JPH09292233A - Vibrating gyroscope - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibrating gyroscope capable of precisely detecting rotating angle speed regardless of environmental change or characteristic change of an oscillator. SOLUTION: A vibrating gyroscope 10 comprises an oscillator 12 formed of a vibrating body 14, detecting piezoelectric elements 16a, 16b, and a driving piezoelectric element 16c. The output voltages of the piezoelectric elements 16a, 16b are detected by voltage detecting circuits 24, 26, and the voltages are added by an adding circuit 28. The output signal of the adding circuit 28 is monitored by a monitor circuit 40, and the phase of a drive signal to be given from an oscillating circuit 34 to the piezoelectric element 16c is controlled according to the result. The output signals of the voltage detecting circuits 24, 26 are made into a dc signal corresponding to rotating angle speed through a differential amplifying circuit 48, a synchronous wave detecting circuit 50, a smoothing circuit 52, and an amplifying circuit 54.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、機械的振動を利用して回転角速度を
検出するための振動ジャイロに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration gyro, and more particularly to, for example, a vibration gyro for detecting a rotational angular velocity by utilizing mechanical vibration.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図５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と、その側面に形成される圧電素子３ａ，３
ｂ，３ｃとからなる振動子を含む。圧電素子３ａ，３ｂ
は、回転角速度に対応した信号を検出するための検出用
として用いられる。また、圧電素子３ｃ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る。2. Description of the Related Art FIG. 5 is an illustrative view showing an example of a conventional vibrating gyro. The vibrating gyro 1 includes, for example, a regular triangular prism-shaped vibrating body 2 and piezoelectric elements 3 a, 3 formed on the side surfaces thereof.
The oscillator includes b and 3c. Piezoelectric elements 3a, 3b
Is used for detection to detect a signal corresponding to the rotational angular velocity. Further, the piezoelectric element 3c is used for driving to cause the vibrating body 2 to flexurally vibrate.

【０００３】圧電素子３ａ，３ｂは、それぞれ電圧検出
回路４ａ，４ｂに接続され、圧電素子３ａ，３ｂの出力
電圧が検出される。このとき、圧電素子３ａ，３ｂの出
力電圧を検出するために、電圧検出回路４ａ，４ｂの入
力端と電源電圧の中間点との間に、抵抗が接続される。
電圧検出回路４ａ，４ｂとしては、たとえばバッファ回
路などが用いられる。電圧検出回路４ａ，４ｂは、加算
回路５に接続される。そして、加算回路５の出力信号が
発振回路６に帰還され、発振回路６から駆動用の圧電素
子３ｃに駆動信号が与えられる。発振回路６は、たとえ
ば位相回路６ａと増幅回路６ｂとを含み、加算回路５か
ら帰還された信号の位相および電圧を調整している。さ
らに、電圧検出回路４ａ，４ｂは差動増幅回路７に接続
され、差動増幅回路７は同期検波回路８に接続される。The piezoelectric elements 3a and 3b are connected to voltage detection circuits 4a and 4b, respectively, and the output voltages of the piezoelectric elements 3a and 3b are detected. At this time, in order to detect the output voltage of the piezoelectric elements 3a and 3b, a resistor is connected between the input ends of the voltage detection circuits 4a and 4b and the midpoint of the power supply voltage.
For example, a buffer circuit is used as the voltage detection circuits 4a and 4b. The voltage detection circuits 4a and 4b are connected to the addition circuit 5. Then, the output signal of the adding circuit 5 is fed back to the oscillation circuit 6, and the driving signal is given from the oscillation circuit 6 to the driving piezoelectric element 3c. The oscillator circuit 6 includes, for example, a phase circuit 6a and an amplifier circuit 6b, and adjusts the phase and voltage of the signal fed back from the adder circuit 5. Further, the voltage detection circuits 4 a and 4 b are connected to the differential amplifier circuit 7, and the differential amplifier circuit 7 is connected to the synchronous detection circuit 8.

