JPH11344344A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JPH11344344A JPH11344344A JP10165922A JP16592298A JPH11344344A JP H11344344 A JPH11344344 A JP H11344344A JP 10165922 A JP10165922 A JP 10165922A JP 16592298 A JP16592298 A JP 16592298A JP H11344344 A JPH11344344 A JP H11344344A
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- Japan
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- circuit
- temperature
- sensitivity
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動子材料を変えても、感度の温度特性が規
格内におさまる圧電振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 差動増幅器１１、同期検波回路１２、ロ
ーパスフィルター１３、位相回路１４、および駆動発振
回路１５から構成される圧電振動ジャイロの駆動検出回
路において、前記位相回路１１に使用している抵抗に感
温素子１９を用いることにより、圧電振動ジャイロの感
度の温度変化を小さくする。
格内におさまる圧電振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 差動増幅器１１、同期検波回路１２、ロ
ーパスフィルター１３、位相回路１４、および駆動発振
回路１５から構成される圧電振動ジャイロの駆動検出回
路において、前記位相回路１１に使用している抵抗に感
温素子１９を用いることにより、圧電振動ジャイロの感
度の温度変化を小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴ
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に
用いられるジャイロスコープのうち、特に、圧電型の棒
状屈曲振動子を用いた圧電振動ジャイロに関する。
Ｒの手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に
用いられるジャイロスコープのうち、特に、圧電型の棒
状屈曲振動子を用いた圧電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する二つの方向の励振
と検出が可能であるように構成された振動系において、
一方の振動を励振した状態で、振動子自身を二つの振動
面が交わる線と平行な軸を中心軸として回転させると、
前述のコリオリ力の作用により、この振動と直角な方向
に力が働き、他方の振動が励振される。この振動の大き
さは、入力側の振動の大きさ、および回転角速度に比例
するため、入力電圧が一定の場合、出力電圧の大きさか
ら回転角速度の大きさを求めることができる。
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する二つの方向の励振
と検出が可能であるように構成された振動系において、
一方の振動を励振した状態で、振動子自身を二つの振動
面が交わる線と平行な軸を中心軸として回転させると、
前述のコリオリ力の作用により、この振動と直角な方向
に力が働き、他方の振動が励振される。この振動の大き
さは、入力側の振動の大きさ、および回転角速度に比例
するため、入力電圧が一定の場合、出力電圧の大きさか
ら回転角速度の大きさを求めることができる。
【０００３】図２は、従来の圧電振動ジャイロに用いら
れている角柱型圧電振動子の構造概略図であり、振動ジ
ャイロの動作原理を示すものである。エリンバー等の恒
弾性金属で構成される４角柱の振動子１のＸ方向の面、
およびＹ方向の面それぞれに圧電素子２，３が設けられ
ている。Ｘ方向の面に設けられている圧電素子２に電圧
を印加し、Ｘ方向の振動を励振した状態で回転角速度
（図でＺ方向を軸としてωで示している）が加わると、
コリオリ力によってＹ方向の振動が励起され、このＹ方
向の振動を、Ｙ方向の面に設けられた圧電素子３によっ
て検出している。
れている角柱型圧電振動子の構造概略図であり、振動ジ
ャイロの動作原理を示すものである。エリンバー等の恒
弾性金属で構成される４角柱の振動子１のＸ方向の面、
およびＹ方向の面それぞれに圧電素子２，３が設けられ
ている。Ｘ方向の面に設けられている圧電素子２に電圧
を印加し、Ｘ方向の振動を励振した状態で回転角速度
（図でＺ方向を軸としてωで示している）が加わると、
コリオリ力によってＹ方向の振動が励起され、このＹ方
向の振動を、Ｙ方向の面に設けられた圧電素子３によっ
て検出している。
【０００４】図３は、他の例として、円柱型圧電セラミ
ック振動子（以下、振動子とする）の構造を示す斜視図
