JPH10253362A - ジャイロセンサ - Google Patents
ジャイロセンサInfo
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- JPH10253362A JPH10253362A JP9054961A JP5496197A JPH10253362A JP H10253362 A JPH10253362 A JP H10253362A JP 9054961 A JP9054961 A JP 9054961A JP 5496197 A JP5496197 A JP 5496197A JP H10253362 A JPH10253362 A JP H10253362A
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- Japan
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- string
- angular velocity
- sensor
- displacement
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、角速度を検出するジャイロセンサに
関し、ドリフトの要因が少なく、検出分解能や出力安定
性の向上を図る。 【解決手段】 張設された弦１１振動体と、弦１１を加
振する加振器２３と、弦１１の振動による、弦１１の、
弦１１の中央から弦１１の延びる方向に偏倚した位置の
変位を検出して変位信号を得るセンサ２３ａ，２３ｂ
と、センサ２３ａ，２３ｂで得られた変位信号の位相変
化に基づいて、弦１１の振動面に交わる回転軸の周りの
角速度を求める角速度演算部とを備えた。
関し、ドリフトの要因が少なく、検出分解能や出力安定
性の向上を図る。 【解決手段】 張設された弦１１振動体と、弦１１を加
振する加振器２３と、弦１１の振動による、弦１１の、
弦１１の中央から弦１１の延びる方向に偏倚した位置の
変位を検出して変位信号を得るセンサ２３ａ，２３ｂ
と、センサ２３ａ，２３ｂで得られた変位信号の位相変
化に基づいて、弦１１の振動面に交わる回転軸の周りの
角速度を求める角速度演算部とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角速度を検出する
ジャイロセンサに関する。
ジャイロセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば各種ロボットの姿勢制
御や、カーナビゲーションシステムにおける電波の届か
ない区間の補間演算用として、ロボットの動きや車の動
きに伴う角速度を検出するジャイロセンサが広く用いら
れている。従来の一般のジャイロセンサは、恒弾性材料
に圧電センサを接着剤で貼り付けた構造になっており、
角速度ωを受けることにより圧電センサに力が働き、そ
の力に対応した電圧を取り出すように構成されている。
御や、カーナビゲーションシステムにおける電波の届か
ない区間の補間演算用として、ロボットの動きや車の動
きに伴う角速度を検出するジャイロセンサが広く用いら
れている。従来の一般のジャイロセンサは、恒弾性材料
に圧電センサを接着剤で貼り付けた構造になっており、
角速度ωを受けることにより圧電センサに力が働き、そ
の力に対応した電圧を取り出すように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロセンサ
は、上記のように角速度ωに比例した電圧の信号が出力
されるため、温度変化等に対して敏感であり、また、主
に圧電センサを恒弾性材料に接着する接着剤の影響で長
いウォームアップ時間をとる必要があるなど、検出分解
能や出力安定性に必ずしも満足のいくものではない。
は、上記のように角速度ωに比例した電圧の信号が出力
されるため、温度変化等に対して敏感であり、また、主
に圧電センサを恒弾性材料に接着する接着剤の影響で長
いウォームアップ時間をとる必要があるなど、検出分解
能や出力安定性に必ずしも満足のいくものではない。
【０００４】本発明は、従来のジャイロセンサと比べ、
ドリフトの要因が少なく、したがって検出分解能や出力
安定性の向上を図ることのできるジャイロセンサを提供
することを目的とする。
ドリフトの要因が少なく、したがって検出分解能や出力
