JPS61164109A - 振動式角速度計 - Google Patents
振動式角速度計Info
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- JPS61164109A JPS61164109A JP60005592A JP559285A JPS61164109A JP S61164109 A JPS61164109 A JP S61164109A JP 60005592 A JP60005592 A JP 60005592A JP 559285 A JP559285 A JP 559285A JP S61164109 A JPS61164109 A JP S61164109A
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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を得るのに用
いられる振動式角速度計に関する。
いられる振動式角速度計に関する。
（従来例）
コリオリカを利用した振動式角速度計は、Ｑが高くとれ
て駆動エネルギーを小さく出来ること、及び検出感度を
高く出来ること等から、音叉型にする場合が多い。
て駆動エネルギーを小さく出来ること、及び検出感度を
高く出来ること等から、音叉型にする場合が多い。
第８図は例えば特公昭３５−３６９２号等で公知の音叉
製振動式角速度計の構造を示す。ｌａ、ｌｂは角速度Ω
の入力軸ＺＫ対向した一対のフォークであり、２ａ、
２ｂはこれらフォークに接着された圧電素子で、外部の
交流駆動電源よシ励振され、フォークｌａ。
製振動式角速度計の構造を示す。ｌａ、ｌｂは角速度Ω
の入力軸ＺＫ対向した一対のフォークであり、２ａ、
２ｂはこれらフォークに接着された圧電素子で、外部の
交流駆動電源よシ励振され、フォークｌａ。
ｌｂを軸ｚＫ対し接纒又は離反するωで示す振動。
即ち面内振動を与える。
この振動の周波数はフォーク１ａ、 １．の固有振動数
に一、ｉｋさ５せ、ｙ非振させ、小さい駆動エネルギー
で大きな振幅を発生させる。
に一、ｉｋさ５せ、ｙ非振させ、小さい駆動エネルギー
で大きな振幅を発生させる。
軸’：’、ｉ’＾速−人カΩ、が与えられると、ＡＩＢ
又嬬Ａ、Ｂで示すととくωの方向とは直角方向に、駆ル
ク＋検出するシャフトでＩＪ）、一端が音叉の底部に対
し振動の吸収材４を介して結合しておシ、他端がペース
部材５に固定されている。３はトルり伝達レバーで、ベ
ース部材に設けた柱５ａＫ接着されている圧電素子６に
振動するねじりトルクを与え、電気信、号に変換して外
部に取出す。
又嬬Ａ、Ｂで示すととくωの方向とは直角方向に、駆ル
ク＋検出するシャフトでＩＪ）、一端が音叉の底部に対
し振動の吸収材４を介して結合しておシ、他端がペース
部材５に固定されている。３はトルり伝達レバーで、ベ
ース部材に設けた柱５ａＫ接着されている圧電素子６に
振動するねじりトルクを与え、電気信、号に変換して外
部に取出す。
ここでシャフト３．ペー、ス部材５を含む部分のねじ〕
の−次モードの固有振動数は、音叉の上記面内振動の二
次モードの固有振動数に等しく選定され、共振によシ微
弱なコリオリカの振動を増幅して取出す構成となってい
る。
の−次モードの固有振動数は、音叉の上記面内振動の二
次モードの固有振動数に等しく選定され、共振によシ微
弱なコリオリカの振動を増幅して取出す構成となってい
る。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながらこのように、駆動部分の固有振動数と検出
部分の固有振動数を等しくした場合には１、駆動部の振
動が検出部に影響を与え、微弱なコリオリカによるトル
クを検出することが困難となるので、゛ねじシトルクの
みを伝達し、駆動側の振動エネルギーを吸収する吸収材
４が必須となり、全体の構造が複雑となる。
部分の固有振動数を等しくした場合には１、駆動部の振
動が検出部に影響を与え、微弱なコリオリカによるトル
