JPS60222715A - 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は移動体、
回転体等の可動体から延出してこの可動体の振動方向に
振動する第１振動片とこの第１振動片から延出して前記
可動体に角速度が生じたとき前記第１振動片とは直角方
向に微動する第２振動片とを有する振動体と、前記可動
体から前記第１振動片に平行に延出して前記可動体の振
動方向に振動する第６振動片とこの第３振動片から前記
第２振動片に平行に延出して前記可動体に角速度が生じ
たとき前記第３振動片とは直角方向に振動する第４振動
片とを有する振動体と、前記第１振動片にその振動方向
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振動片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２圧電素子と、前記第１振
動片の振動方向とは逆位相方向に歪むように前記第６振
動片に固着されて圧電変換作用を行う第６圧電素子と、
前記第４振動片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４圧電素子とを備えて、前記各圧
電集子の圧電変換作用との関連により前記角速度を表わ
す出力信号を発生するようにしたものがある。

しかしながら、このような構成においては、前記両振動
体の形状寸法間に僅な誤差が存在すると、前記第１と第
５の振動片の各共振周波数間に位相や振幅のずれが生じ
、このずれが前記第１及び（又は）第３の圧電に羨素子
の圧電変換作用に悪影響を与えて前記出力信号の値に誤
差が混入するという不具合がある。また、かかる不具合
は、前記可動体の前記第１及び第３の振動片との接続部
分の形状が変わった場合にも同様に生じる。

（発明の目的） 本発明はこのようなことに対処してなされたもので、そ
の目的とするところは、上述した共振周波数のずれを電
気的手段により調整するようにした振動型角速度検出装
置を提供することにある。

（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、前記第１圧電
素子の圧電変換作用との関連により第１発振信号を生じ
る第１発振手段と、前記第６圧電素子の圧電変換作用と
の関連により第２発振信号を生じる第２発振手段と、前
記第１及び第２の発振信号を結合させて結合信号として
発生する結合手段と、前記第１発振信号の振幅及び位相
と前記第２発振信号の振幅及び位相とをそれぞれ互いに
一致させるように前記結合信号の振幅及び位相を調整し
この調整結果を調整信号として発生する調整手段とを設
けて、前記結合信号を前記第１及び第２の発振手段の一
方に帰還するとともに前記調整信号を前記第１及び第２
の発振手段の他方に帰還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
記第１及び第６の振動片の各共振周波数間に何等かの原
因により僅なずれが存在しても、前記結合手段が前記第
１及び第２の発振信号を結合して結合信号として発生し
、前記調整手段が前記第１及び第２の発振信号の各位相
及び各振幅をそれぞれ互いに一致させるように前記結合
信号の　・位相及び振幅を調整して調整信号として発生
し、前記結合信号を前記第１及び第２の発振手段の二方
に帰還し、かつ前記調整信号を前記第１及び第２の発振
手段の他方に帰還するようにしたので、□前記第１及び
第２の発振信号の各位相及び各振幅がそれぞれ互いに一
致して上述した各共振周波数　、′間のずれの前記結合
信号に対する誤差としての混　入を確実に遮断すること
となり、その結果、前記出力信号の値が常に精度よく維
持され得る。

（実施例）　パ 以下、本発明の第１実施例を図面により説明す　゛ると
、第１図及び第２図は本発明に係る振動型角速度検出装
置を示している。この角速度検出装置は、車両の車体に
組付けた振動機構１ｏと、この振動機構１０に接続した
電気回路２０を備えており、振動機構１０は、車体の一
部に鉛直状に固着した基板Ｂと、この基板Ｂに一体的に
組付けた一対の振動部材１ｏａ、ｉｏｂと、振動部材１
０ａに取付けた一対の圧電素子１５．ＩＦと、振動部材
１０ｂに取付けた一対の圧電素子１７．１８とにより構
成されている。振動部材１０ａは、金属板により短冊状
に形成した一対の振動片１１．１２を有しており、振動
片１１はその上下両面１１ａ。

１１ｂを水平にして基板Ｂの表面から当該車両の後方に
向けて長手状に延出するとともに、振動片１２はその左
右両側面１２１２，１２ｂを振動片１１の上下両面１１
１２．１１１）に直交させて振動片１１の先端中央から
この振動片１１と同様に長手状に延出している。