であり、振動子１０の外周面上を６等分する位置に、長
さ方向と平行な６本の帯状電極（以下電極とする）４，
５，６，７，８，９が形成されている。この電極を互い
に一つおきに接続して、２端子として分極処理を施し、
分極処理後、一つおきの電極５，７，９を接続して共通
アース電極とし、残りの電極のうち、電極４を駆動電
極、電極６および８を検出電極とし、位相回路、および
差動増幅器にそれぞれ接続されることにより、圧電振動
ジャイロを形成することができる。
ック振動子（以下、振動子とする）の構造を示す斜視図
であり、振動子１０の外周面上を６等分する位置に、長
さ方向と平行な６本の帯状電極（以下電極とする）４，
５，６，７，８，９が形成されている。この電極を互い
に一つおきに接続して、２端子として分極処理を施し、
分極処理後、一つおきの電極５，７，９を接続して共通
アース電極とし、残りの電極のうち、電極４を駆動電
極、電極６および８を検出電極とし、位相回路、および
差動増幅器にそれぞれ接続されることにより、圧電振動
ジャイロを形成することができる。
【０００５】図４は、振動子１０の断面図であり、各電
極間は同図に示すように、破線矢印方向に分極処理が施
されている。
極間は同図に示すように、破線矢印方向に分極処理が施
されている。
【０００６】図１２は、従来の実施例における圧電振動
ジャイロの駆動検出回路を説明するためのブロック図で
ある。振動子１０の電極５，７，９は、基準電位に接続
されている。検出電極６，８は、差動増幅器１１および
位相回路１４に接続されている。位相回路１４は、駆動
発振回路１５を介して振動子１０の駆動電極４に接続さ
れ、自励発振ループを構成しており、振動子１０の共振
周波数にほぼ追従した周波数の交流電圧が駆動電極４に
印加され、Ｘ方向の屈曲振動が励起される。検出電極
６，８は、Ｘ方向の屈曲振動に対して対称に配置してい
るので、差動増幅器１１でＸ方向成分の出力はキャンセ
ルされる。
ジャイロの駆動検出回路を説明するためのブロック図で
ある。振動子１０の電極５，７，９は、基準電位に接続
されている。検出電極６，８は、差動増幅器１１および
位相回路１４に接続されている。位相回路１４は、駆動
発振回路１５を介して振動子１０の駆動電極４に接続さ
れ、自励発振ループを構成しており、振動子１０の共振
周波数にほぼ追従した周波数の交流電圧が駆動電極４に
印加され、Ｘ方向の屈曲振動が励起される。検出電極
６，８は、Ｘ方向の屈曲振動に対して対称に配置してい
るので、差動増幅器１１でＸ方向成分の出力はキャンセ
ルされる。
【０００７】コリオリ力によって励起される屈曲振動に
対しては、検出電極６および８の出力は、逆相となるか
ら、差動増幅器１１の出力はＹ方向の成分、すなわち回
転角速度に比例した交流電圧のみが出力される。差動増
幅器１１の出力は、同期検波回路１２で同期検波され、
ローパスフィルター１３で整流された結果、回転角速度
に比例した直流電圧が出力端子１６に出力される。
対しては、検出電極６および８の出力は、逆相となるか
ら、差動増幅器１１の出力はＹ方向の成分、すなわち回
転角速度に比例した交流電圧のみが出力される。差動増
幅器１１の出力は、同期検波回路１２で同期検波され、
ローパスフィルター１３で整流された結果、回転角速度
に比例した直流電圧が出力端子１６に出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ここで、振動ジャイロ
を１秒間に１ｄｅｇ回したときに出る出力電圧（以下、
感度とする）は、材料独特の温度特性を持っており、ま
た、その種類により温度特性を異にする。従来は、駆動
発振回路内の感温素子１７の温度特性により、前記感温
素子１７と抵抗１８で決定される倍率で、駆動電圧を制
御し、感度の温度補正を行っていた。
を１秒間に１ｄｅｇ回したときに出る出力電圧（以下、
感度とする）は、材料独特の温度特性を持っており、ま
た、その種類により温度特性を異にする。従来は、駆動
発振回路内の感温素子１７の温度特性により、前記感温
素子１７と抵抗１８で決定される倍率で、駆動電圧を制
御し、感度の温度補正を行っていた。
【０００９】しかし、前述したように、振動子材料によ
り、振動子の温度特性も変わるため、振動子材料を変え
ると、前記感温素子１７では、感度の温度補正を満足に
実現できないという問題が生じていた。すなわち、振動
子の材料を変えた際に、振動子の温度特性が異なるた
め、従来方法では、必ずしも感度の温度特性が規格内に
おさまるとは限らなかった。
り、振動子の温度特性も変わるため、振動子材料を変え
ると、前記感温素子１７では、感度の温度補正を満足に
実現できないという問題が生じていた。すなわち、振動
子の材料を変えた際に、振動子の温度特性が異なるた
め、従来方法では、必ずしも感度の温度特性が規格内に
おさまるとは限らなかった。
【００１０】従って、本発明は、上記のような課題を解
決すべく提案されたものであり、その目的は、振動子材
料を変えても、感度の温度特性が規格内におさまる圧電
振動ジャイロを提供するものである。
決すべく提案されたものであり、その目的は、振動子材
料を変えても、感度の温度特性が規格内におさまる圧電
