JPH08320233A - 振動ジャイロの感度温度特性の調整方法 - Google Patents
振動ジャイロの感度温度特性の調整方法Info
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- JPH08320233A JPH08320233A JP7152595A JP15259595A JPH08320233A JP H08320233 A JPH08320233 A JP H08320233A JP 7152595 A JP7152595 A JP 7152595A JP 15259595 A JP15259595 A JP 15259595A JP H08320233 A JPH08320233 A JP H08320233A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単に、しかも安価に振動ジャイロの感度温
度特性を調整することができる調整方法を得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は、たとえば正３角柱状の
振動体１２を含む。振動体１２の側面に、圧電素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。圧電素子１４ａ，１４
ｂと圧電素子１４ｃとの間に発振回路２４を接続し、圧
電素子１４ｃ形成面に直交する方向に振動体１２を屈曲
振動させる。圧電素子１４ｃに対向する振動体１２の稜
線部を削り、無回転時における屈曲振動方向の共振周波
数，発振周波数，***振周波数あるいは離調周波数を調
整する。
度特性を調整することができる調整方法を得る。 【構成】 振動ジャイロ１０は、たとえば正３角柱状の
振動体１２を含む。振動体１２の側面に、圧電素子１４
ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。圧電素子１４ａ，１４
ｂと圧電素子１４ｃとの間に発振回路２４を接続し、圧
電素子１４ｃ形成面に直交する方向に振動体１２を屈曲
振動させる。圧電素子１４ｃに対向する振動体１２の稜
線部を削り、無回転時における屈曲振動方向の共振周波
数，発振周波数，***振周波数あるいは離調周波数を調
整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は振動ジャイロの感度温
度特性の調整方法に関し、特に、回転角速度の検出感度
と温度との関係を調整するための、振動ジャイロの感度
温度特性の調整方法に関する。
度特性の調整方法に関し、特に、回転角速度の検出感度
と温度との関係を調整するための、振動ジャイロの感度
温度特性の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は振動ジャイロの一例を示す斜視図
であり、図２はその断面図である。振動ジャイロ１０
は、たとえば正３角柱状の振動体１２を含む。振動体１
２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。
であり、図２はその断面図である。振動ジャイロ１０
は、たとえば正３角柱状の振動体１２を含む。振動体１
２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。
【０００３】振動体１２の３つの側面には、それぞれ圧
電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成される。圧電素子
１４ａは、たとえば圧電セラミックなどからなる圧電層
１６ａを含み、圧電層１６ａの両面に電極１８ａ，２０
ａが形成される。そして、一方の電極２０ａが、振動体
１２に接着される。同様に、圧電素子１４ｂ，１４ｃは
圧電層１６ｂ，１６ｃを含み、その両面に電極１８ｂ，
２０ｂおよび電極１８ｃ，２０ｃが形成される。そし
て、これらの圧電素子１４ｂ，１４ｃの一方の電極２０
ｂ，２０ｃが、振動体１２に接着される。
電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃが形成される。圧電素子
１４ａは、たとえば圧電セラミックなどからなる圧電層
１６ａを含み、圧電層１６ａの両面に電極１８ａ，２０
ａが形成される。そして、一方の電極２０ａが、振動体
１２に接着される。同様に、圧電素子１４ｂ，１４ｃは
圧電層１６ｂ，１６ｃを含み、その両面に電極１８ｂ，
２０ｂおよび電極１８ｃ，２０ｃが形成される。そし
て、これらの圧電素子１４ｂ，１４ｃの一方の電極２０
ｂ，２０ｃが、振動体１２に接着される。
【０００４】この振動ジャイロ１０を使用する場合、図
３に示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂに抵抗２２
