JPS6144315A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPS6144315A JPS6144315A JP59164923A JP16492384A JPS6144315A JP S6144315 A JPS6144315 A JP S6144315A JP 59164923 A JP59164923 A JP 59164923A JP 16492384 A JP16492384 A JP 16492384A JP S6144315 A JPS6144315 A JP S6144315A
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- Japan
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- vibration
- crystal resonator
- angular velocity
- electrodes
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、物体が回転する時の角度変化を検出する角速
度センサに関するものである。
度センサに関するものである。
物体の角度変化を検出する角速度センサとして、最近振
動式のものが注目されている。そして代表例が、SAE
TechnicaA! PaperSeries
、a5o727(Apri112−1s、1983年)
におけるRichard O,A)’res(Wat
sonInduatries、Inc、)による’5o
lid −8tate Rate 5ensor
Techn、)lOgyand Applicat
ions“と題する文献において紹介されている。
動式のものが注目されている。そして代表例が、SAE
TechnicaA! PaperSeries
、a5o727(Apri112−1s、1983年)
におけるRichard O,A)’res(Wat
sonInduatries、Inc、)による’5o
lid −8tate Rate 5ensor
Techn、)lOgyand Applicat
ions“と題する文献において紹介されている。
しかしこれらのうちいづれも温度変化に対する補償が必
要であり、従来は回路的に補償する等の対策を取ってい
た。
要であり、従来は回路的に補償する等の対策を取ってい
た。
ところで、最近、水晶振動子に各対の電極による電界が
互いに反対方向を向くように2対の電極を取付けて該水
晶振動子を励振することにより、変位方向が直交する二
つの屈曲振動を励起することができ、これらの二つの屈
曲振動の結合によツ一方の屈曲振動の共振周波数を広い
温度範囲にわたって温度に影響されないようにできる水
晶振動子が知られている。(%開昭54−100688
号分報) 〔発明の目的〕 本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するために
、広い温度範囲にわたって周波数変化の少ない水晶振動
子を用いて、通常使用する温度範囲では温度補償の不要
な振動式の角速度センサを提供することを、その目的と
するものである。
互いに反対方向を向くように2対の電極を取付けて該水
晶振動子を励振することにより、変位方向が直交する二
つの屈曲振動を励起することができ、これらの二つの屈
曲振動の結合によツ一方の屈曲振動の共振周波数を広い
温度範囲にわたって温度に影響されないようにできる水
晶振動子が知られている。(%開昭54−100688
号分報) 〔発明の目的〕 本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するために
、広い温度範囲にわたって周波数変化の少ない水晶振動
子を用いて、通常使用する温度範囲では温度補償の不要
な振動式の角速度センサを提供することを、その目的と
するものである。
本発明は、前記目的を達成するために、前記周波数温度
特性を改善し九水晶振動子にこれを励振する二対の電極
とは別にセンサ用電極を取付け、水晶振動子および水晶
振動子を取付けた物体が回転する時の角度変化によって
生じる力を、該センサ電極により検出して物体の回転角
度変化を検出するようにしたものである。
特性を改善し九水晶振動子にこれを励振する二対の電極
とは別にセンサ用電極を取付け、水晶振動子および水晶
振動子を取付けた物体が回転する時の角度変化によって
生じる力を、該センサ電極により検出して物体の回転角
度変化を検出するようにしたものである。
以下本発明を実施例によって詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例による角速度センサを回転
体に取付けた状態を示す図である。
体に取付けた状態を示す図である。
この図において、1は0点を中心に角速度ωで回転する
回転体、2は角柱状の水晶振動子、5゜4.5.6は水
晶振動子2を励振するための電極、718は水晶振動子
2すなわち回転体10回転角度を検出するためのセンサ
電極である。
回転体、2は角柱状の水晶振動子、5゜4.5.6は水
晶振動子2を励振するための電極、718は水晶振動子
2すなわち回転体10回転角度を検出するためのセンサ
電極である。
以上の構成において、励振用電極3,4,5゜6により
矢印で示すx−x’力方向びy−y’方向の互いに直交
する二つの屈曲振動を生じさせることができる。この状
態を第1図のA−A断面を示す第2図によって説明する
。電極は3と4及び5と6とが各々対をなすように配置
され、3と6及び4と5とが同じ極性を持つように電気
的に接続される。この結果、水晶振動子内に20、21
、22.25の電界が生じる。そして、互いに逆方向
に印加される電界20.21によF))’−)”方向の
屈曲振動を励振でき、さらに電界22.23のように互
