JPH0791959A - 振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に、検出感度の温度特性を補償すること
ができる振動ジャイロを得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は、３角柱状の振動体１４
と圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃとからなる振動子１
２を含む。圧電素子１６ａ，１６ｂと圧電素子１６ｃと
の間に、発振回路２６を接続する。さらに、圧電素子１
６ａ，１６ｂの出力信号を差動回路２８に入力する。差
動回路２８を同期検波回路３０に接続し、同期検波回路
３０を平滑回路３２に接続する。圧電素子１６ａ，１６
ｂ間に、温度補償用コンデンサ３４を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロに関し、
特にたとえば、柱状の振動体の屈曲振動を利用した振動
ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の振動ジャイロの一例を示す
図解図である。振動ジャイロ１は、たとえば正３角柱状
の振動体２を含む。振動体２の側面には、それぞれ圧電
素子３ａ，３ｂ，３ｃが形成される。圧電素子３ａ，３
ｂは、振動体２を屈曲振動させるための駆動用として用
いられ、また回転角速度に応じた信号を検出するための
検出用としても用いられる。そして、圧電素子３ｃは、
振動体２を駆動するための帰還用として用いられる。圧
電素子３ａ，３ｂと圧電素子３ｃとの間には、発振回路
４が接続される。また、圧電素子３ａ，３ｂは、差動回
路５の入力端に接続される。差動回路５の出力端は同期
検波回路６に接続され、さらに同期検波回路６は平滑回
路７に接続される。

【０００３】この振動ジャイロ１では、発振回路４から
の駆動信号によって、振動体２が圧電素子３ｃ形成面に
直交する方向に屈曲振動する。この状態で、振動体２の
軸を中心として回転すると、コリオリ力により振動体２
の振動方向が変わる。それにより、検出用の圧電素子３
ａ，３ｂ間に出力信号の差が生じ、この出力信号の差が
差動回路５から出力される。そして、差動回路５の出力
信号を検波し、平滑することによって、振動ジャイロ１
に加わった回転角速度に対応した信号を検出することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな振動ジャイロでは、雰囲気温度の変化によって検出
感度が変化してしまう。このような検出感度の温度特性
は、振動体部分，発振回路部分および検出回路部分の温
度特性の組み合わせによって決定される。従来、このよ
うな振動ジャイロの検出感度の温度特性を補正すること
が困難であった。

【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
価に、検出感度の温度特性を補償することができる振動
ジャイロを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、柱状の振動
体と、振動体の側面に形成され、回転角速度に対応した
信号を検出するための複数の検出片と、複数の検出片間
に接続される温度補償用コンデンサとを含む、振動ジャ
イロである。

【０００７】

【作用】雰囲気温度の変化により、温度補償用コンデン
サの静電容量が変化する。静電容量の変化により、振動
ジャイロの検出感度の温度特性が変化する。

【０００８】

【発明の効果】この発明によれば、振動ジャイロの温度
特性と逆の特性をもつように温度補償用コンデンサを選
ぶことによって、雰囲気温度の変化による振動ジャイロ
の検出感度の温度変化を相殺することができる。したが
って、雰囲気温度の変化にかかわらず、振動ジャイロの
検出感度をほぼ一定に保つことができる。しかも、温度
補償用コンデンサは安価であり、温度補償のためのコス
トを抑えることができる。

【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
る。振動ジャイロ１０は、振動子１２を含む。振動子１
２は、図２および図３に示すように、たとえば正３角柱
状の振動体１４を含む。振動体１４は、たとえばエリン
バ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，セラミッ
クなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形成され
る。

【００１１】振動体１４の３つの側面には、それぞれ圧
電素子１６ａ，１６ｂおよび１６ｃが形成される。圧電
素子１６ａは、たとえば磁器からなる圧電層１８ａを含
み、圧電層１８ａの両主面にはそれぞれ電極２０ａおよ
び２２ａが形成される。そして、一方の電極２０ａが振
動体１４の側面に接着される。同様に、圧電素子１６
ｂ，１６ｃは圧電層１８ｂ，１８ｃを含み、圧電層１８
ｂ，１８ｃの両主面に電極２０ｂ，２２ｂおよび電極２
０ｃ，２２ｃが形成される。そして、これらの圧電素子
１６ｂ，１６ｃの一方の電極２０ｂ，２０ｃが、振動体
１４の側面に接着される。さらに、振動体１４のノード
点近傍の稜線部分は、たとえば金属線からなる支持部材
２４ａ，２４ｂで支持される。これらの支持部材２４
ａ，２４ｂは、たとえば溶接することによって、振動体
１４に固着される。

【００１２】圧電素子１６ａ，１６ｂは、振動体１４を
屈曲振動させるための駆動用として用いられ、また回転
角速度に応じた信号を検出するための検出用としても用
いられる。そして、圧電素子１６ｃは、振動体１４を駆
動するための帰還用として用いられる。駆動用の圧電素
子１６ａ，１６ｂと帰還用の圧電素子１６ｃとの間に
は、発振回路２６が接続される。この発振回路２６から
の駆動信号によって、振動体１４は屈曲振動させられ
る。さらに、圧電素子１６ａ，１６ｂは、差動回路２８
の入力端に接続される。差動回路２８の出力端は同期検
波回路３０に接続され、さらに同期検波回路３０は平滑
回路３２に接続される。同期検波回路３０では、差動回
路２８の出力信号が、発振回路２６からの信号に同期し
て検波される。また、振動子１２の２つの圧電素子１６
ａ，１６ｂ間には、温度補償用コンデンサ３４が接続さ
れる。

