JP2000258162A - 圧電振動子の温度補償装置 - Google Patents

圧電振動子の温度補償装置

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JP2000258162A
JP2000258162A JP11057142A JP5714299A JP2000258162A JP 2000258162 A JP2000258162 A JP 2000258162A JP 11057142 A JP11057142 A JP 11057142A JP 5714299 A JP5714299 A JP 5714299A JP 2000258162 A JP2000258162 A JP 2000258162A
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offset
signal
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piezoelectric vibrator
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JP11057142A
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Kazuo Hasegawa
和男 長谷川
Daisuke Takai
大輔 高井
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子のオフセット出力電圧に対する温
度補償において、従来はメモリ内に存在しない温度に対
して精度の高いオフセット電圧補正を行なうことができ
なかった。 【解決手段】 メモリ手段２３の各アドレスには、所定
の温度ごとにオフセット補償値ｖ，オフセット傾き係数
（補間係数）Δｖ，感度補償値ｋおよび感度傾き係数
（補間係数）Δｋが記憶されており、メモリ手段２３内
に存在しない温度に対するオフセット電圧に対しては、
オフセット傾き係数Δｖからその温度に対する補正量を
求めることにより、圧電振動子Ａに発生するオフセット
電圧を除去又は減少させることができる。また同様に感
度傾き係数Δｋからその温度に対する出力感度の補正量
を求めることにより、感度の変動による影響を生じなく
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度変化に対して
複雑に変動するオフセット電圧特性や感度特性を有する
圧電振動子を、高い精度で温度補償できるようにした圧
電振動子の温度補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は振動型ジャイロスコープなどに使
用される圧電振動子を示す斜視図である。
【０００３】圧電振動子１は、例えばエリンバなどの恒
弾性材料の平板の表裏両面に圧電材料が積層されたも
の、または全体が圧電材料の板材により形成されたもの
であり、圧電振動子１の先端は分岐形成され３つの振動
脚１ａ、１ｂおよび１ｃとなっている。各振動脚１ａ、
１ｂおよび１ｃには、駆動電極が設けられている（図示
せず）。前記ドライブ手段から、この駆動電極に交流駆
動電力が与えられると、各振動脚１ａ、１ｂおよび１ｃ
は、圧電効果により各振動脚の並び方向となるＸ方向へ
振動駆動される。
【０００４】各振動脚はＸ方向へ一次または数次モード
による曲げ変形振動を生じる。また、両側の振動脚１ａ
と１ｂが同じ位相で駆動され、中央の振動脚１ｃは、両
側の振動脚１ａ、１ｂと、位相が１８０度相違するよう
に駆動される。両側の振動脚１ａと１ｂのある時点での
振幅の方向が＋Ｘ方向のとき、中央の振動脚１ｃの振幅
方向は−Ｘ方向である。
【０００５】上記のように振動駆動された状態でＺ軸回
りの回転系に置かれると、各振動脚に対し振動駆動方向
と直交する方向へのコリオリ力が作用し、各振動脚はＹ
方向へ振動する。このコリオリ力による振動成分も、両
側の振動脚１ａ、１ｂと、中央の振動脚１ｃとで逆の位
相となる。ある時点で両側の振動脚１ａと１ｂがコリオ
リ力により＋Ｙ方向への振幅成分を持つとき、中央の振
動脚１ｃは−Ｙ方向への振幅成分を持つ。図４では、中
央の振動脚１ｃに検出用電極１ｅと１ｆが設けられ、コ
リオリ力によるＹ方向への振動成分が圧電効果により検
