JPS60250207A - 角速度センサ− - Google Patents
角速度センサ−Info
- Publication number
- JPS60250207A JPS60250207A JP59107798A JP10779884A JPS60250207A JP S60250207 A JPS60250207 A JP S60250207A JP 59107798 A JP59107798 A JP 59107798A JP 10779884 A JP10779884 A JP 10779884A JP S60250207 A JPS60250207 A JP S60250207A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- angular velocity
- detection
- velocity sensor
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はジャイロスコープに用いる角速度センサーに関
するものである。
するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、コンピュータ技術が発展し、多くの機能を有した
製品が商品化されるようになり、そのための各種センサ
ーの要求が大きくなってきている。
製品が商品化されるようになり、そのための各種センサ
ーの要求が大きくなってきている。
角速度センサーの応用も電装品におけるナビゲーション
システム、ロボットの方向検知、各種制御装置のスタビ
ライザル機能などがあり、いずれも小型で高性能なもの
がこれから必要となってくる。
システム、ロボットの方向検知、各種制御装置のスタビ
ライザル機能などがあり、いずれも小型で高性能なもの
がこれから必要となってくる。
従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置として飛
行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法が主
に使われている。これは安定した方位が得られるが機械
式であることから装置が犬がかりであり、コストも高く
、小型化が望まれる民生用機器への応用は困難である。
行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法が主
に使われている。これは安定した方位が得られるが機械
式であることから装置が犬がかりであり、コストも高く
、小型化が望まれる民生用機器への応用は困難である。
一方、回転力を使わずに物体を振動させて励振された検
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サーがある。多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用
している構造のものが多くみられる。これらはいずれも
低周波領域での使用が考えられているが、周波数の高い
領域になると駆動周波数のリップル成分が信号成分に影
響を及ぼし、正確な角速度情報が得られない欠点があっ
た。又、片持ばり構成を有するために支点での作用−反
作用の影響が大きく、非常に大きな質量で支える必要が
あることから小型軽量化の点でも限界があった。
知用素子からコリオリの力を検出する振動型角速度セン
サーがある。多くは圧電式と電磁式のメカニズムを採用
している構造のものが多くみられる。これらはいずれも
低周波領域での使用が考えられているが、周波数の高い
領域になると駆動周波数のリップル成分が信号成分に影
響を及ぼし、正確な角速度情報が得られない欠点があっ
た。又、片持ばり構成を有するために支点での作用−反
作用の影響が大きく、非常に大きな質量で支える必要が
あることから小型軽量化の点でも限界があった。
発明の目的
３ベ−ノ
本発明の目的は検出範囲が高い周波数領域捷で使用可能
で小型化と量産性の高い角速度センサーを提供すること
である。
で小型化と量産性の高い角速度センサーを提供すること
である。
発明の構成
本発明の角速度センサーは駆動用圧電振動子の両端に検
知用圧電振動子が互いに直交接合されてなるセンサー素
子があり、前記１駆動用圧電振動子のたわみ振動の基本
共振における振動節を保持してベース部に支持するよう
に構成したものである。
知用圧電振動子が互いに直交接合されてなるセンサー素
子があり、前記１駆動用圧電振動子のたわみ振動の基本
共振における振動節を保持してベース部に支持するよう
に構成したものである。
これにまり片持ばり振動からたわみ振動への振動モード
が変わるために基本共振周波数を高く設計することがで
き検出周波数領域を拡大し、小型で量産性の高いセンサ
ーとなる。
が変わるために基本共振周波数を高く設計することがで
き検出周波数領域を拡大し、小型で量産性の高いセンサ
ーとなる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
第１図は本発明の一実施例における角速度センサーの平
面図を示し、第２図は側面図を示す。
面図を示し、第２図は側面図を示す。
第１図、第２図において１は検知用圧電振動子、２は駆
動用圧電振動子、３は振動子支持材、４は接合部材、５
はベースを示す。
動用圧電振動子、３は振動子支持材、４は接合部材、５
はベースを示す。
以上のように構成された本実施例の角速度センサーにつ
いて以下その動作を説明する。
いて以下その動作を説明する。
角速度の検出にはコリオリの力を検出することがこのセ
ンサーの原理であり、検知用圧電振動子１に矢印の方向
に速度Ｖなる力を与えるとその検知用圧電振動子の向上
にコリオリの力が作用し、その時の圧電振動子の出力と
して検知するものである。速度Ｖを与えるために駆動用
圧電振動子２がある。
ンサーの原理であり、検知用圧電振動子１に矢印の方向
に速度Ｖなる力を与えるとその検知用圧電振動子の向上
にコリオリの力が作用し、その時の圧電振動子の出力と
して検知するものである。速度Ｖを与えるために駆動用
圧電振動子２がある。
捷ず駆動用圧電振動子を振動するには圧電振動子２の両
面に駆動信号（共振周波数）を印加する。
面に駆動信号（共振周波数）を印加する。
信号を与えるには細いリード線を用いて圧電振動子の両
面に・・ンダづけ、あるいはボンディングによって行な
えばよく、一般的には銀電極を設けて細い銅線をハンダ
づけする方法がよい。
面に・・ンダづけ、あるいはボンディングによって行な
えばよく、一般的には銀電極を設けて細い銅線をハンダ
づけする方法がよい。
