JPH05248873A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動ジャイロInfo
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- JPH05248873A JPH05248873A JP4049577A JP4957792A JPH05248873A JP H05248873 A JPH05248873 A JP H05248873A JP 4049577 A JP4049577 A JP 4049577A JP 4957792 A JP4957792 A JP 4957792A JP H05248873 A JPH05248873 A JP H05248873A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- value
- piezoelectric ceramic
- vibrator
- vibration
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分極処理する領域を限定することによって、
振動子特性を劣化させることなく、分極による温度特性
への影響を極力少なくして温度特性の優れた圧電振動ジ
ャイロを提供することである。 【構成】 断面円形状の圧電セラミックス体の周面上
に，間隔をおいて帯状電極を長手方向に施した圧電振動
ジャイロにおいて、前記帯状電極の長さをＬｄ，前記圧
電セラミックス体の軸方向長をＬとし、前記ＬｄとＬと
の比率を０．２≦Ｌｄ／Ｌ≦０．５５に設定して構成さ
れている。
振動子特性を劣化させることなく、分極による温度特性
への影響を極力少なくして温度特性の優れた圧電振動ジ
ャイロを提供することである。 【構成】 断面円形状の圧電セラミックス体の周面上
に，間隔をおいて帯状電極を長手方向に施した圧電振動
ジャイロにおいて、前記帯状電極の長さをＬｄ，前記圧
電セラミックス体の軸方向長をＬとし、前記ＬｄとＬと
の比率を０．２≦Ｌｄ／Ｌ≦０．５５に設定して構成さ
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶や自動車等の移動
体自身及びこれに搭載される機器の姿勢制御や、自動車
のナビゲ−ションシステムなどにもちいられるジャイロ
スコ−プの内、特に圧電振動子の超音波振動を用いた圧
電振動ジャイロに関する。
体自身及びこれに搭載される機器の姿勢制御や、自動車
のナビゲ−ションシステムなどにもちいられるジャイロ
スコ−プの内、特に圧電振動子の超音波振動を用いた圧
電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】振動ジャイロは、振動している物体に回
転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方向に
コリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャイロ
スコ−プである。一般に直行する二つの子となる方向の
振動を励振可能に構成した複合振動系において、一方の
振動を励振した状態で、振動子を回転させると、前述の
コリオリ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が働
き、他方の振動が励振される。この振動の大きさは入力
側の振動の大きさおよび回転角速度に比例するため、入
力電圧を一定にした状態では、この振動の大きさに比例
した出力電圧の大きさから回転角速度の大きさを求める
ことができる。
転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方向に
コリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャイロ
スコ−プである。一般に直行する二つの子となる方向の
振動を励振可能に構成した複合振動系において、一方の
振動を励振した状態で、振動子を回転させると、前述の
コリオリ力の作用によりこの振動と直角な方向に力が働
き、他方の振動が励振される。この振動の大きさは入力
側の振動の大きさおよび回転角速度に比例するため、入
力電圧を一定にした状態では、この振動の大きさに比例
した出力電圧の大きさから回転角速度の大きさを求める
ことができる。
【０００３】圧電セラミックス円柱の外周面に帯状電極
を形成し、この帯状電極を用いて分極および駆動・検出
を行う圧電振動ジャイロについては、すでに、特願平２
−３３５９８７等で示されている。
を形成し、この帯状電極を用いて分極および駆動・検出
を行う圧電振動ジャイロについては、すでに、特願平２
−３３５９８７等で示されている。
【０００４】この先願発明の圧電振動ジャイロにおい
て、帯状電極は、前記圧電セラミックス円柱の軸方向長
の約７０％の長さになっており、前記圧電セラミックス
