JPH05107068A - Vibratory gyroscope - Google Patents
Vibratory gyroscopeInfo
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- JPH05107068A JPH05107068A JP3271297A JP27129791A JPH05107068A JP H05107068 A JPH05107068 A JP H05107068A JP 3271297 A JP3271297 A JP 3271297A JP 27129791 A JP27129791 A JP 27129791A JP H05107068 A JPH05107068 A JP H05107068A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、角速度の検出に用い
る振動ジャイロに関し、とくに、コリオリの力に対する
検出感度の温度依存性を大きく低減させたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyroscope used to detect angular velocity, and more particularly to a vibrating gyroscope in which the temperature dependence of detection sensitivity to Coriolis force is greatly reduced.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、出願人が先に、特願平３−1623
31号として提案した振動ジャイロにおける振動子の構成
を示す図であり、ここでは、四角形横断面形状をなす振
動体１の、一の隅部を隔てて隣接する二側面に、それぞ
れの圧電素子２，３を貼着することによって振動子４を
構成している。ここで、それぞれの圧電素子２，３は、
これらの接続端子５，６を、図５に示すように、これら
と並列に配置したそれぞれの容量素子７，８の接続端子
９，10とともに、それぞれのインピーダンス素子Ｚ1 ，
Ｚ2 ，Ｚ3 ，Ｚ4 を介して接続端子11に接続することに
より、図示しない振動用駆動手段に接続される。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows the applicant first in Japanese Patent Application No. 3-1623.
FIG. 32 is a diagram showing a configuration of a vibrator in a vibration gyro proposed as No. 31, in which two piezoelectric elements 2 are provided on two side surfaces of a vibrating body 1 having a quadrangular cross-sectional shape, which are adjacent to each other with one corner. , 3 are attached to form the vibrator 4. Here, the respective piezoelectric elements 2 and 3 are
As shown in FIG. 5, these connection terminals 5 and 6 are connected to the respective impedance elements Z 1 and
By connecting to the connection terminal 11 via Z 2 , Z 3 and Z 4 , it is connected to a vibration driving means (not shown).
【０００３】これによれば、振動用駆動手段から圧電素
子２，３に駆動電圧を印加することによって、振動子４
は、図に矢印12で示す方向に屈曲振動され、かかる屈曲
振動中に、接続端子５と９との差動出力および、接続端
子６と10との差動出力を振動用駆動手段に帰還させるこ
とで自励振動ループが構成されて、振動子は、矢印12方
向に一定振幅の屈曲振動を継続することになる。そして
ここで、振動子４を、矢印13で示す方向に回転させる
と、コリオリの力の発生によって、振動子４は、矢印14
で示す方向にも屈曲振動することになり、この結果とし
て、それぞれの圧電素子２，３の発生電圧に差が生じる
ので、その差を求めることによって、コリオリの力、ひ
いては、角速度を検出することができる。According to this, by applying a driving voltage from the vibration driving means to the piezoelectric elements 2 and 3, the vibrator 4
Is subjected to flexural vibration in the direction shown by arrow 12 in the figure, and during such flexural vibration, the differential output between the connection terminals 5 and 9 and the differential output between the connection terminals 6 and 10 are fed back to the vibration drive means. As a result, a self-excited vibration loop is formed, and the vibrator continues bending vibration of a constant amplitude in the direction of arrow 12. Then, when the oscillator 4 is rotated in the direction indicated by the arrow 13, the oscillator 4 generates the arrow 14 by the Coriolis force.
Bending vibration also occurs in the direction indicated by, and as a result, a difference occurs in the voltage generated between the piezoelectric elements 2 and 3. Therefore, by obtaining the difference, the Coriolis force, and thus the angular velocity, can be detected. You can
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この振動ジャイロで
は、圧電素子２，３のそれぞれが、振動体１のそれぞれ
の側面上で、振動子４の、駆動による屈曲振動の中立面
15および、コリオリの力による屈曲振動の中立面16のそ
れぞれからともに等距離の位置に貼着されていることか
ら、それらの各圧電素子２，３は、駆動による屈曲振動
および、コリオリの力による屈曲振動のいずれに対して
も、一定の振幅の下では同程度の感度を有することにな
る。In this vibrating gyroscope, each of the piezoelectric elements 2 and 3 is provided on the side surface of the vibrating body 1 with the neutral plane of the bending vibration of the vibrator 4 being driven.
15 and the neutral surface 16 of the flexural vibration due to the Coriolis force, the piezoelectric elements 2 and 3 are attached at positions equidistant from each other. With respect to any of the bending vibrations due to, the same sensitivity is obtained under a constant amplitude.
