JPH0454884B2 - - Google Patents
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- JPH0454884B2 JPH0454884B2 JP12329584A JP12329584A JPH0454884B2 JP H0454884 B2 JPH0454884 B2 JP H0454884B2 JP 12329584 A JP12329584 A JP 12329584A JP 12329584 A JP12329584 A JP 12329584A JP H0454884 B2 JPH0454884 B2 JP H0454884B2
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- angular velocity
- parts
- drive
- velocity sensor
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 56
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
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- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
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- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電振動型の角速度センサに関する。
従来、この種の装置として、第４図に示す圧電
振動型の角速度センサがあり、板状圧電体の駆動
部１，１′と、板状圧電体の検知部２，２′とを直
交するように結合配置するとともに、交流駆動電
圧の印加により駆動部１，１′を振動駆動させた
時にその振動方向と直交する方向の検知部２，
２′の屈曲状態を検出して角速度を得るようにし
ている。
振動型の角速度センサがあり、板状圧電体の駆動
部１，１′と、板状圧電体の検知部２，２′とを直
交するように結合配置するとともに、交流駆動電
圧の印加により駆動部１，１′を振動駆動させた
時にその振動方向と直交する方向の検知部２，
２′の屈曲状態を検出して角速度を得るようにし
ている。
第５図はその電気回路図である。駆動部１，
１′は交流電源３により交流電源３により交流電
源が印加されて振動する。検知部２，２′は角速
度の影響を受けて駆動部１，１′の振動方向と直
交する方向に屈曲し、その屈曲状態に応じた電気
信号を発生する。この電気信号は、角速度の影響
による信号の他に駆動部１，１′の振動による影
響の信号も含んでいる。検知部２，２′からの電
気信号はアンプ４で増幅され、バンドパスフイル
タ５を介して同期検知波回路６に入る。バンドパ
スフイルタ５は第６図に示す特性にて入力信号の
フイルタ作用を行なう。同期検知波回路３は、バ
ンドパスフイルタ５を介した電気信号の中から駆
動部１，１′の振動による影響の信号を除去する
ように同期検波を行なう。この同期検波回路６に
て同期検波した信号を平滑増幅回路７にて平滑増
幅し、角速度を示す直流の電気信号を出力する。
１′は交流電源３により交流電源３により交流電
源が印加されて振動する。検知部２，２′は角速
度の影響を受けて駆動部１，１′の振動方向と直
交する方向に屈曲し、その屈曲状態に応じた電気
信号を発生する。この電気信号は、角速度の影響
による信号の他に駆動部１，１′の振動による影
響の信号も含んでいる。検知部２，２′からの電
気信号はアンプ４で増幅され、バンドパスフイル
タ５を介して同期検知波回路６に入る。バンドパ
スフイルタ５は第６図に示す特性にて入力信号の
フイルタ作用を行なう。同期検知波回路３は、バ
ンドパスフイルタ５を介した電気信号の中から駆
動部１，１′の振動による影響の信号を除去する
ように同期検波を行なう。この同期検波回路６に
て同期検波した信号を平滑増幅回路７にて平滑増
幅し、角速度を示す直流の電気信号を出力する。
上記のような従来構成の角速度センサにおい
て、通常使用時には正確なる角速度検出を行なう
ことができるが、この角速度センサに外的な振動
を与えた時に正確なる角速度検出を行えないとい
う問題が発生した。その対策のためセンサ構造に
種々の検討を行つたが、いずれも上記問題を解決
することができなかつた。
て、通常使用時には正確なる角速度検出を行なう
ことができるが、この角速度センサに外的な振動
を与えた時に正確なる角速度検出を行えないとい
う問題が発生した。その対策のためセンサ構造に
種々の検討を行つたが、いずれも上記問題を解決
することができなかつた。
そこで、上記問題の原因を解決するため、第４
図に示すように、角速度センサの端子８に衝撃を
与えたところ、駆動部１，１′と検知部２，２′に
第７図に示すような異なる周波数での振動が発生
することが波高分析から判明した。この第７図
は、第４図において角速度センサの金属端子８に
衝撃を与えた時に、駆動部１，１′および検知部
２，２′に生じる振動振幅の波高分析結果を示す
ものであり、実線は駆動部１１，１′での振動振
幅点線は検知部２，２′での振動振幅を示してい
る。このことから、検知部２，２′での振動が角
速度検出の誤差の要因であることが推察される。
図に示すように、角速度センサの端子８に衝撃を
与えたところ、駆動部１，１′と検知部２，２′に
第７図に示すような異なる周波数での振動が発生
することが波高分析から判明した。この第７図