駆動時の振動モードは矩形板の屈曲振動であり、その時
の共振周波数ｆｒは次式で示される。
の共振周波数ｆｒは次式で示される。
５ ベース
（ｔ；振動子の厚み、 Ｌ ｉ振動子の長さＩ Ｅ ｉ
ヤング率、ρ；密度） 実際には振動子の先端に検知用圧電振動子という質量が
加わるためにその質量に応じて低い共振周波数を持つこ
とになる。
ヤング率、ρ；密度） 実際には振動子の先端に検知用圧電振動子という質量が
加わるためにその質量に応じて低い共振周波数を持つこ
とになる。
本実施例では設計した角速度センサーの共振周波数は約
ＩＫＨｚであり、駆動用圧電振動子の大振幅駆動時のイ
ンピーダンス特性を第３図に示す。
ＩＫＨｚであり、駆動用圧電振動子の大振幅駆動時のイ
ンピーダンス特性を第３図に示す。
振動を支えるべきところは基本共振周波数の振動節を保
持することになり、駆動用圧電振動子の矩形板の端から
０，２２〜０．２４ｔの位置となる。
持することになり、駆動用圧電振動子の矩形板の端から
０，２２〜０．２４ｔの位置となる。
振動節を支える方法はくさび形状で両面から支持するの
が最もよく、そこを節として屈曲振動をさせる。支持法
はくさび形状以外でもよいが振動している部分までを押
さえるとそれだけ振幅を制限することになるので好まし
くない。
が最もよく、そこを節として屈曲振動をさせる。支持法
はくさび形状以外でもよいが振動している部分までを押
さえるとそれだけ振幅を制限することになるので好まし
くない。
駆動用圧電振動子２は接合部材４を介して検知用圧電振
動子１へ振動を伝える。検知用圧電振動子１は矢印方向
に振動を始める。振動子支持台は６ノ＼ ベース已に接合されており、振動子支持台３はベース５
と一体設計であってもよく、その時は圧電振動子が電気
的に短絡しないようにすればよい。
動子１へ振動を伝える。検知用圧電振動子１は矢印方向
に振動を始める。振動子支持台は６ノ＼ ベース已に接合されており、振動子支持台３はベース５
と一体設計であってもよく、その時は圧電振動子が電気
的に短絡しないようにすればよい。
ここで検知用圧電振動子１は駆動用圧電振動子２０両端
に２枚あるが、これは振動のバランスをとるためと、角
速度に対して２倍の感度が得られることを目的としてい
るためであり、１枚の検知用圧電振動子でも十分角速度
センサーとして機能することは容易に考えられる。
に２枚あるが、これは振動のバランスをとるためと、角
速度に対して２倍の感度が得られることを目的としてい
るためであり、１枚の検知用圧電振動子でも十分角速度
センサーとして機能することは容易に考えられる。
本センサーの検知軸は２方向の軸回りに発生する角速度
を検知する。
を検知する。
発明の効果
以上の説明で明らかなように本発明は駆動用圧電振動子
の両端に検知用圧電振動子を互いに直交接合されたセン
サー素子があり、駆動用圧電振動子のたわみ振動の基本
共振における振動節を保持してベース部に支持するよう
に構成しているので振動の反作用がベース部にあ丑り伝
わらない構造のセンサーが可能であり、又共振周波数を
高く設計することができるので角速度検出の周波数領域
７ ベース を広くとることが可能となる。これらの効果によりセン
ザー素子の小型化と高性能化が得られる。
の両端に検知用圧電振動子を互いに直交接合されたセン
サー素子があり、駆動用圧電振動子のたわみ振動の基本
共振における振動節を保持してベース部に支持するよう
に構成しているので振動の反作用がベース部にあ丑り伝
わらない構造のセンサーが可能であり、又共振周波数を
高く設計することができるので角速度検出の周波数領域
７ ベース を広くとることが可能となる。これらの効果によりセン
ザー素子の小型化と高性能化が得られる。
第１図は本発明の一実施例における角速度センサーの平
面図、第２図は同側面図、第３図は本発明の一実施例に
おける共振周波数近傍のインピーダンス特性を示す図で
ある。 １・・・・・検知用圧電振動子、２・・・・・・駆動用
圧電振動子、３・・・・・振動子支持材、４・・・・・
ベース。
面図、第２図は同側面図、第３図は本発明の一実施例に
おける共振周波数近傍のインピーダンス特性を示す図で
ある。 １・・・・・検知用圧電振動子、２・・・・・・駆動用
圧電振動子、３・・・・・振動子支持材、４・・・・・
ベース。
Claims (1)
- 駆動用圧電振動子の両端に検知用圧電振動子が互いに直
交接合されてなるセンサー素子があり、前記駆動用圧電
振動子のたわみ振動の基本共振における振動節を保持し
てベース部に支持した構造を有する角速度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107798A JPS60250207A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 角速度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59107798A JPS60250207A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 角速度センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60250207A true JPS60250207A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14468297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59107798A Pending JPS60250207A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 角速度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60250207A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58221109A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP59107798A patent/JPS60250207A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58221109A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
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