【０００４】発振回路６から出力される駆動信号を圧電
素子３ｃに与えることによって、振動ジャイロ１の振動
体２は、圧電素子３ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動
する。このとき、検出用の圧電素子３ａ，３ｂの屈曲状
態は同じであり、電圧検出回路４ａ，４ｂからは、同じ
信号が出力される。したがって、差動増幅回路７の出力
信号は０となり、回転角速度が加わっていないことがわ
かる。振動ジャイロ１に回転角速度が加わると、コリオ
リ力によって振動体２の屈曲方向が変わる。そのため、
圧電素子３ａ，３ｂの屈曲状態が変わり、圧電素子３
ａ，３ｂからの出力電圧の一方が増加し、他方が減少す
る。そのため、電圧検出回路４ａ，４ｂの出力電圧が変
わり、差動増幅回路７から、電圧検出回路４ａ，４ｂの
出力変化に対応した信号が出力される。この信号を同期
検波回路８で検波することによって、回転角速度に対応
した信号が得られる。By applying the drive signal output from the oscillation circuit 6 to the piezoelectric element 3c, the vibrating body 2 of the vibrating gyro 1 flexurally vibrates in the direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 3c is formed. At this time, the bending states of the piezoelectric elements 3a and 3b for detection are the same, and the same signal is output from the voltage detection circuits 4a and 4b. Therefore, the output signal of the differential amplifier circuit 7 becomes 0, and it is understood that the rotational angular velocity is not added. When a rotational angular velocity is applied to the vibrating gyro 1, the bending direction of the vibrating body 2 changes due to the Coriolis force. for that reason,
The bending state of the piezoelectric elements 3a and 3b changes, and the piezoelectric element 3
One of the output voltages from a and 3b increases and the other decreases. Therefore, the output voltages of the voltage detection circuits 4a and 4b change, and the differential amplifier circuit 7 outputs signals corresponding to the output changes of the voltage detection circuits 4a and 4b. By detecting this signal by the synchronous detection circuit 8, a signal corresponding to the rotational angular velocity can be obtained.

【０００５】振動ジャイロ１に回転角速度が加わったと
き、電圧検出回路４ａ，４ｂの出力電圧は、それぞれ増
減する。しかしながら、加算回路５でそれらの信号を合
成することにより、信号の変化分は相殺され、ほぼ一定
の電圧を有する信号が得られる。したがって、発振回路
６によって加算回路５の出力信号の位相および電圧を調
整することにより、振動子に安定した駆動信号を与える
ことができる。When a rotational angular velocity is applied to the vibration gyro 1, the output voltages of the voltage detection circuits 4a and 4b increase and decrease respectively. However, by synthesizing those signals in the adder circuit 5, the variation of the signals is canceled and a signal having a substantially constant voltage is obtained. Therefore, by adjusting the phase and voltage of the output signal of the adder circuit 5 by the oscillator circuit 6, a stable drive signal can be given to the vibrator.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、安定し
た駆動信号で振動子を屈曲振動させても、雰囲気温度な
どの環境変化や振動子の特性変化などの原因により、振
動子から出力される信号が不安定となり、正確に回転角
速度を検出することができない。However, even if the oscillator is flexurally vibrated by a stable drive signal, the signal output from the oscillator may be changed due to environmental changes such as atmospheric temperature or changes in the oscillator characteristics. It becomes unstable and cannot accurately detect the rotational angular velocity.

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、環
境変化や振動子の特性変化に関わらず、正確に回転角速
度を検出することができる振動ジャイロを提供すること
である。Therefore, a main object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope capable of accurately detecting a rotational angular velocity irrespective of environmental changes and vibrator characteristic changes.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、振動体と、
振動体の振動状態に対応した電圧を出力するための複数
の検出部と、振動体を振動させるための駆動部とを含む
振動子、複数の検出部から得られる出力電圧のそれぞれ
を検出するための複数の電圧検出回路、電圧検出回路に
よって検出された複数の信号を合成するための加算回
路、加算回路の出力信号の電圧および位相を調整して駆
動部に与えるための発振回路、および加算回路の出力信
号をモニターして発振回路の出力信号の位相を調整する
ためのモニター回路を含む、振動ジャイロである。この
振動ジャイロにおいて、モニター回路としては、加算回
路の出力信号を平滑するための平滑回路と、基準となる
信号を出力する基準信号回路と、平滑回路の出力信号と
基準信号回路の出力信号とを比較して加算回路の出力信
号の電圧が一定となるように発振回路を制御するための
位相制御信号を出力する比較回路とを含むものを用いる
ことができる。また、モニター回路としては、加算回路
の出力信号を平滑するための平滑回路と、温度に対応し
た基準信号を出力するための基準信号回路と、平滑回路
の出力信号と基準信号回路の出力信号とを比較して加算
回路の出力信号が温度に対応した電圧となるように発振
回路を制御するための位相制御信号を出力する比較回路
とを含むものを用いることができる。The present invention provides a vibrating body,
A vibrator including a plurality of detection units for outputting a voltage corresponding to the vibration state of the vibrating body and a drive unit for vibrating the vibrating body, and for detecting each of the output voltages obtained from the plurality of detection units A plurality of voltage detecting circuits, an adding circuit for combining a plurality of signals detected by the voltage detecting circuit, an oscillating circuit for adjusting the voltage and phase of the output signal of the adding circuit and giving the same to the drive section, and an adding circuit Is a vibrating gyro including a monitor circuit for monitoring the output signal of and adjusting the phase of the output signal of the oscillation circuit. In this vibration gyro, the monitor circuit includes a smoothing circuit for smoothing the output signal of the adder circuit, a reference signal circuit for outputting a reference signal, and an output signal of the smoothing circuit and an output signal of the reference signal circuit. It is possible to use a circuit including a comparison circuit that outputs a phase control signal for controlling the oscillation circuit so that the voltage of the output signal of the addition circuit becomes constant by comparison. As the monitor circuit, a smoothing circuit for smoothing the output signal of the adding circuit, a reference signal circuit for outputting a reference signal corresponding to temperature, an output signal of the smoothing circuit, and an output signal of the reference signal circuit. And a comparator circuit that outputs a phase control signal for controlling the oscillator circuit so that the output signal of the adder circuit becomes a voltage corresponding to the temperature.

