JPH11142162A - Vibrational gyro - Google Patents
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- JPH11142162A JPH11142162A JP9322498A JP32249897A JPH11142162A JP H11142162 A JPH11142162 A JP H11142162A JP 9322498 A JP9322498 A JP 9322498A JP 32249897 A JP32249897 A JP 32249897A JP H11142162 A JPH11142162 A JP H11142162A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は振動ジャイロに関
し、特にたとえば、回転角速度を検知することによって
移動体の位置を検出し適切な誘導を行うナビゲーション
システム、または手ぶれなどの外的振動による回転角速
度を検知し適切な制振を行う手ぶれ防止装置などの除振
システムなどに応用できる振動ジャイロに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibrating gyroscope, and more particularly to, for example, a navigation system that detects a position of a moving body by detecting a rotational angular velocity and performs appropriate guidance, or a rotational angular velocity due to external vibration such as camera shake. The present invention relates to a vibration gyro that can be applied to a vibration isolation system such as a camera shake prevention device that detects and appropriately controls vibration.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の振動ジャイロの一例が、たとえば
特開平7−239232号に開示されている。図15は
このような従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。図15に示す振動ジャイロ1は円柱状の振動子2を
含み、振動子2は2つの検出端子3aおよび3bと1つ
の駆動端子4と有する。振動子2の2つの検出端子3a
および3bは、感度温度特性を補正するための温度補償
回路5を介して、加算増幅回路6の2つの入力端にそれ
ぞれ接続される。加算増幅回路6の出力端は、移相回路
7の入力端に接続される。移相回路7の出力端は、振動
子2の駆動端子4に接続される。さらに、振動子2の2
つの検出端子3aおよび3bは、温度補償回路5を介し
て、差動増幅回路8の2つの入力端にそれぞれ接続され
る。差動増幅回路8の出力端は、同期検波回路9の一方
の入力端に接続される。同期検波回路9の他方の入力端
には、加算増幅回路6の出力端が接続される。2. Description of the Related Art An example of a conventional vibration gyro is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-239232. FIG. 15 is an illustrative view showing one example of such a conventional vibrating gyroscope. The vibrating gyroscope 1 shown in FIG. 15 includes a columnar vibrator 2, and the vibrator 2 has two detection terminals 3 a and 3 b and one drive terminal 4. Two detection terminals 3a of the vibrator 2
And 3b are respectively connected to two input terminals of an addition amplification circuit 6 via a temperature compensation circuit 5 for correcting a sensitivity temperature characteristic. An output terminal of the addition amplification circuit 6 is connected to an input terminal of the phase shift circuit 7. The output terminal of the phase shift circuit 7 is connected to the drive terminal 4 of the vibrator 2. Further, 2 of the vibrator 2
The two detection terminals 3a and 3b are connected to two input terminals of the differential amplifier circuit 8 via the temperature compensation circuit 5, respectively. An output terminal of the differential amplifier circuit 8 is connected to one input terminal of the synchronous detection circuit 9. The other input terminal of the synchronous detection circuit 9 is connected to the output terminal of the addition amplification circuit 6.
【0003】図15に示す振動ジャイロ1では、移相回
路7から出力される駆動信号が振動子2の駆動端子4に
与えられると、振動子2が屈曲振動する。この状態で、
振動ジャイロ1が振動子2の中心軸を中心に回転すれ
ば、コリオリ力によって振動子2の屈曲振動の方向が変
わり、2つの検出端子3a,3b間に、回転角速度に応
じた検出信号が得られる。この検出信号は、温度補償回
路5を介して、差動増幅回路8で検出される。差動増幅
回路8の出力信号すなわち検出信号は、同期検波回路9
によって、加算増幅回路6から出力される同期信号に同
期して検波される。したがって、この振動ジャイロ1で
は、同期検波回路9の出力信号から回転角速度を検出す
ることができる。なお、振動子2の駆動端子4に与えら
れる駆動信号は、加算増幅回路6から出力される信号の
位相を移相回路7で調整した信号である。また、加算増
幅回路6から出力される同期信号は、振動子2の2つの
検出端子3aおよび3bから出力される信号を、温度補
償回路5を介して、加算増幅回路6で加算し増幅した信
号である。In the vibrating gyroscope 1 shown in FIG. 15, when a drive signal output from a phase shift circuit 7 is applied to a drive terminal 4 of the vibrator 2, the vibrator 2 bends and vibrates. In this state,
When the vibrating gyroscope 1 rotates about the central axis of the vibrator 2, the direction of the bending vibration of the vibrator 2 changes due to the Coriolis force, and a detection signal corresponding to the rotational angular velocity is obtained between the two detection terminals 3a and 3b. Can be This detection signal is detected by the differential amplifier circuit 8 via the temperature compensation circuit 5. The output signal of the differential amplifier circuit 8, that is, the detection signal is
Thus, the signal is detected in synchronization with the synchronization signal output from the addition amplification circuit 6. Therefore, in the vibration gyro 1, the rotational angular velocity can be detected from the output signal of the synchronous detection circuit 9. The drive signal supplied to the drive terminal 4 of the vibrator 2 is a signal obtained by adjusting the phase of the signal output from the addition amplification circuit 6 by the phase shift circuit 7. The synchronization signal output from the addition amplification circuit 6 is a signal obtained by adding and amplifying the signals output from the two detection terminals 3 a and 3 b of the vibrator 2 via the temperature compensation circuit 5 in the addition amplification circuit 6. It is.
