JPH0579844A - Piezoelectric vibration gyro - Google Patents
Piezoelectric vibration gyroInfo
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- JPH0579844A JPH0579844A JP3023844A JP2384491A JPH0579844A JP H0579844 A JPH0579844 A JP H0579844A JP 3023844 A JP3023844 A JP 3023844A JP 2384491 A JP2384491 A JP 2384491A JP H0579844 A JPH0579844 A JP H0579844A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単で、接着剤が不要で、特性のばら
つきが少なく、かつ、簡単な電気回路により無回転時の
零バランス調整が可能である圧電振動ジャイロを提供す
ることにある。
【構成】 圧電セラミックス円柱１０の外周面に円周を
等分する２ｎ（ｎは３以上の整数）個の帯状電極２ｌを
圧電セラミックス円柱１０の長さ方向と平行に形成し、
これらのうち１個の帯状電極２ｌの中心線と圧電セラミ
ックス円柱１０の中心軸とを含む面を対称面とする位置
にあるｍ（ｍは自然数）(57) [Abstract] [Purpose] To provide a piezoelectric vibrating gyro that has a simple structure, does not require an adhesive, has less variation in characteristics, and is capable of zero-balance adjustment without rotation with a simple electric circuit. Especially. [Structure] 2n (n is an integer of 3 or more) strip electrodes 2l equally dividing the circumference are formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder 10 in parallel with the length direction of the piezoelectric ceramic cylinder 10.
M (m is a natural number) at a position where the plane including the center line of one strip electrode 2l and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10 is a plane of symmetry.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、船舶および自動車など
の移動体自体およびこれに搭載される機器の姿勢制御お
よび自動車のナビゲ−ションシステムなどに用いられる
圧電振動ジャイロに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibrating gyroscope used for a posture control of a moving body such as a ship and an automobile and equipment mounted on the moving body itself and a navigation system of the automobile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転加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現象を利用したものであ
る。一般に、直交する二つの異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、この振動の方向と直角
な方向にコリオリ力が働き、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。2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyro utilizes a phenomenon in which, when rotational acceleration is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibrating direction. Generally, in a complex vibration system configured to be able to excite vibrations in two different directions orthogonal to each other, when a vibrator is rotated with one vibration being excited, Coriolis force acts in a direction perpendicular to this vibration direction, The other vibration is excited.
Since the magnitude of this vibration is proportional to the magnitude of the input-side vibration and the rotational angular velocity, when the input voltage is kept constant, the magnitude of the output angular voltage proportional to the magnitude of this vibration causes the magnitude of the rotational angular velocity to change. Can be asked.
【０００３】第１３図は、従来の圧電振動ジャイロの一
例を示す概略図である。この圧電振動ジャイロは、音叉
振動子を構成する振動音片１０１，１０１´の先端に振
動音片１０１，１０１´の振動方向と直角な方向に振動
するように構成された振動音片１０２，１０２´が付加
されている。振動音片１０１，１０１´および１０２，
１０２´は、金属で構成され、各々には両面に電極が形
成され，かつ、厚さ方向に分極された圧電セラミックス
薄板１０３，１０４，１０５，１０６が接合されてい
る。入力側の圧電セラミックス薄板１０３，１０４に、
先端部の振動音片１０２，１０２´を含めた振動音片１
０１，１０１´の共振周波数に等しい周波数の駆動電圧
を印加して振動音片１０１，１０１´を励振する。この
とき、振動音片１０２，１０２´はそれぞれ振動音片１
０１，１０１´と一緒に振動するが、振動音片１０２，
１０２´自体は振動音片１０１，１０１´の振動方向と
直角な方向には振動しない。しかし、この状態で音叉振
動子を図に示すように振動音片１０１，１０１´，１０
２，１０２´の中心を軸にして回転させると、コリオリ
力の作用により振動音片１０１，１０１´の振動方向と
直角な方向に力が作用し振動音片１０２，１０２´を振
動させる。その結果、出力側の圧電セラミックス薄板１
０５，１０６には回転角速度に比例した電圧が発生す
る。FIG. 13 is a schematic view showing an example of a conventional piezoelectric vibrating gyro. This piezoelectric vibrating gyro is a vibrating sound piece 102, 102 configured to vibrate in a direction perpendicular to the vibrating direction of the vibrating sound piece 101, 101 'at the tip of the vibrating sound piece 101, 101' constituting a tuning fork vibrator. ´ is added. Vibrating sound pieces 101, 101 'and 102,
Reference numeral 102 'is made of metal, and electrodes are formed on both sides of each of them, and piezoelectric ceramic thin plates 103, 104, 105, 106 polarized in the thickness direction are joined to each other. On the piezoelectric ceramic thin plates 103 and 104 on the input side,
Vibrating sound piece 1 including vibrating sound piece 102, 102 'at the tip
A driving voltage having a frequency equal to the resonance frequency of 01, 101 'is applied to excite the vibrating sound pieces 101, 101'. At this time, the vibrating sound pieces 102 and 102 'are respectively the vibrating sound piece 1
It vibrates together with 01, 101 ', but vibrating sound piece 102,
102 'itself does not vibrate in the direction perpendicular to the vibrating direction of the vibrating sound pieces 101, 101'. However, in this state, the tuning fork vibrators are vibrated as shown in the figure.
When rotated about the center of 2, 102 ', a force acts in a direction perpendicular to the vibrating direction of the vibrating sound pieces 101, 101' due to the action of the Coriolis force to vibrate the vibrating sound pieces 102, 102 '. As a result, the piezoelectric ceramic thin plate 1 on the output side
A voltage proportional to the rotational angular velocity is generated at 05 and 106.
【０００４】第１４図は、従来の圧電振動ジャイロの他
の例を示す概略図である。この圧電振動ジャイロは、断
面が正方形である金属柱１０７の隣り合う面に、両面に
電極が形成されるとともに厚さ方向に分極された圧電セ
ラミックス薄板１０８，１０９が接合されている。金属
柱１０７は、互いに直角な二つの方向にほぼ同じ共振周
波数で屈曲振動が可能であり、かつ、圧電セラミックス
薄板１０８にこの共振周波数に等しい周波数の電圧を印
加すると、圧電セラミックス薄板１０８を接合した面が
凹凸となる方向に屈曲振動する。この状態では、金属柱
１０７の圧電セラミックス薄板１０９には電圧が発生し
ないが、金属柱１０７を長さ方向を軸として回転させる
と、コリオリ力の作用により金属柱１０７は圧電セラミ
ックス薄板１０９を接合した面が凹凸となる方向に屈曲
振動し、圧電セラミックス薄板１０９に回転角速度に比
例した電圧が発生する。また、第１５図も、従来の圧電
振動ジャイロの他の例を示す概略図である。この圧電振
動ジャイロは、断面が正三角形である金属三角柱１１０
の三つの面のほぼ中央部に、それぞれ両面に電極がされ
ているとともに厚さ方向に分極された圧電セラミックス
薄板１１１，１１２，１１３が接合されている。金属三
角柱１１０は、それぞれの辺とこれに向かい合う頂点を
結ぶ方向に、ほぼ同じ共振周波数で屈曲振動が可能であ
り、第１６図に示すように、一つの圧電セラミックス薄
板１１１にこの共振周波数にほぼ等しい周波数の電圧を
印加すると、圧電セラミックス薄板１１１を接合した面
が凹凸となる方向に屈曲振動する。FIG. 14 is a schematic view showing another example of a conventional piezoelectric vibrating gyro. In this piezoelectric vibrating gyro, electrodes are formed on both surfaces and piezoelectric ceramic thin plates 108 and 109 polarized in the thickness direction are bonded to adjacent surfaces of a metal column 107 having a square cross section. The metal column 107 can flexurally vibrate in two directions perpendicular to each other at substantially the same resonance frequency, and when a voltage having a frequency equal to this resonance frequency is applied to the piezoelectric ceramic thin plate 108, the piezoelectric ceramic thin plate 108 is bonded. Flexural vibration occurs in the direction in which the surface becomes uneven. In this state, no voltage is generated in the piezoelectric ceramic thin plate 109 of the metal column 107, but when the metal column 107 is rotated about the length direction, the metal column 107 joins the piezoelectric ceramic thin plate 109 by the action of Coriolis force. The piezoelectric ceramic thin plate 109 generates a voltage proportional to the rotational angular velocity due to flexural vibration in the direction in which the surface becomes uneven. FIG. 15 is also a schematic view showing another example of the conventional piezoelectric vibration gyro. This piezoelectric vibrating gyro has a metal triangular prism 110 whose section is an equilateral triangle.
