JPH08184443A - 振動ジャイロ - Google Patents
振動ジャイロInfo
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- JPH08184443A JPH08184443A JP6339032A JP33903294A JPH08184443A JP H08184443 A JPH08184443 A JP H08184443A JP 6339032 A JP6339032 A JP 6339032A JP 33903294 A JP33903294 A JP 33903294A JP H08184443 A JPH08184443 A JP H08184443A
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- output signal
- vibrating body
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高調波成分の除去が比較的容易で、正確に回
転角速度を検出す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、振動体１４の側面に検
出片１６ａ，１６ｂと駆動片１６ｃとを形成した振動子
１２を含む。検出片１６ａ，１６ｂの出力信号は、反転
増幅回路２４，２６によって、反転されて増幅される。
反転増幅回路２４，２６の出力信号の波形は、コンパレ
ート回路３２により整形される。コンパレート回路３２
の出力信号は、位相補正回路３４で位相が補正されて駆
動片１６ｃに与えられる。また、反転増幅回路２４，２
６の出力信号は、差動回路３８に入力され、差動回路３
８の出力信号は同期検波回路４０で検波される。同期検
波回路４０では、コンパレート回路３２の出力信号に同
期して、差動回路３８の出力信号が検波される。
転角速度を検出す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、振動体１４の側面に検
出片１６ａ，１６ｂと駆動片１６ｃとを形成した振動子
１２を含む。検出片１６ａ，１６ｂの出力信号は、反転
増幅回路２４，２６によって、反転されて増幅される。
反転増幅回路２４，２６の出力信号の波形は、コンパレ
ート回路３２により整形される。コンパレート回路３２
の出力信号は、位相補正回路３４で位相が補正されて駆
動片１６ｃに与えられる。また、反転増幅回路２４，２
６の出力信号は、差動回路３８に入力され、差動回路３
８の出力信号は同期検波回路４０で検波される。同期検
波回路４０では、コンパレート回路３２の出力信号に同
期して、差動回路３８の出力信号が検波される。
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７は従来の振動ジャイロの一例を示す
回路図である。振動ジャイロ１００は、振動子１０２を
含む。振動子１０２は、たとえば正３角柱状の振動体１
０３を含む。振動体１０３の側面には、圧電素子１０４
ａ，１０４ｂ，１０４ｃが形成される。帰還用の圧電素
子１０４ｃは、発振回路１０５に接続される。発振回路
１０５の出力端は、位相補正回路１０６および可変抵抗
１０７を介して圧電素子１０４ａ，１０４ｂに接続され
る。
回路図である。振動ジャイロ１００は、振動子１０２を
含む。振動子１０２は、たとえば正３角柱状の振動体１
０３を含む。振動体１０３の側面には、圧電素子１０４
ａ，１０４ｂ，１０４ｃが形成される。帰還用の圧電素
子１０４ｃは、発振回路１０５に接続される。発振回路
１０５の出力端は、位相補正回路１０６および可変抵抗
１０７を介して圧電素子１０４ａ，１０４ｂに接続され
る。
【０００３】圧電素子１０４ａ，１０４ｂは、振動体１
０３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ものである。さらに、圧電素子１
０４ａ，１０４ｂは、差動回路１０８に接続される。そ
して、差動回路１０８からの出力信号は、同期検波回路
１０９で同期検波される。このとき、同期信号は、発振
回路１０５からの出力信号が用いられる。そして、同期
検波回路１０９により同期検波された出力信号は、ＤＣ
アンプ１１０により増幅される。
０３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ものである。さらに、圧電素子１
０４ａ，１０４ｂは、差動回路１０８に接続される。そ
して、差動回路１０８からの出力信号は、同期検波回路
１０９で同期検波される。このとき、同期信号は、発振
回路１０５からの出力信号が用いられる。そして、同期
検波回路１０９により同期検波された出力信号は、ＤＣ
アンプ１１０により増幅される。
【０００４】この振動ジャイロ１００では、発振回路１
０５の出力信号の位相が位相補正回路１０６により調整
され、駆動用の圧電素子１０４ａ，１０４ｂに帰還され
ることにより、振動体１０３が圧電素子１０４ｃ形成面
に直交する方向に屈曲振動する。この場合、圧電素子１
０４ａ，１０４ｂからは、それぞれ三角波の出力信号が
得られる。そして、圧電素子１０４ａ，１０４ｂからの
２つの三角波の差を差動回路１０８でとることにより、
回転角速度の検出をすることができる。
０５の出力信号の位相が位相補正回路１０６により調整
され、駆動用の圧電素子１０４ａ，１０４ｂに帰還され
ることにより、振動体１０３が圧電素子１０４ｃ形成面
に直交する方向に屈曲振動する。この場合、圧電素子１
０４ａ，１０４ｂからは、それぞれ三角波の出力信号が
得られる。そして、圧電素子１０４ａ，１０４ｂからの
２つの三角波の差を差動回路１０８でとることにより、
回転角速度の検出をすることができる。
【０００５】すなわち、振動体１０３が屈曲振動してい
る状態において、振動体１０３がその軸を中心として回
転していない時には、圧電素子１０４ａ，１０４ｂから
得られる信号はそれぞれ同じであり、差動回路１０８か
らの出力信号は０となる。次に、この状態で、振動体１
０３が、その軸を中心として回転すると、コリオリ力に
よって振動体１０３の屈曲振動の方向が変わる。そのた
め、圧電素子１０４ａと圧電素子１０４ｂとの間に出力