クを検出することが困難となるので、゛ねじシトルクの
みを伝達し、駆動側の振動エネルギーを吸収する吸収材
４が必須となり、全体の構造が複雑となる。
また圧電素子によシ微弱なコリオリカを検出するので零
点の安定性・感度の変動等の問題点があった。
点の安定性・感度の変動等の問題点があった。
±発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成された。もの
で、、固有振動数の変化によシ角速度を検出するととに
関する新規な構成によシ、小型かつ高精度の＾速雇計を
実現することを目的とする。
で、、固有振動数の変化によシ角速度を検出するととに
関する新規な構成によシ、小型かつ高精度の＾速雇計を
実現することを目的とする。
、 （問題点を解決する手段）
、 このような目的を達成する第一の発明は首振シ運動
する質量部材及び該質量部材を弾性１ｉＫ支持する支持
部を備えた振動子と、該振動子の前記支持部を固定する
筐体と、前記振動子の前記質量部材を首振シ運動をさせ
るための励振手段と、前記首振り運動にかかる振動数を
検出する振動数検出手段と、前記振動子を首振り運動さ
せる自励猿回路と、前記振動子の振動数の変化に応じて
前記振動１ＶｃｈｌｌＩわる角門度の大キさと方向を計
算する演算部とよりなるものである。
する質量部材及び該質量部材を弾性１ｉＫ支持する支持
部を備えた振動子と、該振動子の前記支持部を固定する
筐体と、前記振動子の前記質量部材を首振シ運動をさせ
るための励振手段と、前記首振り運動にかかる振動数を
検出する振動数検出手段と、前記振動子を首振り運動さ
せる自励猿回路と、前記振動子の振動数の変化に応じて
前記振動１ＶｃｈｌｌＩわる角門度の大キさと方向を計
算する演算部とよりなるものである。
このような目的を達成する第二の発明は、′首振り運動
する質量部材及び該質量部材を弾性的に支持する支持部
を備えた複数の振動子と、該振動子の前記支持部を固定
する筐体と、前記振動子の少なくとも一方を首振り運動
させ、他方の振動子を反動方向に首振多運動させｂ必−
２又は直線状の曲げ振動をさせる励振手段と、前記振動
子を首振シ運ｉさせる自励振回路と、前記振動子の振動
数の差をとることＫよシ前記振動子に加わる角速度の大
きさと方向を計算する演算部とよりなるものである。
する質量部材及び該質量部材を弾性的に支持する支持部
を備えた複数の振動子と、該振動子の前記支持部を固定
する筐体と、前記振動子の少なくとも一方を首振り運動
させ、他方の振動子を反動方向に首振多運動させｂ必−
２又は直線状の曲げ振動をさせる励振手段と、前記振動
子を首振シ運ｉさせる自励振回路と、前記振動子の振動
数の差をとることＫよシ前記振動子に加わる角速度の大
きさと方向を計算する演算部とよりなるものである。
（実施例）
以下図面によシ第１の発明を説明する。
第１図は本発明の一実施例番示す要部構成斜視図そ、（
ａ）は振動子単体、伽）社演算部を除く全体図で一部を
切断して示しである。
ａ）は振動子単体、伽）社演算部を除く全体図で一部を
切断して示しである。
振動千載は、首振シ運動する質量部材２１と、質量部材
２１を支持する支持部２２とにより構成され、振動子２
０を固定する筐体２３を備えている。振動子２０を構成
する材料として、振動子の曲げ固有振動数の温度依存性
を低減させるためＫ、恒弾性材料が使用されている″。
２１を支持する支持部２２とにより構成され、振動子２
０を固定する筐体２３を備えている。振動子２０を構成
する材料として、振動子の曲げ固有振動数の温度依存性
を低減させるためＫ、恒弾性材料が使用されている″。
質量部材２１は円筒形でｓｂ、支持部２２は断面円形の
棒状であって、これらは片持ちは夛を構成してＣる。片
持ちはりの第１次の曲げ固有振動数ωは、
□で与えられる。ここに、ｔは支持部２２の長
さす■ｉはυ。断面ユ次！−７１２）、Ａははシ。断面
積、ｇは重力加速度、γははり材料の単位体積当シ重量
、Ｅははシ材料のｍ−性係数でＴｏ諷。微量部材２１は
振動子２０の曲げ一有振動数ω。を低下させる。