円柱の外周面上に、曲面スクリ−ン印刷で直接形成する
かあるいはメッキ等で全面に形成された電極の不要部分
をフォトエッチングにより除去することにより容易に得
られる。又、圧電セラミックス円柱の外周面上に、帯状
電極を施すことにより圧電振動子が得られる。
て、帯状電極は、前記圧電セラミックス円柱の軸方向長
の約７０％の長さになっており、前記圧電セラミックス
円柱の外周面上に、曲面スクリ−ン印刷で直接形成する
かあるいはメッキ等で全面に形成された電極の不要部分
をフォトエッチングにより除去することにより容易に得
られる。又、圧電セラミックス円柱の外周面上に、帯状
電極を施すことにより圧電振動子が得られる。
【０００５】この帯状電極を用いて、まず前記圧電セラ
ミックス円柱を前記帯状電極の長さ方向と直角な方向に
分極させ、次に前記帯状電極の一部に入力電圧を印加し
て圧電振動子に屈曲振動をおこさせる。この状態で圧電
振動子をその中心軸に平行な軸を中心にして回転させる
と、圧電振動子には前記屈曲振動の振動方向と直角な方
向にコリオリ力が発生し、この方向に屈曲振動が発生す
る。その結果、帯状電極には、回転角速度の大きさに比
例した電圧が発生する。
ミックス円柱を前記帯状電極の長さ方向と直角な方向に
分極させ、次に前記帯状電極の一部に入力電圧を印加し
て圧電振動子に屈曲振動をおこさせる。この状態で圧電
振動子をその中心軸に平行な軸を中心にして回転させる
と、圧電振動子には前記屈曲振動の振動方向と直角な方
向にコリオリ力が発生し、この方向に屈曲振動が発生す
る。その結果、帯状電極には、回転角速度の大きさに比
例した電圧が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の圧電振動ジャイ
ロは、圧電セラミックス円柱の外周面上に複数個の帯状
電極を配置しただけの簡単な構造であり、帯状電極を圧
電セラミックス円柱の外周面上に接着するにあたり、接
着剤を使用しないため、接着層のばらつきがなくなり、
接着剤特性の温度変化に伴う変動が少なくなる。そのた
め、圧電振動子の特性変動が少なくなるという利点があ
る。その反面、前記圧電振動子が圧電セラミックスその
ものであるため、周囲温度の変化に伴って、振動子の特
性の変化が大きくなるという問題点がある。
ロは、圧電セラミックス円柱の外周面上に複数個の帯状
電極を配置しただけの簡単な構造であり、帯状電極を圧
電セラミックス円柱の外周面上に接着するにあたり、接
着剤を使用しないため、接着層のばらつきがなくなり、
接着剤特性の温度変化に伴う変動が少なくなる。そのた
め、圧電振動子の特性変動が少なくなるという利点があ
る。その反面、前記圧電振動子が圧電セラミックスその
ものであるため、周囲温度の変化に伴って、振動子の特
性の変化が大きくなるという問題点がある。
【０００７】本発明の課題は、上記問題点を解決するた
めの圧電振動ジャイロを提供することである。
めの圧電振動ジャイロを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、断面円
形状の圧電セラミックス体の周面上に，間隔をおいて帯
状電極を軸方向に施した圧電振動ジャイロにおいて、前
記帯状電極の長さをＬｄ，前記圧電セラミックス体の軸
方向長をＬとし、前記ＬｄとＬとの比率を０．２≦Ｌｄ
／Ｌ≦０．５５としたことを特徴とする特徴とする圧電
振動ジャイロが得られる。
形状の圧電セラミックス体の周面上に，間隔をおいて帯
状電極を軸方向に施した圧電振動ジャイロにおいて、前
記帯状電極の長さをＬｄ，前記圧電セラミックス体の軸
方向長をＬとし、前記ＬｄとＬとの比率を０．２≦Ｌｄ
／Ｌ≦０．５５としたことを特徴とする特徴とする圧電
振動ジャイロが得られる。
【０００９】
【実施例】図１〜図５を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１０】図１は、本発明の圧電振動ジャイロに用い
られる圧電振動子の構造を示す斜視図である。
られる圧電振動子の構造を示す斜視図である。
【００１１】図１において、圧電振動子１は、圧電セラ
ミックス円柱２の外周面上に等間隔をおいて、帯状電極
３を軸方向に施して形成されており、帯状電極３の長さ
をＬｄ，圧電セラミックス円柱２の軸方向長をＬとし、
前記Ｌに対する前記Ｌｄの割合をＬｄ／Ｌとする。
ミックス円柱２の外周面上に等間隔をおいて、帯状電極
３を軸方向に施して形成されており、帯状電極３の長さ
をＬｄ，圧電セラミックス円柱２の軸方向長をＬとし、
前記Ｌに対する前記Ｌｄの割合をＬｄ／Ｌとする。
【００１２】図２のグラフは、横軸にＬｄ／Ｌの値を、
縦軸に容量比γをとり、Ｌｄ／Ｌの値を０．２〜０．７
の範囲内で変化させた場合の容量比γをプロットしてあ
る。
縦軸に容量比γをとり、Ｌｄ／Ｌの値を０．２〜０．７
の範囲内で変化させた場合の容量比γをプロットしてあ
る。
【００１３】尚、容量比γは、振動子の電気−機械変換
効率の良否を表し、容量比γの値が小さい程その振動子