また、振動部材１０ｂは、金属板により短冊状に形成し
た一対の振動片１３．１４を有しており、振動片１３ば
その上面１３１２を振動片１１の下面１１ｂに対向させ
てこの振動片に平行に基板Ｂの表面から長手状に延出す
るとともに、振動片１４はその左右両側面１４ａ、１４
’ｂを振動片１６の上下両面１３１２，１３ｂに直交さ
せて振動片１３の先端中央からこの振動片１６と同様に
長手状に延出している。かかる場合、振動片１４の左側
面１４１２は振動片１２の左側面１２ａと同一の鉛直面
内にあり、また振動片１４の右側面１４ｂは振動片１２
の右側面１２ｂと同一の鉛直面内にある。

但し、振動部材ｉｏｂの形状寸法は振動部材１０ｆ２の
形状寸法から僅にずれているものとし、振動片１１がＸ
方向（第１図参照）に所定の共振周波数ｆ、にて振動す
る一方、振動片１６がＸ方向に共振周波数ｆ、から僅に
ずれた共振周波数ｆ２にて振動する。また、面振動片１
２．１４は当該車両の角速度ωに応じてコリオリの力の
もとにＸ方向（第１図参照）に振動する。なお、両振動
部材１０ａ。

１０１）は接地しである。

圧電素子１５は、その−側電極にて振動片１１の上面１
１１２に貼着されて、その圧電変換作用のもとに、電流
検出抵抗２１１１＋及び差動増幅器２１ｂと共に共振周
波数ｆ１にて発振する発振回路２１を形成し、一方、圧
電素子１７は、その−側電極にて振動片１３の下面１３
ｂに貼着されて、その圧電変換作用のもとに、電流検出
抵抗２２ａ及び差動増幅器２２１）と共に共振周波数ｆ
２にて発振する発振回路２２を形成する。圧電素子１６
はその一側電極にて振動片１２の左側面１２１２に貼着
され、一方、圧電素子１８はその一側電極にて振動片１
４の左仰ｊ面１４１２に貼着されており、両圧電素子１
６．１８はその各他側電極にて互いに接続されて共通端
子を形成し、面振動片１２．１４のＸ方向への振動に応
じた圧電変換作用のもとに角速度ωの規定に必要な検出
信号を前記共通端子から発生する。

電気回路２０は、上述した各電流検出抵抗２１ａ。

２２１２及び各差動増幅器２１１）、’２２ｂと、これ
ら差動増幅器２１＋）、２２１）に接続した加算器２６
を備えており、差動増幅器２１ｂは、その非反転入力端
子にて電流検出抵抗２１ａの一端子に接続されるととも
に、その反転入力端子にて電流検出抵抗２１７２の他端
子と共に圧電素子１５の他側電極に接続されている。し
かして、差動増幅器２１１）は、後述する利得制御回路
２７からの利得制御信号との関連にて圧電素子１５の共
振周波数ｆ１に基く圧電変換作用のもとに電流検出抵抗
２１１１Ｚに生じる発振端子電圧を差動増幅し発振信号
として発生する。

差動増幅器２２ｂは、その非反転入力端子にて電流検出
抵抗２２．１２の一端子に接続されるとともに、その反
転入力端子にて電流検出抵抗２２ａの他端子と共に圧電
素子１７の他ＩＩ電極に接続されている。しかして、差
動増幅器２２１）は、後述する位相調整器２９からの位
相調整信号との関連にて圧電素子１７の共振周波数ｆ２
に基く圧電変換作用のもとに電流検出抵抗２２ａに生じ
る発振端子電圧を差動増幅し、差動増幅器２１ｂからの
発振信号と同−位相及び同一振幅を有する発振信号とし
て発生する。加算器２ろは両差動増幅器２１ｂ。

２２ｂからの各発振信号を加算し加算信号として発生す
る。

ピークホールド回路２４は加算器２６からの加算信号の
ピークレベルをホールドしホールド信号として発生し、
基準電圧発生器２５は加算器２５からの加算信号の所定
ピークレベルを基準電圧として発生し、差動増幅器２６
はピークホールド回路２４からのホール信号のレベルと
基準電圧発生器２５からの基準電圧との差を差動増幅し
て差動増幅信号として発生する。利得制御回路２７は、
加算器２６からの加算信号のレベルを差動増幅器２６か
らの差動増幅信号のレベルに応じて利得制御し、一定振
幅を有する利得制御信号を発生し差動増幅器２１ｂ及び
振幅調整器２８に付与する。

