JPH1089967A - Sensor - Google Patents

Sensor

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JPH1089967A
JPH1089967A JP8239551A JP23955196A JPH1089967A JP H1089967 A JPH1089967 A JP H1089967A JP 8239551 A JP8239551 A JP 8239551A JP 23955196 A JP23955196 A JP 23955196A JP H1089967 A JPH1089967 A JP H1089967A
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JP
Japan
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measuring member
velocity component
measuring
sensor
force
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8239551A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Tomikawa
義朗 富川
Kazumasa Onishi
一正 大西
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to DE19732131A priority patent/DE19732131C2/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5642Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/02Devices characterised by the use of mechanical means
    • G01P3/14Devices characterised by the use of mechanical means by exciting one or more mechanical resonance systems

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor by which a small acceleration, a small inertial force or the like acting on a moving body can be detected with high accuracy. SOLUTION: An angular velocity ω1 and an angular velocity ω2 whose direction is opposite to each other around an axis O are given alternately to a measuring member 1 which is formed of an elastic material and whose mass is at (m). An external force such as an acceleration or the like is given to the measuring member 1, and the measuring member 1 is endowed with a speed component U at right angles to the axis O. Then, the measuring member 1 is bending-vibrated to a direction Fc1 and a direction Fc2 due to the Coriolis force Fc1 and the Coriolis force Fc2. When its vibration is detected by a detecting means 3, the Coriolis forces can be detected, and the speed component U on the basis of a very small acceleration can be found.

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、測定部材に対して
質点運動の加速度または慣性力などの外力が与えられた
とき、または測定部材に磁気力などの外力が作用したと
きに、この外力に基づく測定部材の変位を検出して、移
動体に与えられる加速度や慣性力の検出、さらには測定
部材に与えられる磁気力などの検出を可能としたセンサ
ーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for applying an external force such as an acceleration of mass motion or an inertial force to a measuring member or an external force such as a magnetic force acting on the measuring member. The present invention relates to a sensor capable of detecting a displacement of a measurement member based on the acceleration and an inertia force applied to a moving body, and further detecting a magnetic force applied to the measurement member.

【0002】[0002]

【従来の技術】装置あるいは器具に対して作用する外力
を検出するものとして、例えば移動体の加速度を検出す
る加速度センサーがある。この加速度センサーは、例え
ば移動体上に一定の質量の測定部材を弾性支持してお
き、移動体が加速度を持ち、(加速度)×(質量)=
(力)が前記測定部材に作用して、この力により測定部
材が移動したときに、その移動量や変位量を検出できる
ようにしたものが一般的である。また、この加速度セン
サーでは、移動体が始動したときまたは停止したときの
慣性力による測定部材の移動についても検出できる。
2. Description of the Related Art As a device for detecting an external force acting on a device or an instrument, for example, there is an acceleration sensor for detecting the acceleration of a moving body. In this acceleration sensor, for example, a measuring member having a constant mass is elastically supported on a moving body, and the moving body has acceleration, and (acceleration) × (mass) =
Generally, (force) acts on the measuring member so that when the measuring member moves by this force, the amount of movement or displacement can be detected. Further, this acceleration sensor can also detect the movement of the measuring member due to the inertial force when the moving body starts or stops.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の加
速度センサーは、大きな加速度が与えられたときには前
記測定部材に大きな力が作用して測定部材が変位し、そ
の変位量を測定できるが、測定部材を搭載した移動体が
ゆっくり加速されながら動くときのように、測定部材に
作用する加速度または慣性力が微小であると、測定部材
がほとんど動かず、加速度や慣性力を高精度に検出する
ことができない。同様に、例えば磁気力や電気力その他
の物理的な力が分布している領域に、前記磁気力や電気
力の影響を受ける物質の測定部材が位置しており、前記
磁気力や電気力などの外力の影響を測定する必要がある
場合に、磁気力や電気力などが前記測定部材に与える外
力があまりにも微細であると、測定部材の移動量や変位
量に基づいて前記磁気力や電気力などの物理的な外力を
正確に検出することができない。
However, in the conventional acceleration sensor, when a large acceleration is applied, a large force acts on the measuring member to displace the measuring member, and the displacement can be measured. When the acceleration or inertia force acting on the measurement member is very small, such as when the moving body on which the member is mounted is moving while being accelerated slowly, the measurement member hardly moves and the acceleration and inertia force are detected with high accuracy. Can not. Similarly, for example, in a region where a magnetic force or an electric force or other physical force is distributed, a measurement member of a substance affected by the magnetic force or the electric force is located, and the magnetic force or the electric force When it is necessary to measure the influence of external force, if the external force applied to the measuring member by magnetic force or electric force is too small, the magnetic force or electric force is determined based on the amount of movement or displacement of the measuring member. Physical external force such as force cannot be detected accurately.

【0004】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、移動体に作用する小さな加速度や慣性力などを高
精度に検出できるようにしたセンサーを提供することを
目的としている。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a sensor capable of detecting a small acceleration, an inertial force, and the like acting on a moving body with high accuracy.

【0005】また、本発明は、測定部材が磁気力や電気
力などの外力を受けたときに、その外力を高精度に検出
できるようにしたセンサーを提供することを目的として
いる。
Another object of the present invention is to provide a sensor capable of detecting the external force with high accuracy when the measuring member receives an external force such as a magnetic force or an electric force.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のセンサーは、所
定質量の測定部材に回転を与える駆動手段と、回転が与
えられている前記測定部材に外力が与えられて前記測定
部材が前記回転に対して相対的な速度成分を持ったとき
に、この速度成分と前記回転の角速度とに基づいて前記
測定部材に生じる変位を検出する検出手段と、が設けら
れていることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a sensor comprising: a driving means for rotating a measuring member having a predetermined mass; and an external force applied to the rotating rotating measuring member, thereby causing the measuring member to rotate. Detecting means for detecting a displacement generated in the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the rotation when having a relative velocity component with respect to the rotation speed. is there.

【0007】また、本発明のセンサーは、弾性材料で形
成された軸状の測定部材と、前記測定部材に対しこの測
定部材の中心軸回りまたは中心軸と平行な軸回りに回転
を与える駆動手段と、回転が与えられている前記測定部
材に外力が与えられて前記測定部材が前記回転に対して
相対的な速度成分を持ったときに、この速度成分と前記
回転の角速度に基づいて前記測定部材に生じる曲げ変形
を検出する検出手段と、が設けられていることを特徴と
するものである。
Further, the sensor according to the present invention comprises an axial measuring member formed of an elastic material, and a driving means for rotating the measuring member around a central axis of the measuring member or an axis parallel to the central axis. When an external force is applied to the rotating measuring member and the measuring member has a velocity component relative to the rotation, the measurement is performed based on the velocity component and the angular velocity of the rotation. And a detecting means for detecting bending deformation occurring in the member.

