JP3732582B2 - Angular velocity detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のナビゲーションシステムや姿勢制御などに用いられる角速度検出装置に関するものであり、特に、振動型の角速度検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、振動体に回転を加えるとコリオリの力によって回転角速度に応じた新たな振動が発生することを利用した振動型角速度検出装置が知られている。この種の角速度検出装置では、たとえば、特開昭60−192206号公報に記載の振動式角速度計のように、コリオリの力による振動を検出すると共に、励振振動を安定させるために励振振動の検出も行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭60−192206号公報に記載の振動式角速度計では、励振振動を検出するために振動子に設けられた素子と、角速度検出用のコリオリの力による振動を検出するために振動子に設けられた素子とが別体であるため次のような不具合があった。すなわち、振動による応力が集中するのは振動片の根本であるため、励振振動を検出するための素子とコリオリの力による振動を検出するための素子を共に振動片の根本に設置することが検出効率の点で望ましいが、両素子を振動片の根本に設けるとすると各素子に与えられる面積が小さくなり、結局検出効率を高めることができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の角速度検出装置はこのような問題に対して為されたものであり、振動子と、この振動子を励振する励振手段と、振動子の振動を検出する検出手段と、この検出手段により検出された振動情報に基づいて振動子の回転角速度を演算する角速度演算手段とを備えた角速度検出装置において、振動子は一対の振動片を有する音叉型振動子であり、この一対の振動片の各振動片には励振用電極と検出用電極が同一断面上かつ対向する各同一面上にそれぞれ配置され、検出手段は各振動片の検出用電極とこの各振動片の検出用電極に接続された検出回路とを備え、各振動片の検出用電極は振動片の振動を伴って振動片にかかる内部応力の変化に応じた電荷の変化を発生するものであり、検出回路は各振動片の検出用電極の電荷の変化を合成して所望の電気信号に変換処理するものであり、且つ、各振動片の検出用電極で発生した電荷の変化の合成の仕方を複数種備えることにより励振手段による励振振動とこの励振振動中に振動子が回転することに伴って発生するコリオリの力に基づく振動とを検出するものである。
【0005】
本発明によれば、励振振動の検出とコリオリの力による振動の検出を同じ振動検知素子で行うので、両検出を別々の素子で検出する場合に比較して、振動片の根本という限られた領域に配置する際にも十分な面積を確保することができる。
【0006】
励振手段は各振動片の励振用電極とこの各振動片の励振用電極に接続された励振駆動回路とを備え、各振動片において少なくとも同一断面上かつ対向する各同一面上の励振用電極と検出用電極との間に定電位の電極が配置されていることが望ましい。このように構成すると、励振用電極と振動用電極との間のクロストークを防止できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態である角速度検出装置に用いられる振動子を示す斜視図であり、同図(a)は振動子1を斜め上方から見た図であり、同図(b)はその振動子1の裏面が見えるように同図(a)の位置から水平軸50を中心に90度回転したものである。この図において、左右方向をY軸としその左向きを正の向きにとり、Y軸に垂直な互いに直交する軸をそれぞれ図示のようにX軸およびZ軸とする。振動子1は、Z軸に垂直な面を有する水晶の単結晶基板からフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により音叉型に切り出されたものである。
【0008】
天然の水晶は、一般に柱状結晶であり、この柱状結晶の縦方向の中心軸すなわち<0001>結晶軸はZ軸または光軸と規定され、Z軸を通り柱状結晶の各表面に垂直に交わる線はY軸または機械軸と規定される。また、Z軸を通りこの柱状結晶の縦方向の稜線と直交する線はX軸または電気軸と規定される。
【0009】
振動子1に用いられている単結晶基板はZ板と呼ばれる基板であり、水晶結晶方位のZ軸に垂直ないし略垂直な面で切り出された単結晶基板である。したがって、結晶方位のZ軸と図面上の振動子1の配置方向を示す上述したZ軸とは一致している。また、水晶のX軸およびY軸は互いに直交するものが3組あり、そのうちの一組と図面上の振動子1の配置方向を示すX軸およびY軸とが一致している。振動子1に用いられる水晶は、人工水晶であるがその構造は天然の水晶と同じである。
【0010】
振動子1は、振動子基体2と、そこから+Yの向きに互いに平行に突出した2本の振動片3および4とからなる。振動片3および4には励振駆動素子である励振用電極と振動検知素子である検出用電極とが設けられている。振動片3および4の側面の電極31、32、41、42、上面の電極35、43、裏面の電極38、46がそれぞれ励振用電極であり、上面の電極33、45および裏面の電極36、48がそれぞれ検出用電極である。また、上面の電極34、44および裏面の電極37、47は、励振用電極と検出用電極との間のクロストークを防止するための接地電極(定電位電極)である。なお、励振用電極32および42はそれぞれ励振用電極31および41の反対側側面に設けられているものであり図1では見えていないが、後に説明する図2には符号を付して描いてある。励振用電極31と32は振動片3の先端の帯状電極39により、また、励振用電極41と42は振動片4の先端の帯状電極49により電気的に接続されている。各電極は、クロムと金の2層構造となっており、振動子1の表面にこれらの金属を蒸着した後に、フォトリソグラフィ技術を用いて適宜分離すると共に所望の形状にパターニングすることにより得られる。
