JPH0921647A

JPH0921647A - 振動ジャイロ装置

Info

Publication number: JPH0921647A
Application number: JP7173546A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Sano; 茂樹佐野; Takayuki Kobayashi; 隆幸小林; Yoshitake Konno; 吉剛金野; Takeo Yokoyama; 武男横山
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1995-07-10
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ケースＭ内部での定在波の発生を防止して小型
化を図る。【解決手段】６面体の１つを開口部とし側壁、頂壁から
なるケースＭに、振動子１を基板４に搭載して開口部が
基板に配置されるように振動子を被嵌し、振動子を駆動
して駆動振動方向に屈曲振動させ、回転運動を受けたと
きに発生するコリオリの力により起きる検出振動方向の
屈曲振動を検出することにより回転角速度を測定する振
動ジャイロであって、振動子を基板に搭載して被嵌する
ケースの内壁Ｍ'と、振動子との間に振動子の少なくと
も一部を囲う遮蔽プレート１８を装着したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動ジャイロ装置
に関し、特に、振動子を基板に搭載して被嵌するケース
内部の音響干渉を小さくして小型化を図った振動ジャイ
ロ装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カメラの手振れ防止、飛行
体、船舶、車両、ロボット等の各種運動体の位置、姿勢
制御、カーナビゲーション等に適した角速度を測定する
振動ジャイロとして、図２６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ｘ軸方向に屈曲運動している物体にｚ軸回りに角速
度Ωが加わるとｙ軸方向にコリオリの力Ｆcが発生する
ことが知られている。

【０００３】この原理を利用して、支持ピン２０で支持
された振動子２１の直交して隣り合う２面２１ａ、２１
ｂに一対のトランスデューサ２２、２３からｘ軸方向に
振動を加え屈曲振動を起こさせて速度を与え、ｚ軸回り
に角速度Ωを受けたときにｙ軸方向に発生するコリオリ
の力Ｆcにより起きる屈曲振動を一対のトランスデュー
サ２２、２３から検知して角速度Ωを測定する振動ジャ
イロが提案されている。

【０００４】振動ジャイロをその振動子に着目すれば音
叉型や図示のような音片型等色々の種類があるが、何れ
も振動子２１にトランスデューサによりｘ軸方向または
ｙ軸方向に屈曲運動の振動を起こさせ、ｚ軸回りに角速
度Ωを受けたときにｙ軸方向またはｘ軸方向に発生する
コリオリの力Ｆcにより起きる振動をトランスデューサ
により検知し、角速度Ωを測定するものである。この振
動ジャイロにおいては従来から次のようにケース２５に
被嵌されて製品化されている。

【０００５】（１）支持ピン２０で支持された振動子２
１は図２７（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２４に搭
載されてケース２５に被嵌される。ケース２５には穴２
６、２６を特に低部に穿設し、音圧の密封化を防いだ。（２）支持ピン２０で支持された振動子２１は図２８に
示すように、基板２４に搭載し、これに柔軟な材料のダ
ンパー２７を設けてケース２５に被嵌することにより振
動し易くした。

【０００６】（１）、（２）何れの場合においても、振
動ジャイロの感度が低下し、したがってケース２５の幅
２Ｌ₂、高さｈ（図２７（ａ））をあまり小さくはでき
ず、空気中の音速をＳ、振動子から伝播される振動の波
長をλ（＝Ｓ／ｆ₀、なお、ｆ₀は振動子２１の振動周波
数）とすると、明確な設計理論は公表されていないが、
一般的には２Ｌ₂、ｈ＞λ／２であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の振動
ジャイロでは上記（１）、（２）の何れにおいても、振
動ジャイロの効率が低下するという難点がある。また、
最近では振動ジャイロの磁気遮蔽等の要求からもケース
により完全密閉が要望されている。

【０００８】そこで本発明は叙上の難点に鑑みなされた
もので、その目的は、ケース内部での定在波の発生を防
止して小型化を図った振動ジャイロ装置を提供せんとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の振動ジャイロ装置は、６面体の１つを開口部
とし側壁、頂壁からなるケースに、振動子を基板に搭載
して開口部が基板に配置されるように振動子を被嵌し、
振動子を駆動して駆動振動方向に屈曲振動させ、回転運
動を受けたときに発生するコリオリの力により起きる検
出振動方向の屈曲振動を検出することにより回転角速度
を測定する振動ジャイロであって、振動子を基板に搭載
して被嵌するケースの内壁と、振動子との間に振動子の
少なくとも一部を囲う遮蔽プレートを装着したものであ
る。