【００１３】この振動ジャイロ１０では、発振回路２６
によって、振動体１４が圧電素子１６ｃ形成面に直交す
る方向に屈曲振動させられる。このとき、圧電素子１６
ａ，１６ｂに入力される励振信号は同じ信号であるた
め、差動回路２８からは信号が出力されない。この状態
で、振動体１４の軸を中心として回転すると、コリオリ
力によって振動体１４の振動方向が変わる。それによ
り、圧電素子１６ａ，１６ｂ間に出力信号の差が生じ、
差動回路２８から信号が出力される。差動回路２８の出
力信号は同期検波回路３０で検波され、さらに平滑回路
３２で平滑される。差動回路２８の出力信号は振動体１
４の振動方向の変化に対応しているため、平滑回路３２
の出力信号を測定すれば、振動ジャイロ１０に加わった
回転角速度を検出することができる。

【００１４】この振動ジャイロ１０の検出感度の温度特
性を補正するために、圧電素子１６ａ，１６ｂ間に温度
補償用コンデンサ３４が接続されている。温度補償用コ
ンデンサ３４としては、図４に示すように、種々の特性
のものがあり、必要に応じて適当な特性を有する温度補
償用コンデンサが選ばれる。図４において、ＣＨは０±
６０ｐｐｍ／℃，ＰＨは−１５０±６０ｐｐｍ／℃，Ｒ
Ｈは−２２０±６０ｐｐｍ／℃，ＳＨは−３３０±６０
ｐｐｍ／℃，ＴＨは−４７０±６０ｐｐｍ／℃，ＵＪは
−７５０±１２０ｐｐｍ／℃の特性を有している。

【００１５】この振動ジャイロ１０では、図５に示すよ
うに、温度補償用コンデンサ３４の静電容量が大きくな
るにしたがって、検出感度が低くなる。逆に、温度補償
用コンデンサ３４の静電容量が小さくなると、検出感度
が高くなる。したがって、温度が高くなると温度補償用
コンデンサ３４の静電容量が小さくなり、検出感度は高
くなる。また、温度が低くなると、温度補償用コンデン
サ３４の静電容量が大きくなり、検出感度は低くなる。
そのため、図６のＡに示すように、温度が高くなるにし
たがって検出感度が低くなる特性を有する振動ジャイロ
においても、この図４に示す特性の温度補償用コンデン
サを用いることによって、図６のＢに示すように、温度
の変化による検出感度の変化の小さい特性を得ることが
できる。

【００１６】また、温度が高くなるにしたがって静電容
量が大きくなる温度補償用コンデンサを用いれば、図６
のＣに示すように、温度が高くなるにしたがって検出感
度が低くなる特性を得ることができる。したがって、こ
のような温度補償用コンデンサを用いれば、温度が高く
なるにしたがって検出感度が高くなるような振動ジャイ
ロの特性を改善することができる。このように、適当な
特性の温度補償用コンデンサを選ぶことにより、温度変
化による振動ジャイロの検出感度の変動を少なくするこ
とができる。

【００１７】このように、圧電素子１６ａ，１６ｂ間に
温度補償用コンデンサ３４を接続することによって、振
動ジャイロ１０の感度の温度特性を補正することができ
る。このような温度補償用コンデンサは安価であり、サ
ーミスタなどのような高価な部品を用いて温度補償する
場合に比べて部品コストを抑えることができる。

【００１８】なお、上述の実施例では、振動体１４を正
３角柱状に形成したが、たとえば４角柱状など他の角柱
状に形成してもよい。また、振動体１４の材料として圧
電体を用いてもよい。この場合、振動体１４の側面に
は、圧電素子の代わりに電極が形成される。このような
振動子では、振動体の形状として円柱状のものを用いる
ことができる。このような振動子を使用した場合でも、
検出用の電極間に温度補償用コンデンサを接続すること
により、雰囲気温度の変化に対してほぼ一定の感度を有
する振動ジャイロを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子を
示す斜視図である。

【図３】図２に示す振動子の断面図である。

【図４】図１の振動ジャイロに用いられる温度補償用コ
ンデンサの温度特性を示すグラフである。

【図５】温度補償用コンデンサの静電容量と振動ジャイ
ロの感度変化率との関係を示すグラフである。

【図６】振動ジャイロの感度変化率と温度補償用コンデ
ンサを使用した場合の振動ジャイロの感度変化率とを示
すグラフである。

【図７】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電素子 ３４ 温度補償用コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の振動体、 前記振動体の側面に形成され、回転角速度に対応した信
   号を検出するための複数の検出片、および前記複数の検
   出片間に接続される温度補償用コンデンサを含む、振動
   ジャイロ。