JPH0516523B2 - - Google Patents

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。

（従来の技術） 従来、この種の装置として、駆動用圧電素子を
有する駆動部と、検知用圧電素子を有する検知部
とを直交するように結合配置するとともに、交流
駆動電圧を前記駆動用圧電素子に印加して前記駆
動部および検知部を振動駆動させた時にその振動
方向と直交する方向の前記検知部の振動作用にて
前記検知用圧素子より発生する交流電圧を受けて
角速度を検出する検出回路を設けたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成では、駆動用圧電体に
印加した交流駆動電圧が、駆動部と検知部の間の
容量結合により検知部にもれるため、それが検知
用圧電素子からオフセツト電圧として発生し、こ
のオフセツト電圧によつて角速度検出が正確に行
なえないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、駆動部と検
知部との間の容量結合によつて発生するオフセツ
ト電圧を低減して正確なる角速度検出を行なうこ
とができる角速度センサを提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、第１の圧電
素子を有する駆動部と、第２の圧電素子を有する
検知部とを直交するように結合配置するととも
に、交流駆動電圧を前記第１の圧電素子に印加し
て前記駆動部および前記検知部を振動駆動させた
時にその振動方向と直交する方向の前記検知部の
振動作用にて前記第２の圧電素子より発生する交
流電圧をうけて角速度を検出する検出手段を設け
た角速度センサにおいて、 前記駆動部と前記検知部との間の容量結合に基
づいて前記駆動部から前記検知部にもれる交流電
圧を検出する第３の圧電素子を前記検知部に設
け、さらに前記検出手段は、前記第２の圧電素子
より出力される交流電圧と前記第３の圧電素子よ
り出力される交流電圧との差の電圧を検出する差
電圧検出手段を含み、この差電圧検出手段からの
出力信号により角速度信号を得ることを特徴とし
ている。

（作用） 上記構成において、第１の圧電素子は交流電源
からの交流駆動電圧の供給を受けて駆動部および
検知部を振動させる。この振動時に角速度が生じ
ると、検知部がその影響を受けて前記駆動部によ
る振動方向と直交する方向に振動する。この振動
により第２の圧電素子から交流電圧が発生する。
この交流電圧には、駆動部と検知部との間の容量
結合によるもれ電圧が含まれている。また、検知
部には第３の圧電素子が設けられており、上記も
れ電圧を検出する。そして、検出手段において、
前記第２の圧電素子より出力される交流電圧と前
記第３の圧電素子より出力される交流電圧との差
の電圧を検出することにより上記もれ電圧を相殺
し、オフセツト電圧の低減した角速度信号を得
る。

（発明の効果） 従つて、本発明によれば、オフセツト電圧の影
響を少なくして正確なる角速度検出を行なうこと
ができるという優れた効果がある。

（実施例） 本実施例で用いた角速度センサの構成を第１図
に示す。この第１図において、１は検知部、２は
駆動部であり、Ａ，A′は上下が互いに直角にな
る用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、その検知
部１および駆動部２の片面に、圧電素子１−１，
１−１′，２−１，２−１′（それぞれ厚さ0.2mm
のPZTセラミツクスで、分極されることにより
圧電性を付与されたもの）が接着されている。圧
電素子１−１，１−１′は検知角圧電素子で、圧
電素子２−１，２−１′は駆動用圧電素子である。
そして、検知部１に対しては、さらに分極してい
ない圧電素子１−２，１−２′を形成する。

第２図は第１図に示すものの電気結線図であ
る。この図に示すように、駆動用圧電素子２−
１，２−１′と検知用圧電素子１−１，１−１′お
よび未分極の圧電素子１−２，１−２′との間に
はそれぞれ容量４，５が存在している。

従つて、交流電源３から駆動用圧電体２−１，
２−１′を駆動する交流駆動電圧の一部が容量４，
５を介して検知用圧電素子１−１，１−１′およ
び未分極の圧電素子１−２，１−２′に加えられ
る。このもれ交流電圧が検知用圧電素子１−１，
１−１′のオフセツト電圧になる。