信号の差が生じ、差動回路１０８からその信号の差が出
力される。そして、差動回路１０８の出力信号は、同期
検波回路１０９で検波される。このとき、同期検波回路
１０９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
１００に加わった回転角速度を検出することができる。
る状態において、振動体１０３がその軸を中心として回
転していない時には、圧電素子１０４ａ，１０４ｂから
得られる信号はそれぞれ同じであり、差動回路１０８か
らの出力信号は０となる。次に、この状態で、振動体１
０３が、その軸を中心として回転すると、コリオリ力に
よって振動体１０３の屈曲振動の方向が変わる。そのた
め、圧電素子１０４ａと圧電素子１０４ｂとの間に出力
信号の差が生じ、差動回路１０８からその信号の差が出
力される。そして、差動回路１０８の出力信号は、同期
検波回路１０９で検波される。このとき、同期検波回路
１０９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
１００に加わった回転角速度を検出することができる。
【０００６】
【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、差動回路により２つの圧
電素子１０４ａ，１０４ｂからの三角波の差を求めて同
期検波していたため、同期検波後の出力信号に高調波成
分が残る。そのため、その高調波成分が、回転角速度の
微少な時や温度の変化した時のドリフトの原因となり、
正確に回転角速度を検出することが困難であった。ま
た、２枚の圧電素子１０４ａ，１０４ｂをそれぞれ駆動
用および検出用として用いているため、出力信号が複雑
化し、高周波成分の除去が困難であった。
うな従来の振動ジャイロでは、差動回路により２つの圧
電素子１０４ａ，１０４ｂからの三角波の差を求めて同
期検波していたため、同期検波後の出力信号に高調波成
分が残る。そのため、その高調波成分が、回転角速度の
微少な時や温度の変化した時のドリフトの原因となり、
正確に回転角速度を検出することが困難であった。ま
た、２枚の圧電素子１０４ａ，１０４ｂをそれぞれ駆動
用および検出用として用いているため、出力信号が複雑
化し、高周波成分の除去が困難であった。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、高
調波成分の除去が比較的容易で、正確に回転角速度を検
出することができる振動ジャイロを提供することであ
る。
調波成分の除去が比較的容易で、正確に回転角速度を検
出することができる振動ジャイロを提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、柱状
の振動体と、振動体の側面に形成され、回転角速度に対
応した出力信号を得るための複数の検出片と、振動体の
側面に形成され、振動体を振動させるための１つの駆動
片と、複数の検出片にそれぞれ接続され、検出片から得
られる出力信号を増幅するための複数の増幅回路と、増
幅回路から得られる出力信号の波形を整形するためのコ
ンパレート回路と、コンパレート回路から得られる出力
信号の位相を調整し、その出力信号を帰還して駆動片に
駆動信号を与えるための位相補正回路と、複数の増幅回
路から得られる出力信号の差を求めるための差動回路
と、コンパレート回路から得られる出力信号に同期し
て、差動回路からの出力信号を検波するための同期検波
回路とを含む、振動ジャイロである。
の振動体と、振動体の側面に形成され、回転角速度に対
応した出力信号を得るための複数の検出片と、振動体の
側面に形成され、振動体を振動させるための１つの駆動
片と、複数の検出片にそれぞれ接続され、検出片から得
られる出力信号を増幅するための複数の増幅回路と、増
幅回路から得られる出力信号の波形を整形するためのコ
ンパレート回路と、コンパレート回路から得られる出力
信号の位相を調整し、その出力信号を帰還して駆動片に
駆動信号を与えるための位相補正回路と、複数の増幅回
路から得られる出力信号の差を求めるための差動回路
と、コンパレート回路から得られる出力信号に同期し
て、差動回路からの出力信号を検波するための同期検波
回路とを含む、振動ジャイロである。
【０００９】請求項２の発明は、柱状の振動体と、振動
体の側面に形成され、回転角速度に対応した出力信号を
得るための複数の検出片と、振動体の側面に形成され、
振動体を振動させるための１つの駆動片と、複数の検出
片にそれぞれ接続され、検出片から得られる出力信号の
インピーダンスを変換するための複数のバッファ回路
と、バッファ回路から得られる出力信号の波形を整形す
るためのコンパレート回路と、コンパレート回路から得
られる出力信号の位相を調整し、その出力信号を帰還し
て駆動片に駆動信号を与えるための位相補正回路と、複
数のバッファ回路から得られる出力信号の差を求めるた
めの差動回路と、コンパレート回路から得られる出力信
号に同期して、差動回路からの出力信号を検波するため
の同期検波回路とを含む、振動ジャイロである。
体の側面に形成され、回転角速度に対応した出力信号を
得るための複数の検出片と、振動体の側面に形成され、
振動体を振動させるための１つの駆動片と、複数の検出
片にそれぞれ接続され、検出片から得られる出力信号の
インピーダンスを変換するための複数のバッファ回路
と、バッファ回路から得られる出力信号の波形を整形す
るためのコンパレート回路と、コンパレート回路から得
られる出力信号の位相を調整し、その出力信号を帰還し
て駆動片に駆動信号を与えるための位相補正回路と、複
数のバッファ回路から得られる出力信号の差を求めるた
めの差動回路と、コンパレート回路から得られる出力信
号に同期して、差動回路からの出力信号を検波するため
の同期検波回路とを含む、振動ジャイロである。
【００１０】請求項３の発明は、柱状の振動体と、振動
体の側面に形成され、回転角速度に対応した出力信号を
得るための複数の検出片と、振動体の側面に形成され、
振動体を振動させるための１つの駆動片と、複数の検出
片にそれぞれ接続され、検出片から得られる出力信号の
位相を調整するための複数の位相回路と、位相回路によ
り位相の調整された出力信号の波形を整形するためのコ