棒状であって、これらは片持ちは夛を構成してＣる。片
持ちはりの第１次の曲げ固有振動数ωは、
□で与えられる。ここに、ｔは支持部２２の長
さす■ｉはυ。断面ユ次！−７１２）、Ａははシ。断面
積、ｇは重力加速度、γははり材料の単位体積当シ重量
、Ｅははシ材料のｍ−性係数でＴｏ諷。微量部材２１は
振動子２０の曲げ一有振動数ω。を低下させる。
曲げ固有振動数ω。が低いと振動子２０の首振シ運動の
振動数が低くなシ、角速度に起因する首振り□運動の振
動数変化を検出するうえで有利でおる。
振動数が低くなシ、角速度に起因する首振り□運動の振
動数変化を検出するうえで有利でおる。
この振動子の曲げ固有振動のモードは、□低い振動数で
丙有振動をする線分Ｂ−Ｂ＊方向と、高い振動数で固有
振動をする線分Ｃ−Ｃ＊方向の２つの独立なモードがあ
る。しかし、振動式角速度計ではこの２つのモードの固
有振動数を一致するように調整して用いている。
丙有振動をする線分Ｂ−Ｂ＊方向と、高い振動数で固有
振動をする線分Ｃ−Ｃ＊方向の２つの独立なモードがあ
る。しかし、振動式角速度計ではこの２つのモードの固
有振動数を一致するように調整して用いている。
電極支持体３１は、中央に貫通穴が設けておυ、との貫
通穴内に質量部材がわずか、の空隙を隔てて配置される
ようＫｌっている。電極支持体３１はガラス、セラミッ
クなどの絶縁材で通常構成され、電極３４ａ、 ３４ｂ
、 ３５ａ、 ３５ｂがスバ、り、メッキ等によシ形成
されている。スペーサ３２は筐体２３と電極支持体３１
の間に介在し、電極支持体の貫通穴の質量部材２１と対
向する対向面３３の位置を調整する。
通穴内に質量部材がわずか、の空隙を隔てて配置される
ようＫｌっている。電極支持体３１はガラス、セラミッ
クなどの絶縁材で通常構成され、電極３４ａ、 ３４ｂ
、 ３５ａ、 ３５ｂがスバ、り、メッキ等によシ形成
されている。スペーサ３２は筐体２３と電極支持体３１
の間に介在し、電極支持体の貫通穴の質量部材２１と対
向する対向面３３の位置を調整する。
電極支持体３１には４個の電極が形成されているが、第
１図６）では検出電極３５ｂを除いて表わしている。
１図６）では検出電極３５ｂを除いて表わしている。
電極は駆動電極３４ｍ、 ３４ｂ ２個と検出電極３５
ａ、 ３５ｂ２個がこの順序で形成され、振動子２００
２つの固有モードを検出できるように構成されている。
ａ、 ３５ｂ２個がこの順序で形成され、振動子２００
２つの固有モードを検出できるように構成されている。
４つの電極の形状は、質量部材２１と対向する対向面３
３と、図示しない励振回路及び検出回路と接続するため
の外円筒面３６に設けた端子を接続するようＶＣｆｉっ
ている。この端子は、たとえはへ−メチック端子を含ん
で構成されている。
３と、図示しない励振回路及び検出回路と接続するため
の外円筒面３６に設けた端子を接続するようＶＣｆｉっ
ている。この端子は、たとえはへ−メチック端子を含ん
で構成されている。
第２図は、励振手段と振動数検出手段の構成を示すブロ
ック図である。振動数検出手段と励振手段と振動子とで
、自励振回路全構成している。
ック図である。振動数検出手段と励振手段と振動子とで
、自励振回路全構成している。
検出電極３５ａ、 ３’＋ｂと質量部材２１とは静電容
量を構成している。そこで容量検出回路３６１Ｃより、
質量２１の振動を容量変化として取り出す。この容量検
出回路３６は、たとえばブリ、ジ回路を含んで構成され
ている。フィルタ３７は、容量検出回路３６からの信号
から振動子２０の第１次の曲げ固有振動数に相当する振
動数のみを抽出している。位相器３８は質量２１の振動
と駆動電極３４ａ Ｋ供給する自動利得制御増幅回路（
以下ＡＧＣ回路と称する）３９との位相差を定める。こ
の位相差は、回動の形状と角速度に対する回動振動数変
化の感度を定める。
量を構成している。そこで容量検出回路３６１Ｃより、
質量２１の振動を容量変化として取り出す。この容量検
出回路３６は、たとえばブリ、ジ回路を含んで構成され