振動子基体2の上面にはボンディングパッド11〜22が設けられており、裏面にはボンディングパッド23〜28が設けられている。ボンディングパッド11〜28と上述した各電極との接続は図示の通りであり、ボンディングパッド11、12、13、17、18、19、23、26が励振用であり、ボンディングパッド15、16、21、22、25、28が検出用であり、ボンディングパッド14、20、24、27が接地用である。
【0011】
図2は本実施形態の角速度検出装置の処理回路およびこれらと振動子1に設けれられた各電極との結線を示すブロック図である。また、図3は振動子1の振動の様子を示す斜視図であり、図4および図5はそれぞれ励振および振動検出における逆圧電効果および圧電効果を説明するための図である。
【0012】
駆動回路131は、後述する自動利得制御回路(AGC回路)133の出力電圧値に応じた振幅で所定の繰り返し周波数のパルス波を励振駆動信号として端子310、310´から出力する。端子310には振動片3の側面の電極31、32、および振動片4の上下面の電極43、46が接続されており、端子310´には振動片3の上下面の電極35、38および振動片4の側面の電極41、42が接続されている。
【0013】
このような接続のもとで、振動片3および4の固有振動数に一致または近い値の周波数を持つ駆動信号が駆動回路131から出力されると、図3(a)に示すような振動モードで振動片3および4が振動する。すなわち、振動片3および4はX軸方向に互いに逆相で励振される。
【0014】
図4は振動片をX軸方向に励振させるための逆圧電効果の作用を説明するものである。ここでは、振動片3を例に説明する。同図(a)は振動片3をZX平面で切った断面図であり、同図(b)は振動片3の屈曲動作を示した斜視図である。上述したように、電極31と32が共通に端子310に接続され、電極35と38が共通に端子310´に接続されているので、端子310の出力信号がローレベル、端子310´の出力信号がハイレベルであると、図4(a)に示すような電圧、すなわち電極31および32には相対的に負の電圧が、電極35および38には正の電圧がそれぞれ各電極に与えられる。この電圧は駆動信号により与えられるものであり、所定の周波数で極性反転が繰り返される。
【0015】
いま、図4(a)のような電圧が印加されている状態を考えると、振動片3の内部には矢印91から94で示したような電界が与えられることになる。一方、水晶の圧電効果はZ軸方向には現れないので、圧電効果に影響を与える有効電界は矢印95および96となる。水晶の結晶は逆圧電効果により、X軸の正の向きに電界が与えられるとY軸方向に伸び、X軸の負の向きに電界が与えらるとY軸方向に縮む。したがって、図4(a)の状態では、振動片3の電極32側が縮み、電極31側が伸びるため、振動片3は電極32を内側にして屈曲する。電極31、32、35、38に対する印加電圧の極性が逆転すると、同様の原理により振動片3は電極31を内側にして屈曲する。したがって、振動片3の一端を固定して駆動回路131から所定周波数の駆動信号を電極31、32、35、38に印加すると、振動片3は図4(b)に示すようにX方向に振動する。
【0016】
本実施形態では、既に述べたように励振用電極に関して振動片3の側面電極と振動片4の上下電極とが共通に、また、振動片3の上下電極と振動片4の側面電極とが共通に接続されているので、振動片3と4は、図3(a)に示すようにX方向に互いに逆相で振動する。
【0017】
検出回路132は水晶の圧電効果により検出用電極に生じた電荷の変化を適当な組み合わせで合成して所望の電気信号に変換処理するものである。検出用電極33、36、45、48に生じた電荷の変化すなわち電流はそれぞれ電流検出器324、323、322、321に入力され電圧値に変換される。信号の合成は電流検出器の出力側で行われ、加算器331、332および作動増幅器325によるX軸方向の振動を示す信号を作るための合成と、加算器333、334および作動増幅器326によるZ軸方向の振動を示す信号を作るための合成の2種類がある。前者の合成によって得られた信号は駆動回路131による励振を安定させるためのフィードバック信号であり、後者は回転角速度を検出するための出力信号である。
【0018】
ここで、Z軸方向の振動に伴う圧電効果について図5を用いて説明する。振動子1が図3(a)に示すように左右逆相でX軸方向に励振され、この状態で振動子1がY軸を中心に角速度Ωで回転すると、図3(b)に示すように、振動子1の振動片3および4には、F=2mV・Ωで表されるコリオリの力FがZ方向に発生する。ここに、mは振動片の質量、Vは振動速度である。このコリオリの力Fの発生によって、振動片3および4はX方向の振動に対して90度位相がずれてZ方向に左右逆相で振動する。
【0019】
図5(b)は振動片3のZ軸方向の振動の様子を示す斜視図である。振動片3が+Zの向きに屈曲すると、振動片3の上側の半分がY方向に縮み、下側の半分がY方向に伸びる。水晶の圧電効果により、Y方向に縮むとX方向の誘電分極が生じ、Y方向に伸びると逆向きのX方向の誘電分極が生じる。そして、誘電分極の強さは伸縮の大きさに依存するので上面または下面において強く現れ、中間部に向かうほど弱い。したがって、誘電分極は振動片3の4つの角部に集中して現れ、検出用電極33および36には図示のような正または負の電荷が集まる。振動片3が下側に振れると、同様の原理に基づいて上述したものと全く逆の極性が現れる。振動片4は振動片3とは逆相で振動するので、振動片3および4の上側の検出用電極33と45が互いに逆極性となり、裏側の検出用電極36と48とが逆極性となる。
【0020】
検出回路132は、このようにして発生した振動片3および4の各検出用電極における電荷の変化量を加算器333、334で同極性同士を加算し、作動増幅器326で差をとることにより、振動片3および4のZ軸方向の振動振幅に応じた信号を端子312から出力する。
【0021】
一方、X方向の励振振動により発生する誘電分極により、上下の検出用電極に同極性の電荷の変化が現れ、その電荷の極性は曲げ方向に応じて正または負のいずれかとなる。検出回路132では、この電荷の変化量を加算器331、332で同極性同士を加算し、作動増幅器325で差をとることにより、振動片3および4のX軸方向の振動振幅に応じた信号を端子311から出力する。