は、第４図において角速度センサの金属端子８に
衝撃を与えた時に、駆動部１，１′および検知部
２，２′に生じる振動振幅の波高分析結果を示す
ものであり、実線は駆動部１１，１′での振動振
幅点線は検知部２，２′での振動振幅を示してい
る。このことから、検知部２，２′での振動が角
速度検出の誤差の要因であることが推察される。
そして、上記のことにより、さらに検知部２，
２′の出力信号についてどののような影響が発生
するかについて、上記のような衝撃に対する検知
部２，２′からの出力信号の波高分析を行つた。
その結果を第８図に示す。第８図は第４図におい
て角速度センサの金属端子８に衝撃を与えた時
に、検知部２，２′から発生する衝撃ノイズ信号
の波高分析結果を示すものである。
２′の出力信号についてどののような影響が発生
するかについて、上記のような衝撃に対する検知
部２，２′からの出力信号の波高分析を行つた。
その結果を第８図に示す。第８図は第４図におい
て角速度センサの金属端子８に衝撃を与えた時
に、検知部２，２′から発生する衝撃ノイズ信号
の波高分析結果を示すものである。
ところで、第７図から理解されるごとく、第４
図において、角速度センサの金属端子８に加える
衝撃は広い周波数成分を持つているため、駆動部
１，１′および検知部２，２′に生じる振動振幅は
それぞれの共振点で最大となる。一方、第８図か
ら理解されるごとく、第４図において、角速度セ
ンサ金属端子８に衝撃を与えた時に検知部２，
２′より発生する衝撃によるノイズ信号は検知部
２，２′の振動振幅に比例する。
図において、角速度センサの金属端子８に加える
衝撃は広い周波数成分を持つているため、駆動部
１，１′および検知部２，２′に生じる振動振幅は
それぞれの共振点で最大となる。一方、第８図か
ら理解されるごとく、第４図において、角速度セ
ンサ金属端子８に衝撃を与えた時に検知部２，
２′より発生する衝撃によるノイズ信号は検知部
２，２′の振動振幅に比例する。
従つて、駆動部１，１′の共振点では駆動部１，
１′の振動振幅は最大であるが、駆動部１，１′の
振動が検知部２，２の振動に伝達されるが、駆動
部１，１′と検知部２，２′が振動方向から90゜異
なるため、減衰する。
１′の振動振幅は最大であるが、駆動部１，１′の
振動が検知部２，２の振動に伝達されるが、駆動
部１，１′と検知部２，２′が振動方向から90゜異
なるため、減衰する。
これに対して、検知部２，２′の共振点では検
知部２，２′が直接振動するため、大きなノイズ
信号が生ずる。
知部２，２′が直接振動するため、大きなノイズ
信号が生ずる。
以上のことより、検知部２，２′に発生する信
号が検知部２，２′からの出力信号にノイズとし
て影響していることがわかる。なお、第７図，第
８図おける駆動部共振点の周波数は約150Hz、検
知部共振点の周波数は約480Hzである。検知部２，
２′の共振周波数は、 共振周波数∝ts／ls2で表され、 また、駆動部１，１′の共振周波数は、 共振周波数∝ktD／lD 2で表される。
号が検知部２，２′からの出力信号にノイズとし
て影響していることがわかる。なお、第７図，第
８図おける駆動部共振点の周波数は約150Hz、検
知部共振点の周波数は約480Hzである。検知部２，
２′の共振周波数は、 共振周波数∝ts／ls2で表され、 また、駆動部１，１′の共振周波数は、 共振周波数∝ktD／lD 2で表される。
なお、ｋは検知部２，２′の重量により周波数
が低減される項を示し、実際には式表現すること
はできない項であつて、厳密には計算機で算出す
るものである。
が低減される項を示し、実際には式表現すること
はできない項であつて、厳密には計算機で算出す
るものである。
また、tsは検知部２，２′の厚さ、lsは検知部
の長さを示し、tDは駆動部１，１′の厚さ、lDは駆
動部の長さをそれぞれ示す。
の長さを示し、tDは駆動部１，１′の厚さ、lDは駆
動部の長さをそれぞれ示す。
ところで、150Hz（駆動部１，１′の共振点）の
倍数周波数で検知部２，２′より発生するノイズ
は第８図の説明で述べたように問題にならないレ
ベルである。480Hz（検知部２，２′の共振点）の
倍数では理論上、検知部２，２′から480Hz成分よ
り小さくノイズ信号が発生するはずであるが、実
験上、発生したノイズ信号は問題とならないレベ
ルであつた。これは衝撃ノイズの高周波成分が小
さいためと推定される。
倍数周波数で検知部２，２′より発生するノイズ
は第８図の説明で述べたように問題にならないレ
ベルである。480Hz（検知部２，２′の共振点）の
倍数では理論上、検知部２，２′から480Hz成分よ
り小さくノイズ信号が発生するはずであるが、実
験上、発生したノイズ信号は問題とならないレベ
ルであつた。これは衝撃ノイズの高周波成分が小
さいためと推定される。
そして、角度信号は非常に小さいもの（例えば
10〓Ｖ／゜／sec〜50〓Ｖ／゜／sec）であるのに
対して、第８図における検知部２，１′の共振点
のノイズ信号成分は数10mVに達する（但し、衝
撃の与え方によりその値は当然変わる）。
10〓Ｖ／゜／sec〜50〓Ｖ／゜／sec）であるのに
対して、第８図における検知部２，１′の共振点
のノイズ信号成分は数10mVに達する（但し、衝
撃の与え方によりその値は当然変わる）。
従つて、ノイズ信号を50dB〜60dB以上、減衰
する必要があり、帯番フイルタでは不十分であ
る。なお、仮に、駆動部１，１′の共振点と検知
部２，２′の共振点が数オーダーも離れていれば、
帯域フイルタでもノイズ除去が可能であるが、現
実には駆動部１，１′の共振点と検知部２，２′の