【０００９】加算回路の出力信号が一定電圧または温度
に対応した電圧となるように、発振回路の出力信号の位
相が制御される。それにより、振動子から安定した出力
信号を得ることができ、正確に回転角速度を検出するこ
とができる。The phase of the output signal of the oscillator circuit is controlled so that the output signal of the adder circuit becomes a constant voltage or a voltage corresponding to temperature. Thereby, a stable output signal can be obtained from the vibrator, and the rotational angular velocity can be accurately detected.

【００１０】[0010]

【発明の効果】この発明によれば、振動子の特性変化や
雰囲気温度の変化などがあっても、正確に回転角速度に
対応した信号を得ることができる。したがって、常に、
正確な回転角速度を検出することができる。According to the present invention, it is possible to accurately obtain a signal corresponding to the rotational angular velocity even if there is a change in the characteristics of the vibrator or a change in the ambient temperature. Therefore, always
An accurate angular velocity of rotation can be detected.

【００１１】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発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】図１はこの発明の振動ジャイロの
一例を示す図解図である。振動ジャイロ１０は、振動子
１２を含む。振動子１２は、図２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。1 is an illustrative view showing one example of a vibrating gyroscope of the present invention. The vibrating gyro 10 includes a vibrator 12. As shown in FIG. 2, the vibrator 12 includes a vibrating body 14 having, for example, a regular triangular prism shape. The vibrating body 14 is formed of a material that generally causes mechanical vibration, such as elinvar, iron-nickel alloy, quartz, glass, crystal, or ceramic.

【００１３】振動体１４の３つの側面には、図３に示す
ように、圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成され
る。圧電素子１６ａは、たとえば圧電セラミックなどで
形成される圧電層１８ａを含む。この圧電層１８ａの両
面には、電極２０ａ，２２ａが形成される。そして、一
方の電極２２ａが、振動体１４に接着される。同様に、
圧電素子１６ｂ，１６ｃは圧電層１８ｂ，１８ｃを含
み、その両面に電極２０ｂ，２２ｂおよび電極２０ｃ，
２２ｃが形成される。そして、一方の電極２２ｂ，２２
ｃが、振動体１４に接着される。この振動子１２では、
たとえば圧電素子１６ａ，１６ｂが、回転角速度に対応
した信号を検出するための検出部として用いられる。ま
た、圧電素子１６ｃが、振動体１４を屈曲振動させるた
めの駆動部として用いられる。Piezoelectric elements 16a, 16b, 16c are formed on three side surfaces of the vibrating body 14, as shown in FIG. The piezoelectric element 16a includes a piezoelectric layer 18a formed of, for example, piezoelectric ceramic. Electrodes 20a and 22a are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 18a. Then, one electrode 22a is bonded to the vibrating body 14. Similarly,
The piezoelectric elements 16b and 16c include piezoelectric layers 18b and 18c, and have electrodes 20b and 22b and electrodes 20c and
22c is formed. Then, one of the electrodes 22b, 22
c is bonded to the vibrating body 14. With this oscillator 12,
For example, the piezoelectric elements 16a and 16b are used as a detection unit for detecting a signal corresponding to the rotational angular velocity. Further, the piezoelectric element 16c is used as a drive unit for causing the vibrating body 14 to flexurally vibrate.

