JPH0758196B2 - 角速度センサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２組の振動子を対称配置した圧電振動型の角速
度センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の角速度センサとして第１図に示すものが
ある。

このものの構成を説明すると、２枚の圧電体を張り合わ
せた駆動用圧電バイモルフ1,1′（駆動部）と、この駆
動用圧電バイモルフ1,1′と同様２枚の圧電体を張り合
わせた検知用圧電バイモルフ2,2′（検知部）とが、接
着剤3,3′にてそれぞれ直交するように接着されてい
る。また、駆動用圧電バイモルフ1,1′の内側の圧電体
は金属端子４に接着、半田等で固定されており、この金
属端子４を介して駆動用圧電バイモルフ1,1′に駆動電
源から交流駆動電圧が印加されるようになっている。そ
して、駆動用圧電バイモルフ1,1′に交流駆動電圧が印
加された時、駆動用圧電バイモルフ1,1′の分極方向と
の関係により、駆動用圧電バイモルフ1,1′は、図の矢
印方向に、位相が180゜ずれて振動（対称振動）し、そ
の振動時に、検知用圧電バイモルフ2,2′の垂直方向の
屈曲状態を検出して、角速度を得るようにしている。す
なわち、測定軸Ｓの回りに角速度が生じると、コリオリ
の力によって検知用圧電バイモルフ2,2′が屈曲するた
め、その屈曲状態を検出して角速度を得るようにしてい
る。

第２図はその電気回路図である。駆動用圧電バイモルフ
1,1′は駆動電源からの交流駆動電圧を受けて振動す
る。検知用圧電バイモルス2,2′は屈曲状態に応じた検
知信号を発生し、それぞれの検知信号が加えられて端子
T₁,T₂間に角速度検知信号を発生する。

なお、上記構成において、駆動部と検知部とで構成され
る振動子を２組対称配置したのは、外部振動による影響
等を除外するためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、検知用圧電バイモルフ2,2′からの検知
信号には、製造上のばらつき等の種々の要因によってオ
フセット信号V_RMS（実効値）が発生する。ここでオフセ
ット信号V_RMSとは、以下の通りである。即ち、角速度０
の場合における駆動部からの振動に同期して発生する検
知部からの信号は、本来０でなければならない。しかし
ながら、実際は、駆動部と検知部とが完全に直角になっ
ていないため等の製造上のばらつきによって、角速度０
の場合であっても、駆動部の振動により、検知部よりあ
たかも角速度が生じているように信号を出力してしま
う。この時の信号をオフセット信号V_RMSというのであ
る。しかも、そのオフセット信号を測定してみると、オ
フセット信号V₀の大きさは、第３図に示すようにそれぞ
れの振動子に対して大きくばらついている。

従って、そのオフセット信号の影響によって角速度検知
の精度が悪くなってしまうという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、オフセット信号によ
る影響を少なくして正確なる角速度検知を行なうことが
できるようにしたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、さらに第３図に示すオフセット信号のあ
る所定の時点におけるそれぞれの振動子の振幅値を測定
し、その結果を第４図に示した。第４図に示すように、
それぞれの振動子は、互いに位相が180゜異なったグル
ープA,Bに別れることを見出した。この時、位相が180゜
異なるということは、例えば第５図に示すように、グル
ープＡに示すオフセット信号では、第５図の実線のよう
になり、グループＢに示すオフセット信号は第５図の一
点鎖線のようになることである。従って、グループＡに
属するオフセット信号を有する振動子と、グループＢに
属するオフセット信号を有する振動子と組合せ、それぞ
れの検知用圧電体からの検知信号を加えれば、それぞれ
の検知信号に含まれるオフセット信号が相殺されて、オ
フセット信号による影響を少なくすることができる。

