JPH10260046A - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents

Piezoelectric vibration gyro

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Publication number
JPH10260046A
JPH10260046A JP9066950A JP6695097A JPH10260046A JP H10260046 A JPH10260046 A JP H10260046A JP 9066950 A JP9066950 A JP 9066950A JP 6695097 A JP6695097 A JP 6695097A JP H10260046 A JPH10260046 A JP H10260046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
electrode
piezoelectric
electrodes
energy
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9066950A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriko Miyazaki
紀子 宮崎
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
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Publication of JPH10260046A publication Critical patent/JPH10260046A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration gyro which is small, simple and easy to be manufactured and uses accurate energy-containment vibration mode. SOLUTION: The piezoelectric vibration gyro has first, second, third electrodes 11, 12, 13 for driving or detection on almost center part of at least one main side of its piezoelectric plate 10 which has polarization axis component in the thickness direction, and uses parallel electric field excitation type of energy-containment thickness slide vibration. Only vibration region 2 which contains first, second, third electrodes 11, 12, 13 and generates energy- containment vibration is polarized into almost circle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,自動車のナビゲー
ションシステムやカメラー体型VTRカメラの手ブレ補
正などに用いられるジヤイロスコープの内,圧電振動子
の超音波振動を利用した振動ジャイロに関し,特に圧電
振動子の振動モードとしてエネルギー閉じ込め振動モー
ドを利用し,構造が簡単で支持が容易な耐振動特性及び
耐衝撃性に優れた圧電振動ジャイロに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibratory gyroscope utilizing ultrasonic vibration of a piezoelectric vibrator, among gyroscopes used for a camera navigation system or a camera-type VTR camera. The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyroscope that uses an energy trapping vibration mode as a vibration mode of a vibrator, has a simple structure, is easily supported, and has excellent vibration resistance and shock resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電振動ジャイロスコープ(以下,単に
圧電振動ジャイロと呼ぶ)は,圧電振動子を一定方向に
励振しておいた状態で,その圧電振動子がその振動方向
に直角な方向の軸のまわりに回転した際,その励振方向
及び回転軸に直角の方向に生ずるコリオリカを検知し
て,回転角速度を検出するものである。この圧電振動ジ
ャイロは,種々の応用があるが,最近では,例えば,自
動車のナビゲーションシステムや,VTRカメラの手振
れ補正機構などに用いられている。
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyroscope (hereinafter simply referred to as a piezoelectric vibrating gyroscope) is a state in which a piezoelectric vibrator is excited in a certain direction, and the piezoelectric vibrator is driven in an axis perpendicular to the vibration direction. Is rotated, the Corioliser which is generated in the direction perpendicular to the excitation direction and the rotation axis is detected, and the rotational angular velocity is detected. The piezoelectric vibrating gyroscope has various applications, but has recently been used in, for example, an automobile navigation system or a camera shake correction mechanism of a VTR camera.

【0003】圧電振動ジャイロとして,振動のエネルギ
ーが駆動電極近傍に集中しているエネルギー閉じ込め振
動モードで振動する圧電振動子を用いたエネルギー閉じ
込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロが,例え
ば,特開昭62−162915号公報(以下,従来技術
1と呼ぶ)に提案されている。
As a piezoelectric vibrating gyroscope, a piezoelectric vibrating gyroscope utilizing an energy trapping vibration mode using a piezoelectric vibrator vibrating in an energy trapping vibration mode in which the energy of the vibration is concentrated in the vicinity of the drive electrode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Sho. 62-162915 (hereinafter referred to as prior art 1).

【0004】エネルギー閉じ込め振動モードを利用した
圧電振動ジャイロは,振動エネルギーが圧電振動子の局
部に集中しているので,圧電振動子の支持が簡単容易で
あり,遊離しているリード線が不要となるという利点が
ある。
In a piezoelectric vibrating gyroscope using the energy trapping vibration mode, since the vibration energy is concentrated on a local portion of the piezoelectric vibrator, the support of the piezoelectric vibrator is easy and easy, and it is not necessary to use a separated lead wire. There is an advantage that it becomes.

