JPH01143961A - 振動ジャイロの駆動方法 - Google Patents
振動ジャイロの駆動方法Info
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- JPH01143961A JPH01143961A JP62302541A JP30254187A JPH01143961A JP H01143961 A JPH01143961 A JP H01143961A JP 62302541 A JP62302541 A JP 62302541A JP 30254187 A JP30254187 A JP 30254187A JP H01143961 A JPH01143961 A JP H01143961A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
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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】
［産業上の利用分野１
この発明は振動ノヤイロに関する。
［従来の技術１
振動ジャイロは、速度を持った物体に角速度を加えると
コリオリの力が生じるという原理をもとに、物体に振動
を加えて速度を与え、この物体に角速度が加わった時に
生じるフリオリの力を物体の変位として検出して、物体
に加わった角速度を検出するものである。例えばＩ４型
振動ノヤイロについてこれを説明すると、１２図におい
て、駆動用圧電素子１により駆動されて振動子２がＸ方
向に振動し、この状態でＺ軸回りの角速度Ωが加わると
、振動子２にＸ方向のコリオリの力が発生し、振動子２
にＸ方向のたわみ振動が発生する。このＸ方向のたわみ
振動を検出して、フリオリの力を検出し、このコリオリ
の力に基づいて加わった角速度Ωを演算する。
コリオリの力が生じるという原理をもとに、物体に振動
を加えて速度を与え、この物体に角速度が加わった時に
生じるフリオリの力を物体の変位として検出して、物体
に加わった角速度を検出するものである。例えばＩ４型
振動ノヤイロについてこれを説明すると、１２図におい
て、駆動用圧電素子１により駆動されて振動子２がＸ方
向に振動し、この状態でＺ軸回りの角速度Ωが加わると
、振動子２にＸ方向のコリオリの力が発生し、振動子２
にＸ方向のたわみ振動が発生する。このＸ方向のたわみ
振動を検出して、フリオリの力を検出し、このコリオリ
の力に基づいて加わった角速度Ωを演算する。
従来の振動ジャイロは、直配駆動用圧電素子１の駆動を
定電圧駆動方式で、つまり、電圧振幅が一定の交流電圧
を駆動用圧電素子１に印加して行っていた。
定電圧駆動方式で、つまり、電圧振幅が一定の交流電圧
を駆動用圧電素子１に印加して行っていた。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、ＸＹ平面内で速度Ｕで運動する質量Ｍの物体
にＺ軸回りの角速度Ωが加わった時のコリオリの力Ｇは
、 Ｇ＝−２ＭΩＵ で表されるから、角速度Ωとフリオリの力Ｇとが一定の
比例関係にあるためには、物体の速度し１が一定でなけ
ればならない。つまり、振動ノヤイロにおいで、検出し
たコリオリの力から加わった角速度を精度よく得るため
には、振動子の振動側の振動速度が一定でなければなら
ない。
にＺ軸回りの角速度Ωが加わった時のコリオリの力Ｇは
、 Ｇ＝−２ＭΩＵ で表されるから、角速度Ωとフリオリの力Ｇとが一定の
比例関係にあるためには、物体の速度し１が一定でなけ
ればならない。つまり、振動ノヤイロにおいで、検出し
たコリオリの力から加わった角速度を精度よく得るため
には、振動子の振動側の振動速度が一定でなければなら
ない。
しかし、振動ジャイロに角速度が加わると、ジャイロ内
部の機械インピーダンスが変化することから、上記従来
の定電圧駆動方式では、角速度によらず振動の速度を一
定にすることは困難である。
部の機械インピーダンスが変化することから、上記従来
の定電圧駆動方式では、角速度によらず振動の速度を一
定にすることは困難である。
このことを第２図の１４型振動ノヤイロの近似的な総合
等価回路であるｆｊｔＪ３図を参照して説明する。
等価回路であるｆｊｔＪ３図を参照して説明する。
この総合等価回路において、−点鎖線で囲んだ符号３の
部分は駆動用圧電素子による駆動系、符号４の部分は検
出用圧電素子による検出系を示す。
部分は駆動用圧電素子による駆動系、符号４の部分は検
出用圧電素子による検出系を示す。
抵抗Ｒｘｅ、イングクタンスＭｘｅ、静電容量Ｓｘｅか
らなるインピーダンスＺｘｅは、駆動側振動モードの近
似的等価回路に相当する。抵抗Ｒｙｅ、イングクタンス
Ｍｙｅ、’ｆｒｌ電容量Ｓｙｅからなるインピーダンス
Ｚｙｅは検出側振動モードの近似的等価回路に相当する
。この総合等価回路において振動ジャイロの動作を対応
させると、振動ジャイロに駆動電源から電圧■１が印加
されると、電流交。が流れ、ここで振動ジャイロに角速
度Ω。が加えられると、Ｇｘ＝−２ＭｘｅΩ。Ｘｏ
・・・・・・■なるコリオリの力Ｇｘが発生し、このコ
リオリの力Ｇｘの出力として電流Ｙ０が流れ、検出出力
電圧■２が得られる。
らなるインピーダンスＺｘｅは、駆動側振動モードの近
似的等価回路に相当する。抵抗Ｒｙｅ、イングクタンス
Ｍｙｅ、’ｆｒｌ電容量Ｓｙｅからなるインピーダンス
