JPH08313265A - Tuning fork-shaped vibration gyro, sensor system using the gyro and adjusting method for the tuning fork-shaped vibration gyro - Google Patents
Tuning fork-shaped vibration gyro, sensor system using the gyro and adjusting method for the tuning fork-shaped vibration gyroInfo
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- JPH08313265A JPH08313265A JP7118827A JP11882795A JPH08313265A JP H08313265 A JPH08313265 A JP H08313265A JP 7118827 A JP7118827 A JP 7118827A JP 11882795 A JP11882795 A JP 11882795A JP H08313265 A JPH08313265 A JP H08313265A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、音叉形振動ジャイロに
関し、より詳細には、圧電体を用いた音叉形振動ジャイ
ロ及びこれを有するセンサシステム並びに音叉形振動ジ
ャイロの調整方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tuning fork type vibration gyro, and more particularly to a tuning fork type vibration gyro using a piezoelectric material, a sensor system having the same, and a tuning fork type vibration gyro adjusting method.
【0002】ジャイロスコープは航空航空機や大型船
舶、宇宙衛星などに位置の確認用として使用されてき
た。最近では、民生用の分野としてカーナビゲーション
やVTRやスチルカメラの手振れの検出などに使用され
ている。従来のコマ・ジャイロは、いったんコマ(円
板)を回転させると、装置を傾けてもその中心軸の方向
は保ったまま姿勢を変えずに回転を続けるという原理に
より、回転角速度を検出している。最近、光形ジャイロ
や圧電形ジャイロが開発され実用されはじめている。圧
電形ジャイロの原理は1950年頃の研究に遡る。音叉
や円筒や半球を利用したものなどが開発されてきた。最
近になって、圧電体を使った振動ジャイロが実用化され
ている。測定感度や精度はコマ・ジャイロや光ジャイロ
には劣るものの、小型、軽量で安価な点が他のジャイロ
と大きく異なる。Gyroscopes have been used for position confirmation in aviation aircraft, large ships, space satellites and the like. Recently, it has been used as a consumer field for car navigation, detection of camera shake of VTRs and still cameras, and the like. The conventional top and bottom gyro detects rotation angular velocity based on the principle that once the top (disk) is rotated, it continues to rotate without changing its posture while maintaining the direction of its center axis even if the device is tilted. There is. Recently, optical gyros and piezoelectric gyros have been developed and are being put into practical use. The principle of the piezoelectric gyro goes back to research around 1950. Tuning forks, cylinders and hemispheres have been developed. Recently, a vibration gyro using a piezoelectric body has been put into practical use. Although the measurement sensitivity and accuracy are inferior to those of coma gyro and optical gyro, they are different from other gyros in that they are small, lightweight and inexpensive.
【0003】[0003]
【従来の技術】圧電形振動ジャイロは、振動している物
体に角速度が加わると、その振動と直角の方向にコリオ
リ力が生じることを利用している。このような圧電形振
動ジャイロの原理は力学的モデルで解析される(例え
ば、「弾性波デバイスハンドブック」、オーム社、49
1〜497)を参照)。圧電形振動ジャイロとしては種
々のものが提案されている。例えば、上記文献には、ス
ペリー音叉ジャイロ、ワトソン音叉ジャイロ、音片ジャ
イロ、円筒形振動ジャイロ等が記載されている。2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyro utilizes the fact that when an angular velocity is applied to a vibrating object, a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibrating object. The principle of such a piezoelectric vibrating gyro is analyzed by a mechanical model (for example, “Elastic Wave Device Handbook”, Ohmsha, 49).
1-497)). Various piezoelectric vibration gyros have been proposed. For example, the above document describes a Sperry tuning fork gyro, a Watson tuning fork gyro, a tuning piece gyro, a cylindrical vibrating gyro, and the like.
【0004】また、LiTaO3 の単結晶からなる音片
(振動体)を用いた圧電形ジャイロが提案されている
(例えば、近野他、「LiTaO3 を用いた角速度セン
サーの基礎実験」、昭和61年度電子通信学会総合全国
大会、p1−79参照)。更に、特開昭61−2943
11には、圧電セラミックによる音叉形ジャイロが提案
されている。この提案によれば、振動体の2つのアーム
の分極を変えてそれぞれ駆動側及び検出側アームを構成
する。Further, a piezoelectric gyro using a sound piece (vibrating body) made of a LiTaO 3 single crystal has been proposed (eg, Chino et al., “Basic Experiment of Angular Velocity Sensor Using LiTaO 3 ”, 1986). Annual Conference of IEICE General Conference, p1-79). Furthermore, JP-A-61-2943
In 11, a tuning fork type gyro made of piezoelectric ceramic is proposed. According to this proposal, the polarizations of the two arms of the vibrating body are changed to form the drive side arm and the detection side arm, respectively.
【0005】このような圧電形振動ジャイロでは、振動
子の加工精度等によってもれ出力(もれ電圧)が発生す
る。このもれ電圧は、検出電圧を効率よく取り出すため
に検出側アームの反共振周波数と駆動側アームの共振周
波数とを一致又はほぼ一致させた場合に発生しうる機械
的結合に起因する。すなわち、振動子の加工精度や圧電
材料の接着位置などのばらつきによって機械的結合が生
じ、これがもれ電圧となる。もれ電圧が発生すると発生
したコリオリ力がもれ電圧に隠れ、検出出力(電圧)や
検出感度が低下してしまう。なお、圧電形振動ジャイロ
スコープのもれ出力に関しては、次の文献に詳しい:菅
原他、「圧電形振動ジャイロスコープの漏れ出力の等価
回路考察」、電子情報通信学会論文誌、A Vol−J
76−A、No.3.1993年3月、p263−27
2。In such a piezoelectric vibrating gyro, a leakage output (leakage voltage) is generated due to the processing accuracy of the vibrator. The leak voltage is caused by mechanical coupling that may occur when the anti-resonance frequency of the detection side arm and the resonance frequency of the driving side arm are made to match or substantially match in order to efficiently extract the detection voltage. That is, mechanical coupling occurs due to variations in the processing accuracy of the vibrator and the bonding position of the piezoelectric material, and this becomes a leakage voltage. When the leak voltage is generated, the generated Coriolis force is hidden by the leak voltage, and the detection output (voltage) and the detection sensitivity are reduced. The leak output of the piezoelectric vibrating gyroscope is detailed in the following literature: Sugawara et al., "Equivalent Circuit Consideration of Leak Output of Piezoelectric Vibrating Gyroscope", IEICE Transactions, A Vol-J
76-A, No. 3. March 1993, p263-27
2.
【0006】従来から、このもれ電圧を低減させる試み
が検討されている。例えば、中村、「正三角柱振動子を
使う圧電振動ジャイロ、小型、低価格で身近な応用をね
らう」、NIKKEI ELECTRONICS、19
90.11.26、No.514、p183−191
(以下、文献1という)には、もれ電圧を信号処理して
見掛け上除去する方法が提案されている。[0006] Conventionally, attempts have been made to reduce the leakage voltage. For example, Nakamura, “Piezoelectric vibrating gyro using a regular triangular prism vibrator, aiming for familiar applications at small size, low price,” NIKKEI ELECTRONICS, 19
90.11.26, No. 514, p183-191
(Hereinafter, referred to as Document 1) has proposed a method of performing signal processing on the leak voltage to apparently remove it.
【0007】また、今野他、「振動ジャイロスコープの
漏れ出力とその低減化」、日本音響学会講演論文集、1
995.3、p919−920(以下、文献2という)
には、アームのコーナーを切削することでもれ出力を低
減させることが提案されている。In addition, Konno et al., "Leakage output of vibration gyroscope and its reduction", Proc. Of Acoustical Society of Japan, 1
995.3, p919-920 (hereinafter referred to as Reference 2)
Proposes to reduce the leakage power by cutting the corners of the arm.
【0008】更に、中村他、「音さジャイロの一構成に
ついて」、昭和61年度電子通信学会総合全国大会、1
986.3、p1−78(以下、文献3という)には、
アームの根元にわずかのカットを入れることにより、対
角モードを面内及び面垂直モード(振動)に移行させ、
安定化させることが記載されている。Further, Nakamura et al., "On the structure of the sound gyro", 1986 IEICE General Conference, 1
In 986.3, p1-78 (hereinafter referred to as Reference 3),
By inserting a slight cut at the base of the arm, the diagonal mode is transferred to the in-plane and plane vertical mode (vibration),
Stabilization is described.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献1
に記載の方法では、振動子から出力されるもれ出力その
ものを取り除くものではないので、本質的な解決方法で
はない。また、もれ出力を信号処理する特別の回路が必
要になる。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problem to be Solved by the Invention
The method described in (1) is not an essential solution because it does not remove the leakage output itself output from the oscillator. In addition, a special circuit for signal processing the leak output is required.
【0010】また、文献2及び3では、もれ出力の低減
化の可能性は示されているものの、定量的かつ具体的な
説明が乏しく、特にどのような切削をどのアームにどの
範囲で形成すればどのような効果が得られるか等につい
ての説明がない。また、実験で用いている振動子はエリ
ンバ材に圧電セラミックを接着した構造であり、その他
の材料や構成についての言及がない。Further, although Documents 2 and 3 show the possibility of reducing the leakage output, quantitative and concrete explanation is poor, and in particular, what kind of cutting is formed in which arm and in which range. There is no description of what kind of effect can be obtained. Further, the vibrator used in the experiment has a structure in which a piezoelectric ceramic is adhered to an elinvar material, and there is no mention of other materials and configurations.
【0011】したがって、本発明は上記従来技術の問題
点を解決し、ジャイロの駆動側振動の共振周波数と検出
側振動の反共振周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合
に発生しうる機械的結合を効果的に取り除いて、高出
力、高感度の音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセン
サシステム並びに音叉形振動ジャイロの調整方法を提供
することを目的とする。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides an effect of mechanical coupling that may occur when the resonance frequency of the gyro drive side vibration and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or nearly equal. It is an object of the present invention to provide a tuning fork type vibration gyro with high output and high sensitivity, a sensor system using the same, and a tuning fork type vibration gyro adjusting method.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1及び第2のアームを含む音叉を有する音叉形振
動ジャイロであって、該ジャイロの駆動側振動の共振周
波数と検出側振動の反共振周波数とが一致もしくはほぼ
等しい場合に発生しうる機械的結合を除去するための溝
を、少なくとも前記第1のアームの長手方向所定範囲内
のコーナー部分に具備する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including first and second arms, wherein a resonance frequency and a detection side of a driving side vibration of the gyro. A groove for eliminating mechanical coupling that may occur when the anti-resonance frequency of vibration coincides with or is substantially equal to the vibration is provided at least at a corner portion within a predetermined range in the longitudinal direction of the first arm.