出用電極１ｅと１ｆとから位相差を有する信号として検
出される。
【０００６】ところで、前記ジャイロスコープでは、設
置される環境温度の変化による圧電振動子１自体のねじ
れ変形や、圧電振動子１を支持する支持母材（図示せ
ず）の弾性係数の変化が起こりやすい。これらの現象が
起こると、圧電振動子１の出力信号にオフセット電圧が
発生したり、圧電振動子の感度が変化して出力信号の振
幅の高低差に変動を生じる。しかも、これらは温度によ
って複雑に変動することが知られており、これらが前記
検出用電極１ｅと１ｆからの出力信号に電圧として重畳
され、角速度に大きな誤差が含まれてしまう。
【０００７】従来、このようなジャイロスコープの出力
信号を補償する手段としてはトリマ調整による補正、あ
るいは圧電振動子自体をレーザートリミング等により常
温時のオフセット調整や感度調整を行なった後、各温度
におけるオフセット電圧の補償を、例えば特開昭６３−
１４２７１６号公報や特開平３−１６２６１６号公報な
どに記載された手段により行なうものであった。
【０００８】上記公報に記載された手段では、予め恒温
槽の中に圧電振動子１を入れ、この中で低温から高温ま
で所定の温度間隔で温度を可変して、各温度ごとの圧電
振動子の出力電圧を測定し、その測定値を補償用データ
として補正用メモリに記憶しておき、前記補正用メモリ
から内部温度に対応する補償用データを読み出し、その
補償用データに基づいてオフセット電圧をキャンセルす
るというものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載された手段では、離散的に取得した補償用データを用
いて温度補償を行なうものであるため、例えば先の温度
ｔ1から次の温度ｔ2までは、先の温度ｔ1のときの補償
用データを用いて温度補償を行なうものとなる。よっ
て、補正用メモリに記憶されている補償用データの温度
間隔が広い場合には、先の温度ｔ1と次の温度ｔ2の間の
温度に対する検出信号の補償を正しく行なうことができ
ない。
【００１０】また、先の温度ｔ1と次の温度ｔ2との間の
温度を細分化し、細かい温度間隔で補償用データを補正
用メモリに記憶させておくことも１つの手段ではある
が、広い温度範囲に渡りオフセット電圧や感度に対する
多くの補償用データのすべてを補正用メモリに記憶して
おくことは、補正用メモリとの記憶容量との関係上難し
い。さらに補正用メモリの記憶容量を大きくすること
は、その分のコストの高騰を招く、あるいは補正用メモ
リの収納スペースの確保の問題から、ジャイロスコープ
全体の外形寸法が大きくなり易く必ずしも適切な処置と
はいえない。
【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、温度変化に対して複雑に変動するオフセッ
ト電圧特性や感度特性を有する圧電振動子を、高い精度
で温度補償することとした圧電振動子の温度補償装置を
提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動電極と検
出電極とを有する圧電振動子と、前記駆動電極に駆動信
号を与えるドライブ手段と、前記検出電極から出力信号
を検出する信号検出手段と、前記圧電振動子の温度ある
いは圧電振動子の設置部の周囲温度を検出する温度セン
サと、前記圧電振動子の温度補償用データとして所定間
隔の温度ごとのオフセット補償値と前記温度間でのオフ
セット補償値の変化を表す補間係数とが記憶されたメモ
リ手段と、前記温度センサでの検出温度に基づいて前記
オフセット補償値および補間係数を前記メモリ手段から
読み出すインターフェース手段と、前記信号検出手段か
ら検出された信号から前記オフセット補償値および補間
係数に基づく信号成分を除去して、前記信号検出手段か
ら検出された信号のオフセット成分を除去しまたは減少
させるオフセット補償回路と、が設けられていることを
特徴とするものである。
【００１３】また本発明は、駆動電極と検出電極とを有
する圧電振動子と、前記駆動電極に駆動信号を与えるド
ライブ手段と、前記検出電極から出力信号を検出する信
号検出手段と、前記圧電振動子の温度あるいは圧電振動
子の設置部の周囲温度を検出する温度センサと、前記圧
電振動子の温度補償用データとして所定間隔の温度ごと
の感度補償値と前記温度間での感度補償値の変化を表す