【００１０】また、本発明の振動ジャイロ装置は、遮蔽
プレートの壁面の少なくとも一部を一端固定、一端自由
としたものである。さらに、本発明の振動ジャイロ装置
は、遮蔽プレートを金属薄板で構成したものである。こ
の振動ジャイロ装置において、振動子を基板に搭載して
被嵌するケースの内壁と、振動子との間に振動子の少な
くとも一部を囲う遮蔽プレートを装着することにより、
定在波の発生が防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の振動ジャイロ装置
を音片型振動子に適用した一実施例につき図面を参照し
て説明する。図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、本発明の振動ジャイロ装置は、この実施例において
横断面４角形の直方体の音片で構成された振動子１の直
交して隣り合う２面１ａ、１ｂに一対のトランスデュー
サ１０ａ、１０ｂが貼着されている。この配置により、
振動子１の振動方向は対角モードに設定される。

【００１２】この振動子１は温度特性を考慮して一般的
には恒弾性のＮｉ−ＳＰＡＮ−Ｃまたはエリンバなどの
金属で構成される。また、特殊な例として石英、水晶、
セラミックなどの電気絶縁物で構成されることもある。
恒弾性の電気絶縁物としてはヤング率の温度係数が小さ
く線膨張係数が小さい絶縁物で、ガラスが好適に採用さ
れる。ガラスは恒弾性である他、メカニカルＱが大きく
等方的であり、振動子として必要な特性を備えている。

【００１３】トランスデューサ１０ａ、１０ｂとして
は、ＰＺＴ系、ＺnＯ系、ＢaＴiＯ₃系などのセラミック
圧電素子が使用される。この振動ジャイロ装置は、一対
のトランスデューサ１０ａ、１０ｂに電気信号を同時に
印加し、これらのトランスデューサ１０ａ、１０ｂから
振動子１に対角方向であるｙ軸方向に振動を加え、ｚ軸
回りに角速度Ωを受けたときに、この対角方向と直交す
る対角方向であるｘ軸方向に発生するコリオリの力Ｆc
により起きる振動をこれらの一対のトランスデューサ１
０ａ、１０ｂから検知することにより、この角速度Ωを
測定するものである。

【００１４】図１７（ｂ）に示すように、一対のトラン
スデューサ１０ａ、１０ｂを振動子１の直交して隣り合
う２面１ａ、１ｂに貼着して振動子１の振動方向（ｙ方
向）を対角モードに設定すれば、所定周波数ｆ₀での駆
動時においてトランスデューサ１０ａ、１０ｂに現われ
る電圧Ｖmはトランスデューサ１０ａ、１０ｂではそれ
ぞれ等しい。即ち、電圧ＶmはそれぞれＶm₁＝Ｖm₂ である。なお、４ａは中立線を示している。

【００１５】一方、図１７（ｃ）に示すように、振動子
１に角速度Ωが加わったときコリオリの力Ｆc（ｘ方
向）により発生する電圧Ｖｃはトランスデューサ１０
ａ、１０ｂで極性が逆である。即ち、Ｖｃ₁＝−Ｖｃ₂ である。なお、４ｂは中立線を示している。したがっ
て、振動子１に角速度Ωが加わったときトランスデュー
サ１０ａ、１０ｂに現われる出力信号Ｖ₁、Ｖ₂はそれぞ
れＶ₁＝Ｖm＋ＶｃＶ₂＝Ｖm−Ｖｃとなり、（Ｖ₁＋Ｖ₂）／２＝Ｖmで一定であり、振動子
１に角速度Ωが加わったときでもトランスデューサ１０
ａ、１０ｂに現われる出力信号Ｖ₁、Ｖ₂の和の平均値信
号Ｖmは変化しないので、従来のように振動子に角速度
が加わったとき出力側の電圧、位相が変化して励起レベ
ルが不安定になったり、また外部振動に対しても不安定
となることは回避される。

