JPS61240115A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPS61240115A JPS61240115A JP60082878A JP8287885A JPS61240115A JP S61240115 A JPS61240115 A JP S61240115A JP 60082878 A JP60082878 A JP 60082878A JP 8287885 A JP8287885 A JP 8287885A JP S61240115 A JPS61240115 A JP S61240115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elements
- vibration
- piezoelectric elements
- generated
- coriolis forces
- 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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- 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
本発明はジャイロスコープ、特に振動を利用した角速度
センサに関するものである。
センサに関するものである。
従来の技術
従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置として飛
行機、船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て、機械式の回転ジャイロが主に使われている。
行機、船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て、機械式の回転ジャイロが主に使われている。
これは安定した方位が得られるが機械式であることから
装置が大がかりであり、コストも高く、小型化が望まれ
る民生用機器への応用は困難である。
装置が大がかりであり、コストも高く、小型化が望まれ
る民生用機器への応用は困難である。
一方、回転力を使わずに物体を振動させて励振された検
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サがあり、多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用し
ている構造のものがみられる。
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サがあり、多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用し
ている構造のものがみられる。
これらはジャイロを構成する質量の運動が一定角速度の
回転運動ではなく振動によっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数の振動トルクとして生じるものである。
回転運動ではなく振動によっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数の振動トルクとして生じるものである。
このトルクによる振動を検出することによって角速度を
測定するのが振動型角速度センサの原理であり、特に圧
電体を用いたセンサが多（開発されている。（日本航空
宇宙学会誌第２３巻第２５７号３３９〜３６０ページ） 発明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとずく構成ではコリオリの力を検知する
部分と検知部を励振させる部分とがあり、それぞれに配
線作業が必要であり、とりわけ圧電素子を用いた振動型
角速度センサでけセ／す組立に要する工数が多くかかり
コストの低減化をさまたげることになる。
測定するのが振動型角速度センサの原理であり、特に圧
電体を用いたセンサが多（開発されている。（日本航空
宇宙学会誌第２３巻第２５７号３３９〜３６０ページ） 発明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとずく構成ではコリオリの力を検知する
部分と検知部を励振させる部分とがあり、それぞれに配
線作業が必要であり、とりわけ圧電素子を用いた振動型
角速度センサでけセ／す組立に要する工数が多くかかり
コストの低減化をさまたげることになる。
又、音叉振動をさせることによって検知素子の速度ベク
トル方向け１８００異なりコリオリの力が発生するベク
トル方向も１８０°異なって（る。
トル方向け１８００異なりコリオリの力が発生するベク
トル方向も１８０°異なって（る。
ねじれトルクとしてコリオリの力を検出する場合には音
叉振動子の支持部にてトルクメータを取りつけることが
できるが、第１図に示した構造のように検知用圧電素子
が音叉の先端にある時には信号取り出しのための配線が
必要となり、一般的には振動モードに悪影響を与えない
ために細いＩＪ−ド線でもって引き出すことになる。こ
の時、音叉の先端では一対の振動子から電荷変化として
取り出すので結線方向が重要となり、結線ミスにつなが
りやすく、検査工程も複雑になる。又、リード線の引き
出し方によって振動モードへの悪影響、あるいはリード
線の断線等が量産上の問題とじて起っていた。これは、
角速度をコリオリの力の和としてとりだすことになるの
でそれぞれの検知素子の配線処理によって解決している
ので製造が複雑になるという問題点を有していた。
