WO2007074726A1 - 角速度センサ - Google Patents

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WO2007074726A1
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differential
angular velocity
velocity sensor
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Takeshi Uemura
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices

Definitions

  • the present invention relates to an angular velocity sensor.
  • FIG. 5 is a block diagram of a conventional angular velocity sensor 5001 disclosed in Patent Document 1 below. 6 and 7 show the waveform of the signal of each part of the angular velocity sensor 5001.
  • the angular velocity sensor 5001 includes a vibrator 2, a drive circuit 4 for vibrating the vibrator 2, and a detection circuit 6 for detecting strain generated in the vibrator 2.
  • the vibrator 2 has various shapes such as a tuning fork shape, an H shape, a T shape, or a sound piece shape. When the vibrator 2 is vibrated and rotated, Coriolis (inertial force) is generated, and the distortion generated in the vibrator 2 by the Coriolica is electrically detected, and the angular velocity of rotation of the vibrator 2 is calculated.
  • the vibrator 2 includes a vibration element 2A that vibrates mechanically, a drive unit 8, a monitor unit 14, and detection units 10 and 12 provided in the vibration element 2A.
  • the vibration unit 8 vibrates the vibrator 2 (vibration element 2A) by the drive signal from the drive circuit 4.
  • the detection units 10 and 12 electrically output distortion of the vibration element 2A due to Coriolica generated by the rotation of the vibration element 2A to the detection circuit 6 as detection signals 501H and 50 1J, respectively.
  • the monitor unit 14 detects the vibration state of the vibration element 2A and outputs the vibration state as a monitor signal 501A.
  • the detector 16 shapes the monitor signal 501A into a square wave and outputs a shaped signal 501B.
  • the detection signals 501H and 501J include a distortion component based on distortion generated in the vibrator 2 due to Coriolica and a noise component.
  • the angular velocity sensor 5001 detects the detection signal 501H, 50 1J force, removes this noise component, extracts only the distortion component, and calculates the angular velocity.
  • FIG. 6 shows waveforms of signals 1501C to 1501G with respect to noise components of signals 501A and 501B and angular velocity sensor 5001.
  • FIG. 7 shows waveforms of signals 2501C to 2501G with respect to the distortion components of the signals 501A and 501B and the angular velocity sensor 5001.
  • Signals 501C to 501G are the sum of signals 1501C to 1501G and signals 2501C to 2501G, respectively.
  • the detection signals 501H and 501J output from the detection units 10 and 12, respectively, are supplied to the differential amplifier 18.
  • the difference between detection signals 501H and 501J is output as differential signal 501C.
  • the phase shifter 20 forms a shift signal 501D obtained by shifting (delaying) the phase of the differential signal 501C by 90 degrees.
  • Inverting amplifier 22 inverts shift signal 501D to form inverted signal 501E.
  • Shift signal 501D and inverted signal 501E are synchronously detected by synchronous detection circuit 24 based on shaping signal 501B, and detection signal 501F is extracted.
  • the detection signal 501F is smoothed by the processing circuit 26, and the output signal 501G is attached. Based on the output signal 501G, the angular velocity of rotation of the vibrator 2 is calculated.
  • the inverting signal 501E (signals 1501E and 2501E) is shifted by the inverting amplifier 22 to the shift signal 501D.
  • phase lag with respect to (signal 1501D, 2501D). That is, the inverted signal 501E (signals 1501E and 2501E) is not completely inverted with respect to the shift signal 501D (signals 1501D and 2501D), and the inverted signal 501E (signals 1501E and 2501E) is not inverted. 01D, 2501D) is delayed by time T.
  • the detection signal 501F (signals 1501F and 250IF) is smoothed to obtain the output signal 501G (signals 1501G and 2501G). Since the output signal 50 1G includes the signal 1501E (signal 501E), which is an error due to time T, the angular velocity of the rotation of the vibrator 2 cannot be accurately detected! /.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-243451
  • the angular velocity sensor synchronously detects a vibrating vibrator, first and second differential circuits that output first and second differential signals, and first and second differential signals, respectively. And a synchronous detection circuit.
  • the first and second detection units respectively output the first and second detection signals based on the distortion caused by the inertia force.
  • the phase of the first detection signal is inverted from that of the second detection signal.
  • the first differential signal corresponds to the difference between the second detection signal force and the first detection signal.
  • the second differential signal corresponds to the difference between the first detection signal force and the second detection signal.