【００１６】一方、振動子１に貼着されたトランスデュ
ーサ１０ａ（１０ｂ）に電気信号を印加すれば、そのト
ランスデューサ１０ａ（１０ｂ）を含む振動子１のイン
ピーダンス変化は電気信号の周波数に応じて図１８に示
すような特性を呈する。即ち、振動子１は抵抗、容量、
誘導成分を有しているので、インピーダンスは直列共振
点で極小、並列共振点で極大になる。さらに、両共振点
においては容量、誘導成分はなく、純抵抗である。

【００１７】図１９に示すように、トランスデューサ１
０ａ（１０ｂ）に入力抵抗Ｒを直列接続して、入力抵抗
Ｒ側から駆動信号Ｖinを印加すれば、トランスデューサ
１０ａ（１０ｂ）に現われる電圧Ｖmは並列共振点で極
大となり、入力抵抗Ｒの電圧降下は極小となり、直列共
振点で極小となり、入力抵抗Ｒの電圧降下は極大とな
り、インピーダンスは純抵抗のみとなるから位相も所定
周波数ｆ₀の駆動信号Ｖinと同相である。

【００１８】図２０に示すように、トランスデューサ１
０ａ（１０ｂ）に直列接続した入力抵抗Ｒから駆動信号
Ｖinが印加され、トランスデューサ１０ａ（１０ｂ）に
現われる電圧の平均値（Ｖ₁＋Ｖ₂）／２である平均値信
号Ｖmと所定周波数ｆ₀の駆動信号Ｖinを差信号として増
幅器１５で差動増幅し、ローパスフイルタ又はバンドパ
スフイルタ１６で振動子１の共振点の基本波だけを振動
させオーバートーンが振動しないようにし、移相器１７
で位相を調整して正帰還させる自励発振ループ回路を形
成することにより振動子１が実質的に直列共振する共振
周波数で振動子１を駆動する駆動回路を構成することが
できる。このようにしてトランスデューサ１０ａ（１０
ｂ）の駆動信号を得ることができる。

【００１９】なお、ループゲインは直列共振のとき１よ
り大とされる。また、この移相器１７は必ずしも必要で
はなく、位相条件が合うようにフイルタを付加すること
により位相を調整して正帰還させるようにしてもよい。
また、両トランスデューサ１０ａ（１０ｂ）に現われる
出力信号Ｖ₁、Ｖ₂を差動増幅して差信号をとれば、Ｖ₁−Ｖ₂＝２Ｖｃとなり、角速度Ωの検出信号が生成される。

【００２０】このように本発明の振動ジャイロ装置は、
振動子１を駆動して駆動振動方向Ｘに屈曲振動させ、回
転運動を受けたときに発生するコリオリの力Ｆcにより
起きる検出振動方向Ｙの屈曲振動を検出することにより
回転角速度を測定するものである。図２１に示すよう
に、振動子１は支持ピン２で支持され基板４に搭載され
る。基板４に搭載された振動子１は、６面体の１つを開
口部Ｍ₁とし、側壁Ｍ₂、Ｍ₃、頂壁Ｍ₆からなるケースＭ
に、開口部Ｍ₁が基板４に配置されるように被嵌され
る。この場合、振動子１の中心は、ケースＭの対向側壁
Ｍ₂−Ｍ₃の内面間の中央および基板４の内面４ａとケー
スＭの頂壁Ｍ₆の内面との間の中央にそれぞれ配置され
る。

【００２１】この場合、駆動振動方向ＸのケースＭの側
壁Ｍ₂−Ｍ₃の内面間の寸法２Ｌxおよび検出振動方向Ｙ
の基板４の内面４ａとケースＭの頂壁Ｍ₆の内面との間
の寸法２Ｌyの少なくとも１つはλ／４以下とされる。
ここに、λは振動子から伝播される振動の波長で、λ＝
Ｓ／ｆ₀であり、Ｓは空気中の音速である。特に、駆動
振動方向ＸのケースＭの側壁Ｍ₂−Ｍ₃の内面間の寸法２
Ｌxはλ／４以下とされる。