【0013】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明の前記溝が、前記第1のアームの根元から長手
方向中央部の範囲内に位置する。請求項3に記載の発明
では、請求項1に記載の発明において、前記第1のアー
ムは、その根元に近接する部分に位置する第1の溝と、
該第1の溝よりも第1のアームの先端側に近い位置にあ
る第2の溝を有し、前記機械的結合の除去の粗調整を前
記第1の溝で行い、微調整を前記第2の溝で行う。According to a second aspect of the present invention, the groove of the first aspect of the invention is located within the range from the root of the first arm to the central portion in the longitudinal direction. According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the first arm is provided with a first groove located in a portion close to a root of the first arm,
A second groove is provided closer to the tip end side of the first arm than the first groove, and rough adjustment for removing the mechanical coupling is performed by the first groove, and fine adjustment is performed by the first groove. It does in the groove of 2.
【0014】請求項4に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、前記第1のアームの溝は、その断面
対角線方向で向かい合うコーナー部分に設けられてい
る。請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4に記
載の発明において、前記第2のアームは、前記ジャイロ
の駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の反共振周
波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生しうる機械
的結合を除去するために、コーナー部分に溝を具備す
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the groove of the first arm is provided at a corner portion facing each other in a diagonal direction of a cross section thereof. According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the second arm has a resonance frequency of drive-side vibration of the gyro and an anti-resonance frequency of detection-side vibration that are equal to or substantially equal to each other. Grooves are provided at the corners to eliminate mechanical coupling that may occur in equal cases.
【0015】請求項6に記載の発明では、請求項5記載
の発明において、前記第2のアームに設けられた溝は、
その根元から長手方向中央部の範囲内に位置する。請求
項7に記載の発明では、請求項5又は6記載の発明にお
いて、前記第2のアームの溝は、その断面対角線方向で
向かい合うコーナー部分に設けられている。According to a sixth aspect of the invention, in the invention of the fifth aspect, the groove provided in the second arm is
It is located within the range from the root to the central portion in the longitudinal direction. According to a seventh aspect of the invention, in the fifth or sixth aspect of the invention, the groove of the second arm is provided in a corner portion facing each other in a cross-sectional diagonal direction.
【0016】請求項8に記載の発明では、請求項1ない
し7記載の発明において、前記音叉形振動ジャイロは、
前記音叉の底部に取り付けられた支持基板を有する。請
求項9に記載の発明では、請求項1ないし8記載の発明
において、前記音叉は圧電体を含む。According to an eighth aspect of the invention, in the invention of the first to seventh aspects, the tuning fork type vibration gyro is
It has a supporting substrate attached to the bottom of the tuning fork. According to a ninth aspect of the invention, in the first to eighth aspects of the invention, the tuning fork includes a piezoelectric body.
【0017】請求項10に記載の発明では、請求項1な
いし9記載の発明において、前記音叉はLiTaO3 又
はLiNbO3 の単結晶を含む。請求項11に記載の発
明は、前記音叉形振動ジャイロと、前記駆動側振動の共
振周波数で発振する発振回路と、前記検出側振動に相当
する電気信号を検出する検出回路とを有する請求項1な
いし10のいずれか一項記載の音叉形振動ジャイロを用
いたセンサシステムである。According to a tenth aspect of the invention, in the invention of the first to ninth aspects, the tuning fork contains a single crystal of LiTaO 3 or LiNbO 3 . The invention according to claim 11 has the tuning fork type vibration gyro, an oscillation circuit that oscillates at a resonance frequency of the drive side vibration, and a detection circuit that detects an electric signal corresponding to the detection side vibration. 11. A sensor system using the tuning fork type vibration gyro according to any one of items 1 to 10.
【0018】請求項12に記載の発明は、第1及び第2
のアームを含む音叉を有する音叉形振動ジャイロであっ
て、該ジャイロの駆動側振動の共振周波数と前記検出側
振動の反共振周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に
発生しうる機械的結合を除去するために、少なくとも前
記第1のアームの長手方向所定範囲内のコーナー部分に
溝を設ける音叉形振動ジャイロの調整方法である。The invention described in claim 12 is the first and second aspects.
A tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including the arm of the gyro, wherein mechanical coupling that may occur when the resonance frequency of the driving side vibration of the gyro and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or substantially equal to each other is eliminated. For this purpose, a tuning fork type vibration gyro is provided by providing a groove at least at a corner portion within a predetermined range in the longitudinal direction of the first arm.
【0019】請求項13に記載の発明は、請求項12に
記載の発明において、前記音叉はLiTaO3 又はLi
NbO3 の単結晶を含む。According to a thirteenth aspect of the invention, in the invention of the twelfth aspect, the tuning fork is LiTaO 3 or Li.
It includes a single crystal of NbO 3 .
【0020】[0020]
【作用】請求項1、11及び12に記載の発明は、第1
及び第2のアームを含む音叉を有する音叉形振動ジャイ
ロであって、該ジャイロの駆動側振動の共振周波数と前
記検出側振動の反共振周波数とが一致もしくはほぼ等し
い場合に発生しうる機械的結合を除去するための溝を、
少なくとも前記第1のアームの長手方向所定範囲内のコ
ーナー部分に設けることで、この溝が効果的に機械的結
合を除去できる作用を有する。The invention described in claims 1, 11 and 12 is
And a tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including a second arm, wherein mechanical coupling can occur when the resonance frequency of the drive side vibration of the gyro and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or substantially equal. Groove to remove the
By providing at least a corner portion within a predetermined range in the longitudinal direction of the first arm, this groove has an effect of effectively removing mechanical coupling.
【0021】請求項2に記載のように、この溝が前記第
1のアームの根元から長手方向中央部の範囲内に位置す
ると、効果的な機械的結合の除去が可能になる。請求項
3に記載のように、第1の溝と第2の溝を設けること
で、機械的結合の除去の粗調整と微調整をが可能にな
る。When the groove is located within the range from the root of the first arm to the central portion in the longitudinal direction as described in claim 2, it is possible to effectively remove the mechanical coupling. By providing the first groove and the second groove as described in claim 3, rough adjustment and fine adjustment for removal of mechanical coupling can be performed.
【0022】請求項4に記載のように、前記第1のアー
ムの溝を、その断面対角線方向で向かい合うコーナー部
分に設けることで、機械的結合の除去を効果的に行える
場合がある。請求項5に記載のように、前記ジャイロの
駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の反共振周波
数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生しうる機械的
結合を除去するために、第2のアームにもそのコーナー
部分に溝を設けることで、第1のアームに設けた溝のみ
では機械的結合の除去を効果的に行えない場合でも、除
去できる。As described in claim 4, the groove of the first arm may be provided at the corner portions facing each other in the diagonal direction of the cross section, whereby the mechanical coupling may be effectively removed. As described in claim 5, in order to eliminate mechanical coupling that may occur when the resonance frequency of the drive side vibration of the gyro and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or substantially equal, By providing a groove in the corner portion of the arm as well, even if the groove provided in the first arm cannot effectively remove the mechanical coupling, the groove can be removed.
【0023】請求項6に記載のように、前記第2のアー
ムに設けられた溝を、その根元から長手方向中央部の範
囲内に位置するように設けることで、機械的結合の除去
を効果的に行える。請求項7に記載のように、前記第2
のアームの溝を、その断面対角線方向で向かい合うコー
ナー部分に設けることで、機械的結合の効果的な除去が
可能になる場合がある。As described in claim 6, the groove provided in the second arm is provided so as to be located within the range of the central portion in the longitudinal direction from the root of the groove, thereby effectively removing the mechanical coupling. Can be done As described in claim 7, the second
In some cases, the groove of the arm is provided at a corner portion facing in the diagonal direction of the cross section, whereby effective removal of the mechanical coupling may be possible.
【0024】請求項8に記載の支持基板は、実装を考慮
したもので、駆動側の振動は音叉が共振し、検出側のし
んどうでは音叉と支持基板とが一体となって共振する。
駆動側の振動は音叉のみで共振するので効率的に音叉を
駆動でき、検出側の振動は音叉と支持基板とが一体とな
って振動するので、支持基板の形状によって所望の周波
数特性に設定可能でり、コリオリ力による出力を感度良
く検出できる。According to the eighth aspect of the support substrate, the tuning fork resonates for vibration on the driving side, and the tuning fork and the support substrate resonate integrally on the sensing side for vibration on the driving side.
Since the vibration on the drive side resonates only with the tuning fork, the tuning fork can be efficiently driven, and the vibration on the detection side vibrates integrally with the tuning fork and the supporting substrate, so the desired frequency characteristics can be set depending on the shape of the supporting substrate. The output due to the Coriolis force can be detected with high sensitivity.
【0025】[0025]
【実施例】本発明の原理を説明する前に、その説明の理
解を助けるため、まず音叉形振動体について説明する。
図1は、音叉形振動体の振動を示す図である。音叉形振
動体(以下単に音叉という)10は2つのアーム12、
14及びこれらを支持する底部16を有する。アーム1
2、14と底部16とは、圧電体を加工した一体のもの
である。図1(A)及び図1(B)に示すように、音叉
形振動体はfyモード振動(面垂直振動)及びfxモー
ド振動(面内振動)の2種類の振動がある。通常の水晶
振動子音叉などでは、図1(B)に示すfxモード振動
がほとんどである。fxモード振動とfyモード振動ど
では、振動モードが異なる。図1(A)に示すように、
fyモード振動はねじり振動(点線の矢印)を含むの
で、記号”×”で示すように不動点は底部16の底面の
一点に限られる。よって、振動体の支持の仕方が難し
い。一方図1(B)に示すように、fxモード振動の不
動点は底部16の底面上の中央線である。従って、例え
ば底部16の長さLを適当に調節することで底面の動き
を実質的にゼロに抑えることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before explaining the principle of the present invention, a tuning fork type vibrator will be explained first in order to help understanding of the explanation.