ａ，２２ｂが接続される。これらの抵抗２２ａ，２２ｂ
と圧電素子１４ｃとの間に、発振回路２４が接続され
る。この発振回路２４の出力信号が、振動体１２を屈曲
振動させるための駆動信号として、圧電素子１４ａ，１
４ｂに与えられる。そして、振動体１２の屈曲振動によ
って圧電素子１４ｃから出力される信号が、発振回路２
４に帰還される。さらに、圧電素子１４ａ，１４ｂは、
差動回路２６に接続される。また、差動回路２６は検波
回路２８に接続され、検波回路２８は平滑回路３０に接
続される。平滑回路３０の出力信号は、必要に応じて、
増幅回路で増幅される。
３に示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂに抵抗２２
ａ，２２ｂが接続される。これらの抵抗２２ａ，２２ｂ
と圧電素子１４ｃとの間に、発振回路２４が接続され
る。この発振回路２４の出力信号が、振動体１２を屈曲
振動させるための駆動信号として、圧電素子１４ａ，１
４ｂに与えられる。そして、振動体１２の屈曲振動によ
って圧電素子１４ｃから出力される信号が、発振回路２
４に帰還される。さらに、圧電素子１４ａ，１４ｂは、
差動回路２６に接続される。また、差動回路２６は検波
回路２８に接続され、検波回路２８は平滑回路３０に接
続される。平滑回路３０の出力信号は、必要に応じて、
増幅回路で増幅される。
【０００５】無回転時においては、振動体１２は、圧電
素子１４ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態では、圧電素子１４ａ，１４ｂの屈曲状態は同じで
あり、この屈曲によって圧電素子１４ａ，１４ｂから出
力される信号は同じである。したがって、無回転時に
は、差動回路２６から信号が出力されない。振動ジャイ
ロ１０が、振動体１２の軸を中心として回転すると、無
回転時の振動方向に対して直交する方向にコリオリ力が
働く。このコリオリ力によって、振動体１２の屈曲振動
の方向が変わる。圧電素子１４ａ，１４ｂは、無回転時
の振動体１２の屈曲振動の方向に対して対称となるよう
に配置されているため、コリオリ力による圧電素子１４
ａ，１４ｂの屈曲状態の変化は互いに逆となる。そのた
め、圧電素子１４ａ，１４ｂから、コリオリ力に対応し
た逆極性の信号が出力される。したがって、差動回路２
６から、コリオリ力に対応した大きい出力信号が得られ
る。この差動回路２６の出力信号が検波回路２８で検波
され、さらに平滑回路３０で平滑される。この平滑回路
３０の出力信号はコリオリ力に対応した信号であり、平
滑回路３０の出力信号を測定することにより、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。
素子１４ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この
状態では、圧電素子１４ａ，１４ｂの屈曲状態は同じで
あり、この屈曲によって圧電素子１４ａ，１４ｂから出
力される信号は同じである。したがって、無回転時に
は、差動回路２６から信号が出力されない。振動ジャイ
ロ１０が、振動体１２の軸を中心として回転すると、無
回転時の振動方向に対して直交する方向にコリオリ力が
働く。このコリオリ力によって、振動体１２の屈曲振動
の方向が変わる。圧電素子１４ａ，１４ｂは、無回転時
の振動体１２の屈曲振動の方向に対して対称となるよう
に配置されているため、コリオリ力による圧電素子１４
ａ，１４ｂの屈曲状態の変化は互いに逆となる。そのた
め、圧電素子１４ａ，１４ｂから、コリオリ力に対応し
た逆極性の信号が出力される。したがって、差動回路２
６から、コリオリ力に対応した大きい出力信号が得られ
る。この差動回路２６の出力信号が検波回路２８で検波
され、さらに平滑回路３０で平滑される。この平滑回路
３０の出力信号はコリオリ力に対応した信号であり、平
滑回路３０の出力信号を測定することにより、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】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、検出感度が変動す
る。検出感度の変動のしかたとしては、たとえば温度が
上がるにつれて検出感度が大きくなったり、逆に温度が
上がるにつれて検出感度が小さくなったり、または温度
が上がっても下がっても検出感度が小さくなったりす
る。振動ジャイロの感度温度特性を調整するためには、
たとえば増幅回路のゲイン決定抵抗としてサーミスタな
どの感温素子を使用したり、２つの検出用の圧電素子間
にサーミスタを入れ、これらのサーミスタの抵抗変化に
よって振動ジャイロの感度温度特性を調整する方法があ
る。
ロでは、雰囲気温度の変化によって、検出感度が変動す