【0005】従来技術1には,振動エネルギーを局部に
閉じ込めるために,振動子の厚みを局部的に厚く形成し
その部分を厚み方向に分極し,厚い局部の対向端面に駆
動電極を設け,対向側面に検出電極を設けたものを開示
している。また,他の例として,駆動電極と検出電極を
圧電板の一面に設け,駆動電極間に検出電極として交差
指電極を設けたものも開示している。
In prior art 1, in order to confine vibration energy in a local area, the thickness of the vibrator is locally increased, the area is polarized in the thickness direction, and a driving electrode is provided on the opposite end face of the thick local area. It discloses that a detection electrode is provided on the side surface. Further, as another example, there is also disclosed an arrangement in which a drive electrode and a detection electrode are provided on one surface of a piezoelectric plate, and interdigital electrodes are provided between the drive electrodes as detection electrodes.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来技術1に開示され
たエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電振動ジ
ャイロは,圧電板の厚みを局部的に厚くしなくてはなら
ないとか交差指電極を形成しなければならないといった
製造上の難点があった。
In the piezoelectric vibrating gyroscope using the energy trapping vibration mode disclosed in the prior art 1, the thickness of the piezoelectric plate must be locally increased or interdigital electrodes must be formed. Manufacturing difficulties.

【0007】また,一対の駆動電極と一対の検出電極が
互いに近傍に設けられているので,駆動電極から圧電板
内に印加した駆動電界が検出電極に影響され,駆動電界
方向が変化して精度が得られないという欠点が見られ
る。
Further, since the pair of driving electrodes and the pair of detecting electrodes are provided near each other, the driving electric field applied from the driving electrodes to the piezoelectric plate is affected by the detecting electrodes, and the direction of the driving electric field changes, so that the accuracy is reduced. Is not obtained.

【0008】従って,本発明の技術的課題は,小型で構
造及び製造が簡単,高精度のエネルギー閉じ込め振動モ
ードを利用した圧電振動ジャイロを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibrating gyroscope which is small in size, simple in structure and manufacturing, and utilizes a high-precision energy trapping vibration mode.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば,厚さ方
向に分極軸成分を有する圧電板の少なくとも一方の主面
に,駆動あるいは検出用の複数の電極を形成して構成し
た平行電界励振型エネルギー閉じ込め厚みすべり振動を
利用した振動ジャイロにおいて,電極を含むエネルギー
閉じ込め振動の生ずる振動領域のみを,略円形に分極し
た振動ジャイロが得られる。ここで,本発明において,
略円形とは,真円形は勿論のこと,円の一部を直径方向
に沿って切除した形,楕円,及びトラック形も含む。
According to the present invention, a parallel electric field comprising a plurality of electrodes for driving or detecting is formed on at least one principal surface of a piezoelectric plate having a polarization axis component in a thickness direction. In a vibration gyro utilizing the excitation type energy confinement thickness shear vibration, a vibration gyro in which only the vibration region including the electrode where the energy confinement vibration occurs is polarized in a substantially circular shape can be obtained. Here, in the present invention,
The term “substantially circular” includes not only a true circle, but also a shape obtained by cutting a part of a circle along a diameter direction, an ellipse, and a track shape.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の第1の実施の形態における
エネルギー閉じ込め形圧電振動ジャイロの圧電振動子の
構成を示す図であり,(a)は平面図及び(b)は横断
面図である。図1(a)及び(b)に示すように,圧電
振動子1は,例えば,PZTやチタン酸バリウムなどの
圧電セラミックス板で構成した,中央部が厚さ方向に分
極軸成分を有する圧電板10を用いる。この圧電板10
の前記中央部の主面上に,ストリップ状で同じ大きさの
電極を正三角形の各頂点で,垂直二等分線を軸に線対称
となるような位置に,3個の第1乃至第3の電極11,
12,13が形成されている。これら第1,第2,及び
第3の電極11,12,13には,外部に導出するため
の第1,第2,及び第3の端子部14,15,16が,
夫々接続されている。図1においては,電極及び端子部
を併せて細線の斜線で示している。このとき,圧電板1
0は図1において破線2で示すように,3つの第1,第
2,及び第3の電極11,12,13で囲まれる円形の
領域だけが圧電板10の厚さ方向に分極されている。こ
のように,第1,第2,及び第3の電極11,12,1
3で囲まれる円形の領域だけを分極した場合,分極され
ている領域と分極されていない領域の圧電的特性が変化
するため,エネルギー閉じ込めの状態が良くなる。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a piezoelectric vibrator of an energy trap type piezoelectric vibrating gyroscope according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. . As shown in FIGS. 1A and 1B, the piezoelectric vibrator 1 is made of, for example, a piezoelectric ceramic plate such as PZT or barium titanate, and has a central portion having a polarization axis component in a thickness direction. 10 is used. This piezoelectric plate 10
On the main surface of the central portion, three first to third electrodes having strip-like electrodes of the same size are positioned at respective vertices of an equilateral triangle so as to be line-symmetric with respect to a vertical bisector. 3 electrodes 11,
12 and 13 are formed. These first, second, and third electrodes 11, 12, and 13 are provided with first, second, and third terminal portions 14, 15, and 16 for leading out to the outside.
Each is connected. In FIG. 1, the electrodes and the terminals are collectively indicated by thin oblique lines. At this time, the piezoelectric plate 1
In FIG. 1, only a circular region surrounded by three first, second, and third electrodes 11, 12, and 13 is polarized in the thickness direction of the piezoelectric plate 10 as indicated by a broken line 2 in FIG. . Thus, the first, second, and third electrodes 11, 12, 1
When only the circular region surrounded by 3 is polarized, the piezoelectric characteristics of the polarized region and the non-polarized region change, so that the state of energy confinement is improved.

