JPH0763563A - 振動ジャイロ用振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動子の自励振動に際し、それぞれの圧電素
子の出力を、環境温度の変化に対しても十分にバランス
させて、温度オフセットの発生を防止させる。 【構成】 全体として角柱状をなす振動体１の側面1a,
1bに圧電素子2a, 2bを貼着してなる振動子３であって、
それぞれの圧電素子2a, 2bへのリード線10の接続点12
を、振動子３の自励振動の中立面11と、圧電素子表面と
の交線上またはその中立面11の近傍の圧電素子表面上に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、角速度の検出に用い
て好適な振動ジャイロ用振動子に関するものであり、特
に、環境温度の変化に対しても安定した出力特性をもた
らすものである。

【０００２】

【従来の技術】従来既知の振動ジャイロとしては、図５
に例示するものがあり、ここでは、正四角柱形状をなす
振動体１の一側面1aに第１の圧電素子2aを、そして、そ
の側面1aに隣接する他の側面1bに第２の圧電素子2bをそ
れぞれ貼着することによって、振動子３を構成してい
る。このような振動子３を用いた振動ジャイロでは、圧
電素子2a, 2bのそれぞれを、それぞれのインピーダンス
素子Ｚ₁ ，Ｚ₂ を介して駆動装置４の出力側に接続する
とともに、その駆動装置４の出力側をまた、他のインピ
ーダンス素子Ｚ₃ を介して容量素子Ｃにも接続して、そ
れらの圧電素子2a, 2bおよび容量素子Ｃのそれぞれに、
駆動装置４から交流電圧を同時に印加可能ならしめてい
る。

【０００３】またここでは、インピーダンス素子Ｚ₁ ，
Ｚ₂ と、圧電素子2a, 2bとのそれぞれの接続点5a, 5b
を、加算器６の入力端子に接続するとともに、この加算
器６の出力端子および、インピーダンス素子Ｚ₃ と容量
素子Ｃとの接続点5cを差動増幅器７の入力端子に接続し
て、その差動増幅器７から差動出力が駆動装置４に帰還
されるよう構成されており、さらに、インピーダンス素
子Ｚ₁ ，Ｚ₂ と圧電素子2a, 2bとの接続点5a, 5bは、他
の差動増幅器８の入力端子にも接続され、そこからの差
動出力が同期検波器９で検波された後、図示しない平滑
回路で平滑化されて、角速度検出信号として取り出せる
よう構成されている。なお、同期検波器９には、駆動装
置４からの出力も供給されている。

【０００４】このような振動ジャイロでは、駆動装置４
から圧電素子2a, 2bに交流電圧を印加することによっ
て、振動子３を、直交三次元座標系のＸ軸方向に自励振
動させることができ、かかる振動状態で接続点5a, 5bか
ら得られる出力は、駆動装置４からの供給電圧と、それ
ぞれの圧電素子2a, 2bの歪に伴って各圧電素子2a, 2bか
ら出力される電圧との合成出力となる。従って、それら
の両合成出力の和を加算器６で求め、そこからの出力
と、接続点5cからの、供給電圧に対応する出力との差を
差動増幅器７で求めれば、Ｘ軸方向の自励振動に基づい
て圧電素子2a, 2bから発生された電圧だけを抽出するこ
とができ、そこからの差動出力を駆動装置４に帰還させ
ることによって振動子３を安定に自励振動させることが
できる。

【０００５】そして、振動子３がこのように自励振動し
ている状態で、振動子３がＺ軸の周りの回転を受ける
と、振動子３は、その角速度に比例する大きさのコリオ
リの力によってＹ軸方向に振動し、接続点5a, 5bからの
出力に差が生じる。従って、その差を差動増幅器８で求
めれば、コリオリの力の発生に伴って生じる電圧を分離
して検出することができ、そこからの差動出力を同期検
波器９で検波した後、図示しない平滑回路で平滑にする
ことによって角速度検出信号を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる振動ジャイロで
は、それぞれの圧電素子2a, 2bと回路との接続を、銅等
の細線からなるリード線によって行っており、そのリー
ド線は、圧電素子2a, 2bの表面電極上に、半田、導電性
接着剤などによって接続されている。この場合、リード
線の、圧電素子2a, 2bへの接続位置については、従来は
特別の制約はなく、従って、その接続位置は、リード線
の引き回しの都合その他によって適宜に選択可能である
が、多くは図６(a) に例示するように、リード線10を、
圧電素子の表面電極の中央部分に接続することとしてい
る。

【０００７】ところで、リード線10を半田によって接続
する場合には、圧電素子2a, 2bの、リード線接続部に、
高温加熱に起因する、圧電特性の局部的な変化が生じ、
また、リード線10を導電性接着剤によって接続する場合
には、接着剤それ自身の弾性的性質が温度依存性を有す
ることから、上述したように、リード線10を圧電素子2
a, 2bの中央部分に接続することによって、振動子３の
自励振動に際するそれぞれの圧電素子2a, 2bの出力バラ
ンスが環境温度の変化に伴って崩れ易く、温度オフセッ
トの発生のおそれが高いという問題があった。