補間係数とが記憶されたメモリ手段と、前記温度センサ
での検出温度に基づいて前記感度補償値および補間係数
を前記メモリ手段から読み出すインターフェース手段
と、前記信号検出手段から検出された信号の利得を前記
感度補償値および補間係数に基づいて変化させ、前記信
号検出手段から検出された信号の検出感度を補正する感
度補償回路と、が設けられていることを特徴とするもの
である。
【００１４】さらに本発明は、駆動電極と検出電極とを
有する圧電振動子と、前記駆動電極に駆動信号を与える
ドライブ手段と、前記検出電極から出力信号を検出する
信号検出手段と、前記圧電振動子の温度あるいは圧電振
動子の設置部の周囲温度を検出する温度センサと、前記
圧電振動子の温度補償用データとして所定間隔の温度ご
とのオフセット補償値と前記温度間でのオフセット補償
値の変化を表す補間係数および所定間隔の温度ごとの感
度補償値と前記温度間での感度補償値の変化を表す補間
係数が記憶されたメモリ手段と、前記温度センサでの検
出温度に基づいて前記オフセット補償値と感度補償値お
よびこれらに関する補間係数を前記メモリ手段から読み
出すインターフェース手段と、前記信号検出手段から検
出された信号から前記オフセット補償値および補間係数
に基づく信号成分を除去して、前記信号検出手段から検
出された信号のオフセット成分を除去しまたは減少させ
るオフセット補償回路と、前記信号検出手段から検出さ
れた信号の利得を前記感度補償値および補間係数に基づ
いて変化させ、前記信号検出手段から検出された信号の
検出感度を補正する感度補償回路と、が設けられている
ことを特徴とするものである。
【００１５】本発明では、温度センサの検出温度とメモ
リ手段に記憶されている温度とが一致するときには、メ
モリ手段からその温度に対応するオフセット補償値や感
度補償値を読み出し、直接オフセット電圧補正及び感度
補正を行うことができる。また所定の温度以外の温度
（メモリ手段に記憶されていない温度）にあるときに
は、メモリ手段に記憶されている所定温度ごとのオフセ
ット補償値又は感度補償値の変化を表わす補間係数のう
ち、その温度に対応する補間係数をメモリ手段から読み
出しオフセット電圧補正及び／または感度補正を行なう
ことができる。
【００１６】上記において、前記補間係数は、温度ごと
のオフセット補償値または感度補償値の、前記温度間で
のオフセット補償値または感度補償値の変化を一次関数
で直線近似したときの傾き係数であるものが好ましい。
【００１７】これにより、温度変化に対しオフセット特
性（０点ドリフト特性）や感度特性が２次又は３次曲線
のような複雑な曲線となる場合であっても、補間係数か
らその温度に対する適切なオフセット電圧の補正量又は
感度の補正量を求めることができるため、より精度の高
い補正を行なうことができる。
【００１８】したがって、温度ごとに異なる圧電振動子
のオフセット出力電圧や感度の変動を広い温度範囲に渡
って補正することができるため、精度の高い角速度を得
ることができる。これにより、ジャイロ・ユニット製造
後にトリマ調整を行なう必要がなく、また圧電振動子を
レーザートリミングする必要がなくなるため、その製造
工程を簡素化することができる。
【００１９】また本発明では、オフセット補償値又は感
度補償値の変化を表わす補間係数を用いてメモリ手段内
に記憶されていない温度の補正をすることができるた
め、オフセット補償値又は感度補償値を細かく取得し、
そのすべてをメモリ手段に記憶させる必要がない。よっ
て、メモリ手段を増設する必要がなくなるため、ジャイ
ロ・ユニット内のスペースが拡大することを防止でき
る。あるいは、ジャイロ・ユニット自体を小型化するこ
とが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。図１は、本発明における圧電振動子の温
度補償装置を示しており、振動型ジャイロスコープの出
力補正を行なうブロック図、図２は圧電振動子の温度特
性の一例を示し、Ａはオフセット出力電圧（０点ドリフ
ト）特性図、Ｂは感度特性図、図３はオフセット出力電
圧（０点ドリフト）特性図におけるオフセット補正を示
す概念図である。
【００２１】図１のブロック図において、符号Ｕは、圧
電振動子Ａ、ドライブ手段Ｂ、信号検出手段Ｃ、信号増
幅手段１１、温度補償装置Ｅおよびローパスフィルタ１