  • This angular velocity sensor can accurately detect the angular velocity of the vibrator.
  • FIG. 1 is a block diagram of an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view of the vibrator of the angular velocity sensor in the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the vibrator of the angular velocity sensor in the embodiment.
  • FIG. 3 shows a waveform of a signal of an angular velocity sensor in the embodiment.
  • FIG. 4 shows a signal waveform of an angular velocity sensor in the embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram of a conventional angular velocity sensor.
  • FIG. 6 shows a signal waveform of a conventional angular velocity sensor.
  • FIG. 7 shows a signal waveform of a conventional angular velocity sensor.
  • FIG. 1 is a block diagram of an angular velocity sensor 1001 in the embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the vibrator 32 of the angular velocity sensor 1001, respectively.
  • Figures 3 and 4 show the signal waveforms of the angular velocity sensor 1001.
  • the angular velocity sensor 1001 includes a vibrator 32 and a drive circuit 34 for vibrating the vibrator 32. And a detection circuit 36 for detecting distortion generated in the vibrator 32.
  • the vibrator 32 has various shapes such as a tuning fork shape, an H shape, a T shape, and a sound piece shape.
  • Coriolica which is an inertial force generated by the vibration and rotation.
  • the angular velocity sensor 101 is used to calculate the angular velocity of rotation of the vibrator 32 by detecting this distortion electrically.
  • the vibrator 32 includes a vibration element 32A that vibrates mechanically, a drive unit 38 that vibrates the vibration element 32A by a drive signal supplied from the drive circuit 34, and a distortion signal 101H, Detection units 40 and 42 that output to the detection circuit 36 as 101J, and a monitor unit 44 that outputs a monitor signal 101A corresponding to the vibration of the vibration element 32A are provided.
  • a vibrating element 32A made of a silicon substrate has a fixed base 41 and two arms 43A and 43B connected to the fixed base 41, and has a tuning fork shape.
  • a drive electrode 45 and a detection electrode 47 functioning as a drive unit 38 and detection units 40 and 42 are provided on the vibration element 32A. As shown in FIG.
  • the drive electrode 45 and the detection electrode 47 include a conductive layer 201 made of a metal such as Ag or Au provided on the vibration element 32A, and lead zirconate titanate provided on the conductive layer 201.
  • a piezoelectric layer 202 made of (PZT) and a conductive layer 203 made of a metal such as Ag or Au provided on the piezoelectric layer 202 are provided.
  • the monitor unit 38 is also made of an electrode having the same structure as the drive unit 38 and the detection units 40 and 42.
  • the drive unit 38 is provided in the arm units 43A and 43B, and vibrates the driver 32 in a direction in which the arm units 43A and 43B approach or move away from each other, that is, a direction 32B in which the arm units 43A and 43B are arranged.
  • the drive circuit 34 is configured by an amplifier having an automatic gain control function, and is applied to the drive unit 38 (drive electrode 45) so as to vibrate the vibrator 32 (vibration element 32A) with a constant amplitude. Control the voltage.
  • the detection circuit 36 processes the detection signals 101H and 101J electrically output from the detection electrode 47 due to distortion of the vibrator 32 caused by Coriolis, and is configured by a differential circuit, an integration circuit, and the like.
  • the monitor unit 44 monitors the state of vibration of the vibrator 32 (vibrating element 32A), and outputs a monitor signal 101A according to the displacement of the arm parts 43A and 43B of the vibrator 32.
  • the phase shifter 50 shifts (delays) the phase of the monitor signal 101A by 90 degrees and outputs the shift signal 101B.
  • the detector 46 detects the shift signal 101B and outputs two levels: high level and low level.
  • a shaped signal 101C is output after being shaped into a square wave.
  • the detection units 40 and 42 are arranged on the arm units 43A and 43B, respectively, and the detection signals 101H and 101J from which the detection units 40 and 42 are also output have phases opposite to each other and are inverted with respect to each other.
  • the detection signals 101H and 101J that are inverted from each other are input to the differential circuits 48 and 49, respectively.
  • the differential circuit 48 outputs the difference obtained by subtracting the detection signal 101H from the detection signal 101J as the differential signal 101D.
  • the differential circuit 49 outputs the difference obtained by subtracting the detection signal 101J from the detection signal 101H force as the differential signal 101E.
  • the differential signals 101D and 101E have waveforms that are completely out of phase with each other without phase shift.