ている。フィルタ３７は、容量検出回路３６からの信号
から振動子２０の第１次の曲げ固有振動数に相当する振
動数のみを抽出している。位相器３８は質量２１の振動
と駆動電極３４ａ Ｋ供給する自動利得制御増幅回路（
以下ＡＧＣ回路と称する）３９との位相差を定める。こ
の位相差は、回動の形状と角速度に対する回動振動数変
化の感度を定める。
ＡＧＣ回路３９は基準！圧供給装置４２で定められた一
定の電圧Ｅ、で発振する。ＡＧＣ回路３９の交流電圧は
整流器４０を通シ直流電圧ＫｖＫ変−準れ、積分器４１
で基準電圧Ｅ、との比較をして、直流電圧Ｅｖが／ｈ（
＃） さければＡＧＣ回路３９の発振は大きくなシ、直流電圧
Ｅｖが大きくなればＡＧＣ回路３９０ Ｑ振は小さくな
りて、結局ＡＧＣ回路３９の発振の振Ｉｌｉは一定に保
つ電圧Ｅｂと重合わされて駆動電極３４ａ Ｋ供給され
る。
定の電圧Ｅ、で発振する。ＡＧＣ回路３９の交流電圧は
整流器４０を通シ直流電圧ＫｖＫ変−準れ、積分器４１
で基準電圧Ｅ、との比較をして、直流電圧Ｅｖが／ｈ（
＃） さければＡＧＣ回路３９の発振は大きくなシ、直流電圧
Ｅｖが大きくなればＡＧＣ回路３９０ Ｑ振は小さくな
りて、結局ＡＧＣ回路３９の発振の振Ｉｌｉは一定に保
つ電圧Ｅｂと重合わされて駆動電極３４ａ Ｋ供給され
る。
直流電圧１４．は、たとえば交流電圧と重合わせたとき
に正の電圧領域でのみ変化するように定められている。
に正の電圧領域でのみ変化するように定められている。
他方の駆動電極３４ｂ Ｋは、移相器４３で概ね９０度
位相管偏移させて、直流電源４４の直流電圧を加えた交
流電圧が供給されている。９０度の位相偏移が進んでい
るか遅れていゐかＫよって、振動子２０の首振り運動が
時計回シ（以下ＣＷという）と力るか、反時計回シ（以
下ＣＣＷという）となるかを定める。
ニ ーガム０Ｃ回路３９の交流電圧は１、振動子２０に加わ
る角速度Ωの大きさと方向を計算する演算部を構成する
位相差検出回路４６に４ｉられる。振動子２０の角速度
Ωが零の場合の首振ｎ４動の振動数に対応する振動数ω
。で、角速度Ωによらず一定の振動数を発生する基準振
動子やシンセサイザーなどの基準振動数発生手段４５の
信号と、ＡＧＣ回路３９の信号との位相差を位相差検出
回路４６線検出する。この位相出力は３６０’と）Ｋ不
連続が生じ、また振動子の感度は以下に詳述する理論移
変１と捻なら力いのズ、これらの補正をして回転角ｆや
角速度Ω奪舜示する計算機４７を設置けである。
位相管偏移させて、直流電源４４の直流電圧を加えた交
流電圧が供給されている。９０度の位相偏移が進んでい
るか遅れていゐかＫよって、振動子２０の首振り運動が
時計回シ（以下ＣＷという）と力るか、反時計回シ（以
下ＣＣＷという）となるかを定める。
ニ ーガム０Ｃ回路３９の交流電圧は１、振動子２０に加わ
る角速度Ωの大きさと方向を計算する演算部を構成する
位相差検出回路４６に４ｉられる。振動子２０の角速度
Ωが零の場合の首振ｎ４動の振動数に対応する振動数ω
。で、角速度Ωによらず一定の振動数を発生する基準振
動子やシンセサイザーなどの基準振動数発生手段４５の
信号と、ＡＧＣ回路３９の信号との位相差を位相差検出
回路４６線検出する。この位相出力は３６０’と）Ｋ不
連続が生じ、また振動子の感度は以下に詳述する理論移
変１と捻なら力いのズ、これらの補正をして回転角ｆや
角速度Ω奪舜示する計算機４７を設置けである。
と？ように構成された装置の動作原理を次に説明する。
第３図は、振動子２０を単純化したモデル図−１６，Ｉ
Ｌ。振動子２Ｇはいずれの方向の曲は固有−動数も同一
になるように調整されているので、第３図に示すように
ばね定数に、質量Ｍ、同勢振動数林振動子凹の曲げ中有
振動数ω。と同一の振動数で運動している系で記櫻でき
る。こζで回動の〒状が円運動でおるとす些ば、質量と
は中心を点Ｏとする半径ｒ、の円軌道上を動く。このと
き、遠心力とばねｋによる求心力とは帥合うので１、−
、 、 Ｍｒω２＝ ｒ、に、（２）が成立する。
Ｌ。振動子２Ｇはいずれの方向の曲は固有−動数も同一