振幅調整器２８は可変抵抗２８ａを有しており、差動増
幅器２２ｂからの発振信号の振幅を差動増幅器２１ｂか
らの発振信号の振幅に一致させるように可変抵抗２８ａ
の手動抵抗調整により利得制御回路２７からの利得制御
信号の振幅を調整し、この調整結果を振幅調整信号とし
て発生する。位相調整器２９は可変抵抗２９１２を有し
ており、差動増幅器２２ｂからの発振信号の位相を差動
増幅器２１ｂからの発振信号の位相に一致させるように
可変抵抗２９１１＋の手動抵抗調整により振幅調整器２
８からの振幅調整信号の位相を調整し、この調整結果を
位相調整信号として発生する。かかる場合、上述した振
幅及び位相の各調整は、適宜な観察手段（例えば、オシ
ロスコープ）等を利用して予め行っである。なお、本発
明装置は加算器２３からの加算信号により両圧電素子１
２．１４の共通端子からの検出信号を同期検波して、こ
の同期検波結果を角速度ωを表わす角速度信号として発
生する。

以上のように構成した本実施例において、当該車両が角
速度ωを生じるような走行状態にあるとともに本発明装
置が作動状態にあれば、振動片１１が圧電素子１５の圧
電変換作用との関連により共振周波数ｆ１にてＸ方向に
振動し、振動片１６が圧電素子１７の圧電変換作用との
関連により共振周波数ｆ２にてＸ方向に振動し、両振動
片１２゜１４がｙ方向に振動し、差動増幅器２１ｂが、
圧電素子１５の圧電変換作用及び利得制御回路２７から
生じる利得制御信号との関連により、電流検出抵抗２１
ａから生じる発振端子電圧を、共振周波数ｆ、を有する
発振信号として差動増幅し、差動増幅器２２ｂが、圧電
素子１７の圧電変換作用及び位相調整器２９から生じる
位相調整信号との関連により発振信号として差動増幅す
る。

ついで、加算器２６が両差動増幅器２１ｂ、　２２ｂか
らの各発振信号を加算して加算信号として発生し、ピー
クホールド回路２４が加算器２′５からの加算信号のピ
ークレベルをホールド信号としてホールドし、差動増幅
器２６がかかるホールド信号のレベル及び基準電圧発生
器２５からの基準電圧を差動増幅信号として差動増幅し
、利得制御回路２７が、加算器２３からの加算信号を、
差動増幅器２６からの差動増幅信号に応じ、一定振幅を
有する利得制御信号として利得制御して差動増幅器２１
ｂの非反転入力端子に帰還し、振幅調整器２８が既に調
整済みの可変抵抗２８ａの抵抗値との関連により利得制
御回路２７からの利得制御信号に基き差動増幅器２２ｂ
からの発振信号の振幅を差動増幅器２１１）からの発振
信号の振幅に一致させるに必要な振幅調整信号を発生し
、かつ位相調整器２９が既に調整済みの可変抵抗２９＋
１１の抵抗値との関連により振幅調整器２８からの振幅
調整信号に基き差動増幅器２２ｂからの発振信号の位相
を差動増幅器２１ｂからの発振信号の位相に一致させる
に必要な位相調整信号を発生し差動増幅器２２ｂの非反
転入力端子に付与する。

以上の説明から理解されるとおり、利得制御回路２７か
ら差動増幅器２１１）への利得制御信号の帰還との関連
にて、差動増幅器２２ｂからの発振　・信号の振幅及び
位相が上述のごとき振幅調整器２８による振幅調整及び
位相調整器２９による位相調整のもとに差動増幅器２１
ｂからの発振信号の振幅及び位相にそれぞれ一致し、差
動増幅器２２１）からの発振信号が差動増幅器２１ｂか
らの発振信号と同様に共振周波数ｆｌを有することとな
る。

従って、加算器２６からの加算信号が両差動増幅器２１
１）、２２ｂからの共に同一の共振周波数ｆ。

を有する各発振信号によって形成されることとなるため
、このような加算信号には、両振動片１１゜１３間の形
状寸法上の僅なずれに起因した両共振周波数ｆ１＋　ｆ
２間の差による影響が混入することがない。よって、本
発明装置においては、上述したような加算信号によって
、両圧電素子１６・。

