JPH1047967A - 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 - Google Patents
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Info
- Publication number
- JPH1047967A JPH1047967A JP8204947A JP20494796A JPH1047967A JP H1047967 A JPH1047967 A JP H1047967A JP 8204947 A JP8204947 A JP 8204947A JP 20494796 A JP20494796 A JP 20494796A JP H1047967 A JPH1047967 A JP H1047967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- electrodes
- electrode
- vibration
- piezoelectric plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
ることが可能で,駆動,検出回路を振動ジャイロを構成
した基板上に構成した,小形,薄形の圧電振動ジャイロ
を提供すること。 【解決手段】 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,厚さ方向に分極軸を有する圧電
板1の一方の主面の略中央部の略二等辺三角形を構成す
る各頂点の位置に第1,第2,及び第3の電極11,1
2,及び13を形成し,前記第1の電極11を頂角の位
置,前記第2及び第3の電極12,13をそれぞれ底角
の位置に配置し,前記第1の電極11を接地し,前記第
2及び第3の電極12,13にそれぞれ抵抗を介して励
振用の駆動電圧を印加し,前記圧電板1をその主面と直
交する軸の回りに回転させたときに生ずるコリオリ力の
作用により前記第2及び第3の電極12,13に生ずる
電圧の差を検出するように構成した。
Description
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ャイロスコープの内,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。
体に回転角速度が加えられると,その振動方向と直角な
方向にコリオリ力を生ずると言う力学現象を利用したジ
ャイロスコープである。
を励振可能に構成した複合振動系において,方の振動を
励振した状態で,振動子を回転させると,前述のコリオ
リ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が作用し,
他方の振動が励振される。この振動の大きさは,入力側
の振動の振幅及び回転角速度に比例するため,入力側の
振動振幅を一定にした楊合,出力電圧の大きさから印加
された回転角速度の大きさを求めることができる。
を示す斜視図である。図5を参照すると,正方形断面形
状を有する金属角柱51の隣合う面のほぼ中央部に,圧
電セラミックス薄板52,53が接合されている。これ
らの圧電セラミックス薄板52,53は,それぞれ両面
に電極が形成され,厚さ方向に分極されている。
交する二つの屈曲振動モードが存在し,材料の特性が均
質である場合には,二つの屈曲振動モードの共振周波数
は,ほぼ等しくなることが知られている。従つて,圧電
セラミックス薄板52に,この金属角柱51の屈曲振動
の共振周波数にほぼ等しい周波数の電圧を印加すると,
圧電セラミックス52を接合した面が凹凸となる方向
(y軸方向)に屈曲振動する。この状態で,金属角柱5
1を長さ方向ど平行な軸(z軸)の回りに回転させる
と,コリオリ力の作用により,金属角柱51は,圧電セ
ラミックス薄板53を接合した面が凹凸となる方向(x
軸方向)にも屈曲振動し,圧電効果により,圧電セラミ
ックス薄板53に電圧が発生する。この電圧の大きさ
は,圧電セラミックス薄板52によって励振されている
振動の大きさと印加した回転角速度の大きさとに比例す
る。従って,圧電セラミックス薄板52に印加する励振
電圧の大きさを一定とすれば,圧電セラミックス薄板5
3に発生する電圧は,金属角柱51の回転角速度に比例
した電圧となる。
イルタには,図6(a)の平面図,図6(b)の断面
図,及び図7の側面図に示すようなエネルギー閉じ込め
振動型フィルタが用いられている。このエネルギー閉じ
込め振動とは,振動のエネルギーが駆動電極近傍に集中
している振動モードで,圧電板の厚さ方向の縦振動やす
べり振動,圧電矩形板の縦振動やすべり振動など多くの
振動モードがある。
ネルギー閉じ込め振動は,振動のエネルギーが駆動電極
の近傍に集中しているため,例えば,図に示すように,
6mm×6mmで厚さ0.2mmの圧電板61を用い
て,そのほぼ中央部の直径1.5mmの領域に駆動電極
62,63及び対向電極64を形成したFMラジオ用1
0.7MHzセラミックフイルタにおいて,図7に示す
ように,前記駆動電極62,63及び前記対向電極64
を中心として直径約3mmの領域の両面に空洞部分66
を形成すれば,その他の部分を樹脂65で固定しても振
動子特性にほとんど影響を与えない。すなわち,リード
端子の形成が自由で,支持による影響の無い圧電振動子
あるいはそれを利用したフィルタが得られる。
電振動ジャイロにおいては,金属角柱51の屈曲振動モ
ードを利用しているため,振動子の支持,固定は,振動
の節の位置で行わなければならない。また,従来の圧電
振動ジャイロにおいて,駆動,検出回路と振動子の電極
をリード線で接続する必要があり,接続の状態のばらつ
きによる特性のばらつきを抑えることが難しかった。さ
らに,駆動,検出回路の構成された基板の上に,保持具
により支持された振動子を載せて組み立てるため,形,
薄形の圧電振動ジャイロを構成することが困難であっ
た。
とができれば,上記したように小形,薄形であるという
課題を解決できるものと考えられる。
した従来の圧電振動ジャイロにおける欠点を除去し,構
造が簡単で,入出力用の端子をリード線を用いないで接
続することが可能で,駆動,検出回路を振動ジャイロを
構成した基板上に構成した,小形,薄形の圧電振動ジャ
イロを提供することにある。
向に分極軸を有する圧電板の一方の主面の略中央部の略
二等辺三角形を構成する各頂点の位置に第1,第2,及
び第3の電極を形成し,前記第1の電極を頂角の位置,
前記第2及び第3の電極をそれぞれ底角の位置に配置
し,前記第1の電極を接地し,前記第2及び第3の電極
にそれぞれ抵抗を介して励振用の駆動電圧を印加し,前
圧電板をその主面と直交する軸の回りに回転させたとき
に生ずるコリオリ力の作用により前記第2及び第3の電
極に生ずる電圧の差を検出するように構成したことを特
徴とするエネルギー閉じ込め振動モードを利用した圧電
振動ジャイロが得られる。
じ込め振動を利用した圧電振動ジャイロにおいて,前記
圧電板として圧電セラミックスを用い,前記第1乃至第
3の電極が形成された領域近傍のみを厚さ方向に分極し
たことを特徴とする請求項1に記載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が得られる。
て説明する。
ギー閉じ込め型圧電振動ジャイロの圧電振動子構造を示
す斜視図である。図1に示すように,圧電振動子1は,
厚さ方向に分極軸を有する圧電板10の一方の主面のほ