３を含むジャイロ・ユニットであり、符号Ｈは前記ジャ
イロ・ユニットＵから角速度出力を得るホスト機器、例
えばナビゲーションシステムなどである。
【００２２】圧電振動子Ａは、例えば上述した３脚音叉
型の振動子である。またドライブ手段Ｂは、交流駆動信
号源と圧電振動子Ａに所定の電力を供給するドライブ回
路から構成され、信号検出手段Ｃは圧電振動子Ａから発
生される出力信号を検出する信号検出回路や差動増幅手
段（図示せず）等を有している。
【００２３】温度補償装置Ｅには、オフセット補償回路
１４と感度補償回路１５が設けられ、前記信号増幅手段
１１の後段にオフセット補償回路１４と感度補償回路１
５が接続されている。前記オフセット補償回路１４は、
圧電振動子Ａのオフセット出力の粗調整（第１の調整）
を行なう第１のＤ／Ａ変換手段１６及びその微調整（第
２の調整）を行なうための第２のＤ／Ａ変換手段１７を
有している。同様に、感度補償回路１５は、圧電振動子
Ａの出力感度の粗調整（第１の調整）を行なう第３のＤ
／Ａ変換手段１８及びその微調整（第２の調整）を行な
うための第４のＤ／Ａ変換手段１９を有している。
【００２４】また、圧電振動子Ａには、圧電振動子Ａの
温度又はその周囲の内部温度を検出するための温度セン
サ２０が設けられており、この温度センサ２０の出力は
前記第２のＤ／Ａ変換手段１７の基準電圧入力部１７ａ
と、第４のＤ／Ａ変換手段１９の基準電圧入力部１９ａ
およびＡ／Ｄ変換手段２１に入力されている。なお、前
記温度センサ２０自体の出力特性は、ある一定の傾きを
持つ１次直線で表わされ、従って温度変化に比例した出
力電圧を発生する。
【００２５】また、温度補償装置Ｅには、メモリ手段２
３が設けられている。このメモリ手段２３と前記第１の
Ｄ／Ａ変換手段１６、第２のＤ／Ａ変換手段１７、第３
のＤ／Ａ変換手段１８、第４のＤ／Ａ変換手段１９およ
びＡ／Ｄ変換手段２１は、ＣＰＵを主体とするインター
フェース手段２２を介してそれぞれ接続されている。
【００２６】また、ジャイロ・ユニットＵの最終段に
は、ローパスフィルタ１３が設けられており、温度補償
装置Ｅから出力される角速度信号から不要な高周波成分
のノイズ等の除去が行なわれる。また、ホスト機器Ｈに
は、Ａ／Ｄ変換手段３１が設けられ、前記ジャイロ・ユ
ニットＵの最終段に設けられたローパスフィルタ１３に
接続されている。
【００２７】上記温度補償装置Ｅのメモリ手段２３に
は、オフセット補償用データＶと感度補償用データＫと
からなる補償用データが記憶されている。オフセット補
償用データＶは、圧電振動子Ａを恒温槽の中に入れ、こ
の中で低温から高温までを所定の温度間隔Δｔ（例え
ば、Δｔ＝０．２℃〜２．０℃等）で温度を可変して、
各温度ごとに取得したオフセット補償値ｖおよび後述す
るオフセット傾き係数（補間係数）Δｖから構成されて
いる。同様に感度補償用データＫは、感度補償値ｋおよ
び後述する感度傾き係数（補間係数）Δｋとから構成さ
れている。そして、オフセット補償用データＶと感度補
償用データＫは、温度ごとに１テーブル（Ｖ，Ｋ）＝
（ｖ，Δｖ，ｋ，Δｋ）が構成され、この１テーブルご
とに前記メモリ手段２３内の１アドレスに記憶されてい
る。したがって、温度間隔Δｔごとに１アドレスが構成
され、例えば−４０℃から＋１００℃までの各補償用デ
ータがメモリ手段２３に記憶されている。
【００２８】上記オフセット補償値ｖは、図２Ａに示す
圧電振動子Ａのオフセット出力電圧の温度特性（０点ド
リフト特性）に基づき、基準温度Ｔ0（例えば摂氏２５
℃）における圧電振動子Ａのオフセット出力電圧を基準
（０点基準Ｖ0）とし、所定の温度間隔Δｔごとに測定
したオフセット出力電圧Ｐ1，Ｐ2，…，Ｐnと前記０点
基準Ｖ0との差（オフセット量）をデータ（ｖ1＝Ｐ1−
Ｖ0，ｖ2＝Ｐ2−Ｖ0，…，ｖn＝Ｐ3−Ｖ0）としたもの
である。
【００２９】一方、オフセット傾き係数（補間係数）Δ
ｖは、以下のように設定されている。例えば、図３に示
すようにオフセット出力電圧がオフセット曲線Ｐに沿っ
てＰ 1，Ｐ2，Ｐ3のように変化する場合において、０点
基準電圧Ｖ0とすると、最初の温度ｔ1℃におけるオフセ
ット出力電圧Ｐ1は０点基準電圧Ｖ0線上のＱ1の点に補
正されるため、そのオフセット補償値ｖ1はｖ1＝Ｐ1−
Ｖ0となる。同様にΔｔ℃上昇後の２番目の温度ｔ2（＝
ｔ1＋Δｔ）℃におけるオフセット出力電圧Ｐ2は０点基