The piezoelectric ceramic thin plates 111, 112, 113 polarized in the thickness direction are bonded to the substantially central portions of the three surfaces, respectively, with electrodes on both surfaces. The metal triangular prism 110 is capable of flexural vibration at substantially the same resonance frequency in the direction connecting the respective sides and the facing apexes thereof, and as shown in FIG. 16, one piezoelectric ceramic thin plate 111 has substantially the same resonance frequency. When voltages having the same frequency are applied, the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 111 is joined flexurally vibrates in a direction in which it becomes uneven.
【０００５】また、第１７図に示すように、隣り合う２
つの圧電セラミックス薄板１１１、１１２に同一振幅、
同一位相の金属三角柱１１０の共振周波数に等しい周波
数の電圧を印加すると、金属三角柱１１０は、圧電セラ
ミックス薄板１１１を接合した面が凹凸となる方向の屈
曲振動と、圧電セラミックス薄板１１２を接合した面が
凹凸となる方向の屈曲振動とが合成されて、残りの圧電
セラミックス薄板１１３を接合した面が凹凸となる方向
（矢印方向）に屈曲振動する。一方、第１８図に示すよ
うに、隣り合う２つの圧電セラミックス薄板１１１、１
１２に同一振幅、逆位相の金属三角柱１１０の共振周波
数にほぼ等しい周波数の電圧を印加すると、金属三角柱
１１０は、圧電セラミックス薄板１１１を接合した面が
凹凸となる方向の屈曲振動と、圧電セラミックス薄板１
１２を接合した面が凹凸となる方向の屈曲振動とが合成
されて、残りの圧電セラミックス薄板１１３を接合した
面と平行な方向（矢印方向）に屈曲振動する。Also, as shown in FIG.
The two piezoelectric ceramic thin plates 111 and 112 have the same amplitude,
When a voltage having a frequency equal to the resonance frequency of the metal triangular prisms 110 of the same phase is applied, the metal triangular prisms 110 have a bending vibration in a direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 111 is bonded becomes uneven and the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 112 is bonded. The flexural vibration in the direction of the unevenness is combined, and the surface to which the remaining piezoelectric ceramic thin plate 113 is bonded vibrates in the direction of the unevenness (arrow direction). On the other hand, as shown in FIG. 18, two adjacent piezoelectric ceramic thin plates 111, 1
When a voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the metal triangular prism 110 having the same amplitude and the opposite phase is applied to the metal plate 12, the metal triangular prism 110 causes the bending vibration in the direction in which the surface to which the piezoelectric ceramic thin plate 111 is joined becomes uneven and the piezoelectric ceramic thin plate. 1
The bending vibration in the direction in which the surface where the 12 is bonded becomes uneven is combined, and the bending vibration is performed in the direction (arrow direction) parallel to the surface where the remaining piezoelectric ceramic thin plate 113 is bonded.
【０００６】第１７図の状態で金属三角柱１１０を長さ
方向の中心を軸にして回転させるとコリオリ力の作用に
より金属三角柱１１０には第１９図に示すように、圧電
セラミックス薄板１１３を接合した面が凹凸となる方向
と直角な方向に屈曲振動する。第１８図に示したよう
に、金属三角柱１１０の圧電セラミックス薄板１１３と
平行な方向の屈曲振動は圧電セラミックス薄板１１１、
１１２に同一振幅、逆位相の電圧を印加することによっ
て得られるため、逆の効果により金属三角柱１１０を圧
電セラミックス薄板１１３と平行な方向に屈曲振動させ
た場合には圧電セラミックス薄板１１１、１１２に同一
振幅、逆位相の電圧が発生し、駆動のために圧電セラミ
ックス薄板１１１、１１２に印加されている電圧の一方
がその分減少し、他方がその分増加する。従って、圧電
セラミックス薄板１１１、１１２の端子電圧の差の電圧
は金属三角柱１１０の回転角速度に比例した電圧とな
る。When the metal triangular prism 110 is rotated about the center in the longitudinal direction in the state shown in FIG. 17, a piezoelectric ceramic thin plate 113 is bonded to the metal triangular prism 110 by the action of the Coriolis force as shown in FIG. Flexural vibration occurs in a direction perpendicular to the direction in which the surface becomes uneven. As shown in FIG. 18, the bending vibration of the metal triangular prism 110 in the direction parallel to the piezoelectric ceramic thin plate 113 causes the piezoelectric ceramic thin plate 111,
Since it is obtained by applying voltages of the same amplitude and opposite phase to 112, when the metal triangular prism 110 is flexurally vibrated in a direction parallel to the piezoelectric ceramic thin plate 113 by the opposite effect, the piezoelectric ceramic thin plates 111 and 112 have the same effect. Voltages with amplitude and opposite phase are generated, and one of the voltages applied to the piezoelectric ceramic thin plates 111 and 112 for driving decreases by that amount, and the other increases by that amount. Therefore, the voltage difference between the terminal voltages of the piezoelectric ceramic thin plates 111 and 112 becomes a voltage proportional to the angular velocity of rotation of the metal triangular prism 110.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】第１３図乃至第１９図
に示した従来の圧電振動ジャイロにおいては、いずれも
振動音片と圧電セラミックス薄板を接着剤で接合してお
り、接着位置のばらつきまたは接着剤の層の厚さのばら
つきなどにより、圧電振動ジャイロの特性が変化すると
いう問題があった。また、第１３図に示した従来の圧電
振動ジャイロにおいては、振動音片１０１，１０１´と
１０２，１０２´を直角に接合する必要があるので、精
度良く組み立てるのが難しいという問題があった。さら
に、第１３図および第１４図示した従来の圧電振動ジャ
イロにおいては、励振側の振動方向が検出側の振動方向
とが精度良く直交していない場合には、圧電振動ジャイ
ロを回転させないときにも出力電圧が発生し、零バラン
スを調整するために経験および勘により振動音片の一部
を機械的に削って調整をする必要があった。本発明の課
題は、構造が簡単であり、接着剤が不要であり、かつ、
特性のばらつきが少ない圧電振動ジャイロを提供するこ
とにある。また、本発明の他の課題は、研削等の機械的
手段によらず、簡単な電気回路により無回転時の零バラ
ンス調整が可能である圧電振動ジャイロを提供すること
にある。In all of the conventional piezoelectric vibrating gyros shown in FIGS. 13 to 19, the vibrating sound piece and the piezoelectric ceramic thin plate are bonded by an adhesive, and the variation in the bonding position or There is a problem that the characteristics of the piezoelectric vibrating gyro change due to variations in the thickness of the adhesive layer. Further, in the conventional piezoelectric vibrating gyro shown in FIG. 13, it is necessary to join the vibrating sound pieces 101, 101 ′ and 102, 102 ′ at a right angle, which makes it difficult to assemble them with high accuracy. Further, in the conventional piezoelectric vibration gyro shown in FIGS. 13 and 14, when the vibration direction on the excitation side is not precisely orthogonal to the vibration direction on the detection side, even when the piezoelectric vibration gyro is not rotated. An output voltage was generated, and it was necessary to mechanically scrape a part of the vibrating sound piece and adjust it for experience and intuition in order to adjust the zero balance. An object of the present invention is that the structure is simple, no adhesive is required, and
It is to provide a piezoelectric vibrating gyro with less variation in characteristics. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating gyro that is capable of zero balance adjustment without rotation by a simple electric circuit without using mechanical means such as grinding.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックス円柱の外周面に円周を等分する２ｎ（ｎは３
以上の整数とする）個の帯状電極を前記圧電セラミック
ス円柱の長さ方向と平行に形成し、これらの帯状電極の
うち１個の帯状電極の中心線と前記圧電セラミックス円
柱の中心軸とを含む面を対称面とする位置にあるｍ（ｍ
は自然数とする）個の帯状電極間隙部に前記圧電セラミ
ックス円柱の屈曲振動モ−ドの共振周波数にほぼ等しい
周波数の励振用の交流電圧を印加して前記圧電セラミッ
クス円柱をほぼ前記対称面の方向に屈曲振動させ、か
つ、前記対称面を中心として対称の位置にある１または
複数個の帯状電極間隙部に発生する電圧を検出するよう
にしたことを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。According to the present invention, 2n (n is 3) that divides the circumference into equal parts on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder.