る。検出感度の変動のしかたとしては、たとえば温度が
上がるにつれて検出感度が大きくなったり、逆に温度が
上がるにつれて検出感度が小さくなったり、または温度
が上がっても下がっても検出感度が小さくなったりす
る。振動ジャイロの感度温度特性を調整するためには、
たとえば増幅回路のゲイン決定抵抗としてサーミスタな
どの感温素子を使用したり、２つの検出用の圧電素子間
にサーミスタを入れ、これらのサーミスタの抵抗変化に
よって振動ジャイロの感度温度特性を調整する方法があ
る。
【０００７】しかしながら、このような方法では、サー
ミスタのような高価な素子を使用しなければならず、コ
ストが高くなってしまう。また、振動ジャイロの感度温
度特性を所望の状態に調整するために、適切なサーミス
タを選択する必要があり、特性の調整が困難であった。
ミスタのような高価な素子を使用しなければならず、コ
ストが高くなってしまう。また、振動ジャイロの感度温
度特性を所望の状態に調整するために、適切なサーミス
タを選択する必要があり、特性の調整が困難であった。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単に、しかも安価に振動ジャイロの感度温度特性を調整
することができる調整方法を提供することである。
単に、しかも安価に振動ジャイロの感度温度特性を調整
することができる調整方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、屈曲振動す
るための柱状の振動体を含む振動ジャイロの感度温度特
性の調整方法であって、無回転時における振動体の屈曲
振動方向の共振周波数，発振周波数，***振周波数ある
いは離調周波数が調整される、振動ジャイロの感度温度
特性の調整方法である。この振動ジャイロの感度温度特
性の調整方法において、無回転時における振動体の屈曲
振動方向の共振周波数，発振周波数，***振周波数ある
いは離調周波数は、振動体の切削量を変えることによっ
て調整される。
るための柱状の振動体を含む振動ジャイロの感度温度特
性の調整方法であって、無回転時における振動体の屈曲
振動方向の共振周波数，発振周波数，***振周波数ある
いは離調周波数が調整される、振動ジャイロの感度温度
特性の調整方法である。この振動ジャイロの感度温度特
性の調整方法において、無回転時における振動体の屈曲
振動方向の共振周波数，発振周波数，***振周波数ある
いは離調周波数は、振動体の切削量を変えることによっ
て調整される。
【００１０】
【作用】無回転時における振動体の屈曲振動方向の共振
周波数，発振周波数，***振周波数あるいは離調周波数
を調整することにより、振動ジャイロの検出感度の最大
となる点が、高温側あるいは低温側に移動する。検出感
度の最大となる点を高温側に移動させると、温度を横軸
とし検出感度を縦軸としたグラフでみると、検出感度は
右肩上がりの傾向を示す。また、検出感度の最大となる
点を低温側に移動させると、検出感度は右肩下がりの傾
向を示す。このような調整は、振動体の切削量を調整す
ることによって可能である。
周波数，発振周波数，***振周波数あるいは離調周波数
を調整することにより、振動ジャイロの検出感度の最大
となる点が、高温側あるいは低温側に移動する。検出感
度の最大となる点を高温側に移動させると、温度を横軸
とし検出感度を縦軸としたグラフでみると、検出感度は
右肩上がりの傾向を示す。また、検出感度の最大となる
点を低温側に移動させると、検出感度は右肩下がりの傾
向を示す。このような調整は、振動体の切削量を調整す
ることによって可能である。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、振動体の切削量を変
えるだけで、所望の特性を有する振動ジャイロを得るこ
とができる。そのため、サーミスタなどの高価な素子を
使用する必要がない。また、振動ジャイロの特性を測定
しながら、振動体の切削量を調整すればよく、簡単に振
動ジャイロの感度温度特性を調整することができる。
えるだけで、所望の特性を有する振動ジャイロを得るこ
とができる。そのため、サーミスタなどの高価な素子を
使用する必要がない。また、振動ジャイロの特性を測定
しながら、振動体の切削量を調整すればよく、簡単に振
動ジャイロの感度温度特性を調整することができる。
【００１２】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。
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。
【００１３】
【実施例】図１および図２に示す振動ジャイロ１０にお
いて、その感度温度特性を調整するために、無回転時に
おける振動体１２の屈曲振動の共振周波数，発振周波
