に設けられており、接地されている。
が設けられている。電極36はy1面のx2面端に設けられて
おり、検出側端子PUに接続されている。電極38はy2面の
x2面端に設けられており、接地されている。
〔駆動〕駆動の機構は第４図を参照して説明した第３の
実施例と異ならない。
実施例と異ならない。
〔検出〕前記ｙ方向の第２のアーム13の振動による検出
電極38,36の出力の和は零となっている。
電極38,36の出力の和は零となっている。
前記振動子10をｚ軸回りに回転させたときの前記ｙ方向
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,38に出力電圧が現れPUから
取り出される。
の振動に原因して発生するコリオリの力によるｘ方向の
振動に原因する検出電極36,38に出力電圧が現れPUから
取り出される。
この第４の実施例は、電極数が少なく、接地が容易で安
価に製作できるという特徴がある。
価に製作できるという特徴がある。
以上説明したように、第１および第２のアームの分極方
向と電極方向は、他にも種々の組合せが考えられるが、
本実施例ではその中で最も実用性の高い組合せを示した
ものである。
向と電極方向は、他にも種々の組合せが考えられるが、
本実施例ではその中で最も実用性の高い組合せを示した
ものである。
なお、各実施例において、第１および第２のアームの分
極方向が異なる場合には、分極方向の異なる部材を接合
して組み立ててもよい。また、駆動方向と検出方向の関
係を逆にすることも、入出力の電極の接地を逆にするこ
とも可能である。
極方向が異なる場合には、分極方向の異なる部材を接合
して組み立ててもよい。また、駆動方向と検出方向の関
係を逆にすることも、入出力の電極の接地を逆にするこ
とも可能である。
（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明によれば、振動子を
音叉形をした温度係数の小さい圧電材料単体で構成した
ので、信頼性が高く製造が容易かつ安価にできた。
音叉形をした温度係数の小さい圧電材料単体で構成した
ので、信頼性が高く製造が容易かつ安価にできた。
また、第２次振動を抑圧して振動子に第１次振動モード
のみの振動が発生するようにしたので、スプリアスオフ
セット出力が少なく、S/N比を向上させることができ
た。さらに、駆動系の検出系との共振周波数のマッチン
グが容易で、効率のよい駆動と検出が可能である。さら
にまた、振動子の形状が単純であるので、振動の安定性
が良く、安定性のよい検出ができる等の効果がある。
のみの振動が発生するようにしたので、スプリアスオフ
セット出力が少なく、S/N比を向上させることができ
た。さらに、駆動系の検出系との共振周波数のマッチン
グが容易で、効率のよい駆動と検出が可能である。さら
にまた、振動子の形状が単純であるので、振動の安定性
が良く、安定性のよい検出ができる等の効果がある。
第１図は、本発明による振動ジャイロの音叉形振動子の
基本形の実施例を示した斜視図である。 第２図は本発明による振動ジャイロの第１の実施例の電
極の配置と接続を示した図である。 第３図〜第５図は、それぞれ本発明による第２〜第４の
実施例振動ジャイロの電極配置を示した図である。 第６図は、振動ジャイロの従来例を示した斜視図であ
る。 Dr……駆動側端子、PU……検出端子 １……音叉アーム、２……支持棒 ３……スプリング、４……固定枠 ５……検出手段、６……駆動手段 10……振動子 12……第１のアーム、13……第２のアーム 2,21〜28……駆動側電極 3,31〜38……検出側電極
基本形の実施例を示した斜視図である。 第２図は本発明による振動ジャイロの第１の実施例の電
極の配置と接続を示した図である。 第３図〜第５図は、それぞれ本発明による第２〜第４の
実施例振動ジャイロの電極配置を示した図である。 第６図は、振動ジャイロの従来例を示した斜視図であ
る。 Dr……駆動側端子、PU……検出端子 １……音叉アーム、２……支持棒 ３……スプリング、４……固定枠 ５……検出手段、６……駆動手段 10……振動子 12……第１のアーム、13……第２のアーム 2,21〜28……駆動側電極 3,31〜38……検出側電極
Claims (4)
- 【請求項１】ｙ軸方向に駆動手段で振動させ、ｚ軸回り
に回転したときに,x軸方向に発生したコリオリの力によ
る振動を検出手段で検出する振動ジャイロにおいて、 ｚ軸方向に長軸を有し ｘ軸に交わる第１の側のx1面と第２の側のx2面とｙ軸に
交わる第１のy1面と第２の側のy2面を有する第１のアー
ムと， ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面とx2
面のy2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置された駆
動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極と から構成したことを特徴とする振動ジャイロ。 - 【請求項２】ｙ軸方向に駆動手段で振動させ,z軸回りに
回転したときに,x軸方向に発生したコリオリの力による
振動を検出手段で検出する振動ジャイロにおいて、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｙ軸方向に分極処理され，第２のアーム
がｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面のy1
面端とy2面端およびx2面のy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配置され
た駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面のy1
面端とy2面端およびx2面のy1面端とy2面端およびy1面の
x1面端とx2面端およびy2面のx1面端とx2面端に配設され
た検出側電極と から構成したことを特徴とする振動ジャイロ。 - 【請求項３】ｙ軸方向に駆動手段で振動させ,z軸回りに
回転したときに,x軸方向に発生したコリオリの力による