【０００５】ところで、コリオリの力に基づく、圧電素
子２，３の出力電圧は、駆動による屈曲振動に伴って生
じる出力電圧、すなわち帰還信号に重畳して検出される
ため、上述したような振動ジャイロによれば、コリオリ
の力の変化以外の原因によって生じる出力電圧の変化、
たとえば、温度変化等に起因する帰還信号レベルの変化
も、コリオリの力の直接的な変化とみなされることとな
る不都合がある。しかも、コリオリの力による屈曲振動
の振幅は、駆動による屈曲振動の振幅に比べて小さいた
め、帰還信号レベルが大きい程温度変化等による出力電
圧の変化も大きくなり、オフセットレベルの安定性が損
われることになる。By the way, the output voltage of the piezoelectric elements 2 and 3 based on the Coriolis force is detected by being superposed on the output voltage generated by the bending vibration due to driving, that is, the feedback signal, and therefore, the above-described vibration gyro. According to, changes in output voltage caused by causes other than changes in Coriolis force,
For example, a change in the feedback signal level due to a temperature change or the like has a disadvantage that it is regarded as a direct change in the Coriolis force. Moreover, since the amplitude of the flexural vibration due to the Coriolis force is smaller than the amplitude of the flexural vibration due to the driving, the larger the feedback signal level, the larger the change in the output voltage due to the temperature change and the like, and the stability of the offset level is impaired. It will be.
【０００６】そこで、図６に示すように、四角形横断面
形状を有する振動体１の、一の隅部を隔てて隣接する二
側面に貼着される、それぞれの検出用の圧電素子2a, 3a
を、励振方向12と直交する方向のそれぞれの隅部に近接
させて位置させることが提案されており、このような構
成によれば、圧電素子2a, 3aの、コリオリの力による屈
曲振動に対する感度を、駆動による屈曲振動に対する感
度に比して相対的に高めることができて、帰還信号レベ
ルの、温度変化等による変化の影響を受けにくくなるこ
とから、上記の問題が解決されるとしている。Therefore, as shown in FIG. 6, the piezoelectric elements 2a and 3a for detection are attached to two side surfaces of the vibrating body 1 having a quadrangular transverse cross section, which are adjacent to each other with one corner therebetween.
Has been proposed to be positioned close to each corner in the direction orthogonal to the excitation direction 12.With such a configuration, the sensitivity of the piezoelectric elements 2a, 3a to flexural vibration due to Coriolis force is proposed. Is relatively high compared to the sensitivity to flexural vibration due to driving, and is less susceptible to changes in the feedback signal level due to temperature changes and the like, and the above problem is solved.
【０００７】しかしながら、この構成によれば、圧電素
子2a, 3aの特定の隅部に偏らせて貼着していることか
ら、矢印12で示す方向の屈曲振動と、矢印14で示す方向
の屈曲振動とにおける、振動体１および圧電素子2a, 3a
の合成弾性率が相互に相違することになり、それ故に、
コリオリの力に対する検出感度の温度依存性が、図４に
示す振動子４よりも大きくなるという欠点があった。However, according to this structure, since the piezoelectric elements 2a and 3a are attached to the specific corners in a biased manner, the bending vibration in the direction indicated by the arrow 12 and the bending vibration in the direction indicated by the arrow 14 are caused. Vibrating body 1 and piezoelectric elements 2a, 3a
The composite elastic moduli of are different from each other, and therefore
The temperature dependence of the detection sensitivity with respect to the Coriolis force is larger than that of the vibrator 4 shown in FIG.
【０００８】この発明は、上述した振動ジャイロが有す
る問題点の解決を課題として検討することによりなされ
たものであり、その目的は、帰還信号レベルの、温度変
化等による検出出力に与える影響を十分に小さくし得る
とともに、それぞれの屈曲振動方向の合成弾性率を同程
度にバランスさせることにて、コリオリの力に対する検
出感度の温度依存性を大きく低減できる振動ジャイロを
提供することにある。The present invention has been made by examining the problem of the above-mentioned vibration gyro as a problem, and its object is to sufficiently affect the detection output of the feedback signal level due to a temperature change or the like. (EN) Provided is a vibrating gyro which can be made extremely small and by which the synthetic elastic moduli in the respective bending vibration directions are balanced to the same degree, thereby greatly reducing the temperature dependence of the detection sensitivity to the Coriolis force.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の振動ジャイロ
は、横断面形状が四角形をなす振動体の、隅部を隔てて
隣接する少なくとも二側面に、検出機能を有するそれぞ
れの圧電素子を貼着してなり、横断面内の一方の対角線
方向に励振される振動子において、前記各圧電素子を、
前記各側面の、励振方向とほぼ直交する方向の隅部に近
接させるとともに、他の圧電素子を、振動体の側面の、
励振方向の一の隅部に近接させて配設したものである。According to the vibrating gyroscope of the present invention, each piezoelectric element having a detection function is attached to at least two side surfaces of a vibrating body having a quadrangular cross-sectional shape and adjacent to each other with a corner therebetween. In the vibrator excited in one diagonal direction in the cross section, each of the piezoelectric elements is
While making each of the side surfaces close to a corner in a direction substantially orthogonal to the excitation direction, another piezoelectric element is provided on the side surface of the vibrating body.