【0012】さらに,振動ジャイロを構成する場合に
は,圧電板10の面内で互いに直交する二つの方向の振
動特性を等しくすることが要求されるため,分極領域の
形状を円形とすることにより,全ての方向の対称性が確
保され,振動ジャイロの特性を向上させることが出来
る。なお,これら第1乃至第3の電極11〜13および
第1乃至第3の端子部14〜16は,銀ペーストあるい
は金スパッタで構成されると良い。もちろん他の導電膜
を採用することができる。さらに,外部に導出するため
の第1乃至第3の端子部14〜16は,圧電振動子1上
に設けず,リード線を用いても良い。
Further, when a vibrating gyroscope is constructed, it is required that the vibration characteristics in two directions orthogonal to each other in the plane of the piezoelectric plate 10 are equalized. , The symmetry in all directions is ensured, and the characteristics of the vibrating gyroscope can be improved. The first to third electrodes 11 to 13 and the first to third terminal portions 14 to 16 are preferably made of silver paste or gold sputtering. Of course, other conductive films can be employed. Further, the first to third terminal portions 14 to 16 for leading out to the outside may not be provided on the piezoelectric vibrator 1 but may be lead wires.

【0013】図1に示す圧電振動ジャイロの圧電振動子
1の動作は次の通りである。図1に示す通り,厚み方向
をZ軸,第1の電極11の正面の方向をX軸,これらに
直交する方向をY軸とする三次元座標を定める。ここ
で,第1の電極11と,第2及び第3の電極12,13
との間に駆動電圧(交流)を印加すると,X方向の振動
が励振される。この状態で圧電板10がZ軸のまわりに
回転すると,Y方向にコリオリ力による振動が発生し,
これにより,第2及び第3の電極12,13間に起電力
が発生する。この起電力を検知することによってコリオ
リ力による振動の大きさを,したがって回転角速度を検
知することができる。
The operation of the piezoelectric vibrator 1 of the piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG. 1 is as follows. As shown in FIG. 1, three-dimensional coordinates are defined in which the thickness direction is the Z axis, the front direction of the first electrode 11 is the X axis, and the direction orthogonal to these is the Y axis. Here, the first electrode 11 and the second and third electrodes 12 and 13
When a driving voltage (alternating current) is applied between the two, vibration in the X direction is excited. When the piezoelectric plate 10 rotates around the Z axis in this state, a vibration due to Coriolis force occurs in the Y direction,
As a result, an electromotive force is generated between the second and third electrodes 12 and 13. By detecting the electromotive force, it is possible to detect the magnitude of the vibration due to the Coriolis force, and hence the rotational angular velocity.