振動を検出手段で検出する振動ジャイロにおいて、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第２のアームとからなる音叉形をしてお
り、 第１のアームがｘ軸方向に分極処理され，第２のアーム
もｘ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2面端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのx1面とx2
面のy1面端およびy1面のx1面端とx2面端に配設された検
出側電極とから構成したことを特徴とする振動ジャイ
ロ。 - 【請求項４】ｙ軸方向に駆動手段で振動させ,z軸回りに
回転したときに,x軸方向に発生したコリオリの力による
振動を検出手段で検出する振動ジャイロにおいて、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２の側
のy2面を有する第１のアームと、 ｚ軸方向に長軸を有しｘ軸に交わる第１の側のx1面と第
２の側のx2面とｙ軸に交わる第１の側のy1面と第２のy2
面を有する第２のアームとからなる音叉形をしており、
第１のアームがｘ軸方向に分極処理され、第２のアーム
がｙ軸方向に分極処理された圧電材料からなる振動子
と、 前記駆動手段に接続され，前記第１のアームのx1面のy2
面端およびx2面のy2面端に配置された駆動側電極と、 前記検出手段に接続され，前記第２のアームのy1面とx2
面端とy2面のx2面端に配設された検出側電極とから構成
したことを特徴とする振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565485A JPH0743262B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13565485A JPH0743262B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 振動ジャイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61294311A JPS61294311A (ja) | 1986-12-25 |
| JPH0743262B2 true JPH0743262B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=15156833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13565485A Expired - Lifetime JPH0743262B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743262B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104596491A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 精工爱普生株式会社 | 振动片、角速度传感器、电子设备以及移动体 |
| CN104596490A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 精工爱普生株式会社 | 振动片及其制造方法、角速度传感器、电子设备及移动体 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE143489T1 (de) * | 1991-03-12 | 1996-10-15 | New Sd Inc | Stimmgabelinertialsensor mit einem ende und verfahren |
| JP3029001B2 (ja) * | 1993-10-28 | 2000-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 振動子 |
| DE19544338A1 (de) * | 1994-11-28 | 1996-05-30 | Nippon Denso Co | Winkelgeschwindigkeitssensor |
| US6182508B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-02-06 | Denso Corporation | Structure of angular rate sensor |
| DE19756552B4 (de) * | 1996-12-18 | 2008-02-14 | Denso Corp., Kariya | Winkelgeschwindigkeitssensor |
| JP3336451B2 (ja) | 1997-08-22 | 2002-10-21 | 富士通株式会社 | 音叉型振動ジャイロ |
| JP3335122B2 (ja) | 1998-05-06 | 2002-10-15 | 松下電器産業株式会社 | 角速度センサ |
| JP2005227215A (ja) | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサおよびその設計方法 |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP13565485A patent/JPH0743262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104596491A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 精工爱普生株式会社 | 振动片、角速度传感器、电子设备以及移动体 |
| CN104596490A (zh) * | 2013-10-30 | 2015-05-06 | 精工爱普生株式会社 | 振动片及其制造方法、角速度传感器、电子设备及移动体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61294311A (ja) | 1986-12-25 |
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