準電圧Ｖ0線上のＱ2の点に補正され、そのオフセット補
償値ｖ2はｖ2＝Ｐ 2−Ｖ0、以後同様にΔｔ℃上昇後の３
番目の温度ｔ3（＝ｔ1＋２Δｔ）℃におけるオフセット
出力電圧Ｐ3は０点基準電圧Ｖ0線上のＱ3の点に補正さ
れ、そのオフセット補償値ｖ3はｖ3＝Ｐ3−Ｖ0となる。
【００３０】また、最初の温度ｔ1℃から２番目の温度
ｔ2（＝ｔ1＋Δｔ）までの変化量は（ｖ2−ｖ1）／Δｔ
（直線Ｐ1Ｐ2≡直線Ｑ1Ｑb）であり、２番目の温度ｔ2
℃から３番目の温度ｔ3℃までの変化量は（ｖ3−ｖ2）
／Δｔ（直線Ｐ2Ｐ3≡直線Ｑ2ＱC）で示される。
【００３１】したがって、オフセット出力電圧Ｐ1は、
最初の温度ｔ1℃において０点基準電圧Ｖ0線上のＱ1の
点に補正されるが、最初の温度ｔ1℃と２番目の温度ｔ2
（＝ｔ 1＋Δｔ）との間のオフセット出力信号Ｐaは、こ
の間の変化量（ｖ2−ｖ1）／Δｔである直線Ｑ1Ｑb上の
点Ｑa′に補正される。したがって、２番目の温度ｔ2に
至るまで、すなわちオフセット出力信号Ｐ2が０点基準
電圧Ｖ0線上の点Ｑ2で０点基準電圧Ｖ0に補正されるま
では変化量（ｖ2−ｖ1）／Δｔ（直線Ｑ1Ｑb）で補正さ
れる。
【００３２】すなわち、オフセット出力信号は、所定の
温度（メモリ手段に記憶されている温度）ｔ1，ｔ2，ｔ
3，…と一致する場合には、０点基準電圧Ｖ0に正確に温
度補正されるが、所定の温度ｔ1，ｔ2，ｔ3，…以外の
温度、すなわち温度ｔ1とｔ2との間のΔｔ範囲内の温度
ｔaのような場合には、その間の変化量、例えば（ｖ2−
ｖ1）／Δｔ（ｖ3−ｖ2）／Δｔ，…，（ｖn−ｖn-1）
／Δｔで補正され、全体として三角波状に補正される。
よって、すべての温度範囲において正確に０点基準電圧
Ｖ0に補正することができない。
【００３３】そこで、前記（ｖ2−ｖ1）／Δｔ，（ｖ3
−ｖ2）／Δｔ，…，（ｖn−ｖn-1）／Δｔ等の各変化
量に対し、逆の傾きとなるようなオフセット傾き係数
（補間係数）Δｖを以下のように設定する。
【００３４】上記の例でいえば、温度ｔ1℃から温度ｔ2
℃の間では、三角波の傾きの変化量は（ｖ2−ｖ1）／Δ
ｔ（直線Ｑ1Ｑb）であるが、これに対するオフセット傾
き係数（補間係数）Δｖ1をΔｖ1＝−（ｖ2−ｖ1）／Δ
ｔに設定する。同様に、（ｖ 3−ｖ2）／Δｔ，…，（ｖ
n−ｖn-1）／Δｔに対するオフセット傾き係数Δｖは、
それぞれΔｖ2＝−（ｖ3−ｖ2）／Δｔ，…，Δｖn＝−
（ｖn−ｖn-1）／Δｔと設定する。すなわち、オフセッ
ト傾き係数（補間係数）Δｖは、オフセット補償値の変
化を表すものであり、ある温度から次の温度までの間を
１次関数で直線近似したときの傾き（例えば、直線Ｑ1
Ｑb、直線Ｑ2ＱC等）と逆向きの勾配（数学的には、Δ
ｖn＝−（ｖn−ｖn-1）／Δｔ（ｎは整数））からなる
傾き係数である。そして、その傾き係数から温度間隔Δ
ｔ内におけるオフセット出力電圧の補正量を決定しよう
とするものである。
【００３５】図３には、オフセット傾き係数Δｖのう
ち、Δｖ1，Δｖ2に相当する傾きを波線Ｌ1，Ｌ2で示し
ており、この例ではオフセット傾き係数Δｖが負の傾き
を持つ場合を示している。なお、オフセット出力電圧
（オフセット曲線Ｐ）に応じて、正の傾きを持つ場合も
ある。
【００３６】なお、感度補償値ｋおよび感度傾き係数
（補間係数）Δｋについても、図２Ｂに示す感度特性に
基づき、上記オフセット補償値ｖおよびオフセット傾き
係数Δｖと同じようにして設定することができる。
【００３７】以上のように構成される圧電振動子の温度
補償装置の動作を説明する。圧電振動子Ａを回転系内に
置くと、回転によって生じたコリオリ力に比例した位相
差の異なる出力信号が圧電振動子Ａに設けられた上記検
出用電極１ｅと１ｆからそれぞれ出力される（図４参
照）。これら出力信号は、図１に示すジャイロ・ユニッ
トＵ内の信号検出手段Ｃに設けられた差動増幅手段（図
示せず）によって互いの位相差が検出され、角速度出力
信号Ｖωとして信号増幅手段１１から温度補償装置Ｅに
出力される。
【００３８】この時の圧電振動子Ａ又はその近傍の温度
ｔは、温度センサ２０によって検出されされ、Ａ／Ｄ変
換手段２１によりディジタル値に変換される。インタフ
ェース２２ではこのディジタル値を読み取り、この温度
ｔに対応するメモリ手段２３内のアドレスにアクセス