  • the differential signals 101D and 101E are synchronously detected by the synchronous detection circuit 54 based on the shaped signal 101C to obtain a detection signal 101F.
  • the synchronous detection circuit 54 outputs the differential signal 1001D as the detection signal 101F when the shaping signal 101C is at the high level, and the differential signal 1001D when the shaping signal 101C is at the low level. Invert signal 101E and output as detection signal 101F.
  • the detection signal 101F is smoothed by the processing circuit 56 to obtain an output signal 101G. Based on the output signal 101G, the angular speed of rotation of the vibrator 32 is calculated.
  • the detection signals 101H and 101J include a distortion component based on distortion generated in the vibrator 32 by Coriolica and a noise component. This noise component is removed from the detection signals 101H and 101J, and the angular velocity is calculated only from the distortion component.
  • FIG. 3 shows waveforms of signals 101 A to 101 C and signals 110 1 D to L 101 G corresponding to noise components of angular velocity sensor 1001.
  • FIG. 4 shows the waveforms of the signals 2101D to 2101G with respect to the distortion components of the signals 101A to 101C and the angular velocity sensor 1001.
  • Signals 101D to 101G are the sum of signals 1101D to 1101G and signals 2101D to 2101G, respectively.
  • a differential signal 101D is obtained by subtracting the detection signal 101H from the detection signal 101J
  • a differential signal 101E is also obtained by subtracting the detection signal 101J from the detection signal 101H force. Therefore, the differential signals 101D and 101E are inverted without phase shift.
  • the angular velocity sensor according to the present invention can accurately detect the angular velocity of rotation of the vibrator, and is useful for various electronic devices that need to detect the angular velocity.

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Abstract

　角速度センサは、振動する振動子と、第１と第２の差動信号をそれぞれ出力する第１と第２の差動回路と、第１と第２の差動信号とを同期検波する同期検波回路とを備える。第１と第２の検知部は、慣性力に起因して生じる歪に基づいて第１と第２の検知信号をそれぞれ出力する。第１の検知信号の位相は第２の検知信号の位相と反転している。第１の差動信号は、第２の検知信号から第１の検知信号を引いた差に対応する。第２の差動信号は、第１の検知信号から第２の検知信号を引いた差に対応する。この角速度センサは、振動子の角速度を正確に検出できる。

Description

明 細 書
角速度センサ
技術分野
[0001] 本発明は、角速度センサに関する。
背景技術
[0002] 図 5は下記特許文献 1に開示されて!、る従来の角速度センサ 5001のブロック図で ある。図 6と図 7は角速度センサ 5001の各部の信号の波形を示す。角速度センサ 50 01は、振動子 2と、振動子 2を振動させるための駆動回路 4と、振動子 2に生じる歪を 検知するための検知回路 6とを備えている。振動子 2は、音叉形状、 H形状、 T形状、 または音片形状等の様々な形状のものがある。振動子 2を振動させて回転させるとコ リオリカ（慣性力）が発生し、そのコリオリカにより振動子 2に発生する歪を電気的に検 知して、振動子 2の回転の角速度を算出する。