１８の共通端子から生じる検出信号を同期検波して角速
度信号として発生させることとなり、その結果、この角
速度信号の値が、両振動片１１．１３間の形状寸法上の
誤差の存在とはかかわりなく、常に精度のよいものとし
て得られる。

次に、本発明の第２実施例を第６図を参照して説明する
と、この第２実施例においては、位相差検出回路３０、
両ピークホールド回路ろ１，６２及び差動増幅器６６を
前記第１実施例にて述べた電気回路２０に付加し、かつ
この電気回路２０の振幅調整器２８及び位相調整器２９
に代えて振幅調整器３４及び位相調整器３５をそれぞれ
採用したことにその構成上の特徴がある。しかして、位
相差検出回路６０は、両差動増幅器２１ｂ、　２２１）
からの各発振信号間の位相差を検出しこれに比例する位
相差信号を発生する。かかる場合、差動増幅器２１１）
からの発振信号の位相が差動増幅器２２ｂからの発振信
号の位相より進んでいるとき位相差検出回路ろＯからの
位相差信号のレベルは正となり、一方、差動増幅器２１
ｂからの発振信号の位相が差動増幅器２２ｂからの発振
信号の位相より遅れているとき位相差検出回路３０から
の位相差信号のレベルは負となる。

ピークホールド回路３１は差動増幅器２１１）からの発
振信号のピークレベルをホールドしホールド信号として
発生し、一方、ピークホールド回路３２は差動増幅器２
２ｂからの発振信号のピークレベルをホールドしホール
ド信号として発生する。

差動増幅器６３は、両ピークホールド回路６１゜６２か
らの各ホールド信号のレベルの差を差動増幅し、これら
各ホールド信号のレベル差に比例する差動増幅信号を発
生する。この場合、ピークホールド回路ろ１からのホー
ルド信号のレベルがピークホールド回路３２からのホー
ルド信号のレベルより高ければ、差動増幅器６５からの
差動増幅信号のレベルが正となり、一方、ピークホール
ド回路３１からのホールド信号のレベルがピークホール
ド回路３２からのホールド信号のレベルより低ければ、
差動増幅器６６からの差動増幅信号のレベルが負となる
。

振幅調整器３４は、利得制御回路２７から利得制御信号
及び差動増幅器６３から差動増幅信号を受け、この差動
増幅信号の正しベ／Ｌ／（又は負し入／Ｉ／）に比例す
る値だけ前記利得制御信号の振幅を増幅（又は減衰）さ
せてこの増幅結果（又は減衰結果）を振幅調整信号とし
て発生する。また、位相調整器６５は、振幅調整器３４
から振幅調整信号及び位相差検出回路３０から位相差信
号を受けて、この位相差信号の正しベ７＋ｚ、（又は負
しベ／Ｉ／）に比例する値だけ前記振幅調整信号の位相
を進相（又は遅相）とし、この進相結果（又は遅相結果
）を位相調整信号として発生する。

以上のように構成した本実施例において、前記第１実施
例の場合と同様にして、両差動増幅器２１ｂ。

２２ｂがそれぞれ発振信号を“生じ、加算器２６が加算
信号を生じ、利得制御回路２７が利得制御信号を生じる
と、位相差検出回路３０が両差動増幅器２１ｂ、２２１
）からの各発振信号間の位相差を検出して位相差信号を
発生し、ピークホールド回路ろ１が差動増幅器２１１）
からの発振信号のピークレベルをホールド信号としてホ
ールドし、ピークホールド回路ろ２が差動増幅器２２１
１）からの発振信号のピークレベルをホールド信号トシ
てホールドし、差動増幅器６３が両ピークホールド回路
３１．３２からの各ホールド信号のレベル差に応じて差
動増幅信号を発生する。

すると、振幅調整器３４が差動増幅器６ろからの差動増
幅信号の正しベ）ｖ（又は負レベル）に応じて利得制御
回路２７からの利得制御信号の振幅を増幅（又は減衰）
させて振幅調整信号として発生し、位相調整器６５が位
相差検出回路ろ０からの位相差信号の正しベ）ｖ　（又
は負しベ）ｖ　）に応じて振幅調整器３４からの振幅調
整信号の位相を進相（又は遅相）させて位相調整信号と
して発生し差動増幅器２２１）の非反転入力端子に付与
する。

