JPS60188809A - 振動型角速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は振動型角速度検出装置に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の振動型角速度検出装置として（、Ｌ移動
体、回転体等の可動体の振動方向に振動する第１振動部
と前記可動体に角速度が生したとき前記第１振動部とは
直角な方向に振動する第２振動部とを一体的にをする振
動体と、前記第１振り１部にその振動方向に歪むように
固着されて圧電変換作用を行う第１圧電素子と、前記第
２振動部にその振動方向に歪むように固着されて圧電変
換作用により前記角速度の規定に必要な検出信号を生し
る第２圧電素子と、前記第１圧電素子の圧電変換作用に
応答して発振信号を生しる発振手段と、ｉｉｉｆ記発振
信号により検出信号を同期横波してこの同期検波結果を
前記角速度を表わす出力信号とし゛ζ発生ずる同期検波
手段とにより構成したものがある。

しかしながら、このような構成においては、前記可動体
の角速度が零である場合にも、前記第２ｍ電素子が、種
々の外乱の影響により、時々刻々に変化するオフセット
量を前記検出信号として発生してしまうため、前記同期
検波手段からの出力信号には上述したオフセット量に伴
う誤差が混入するという不具合がある。

Ｃ発明の目的〕 本発明はこのような不具合に対処してなされたもので、
その目的とするところは、上述した振動型角速度検出装
置において、前記発振手段からの発振信号を有効に活用
して、前記同期検波手段による同期検波前に前記オフセ
・７ト量を打消ずようにしたことにある。

〔発明の構成〕 かかる目的の達成にあたり、本発明の構成上の特徴は、
上述した振動型角速度検出装置において、前記可動体の
角速度がほぼ零のときの前記検出信号の逆位相及び振幅
に前記発振信号の位相及び振幅をそれぞれ一致させるよ
うにＨｌ！ｄ　ＴＮし一部これをＸ）！Ｊ整倍信号して
生しる調整手段と、前記調整信号を前記検出信号に加算
して加算信」を生じる加算手段とを設けて、前記同期検
出手段が前記発振信号により前記加算信Σを同期検波す
るようにしたことにある。

〔発明の効果〕

しかして、このように本発明を構成したことにより、前
記可動体の角速度がほぼ零のときに前記発振信号の位相
及び振幅を前記検出信号の逆位相及び振幅にそれぞれ一
致させるように前記εＩＭ整手段により予め調整してお
けば、その後に前記可動体が角速度を生じたとき前記加
算手段が前記検出信号における前記角速度が零のときの
成分を前記調整手段からの調整信号との関連でほぼ零に
しつつこの調整信号を前記検出信号に加算して加算信号
として発生し、この加算信号を前記同期検波手段が前記
発振信号により同期検波するので、かがる同期検波結果
には、本明細書の従来技術にて述べたオフセット量に基
く誤差が混入することがなく、その結果、前記同期検出
手段の出力信号、即し本発明装置の検出内容が富に精度
よく得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
１Ｘ＋及び第２図は本発明に係る振動型角速度検出ＡＡ
置を示している。この角速度検出装置は車両の車体に組
イ」りた振動部材１０と、この振動部材１０に接続した
電気回路２ｏを備えており、振動部＋、Ｊ’ｌＯは、車
体の一部に固着した基台１１と、この基台１１に一体的
に組伺けた一対の振動１：１’１２．１３と、これら各
振動片１２．１３にそれぞれ取イ：１番ノたースノの圧
電素子１４．１５とにより構成され′ζいる。

両振動片１２．１３は共に金属板により短冊状に形成さ
れていて、振動片１２はその一表面１２ａを水平にして
基台１１の鉛直状の支持面１１ａから当該車両の後方に
向けて長手状に延出しており、一方振動片１３はその一
表面１３ａをｊ辰動Ｊ−１１２の一表面１２ａに直交さ
せて振動片Ｉ２の先端中央からこの振動片１２と同様に
長手状に延出　−している。しかして、振動片Ｉ２は圧
電素子Ｉ４との１７４４す」により生しる機械的振動に
応してχ方向（第１図参照）に所定の共振周波数に゛（
振動ずイ：〕。

一方、振動片１３ば当該車両の角速度ωに応しくコリオ
リの力のもとにｙ方向（第１図参照）に振動し、この振
動片１３のｙ方向への振動成分は、当該車両の角速度ω
が零のとき零である。圧電Ａ子１４ば、振動片１４の一
表面に貼名されて、その圧電変換作用のもとｔこ、電気
層１ｔ’＆　２０を４＋Ｉｋ成する電流検出抵抗２１ａ
及び両増幅器２１ｂ、２ＩＣと共に振動片１２の所定の
共振周波数に°（発振する発振回路を形成し、増幅器２
１１〕の出力ｌ’ＡＩ　／から前記共振周波数を有する
発振信号Ａ（第３図参照）を発生ずる。一方、圧電素Ｊ
’１５は、振動片１３　（７１）−表面１３ａに貼着さ
れて、振動片１３のｙ方向への振動に応じた圧電変換作
用のもと。、二角速度ωの規定に必要な検出信号を生し
る。