【００１４】圧電素子１６ａ，１６ｂには、それぞれ電
圧検出回路２４，２６が接続される。これらの電圧検出
回路２４，２６では、圧電素子１６ａ，１６ｂから出力
される電圧が検出される。そのために、電圧検出回路２
４，２６の入力端と電源電圧の中間点との間には、それ
ぞれ抵抗２７ａ，２７ｂが接続される。電圧検出回路２
４，２６としては、たとえばバッファ回路が用いられ
る。バッファ回路の入力インピーダンスはほぼ無限大で
あるため、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力電圧を検出し
ても、それによる電圧変動はなく、電圧検出回路２４，
２６の出力信号には影響を及ぼさない。Voltage detecting circuits 24 and 26 are connected to the piezoelectric elements 16a and 16b, respectively. The voltage detection circuits 24 and 26 detect the voltages output from the piezoelectric elements 16a and 16b. Therefore, the voltage detection circuit 2
Resistors 27a and 27b are respectively connected between the input ends of 4, 26 and the midpoint of the power supply voltage. Voltage detection circuit 2
For example, buffer circuits are used as 4, 26. Since the input impedance of the buffer circuit is almost infinite, even if the output voltages of the piezoelectric elements 16a and 16b are detected, there is no voltage fluctuation due to the detection, and the voltage detection circuit 24,
It does not affect the output signal of 26.

【００１５】２つの電圧検出回路２４，２６は、加算回
路２８に接続される。加算回路２８では、電圧検出回路
２４，２６の出力信号が合成される。ここでは、電圧検
出回路２４，２６の出力端が、２つの抵抗３０，３２を
介して接続され、電圧検出回路２４，２６の出力信号が
合成されている。加算回路２８の出力信号は、発振回路
３４に入力される。発振回路３４は、増幅回路３６およ
び位相制御回路３８を含む。増幅回路３６では、加算回
路２８の出力信号の電圧レベルが調整され、位相制御回
路３８では位相が調整される。そして、発振回路３４の
出力信号が、駆動信号として圧電素子１６ｃに与えられ
る。The two voltage detecting circuits 24 and 26 are connected to the adding circuit 28. In the adder circuit 28, the output signals of the voltage detection circuits 24 and 26 are combined. Here, the output terminals of the voltage detection circuits 24 and 26 are connected via two resistors 30 and 32, and the output signals of the voltage detection circuits 24 and 26 are combined. The output signal of the adder circuit 28 is input to the oscillator circuit 34. The oscillator circuit 34 includes an amplifier circuit 36 and a phase control circuit 38. The amplifier circuit 36 adjusts the voltage level of the output signal of the adder circuit 28, and the phase control circuit 38 adjusts the phase. Then, the output signal of the oscillation circuit 34 is given to the piezoelectric element 16c as a drive signal.

【００１６】また、加算回路２８の出力信号は、モニタ
ー回路４０に入力される。モニター回路４０は平滑回路
４２を含み、加算回路２８の出力信号が平滑される。さ
らに、モニター回路４０は基準信号回路４４を含む。基
準信号回路４４からは、一定レベルの信号が出力され
る。平滑回路４２および基準信号回路４４は、比較回路
４６に接続される。比較回路４６では、平滑回路４２の
出力信号電圧と基準信号回路４４の出力信号電圧とが比
較され、その比較結果によって位相制御回路３８の出力
信号の位相を調整するための位相制御信号が出力され
る。位相制御回路３８では、比較回路４６からの位相制
御信号によって、加算回路２８の出力信号電圧が一定と
なるように、駆動信号の位相が調整される。The output signal of the adder circuit 28 is input to the monitor circuit 40. The monitor circuit 40 includes a smoothing circuit 42, and the output signal of the adding circuit 28 is smoothed. Further, the monitor circuit 40 includes a reference signal circuit 44. A signal of a constant level is output from the reference signal circuit 44. The smoothing circuit 42 and the reference signal circuit 44 are connected to the comparison circuit 46. The comparison circuit 46 compares the output signal voltage of the smoothing circuit 42 with the output signal voltage of the reference signal circuit 44, and outputs a phase control signal for adjusting the phase of the output signal of the phase control circuit 38 according to the comparison result. It In the phase control circuit 38, the phase of the drive signal is adjusted by the phase control signal from the comparison circuit 46 so that the output signal voltage of the addition circuit 28 becomes constant.