【0022】
AGC回路133は端子311からのフィードバック信号を入力し、その値が目標値になるように駆動回路131に制御信号を出力するものである。端子311から出力されるフィードバック信号は、振動片3および4の振動振幅すなわち振動速度vに応じた値を示すものであり、これが予め設定された目標値よりも大きくなれば励振振幅が小さくなるように、逆に、小さくなれば励振振幅が大きくなるように駆動回路131を制御する。
【0023】
オフセット補正回路134は、検出回路132の出力端子312から出力された信号に対し、回転角速度Ωが零のときのオフセット成分を補正する回路であり、その補正はAGC回路133から取り出されたフィードバック信号の変化分をもとに行われる。これにより、回転角速度Ωが零のときのオフセット出力を安定化して温度ドリフトなどのセンサ性能を低下させる要因を取り除き、検出精度の高い角速度検出装置とする。
【0024】
同期検波回路135は、駆動回路131の励振信号を位相器136で90度位相のずれた信号を基準信号として、オフセット補正された検出出力信号を同期検波して、この検出信号を直流信号に変換する回路である。同期検波回路135の出力信号は、図示省略した角速度演算回路に与えられ、角速度演算回路では上述したF=2mV・Ωの式に基づいて、振動子1のY軸に平行な軸を中心とする回転角速度が算出される。
【0025】
つぎに、このように構成された角速度検出装置の全体動作を説明する。振動片3および4が駆動回路131により図3(a)のようにX軸方向に励振され、Y軸に平行な軸を中心に振動子1が角速度Ωで回転すると、角速度Ωに振幅が比例したZ軸方向の振動が図3(b)に示すように生じる。この振動振幅は検出用電極34、36、45、48に電荷の変化として現れ、検出回路132で検出され、オフセット補正回路134でオフセット補正され、同期検波回路135で直流信号に変換され、角速度演算回路でΩが算出される。一方、かかる動作中に励振振幅に応じた電荷の変化も、Z軸方向の振動に応じた電荷の変化と同様に検出用電極34、36、45、48に現れる。これを検出回路132で処理し、AGC回路133を介して駆動回路131にフィードバックされる。このフィードバックにより励振振幅が安定に動作する。このように、検出回路132では2種類の信号合成が行われており、振動片3の上面の一側に設けられた電極33の電荷と、同振動片3の下面の一側に設けられた電極36の電荷とを加算することが励振振動を検出する合成の仕方であり、それらの電荷の差を取得することがコリオリの力に基づく振動を検出する合成の仕方である。
【0026】
なお、これらの動作中、接地電極34、37、44、47はボンディングパッド14、20を介して接地されており、検出用電極と励振用電極との間でクロストークが生じないようになっている。また、電極34、37、44および47は電源電位や中間電位などの定電位に接続されるものであってもよい。
【0027】
図6は本発明の第2実施形態を示すものであり、第1実施形態との相違点は振動片に設けられた電極の数が異なるだけである。すなわち、第1実施形態の励振用電極32、41および接地電極34、37、44、47が省略されており、これら以外の電極は第1実施形態と同一で、配線も同一である。動作原理は第1実施形態と同じであるが、振動片3および4の内側の電極のパターニングが不要となるため、電極形成が容易であるという利点がある。
【0028】
図7は本発明の第3実施形態を示すものであり、図6に示す第2実施形態の検出用電極33、36、45、48の位置が側面に移動している点が第2実施形態と相違する。既に述べたようにZ軸方向の振動に伴う分極の影響は、振動片の角部に集まるので、検出用電極は角部の近傍であれば、本実施形態のように側面に設けてもよい。
【0029】
図8は本発明の第4実施形態を示すものであり、第1実施形態の側面電極31、32、41、42をそれぞれ2分割して、電極31a、31b、32a、32b、41a、41b、42a、42bとし、内側の電極32a、32b、41a、41bを検出用に用いたものである。このように構成すると、励振電界を上下対称にできるので、励振による検出方向の振動漏れが少ない。また、上面と側面の2つの電極を組み合わせて検出電圧を取得することにより、角速度印加により角部に発生する電荷を効率よく検出できる。そのため、励振に伴う検出方向の漏れを減らして、オフセット電圧発生を抑制でき、検出感度の向上およびS/Nの向上を期待できる。
【0030】
上述した第1〜第4実施形態は振動子として水晶単結晶のZ板を用いたものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、水晶のZ板に代えてリチウムタンタレート(LiTaO3 )のいわゆるY板を用いてもよい。図9は振動子としてリチウムタンタレートのY板をワイヤーソーなどの機械加工により音叉型に切り出したものであり、2本の振動片403および404を+Zの向きに突出させている。図10はこのリチウムタンタレートで構成された振動子401のための電極配置および処理回路を示す図である。外側の4つの電極411、413、420、423が駆動回路131の出力端子310および310´に図示のように接続されて駆動信号が与えられると、振動片403および404は図9に示すようにX軸方向に互いに逆相で励振される。検出回路132´は第1〜第3実施形態の検出回路132とは加算器の接続が異なっており、このように接続することにより端子312から出力信号を出力し、端子311からフィードバック信号を出力することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の角速度検出装置によれば、励振の安定化のための励振振動の検出とそれと直交する方向のコリオリの力による振動の検出とを同じ振動検知素子で行うので、両検出を別々の素子で検出する場合に比較して、十分な面積を確保することができる。振動片を振動させたときに最も応力が集中するのはその根本である。本願発明によれば、振動片の根本という限られた領域にも十分に面積を確保して振動検知素子を配置することができるので、振動検知素子の位置の点からも面積の点からも高い検出効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の角速度検出装置に用いられる振動子を示す斜視図。