(The above integers) strip electrodes are formed in parallel with the length direction of the piezoelectric ceramic cylinder, and the center line of one of these strip electrodes and the central axis of the piezoelectric ceramic column are included. M at the position where the plane is the plane of symmetry (m
Is a natural number) and an AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder is applied to the gaps between the strip electrodes to move the piezoelectric ceramic cylinder substantially in the direction of the symmetry plane. A piezoelectric vibrating gyro is obtained which is characterized by being flexurally vibrated and detecting a voltage generated in one or a plurality of strip-shaped electrode gap portions located symmetrically with respect to the plane of symmetry.
【０００９】また、本発明によれば、前記圧電振動ジャ
イロにおいて、前記帯状電極を互いに１個おきに接続し
てなることを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。
また、本発明によれば、前記圧電振動ジャイロにおい
て、前記帯状電極を互いに１個おきに接続し、かつ、一
体的に接続された一方の前記帯状電極をア−スしたこと
を特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。また、本発
明によれば、前記圧電振動ジャイロにおいて、前記対称
面を中心として対称な位置にある前記帯状電極間隙部の
それぞれに引加する交流電圧の振幅の大きさを調整可能
としたことを特徴とする圧電振動ジャイロが得られる。Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, a piezoelectric vibrating gyro characterized in that the strip electrodes are connected to each other is obtained.
Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, every other strip-shaped electrode is connected to each other, and one strip-shaped electrode integrally connected is grounded. A vibrating gyro is obtained. Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, it is possible to adjust the magnitude of the amplitude of the AC voltage applied to each of the strip-shaped electrode gap portions located symmetrically with respect to the plane of symmetry. A characteristic piezoelectric vibrating gyro is obtained.
【００１０】また、本発明によれば、円柱体または中心
部に長手方向へ貫通孔が形成された円柱体からなる圧電
セラミックス円柱の外周面上の円周を等分する位置に長
さ方向と平行に６個または８個の帯状電極を形成し、こ
れらの帯状電極を互いに１個おきに接続して２端子とし
て分極処理を施し、分極処理後１個の帯状電極の中心線
と前記圧電セラミックス円柱の中心軸を含む面を対称面
とする位置にある１個ずつまたは２個ずつの帯状電極間
隙部それぞれに周波数が前記圧電セラミックス円柱の屈
曲振動モ−ドの共振周波数にほぼ等しい、同一周波数か
つ同一振幅の励振用の交流電圧を印加して前記圧電セラ
ミックス円柱をほぼ前記対称面の方向に屈曲振動させ、
かつ、前記対称面に対して対称の位置にある前記励振用
の帯状電極間隙部またはこれらとは別の１個ずつまたは
２個ずつの帯状電極間隙部のそれぞれに発生する電圧の
差を検出するように構成したことを特徴とする圧電振動
ジャイロが得られる。Further, according to the present invention, the piezoelectric ceramics columnar body composed of a columnar body or a columnar body having a through hole formed in the central portion in the longitudinal direction is divided into equal parts on the outer circumference of the piezoelectric ceramics column. Six or eight strip-shaped electrodes are formed in parallel, every other strip-shaped electrodes are connected to each other and subjected to polarization treatment as two terminals, and after the polarization treatment, the center line of one strip-shaped electrode and the piezoelectric ceramics. The frequency is substantially equal to the resonance frequency of the flexural vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder in each of the one or two strip-shaped electrode gaps located at the position of symmetry with the plane including the central axis of the cylinder. And by applying an excitation AC voltage of the same amplitude to cause the piezoelectric ceramic cylinder to flexurally vibrate in the direction of the symmetry plane,
Further, a difference in voltage generated in each of the excitation strip electrode gaps located symmetrically with respect to the plane of symmetry or one or two strip electrode gaps different from these is detected. A piezoelectric vibrating gyro having the above-mentioned configuration is obtained.
【００１１】また、本発明によれば、円柱体または中心
部に長手方向へ貫通孔が形成された円柱体からなる圧電
セラミックス円柱の外周面上の円周を等分する位置に長
さ方向と平行に６個または８個の帯状電極を形成し、こ
れらの帯状電極を互いに個おきに接続して２端子として
分極処理を施し、分極処理後１個の帯状電極の中心線と
前記圧電セラミックス円柱の中心軸を含む面を対称面と
する位置にある１個ずつまたは２個ずつの帯状電極間隙
部それぞれ周波数が前記圧電セラミックス円柱の屈曲振
動モ−ドの共振周波数にほぼ等しい、同一周波数かつ異
なる振幅の励振用の交流電圧を印加して前記圧電セラミ
ックス円柱をほぼ前記対称面の方向に屈曲振動させ、か
つ、前記対称面に対して対称の位置にある前記励振用の
帯状電極間隙部とは別の１個ずつまたは２個ずつの帯状
電極間隙部のそれぞれに発生する電圧の差を検出するよ
うに構成したことを特徴とする圧電振動ジャイロが得ら
れる。Further, according to the present invention, the lengthwise direction is set at a position equally dividing the circumference on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder made of a cylinder body or a cylinder body having a through hole formed in the central portion in the longitudinal direction. Six or eight strip-shaped electrodes are formed in parallel, every other strip-shaped electrodes are connected to each other and subjected to polarization treatment as two terminals, and after the polarization treatment, the center line of one strip-shaped electrode and the piezoelectric ceramic cylinder The frequency of one or two strip-shaped electrode gaps located at the position of symmetry with the plane including the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder is approximately equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder, the same frequency and different. An excitation AC voltage having an amplitude is applied to cause the piezoelectric ceramic cylinder to flexurally vibrate in the direction of the symmetry plane, and the excitation strip-shaped electrode gap portion at a position symmetrical to the symmetry plane. Piezoelectric vibrating gyroscope is obtained which is characterized by being configured to detect the difference between the voltages generated in each of the strip electrode gap portion of another one by one by one or two.