It is arranged close to one corner of the excitation direction.
【００１０】[0010]
【作用】この発明の振動ジャイロでは、検出機能を有す
るそれぞれの圧電素子を、励振方向とほぼ直交する方向
のそれぞれの隅部に近接させて配設することにより、そ
れらの圧電素子は、コリオリの力による屈曲振動の中立
面から遠く離れて位置することになるので、そのコリオ
リの力による屈曲振動に対する感度を、駆動による屈曲
振動に対する感度に比して相対的に高めることができ、
そのために、温度変化等による帰還信号レベルの変化
の、検出出力に与える影響を有効に低減することができ
る。In the vibrating gyroscope according to the present invention, the piezoelectric elements having the detection function are arranged close to the respective corners in the direction substantially orthogonal to the excitation direction, so that the piezoelectric elements are made of Coriolis Since it is located far away from the neutral plane of the bending vibration due to the force, the sensitivity to the bending vibration due to the Coriolis force can be relatively increased as compared with the sensitivity to the bending vibration due to the driving,
Therefore, it is possible to effectively reduce the influence of a change in the feedback signal level due to a temperature change or the like on the detection output.
【００１１】しかもここでは、別のそれぞれの圧電素子
を、駆動による屈曲振動の中立面から離れた位置に貼着
することによって、駆動およびコリオリの力のそれぞれ
による両屈曲振動方向の合成弾性率をともに同程度にバ
ランスさせることができるので、コリオリの力に対する
検出感度の温度依存性を十分に低減させることができ
る。Further, here, another piezoelectric element is attached to a position apart from the neutral plane of the flexural vibration caused by driving, so that the combined elastic modulus in both flexural vibration directions due to each of the driving and Coriolis forces. Since both can be balanced to the same degree, the temperature dependence of the detection sensitivity with respect to the Coriolis force can be sufficiently reduced.
【００１２】[0012]
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の実施例を示す図であり、図
中従来技術で述べた部分と同様の部分はそれと同一の番
号で示す。ここでは、横断面形状が四角形をなす振動体
１の、一の隅部を隔てて隣接する二側面に、検出機能を
有するそれぞれの圧電素子2a, 3aを貼着するとともに、
それらの圧電素子2a, 3aを、図６について述べたと同様
に、励振方向12と直交する対角方向14のそれぞれの隅部
に近接させて位置させることによって振動子４を構成
し、そして、振動体１の他の二側面上で、励振方向12
の、一の隅部に近接した位置に、他のそれぞれの圧電素
子2b, 3bを貼着する。なおここで、振動子４は、従来技
術の場合と同様に接地させる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which the same parts as those described in the prior art are designated by the same numbers. Here, the piezoelectric elements 2a and 3a each having a detection function are attached to two side surfaces of the vibrating body 1 having a quadrangular cross section, which are adjacent to each other with one corner therebetween.
As in the case of FIG. 6, the piezoelectric elements 2a and 3a are arranged close to the corners of the diagonal direction 14 orthogonal to the excitation direction 12 to form the vibrator 4, and Excitation direction 12 on the other two sides of body 1
The other piezoelectric elements 2b and 3b are attached at positions close to one corner. Here, the vibrator 4 is grounded as in the case of the conventional technique.
