JPS60192206A - 振動式角速度計 - Google Patents
振動式角速度計Info
- Publication number
- JPS60192206A JPS60192206A JP59047701A JP4770184A JPS60192206A JP S60192206 A JPS60192206 A JP S60192206A JP 59047701 A JP59047701 A JP 59047701A JP 4770184 A JP4770184 A JP 4770184A JP S60192206 A JPS60192206 A JP S60192206A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- frequency
- velocity meter
- output
- ambient temperature
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
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。
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〉
本発明は航空機等の移動体の姿勢制御信号源として必須
な角速度計に関し、コリオリカを利用した振動式角速度
計の温度補償に関するものである〇〈発明の背景〉 圧電特性を有するシリコン、水晶等の単結晶材からなる
基板に振動板を形成し、前記基板が角速度を受けたとき
に発生するコリオリカを検出して振動式角速度計を構成
したものとして、本出願人が出願した特願昭５８−１８
３５９８ 号（名称：振動式角速度計・・・以下先願と
いう）がある。以下、本発明を説明する前に、先ずこの
先願についてその概念を説明する。
な角速度計に関し、コリオリカを利用した振動式角速度
計の温度補償に関するものである〇〈発明の背景〉 圧電特性を有するシリコン、水晶等の単結晶材からなる
基板に振動板を形成し、前記基板が角速度を受けたとき
に発生するコリオリカを検出して振動式角速度計を構成
したものとして、本出願人が出願した特願昭５８−１８
３５９８ 号（名称：振動式角速度計・・・以下先願と
いう）がある。以下、本発明を説明する前に、先ずこの
先願についてその概念を説明する。
第１図は先願に記された基板の斜視図を示す。
第１図において、７は基板であり、測定すべき角速度Ω
が与えられる回転軸２のまわりに回転可能に支持されて
いる。１６は基板に形成された振動板で、−１対の音叉
振動子８ａ、 ８ｂおよびコリオリカ検出部１４からな
っている。音叉振動子８ａ、８ｂは第１リガメント９に
支持されており、音叉振動子８ａ。
が与えられる回転軸２のまわりに回転可能に支持されて
いる。１６は基板に形成された振動板で、−１対の音叉
振動子８ａ、 ８ｂおよびコリオリカ検出部１４からな
っている。音叉振動子８ａ、８ｂは第１リガメント９に
支持されており、音叉振動子８ａ。
８ｂを励振させるだめの対向電極１０ａ 、１０ｂがそ
の表面に形成されている。この対向電極ｊＯｎ 、 １
０ｂは基板７に形成された端子＋２ａ 、１２ｂおよび
リード線１３ａ 、１３ｂを介して引出され、ｌ示しな
し＼げ発振回路５に接続される。この発編回路恭によシ
第１図に示す音叉振動子８ａ、８ｂは契印ｄ、ｄ’に示
す如く、基板７の面に平行に固有振動数で互いに逆位相
で振動する。コリオリカ検出部１４は音叉振動子８ａ、
８ｂの結合部に一体に延長形成されてお９、上記結合部
と反対側は第２のリガメント１５を介して基板７に支持
されている。このコリオリカ検出部１４面上には移動電
極２０ａ、２０ｂが形成されており、この移動電極２０
ａ、２０ｂに対向して固定電極２１ａ、２１ｂを有する
板２２がスペーサ２３を介して固着される（第１図は板
２２が固着される前の状態を示している〕。
の表面に形成されている。この対向電極ｊＯｎ 、 １
０ｂは基板７に形成された端子＋２ａ 、１２ｂおよび
リード線１３ａ 、１３ｂを介して引出され、ｌ示しな
し＼げ発振回路５に接続される。この発編回路恭によシ
第１図に示す音叉振動子８ａ、８ｂは契印ｄ、ｄ’に示
す如く、基板７の面に平行に固有振動数で互いに逆位相
で振動する。コリオリカ検出部１４は音叉振動子８ａ、
８ｂの結合部に一体に延長形成されてお９、上記結合部
と反対側は第２のリガメント１５を介して基板７に支持
されている。このコリオリカ検出部１４面上には移動電
極２０ａ、２０ｂが形成されており、この移動電極２０
ａ、２０ｂに対向して固定電極２１ａ、２１ｂを有する
板２２がスペーサ２３を介して固着される（第１図は板
２２が固着される前の状態を示している〕。
Ｚ軸に角速度Ωが印加されると、コリオリカ検出部１４
には、音叉振動子８ａ、８ｂの振動方向ｄ 、 ｄ’に
対して直角方向に角速度Ｑに比例したコリオリカによる
振動が矢印ｅ 、 ｅ’に示す方向に発生する。
には、音叉振動子８ａ、８ｂの振動方向ｄ 、 ｄ’に
対して直角方向に角速度Ｑに比例したコリオリカによる