し、そのアドレスに書き込まれているオフセット補償用
データＶと感度補償用データＫのデータを読み出す。
【００３９】そして、このオフセット補償用データＶの
うち、オフセット補償値ｖは第１のＤ／Ａ変換手段１６
において、オフセット傾き係数（補間係数）Δｖは第２
のＤ／Ａ変換手段１７において、それぞれアナログ信号
に変換されオフセット補償回路１４に供給される。同様
に、感度補償用データＫのうち、感度補償値ｋは第３の
Ｄ／Ａ変換手段１８において、感度傾き係数（補間係
数）Δｋは第４のＤ／Ａ変換手段１９において、それぞ
れアナログ信号に変換され感度補償回路１５に供給され
る。
【００４０】オフセット補償回路１４では、アナログ信
号に変換されたオフセット補償値ｖとオフセット傾き係
数Δｖに基づいて０点電圧補正が行なわれる。この０点
電圧補正は、第１の調整（粗調整）及び第２の調整（微
調整）の２段階で行なわれる。
【００４１】第１の調整では、オフセット補償値ｖに基
づいた補正が行なわれ、角速度出力信号Ｖωからオフセ
ット出力電圧（Ｐ1，Ｐ2，…，Ｐn）が除去又は減少さ
れる。
【００４２】図３に示すように、温度センサ２０での検
出温度をｔ1、この温度ｔ1に対応する圧電振動子Ａのオ
フセット出力電圧をＰ1とした場合、上記信号検出手段
Ｃの出力である角速度出力信号Ｖωには、回転によって
生じた角速度出力電圧Ｖω′に前記オフセット出力電圧
Ｐ1が重畳されている（Ｖω＝Ｖω′+Ｐ1）が、この第
１の調整では角速度出力電圧Ｖω′からオフセット出力
電圧Ｐ1を除去又は減少させることにより、すなわちオ
フセット補償値ｖ1で補正することにより、精度の高い
角速度出力電圧Ｖω′を求めることができる（Ｖω′＝
Ｖω−ｖ1＝Ｖω−（Ｐ1−Ｖ0））。
【００４３】そして、第１の調整では信号検出手段Ｃか
ら所定の周期で出力されるたびに、すなわち圧電振動子
Ａの位相差から角速度出力信号Ｖωが検出されるたび
に、この周期に同期させて前記角速度出力信号Ｖωから
そのとき温度に対応したオフセット出力電圧Ｐ1が除去
され、精度の高い角速度出力電圧Ｖω′が求められる。
【００４４】したがって、温度ｔ1と同じように、温度
センサ２０での検出温度がメモリ手段２３に記憶されて
いる温度ｔ2，…，ｔnに一致する場合には、角速度出力
信号Ｖωからそのときの温度に対応するオフセット補償
値ｖでオフセット電圧を除去することができ、精度高い
角速度出力電圧Ｖω′を求めることが可能となる。
【００４５】しかし、上述のように温度センサ２０から
の検出温度とメモリ手段２３に記憶されている温度
ｔ1，ｔ2，…，ｔn℃とが一致しない場合、即ち温度セ
ンサ２０が検出した温度が温度ｔ1℃とｔ2℃との間の温
度、温度ｔ2℃とｔ3℃との間の温度などのように、所定
の温度間隔Δｔ℃内の温度（例えばｔa）が検出された
場合には、第２の調整によりオフセット傾き係数（補間
係数）Δｖを用いて以下のような補正が行なわれる。
【００４６】角速度出力信号Ｖωが検出されたときの温
度が温度間隔Δｔ℃内である場合、例えば温度ｔ1℃と
温度ｔ2℃との間（Δt＝ｔ1−ｔ2）の温度ｔa℃（ｔ1＜
ｔa＜ｔ2）における温度補正について図３を用いて説明
する。なお、温度ｔ1℃に対するオフセット補償用デー
タＶ1と、温度ｔ2℃に対するオフセット補償用データＶ
2とは、共にメモリ手段２３に記憶されている。
【００４７】上述したように、温度ｔa℃におけるオフ
セット出力電圧Ｐaに対する第１の調整（オフセット補
正値＝ｖ1）では、オフセット曲線Ｐ上のオフセット出
力電圧Ｐaは（ｖ2−ｖ1）／Δｔ（直線Ｑ1Ｑb）上の点
Ｑa′に補正される。したがって、第２の調整では、直
線Ｑ1Ｑb上の点Ｑa′を０点基準電圧Ｖ0上の点Ｑaとす
る補正を行なう。
【００４８】図３より、直線Ｑ1Ｑb上の点Ｑa′を０点
基準電圧Ｖ0とする補正量は、（−（Ｑa′−Ｖ0））で
ある。したがって、点Ｑa′から０点基準電圧Ｖ0に降ろ
した垂線の足の長さがわかればよいことになるが、ここ
で補正量（−（Ｑa′−Ｖ0））は、オフセット傾き係数
Δｖ1を用いて、−（Ｑa′−Ｖ0）＝Δｖ1×ｔa＝−
（ｖ2−ｖ1）／Δｔ1×ｔaと求めることができる。
【００４９】すなわち、補正量（−（Ｑa′−Ｖ0））
は、温度ｔ1℃と温度ｔ2℃との間のオフセット曲線Ｐを
直線Ｐ1Ｐ2と近似し、この間の傾き係数Δｖ1＝−（ｖ2