本発明は上記過程を経て提案されたものであり、上記し
た技術的課題を達成するため、駆動用圧電体の駆動方向
と、検知用圧電体の振動方向とが直交するように前記駆
動用圧電体を有する駆動部と前記検知用圧電体を有する
検知部とを結合した振動子を２組対称に配置するととも
に、前記それぞれの駆動用圧電体に交流駆動電圧を印加
して前記２組の振動子を対称駆動させ、その時の前記そ
れぞれの検知用圧電体からの検知信号を加えて（又は差
をとって）角速度検知信号を得るようにした角速度セン
サの製造方法において、前記それぞれの検知用圧電体か
らの検知信号に含まれるオフセット信号が逆相になる
（又は同相になる）組合せで前記２組の振動子を対称配
置した角速度センサの製造方法を特徴としている。

〔実施例〕

角速度センサとしては第１図に示すような、駆動用圧電
バイモルフ1,1′と、検知用圧電バイモルフ2,2′とをそ
れぞれ接着剤3,3′にて接着して構成したもの、あるい
は駆動部と検知部とが直交するように振動体を金属板に
て一体的に形成し、その金属板の上に駆動用圧電体およ
び検知用圧電体を張り合わせたもの等を用いることがで
きる。この角速度センサを構成するあたって、まず検知
用圧電体から発生する検知信号に含まれるオフセット信
号の振幅値を測定し、それぞれの振動体を第４図に示す
ように、a,b,c,a′,b′,c′の６つに層別する。そし
て、オフセット信号が逆相になり、かつ振幅値の絶対値
がほぼ同じレベルになる組合せ（ａとａ′、ｂとｂ′、
ｃとｃ′）で、２つの振動子を組合せて角速度センサを
構成する。そして、第２図に示すように、それぞれの検
知用圧電体から発生する検知信号を加えるようにすれ
ば、それぞれの振動子から発生するオフセット信号が相
殺されてオフセット信号による影響が少なくなる。ま
た、それぞれの検知用圧電体から発生する検知信号を加
えて端子T₁,T₂間に角速度検知信号を発生する。

なお、ａとａ′、ｂとｂ′、ｃとｃ′という組合せでな
くても、グループＡに属する振動子とグループＢに属す
る振動子とを任意に組合せてもオフセット信号の影響を
少なくすることができるため、単なるA,Bの層別あるい
はA,Bの中を２段階に層別してそれぞれの組合せで角速
度センサを構成するようにしてもよい。

また、検知用圧電体の分極方向との関係で、検知用圧電
体からの検知信号をそれぞれ逆相とすることができる。
この場合には、第２図に示すように、検知用圧電体の検
知信号を加えるのでなく、差をとるようにして、角速度
検知信号を得るようにする。従って、このように検知信
号が逆相になる場合には、それぞれの振動子からのオフ
セット信号が互いに同相になるものを選別して角速度セ
ンサを構成するようにする。

なお、第２図に示すものにおいて、検知用圧電バイモル
フ2,2′の接続関係を直列接続としてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、２つの振動子を用い
た角速度センサにおいて、それぞれの振動子からのオフ
セット信号を相殺することにより、オフセット信号によ
る影響を少なくして、正確なる角速度検知を行なうこと
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は角速度センサの構成図、第２図は第１図にする
角速度センサの電気回路図、第３図はオフセット信号の
ばらつきを示す説明図、第４図はオフセット信号による
層別を示す説明図、第５図はオフセット信号の波形図で
ある。 1,1′……駆動用圧電バイモルフ、2,2′……検知用圧電
バイモルフ。

フロントページの続き (72)発明者 加藤 謙二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−174854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170772（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動用圧電体の駆動方向と、検知用圧電体
   の振動方向とが直交するように前記駆動用圧電体を有す
   る駆動部と前記検知用圧電体を有する検知部とが形成さ
   れた振動子を２組対称に配置するとともに、前記それぞ
   れの駆動用圧電体に交流駆動電圧を印加して前記２組の
   振動子を対称駆動させ、その時の前記それぞれの検知用
   圧電体からの検知信号を加えて（又は差をとって）角速
   度検知信号を得るようにした角速度センサの製造方法に
   おいて、 前記それぞれの検知用圧電体からの検知信号に含まれる
   オフセット信号が逆相になる（又は同相になる）組合せ
   で前記２組の振動子を対称配置したことを特徴とする角
   速度センサの製造方法。