[0003] 振動子 2は、機械的に振動する振動素子 2Aと、振動素子 2Aに設けられた駆動部 8とモニタ部 14と検知部 10、 12とを有する。振動部 8は、駆動回路 4からのドライブ信 号により振動子 2 (振動素子 2A)を振動させる。検知部 10、 12は、振動素子 2Aの回 転により発生したコリオリカによる振動素子 2Aの歪を電気的に検知信号 501H、 50 1Jとして検知回路 6にそれぞれ出力する。モニタ部 14は振動素子 2Aの振動の状態 を検知し、その振動の状態をモニタ信号 501Aとして出力する。検波器 16はモニタ信 号 501Aを方形波に整形して整形信号 501Bを出力する。
[0004] 一般に、検知信号 501H、 501Jには、コリオリカに起因して振動子 2に生じた歪に 基づく歪成分と、ノイズ成分とを含む。角速度センサ 5001では検知信号 501H、 50 1J力 このノイズ成分を除去して歪成分だけが取り出され、角速度が算出される。
[0005] 図 6は、信号 501A、 501Bと、角速度センサ 5001のノイズ成分に対する信号 150 1C〜1501Gの波形を示す。図 7は、信号 501A、 501Bと、角速度センサ 5001の歪 成分に対する信号 2501C〜2501Gの波形を示す。信号 501C〜信号 501Gは、そ れぞれ信号 1501C〜1501Gと信号 2501C〜2501Gとの和である。
[0006] 検知部 10、 12からそれぞれ出力された検知信号 501H、 501Jは差動アンプ 18に 入力され、検知信号 501H、 501Jの差を差動信号 501Cとして出力する。位相シフタ 20は差動信号 501Cの位相を 90度シフト (遅延）して得られたシフト信号 501Dを形 成する。反転アンプ 22はシフト信号 501Dを反転させて反転信号 501Eを形成する。
[0007] シフト信号 501Dと反転信号 501Eとが整形信号 501Bを基にして同期検波回路 24 により同期検波されて検波信号 501Fが取り出される。検波信号 501Fは処理回路 2 6により平滑されて出力信号 501Gが取り付される。出力信号 501Gに基づき振動子 2の回転の角速度が算出される。
[0008] 反転信号 501E (信号 1501E、 2501E)は、反転アンプ 22により、シフト信号 501D
(信号 1501D、 2501D)に対して位相遅れが生じる。すなわち、反転信号 501E (信 号 1501E、 2501E)はシフト信号 501D (信号 1501D、 2501D)に対して完全に反 転しておらず、反転信号 501E (信号 1501E、 2501E)はシフト信号 501D (信号 15 01D、 2501D)に対して時間 Tだけ遅れている。検波信号 501F (信号 1501F、 250 IF)が平滑されて出力信号 501G (信号 1501G、 2501G)が得られる。出力信号 50 1Gには時間 Tに起因する誤差である信号 1501E (信号 501E)が含まれるので、振 動子 2の回転の角速度を正確に検出できな!/、。
特許文献 1 :特開 2002— 243451号公報
発明の開示
[0009] 角速度センサは、振動する振動子と、第 1と第 2の差動信号をそれぞれ出力する第 1と第 2の差動回路と、第 1と第 2の差動信号とを同期検波する同期検波回路とを備 える。第 1と第 2の検知部は、慣性力に起因して生じる歪に基づいて第 1と第 2の検知 信号をそれぞれ出力する。第 1の検知信号の位相は第 2の検知信号の位相と反転し ている。第 1の差動信号は、第 2の検知信号力も第 1の検知信号を引いた差に対応 する。第 2の差動信号は、第 1の検知信号力も第 2の検知信号を引いた差に対応す る。
[0010] この角速度センサは、振動子の角速度を正確に検出できる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は本発明の実施の形態における角速度センサのブロック図である。
[図 2A]図 2Aは実施の形態における角速度センサの振動子の平面図である。 [図 2B]図 2Bは実施の形態における角速度センサの振動子の断面図である。
[図 3]図 3は実施の形態における角速度センサの信号の波形を示す。
[図 4]図 4は実施の形態における角速度センサの信号の波形を示す。
[図 5]図 5は従来の角速度センサのブロック図である。
[図 6]図 6は従来の角速度センサの信号の波形を示す。
[図 7]図 7は従来の角速度センサの信号の波形を示す。
符号の説明
[0012] 32 振動子
32A 振動素子
40 検知部（第 1の検知部）
41 固定基部
42 検知部（第 2の検知部）
43A アーム部（第 1のアーム部）
43B アーム部（第 2のアーム部）
44 モニタ部
48 差動回路 (第 1の差動回路）
49 差動回路 (第 2の差動回路）
50 位相シフタ
54 同期検波回路
101D 差動信号 (第 1の差動信号）
101E 差動信号 (第 2の差動信号）
101H 検知信号 (第 1の検知信号）
101J 検知信号 (第 2の検知信号）
発明を実施するための最良の形態
[0013] 図 1は本発明の実施の形態における角速度センサ 1001のブロック図である。図 2A と図 2Bはそれぞれ角速度センサ 1001の振動子 32の平面図と断面図である。図 3と 図 4は角速度センサ 1001の信号波形を示す。