安定性の向上を図ることのできるジャイロセンサを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のジャイロセンサは、張設された一次元的に延びる振
動体と、振動体を加振する加振器と、振動体の振動によ
る、振動体の、振動体の中央から振動体の延びる方向に
偏倚した位置の変位を検出して変位信号を得るセンサ
と、センサで得られた変位信号の位相変化に基づいて、
振動体の振動面に交わる回転軸の周りの角速度を求める
角速度演算部とを備えたことを特徴とする。
明のジャイロセンサは、張設された一次元的に延びる振
動体と、振動体を加振する加振器と、振動体の振動によ
る、振動体の、振動体の中央から振動体の延びる方向に
偏倚した位置の変位を検出して変位信号を得るセンサ
と、センサで得られた変位信号の位相変化に基づいて、
振動体の振動面に交わる回転軸の周りの角速度を求める
角速度演算部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】また、本発明のジャイロセンサは、張設さ
れた二次元的に広がる振動体と、振動体を加振する加振
器と、振動体の、振動体の中央から振動体の広がる面に
沿う所定の第１の方向に偏倚した位置の変位を検出して
第１の変位信号を得る第１のセンサと、第１のセンサで
得られた第１の変位信号の位相変化に基づいて、振動体
の膜面に沿う、第１の方向とは異なる方向に延びる第１
の回転軸のまわりの角速度を求める角速度演算部とを備
えたものであってもよい。
れた二次元的に広がる振動体と、振動体を加振する加振
器と、振動体の、振動体の中央から振動体の広がる面に
沿う所定の第１の方向に偏倚した位置の変位を検出して
第１の変位信号を得る第１のセンサと、第１のセンサで
得られた第１の変位信号の位相変化に基づいて、振動体
の膜面に沿う、第１の方向とは異なる方向に延びる第１
の回転軸のまわりの角速度を求める角速度演算部とを備
えたものであってもよい。
【０００７】二次元的に広がる振動体を用いたジャイロ
センサの場合に、振動体の、振動体の中央から振動体の
広がる面に沿う、上記第１の方向とは異なる所定の第２
の方向に偏倚した位置の変位を検出して第２の変位信号
を得る第２のセンサを備え、上記角速度演算部が、上記
第１の回転軸の周りの角速度を求めると共に、振動体の
広がる面に沿う、上記第１の回転軸の延びる方向とは異
なる方向に延びる第２の回転軸のまわりの角速度を求め
るものであることが好ましい。
センサの場合に、振動体の、振動体の中央から振動体の
広がる面に沿う、上記第１の方向とは異なる所定の第２
の方向に偏倚した位置の変位を検出して第２の変位信号
を得る第２のセンサを備え、上記角速度演算部が、上記
第１の回転軸の周りの角速度を求めると共に、振動体の
広がる面に沿う、上記第１の回転軸の延びる方向とは異
なる方向に延びる第２の回転軸のまわりの角速度を求め
るものであることが好ましい。
【０００８】図１は、本発明の原理説明図である。両端
が固定された弦１１の中央部分に、ある質量ｍを持った
物体１２が固定されており、図１の上下方向に単振動し
ているものとする。この弦１１が、その単振動の中点Ｃ
を通り図１の紙面に垂直な回転軸の周り、すなわち矢印
１３の方向に角速度ωで回転すると、物体１２は、その
物体１２の瞬時速度をｖとしたとき、矢印１４方向にＦ
∝２ｍｖωのコリオリ力を受け、このコリオリ力により
弦１１の振動が変化を受ける。弦１１自体も質量を持っ
ており、従って、特に物体１２が存在しなくても角速度
ωにより弦１１の振動が影響を受けることになる。
が固定された弦１１の中央部分に、ある質量ｍを持った
物体１２が固定されており、図１の上下方向に単振動し
ているものとする。この弦１１が、その単振動の中点Ｃ
を通り図１の紙面に垂直な回転軸の周り、すなわち矢印
１３の方向に角速度ωで回転すると、物体１２は、その
物体１２の瞬時速度をｖとしたとき、矢印１４方向にＦ
∝２ｍｖωのコリオリ力を受け、このコリオリ力により
弦１１の振動が変化を受ける。弦１１自体も質量を持っ
ており、従って、特に物体１２が存在しなくても角速度
ωにより弦１１の振動が影響を受けることになる。
【０００９】本発明は、この原理をジャイロセンサに応
用したものであり、例えば弦ないし膜を振動体として振
動させ、コリオリ力により変化した振動体の振動を検出