【００１７】さらに、電圧検出回路２４，２６は、差動
増幅回路４８に接続される。差動増幅回路４８では、電
圧検出回路２４，２６の出力信号の差が検出される。差
動増幅回路４８の出力信号は、同期検波回路５０で、加
算回路２８の信号に同期して検波される。同期検波回路
５０で検波された信号は、平滑回路５２で平滑され、さ
らに増幅回路５４で増幅される。Further, the voltage detection circuits 24 and 26 are connected to the differential amplifier circuit 48. The differential amplifier circuit 48 detects the difference between the output signals of the voltage detection circuits 24 and 26. The output signal of the differential amplifier circuit 48 is detected by the synchronous detection circuit 50 in synchronization with the signal of the addition circuit 28. The signal detected by the synchronous detection circuit 50 is smoothed by the smoothing circuit 52 and further amplified by the amplifier circuit 54.

【００１８】この振動ジャイロ１０では、発振回路３４
から圧電素子１６ｃに駆動信号が与えられることによっ
て、振動体１４が圧電素子１６ｃ形成面に直交する方向
に屈曲振動する。このとき、検出用の圧電素子１６ａ，
１６ｂの屈曲状態は同じであり、これらの圧電素子１６
ａ，１６ｂからは同じ信号が出力される。圧電素子１６
ａ，１６ｂの出力電圧は、電圧検出回路２４，２６によ
って検出される。検出された信号は、加算回路２８で加
算されて、発振回路３４で電圧および位相が調整され、
駆動信号として圧電素子１６ｃに与えられる。このよう
にして、振動子１２は自励振駆動される。In this vibrating gyro 10, the oscillation circuit 34
When a drive signal is applied from the piezoelectric element 16c to the piezoelectric element 16c, the vibrating body 14 bends and vibrates in a direction orthogonal to the surface on which the piezoelectric element 16c is formed. At this time, the piezoelectric element 16a for detection,
The bending state of 16b is the same, and these piezoelectric elements 16b
The same signal is output from a and 16b. Piezoelectric element 16
The output voltages of a and 16b are detected by the voltage detection circuits 24 and 26. The detected signals are added by the adder circuit 28, and the voltage and phase are adjusted by the oscillator circuit 34,
It is given to the piezoelectric element 16c as a drive signal. In this way, the vibrator 12 is driven by self-excitation.

【００１９】無回転時においては、圧電素子１６ａ，１
６ｂの出力信号は同じであるため、差動増幅回路４８の
出力信号は０である。したがって、振動ジャイロ１０に
回転角速度が加わっていないことがわかる。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。そのため、圧電素子１６
ａ，１６ｂの屈曲状態が変わり、圧電素子１６ａ，１６
ｂからの出力信号が変わる。このとき、圧電素子１６
ａ，１６ｂの一方の屈曲は大きくなり、他方の屈曲は小
さくなる。したがって、圧電素子１６ａ，１６ｂの一方
の出力電圧は大きくなり、他方の出力電圧は小さくな
る。これらの出力電圧が電圧検出回路２４，２６で検出
され、差動増幅回路４８から電圧の差に相当する信号が
出力される。つまり、差動増幅回路４８からは、圧電素
子１６ａ，１６ｂの出力信号の変化分に相当する信号が
出力される。When not rotating, the piezoelectric elements 16a, 16a
Since the output signals of 6b are the same, the output signal of the differential amplifier circuit 48 is 0. Therefore, it is understood that the rotational angular velocity is not applied to the vibrating gyroscope 10. Vibrating body 14
When rotated about the axis of, the direction of vibration of the vibrating body 14 changes due to the Coriolis force. Therefore, the piezoelectric element 16
The bending states of a and 16b change, and the piezoelectric elements 16a and 16b
The output signal from b changes. At this time, the piezoelectric element 16
One of the bends a and 16b becomes large, and the other bend becomes small. Therefore, the output voltage of one of the piezoelectric elements 16a and 16b increases and the output voltage of the other decreases. These output voltages are detected by the voltage detection circuits 24 and 26, and the differential amplifier circuit 48 outputs a signal corresponding to the voltage difference. That is, the differential amplifier circuit 48 outputs a signal corresponding to a change in the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b.

【００２０】差動増幅回路４８の出力信号は、同期検波
回路５０で、加算回路２８の信号に同期して検波され
る。それにより、差動増幅回路４８の出力信号の正部分
のみ、または負部分のみが検波される。同期検波回路５
０の出力信号は平滑回路５２で平滑され、さらに増幅回
路５４で増幅される。したがって、増幅回路５４の出力
信号は、振動ジャイロ１０に加わった回転角速度に対応
した信号であり、この信号を測定することによって、回
転角速度を検出することができる。The output signal of the differential amplifier circuit 48 is detected by the synchronous detection circuit 50 in synchronization with the signal of the addition circuit 28. As a result, only the positive part or the negative part of the output signal of the differential amplifier circuit 48 is detected. Synchronous detection circuit 5
The output signal of 0 is smoothed by the smoothing circuit 52 and further amplified by the amplifier circuit 54. Therefore, the output signal of the amplifier circuit 54 is a signal corresponding to the rotational angular velocity applied to the vibration gyro 10, and the rotational angular velocity can be detected by measuring this signal.