Ｚｙｅは検出側振動モードの近似的等価回路に相当する
。この総合等価回路において振動ジャイロの動作を対応
させると、振動ジャイロに駆動電源から電圧■１が印加
されると、電流交。が流れ、ここで振動ジャイロに角速
度Ω。が加えられると、Ｇｘ＝−２ＭｘｅΩ。Ｘｏ
・・・・・・■なるコリオリの力Ｇｘが発生し、このコ
リオリの力Ｇｘの出力として電流Ｙ０が流れ、検出出力
電圧■２が得られる。
上記の総合等価回路においては、定電圧Ｖ１を印加して
も、インピーダンスＺｘｅが変化すると、電流Ｘ。が変
化する。つまり、振動ジャイロで言えば、定電圧■１を
印加しても（つまり定電圧方式では）、角速度が加わっ
てジャイロ内部の機械インピーダンスが変化すると、振
動の速度が変化する。以上の等価回路での考察から明ら
かなように、従来の定電圧方式では、角速度によらず振
動の速度を一定にすることは困難である。そして、振動
の速度が角速度により変動すると、前述の通り精度よい
角速度を検出することができない。
も、インピーダンスＺｘｅが変化すると、電流Ｘ。が変
化する。つまり、振動ジャイロで言えば、定電圧■１を
印加しても（つまり定電圧方式では）、角速度が加わっ
てジャイロ内部の機械インピーダンスが変化すると、振
動の速度が変化する。以上の等価回路での考察から明ら
かなように、従来の定電圧方式では、角速度によらず振
動の速度を一定にすることは困難である。そして、振動
の速度が角速度により変動すると、前述の通り精度よい
角速度を検出することができない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、角速度によ
らず振動子を一定振動速度で駆動することができ、精度
よい角速度検出を行うことのできる振動ノヤイロを得る
ことを目的とする。
らず振動子を一定振動速度で駆動することができ、精度
よい角速度検出を行うことのできる振動ノヤイロを得る
ことを目的とする。
［問題点を解決するための手段１
本発明では上記問題点を解決するために、駆動用圧電素
子を自励発振で、がっ、交流定電流で駆動することとし
た。
子を自励発振で、がっ、交流定電流で駆動することとし
た。
［作用１
駆動用圧電素子を交流定電流で駆動すると、振動子は、
角速度が加わって８！械インピーダンスに変動が生じて
も常に一定速度で振動する。駆動の振動が一定速度であ
ると、角速度とコリオリの力との関係が常に一定の比例
関係となるから、精度よい角速度検出が可能となる。
角速度が加わって８！械インピーダンスに変動が生じて
も常に一定速度で振動する。駆動の振動が一定速度であ
ると、角速度とコリオリの力との関係が常に一定の比例
関係となるから、精度よい角速度検出が可能となる。
［実施例１
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
振動ジャイロの振動子２自体は従来と同様で第２図に示
した通りであるが、本発明では、第１図に示すように、
振動子２に４個の励振振動検出用圧電素子５を各駆動用
圧電素子１に対応させて張り付け、この励振振動検出用
圧電素子５の出力電圧を駆動用圧電素子１の駆動電圧と
する自励発振回路を形成するとともに、この自励発振回
路に定電流回路６を組み込むことにより、電流振幅が一
定な交流定電流出力で駆動用圧電素子１の駆動を行うよ
うにしている。なお、実施例の自励発振回路ハ、ローパ
スフィルタ７、ルートミーンスクエアー直流コンバータ
８、乗算器９を設けたものであり、定電流回路６への供
給電圧は、乗Ｗ、器９において、ローパスフィルタフに
より高調波成分を除去された励振電圧とルートミーンス
クエアー直流コンバータ８で変換された直流電圧との積
が一定になるように制御して増幅された電圧である。
した通りであるが、本発明では、第１図に示すように、
振動子２に４個の励振振動検出用圧電素子５を各駆動用
圧電素子１に対応させて張り付け、この励振振動検出用
圧電素子５の出力電圧を駆動用圧電素子１の駆動電圧と
する自励発振回路を形成するとともに、この自励発振回
路に定電流回路６を組み込むことにより、電流振幅が一
定な交流定電流出力で駆動用圧電素子１の駆動を行うよ
うにしている。なお、実施例の自励発振回路ハ、ローパ
スフィルタ７、ルートミーンスクエアー直流コンバータ
８、乗算器９を設けたものであり、定電流回路６への供
給電圧は、乗Ｗ、器９において、ローパスフィルタフに
より高調波成分を除去された励振電圧とルートミーンス
クエアー直流コンバータ８で変換された直流電圧との積
が一定になるように制御して増幅された電圧である。
直配定電流回路６について説明すると、この定電流回路
６は、発振器５の出力をオペアンプＡ１のマイナス（−
）（ｔｉｌｌに入力し、Ｒ１とＲ１で負帰還ループを作
ると同時に、負荷抵抗に発生する電圧をＲ２とＲ５で分
圧して正帰還をかけるらのであり、がっ、この正帰還回
路にオペアンプΔ２を１個追加して、電流誤差を少なく
したものである。
６は、発振器５の出力をオペアンプＡ１のマイナス（−
）（ｔｉｌｌに入力し、Ｒ１とＲ１で負帰還ループを作
ると同時に、負荷抵抗に発生する電圧をＲ２とＲ５で分
圧して正帰還をかけるらのであり、がっ、この正帰還回
路にオペアンプΔ２を１個追加して、電流誤差を少なく
したものである。
上記構成の振動ジャイロにおいて、振動子２の駆動用圧
電素子１は、自助発振で、かつ、交流定電圧で駆動され
る。このように駆動用圧電素子１を定電流駆動して振動
子２を振動させると、振動ジャイロに角速度が加わって