特性はすぐれている。しかし、振動ジャイロとして機能
するには、上限として容量比γが７０〜１００程度まで
あれば、充分である。換言すれば、容量比γの許容され
得る上限は、約７０〜１００である。
効率の良否を表し、容量比γの値が小さい程その振動子
特性はすぐれている。しかし、振動ジャイロとして機能
するには、上限として容量比γが７０〜１００程度まで
あれば、充分である。換言すれば、容量比γの許容され
得る上限は、約７０〜１００である。
【００１４】このグラフからわかるように、容量比γの
値が０．５〜０．６付近で極値をもち、かつ、下に凸の
曲線で描かれており、Ｌｄ／Ｌの値が０．５５付近の
時、容量比γの値は最も小さくなり、振動子特性が非常
に良くなっている。又、Ｌｄ／Ｌの値が０．２の時も、
容量比γの値が１００以下であり許容範囲内であること
もわかる。
値が０．５〜０．６付近で極値をもち、かつ、下に凸の
曲線で描かれており、Ｌｄ／Ｌの値が０．５５付近の
時、容量比γの値は最も小さくなり、振動子特性が非常
に良くなっている。又、Ｌｄ／Ｌの値が０．２の時も、
容量比γの値が１００以下であり許容範囲内であること
もわかる。
【００１５】図３のグラフは、横軸にＬｄ／Ｌの値を、
縦軸に機械的品質係数Ｑをとり、Ｌｄ／Ｌの値を０．３
〜０．７の範囲内で変化させた場合の機械的品質係数Ｑ
をプロットしてある。
縦軸に機械的品質係数Ｑをとり、Ｌｄ／Ｌの値を０．３
〜０．７の範囲内で変化させた場合の機械的品質係数Ｑ
をプロットしてある。
【００１６】尚、当業者において、経験上この機械的品
質係数Ｑの値は、約５００以上が適当であり、かつ、機
械的品質係数Ｑの値が大きいほど振動ジャイロの出力感
度が高いと認識されている。
質係数Ｑの値は、約５００以上が適当であり、かつ、機
械的品質係数Ｑの値が大きいほど振動ジャイロの出力感
度が高いと認識されている。
【００１７】図３のグラフから、Ｌｄ／Ｌの値が０．５
５以下において、機械的品質係数Ｑの値は５００以上と
なっていることが容易にわかる。即ち、Ｌｄ／Ｌの値が
０．５５以下のときが適当であることが証明される。
５以下において、機械的品質係数Ｑの値は５００以上と
なっていることが容易にわかる。即ち、Ｌｄ／Ｌの値が
０．５５以下のときが適当であることが証明される。
【００１８】図４のグラフは、経過時間を横軸に、共振
周波数の変化量Δｆおよび振動子１の周囲温度を縦軸に
とり、３種類のＬｄ／Ｌの値（Ｌｄ／Ｌ＝０．３，０．
５，０．７）について、それぞれ曲線ａ，ｂ，ｃで、共
振周波数の変化量Δｆをプロットしてある。尚、この測
定は、振動子１の周囲温度を、１０時間の経過の間に０
℃〜２５℃の範囲で変化させておこなわれ、その温度変
化グラフは、図４の縦軸における０より上側の領域に示
されている。又、共振周波数の変化量Δｆが縦軸の負の
領域に示されているのは、基準となる共振周波数が、周
囲温度変化とともに減少することを示している。
周波数の変化量Δｆおよび振動子１の周囲温度を縦軸に
とり、３種類のＬｄ／Ｌの値（Ｌｄ／Ｌ＝０．３，０．
５，０．７）について、それぞれ曲線ａ，ｂ，ｃで、共
振周波数の変化量Δｆをプロットしてある。尚、この測
定は、振動子１の周囲温度を、１０時間の経過の間に０
℃〜２５℃の範囲で変化させておこなわれ、その温度変
化グラフは、図４の縦軸における０より上側の領域に示
されている。又、共振周波数の変化量Δｆが縦軸の負の
領域に示されているのは、基準となる共振周波数が、周
囲温度変化とともに減少することを示している。
【００１９】尚、共振周波数の温度変化量Δｆが小さい
程、振動ジャイロは、安定した駆動・検出が行われる。
程、振動ジャイロは、安定した駆動・検出が行われる。
【００２０】図４のグラフから、Ｌｄ／Ｌの値が小さい
程共振周波数の温度変化量Δｆが小さくなり、安定した
駆動・検出が行われることは容易にわかる。
程共振周波数の温度変化量Δｆが小さくなり、安定した
駆動・検出が行われることは容易にわかる。
【００２１】図５のグラフは、横軸にＬｄ／Ｌの値を、
縦軸に共振周波数の温度係数Ｔｋをとり、Ｌｄ／Ｌの値
を０．３〜０．７の範囲内で変化させた場合の共振周波
数の温度係数Ｔｋをプロットしてある。
縦軸に共振周波数の温度係数Ｔｋをとり、Ｌｄ／Ｌの値
を０．３〜０．７の範囲内で変化させた場合の共振周波
数の温度係数Ｔｋをプロットしてある。
【００２２】尚、この温度係数Ｔｋは、図４における共
振周波数の温度特性から求めたもので、Δｆに比例す
る。それ故温度係数Ｔｋが小さいほど振動子特性が良く
なる。
振周波数の温度特性から求めたもので、Δｆに比例す
る。それ故温度係数Ｔｋが小さいほど振動子特性が良く
なる。
【００２３】又、当業者において、経験上この温度係数
Ｔｋの値が、約３０×１０-6／℃以下のとき適当である
と認識されている図５のグラフから、Ｌｄ／Ｌの値が小
さいほど温度係数Ｔｋが小さくなり、振動子特性が良く
なることがわかる。