【００１３】それぞれの圧電素子2a, 2b, 3a, 3bをこの
ように配設した場合には、検出機能を有する圧電素子2
a, 3aは、励振方向12の振動の中立面15に近く、対角方
向14の振動の中立面16から離れて位置することになり、
逆に、他のそれぞれの圧電素子2b, 3bは、励振方向12の
振動の中立面15から遠く、対角方向14の振動の中立面16
に近く位置することになる。従って、振動子４の励振方
向12の屈曲振動に際しては、圧電素子2a, 3aの、合成弾
性率への関与の程度が小さいのに対し、圧電素子2b, 3b
の、合成弾性率への関与の程度は大きくなり、一方、コ
リオリの力による、対角方向14の屈曲振動に際しては、
合成弾性率への関与の程度は、圧電素子2a, 3aで大き
く、圧電素子2b, 3bでは小さくなる。その結果として、
それぞれの屈曲振動方向の合成弾性率が好適にバランス
することになって、コリオリの力に対する検出感度の温
度依存性が有効に低減されることになる。ところで、図
示の例では、圧電素子2b, 3bには、必ずしも電極を形成
する必要はない。When the respective piezoelectric elements 2a, 2b, 3a, 3b are arranged in this way, the piezoelectric element 2 having a detection function
a and 3a are located close to the neutral plane 15 of the vibration in the excitation direction 12, and are located away from the neutral plane 16 of the vibration in the diagonal direction 14,
On the contrary, each of the other piezoelectric elements 2b and 3b is far from the neutral plane 15 of the vibration in the excitation direction 12 and the neutral plane 16 of the vibration in the diagonal direction 14.
It will be located close to. Therefore, in bending vibration of the vibrator 4 in the excitation direction 12, the piezoelectric elements 2a and 3a have a small contribution to the composite elastic modulus, while the piezoelectric elements 2b and 3b
, The degree of contribution to the synthetic elastic modulus is increased, while on the other hand, in the bending vibration in the diagonal direction 14 due to the Coriolis force,
The degree of contribution to the composite elastic modulus is large in the piezoelectric elements 2a and 3a, and small in the piezoelectric elements 2b and 3b. As a result,
Since the combined elastic moduli in the respective bending vibration directions are appropriately balanced, the temperature dependence of the detection sensitivity with respect to the Coriolis force is effectively reduced. By the way, in the illustrated example, it is not always necessary to form electrodes on the piezoelectric elements 2b and 3b.
【００１４】図２は、この発明の他の実施例を示す図で
あり、これは、四角形横断面形状を有する振動体１の、
隅部を隔てて隣接する二側面に、圧電素子17, 18をそれ
ぞれ貼着し、これらの各圧電素子17, 18の電極を、振動
体１の幅方向に二分割してそれぞれ４つの分割電極17a,
17b, 18a, 18bとすることによって、一の圧電素子を二
個の圧電素子として機能させた例である。なお、この例
において、電極のみならず、圧電素子17, 18を含む全体
にわたって分割することも可能であり、また、圧電素子
17, 18から、分割電極17b, 18bを予め、または事後的に
取除くことも可能である。この構成によれば、電極17a,
18aの側の圧電素子部分が検出機能を有する圧電素子と
して、また、電極17b, 18bの側の圧電素子部分が、前述
した実施例の圧電素子2b, 3bと同様に、それぞれの方向
の屈曲振動の合成弾性率を揃わせるべくそれぞれ作用す
る。FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention, which shows a vibrating body 1 having a rectangular cross section.
Piezoelectric elements 17 and 18 are adhered to two side surfaces adjacent to each other across a corner, and the electrodes of each of these piezoelectric elements 17 and 18 are divided into two in the width direction of the vibrating body 1 to form four divided electrodes. 17a,
17b, 18a, and 18b are examples in which one piezoelectric element is made to function as two piezoelectric elements. In this example, not only the electrodes but also the entire piezoelectric element 17 and 18 can be divided.
It is also possible to remove the divided electrodes 17b, 18b from 17, 18 beforehand or afterwards. According to this configuration, the electrodes 17a,
The piezoelectric element portion on the side of 18a serves as a piezoelectric element having a detection function, and the piezoelectric element portion on the side of the electrodes 17b and 18b, like the piezoelectric elements 2b and 3b of the above-described embodiment, has bending vibrations in respective directions. Act to align the synthetic elastic moduli of each.
【００１５】以上に述べた実施例において、圧電素子2
a, 3a, 17a, 18aに、検出機能の他に、駆動および帰還
のそれぞれの機能を付与することも可能である。また、
それらの圧電素子2a, 3a, 17a, 18aに加えて、駆動、帰
還などの機能を有する圧電素子を振動体１に貼着するこ
とも可能であり、検出機能を有する他の圧電素子を振動
体１のさらに他の二側面に貼着することも可能である。In the embodiment described above, the piezoelectric element 2
In addition to the detection function, a, 3a, 17a, and 18a can be provided with respective driving and feedback functions. Also,
In addition to those piezoelectric elements 2a, 3a, 17a, 18a, it is also possible to attach a piezoelectric element having a function of driving, feedback, etc. to the vibrating body 1, and another piezoelectric element having a detecting function can be attached to the vibrating body. It is also possible to attach it to the two other side faces of 1.