することにより、実施形態の欄でさらに説明するように
コリオリ力に対応した振動体の振動の位相変化を取り出
すことができ、原理的には振動体の振動の振幅の影響を
受けることなく、極めて安定した角速度検出を行なうこ
とができる。
用したものであり、例えば弦ないし膜を振動体として振
動させ、コリオリ力により変化した振動体の振動を検出
することにより、実施形態の欄でさらに説明するように
コリオリ力に対応した振動体の振動の位相変化を取り出
すことができ、原理的には振動体の振動の振幅の影響を
受けることなく、極めて安定した角速度検出を行なうこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図２は、本発明の一実施形態のジャイロセン
サを表わす模式構成図である。弦１１が２つの保持具２
１ａ，２１ｂの間に張設されている。この弦１１は、導
電材からなり、信号発生器２２により、電極板２３との
間に交流電圧ｅ0 ｓｉｎωO ｔと直流電圧Ｅとが重畳さ
れた電圧が印加される。すると弦１１は、電極板２３と
の間に静電的な力を受け、図２の上下方向に振動する。
ここで、角周波数ω0 は弦１１の基本振動数に合わせて
設定される。
説明する。図２は、本発明の一実施形態のジャイロセン
サを表わす模式構成図である。弦１１が２つの保持具２
１ａ，２１ｂの間に張設されている。この弦１１は、導
電材からなり、信号発生器２２により、電極板２３との
間に交流電圧ｅ0 ｓｉｎωO ｔと直流電圧Ｅとが重畳さ
れた電圧が印加される。すると弦１１は、電極板２３と
の間に静電的な力を受け、図２の上下方向に振動する。
ここで、角周波数ω0 は弦１１の基本振動数に合わせて
設定される。
【００１１】弦１１が受ける静電力Ｆは、 Ｆ∝（ｅ0 ・ｓｉｎωO ｔ＋Ｅ）2＝ｅ0 2・ｓｉｎ2 ωO
ｔ＋Ｅ2 ＋２Ｅｅ0 2・ｓｉｎωO ｔ ここでＥ≫ｅ0 とすると、 Ｆ∝Ｅ2 ＋２Ｅｅ0 2・ｓｉｎωO ｔ となり、基本周波数ωO で単振動する。
ｔ＋Ｅ2 ＋２Ｅｅ0 2・ｓｉｎωO ｔ ここでＥ≫ｅ0 とすると、 Ｆ∝Ｅ2 ＋２Ｅｅ0 2・ｓｉｎωO ｔ となり、基本周波数ωO で単振動する。
【００１２】これを、弦１１の中央から弦１１に沿って
互いに逆方向に偏倚した位置に配置された、弦１１との
間の静電容量を検出する２つのセンサ２３ａ，２３ｂで
検出する。図３は、図２に示す２つのセンサ２３ａ，２
３ｂで得られた信号を示す図である。
互いに逆方向に偏倚した位置に配置された、弦１１との
間の静電容量を検出する２つのセンサ２３ａ，２３ｂで
検出する。図３は、図２に示す２つのセンサ２３ａ，２
３ｂで得られた信号を示す図である。
【００１３】これら２つのセンサ２３ａ，２３ｂで得ら
れた信号（ａ），（ｂ）は、例えば位相差α0 を有して
おり、この位相差α0 は弦１１が受けるコリオリ力に対
応し、したがって、図２に示す中点Ｃを通り図２の紙面
に垂直な回転軸のまわりの各速度ωに対応する。図４
は、図２に示す２つのセンサ２３ａ，２３ｂで得られた
信号を処理して位相差を求める信号処理回路、図５は、
図４に示す信号処理回路の各ノードの信号波形図であ
る。
れた信号（ａ），（ｂ）は、例えば位相差α0 を有して
おり、この位相差α0 は弦１１が受けるコリオリ力に対
応し、したがって、図２に示す中点Ｃを通り図２の紙面
に垂直な回転軸のまわりの各速度ωに対応する。図４
は、図２に示す２つのセンサ２３ａ，２３ｂで得られた
信号を処理して位相差を求める信号処理回路、図５は、
図４に示す信号処理回路の各ノードの信号波形図であ
る。
【００１４】２つの波形整形回路３１ａ，３１ｂには、
図２に示す２つのセンサ２３ａ，２３ｂで得られた各信
号（図５（ａ），（ｂ））が入力され、それぞれ図５
（ｃ），（ｄ）のように二値信号に波形整形される。こ
れら波形整形された２つの信号は、演算回路３２に入力
され位相差α0 に対応する幅のパルス信号に変換され
る。この演算回路３２で得られたパルス信号（図５
（ｅ））は、カウンタ３３に入力される。また、このカ
ウンタ３３には、弦の振動の周期と比べ十分に高速なク
ロック信号が入力される。このカウンタでは、入力され
たクロック信号を、演算回路３２で得られたパルス信号
（図５（ｅ））のパルス幅の期間だけカウントする（図
５（ｆ）。このカウント値は位相差α0 を表わしてい