電気回路２０は、増幅器２１ｂに接続した波形整形器２
２と、圧電素子１５に接続したフィルタ２４を有してお
り、波形整形器２２は増幅器２１ｂからの発振信号へを
波形整形して矩形波パルスＢ（第３図参照）を順次発生
ずる。増幅器２３は圧電素子１５からの検出信号を増幅
して増幅検出信号として発生し、かつフィルタ２４ば増
幅器２３からの増幅検出信号の所定周波数領域以外の周
波数成分を除去して前記所定周波数領域の周波数成分を
フィルタ信号Ｃ（第３図参照）として発生ずる。

また、電気回路２０は、増幅器２１ｂに接続した位相調
整器２５と、この位相調整器２５に接続した振幅調整器
２６と、フィルタ２４及び振幅ｉｌｌ整器２６に接続し
た加算器２７と、波形整形器２２及び加算器２７に接続
した同期検波器２８と、この同期検波器２８に接続した
ローパスフィルタ２９と、この１コーパスフイルタ２９
に接続した増幅器２９ａを備えている。位相調整器２５
ば、振幅１！ａ整器２６との協働手動操作のもとに、角
速度ω−０のときのフィルタ２４からのソイルタ侶トシ
Ｃの逆位相及び振幅に増幅器２１ｂからの発１ｈ’３信
号Ａの位相及び振幅をそれぞれ一致させるように調整し
てａＩｌａ整信号Ｄ（第３図参照）を発生する。

かかる場合、振幅調整器２６はポテンショメータからな
るもので、このポテンショメータ２６０）　ｉ：、’。

動子２６ａに生じる信号波形が調整信号りとなるように
適宜な観察手段（例えば、オシロスコープ）を利用して
位相調整器２５及び振幅調整器２６の手動操作により予
め調整しておく。

加算器２７ばフィルタ２４からのフィルタ信」・ＪＣに
振幅調整器２６からの調整信号１〕を加算して加算信号
を生じる。同期検波器２８は加算器２７からの加算信号
を波形整形器２２からの各矩形波パルスＢにより同期検
波してこれを、同期検波信号として発生する。ローパス
フィルタ２９ば、同期検波器２８からの同期検波信号の
低周波成分以外の周波数成分を除去し、前記低周波成分
をフィルタ信号として発生ずる。増幅器２９ａは、１：
」一パスフィルタ２９からのフィルタ信号を増幅し、こ
の増幅結果を角速度ωを表わす角速度信号として発生ず
る。

以上のように構成した本実施例において、本発明装置の
作動下にて当該車両を角速度ω−０の状態にて走行さ一
已れば、角速度センサ１０の振動片１２が圧電素子１４
との協働により生じる機械的振動に応し所定の共振周波
数にて振動し、増幅器２１ｂが圧電素子１４の圧電変換
作用のもとにおＬＪる電流検出抵抗２１ａ及び増幅器２
１ｃとの協＋！ＦＪＪにより発ＩＡｉ信号Ａを発生ずる
。すると、波形整形器２２が増幅器２１ｂからの発振信
号Ａを波形整形して矩形波パルスＢを順次発生ずるとと
もに振幅調整器２６が位相調整器２５との協１ｆＪｊの
ちとに増幅器２１ｂからの発振信号Ａを調整信号りとし
て発生ずる。また、現段階においては角速度ω−〇であ
るから、角速度センサｌＯの振動片１３のｙ方向振動成
分が零となっているが、圧電素子１５が種々の外乱によ
り圧電変換作用をし当該外乱に基く１−リフト量を検出
信号として発生し、フィルタ２４がかかる検出信号に応
答する増幅器２３との協ｆ％によりフィルタ信号Ｃを発
生ずる。

このように振幅調整器２６からｊｌＪ整信′；；、　Ｉ
）が生しるとともにフィルタ２４がらフィルタ信号Ｃが
生じると、加算器２７が１ｌｌＪ　！１信号りをフィル
タ信号Ｃ；こ加算して加算信号を生しる。かがる場合、
調整信号りの位相及び振幅が、角速度ω＝０のときのフ
ィルタ信号Ｃの逆位相及び振幅にそれぞれ予め一致させ
であるため、加算器２７がらの加算信号の振幅はほぼ零
となる。従って、同期検波器２８の同期検波結果、即ち
増幅器２９ａからローパスフィルタ２９との協働により
止しる角速度信号の値は零となる。換言すれば、角速度
ω−０の状態にて圧電素子１５がら種々の外乱に基くド
リフトｆｆｌを表わす検出信号が生じても、フィルタ２
４からかかる検出信号に応答する増幅器２３との協働下
にて生しるフィルタ信号Ｃが振’ｌ’ｉｔｉ調１；ニ器
２６からの調整信号により加算器２７において相殺され
て零となるので、増幅器２９ａが、角速度ω−０である
にもかかわらず、ω≠０であるものとして誤って角速度
信号を発生ずることはない。