−ｖ1）／Δｔにそのときの温度ｔa℃を乗じることによ
り求められ、第１の調整における補正値（点Ｑa′）
に、このようにして求めた補正量（−（Ｑa′−Ｖ0））
を加算することにより、点Ｑa′を０点基準電圧Ｖ0上の
点Ｑaに補正することができる。
【００５０】これにより、第１の調整でオフセット曲線
Ｐ上のオフセット電圧Ｐaは第１の調整でＱa′の点に補
正され、さらに第２の調整によって０点基準電圧Ｖ0上
の点Ｑaに補正することができる。
【００５１】なお、オフセット傾き係数Δｖ1（＝−
（ｖ2−ｖ1）／Δｔ）は第２のＤ／Ａ変換手段１７でア
ナログ値に変換され、オフセット補償値ｖ１は上記同様
に第１のＤ／Ａ変換手段１６でアナログ値に変換され
る。そして、オフセット補償回路１４では、そのときの
温度（ｔa）における角速度出力信号Ｖωからオフセッ
ト傾き係数Δｖ1のアナログ値とオフセット補償値ｖ1の
アナログ値（補正量）を加算又は減算することにより、
角速度出力信号Ｖω′を求める。
【００５２】このようにして求めた角速度出力信号Ｖ
ω′は、オフセット電圧による重畳分の誤差が除去され
ているため、精度の高いものとなる。そして、このよう
にして求められた、角速度出力信号Ｖω′は、ローパス
フィルタ１３において不要な高周波成分が除去された
後、ホスト機器Ｈ側に送出される。
【００５３】ホスト機器Ｈ側では、角速度出力信号Ｖ
ω′をＡ／Ｄ変換し、さらに数値積分することにより角
度を算出し、ナビゲーションシステムの内部信号として
活用される。
【００５４】また、傾き係数と温度センサ２０からの出
力を乗じる演算をディジタル演算ではなく、アナログ演
算で行なってもよい。さらにまた、Ｄ／Ａ変換手段１７
の基準電圧を温度センサ２０の出力に基づいて変化させ
ることにより乗算と同じことができる。
【００５５】以上のように、離散的に取得したオフセッ
ト補償値ｖおよびオフセット傾き係数（補間係数）Δｖ
をメモリ手段２３内に記憶させておくことにより、メモ
リ手段２３内に存在しない温度に対するオフセット電圧
Ｐをも補正することができる。よって、補償用データを
細かくメモリ手段２３内に記憶させておく必要がないた
め、少ない補償用データで広い温度範囲に渡り、圧電振
動子Ａに生じるオフセット電圧Ｐを除去又は減少させる
ことができる。
【００５６】なお、上記においては、主にオフセット電
圧補償について説明したが、所定の温度に対する圧電振
動子の電圧変化量（振幅）を基準感度として補正するこ
とにより、感度補償についても同様の手法を用いて補正
することが可能である。
【００５７】また、上記においては、圧電振動子を例と
して説明したが、その他複雑な変動を有する素子に含ま
れるオフセット電圧や出力感度等の温度補正を行なうこ
とも可能である。さらに温度変動の場合に限らず、その
他のパラメータが変動する場合にも適用することができ
る。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、オフセッ
ト傾き係数又は／および感度傾き係数（補間係数）を用
いてメモリ手段内に記憶されていない温度に対するオフ
セット補正又は／および感度補正を行なうことができ
る。よって、オフセット補償値又は／および感度補償値
を細かく取得する必要がなく、メモリ手段の増設を要し
ない。
【００５９】また本発明では、メモリ手段内の補正用デ
ータだけで温度補償することができるため、ジャイロ・
ユニット製造後にトリマ調整を行なう必要がない。さら
に圧電振動子をレーザートリミングする必要がなく、よ
ってその製造工程を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における圧電振動子の温度補償装置を示
し、振動型ジャイロスコープの出力補正を行なうブロッ
ク図、
【図２】圧電振動子の温度特性の一例を示し、Ａはオフ
セット出力電圧（０点ドリフト）特性図、Ｂは感度特性
図、
【図３】オフセット出力電圧特性図におけるオフセット
補正を示す概念図、
【図４】振動型ジャイロスコープなどに使用される圧電
振動子を示す斜視図、
【符号の説明】