ぼ中央部のおよそ二等辺三角形を構成する各頂点の位置
に第1の電極11,第2の電極12,及び第3の電極1
3が形成されている。
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は,第1の電極11は接地され
ており,第2及び第3の電極12及び13には,それぞ
れ抵抗20,21を介して交流電源22が接続され,第
2及び第3の電極12及び13は,それぞれ差動増幅回
路23の入力端子にも接続されている。
24を介して,圧電振動ジャイロのセンサ出力となる。
よる圧電振動子の駆動原理を図面を参照して説明する。
図3(a)及び(b)は,図1及び図2示した平行電界
励振型厚みすべりエネルギー閉じ込め振動子の基本的な
構造を夫々示す平面図及び電極部分のみを示す断面図で
ある。また,図4は図3(a)及び(b)に示す圧電振
動子の振動の変位分布を示す図である。
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軸方向に対向する部分電極14,15が形
成されている。部分電極14,15に挟まれている部分
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の分極との
相互作用により,部分電極14,15の寸法を,使用す
る圧電材料の特性に合わせて適当に設計すると,この部
分に平行電界励振型厚みすべりエネルギー閉じ込め振動
子を構成することができる。この厚みすべり振動とは,
変位の方向が板面に平行で,波の伝搬方向が板の厚さ方
向の振動である。
で共振している場合の厚さ方向(z軸方向)の変位分布
が示されている。
置に,第2の電極12及び第3の電極13をそれぞれ底
角の位置に配置し,第1の電極11を接地し,第2の電
極12及び第3の電極13は,それぞれ抵抗20及び2
1を介して交流電源22に接続する。交流電源からそれ
ぞれ抵抗20及び21を介して,第2の電極12及び第
3の電極13に前記圧電板の厚みすべりモードの共振周
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,第1,第2,及び第3の電極11,12及び13に
よって囲まれる領域に,第1の電極11の中心と第2の
電極12の中心を結ぶ方向のエネルギー閉じ込め振動モ
ードのすべり振動と第1の電極11の中心と第3の電極
13の中心を結ぶ方向のエネルギー閉じ込め振動モード
のすべり振動が発生し,これらの振動は合成されて第1
の電極11の中心と,第2及び第3の電極12及び13
の中心を結ぶ直線の中点を結ぶ直線の方向のエネルギー
閉じ込め振動モードのすべり振動が発生する。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。このコリオリ力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13間のインピーダンス
が変化し,その結果として,前記第2の電極12及び第
3の電極13の端子電圧が変化する。このインピーダン
スの変化は励振の電圧が一定の場合,加えられた回転角
速度に比例する。
極13の端子電圧の差を差動増幅回路23により検出
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。
要な点は,各電極対が対向する領域に不要振動の無いき
れいなエネルギー閉じ込め振動を励振することであり,
特に圧電板10として圧電セラミックスを用いた場合に
は,第1から第3の電極11,12及び13が形成され
た領域近傍のみを厚さ方向に分極することにより,この
目的を達成することが出来る。
構造が簡単で,入出力用の端子をリード線を用いないで
接続することが可能で,支持,固定によるジャイロ特性
への影響がほとんど無く,強固に支持することが可能
で,耐振動,耐衝撃特性の優れた小形の圧電振動ジャイ
ロを提供することができる。
型振動ジャイロの圧電振動子を示す斜視図である。
ブロック図である。
電界励振型厚みすべりモードエネルギー閉じ込め振動子
の駆動原理を説明するための基本構成を示す図である。
動子の変位分布を示す図である。
ある。
り,(a)は平面図,(b)は断面図である。
示す側面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 厚さ方向に分極軸を有する圧電板の一方
の主面の略中央部の略二等辺三角形を構成する各頂点の
位置に第1,第2,及び第3の電極を形成し,前記第1
の電極を頂角の位置,前記第2及び第3の電極をそれぞ
れ底角の位置に配置し,前記第1の電極を接地し,前記
第2及び第3の電極にそれぞれ抵抗を介して励振用の駆
動電圧を印加し,前記圧電板をその主面と直交する軸の
回りに回転させたときに生ずるコリオリ力の作用により
前記第2及び第3の電極に生ずる電圧の差を検出するよ
うに構成したことを特徴とする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。 - 【請求項2】 請求項1記載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おいて,前記圧電
板として圧電セラミックスを用い,前記第1乃至第3の
電極が形成された領域近傍のみを当該圧電セラミックス
の厚さ方向に分極したことを特徴とするエネルギー閉じ
込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロ。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20494796A JP3640004B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 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 |
US08/878,409 US5887480A (en) | 1996-06-20 | 1997-06-18 | Piezoelectric vibratory gyroscope utilizing an energy-trapping vibration mode |
DE69701595T DE69701595T2 (de) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | Piezoelektrischer Vibrationskreisel welcher einen Energie-Einfangsvibrationsmodus verwendet |
EP97110056A EP0814319B1 (en) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | Piezoelectric vibratory gyroscope utilizing an energy-trapping vibration mode |
TW086108565A TW334651B (en) | 1996-06-20 | 1997-06-19 | Piezoelectric vibratory gyroscope utilizing an energy-trapping vibration mode |
KR1019970025983A KR100494967B1 (ko) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | 에너지-트래핑진동모드를이용하는압전진동성자이로스코프 |