【0004】図15に示す振動ジャイロ1では、温度補
償回路5として負特性サーミスタ5aおよび5bと抵抗
5c,5d,5eおよび5fとを組み合わせ、それぞれ
適当な値を振動子2の負荷として使用することによっ
て、振動子2の機械的尖鋭度Qが各温度で変化すること
により発生する感度の変動を補正し、感度を各温度で一
定に保つ効果がある。In the vibrating gyroscope 1 shown in FIG. 15, negative temperature thermistors 5a and 5b and resistors 5c, 5d, 5e and 5f are combined as a temperature compensating circuit 5, and an appropriate value is used as a load of the vibrator 2. Accordingly, there is an effect that the fluctuation of the sensitivity caused by the mechanical sharpness Q of the vibrator 2 changing at each temperature is corrected, and the sensitivity is kept constant at each temperature.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、図15に示
す振動ジャイロ1では、振動子2の2つの検出端子3a
および3bに温度補償回路5が接続されているので、温
度変化によって、振動子2の2つの検出端子3aおよび
3b側の容量成分およびインピーダンスが変動してしま
う。そのため、この振動ジャイロ1では、温度変化によ
って、振動子2の2つの検出端子3aおよび3bから温
度補償回路5を介して加算増幅回路6に出力される信号
の位相が変動するとともに、加算増幅回路6から出力さ
れる同期信号の位相が変動し、図15に示す従来例の温
度ドリフト特性を図16に示すように、温度ドリフト特
性が悪化してしまう。なお、図16には、比較例の温度
ドリフト特性として温度補償回路を有しない振動ジャイ
ロの温度ドリフト特性も示した。一方、温度補償回路を
有しない比較例では、温度ドリフト特性が良好である
が、感度温度特性が安定でない。However, in the vibrating gyroscope 1 shown in FIG. 15, two detecting terminals 3a of the vibrator 2 are provided.
And 3b, the temperature compensating circuit 5 is connected, so that the capacitance component and the impedance on the two detection terminals 3a and 3b side of the vibrator 2 fluctuate due to the temperature change. Therefore, in the vibration gyro 1, the phase of the signal output from the two detection terminals 3 a and 3 b of the vibrator 2 to the addition amplification circuit 6 via the temperature compensation circuit 5 varies due to the temperature change, and the addition amplification circuit The phase of the synchronizing signal output from 6 changes, and the temperature drift characteristic of the conventional example shown in FIG. 15 deteriorates as shown in FIG. 16 as shown in FIG. FIG. 16 also shows the temperature drift characteristics of a vibrating gyroscope having no temperature compensation circuit as the temperature drift characteristics of the comparative example. On the other hand, in the comparative example having no temperature compensation circuit, the temperature drift characteristic is good, but the sensitivity temperature characteristic is not stable.
【0006】それゆえに、この発明の主たる目的は、安
定した感度温度特性および良好な温度ドリフト特性を有
する振動ジャイロを提供することである。[0006] Therefore, a main object of the present invention is to provide a vibrating gyroscope having stable sensitivity temperature characteristics and good temperature drift characteristics.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる振動ジ
ャイロは、柱状の振動子と、振動子に接続され、振動子
を振動するための帰還ループと、帰還ループに接続さ
れ、振動子の振動を安定にするためのAGC回路とを含
み、振動子側のインピーダンスを変化させることなく、
帰還ループに感度温度特性を補正するための補正素子が
設けられた、振動ジャイロである。この発明にかかる振
動ジャイロにおいて、補正素子としては、たとえば、正
特性サーミスタ、正特性サーミスタおよび抵抗、負特性
サーミスタおよび抵抗、あるいは、複数の負特性サーミ
スタおよび複数の抵抗が用いられる。A vibrating gyroscope according to the present invention includes a columnar vibrator, a feedback loop connected to the vibrator and vibrating the vibrator, and a feedback loop connected to the feedback loop to vibrate the vibrator. And an AGC circuit for stabilizing the impedance without changing the impedance on the oscillator side.
This is a vibration gyro provided with a correction element for correcting a sensitivity temperature characteristic in a feedback loop. In the vibration gyro according to the present invention, for example, a positive characteristic thermistor, a positive characteristic thermistor and a resistor, a negative characteristic thermistor and a resistor, or a plurality of negative characteristic thermistors and a plurality of resistors are used as correction elements.
【0008】この発明にかかる振動ジャイロでは、AG
C回路によって、振動子の振動が安定にされる。また、
この発明にかかる振動ジャイロでは、感度温度特性を補
正するための補正素子が帰還ループに設けられているの
で、安定した感度温度特性が得られる。さらに、この発
明にかかる振動ジャイロでは、振動子側のインピーダン
スを変化させることなく、帰還ループに感度温度特性を
補正するための補正素子が設けられているので、振動子
側のインピーダンスが一定に保たれ、温度ドリフト特性
が良好になる。In the vibrating gyroscope according to the present invention, AG
The vibration of the vibrator is stabilized by the C circuit. Also,
In the vibrating gyroscope according to the present invention, since a correction element for correcting the sensitivity temperature characteristic is provided in the feedback loop, a stable sensitivity temperature characteristic can be obtained. Further, in the vibrating gyroscope according to the present invention, since the correction element for correcting the sensitivity temperature characteristic is provided in the feedback loop without changing the impedance on the vibrator side, the impedance on the vibrator side is kept constant. The temperature drift characteristics are improved.
【0009】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1はこの発明にかかる振動ジャ
イロの一例を示す図解図である。図1に示す振動ジャイ
ロ10は振動子12を含む。FIG. 1 is an illustrative view showing one example of a vibrating gyroscope according to the present invention. The vibrating gyroscope 10 shown in FIG.
【0011】振動子12は、たとえばエリンバなどの恒
弾性金属材料からなる正3角柱状の振動体14を含む。
振動体14の3つの側面のほぼ中央には、3つの圧電素
子16a,16bおよび16cがそれぞれ形成される。
これらの圧電素子16a〜16cは、それぞれ、圧電セ
ラミックからなる圧電体層の両面に電極を形成したもの
であり、一方の面の電極が振動体14の側面に接着さ
れ、他方の面の電極が入出力用として用いられる。The vibrator 12 includes a regular triangular prism-shaped vibrator 14 made of a constant elastic metal material such as an elinvar.