【００１２】[0012]
【実施例】第１図は、本発明の圧電振動ジャイロの一実
施例の要部を示す斜視図である。第１図において符号１
０は本発明の圧電振動ジャイロに用いられる圧電セラミ
ックス円柱を示している。この圧電セラミックス円柱１
０の外周面には、２ｎ（ｎは３以上の整数とする）個の
帯状電極２ｌが形成されている。これらの帯状電極２ｌ
は、圧電セラミックス円柱の外周面の円周を２ｎ等分す
る位置に圧電セラミックス円柱の長さ方向と平行に形成
されている。これらの帯状電極２ｌは、曲面スクリ−ン
印刷により直接形成するか、または、メッキ等で全面に
電極を形成した後に不要部分をフォトエッチングにより
除去するにより形成することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view showing an essential part of an embodiment of a piezoelectric vibrating gyroscope according to the present invention. Reference numeral 1 in FIG.
Reference numeral 0 indicates a piezoelectric ceramic cylinder used in the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention. This piezoelectric ceramic cylinder 1
On the outer peripheral surface of 0, 2n (n is an integer of 3 or more) strip electrodes 2l are formed. These strip electrodes 2l
Are formed in parallel with the length direction of the piezoelectric ceramic cylinder at positions where the circumference of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder is equally divided into 2n. These strip electrodes 2l can be formed directly by curved surface screen printing, or can be formed by forming electrodes on the entire surface by plating or the like and then removing unnecessary portions by photoetching.
【００１３】以下説明を簡単にするためにｎが３である
場合すなわち前記圧電セラミックス円柱１０に６個の帯
状電極２ｌを形成した場合における圧電振動ジャイロの
実施例を説明する。第２図は、第１図に示した圧電セラ
ミックス円柱１０の外周面に６個の帯状電極１１，１
２，１３，１４，１５，１６を形成し、かつ、これらを
互いに１個おきに電気的に接続した場合に圧電セラミッ
クス円柱１０の断面方向における分極の向きを示す説明
図であり、分極の向きは点線で示されている。In order to simplify the description, an embodiment of the piezoelectric vibrating gyroscope in the case where n is 3, that is, in the case where six strip electrodes 2l are formed on the piezoelectric ceramic cylinder 10 will be described. FIG. 2 shows six strip-shaped electrodes 11, 1 on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder 10 shown in FIG.
It is explanatory drawing which shows the direction of polarization in the cross-sectional direction of the piezoelectric ceramic cylinder 10 when forming 2, 13, 14, 15, 16 and electrically connecting every other one. Is indicated by a dotted line.
【００１４】第３図は、本発明の圧電振動ジャイロの基
本動作原理を説明するための説明図である。第３図にお
いて、帯状電極１１，１２，１３，１４，１５，１６の
間に位置する圧電セラミックス円柱１０の帯状電極間隙
部をそれぞれＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５およびＧ６
とする。今、帯状電極間隙部Ｇ１に交流電圧を印加する
と、印加電界の向きが分極の向きと等しい場合には帯状
電極間隙部Ｇ１に伸び歪みが発生し、印加電界の向きが
分極の向きと逆である場合には帯状電極間隙部Ｇ１に縮
み歪みが発生する。従って、帯状電極間隙部Ｇ１に圧電
セラミックス円柱１０の屈曲振動モ−ドの共振周波数に
ほぼ等しい周波数の励振用の交流電圧を印加すると、圧
電セラミックス円柱１０は、ほぼ帯状電極間隙部Ｇ１の
中心線と圧電セラミックス円柱１０の中心軸とを含む面
に沿う矢印方向に屈曲振動する。第３図において、別の
駆動源により圧電セラミックス円柱１０が矢印方向に振
動している場合、圧電効果により帯状電極１１と１２の
間に電圧が発生する。FIG. 3 is an explanatory view for explaining the basic operation principle of the piezoelectric vibration gyro of the present invention. In FIG. 3, the strip-shaped electrode gap portions of the piezoelectric ceramic cylinder 10 located between the strip-shaped electrodes 11, 12, 13, 14, 15, 16 are respectively denoted by G1, G2, G3, G4, G5 and G6.
And Now, when an AC voltage is applied to the strip electrode gap G1, when the direction of the applied electric field is equal to the direction of polarization, extension strain occurs in the strip electrode gap G1, and the direction of the applied electric field is opposite to the direction of polarization. In some cases, shrinkage distortion occurs in the strip electrode gap portion G1. Therefore, when an AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the flexural vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder 10 is applied to the strip electrode gap G1, the piezoelectric ceramic column 10 is substantially centered in the strip electrode gap G1. Bending vibration occurs in the direction of the arrow along the plane including the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10. In FIG. 3, when the piezoelectric ceramic cylinder 10 is vibrating in the arrow direction by another drive source, a voltage is generated between the strip electrodes 11 and 12 by the piezoelectric effect.
【００１５】第４図は、帯状電極１２を挟む帯状電極１
１および１３を接続し、これらの帯状電極１１および１
３と帯状電極１２との間に交流電圧を印加した場合に圧
電セラミックス円柱１０の断面方向に発生する歪みの状
態および振動方向を示す説明図である。第４図に示すよ
うに、帯状電極間隙部Ｇ１とＧ２のそれぞれの分極の向
きに対して印加する電界に極性を同じになるようにし
て、圧電セラミックス円柱１０の屈曲振動モ−ドの共振
周波数にほぼ等しい周波数の励振用の交流電圧を印加す
ると圧電セラミックス円柱１０には、第３図で説明した
ように、それぞれ実線の矢印で示すようにほぼ帯状電極
間隙部Ｇ１およびＧ２の中心線と圧電セラミックス円柱
１０の中心軸とを含む面に沿う方向と同じ向きの駆動振
動力が発生し、これらが第５図に示すように合成されて
圧電セラミックス円柱１０はほぼ帯状電極１２の中心線
と圧電セラミックス円柱１０の中心軸とを含む面に沿う
矢印方向に屈曲振動する。第４図において、別の駆動源
により圧電セラミックス円柱１０が矢印方向に屈曲振動
している場合、圧電効果により帯状電極１１と１２の間
および帯状電極１１と１３の間に帯状電極１２を基準と
して同相の電圧が発生する。FIG. 4 shows a strip electrode 1 sandwiching the strip electrode 12.
1 and 13 are connected to connect these strip electrodes 11 and 1
3 is an explanatory view showing a state of strain and a vibration direction generated in a cross-sectional direction of the piezoelectric ceramic cylinder 10 when an AC voltage is applied between the electrode 3 and the strip electrode 12. FIG. As shown in FIG. 4, the resonance frequencies of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder 10 are set so that the polarities of the electric fields applied are the same for the respective polarization directions of the strip electrode gaps G1 and G2. When an AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to is applied to the piezoelectric ceramic cylinder 10, the piezoelectric ceramic cylinder 10 and the center line of the strip-shaped electrode gap portions G1 and G2 and the piezoelectric ceramic cylinder 10 are respectively, as described with reference to FIG. A driving vibrational force is generated in the same direction as the direction along the plane including the central axis of the ceramics cylinder 10, and these are combined as shown in FIG. Flexural vibration occurs in the direction of the arrow along the plane including the central axis of the ceramic cylinder 10. In FIG. 4, when the piezoelectric ceramic cylinder 10 is flexurally vibrated in the direction of the arrow by another drive source, the band-shaped electrode 12 is used as a reference between the band-shaped electrodes 11 and 12 and between the band-shaped electrodes 11 and 13 by the piezoelectric effect. In-phase voltage is generated.