【0008】上記において、駆動手段によって、測定部
材に対しその回転方向が交互に変化する回転が与えら
れ、前記速度成分と角速度に基づいて測定部材が曲げ振
動を発生するように構成することが可能である。
In the above, it is possible to provide a configuration in which the driving means applies rotation to the measuring member in such a manner that its rotation direction alternates, and the measuring member generates bending vibration based on the velocity component and the angular velocity. It is.

【0009】さらに本発明のセンサーは、弾性材料で形
成された軸状の測定部材と、前記測定部材に対しねじり
振動を与える駆動手段と、ねじり振動している前記測定
部材に外力が与えられて前記測定部材が前記ねじり振動
に対して相対的な速度成分を持ったときに、この速度成
分とねじり振動の角速度とに基づいて前記測定部材に対
し作用する曲げ振動を検出する検出手段と、が設けられ
ていることを特徴とするものである。
Further, in the sensor according to the present invention, an axial measuring member formed of an elastic material, a driving means for applying torsional vibration to the measuring member, and an external force applied to the torsional vibrating measuring member. When the measurement member has a velocity component relative to the torsional vibration, a detection unit that detects bending vibration acting on the measurement member based on the velocity component and the angular velocity of the torsional vibration, It is characterized by being provided.

【0010】上記では、測定部材のねじり振動による共
振周波数と、曲げ振動による共振周波数とがほぼ同じで
あることが好ましい。
In the above, it is preferable that the resonance frequency of the measuring member due to torsional vibration and the resonance frequency of bending vibration are substantially the same.

【0011】さらに本発明のセンサーは、所定の質量の
測定部材と、この測定部材を支持する支持部材と、この
支持部材を介して前記測定部材に円運動を与える駆動手
段と、円運動している前記測定部材に外力が与えられて
前記測定部材が前記円運動に対して相対的な速度成分を
持ったときに、この速度成分と前記円運動の角速度とに
基づいて前記測定部材に生じる変位を検出する検出手段
と、が設けられていることを特徴とするものである。
Further, the sensor according to the present invention comprises a measuring member having a predetermined mass, a supporting member for supporting the measuring member, a driving means for applying a circular motion to the measuring member via the supporting member, and a circular motion. When an external force is applied to the measuring member and the measuring member has a velocity component relative to the circular motion, a displacement generated in the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the circular motion. And a detecting means for detecting the

【0012】前記各センサーにおいては、測定部材が移
動体に設けられ、この移動体の加速度または移動体の移
動に基づく慣性力が、測定部材に対して外力として作用
する場合に、この外力を検出することが可能である。
In each of the sensors, a measuring member is provided on the moving body, and when an acceleration of the moving body or an inertial force based on the movement of the moving body acts as an external force on the measuring member, the external force is detected. It is possible to

【0013】また、測定部材が磁気力や電気力などの力
を受けて移動するものでは、測定部材の変位や移動量を
検出することにより、前記磁気力や電気力などを測定す
ることも可能である。
When the measuring member moves by receiving a force such as a magnetic force or an electric force, the magnetic force or the electric force can be measured by detecting the displacement or the moving amount of the measuring member. It is.

【0014】本発明のセンサーでは、所定質量の測定部
材が回転しており、回転している測定部材を支持してい
る移動体に加速度または慣性力が与えられると、測定部
材が前記回転の系に対して相対的な速度成分を持つ。こ
の速度成分と、前記回転の角速度とにより、測定部材に
前記速度成分と直交する向きのコリオリ力が作用する。
コリオリ力による前記測定部材の変位量または移動量を
検出することにより、回転している測定部材に作用した
加速度または慣性力の方向および大きさを検出すること
ができる。
In the sensor according to the present invention, the measuring member having a predetermined mass is rotating, and when acceleration or inertial force is applied to the moving body supporting the rotating measuring member, the measuring member is rotated by the rotation system. Has a velocity component relative to. Due to this velocity component and the angular velocity of the rotation, a Coriolis force acts on the measuring member in a direction orthogonal to the velocity component.
By detecting the amount of displacement or movement of the measurement member due to the Coriolis force, it is possible to detect the direction and magnitude of the acceleration or inertia force applied to the rotating measurement member.

【0015】このセンサーでは、測定部材を回転させた
りねじり振動させることにより、測定部材に角速度を持
たせているため、この角速度を所定値以上に設定してお
けば、比較的小さな加速度や慣性力などの外力により生
じる速度成分であっても、前記角速度との関係でコリオ
リ力を発生させることができる。よって、加速度や慣性
力が小さく、測定部材の速度成分が小さくても、高精度
な検出が可能である。
In this sensor, since the measuring member is given an angular velocity by rotating or torsionally oscillating the measuring member, if this angular velocity is set to a predetermined value or more, a relatively small acceleration or inertia force is set. Even a velocity component generated by an external force, such as an external force, can generate a Coriolis force in relation to the angular velocity. Therefore, high-accuracy detection is possible even when the acceleration and the inertial force are small and the speed component of the measuring member is small.

【0016】また、測定部材が磁気力や電気力により速
度が与えられるものである場合に、測定部材に角速度を
与えて前記磁気力や電気力の作用領域内に位置させるこ
とにより、測定部材が磁気力や電気力から与えられる力
を検出することができる。
In the case where the speed of the measuring member is given by a magnetic force or an electric force, the measuring member is provided with an angular velocity so as to be positioned within the region where the magnetic force or the electric force is applied. A force given from a magnetic force or an electric force can be detected.

【0017】例えば軸形状の測定部材が、軸に直交する
各断面での重心を通る軸(中心軸)回りに回転した場
合、またはこの軸と平行な軸回りに回転した場合に、外
力により測定部材に与えられる速度のうちの前記中心軸
に直交する速度成分に応じて、中心軸および前記速度成
分の双方に対して直交するコリオリ力が作用する。軸状
の測定部材ではコリオリ力により曲げ変形を生じさせる
ことが可能であるため、この曲げ変形を歪みゲージなど
で検出することにより速度の検出が可能である。
For example, when an axis-shaped measuring member is rotated around an axis (center axis) passing through the center of gravity at each cross section orthogonal to the axis, or when it is rotated around an axis parallel to this axis, measurement is performed by an external force. A Coriolis force perpendicular to both the central axis and the velocity component acts on the central axis and the velocity component according to a velocity component of the velocity applied to the member that is perpendicular to the central axis. Since a bending measurement can be caused by the Coriolis force in the shaft-shaped measuring member, the speed can be detected by detecting the bending deformation with a strain gauge or the like.