【0014】なお,振動のエネルギーは,圧電板10の
前記中央に閉じ込められ,周辺に及ばないので,圧電板
10の周辺部を支持することが容易である。
Since the energy of the vibration is confined in the center of the piezoelectric plate 10 and does not reach the periphery, it is easy to support the peripheral portion of the piezoelectric plate 10.

【0015】図2は図1の圧電振動子1に接続される回
路構成を示すブロック図である。図2を参照すると,圧
電振動子1の第2及び第3の電極12及び13には,電
流検出回路18,19(以下,説明の便宜上,夫々第1
及び第2の電流検出回路と呼ぶ)がそれぞれ接続されて
いる。第1及び第2の電流検出回路の出力側には,差動
増幅回路22が接続され,同期検波回路(図では単に同
期検波と示す)23,整流回路24を介して,圧電振動
ジャイロのセンサ出力となる。一方,第1及び第2の電
流検出回路は,自励発振条件を満たすための発振回路2
5に夫々接続され,X振動駆動回路26を介して第1の
電極11に接続されており,自励発振回路を構成してい
る。この自励発振回路により圧電振動子1の厚みすべり
振動の共振周波数にほぼ等しい周波数の交流電圧が第1
の電極11に印加される。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration connected to the piezoelectric vibrator 1 of FIG. Referring to FIG. 2, the second and third electrodes 12 and 13 of the piezoelectric vibrator 1 are provided with current detection circuits 18 and 19 (hereinafter, for convenience of explanation, the first and second electrodes, respectively).
And a second current detection circuit) are connected to each other. A differential amplifier circuit 22 is connected to the output sides of the first and second current detection circuits, and a piezoelectric vibration gyro sensor is connected via a synchronous detection circuit (simply synchronous detection in the figure) 23 and a rectifier circuit 24. Output. On the other hand, the first and second current detection circuits are provided with an oscillation circuit 2 for satisfying the self-excited oscillation condition.
5 and are connected to the first electrode 11 via the X vibration drive circuit 26 to form a self-excited oscillation circuit. With this self-excited oscillation circuit, an AC voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the thickness-shear vibration of the piezoelectric vibrator 1 becomes
Is applied to the electrodes 11.

【0016】図3は,図2のエネルギー閉じ込め振動モ
ードを利用した圧電振動ジャイロに用いた仮想接地機能
を有する電流検出回路の構成例を示す図である。演算増
幅器27の非反転入力端子は,基準電圧に接地されてお
り,演算増幅器27の出力端子から反転入力端子に抵抗
器Rが接続されており,演算増幅器27の仮想接地機能
により反転入力端子は常に基準電位に保たれる。この反
転端子に電流が流入すると,抵抗器により電圧に変換さ
れる。よって図3に示す電流検出回路18,19は,機
能的には入カインピーダンスがほぼ0で,入力電流に比
例した出力電圧を得ることが出来る回路である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a current detection circuit having a virtual grounding function used in a piezoelectric vibrating gyroscope utilizing the energy confinement vibration mode of FIG. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 27 is grounded to the reference voltage, a resistor R is connected from the output terminal of the operational amplifier 27 to the inverting input terminal. It is always kept at the reference potential. When a current flows into this inverting terminal, it is converted into a voltage by a resistor. Therefore, the current detection circuits 18 and 19 shown in FIG. 3 are functionally circuits having almost zero input impedance and capable of obtaining an output voltage proportional to the input current.

【0017】次に,更に具体的に,本発明の第1の実施
の形態による圧電振動子の駆動原理を図面を参照して説
明する。
Next, the driving principle of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.