ンパレート回路と、コンパレート回路から得られる出力
信号の位相を調整し、その出力信号を帰還して駆動片に
駆動信号を与えるための位相補正回路と、複数の検出片
から得られる出力信号の差を求めるための差動回路と、
コンパレート回路から得られる出力信号に同期して差動
回路からの出力信号を検波するための同期検波回路とを
含む、振動ジャイロである。
体の側面に形成され、回転角速度に対応した出力信号を
得るための複数の検出片と、振動体の側面に形成され、
振動体を振動させるための１つの駆動片と、複数の検出
片にそれぞれ接続され、検出片から得られる出力信号の
位相を調整するための複数の位相回路と、位相回路によ
り位相の調整された出力信号の波形を整形するためのコ
ンパレート回路と、コンパレート回路から得られる出力
信号の位相を調整し、その出力信号を帰還して駆動片に
駆動信号を与えるための位相補正回路と、複数の検出片
から得られる出力信号の差を求めるための差動回路と、
コンパレート回路から得られる出力信号に同期して差動
回路からの出力信号を検波するための同期検波回路とを
含む、振動ジャイロである。
【００１１】
【作用】請求項１の発明では、複数の検出片から得られ
る出力信号は、それぞれ増幅回路により増幅される。増
幅回路から得られる出力信号の波形は、コンパレート回
路によって整形される。コンパレート回路から得られる
出力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。
位相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的
に振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動
回路によって、複数の増幅回路からの出力信号の差が求
められ、その差の信号が、コンパレート回路からの信号
に同期して同期検波される。
る出力信号は、それぞれ増幅回路により増幅される。増
幅回路から得られる出力信号の波形は、コンパレート回
路によって整形される。コンパレート回路から得られる
出力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。
位相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的
に振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動
回路によって、複数の増幅回路からの出力信号の差が求
められ、その差の信号が、コンパレート回路からの信号
に同期して同期検波される。
【００１２】請求項２の発明では、複数の検出片から得
られる出力信号のインピーダンスが、バッファ回路によ
り非常に小さいインピーダンスに変換される。バッファ
回路から得られる出力信号の波形は、コンパレート回路
によって整形される。コンパレート回路から得られる出
力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。位
相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的に
振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動回
路によって、バッファ回路からの出力信号の差が求めら
れ、その差の信号がコンパレート回路からの信号に同期
して同期検波される。
られる出力信号のインピーダンスが、バッファ回路によ
り非常に小さいインピーダンスに変換される。バッファ
回路から得られる出力信号の波形は、コンパレート回路
によって整形される。コンパレート回路から得られる出
力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。位
相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的に
振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動回
路によって、バッファ回路からの出力信号の差が求めら
れ、その差の信号がコンパレート回路からの信号に同期
して同期検波される。
【００１３】請求項３の発明では、複数の検出片から得
られる出力信号の位相が位相回路により調整される。位
相回路により調整された出力信号は、コンパレート回路
によって整形される。コンパレート回路から得られる出
力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。位
相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的に
振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動回
路によって、検出片からの出力信号の差が求められ、そ
の差の信号がコンパレート回路からの信号に同期して同
期検波される。
られる出力信号の位相が位相回路により調整される。位
相回路により調整された出力信号は、コンパレート回路
によって整形される。コンパレート回路から得られる出
力信号の位相は、位相補正回路によって調整される。位
相補正回路から得られる出力信号は、振動体を安定的に
振動させるために、駆動片に帰還される。また、差動回
路によって、検出片からの出力信号の差が求められ、そ
の差の信号がコンパレート回路からの信号に同期して同
期検波される。
【００１４】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、１つの駆動片
で振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出
力信号が単純化される。また、差動回路からの出力信号
を、コンパレート回路からの信号に同期して同期検波す
ることにより、回転角速度による信号とドリフト分とを
明確に分離することができる。そのため、比較的簡単な
回路によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去
が可能であり、回転角速度の検出精度を向上させること
ができる。