また、当該車両が角速度を発生ずる走行状態になると、
振動片１３がｙ方向振動成分を発生し、圧電素子１５が
前記ドリフトｉ及び振動片１３のｙ方向振動成分の双方
に基く圧電変換作用により検出信号を発生し、これに応
答してフィルタ２４が、増幅器２３との協働により、前
記ドリフ）ｆｆｌ及びｙ方向振動成分に対応するフィル
タ信号Ｃを発生し、加算器２７がかかるフィルタ信号Ｃ
に振幅調整器２６からの調整信号りを加算して加算信号
を生しる。かかる場合、フィルタ信号Ｃの前記ドリフト
ｌｉｉに対応する振幅成分がその位相との関連にて調整
信号りにより加算器２７において相殺されるので、加算
器２７からの加算信号は上述したｙ方向振動成分のみに
対応することとなる。

しかして、このようにして加算器２７から加算信号が生
じると、同期検波器２８が加算器２７からの加算信号を
波形整形器２２からの各矩形波パルスＢにより同期検波
して同期検波信号として発生し、ローパスフィルタ２９
がかかる同期検波信号に応答してフィルタ信号を発生し
、これに応答して増幅器２９ａが角速度信−１弓を光η
、する。換、Ａずれば、当該車両が角速度を発生してい
る状態においては、圧電素子１５からの検出信号、１！
１１らフィルタ２４からのフィルタ信号Ｃにｌ尾大して
いる前記ドリフト量に対応する成分が増’ｌ’６１調整
器２６からの調整信号りにより加算器２７において相殺
されるので、この加算器２７からの加算信号は振動片１
３のｙ方向振動成分のみにより規定されることとなり、
その結果、同期検波器２８からの同期検波信号、即ち増
幅器２９ａからの角速度信−づの値が上述したドリフト
量に基（誤差の４を人を招くことなく常に精度よく得ら
れる。

また、このような状態にて、振動片１２の振Ｊｉｌ＋が
、外部からの振動等の外乱により定電状態から変化する
と、この変化に対応した望ましくない信号が圧電素子１
５から発生する。しかしながら、上述した外部からの振
動等の外乱は圧電素子１４の圧電変換作用にも影響を与
えて、この影響が増幅器２１ｂからの発振信号Ａ、即ち
振幅１！Ｊ整器２６からの調整信号りに混入し、このよ
うなδｌｉｄ　Ｆ＆倍信号が、圧電素子１５からの上述
した望ましくない信号を混入させてなるフィルタ２４か
らのフィルタ信号Ｃに加算器２７により加算されるので
、上述した望ましくない信号に係る成分が加算器２７に
おいて相殺或いは減少されることとなり、その結果、本
発明装置の検出本１１′１度の低下を招くこともない。

なお、前記実施例においては、本発明装置が車両の角速
度検出に適用された例について説明したが、これに代え
て、各種移動体、回転体等の可動体の角速度検出にあた
り本発明装置を適用して実施してもよく、かかる場合、
両振動片１２．１３に代えて、断面四角形状の金属ビー
ムを採用し、この金属ビームの水平面及び鉛直面に各圧
電素子１４．１５をそれぞれ貼着して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は振’ＪｉＩＪ部月の取イ１状態図、第２図は第
１図におりる両圧電素子のための電気回路図、及び第３
図は第２図における各回路素子の出力波形図である。 符号の説明 １０・・・振動部祠、１２．１３・・・振動片、１４．
１５・・・圧電素子、２５・・・位相調！器、２６・・
・振幅１！１１整器、２７・・・加ＳＱ：　？ｌ；、２
８・・・同期検波器。 出願人　日本電装株式会社 代理人　弁理士　旧　谷　照　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可動体の振動方向に振動する第１振動部と前記可動体に
   角速度が生じたとき前記第１振動部とは直角な方向に振
   動する第２振動部とを一体的に有する振動体と、前記第
   １振動部にその振動方向に歪むように固着されて圧電変
   換作用を行う第１圧？ｎ素子と、前記第２振動部にその
   振動方向に歪むように固着されて圧電変換作用により前
   記角速度の規定に必要な検出信号を生じる第２圧電素子
   と、前記第１圧電素子の圧電変換作用に応答して発振信
   号を生しる発振手段と、前記発振信号により検出信号を
   同期検波してこの同期検波結果を前記角速度を表わす出
   力信号として発生する同期検波手段とを備えた角速度検
   出装置において、前記可動体の角速度がほぼ零のときの
   前記検出信号の逆位相及び振幅に前記発振信号の位相及
   び振幅をそれぞれ一致させるように調整してこれを調整
   信号として生しる調整手段と、前記調整信号を前記検出
   信号に加算して加算信号を生しる加算手段とを設けて、
   前記同期検出手段が前記発振信号により前記加算信号を
   同＋ｕ１検波するようにしたことをＱＧ徴とする振動型
   角速度検出装置。