[0014] 角速度センサ 1001は、振動子 32と、振動子 32を振動させるための駆動回路 34と 、振動子 32に生じる歪を検知するための検知回路 36とを備えている。振動子 32は、 音叉形状、 H形状、 T形状、音片形状等各種の形状のものがある。振動子 32は振動 しながら回転すると、振動と回転により生じる慣性力であるコリオリカに起因して振動 子 32に歪が発生する。角速度センサ 101は、この歪は電気的に検知されて振動子 3 2の回転の角速度を算出するために用いられる。
[0015] 振動子 32は、機械的に振動する振動素子 32Aと、駆動回路 34から供給されるドラ イブ信号により振動素子 32Aを振動させる駆動部 38と、コリオリカにより生じる歪を検 知信号 101H, 101Jとして検知回路 36にそれぞれ出力する検知部 40、 42と、振動 素子 32Aの振動に応じたモニタ信号 101Aを出力するモニタ部 44とを備える。図 2A に示すように、シリコン基板よりなる振動素子 32Aは、固定基部 41と、固定基部 41に 接続された 2本のアーム部 43A、 43Bとを有し、音叉形状を有する。振動素子 32A 上には駆動部 38および検知部 40、 42として機能する駆動電極 45と検知電極 47が 設けられている。図 2Bに示すように、駆動電極 45と検知電極 47は、振動素子 32A 上に設けられた Agや Au等の金属よりなる導電層 201と、導電層 201上に設けられ たチタン酸ジルコン酸鉛（PZT)からなる圧電層 202と、圧電層 202上に設けられた A gや Au等の金属よりなる導電層 203とを有する。モニタ部 38も、駆動部 38や検知部 40、 42と同様の構造を有する電極よりなる。駆動部 38はアーム部 43A、 43Bに設け られ、アーム部 43A、 43Bが互いに近づいたり遠ざかったりする方向、すなわちァー ム部 43A, 43Bが並ぶ方向 32Bに駆動子 32を振動させる。
[0016] 駆動回路 34は自動利得制御機能を有する増幅器で構成され、振動子 32 (振動素 子 32A)を一定の振幅で振動させるように、駆動部 38 (駆動電極 45)に印加する駆 動電圧を制御する。検知回路 36は、コリオリカにより生じる振動子 32の歪に起因して 検知電極 47から電気的に出力された検知信号 101H、 101Jを処理し、差動回路や 積分回路等により構成されている。
[0017] モニタ部 44は振動子 32 (振動素子 32A)の振動の状態をモニタし、振動子 32のァ ーム部 43A、 43Bの変位に応じてモニタ信号 101Aを出力する。位相シフタ 50はモ ユタ信号 101Aの位相を 90度シフト（遅延）させてシフト信号 101Bを出力する。検波 器 46はシフト信号 101Bを検波し、 2つのレベルすなわちハイレベルとローレベルを 有する方形波に整形して整形信号 101Cを出力する。
[0018] 検知部 40、 42はアーム部 43A、 43Bにそれぞれ配置されており、検知部 40、 42 力も出力された検知信号 101H、 101Jは互いに逆の位相を有し、互いに反転してい る。互いに反転した検知信号 101H、 101Jは共に差動回路 48、 49に入力される。差 動回路 48は、検知信号 101J力も検知信号 101Hを引いて得られた差を差動信号 1 01Dとして出力する。差動回路 49は、検知信号 101H力も検知信号 101Jを引いて 得られた差を差動信号 101Eとして出力する。これにより、差動信号 101D、 101Eは 位相ずれがなく互いに完全に反転した波形を有する。
[0019] 差動信号 101D、 101Eが整形信号 101Cを基に同期検波回路 54により同期検波 されて検波信号 101Fが得られる。実施の形態 1による角速度センサ 1001では、同 期検波回路 54は、整形信号 101Cがハイレベルのときに差動信号 1001Dを検波信 号 101Fとして出力し、整形信号 101Cがローレベルのときに差動信号 101Eを反転 させて検波信号 101Fとして出力する。検波信号 101Fは、処理回路 56により平滑さ れて出力信号 101Gが得られる。出力信号 101Gに基づき振動子 32の回転の角速 度が算出される。
[0020] 検知信号 101H、 101Jは、コリオリカによる振動子 32に生じた歪に基づく歪成分と 、ノイズ成分とを含む。検知信号 101H、 101Jカゝらこのノイズ成分を除去して、歪成分 のみにより角速度が算出されている。
[0021] 図 3は、信号 101A〜101Cと、角速度センサ 1001のノイズ成分に対する信号 110 1D〜： L 101Gの波形を示す。図 4は、信号 101A〜101Cと、角速度センサ 1001の 歪成分に対する信号 2101D〜2101Gの波形を示す。信号 101D〜101Gは、それ ぞれ信号 1101D〜1101Gと信号 2101D〜2101Gとの和である。
[0022] 検知信号 101H、 101Jは互いに位相が反転している。検知信号 101Jから検知信 号 101Hを引いた差により差動信号 101Dが得られ、検知信号 101H力も検知信号 1 01Jを引いた差により差動信号 101Eが得られる。したがって、差動信号 101D、 101 Eは互いに位相ずれなく反転して 、る。
[0023] 整形信号 101Cを基にして差動信号 101D、 101Eを同期検波することにより、位相 ずれに起因した誤差が出力信号 101Gに混入せず、出力信号 101Gにより振動子 3 2の回転の角速度を正確に算出することができる。
産業上の利用可能性