【0018】また、所定質量の測定部材が円運動し、こ
の測定部材に対して外力に基づく速度が与えられる場合
も、測定部材に対しコリオリ力が作用し、測定部材が運
動の中心軸および、前記中心軸に直交する速度成分の双
方に直交する方向へ変位することになる。
Also, when a measuring member having a predetermined mass makes a circular motion and a speed based on an external force is applied to the measuring member, Coriolis force acts on the measuring member, and the measuring member moves the central axis of the motion and It will be displaced in the direction orthogonal to both of the velocity components orthogonal to the central axis.

【0019】このように、本発明のセンサーは、測定部
材に外力が作用し測定部材が速度成分を持ったときに、
この速度成分に直交するコリオリ力を検出し、前記外力
に基づく速度成分を知ることができる。
As described above, the sensor of the present invention can be used when the external force acts on the measuring member and the measuring member has a velocity component.
By detecting the Coriolis force orthogonal to the speed component, the speed component based on the external force can be known.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1(A)(B)と図2(A)
(B)は、本発明のセンサーの基本的な実施の形態を示
す斜視図である。図1(A)に示すものでは、断面が円
形の軸状の測定部材1が片持ちにて支持されている。こ
の測定部材1はエリンバなどの恒弾性材料により形成さ
れたものであり、その下端が支持体2に固定されてい
る。この支持体2に対してはモータなどにより回転が与
えられる。この回転は、測定部材1の中心軸Oを中心と
して一定の方向へ等速度にて与えられる。図1(A)で
はこのときの角速度をωで示している。なお、前記中心
軸Oは、軸状の測定部材1の各横断面の重心を通る線で
あり、且つ測定部材1の中立軸である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1A and 1B and FIG. 2A
(B) is a perspective view showing a basic embodiment of a sensor of the present invention. In FIG. 1A, a shaft-shaped measuring member 1 having a circular cross section is supported by a cantilever. The measuring member 1 is formed of a constant elastic material such as an elinvar, and the lower end thereof is fixed to a support 2. The support 2 is rotated by a motor or the like. This rotation is given at a constant speed in a fixed direction about the central axis O of the measuring member 1. In FIG. 1A, the angular velocity at this time is indicated by ω. Note that the central axis O is a line passing through the center of gravity of each cross section of the axial measurement member 1 and is a neutral axis of the measurement member 1.

【0021】測定部材1の側面には検出手段3が設けら
れている。この検出手段3は、測定部材1が速度を有し
て運動するときに、その速度の前記中心軸Oに垂直な成
分Uに対して直交する方向への測定部材1の曲げ変形を
検出できる位置に設けられている。この検出手段3は、
測定部材1の表面の歪みを検出する歪みゲージ(歪みセ
ンサー)あるいは圧電素子などである。
A detecting means 3 is provided on a side surface of the measuring member 1. When the measuring member 1 moves at a speed, the detecting means 3 can detect a bending deformation of the measuring member 1 in a direction orthogonal to a component U perpendicular to the central axis O of the speed. It is provided in. This detection means 3
It is a strain gauge (strain sensor) for detecting strain on the surface of the measuring member 1 or a piezoelectric element.

【0022】図1(B)に示すように、所定質量mの測
定部材1に中心軸Oの回りで一定方向の角速度ωが与え
られている状態で、この測定部材1が搭載されている装
置、機器などに加速度や慣性力または磁気力などの物理
的な外力が作用すると、測定部材1が中心軸Oに直交す
る速度成分Uを持つ。そして、測定部材1には、速度成
分Uと前記角速度ωとにより、前記速度成分Uに対して
直交する方向のコリオリ力Fcが作用する。このコリオ
リ力Fcの絶対値は、
As shown in FIG. 1 (B), in a state where a measuring member 1 having a predetermined mass m is given an angular velocity ω in a certain direction around a central axis O, the measuring member 1 is mounted. When a physical external force such as acceleration, inertial force, or magnetic force acts on a device or the like, the measuring member 1 has a velocity component U orthogonal to the central axis O. Then, a Coriolis force Fc in a direction orthogonal to the speed component U acts on the measuring member 1 by the speed component U and the angular speed ω. The absolute value of this Coriolis force Fc is

【0023】[0023]

【数1】 (Equation 1)

【0024】である。なお、Fc,ω,Uはそれぞれベ
クトル値であり、前記〔U×ω〕はベクトル積である。
前記コリオリ力Fcは、前記速度成分Uに対して垂直な
向きに作用するため、測定部材1はFc方向へ曲げ変形
する。この曲げ変形(変位)による測定部材1の表面の
歪みが検出手段3により検出されるが、このコリオリ力
Fcに基づく曲げ変形量(歪み量)は、速度成分Uに比
例するため、コリオリ力Fcの検出値から速度成分Uを
求めることができ、また前記外力の方向および大きさを
知ることができる。
## EQU1 ## Note that Fc, ω, and U are vector values, respectively, and the [U × ω] is a vector product.
Since the Coriolis force Fc acts in a direction perpendicular to the velocity component U, the measurement member 1 is bent and deformed in the Fc direction. The distortion of the surface of the measuring member 1 due to the bending deformation (displacement) is detected by the detecting means 3. Since the amount of bending deformation (amount of distortion) based on the Coriolis force Fc is proportional to the velocity component U, the Coriolis force Fc The speed component U can be obtained from the detected value of the above, and the direction and magnitude of the external force can be known.

【0025】図2(A)のセンサーでは、図1(A)に
示したのと同じ構造の測定部材1が用いられ、駆動手段
により測定部材1に対し中心軸O回りの回転が与えられ
るが、その回転方向が交互に切換えられるものとなって
いる。図示上方から見た平面において反時計方向の角速
度をω1、時計方向の角速度をω2で示している。この測
定部材1を搭載している装置、機器に加速度や慣性力ま
たは磁気力などの外力が与えられると、この外力により
測定部材1が速度成分Uを持つ。測定部材1の角速度の
成分がω1であるとき、測定部材1にコリオリ力Fc1が
作用し、角速度の成分がω2であるとき、測定部材1に
コリオリ力Fc2が作用する。コリオリ力Fc1とFc2
は逆向きである。したがって、測定部材1はFc1およ
びFc2方向へ曲げ振動を発生する。この曲げ振動によ
る測定部材1の表面の歪みを検出手段3で検出すること
により、速度成分Uを求めることができる。
In the sensor shown in FIG. 2A, a measuring member 1 having the same structure as that shown in FIG. 1A is used, and rotation around the central axis O is given to the measuring member 1 by driving means. , The rotation direction of which is alternately switched. In the plane viewed from above, the angular velocity in the counterclockwise direction is denoted by ω1, and the angular velocity in the clockwise direction is denoted by ω2. When an external force such as acceleration, inertial force, or magnetic force is applied to a device or device on which the measuring member 1 is mounted, the measuring member 1 has a velocity component U due to the external force. When the angular velocity component of the measuring member 1 is ω1, Coriolis force Fc1 acts on the measuring member 1, and when the angular velocity component is ω2, the Coriolis force Fc2 acts on the measuring member 1. Coriolis forces Fc1 and Fc2
Is the opposite direction. Therefore, the measuring member 1 generates bending vibration in the Fc1 and Fc2 directions. The velocity component U can be obtained by detecting the distortion of the surface of the measuring member 1 due to the bending vibration by the detecting means 3.