る。
図２に示す２つのセンサ２３ａ，２３ｂで得られた各信
号（図５（ａ），（ｂ））が入力され、それぞれ図５
（ｃ），（ｄ）のように二値信号に波形整形される。こ
れら波形整形された２つの信号は、演算回路３２に入力
され位相差α0 に対応する幅のパルス信号に変換され
る。この演算回路３２で得られたパルス信号（図５
（ｅ））は、カウンタ３３に入力される。また、このカ
ウンタ３３には、弦の振動の周期と比べ十分に高速なク
ロック信号が入力される。このカウンタでは、入力され
たクロック信号を、演算回路３２で得られたパルス信号
（図５（ｅ））のパルス幅の期間だけカウントする（図
５（ｆ）。このカウント値は位相差α0 を表わしてい
る。
【００１５】ここでは、角速度ωに起因するコリオリ力
の影響は位相差としてあらわれるため、例えば温度変化
により弦の張力が多少変化し、その結果弦１１の振動の
振幅が多少変化しても測定結果には原理的に影響はな
く、したがって高精度かつ安定した測定が可能である。
また振幅を測定に用いないので、振幅を他の目的、例え
ば振幅により弦１１の張力を知る目的に用いることがで
き、振幅に応じて張力を自動調整したり、あるいは、振
幅が大きく変化した時にマニュアルによる調整を促した
りすることができる。
の影響は位相差としてあらわれるため、例えば温度変化
により弦の張力が多少変化し、その結果弦１１の振動の
振幅が多少変化しても測定結果には原理的に影響はな
く、したがって高精度かつ安定した測定が可能である。
また振幅を測定に用いないので、振幅を他の目的、例え
ば振幅により弦１１の張力を知る目的に用いることがで
き、振幅に応じて張力を自動調整したり、あるいは、振
幅が大きく変化した時にマニュアルによる調整を促した
りすることができる。
【００１６】図６は、本発明のジャイロセンサの第２実
施形態の模式構成図である。この実施形態では、弦１１
は磁性材料からなり、電磁石２４が弦１１に近接して配
置され、信号発生器２２により電磁石２４が駆動され、
これにより弦１１が電磁力を受け振動する。また、ここ
には、弦１１の中央から弦１１に沿って偏倚した位置
に、弦１１との間の静電容量を測定するセンサ２３が１
つだけ備えられており、このセンサ２３で得られた信号
と信号発生器２２で発生した信号が信号処理回路（図４
参照）に入力され、それら２つの信号の間の位相差が判
定される。
施形態の模式構成図である。この実施形態では、弦１１
は磁性材料からなり、電磁石２４が弦１１に近接して配
置され、信号発生器２２により電磁石２４が駆動され、
これにより弦１１が電磁力を受け振動する。また、ここ
には、弦１１の中央から弦１１に沿って偏倚した位置
に、弦１１との間の静電容量を測定するセンサ２３が１
つだけ備えられており、このセンサ２３で得られた信号
と信号発生器２２で発生した信号が信号処理回路（図４
参照）に入力され、それら２つの信号の間の位相差が判
定される。
【００１７】この第２実施形態に示すように、弦１１は
電磁的に駆動されてもよく、またセンサは１つであって
弦駆動用の信号との間の位相差を測定してもよい。図７
は、本発明のジャイロセンサの第３実施形態の模式構成
図である。図７（Ａ）は断面図、図７（Ｂ）は平面図で
あり、この第３実施形態には、円形の膜５１が支持リン
グ６１で張設されている。
電磁的に駆動されてもよく、またセンサは１つであって
弦駆動用の信号との間の位相差を測定してもよい。図７
は、本発明のジャイロセンサの第３実施形態の模式構成
図である。図７（Ａ）は断面図、図７（Ｂ）は平面図で
あり、この第３実施形態には、円形の膜５１が支持リン
グ６１で張設されている。
【００１８】この膜５１は導電性材料からなり、膜５１
に近接して配置された電極板６３との間に電圧ｅ0 ｓｉ
ｎωO ｔ＋Ｅが印加され、膜５１は、図７（Ａ）の上下
方向に単振動する。ここで角周波数ω0 は膜５１の基本
振動数に合わせてある。また、膜５１に近接して、膜５
１との間の静電容量を検出することにより膜５１の変位
を検出するセンサ６４が配置されている。このセンサ６
４は、図７（ｂ）に示すように４分割された個別センサ
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄからなり、それら４つ
の個別センサのうちの２つの個別センサ６４ａ，６４ｂ