【図2】この実施形態の角速度検出装置の処理回路を示すブロック図。
【図3】この実施形態の振動子の振動モードを示す斜視図。
【図4】この実施形態の励振の際の逆圧電効果を説明するための図。
【図5】この実施形態の振動検出の際の圧電効果を説明するための図。
【図6】本発明の第2の実施形態を示すブロック図。
【図7】本発明の第3の実施形態を示すブロック図。
【図8】本発明の第4の実施形態を示すブロック図。
【図9】本発明の第5の実施形態に用いられるリチウムタンタレートの振動子を示す斜視図。
【図10】その処理回路を示すブロック図。
【符号の説明】
1、401…振動子、2…振動子基体、3、4、403、404…振動片、31〜39、31a、31b、32a、32b、41〜49、41a、41b、42a、42b、410〜413、420〜423…電極、131…駆動回路、132、132´…検出回路、133…AGC回路、134…オフセット回路、135…同期検波回路、136…位相器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an angular velocity detection device used for automobile navigation systems, attitude control, and the like, and more particularly to a vibration type angular velocity detection device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vibration type angular velocity detection device that utilizes the fact that when a vibration body is rotated, a new vibration corresponding to the rotation angular velocity is generated by the Coriolis force. In this type of angular velocity detection device, for example, a vibration angular velocity meter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-192206 detects vibration due to Coriolis force and detects excitation vibration in order to stabilize the excitation vibration. Also do.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the vibration type angular velocity meter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-192206, an element provided in the vibrator for detecting the excitation vibration and a vibration for detecting the Coriolis force for detecting the angular velocity are used. Since the element provided in the child is a separate body, there are the following problems. In other words, since stress due to vibration is concentrated at the root of the resonator element, it is detected that both an element for detecting excitation vibration and an element for detecting vibration due to Coriolis force are installed at the root of the resonator element. Although it is desirable in terms of efficiency, if both elements are provided at the base of the resonator element, the area given to each element becomes small, and eventually the detection efficiency cannot be increased.