【0018】図4(a)及び(b)は,図1に示した平
行電界励振型厚みすべりエネルギー閉じ込め形圧電振動
ジャイロの圧電振動子1´の基本構造を示す図であり,
(a)は平面図及び(b)は端子部を除いた電極部分の
みを示す側面図である。図4(a)及び(b)を参照す
ると,圧電振動子1´は,厚さ方向(Z軸方向)に分極
された圧電板10の中央部の同一面上に,X軸方向に間
隔をもって対向するストリップ状の電極D1およびD2
が形成されている。符号T1およびT2は,電極D1お
よびD2に夫々接続された端子部を示している。端子部
T1およびT2間に電圧を印加すると,対向する電極D
1およびD2の間の圧電板10の領域(電極間領域)に
は,ほぼ板の面に平行な方向(X軸方向)の電界が印加
されるため,この電界と直交する厚さ方向(Z軸方向)
の分極との相互作用により,電極間領域にはX方向にひ
ずみが生じることになる。ここで,電極D1,D2の寸
法を,圧電板10の特性に合わせて適当に設計すると,
この部分に厚みすべり振動を励起することができる。そ
の振動は電極間領域の周辺には減衰して伝搬せずに閉じ
込められる。すなわちエネルギー閉じ込め形の圧電振動
子1´を構成することができる。また,この振動は圧電
板10の面に平行な電界によって生じる厚みすべり振動
なので,平行電界励振形厚みすべり振動とよばれる。な
お,厚みすべり振動とは,変位の方向がに板面に平行
で,波の伝搬方向が板の厚さ方向のな振動である。この
振動の様子を図解するために,図5に半波長で共振して
いる場合の厚さ方向(Z軸方向)の変位分布を示す。
FIGS. 4A and 4B are views showing the basic structure of the piezoelectric vibrator 1 'of the parallel electric field excitation type thickness-shear energy trapping type piezoelectric vibrating gyroscope shown in FIG.
(A) is a plan view and (b) is a side view showing only an electrode portion excluding a terminal portion. Referring to FIGS. 4A and 4B, the piezoelectric vibrator 1 'is spaced apart in the X-axis direction on the same plane at the center of the piezoelectric plate 10 polarized in the thickness direction (Z-axis direction). Opposing strip electrodes D1 and D2
Are formed. Symbols T1 and T2 indicate terminal portions connected to the electrodes D1 and D2, respectively. When a voltage is applied between the terminal portions T1 and T2, the opposite electrode D
1 and D2, an electric field is applied in a direction (X-axis direction) substantially parallel to the surface of the piezoelectric plate 10 in a region (inter-electrode region) of the piezoelectric plate 10; Axial direction)
Interaction with polarization causes strain in the X direction in the X direction. Here, if the dimensions of the electrodes D1 and D2 are appropriately designed in accordance with the characteristics of the piezoelectric plate 10,
Thickness shear vibration can be excited in this portion. The vibration is attenuated around the inter-electrode region and confined without propagating. That is, the energy trap type piezoelectric vibrator 1 ′ can be configured. This vibration is a thickness shear vibration caused by an electric field parallel to the surface of the piezoelectric plate 10, and is therefore called a parallel electric field excitation type thickness shear vibration. The thickness shear vibration is a vibration in which the direction of displacement is parallel to the plate surface and the direction of wave propagation is in the thickness direction of the plate. In order to illustrate the state of this vibration, FIG. 5 shows a displacement distribution in the thickness direction (Z-axis direction) when resonance occurs at a half wavelength.

【0019】図1の圧電振動子1は図4及び図5に示し
た基本構造を利用したものである。すなわち,第1の電
極11がD1電極であり,第2の電極12および第3の
電極13がD2電極である。D2電極は検出電極を構成
するために2分割され,第2の12電極および第3の電
極13を構成し,それぞれ仮想接地機能を備える電流検
出回路18および19に接続している。これにより,第
2の電極12および第3の電極13は仮想的に基準電位
に保たれているから,電位的には接地端子とみなすこと
ができる。したがって,図1の第1の電極11に前記圧
電板の厚みすべり振動モードの共振周波数にほぼ等しい
周波数の励振用の駆動電圧を印加すると,図4の振動子
と同様に,第1,第2,および第3の電極11,12,
および13を含むとともにこれらによって囲まれる円形
領域に,第1の電極11の矢印方向(X方向)のエネル
ギー閉じ込め振動モードの厚みすべり振動が発生する。
The piezoelectric vibrator 1 shown in FIG. 1 utilizes the basic structure shown in FIGS. That is, the first electrode 11 is a D1 electrode, and the second electrode 12 and the third electrode 13 are D2 electrodes. The D2 electrode is divided into two to form a detection electrode, constitutes a second 12 electrode and a third electrode 13, and is connected to current detection circuits 18 and 19 each having a virtual ground function. Thus, the second electrode 12 and the third electrode 13 are virtually maintained at the reference potential, and thus can be regarded as a ground terminal in terms of potential. Therefore, when a drive voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the thickness-shear vibration mode of the piezoelectric plate is applied to the first electrode 11 of FIG. , And the third electrodes 11, 12,
In the circular region including and surrounded by these, the thickness shear vibration of the first electrode 11 in the energy confinement vibration mode in the direction of the arrow (X direction) is generated.