【0026】なお、測定部材1に対して角速度ω1とω2
を交互に与えるときの周波数は、測定部材1の曲げ振動
による共振周波数と一致させ、またはほぼ一致させてお
くことが好ましい。これにより、測定部材1はFc1と
Fc2方向へ共振振動し、その振幅の大きさを検出手段
3で検出することにより、速度成分Uの大きさを高精度
に検出できるようになる。なお、図1(A)と図2
(A)において、検出手段3を測定部材1の表面の各方
向に向けて設けておくことにより、中心軸Oに垂直な多
方向からの外力に基づく速度成分を検出することが可能
になる。また、図1(A)と図2(A)において、角速
度ω,ω1,ω2の回転は、必ずしも測定部材1の中心軸
O回りである必要はなく、中心軸Oと平行な軸またはほ
ぼ平行な軸回りの回転を与えることにより、前記コリオ
リ力により測定部材1に曲げ変形または曲げ振動が与え
られ、外力に基づく速度成分Uを得ることが可能であ
る。
Note that the angular velocities ω1 and ω2
It is preferable that the frequency at which is alternately applied is made to match or almost match the resonance frequency of the measuring member 1 due to bending vibration. Thus, the measuring member 1 resonates and vibrates in the Fc1 and Fc2 directions, and the magnitude of the amplitude is detected by the detecting means 3, so that the magnitude of the velocity component U can be detected with high accuracy. 1 (A) and FIG.
In (A), by providing the detecting means 3 in each direction of the surface of the measuring member 1, it is possible to detect a velocity component based on external forces from multiple directions perpendicular to the central axis O. Also, in FIGS. 1A and 2A, the rotation of the angular velocities ω, ω1, ω2 does not necessarily need to be around the central axis O of the measuring member 1, but may be an axis parallel to or substantially parallel to the central axis O. By giving a rotation about an appropriate axis, bending deformation or bending vibration is given to the measuring member 1 by the Coriolis force, and it is possible to obtain a velocity component U based on an external force.

【0027】図3は、図2の変形例を示している。図3
に示すものでは、エリンバなどの恒弾性材料で形成され
た測定部材1が、断面係数の小さい細めの弾性腕1aを
有し、その基部1bが支持体2の上に固定され、弾性腕
1aの先部に所定質量の頭部(錘部)1cが一体に設け
られている。図2(A)に示したものと同様に、支持体
2または基部1bに設けられたねじり振動の駆動部によ
り、測定部材1がω1とω2の双方の角速度を持つように
ねじり振動させられる。このセンサーに加速度や慣性力
などの外力が作用すると、断面係数が小さく細い弾性腕
1aが容易に変形し、弾性腕1aおよび頭部1cが速度
成分Uを持つ。この速度成分Uと前記角速度ω1とω2と
により、弾性腕1aおよび頭部1cがFc1およびFc2
方向へ振動し、その振動成分が検出手段3から検出され
る。このように、本発明のセンサーでの検出感度は、測
定部材1の剛性を適度に変更することにより自由に設定
可能である。
FIG. 3 shows a modification of FIG. FIG.
In FIG. 1, a measuring member 1 made of a constant elastic material such as an elinvar has a thin elastic arm 1a having a small sectional modulus, a base 1b of which is fixed on a support 2, and a measuring member 1 of the elastic arm 1a. A head portion (weight portion) 1c having a predetermined mass is integrally provided at the tip portion. As in the case shown in FIG. 2A, the torsion vibration drive unit provided on the support 2 or the base 1b causes the measurement member 1 to torsionally vibrate so as to have both angular speeds of ω1 and ω2. When an external force such as acceleration or inertia force acts on this sensor, the thin elastic arm 1a having a small sectional modulus is easily deformed, and the elastic arm 1a and the head 1c have a velocity component U. Based on this velocity component U and the angular velocities ω1 and ω2, the elastic arm 1a and the head 1c are moved to Fc1 and Fc2.
Vibrates in the direction, and the vibration component is detected by the detection means 3. As described above, the detection sensitivity of the sensor of the present invention can be freely set by appropriately changing the rigidity of the measuring member 1.

【0028】図4は測定部材のねじり振動を利用した本
発明のセンサーの他の実施の形態を示す斜視図、図5
(A)(B)は図4の測定部材にねじり振動を与える駆
動手段を示す斜視図、図6はコリオリ力により振動モー
ドを説明する説明図である。図4に示すセンサーでは、
例えばエリンバなどの恒弾性材料などの弾性体により形
成された一対の軸状の測定部材4aと4bが用いられて
いる。この測定部材4aと4bは、弾性腕4a1と4b1
が断面係数の小さい細い軸となっており、基部4a2,
4b2および頭部4a3,4b3が太くなっており、頭部
4a3,4b3が錘部として機能するようになっている。
FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the sensor of the present invention utilizing the torsional vibration of the measuring member, and FIG.
(A) and (B) are perspective views showing a driving means for applying torsional vibration to the measuring member in FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory view for explaining a vibration mode by Coriolis force. In the sensor shown in FIG.
For example, a pair of axial measuring members 4a and 4b formed of an elastic body such as a constant elastic material such as an elinvar is used. The measuring members 4a and 4b are provided with elastic arms 4a1 and 4b1.
Is a thin shaft with a small section modulus, and the base 4a2,
4b2 and the heads 4a3 and 4b3 are thick, and the heads 4a3 and 4b3 function as weights.

【0029】測定部材4aと4bを駆動する駆動手段と
しては、円板形状の圧電振動子5aと5bが使用され
る。圧電振動子5aと5bは、圧電セラミックにより形
成されたものであり、各圧電振動子5aと5bの分極方
向は図5(A)(B)に示す通りである。図5(A)に
示す圧電振動子5aでは、半円部分に互いに逆方向の誘
電分極が施され、図5(B)に示す圧電振動子5bで
は、同じく半円部分に互いに逆方向の誘電分極が施され
ており、圧電振動子5aと圧電振動子5bとでは、誘電
分極方向が違いに逆向きである。
As driving means for driving the measuring members 4a and 4b, disk-shaped piezoelectric vibrators 5a and 5b are used. The piezoelectric vibrators 5a and 5b are made of piezoelectric ceramic, and the polarization directions of the piezoelectric vibrators 5a and 5b are as shown in FIGS. In the piezoelectric vibrator 5a shown in FIG. 5A, the semi-circular portions are subjected to dielectric polarization in opposite directions, and in the piezoelectric vibrator 5b shown in FIG. Polarization is performed, and the dielectric polarization directions of the piezoelectric vibrators 5a and 5b are opposite to each other.