になるように調整されているので、第３図に示すように
ばね定数に、質量Ｍ、同勢振動数林振動子凹の曲げ中有
振動数ω。と同一の振動数で運動している系で記櫻でき
る。こζで回動の〒状が円運動でおるとす些ば、質量と
は中心を点Ｏとする半径ｒ、の円軌道上を動く。このと
き、遠心力とばねｋによる求心力とは帥合うので１、−
、 、 Ｍｒω２＝ ｒ、に、（２）が成立する。
ここに回転の角振動数！。は振動子の曲げ固有振動数と
一致して、 、。
一致して、 、。
ω。＝Ｌワπ （３）で
与えられる。
与えられる。
次に第３図で示した系に、点Ｏを通る質量Ｍの道
内航ｔと直角をなす２軸まわりに角速度Ωが作用してい
る場合を考える。角速度Ωで回転する系で観測する質量
Ｍの角速度ωと、質量Ｍの移動速度Ｖと、求心力との釣
合いをとると、 ｒｋ ＝ Ｍｒｍ２＋ ＭｒΩ２＋２ＭｖΩ
（４）が成り立つ。ここで、 ｖ ＝ ｒ ω に注意して、式（２）と式（４）を比較すると、Ｍｌｍ
２＝ Ｍｒ（ω十〇）２（５）又は、 Ω＝ω。−ω （６）をえる。
る場合を考える。角速度Ωで回転する系で観測する質量
Ｍの角速度ωと、質量Ｍの移動速度Ｖと、求心力との釣
合いをとると、 ｒｋ ＝ Ｍｒｍ２＋ ＭｒΩ２＋２ＭｖΩ
（４）が成り立つ。ここで、 ｖ ＝ ｒ ω に注意して、式（２）と式（４）を比較すると、Ｍｌｍ
２＝ Ｍｒ（ω十〇）２（５）又は、 Ω＝ω。−ω （６）をえる。
従って、ω。と同一の振動数を基準として回動振動数ω
との偏差を観測すれば、振動子２０に作用すゐ角速度Ω
が判明する。ここでの回動け、振動子２０の首振シ運動
に対応するものである。
との偏差を観測すれば、振動子２０に作用すゐ角速度Ω
が判明する。ここでの回動け、振動子２０の首振シ運動
に対応するものである。
また積分ジャイロとしての動作は、式（６）を時間ｔに
ついて積分することで容易に得られる。すなわち振動子
２０の回転角をＶとすれば、ｙ ＝＝ ｆ ｔΩ（ｔ）
ｄｔ ＝ｆ （ω０−ω）ｄｉ （７）と
なる。すなわち、位相差検出回路４６に基準振動数発生
手段４５０基準振動数ω。と回動振動数ωとを入れて偏
差を検出すると、角速度Ωが零なるときに位相差検出回
路４６の指示値は一定で変化しないが、角速度Ωが作用
するときは指示値が変化して回転角Ｆ＆Ｃ対応する分だ
け位相が変化する。
ついて積分することで容易に得られる。すなわち振動子
２０の回転角をＶとすれば、ｙ ＝＝ ｆ ｔΩ（ｔ）
ｄｔ ＝ｆ （ω０−ω）ｄｉ （７）と
なる。すなわち、位相差検出回路４６に基準振動数発生
手段４５０基準振動数ω。と回動振動数ωとを入れて偏
差を検出すると、角速度Ωが零なるときに位相差検出回
路４６の指示値は一定で変化しないが、角速度Ωが作用
するときは指示値が変化して回転角Ｆ＆Ｃ対応する分だ
け位相が変化する。
第４図は、上記実施例で説明した振動式角速度計で角速
度を測定した測定例である。縦軸は位相差検出回路４６
で表示された位相差（単位は度）でＩＣ１横軸は時間軸
である。振動子２０の首振シ振動の振動数は３４８．８
８１ ［Ｈｚ）なので、基準振動数ω。
度を測定した測定例である。縦軸は位相差検出回路４６
で表示された位相差（単位は度）でＩＣ１横軸は時間軸
である。振動子２０の首振シ振動の振動数は３４８．８
８１ ［Ｈｚ）なので、基準振動数ω。
も３４８．８８１ ［Ｈｚ）になっている。振動子２０
の回転角γは３０±２度毎に加えられ、その角速度は５
〔度／秒〕でめる。そのとき位相差出力は、回転角Ｗの
０．９８倍になっている。
の回転角γは３０±２度毎に加えられ、その角速度は５
〔度／秒〕でめる。そのとき位相差出力は、回転角Ｗの
０．９８倍になっている。
感度が式（６）Ｋ示すようＫ １．００倍にならないの
杜、質量Ｍの回動軌動が完全が円形でなく、また振動子
の２つの曲げ固有モードの固有振動数が完全に一致して
はいないためでおる。
杜、質量Ｍの回動軌動が完全が円形でなく、また振動子
の２つの曲げ固有モードの固有振動数が完全に一致して
はいないためでおる。
第５図は、本発明の他の実施例を示す構成斜視図で、こ