数，***振周波数あるいは離調周波数が調整される。調
整方法としては、圧電素子１４ｃ形成面に対向する振動
体１２の稜線部が、やすりなどによって削られる。この
振動体１２の切削量を調整することにより、上述の周波
数が調整される。
いて、その感度温度特性を調整するために、無回転時に
おける振動体１２の屈曲振動の共振周波数，発振周波
数，***振周波数あるいは離調周波数が調整される。調
整方法としては、圧電素子１４ｃ形成面に対向する振動
体１２の稜線部が、やすりなどによって削られる。この
振動体１２の切削量を調整することにより、上述の周波
数が調整される。
【００１４】振動ジャイロ１０において、圧電素子１４
ａ形成面に直交する方向の周波数をｆL ，圧電素子１４
ｂ形成面に直交する方向の周波数をｆR ，圧電素子１４
ｃ形成面に直交する方向の周波数をｆC としたとき、全
ての方向の周波数が同じであれば、（ｆL ，ｆC ，
ｆR ）＝（０，０，０）と表す。ここで、ｆC を変数と
して、（ｆL ，ｆC ，ｆR ）＝（０，ｘ，０）としたと
き、ｘ＞０すなわち圧電素子１４ｃ形成面に直交する方
向の周波数が他の２方向の周波数より大きいとき、図４
に示すように、検出感度が最大となる点は高温側に移動
する。また、ｘ＜０すなわち圧電素子１４ｃ形成面に直
交する方向の周波数が他の２方向の周波数より小さいと
き、図５に示すように、検出感度が最大となる点は低温
側に移動する。したがって、一定の温度を中心としてみ
たとき、ｘ＞０のとき、振動ジャイロの感度温度特性は
右肩上がりの傾向を示し、ｘ＜０のとき、右肩下がりの
傾向を示す。また、ｘ＝０のとき、ほとんど平坦な特性
を示す。
ａ形成面に直交する方向の周波数をｆL ，圧電素子１４
ｂ形成面に直交する方向の周波数をｆR ，圧電素子１４
ｃ形成面に直交する方向の周波数をｆC としたとき、全
ての方向の周波数が同じであれば、（ｆL ，ｆC ，
ｆR ）＝（０，０，０）と表す。ここで、ｆC を変数と
して、（ｆL ，ｆC ，ｆR ）＝（０，ｘ，０）としたと
き、ｘ＞０すなわち圧電素子１４ｃ形成面に直交する方
向の周波数が他の２方向の周波数より大きいとき、図４
に示すように、検出感度が最大となる点は高温側に移動
する。また、ｘ＜０すなわち圧電素子１４ｃ形成面に直
交する方向の周波数が他の２方向の周波数より小さいと
き、図５に示すように、検出感度が最大となる点は低温
側に移動する。したがって、一定の温度を中心としてみ
たとき、ｘ＞０のとき、振動ジャイロの感度温度特性は
右肩上がりの傾向を示し、ｘ＜０のとき、右肩下がりの
傾向を示す。また、ｘ＝０のとき、ほとんど平坦な特性
を示す。
【００１５】実験例として、離調周波数について、（ｆ
L ，ｆC ，ｆR ）＝（０，０，０），（ｆL ，ｆC ，ｆ
R ）＝（０，２０，０），（ｆL ，ｆC ，ｆR ）＝
（０，−２０，０）のときの感度温度特性を測定し、そ
の結果を図６に示した。図６では、常温である２５℃の
ときの感度を基準とし、温度変化に対して検出感度がど
のように変動するかを示してある。図６からわかるよう
に、ｆC がｆL およびｆRより２０Ｈｚ高いとき、振動
ジャイロの検出感度は、高温側で大きくなり、低温側で
小さくなった。また、ｆC がｆL およびｆR より２０Ｈ
ｚ低いとき、振動ジャイロの検出感度は、高温側で小さ
くなり、低温側で大きくなった。さらに、ｆL ，ｆC ，
ｆR が同じである場合、感度が最大になる点が２５℃付
近にあり、振動ジャイロの使用温度範囲内で、ほとんど
平坦な特性を示した。
L ，ｆC ，ｆR ）＝（０，０，０），（ｆL ，ｆC ，ｆ
R ）＝（０，２０，０），（ｆL ，ｆC ，ｆR ）＝
（０，−２０，０）のときの感度温度特性を測定し、そ
の結果を図６に示した。図６では、常温である２５℃の
ときの感度を基準とし、温度変化に対して検出感度がど
のように変動するかを示してある。図６からわかるよう
に、ｆC がｆL およびｆRより２０Ｈｚ高いとき、振動
ジャイロの検出感度は、高温側で大きくなり、低温側で
小さくなった。また、ｆC がｆL およびｆR より２０Ｈ
ｚ低いとき、振動ジャイロの検出感度は、高温側で小さ
くなり、低温側で大きくなった。さらに、ｆL ，ｆC ，
ｆR が同じである場合、感度が最大になる点が２５℃付
近にあり、振動ジャイロの使用温度範囲内で、ほとんど
平坦な特性を示した。
【００１６】このように、振動体１２の稜線部を削り、
無回転時における振動方向の周波数を調整することによ
り、振動ジャイロ１０の検出感度を所望の傾向に設定す
ることができる。したがって、従来の方法のように、サ
ーミスタなどの高価な素子を使用する必要がなく、安価
に振動ジャイロの検出感度を調整することができる。さ
らに、振動ジャイロ１０の特性をみながら切削量を調整