【0030】図4に示すように、測定部材4aの基部4
a2と圧電振動子5aは電極6aを挟んで互いに固着さ
れ、測定部材4bの基部4b2と圧電振動子5bも電極
6bを挟んで互いに固着されている。また圧電振動子5
aと5bは、コモン電極(アース電極)7を挟んで互い
に固着されている。前記コモン電極7はある程度厚い導
電性金属板により形成されており、その一部が側方へ突
出し支持片7aとなっている。この支持片7aがプリン
ト基板などの支持部に固定され、センサーはその全体が
中央部で支持されたものとなる。また、各測定部材4a
と4bの弾性腕4a1と4b1の側面には、歪みゲージ
(歪みセンサー)または圧電素子などの検出手段8a,
8bが貼着されている。この検出手段8a,8bは、セ
ンサーの図6に示す曲げモードにおいて、弾性腕4a1
と4b1の表面の歪みが最も大きくなる部分に取り付け
られる。
As shown in FIG. 4, the base 4 of the measuring member 4a is
a2 and the piezoelectric vibrator 5a are fixed to each other with the electrode 6a interposed therebetween, and the base 4b2 of the measuring member 4b and the piezoelectric vibrator 5b are also fixed to each other with the electrode 6b interposed therebetween. Also, the piezoelectric vibrator 5
a and 5b are fixed to each other with a common electrode (earth electrode) 7 interposed therebetween. The common electrode 7 is formed of a conductive metal plate having a certain thickness, and a part of the common electrode 7 protrudes laterally to form a support piece 7a. The support piece 7a is fixed to a support portion such as a printed board, and the sensor is entirely supported at the center. In addition, each measuring member 4a
The detecting means 8a, such as a strain gauge (strain sensor) or a piezoelectric element, are provided on the side surfaces of the elastic arms 4a1 and 4b1.
8b is stuck. These detecting means 8a and 8b are provided for the elastic arm 4a1 in the bending mode of the sensor shown in FIG.
And 4b1 are attached to the parts where the surface distortion is greatest.

【0031】図4に示すセンサーでは、駆動電極となる
電極6aと6bに同位相の交流電圧が与えられる。この
交流電圧の周波数は、図4に示すセンサーのねじり振動
の共振周波数と同じまたはほぼ同じである。電極6aと
6bに前記周波数の交流電圧が与えられると、圧電振動
子5aでは面と面との間でねじり力が発生し、圧電
振動子5bの面と面の間でもねじり力が発生する。
この圧電振動子5aと5bのねじり力により、一方の測
定部材4aに角速度ω1が発生したときには他方の測定
部材4bに逆向きの角速度ω1が発生し、次の瞬間に測
定部材4aには前記ω1と逆向きの角速度ω2が発生し、
測定部材4bにはこれと逆の角速度ω2が発生する。
In the sensor shown in FIG. 4, AC voltages having the same phase are applied to the electrodes 6a and 6b serving as drive electrodes. The frequency of this AC voltage is the same or almost the same as the resonance frequency of the torsional vibration of the sensor shown in FIG. When an AC voltage having the above frequency is applied to the electrodes 6a and 6b, a torsional force is generated between the surfaces of the piezoelectric vibrator 5a, and a torsional force is also generated between the surfaces of the piezoelectric vibrator 5b.
Due to the torsional force of the piezoelectric vibrators 5a and 5b, when an angular velocity ω1 is generated in one measuring member 4a, an opposite angular velocity ω1 is generated in the other measuring member 4b. And an angular velocity ω2 in the opposite direction occurs,
An opposite angular velocity ω2 is generated in the measuring member 4b.

【0032】その結果、図4に示すセンサーは、ねじり
振動を発生し、そのねじり振動は主に弾性腕4a1と4
b1に生じる。ねじり振動を発生しているセンサーに、
加速度または慣性力あるいは磁気力などの外力が作用し
て、弾性腕4a1,4b1、および頭部4a3,4b3が、
中心軸(中立軸)Oに対して垂直な速度成分Uを持つ
と、各測定部材4aと4bの弾性腕4a1,4b1および
頭部4a3,4b3には、前記速度成分Uの向きおよび中
心軸Oの双方に対して直交するコリオリ力が作用する。
測定部材4aと4bとでは、ねじり振動の方向が逆であ
るため、測定部材4aと4bに対して逆向きのコリオリ
力が作用する。すなわち、弾性腕4a1,4b1および頭
部4a3,4b3が共にω1方向への角速度を有すると
き、コリオリ力Fc1により、測定部材4aと4bには
図6において破線で示すような曲げ変形が発生し、次の
瞬間に弾性腕4a1,4b1および頭部4a3,4b3が角
速度ω2を持つと、コリオリ力Fc2により、測定部材4
aと4bは図6において破線で示すのと上下逆の曲げ変
形を生じ、これの繰り返しにより、弾性腕4a1,4b1
および頭部4a3,4b3は、曲げ振動(横振動)を発生
する。
As a result, the sensor shown in FIG. 4 generates torsional vibration, which is mainly caused by the elastic arms 4a1 and 4a1.
occurs in b1. For sensors that generate torsional vibration,
When an external force such as acceleration, inertia force, or magnetic force acts, the elastic arms 4a1, 4b1 and the heads 4a3, 4b3
With a velocity component U perpendicular to the central axis (neutral axis) O, the directions of the velocity component U and the central axis O are applied to the elastic arms 4a1 and 4b1 and the heads 4a3 and 4b3 of the measuring members 4a and 4b. And a Coriolis force orthogonal to both acts.
Since the directions of the torsional vibration are opposite between the measuring members 4a and 4b, Coriolis forces acting in opposite directions act on the measuring members 4a and 4b. That is, when the elastic arms 4a1 and 4b1 and the heads 4a3 and 4b3 both have angular velocities in the ω1 direction, the Coriolis force Fc1 causes bending deformation as shown by a broken line in FIG. At the next moment, when the elastic arms 4a1 and 4b1 and the heads 4a3 and 4b3 have an angular velocity ω2, the measuring member 4
a and 4b undergo bending deformation upside down as shown by the broken line in FIG. 6, and by repeating this, the elastic arms 4a1 and 4b1 are deformed.
The heads 4a3 and 4b3 generate bending vibration (lateral vibration).