【００１６】第６図は、第４図における帯状電極１１と
１３の接続を切断し、帯状電極１１と１２および１１と
１３との間に印加する交流電圧の極性を逆にした場合に
圧電セラミックス円柱１０の断面方向に発生する歪みに
状態および振動方向を示す説明するための説明図であ
る。第６図に示すように、帯状電極間隙部Ｇ１とＧ２の
それぞれの分極の向きに対して印加する電界の極性が逆
向きであるため、圧電セラミックス円柱１０には、第３
図で説明したように、それぞれ実線の矢印で示すように
ほぼ帯状電極間隙部Ｇ１およびＧ２の中心線と圧電セラ
ミックス円柱１０の中心軸とを含む面に沿う方向の一方
が逆向きの振動駆動力が発生し、これらが第７図に示す
ように合成されて圧電セラミックス円柱１０はほぼ帯状
電極１２の中心線と圧電セラミックス円柱１０の中心軸
とを含む面に沿う方向と直角な矢印方向に屈曲振動す
る。第６図において、別の駆動源により圧電セラミック
ス円柱１０が矢印方向に屈曲振動している場合、圧電効
果により帯状電極１１と１２の間および帯状電極１１と
１３の間に帯状電極１２を基準として逆相の電圧が発生
する。FIG. 6 shows the piezoelectric ceramics when the connection between the strip electrodes 11 and 13 in FIG. 4 is cut and the polarity of the alternating voltage applied between the strip electrodes 11 and 12 and 11 and 13 is reversed. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a state and a vibration direction of a strain generated in the cross-sectional direction of the cylinder 10. As shown in FIG. 6, since the polarities of the applied electric fields are opposite to the respective polarization directions of the strip electrode gap portions G1 and G2, the piezoelectric ceramic cylinder 10 has the third polarity.
As described in the figure, one of the directions along the plane including the center lines of the strip-shaped electrode gap portions G1 and G2 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10 is opposite to the vibration drive force as indicated by solid arrows. 7 are generated and are combined as shown in FIG. 7, and the piezoelectric ceramic cylinder 10 is bent in the direction of the arrow perpendicular to the direction substantially including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10. Vibrate. In FIG. 6, when the piezoelectric ceramic cylinder 10 is flexurally vibrated in the direction of the arrow by another driving source, the strip electrode 12 is used as a reference between the strip electrodes 11 and 12 and between the strip electrodes 11 and 13 due to the piezoelectric effect. A reverse phase voltage is generated.
【００１７】第８図は、前述の６の帯状電極を有する圧
電セラミックス円柱１０を用いて構成した本発明の圧電
振動ジャイロの動作原理を説明するための説明図であ
る。第８図に示す実施例においては、帯状電極１１，１
３および１５は、接続されているとともにア−スされて
おり、かつ、帯状電極１２に励振用の交流電圧が印加さ
れている。この場合、印加電圧の周波数は圧電セラミッ
クス円柱１０の屈曲振動モ−ドの共振周波数にほぼ一致
している。そして、この場合に、圧電セラミックス円柱
１０の振動方向は、ほぼ帯状電極１２の中心線と圧電セ
ラミックス円柱１０の中心軸とを含む面に沿う方向とな
る。FIG. 8 is an explanatory view for explaining the operating principle of the piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention constructed by using the piezoelectric ceramic cylinder 10 having the above-mentioned 6 strip electrodes. In the embodiment shown in FIG. 8, the strip electrodes 11, 1
3 and 15 are connected and grounded, and an excitation AC voltage is applied to the strip electrode 12. In this case, the frequency of the applied voltage is substantially equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder 10. Then, in this case, the vibration direction of the piezoelectric ceramics column 10 is substantially along the plane including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramics column 10.
【００１８】第８図において、圧電セラミックス円柱１
０をこれの軸を中心として回転させると、振動方向と直
角な方向にコリオリ力が発生し、圧電セラミックス円柱
１０は、ほぼ帯状電極１２の中心線と圧電セラミックス
円柱１０の中心軸とを含む面に沿う方向と直角な方向に
振動する。したがって、第６図および第８図で説明した
ように、帯状電極１４と１６には、ほぼ帯状電極１２の
中心線と圧電セラミックス円柱１０の中心軸とを含む面
に沿う方向の振動による同一振幅、同一位相の電圧と、
これと直角な方向の振動による同一振幅、逆位相の電圧
が合成された電圧が発生する。従って、帯状電極１４と
１６をそれぞれ差動増幅器２０の入力端子に接続する
と、この差動増幅器２０の出力は、コリオリ力により発
生した振動成分に伴う電圧となり、かつ、加えられた回
転角速度に比例した電圧となる。圧電セラミックス円柱
１０の寸法精度が高く、材料特性の均質性にも優れ、か
つ、振動特性的に円柱の中心軸に関して対称な場合に
は、各屈曲振動の方向はほぼ以上に示したようになる
が、電極寸法のばらつきを含めて振動特性的な対称性が
くずれた場合には、屈曲振動の方向が狙った方向からず
れ、その結果、無回転時の出力電圧いわゆる「ヌル電
圧」が所定の値より大きくなる場合がある。In FIG. 8, the piezoelectric ceramic cylinder 1
When 0 is rotated about this axis, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction, and the piezoelectric ceramics column 10 has a surface substantially including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramics column 10. It vibrates in the direction perpendicular to the direction along. Therefore, as described in FIGS. 6 and 8, the strip electrodes 14 and 16 have the same amplitude due to the vibration in the direction substantially along the plane including the center line of the strip electrode 12 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10. , Voltage of the same phase,
Due to the vibration in the direction perpendicular to this, a voltage is generated by combining voltages having the same amplitude and opposite phases. Therefore, when the strip electrodes 14 and 16 are respectively connected to the input terminals of the differential amplifier 20, the output of the differential amplifier 20 becomes a voltage associated with the vibration component generated by the Coriolis force, and is proportional to the applied rotational angular velocity. It becomes the voltage. When the piezoelectric ceramic cylinder 10 has high dimensional accuracy, excellent material property homogeneity, and vibration characteristics that are symmetrical with respect to the center axis of the cylinder, the bending vibration directions are as shown above. However, when the symmetry of the vibration characteristics is broken, including the variation of the electrode dimensions, the direction of the flexural vibration is deviated from the intended direction, and as a result, the output voltage during non-rotation, the so-called "null voltage", is May be larger than the value.
【００１９】第９図は、本発明の圧電振動ジャイロの動
作原理のうちの振動方向の調整機能に関する説明図であ
る。第９図に示す実施例において、帯状電極１２および
１５がア−スされ、かつ、帯状電極１１および１３に励
振用の交流電圧が印加されている。この場合の印加電圧
の周波数は、圧電セラミックス円柱１０の屈曲振動モ−
ドの共振周波数に一致させることが望ましい。そして、
この場合の振動方向は、第４図で説明したように、ほぼ
帯状電極間隙部Ｇ１およびＧ２の中心線と圧電セラミッ
クス円柱１０の中心軸とを含む面に沿う方向の同じ向き
の振動駆動力の合成されたものとなるが、第９図におい
ては、帯状電極間隙部Ｇ１に印加される電圧の大きさと
帯状電極間隙部Ｇ２に印加される電圧の大きさを異なる
値とすることが可能である。従って、これらの印加電圧
の値を調整することにより、第１０図に示すように、合
成された振動方向を、ほぼ帯状電極間隙部Ｇ１の中心線
と圧電セラミックス円柱１０の中心軸とを含む面に沿う
方向に対して調整することができる。第９図に示す実施
例において、コリオリ力の検出は、第４図で説明したよ
うに、帯状電極１５をア−スした場合において帯状電極
１４と１６に発生する電圧の差の電圧として検出するこ
とができる。従って、振動方向の調整は、具体的には、
無回転時において帯状電極１５をア−ス電極とした時の
帯状電極１４と１６に発生する電圧の差を極小とするよ
うに行う。FIG. 9 is an explanatory view of the function of adjusting the vibration direction in the operating principle of the piezoelectric vibration gyro of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 9, the strip electrodes 12 and 15 are grounded, and an alternating voltage for excitation is applied to the strip electrodes 11 and 13. The frequency of the applied voltage in this case is the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder 10.