で振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出
力信号が単純化される。また、差動回路からの出力信号
を、コンパレート回路からの信号に同期して同期検波す
ることにより、回転角速度による信号とドリフト分とを
明確に分離することができる。そのため、比較的簡単な
回路によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去
が可能であり、回転角速度の検出精度を向上させること
ができる。
【００１５】請求項２の発明によれば、１つの駆動片で
振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出力
信号が単純化される。また、差動回路からの出力信号
を、コンパレート回路からの信号に同期して同期検波す
ることにより、回転角速度による信号とドリフト分とを
明確に分離することができる。そのため、比較的簡単な
回路によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去
が可能であり、回転角速度の検出精度を向上させること
ができる。さらに、バッファ回路によって出力信号のイ
ンピーダンスが変換されるので、出力信号に対する振動
子のインピーダンス変化の影響が少なくなり、回転角速
度の検出精度が向上する。
振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出力
信号が単純化される。また、差動回路からの出力信号
を、コンパレート回路からの信号に同期して同期検波す
ることにより、回転角速度による信号とドリフト分とを
明確に分離することができる。そのため、比較的簡単な
回路によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去
が可能であり、回転角速度の検出精度を向上させること
ができる。さらに、バッファ回路によって出力信号のイ
ンピーダンスが変換されるので、出力信号に対する振動
子のインピーダンス変化の影響が少なくなり、回転角速
度の検出精度が向上する。
【００１６】請求項３の発明によれば、１つの駆動片で
振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出力
信号が単純化される。また、複数の検出片からの出力信
号の位相を位相回路により調整し、かつ差動回路からの
出力信号を、コンパレート回路からの信号に同期して同
期検波することにより、回転角速度による信号とドリフ
ト分とを明確に分離することができる。そのため、比較
的簡単な回路によって、ドリフトの一因となる高調波成
分の除去が可能であり、回転角速度の検出精度を向上さ
せることができる。
振動体を駆動し、複数の検出片で検出を行うため、出力
信号が単純化される。また、複数の検出片からの出力信
号の位相を位相回路により調整し、かつ差動回路からの
出力信号を、コンパレート回路からの信号に同期して同
期検波することにより、回転角速度による信号とドリフ
ト分とを明確に分離することができる。そのため、比較
的簡単な回路によって、ドリフトの一因となる高調波成
分の除去が可能であり、回転角速度の検出精度を向上さ
せることができる。
【００１７】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。
【００１８】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す回路図であ
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。
【００１９】振動体１４の側面には、図３に示すよう
に、検出片１６ａ，１６ｂおよび駆動片１６ｃが形成さ
れる。この実施例では、検出片１６ａ，１６ｂおよび駆
動片１６ｃとして、圧電素子が用いられる。検出片１６
ａ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２０
ａ，２２ａが形成されている。そして、一方の電極２２
ａが、振動体１４に貼着されている。同様に、検出片１
６ｂ，および駆動片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。検出片１６ａ，１６ｂ
は、振動体１４を屈曲振動させるときの帰還用として用
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、駆動片１６ｃ
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、この駆動片１６ｃに駆動信号が入力される。
に、検出片１６ａ，１６ｂおよび駆動片１６ｃが形成さ
れる。この実施例では、検出片１６ａ，１６ｂおよび駆
動片１６ｃとして、圧電素子が用いられる。検出片１６
ａ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２０
ａ，２２ａが形成されている。そして、一方の電極２２
ａが、振動体１４に貼着されている。同様に、検出片１
６ｂ，および駆動片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。検出片１６ａ，１６ｂ
は、振動体１４を屈曲振動させるときの帰還用として用
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、駆動片１６ｃ
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、この駆動片１６ｃに駆動信号が入力される。
【００２０】図１に示すように、検出片１６ａ，１６ｂ
には、反転増幅回路２４，２６が、それぞれ接続され
る。検出片１６ａ，１６ｂから得られる出力信号は、反
転増幅回路２４，２６によって、極性が反転されて増幅
される。したがって、反転増幅回路２４，２６からの出
力信号は、検出片１６ａ，１６ｂから得られた信号に対
して、位相が１８０°ずれて出力されることとなる。反
転増幅回路２４，２６は、たとえばオペアンプなどを用
いて形成される。
には、反転増幅回路２４，２６が、それぞれ接続され
る。検出片１６ａ，１６ｂから得られる出力信号は、反
転増幅回路２４，２６によって、極性が反転されて増幅
される。したがって、反転増幅回路２４，２６からの出
力信号は、検出片１６ａ，１６ｂから得られた信号に対
して、位相が１８０°ずれて出力されることとなる。反
転増幅回路２４，２６は、たとえばオペアンプなどを用
いて形成される。
【００２１】反転増幅回路２４，２６の出力端は、発振
回路３０に接続される。この実施例の発振回路３０は、
コンパレート回路３２と位相補正回路３４とを含む。コ
ンパレート回路３２では、反転増幅回路２４，２６から
得られた出力信号の波形が整形される。コンパレート回
路３２から得られる出力信号は、位相補正回路３４で位
相が補正されて駆動片１６ｃに与えられる。こうして、
振動体１４は、安定的に振動することとなる。
回路３０に接続される。この実施例の発振回路３０は、
コンパレート回路３２と位相補正回路３４とを含む。コ
ンパレート回路３２では、反転増幅回路２４，２６から
得られた出力信号の波形が整形される。コンパレート回
路３２から得られる出力信号は、位相補正回路３４で位
相が補正されて駆動片１６ｃに与えられる。こうして、
振動体１４は、安定的に振動することとなる。
【００２２】また、反転増幅回路２４，２６の出力信号
は、検出回路３６に入力される。検出回路３６は、差動
回路３８，同期検波回路４０，平滑回路４２，およびＤ
Ｃアンプ４４を含む。反転増幅回路２４，２６の出力信
号は、それぞれ差動回路３８に入力される。そして、差
動回路３８により、反転増幅回路２４，２６の出力信号
の差が出力される。この差の信号は、同期検波回路４０
で検波される。同期検波回路４０では、コンパレート回
路３２の出力信号に同期して、差動回路３８からの出力
信号を検波する。同期検波回路４０により検波された信
号は、平滑回路４２により平滑された後、ＤＣアンプ４
４により増幅される。
は、検出回路３６に入力される。検出回路３６は、差動
回路３８，同期検波回路４０，平滑回路４２，およびＤ
Ｃアンプ４４を含む。反転増幅回路２４，２６の出力信
号は、それぞれ差動回路３８に入力される。そして、差
動回路３８により、反転増幅回路２４，２６の出力信号
の差が出力される。この差の信号は、同期検波回路４０
で検波される。同期検波回路４０では、コンパレート回
路３２の出力信号に同期して、差動回路３８からの出力
信号を検波する。同期検波回路４０により検波された信
号は、平滑回路４２により平滑された後、ＤＣアンプ４
４により増幅される。
【００２３】この振動ジャイロ１０を使用する場合、検
出片１６ａ，１６ｂの出力信号が駆動片１６ｃへ帰還さ
れる。それによって、振動体１４は、駆動片１６ｃ形成
面に直交する方向に安定的に屈曲振動する。このとき、
無回転時には、検出片１６ａ，１６ｂから出力される信
号は同じであり、差動回路３８から得られる出力信号は
０となる。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屈曲振動の方向が変
わる。それにより、検出片１６ａ，１６ｂ間に出力電圧
の差が生じ、反転増幅回路２４，２６の出力信号にも差
が生じる。この出力信号の差は、差動回路３８により求
めることができる。そして、差動回路３８の出力信号
が、同期検波回路４０で同期検波される。こうして同期
検波された信号は、回転角速度に対応した信号であり、
これを測定することによって、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。
出片１６ａ，１６ｂの出力信号が駆動片１６ｃへ帰還さ
れる。それによって、振動体１４は、駆動片１６ｃ形成
面に直交する方向に安定的に屈曲振動する。このとき、
無回転時には、検出片１６ａ，１６ｂから出力される信
号は同じであり、差動回路３８から得られる出力信号は
０となる。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屈曲振動の方向が変
わる。それにより、検出片１６ａ，１６ｂ間に出力電圧
の差が生じ、反転増幅回路２４，２６の出力信号にも差
が生じる。この出力信号の差は、差動回路３８により求
めることができる。そして、差動回路３８の出力信号
が、同期検波回路４０で同期検波される。こうして同期
検波された信号は、回転角速度に対応した信号であり、
これを測定することによって、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。
【００２４】この振動ジャイロ１０では、１つの駆動片
１６ｃで振動体１４を駆動し、２つの検出片１６ａ，１
６ｂで検出を行うため、出力信号が単純化される。ま
た、差動回路３８からの出力信号を、コンパレート回路
３２からの信号に同期して同期検波することにより、回
転角速度による信号とドリフト分とを明確に分離するこ
とができる。そのため、上述のような比較的簡単な回路
によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去が可
能であり、回転角速度の検出精度を向上させることがで
きる。
１６ｃで振動体１４を駆動し、２つの検出片１６ａ，１
６ｂで検出を行うため、出力信号が単純化される。ま
た、差動回路３８からの出力信号を、コンパレート回路
３２からの信号に同期して同期検波することにより、回
転角速度による信号とドリフト分とを明確に分離するこ
とができる。そのため、上述のような比較的簡単な回路
によって、ドリフトの一因となる高調波成分の除去が可
能であり、回転角速度の検出精度を向上させることがで
きる。
【００２５】図４は、この発明の他の実施例を示す回路
図である。この実施例に示す振動ジャイロ６０では、図
１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６の代わりに非
反転増幅回路４６，４８が用いられる。この実施例によ
っても、図１に示す実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
図である。この実施例に示す振動ジャイロ６０では、図
１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６の代わりに非
反転増幅回路４６，４８が用いられる。この実施例によ
っても、図１に示す実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
【００２６】また、図５は、この発明のさらに他の実施
例を示す回路図である。この実施例に示す振動ジャイロ
７０では、図１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６
の代わりにバッファ回路５０，５２が用いられる。この
振動ジャイロ７０では、２つの検出片１６ａ，１６ｂか
ら得られる出力信号のインピーダンスが、バッファ回路
５０，５２により非常に小さいインピーダンスに変換さ
れる。バッファ回路５０，５２から得られる出力信号の
波形は、コンパレート回路３２によって整形される。コ
ンパレート回路３２から得られる出力信号の位相は、位
相補正回路３４によって調整される。位相補正回路３４
から得られる出力信号は、振動体１４を安定的に振動さ
せるために、駆動片１６ｃに帰還される。また、差動回
路３８によって、バッファ回路５０，５２からの出力信
号の差が求められ、同期検波回路４０によってその差の
信号がコンパレート回路３２からの信号に同期して同期
検波される。図５に示す実施例によっても、図１に示す
実施例と同様の効果を得ることができる。また、バッフ
ァ回路５０，５２によって出力信号のインピーダンスが
変換されるので、出力信号に対する振動子１２のインピ
ーダンス変化の影響が少なくなる。そのため、振動ジャ
イロ７０の回転角速度の検出精度を向上させることがで
きる。
例を示す回路図である。この実施例に示す振動ジャイロ
７０では、図１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６
の代わりにバッファ回路５０，５２が用いられる。この
振動ジャイロ７０では、２つの検出片１６ａ，１６ｂか
ら得られる出力信号のインピーダンスが、バッファ回路
５０，５２により非常に小さいインピーダンスに変換さ
れる。バッファ回路５０，５２から得られる出力信号の
波形は、コンパレート回路３２によって整形される。コ
ンパレート回路３２から得られる出力信号の位相は、位
相補正回路３４によって調整される。位相補正回路３４
から得られる出力信号は、振動体１４を安定的に振動さ
せるために、駆動片１６ｃに帰還される。また、差動回
路３８によって、バッファ回路５０，５２からの出力信
号の差が求められ、同期検波回路４０によってその差の
信号がコンパレート回路３２からの信号に同期して同期
検波される。図５に示す実施例によっても、図１に示す
実施例と同様の効果を得ることができる。また、バッフ
ァ回路５０，５２によって出力信号のインピーダンスが
変換されるので、出力信号に対する振動子１２のインピ
ーダンス変化の影響が少なくなる。そのため、振動ジャ
イロ７０の回転角速度の検出精度を向上させることがで
きる。
【００２７】さらに、図６は、この発明の別の実施例を
示す回路図である。この実施例の振動ジャイロ８０で
は、図１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６の代わ
りに位相回路５４，５６が用いられる。２つの検出片１
６ａ，１６ｂから得られる出力信号の位相が位相回路５
４，５６により調整される。位相回路５４，５６により
調整された出力信号は、コンパレート回路３２によって
増幅されて整形される。コンパレート回路３２から得ら
れる出力信号の位相は、位相補正回路３４によって調整
される。位相補正回路３４から得られる出力信号は、振
動体１４を安定的に振動させるために、駆動片１６ｃに
帰還される。また、差動回路３８によって、検出片１６
ａ，１６ｂからの出力信号の差が求められ、同期検波回
路４０によってその差の信号がコンパレート回路３２か
らの信号に同期して同期検波される。図６に示す実施例
によっても、図１に示す実施例と同様の効果を得ること
ができる。また、位相回路５４，５６により、出力信号
の位相を調整することにより、回転角速度による信号と
ドリフト分とを明確に分離することができる。そのた
め、比較的簡単な回路によって高調波成分の除去が可能
であり、回転角速度の検出精度を向上させることができ
る。
示す回路図である。この実施例の振動ジャイロ８０で
は、図１に示す実施例の反転増幅回路２４，２６の代わ
りに位相回路５４，５６が用いられる。２つの検出片１
６ａ，１６ｂから得られる出力信号の位相が位相回路５
４，５６により調整される。位相回路５４，５６により
調整された出力信号は、コンパレート回路３２によって
増幅されて整形される。コンパレート回路３２から得ら
れる出力信号の位相は、位相補正回路３４によって調整
される。位相補正回路３４から得られる出力信号は、振
動体１４を安定的に振動させるために、駆動片１６ｃに
帰還される。また、差動回路３８によって、検出片１６
ａ，１６ｂからの出力信号の差が求められ、同期検波回
路４０によってその差の信号がコンパレート回路３２か
らの信号に同期して同期検波される。図６に示す実施例
によっても、図１に示す実施例と同様の効果を得ること
ができる。また、位相回路５４，５６により、出力信号
の位相を調整することにより、回転角速度による信号と
ドリフト分とを明確に分離することができる。そのた
め、比較的簡単な回路によって高調波成分の除去が可能
であり、回転角速度の検出精度を向上させることができ
る。
【００２８】なお、上述の実施例では、駆動片１６ｃお
よび検出片１６ａ，１６ｂとして圧電素子を用いたが、
振動体１４が圧電体で形成される場合、駆動片１６ｃお
よび検出片１６ａ，１６ｂとして電極が用いられる。こ
の場合、たとえば振動体１４の側面に、検出片としての
電極１６ａ，１６ｂおよび駆動片としての電極１６ｃが
形成される。そして、電極１６ｃ形成面に直交する方向
に振動体１４を分極処理することによって、上述の実施
例と同様にして回転角速度を検出することができる。こ
のような振動子を用いた場合でも、定電圧の駆動信号で
振動体１４を駆動し、電極１６ａ，１６ｂの出力電流を
検出することにより、ドリフトの少ない振動ジャイロを
得ることができる。また、振動体１４の形状としては、