【0033】この曲げ振動に基づく弾性腕4a1と4b1
の表面の歪みが、検出手段8aと8bにより検出され
る。この検出出力に基づき前記速度成分Uを求めること
ができ、このセンサーに作用した外力の方向および大き
さを求めることが可能である。図4に示すセンサーで
は、各測定部材4a,4bの弾性腕4a1,4b1のねじ
り振動の共振周波数と、曲げ振動(横振動)の共振周波
数を等しいかまたはほぼ等しくすることにより、コリオ
リ力に基づく速度成分Uを高精度に検出することができ
るようになる。
The elastic arms 4a1 and 4b1 based on the bending vibration
Is detected by the detecting means 8a and 8b. The speed component U can be determined based on the detection output, and the direction and magnitude of the external force acting on the sensor can be determined. In the sensor shown in FIG. 4, the resonance frequency of the torsional vibration of the elastic arms 4a1 and 4b1 of each of the measuring members 4a and 4b and the resonance frequency of the bending vibration (lateral vibration) are made equal or almost equal to each other, so that it is based on the Coriolis force. The speed component U can be detected with high accuracy.

【0034】ここで、弾性腕4a1,4b1のねじり振動
の共振周波数と曲げ振動の共振周波数とが等しくなる条
件について述べる。長さがLで直径がdの弾性腕4a
1,4b1のねじり振動の1次の共振周波数f1は数2に
示すとおりである。なお、Gは弾性腕4a1,4b1を構
成するエリンバなどの恒弾性材料の横弾性係数、ρは恒
弾性材料の密度、gは重力の加速度である。
Here, the condition that the resonance frequency of the torsional vibration of the elastic arms 4a1 and 4b1 becomes equal to the resonance frequency of the bending vibration will be described. Elastic arm 4a with length L and diameter d
The primary resonance frequency f1 of the torsional vibration of 1, 4b1 is as shown in Expression 2. G is a transverse elastic coefficient of a constant elastic material such as an elinver constituting the elastic arms 4a1, 4b1, ρ is a density of the constant elastic material, and g is an acceleration of gravity.

【0035】[0035]

【数2】 (Equation 2)

【0036】次に、前記測定部材4aまたは4bの曲げ
振動(横振動)の1次の共振周波数f2は数3に示す通
りである。数3において、E・Iは曲げ剛性でEは縦弾
性係数、Iは慣性モーメント、Aは軸状(丸棒状)の弾
性腕4a1,4b1の断面積である。
Next, the primary resonance frequency f2 of the bending vibration (lateral vibration) of the measuring member 4a or 4b is as shown in Expression 3. In Equation 3, E · I is the bending rigidity, E is the longitudinal elastic modulus, I is the moment of inertia, and A is the cross-sectional area of the axial (round bar) elastic arms 4a1 and 4b1.

【0037】[0037]

【数3】 (Equation 3)

【0038】上記数3において、慣性モーメントIおよ
び断面積Aを代入した結果が数4である。
In the above equation (3), the result of substituting the moment of inertia I and the sectional area A is equation (4).

【0039】[0039]

【数4】 (Equation 4)

【0040】ここで、f1=f2として整理すると、数5
の通りとなる。
Here, rearranging as f1 = f2,
It becomes as follows.

【0041】[0041]

【数5】 (Equation 5)

【0042】弾性腕4a1,4b1の直径dと長さLとの
比(L/d)が数5の関係であると、駆動手段である圧
電振動子5aと5bに前記f1とf2の周波数の駆動電圧
を与え、弾性腕4a1,4b1にねじり共振を発生させれ
ば、図6に示すように、速度成分Uに基づくコリオリ力
Fc1,Fc2により、図6に示す曲げ共振を発生させる
ことができる。
When the ratio (L / d) between the diameter d and the length L of the elastic arms 4a1 and 4b1 is expressed by the following equation (5), the piezoelectric vibrators 5a and 5b, which are the driving means, have the frequency f1 and f2. When a drive voltage is applied to generate torsional resonance in the elastic arms 4a1 and 4b1, bending resonance shown in FIG. 6 can be generated by Coriolis forces Fc1 and Fc2 based on the velocity component U, as shown in FIG. .

【0043】図7と図8は本発明のセンサーの他の実施
の形態を示す斜視図である。図7(A)(B)はその原
理を説明する説明図であり、図8は具体的な実施の形態
を示している。図7(A)では、所定の質量mの測定部
材11が、固定部12に対し、支持部材13で吊下げ支
持されている。この質量mの測定部材11を、軸(垂直
軸)O回りの一定方向へ円運動させる。このときの円運
動の角速度をωで示す。円運動している測定部材11に
加速度や慣性力または磁気力などの外力が作用し、測定
部材11が軸Oに直交する速度成分Uを持つと、図7
(B)に示すように、速度成分Uに対して直交する向き
のコリオリ力Fcが測定部材11に作用し、円運動して
いる測定部材11がFc方向へ変位する。この変位量を
検出すれば、前記数1に基づいて、速度成分Uを求める
ことができる。
FIGS. 7 and 8 are perspective views showing another embodiment of the sensor of the present invention. 7A and 7B are explanatory views for explaining the principle, and FIG. 8 shows a specific embodiment. In FIG. 7A, a measuring member 11 having a predetermined mass m is suspended and supported by a fixing member 12 with a supporting member 13. The measuring member 11 having the mass m is circularly moved in a fixed direction about the axis (vertical axis) O. The angular velocity of the circular motion at this time is denoted by ω. When an external force such as an acceleration, an inertial force, or a magnetic force acts on the measuring member 11 moving in a circular motion, and the measuring member 11 has a velocity component U orthogonal to the axis O, FIG.
As shown in (B), a Coriolis force Fc in a direction orthogonal to the velocity component U acts on the measuring member 11, and the measuring member 11 that is moving circularly is displaced in the Fc direction. If this displacement is detected, the velocity component U can be obtained based on the above equation (1).

【0044】図8は図7(A)のセンサーを具体的に構
成したものである。図8では、所定質量mの測定部材1
1が、立方体のブロックであり、支持部材13は、恒弾
性材料などの弾性材料で形成された四角柱である。測定
部材11は、支持部材13の下面に絶縁層14を介して
接合されており、測定部材11と支持部材13は電気的
に絶縁されている。測定部材11のひとつの側面には、
駆動手段として表面に電極を有する圧電素子15aが貼
着されており、これに直交して隣接する他の側面にも駆
動手段として、表面に電極を有する圧電素子15bが貼
着されている。圧電素子15aと15bの誘電分極方向
は、図8に示すようにその板厚方向である。
FIG. 8 shows a specific configuration of the sensor shown in FIG. In FIG. 8, the measuring member 1 having a predetermined mass m
Reference numeral 1 denotes a cubic block, and the support member 13 is a square pillar formed of an elastic material such as a constant elastic material. The measurement member 11 is joined to the lower surface of the support member 13 via an insulating layer 14, and the measurement member 11 and the support member 13 are electrically insulated. On one side of the measuring member 11,
A piezoelectric element 15a having an electrode on its surface is attached as a driving means, and a piezoelectric element 15b having an electrode on its surface is also attached as a driving means to another side surface which is orthogonal to and adjacent to this. The direction of dielectric polarization of the piezoelectric elements 15a and 15b is the thickness direction thereof as shown in FIG.