FIG. 1 is a diagram showing vibration of a tuning fork type vibrating body. The tuning fork type vibration body (hereinafter simply referred to as tuning fork) 10 has two arms 12,
It has 14 and the bottom part 16 which supports these. Arm 1
2, 14 and the bottom portion 16 are integrally formed by processing a piezoelectric body. As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the tuning fork type vibration body has two kinds of vibrations, fy mode vibration (plane vertical vibration) and fx mode vibration (in-plane vibration). In a normal crystal resonator tuning fork or the like, most of the fx mode vibrations shown in FIG. Vibration modes are different between fx mode vibration and fy mode vibration. As shown in FIG. 1 (A),
Since the fy mode vibration includes torsional vibration (dotted arrow), the fixed point is limited to one point on the bottom surface of the bottom portion 16 as indicated by the symbol "x". Therefore, it is difficult to support the vibrating body. On the other hand, as shown in FIG. 1B, the fixed point of the fx mode vibration is the center line on the bottom surface of the bottom portion 16. Therefore, by appropriately adjusting the length L of the bottom portion 16, for example, the movement of the bottom surface can be suppressed to substantially zero.
【0026】本発明では、fxモード振動を駆動し、f
yモード振動を検出することで、コリオリ力による出力
を得る。fxモード振動を駆動する電極とfyモード振
動を検出する電極について、図2及び図3を参照して説
明する。図2は、fxモード振動(同図(A))を駆動
する電極を説明するための図である。fxモード振動は
たわみ振動が基本となる。図2(B)に示すように、ア
ームをfxモード振動方向に直交する方向に縦に2分割
し、一方が伸びる場合には他方が縮むようにアームに電
圧をかける。この場合の電極構成を図2(C)に示す。
2組の電極を図示の通り配列する。図中の2つの矢印
は、対応する電極に駆動電圧を印加することで生じる電
界の方向を示す。In the present invention, the fx mode vibration is driven and f
An output due to the Coriolis force is obtained by detecting the y-mode vibration. An electrode for driving fx mode vibration and an electrode for detecting fy mode vibration will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram for explaining electrodes that drive fx mode vibration (FIG. 2A). The fx mode vibration is basically flexural vibration. As shown in FIG. 2B, the arm is vertically divided into two in a direction orthogonal to the fx mode vibration direction, and when one extends, a voltage is applied to the arm so that the other contracts. The electrode structure in this case is shown in FIG.
The two sets of electrodes are arranged as shown. The two arrows in the figure indicate the direction of the electric field generated by applying the drive voltage to the corresponding electrodes.
【0027】図3は、fyモード振動(同図(A))を
検出する電極を説明するための図である。fyモード振
動もfxモード振動と同様にたわみ振動が基本となる。
図3(B)に示すように、アームをfyモード振動に直
交する方向に縦に2分割すると、一方が伸びているとき
には他方は縮んでいる。このアームに対し、図3(C)
に示す電極を設けることで、fyモード振動に対応する
電圧を検出できる。FIG. 3 is a diagram for explaining electrodes for detecting fy mode vibration (FIG. 3A). Like the fx mode vibration, the fy mode vibration is basically flexural vibration.
As shown in FIG. 3B, when the arm is vertically divided into two in a direction orthogonal to the fy-mode vibration, when one is extended, the other is contracted. For this arm, see Fig. 3 (C).
The voltage corresponding to the fy-mode vibration can be detected by providing the electrode shown in FIG.
【0028】検出出力(電圧)を効率的に取り出すため
には、駆動側のfxモード振動の共振周波数を、検出側
のfyモード振動の反共振周波数に一致させることが好
ましい。図4(A)に、周波数fに対するfxモード振
動のインピーダンス|z|の変化(インピーダンス特
性)を示し、図4(B)にfyモード振動のインピーダ
ンス特性を示す。fxモード振動の共振周波数(インピ
ーダンスが最小の周波数)と、fyモード振動の反共振
周波数(インピーダンスが最大の周波数)とを一致させ
ることで、検出出力電圧を最大にすることができる。な
お、fxモード振動の共振周波数をfyモード振動の反
共振周波数に一致させる方法については、後述する。In order to efficiently take out the detection output (voltage), it is preferable that the resonance frequency of the fx mode vibration on the drive side is matched with the anti-resonance frequency of the fy mode vibration on the detection side. FIG. 4A shows the change (impedance characteristic) of the impedance | z | of fx mode vibration with respect to the frequency f, and FIG. 4B shows the impedance characteristic of fy mode vibration. The detected output voltage can be maximized by matching the resonance frequency of fx mode vibration (frequency with minimum impedance) with the anti-resonance frequency of fy mode vibration (frequency with maximum impedance). A method of matching the resonance frequency of fx mode vibration with the anti-resonance frequency of fy mode vibration will be described later.
【0029】このように、fxモード振動の共振周波数
をfyモード振動の反共振周波数に一致もしくはほぼ等
しくしたことにより、機械的結合に起因したもれ出力が
発生した場合、このもれ出力をを効果的に低減させるた
めに、本発明では前述の音叉10を以下の通り処理す
る。As described above, when the resonance frequency of the fx-mode vibration is equal to or almost equal to the anti-resonance frequency of the fy-mode vibration, if the leakage output due to the mechanical coupling occurs, the leakage output is reduced. In order to reduce effectively, the present invention processes the tuning fork 10 described above as follows.
【0030】図5は、音叉10の上面図である。いま、
アーム12を検出側とし、アーム14を駆動側とする。
本発明者は、種々の実験等により、駆動側のアーム14
の対角線上の2つのコーナー部Aの少なくとも1つ又は
これに加えて検出側のアーム12の対角線上の2つのコ
ーナー部A’及び2つのコーナー部B’を切削する(コ
ーナートリミング)と上記機械的結合を軽減又は除去で
きる音叉と、駆動側のアーム14の対角線上の2つのコ
ーナー部Bの少なくとも1つ又はこれに加えて検出側の
アーム12の4つのコーナー部A’、B’の少なくとも
1つを切削すると上記機械的結合を軽減又は除去できる
音叉のあることを見いだした。なお、この実験では、1
30°回転Y板LiTaO3 単結晶を用いた。図6はコ
ーナートリミング位置と効率との関係、より詳細には、
図5に示す2つのコーナー部Aの一方を切削することで
機械的結合を軽減又は除去できるタイプの音叉のQ値変
化を示す図である。アーム14のfxモード振動の共振
周波数をアーム12のfyモード振動の反共振周波数に
一致もしくはほぼ等しくしたことにより増大したもれ電
圧は、コーナー部Aを切削することで*1で示すレベル
となり、軽減(実質的に除去)されることがわかる。な
お、コーナー部Aにかえてコーナー部Bを切削した場
合、*3で示すように、もれ電圧は増大する。FIG. 5 is a top view of the tuning fork 10. Now
The arm 12 is the detection side and the arm 14 is the driving side.
The present inventor has conducted various experiments and the like to find that the arm 14 on the drive side
Cutting at least one of the two corner portions A on the diagonal line or two corner portions A ′ and two corner portions B ′ on the diagonal side of the arm 12 on the detection side (corner trimming). And a tuning fork capable of reducing or eliminating static coupling, and at least one of two diagonal corners B of the driving side arm 14 or at least four corners A ′, B ′ of the detection side arm 12 in addition to this. We have found that there is a tuning fork that can reduce or eliminate the mechanical coupling by cutting one. In this experiment, 1
A 30 ° rotated Y plate LiTaO 3 single crystal was used. FIG. 6 shows the relationship between the corner trimming position and efficiency, more specifically,
It is a figure which shows the Q value change of the tuning fork of the type which can reduce or eliminate mechanical coupling by cutting one of the two corner parts A shown in FIG. The leakage voltage increased by making the resonance frequency of the fx mode vibration of the arm 14 equal to or substantially equal to the anti-resonance frequency of the fy mode vibration of the arm 12 becomes a level indicated by * 1 by cutting the corner portion A, It can be seen that it is reduced (substantially eliminated). When the corner B is cut instead of the corner A, the leakage voltage increases as indicated by * 3.
【0031】また、2つのアーム12、14のアームバ
ランスが悪い場合には、コーナー部Aを切削しても機械
的結合が充分に低減しない場合がある。このような場合
には、検出側のアーム12のコーナーA’又はB’の少
なくとも1つを切削することで、図6の*2に示すよう
に実質的に機械的結合を除去し、もれ電圧をほぼゼロに
することができる。Further, when the arm balance between the two arms 12 and 14 is poor, the mechanical coupling may not be sufficiently reduced even if the corner portion A is cut. In such a case, by cutting at least one of the corners A ′ or B ′ of the arm 12 on the detection side, the mechanical coupling is substantially removed as shown by * 2 in FIG. The voltage can be almost zero.
【0032】図7は、アーム14の長手方向において、
先端部(自由端)を0%、アーム14の根元を100%
としたときの切削位置ともれ電圧との関係を示す図であ
る。なお、この測定では130°回転Y板LiTaO3
単結晶を用いた。なお、この実験で用いた音叉の底部1
6はアーム12と14の外側面を結ぶ長さよりもわずか
に幅広であるが、図1に示すものでも同一のことが言え
る。切削は音叉10のアーム14にレーザ光を照射する
ことで形成する。これにより形成された溝の幅は、レー
ザ光の直径にほぼ等しい。また、レーザ光をコーナーの
頂点を形成する2つの側面が同一長さだけ切削されるよ
うに照射する。図7より、アーム14の先端部より70
%から100%の間に溝を形成することで、もれ出力を
大きく低減させることができることがわかる(80%で
−45dB程度)。また、アーム14の先端部より50
%から70%の間に溝を形成することでも、もれ出力を
少なくとも5dBは減少させることができる。よって、
粗調整をアーム14の先端部から70%ないし100%
の間で行い、微調整をアーム14の先端部から50%な
いし70%の間で行う調整方法も可能である。なお、ア
ーム14の先端部から50%の範囲では、溝を設けても
改善できるのは5dBよりも少なく、実質的な改善には
ならない。FIG. 7 shows that in the longitudinal direction of the arm 14,
0% at the tip (free end) and 100% at the base of the arm 14
It is a figure which shows the relationship between a cutting position and a leak voltage at the time of. In this measurement, a 130 ° rotated Y plate LiTaO 3
A single crystal was used. In addition, the bottom part 1 of the tuning fork used in this experiment
Although 6 is slightly wider than the length connecting the outer surfaces of the arms 12 and 14, the same can be said for the one shown in FIG. The cutting is performed by irradiating the arm 14 of the tuning fork 10 with laser light. The width of the groove formed by this is almost equal to the diameter of the laser beam. Further, the laser light is applied so that the two side surfaces forming the apexes of the corners are cut by the same length. From FIG. 7, 70 from the tip of the arm 14
It can be seen that the leakage output can be significantly reduced by forming the groove between 100% and 100% (about -45 dB at 80%). In addition, 50 from the tip of the arm 14.