振動ジャイロを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明では、下記の圧電振動ジャイロを提供するも
のである。振動子の振動を励起、および検出するための
駆動検出回路が、差動増幅器、同期検波回路、ローパス
フィルター、位相回路、および駆動発振回路から構成さ
れる圧電振動ジャイロにおいて、前記位相回路に使用し
ている抵抗に感温素子を用いることにより、感度の温度
変化を小さくする。
に、本発明では、下記の圧電振動ジャイロを提供するも
のである。振動子の振動を励起、および検出するための
駆動検出回路が、差動増幅器、同期検波回路、ローパス
フィルター、位相回路、および駆動発振回路から構成さ
れる圧電振動ジャイロにおいて、前記位相回路に使用し
ている抵抗に感温素子を用いることにより、感度の温度
変化を小さくする。
【００１２】その作用は、位相回路の一部を構成するＲ
−Ｃ回路の抵抗を感温素子に変更することで、温度変化
に対して、位相をずらし、駆動周波数を制御することが
できる。そのため、前記駆動周波数を共振周波数に近ず
けたり、離させたりすることが 可能となるので、感度
の大きさを変化させるものである。
−Ｃ回路の抵抗を感温素子に変更することで、温度変化
に対して、位相をずらし、駆動周波数を制御することが
できる。そのため、前記駆動周波数を共振周波数に近ず
けたり、離させたりすることが 可能となるので、感度
の大きさを変化させるものである。
【００１３】すなわち、本発明は、圧電振動子と駆動検
出回路とで構成される圧電振動ジャイロにおいて、圧電
振動子の振動を励起、および検出するための、前記駆動
検出回路は、差動増幅器、同期検波回路、ローパスフィ
ルター、位相回路、および駆動発振回路から構成されて
おり、前記位相回路の位相を決定しているＲ−Ｃ並列部
の、少なくとも１つ以上の抵抗に感温素子を用いた圧電
振動ジャイロである。
出回路とで構成される圧電振動ジャイロにおいて、圧電
振動子の振動を励起、および検出するための、前記駆動
検出回路は、差動増幅器、同期検波回路、ローパスフィ
ルター、位相回路、および駆動発振回路から構成されて
おり、前記位相回路の位相を決定しているＲ−Ｃ並列部
の、少なくとも１つ以上の抵抗に感温素子を用いた圧電
振動ジャイロである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
て図面を用いて説明する。
【００１５】図１は、本発明による圧電振動ジャイロの
実施の形態を示す図である。円柱型圧電振動子１０の電
極５，７，９は、基準電位に接続されている。検出電極
６，８は差動増幅器１１および位相回路１４に接続され
ている。位相回路１４は、駆動発振回路１５を介して振
動子１０の駆動電極４に接続され、自励発振ループを構
成しており、振動子１０の共振周波数にほぼ追従した周
波数の交流電圧が駆動電極４に印加され、Ｘ方向の屈曲
振動が励起される。検出電極６，８は、Ｘ方向の屈曲振
動に対して対称に配置しているので、差動増幅器１１で
Ｘ方向成分の出力はキャンセルされる。
実施の形態を示す図である。円柱型圧電振動子１０の電
極５，７，９は、基準電位に接続されている。検出電極
６，８は差動増幅器１１および位相回路１４に接続され
ている。位相回路１４は、駆動発振回路１５を介して振
動子１０の駆動電極４に接続され、自励発振ループを構
成しており、振動子１０の共振周波数にほぼ追従した周
波数の交流電圧が駆動電極４に印加され、Ｘ方向の屈曲
振動が励起される。検出電極６，８は、Ｘ方向の屈曲振
動に対して対称に配置しているので、差動増幅器１１で
Ｘ方向成分の出力はキャンセルされる。
【００１６】コリオリ力によって励起される屈曲振動に
対しては、検出電極６および８の出力は、逆相となるか
ら、差動増幅器１１の出力はＹ方向の成分、すなわち回
転角速度に比例した交流電圧のみが出力される。差動増
幅器１１の出力は、同期検波回路１２で同期検波され、
ローパスフィルター１３で整流された結果、回転角速度
に比例した直流電圧が出力端子１６に出力される。
対しては、検出電極６および８の出力は、逆相となるか
ら、差動増幅器１１の出力はＹ方向の成分、すなわち回
転角速度に比例した交流電圧のみが出力される。差動増
幅器１１の出力は、同期検波回路１２で同期検波され、
ローパスフィルター１３で整流された結果、回転角速度
に比例した直流電圧が出力端子１６に出力される。
【００１７】ここで、本発明では、移相回路１４のＲー
Ｃ回路にて、１つ以上の抵抗に、感温素子を入れている
ことを特徴としている。図中の例の感温素子１９がその
例である。
Ｃ回路にて、１つ以上の抵抗に、感温素子を入れている
ことを特徴としている。図中の例の感温素子１９がその
例である。
【００１８】以下、本発明の圧電振動ジャイロの特性に
ついて、以下説明する。
ついて、以下説明する。
【００１９】図５は、２種類の材料ＡおよびＢの感度変
化率温度特性のグラフを示したものである。 材料Ａ、
および材料Ｂは、感度変化率について、温度特性を異に
していることがわかる。
化率温度特性のグラフを示したものである。 材料Ａ、