【００２２】

【実験】

【００２３】

【実験目的】密閉したケース中で振動子を振動させたと
き、自己励起した音圧が自己の振動に及ぼす音響効果を
測定する。

【００２４】

【実験装置】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、頂壁
３、基板４、側枠７、８および頂壁３、基板４、側枠
７、８に挟まれて対称に移動可能なスライド側壁５、６
によりケースＭを構成する。振動子１は支持ピン２によ
り支持されて基板４に搭載されケースＭに被嵌される。
振動子１の中心はケースＭの側壁５、６の寸法２Ｌ₁の
中央に配置される。

【００２５】

【実験１】図１（ａ）、（ｂ）に示す振動子１上の一対
の圧電トランスデューサ１０、１０に端子９、９を介し
て図３のように抵抗Ｒ₀を通して周波数ｆ₀の交流電源Ｖ
＝vcosωt、Ｖ'＝−vcosωtを印加する。このとき、振
動する振動子１の等価回路を図４に示す。一対のトラン
スデューサ１０、１０によって励起される振動をインダ
クタンスＬ、容量Ｃ、抵抗Ｒの直列共振回路で置き換え
てある。なお、容量Ｃ₀は共振容量を示す。

【００２６】ここで一対のトランスデューサ１０、１０
に印加する電源Ｖ、Ｖ'をＶ＝−Ｖ'つまり、位相反転さ
せてある。こうすることによって振動子１はＸ軸方向に
励起される。また、印加電源の角周波数ω（＝２π
ｆ₀）を図に示す直列共振 ω₀＝１／√Ｌ・Ｃ（ｆ₀＝３０ＫＨｚ）とした。Ｘ軸に寸法２Ｌ₁（スライド５、６の位置）を
とり、Ｙ軸に寸法２Ｌ₁を変化させたことによるタップ
Ｔp₁、Ｔp₂の電圧Ｅ₁、Ｅ₂（図４）の変化を、寸法２Ｌ
₁＝∞（即ち、スライド除去したＥ点）のときの値Ｅ₀を
基準としてＥ_L1／Ｅ0（ｄＢ）をとると、図５の如き特
性を示した。ここで、Ｅ_L1／Ｅ₀が最大のとき（図５の
ａ点近傍）に振動の共振尖鋭度Ｑは最小（振動しにくい
状態）であり、最小のとき（図５のｂ近傍）に共振尖鋭
度Ｑは最大（振動し易い状態）である。

【００２７】

【結果の検討】表１に示すケースＭ内での音速と温度の
関係から図５のａ点では図２（ａ）の如くλ／４の音圧
の定在波が発生しているものと考えられる。同様にｂ点
は図２（ｂ）の如く波長λ／２の音圧の定在波が発生し
ていると考えられる。図２のａから音圧最小の位置（λ
／４）に音圧が位置してるときに共振尖鋭度Ｑが最小で
あり、ｂの如く最大の位置（λ／２）に位置していると
きに共振尖鋭度Ｑが最大となり、一見矛盾した結果が得
られる。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【実験２】図１に示す振動子１上のトランスデューサ１
０、１０に端子９、９を介して図６の如く抵抗Ｒ₀を通
して交流電源Ｖ＝vcosωtを印加する。このときの等価
回路を図７に示す。実験１と異なり、一対のトランスデ
ューサ１０、１０には同相の交流電流Ｖを印加するため
振動子１はＹ軸方向に励起される。ここで振動子１に図
６の如きケースＭごと回転させて回転角速度ωを加え
る。そのときにタップＴp₁、Ｔp₂の電圧Ｅ₁、Ｅ₂を測定
して、差電圧Ｅ_j＝Ｅ₁−Ｅ₂を求めると、この差電圧Ｅ_j
がジャイロ出力となる。角速度ωを一定にしたまま寸法
Ｌ₁の値を変化させ、差電圧Ｅ_jの値をプロットしたもの
が図８である。

【００３０】

【結果の検討】図８から解るように、寸法Ｌ₁＝６〜７
ｍｍの間で差電圧Ｅ_jは最大となり、寸法Ｌ₁＝３ｍｍ近
傍でＥ_jは最小を示している。この値は実験１の共振尖
鋭度Ｑの変化と相関していることが解る。ここでＹ軸方
向の励起によっても図９の如くＸ軸方向への分力（鎖線
−−−で示す）によってＸ軸方向への定在波が発生する
と考えれば理解が容易である。