【０００８】すなわち、振動子３が、たとえば、図６
(b) に一点鎖線で示すような中立面11を境としてＸ軸方
向に自励振動する場合には、圧電素子2a, 2bの伸縮変形
量は中立面11から離れるほど大きくなるので、前記従来
技術のように、リード線10の、圧電素子2a, 2bへの接続
点12を、圧電素子2a, 2bの中央部分に位置させた場合に
は、それらの接続点位置にても圧電素子2a, 2bは相当大
きく伸縮変形することになり、それ故に、環境温度の変
化に伴う、それぞれの圧電素子相互の出力特性の相違
が、出力バランスの崩れに大きく影響することになる。

【０００９】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を解決することを課題として検討した結果なされ
たものであり、この発明の目的は、それぞれの圧電素子
の出力バランスを、環境温度のいかんにかかわらず、十
分安定に保つことができる振動ジャイロ用振動子を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の、振動ジャイ
ロ用振動子は、全体として角柱状をなす振動体の側面に
圧電素子を配設したところにおいて、圧電素子へのリー
ド線の接続点を、振動子の自励振動の中立面と、圧電素
子表面との交線もしくは、その中立面の近傍の圧電素子
表面上に設けたものである。

【００１１】

【作用】この振動ジャイロ用振動子では、圧電素子への
リード線の接続点を、振動子の中立面上もしくは、中立
面に近接した位置に設けることによって、リード線の半
田付けに起因する圧電素子の変質部分または、導電性接
着剤の付着部分での圧電素子の伸縮変形量を十分少なら
しめることにより、その変質部分等での圧電特性が、温
度条件によって、それぞれの圧電素子の相互間で相違す
ることがあっても、その相違が、圧電素子全体の出力電
圧に与える影響は極めて小さくなるので、環境温度のい
かんにかかわらず、それぞれの圧電素子の出力を十分安
定にバランスさせることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。図１は、この発明の一実施例を示す正面図で
あり、図中、従来例で述べた部分と同様の部分はそれら
と同一の番号で示す。ここでは、四角柱形状をなす振動
体１の、相互に隣接する二側面1a, 1bに、それぞれの圧
電素子2a, 2bをたとえば貼着して振動子３としたところ
において、その振動子３の中立面11に最も近接した圧電
素子上の位置に、それぞれの圧電素子2a, 2bへの、リー
ド線10の接続点12を設ける。これによれば、振動子３の
自励振動に際する、それぞれの接続点位置での圧電素子
2a, 2bの伸縮変形量が少ないので、前述したように、環
境温度が変化してもなお、圧電素子相互の出力を十分に
バランスさせて、温度オフセットの発生を有効に防止す
ることができる。

【００１３】図２は、この発明の他の実施例を示す正面
図であり、これは、四角柱状をなす振動体１の対抗側面
1a, 1cのそれぞれに圧電素子2a, 2bのそれぞれを配設
し、そして、振動子３の中立面11と、それぞれの圧電素
子表面との交線上にリード線10の接続点12を設けたもの
である。

【００１４】そして、図３に示す実施例は、三角柱形状
をなす振動体１の二側面1e, 1fに、それぞれの圧電素子
2a, 2bを配設したところにおいて、上記実施例と同様
に、振動子３の中立面11と、圧電素子表面との交線上に
接続点12を設けたものである。

【００１５】図２および図３に示す実施例によれば、リ
ード線10の接続点位置における、圧電素子2a, 2bの伸縮
変形量が、図１に示す場合よりもさらに少なくなること
から、振動子３の自励振動に際する、それぞれの圧電素
子2a, 2bの出力を、より適正に常時バランスさせること
ができる。なお、上述したところにおいて、リード線10
の接続点12の、振動子３の長さ方向位置、いいかえれ
ば、圧電素子2a, 2bの図示面と直交する方向での位置
は、所要に応じて適宜に選択することができ、例えば図
４に示すように、圧電素子2a,2bの中央部位置とするこ
との他、一方の端部位置とすることもでき、これらのい
ずれによっても、前述した効果を十分に達成することが
できる。

【００１６】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、とくに
は、リード線の接続点を、振動子の自励振動の中立面上
もしくはその中立面に十分近接させて設けることによ
り、環境温度の変化の有無にかかわらず、それぞれの圧
電素子の出力を常に適正にバランスさせることができ、
温度オフセットの発生を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す正面図である。

【図３】この発明のさらに他の実施例を示す正面図であ
る。

【図４】リード線の接続時の、振動子の長さ方向位置を
例示する斜視図である。

【図５】従来の振動ジャイロを例示するブロック線図で
ある。

【図６】従来例におけるリード線の接続点を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 振動体 1a, 1b, 1c, 1e, 1f 側面 2a, 2b 圧電素子 ３ 振動子 10 リード線 11 中立面 12 接続点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全体として角柱状をなす振動体と、この
   振動体の側面に配設した圧電素子とを具える振動子であ
   って、 前記圧電素子へのリード線の接続点を、振動子の自励振
   動の中立面と、圧電素子表面との交線上または、その中
   立面の近傍の圧電素子表面上に設けてなる振動ジャイロ
   用振動子。