At approximately the center of the three side surfaces of the vibrating body 14, three piezoelectric elements 16a, 16b and 16c are respectively formed.
Each of these piezoelectric elements 16a to 16c has electrodes formed on both surfaces of a piezoelectric layer made of a piezoelectric ceramic, and the electrodes on one surface are bonded to the side surfaces of the vibrator 14, and the electrodes on the other surface are Used for input and output.
【0012】この振動子12では、たとえば、2つの圧
電素子16aおよび16bが帰還用かつ検出用の素子と
して用いられ、他の1つの圧電素子16cが駆動用の素
子として用いられる。そのため、2つの圧電素子16a
および16bは、帰還ループの一部分となる加算増幅回
路20の2つの入力端20aおよび20bにそれぞれ接
続される。In this vibrator 12, for example, two piezoelectric elements 16a and 16b are used as feedback and detection elements, and another piezoelectric element 16c is used as a driving element. Therefore, the two piezoelectric elements 16a
And 16b are respectively connected to two inputs 20a and 20b of a summing amplifier 20 which is a part of a feedback loop.
【0013】加算増幅回路20は、2つの入力端20a
および20bと1つの出力端20cとを有し、たとえば
図2に示すように、2つの入力端20aおよび20b
は、2つの抵抗20dおよび20eの一端にそれぞれ接
続される。これらの抵抗20dおよび20eの他端は、
オペアンプ20fの反転入力端に接続される。オペアン
プ20fの非反転入力端には、基準電位としてたとえば
電源電圧の2分の1の電位が与えられる。オペアンプ2
0fの出力端と反転入力端との間には、感度温度特性を
補正するための補正素子として正特性サーミスタ20g
が接続される。オペアンプ20fの出力端は、出力端2
0cに接続される。この加算増幅回路20は、振動子1
2の2つの圧電素子16aおよび16bから出力される
信号を加算し増幅するためのものである。また、この加
算増幅回路20では、温度上昇にともなって、オペアン
プ20fの出力端と反転入力端との間に接続された正特
性サーミスタ20gの抵抗値が大きくなるため、その増
幅率が大きくなる。The addition amplification circuit 20 has two input terminals 20a.
And 20b and one output terminal 20c, for example, as shown in FIG. 2, two input terminals 20a and 20b.
Are connected to one ends of two resistors 20d and 20e, respectively. The other ends of these resistors 20d and 20e are
It is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 20f. A non-inverting input terminal of the operational amplifier 20f is supplied with, for example, a half of the power supply voltage as a reference potential. Operational amplifier 2
A positive temperature coefficient thermistor 20g as a correction element for correcting the sensitivity temperature characteristic is provided between the output terminal of the output terminal 0f and the inverting input terminal.
Is connected. The output terminal of the operational amplifier 20f is the output terminal 2
0c. The summing amplifier circuit 20 includes the vibrator 1
2 for adding and amplifying signals output from the two piezoelectric elements 16a and 16b. In addition, in the addition amplification circuit 20, the resistance value of the positive characteristic thermistor 20g connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 20f increases as the temperature rises, so that the amplification factor increases.
【0014】加算増幅回路20の出力端20cは、図1
に示すように、帰還ループの他の部分となる移相回路2
2の一方の入力端に接続される。移相回路22の出力端
は、振動子12の圧電素子16cに接続される。移相回
路22は、加算増幅回路20から出力される信号の位相
を調整し、振動子12を駆動するための駆動信号を出力
するためのものである。The output terminal 20c of the addition amplification circuit 20 is connected to the
As shown in the figure, the phase shift circuit 2 which is another part of the feedback loop
2 is connected to one input terminal. The output terminal of the phase shift circuit 22 is connected to the piezoelectric element 16c of the vibrator 12. The phase shift circuit 22 is for adjusting the phase of the signal output from the addition amplification circuit 20 and outputting a drive signal for driving the vibrator 12.
【0015】さらに、加算増幅回路20の出力端20c
は、AGC回路24の入力端に接続される。AGC回路
24の出力端は、移相回路22の他方の入力端に接続さ
れる。AGC回路24は、振動子12の振動を安定にす
るために、すなわち、加算増幅回路20から出力される
信号の振幅を一定にするために、移相回路22の増幅率
を制御するためのものである。具体的には、AGC回路
24は、加算増幅回路20から出力される信号の振幅が
大きくなろうとしたときに移相回路22の増幅率を小さ
し、加算増幅回路20から出力される信号の振幅が小さ
くなろうとしたときに移相回路22の増幅率を大きくす
る。Further, the output terminal 20c of the addition amplification circuit 20
Is connected to the input terminal of the AGC circuit 24. The output terminal of the AGC circuit 24 is connected to the other input terminal of the phase shift circuit 22. The AGC circuit 24 controls the amplification factor of the phase shift circuit 22 in order to stabilize the vibration of the vibrator 12, that is, to keep the amplitude of the signal output from the addition amplification circuit 20 constant. It is. Specifically, the AGC circuit 24 reduces the amplification factor of the phase shift circuit 22 when the amplitude of the signal output from the addition amplification circuit 20 is about to increase, and reduces the amplitude of the signal output from the addition amplification circuit 20. Is to be reduced, the amplification factor of the phase shift circuit 22 is increased.
【0016】また、振動子12の2つの圧電素子16a
および16bは、2つのバッファ回路30aおよび30
bの入力端にそれぞれ接続される。これらのバッファ回
路30aおよび30bは、2つの圧電素子16aおよび
16bから出力されるそれぞれの信号に関するインピー
ダンスを非常に小さいインピーダンスに変化するための
ものである。The two piezoelectric elements 16a of the vibrator 12
And 16b are two buffer circuits 30a and 30
b, respectively. These buffer circuits 30a and 30b are for changing the impedance of each signal output from the two piezoelectric elements 16a and 16b to a very small impedance.