により、中点Ｃを通り図７の上下方向に延びる回転軸７
０ａの周りの角速度検出用の信号が得られ、別の２つの
個別センサ６４ｃ，６４ｄにより、中点Ｃを通り図７の
左右方向に延びる回転軸７０ｂのまわりの角速度検出用
の信号が得られる。
に近接して配置された電極板６３との間に電圧ｅ0 ｓｉ
ｎωO ｔ＋Ｅが印加され、膜５１は、図７（Ａ）の上下
方向に単振動する。ここで角周波数ω0 は膜５１の基本
振動数に合わせてある。また、膜５１に近接して、膜５
１との間の静電容量を検出することにより膜５１の変位
を検出するセンサ６４が配置されている。このセンサ６
４は、図７（ｂ）に示すように４分割された個別センサ
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄからなり、それら４つ
の個別センサのうちの２つの個別センサ６４ａ，６４ｂ
により、中点Ｃを通り図７の上下方向に延びる回転軸７
０ａの周りの角速度検出用の信号が得られ、別の２つの
個別センサ６４ｃ，６４ｄにより、中点Ｃを通り図７の
左右方向に延びる回転軸７０ｂのまわりの角速度検出用
の信号が得られる。
【００１９】このように、膜を用いることにより、２軸
の周りの角速度を同時に測定することのできるジャイロ
センサを構成することができる。もちろん、膜を用いた
場合であっても１本の軸の周りのみの角速度を測定する
ジャイロセンサを構成してもよい。図７は、膜５１を静
電力で駆動する例であるが、図６に示す実施形態の場合
と同様に膜５１を磁性材料で構成して電磁力により膜５
１を駆動してもよい。
の周りの角速度を同時に測定することのできるジャイロ
センサを構成することができる。もちろん、膜を用いた
場合であっても１本の軸の周りのみの角速度を測定する
ジャイロセンサを構成してもよい。図７は、膜５１を静
電力で駆動する例であるが、図６に示す実施形態の場合
と同様に膜５１を磁性材料で構成して電磁力により膜５
１を駆動してもよい。
【００２０】また、膜を用いた場合は、さらに異なる駆
動方法を採用することもできる。図８は膜の駆動方式の
例を示す模式図である。膜５１の一方の面に密閉空間７
２を構成し、ピストン７３を動かすと、その密閉空間７
２内部の圧力が変化し、この圧力変化により膜１を振動
させることができる。
動方法を採用することもできる。図８は膜の駆動方式の
例を示す模式図である。膜５１の一方の面に密閉空間７
２を構成し、ピストン７３を動かすと、その密閉空間７
２内部の圧力が変化し、この圧力変化により膜１を振動
させることができる。
【００２１】図９は、弦ないし膜の変位検出方法の第１
例を示す図である。以下、弦と膜を代表し、単に膜と称
する。膜５１に近接した位置に検出用電極８１が配置さ
れており、この検出電極８１には、電源８２により、膜
５１との間に配置された高抵抗の抵抗体８３を介して電
圧Ｖ0 が印加されている。
例を示す図である。以下、弦と膜を代表し、単に膜と称
する。膜５１に近接した位置に検出用電極８１が配置さ
れており、この検出電極８１には、電源８２により、膜
５１との間に配置された高抵抗の抵抗体８３を介して電
圧Ｖ0 が印加されている。
【００２２】検出用電極８１は、膜５１との間で、初期
状態においてＣ0 なる静電容量を持つ。このときの膜５
１の表面と電極８１との距離をｄ0 とすると、 Ｃ0 ＝εＡ／ｄ0 で表わされる。εは誘電率を表わす定数である。また、
高抵抗体８３を通して、Ｃ0 に電荷Ｑを蓄えると Ｑ＝Ｃ0 Ｖ0 となる。
状態においてＣ0 なる静電容量を持つ。このときの膜５
１の表面と電極８１との距離をｄ0 とすると、 Ｃ0 ＝εＡ／ｄ0 で表わされる。εは誘電率を表わす定数である。また、
高抵抗体８３を通して、Ｃ0 に電荷Ｑを蓄えると Ｑ＝Ｃ0 Ｖ0 となる。
【００２３】この電荷Ｑは高抵抗を通しているので、ｄ
0 がｄ0 −ｘに変化してもＱは直ちには変化しないの
で、容量変化がコンデンサ両端の電圧Ｖの変化として観
測される。すなわち、ｄ0 がｄ0 −ｘに変化すると、Ｑ
が変化しないので、 εＡ／ｄ0 ・Ｖ0 ＝εＡ／（ｄ0 −ｘ）・Ｖx ∴△Ｖ＝Ｖx −Ｖ0 ・｛（ｄ0 −ｘ）／（ｄ0 −１）｝ よって、電極８１の電圧は膜５１の変位量ｘに比例した
電圧となる。
0 がｄ0 −ｘに変化してもＱは直ちには変化しないの
で、容量変化がコンデンサ両端の電圧Ｖの変化として観