本発明による角速度センサは振動子の回転の角速度を正確に検出でき、角速度を 検出することが必要な各種の電子機器に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 慣性力に起因して生じる歪に基づいて第 1の検知信号を出力する第 1の検知部 と、
前記慣性力に起因して生じる前記歪に基づいて、前記第 1の検知信号の位相と 反転した位相を有する第 2の検知信号を出力する第 2の検知部と、
を有する振動子と、
前記第 2の検知信号から前記第 1の検知信号を引いた差に対応する第 1の差動信号 を出力する第 1の差動回路と、
前記第 1の検知信号から前記第 2の検知信号を引いた差に対応する第 2の差動信号 を出力する第 2の差動回路と、
前記第 1の差動信号と前記第 2の差動信号とを同期検波する同期検波回路と、 を備えた角速度センサ。
[2] 前記振動子は、
振動する振動素子と、
前記振動素子の振動に応じたモニタ信号を出力するモニタ部と、 をさらに有し、
前記同期検波回路は、前記モニタ信号に基づき前記第 1の差動信号と前記第 2の差 動信号とを同期検波する、請求項 1記載の角速度センサ。
[3] 前記モニタ信号の位相をシフトしてシフト信号を出力する位相シフタをさらに備え、 前記同期検波回路は、前記シフト信号に基づき前記第 1の差動信号と前記第 2差動 信号とを同期検波する、請求項 2記載の角速度センサ。
[4] 前記振動素子は、
固定基部と、
前記モニタ部と前記第 1の検知部とが設けられ、前記固定基部に接続された第 1のアーム部と、
前記モニタ部と前記第 2の検知部とが設けられ、前記固定基部に接続された第 2のアーム部と、
をさらに有し、音叉形状を有する、請求項 2記載の角速度センサ。 [5] 前記振動素子は、
固定基部と、
前記第 1の検知部が設けられ、前記固定基部に接続された第 1のアーム部と、 前記第 2の検知部が設けられ、前記固定基部に接続された第 2のアーム部と、 をさらに有し、音叉形状を有する、請求項 1記載の角速度センサ。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2954489B1 (fr) * 2009-12-23 2014-08-01 Onera (Off Nat Aerospatiale) Electrodes et circuits electroniques associes pour gyrometre vibrant pizoelectrique

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03172712A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Canon Inc 角速度センサ駆動・検出装置
JP2002243451A (ja) 2001-02-19 2002-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサおよびその特性調整方法
JP2003087057A (ja) * 2001-09-12 2003-03-20 Kinseki Ltd 同期検波回路及びこれを用いた角速度センサ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198394A (ja) * 1993-12-29 1995-08-01 Murata Mfg Co Ltd 位相補正回路
CN1142436C (zh) * 1995-05-30 2004-03-17 松下电器产业株式会社 具有自检功能的角速度传感器
JP2000193459A (ja) * 1998-10-23 2000-07-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサ
JP4843855B2 (ja) 2001-03-09 2011-12-21 パナソニック株式会社 角速度センサ
JP3870895B2 (ja) * 2002-01-10 2007-01-24 株式会社村田製作所 角速度センサ
EP1715293B1 (en) * 2004-01-20 2020-09-30 Seiko Epson Corporation Detection circuits, detection method and systems of measuring physical quantities
JP5458462B2 (ja) * 2005-10-11 2014-04-02 パナソニック株式会社 振動型慣性力検知センサ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03172712A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Canon Inc 角速度センサ駆動・検出装置
JP2002243451A (ja) 2001-02-19 2002-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサおよびその特性調整方法
JP2003087057A (ja) * 2001-09-12 2003-03-20 Kinseki Ltd 同期検波回路及びこれを用いた角速度センサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4935069B2 (ja) 2012-05-23
US7987715B2 (en) 2011-08-02

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