【0017】2つのバッファ回路30aおよび30bの
出力端は、差動増幅回路32の2つの入力端にそれぞれ
接続される。差動増幅回路32は、2つのバッファ回路
30aおよび30bから出力される信号の差を検出する
ためのものである。The output terminals of the two buffer circuits 30a and 30b are connected to the two input terminals of the differential amplifier circuit 32, respectively. The differential amplifier circuit 32 detects a difference between signals output from the two buffer circuits 30a and 30b.
【0018】差動増幅回路32の出力端は、同期検波回
路34の一方の入力端に接続される。同期検波回路34
の他方の入力端には、加算増幅回路20の出力端20c
が接続される。同期検波回路34は、差動増幅回路32
から出力される信号を、加算増幅回路20から出力され
る同期信号に同期して検波するためのものである。The output terminal of the differential amplifier circuit 32 is connected to one input terminal of a synchronous detection circuit 34. Synchronous detection circuit 34
Is connected to the output terminal 20c of the addition amplification circuit 20.
Is connected. The synchronous detection circuit 34 includes the differential amplification circuit 32
Is detected in synchronization with the synchronization signal output from the addition amplification circuit 20.
【0019】同期検波回路34の出力端は、平滑回路3
6の入力端に接続される。平滑回路36は、同期検波回
路34から出力される信号を平滑にするためのものであ
る。The output terminal of the synchronous detection circuit 34 is connected to the smoothing circuit 3
6 is connected to the input terminal. The smoothing circuit 36 is for smoothing the signal output from the synchronous detection circuit 34.
【0020】平滑回路36の出力端は、直流増幅回路3
8の入力端に接続される。直流増幅回路38は、平滑回
路36から出力される信号を増幅するためのものであ
る。The output terminal of the smoothing circuit 36 is connected to the DC amplifier 3
8 input terminals. The DC amplifier circuit 38 is for amplifying the signal output from the smoothing circuit 36.
【0021】この振動ジャイロ10では、移相回路22
から出力される駆動信号が振動子12の圧電素子16c
に与えられると、振動子12が圧電素子16cの面に直
交する方向に屈曲振動する。この状態で、振動ジャイロ
10が振動子12の中心軸を中心に回転すれば、コリオ
リ力によって振動子12の屈曲振動の方向が変わり、2
つの圧電素子16a,16b間に、回転角速度に応じた
検出信号が得られる。この検出信号は、バッファ回路3
0aおよび30bを介して、差動増幅回路32で検出さ
れる。差動増幅回路32の出力信号すなわち検出信号
は、同期検波回路34によって、加算増幅回路20から
出力される同期信号に同期して検波される。そして、同
期検波回路34の出力信号は、平滑回路36で平滑にさ
れ、平滑回路36の出力信号は、直流増幅回路38で増
幅される。したがって、この振動ジャイロ10では、直
流増幅回路38の出力信号から回転角速度を検出するこ
とができる。なお、振動子12の圧電素子16cに与え
られる駆動信号は、加算増幅回路20から出力される信
号の位相を移相回路22で調整した信号である。また、
加算増幅回路20から出力される同期信号は、振動子1
2の2つの圧電素子16aおよび16bから出力される
信号を、加算増幅回路20で加算し増幅した信号であ
る。In the vibration gyro 10, the phase shift circuit 22
Is output from the piezoelectric element 16c of the vibrator 12.
, The vibrator 12 bends and vibrates in a direction perpendicular to the surface of the piezoelectric element 16c. In this state, if the vibrating gyroscope 10 rotates about the central axis of the vibrator 12, the direction of the bending vibration of the vibrator 12 changes due to the Coriolis force.
A detection signal corresponding to the rotational angular velocity is obtained between the two piezoelectric elements 16a and 16b. This detection signal is output to the buffer circuit 3
The signal is detected by the differential amplifier circuit 32 via 0a and 30b. The output signal of the differential amplifier circuit 32, that is, the detection signal, is detected by the synchronous detection circuit 34 in synchronization with the synchronous signal output from the addition amplification circuit 20. Then, the output signal of the synchronous detection circuit 34 is smoothed by the smoothing circuit 36, and the output signal of the smoothing circuit 36 is amplified by the DC amplifier circuit 38. Therefore, in the vibrating gyroscope 10, the rotational angular velocity can be detected from the output signal of the DC amplifier circuit 38. The drive signal given to the piezoelectric element 16 c of the vibrator 12 is a signal obtained by adjusting the phase of the signal output from the addition amplification circuit 20 by the phase shift circuit 22. Also,
The synchronization signal output from the addition amplification circuit 20 is the oscillator 1
2 is a signal obtained by adding and amplifying signals output from the two piezoelectric elements 16a and 16b by the addition amplifier circuit 20.
【0022】この振動ジャイロ10では、振動子12の
振動を安定にするために、すなわち、加算増幅回路20
から出力される信号の振幅を一定にするために、移相回
路22の増幅率がAGC回路24で制御される。さら
に、この振動ジャイロ10では、感度温度特性を補正す
るための補正素子としての正特性サーミスタ20gが加
算増幅回路20に設けられている。そのため、この振動
ジャイロ10では、安定した感度温度特性が得られる。
この振動ジャイロ10の感度温度特性を図3に示す。In the vibrating gyroscope 10, in order to stabilize the vibration of the vibrator 12, that is,
The gain of the phase shift circuit 22 is controlled by the AGC circuit 24 in order to keep the amplitude of the signal output from the AGC circuit constant. Further, in the vibration gyro 10, a positive characteristic thermistor 20 g as a correction element for correcting the sensitivity temperature characteristic is provided in the addition amplification circuit 20. Therefore, in the vibrating gyroscope 10, stable sensitivity temperature characteristics can be obtained.