共振点を数オーダ離すことは困難である。従つ
て、このような検知部共振点に発生するノイズに
対しては、第６図の特性を有するバンドパスフイ
ルタ５では十分除去することができず、そのノイ
ズにより角速度検出を正確に行なうことができな
いことになる。
する必要があり、帯番フイルタでは不十分であ
る。なお、仮に、駆動部１，１′の共振点と検知
部２，２′の共振点が数オーダーも離れていれば、
帯域フイルタでもノイズ除去が可能であるが、現
実には駆動部１，１′の共振点と検知部２，２′の
共振点を数オーダ離すことは困難である。従つ
て、このような検知部共振点に発生するノイズに
対しては、第６図の特性を有するバンドパスフイ
ルタ５では十分除去することができず、そのノイ
ズにより角速度検出を正確に行なうことができな
いことになる。
本発明は、角速度センサに外的な振動を与えた
時に発生する、検知部の振動によるノイズを除去
した正確なる角速度検出を行なうようにしたもの
である。
時に発生する、検知部の振動によるノイズを除去
した正確なる角速度検出を行なうようにしたもの
である。
本発明は上記問題点を解決するため、検知部の
動きを電気的に検出する検知手段に、検知部の共
振周波数に伝送数に伝送零点を有するフイルタを
設けた。
動きを電気的に検出する検知手段に、検知部の共
振周波数に伝送数に伝送零点を有するフイルタを
設けた。
上記検知部の共振周波数に伝送零点を有するフ
イルタにより、角速度センサに外的な振動が加わ
つて検知部からノイズが発生しても有効にそれを
除去する。
イルタにより、角速度センサに外的な振動が加わ
つて検知部からノイズが発生しても有効にそれを
除去する。
〔実施例〕
本実施例で用いた角速度センサの構成を第２図
に示す。この第２図において、１，１′は検知部、
２，２′は駆動部であり、９，９′は、上下が互い
に直角になる様に一体化して構成された金属板
（厚さ0.5mmのFe−Co−Ni合金を用いたもの）で、
その上に検知用圧電体１０，１０′、駆動用圧電
体１１，１１′（それぞれ厚さ0.2mmのPZTセラミ
ツクスを用いたもの）が接着されている。１２は
金属端子で、金属９，９′とが溶接、半田付等で
固定されている。１３，１３′はそれぞれ検知用
圧電体１０，１０′、駆動用圧電体１１，１１′か
らのリード線の引き出し用端子である。
に示す。この第２図において、１，１′は検知部、
２，２′は駆動部であり、９，９′は、上下が互い
に直角になる様に一体化して構成された金属板
（厚さ0.5mmのFe−Co−Ni合金を用いたもの）で、
その上に検知用圧電体１０，１０′、駆動用圧電
体１１，１１′（それぞれ厚さ0.2mmのPZTセラミ
ツクスを用いたもの）が接着されている。１２は
金属端子で、金属９，９′とが溶接、半田付等で
固定されている。１３，１３′はそれぞれ検知用
圧電体１０，１０′、駆動用圧電体１１，１１′か
らのリード線の引き出し用端子である。
第１図はその電気回路図である。第５図に示す
従来のものに対し、バンドパスフイルタ５の代わ
りに、検知部２，２′の共振周波数２，２′の共振
周波数に伝送零点を有するフイルタ１４を設けた
点で異なつている。このフイルタ１４の特性を第
３図に示す。
従来のものに対し、バンドパスフイルタ５の代わ
りに、検知部２，２′の共振周波数２，２′の共振
周波数に伝送零点を有するフイルタ１４を設けた
点で異なつている。このフイルタ１４の特性を第
３図に示す。
上記構成において、駆動用電体１１，１１′は
交流電源３からの交流電圧を受けて駆動部１，
１′を振動させる。この振動に際し、角速度があ
るとコリオリの力により検知部２，２′を駆動部
１，１′の振動方向に直交する方向に屈曲させる。
この屈曲状態により検知用圧電体１０，１０′に
電気信号が発生し、その電気信号はアンプ４を介
してフイルタ１４に入力される。そして、このフ
イルタ１４により、第８図に示すノイズが発生し
ていてもそれを除去する。このフイルタ１４を介
した信号は同期検波回路６、平滑増幅回路７によ
り直流の角速度信号として出力される。
交流電源３からの交流電圧を受けて駆動部１，
１′を振動させる。この振動に際し、角速度があ
るとコリオリの力により検知部２，２′を駆動部
１，１′の振動方向に直交する方向に屈曲させる。
この屈曲状態により検知用圧電体１０，１０′に
電気信号が発生し、その電気信号はアンプ４を介
してフイルタ１４に入力される。そして、このフ
イルタ１４により、第８図に示すノイズが発生し
ていてもそれを除去する。このフイルタ１４を介
した信号は同期検波回路６、平滑増幅回路７によ
り直流の角速度信号として出力される。
なお、フイルタ１４をアンプ４と同期検波回路
６の間に設けるものを示したが、同期検波回路６
の前段ならばどこに設けてもよい。
６の間に設けるものを示したが、同期検波回路６
の前段ならばどこに設けてもよい。
また、角速度センサの構成として第２図に示す
ものを用いたが、他の構成の角速度センサ、例え
ば駆動部と検知部を一体型のものでなく別体のも
のとして構成し、それを接着剤で接着固定するも
のであつてもよい。
ものを用いたが、他の構成の角速度センサ、例え
ば駆動部と検知部を一体型のものでなく別体のも
のとして構成し、それを接着剤で接着固定するも
のであつてもよい。
以上述べたように本発明によれば、角速度セン
サに外的な振動が加わつてもそれによるノイズを
除去して正確なる角度検出を行なうことができる
という優れた効果がある。
サに外的な振動が加わつてもそれによるノイズを
除去して正確なる角度検出を行なうことができる
という優れた効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図、