Forming a groove between% and 70% can also reduce the leakage power by at least 5 dB. Therefore,
Coarse adjustment from the tip of arm 14 to 70% to 100%
It is also possible to make an adjustment method in which the fine adjustment is performed between 50% and 70% from the tip of the arm 14. In the range of 50% from the tip of the arm 14, even if the groove is provided, the improvement can be less than 5 dB, which is not a substantial improvement.
【0033】アーム14に加え、検出側のアーム12に
設ける溝についてもほぼ同様のことが言える。また、L
iNbO3 の単結晶でも、上記と同様のことが言える。
また、薄板上に圧電体を設けたものでも同様である。図
8は、本発明の一実施例の音叉形振動ジャイロの斜視図
である。音叉10は、支持基板18によりプリント配線
板やケース等に相当するベース基板32上にほぼ平行に
支持されている。この支持基板18に対する音叉10の
取り付けは、音叉10の底部に支持基板18が弾性的に
結合するように行われる。これを以下に詳述する。In addition to the arm 14, substantially the same can be said for the groove provided in the detection side arm 12. Also, L
The same thing can be said for a single crystal of iNbO 3 .
The same applies to a thin plate provided with a piezoelectric body. FIG. 8 is a perspective view of a tuning fork type vibration gyro according to an embodiment of the present invention. The tuning fork 10 is supported by a support substrate 18 substantially parallel to a base substrate 32 corresponding to a printed wiring board, a case, or the like. The tuning fork 10 is attached to the support substrate 18 so that the support substrate 18 is elastically coupled to the bottom of the tuning fork 10. This will be described in detail below.
【0034】前述したように、本発明の音叉形振動ジャ
イロでは、駆動振動モードをfxモード振動に設定し、
検出振動モードをfyモード振動に設定する。駆動振動
モードは、常に一定振動を持続させることが求められて
いる。更に、検出感度は駆動振動の大きさに比例するの
で、駆動振動モードは機械的なQが高い振動モードが望
まれる。そこで、駆動側のfxモード振動は支持基板1
8とは独立して振動体12、14がfxモード振動(共
振)し、検出側のfyモード振動(共振)は音叉10と
支持基板18とが一体となって起こるように、音叉10
を支持基板18で支持する。上記構成により、駆動振動
モードの機械的なQを高く設定して大きなfxモード振
動を起こし、他方検出振動モードの機械的なQを、駆動
振動モードのQ値よりも小さい値に設定でき、振動体の
支持が容易で検出感度が高いジャイロが構成できる。特
に、検出側のfyモード振動は振動体と支持基板18と
が一体となって振動するので、後述するように支持基板
18の形状や材質等で共振周波数及び機械的Qを変化さ
せることができ、所望の検出側振動の周波数帯域を設定
できる。すなわち、図9に示すように、正弦波の駆動側
振動が正弦波と仮定した回転角速度で変調された振動が
音叉形圧電ジャイロに発生する。このような変調された
振動を検出するには、その中心周波数の両側のサイドバ
ンドを含む周波数帯域が必要である。検出側の機械的な
Q値が大きいとこのサイドバンドを含む周波数帯域が得
られないが、上記支持構成によれば所望の周波数帯域と
なるような機械的Qを容易に設定できる。As described above, in the tuning fork type vibration gyro of the present invention, the drive vibration mode is set to the fx mode vibration,
The detection vibration mode is set to fy mode vibration. The drive vibration mode is required to constantly maintain a constant vibration. Further, since the detection sensitivity is proportional to the magnitude of the driving vibration, the driving vibration mode is desired to have a high mechanical Q. Therefore, the fx mode vibration on the driving side is caused by the support substrate
The vibrating body 12, 14 vibrates (resonates) fx mode independently of the vibrating body 8, and the fy mode vibration (resonance) on the detection side is generated by the tuning fork 10 and the support substrate 18 integrally.
Are supported by the support substrate 18. With the above configuration, the mechanical Q of the drive vibration mode is set high to cause a large fx mode vibration, while the mechanical Q of the detection vibration mode can be set to a value smaller than the Q value of the drive vibration mode. A gyro that can easily support the body and has high detection sensitivity can be configured. In particular, in the fy mode vibration on the detection side, the vibrating body and the support substrate 18 vibrate together, so that the resonance frequency and the mechanical Q can be changed by the shape and material of the support substrate 18 as described later. The desired frequency band of detection-side vibration can be set. That is, as shown in FIG. 9, the tuning fork-shaped piezoelectric gyro generates vibration in which the driving-side vibration of the sine wave is modulated at the rotational angular velocity on the assumption that it is a sine wave. In order to detect such a modulated vibration, a frequency band including side bands on both sides of its center frequency is necessary. If the mechanical Q value on the detection side is large, a frequency band including this sideband cannot be obtained, but the above-mentioned support structure makes it possible to easily set a mechanical Q that provides a desired frequency band.
【0035】図8に示す音叉10に設けられた電極は、
図2及び図3に示す電極とは多少異なる。図2及び図3
に示す電極を用いた場合には、fxモード振動を駆動す
る電極とfyモード振動を検出する電極との間の電気的
な結合を完全に抑制することはできない場合がある。電
気的に結合すると、不要なモードの振動が発生し、fx
モード振動又はfyモード振動に弾性的に結合して、ジ
ャイロの検出精度を劣化させる可能性がある。The electrodes provided on the tuning fork 10 shown in FIG.
The electrodes are slightly different from those shown in FIGS. 2 and 3. 2 and 3
When the electrode shown in 1 is used, it may not be possible to completely suppress the electrical coupling between the electrode that drives the fx mode vibration and the electrode that detects the fy mode vibration. When electrically coupled, unwanted modes of vibration occur, causing fx
It may be elastically coupled to the modal vibration or the fy mode vibration to deteriorate the detection accuracy of the gyro.
【0036】図8に示す音叉10の電極はこの点を考慮
したもので、その構成を図10に示す。アーム14を介
してfxモード振動を駆動し、アーム12を介してfy
モード振動を検出する。アーム14には電極22及び2
4を対向するようにアーム14の側面の端に取り付け、
更に、同一の側面上の端及びこれらを結ぶ側面を覆うよ
うな電極30を取り付ける。図2(C)では2組の電極
を用いているのに対し、図10では1組の駆動用電極を
用いているが、この構成でもfxモード振動を引き起こ
すことは可能である。電極30は接地電極として機能
し、次に説明するアーム12側の検出側電極のうちの電
極28と電気的に接続してある。なお、電極22及び2
4には端子T1及びT2を介して駆動電圧を印加する。The electrode of the tuning fork 10 shown in FIG. 8 takes this point into consideration, and its configuration is shown in FIG. Drives fx mode vibration via arm 14 and fy via arm 12.
Detects modal vibration. Arms 14 have electrodes 22 and 2
4 are attached to the side edges of the arm 14 so as to face each other,
Further, an electrode 30 is attached so as to cover the end on the same side surface and the side surface connecting them. Although two sets of electrodes are used in FIG. 2C, one set of driving electrodes is used in FIG. 10, but it is possible to cause fx mode vibration even with this configuration. The electrode 30 functions as a ground electrode, and is electrically connected to the electrode 28 of the detection-side electrodes on the arm 12 side described next. The electrodes 22 and 2
A drive voltage is applied to 4 via terminals T1 and T2.
【0037】検出側電極は電極26及び電極28を有す
る。電極28は接地電極として機能し、アーム12の3
つの側面上に設けられている。残りの側面に、電極26
が設けられている。図6の検出側電極の構成は、図3
(C)で電極*を省略した構成に相当する。電極26及
び28には端子T3及びT4を介して駆動電圧を印加す
る。The detection side electrode has an electrode 26 and an electrode 28. The electrode 28 functions as a ground electrode, and
It is provided on one side. On the other side, the electrode 26
Is provided. The structure of the detection side electrode of FIG. 6 is as shown in FIG.
This corresponds to the configuration in which the electrode * is omitted in (C). A drive voltage is applied to the electrodes 26 and 28 via terminals T3 and T4.
【0038】電極30は電極28を介して接地電位に設
定され、かつ電極28はアーム12の3つの側面を覆っ
ているので、電極22及び24に対するシールド効果が
得られる。また、電極24を接地から浮かして使用する
ことができ、回路設計的にも有利である。更に、アーム
の3側面を覆う電極28の作成は容易であり、電極の位
置ずれによる駆動モードとの結合の割合も減少する。な
お、図2及び図3に示す構成の電極を用いても良い。Since the electrode 30 is set to the ground potential via the electrode 28 and the electrode 28 covers the three side surfaces of the arm 12, a shield effect for the electrodes 22 and 24 is obtained. Further, the electrode 24 can be floated from the ground and used, which is advantageous in terms of circuit design. Further, it is easy to form the electrode 28 that covers the three side surfaces of the arm, and the ratio of coupling with the drive mode due to the displacement of the electrode is also reduced. The electrodes having the configurations shown in FIGS. 2 and 3 may be used.