および材料Ｂは、感度変化率について、温度特性を異に
していることがわかる。
【００２０】図６は、従来の圧電振動ジャイロの駆動検
出回路により感度の温度補正を行った場合の感度変化率
温度特性である。 材料Ａは、規格に余裕を持って補正
されているが、材料Ｂは、規格ギリギリとなっている。
出回路により感度の温度補正を行った場合の感度変化率
温度特性である。 材料Ａは、規格に余裕を持って補正
されているが、材料Ｂは、規格ギリギリとなっている。
【００２１】上記材料Ｂについて、以下、本発明での補
正の実施例を示す。
正の実施例を示す。
【００２２】図７は、材料Ｂの、駆動周波数ｆｄと共振
周波数ｆｒとの差（ｆｄーｆｒ）と温度との関係を示す
図である。図７中、イが、本発明の圧電振動ジャイロに
よる特性である。比較のため、図７中、アに、従来の圧
電振動ジャイロでの特性を示した。上記これらの特性
の、違いは、移相回路１４に感温素子１９を入れる場合
（本発明）と、入れない場合（従来例）との違いとなっ
ている。
周波数ｆｒとの差（ｆｄーｆｒ）と温度との関係を示す
図である。図７中、イが、本発明の圧電振動ジャイロに
よる特性である。比較のため、図７中、アに、従来の圧
電振動ジャイロでの特性を示した。上記これらの特性
の、違いは、移相回路１４に感温素子１９を入れる場合
（本発明）と、入れない場合（従来例）との違いとなっ
ている。
【００２３】本発明、図７中、イの特性は、明らかに、
従来のアの特性より、ばらつきの範囲が改善されている
ことがわかる。図７中、イのような、本発明による特性
が得られる理由については、移相回路１４の感温素子１
９を主体として、以下に説明を加える（材料Ｂを前提と
する）。
従来のアの特性より、ばらつきの範囲が改善されている
ことがわかる。図７中、イのような、本発明による特性
が得られる理由については、移相回路１４の感温素子１
９を主体として、以下に説明を加える（材料Ｂを前提と
する）。
【００２４】図８に、感度とｆｄ−ｆｒの関係を示す。
ｆｄ−ｆｒの差が大きくなると、駆動点が共振点から離
れていくことを意味するため、感度は小さくなる。よっ
て、図７のアと図８より、低温側で感度が高くなり、高
温側で感度が低くなり、図５のような傾向になることが
わかる。
ｆｄ−ｆｒの差が大きくなると、駆動点が共振点から離
れていくことを意味するため、感度は小さくなる。よっ
て、図７のアと図８より、低温側で感度が高くなり、高
温側で感度が低くなり、図５のような傾向になることが
わかる。
【００２５】つぎに、図９に、ｆｄ−ｆｒと感温素子１
９の抵抗値との関係を示す。同図より、抵抗が大きくな
ると、ｆｄ−ｆｒ は小さくなることがわかる。よっ
て、感温素子１９を用いて、温度特性を持たせることに
より、ｆｄ−ｆｒの値を制御することができる。
９の抵抗値との関係を示す。同図より、抵抗が大きくな
ると、ｆｄ−ｆｒ は小さくなることがわかる。よっ
て、感温素子１９を用いて、温度特性を持たせることに
より、ｆｄ−ｆｒの値を制御することができる。
【００２６】図１０に、感温素子１９の、抵抗値と温度
との特性の一例を示す。同図は、高温側で抵抗の値が大
きくなるような感温素子を用いた場合である。たとえ
ば、同図のような温度特性を有している感温素子を使用
すれば、ｆｄ−ｆｒの温度特性は、図７のイのような特
性にすることが可能になる。ｆｄ−ｆｒが制御できるの
で、感度の温度特性を変化させることができる。
との特性の一例を示す。同図は、高温側で抵抗の値が大
きくなるような感温素子を用いた場合である。たとえ
ば、同図のような温度特性を有している感温素子を使用
すれば、ｆｄ−ｆｒの温度特性は、図７のイのような特
性にすることが可能になる。ｆｄ−ｆｒが制御できるの
で、感度の温度特性を変化させることができる。
【００２７】本発明を用いて感度の温度補正をした結果
を図１１に示す。同図より、感度変化率の温度特性が従
来の方法（図６の材料Ｂの特性と比較）より改善されて
いることがわかる。
を図１１に示す。同図より、感度変化率の温度特性が従
来の方法（図６の材料Ｂの特性と比較）より改善されて
いることがわかる。
【００２８】以上、本発明によれば、位相回路１４の一
部を構成するＲ−Ｃ回路の抵抗に感温素子１９を用いる
ことで、駆動周波数を制御し、その温度に対する感度の
大きさを変えることにより、感度温度特性の改善が可能
となる。
部を構成するＲ−Ｃ回路の抵抗に感温素子１９を用いる
ことで、駆動周波数を制御し、その温度に対する感度の
大きさを変えることにより、感度温度特性の改善が可能
となる。
【００２９】
【発明の効果】以上、述べたように、本発明は、振動子
材料を変えても、感度の温度特性が規格内におさまる圧
電振動ジャイロを提供できるものである。
材料を変えても、感度の温度特性が規格内におさまる圧
電振動ジャイロを提供できるものである。
【図１】本発明の圧電振動ジャイロの実施の形態を示す
図。
図。
【図２】圧電振動ジャイロの動作原理を説明するための
角柱型圧電振動子の斜視図。
角柱型圧電振動子の斜視図。
【図３】圧電振動ジャイロの動作原理を説明するための
円柱型圧電振動子の斜視図。
円柱型圧電振動子の斜視図。