も、振動子２の振動速度は変化しない。なぜなら、定電
流駆動ということは、第４図の総合等価回路において、
インピーダンスＺｘｅが変動しても電流Ｘ。が一定とい
うことであり、そして、電流Ｘ０は振動子の振動速度に
対応するものであるから、定電流駆動ということは、即
、振動ノヤイロにおいて振動子の振動速度が一定である
ことを意味するからである。
電素子１は、自助発振で、かつ、交流定電圧で駆動され
る。このように駆動用圧電素子１を定電流駆動して振動
子２を振動させると、振動ジャイロに角速度が加わって
も、振動子２の振動速度は変化しない。なぜなら、定電
流駆動ということは、第４図の総合等価回路において、
インピーダンスＺｘｅが変動しても電流Ｘ。が一定とい
うことであり、そして、電流Ｘ０は振動子の振動速度に
対応するものであるから、定電流駆動ということは、即
、振動ノヤイロにおいて振動子の振動速度が一定である
ことを意味するからである。
そして、振動速度が一定であると、前述の０式より明ら
かな通り、角速度とコリオリの力との関係が常に一定の
比例関係を保つから、精度よい角速度検出が可能となる
。
かな通り、角速度とコリオリの力との関係が常に一定の
比例関係を保つから、精度よい角速度検出が可能となる
。
なお、本発明は、Ｈ型振動ジャイロに限らず、音さ型振
動ジャイロ、音片型振動ジャイロ等にも適用可能である
。
動ジャイロ、音片型振動ジャイロ等にも適用可能である
。
［発明の効果１
以上説明したように本発明によれば、振動ジャイロの駆
動方式を自励発振の定電流駆動方式としたので、角速度
によらず振動子を一定振動速度で駆動することが可能と
なり、角速度検出の精度を向上させることができた。
動方式を自励発振の定電流駆動方式としたので、角速度
によらず振動子を一定振動速度で駆動することが可能と
なり、角速度検出の精度を向上させることができた。
第１図は本発明の一実施例を示す振動ジャイロのブロッ
ク図、ｆ５２図は一般的なＩ］型振動ノヤイａの斜視図
、ｆ５３図は（（型振動ジャイロの総合等価回路の図で
ある。 １・・・駆動用圧電素子、２・・・振動子、５・・・励
振振動検出用圧電素子、 ６・・・定電流回路。
ク図、ｆ５２図は一般的なＩ］型振動ノヤイａの斜視図
、ｆ５３図は（（型振動ジャイロの総合等価回路の図で
ある。 １・・・駆動用圧電素子、２・・・振動子、５・・・励
振振動検出用圧電素子、 ６・・・定電流回路。
Claims (1)
- 振動子に張り付けた駆動用圧電素子を駆動して振動子を
振動させる振動ジャイロにおいて、前記駆動用圧電素子
を自励発振で、かつ、交流定電流で駆動することを特徴
とする振動ジャイロの駆動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62302541A JPH01143961A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 振動ジャイロの駆動方法 |
| EP88120004A EP0318972B1 (en) | 1987-11-30 | 1988-11-30 | Vibrating gyro and driving method thereof |
| DE8888120004T DE3878182T2 (de) | 1987-11-30 | 1988-11-30 | Schwingkreisel. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62302541A JPH01143961A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 振動ジャイロの駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01143961A true JPH01143961A (ja) | 1989-06-06 |
Family
ID=17910212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62302541A Pending JPH01143961A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 振動ジャイロの駆動方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0318972B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01143961A (ja) |
| DE (1) | DE3878182T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0372311U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-22 | ||
| US6177756B1 (en) | 1998-06-18 | 2001-01-23 | Fujitsu Limited | Piezoelectric gyro and method of driving the piezoelectric gyro |
| US7481913B2 (en) | 2002-11-08 | 2009-01-27 | Denso Corporation | High-resolution gas concentration measuring apparatus |