【００２１】この振動ジャイロ１０では、回転角速度が
大きいほど圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号の差が大
きくなり、差動増幅回路４８から得られる信号のレベル
も大きくなる。そのため、増幅回路５４から出力される
直流信号のレベルが大きくなる。このように、振動ジャ
イロ１０に加わった回転角速度に応じて、増幅回路５４
の出力信号のレベルが変わる。したがって、増幅回路５
４の出力信号のレベルを測定することにより、回転角速
度の大きさを知ることができる。また、回転角速度が加
わる方向が変わると、圧電素子１６ａ，１６ｂから出力
される信号が逆に変化する。そのため、同期検波回路５
０で検波される信号の極性が逆になり、増幅回路５４か
ら得られる信号の極性も逆になる。したがって、増幅回
路５４から出力される信号の極性を測定することによ
り、回転角速度の方向を知ることができる。In this vibrating gyro 10, the difference between the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b increases as the rotational angular velocity increases, and the level of the signal obtained from the differential amplifier circuit 48 also increases. Therefore, the level of the DC signal output from the amplifier circuit 54 increases. In this way, the amplifier circuit 54 is responsive to the rotational angular velocity applied to the vibration gyro 10.
The output signal level of changes. Therefore, the amplifier circuit 5
By measuring the level of the output signal of No. 4, the magnitude of the rotational angular velocity can be known. When the direction in which the rotational angular velocity is applied changes, the signals output from the piezoelectric elements 16a and 16b change in reverse. Therefore, the synchronous detection circuit 5
The polarity of the signal detected at 0 is reversed, and the polarity of the signal obtained from the amplifier circuit 54 is also reversed. Therefore, the direction of the rotational angular velocity can be known by measuring the polarity of the signal output from the amplifier circuit 54.

【００２２】振動ジャイロ１０に回転角速度が加わる
と、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号の一方が増加
し、他方が減少する。したがって、加算回路２８で電圧
検出回路２４，２６の出力信号を合成すれば、圧電素子
１６ａ，１６ｂの出力信号の変化分が相殺され、ほぼ一
定の信号を得ることができる。したがって、この加算回
路２８からの出力信号の位相および電圧を調整して駆動
信号とすれば、振動体１４を安定して屈曲振動させるこ
とができる。When the rotational angular velocity is applied to the vibration gyro 10, one of the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b increases and the other decreases. Therefore, if the output signals of the voltage detection circuits 24 and 26 are combined by the adder circuit 28, the changes in the output signals of the piezoelectric elements 16a and 16b are canceled out, and a substantially constant signal can be obtained. Therefore, if the phase and voltage of the output signal from the adder circuit 28 are adjusted to be a drive signal, the vibrating body 14 can be stably flexurally vibrated.

【００２３】しかしながら、一定電圧の駆動信号で振動
体１４を屈曲振動させていても、環境変化や振動子１２
の特性変化などの原因により、振動子１２から出力され
る信号が不安定となる場合がある。それに対して、この
振動ジャイロ１０では、比較回路４６によって加算回路
２８の出力信号と基準信号回路４４の出力信号とが比較
され、加算回路２８の出力信号電圧が常に一定となるよ
うに、位相制御回路３８から出力される駆動信号の位相
が制御される。そのため、検出用の圧電素子１６ａ，１
６ｂからは、振動子１２の特性変化などに関係なく、安
定した出力信号を得ることができる。したがって、検出
用の圧電素子１６ａ，１６ｂからは、回転角速度に正確
に対応した信号を得ることができる。それに応じて、増
幅回路５４の出力信号も、正確に回転角速度に対応した
信号となる。したがって、増幅回路５４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正
確に検出することができる。However, even if the vibrating body 14 is flexurally vibrated by a drive signal of a constant voltage, environmental changes and the vibrator 12
The signal output from the vibrator 12 may become unstable due to changes in the characteristics of the above. On the other hand, in the vibrating gyroscope 10, the comparison circuit 46 compares the output signal of the adder circuit 28 with the output signal of the reference signal circuit 44, and the phase control is performed so that the output signal voltage of the adder circuit 28 is always constant. The phase of the drive signal output from the circuit 38 is controlled. Therefore, the piezoelectric elements 16a, 1 for detection
From 6b, a stable output signal can be obtained regardless of changes in the characteristics of the vibrator 12. Therefore, it is possible to obtain a signal accurately corresponding to the rotational angular velocity from the detection piezoelectric elements 16a and 16b. Accordingly, the output signal of the amplifier circuit 54 also becomes a signal that accurately corresponds to the rotational angular velocity. Therefore, by measuring the output signal of the amplifier circuit 54, the rotational angular velocity applied to the vibration gyro 10 can be accurately detected.