換言すれば、利得制御回路２７から差動増幅器２１ｂへ
の利得制御信号の帰還との関連にて、差動増幅器２２１
）からの発振信号の振幅及び位相が上述のごとき振幅調
整器６４の振幅調整及び位相調整器３０からの位相調整
のもとに差動増幅器２１ｂか述べた作用効果と同様の作
用Ｘ効果を常に自動的に達成し得る。

なお、前記各実施例においては、両振動部材１０ａ。

１０ｂ間に形状寸法上の僅なずれが存在する場合につい
て説明したが、これに限らず、基板Ｂの形状を変更した
り、この基板Ｂの車体に対する取付場所を変更した場合
に生じがちな両振動片１１゜１６０各共振周波数の僅な
ずれにも影響されることなく前記各実施例と同様の作用
効果を達成し得る。

また、前記各実施例においては、両差動増幅器２１１）
、２２ｂからの各発振信号を加算器２３により加算する
例について説明したが、これに限らず、例えば、前記各
発振信号を乗算する乗算器を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い。

また、前記第１（又は第２）の実施例においては、利得
制御回路２７の出力端子を差動増幅器２１１）の非反転
入力端子に接続するとともに、位相調整器２９（又は６
５）の出力端子を差動増幅器２２ｂの非反転入力端子に
接続するようにしたが、これに代えて、利得制御回路２
７の出力端子を差動増幅器２２ｂの非反転入力端子に接
続するとともに位相調整器２９（又は６５）の出力端子
を差動増幅器２１１）の非反転入力端子に接続して実施
してもよい。

また前記第１（又は第２）の実施例においては、利得制
御回路２７からの利得制御信号を振幅調整器２８（又は
６４）により振幅調整した後に位相調整器２９（又は３
５）により位相調整す・−るようにしたが、これに代え
て、前記利得制御信号の振幅及び位相の調整順序を逆に
して実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の第１実施例を示す全体
構成図、及び第６図は本発明装置の第２実施例の要部を
示す電気回路図である。 符号の説明 １０・・・振動機構、１０ａ、１０１１１・・・振動部
材、１１．１２．１３．１４・・・振動片、１５，１（
Ｓ。 １７．１８・・・圧電素子、２１．２２・・・発振回路
、２３・・・加算器、２８．１４・・・振幅調整器、２
９．５５・・・位相調整器、６０・・・位相差検出回路
、３１．３２・・・ピークホールド回路、３６・・・差
動増幅器 出願人　日本電装株式会社 代理人　弁理士　長　谷　照　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可動体から延出してこの可動体の振動方向に振動する第
   １振動片とこの第１振動片から延出して前記可動体に角
   速度が生じたとき前記第１振動片とは直角方向に振動す
   る第２振動片とを有する振動体と、前記可動体から前記
   第１振動片に平行に延出して前記可動体の振動方向に振
   動する第６振動片とこの第６振動片から前記第２振動片
   に平行に延出して前記可動体に角速度が生じたとき前記
   第６振動片とは直角方向に振動する第４振動片とを有す
   る振動体と、前記第１振動片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振動片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２圧電素子と、前記第１振動片の振動
   方向とは逆位相方向に歪むように前記第６振動片に固着
   されて圧電変換作用を行う第３圧電素子と、前記第４振
   動片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４圧電素子とを備えて、前記各圧電素子の圧
   電変換作用との関連により前記角速度を表わす出力信号
   を発生するようにした角速度検出装置において、前記第
   １圧電素子の圧電変換作用との関連により第１発振信号
   を生′じる第１発振手段と、前記第３圧電素子の圧電変
   換作用との関連により第２発振信号を生じる第２発振手
   段と、前記第１及び第２の発振信号を結合させて結合信
   号として発生する結合手段と、前記第１発振信号の振幅
   及び位相と前記第２発振信号の振幅及び位相とをそれぞ
   れ互いに一致させるように前記結合信号の振幅及び位相
   を調整しこの調整結果を調整信号として発生する調整手
   段とを設けて、前記結合信号を前記第１及び第２の発振
   手段の一方に帰還するとともに前記調整信号を前記第１
   及び第２の発振手段の他方に帰還するようにしたことを
   特徴とする振動型角速度検出装置。