第２図は本発明の一実施例における角速度センサ
の構成図、第３図は検知部の共振周波数に伝送零
点を有するフイルタの特性図、第４図は従来の角
速度センサを示す模式構成図、第５図は従来の角
速度センサにおける電気回路図、第６図はバンド
パスフイルタの特性図、第７図，第８図は作動説
明に供する特性図である。 １，１′……駆動部、２，２′……検知部、１４
……フイルタ。
第２図は本発明の一実施例における角速度センサ
の構成図、第３図は検知部の共振周波数に伝送零
点を有するフイルタの特性図、第４図は従来の角
速度センサを示す模式構成図、第５図は従来の角
速度センサにおける電気回路図、第６図はバンド
パスフイルタの特性図、第７図，第８図は作動説
明に供する特性図である。 １，１′……駆動部、２，２′……検知部、１４
……フイルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電体の駆動部と、該圧電体の検知部とを結
合配置するとともに、交流駆動電圧の印加により
前記駆動部を振動駆動させた時に前記検知部の動
きを電気的に検出する検出手段を設けて、角速度
を検出するようになした角速度センサにおいて、 前記検出手段に、前記検知部の共振周波数に対
して伝送零点を有するフイルタを設けた ことを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123295A JPS612013A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123295A JPS612013A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 角速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612013A JPS612013A (ja) | 1986-01-08 |
| JPH0454884B2 true JPH0454884B2 (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=14857005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123295A Granted JPS612013A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612013A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014157714A1 (ja) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 株式会社志成データム | 血管粘弾性評価装置、血管粘弾性評価方法およびプログラム |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69109185T2 (de) * | 1990-06-04 | 1996-01-11 | Nippon Denso Co | Signalverarbeitungsschaltung für Giergeschwindigkeitssensor. |
| JP2591530B2 (ja) * | 1990-10-19 | 1997-03-19 | 日本電装株式会社 | 角速度センサの振動部材の製造方法 |
| JP2003021516A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Ngk Insulators Ltd | 物理量の測定装置 |
| JP2005055255A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-03 | Sony Corp | ジャイロ出力検出方法及びジャイロ出力検出装置 |
| JP2015184157A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量検出回路、物理量検出装置、電子機器及び移動体 |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP59123295A patent/JPS612013A/ja active Granted
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| AUTOMATIC CONTROL IN SPACE DIRECT DIGITAL CONTROL OF DRY-TUNED ROTOR GYROS=1979 * |
| SAE TECHNICAL PAPER SERIES SOLID-STATE RATE SENSOR TECHNOLOGY AND APPLICATIONS=1983 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014157714A1 (ja) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 株式会社志成データム | 血管粘弾性評価装置、血管粘弾性評価方法およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS612013A (ja) | 1986-01-08 |
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