JPH06300567A - ジャイロ出力検出方法 - Google Patents
ジャイロ出力検出方法Info
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- JPH06300567A JPH06300567A JP5085711A JP8571193A JPH06300567A JP H06300567 A JPH06300567 A JP H06300567A JP 5085711 A JP5085711 A JP 5085711A JP 8571193 A JP8571193 A JP 8571193A JP H06300567 A JPH06300567 A JP H06300567A
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- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ２つの検出片の間の位相差、レベル差による
ドリフト成分を除去することができる。 【構成】 振動ジャイロ１２の検出用の２つの圧電素子
１６ａ，１６ｂを、第１の差動増幅回路３８および和動
回路４６に接続する。第１の差動増幅回路３８の出力
を、振動ジャイロ１２の帰還信号に同期して第１の同期
検波回路４０で検波し、さらに第１の平滑回路４４で平
滑する。第１の差動増幅回路３８の出力信号を、位相補
正回路４８の出力信号に同期して第２の同期検波回路４
２で検波し、さらに第２の平滑回路５０で平滑する。第
１の平滑回路４４の出力信号のドリフト成分と第２の平
滑回路５０の出力信号のドリフト成分とが同レベルとな
るように、レベル調整回路５２で調整する。第２の差動
増幅回路５４で、第１の平滑回路４４の出力信号とレベ
ル調整回路５２の出力信号の差を出力する。
ドリフト成分を除去することができる。 【構成】 振動ジャイロ１２の検出用の２つの圧電素子
１６ａ，１６ｂを、第１の差動増幅回路３８および和動
回路４６に接続する。第１の差動増幅回路３８の出力
を、振動ジャイロ１２の帰還信号に同期して第１の同期
検波回路４０で検波し、さらに第１の平滑回路４４で平
滑する。第１の差動増幅回路３８の出力信号を、位相補
正回路４８の出力信号に同期して第２の同期検波回路４
２で検波し、さらに第２の平滑回路５０で平滑する。第
１の平滑回路４４の出力信号のドリフト成分と第２の平
滑回路５０の出力信号のドリフト成分とが同レベルとな
るように、レベル調整回路５２で調整する。第２の差動
増幅回路５４で、第１の平滑回路４４の出力信号とレベ
ル調整回路５２の出力信号の差を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はジャイロ出力検出方法
に関し、特にたとえば、屈曲振動を利用した柱状の振動
ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力検出方法
に関する。
に関し、特にたとえば、屈曲振動を利用した柱状の振動
ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力検出方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、この発明の背景となる従来の
ジャイロ出力検出方法に用いられる検出回路の一例を示
すブロック図である。この検出回路１は、たとえば３角
柱状の振動ジャイロ２の出力を測定するために用いられ
る。
ジャイロ出力検出方法に用いられる検出回路の一例を示
すブロック図である。この検出回路１は、たとえば３角
柱状の振動ジャイロ２の出力を測定するために用いられ
る。
【０００３】振動ジャイロ２の２つの圧電素子３と他の
圧電素子４との間には、発振回路５が接続される。発振
回路５は、抵抗６を介して圧電素子３に接続される。さ
らに、これらの圧電素子３の出力は、差動回路７に入力
される。差動回路７の出力は、同期検波回路８で同期検
波される。そして、検波された信号が、直流増幅回路９
で増幅される。
圧電素子４との間には、発振回路５が接続される。発振
回路５は、抵抗６を介して圧電素子３に接続される。さ
らに、これらの圧電素子３の出力は、差動回路７に入力
される。差動回路７の出力は、同期検波回路８で同期検
波される。そして、検波された信号が、直流増幅回路９
で増幅される。
【０００４】発振回路５によって、振動ジャイロ２は、
圧電素子４形成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２の長軸を中心として回転する
と、コリオリ力によって屈曲振動の向きが変わる。それ
によって、検出片として用いられる２つの圧電素子３間
に出力の差が生じ、差動回路７から出力が得られる。こ
のとき、振動ジャイロ２を駆動するための駆動信号は、
２つの圧電素子３において同相で同レベルの信号であ
る。そのため、振動ジャイロ２を駆動するための信号
は、差動回路７で相殺される。したがって、差動回路７
からは、回転角速度の大きさに応じた信号のみが出力さ
れる。したがって、この出力を同期検波して、直流増幅
した出力を測定することによって、振動ジャイロ２に加
わった回転角速度を測定することができる。
圧電素子４形成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２の長軸を中心として回転する
と、コリオリ力によって屈曲振動の向きが変わる。それ
によって、検出片として用いられる２つの圧電素子３間
に出力の差が生じ、差動回路７から出力が得られる。こ
のとき、振動ジャイロ２を駆動するための駆動信号は、
２つの圧電素子３において同相で同レベルの信号であ
る。そのため、振動ジャイロ２を駆動するための信号
は、差動回路７で相殺される。したがって、差動回路７
からは、回転角速度の大きさに応じた信号のみが出力さ
れる。したがって、この出力を同期検波して、直流増幅
した出力を測定することによって、振動ジャイロ２に加
わった回転角速度を測定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、雰囲気
温度の変化などにより、検出用の圧電素子の出力間にお