測される。すなわち、ｄ0 がｄ0 −ｘに変化すると、Ｑ
が変化しないので、 εＡ／ｄ0 ・Ｖ0 ＝εＡ／（ｄ0 −ｘ）・Ｖx ∴△Ｖ＝Ｖx −Ｖ0 ・｛（ｄ0 −ｘ）／（ｄ0 −１）｝ よって、電極８１の電圧は膜５１の変位量ｘに比例した
電圧となる。
【００２４】図１０は、膜の変位検出方法の第２例を示
す図である。図１０において、膜面５１に近接して検出
用電極８１が配置されており、その電極膜８１はアンプ
８４の入力に接続されている。また、そのアンプ８４の
入出力の間には既知の静電容量Ｃref を持つコンデンサ
８５と、正弦波信号ｅ・ｓｉｎωｔを出力する検出用電
源８６が直列に接続されている。
す図である。図１０において、膜面５１に近接して検出
用電極８１が配置されており、その電極膜８１はアンプ
８４の入力に接続されている。また、そのアンプ８４の
入出力の間には既知の静電容量Ｃref を持つコンデンサ
８５と、正弦波信号ｅ・ｓｉｎωｔを出力する検出用電
源８６が直列に接続されている。
【００２５】ここでは、アンプ８４はゲイン１のアンプ
であり、その入力電圧，出力電圧をそれぞれＥi ，Ｅ0
であらわす。検出用電極８１は膜５１との間に静電容量
Ｃx を持ち、そのときの膜５１と電極８１との間の距離
をｘとすると、 Ｃx ＝εＡ／ｘ となる。εは誘電率をあらわす定数である。
であり、その入力電圧，出力電圧をそれぞれＥi ，Ｅ0
であらわす。検出用電極８１は膜５１との間に静電容量
Ｃx を持ち、そのときの膜５１と電極８１との間の距離
をｘとすると、 Ｃx ＝εＡ／ｘ となる。εは誘電率をあらわす定数である。
【００２６】図１０より、虚数単位をｊとすると、 Ｅi ＝｛Ｅ0 ＋ｓｉｎωｔ｝・１／ｊＣX ω／（１／ｊＣX ω ＋１／ｊＣref ω） ＝｛Ｅ0 ＋ｓｉｎωｔ｝・１／（１＋ＣX ／Ｃref ） ∴Ｅi （１＋ＣX ／Ｃref ）＝Ｅ0 ＋ｅ・ｓｉｎωｔ ここで、Ｅi ＝Ｅ0 であるので Ｅ0 ＝Ｃref ／ＣX ・ｅ・ｓｉｎωｔ ＝ｘ／εＡ・Ｃref ｅ・ｓｉｎωｔ よって出力Ｅ0 は膜５１と検出用電極８１との距離ｘに
比例した振幅をもつ正弦波となる。
比例した振幅をもつ正弦波となる。
【００２７】図１１は、膜の変位検出方法の第３例を示
す図である。光源９１から出射した光を膜５１に角度θ
なる入射角でスポット的に照射し、その正反射光をＰＳ
Ｄ等の位置検出用光センサ９２で受光する。この正反射
光は膜５１の移動に応じて光センサ９２上で移動し、光
センサ９２上の正反射光の位置を検出することにより、
膜５１の変位を知ることができる。
す図である。光源９１から出射した光を膜５１に角度θ
なる入射角でスポット的に照射し、その正反射光をＰＳ
Ｄ等の位置検出用光センサ９２で受光する。この正反射
光は膜５１の移動に応じて光センサ９２上で移動し、光
センサ９２上の正反射光の位置を検出することにより、
膜５１の変位を知ることができる。
【００２８】この検出方法は、断面が円形の弦の場合は
適用しにくいが、ある幅を持ったストリップ形状の振動
体であれば、一次元的に張設された振動体を用いた場合
にも適用可能である。このように、本発明は、振動体の
変位検出方法として種々の方法を採用することができ
る。
適用しにくいが、ある幅を持ったストリップ形状の振動
体であれば、一次元的に張設された振動体を用いた場合
にも適用可能である。このように、本発明は、振動体の
変位検出方法として種々の方法を採用することができ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドリフトの少ない高精度かつ安定したジャイロセンサが
構成される。
ドリフトの少ない高精度かつ安定したジャイロセンサが
構成される。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の一実施形態のジャイロセンサを表わす
模式構成図である。
模式構成図である。
【図３】図２に示す２つのセンサで得られた信号を示す
図である。
図である。
【図４】図２に示す２つのセンサで得られた信号を処理
して位相差を求める信号処理回路である。
して位相差を求める信号処理回路である。
【図５】図４に示す信号処理回路の各ノードの信号波形
図である。
図である。
【図６】本発明のジャイロセンサの第２実施形態の模式
構成図である。
構成図である。