正３角柱状に限らず、他の角柱状や円柱状などの形状に
してもよい。
よび検出片１６ａ，１６ｂとして圧電素子を用いたが、
振動体１４が圧電体で形成される場合、駆動片１６ｃお
よび検出片１６ａ，１６ｂとして電極が用いられる。こ
の場合、たとえば振動体１４の側面に、検出片としての
電極１６ａ，１６ｂおよび駆動片としての電極１６ｃが
形成される。そして、電極１６ｃ形成面に直交する方向
に振動体１４を分極処理することによって、上述の実施
例と同様にして回転角速度を検出することができる。こ
のような振動子を用いた場合でも、定電圧の駆動信号で
振動体１４を駆動し、電極１６ａ，１６ｂの出力電流を
検出することにより、ドリフトの少ない振動ジャイロを
得ることができる。また、振動体１４の形状としては、
正３角柱状に限らず、他の角柱状や円柱状などの形状に
してもよい。
【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】図２に示す振動子の断面図である。
【図４】この発明の他の実施例を示す回路図である。
【図５】この発明のさらに他の実施例を示す回路図であ
る。
る。
【図６】この発明の別の実施例を示す回路図である。
【図７】従来の振動ジャイロの一例を示す回路図であ
る。
る。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １６ａ 検出片 １６ｂ 検出片 １６ｃ 駆動片 ２４ 反転増幅回路 ２６ 反転増幅回路 ３０ 発振回路 ３２ コンパレート回路 ３４ 位相補正回路 ３６ 検出回路 ３８ 差動回路 ４０ 同期検波回路 ４２ 平滑回路 ４４ ＤＣアンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 柱状の振動体、 前記振動体の側面に形成され、回転角速度に対応した出
力信号を得るための複数の検出片、 前記振動体の側面に形成され、前記振動体を振動させる
ための１つの駆動片、 前記複数の検出片にそれぞれ接続され、前記検出片から
得られる出力信号を増幅するための複数の増幅回路、 前記増幅回路から得られる出力信号の波形を整形するた
めのコンパレート回路、 前記コンパレート回路から得られる出力信号の位相を調
整し、その出力信号を帰還して前記駆動片に駆動信号を
与えるための位相補正回路、 前記複数の増幅回路から得られる出力信号の差を求める
ための差動回路、および前記コンパレート回路から得ら
れる出力信号に同期して、前記差動回路からの出力信号
を検波するための同期検波回路を含む、振動ジャイロ。 - 【請求項２】 柱状の振動体、 前記振動体の側面に形成され、回転角速度に対応した出
力信号を得るための複数の検出片、 前記振動体の側面に形成され、前記振動体を振動させる
ための１つの駆動片、 前記複数の検出片にそれぞれ接続され、前記検出片から
得られる出力信号のインピーダンスを変換するための複
数のバッファ回路、 前記バッファ回路から得られる出力信号の波形を整形す
るためのコンパレート回路、 前記コンパレート回路から得られる出力信号の位相を調
整し、その出力信号を帰還して前記駆動片に駆動信号を
与えるための位相補正回路、 前記複数のバッファ回路から得られる出力信号の差を求
めるための差動回路、および前記コンパレート回路から
得られる出力信号に同期して、前記差動回路からの出力
信号を検波するための同期検波回路を含む、振動ジャイ
ロ。 - 【請求項３】 柱状の振動体、 前記振動体の側面に形成され、回転角速度に対応した出
力信号を得るための複数の検出片、 前記振動体の側面に形成され、前記振動体を振動させる
ための１つの駆動片、 前記複数の検出片にそれぞれ接続され、前記検出片から
得られる出力信号の位相を調整するための複数の位相回
路、 前記位相回路により位相の調整された出力信号の波形を
整形するためのコンパレート回路、 前記コンパレート回路から得られる出力信号の位相を調
整し、その出力信号を帰還して前記駆動片に駆動信号を
与えるための位相補正回路、 前記複数の検出片から得られる出力信号の差を求めるた
めの差動回路、および前記コンパレート回路から得られ
る出力信号に同期して前記差動回路からの出力信号を検
波するための同期検波回路を含む、振動ジャイロ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6339032A JPH08184443A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 振動ジャイロ |
| DE69525231T DE69525231T2 (de) | 1994-12-27 | 1995-12-22 | Vibrationskreisel |
| EP95120413A EP0720002B1 (en) | 1994-12-27 | 1995-12-22 | Vibrating gyroscope |
| US08/578,265 US5783897A (en) | 1994-12-27 | 1995-12-26 | Vibrating gyroscope |
| KR1019950059153A KR100198308B1 (ko) | 1994-12-27 | 1995-12-27 | 진동 자이로스코프 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6339032A JPH08184443A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184443A true JPH08184443A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18323629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6339032A Pending JPH08184443A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 振動ジャイロ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5783897A (ja) |