叉振動子の支持部にてトルクメータを取りつけることが
できるが、第１図に示した構造のように検知用圧電素子
が音叉の先端にある時には信号取り出しのための配線が
必要となり、一般的には振動モードに悪影響を与えない
ために細いＩＪ−ド線でもって引き出すことになる。こ
の時、音叉の先端では一対の振動子から電荷変化として
取り出すので結線方向が重要となり、結線ミスにつなが
りやすく、検査工程も複雑になる。又、リード線の引き
出し方によって振動モードへの悪影響、あるいはリード
線の断線等が量産上の問題とじて起っていた。これは、
角速度をコリオリの力の和としてとりだすことになるの
でそれぞれの検知素子の配線処理によって解決している
ので製造が複雑になるという問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、製造が容易で、配線処理の
簡単な角速度センサを提供するものである。
簡単な角速度センサを提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の角速度センサは駆
動用圧電素子と検知用圧電素子とが検知軸に平行でかつ
互いに直交接合されたセンサ素子があり、このセンサ素
子の一対を駆動用圧電素子の自由端にて接合した音叉振
動子とし、一対の検知用圧電素子の分極方向が１８００
異なるという構成を備えたものである。
動用圧電素子と検知用圧電素子とが検知軸に平行でかつ
互いに直交接合されたセンサ素子があり、このセンサ素
子の一対を駆動用圧電素子の自由端にて接合した音叉振
動子とし、一対の検知用圧電素子の分極方向が１８００
異なるという構成を備えたものである。
作用
本発明は上記した構成によって音叉振動型角速度センサ
のコリオリカが出てくるベクトル方向を検知用圧電素子
の電荷としてみた時、コリオリカとしては１８ｏ０のベ
クトル方向を持っているが、分極方向が１８００異なっ
ているために、検知用圧電素子の表面に表われる電荷符
号は同一方向になる。このため、配線作業は検知用圧電
素子の同−ｍ方向を並列接続するだけでよいことになる
。
のコリオリカが出てくるベクトル方向を検知用圧電素子
の電荷としてみた時、コリオリカとしては１８ｏ０のベ
クトル方向を持っているが、分極方向が１８００異なっ
ているために、検知用圧電素子の表面に表われる電荷符
号は同一方向になる。このため、配線作業は検知用圧電
素子の同−ｍ方向を並列接続するだけでよいことになる
。
実施例
以下本発明の一実施例の角速度センサについて、図面を
参照しなから説明する。
参照しなから説明する。
第１図は本発明の実施例における角速度センサの正面図
、第２図は側面図、第３図は本発明の第１の実施例にお
ける分極方向を示すものである。第１図〜第３図におい
て、１け検知用圧電素子、２は駆動用圧電素子、３は電
極ブロック、４け支持棒、６はベース、６け接合部材に
て構成されている。検知用圧電素子１け駆動用圧電素子
２と接合部材６を介して、直交接合されている。この直
交接合された素子は電極ブロック３を介して駆動用圧電
素子２の自由端にて面対向に接合される。さらに左右の
不整合をな（した音叉構造にするために電極ブロック３
は支持棒４にてベース６に固定されている。
、第２図は側面図、第３図は本発明の第１の実施例にお
ける分極方向を示すものである。第１図〜第３図におい
て、１け検知用圧電素子、２は駆動用圧電素子、３は電
極ブロック、４け支持棒、６はベース、６け接合部材に
て構成されている。検知用圧電素子１け駆動用圧電素子
２と接合部材６を介して、直交接合されている。この直
交接合された素子は電極ブロック３を介して駆動用圧電
素子２の自由端にて面対向に接合される。さらに左右の
不整合をな（した音叉構造にするために電極ブロック３
は支持棒４にてベース６に固定されている。
以上のように構成された角速度センサについて、以下そ
の動作を説明する。左右の振動素子は互いに逆相に振動
をさせるために駆動用圧電素子２に信号を与えるとたわ
み振動をおこし、検知用圧電素子１は矢印方向に振動す
る。この振動系に慣性系を基準とした角速度が発生する
とコリオリの力が発生する。このコリオリの力を検知用
圧電素子１のたわみ量として印加信号を基準信号として
検波する。この時、振動方向は１８０°の位相差を持っ
ているのでコリオリの力の発生するベクトル方向も１８
ｏ０異って出てくる。このため、第３図に示した分極配
置にすることによってコリオリの力は１８ｏ０異なって
くるが検知用圧電バイモルフ素子のコリオリの力によっ
て生ずる電荷の方向を１８００逆にする。このような分
極配置をとることによってコリオリの力を検知用圧電素
子１の同一面を並列接続することができる。
の動作を説明する。左右の振動素子は互いに逆相に振動
をさせるために駆動用圧電素子２に信号を与えるとたわ
み振動をおこし、検知用圧電素子１は矢印方向に振動す
る。この振動系に慣性系を基準とした角速度が発生する
とコリオリの力が発生する。このコリオリの力を検知用
圧電素子１のたわみ量として印加信号を基準信号として
検波する。この時、振動方向は１８０°の位相差を持っ
ているのでコリオリの力の発生するベクトル方向も１８
ｏ０異って出てくる。このため、第３図に示した分極配
置にすることによってコリオリの力は１８ｏ０異なって
くるが検知用圧電バイモルフ素子のコリオリの力によっ
て生ずる電荷の方向を１８００逆にする。このような分
極配置をとることによってコリオリの力を検知用圧電素
子１の同一面を並列接続することができる。
以上のように本実施例によれば駆動用圧電バイモルフ素
子と検知用圧電バイモルフ素子とが検知軸に平行でかつ