【0039】音叉10は、圧電体単結晶などの圧電体の
バルク、又は薄板上に圧電体を設けたものなどで構成で
きる。圧電体単結晶としては、前述したタンタル酸リチ
ューム(LiTaO3 )の130度回転y板などを用い
ることができる。なお、単結晶はセラミックスにくらべ
内部損失が少なく、ヒステリシスのなく、音叉振動子と
して機械的Qの高いものが実現できる。矩形状のタンタ
ル酸リチューム(LiTaO3 )の130度回転y板
に、ダイシングソー又はワイヤーソーで音叉としての切
れ目を加工した後、側面を含む全面にスパッタリング等
により薄膜(例えば、NiCr/Au)を形成し、その
後、前後面及び側面の電極及び配線を光露光法により加
工する(3次元的な電極は斜め露光を用いる)。図8に
示す音叉10上に設けられた電極は、図10に示すもの
である。配線34はアーム14の電極22と端子T1と
を接続し、配線36はアーム14の電極24(図8では
現れない)と端子T2とを接続する。配線38はアーム
12の電極26と端子T3とを接続し、幅広の配線40
はアーム12の電極28と電極30及び端子T4とを接
続する。なお、共振に与える影響をできるだけ少なくす
るために、音叉10上に形成されるパターン及び配線は
できるだけ対称になるように形成することが好ましい。
更に、共振に与える影響を軽減するために、支持基板1
8上に形成されるパターンはできるだけ対称になるよう
にすることが好ましい。図8の例では、支持基板18上
に端子T11〜T14及び外部接続用端子T21〜T2
4、並びにこれらを接続する配線が設けられている。な
お、支持基板の形状は矩形状に限定されるものではな
く、他の形状を用いてもよい。また、LiNbO3 など
の圧電体単結晶を用いることもできる。The tuning fork 10 can be composed of a bulk of a piezoelectric material such as a piezoelectric single crystal, or a piezoelectric material provided on a thin plate. As the piezoelectric single crystal, the above-mentioned 130-degree rotated y-plate of lithium tantalate (LiTaO 3 ) can be used. The single crystal has less internal loss than ceramics, has no hysteresis, and can realize a tuning fork oscillator having a high mechanical Q. After processing a cut as a tuning fork with a dicing saw or a wire saw on a rectangular y-plate of 130 degrees rotation of lithium tantalate (LiTaO 3 ), a thin film (for example, NiCr / Au) is formed on the entire surface including the side surface by sputtering or the like. After the formation, the electrodes and wirings on the front and back surfaces and the side surfaces are processed by a light exposure method (three-dimensional electrodes use oblique exposure). The electrodes provided on the tuning fork 10 shown in FIG. 8 are those shown in FIG. The wiring 34 connects the electrode 22 of the arm 14 to the terminal T1, and the wiring 36 connects the electrode 24 of the arm 14 (not shown in FIG. 8) to the terminal T2. The wiring 38 connects the electrode 26 of the arm 12 and the terminal T3, and has a wide wiring 40.
Connects the electrode 28 of the arm 12, the electrode 30 and the terminal T4. In order to reduce the influence on resonance as much as possible, it is preferable that the pattern and wiring formed on the tuning fork 10 be formed as symmetrical as possible.
Furthermore, in order to reduce the influence on resonance, the supporting substrate 1
It is preferable that the pattern formed on 8 be as symmetrical as possible. In the example of FIG. 8, the terminals T11 to T14 and the external connection terminals T21 to T2 are provided on the support substrate 18.
4 and wiring for connecting them. The shape of the support substrate is not limited to the rectangular shape, and other shapes may be used. A piezoelectric single crystal such as LiNbO 3 can also be used.
【0040】支持基板18は矩形状で、その厚みは音叉
10の厚みにほぼ等しい。これは、fyモード振動で支
持基板18も音叉10と一緒に共振させるためである。
また、厚みが同じであると、音叉10の底部16の面と
支持基板18の所定の側面を突き合わせて各々の電極を
対向させることが容易になる。The support substrate 18 has a rectangular shape, and its thickness is substantially equal to the thickness of the tuning fork 10. This is because the support substrate 18 resonates together with the tuning fork 10 by fy mode vibration.
Further, if the thickness is the same, it becomes easy to bring the surface of the bottom portion 16 of the tuning fork 10 and the predetermined side surface of the support substrate 18 into contact with each other so that the respective electrodes face each other.
【0041】図11に、音叉10と支持基板18との接
続方法を示す。音叉10の底部16と支持基板18の所
定の側面とを突き合わせ、その間に接着層40を介在さ
せて、両者を固定する。また、音叉10の端子(図8で
は端子T11)とこれに対向する支持基板18の端子
(図8では端子T21)とを、ハンダや導電性接着剤4
2などて架橋することで、容易に電気的に接続できる。FIG. 11 shows a method of connecting the tuning fork 10 and the supporting substrate 18. The bottom portion 16 of the tuning fork 10 and a predetermined side surface of the support substrate 18 are butted against each other, and an adhesive layer 40 is interposed therebetween to fix them. Further, the terminal of the tuning fork 10 (terminal T11 in FIG. 8) and the terminal of the supporting substrate 18 (terminal T21 in FIG. 8) facing the terminal are connected to each other by soldering or a conductive adhesive 4
By cross-linking with 2 etc., it can be easily electrically connected.
【0042】図11及び図12に示すように、支持基板
18に取り付けられたピン44をベース基板32に取り
付けることで、音叉形振動形ジャイロを支持することが
できる。fyモード振動に関しては、支持基板18は振
動系の一部を構成しているので、そのままベース基板3
2やケースなどに接続すると、振動に影響を受ける。そ
こで、図12に示すように、支持基板18のほぼ中央部
に穴46を設け、この穴46に細いピン(例えば、金属
線などの針状線)44を挿入し、このピン44を例えば
円筒形のゴムなどの弾性部材48で支持し、このゴム4
8をベース基板32に固定する。この構成により、fy
モード振動が漏れるのを防ぎ、ベース基板32からの振
動が音叉10に侵入するのを防ぐことができる。As shown in FIGS. 11 and 12, the pin 44 attached to the support substrate 18 is attached to the base substrate 32 to support the tuning-fork vibrating gyro. Regarding the fy-mode vibration, since the support substrate 18 constitutes a part of the vibration system, the base substrate 3 is used as it is.
When connected to 2 or a case, it is affected by vibration. Therefore, as shown in FIG. 12, a hole 46 is provided substantially in the center of the support substrate 18, and a thin pin (for example, a needle-shaped wire such as a metal wire) 44 is inserted into the hole 46. Supported by an elastic member 48 such as a rubber
8 is fixed to the base substrate 32. With this configuration, fy
It is possible to prevent the mode vibration from leaking and prevent the vibration from the base substrate 32 from entering the tuning fork 10.
【0043】支持基板18上の電極端子T21〜T24
と、ベース基板32上の対応する端子とは、銅などのソ
フトワイヤでワイヤボンディングすることで、電気的に
接続可能である。支持基板18の材質として、アルミナ
基板、エポキシプリント板及び液晶ポリマ板等がある。Electrode terminals T21 to T24 on the support substrate 18
And a corresponding terminal on the base substrate 32 can be electrically connected by wire bonding with a soft wire such as copper. Examples of the material of the support substrate 18 include an alumina substrate, an epoxy printed board, a liquid crystal polymer board and the like.
【0044】図13は、振動モードによる支持基板の種
類による影響の差異を示す図である。共振周波数及びQ
値とも、fxモード振動の共振モード及びfyモード振
動モードとに分けて示してある。図13から次のことが
理解される。fxモード振動は、支持基板18接続の前
後で値が大きく変化しないのに対して、fyモード振動
は共振周波数もQ値も、接続する支持基板18の材質に
よって大きく変化する。すなわち、fyモード振動は支
持基板18を含めて共振系が構成されていると言える。
圧電振動ジャイロとして、検出側のfyモード振動のQ
値が支持基板18の材質に大きく依存することがわか
る。換言すれば、所望のQ値に対して適当な材料が存在
する。要約すると、支持基板18の損失が大きければ音
叉10を含むfyモード振動の機械的なQ値は低下す
る。一般に、アルミナ基板などの無機質の基板は損失が
少なく、エポキシ樹脂などは損失が大きい。以上のよう
に、支持基板18に関する種々のパラメータを設定し
て、音叉10と一体となってfyモード振動をするよう
な弾性を有することが必要である。FIG. 13 is a diagram showing a difference in influence depending on the type of the support substrate depending on the vibration mode. Resonance frequency and Q
The values are shown separately for the resonance mode of the fx mode vibration and the fy mode vibration mode. From FIG. 13, the following can be understood. The value of the fx mode vibration does not change significantly before and after the support substrate 18 is connected, whereas the resonance frequency and the Q value of the fy mode vibration greatly change depending on the material of the support substrate 18 to be connected. That is, it can be said that the fy-mode vibration constitutes the resonance system including the support substrate 18.
As a piezoelectric vibration gyro, Q of fy mode vibration on the detection side
It can be seen that the value greatly depends on the material of the support substrate 18. In other words, there is a suitable material for the desired Q value. In summary, if the loss of the supporting substrate 18 is large, the mechanical Q value of the fy-mode vibration including the tuning fork 10 is lowered. Generally, an inorganic substrate such as an alumina substrate has a small loss, and an epoxy resin or the like has a large loss. As described above, it is necessary to set various parameters relating to the supporting substrate 18 and to have elasticity so that the tuning fork 10 and the tuning fork 10 integrally perform fy mode vibration.
【0045】次に、fxモード振動の共振周波数とfy
モード振動の反共振周波数とを一致させる周波数調整に
ついて説明する。この作業は、音叉10のアーム12、
14の幅やこれらの間の溝の幅等を変えることで行え
る。しかしながら、図8に示すように組み上がった状態
でこの調整作業を行うことは困難である。そこで、fy
モード振動が音叉10及び支持基板18と一体となって
共振することに鑑み、支持基板18に対し後述する方法
でfyモード振動の反共振周波数を変化させて、fxモ
ード振動の共振周波数と一致させる。この方法により、
fyモード振動の検出側電極(振動子)の出力インピー
ダンスは最も高くなり、検出回路としてカソードフォロ
ワーなどの高いインピーダンスの回路を用いると、出力
に高い電圧を得ることができる。Next, the resonance frequency of fx mode vibration and fy
Frequency adjustment for matching the anti-resonance frequency of modal vibration will be described. This work consists of the arm 12 of the tuning fork 10,
This can be done by changing the width of 14 and the width of the groove between them. However, it is difficult to perform this adjustment work in the assembled state as shown in FIG. So fy
Considering that the mode vibration resonates integrally with the tuning fork 10 and the support substrate 18, the anti-resonance frequency of the fy mode vibration is changed with respect to the support substrate 18 by the method described later to match the resonance frequency of the fx mode vibration. . By this method,
The output impedance of the detection side electrode (vibrator) for fy-mode vibration is the highest, and if a circuit with high impedance such as a cathode follower is used as the detection circuit, a high voltage can be obtained at the output.