FIG. 3 shows sensitivity temperature characteristics of the vibrating gyroscope 10. As shown in FIG.
【0023】なお、図3には、この振動ジャイロ10に
おいて正特性サーミスタ20gを抵抗に置き換えた比較
例の感度温度特性も示す。比較例では、図3に示す感度
温度特性から、温度上昇にともなって感度が大きくな
り、感度温度特性が安定していないことがわかる。FIG. 3 also shows a sensitivity temperature characteristic of a comparative example in which the positive temperature coefficient thermistor 20g in the vibrating gyroscope 10 is replaced with a resistor. In the comparative example, it can be seen from the sensitivity temperature characteristics shown in FIG. 3 that the sensitivity increases as the temperature increases and the sensitivity temperature characteristics are not stable.
【0024】それに対して、この振動ジャイロ10で
は、温度上昇にともなって、正特性サーミスタ20gの
抵抗値が大きくなり、加算増幅回路20の増幅率が大き
くなる。そのため、温度上昇にともなって、AGC回路
24によって、移相回路22の増幅率が小さくなるよう
に制御され、駆動信号の振幅が小さくなり、振動子12
の屈曲振動の振幅が小さくなり、振動子12の2つの圧
電素子16aおよび16bから出力される信号の振幅が
小さくなる。その結果、差動増幅回路32、同期検波回
路34、平滑回路36および直流増幅回路38の出力信
号が安定し、感度が安定する。On the other hand, in the vibrating gyroscope 10, the resistance value of the positive temperature coefficient thermistor 20g increases as the temperature rises, and the amplification factor of the addition amplifier circuit 20 increases. For this reason, as the temperature rises, the AGC circuit 24 controls the amplification factor of the phase shift circuit 22 to decrease, and the amplitude of the drive signal decreases.
And the amplitude of the signal output from the two piezoelectric elements 16a and 16b of the vibrator 12 decreases. As a result, the output signals of the differential amplifier circuit 32, the synchronous detection circuit 34, the smoothing circuit 36, and the DC amplifier circuit 38 are stabilized, and the sensitivity is stabilized.
【0025】なお、振動子12に働くコリオリ力は、次
の(1)式で示すように、振動子12の屈曲振動の振幅
に比例することが知られている。 F=2mv=2mA/f・・・(1) (1)式において、Fは振動子12に働くコリオリ力、
mは振動子12の質量、vは振動子12の回転による速
度、Aは振動子12の屈曲振動の振幅、fは振動子12
の屈曲振動の振動周波数を示す。この振動ジャイロ10
の場合、たとえば温度上昇で補正素子である正特性サー
ミスタ20gの抵抗値が大きくなると、加算増幅回路2
0の増幅率が大きくなるため、加算増幅回路20から出
力される信号の振幅が一定になるように、振動子12の
屈曲振動の振幅Aは小さくなり、(1)式の右辺が低下
し、(1)式の左辺のコリオリ力Fが低下する。そし
て、この補正素子の値を正しく選定することにより感度
温度特性を安定にすることができる。It is known that the Coriolis force acting on the vibrator 12 is proportional to the amplitude of the bending vibration of the vibrator 12, as shown in the following equation (1). F = 2mv = 2mA / f (1) In equation (1), F is a Coriolis force acting on the vibrator 12,
m is the mass of the vibrator 12, v is the speed due to the rotation of the vibrator 12, A is the amplitude of the bending vibration of the vibrator 12, and f is the vibrator 12
Shows the vibration frequency of the bending vibration. This vibrating gyro 10
For example, when the resistance of the positive temperature coefficient thermistor 20g serving as a correction element increases due to a temperature rise, the addition amplification circuit 2
Since the amplification factor of 0 increases, the amplitude A of the bending vibration of the vibrator 12 decreases so that the amplitude of the signal output from the addition amplification circuit 20 becomes constant, and the right side of the equation (1) decreases. The Coriolis force F on the left side of equation (1) decreases. By properly selecting the value of the correction element, the sensitivity temperature characteristic can be stabilized.
【0026】一方、温度が低下した場合には、比較例で
は感度が小さくなるが、この振動ジャイロ10では、正
特性サーミスタ20gの抵抗値が小さくなり、加算増幅
回路20の増幅率が小さくなり、移相回路22の増幅率
が大きくなり、その結果、出力信号が安定し、感度が安
定する。On the other hand, when the temperature decreases, the sensitivity decreases in the comparative example. However, in the vibrating gyroscope 10, the resistance value of the positive characteristic thermistor 20g decreases, and the amplification factor of the addition amplifier circuit 20 decreases. The amplification factor of the phase shift circuit 22 is increased, and as a result, the output signal is stabilized and the sensitivity is stabilized.
【0027】さらに、この振動ジャイロ10では、振動
子12側のインピーダンスを変化させることなく、加算
増幅回路20に感度温度特性を補正するための正特性サ
ーミスタ20gが設けられているので、振動子12側の
インピーダンスが一定に保たれ、温度ドリフト特性が良
好になる。この振動ジャイロ10の温度ドリフト特性を
図4に示す。なお、図4には、この振動ジャイロ10に
おいて正特性サーミスタ20gを抵抗に置き換えた比較
例の温度ドリフト特性も示す。Further, in the vibrating gyroscope 10, since the positive characteristic thermistor 20g for correcting the sensitivity temperature characteristic is provided in the addition amplifier circuit 20 without changing the impedance on the vibrator 12, the vibrating gyroscope 10 has The impedance on the side is kept constant, and the temperature drift characteristics are improved. FIG. 4 shows the temperature drift characteristics of the vibrating gyroscope 10. FIG. 4 also shows a temperature drift characteristic of a comparative example in which the positive temperature coefficient thermistor 20g in the vibration gyro 10 is replaced with a resistor.
【0028】図5は図1に示す振動ジャイロに用いられ
る加算増幅回路の他の例を示す回路図である。図5に示
す加算増幅回路では、図2に示す加算増幅回路と比べ
て、さらに補正素子となる抵抗20hが、オペアンプ2
0fの非反転入力端と反転入力端との間に接続される。
そのため、図5に示す加算増幅回路では、図2に示す加
算増幅回路と比べて、温度上昇にともなって増幅率がさ
らに大きくなる。したがって、図1に示す振動ジャイロ
において図5に示す加算増幅回路を用いた場合、感度温
度特性が図6に示すように比較例と比べてさらに安定
し、温度ドリフト特性が図7に示すように比較例と比べ
てさらに良好になる。FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG. In the addition amplification circuit shown in FIG. 5, a resistor 20h serving as a correction element further includes an operational amplifier 2 compared with the addition amplification circuit shown in FIG.
0f is connected between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal.
Therefore, in the addition amplification circuit shown in FIG. 5, the amplification factor is further increased as the temperature rises, as compared with the addition amplification circuit shown in FIG. Therefore, when the addition amplifier circuit shown in FIG. 5 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1, the sensitivity temperature characteristic is more stable as compared with the comparative example as shown in FIG. 6, and the temperature drift characteristic is as shown in FIG. It becomes even better as compared with the comparative example.
【0029】図8は図1に示す振動ジャイロに用いられ
る加算増幅回路のさらに他の例を示す回路図である。図
8に示す加算増幅回路では、図2に示す加算増幅回路と
比べて、オペアンプ20fの出力端と反転入力端との間
に正特性サーミスタが接続されない代わりに、オペアン
プ20fの非反転入力端と反転入力端との間に補正素子
となる負特性サーミスタ20iが接続されるとともに、
オペアンプ20fの出力端と反転入力端との間にさらに
補正素子となる抵抗20jが接続される。図8に示す加
算増幅回路では、温度上昇にともなって、オペアンプ2
0fの非反転入力端と反転入力端との間に接続された負
特性サーミスタ20iの抵抗値が小さくなる。そのた
め、図8に示す加算増幅回路では、図2に示す加算増幅
回路と比べて、温度上昇にともなって増幅率がさらに大
きくなる。したがって、図1に示す振動ジャイロにおい
て図8に示す加算増幅回路を用いた場合、感度温度特性
が図9に示すように比較例と比べてさらに安定し、温度
ドリフト特性が図10に示すように比較例と比べてさら
に良好になる。FIG. 8 is a circuit diagram showing still another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG. In the addition amplification circuit shown in FIG. 8, a positive temperature coefficient thermistor is not connected between the output terminal and the inversion input terminal of the operational amplifier 20f, as compared with the addition amplification circuit shown in FIG. A negative characteristic thermistor 20i serving as a correction element is connected between the inverting input terminal and the inverting input terminal.
A resistor 20j serving as a correction element is further connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 20f. In the addition amplifier circuit shown in FIG. 8, the operational amplifier 2
The resistance value of the negative characteristic thermistor 20i connected between the non-inverting input terminal of 0f and the inverting input terminal is reduced. Therefore, in the addition amplification circuit shown in FIG. 8, the amplification factor is further increased as the temperature rises, as compared with the addition amplification circuit shown in FIG. Therefore, when the addition amplifier circuit shown in FIG. 8 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1, the sensitivity temperature characteristic is more stable as compared with the comparative example as shown in FIG. 9, and the temperature drift characteristic is as shown in FIG. It becomes even better as compared with the comparative example.
【0030】図11は図1に示す振動ジャイロに用いら
れる加算増幅回路のさらに他の例を示す回路図である。
図11に示す加算増幅回路では、図2に示す加算増幅回
路と比べて、オペアンプ20fの出力端と反転入力端と
の間に正特性サーミスタが接続されない代わりに、オペ
アンプ20fの非反転入力端と反転入力端との間に負特
性サーミスタ20kおよび抵抗20lの並列回路と抵抗
20mとの直列回路が補正素子として接続されるととも
に、オペアンプ20fの出力端と反転入力端との間に負
特性サーミスタ20nおよび抵抗20oの並列回路がさ
らに補正素子として接続される。図11に示す加算増幅
回路では、温度上昇にともなって、負特性サーミスタ2
0kおよび20nの抵抗値が小さくなる。そのため、図
11に示す加算増幅回路では、温度上昇にともなって増
幅率がさらに大きくなる。したがって、図1に示す振動
ジャイロにおいて図11に示す加算増幅回路を用いた場
合、感度温度特性が図12に示すように比較例と比べて
さらに安定し、温度ドリフト特性が図13に示すように
比較例と比べてさらに良好になる。FIG. 11 is a circuit diagram showing still another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG.
In the addition amplifier circuit shown in FIG. 11, a positive temperature coefficient thermistor is not connected between the output terminal and the inversion input terminal of the operational amplifier 20f, as compared with the addition amplifier circuit shown in FIG. A negative characteristic thermistor 20k and a series circuit of a resistor 20l and a resistor 20m are connected as a correction element between the inverting input terminal and a negative characteristic thermistor 20n between the output terminal of the operational amplifier 20f and the inverting input terminal. And a parallel circuit of a resistor 20o is further connected as a correction element. In the addition amplification circuit shown in FIG. 11, the negative characteristic thermistor 2
The resistance values of 0k and 20n decrease. Therefore, in the addition amplification circuit shown in FIG. 11, the amplification factor further increases as the temperature rises. Therefore, when the addition amplifier circuit shown in FIG. 11 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1, the sensitivity temperature characteristic is more stable as compared with the comparative example as shown in FIG. 12, and the temperature drift characteristic is as shown in FIG. It becomes even better as compared with the comparative example.
【0031】なお、上述の振動ジャイロでは1つの駆動
用の圧電素子と2つの帰還用かつ検出用の圧電素子を有
するが、上述の振動ジャイロにおいて1つの駆動用の圧
電素子を取り除くとともに他の2つの圧電素子を駆動用
の素子としても用いてもよい。The above-mentioned vibration gyro has one driving piezoelectric element and two feedback and detection piezoelectric elements. However, in the above-mentioned vibration gyro, one driving piezoelectric element is removed and the other two piezoelectric elements are removed. One piezoelectric element may be used as a driving element.
【0032】また、この発明は、正4角柱状の振動体の
4つの側面に2つの駆動用の圧電素子と2つの帰還用か
つ検出用の圧電素子とがそれぞれ形成される振動ジャイ
ロにも適用され得る。The present invention is also applicable to a vibrating gyroscope in which two driving piezoelectric elements and two feedback and detecting piezoelectric elements are formed on four sides of a regular quadrangular prism-shaped vibrating body. Can be done.
【0033】さらに、この発明では、振動体がたとえば
正6角柱状、円柱状など他の柱状に形成されてもよい。Further, in the present invention, the vibrating body may be formed in another columnar shape such as a regular hexagonal column, a column, or the like.
【0034】また、上述の振動ジャイロでは、振動体が
金属で形成されるとともに駆動用、帰還用および検出用
の素子が圧電素子で形成されているが、この発明では、
振動体が圧電体で形成されるとともに駆動用、帰還用お
よび検出用の素子が電極で形成されてもよい。In the above-mentioned vibrating gyroscope, the vibrating body is formed of metal and the driving, feedback and detecting elements are formed of piezoelectric elements.
The vibrating body may be formed of a piezoelectric body, and the driving, feedback, and detecting elements may be formed of electrodes.
【0035】図14はこの発明にかかる振動ジャイロに
用いられる振動子の他の例を示す図解図である。図14
に示す振動子12は、正4角柱状の振動体14を含む。
振動体14は、積層される短冊状の第1の圧電体基板1
5aおよび第2の圧電体基板15bを含む。第1の圧電
体基板15aおよび第2の圧電体基板15bは、互いに
逆の厚み方向に分極される。第1の圧電体基板15aの
主面には、その幅方向に間隔を隔てて2つの分割電極1
7aおよび17bが形成される。また、第2の圧電体基
板15bの主面には、共通電極18が形成される。さら
に、第1の圧電体基板15aおよび第2の圧電体基板1
5bの間には、ダミー電極19が形成される。図14に
示す振動子12は、たとえば図1に示す振動ジャイロ1
0に用いる。この場合、分割電極17aおよび17b
が、帰還用かつ検出用の素子として用いられ、加算増幅
回路20の2つの入力端20aおよび20bにそれぞれ
接続される。また、共通電極18が、駆動用の素子とし
て用いられ、移相回路22の出力端に接続される。さら
に、分割電極17aおよび17bは、2つのバッファ回
路30aおよび30bの入力端にそれぞれ接続される。FIG. 14 is an illustrative view showing another example of the vibrator used in the vibrating gyroscope according to the present invention. FIG.
The vibrator 12 includes a vibrating body 14 having a regular quadrangular prism shape.
The vibrating body 14 is a strip-shaped first piezoelectric substrate 1 to be laminated.
5a and a second piezoelectric substrate 15b. The first piezoelectric substrate 15a and the second piezoelectric substrate 15b are polarized in opposite thickness directions. On the main surface of the first piezoelectric substrate 15a, two divided electrodes 1 are spaced apart in the width direction.
7a and 17b are formed. The common electrode 18 is formed on the main surface of the second piezoelectric substrate 15b. Further, the first piezoelectric substrate 15a and the second piezoelectric substrate 1
A dummy electrode 19 is formed between 5b. The vibrator 12 shown in FIG. 14 is, for example, a vibrating gyroscope 1 shown in FIG.
Used for 0. In this case, the split electrodes 17a and 17b
Are used as feedback and detection elements, and are connected to the two input terminals 20a and 20b of the addition amplification circuit 20, respectively. Further, the common electrode 18 is used as a driving element and is connected to an output terminal of the phase shift circuit 22. Further, split electrodes 17a and 17b are connected to input terminals of two buffer circuits 30a and 30b, respectively.
【0036】[0036]
【発明の効果】この発明によれば、安定した感度温度特
性および良好な温度ドリフト特性を有する振動ジャイロ
が得られる。According to the present invention, a vibration gyro having stable sensitivity temperature characteristics and good temperature drift characteristics can be obtained.
【図1】この発明にかかる振動ジャイロの一例を示す図
解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing one example of a vibrating gyroscope according to the present invention;
【図2】図1に示す振動ジャイロに用いられる加算増幅
回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG.
【図3】図1に示す振動ジャイロにおいて図2に示す加
算増幅回路を用いた場合の感度温度特性および比較例の
感度温度特性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing sensitivity temperature characteristics in a case where the addition amplifying circuit shown in FIG. 2 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and sensitivity temperature characteristics of a comparative example.
【図4】図1に示す振動ジャイロにおいて図2に示す加
算増幅回路を用いた場合の温度ドリフト特性および比較
例の温度ドリフト特性を示すグラフである。4 is a graph showing a temperature drift characteristic in a case where the addition amplifying circuit shown in FIG. 2 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and a temperature drift characteristic of a comparative example.