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The angular velocity detection device of the present invention has been made for such a problem. The vibrator, the excitation means for exciting the vibrator, the detection means for detecting the vibration of the vibrator, and the detection means In the angular velocity detecting device including an angular velocity calculating means for calculating a rotational angular velocity of the vibrator based on the detected vibration information, the vibrator is a tuning fork type vibrator having a pair of vibrating pieces. Each vibrating piece has an excitation electrode and a detection electrode arranged on the same cross section and on the same opposing surface , and the detecting means is connected to the detection electrode of each vibrating piece and the detection electrode of each vibrating piece. The detection electrode of each vibration piece generates a change in charge according to a change in internal stress applied to the vibration piece accompanying the vibration of the vibration piece. By synthesizing the change in the charge of the detection electrode A plurality of methods for synthesizing the change in charge generated at the detection electrode of each resonator element, which is to be converted into a desired electrical signal, so that an excitation vibration by the excitation means and a vibrator during this excitation vibration It detects the vibration based on the Coriolis force generated with the rotation of the.
[0005]
According to the present invention, since the detection of the excitation vibration and the detection of the vibration due to the Coriolis force are performed by the same vibration detection element, compared to the case where both detections are detected by separate elements, the basis of the vibration piece is limited. A sufficient area can be ensured also when arranging in the region.
[0006]
The excitation means includes an excitation electrode of each vibration piece and an excitation drive circuit connected to the excitation electrode of each vibration piece, and at least the excitation electrode on the same plane facing each other on the same cross section in each vibration piece; It is desirable that a constant potential electrode be disposed between the detection electrode. If comprised in this way, the crosstalk between the electrode for excitation and the electrode for vibration can be prevented.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrator used in an angular velocity detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a view of the
[0008]
Natural quartz is generally a columnar crystal, and the longitudinal central axis of the columnar crystal, that is, the <0001> crystal axis is defined as the Z axis or the optical axis, and is a line passing through the Z axis and perpendicular to each surface of the columnar crystal. Is defined as the Y axis or the machine axis. A line passing through the Z axis and orthogonal to the vertical ridge line of the columnar crystal is defined as an X axis or an electric axis.