いに逆方向の電界が印加され、x−x’力方向屈曲振動
を実現できる。そしてさらにこれらの二つの屈曲振動を
結合させることにより、一方の屈曲振動の共振周波数を
改善できることが知られている。この状態を第3図に定
性的に示す。第6図で横軸に温度をとり、縦軸に温度に
対する共振周波数変化率を取っである0この図において
、破線50で示す従来の一つの屈曲振動による周波数温
度特性が、本発明による二つの屈曲振動の結合により、
実線31で示す周波数温度特性のように改善される。
矢印で示すx−x’力方向びy−y’方向の互いに直交
する二つの屈曲振動を生じさせることができる。この状
態を第1図のA−A断面を示す第2図によって説明する
。電極は3と4及び5と6とが各々対をなすように配置
され、3と6及び4と5とが同じ極性を持つように電気
的に接続される。この結果、水晶振動子内に20、21
、22.25の電界が生じる。そして、互いに逆方向
に印加される電界20.21によF))’−)”方向の
屈曲振動を励振でき、さらに電界22.23のように互
いに逆方向の電界が印加され、x−x’力方向屈曲振動
を実現できる。そしてさらにこれらの二つの屈曲振動を
結合させることにより、一方の屈曲振動の共振周波数を
改善できることが知られている。この状態を第3図に定
性的に示す。第6図で横軸に温度をとり、縦軸に温度に
対する共振周波数変化率を取っである0この図において
、破線50で示す従来の一つの屈曲振動による周波数温
度特性が、本発明による二つの屈曲振動の結合により、
実線31で示す周波数温度特性のように改善される。
次に、第1図において中心0の回りに回転体1がωの角
速度で回転している場合の水晶振動子2の撮動状態を第
4図に示す。この図において、回転体1にωの角速度が
生じている場合には、第1図及び第2図における励磁用
電極5゜4.5.6によるx−x’+)’−y/方向の
振動の他に、次式で聚わされる。コリオリの力Fcによ
る振動変位Xy、Xy’が生じる。
速度で回転している場合の水晶振動子2の撮動状態を第
4図に示す。この図において、回転体1にωの角速度が
生じている場合には、第1図及び第2図における励磁用
電極5゜4.5.6によるx−x’+)’−y/方向の
振動の他に、次式で聚わされる。コリオリの力Fcによ
る振動変位Xy、Xy’が生じる。
Fc=2mωVr ・(1)ここ
に、m;水晶振動子の質量 vr;回転体1における半径方向の水晶振動子の速度 すなわち、水晶振動子2が、y方向に振動している時に
はXy方向、y′方向に振動している時にはy方向の振
動成分が、X + X’方向振動成分に加わる。セして
x−x’方向振動面と平行な角柱水晶振動子側面に取付
けたセンサ用電極7及び8により、圧電効果により、x
−x’力方向々−Xy’方向の加算された振動成分に
よる電気出力を検出し、さらに該検出信号からx −x
’方向振動成分による出力分を除去することによりか−
Xy’方向振動成分に対応する(1)式のコリオリの力
Fcを検出する。この場合、(1)式におけるy −y
’方向の振動速度Vrは、このy −y’方向振動の周
波数温度特性が改善されていることから、正確に求まり
、ωの値を正確に計測することができる。
に、m;水晶振動子の質量 vr;回転体1における半径方向の水晶振動子の速度 すなわち、水晶振動子2が、y方向に振動している時に
はXy方向、y′方向に振動している時にはy方向の振
動成分が、X + X’方向振動成分に加わる。セして
x−x’方向振動面と平行な角柱水晶振動子側面に取付
けたセンサ用電極7及び8により、圧電効果により、x
−x’力方向々−Xy’方向の加算された振動成分に
よる電気出力を検出し、さらに該検出信号からx −x
’方向振動成分による出力分を除去することによりか−
Xy’方向振動成分に対応する(1)式のコリオリの力
Fcを検出する。この場合、(1)式におけるy −y
’方向の振動速度Vrは、このy −y’方向振動の周
波数温度特性が改善されていることから、正確に求まり
、ωの値を正確に計測することができる。
次に@5図は、本発明の他の実施例による電極配置を示
す図であり、水晶振動子の四方の面にわたって励振用電
極!53.34.35.36を取り付けて、励振用電界
40.41.42.45を生じさせるようにしである0
これにより更に効率よく電界を印加することができ、第
1図及びWJ4図の振動状態を実現できる。そしてセン
サ用電極57゜58により(1)式のコリオリの力Fc
を検出することができる。
す図であり、水晶振動子の四方の面にわたって励振用電
極!53.34.35.36を取り付けて、励振用電界
40.41.42.45を生じさせるようにしである0
これにより更に効率よく電界を印加することができ、第
1図及びWJ4図の振動状態を実現できる。そしてセン
サ用電極57゜58により(1)式のコリオリの力Fc
を検出することができる。
ところで、第1図においては、片側固定による角速度セ
ンサの場合を示したが、角速度センサ取付方法はこれに
限るものではない。第6図は、本発明による両端支持に
よる角速度センサ取付構成を示すもので69、また第7
図に第6図のB−B断面を示す。これらの図において、
52は両端が支持された水晶振動子、 53.54.5
556は、55と54及び55と56が各々対になって
互いシこ反対方向の励振用電界を生じさせるための電極
、57と58はωa力方向角度変化を検出するためのセ
ンサ用電極である。、この構成において、第1図の場合
と同様に、励振用電極53.54.55゜56により四
方向の電界60.61 、62.65を印加でき、xa
−xa’方向及びya −ya’方向の二つの屈曲振動
を発生できる。このうちya−ya’方向の屈曲振動は
周波数温度特性のすぐれた状態にすることができる。ま
たya−ya’方向の振動は70゜71の支持点位置が
節になり中間が腹になるように振動する。この状態でω