互いに高台接合された七ンサ素子があり、このセンサ素
子の一対を駆動用圧電バイモルフ素子の自由端にて接合
した音叉振動子とし一対の検知用圧電バイモルフ素子の
分極方向が１８００異なるように構成することによって
コリオリの力を同一方向の電荷として検知用圧電バイモ
ルフ素子から取り出せるようにし、リード線の取り出し
作業を容易にし、左右の対称性を高めることができる。
子と検知用圧電バイモルフ素子とが検知軸に平行でかつ
互いに高台接合された七ンサ素子があり、このセンサ素
子の一対を駆動用圧電バイモルフ素子の自由端にて接合
した音叉振動子とし一対の検知用圧電バイモルフ素子の
分極方向が１８００異なるように構成することによって
コリオリの力を同一方向の電荷として検知用圧電バイモ
ルフ素子から取り出せるようにし、リード線の取り出し
作業を容易にし、左右の対称性を高めることができる。
なお、第１の実施例において圧電素子をバイモルフ素子
としたが１枚の圧電素子を弾性板に張りつけた、モノモ
ルフ素子としてもよい。
としたが１枚の圧電素子を弾性板に張りつけた、モノモ
ルフ素子としてもよい。
発明の効果
以上のように本発明は駆動用圧電素子と検知用圧電素子
とが検知軸に平行でかつ互いに直交接合されたセンサ素
子があり、このセンサ素子の一対を駆動用圧電素子の自
由端にて接合した音叉振動６ 子とし、一対
の検知用圧電素子の分極方向が１８００異なるように構
成することにより、コリオリの力によって発生する電荷
の正負方向をそろえることによって検知用圧電素子の信
号検出の配線を容易にし、断線、ハンダ付不良をなくし
、左右の対称性を高めた角速度検出ができる。
とが検知軸に平行でかつ互いに直交接合されたセンサ素
子があり、このセンサ素子の一対を駆動用圧電素子の自
由端にて接合した音叉振動６ 子とし、一対
の検知用圧電素子の分極方向が１８００異なるように構
成することにより、コリオリの力によって発生する電荷
の正負方向をそろえることによって検知用圧電素子の信
号検出の配線を容易にし、断線、ハンダ付不良をなくし
、左右の対称性を高めた角速度検出ができる。
第１図は本発明の実施例における角速度セ／すの正面図
、第２図は側面図、第３図は本発明の分極配置図、第４
図は従来の分極方向を示す原理図である。 １・・・・・・検知用圧電素子、２・・・・・・駆動用
圧電素子、３・・・・・・電極ブロック、４・・・・・
・支持棒、６・・・・・・ベース、６・・・・・・接合
部材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 第２図 第３図 矢印；冷棧８向 矢伽；奈裾方向
、第２図は側面図、第３図は本発明の分極配置図、第４
図は従来の分極方向を示す原理図である。 １・・・・・・検知用圧電素子、２・・・・・・駆動用
圧電素子、３・・・・・・電極ブロック、４・・・・・
・支持棒、６・・・・・・ベース、６・・・・・・接合
部材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 第２図 第３図 矢印；冷棧８向 矢伽；奈裾方向
Claims (1)
- 駆動用圧電素子と検知用圧電素子とが検知軸に平行でか
つ互いに直交結合されたセンサ素子を有し、このセンサ
素子の一対を前記駆動用圧電素子の自由端にて接合した
音叉振動素子とし、一対の前記検知用圧電素子の分極方
向が１８０°異なるように構成したことを特徴とする角
速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082878A JPS61240115A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60082878A JPS61240115A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61240115A true JPS61240115A (ja) | 1986-10-25 |
Family
ID=13786539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60082878A Pending JPS61240115A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61240115A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0636860A4 (en) * | 1992-11-17 | 1994-10-20 | Citizen Watch Co Ltd | ROTARY SPEED DETECTOR CIRCUIT. |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP60082878A patent/JPS61240115A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0636860A4 (en) * | 1992-11-17 | 1994-10-20 | Citizen Watch Co Ltd | ROTARY SPEED DETECTOR CIRCUIT. |
| EP0636860A1 (en) * | 1992-11-17 | 1995-02-01 | Citizen Watch Co. Ltd. | Angular velocity detector circuit |
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