【図４】図２に示す円柱型圧電振動子の電極配置及び分
極方向を示す断面図。
極方向を示す断面図。
【図５】材料Ａと材料Ｂの感度変化率温度特性を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図６】従来の補正方法による材料Ａと材料Ｂの感度変
化率温度特性を示すグラフ。
化率温度特性を示すグラフ。
【図７】本発明による圧電振動ジャイロによる、ｆｄ−
ｆｒの温度特性を示す図。
ｆｒの温度特性を示す図。
【図８】材料Ｂの感度とｆｄ−ｆｒの関係を示す特性
図。
図。
【図９】材料Ｂのｆｄ−ｆｒと抵抗の関係を示す特性
図。
図。
【図１０】感温素子の抵抗対温度特性を示す図。
【図１１】本発明の圧電振動ジャイロ、感度変化率の温
度特性を示す特性図。
度特性を示す特性図。
【図１２】従来の圧電振動ジャイロの一例を示す図。
１ 角柱型振動子 ２，３ 圧電素子 ４，５，６，７，８，９ 帯状電極 １０ 円柱型圧電セラミック振動子 １１ 差動増幅器 １２ 同期検波回路 １３ ローパスフィルター １４ 位相回路 １５ 駆動発振回路 １６ 出力端子 １７ 感温素子 １８ 抵抗 １９ 感温素子 ２０ 抵抗 ２１，２２ コンデンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電振動子と駆動検出回路とで構成され
る圧電振動ジャイロにおいて、圧電振動子の振動を励
起、および検出するための、前記駆動検出回路は、差動
増幅器、同期検波回路、ローパスフィルター、位相回
路、および駆動発振回路から構成されており、前記位相
回路の位相を決定しているＲ−Ｃ並列部の、少なくとも
１つ以上の抵抗に感温素子を用いたことを特徴とする圧
電振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165922A JPH11344344A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165922A JPH11344344A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344344A true JPH11344344A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15821570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10165922A Withdrawn JPH11344344A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344344A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004354878A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Minolta Co Ltd | 撮像装置 |
| US7823450B2 (en) | 2006-04-26 | 2010-11-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Angular velocity sensor and method of setting temperature characteristics of angular velocity sensor |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP10165922A patent/JPH11344344A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004354878A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Minolta Co Ltd | 撮像装置 |
| US6944395B2 (en) | 2003-05-30 | 2005-09-13 | Minolta Co., Ltd. | Image sensing apparatus |
| US7823450B2 (en) | 2006-04-26 | 2010-11-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Angular velocity sensor and method of setting temperature characteristics of angular velocity sensor |
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Legal Events
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| A761 | Written withdrawal of application |
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