a力方向角度変化が生じic場合にa、第i図の場合と
同様に、センサ電極57.58によりωaを計測するこ
とができる。
ンサの場合を示したが、角速度センサ取付方法はこれに
限るものではない。第6図は、本発明による両端支持に
よる角速度センサ取付構成を示すもので69、また第7
図に第6図のB−B断面を示す。これらの図において、
52は両端が支持された水晶振動子、 53.54.5
556は、55と54及び55と56が各々対になって
互いシこ反対方向の励振用電界を生じさせるための電極
、57と58はωa力方向角度変化を検出するためのセ
ンサ用電極である。、この構成において、第1図の場合
と同様に、励振用電極53.54.55゜56により四
方向の電界60.61 、62.65を印加でき、xa
−xa’方向及びya −ya’方向の二つの屈曲振動
を発生できる。このうちya−ya’方向の屈曲振動は
周波数温度特性のすぐれた状態にすることができる。ま
たya−ya’方向の振動は70゜71の支持点位置が
節になり中間が腹になるように振動する。この状態でω
a力方向角度変化が生じic場合にa、第i図の場合と
同様に、センサ電極57.58によりωaを計測するこ
とができる。
また以上の説明では、水晶振動子として角柱状のものを
考えてきたが、撮動周波数を考慮して他の形状のもの、
例えば板状のものでも、同様に角度変化ω又はωaを計
測することができる。
考えてきたが、撮動周波数を考慮して他の形状のもの、
例えば板状のものでも、同様に角度変化ω又はωaを計
測することができる。
以上詳細に述べたように、本発明によれば、振動式ジャ
イロにおいて、この通勤部分lこ、互いに直交する二つ
の振動を生じさせこれらの二つの振動モードの結合によ
り一方の振動モードの周波数温度特性を改善した水晶振
動子を用いることにより、温度補償をすることなく広い
温R範囲にわ7とって正確に物体の角度変化を計測する
ことができる。
イロにおいて、この通勤部分lこ、互いに直交する二つ
の振動を生じさせこれらの二つの振動モードの結合によ
り一方の振動モードの周波数温度特性を改善した水晶振
動子を用いることにより、温度補償をすることなく広い
温R範囲にわ7とって正確に物体の角度変化を計測する
ことができる。
第1図は、本発明の一実施例による水晶振動子を用いf
c振動式角速度七ンサを回転物体に取付けた時の斜視図
、第2図は第1図のA−A断面を示す図であり水晶搗動
子内部の電界の状態も示す図、第3図は水晶振動子の周
波数温度特性を示す図、第4図は第1図を上から見た状
態の図であり回転物体上にある水晶振動子の振動状態を
示す図、第5図は本発明による他の電極配置を示す第1
図のA−A断面に相当する図、打6図はさらに本発明の
他の実施例による両端支持構成の水晶振動子を用いた振
動式角速度センサの斜視図、第7図は第6図のB−B!
/i面を示す図である。 符号の説明 2.52・・・水晶振動子 5、4+ 516133.34155.3615515
41第1図 第2図
c振動式角速度七ンサを回転物体に取付けた時の斜視図
、第2図は第1図のA−A断面を示す図であり水晶搗動
子内部の電界の状態も示す図、第3図は水晶振動子の周
波数温度特性を示す図、第4図は第1図を上から見た状
態の図であり回転物体上にある水晶振動子の振動状態を
示す図、第5図は本発明による他の電極配置を示す第1
図のA−A断面に相当する図、打6図はさらに本発明の
他の実施例による両端支持構成の水晶振動子を用いた振
動式角速度センサの斜視図、第7図は第6図のB−B!
/i面を示す図である。 符号の説明 2.52・・・水晶振動子 5、4+ 516133.34155.3615515
41第1図 第2図
Claims (1)
- 水晶振動子を用いた振動式角速度センサにおいて、該水
晶振動子に二対の電極を各対の電極による電界が反対方
向になるように取付けて、逆圧電効果により水晶振動子
に二つの屈曲振動を起こさせ、これらの二つの振動の結
合により一方の振動の共振周波数温度特性を改善すると
共に、該周波数温度特性を改善した振動の振動面と平行
な水晶振動子の外側面に水晶振動子及びこれを取付けた
物体の回転角度変化に応じた慣性力によつて生じる正圧
電効果による電気信号を取出すためのセンサ用電極を取
付けた構成にしたことを特徴とする振動式角速度センサ
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59164923A JPS6144315A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59164923A JPS6144315A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 角速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6144315A true JPS6144315A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15802410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59164923A Pending JPS6144315A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 角速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6144315A (ja) |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59164923A patent/JPS6144315A/ja active Pending
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