| EP (1) | EP0720002B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08184443A (ja) |
| KR (1) | KR100198308B1 (ja) |
| DE (1) | DE69525231T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH10197255A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Sony Corp | 角速度センサー |
| JP4080590B2 (ja) * | 1997-05-08 | 2008-04-23 | セイコーインスツル株式会社 | 超音波モータ装置および超音波モータ装置付き電子機器 |
| US6230563B1 (en) | 1998-06-09 | 2001-05-15 | Integrated Micro Instruments, Inc. | Dual-mass vibratory rate gyroscope with suppressed translational acceleration response and quadrature-error correction capability |
| JP3494096B2 (ja) * | 1999-11-05 | 2004-02-03 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロ |
| JP3709793B2 (ja) * | 2001-01-29 | 2005-10-26 | 株式会社村田製作所 | 振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置および振動ジャイロの自己診断方法 |
| US9625272B2 (en) * | 2012-04-12 | 2017-04-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS quadrature cancellation and signal demodulation |
| US9419597B1 (en) | 2015-06-15 | 2016-08-16 | Analog Devices Global | Power-efficient chopping scheme for offset error correction in MEMS gyroscopes |
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|---|---|---|---|---|
| US5349857A (en) * | 1988-08-12 | 1994-09-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibratory gyroscope |
| JP2583691B2 (ja) * | 1991-06-07 | 1997-02-19 | 赤井電機株式会社 | 振動ジャイロ |
| JPH05312579A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-22 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロコンパス |
| JPH06300567A (ja) * | 1993-02-22 | 1994-10-28 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ出力検出方法 |
| JPH0735554A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 検出回路 |
| JPH07167661A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
| JP3178212B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2001-06-18 | 株式会社村田製作所 | 発振回路 |
-
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- 1994-12-27 JP JP6339032A patent/JPH08184443A/ja active Pending
-
1995
- 1995-12-22 EP EP95120413A patent/EP0720002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-22 DE DE69525231T patent/DE69525231T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-26 US US08/578,265 patent/US5783897A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-27 KR KR1019950059153A patent/KR100198308B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
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|---|---|
| KR960024283A (ko) | 1996-07-20 |
| DE69525231D1 (de) | 2002-03-14 |
| US5783897A (en) | 1998-07-21 |
| DE69525231T2 (de) | 2002-07-25 |
| EP0720002A1 (en) | 1996-07-03 |
| EP0720002B1 (en) | 2002-01-30 |
| KR100198308B1 (ko) | 1999-06-15 |
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