【００１６】そしてまた、圧電素子2b, 3b, 17b, 18b
は、それらをそのまま開放状態とすることの他、検出用
以外の、駆動用、帰還用などとして機能させることもで
き、さらには、図３に、圧電素子17b, 18bを例にとって
示すように、それらの圧電素子17b, 18bのそれぞれを可
変抵抗器19, 20を介して接地させることによって, 共振
周波数の調整用として供することもできる。ここで、圧
電素子17b,18bを共振周波数の調整用として用いる場合
には、それぞれの可変抵抗器19, 20の抵抗値を調整する
ことによって、それぞれの圧電素子17b, 18bの貼着面と
直交する方向の共振周波数を適宜に調整することができ
る。Also, the piezoelectric elements 2b, 3b, 17b, 18b
In addition to leaving them open as they are, they can be made to function as a drive, a feedback, etc. other than the detection. Furthermore, as shown in FIG. 3 for the piezoelectric elements 17b and 18b, The piezoelectric elements 17b and 18b can be used for adjusting the resonance frequency by grounding them via the variable resistors 19 and 20, respectively. Here, when the piezoelectric elements 17b and 18b are used for adjusting the resonance frequency, the resistance values of the variable resistors 19 and 20 are adjusted to be orthogonal to the sticking surfaces of the piezoelectric elements 17b and 18b. It is possible to adjust the resonance frequency in the desired direction as appropriate.
【００１７】[0017]
【発明の効果】かくして、この発明によれば、コリオリ
の力による屈曲振動に対する感度を、駆動による屈曲振
動に対する感度に比して相対的に高めることによって、
温度変化等に起因する帰還信号レベルの変化の影響を受
け難くしてオフセットレベルを安定させることができ、
また、それぞれの屈曲振動方向の合成弾性率を同程度に
バランスさせることによって、コリオリの力に対する検
出感度の温度依存性を大きく低減させることができる。As described above, according to the present invention, the sensitivity to flexural vibration due to the Coriolis force is relatively increased as compared with the sensitivity to flexural vibration due to driving.
The offset level can be stabilized by making it less susceptible to changes in the feedback signal level due to temperature changes, etc.
Further, by balancing the synthetic elastic moduli in the respective bending vibration directions to the same degree, it is possible to greatly reduce the temperature dependence of the detection sensitivity with respect to the Coriolis force.
【図１】この発明の一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図３】この発明のさらに他の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図４】従来例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a conventional example.
【図５】従来例の作動説明図である。FIG. 5 is an operation explanatory view of a conventional example.
【図６】他の従来例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another conventional example.
１ 振動体 2a, 2b, 3a, 3b, 17, 18 圧電素子 ４ 振動子 17a, 17b, 18a, 18b 分割電極 19, 20 可変抵抗器 1 Vibrating body 2a, 2b, 3a, 3b, 17, 18 Piezoelectric element 4 Vibrator 17a, 17b, 18a, 18b Divided electrode 19, 20 Variable resistor
Claims (1)
部を隔てて隣接する少なくとも二側面に、検出機能を有
するそれぞれの圧電素子を貼着してなり、横断面内の一
方の対角線方向に励振される振動子において、 前記圧電素子を、前記側面の、励振方向とほぼ直交する
方向のそれぞれの隅部に近接して位置させるとともに、
他の圧電素子を、振動体の側面の、励振方向の一の隅部
に近接させて配設してなる振動ジャイロ。1. A piezoelectric element having a detection function is adhered to at least two side surfaces of a vibrating body having a quadrangular cross section, which are adjacent to each other with a corner therebetween, and one diagonal line in the cross section is formed. In a vibrator excited in a direction, the piezoelectric element is located close to each corner of the side surface in a direction substantially orthogonal to the excitation direction,
A vibrating gyroscope in which another piezoelectric element is arranged close to one corner on the side surface of the vibrating body in the direction of excitation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271297A JPH05107068A (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Vibratory gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3271297A JPH05107068A (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Vibratory gyroscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107068A true JPH05107068A (en) | 1993-04-27 |
Family
ID=17498085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3271297A Pending JPH05107068A (en) | 1991-10-18 | 1991-10-18 | Vibratory gyroscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05107068A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62106314A (en) * | 1985-11-01 | 1987-05-16 | Tokyo Koku Keiki Kk | Vibration gyroscope |
| JPH02223819A (en) * | 1989-02-25 | 1990-09-06 | Murata Mfg Co Ltd | Differential circuit |
| JPH02266214A (en) * | 1989-04-06 | 1990-10-31 | Murata Mfg Co Ltd | Vibration gyro |
-
1991
- 1991-10-18 JP JP3271297A patent/JPH05107068A/en active Pending
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