こでは振動子単体を示しておる。
こでは振動子単体を示しておる。
質量部材２１は、−直線上に配置された支持部２２ａ、
２２ｂを介して筐体２３に固定されている。質量部材
２１は径の大きい円筒層で、支持部２２ａ、 ２２ｂは
径の小さな円柱型で構成されてｂＢ、両者の中心線は一
致している。筐体２３は支持部２２ａ、 ２２ｂを固定
する固定部２３ａ、 ２３ｂと、固定部２３ａ、 ２３
ｂを支持する壁体２３ｃ、 ２３ｄとを備えている。壁
体２３ｃ、 ２３ｄは支持部２２ａ、 ２２ｂの断面積
よシも十分大きく構成されているので剛性も大きい。
２２ｂを介して筐体２３に固定されている。質量部材
２１は径の大きい円筒層で、支持部２２ａ、 ２２ｂは
径の小さな円柱型で構成されてｂＢ、両者の中心線は一
致している。筐体２３は支持部２２ａ、 ２２ｂを固定
する固定部２３ａ、 ２３ｂと、固定部２３ａ、 ２３
ｂを支持する壁体２３ｃ、 ２３ｄとを備えている。壁
体２３ｃ、 ２３ｄは支持部２２ａ、 ２２ｂの断面積
よシも十分大きく構成されているので剛性も大きい。
このように構成された装置の動作を次に説明す有振動数
が変化する欠点がアった０（この原因による固有振動数
の変化は、たとえば１ ｐｐｍ以下であるが、振動式角
速度計では、固有振動数約３５０（ｕｚ：ｌＫ対し検出
すべき角速度の下限は０．０１ （度／秒コなので、振
動数は０．０８ ｐｐｍの安定性が必要とされる。） 第５図に係る振動子では、質量２１を２個の支持部２２
ａ、 ２２ｂを用いて支持しているので、振動子の姿勢
によシ支持部２２ａ、 ２２ｂＫ作用する軸力が変化す
ることはなく、振動子の曲は固有振動数は変化しない。
が変化する欠点がアった０（この原因による固有振動数
の変化は、たとえば１ ｐｐｍ以下であるが、振動式角
速度計では、固有振動数約３５０（ｕｚ：ｌＫ対し検出
すべき角速度の下限は０．０１ （度／秒コなので、振
動数は０．０８ ｐｐｍの安定性が必要とされる。） 第５図に係る振動子では、質量２１を２個の支持部２２
ａ、 ２２ｂを用いて支持しているので、振動子の姿勢
によシ支持部２２ａ、 ２２ｂＫ作用する軸力が変化す
ることはなく、振動子の曲は固有振動数は変化しない。
また支持部２２ａ、 ２２ｂを細い線状にして、張力を
加えたまま質量部材２１を支持するように構成しで屯よ
い。支持部２２ｍ、 ２２ｂに作用する張力が振動子の
姿勢によらず一定とすることができることは、第５図の
振動子と変わるところがない。
加えたまま質量部材２１を支持するように構成しで屯よ
い。支持部２２ｍ、 ２２ｂに作用する張力が振動子の
姿勢によらず一定とすることができることは、第５図の
振動子と変わるところがない。
同第１の発明は上記実施例に限定するものではがく、首
振）運動の軌道の形状は円形の場合を示したが楕円形で
もよい。また振動子の２つの曲は固有振動数は完全に一
致したものを示したか、誼振動子の曲げ固有振動数ωの
１／Ｑ （Ｑは振動来の共振の鋭さを表す量）をΔωと
して、２つの曲げ固有振動数の差がΔωの数倍以内でも
よい。振動子のてい ２つの曲げ固有振動数は完全に一致ｔＭ＜ても、振動子
は充分な振幅で首振シ運動するからである。
振）運動の軌道の形状は円形の場合を示したが楕円形で
もよい。また振動子の２つの曲は固有振動数は完全に一
致したものを示したか、誼振動子の曲げ固有振動数ωの
１／Ｑ （Ｑは振動来の共振の鋭さを表す量）をΔωと
して、２つの曲げ固有振動数の差がΔωの数倍以内でも
よい。振動子のてい ２つの曲げ固有振動数は完全に一致ｔＭ＜ても、振動子
は充分な振幅で首振シ運動するからである。
また励振手段も実施例で社靜電駆動としたが、振動子に
磁性体を用いて電磁駆動をしてもよく、また圧電性物質
を振動子に付着させて振動子を励振してもよい。
磁性体を用いて電磁駆動をしてもよく、また圧電性物質
を振動子に付着させて振動子を励振してもよい。
また周波数検出手段として実施例では静電容量の変化に
よシ振動子の振動を検出したが、振動子に磁性体を用い