【００３１】

【動作の解明】実験１、２から自己励起によってケース
Ｍ内に発生し自己励起を妨害する音圧が最小の点（λ／
４）に振動子１を置いたときがＱ最小（自己励起が妨害
されている）であり、最大（λ／２）の点に置いたとき
がＱ最大（自己励起が妨害されていない）であることが
解る。この事実は一見矛盾してみえる。この事実を解明
した文献は見当らない。そこで発明等は次のように考え
た。

【００３２】音片型振動ジャイロの等価回路は図１０で
表わされる。図１０においてＺ_x、Ｚ_Yはそれぞれ振動子
１がＸ軸方向へ振動しているとき及びＹ軸方向へ振動し
ているときのメカニカルインピーダンスを示し、マトリ
クスのＧ_x ^-1、Ｇ_Yはジャイロ変換係数を示す。いま回転
角速度ωを ω＝０にし、振動子１をＸ軸方向に振動させたとき（実験１）
の等価回路は上記妨害音圧を無視すると図１１の如く表
わせる。次に妨害音圧を考慮に入れると、ケースＭ内で
の音圧、粒子速度の分布は図１３となり、ケースＭ内の
密閉音圧による空気の波動インピーダンスｚ_x1はｚ_x1＝ｊＺ₀cotｋＬ₁ と表せる。ここにｋは、空気中の音波の伝搬定数、Ｚ₀
は空気の音響インピーダンスをそれぞれ示す。この振動
子１の長さ方向と直角の方向へのインピーダンスは振動
子１の長さ方向に分布定数的に加わると考えられる。等
価回路を簡単にするために、図１２の如くｚ_x1をＺ_xに
並列に接続したと考える。いま振動子１が図１１におけ
るインダクタンスＬ、容量Ｃが周波数ｆ₀（＝１／√Ｌ
Ｃ）で励起されていたとすると、その等価回路は図１４
となる。図１４においてＲ₀₁は共振抵抗を示し、Ｒ₀₁∝
１／Ｑ₀であり、Ｑ₀は振動子１のみの共振尖鋭度（ｚ_x1
を無視したときの共振尖鋭度）を示す。ここで振動子１
を周波数ｆ₀で励起したまま図１の振動子１の中心から
ケースＭの側壁までの寸法Ｌ₁の値を変化させれば、イ
ンピーダンスｚ_x1＝ｊＺ₀cotｋＬ₁においてｋＬ₁＝λ／４のときｚ_x1＝０（１）ｋＬ₁＝λ／２のときｚ_x1＝無限大（２）となる。

【００３３】つまり、（１）式のとき（ｋＬ₁＝λ／
２）、等価回路は図１５となりｚ_x1は並列共振状態とな
り振動子の振動への影響は少ない。同様に、（２）式の
とき（ｋＬ₁＝λ／４）、等価回路は図１６となり、こ
の回路の全共振尖鋭度Ｑは１／Ｑ＝１／Ｑ₀＋１／Ｑ' つまり、Ｑ＝Ｑ₀Ｑ'／（Ｑ₀＋Ｑ'）となるので全共振尖鋭度Ｑが低下することになる。ここ
にＱ'はケースＭ内の空気中定在波共振尖鋭度を示す。

【００３４】また表１よりλ／４のときは寸法Ｌ₁＝３
ｍｍ、λ／２のときは寸法Ｌ₁＝６ｍｍと求まる。以上
の結果から図５で寸法Ｌ₁＝３ｍｍの点でＥ_L1／Ｅ₀が最
大（Ｑ最小）、寸法Ｌ₁＝６ｍｍのときで最小（Ｑ最
大）となることが理解できる。これらの実験において、
振動子１の中心はケースＭの側壁内面間の寸法２Ｌ₁の
中心に配置し、振動子１から側壁内面までの寸法Ｌ₁に
ついて計測したので、ケースＭの側壁内面間における寸
法はその２倍（＝２Ｌ₁）となる。

【００３５】既に述べたように図１６において、１／Ｑ＝１／Ｑ₀＋１／Ｑ' （ここに、Ｑ₀は振動子１の共振尖鋭度Ｑ、Ｑ'はケース
Ｍ内の定在波の共振尖鋭度Ｑ）であり、若しＱ'《Ｑ₀な
らば、Ｑ＝Ｑ₀Ｑ'／Ｑ₀＋Ｑ'≒Ｑ₀ となり音波干渉を避けることができる。