振動が矢印ｅ 、 ｅ’に示す方向に発生する。
その結果、板２２に設けた固定電極２１ａ、２１ｂとコ
リオリカ検出部１４に設けた移動電極２０ａ 、 ２０
ｂの静電容量が差動的に変化し、角速度Ωに比例した出
力が発生する。
リオリカ検出部１４に設けた移動電極２０ａ 、 ２０
ｂの静電容量が差動的に変化し、角速度Ωに比例した出
力が発生する。
ところで、との↓うな角速度計においては、基板の材料
として水晶を用い、その切り出し角度を温度に対する感
度が低い方向に切り出し、温度変動に対する誤差が発生
しないようにする必要がある。しかしながら温度に対す
る感度を零に切り出すことは難かしく、例え切り出すこ
とができても、その後の加工段階で各種のストレスが生
じ、温度に対する感度を低く維持することは難かしいと
いう問題点がある。
として水晶を用い、その切り出し角度を温度に対する感
度が低い方向に切り出し、温度変動に対する誤差が発生
しないようにする必要がある。しかしながら温度に対す
る感度を零に切り出すことは難かしく、例え切り出すこ
とができても、その後の加工段階で各種のストレスが生
じ、温度に対する感度を低く維持することは難かしいと
いう問題点がある。
〈発明の目的〉
本発明は前記先願の問題点を解決するためになされたも
ので、周囲温度が変化しても測定誤差のない信頼性の優
れた振動式の角速度計を提倶することを目的とするもの
である。
ので、周囲温度が変化しても測定誤差のない信頼性の優
れた振動式の角速度計を提倶することを目的とするもの
である。
〈発明の構成〉
この目的を達成する本発明の構成は、圧電特性を有する
単結晶材の基板上に振動板を形成し、前記振動板に設け
た対向電極に発振回路を接続して前記振動板を振動させ
、前記基板が受ける角速度によって前記振動板に発生す
るコリオリカを検出する振動式角速度計において、前記
発振回路の周波数出力からカウンタおよび演算器により
温度を検出し、周囲温度の変化によって発生する前記振
動板に設けた音叉振動子の発振周波数の誤差を、前記カ
ウンタおよび演算器によシ検出した温度によって補正す
るように構成したものである。
単結晶材の基板上に振動板を形成し、前記振動板に設け
た対向電極に発振回路を接続して前記振動板を振動させ
、前記基板が受ける角速度によって前記振動板に発生す
るコリオリカを検出する振動式角速度計において、前記
発振回路の周波数出力からカウンタおよび演算器により
温度を検出し、周囲温度の変化によって発生する前記振
動板に設けた音叉振動子の発振周波数の誤差を、前記カ
ウンタおよび演算器によシ検出した温度によって補正す
るように構成したものである。
〈実施例〉
第２図は温度補償回路を付加した本発明に係る振動式角
速度計の一実施例を示すものである。なお、第２図にお
いては、第１図に示す基板７を簡略化して描いである。
速度計の一実施例を示すものである。なお、第２図にお
いては、第１図に示す基板７を簡略化して描いである。
前記したように、第１図に示す角速度計においては、角
速度側の周囲温度が変化すると、基板７は固有の線膨張
係数に従って伸縮し、１だ弾性率が変化することにより
、その剛さが変化する。その結果振動板１６に設けられ
た音叉振動子８ａ、８ｂの発振周波数が増減すると共に
、固定電極２０ａ、２０ｂと移動電極２１ａ 、 ２１
’ｂ間の静電容量が変化する。この変化は角速度計の誤
差となる。
速度側の周囲温度が変化すると、基板７は固有の線膨張
係数に従って伸縮し、１だ弾性率が変化することにより
、その剛さが変化する。その結果振動板１６に設けられ
た音叉振動子８ａ、８ｂの発振周波数が増減すると共に
、固定電極２０ａ、２０ｂと移動電極２１ａ 、 ２１
’ｂ間の静電容量が変化する。この変化は角速度計の誤
差となる。
そこで本発明においては、第２図に示す如く音叉振動子
８ａ、 ８ｂの周波数出力をノ（ツフｒアンプ３０でイ
ンピーダンス変換し、フィルタ３１をｊ市して発振回路
５３に入力する。この発振回路−３３の８３力は音叉振
動子８ａ、８ｂにフィートノ（ツクされると共に整流器
３４に送られ直流電圧に変換されてＡ貴公ン診３５に入
力される。一方、発振回路５３の出力はカウンタ３６に
入力され、このカウンタ３ムの出力力；演算２診６７に
入力される。演算器５７では、角速度言１の周囲温度が
基準温度（例えば２０℃）において発振する音叉振動子
８ａ、８ｂの周波数と、周囲温度が変イヒして周波数が
増減したときの周波数を比較し、Ｊ閉波数の差に基づい
てそのときの角速度側の周１用温度を検出する。この演
算器５７には基準電圧ＥＳ７５’入ブｊされており、こ
の基準電圧Ｅ８を前記周囲温度の変イヒに基づいて増減
し、前記基準温度における単位角速度当りの静電変化量
と同じになるような電圧として積分器３５に人力する。
８ａ、 ８ｂの周波数出力をノ（ツフｒアンプ３０でイ
ンピーダンス変換し、フィルタ３１をｊ市して発振回路
５３に入力する。この発振回路−３３の８３力は音叉振
動子８ａ、８ｂにフィートノ（ツクされると共に整流器
３４に送られ直流電圧に変換されてＡ貴公ン診３５に入
力される。一方、発振回路５３の出力はカウンタ３６に