It is desirable to match the resonance frequency of the cable. And
The vibration direction in this case is, as described with reference to FIG. 4, the vibration driving force of the same direction in the direction substantially along the plane including the center lines of the strip electrode gap portions G1 and G2 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10. In FIG. 9, the magnitude of the voltage applied to the strip-shaped electrode gap G1 and the magnitude of the voltage applied to the strip-shaped electrode gap G2 can be set to different values. .. Therefore, by adjusting the values of these applied voltages, as shown in FIG. 10, the combined vibration direction is approximately the plane including the center line of the strip electrode gap G1 and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder 10. Can be adjusted with respect to the direction along. In the embodiment shown in FIG. 9, the Coriolis force is detected as the difference voltage between the strip electrodes 14 and 16 when the strip electrode 15 is grounded, as described in FIG. be able to. Therefore, to adjust the vibration direction,
This is performed so as to minimize the difference in voltage generated between the strip electrodes 14 and 16 when the strip electrode 15 is used as the ground electrode during non-rotation.
【００２０】第１１図および第１２図には、帯状電極１
２をア−スし、かつ、帯状電極１１および１３に調整可
能な異なる大きさの電圧を印加する電気回路が示されて
いる。第１１図に示す電気回路は、可変抵抗２１を用い
たものであり、かつ、第１２図に示す電気回路は調整コ
アを有するトランス２２を用いたものである。11 and 12, the strip electrode 1 is shown.
An electrical circuit is shown which grounds 2 and applies adjustable voltages of different magnitudes to the strip electrodes 11 and 13. The electric circuit shown in FIG. 11 uses a variable resistor 21, and the electric circuit shown in FIG. 12 uses a transformer 22 having an adjusting core.
【００２１】なお、本発明は、前述の実施例に限定され
るものでなく、圧電セラミックス円柱の外周面に円周を
等分する２ｎ（ｎは３以上の整数とする）の帯状電極を
圧電セラミックス円柱の長さ方向と平行に形成し、これ
らの帯状電極のうち１つの帯状電極の中心と前記圧電セ
ラミックス円柱を結ぶ直線を対称軸とする位置にあるｍ
（ｍは自然数とする）の帯状電極間隙部に前記圧電セラ
ミックス円柱の屈曲振動モ−ドの共振周波数にほぼ等し
い周波数の励振用の交流電圧を印加して前記圧電セラミ
ックス円柱を前記対称軸の方向に屈曲振動させ、かつ、
前記対称軸を中心として対称の位置にある１または複数
の帯状電極間隙部に発生する電圧を検出するようにした
ことを特徴とする。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and a 2n (n is an integer of 3 or more) strip electrode that equally divides the circumference on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder is piezoelectric. It is formed in parallel with the length direction of the ceramic cylinder, and is located at a position where the straight line connecting the center of one of these strip electrodes and the piezoelectric ceramic cylinder is the axis of symmetry.
An AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder is applied to the gap between the strip electrodes (where m is a natural number) to move the piezoelectric ceramic cylinder in the direction of the symmetry axis. Flexural vibration, and
It is characterized in that the voltage generated in one or a plurality of gaps between the strip electrodes located symmetrically with respect to the axis of symmetry is detected.
【００２２】また、前記圧電振動ジャイロにおいて、前
記圧電セラミックス円柱は、中心部に長手方向へ貫通孔
が形成された円柱体であってもよい。また、前記圧電振
動ジャイロにおいて、前記帯状電極を互いに一つおきに
接続してもよく。また、前記圧電振動ジャイロにおい
て、前記帯状電極を互いに一つおきに接続し、かつ、一
体的に接続された一方の前記帯状電極をア−スとしても
よい。また、前記圧電振動ジャイロにおいて、前記対称
軸を中心として対称な位置にある前記帯状電極間隙部の
それぞれに引加する交流電圧の振幅の大きさを調整可能
としてもよい。以上の説明は、ｎ＝３である場合（分割
数が６である場合）の実施例について行ったが、分割数
が８としても、同様の効果を有する圧電振動ジャイロが
得られる。さらに、分割数を多くすることも可能である
が、分割数をあまり多くすると、電極の形成精度を高く
することが難しくなり、印加電界が圧電セラミックス円
柱１０の表面にしか作用しなくなって検出精度が低下す
るなどのデメリットが生ずるため、分割数の値としては
６または８が望ましい。Further, in the piezoelectric vibrating gyro, the piezoelectric ceramic cylinder may be a cylinder having a through hole formed in a central portion in a longitudinal direction. In the piezoelectric vibrating gyro, the strip electrodes may be connected to each other. In addition, in the piezoelectric vibrating gyro, the strip electrodes may be connected to each other, and the one strip electrode that is integrally connected may be the ground. Further, in the piezoelectric vibrating gyro, the magnitude of the amplitude of the AC voltage applied to each of the strip-shaped electrode gap portions located symmetrically with respect to the axis of symmetry may be adjustable. The above description has been made with respect to the embodiment in the case of n = 3 (the number of divisions is 6), but even if the number of divisions is 8, a piezoelectric vibration gyro having the same effect can be obtained. Further, although it is possible to increase the number of divisions, if the number of divisions is too large, it becomes difficult to increase the accuracy of forming the electrodes, and the applied electric field acts only on the surface of the piezoelectric ceramic cylinder 10 and the detection accuracy is increased. As a result, the value of the number of divisions is preferably 6 or 8.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明によれば、圧電振動子が圧電セラ
ミックス円柱を用いているため、寸法精度の高い振動子
が得られ、材質特性的に均質な材料を用いることにより
直交する二つの振動モ−ドの特性を精度よく合わせるこ
とができ、構造が簡単である上に、接着剤が不要で、接
着位置や接着層のばらつきなどによる特性のばらつきの
無い圧電振動ジャイロが得られる。また、本発明のよれ
ば、研削等の機械的な手段によらず、可変抵抗器による
調整や調整コア付きのトランスによる調整など電気回路
により無回転時の零バランスの調整をすることができる
圧電振動ジャイロが得られる。According to the present invention, since the piezoelectric vibrator uses the piezoelectric ceramic cylinder, a vibrator with high dimensional accuracy can be obtained, and two orthogonal vibrations can be obtained by using a material having homogeneous material characteristics. It is possible to obtain the piezoelectric vibrating gyro which can accurately match the characteristics of the mode, has a simple structure, does not require an adhesive, and has no variation in characteristics due to variations in the bonding position or the adhesive layer. Further, according to the present invention, the piezoelectric element capable of adjusting the zero balance at the time of non-rotation by an electric circuit, such as adjustment by a variable resistor or adjustment by a transformer with an adjustment core, without using mechanical means such as grinding. A vibrating gyro is obtained.