【００３６】本発明の特徴によれば、本発明は音波干渉
を避けるために図２２のように振動子１を基板４に搭載
して被嵌するケースＭの内壁Ｍ'と振動子１との間に、
振動子１の全部を囲う遮蔽プレート１８を装着したもの
である。この遮蔽プレート１８を発生定在波に対してダ
ンパーとして作用させることにより共振尖鋭度Ｑ'を低
下させることになる。この例では振動子１の全部を囲う
遮蔽プレート１８を装着したが、遮蔽プレート１８は振
動子１の一部を囲うようにしても共振尖鋭度Ｑ'が低下
する。

【００３７】また、図２３（ａ）、（ｂ）の如く遮蔽プ
レート１８の壁面１８ａの少なくとも一部を一端固定
（１９ａで示す）、一端自由（１９ｂで示す）とするこ
とによって、さらにダンパー効果が上がる。さらに、遮
蔽プレート１８は一般に樹脂モールドケースで構成され
るが、金属薄板１８ｃで図２５のように壁面１８ａ、底
面１８ｂで断面コ字形に構成し、図２４のように底面１
８ｂを基板４に搭載することも可能である。

【００３８】具体例として、図２４、図２５の構成にて
音片型振動子１の周波数ｆ₀＝３０ＫＨｚ、ケースＭの
寸法２Ｌ₁＝６．０ｍｍ、ｈ＝３．４ｍｍ、遮蔽プレー
ト１８の寸法ｗ＝２．８ｍｍとして実施した結果、ケー
スＭをかぶせる前とケースＭをかぶせた後での感度は、
ほぼ同じであった。つまり、ケースＭ内部での音波干渉
はほぼ０であった。

【００３９】なお、図２８に示す従来の振動ジャイロ装
置によれば、ケース２５の寸法２Ｌ2＝６．０ｍｍでは
音波干渉が最大になり、感度が大幅に低下した。なお、
以上の実施例では駆動振動方向をＸに、検出振動方向を
Ｙに設定したが、その逆に設定することもできる。さら
に、以上の実施例では振動子１の中心をケースＭの側壁
内面間の寸法２Ｌ₁の中央に配置し、振動子１から側壁
内面までの寸法Ｌ₁について計測した例（図２１のＬx）
について説明したが、振動子１の中心を基板４の内面４
ａとケースＭの頂壁Ｍ₆の内面との間の寸法２Ｌyの中央
に配置し、振動子１から頂壁Ｍ₆の内面との間の寸法に
適用した場合にも同様の効果を生じるものである。

【００４０】また、以上の実施例では振動ジャイロ装置
を４角形の直方体振動子を使用した音片型に適用した例
について説明したが、本発明の振動ジャイロ装置は横断
面ｎ角形（ｎは３または５以上）の多辺体の音片型にも
適用でき、さらに音叉型等に応用する場合についても等
しく適用できる。この場合、叙上のｘ軸方向、ｙ軸方向
とはその横断面ｎ角形のｘ軸方向、ｙ軸方向成分をいう
ものとする。また、以上の実施例では横断面４角形の直
方体の音片で構成された振動子の直交して隣り合う２面
に一対のトランスデューサを貼着したが、３以上のトラ
ンスデューサを貼着して駆動・検出を行なうこともでき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動ジャイロ装置によれば、ケース内部での定在波
の発生が防止されて音響干渉が小さくなり小型化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ実験装置として
組立て検証した振動ジャイロ装置の上面説明図、平面説
明図。

【図２】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ振動ジャイロ装
置の振動子、ケースの寸法および定在波の関係を示す特
性図。