【0020】この状態で,前記圧電板10をその主面と
直交する軸の回りに回転させると,コリオリ力の作用に
より,前記励振されている厚みすべり振動の方向と直角
な方向の厚みすべり振動が発生する。このコリオリカに
より発生した厚みすべり振動により,第1の電極11と
第2の電極12間,及び第1の電極11と第3の電極1
3間のインピーダンスが変化し,その結果として,第1
及び第2の電流検出回路18,19に流れ込む電流値が
変化する。第2の電極12と第3の電極13は励振され
ている厚みすべり振動の方向に対して対称に配置されて
いるため,コリオリ力により変化する電流は,振幅が等
しく,互いに180度位相の異なった電流となる。従っ
て,第1及び第2の電流検出回路(電流検出回路18及
び19)の出力電圧も振幅が等しく,互いに180度位
相の異なった電圧となり,これらの出力電圧の差の電圧
を検出し,この電圧を所定のタイミングで同期検波をす
ることにより,印加した回転角速度に比例した出力電圧
を得ることが出来る。
In this state, when the piezoelectric plate 10 is rotated around an axis perpendicular to the main surface, the action of the Coriolis force causes the thickness shear vibration in a direction perpendicular to the direction of the excited thickness shear vibration. Occurs. The thickness-shear vibration generated by the Coriolisa causes the first electrode 11 and the third electrode 1 to move between the first electrode 11 and the second electrode 12 and between the first electrode 11 and the third electrode 1.
3 changes, and as a result, the first
And the current value flowing into the second current detection circuits 18 and 19 changes. Since the second electrode 12 and the third electrode 13 are arranged symmetrically with respect to the direction of the excited thickness shear vibration, the currents changed by the Coriolis force have the same amplitude and a phase difference of 180 degrees from each other. Current. Accordingly, the output voltages of the first and second current detection circuits (current detection circuits 18 and 19) also have the same amplitude, and have voltages 180 degrees out of phase with each other. By performing synchronous detection of the voltage at a predetermined timing, an output voltage proportional to the applied rotational angular velocity can be obtained.

【0021】一方,第1及び第2の電流検出回路は自励
発振条件を満足するための発振回路25と駆動回路26
を介して電極11に接続され,自励発振ループを構成し
ている。これにより,振動子の共振周波数を自動的に追
尾して効率よく振動子を駆動できるから,高感度なジャ
イロを得ることができる。
On the other hand, the first and second current detection circuits are provided with an oscillation circuit 25 and a drive circuit 26 for satisfying the self-excited oscillation condition.
To the electrode 11 to form a self-excited oscillation loop. Thus, the vibrator can be efficiently driven by automatically tracking the resonance frequency of the vibrator, so that a gyro with high sensitivity can be obtained.

【0022】エネルギー閉じ込め厚みすべり振動の変位
分布は,図6に示すように,X方向に対して対称であ
り,Z軸のまわりに回転するとY方向にも対称な分布を
なす。よって,分極域を円形にすることで対称性が良く
なり,反射波などによる振動ジャイロ特性に与える影響
がキャンセルされる。
As shown in FIG. 6, the displacement distribution of the energy-confined thickness shear vibration is symmetric with respect to the X direction, and is symmetric with respect to the Y direction when rotated about the Z axis. Therefore, by making the polarization region circular, the symmetry is improved, and the influence of the reflected wave or the like on the vibration gyro characteristic is canceled.