てインダクタンスを用いてもよく、また他の変位検出手
段を採用してもよい。また、振動子の支持部に生じる応
力を検出して、振動子の回動を検出してもよい。
よシ振動子の振動を検出したが、振動子に磁性体を用い
てインダクタンスを用いてもよく、また他の変位検出手
段を採用してもよい。また、振動子の支持部に生じる応
力を検出して、振動子の回動を検出してもよい。
また演算部では、回動振動数の変化を検出するために角
速度零の場合と同一の基準振動数を利用しているが、高
い安定度で高い周波数の基準クロックを用いて回動振動
数の変化を検出してもよい。
速度零の場合と同一の基準振動数を利用しているが、高
い安定度で高い周波数の基準クロックを用いて回動振動
数の変化を検出してもよい。
第６図、第７図は、第２の発明の実施例を示す構成斜視
図で、ここでは振動子単体を示しである。
図で、ここでは振動子単体を示しである。
第６図では、筐体２３に第１図（ａ） Ｋ係る振動子が
直線２上［２個設けられて構成されている。一方の質量
部材２１ａはＣＷＫ回動し、他方の質量部材２１ｂはＣ
ＣＷＫ回動している。
直線２上［２個設けられて構成されている。一方の質量
部材２１ａはＣＷＫ回動し、他方の質量部材２１ｂはＣ
ＣＷＫ回動している。
第７図では、筐体２３に第１図（ａ） Ｋ係る振動子が
平行な直線Ｚ１． Ｚ２を中心として２個設けてアリ、
一方の質量部材２１ａはＣＷＫ回動し、他方の質量部材
２１ｂはｃｃｖ／に回動している。
平行な直線Ｚ１． Ｚ２を中心として２個設けてアリ、
一方の質量部材２１ａはＣＷＫ回動し、他方の質量部材
２１ｂはｃｃｖ／に回動している。
このように構成された装置の動作原理を次に説で表わさ
れる。従って、これらを差動的に使用すれば振動子の角
速度Ωに対する回動振動数の変化、すなわち感度は２倍
になるとともＫ、姿勢誤差や温度変化に起因する曲げ固
有振動数ω。の変化は有効に消去される。
れる。従って、これらを差動的に使用すれば振動子の角
速度Ωに対する回動振動数の変化、すなわち感度は２倍
になるとともＫ、姿勢誤差や温度変化に起因する曲げ固
有振動数ω。の変化は有効に消去される。
尚、第６図、第７図にかかる振動子の一方を直線状の曲
げ振動をさせて基準振動数ω。を得るとともに１他方の
振動子に回動運動させて角速度Ωを検出するようＶＣＳ
Ｉ！Ｌｔ、てもよい。
げ振動をさせて基準振動数ω。を得るとともに１他方の
振動子に回動運動させて角速度Ωを検出するようＶＣＳ
Ｉ！Ｌｔ、てもよい。
（発明の効果）
以上述べたように第１の発明では、次の特徴がある。ま
ず筐体と支持部と質量とを一体構造とできるので振動子
の構造は単純化される。また出力が振動数なので、ディ
ジタル縄理が容易でｉｂ、電子計算機との結合が容易で
ある。
ず筐体と支持部と質量とを一体構造とできるので振動子
の構造は単純化される。また出力が振動数なので、ディ
ジタル縄理が容易でｉｂ、電子計算機との結合が容易で
ある。
第２の発明では、姿勢誤差や温度変化に起因する曲げ固
有振動数の変化を有効に除去できるので、精度の高い振
動式角速度計が実現できる。
有振動数の変化を有効に除去できるので、精度の高い振
動式角速度計が実現できる。
第１図は第一の発明の一実施例を示す要部構成斜視図で
、（ａ）は振動子単体、う）は演算部を除く全体図、第
２図は励振手段と振動数検出手段の構成を示すプロ、り
図、第３図は動作原理を説明するモデル図、第４図は角
速度測定例、第５図は第一の発明の他の実施例、第６図
、第７図は第二の発明の実施例を示す構成斜視図、第８
図は従来装置の構成図でらる。 ２０・・・振動子、 ２１・・・質量、２２・・・支持
部、２３・・・筐体、３１・・・電極支持体、３４ｍ、
３４ｂ・・・駆動電極、３５ｍ・・・検小電極、３６
・・・容量検出回路、４５・・・基準振動数、４６・・
・位相差検出回路。 （Ｉ／等珈回）Ｗ段現 第７図 ′ｙｆ！３８図 Ω Ａ″Ａ Ｂ Ｂ’ ＠Ｏ＠０ ｂ Ｃす
、（ａ）は振動子単体、う）は演算部を除く全体図、第
２図は励振手段と振動数検出手段の構成を示すプロ、り