【図３】振動ジャイロ装置の振動子をＸ軸方向に励起す
る回路図。

【図４】Ｘ軸方向に励起された振動子の等価回路図。

【図５】ケースの寸法を変化したときの出力電圧特性
図。

【図６】振動ジャイロ装置の振動子をＹ軸方向に励起す
る回路図。

【図７】Ｙ軸方向に励起された振動子の等価回路図。

【図８】ケースの寸法を変化したときの出力電圧特性
図。

【図９】振動ジャイロ装置の振動子をＹ軸方向に励起し
たときに発生するＸ軸方向への分力を示す説明図。

【図１０】振動ジャイロ装置の等価回路図。

【図１１】振動ジャイロ装置の振動子をＸ軸方向に振動
させ妨害音圧を無視したときの振動ジャイロ装置の等価
回路図。

【図１２】図１１に示す等価回路図を簡単化して描いた
振動ジャイロ装置の等価回路図。

【図１３】妨害音圧を考慮に入れてケース内での音圧、
粒子速度の分布を示す図。

【図１４】振動ジャイロ装置の振動子を図１１における
インダクタンスＬ、容量Ｃの周波数ｆ₀（＝１／√Ｌ
Ｃ）で励起したときの振動ジャイロ装置の等価回路図。

【図１５】寸法の値を変化させ、特定の値のときの振動
ジャイロ装置の等価回路図。

【図１６】寸法の値を変化させ、特定の値のときの振動
ジャイロ装置の等価回路図。

【図１７】図１７（ａ）は本発明における振動ジャイロ
装置の振動子、トランスデューサの概略斜視図、図１７
（ｂ）は図１７（ａ）に示す振動ジャイロ装置の駆動時
のトランスデューサの振動方向、電圧を示す説明図、図
１７（ｃ）は図１７（ａ）に示す振動ジャイロ装置の角
速度発生時のコリオリの力の発生方向、電圧を示す説明
図。

【図１８】振動ジャイロ装置に使用されるトランスデュ
ーサを含む振動子のインピーダンス変化と励起信号の周
波数との関係を示す特性図。

【図１９】振動ジャイロ装置の駆動・角速度検出の概念
を示す回路図。

【図２０】振動ジャイロ装置の駆動回路の原理を示す回
路図。

【図２１】振動ジャイロ装置の振動子とケースの寸法を
示す説明図。

【図２２】本発明における振動ジャイロ装置の振動子、
ケース、遮蔽プレートを示す説明図。

【図２３】図２３（ａ）は本発明における振動ジャイロ
装置の振動子、ケース、遮蔽プレートを示し、遮蔽プレ
ートの壁面を一端固定、一端自由としたときの説明図、
図２３（ｂ）は本発明における振動ジャイロ装置の遮蔽
プレートを一端固定、一端自由としたときの斜視図。

【図２４】本発明における振動ジャイロ装置の振動子、
ケース、遮蔽プレートの寸法を示す説明図。

【図２５】本発明における振動ジャイロ装置の遮蔽プレ
ートの寸法を示す斜視図。

【図２６】図２６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の振動
ジャイロ装置の振動子、トランスデューサの概略斜視
図、平面図。

【図２７】図２７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の振動
ジャイロ装置のケースに被嵌した状態を示す平面説明
図、底面説明図。

【図２８】従来の他の振動ジャイロ装置のケースに被嵌
した状態を示す平面説明図。

【符号の説明】

１……振動子４……基板Ｘ……駆動振動方向Ｙ……検出振動方向Ｍ……ケースＭ'……内壁Ｍ₁……開口部Ｍ₂、Ｍ₃……側壁Ｍ₆……頂壁Ｆc……コリオリの力１８……遮蔽プレート１８ａ……壁面１８ｃ……金属薄板１９ａ……一端固定１９ｂ……一端自由

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金野吉剛神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者横山武男神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】６面体の１つを開口部とし側壁、頂壁から
なるケースに、振動子を基板に搭載して前記開口部が前
記基板に配置されるように前記振動子を被嵌し、前記振
動子を駆動して駆動振動方向に屈曲振動させ、回転運動
を受けたときに発生するコリオリの力により起きる検出
振動方向の屈曲振動を検出することにより回転角速度を
測定する振動ジャイロであって、前記振動子を前記基板
に搭載して被嵌する前記ケースの内壁と、前記振動子と
の間に前記振動子の少なくとも一部を囲う遮蔽プレート
を装着したことを特徴とする振動ジャイロ装置。
【請求項２】前記遮蔽プレートの壁面の少なくとも一部
を一端固定、一端自由としたことを特徴とする請求項１
記載の振動ジャイロ装置。
【請求項３】前記遮蔽プレートを金属薄板で構成したこ
とを特徴とする請求項１記載の振動ジャイロ装置。