【図１】本発明の一実施例に用いられる圧電セラミック
ス円柱を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric ceramic cylinder used in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例に用いられる圧電セラミッ
クス円柱の断面方向の分極の向きを説明するための説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a polarization direction in a sectional direction of a piezoelectric ceramic cylinder used in another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図４】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図５】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図６】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図７】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図８】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図９】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１０】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１１】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１２】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１３】従来の圧電振動ジャイロの一例を示す概略図
である。FIG. 13 is a schematic view showing an example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１４】従来の圧電振動ジャイロの他の例を示す概略
図である。FIG. 14 is a schematic view showing another example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１５】従来の圧電振動ジャイロの他の例を示す概略
図である。FIG. 15 is a schematic view showing another example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１６】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するた
めの説明図である。【図FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional piezoelectric vibration gyro. [Figure
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年２月２４日[Submission date] February 24, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項３[Name of item to be corrected] Claim 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００９[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００９】また、本発明によれば、前記圧電振動ジャ
イロにおいて、前記帯状電極を互いに１個おきに接続し
て２端子として分極したことを特徴とする圧電振動ジャ
イロが得られる。また、本発明によれば、前記圧電振動
ジャイロにおいて、前記帯状電極のうち互いに１個おき
の帯状電極を接続してアースしたことを特徴とする圧電
振動ジャイロが得られる。また、本発明によれば、前記
圧電振動ジャイロにおいて、前記対称面を中心として対
称な位置にある前記帯状電極間隙部のそれぞれに印加す
る交流電圧の振幅の大きさを調整可能としたことを特徴
とする圧電振動ジャイロが得られる。Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, a piezoelectric vibrating gyro is obtained in which the strip electrodes are connected to each other and polarized as two terminals. Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, a piezoelectric vibrating gyro is obtained in which every other strip-shaped electrode among the strip-shaped electrodes is connected and grounded. Further, according to the present invention, in the piezoelectric vibrating gyro, the magnitude of the amplitude of the AC voltage applied to each of the strip electrode gap portions located symmetrically with respect to the plane of symmetry can be adjusted. A piezoelectric vibrating gyro is obtained.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１１[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１１】また、本発明によれば、円柱体または中心
部に長手方向へ貫通孔が形成された円柱体からなる圧電
セラミック円柱の外周面上の円周を等分する位置に長さ
方向と平行に６個または８個の帯状電極を形成し、これ
らの帯状電極を互いに１個おきに接続して２端子として
分極処理を施し、分極処理後１個の帯状電極の中心線と
前記圧電セラミック円柱の中心軸を含む面を対称面とす
る位置にある１個ずつまたは２個ずつの帯状電極間隙部
にそれぞれ周波数が前記圧電セラミック円柱の屈曲振動
モードの共振周波数にほぼ等しい、同一周波数かつ異な
る振幅の励振用の交流電圧を印加して前記圧電セラミッ
ク円柱をほぼ前記対称面の方向に屈曲振動させ、かつ、
前記対称面に対して対称の位置にある前記励振用の帯状
電極間隙部とは別の１個ずつまたは２個ずつの帯状電極
間隙部のそれぞれに発生する電圧の差を検出するように
構成したことを特徴とする圧電振動ジャイロが得られ
る。Further, according to the present invention, the piezoelectric ceramic columnar body composed of the columnar body or the columnar body having a through hole formed in the central portion in the longitudinal direction is divided into equal parts on the outer circumferential surface in the longitudinal direction. Six or eight strip-shaped electrodes are formed in parallel, every other strip-shaped electrodes are connected to each other to perform polarization treatment as two terminals, and after the polarization treatment, the center line of one strip-shaped electrode and the piezoelectric ceramic. The frequency is approximately equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder in the gap between the one or two strip electrodes located at the position of symmetry with the plane including the central axis of the cylinder, the same frequency and different. An AC voltage for exciting the amplitude is applied to cause the piezoelectric ceramic column to flexurally vibrate in the direction of the symmetry plane, and
It is configured to detect a difference in voltage generated in each of the one or two strip-shaped electrode gaps different from the excitation strip-shaped electrode gaps that are located symmetrically with respect to the plane of symmetry. A piezoelectric vibrating gyro characterized by the above is obtained.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Name of item to be corrected] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２２】また、前記圧電振動ジャイロにおいて、前
記圧電セラミック円柱は、中心部に長手方向へ貫通孔が
形成された円柱体であってもよい。また、前記圧電振動
ジャイロにおいて、前記帯状電極を互いに１個おきに接
続して２端子として分極してもよい。また、前記圧電振
動ジャイロにおいて、前記帯状電極のうち互いに１個お
きの帯状電極を接続してアースしてもよい。また、前記
圧電振動ジャイロにおいて、前記対称軸を中心として対
称な位置にある帯状電極間隙部のそれぞれに印加する交
流電圧の振幅の大きさを調整可能としてもよい。以上の
説明は、ｎ＝３である場合（分割数が６である場合）の
実施例について行ったが、分割数を８としても、同様の
効果を有する圧電振動ジャイロが得られる。さらに、分
割数を多くすることも可能であるが、分割数をあまり多
くすると、電極の形成精度を高くすることが難しくな
り、印加電界が圧電セラミック円柱の表面にしか作用し
なくなって検出精度が低下するなどのデメリットが生ず
るため、分割数の値としては６または８が望ましい。Further, in the piezoelectric vibrating gyro, the piezoelectric ceramic column may be a columnar body having a through hole formed in the central portion in the longitudinal direction. In the piezoelectric vibrating gyro, the strip electrodes may be connected to each other and polarized as two terminals. Further, in the piezoelectric vibrating gyro, every other strip electrode of the strip electrodes may be connected to ground. Further, in the piezoelectric vibrating gyro, the magnitude of the amplitude of the AC voltage applied to each of the strip-shaped electrode gap portions located symmetrically with respect to the axis of symmetry may be adjustable. The above description has been made with respect to the embodiment in the case of n = 3 (the number of divisions is 6), but even if the number of divisions is 8, a piezoelectric vibration gyro having the same effect can be obtained. Further, it is possible to increase the number of divisions, but if the number of divisions is too large, it becomes difficult to increase the accuracy of forming the electrodes, and the applied electric field acts only on the surface of the piezoelectric ceramic cylinder, and the detection accuracy is increased. Since a demerit such as a decrease occurs, the value of the division number is preferably 6 or 8.
【手続補正６】[Procedure Amendment 6]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】 [Figure 4]
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図６[Name of item to be corrected] Figure 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図６】 [Figure 6]
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１０[Name of item to be corrected] Fig. 10
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１０】 ─────────────────────────────────────────────────────
[Figure 10] ─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年８月２７日[Submission date] August 27, 1992
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief explanation of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例に用いられる圧電セラミック
ス円柱を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric ceramic cylinder used in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例に用いられる圧電セラミッ
クス円柱の断面方向の分極の向きを説明するための説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a polarization direction in a sectional direction of a piezoelectric ceramic cylinder used in another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図４】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図５】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図６】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図７】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図８】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図９】本発明の動作を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１０】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１１】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１２】本発明の動作を説明するための説明図であ
る。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
【図１３】従来の圧電振動ジャイロの一例を示す概略図
である。FIG. 13 is a schematic view showing an example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１４】従来の圧電振動ジャイロの他の例を示す概略
図である。FIG. 14 is a schematic view showing another example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１５】従来の圧電振動ジャイロの他の例を示す概略
図である。FIG. 15 is a schematic view showing another example of a conventional piezoelectric vibrating gyro.
【図１６】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するた
めの説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional piezoelectric vibration gyro.
【図１７】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するた
めの説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional piezoelectric vibration gyro.
【図１８】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するた
めの説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional piezoelectric vibration gyro.
【図１９】従来の圧電振動ジャイロの動作を説明するた
めの説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the operation of the conventional piezoelectric vibration gyro.
【符号の説明】 １０ 圧電セラミックス円柱 １１〜１６ 帯状電極 ２０ 差動増幅器[Explanation of reference numerals] 10 piezoelectric ceramic cylinders 11 to 16 strip electrodes 20 differential amplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 哲男 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 (72)発明者 増子 力 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tetsuo Yoshida 6-7-1, Koriyama, Taichiro-ku, Sendai-shi, Miyagi Tokin Co., Ltd. Issue Tokin Co., Ltd.