【0045】圧電素子15aの表面の電極に、交流駆動
電圧{V0・sin(ω・t)}が与えられ、圧電素子15
bの表面の電極に、前記交流駆動電圧と位相が90度相
違する交流駆動電圧{V0・cos(ω・t)}が与えられ
る(なお駆動電圧の前記ωは角周波数を意味しており、
角速度ωとは相違している)。これにより、支持部材1
3は、x1方向への曲げ変形、y1方向への曲げ変形、x
2方向への曲げ変形、y2方向への曲げ変形が順に発生
し、その結果、図7(A)に示すように質量mの測定部
材11が軸O回りに円運動する。
An AC drive voltage {V0 · sin (ω · t)} is applied to the electrodes on the surface of the piezoelectric element 15a,
The AC drive voltage {V0 · cos (ω · t)} whose phase is different from the AC drive voltage by 90 degrees is applied to the electrode on the surface of b (where ω of the drive voltage means angular frequency;
Angular velocity ω). Thereby, the support member 1
3 is bending deformation in x1 direction, bending deformation in y1 direction, x
A bending deformation in two directions and a bending deformation in the y2 direction occur sequentially, and as a result, the measuring member 11 having a mass m moves circularly around the axis O as shown in FIG.

【0046】検出手段として、測定部材11の下方に
は、測定部材11と空間的に分離された基板16が設け
られ、この基板16上に検出電極17a,17b,17
c,17dが垂直に取り付けられている。この検出電極
17a,17b,17c,17dは、立方体の前記測定
部材11の各側面に対し、x1,x2,y1,y2方向に微
小間隔を介して対向している。その結果、測定部材11
と検出電極17aとの間、測定部材11と検出電極17
bとの間、測定部材11と検出電極17cとの間、およ
び測定部材11と検出電極17dとの間で、空気を誘電
体とした可変容量素子が構成されている。
As a detecting means, a substrate 16 is provided below the measuring member 11 so as to be spatially separated from the measuring member 11, and the detecting electrodes 17a, 17b, 17
c, 17d are mounted vertically. The detection electrodes 17a, 17b, 17c, and 17d are opposed to the cubic side surfaces of the measurement member 11 at minute intervals in the x1, x2, y1, and y2 directions. As a result, the measurement member 11
Between the measuring member 11 and the detecting electrode 17
b, between the measurement member 11 and the detection electrode 17c, and between the measurement member 11 and the detection electrode 17d, a variable capacitance element using air as a dielectric is formed.

【0047】図9は、前記検出手段が接続される検出回
路を示している。前記測定部材11は導電性材料で形成
されており、この測定部材11には、電源回路18から
所定周波数の交流電圧が与えられている。図8では、Y
1−Y2方向にて測定部材11に対向する一対の検出電極
17cと17dを示しており、この検出電極17cと1
7dとダイオードおよびコンデンサーC,Cが組み合わ
されて回路が構成されている。この回路により、検出電
極17cに発生する電圧V3と、電極17dに発生する
電圧V4との差を、出力端子19aと19b間で直流電
圧として得ることができる。なおX1−X2に対向する検
出電極17aと17bに関しても、図9に示したのと同
じ検出回路が接続されている。
FIG. 9 shows a detection circuit to which the detection means is connected. The measuring member 11 is formed of a conductive material, and an AC voltage having a predetermined frequency is applied to the measuring member 11 from a power supply circuit 18. In FIG. 8, Y
A pair of detection electrodes 17c and 17d facing the measurement member 11 in the 1-Y2 direction are shown.
7d, a diode and capacitors C, C are combined to form a circuit. With this circuit, the difference between the voltage V3 generated at the detection electrode 17c and the voltage V4 generated at the electrode 17d can be obtained as a DC voltage between the output terminals 19a and 19b. Note that the same detection circuit as that shown in FIG. 9 is also connected to the detection electrodes 17a and 17b facing X1-X2.

【0048】図8に示すセンサーにおいて、軸O回りに
円運動する測定部材11に外力が与えられて、測定部材
11が円運動に対して相対的なX1方向で且つ軸Oに直
交する速度成分Uを持つと、円運動している測定部材1
1は、コリオリ力FcによりY1方向へ変位する。前記
変位により、図8に示す回路では、測定部材11と検出
電極17cとの距離と、測定部材11と検出電極17d
との距離、との間に差が発生し、これに応じて電圧V3
と電圧V4が変化する。出力端子19aと19b間にお
いて得られる電圧差V3−V4は、コリオリ力Fcによる
測定部材11の変位に関係するものとなり、よって前記
電圧差V3−V4から速度成分Uを得ることが可能にな
る。
In the sensor shown in FIG. 8, an external force is applied to the measuring member 11 which moves circularly around the axis O, and the measuring member 11 moves in the X1 direction relative to the circular movement and a velocity component orthogonal to the axis O. With U, the measuring member 1 that is moving circularly
1 is displaced in the Y1 direction by the Coriolis force Fc. Due to the displacement, in the circuit shown in FIG. 8, the distance between the measurement member 11 and the detection electrode 17c, the distance between the measurement member 11 and the detection electrode 17d
, A difference is generated between them and the voltage V3
And the voltage V4 changes. The voltage difference V3-V4 obtained between the output terminals 19a and 19b is related to the displacement of the measuring member 11 due to the Coriolis force Fc, so that the speed component U can be obtained from the voltage difference V3-V4.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本発明のセンサーでは、コ
リオリ力を用いることにより、測定部材に作用する外力
の方向および強さを検出することが可能であり、小さな
加速度や磁気力などの小さな物理的な力を検出すること
ができる。またこのセンサーは、振動子などを用いて小
型に構成することが可能になる。
As described above, the sensor of the present invention can detect the direction and intensity of the external force acting on the measuring member by using the Coriolis force, and can detect the small acceleration and magnetic force. Physical force can be detected. In addition, this sensor can be made compact by using a vibrator or the like.

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

【図1】本発明のセンサーの基本的な実施の形態を示す
ものであり、(A)は斜視図、(B)は動作原理の説明
図、
1A and 1B show a basic embodiment of a sensor of the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view, FIG.