CN97113960A CN1086806C (zh) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | 利用集能振动模式的压电振动陀螺仪 |
CA002208369A CA2208369C (en) | 1996-06-20 | 1997-06-20 | Piezoelectric vibratory gyroscope utilizing an energy-trapping vibrationmode |
US09/217,561 US6138510A (en) | 1996-06-20 | 1998-12-21 | Piezoelectric vibratory gyroscope utilizing an energy-trapping vibration mode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20494796A JP3640004B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1047967A true JPH1047967A (ja) | 1998-02-20 |
JP3640004B2 JP3640004B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=16498970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20494796A Expired - Fee Related JP3640004B2 (ja) | 1996-06-20 | 1996-08-02 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3640004B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110546775A (zh) * | 2016-12-04 | 2019-12-06 | 艾科索成像公司 | 具有直接互连能力的低电压、低功耗mems传感器 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP20494796A patent/JP3640004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110546775A (zh) * | 2016-12-04 | 2019-12-06 | 艾科索成像公司 | 具有直接互连能力的低电压、低功耗mems传感器 |
CN110546775B (zh) * | 2016-12-04 | 2023-12-19 | 艾科索成像公司 | 具有直接互连能力的低电压、低功耗mems传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3640004B2 (ja) | 2005-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100494967B1 (ko) | 에너지-트래핑진동모드를이용하는압전진동성자이로스코프 | |
JPH1047967A (ja) | 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 | |
JP3640003B2 (ja) | 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 | |
JP3685224B2 (ja) | 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 | |
JP3690448B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ用圧電振動子 | |
JP3240416B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP2590553Y2 (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP3172943B2 (ja) | 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 | |
JP3172924B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP3698840B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ用圧電振動子 | |
JP3211183B2 (ja) | エネルギー閉込め振動モードを利用した圧電振動ジャイロ | |
JP3172944B2 (ja) | 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 | |
JP3521315B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JPH10141960A (ja) | 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 | |
JP3312260B2 (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JPH10246638A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP2000241167A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JPH11248463A (ja) | 圧電振動ジャイロ用圧電振動子 | |
JP2000258167A (ja) | 圧電振動ジャイロ用振動子およびその製造方法 | |
JPH04307322A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP2001194147A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JPH10260045A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JPH11248460A (ja) | 圧電振動ジャイロ用エネルギー閉じ込め型圧電振動子 | |
JPH10260046A (ja) | 圧電振動ジャイロ | |
JP2003172620A (ja) | 圧電振動ジャイロ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080128 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090128 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090128 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100128 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110128 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |