JPS62188908A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPS62188908A JPS62188908A JP61031470A JP3147086A JPS62188908A JP S62188908 A JPS62188908 A JP S62188908A JP 61031470 A JP61031470 A JP 61031470A JP 3147086 A JP3147086 A JP 3147086A JP S62188908 A JPS62188908 A JP S62188908A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- angular velocity
- velocity sensor
- piezoelectric vibrator
- shock
- 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、特に圧電振動子を用いた角
速度センサに関するものである。
速度センサに関するものである。
従来の技術
従来、ジャイロスコープを用いた慣性航法装置である飛
行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て、機械式の回転ジャイロが主に使われている。
行機・船舶のような移動する物体の方位を知る方法とし
て、機械式の回転ジャイロ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
装置が大掛かりであり、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。
装置が大掛かりであり、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カの力を検出する振動型角速度セ
ンサがある。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ある。
知用素子からコリオリカの力を検出する振動型角速度セ
ンサがある。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ある。
これらはジャイロを構成する質量の運動が一定角速度の
回転運動ではなく振動によっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数トルクとして生じるものである。このトルクに
よる振動を検出することによって角速度を測定するのが
振動型角速度センサの原理であり、特に・圧電体を用い
たセンサが多く考案されている。（例えば、日本航空宇
宙学会誌 第２３巻 第２５７号３３９−３５０ページ
）発明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとずく構成にて先願特許（特願昭５９−
５５４２０号）の角速度センサを発明したが、振動型の
特徴である小型・軽量化設計を行なうために振動子を保
護するケースが必要で、かつ最小寸法にて設計すること
が要求される。特に民生機器・電装品機器としての角速
度センサには重要な要因である。
回転運動ではなく振動によっている。従ってΩなる角速
度が加わった場合、コリオリの力は質量の振動数と等し
い振動数トルクとして生じるものである。このトルクに
よる振動を検出することによって角速度を測定するのが
振動型角速度センサの原理であり、特に・圧電体を用い
たセンサが多く考案されている。（例えば、日本航空宇
宙学会誌 第２３巻 第２５７号３３９−３５０ページ
）発明が解決しようとする問題点 上記の原理にもとずく構成にて先願特許（特願昭５９−
５５４２０号）の角速度センサを発明したが、振動型の
特徴である小型・軽量化設計を行なうために振動子を保
護するケースが必要で、かつ最小寸法にて設計すること
が要求される。特に民生機器・電装品機器としての角速
度センサには重要な要因である。
一方、この分野での使用条件は厳しく、センサに対する
信軌性も高度な内容を含んでいる。特に圧電振動子の一
端固定によるたわみ振動を利用している先願発明では衝
撃によるたわみ限界が問題となって（る。圧電振動子の
構造は薄いセラミック板を金属板にはり付けたものであ
り、ある一定の範囲内では弾性振動をするが、大きなた
わみ量をあたえるとセラミック板にクラックが入り、圧
電振動子としての特性を破壊する。先願発明の構造に見
られるように駆動用圧電振動子には検知用圧電振動子が
直交接合され、駆動用圧電振動子にかかる応力は大きく
なり、衝撃から受ける力（音叉振動子の電極ブロック付
近の圧電振動子にががる力）は大きくなる。そのため、
センサにとって致命欠陥となる可能性があった。
信軌性も高度な内容を含んでいる。特に圧電振動子の一
端固定によるたわみ振動を利用している先願発明では衝
撃によるたわみ限界が問題となって（る。圧電振動子の
構造は薄いセラミック板を金属板にはり付けたものであ
り、ある一定の範囲内では弾性振動をするが、大きなた
わみ量をあたえるとセラミック板にクラックが入り、圧
電振動子としての特性を破壊する。先願発明の構造に見
られるように駆動用圧電振動子には検知用圧電振動子が
直交接合され、駆動用圧電振動子にかかる応力は大きく
なり、衝撃から受ける力（音叉振動子の電極ブロック付
近の圧電振動子にががる力）は大きくなる。そのため、
センサにとって致命欠陥となる可能性があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので簡易な構造°
で衝撃に対する強度を高め、信顧性の高い角速度センサ
を得ることを目的としている。
で衝撃に対する強度を高め、信顧性の高い角速度センサ
を得ることを目的としている。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するためセンサを収納する容
器の内側に衝撃吸収用弾性部材を被覆した構造にするも
のである。
器の内側に衝撃吸収用弾性部材を被覆した構造にするも
のである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
センサを収納する容器の内側に衝撃吸収用弾性部材を被
覆した構造にすることによって耐震性・耐衝撃性を高め
ることになる。ある衝撃までは支持棒のたわみ、駆動用
圧電振動子の弾性限界内のたわみとして吸収されるが、
それ以上のたわみが加えられるとセンサの破壊が起こる
。この時の衝撃を吸収するために衝撃吸収用弾性部材を
配置しておき、駆動用圧電振動子・検知用圧電振動子の
弾性限界内のたわみにて衝撃吸収用弾性部材にて被覆さ
れたセンサケースにぶつかる。それ以上のたわみの力は
駆動用圧電振動子の支持端にはかからないので、支持端
とケースに接触した検知用圧電振動子の自由端の２点支
持にて衝撃を受け、ブリッジのたわみとして吸収する。
覆した構造にすることによって耐震性・耐衝撃性を高め
ることになる。ある衝撃までは支持棒のたわみ、駆動用
圧電振動子の弾性限界内のたわみとして吸収されるが、
それ以上のたわみが加えられるとセンサの破壊が起こる
。この時の衝撃を吸収するために衝撃吸収用弾性部材を
配置しておき、駆動用圧電振動子・検知用圧電振動子の
弾性限界内のたわみにて衝撃吸収用弾性部材にて被覆さ
れたセンサケースにぶつかる。それ以上のたわみの力は
駆動用圧電振動子の支持端にはかからないので、支持端
とケースに接触した検知用圧電振動子の自由端の２点支
持にて衝撃を受け、ブリッジのたわみとして吸収する。
検知用圧電振動子の自由端とケース壁面との衝突による
検知用圧電振動子の先端部の衝撃による破壊を防ぐもの
である。
検知用圧電振動子の先端部の衝撃による破壊を防ぐもの
である。
実施例
図は本発明の角速度センサの一実施例を示す構造図であ
る。図において、１は検知用圧電素子、２は駆動用圧電
素子、３は電極ブロック、４は支持棒、５はベース、６
は接合部材、７は衝撃吸収用弾性部材、８はケースを示
す。
る。図において、１は検知用圧電素子、２は駆動用圧電
素子、３は電極ブロック、４は支持棒、５はベース、６
は接合部材、７は衝撃吸収用弾性部材、８はケースを示
す。
以上のように構成された本実施例の角速度センサについ
て、以下その動作を説明する。
て、以下その動作を説明する。
まず駆動用圧電振動子を駆動するには対向している面を
共通電極としてそれぞれ外側の面との間に交流信号をか
ける。信号を印加された駆動用圧電振動子２は電極ブロ
ック３をベースとして１８０゜の位相差にて振動を始め
る、いわゆる音叉振動である。
共通電極としてそれぞれ外側の面との間に交流信号をか
ける。信号を印加された駆動用圧電振動子２は電極ブロ
ック３をベースとして１８０゜の位相差にて振動を始め
る、いわゆる音叉振動である。
一般に片持ちぼり構造を有する圧電振動子は材料の圧電
定数・寸法形状によって決定されるが、この場合には検
知用圧電振動子ｌ、駆動用圧電振動子２、接合部材６、
そして接合に用いる接着剤などの総合的な性能で決まる
。
定数・寸法形状によって決定されるが、この場合には検
知用圧電振動子ｌ、駆動用圧電振動子２、接合部材６、
そして接合に用いる接着剤などの総合的な性能で決まる
。
本実施例での音叉振動子の共振周波数は２６０−３００
１（ｚに設計してあり、検知用圧電振動子１の自由端で
の振幅量は１００μｍ程度に振動させている。
１（ｚに設計してあり、検知用圧電振動子１の自由端で
の振幅量は１００μｍ程度に振動させている。
この時、衝撃吸収用弾性部材としてブチルゴムをセンサ
ケースの内側に約１鰭の厚みにコーティングする。検知
用圧電振動子１と、衝撃吸収用弾性部材のギャップは約
０．５ｍｍにしである。この距離を決めるのは圧電振動
子の機械的強度と入力加速度との関係で決める。本実施
例では１００Ｇの加速度に耐える設計にしである。実施
例ではブチルゴムとしたが、−ｇに衝撃を吸収する物質
（ゴム、プラスチック、繊維）であれば同じ効果が得ら
れることは明らかである。かぶせる場所は振動子の先端
部分でもよいし、全面にコーティングしてもよい。
ケースの内側に約１鰭の厚みにコーティングする。検知
用圧電振動子１と、衝撃吸収用弾性部材のギャップは約
０．５ｍｍにしである。この距離を決めるのは圧電振動
子の機械的強度と入力加速度との関係で決める。本実施
例では１００Ｇの加速度に耐える設計にしである。実施
例ではブチルゴムとしたが、−ｇに衝撃を吸収する物質
（ゴム、プラスチック、繊維）であれば同じ効果が得ら
れることは明らかである。かぶせる場所は振動子の先端
部分でもよいし、全面にコーティングしてもよい。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明方法によれば角速度セン
サの耐衝撃性を高めてセンサの機能を損なうことなく実
用性の高い角速度センサが実現できる。
サの耐衝撃性を高めてセンサの機能を損なうことなく実
用性の高い角速度センサが実現できる。
図は本発明の角速度センサの１実施例を示す構造図であ
る。 １・・・・・・検知用圧電振動子、２・・・・・・駆動
用圧電振動子、３・・・・・・電極ブロック、４・旧・
・支持棒、５・・・・・・ベース、６・・・・・・接合
部材、７・・・衝撃吸収用弾性部材、８・・・・・・ケ
ース。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名／−−−検
矢ロ用スＥ電博Ｎヨト ２−一一駈動用）！Ｌ電希子 ３−ｍ−電極ブロック ４−−一支苅１令 ５− べ“−ス ６−−一橙８部材 ７一−−覆１１及収２用禅ノ圧部材 δ−−−グース
る。 １・・・・・・検知用圧電振動子、２・・・・・・駆動
用圧電振動子、３・・・・・・電極ブロック、４・旧・
・支持棒、５・・・・・・ベース、６・・・・・・接合
部材、７・・・衝撃吸収用弾性部材、８・・・・・・ケ
ース。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名／−−−検
矢ロ用スＥ電博Ｎヨト ２−一一駈動用）！Ｌ電希子 ３−ｍ−電極ブロック ４−−一支苅１令 ５− べ“−ス ６−−一橙８部材 ７一−−覆１１及収２用禅ノ圧部材 δ−−−グース
Claims (1)
- 駆動用圧電振動子と検知用圧電振動子が検知軸に平行
で、かつ互いに直交接合されたセンサ素子があり、この
素子を内面が衝撃吸収用弾性部材にて被覆されたケース
にて収納することを特徴とする角速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031470A JPS62188908A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 角速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031470A JPS62188908A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 角速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188908A true JPS62188908A (ja) | 1987-08-18 |
Family
ID=12332149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61031470A Pending JPS62188908A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 角速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62188908A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014554A (en) * | 1989-04-14 | 1991-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular rate sensor |
| JPH0518757A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-26 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジヤイロ |
| JPH05113331A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Akai Electric Co Ltd | 振動ジヤイロ |
| WO2000000789A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Fujitsu Limited | Tuning fork type vibrational gyroscope |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61031470A patent/JPS62188908A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014554A (en) * | 1989-04-14 | 1991-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Angular rate sensor |
| JPH0518757A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-26 | Murata Mfg Co Ltd | 振動ジヤイロ |
| JPH05113331A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Akai Electric Co Ltd | 振動ジヤイロ |
| WO2000000789A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Fujitsu Limited | Tuning fork type vibrational gyroscope |
| US6366005B2 (en) | 1998-06-26 | 2002-04-02 | Fujitsu Limited | Tuning fork type vibration gyro |
| EP1091189A4 (en) * | 1998-06-26 | 2003-10-15 | Fujitsu Ltd | VIBRATION TUNING FORK |
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