[0009]
The single crystal substrate used in the
[0010]
The
Bonding pads 11 to 22 are provided on the top surface of the
[0011]
FIG. 2 is a block diagram showing the processing circuit of the angular velocity detection device of this embodiment and the connection between these and each electrode provided in the
[0012]
The
[0013]
Under such a connection, when a drive signal having a frequency that matches or is close to the natural frequency of the
[0014]
FIG. 4 illustrates the action of the inverse piezoelectric effect for exciting the resonator element in the X-axis direction. Here, the
[0015]
Considering a state in which a voltage as shown in FIG. 4A is applied, an electric field as indicated by arrows 91 to 94 is applied to the inside of the
[0016]
In the present embodiment, as already described, the side electrode of the vibrating
[0017]
The
[0018]
Here, the piezoelectric effect accompanying the vibration in the Z-axis direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3B, when the
[0019]
FIG. 5B is a perspective view showing a state of vibration of the vibrating
[0020]
The
[0021]
On the other hand, due to the dielectric polarization generated by the excitation vibration in the X direction, a change in charge having the same polarity appears on the upper and lower detection electrodes, and the polarity of the charge becomes either positive or negative depending on the bending direction. In the
[0022]
The
[0023]
The offset
[0024]
The
[0025]
Next, the overall operation of the angular velocity detection device configured as described above will be described. When the
[0026]
During these operations, the
[0027]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is only the number of electrodes provided on the resonator element. That is, the
[0028]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. The second embodiment is that the positions of the
[0029]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the
[0030]
In the first to fourth embodiments described above, a quartz single crystal Z plate is used as the vibrator, but the present invention is not limited to this. For example, a so-called Y plate of lithium tantalate (LiTaO 3 ) may be used instead of the quartz Z plate. In FIG. 9, a lithium tantalate Y plate as a vibrator is cut into a tuning fork by machining such as a wire saw, and two vibrating
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the angular velocity detection device of the present invention, the detection of the excitation vibration for stabilizing the excitation and the detection of the vibration by the Coriolis force in the direction orthogonal thereto are performed by the same vibration detection element. A sufficient area can be secured as compared with the case where both detections are detected by separate elements. It is the root of the stress concentration when the vibrating piece is vibrated. According to the present invention, since the vibration detection element can be arranged with a sufficient area even in a limited area called the root of the vibration piece, it is high both in terms of the position of the vibration detection element and in terms of area. Detection efficiency can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vibrator used in an angular velocity detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a processing circuit of the angular velocity detection device according to the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a vibration mode of the vibrator of this embodiment.
FIG. 4 is a view for explaining an inverse piezoelectric effect at the time of excitation of this embodiment.
FIG. 5 is a view for explaining a piezoelectric effect when detecting vibration according to the embodiment;
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a lithium tantalate vibrator used in a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing the processing circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,401 ... Vibrator, 2 ... Vibrator base | substrate, 3, 4, 403, 404 ... Vibrating piece 31-39, 31a, 31b, 32a, 32b, 41-49, 41a, 41b, 42a, 42b, 410 413, 420 to 423 ... electrodes, 131 ... drive circuit, 132, 132 '... detection circuit, 133 ... AGC circuit, 134 ... offset circuit, 135 ... synchronous detection circuit, 136 ... phase shifter.
Claims (2)
前記振動子は一対の振動片を有する音叉型振動子であり、この一対の振動片の各振動片には励振用電極と検出用電極が同一断面上かつ対向する各同一面上にそれぞれ配置され、
前記検出手段は前記各振動片の検出用電極とこの各振動片の検出用電極に接続された検出回路とを備え、
前記各振動片の検出用電極は前記振動片の振動を伴って前記振動片にかかる内部応力の変化に応じた電荷の変化を発生するものであり、
前記検出回路は前記各振動片の検出用電極の電荷の変化を合成して所望の電気信号に変換処理するものであり、且つ、前記各振動片の検出用電極で発生した電荷の変化の合成の仕方を複数種備えることにより前記励振手段による励振振動とこの励振振動中に前記振動子が回転することに伴って発生するコリオリの力に基づく振動とを検出するものであることを特徴とする角速度検出装置。Vibrator, exciting means for exciting the vibrator, detecting means for detecting vibration of the vibrator, and angular velocity calculating means for calculating the rotational angular velocity of the vibrator based on vibration information detected by the detecting means In an angular velocity detection device comprising:
The vibrator is a tuning-fork type vibrator having a pair of vibrating pieces, and an excitation electrode and a detection electrode are arranged on the same cross section and on the same surface facing each vibrating piece of the pair of vibrating pieces , respectively. ,
The detection means includes a detection electrode of each vibration piece and a detection circuit connected to the detection electrode of each vibration piece,
The detection electrode of each vibration piece generates a change in charge according to a change in internal stress applied to the vibration piece with vibration of the vibration piece,
The detection circuit synthesizes the change in charge of the detection electrode of each vibrating piece and converts it into a desired electrical signal, and combines the change in charge generated at the detection electrode of each vibration piece. By providing a plurality of types of the above-described method, it is possible to detect excitation vibration by the excitation means and vibration based on Coriolis force generated as the vibrator rotates during the excitation vibration. Angular velocity detector.
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