できるため、簡単に所望の特性を得ることができる。
無回転時における振動方向の周波数を調整することによ
り、振動ジャイロ１０の検出感度を所望の傾向に設定す
ることができる。したがって、従来の方法のように、サ
ーミスタなどの高価な素子を使用する必要がなく、安価
に振動ジャイロの検出感度を調整することができる。さ
らに、振動ジャイロ１０の特性をみながら切削量を調整
できるため、簡単に所望の特性を得ることができる。
【図１】感度温度特性が調整される振動ジャイロの一例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】図１に示す振動ジャイロの断面図である。
【図３】図１に示す振動ジャイロを使用するための回路
を示す図解図である。
を示す図解図である。
【図４】無回転時の振動方向の周波数が他の振動方向の
周波数より大きくなったときの感度の変化を示すグラフ
である。
周波数より大きくなったときの感度の変化を示すグラフ
である。
【図５】無回転時の振動方向の周波数が他の振動方向の
周波数より小さくなったときの感度の変化を示すグラフ
である。
周波数より小さくなったときの感度の変化を示すグラフ
である。
【図６】図１に示す振動ジャイロの離調周波数を変えた
ときの感度を示すグラフである。
ときの感度を示すグラフである。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動体 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 圧電素子 ２４ 発振回路 ２６ 差動回路 ２８ 検波回路 ３０ 平滑回路
Claims (2)
- 【請求項１】 屈曲振動するための柱状の振動体を含む
振動ジャイロの感度温度特性の調整方法であって、 無回転時における前記振動体の屈曲振動方向の共振周波
数，発振周波数，***振周波数あるいは離調周波数が調
整される、振動ジャイロの感度温度特性の調整方法。 - 【請求項２】 無回転時における前記振動体の屈曲振動
方向の共振周波数，発振周波数，***振周波数あるいは
離調周波数は、前記振動体の切削量を変えることによっ
て調整される、請求項１に記載の振動ジャイロの感度温
度特性の調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152595A JPH08320233A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 振動ジャイロの感度温度特性の調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152595A JPH08320233A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 振動ジャイロの感度温度特性の調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320233A true JPH08320233A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15543874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152595A Pending JPH08320233A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 振動ジャイロの感度温度特性の調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320233A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7134335B2 (en) | 2003-10-06 | 2006-11-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibratory gyro piezoelectric vibrator |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP7152595A patent/JPH08320233A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7134335B2 (en) | 2003-10-06 | 2006-11-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibratory gyro piezoelectric vibrator |
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