１４ オフセット補償回路 １５ 感度補償回路 １６ 第１のＤ／Ａ変換手段 １７ 第２のＤ／Ａ変換手段 １８ 第３のＤ／Ａ変換手段 １９ 第４のＤ／Ａ変換手段 ２０ 温度センサ ２１ Ａ／Ｄ変換手段 ２２ インターフェース手段 ２３ メモリ手段 Ｋ 感度補償用データ ｋ 感度補償値 Δｋ 感度傾き係数（補間係数） Ｖ オフセット補償用データ ｖ オフセット補償値 Δｖ オフセット傾き係数（補間係数） Ｖ0 ０点基準電圧 Ｔ0 基準温度 Δｔ 温度間隔 Ａ 圧電振動子 Ｂ ドライブ手段 Ｃ 信号検出手段 Ｅ 温度補償装置 Ｈ ホスト機器 Ｐ オフセット曲線 Ｕ ジャイロ・ユニット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動電極と検出電極とを有する圧電振動
    子と、前記駆動電極に駆動信号を与えるドライブ手段
    と、前記検出電極から出力信号を検出する信号検出手段
    と、前記圧電振動子の温度あるいは圧電振動子の設置部
    の周囲温度を検出する温度センサと、前記圧電振動子の
    温度補償用データとして所定間隔の温度ごとのオフセッ
    ト補償値と前記温度間でのオフセット補償値の変化を表
    す補間係数とが記憶されたメモリ手段と、前記温度セン
    サでの検出温度に基づいて前記オフセット補償値および
    補間係数を前記メモリ手段から読み出すインターフェー
    ス手段と、前記信号検出手段から検出された信号から前
    記オフセット補償値および補間係数に基づく信号成分を
    除去して、前記信号検出手段から検出された信号のオフ
    セット成分を除去しまたは減少させるオフセット補償回
    路と、が設けられていることを特徴とする圧電振動子の
    温度補償装置。
  2. 【請求項２】 駆動電極と検出電極とを有する圧電振動
    子と、前記駆動電極に駆動信号を与えるドライブ手段
    と、前記検出電極から出力信号を検出する信号検出手段
    と、前記圧電振動子の温度あるいは圧電振動子の設置部
    の周囲温度を検出する温度センサと、前記圧電振動子の
    温度補償用データとして所定間隔の温度ごとの感度補償
    値と前記温度間での感度補償値の変化を表す補間係数と
    が記憶されたメモリ手段と、前記温度センサでの検出温
    度に基づいて前記感度補償値および補間係数を前記メモ
    リ手段から読み出すインターフェース手段と、前記信号
    検出手段から検出された信号の利得を前記感度補償値お
    よび補間係数に基づいて変化させ、前記信号検出手段か
    ら検出された信号の検出感度を補正する感度補償回路
    と、が設けられていることを特徴とする圧電振動子の温
    度補償装置。
  3. 【請求項３】 駆動電極と検出電極とを有する圧電振動
    子と、前記駆動電極に駆動信号を与えるドライブ手段
    と、前記検出電極から出力信号を検出する信号検出手段
    と、前記圧電振動子の温度あるいは圧電振動子の設置部
    の周囲温度を検出する温度センサと、前記圧電振動子の
    温度補償用データとして所定間隔の温度ごとのオフセッ
    ト補償値と前記温度間でのオフセット補償値の変化を表
    す補間係数および所定間隔の温度ごとの感度補償値と前
    記温度間での感度補償値の変化を表す補間係数が記憶さ
    れたメモリ手段と、前記温度センサでの検出温度に基づ
    いて前記オフセット補償値と感度補償値およびこれらに
    関する補間係数を前記メモリ手段から読み出すインター
    フェース手段と、前記信号検出手段から検出された信号
    から前記オフセット補償値および補間係数に基づく信号
    成分を除去して、前記信号検出手段から検出された信号
    のオフセット成分を除去しまたは減少させるオフセット
    補償回路と、前記信号検出手段から検出された信号の利
    得を前記感度補償値および補間係数に基づいて変化さ
    せ、前記信号検出手段から検出された信号の検出感度を
    補正する感度補償回路と、が設けられていることを特徴
    とする圧電振動子の温度補償装置。
  4. 【請求項４】 前記補間係数は、温度ごとのオフセット
    補償値または感度補償値の、前記温度間でのオフセット
    補償値または感度補償値の変化を一次関数で直線近似し
    たときの傾き係数である請求項１ないし３のいずれかに
    記載の圧電振動子の温度補償装置。
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