【0023】以上の説明は,3電極構成について行った
が,圧電力振動子の電極構成については,図7に本発明
の第2の実施の形態として,E,F,G,Hの4電極の
場合の電極構成例を示されている。図7を参照すると,
E,F,G,Hの4電極31〜34の電極構成が,圧電
板10の面内にあるーつの直線,例えば,E電極31と
G電極33との対向方向に対称であるか,又はF電極3
2とH電極34との対向方向に対して対称に構成し,励
振振動をこの直線に沿って励振する構成とすることによ
り,図1に示した圧電振動子1と同様の効果が得られ
る。
Although the above description has been made with respect to the three-electrode configuration, the electrode configuration of the piezoelectric vibrator is shown in FIG. 7 as a second embodiment of the present invention in which four electrodes E, F, G, and H are used. 3 shows an example of the electrode configuration. Referring to FIG.
The electrode configuration of the four electrodes 31 to 34 of E, F, G, and H is symmetrical with respect to one straight line in the plane of the piezoelectric plate 10, for example, the facing direction of the E electrode 31 and the G electrode 33, or F electrode 3
The same effect as the piezoelectric vibrator 1 shown in FIG. 1 can be obtained by configuring the piezoelectric vibrator 1 symmetrically with respect to the direction in which the piezoelectric vibrator 2 and the H electrode 34 face each other and exciting the excitation vibration along this straight line.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上,説明したように,本発明において
は,小型で構造及び製造が簡単,高精度のエネルギー閉
じ込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロを提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibrating gyroscope that is small in size, simple in structure and manufacturing, and utilizes a high-precision energy trapping vibration mode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による圧電振動子の
構成を示す(a)平面図及び(b)断面図である。
FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a piezoelectric vibrator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の圧電振動子を用いたジャイロの回路構成
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of a gyro using the piezoelectric vibrator of FIG.

【図3】図2の回路で用いる電流検出回路の一例を示す
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a current detection circuit used in the circuit of FIG. 2;

【図4】図1の圧電振動子に採用した振動子基本構造を
示す図で,(a)は平面図,(b)は側面図である。
4A and 4B are diagrams showing a basic structure of a vibrator employed in the piezoelectric vibrator of FIG. 1, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.

【図5】図4の基本構造の振動子の厚みすべり振動にお
ける厚み方向の変位分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a displacement distribution in a thickness direction in thickness shear vibration of the oscillator having the basic structure of FIG. 4;

【図6】厚みすべり振動の変位分布を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a displacement distribution of thickness shear vibration.

【図7】本発明の第2の実施の形態による圧電振動子の
電極の構成例を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration example of an electrode of a piezoelectric vibrator according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電振動子 10 圧電板 11 第1の電極 12 第2の電極 13 第3の電極 14 第1の端子部 15 第2の端子部 16 第3の端子部 18,19 電流検出回路(第1及び第2の電流検出
回路) 22 差動回路 23 同期検波回路 24 整流回路 25 発振回路 26 駆動回路 27 演算増幅器 30 圧電振動子 31,32,33,34 E,F,G,及びH電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibrator 10 Piezoelectric plate 11 1st electrode 12 2nd electrode 13 3rd electrode 14 1st terminal part 15 2nd terminal part 16 3rd terminal part 18 and 19 Current detection circuit (1st and 2nd) 2nd current detection circuit) 22 differential circuit 23 synchronous detection circuit 24 rectifier circuit 25 oscillation circuit 26 drive circuit 27 operational amplifier 30 piezoelectric vibrator 31, 32, 33, 34 E, F, G, and H electrodes

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 厚さ方向に分極軸成分を有する圧電板の
少なくとも一方の主面に,駆動あるいは検出用の複数の
電極を形成して構成した平行電界励振型エネルギー閉じ
込め厚みすべり振動を利用した振動ジャイロにおいて,
前記複数の電極を含むエネルギー閉じ込め振動の生ずる
振動領域のみを,略円形に分極したことを特徴とする振
動ジャイロ。
1. A parallel electric field excitation type energy confinement thickness shear vibration comprising a plurality of driving or detecting electrodes formed on at least one principal surface of a piezoelectric plate having a polarization axis component in a thickness direction. In a vibrating gyro,
A vibrating gyroscope wherein only a vibrating region including the plurality of electrodes and in which an energy trapping vibration occurs is polarized in a substantially circular shape.
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