【図5】図1に示す振動ジャイロに用いられる加算増幅
回路の他の例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG. 1;
【図6】図1に示す振動ジャイロにおいて図5に示す加
算増幅回路を用いた場合の感度温度特性および比較例の
感度温度特性を示すグラフである。6 is a graph showing sensitivity temperature characteristics in a case where the addition amplifier circuit shown in FIG. 5 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and sensitivity temperature characteristics of a comparative example.
【図7】図1に示す振動ジャイロにおいて図5に示す加
算増幅回路を用いた場合の温度ドリフト特性および比較
例の温度ドリフト特性を示すグラフである。7 is a graph showing a temperature drift characteristic when the addition amplifying circuit shown in FIG. 5 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and a temperature drift characteristic of a comparative example.
【図8】図1に示す振動ジャイロに用いられる加算増幅
回路のさらに他の例を示す回路図である。8 is a circuit diagram showing still another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG.
【図9】図1に示す振動ジャイロにおいて図8に示す加
算増幅回路を用いた場合の感度温度特性および比較例の
感度温度特性を示すグラフである。9 is a graph showing sensitivity temperature characteristics when the addition amplifying circuit shown in FIG. 8 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and sensitivity temperature characteristics of a comparative example.
【図10】図1に示す振動ジャイロにおいて図8に示す
加算増幅回路を用いた場合の温度ドリフト特性および比
較例の温度ドリフト特性を示すグラフである。10 is a graph showing a temperature drift characteristic when the addition amplifying circuit shown in FIG. 8 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and a temperature drift characteristic of a comparative example.
【図11】図1に示す振動ジャイロに用いられる加算増
幅回路のさらに他の例を示す回路図である。11 is a circuit diagram showing still another example of the addition amplification circuit used in the vibration gyro shown in FIG.
【図12】図1に示す振動ジャイロにおいて図11に示
す加算増幅回路を用いた場合の感度温度特性および比較
例の感度温度特性を示すグラフである。12 is a graph showing sensitivity temperature characteristics when the addition amplifying circuit shown in FIG. 11 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and sensitivity temperature characteristics of a comparative example.
【図13】図1に示す振動ジャイロにおいて図11に示
す加算増幅回路を用いた場合の温度ドリフト特性および
比較例の温度ドリフト特性を示すグラフである。13 is a graph showing a temperature drift characteristic when the addition amplifying circuit shown in FIG. 11 is used in the vibration gyro shown in FIG. 1 and a temperature drift characteristic of a comparative example.
【図14】この発明にかかる振動ジャイロに用いられる
振動子の他の例を示す図解図である。FIG. 14 is an illustrative view showing another example of the vibrator used in the vibrating gyroscope according to the present invention;
【図15】従来の振動ジャイロの一例を示す図解図であ
る。FIG. 15 is an illustrative view showing one example of a conventional vibration gyro;
【図16】図15に示す従来例の温度ドリフト特性およ
び比較例の温度ドリフト特性を示すグラフである。16 is a graph showing the temperature drift characteristics of the conventional example shown in FIG. 15 and the temperature drift characteristics of the comparative example.
10 振動ジャイロ 12 振動子 14 振動体 16a,16b,16c 圧電素子 20 加算増幅回路 20a,20b 入力端 20c 出力端 20d,20e,20h,20j,20l,20m,2
0o 抵抗 20f オペアンプ 20g 正特性サーミスタ 20i,20k,20n 負特性サーミスタ 22 移相回路 24 AGC回路 30a,30b バッファ回路 32 差動増幅回路 34 同期検波回路 36 平滑回路 38 直流増幅回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration gyroscope 12 Vibrator 14 Vibration body 16a, 16b, 16c Piezoelectric element 20 Addition amplification circuit 20a, 20b Input terminal 20c Output terminal 20d, 20e, 20h, 20j, 201, 20m, 2
0o resistance 20f operational amplifier 20g positive characteristic thermistor 20i, 20k, 20n negative characteristic thermistor 22 phase shift circuit 24 AGC circuit 30a, 30b buffer circuit 32 differential amplifier circuit 34 synchronous detection circuit 36 smoothing circuit 38 DC amplifier circuit
Claims (5)
還ループ、および前記帰還ループに接続され、前記振動
子の振動を安定にするためのAGC回路を含み、 前記振動子側のインピーダンスを変化させることなく、
前記帰還ループに感度温度特性を補正するための補正素
子が設けられた、振動ジャイロ。1. A columnar vibrator, a feedback loop connected to the vibrator for vibrating the vibrator, and an AGC circuit connected to the feedback loop for stabilizing the vibration of the vibrator. Including, without changing the impedance of the vibrator side,
A vibrating gyroscope, wherein a correction element for correcting a sensitivity temperature characteristic is provided in the feedback loop.
む、請求項1に記載の振動ジャイロ。2. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the correction element includes a positive temperature coefficient thermistor.
び抵抗を含む、請求項1に記載の振動ジャイロ。3. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the correction element includes a positive temperature coefficient thermistor and a resistor.
び抵抗を含む、請求項1に記載の振動ジャイロ。4. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the correction element includes a negative temperature coefficient thermistor and a resistor.
タおよび複数の抵抗を含む、請求項1に記載の振動ジャ
イロ。5. The vibrating gyroscope according to claim 1, wherein the correction element includes a plurality of negative characteristic thermistors and a plurality of resistors.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9322498A JPH11142162A (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Vibrational gyro |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9322498A JPH11142162A (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Vibrational gyro |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142162A true JPH11142162A (en) | 1999-05-28 |
Family
ID=18144326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9322498A Pending JPH11142162A (en) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Vibrational gyro |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142162A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012215503A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Citizen Holdings Co Ltd | Sensor drive circuit and physical quantity sensor using the same |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP9322498A patent/JPH11142162A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012215503A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Citizen Holdings Co Ltd | Sensor drive circuit and physical quantity sensor using the same |
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