| JP2009069167A (ja) * | 2002-11-08 | 2009-04-02 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| CN102493490A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-06-13 | 徐州工程学院 | 能感知自身电阻变化的窨井盖 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69308659T2 (de) * | 1992-06-11 | 1997-10-02 | Sagem | Schwingstabgyroskop-Messvorrichtung mit Resonator |
| FR2705147B1 (fr) * | 1993-05-10 | 1995-08-11 | Sagem | Dispositif gyrometrique a poutres vibrantes. |
| FR2692349B1 (fr) * | 1992-06-11 | 1994-09-02 | Sagem | Gyromètre à poutre vibrante, à excitation piézo-électrique. |
| FR2741151B1 (fr) | 1995-11-13 | 1998-01-30 | Sfim Ind | Gyrometre a resonateur mecanique |
| US6281619B1 (en) | 1997-05-09 | 2001-08-28 | Citizen Watch Co., Ltd. | Vibration gyro |
| KR100879156B1 (ko) * | 2004-01-20 | 2009-01-19 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 물리량 측정 장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4479098A (en) * | 1981-07-06 | 1984-10-23 | Watson Industries, Inc. | Circuit for tracking and maintaining drive of actuator/mass at resonance |
| IL75916A (en) * | 1984-07-27 | 1990-01-18 | Watson Ind Inc | Angular rate sensor |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62302541A patent/JPH01143961A/ja active Pending
-
1988
- 1988-11-30 DE DE8888120004T patent/DE3878182T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-30 EP EP88120004A patent/EP0318972B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0372311U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-22 | ||
| US6177756B1 (en) | 1998-06-18 | 2001-01-23 | Fujitsu Limited | Piezoelectric gyro and method of driving the piezoelectric gyro |
| US7481913B2 (en) | 2002-11-08 | 2009-01-27 | Denso Corporation | High-resolution gas concentration measuring apparatus |
| JP2009069167A (ja) * | 2002-11-08 | 2009-04-02 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| DE10352064B4 (de) * | 2002-11-08 | 2019-10-31 | Denso Corporation | Gaskonzentrationsmessgerät mit hohem Auflösungsvermögen |
| CN102493490A (zh) * | 2011-12-10 | 2012-06-13 | 徐州工程学院 | 能感知自身电阻变化的窨井盖 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3878182D1 (de) | 1993-03-18 |
| EP0318972A3 (en) | 1989-10-11 |
| EP0318972B1 (en) | 1993-02-03 |
| DE3878182T2 (de) | 1993-05-27 |
| EP0318972A2 (en) | 1989-06-07 |
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