【0046】図14は、fyモード振動の反共振周波数
を調整する第1の方法を示す図である。図14(A)に
示すように、音叉10が取り付けられている支持基板1
8の端部に対向する端部を削ることで、支持基板18の
質量を減らす。削られる部分を図14(A)のd1で示
す。振動に悪影響を与えないように、支持基板18を対
称に削ることが好ましい。支持基板18を削って質量が
減ると、図14(B)に示すように、fyモード振動の
反共振周波数が高くなる。この反共振周波数がfxモー
ド振動の共振周波数に等しくなるまで、支持基板18を
均等に削る。FIG. 14 is a diagram showing a first method of adjusting the anti-resonance frequency of fy mode vibration. As shown in FIG. 14A, the support substrate 1 to which the tuning fork 10 is attached
The mass of the support substrate 18 is reduced by shaving the end portion opposite to the end portion 8. The part to be cut is indicated by d1 in FIG. The support substrate 18 is preferably ground symmetrically so as not to adversely affect the vibration. When the support substrate 18 is shaved and the mass is reduced, the anti-resonance frequency of the fy-mode vibration is increased as shown in FIG. The support substrate 18 is evenly ground until the anti-resonance frequency becomes equal to the resonance frequency of the fx mode vibration.
【0047】図15(B)は、図15(A)に示す支持
基板18の長さdに対するfxモード振動の共振周波数
とfyモード振動の反共振周波数との関係を示す。fx
モード振動の共振周波数は支持基板18の振動とは独立
して単独で振動するので、支持基板18の長さdが変化
しても、共振周波数はほぼ一定である。これに対し、f
yモード振動は支持基板18とともに共振するので、長
さdが短くなると質量が減少して、共振周波数が減少す
る。なお、実験結果の一例を示すと、幅が4.7mmで
長さdを6mmから12mmの間で変化させた場合に
は、図15(B)のグラフに沿って、fyモード振動の
共振周波数は約15kHzから約17kHzの間で変化
した。FIG. 15B shows the relationship between the resonance frequency of fx mode vibration and the antiresonance frequency of fy mode vibration with respect to the length d of the supporting substrate 18 shown in FIG. 15A. fx
Since the resonance frequency of modal vibration independently vibrates independently of the vibration of the support substrate 18, the resonance frequency is substantially constant even if the length d of the support substrate 18 changes. On the other hand, f
Since the y-mode vibration resonates with the support substrate 18, the mass decreases as the length d decreases, and the resonance frequency decreases. Note that, as an example of the experimental results, when the width is 4.7 mm and the length d is changed from 6 mm to 12 mm, the resonance frequency of the fy mode vibration is shown in the graph of FIG. Varied between about 15 kHz and about 17 kHz.
【0048】図16は、支持基板18の長さdに対する
共振抵抗Roの変化を示すグラフである。支持基板18
の長さdが短くなると、共振抵抗Roが減少する。これ
により、共振周波数は高くなる。なお、実験結果の一例
を示すと、幅が4.7mmで長さdを6mmから12m
mの間で変化させた場合には、図16のグラフに沿っ
て、共振抵抗Roは約1.0MΩから約1.5MΩの間
で変化した。FIG. 16 is a graph showing changes in the resonance resistance Ro with respect to the length d of the support substrate 18. Support substrate 18
When the length d becomes shorter, the resonance resistance Ro decreases. This raises the resonance frequency. As an example of the experimental results, the width is 4.7 mm and the length d is 6 mm to 12 m.
When changed between m, the resonance resistance Ro was changed between about 1.0 MΩ and about 1.5 MΩ along the graph of FIG.
【0049】図14(A)では、支持基板18の端を均
一に削る方法であったが、図17(A)に示すように、
支持基板18の中心線に対し対称に溝50を設けてもよ
い。この溝50は、支持基板18のスチフネスを調整す
るものである。溝50は支持基板18を貫通するもので
あってもよいし、表面部分にのみ設けるものであっても
よい。図17(B)は、溝50の深さ(音叉10に向か
う方向)とfxモード振動の共振周波数及びfyモード
振動の共振周波数との関係を示すグラフである。fxモ
ード振動の共振周波数は溝の深さd2によらずほぼ一定
であるのに対し、fyモード振動の共振周波数は溝の深
さd2を大きくすると低くなる。実験結果の一例を示す
と、幅が4.7mmで長さが12.4mmの支持基板1
8に対し、幅0.3mmの溝の深さd2を0mmから2
mmまで変化させると、図17(B)のグラフに沿っ
て、fyモード振動の共振周波数は約18kHzから約
17kHzに変化した。In FIG. 14 (A), the method of uniformly scraping the edge of the support substrate 18 is used, but as shown in FIG. 17 (A),
The grooves 50 may be provided symmetrically with respect to the center line of the support substrate 18. The groove 50 adjusts the stiffness of the support substrate 18. The groove 50 may penetrate the support substrate 18, or may be provided only on the surface portion. FIG. 17B is a graph showing the relationship between the depth of the groove 50 (direction toward the tuning fork 10) and the resonance frequency of fx mode vibration and the resonance frequency of fy mode vibration. The resonance frequency of the fx mode vibration is almost constant regardless of the groove depth d2, whereas the resonance frequency of the fy mode vibration decreases as the groove depth d2 increases. As an example of the experimental results, the supporting substrate 1 having a width of 4.7 mm and a length of 12.4 mm
8, the groove depth d2 with a width of 0.3 mm is changed from 0 mm to 2
When changed to mm, the resonance frequency of the fy-mode vibration changed from about 18 kHz to about 17 kHz according to the graph of FIG. 17 (B).
【0050】図18は、支持基板18にゴム等の質量5
2を付加することで、fyモード振動の共振周波数を調
整する方法を示す。質量52を付加すると、共振周波数
は低下する。fyモード振動に影響を与えないように、
質量52は支持基板18の中心線に対し対称に設けるこ
とが好ましい。FIG. 18 shows that the support substrate 18 has a mass of 5 such as rubber.
A method of adjusting the resonance frequency of fy-mode vibration by adding 2 will be described. The addition of mass 52 lowers the resonant frequency. In order not to affect fy mode vibration,
The mass 52 is preferably provided symmetrically with respect to the center line of the support substrate 18.
【0051】以上のようにして共振周波数と反共振周波
数とを一致させたことにより、機械的結合が発生した場
合には、図5を参照して説明した方法で、駆動側のアー
ム14又はこれに加えて検出側のアーム12に溝を設け
る。図8に示す構成では、このための溝52を設けてあ
る。溝の形成には、音叉10を取り付けた支持基板18
をベース基板32に取り付ける前にもれ電圧を測定し、
測定結果に応じてレーザー光を照射する。実装後であっ
ても溝の形成は可能である。例えば、ベース基板32側
のコーナーに溝を形成する必要がある場合には、ベース
基板32に設けたスルーホールを介してレーザー光をア
ーム14に照射する。When mechanical coupling occurs due to the resonance frequency and the anti-resonance frequency being matched as described above, the drive arm 14 or the arm 14 on the drive side can be processed by the method described with reference to FIG. In addition to this, a groove is provided on the detection side arm 12. In the structure shown in FIG. 8, a groove 52 for this purpose is provided. To form the groove, the supporting substrate 18 with the tuning fork 10 attached
Measure the leakage voltage before attaching to the base substrate 32,
Laser light is emitted according to the measurement result. The groove can be formed even after mounting. For example, when it is necessary to form a groove at the corner on the base substrate 32 side, the arm 14 is irradiated with laser light through a through hole provided in the base substrate 32.
【0052】図19は、LiTaO3 の単結晶からなる
音叉10を支持基板18に取り付けた状態で溝52の効
果を調べた実験結果を示すグラフである。音叉10のア
ーム12及び14を直方体(アーム長7mm、アーム幅
1mm、アーム厚み1mm、アーム間幅が0.3mm)
とし、図5の駆動側アーム14のコーナー部Aに相当す
る位置に、その先端から6mmの位置(先端から86%
の位置)にレーザー光を照射して溝52(図8)を形成
した場合の実験結果を示すグラフである。レーザー光は
NEC社製YAGレーザーSL−114Bを用いた。ま
た、もれ電圧はゲインフェーズ測定器で測定した。溝を
形成しない場合のもれ電圧は約−20dBであったが、
溝を形成するにつれて、−46.3dBまで改善でき
た。FIG. 19 is a graph showing the results of an experiment in which the effect of the groove 52 was investigated with the tuning fork 10 made of a LiTaO 3 single crystal attached to the support substrate 18. The arms 12 and 14 of the tuning fork 10 are rectangular parallelepipeds (arm length 7 mm, arm width 1 mm, arm thickness 1 mm, inter-arm width 0.3 mm).
At a position corresponding to the corner portion A of the drive side arm 14 in FIG. 5, a position 6 mm from the tip (86% from the tip
9 is a graph showing an experimental result when a groove 52 (FIG. 8) is formed by irradiating a laser beam to the position (1). NEC laser YAG laser SL-114B was used for the laser beam. The leakage voltage was measured with a gain phase measuring device. The leakage voltage when the groove was not formed was about -20 dB,
As the groove was formed, it could be improved to -46.3 dB.
【0053】また、この音叉形振動ジャイロの感度を図
20に示す測定系にて測定した。シンセサイザ110で
音叉形振動ジャイロ(図20では100の参照番号で示
してある)のfxモード振動を駆動し、ステージ130
に取り付けられた音叉形振動ジャイロ100をコントロ
ーラ150の制御の下にサーボモータ140で矢印の方
向に回転させ、このときのコリオリ力による検出側振動
(fyモード振動)をオシロスコープ120で検出す
る。The sensitivity of this tuning fork type vibration gyro was measured by the measuring system shown in FIG. The synthesizer 110 drives the fx mode vibration of the tuning fork type vibration gyro (indicated by reference numeral 100 in FIG. 20), and the stage 130 is driven.
Under the control of the controller 150, the tuning fork type vibration gyro 100 attached to is rotated in the direction of the arrow by the servo motor 140, and the detection side vibration (fy mode vibration) due to the Coriolis force at this time is detected by the oscilloscope 120.