Claims (6)
等分する２ｎ（ｎは３以上の整数とする）個の帯状電極
を前記圧電セラミックス円柱の長さ方向と平行に形成
し、これらの帯状電極のうち１個の帯状電極の中心線と
前記圧電セラミックス円柱の中心軸とを含む面を対称面
とする位置にあるｍ（ｍは自然数とする）個の帯状電極
間隙部に前記圧電セラミックス円柱の屈曲振動モ−ドの
共振周波数にほぼ等しい周波数の励振用の交流電圧を印
加して前記圧電セラミックス円柱をほぼ前記対称面に沿
う方向に屈曲振動させ、かつ、前記対称面を中心として
対称の位置にある１または複数個の帯状電極間隙部に発
生する電圧を検出するようにしたことを特徴とする圧電
振動ジャイロ。1. A 2n (n is an integer of 3 or more) strip electrode that divides the circumference into equal parts is formed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder in parallel with the length direction of the piezoelectric ceramic cylinder. The piezoelectric ceramics are provided in m (where m is a natural number) strip electrode gaps at positions symmetrical with respect to a plane including the center line of one of the strip electrodes and the central axis of the piezoelectric ceramic cylinder. An AC voltage for excitation having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the cylinder is applied to cause the piezoelectric ceramic cylinder to bend and vibrate in a direction substantially along the plane of symmetry and symmetrical about the plane of symmetry. A piezoelectric vibrating gyro, wherein a voltage generated in one or a plurality of gaps between the strip electrodes at the position is detected.
いて、前記帯状電極を互いに１個おきに接続してなるこ
とを特徴とする圧電振動ジャイロ。2. The piezoelectric vibrating gyro according to claim 1, wherein the strip electrodes are connected to each other.
いて、前記帯状電極を互いに１個おきに接続し、かつ、
一体的に接続された一方の前記帯状電極をア−スしたこ
とを特徴とする圧電振動ジャイロ。3. The piezoelectric vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the strip electrodes are connected to each other, and
A piezoelectric vibrating gyro, wherein one of the strip-shaped electrodes connected integrally is grounded.
ジャイロにおいて、前記対称面を中心として対称な位置
にある前記帯状電極間隙部のそれぞれに印加する交流電
圧の振幅の大きさを調整可能としたことを特徴とする圧
電振動ジャイロ。4. The piezoelectric vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the amplitude of the AC voltage applied to each of the strip-shaped electrode gap portions located symmetrically with respect to the plane of symmetry is adjusted. A piezoelectric vibrating gyro characterized by the fact that it is possible.
が形成された円柱体からなる圧電セラミックス円柱の外
周面上の円周を等分する位置に長さ方向と平行に６個ま
たは８個の帯状電極を形成し、これらの帯状電極を互い
に１個おきに接続して２端子として分極処理を施し、分
極処理後１個の帯状電極の中心線と前記圧電セラミック
ス円柱の中心軸を含む面を対称面とする位置にある１個
ずつまたは２個ずつの帯状電極間隙部それぞれに周波数
が前記圧電セラミックス円柱の屈曲振動モ−ドの共振周
波数にほぼ等しい、同一周波数かつ同一振幅の励振用の
交流電圧を印加して前記圧電セラミックス円柱をほぼ前
記対称面に沿う方向に屈曲振動させ、かつ、前記対称面
に対して対称の位置にある前記励振用の帯状電極間隙部
またはこれらとは別の１個ずつまたは２個ずつの帯状電
極間隙部のそれぞれに発生する電圧の差を検出するよう
に構成したことを特徴とする圧電振動ジャイロ。5. A piezoelectric ceramic cylinder composed of a cylindrical body or a cylindrical body having a through-hole formed in the longitudinal direction at the center thereof is divided into six equal parts or eight in parallel with the length direction on the outer circumferential surface at equal positions. Each strip electrode is formed, and every other strip electrode is connected to each other and subjected to a polarization treatment as two terminals. After the polarization treatment, the center line of one strip electrode and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder are included. For the excitation of the same frequency and the same amplitude, in which the frequency is approximately equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder in each of the one or two strip-shaped electrode gaps located at the plane of symmetry. AC voltage is applied to cause the piezoelectric ceramic cylinder to flexurally vibrate in a direction substantially along the plane of symmetry, and at the same time as the strip-shaped electrode gap portion for excitation located at a position symmetrical with respect to the plane of symmetry or different from these. The piezoelectric vibrating gyro, which is configured to detect a difference in voltage generated in each of the one or two strip-shaped electrode gap portions.
が形成された円柱体からなる圧電セラミックス円柱の外
周面上の円周を等分する位置に長さ方向と平行に６個ま
たは８個の帯状電極を形成し、これらの帯状電極を互い
に１個おきに接続して２端子として分極処理を施し、分
極処理後１個の帯状電極の中心線と前記圧電セラミック
ス円柱の中心軸を含む面を対称面とする位置にある１個
ずつまたは２個ずつの帯状電極間隙部それぞれ周波数が
前記圧電セラミックス円柱の屈曲振動モ−ドの共振周波
数にほぼ等しい、同一周波数かつ異なる振幅の励振用の
交流電圧を印加して前記圧電セラミックス円柱をほぼ前
記対称面に沿う方向に屈曲振動させ、かつ、前記対称面
に対して対称の位置にある前記励振用の帯状電極間隙部
とは別の１個ずつまたは２個ずつの帯状電極間隙部のそ
れぞれに発生する電圧の差を検出するように構成したこ
とを特徴とする圧電振動ジャイロ。6. A piezoelectric ceramic cylinder composed of a cylindrical body or a cylindrical body having a through hole formed in the longitudinal direction in the center thereof, and 6 or 8 parallel to the length direction at positions equally dividing the circumference on the outer peripheral surface. Each strip electrode is formed, and every other strip electrode is connected to each other and subjected to a polarization treatment as two terminals. After the polarization treatment, the center line of one strip electrode and the center axis of the piezoelectric ceramic cylinder are included. For the excitation of the same frequency and different amplitudes, the frequency of each one or two strip-shaped electrode gaps located at the plane of symmetry is approximately equal to the resonance frequency of the bending vibration mode of the piezoelectric ceramic cylinder. An AC voltage is applied to cause the piezoelectric ceramic cylinder to flexurally vibrate in a direction substantially along the plane of symmetry, and one other than the excitation strip electrode gap located at a position symmetrical to the plane of symmetry. Zama Alternatively, the piezoelectric vibrating gyroscope is configured to detect a difference in voltage generated in each of the two band-shaped electrode gap portions.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3023844A JP2660940B2 (en) | 1990-11-29 | 1991-01-25 | Piezoelectric vibration gyro |
| EP91120513A EP0488370B1 (en) | 1990-11-29 | 1991-11-29 | Gyroscope using circular rod type piezoelectric vibrator |
| DE69119715T DE69119715T2 (en) | 1990-11-29 | 1991-11-29 | Gyro with round rod as a piezo vibrator |
| US08/053,963 US5336960A (en) | 1990-11-29 | 1993-04-27 | Gyroscope using circular rod type piezoelectric vibrator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33598790 | 1990-11-29 | ||
| JP2-335987 | 1990-11-29 | ||
| JP3023844A JP2660940B2 (en) | 1990-11-29 | 1991-01-25 | Piezoelectric vibration gyro |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579844A true JPH0579844A (en) | 1993-03-30 |
| JP2660940B2 JP2660940B2 (en) | 1997-10-08 |
Family
ID=26361271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3023844A Expired - Fee Related JP2660940B2 (en) | 1990-11-29 | 1991-01-25 | Piezoelectric vibration gyro |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660940B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970028443A (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-24 | Velocity Gyroscope with Mechanical Resonator | |
| KR100656411B1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-12-11 | (주)아이블포토닉스 | Piezoelectric vibration motor |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3023844A patent/JP2660940B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970028443A (en) * | 1995-11-13 | 1997-06-24 | Velocity Gyroscope with Mechanical Resonator | |
| KR100656411B1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-12-11 | (주)아이블포토닉스 | Piezoelectric vibration motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2660940B2 (en) | 1997-10-08 |
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