【図７】本発明のジャイロセンサの第３実施形態の模式
構成図である。
構成図である。
【図８】膜の駆動方式の例を示す模式図である。
【図９】弦ないし膜の変位検出方法の第１例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】膜の変位検出方法の第２例を示す図である。
【図１１】膜の変位検出方法の第３例を示す図である。
１１ 弦 １２ 物体 ２１ａ，２１ｂ 保持具 ２２ 信号発生器 ２３，２３ａ，２３ｂ センサ ３１ａ，３１ｂ 波形整形回路 ３２ 演算回路 ３３ カウンタ ５１ 膜 ６１ 支持リング ６２ 信号発生器 ６３ 電極板 ６４ センサ ６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ 個別センサ ７０ａ，７０ｂ 回転軸 ７２ 密閉空間 ７３ ピストン ８１ 検出用電極 ８２ 電源 ８３ 高抵抗体 ８４ アンプ ８５ コンデンサ ８６ 検出用電源 ９１ 光源 ９２ 光センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 張設された一次元的に延びる振動体と、
前記振動体を加振する加振器と、前記振動体の振動によ
る、該振動体の、該振動体の中央から該振動体の延びる
方向に偏倚した位置の変位を検出して変位信号を得るセ
ンサと、前記センサで得られた変位信号の位相変化に基
づいて、前記振動体の振動面に交わる回転軸の周りの角
速度を求める角速度演算部とを備えたことを特徴とする
ジャイロセンサ。 - 【請求項２】 張設された二次元的に広がる振動体と、
前記振動体を加振する加振器と、前記振動体の、該振動
体の中央から該振動体の広がる面に沿う所定の第１の方
向に偏倚した位置の変位を検出して第１の変位信号を得
る第１のセンサと、前記第１のセンサで得られた第１の
変位信号の位相変化に基づいて、前記振動体の膜面に沿
う、前記第１の方向とは異なる方向に延びる第１の回転
軸のまわりの角速度を求める角速度演算部とを備えたこ
とを特徴とするジャイロセンサ。 - 【請求項３】 前記振動体の、該振動体の中央から該振
動体の広がる面に沿う、前記第１の方向とは異なる所定
の第２の方向に偏倚した位置の変位を検出して第２の変
位信号を得る第２のセンサを備え、前記角速度演算部
が、前記第１の回転軸の周りの角速度を求めると共に、
前記振動体の広がる面に沿う、前記第１の回転軸の延び
る方向とは異なる方向に延びる第２の回転軸のまわりの
角速度を求めるものであることを特徴とする請求項２記
載のジャイロセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9054961A JPH10253362A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ジャイロセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9054961A JPH10253362A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ジャイロセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253362A true JPH10253362A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12985275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9054961A Pending JPH10253362A (ja) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | ジャイロセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253362A (ja) |
-
1997
- 1997-03-10 JP JP9054961A patent/JPH10253362A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051027 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060307 |