実験によれば、容量４を介して検知用圧電素子
１−１′，１−５′にもれる電圧は第３図の実線の
ようになり、容量５を介して未分極の圧電素子１
−２，１−２′にもれる電圧は第３図の点線のよ
うになり、両者はその振幅値に若干の相違がある
ものの、同位相のかなり似かよつた電圧波形とな
つている。

従つて、検出回路１００で両者の電圧の差をと
れば、交流電源３から容量４を介して検知用圧電
素子１−１′，１−１にもれる電圧の影響を低減
することができる。

第４図は検出回路１００の詳細構成を示す電気
結線図である。検知用圧電素子１−１，１−１′
からの出力電圧はボルテージフオロワ７を介して
アンプ６に加えられる。また、未分極の圧電素子
１−２，１−２′からの出力電圧もボルテージフ
オロア８を介して加えられる。アンプ６はオペア
ンプ６ａと４つの抵抗６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅに
より構成されている。ここで、検知用圧電素子１
−１，１−１′からの出力電圧をVa、未分極の圧
電素子１−２，１−２′からの出力電圧をVb、抵
抗６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅの抵抗値をそれぞれ
R₁，R₂，R₃，R₄（但しR₁＝R₃、R₂＝R₄）とする
と、オペアンプ６ａの出力は、（Va−Vb）×R₂／
R₁となる。すなわち、このアンプ６は差動増幅
器（差電圧検出手段）として作動し、検知用圧電
素子１−１，１−１′の出力電圧から未分極の圧
電素子１−２，１−２′の出力電圧、すなわち交
流電源３から容量５を介して未分極の圧電素子１
−２，１−２′にもれる電圧（容量４を介して検
知用圧電素子１−１，１−１′にもれる電圧に対
応）を除去する。

このアンプ６の出力電圧はバンドパスフイルタ
９を介して同期検波回路１０に加えられ、交流電
源３からの交流駆動電圧に基づいて同期検波され
る。同期検波された電圧は平滑増幅回路１１によ
り直流の電圧に変換される。

なお、上記実施例では、未電極の圧電素子１−
２，１−２′を用いて容量５を介したもれ電圧を
検出するものを示したが、その圧電素子１−２，
１−２′に分極を付与するようにしてもよい。こ
の場合、アンプ６が作動増幅的に作動するため、
圧電素子１−１，１−１′と１−２，１−２′の出
力電圧が逆相になるように、それぞれの分極方向
を例えば第１図の点線で示すように定める（一対
の圧電素子のそれぞれの分極方向が逆になるよう
に定める）必要がある。この場合、もれ電圧に関
しては圧電素子の分極に作用されないため、上記
実施例と同様に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す角速度センサ
の構成図、第２図は第１図に示す角速度センサの
電気結線図、第３図はもれ電圧を示す波形図、第
４図は第２図中の検出回路の詳細構成を示す電気
結線図である。 １−１，１−１′，１−２，１−２′，２−１，
２−１′……圧電素子、３……交流電源、６……
アンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の圧電素子を有する駆動部と、第２の圧
   電素子を有する検知部とを直交するように結合配
   置するとともに、交流駆動電圧を前記第１の圧電
   素子に印加して前記駆動部および前記検知部を振
   動駆動させた時にその摺動方向と直交する方向の
   前記検知部の振動作用にて前記第２の圧電素子よ
   り発生する交流電圧をうけて角速度を検出する検
   出手段を設けた角速度センサにおいて、 前記駆動部と前記検知部との間の容量結合に基
   づいて前記駆動部から前記検知部にもれる交流電
   圧を検出する第３の圧電素子を前記検知部に設
   け、 さらに前記検出手段は、前記第２の圧電素子よ
   り出力される交流電圧と前記第３の圧電素子より
   出力される交流電圧との差の電圧を検出する差電
   圧検出手段を含み、この差電圧検出手段からの出
   力信号により角速度信号を得る ことを特徴とする角速度センサ。