【００２４】また、図４に示すように、基準信号回路４
４として、雰囲気温度の変化に対応した基準信号を出力
するものを用いてもよい。この振動ジャイロ１０では、
基準電圧回路５６と抵抗５８および感温素子６０で基準
信号回路４４が構成されている。感温素子６０として
は、たとえばサーミスタ，ポジスタなどのように、温度
によってその抵抗値が変化する素子や、ダイオードのよ
うにその電圧が変化する素子が用いられる。ここでは、
抵抗５８と感温素子６０としてのサーミスタとで分圧回
路が形成され、この分圧回路によって基準電圧回路５６
の出力信号が分圧される。したがって、基準信号回路４
４の出力信号は、雰囲気温度の変化に対応した電圧とな
る。Further, as shown in FIG. 4, the reference signal circuit 4
As 4, an output of a reference signal corresponding to a change in ambient temperature may be used. With this vibrating gyro 10,
The reference voltage circuit 56, the resistor 58, and the temperature sensitive element 60 constitute the reference signal circuit 44. As the temperature sensitive element 60, an element whose resistance value changes with temperature such as a thermistor or a posistor, or an element whose voltage changes like a diode is used. here,
A voltage divider circuit is formed by the resistor 58 and the thermistor as the temperature sensitive element 60, and the reference voltage circuit 56 is formed by this voltage divider circuit.
The output signal of is divided. Therefore, the reference signal circuit 4
The output signal of No. 4 has a voltage corresponding to a change in ambient temperature.

【００２５】加算回路２８の出力信号は、比較回路４６
において、雰囲気温度の変化に対応した基準信号と比較
される。そして、加算回路２８の出力信号電圧が基準信
号電圧に対応した値となるように、位相制御回路３８か
ら出力される信号の位相が調整される。つまり、加算回
路２８の出力信号電圧が雰囲気温度の変化に対応した値
となるように、振動体１４の屈曲振動が制御される。し
たがって、圧電素子１６ａ，１６ｂから得られる回転角
速度に対応した信号は、雰囲気温度の変化に対応してい
ることになる。そのため、増幅回路５４から得られる信
号も、雰囲気温度の変化に対応したものとなり、この信
号を測定することにより、雰囲気温度の変化に関わら
ず、正確に回転角速度を検出することができる。The output signal of the adder circuit 28 is the comparison circuit 46.
At, it is compared with a reference signal corresponding to a change in ambient temperature. Then, the phase of the signal output from the phase control circuit 38 is adjusted so that the output signal voltage of the adding circuit 28 becomes a value corresponding to the reference signal voltage. That is, the bending vibration of the vibrating body 14 is controlled so that the output signal voltage of the adding circuit 28 becomes a value corresponding to the change of the ambient temperature. Therefore, the signal corresponding to the rotational angular velocity obtained from the piezoelectric elements 16a and 16b corresponds to the change in the ambient temperature. Therefore, the signal obtained from the amplifier circuit 54 also corresponds to the change in the ambient temperature, and by measuring this signal, the rotational angular velocity can be accurately detected regardless of the change in the ambient temperature.

【００２６】なお、振動体の形状としては、正３角柱状
に限らず、４角柱状や５角柱状などのような他の多角柱
状や円柱状に形成してもよい。つまり、複数の検出用圧
電素子を有する振動子を用いた振動ジャイロであれば、
検出用の圧電素子の出力電流をＩ−Ｖ変換回路で電圧に
変換し、加算回路で合成することにより、この発明を適
用することができる。さらに、振動体を圧電体で形成し
てもよい。この場合、駆動部および検出部としては、振
動体上に形成された電極が用いられる。このような振動
体を用いても、加算回路の出力信号をモニターすること
により、正確に回転角速度を検出することができる。The shape of the vibrating member is not limited to the regular triangular prism, but may be another polygonal column such as a quadrangular column or a pentagonal column or a column. In other words, if it is a vibration gyroscope using a vibrator having a plurality of detection piezoelectric elements,
The present invention can be applied by converting the output current of the piezoelectric element for detection into a voltage by the IV conversion circuit and synthesizing it by the addition circuit. Further, the vibrating body may be formed of a piezoelectric body. In this case, electrodes formed on the vibrating body are used as the drive unit and the detection unit. Even if such a vibrating body is used, the rotational angular velocity can be accurately detected by monitoring the output signal of the adding circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の振動ジャイロの一例を示す図解図で
ある。FIG. 1 is an illustrative view showing one example of a vibrating gyroscope according to the present invention;

【図２】図１に示す振動ジャイロに用いられる振動子の
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a vibrator used in the vibrating gyroscope shown in FIG.