入力され、このカウンタ３ムの出力力；演算２診６７に
入力される。演算器５７では、角速度言１の周囲温度が
基準温度（例えば２０℃）において発振する音叉振動子
８ａ、８ｂの周波数と、周囲温度が変イヒして周波数が
増減したときの周波数を比較し、Ｊ閉波数の差に基づい
てそのときの角速度側の周１用温度を検出する。この演
算器５７には基準電圧ＥＳ７５’入ブｊされており、こ
の基準電圧Ｅ８を前記周囲温度の変イヒに基づいて増減
し、前記基準温度における単位角速度当りの静電変化量
と同じになるような電圧として積分器３５に人力する。
積分器３５は整涙Ｅｌ廿力λらの入力と演算器６７から
の入力の差の電圧により発振回路３３のケインを調節す
る。この構成により周囲温度が変化しても音叉振動子は
常に単位角速度邑りの静電容量変化量が一定となるよう
な振幅で振動するようになる。その結果容量検出回路４
０からは周囲温度に影響されない出力を得ることができ
る。
の入力の差の電圧により発振回路３３のケインを調節す
る。この構成により周囲温度が変化しても音叉振動子は
常に単位角速度邑りの静電容量変化量が一定となるよう
な振幅で振動するようになる。その結果容量検出回路４
０からは周囲温度に影響されない出力を得ることができ
る。
第５図は他の実施例を示すもので、本例においては発振
回路３３の周波数出力をカウンタに入力し、とのカウン
タの出力を温度として検出する演算器５０１Ｃ入力する
。この演算器５０には容量検出回路４０からの出力が入
力されておシ、アらかじめ定められた基準温度からの温
度変化に対する補正係数に従って、容量検出回路４０の
入力を補正して温度誤差のない信号を出力する。
回路３３の周波数出力をカウンタに入力し、とのカウン
タの出力を温度として検出する演算器５０１Ｃ入力する
。この演算器５０には容量検出回路４０からの出力が入
力されておシ、アらかじめ定められた基準温度からの温
度変化に対する補正係数に従って、容量検出回路４０の
入力を補正して温度誤差のない信号を出力する。
なお本実施例については静電容量形の振動式角速度針に
ついて説明したが電磁銹導形、圧電形に用いても同様に
補正することができる。
ついて説明したが電磁銹導形、圧電形に用いても同様に
補正することができる。
〈効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように、本発明に
よれば周囲温度の変化に基づく角速度計の誤差を発振回
路の周波数変化に基づいて補正するようにしたので、外
付の温度計を設ける必要が高い補正ができる０
よれば周囲温度の変化に基づく角速度計の誤差を発振回
路の周波数変化に基づいて補正するようにしたので、外
付の温度計を設ける必要が高い補正ができる０
第１図は本発明を説明するための振動式角速度計の基板
の斜視図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック線
図、第６図は本発明の他の実施例を示すフロック線図で
ある。 ７・・・基板、１６・・・振動板、３３・・・発振回路
、５６・・・カウンタ、６７・・・演算器。 第１
の斜視図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック線
図、第６図は本発明の他の実施例を示すフロック線図で
ある。 ７・・・基板、１６・・・振動板、３３・・・発振回路
、５６・・・カウンタ、６７・・・演算器。 第１
Claims (1)
- 圧電特性を有する単結晶材の基板上に振動板を形成し、
前記振動板に設けた対向電極に発振回路を接続して前記
振動板を振動させ、前記基板が受ける角速度によって前
記振動板に発生するコリオリカを検出する振動式角速度
計において、前記発振回路の周波数出力からカウンタお
よび演算器により温度を検出し、周囲温度の変化によっ
て発生する前記振動板に設けた音叉振動子の発振周波数
の誤差を、前記カウンタおよび演算器により検出した温
度によって補正するようにしたことを特徴とする振動式
角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047701A JPS60192206A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 振動式角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047701A JPS60192206A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 振動式角速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192206A true JPS60192206A (ja) | 1985-09-30 |
Family