Ｔｋの値が、約３０×１０-6／℃以下のとき適当である
と認識されている図５のグラフから、Ｌｄ／Ｌの値が小
さいほど温度係数Ｔｋが小さくなり、振動子特性が良く
なることがわかる。
【００２４】又、Ｌｄ／Ｌの値が０．５５以下におい
て、温度係数Ｔｋの値は３０×１０-6／℃以下となって
いることが容易にわかる。即ち、Ｌｄ／Ｌの値が０．５
５以下のときが適当であることが証明される。
て、温度係数Ｔｋの値は３０×１０-6／℃以下となって
いることが容易にわかる。即ち、Ｌｄ／Ｌの値が０．５
５以下のときが適当であることが証明される。
【００２５】尚、一般に、帯状電極の長さが、圧電振動
子の軸方向長に対して短くなればなるほど圧電振動ジャ
イロの出力電圧が小さくなる。しかし、Ｌｄ／Ｌの値が
０．２以上であれば、問題はない。
子の軸方向長に対して短くなればなるほど圧電振動ジャ
イロの出力電圧が小さくなる。しかし、Ｌｄ／Ｌの値が
０．２以上であれば、問題はない。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、帯状電極の長さをＬ
ｄ，前記圧電セラミックス体の軸方向長をＬとし、前記
ＬｄとＬとの比率を０．２≦Ｌｄ／Ｌ≦０．５５にし、
分極処理する領域を限定することによって、振動子特性
を劣化させることなく、分極による温度特性への影響を
極力少なくして温度特性の優れた圧電振動ジャイロが得
られる。
ｄ，前記圧電セラミックス体の軸方向長をＬとし、前記
ＬｄとＬとの比率を０．２≦Ｌｄ／Ｌ≦０．５５にし、
分極処理する領域を限定することによって、振動子特性
を劣化させることなく、分極による温度特性への影響を
極力少なくして温度特性の優れた圧電振動ジャイロが得
られる。
【図１】本発明の圧電振動ジャイロに用いられる圧電振
動子の構造を示す斜視図である。
動子の構造を示す斜視図である。
【図２】振動子長さに対する電極長さ（以下，Ｌｄ／Ｌ
とする。）と容量比γとの相対関係を示したグラフであ
る。
とする。）と容量比γとの相対関係を示したグラフであ
る。
【図３】Ｌｄ／Ｌと機械的品質係数Ｑとの相対関係を示
したグラフである。
したグラフである。
【図４】Ｌｄ／Ｌと共振周波数の温度変化量との相対関
係を示したグラフである。
係を示したグラフである。
【図５】Ｌｄ／Ｌと共振周波数の温度係数Ｔｋとの相対
関係を示したグラフである。
関係を示したグラフである。
１ 圧電振動子 ２ 圧電セラミックス円柱 ３ 帯状電極
Claims (1)
- 【請求項１】 断面円形状の圧電セラミックス体の周面
上に，間隔をおいて帯状電極を軸方向に施した圧電振動
ジャイロにおいて、前記帯状電極の長さをＬｄ，前記圧
電セラミックス体の軸方向長をＬとし、前記ＬｄとＬと
の比率を０．２≦Ｌｄ／Ｌ≦０．５５としたことを特徴
とする特徴とする圧電振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049577A JPH05248873A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 圧電振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4049577A JPH05248873A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 圧電振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248873A true JPH05248873A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12835074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4049577A Pending JPH05248873A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 圧電振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05248873A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071692A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049577A patent/JPH05248873A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007071692A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Nec Tokin Corp | 圧電振動ジャイロ用振動子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010613 |