【図３】図２に示す振動子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the vibrator shown in FIG. 2;

【図４】この発明の振動ジャイロの他の例を示す図解図
である。FIG. 4 is an illustrative view showing another example of the vibration gyro of the present invention.

【図５】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。FIG. 5 is an illustrative view showing one example of a conventional vibrating gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動体 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電素子 ２４ 電圧検出回路 ２６ 電圧検出回路 ２８ 加算回路 ３４ 発振回路 ３６ 増幅回路 ３８ 位相制御回路 ４０ モニター回路 ４２ 平滑回路 ４４ 基準信号回路 ４６ 比較回路 ４８ 差動増幅回路 ５０ 同期検波回路 ５２ 平滑回路 ５４ 増幅回路 10 Vibration Gyro 12 Vibrator 14 Vibrator 16a, 16b, 16c Piezoelectric element 24 Voltage detection circuit 26 Voltage detection circuit 28 Addition circuit 34 Oscillation circuit 36 Amplification circuit 38 Phase control circuit 40 Monitor circuit 42 Smoothing circuit 44 Reference signal circuit 46 Comparison circuit 48 differential amplifier circuit 50 synchronous detection circuit 52 smoothing circuit 54 amplifier circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 振動体と、前記振動体の振動状態に対応
した電圧を出力するための複数の検出部と、前記振動体
を振動させるための駆動部とを含む振動子、 前記複数の検出部から得られる出力電圧を検出するため
の複数の電圧検出回路、 前記電圧検出回路によって検出された複数の信号を合成
するための加算回路、 前記加算回路の出力信号の電圧および位相を調整して前
記駆動部に与えるための発振回路、および前記加算回路
の出力信号をモニターして前記発振回路の出力信号の位
相を調整するためのモニター回路を含む、振動ジャイ
ロ。1. A vibrator including a vibrating body, a plurality of detecting units for outputting a voltage corresponding to a vibration state of the vibrating body, and a driving unit for vibrating the vibrating body, the plurality of detecting units. A plurality of voltage detection circuits for detecting the output voltage obtained from the unit, an adder circuit for synthesizing the plurality of signals detected by the voltage detection circuit, and adjusting the voltage and phase of the output signal of the addition circuit A vibrating gyroscope comprising: an oscillation circuit for giving to the drive section; and a monitor circuit for monitoring an output signal of the adder circuit and adjusting a phase of an output signal of the oscillation circuit. 【請求項２】 前記モニター回路は、前記加算回路の出
力信号を平滑するための平滑回路と、基準となる信号を
出力する基準信号回路と、前記平滑回路の出力信号と前
記基準信号回路の出力信号とを比較して前記加算回路の
出力信号の電圧が一定となるように前記発振回路を制御
するための位相制御信号を出力する比較回路とを含む、
請求項１に記載の振動ジャイロ。2. The monitor circuit includes a smoothing circuit for smoothing an output signal of the adder circuit, a reference signal circuit for outputting a reference signal, an output signal of the smoothing circuit, and an output of the reference signal circuit. A comparator circuit for comparing the signal and outputting a phase control signal for controlling the oscillation circuit so that the voltage of the output signal of the adder circuit becomes constant.
The vibrating gyro according to claim 1. 【請求項３】 前記モニター回路は、前記加算回路の出
力信号を平滑するための平滑回路と、温度に対応した基
準信号を出力するための基準信号回路と、前記平滑回路
の出力信号と前記基準信号回路の出力信号とを比較して
前記加算回路の出力信号が温度に対応した電圧となるよ
うに前記発振回路を制御するための位相制御信号を出力
する比較回路とを含む、請求項１に記載の振動ジャイ
ロ。3. The monitor circuit includes a smoothing circuit for smoothing an output signal of the adder circuit, a reference signal circuit for outputting a reference signal corresponding to temperature, an output signal of the smoothing circuit and the reference. A comparator circuit for comparing the output signal of the signal circuit and outputting a phase control signal for controlling the oscillation circuit so that the output signal of the adder circuit becomes a voltage corresponding to temperature. Vibration gyro described.