【0054】図21は図20に示す測定系で、機械的結
合除去前(もれ出力除去前)の値と機械的出力除去後
(もれ出力除去後)の値を測定した結果を示すグラフで
ある。図21に示すように、機械的結合の除去前後では
明らかに感度の差が見られた。駆動電圧200mVPP、
1deg/secの回転速度で機械的結合除去前が0.
12mV/(deg/sec)に対し、機械的結合除去
後では0.55mV(deg/sec)と高感度であっ
た。FIG. 21 is a graph showing the results of measuring the values before mechanical coupling removal (before leakage output removal) and after mechanical output removal (after leakage output removal) in the measurement system shown in FIG. Is. As shown in FIG. 21, a clear difference in sensitivity was observed before and after removal of the mechanical bond. Drive voltage 200mV PP ,
At a rotation speed of 1 deg / sec, before mechanical bond removal is 0.
The sensitivity was as high as 0.55 mV (deg / sec) after removal of the mechanical bond with respect to 12 mV / (deg / sec).
【0055】以上説明した音叉形振動ジャイロを用いて
センサシステムを構成する場合には、図22に示す駆動
回路及び図23に示す検出回路を用いる。以下、これら
の回路を詳細に説明する。図22は、図8に示す音叉形
振動ジャイロを用いたセンサシステムの自励発振回路の
一構成例を示す回路図である。図22において、fxモ
ード振動する部分を圧電振動子CRY1で示している。
図22に示す自励発振回路は、上記圧電振動子CRY1
と、キャパシタC1〜C3と抵抗R1及びR2とで構成
される移相回路と、トランジスタTr1〜Tr5と抵抗
R3〜R7で構成される増幅回路とを有する。増幅回路
の入力と出力との間に圧電振動子CRY1を接続し、移
相回路で正帰還となるように位相を調整して、自励発振
を起こす。キャパシタC4とC5は電源フィルタを構成
し、電源電圧Vccをフィルタし、フィルタした後の電
圧を自励発振回路の電源電圧として出力する。なお、図
22中、T21及びT22は図8に示す支持基板18上
に設けられている端子T21及びT22に相当する。
図23は、図8に示す音叉形振動ジャイロに接続される
センサシステムの検出回路の一構成例を示す回路図であ
る。図22において、fyモード振動する部分を圧電振
動子CRY2で示している。図22に示す検出回路は、
上記圧電振動子CRY2と、トランジスタTr6を有す
る増幅回路と、キャパシタC7及び抵抗R11を有する
ローパスフィルタと、ダイオードD1及びD2並びにト
ランジスタTr7及びTr8を有する検波回路と、キャ
パシタC8及び抵抗R15を有するローパスフィルタ
と、駆動トランジスタTr9、Tr10とを有する。そ
の他、検出回路は抵抗R8〜R10、R12〜R14、
R16〜R20、キャパシタC6を有する。トランジス
タTr6の出力をエミッタから取りだし、カップリング
キャパシタC6、ダイオードD1及びローパスフィルタ
を介して、トランジスタのベースTr7に与える。トラ
ンジスタTr7のベースに与えられる信号は、同期検波
の基準信号となる。トランジスタTr7の出力をコレク
タ及びトランジスタTr9を介して出力端子OUTに出
力する。更に、トランジスタTr9のコレクタ電流をロ
ーパスフィルタ及びダイオードD2を介して、トランジ
スタTr8のベースに与える。When a sensor system is constructed using the tuning fork type vibration gyro described above, the drive circuit shown in FIG. 22 and the detection circuit shown in FIG. 23 are used. Hereinafter, these circuits will be described in detail. 22 is a circuit diagram showing a configuration example of a self-excited oscillation circuit of a sensor system using the tuning fork type vibration gyro shown in FIG. In FIG. 22, the portion that vibrates in the fx mode is indicated by the piezoelectric vibrator CRY1.
The self-excited oscillation circuit shown in FIG.
And a phase shift circuit including capacitors C1 to C3 and resistors R1 and R2, and an amplifier circuit including transistors Tr1 to Tr5 and resistors R3 to R7. A piezoelectric vibrator CRY1 is connected between the input and output of the amplifier circuit, and the phase is adjusted by the phase shift circuit so that positive feedback is provided to cause self-excited oscillation. The capacitors C4 and C5 form a power supply filter, filter the power supply voltage Vcc, and output the filtered voltage as the power supply voltage of the self-excited oscillation circuit. Note that T21 and T22 in FIG. 22 correspond to the terminals T21 and T22 provided on the support substrate 18 shown in FIG.
FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration example of a detection circuit of the sensor system connected to the tuning fork type vibration gyro shown in FIG. In FIG. 22, the portion that vibrates in the fy mode is indicated by the piezoelectric vibrator CRY2. The detection circuit shown in FIG.
The piezoelectric vibrator CRY2, an amplifier circuit having a transistor Tr6, a low-pass filter having a capacitor C7 and a resistor R11, a detection circuit having diodes D1 and D2 and transistors Tr7 and Tr8, and a low-pass filter having a capacitor C8 and a resistor R15. And drive transistors Tr9 and Tr10. In addition, the detection circuit includes resistors R8 to R10, R12 to R14,
It has R16 to R20 and a capacitor C6. The output of the transistor Tr6 is taken out from the emitter and given to the base Tr7 of the transistor through the coupling capacitor C6, the diode D1 and the low pass filter. The signal given to the base of the transistor Tr7 serves as a reference signal for synchronous detection. The output of the transistor Tr7 is output to the output terminal OUT via the collector and the transistor Tr9. Further, the collector current of the transistor Tr9 is given to the base of the transistor Tr8 via the low pass filter and the diode D2.
【0056】トランジスタTr10のベースは、スタン
バイモード端子として機能し、この端子にイネーブル信
号/ENB(図22のバーに相当)がローレベル(ベー
ス電流が流れるバイアスレベル)になったときに、検出
回路がアクティブになる。なお、図22中、T23及び
T24は図8に示す支持基板18上に設けられている端
子T23及びT24である。The base of the transistor Tr10 functions as a standby mode terminal, and when the enable signal / ENB (corresponding to the bar in FIG. 22) at this terminal becomes low level (bias level at which the base current flows), the detection circuit. Becomes active. Note that T23 and T24 in FIG. 22 are terminals T23 and T24 provided on the support substrate 18 shown in FIG.
【0057】以上、本発明の一実施例を説明した。本発
明は、自動車のナビゲーション装置、サスペンション制
御装置、VTRの手振れ防止装置等、種々の分野に適用
できる。用途により、本発明の音叉形振動ジャイロを複
数用いて、複数方向の回転角速度の検出を行うことがで
きる。The embodiment of the present invention has been described above. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to various fields such as an automobile navigation device, a suspension control device, and a VTR image stabilization device. Depending on the application, a plurality of tuning fork type vibration gyros of the present invention can be used to detect rotational angular velocities in a plurality of directions.
【0058】[0058]
【発明の効果】本発明は以下の効果を有する。請求項
1、11及び12に記載の発明は、第1及び第2のアー
ムを含む音叉を有する音叉形振動ジャイロであって、該
ジャイロの駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の
反共振周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生し
うる機械的結合を除去するための溝を、少なくとも前記
第1のアームの長手方向所定範囲内のコーナー部分に設
けることで、この溝が効果的に機械的結合を除去でき
る。The present invention has the following effects. The invention described in claims 1, 11 and 12 is a tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including first and second arms, wherein a resonance frequency of vibration on a driving side of the gyro and an anti-resonance of the vibration on a detecting side. By providing a groove for removing a mechanical coupling that may occur when the frequencies match or almost equal to each other, at least at a corner portion within a predetermined longitudinal range of the first arm, the groove is effectively machined. Can be removed.
【0059】請求項2に記載の発明では、この溝が前記
第1のアームの根元から長手方向中央部の範囲内に位置
すると、効果的な機械的結合の除去が可能になる。請求
項3に記載では、第1の溝と第2の溝を設けることで、
機械的結合の除去の粗調整と微調整をが可能になる。According to the second aspect of the invention, when the groove is located within the range from the root of the first arm to the central portion in the longitudinal direction, it is possible to effectively remove the mechanical coupling. According to claim 3, by providing the first groove and the second groove,
Coarse and fine adjustments of mechanical coupling removal are possible.
【0060】請求項4に記載の発明では、前記第1のア
ームの溝を、その断面対角線方向で向かい合うコーナー
部分に設けることで、機械的結合の除去を効果的に行え
る場合がある。請求項5に記載の発明では、前記ジャイ
ロの駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動の反共振
周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生しうる機
械的結合を除去するために、第2のアームにもそのコー
ナー部分に溝を設けることで、第1のアームに設けた溝
のみでは機械的結合の除去を効果的に行えない場合で
も、除去できる。In the invention according to claim 4, the groove of the first arm may be provided in a corner portion facing each other in a diagonal direction of the cross section, whereby mechanical coupling may be effectively removed. According to a fifth aspect of the present invention, in order to eliminate mechanical coupling that may occur when the resonance frequency of the drive side vibration of the gyro and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or substantially equal, By providing a groove in the corner portion of the arm as well, even if the groove provided in the first arm cannot effectively remove the mechanical coupling, the groove can be removed.
【0061】請求項6に記載の発明では、前記第2のア
ームに設けられた溝を、その根元から長手方向中央部の
範囲内に位置するように設けることで、機械的結合の除
去を効果的に行える。請求項7に記載の発明では、前記
第2のアームの溝を、その断面対角線方向で向かい合う
コーナー部分に設けることで、機械的結合の効果的な除
去が可能になる場合がある。In the invention according to claim 6, the groove provided in the second arm is provided so as to be located within the range of the central portion in the longitudinal direction from the root of the groove, thereby effectively removing the mechanical coupling. Can be done In the invention according to claim 7, the groove of the second arm may be provided at a corner portion facing each other in a diagonal direction of the cross section, whereby effective removal of mechanical coupling may be possible.