ID=12782598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59047701A Pending JPS60192206A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 振動式角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192206A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10132573A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Kinseki Ltd | 屈曲振動圧電振動子及びその調整方法 |
| US6422078B2 (en) | 1992-08-21 | 2002-07-23 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| JP2002228450A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-14 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ装置およびそれを用いた電子装置 |
| JP2007071692A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
| JP2016153744A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、物理量検出装置、電子機器及び移動体 |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP59047701A patent/JPS60192206A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6938486B2 (en) | 1992-08-21 | 2005-09-06 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US7407827B2 (en) | 1992-08-21 | 2008-08-05 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US7866210B2 (en) | 1992-08-21 | 2011-01-11 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US6463803B2 (en) | 1992-08-21 | 2002-10-15 | Nippon Denso Co., Ltd. | Semiconductor mechanical sensor |
| US6550331B2 (en) | 1992-08-21 | 2003-04-22 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US6868727B2 (en) | 1992-08-21 | 2005-03-22 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US6422078B2 (en) | 1992-08-21 | 2002-07-23 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US7040165B2 (en) | 1992-08-21 | 2006-05-09 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| US7685877B2 (en) | 1992-08-21 | 2010-03-30 | Denso Corporation | Semiconductor mechanical sensor |
| JPH10132573A (ja) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Kinseki Ltd | 屈曲振動圧電振動子及びその調整方法 |
| JP2002228450A (ja) * | 2001-01-29 | 2002-08-14 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ装置およびそれを用いた電子装置 |
| JP2007071692A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
| JP2016153744A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | 回路装置、物理量検出装置、電子機器及び移動体 |
| US10254115B2 (en) | 2015-02-20 | 2019-04-09 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and moving object |
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