【図2】本発明のセンサーの基本的な実施の形態を示す
ものであり、(A)は斜視図、(B)は動作原理の説明
図、
FIGS. 2A and 2B show a basic embodiment of the sensor of the present invention, wherein FIG. 2A is a perspective view, FIG.

【図3】図2に示すセンサーの変形例を示す斜視図、FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the sensor shown in FIG. 2,

【図4】ねじり振動を生じるセンサーの実施の形態を示
す斜視図、
FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of a sensor that generates torsional vibration;

【図5】(A)(B)は、図4に示すセンサーの駆動手
段である圧電振動子を示す斜視図、
FIGS. 5A and 5B are perspective views showing a piezoelectric vibrator that is a driving unit of the sensor shown in FIG. 4;

【図6】図4に示すセンサーの動作原理の説明図、6 is an explanatory diagram of the operation principle of the sensor shown in FIG. 4,

【図7】円運動を用いたセンサーの基本的な実施の形態
を示すものであり、(A)は原理を示す斜視図、(B)
は動作原理の説明図、
FIGS. 7A and 7B show a basic embodiment of a sensor using circular motion, in which FIG. 7A is a perspective view showing the principle, and FIG.
Is an illustration of the principle of operation,

【図8】円運動を用いたセンサーの具体的な構造を示す
斜視図、
FIG. 8 is a perspective view showing a specific structure of a sensor using circular motion;

【図9】図8の検出手段が接続される検出回路図、9 is a detection circuit diagram to which the detection means of FIG. 8 is connected,

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測定部材 1a 弾性腕 1c 頭部 2 支持体 3 検出手段 4a,4b ねじり振動する測定部材 4a1,4b1 弾性腕 4a3,4b3 頭部 5a,5b 駆動手段となる圧電振動子 11 測定部材 12 固定部 13 支持部材 15a,15b 駆動手段となる圧電素子 17a,17b,17c,17d 検出電極 18 電源 U 外力により測定部材に与えられる速度成分 Fc,Fc1,Fc2 コリオリ力 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring member 1a Elastic arm 1c Head 2 Support 3 Detecting means 4a, 4b Measuring member 4a1, 4b1 Elastic arm 4a3, 4b3 Head 5a, 5b Piezoelectric vibrator to be driving means 11 Measuring member 12 Fixed part 13 Supporting members 15a, 15b Piezoelectric elements 17a, 17b, 17c, 17d serving as driving means Detecting electrode 18 Power supply U Velocity components Fc, Fc1, Fc2 Coriolis force applied to measuring member by external force

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定質量の測定部材に回転を与える駆動
手段と、回転が与えられている前記測定部材に外力が与
えられて前記測定部材が前記回転に対して相対的な速度
成分を持ったときに、この速度成分と前記回転の角速度
とに基づいて前記測定部材に生じる変位を検出する検出
手段と、が設けられていることを特徴とするセンサー。
1. A driving means for rotating a measuring member having a predetermined mass, and an external force applied to the rotating rotating measuring member, the measuring member having a velocity component relative to the rotation. A detecting means for detecting a displacement generated in the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the rotation.
【請求項2】 弾性材料で形成された軸状の測定部材
と、前記測定部材に対しこの測定部材の中心軸回りまた
は中心軸と平行な軸回りに回転を与える駆動手段と、回
転が与えられている前記測定部材に外力が与えられて前
記測定部材が前記回転に対して相対的な速度成分を持っ
たときに、この速度成分と前記回転の角速度に基づいて
前記測定部材に生じる曲げ変形を検出する検出手段と、
が設けられていることを特徴とするセンサー。
2. A shaft-like measuring member formed of an elastic material, driving means for rotating the measuring member about a central axis of the measuring member or about an axis parallel to the central axis, and rotation is provided. When an external force is applied to the measuring member and the measuring member has a velocity component relative to the rotation, a bending deformation generated in the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the rotation is generated. Detecting means for detecting;
The sensor characterized by being provided with.
【請求項3】 駆動手段によって、測定部材に対しその
回転方向が交互に変化する回転が与えられ、前記速度成
分と角速度に基づいて測定部材が曲げ振動を発生する請
求項2記載のセンサー。
3. The sensor according to claim 2, wherein the driving means applies rotation to the measuring member so that its rotation direction changes alternately, and the measuring member generates bending vibration based on the velocity component and the angular velocity.
【請求項4】 弾性材料で形成された軸状の測定部材
と、前記測定部材に対しねじり振動を与える駆動手段
と、ねじり振動している前記測定部材に外力が与えられ
て前記測定部材が前記ねじり振動に対して相対的な速度
成分を持ったときに、この速度成分とねじり振動の角速
度とに基づいて前記測定部材に対し作用する曲げ振動を
検出する検出手段と、が設けられていることを特徴とす
るセンサー。
4. An axial measuring member formed of an elastic material, driving means for applying a torsional vibration to the measuring member, and an external force applied to the torsional vibrating measuring member, the measuring member Detecting means for detecting a bending vibration acting on the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the torsional vibration, when the velocity component has a relative velocity component to the torsional vibration. Sensor.
【請求項5】 測定部材のねじり振動による共振周波数
と、曲げ振動による共振周波数とがほぼ同じである請求
項4記載のセンサー。
5. The sensor according to claim 4, wherein a resonance frequency of the measuring member due to torsional vibration is substantially the same as a resonance frequency of the measuring member due to bending vibration.
【請求項6】 所定の質量の測定部材と、この測定部材
を支持する支持部材と、この支持部材を介して前記測定
部材に円運動を与える駆動手段と、円運動している前記
測定部材に外力が与えられて前記測定部材が前記円運動
に対して相対的な速度成分を持ったときに、この速度成
分と前記円運動の角速度とに基づいて前記測定部材に生
じる変位を検出する検出手段と、が設けられていること
を特徴とするセンサー。
6. A measuring member having a predetermined mass, a supporting member for supporting the measuring member, driving means for applying a circular motion to the measuring member via the supporting member, and a measuring member having a circular motion. Detecting means for detecting a displacement generated in the measuring member based on the velocity component and the angular velocity of the circular motion when an external force is applied and the measuring member has a velocity component relative to the circular motion; And a sensor.
【請求項7】 測定部材が移動体に設けられ、この移動
体の加速度または移動体の移動に基づく慣性力が、測定
部材に対して外力として作用する請求項1ないし6のい
ずれかに記載のセンサー。
7. The measuring member according to claim 1, wherein the measuring member is provided on the moving member, and an inertial force based on acceleration of the moving member or movement of the moving member acts as an external force on the measuring member. sensor.
JP8239551A 1996-07-26 1996-09-10 Sensor Withdrawn JPH1089967A (en)

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CH359552A (en) * 1957-07-20 1962-01-15 Boelkow Entwicklungen Kg Measuring and control device for very low speeds

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