【0062】請求項8に記載の発明では、支持基板は、
実装を考慮したもので、駆動側の振動は音叉が共振し、
検出側のしんどうでは音叉と支持基板とが一体となって
共振する。駆動側の振動は音叉のみで共振するので効率
的に音叉を駆動でき、検出側の振動は音叉と支持基板と
が一体となって振動するので、支持基板の形状によって
所望の周波数特性に設定可能でり、コリオリ力による出
力を感度良く検出できる。In the invention described in claim 8, the supporting substrate is
Considering the mounting, vibration on the drive side causes the tuning fork to resonate,
On the detection side, the tuning fork and the supporting substrate resonate together. Since the vibration on the drive side resonates only with the tuning fork, the tuning fork can be efficiently driven, and the vibration on the detection side vibrates as a unit with the tuning fork, so the desired frequency characteristics can be set depending on the shape of the supporting substrate. The output due to the Coriolis force can be detected with high sensitivity.
【図1】音叉の振動を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining vibration of a tuning fork.
【図2】音叉にfxモード振動を起こすための電極構成
を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an electrode configuration for causing fx mode vibration in a tuning fork.
【図3】音叉に発生したfyモード振動を検出するため
の電極構成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an electrode configuration for detecting fy-mode vibration generated in a tuning fork.
【図4】fxモード振動の共振周波数とfyモード振動
の反共振周波数とを一致させるための周波数調整を説明
するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining frequency adjustment for matching the resonance frequency of fx mode vibration and the anti-resonance frequency of fy mode vibration.
【図5】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
【図6】本発明のコーナートリミングによる機械的結合
の変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a change in mechanical coupling due to corner trimming of the present invention.
【図7】本発明のトリミング位置と効率を示した図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a trimming position and efficiency of the present invention.
【図8】本発明の一実施例の音叉形振動ジャイロの斜視
図である。FIG. 8 is a perspective view of a tuning fork type vibration gyro according to an embodiment of the present invention.
【図9】音叉の振動を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing vibration of a tuning fork.
【図10】本発明の一実施例で用いる電極構成を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing an electrode configuration used in an example of the present invention.
【図11】音叉と支持基板との接合部分を示す図であ
る。FIG. 11 is a view showing a joint portion between a tuning fork and a support substrate.
【図12】図8に示すジャイロの側面図である。12 is a side view of the gyro shown in FIG.
【図13】振動モードによる支持基板の種類による影響
の際を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a case where a vibration mode affects a type of a support substrate.
【図14】fyモード振動の反共振周波数の第1の調整
方法を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a first method of adjusting the anti-resonance frequency of fy-mode vibration.
【図15】支持基板長と共振周波数との関係を示すグラ
フである。FIG. 15 is a graph showing a relationship between a support substrate length and a resonance frequency.
【図16】支持基板長と共振抵抗との関係を示すグラフ
である。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the support substrate length and the resonance resistance.
【図17】fyモード振動の反共振周波数の第2の調整
方法を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a second method of adjusting the anti-resonance frequency of fy-mode vibration.
【図18】fyモード振動の反共振周波数の第3の調整
方法を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a third method of adjusting the anti-resonance frequency of fy-mode vibration.
【図19】本発明に一実施例において、溝を形成した効
果を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the effect of forming a groove in one example of the present invention.
【図20】図8に示すジャイロの特性を測定するための
測定系を示すブロック図である。20 is a block diagram showing a measurement system for measuring the characteristics of the gyro shown in FIG.
【図21】図20に示す測定系で測定した測定結果を示
す図である。21 is a diagram showing measurement results measured by the measurement system shown in FIG.
【図22】図8に示すジャイロを用いたセンサシステム
の検出回路を示す回路図である。22 is a circuit diagram showing a detection circuit of a sensor system using the gyro shown in FIG.
【図23】図8に示すジャイロの特性を測定するための
測定系を示す図である。23 is a diagram showing a measurement system for measuring the characteristics of the gyro shown in FIG.
10 音叉 12 アーム 14 アーム 16 底部 18 支持基板 52 溝 10 Tuning Fork 12 Arm 14 Arm 16 Bottom 18 Support Substrate 52 Groove
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若月 昇 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小野 正明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 高橋 芳孝 神奈川県秦野市室町2番44号 東和エレク トロン株式会社内 (72)発明者 菊地 一二 神奈川県秦野市室町2番44号 東和エレク トロン株式会社内 (72)発明者 山内 基 神奈川県秦野市室町2番44号 東和エレク トロン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Noboru Wakatsuki 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Masaaki Ono 1015, Kamedotachu, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Yoshitaka Takahashi 2-44 Muromachi, Hadano-shi, Kanagawa Towa Electron Co., Ltd. (72) Inventor Koji Kikuchi 2-44, Muromachi, Hadano-shi, Kanagawa Towa Electron Co., Ltd. (72) Inventor Moto Yamauchi Towa Electron Co., Ltd. 2-444 Muromachi Hadano City, Kanagawa Prefecture
Claims (13)
る音叉形振動ジャイロであって、 該ジャイロの駆動側振動の共振周波数と検出側振動の反
共振周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生しう
る機械的結合を除去するための溝を、少なくとも前記第
1のアームの長手方向所定範囲内のコーナー部分に具備
することを特徴とする音叉形振動ジャイロ。1. A tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including a first arm and a second arm, wherein a resonance frequency of vibration on a driving side of the gyro and an anti-resonance frequency of vibration on a detecting side are equal to or substantially equal to each other. A tuning-fork vibrating gyro, characterized in that a groove for removing a mechanical coupling that may occur is provided at least at a corner portion within a predetermined range in the longitudinal direction of the first arm.
長手方向中央部の範囲内に位置することを特徴とする請
求項1記載の音叉形振動ジャイロ。2. The tuning fork type vibration gyro according to claim 1, wherein the groove is located within a range from a root of the first arm to a central portion in the longitudinal direction.
る部分に位置する第1の溝と、該第1の溝よりも第1の
アームの先端側に近い位置にある第2の溝を有し、 前記機械的結合の除去の粗調整を前記第1の溝で行い、
微調整を前記第2の溝で行うことを特徴とする請求項1
記載の音叉形振動ジャイロ。3. The first arm has a first groove located in a portion close to a root thereof, and a second groove located closer to a tip side of the first arm than the first groove. And rough adjustment of removal of the mechanical coupling is performed in the first groove,
The fine adjustment is performed in the second groove.
The tuning fork type vibration gyro described.
線方向で向かい合うコーナー部分に設けられていること
を特徴とする請求項1記載の音叉形振動ジャイロ。4. The tuning-fork type vibration gyro according to claim 1, wherein the groove of the first arm is provided in a corner portion facing each other in a diagonal direction of a cross section thereof.
動側振動の共振周波数と前記検出側振動の反共振周波数
とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生しうる機械的結
合を除去するために、コーナー部分に溝を具備すること
を特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項記載の音
叉形振動ジャイロ。5. The second arm removes a mechanical coupling that may occur when the resonance frequency of the drive side vibration of the gyro and the anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal or substantially equal to each other, 5. The tuning fork type vibration gyro according to claim 1, wherein a groove is provided at a corner portion.
の根元から長手方向中央部の範囲内に位置することを特
徴とする請求項5記載の音叉形振動ジャイロ。6. The tuning fork type vibration gyro according to claim 5, wherein the groove provided in the second arm is located within the range from the root to the central portion in the longitudinal direction.
線方向で向かい合うコーナー部分に設けられていること
を特徴とする請求項5又は6記載の音叉形振動ジャイ
ロ。7. The tuning fork type vibration gyro according to claim 5, wherein the groove of the second arm is provided in a corner portion facing each other in a diagonal direction of a cross section thereof.
底部に取り付けられた支持基板を有することを特徴とす
る請求項1ないし7のいずれか一項記載の音叉形振動ジ
ャイロ。8. The tuning fork type vibration gyro according to claim 1, wherein the tuning fork type vibration gyro includes a support substrate attached to a bottom portion of the tuning fork.
る請求項1ないし8のいずれか一項記載の音叉形振動ジ
ャイロ。9. The tuning fork type vibration gyro according to claim 1, wherein the tuning fork includes a piezoelectric body.
O3 の単結晶を含むことを特徴とする請求項1ないし9
のいずれか一項記載の音叉形振動ジャイロ。10. The tuning fork is LiTaO 3 or LiNb.
10. A single crystal of O 3 is included, which is characterized in that
A tuning fork type vibration gyro according to any one of the items.
とを有することを特徴とする請求項1ないし10のいず
れか一項記載の音叉形振動ジャイロを用いたセンサシス
テム。11. A tuning fork type vibration gyro, an oscillation circuit that oscillates at a resonance frequency of the driving-side vibration, and a detection circuit that detects an electrical signal corresponding to the detection-side vibration. A sensor system using the tuning fork type vibration gyro according to any one of 1 to 10.
する音叉形振動ジャイロであって、 該ジャイロの駆動側振動の共振周波数と前記検出側振動
の反共振周波数とが一致もしくはほぼ等しい場合に発生
しうる機械的結合を除去するために、少なくとも前記第
1のアームの長手方向所定範囲内のコーナー部分に溝を
設けることを特徴とする音叉形振動ジャイロの調整方
法。12. A tuning fork type vibration gyro having a tuning fork including a first arm and a second arm, wherein a resonance frequency of a driving side vibration of the gyro and an anti-resonance frequency of the detection side vibration are equal to or substantially equal to each other. A tuning fork type vibrating gyro adjusting method, wherein a groove is provided at least at a corner portion within a predetermined range in the longitudinal direction of the first arm in order to remove a mechanical coupling that may occur in the first arm.
O3 の単結晶を含むことを特徴とする請求項12記載の
音叉形振動ジャイロの調整方法。13. The tuning fork is LiTaO 3 or LiNb.
13. The tuning fork type vibration gyro adjusting method according to claim 12, comprising a single crystal of O 3 .
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP7118827A JPH08313265A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Tuning fork-shaped vibration gyro, sensor system using the gyro and adjusting method for the tuning fork-shaped vibration gyro |
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JP7118827A JPH08313265A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Tuning fork-shaped vibration gyro, sensor system using the gyro and adjusting method for the tuning fork-shaped vibration gyro |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08313265A true JPH08313265A (en) | 1996-11-29 |
Family
ID=14746140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7118827A Withdrawn JPH08313265A (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Tuning fork-shaped vibration gyro, sensor system using the gyro and adjusting method for the tuning fork-shaped vibration gyro |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH08313265A (en) |
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