図、第３図は動作原理を説明するモデル図、第４図は角
速度測定例、第５図は第一の発明の他の実施例、第６図
、第７図は第二の発明の実施例を示す構成斜視図、第８
図は従来装置の構成図でらる。 ２０・・・振動子、 ２１・・・質量、２２・・・支持
部、２３・・・筐体、３１・・・電極支持体、３４ｍ、
３４ｂ・・・駆動電極、３５ｍ・・・検小電極、３６
・・・容量検出回路、４５・・・基準振動数、４６・・
・位相差検出回路。 （Ｉ／等珈回）Ｗ段現 第７図 ′ｙｆ！３８図 Ω Ａ″Ａ Ｂ Ｂ’ ＠Ｏ＠０ ｂ Ｃす
Claims (2)
- （１）首振り運動する質量部材及び該質量部材を弾性的
に支持する支持部を備えた振動子と、該振動子の前記支
持部を固定する筐体と、前記振動子の前記質量部材を首
振り運動をさせるための励振手段と、前記首振り運動に
かかる振動数を検出する振動数検出手段と、前記振動子
を首振り運動させる自励振回路と、前記振動子の振動数
の変化に応じて前記振動子に加わる角速度の大きさと方
向を計算する演算部とよりなる振動式角速度計。 - （２）首振り運動する質量部材及び該質量部材を弾性的
に支持する支持部を備えた複数の振動子と、該振動子の
前記支持部を固定する筐体と、前記振動子の少なくとも
一方を首振り運動させ、他方の振動子を反対方向に首振
り運動させるか、又は直線状の曲げ振動をさせる励振手
段と、前記振動子を首振り運動させる自励振回路と、前
記振動子の振動数の差をとることにより前記振動子に加
わる角速度の大きさと方向を計算する演算部とよりなる
振動式角速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP559285A JPH0654235B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 振動式角速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP559285A JPH0654235B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 振動式角速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164109A true JPS61164109A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0654235B2 JPH0654235B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=11615505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP559285A Expired - Lifetime JPH0654235B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 振動式角速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654235B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02266214A (ja) * | 1989-04-06 | 1990-10-31 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジャイロ |
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1985
- 1985-01-16 JP JP559285A patent/JPH0654235B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654235B2 (ja) | 1994-07-20 |
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