いて位相差が生じ、ドリフトの原因となっていた。検出
用の圧電素子の出力間に位相差が存在すると、差動出力
は差動入力に対して９０°の位相差をもって出力される
ため、角速度によるコリオリ力によって発生する出力信
号とほぼ同位相となる。そのため、コリオリ力による信
号と圧電素子の出力間の位相差による信号とを識別する
ことができず、温度変化によるオフセットドリフトの変
動が発生していた。
温度の変化などにより、検出用の圧電素子の出力間にお
いて位相差が生じ、ドリフトの原因となっていた。検出
用の圧電素子の出力間に位相差が存在すると、差動出力
は差動入力に対して９０°の位相差をもって出力される
ため、角速度によるコリオリ力によって発生する出力信
号とほぼ同位相となる。そのため、コリオリ力による信
号と圧電素子の出力間の位相差による信号とを識別する
ことができず、温度変化によるオフセットドリフトの変
動が発生していた。
【０００６】また、雰囲気温度の変化などにより、検出
用の圧電素子の出力間にレベル差が生じる場合がある。
このような場合、差動回路からは駆動信号のレベル差が
出力され、ドリフトの原因となっていた。
用の圧電素子の出力間にレベル差が生じる場合がある。
このような場合、差動回路からは駆動信号のレベル差が
出力され、ドリフトの原因となっていた。
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、２
つの検出片の間の位相差によるドリフト成分を除去する
ことができる、ジャイロ出力検出方法を提供することで
ある。また、この発明のもう１つの目的は、２つの検出
片間の位相差によるドリフト成分を除去するとともに、
レベル差によるドリフト成分も除去することができるジ
ャイロ出力検出方法を提供することである。
つの検出片の間の位相差によるドリフト成分を除去する
ことができる、ジャイロ出力検出方法を提供することで
ある。また、この発明のもう１つの目的は、２つの検出
片間の位相差によるドリフト成分を除去するとともに、
レベル差によるドリフト成分も除去することができるジ
ャイロ出力検出方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、多角柱状の
振動体と、振動体の２つの側面に形成される検出片とを
含む振動ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力
検出方法であって、２つの検出片の出力信号の差を差動
回路で求めるステップと、２つの検出片の出力信号の和
を和動回路で求めるステップと、和動回路の出力信号を
位相補正回路で９０°移相させるステップと、差動回路
の出力信号を第１の同期検波回路で振動ジャイロのコリ
オリ検出信号に同期して検波するステップと、差動回路
の出力信号を第２の同期検波回路で位相補正回路の出力
信号に同期して検波するステップと、第１の同期検波回
路の出力信号を第１の平滑回路で平滑するステップと、
第２の同期検波回路の出力信号を第２の平滑回路で平滑
するステップと、第１の平滑回路の出力信号と第２の平
滑回路の出力信号をレベル調整して合成することにより
ドリフト成分を除去するステップとを含む、ジャイロ出
力検出方法である。
振動体と、振動体の２つの側面に形成される検出片とを
含む振動ジャイロの出力を測定するためのジャイロ出力
検出方法であって、２つの検出片の出力信号の差を差動
回路で求めるステップと、２つの検出片の出力信号の和
を和動回路で求めるステップと、和動回路の出力信号を
位相補正回路で９０°移相させるステップと、差動回路
の出力信号を第１の同期検波回路で振動ジャイロのコリ
オリ検出信号に同期して検波するステップと、差動回路
の出力信号を第２の同期検波回路で位相補正回路の出力
信号に同期して検波するステップと、第１の同期検波回
路の出力信号を第１の平滑回路で平滑するステップと、
第２の同期検波回路の出力信号を第２の平滑回路で平滑
するステップと、第１の平滑回路の出力信号と第２の平
滑回路の出力信号をレベル調整して合成することにより
ドリフト成分を除去するステップとを含む、ジャイロ出
力検出方法である。
【０００９】また、この発明は、多角柱状の振動体と、
振動体の２つの側面に形成される検出片とを含む振動ジ
ャイロの出力を測定するためのジャイロ出力検出方法で
あって、２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求め
るステップと、２つの検出片の出力信号の和を和動回路
で求めるステップと、和動回路の出力信号を位相補正回
路で９０°移相させるステップと、差動回路の出力信号
を第１の同期検波回路で振動ジャイロのコリオリ検出信
号に同期して検波するステップと、差動回路の出力信号
を第２の同期検波回路で位相補正回路の出力信号に同期
して検波するステップと、差動回路の出力信号を第３の
同期検波回路で和動回路の出力信号に同期して検波する
ステップと、第１の同期検波回路の出力信号を第１の平
滑回路で平滑するステップと、第２の同期検波回路の出
力信号を第２の平滑回路で平滑するステップと、第３の
同期検波回路の出力信号を第３の平滑回路で平滑するス
テップと、第１の平滑回路の出力信号と第２の平滑回路
の出力信号と第３の平滑回路の出力信号とをレベル調整
して合成することによりドリフト成分を除去するステッ
プとを含む、ジャイロ出力検出方法である。
振動体の２つの側面に形成される検出片とを含む振動ジ
ャイロの出力を測定するためのジャイロ出力検出方法で
あって、２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求め
るステップと、２つの検出片の出力信号の和を和動回路
で求めるステップと、和動回路の出力信号を位相補正回
路で９０°移相させるステップと、差動回路の出力信号
を第１の同期検波回路で振動ジャイロのコリオリ検出信
号に同期して検波するステップと、差動回路の出力信号
を第２の同期検波回路で位相補正回路の出力信号に同期
して検波するステップと、差動回路の出力信号を第３の
同期検波回路で和動回路の出力信号に同期して検波する
ステップと、第１の同期検波回路の出力信号を第１の平
滑回路で平滑するステップと、第２の同期検波回路の出
力信号を第２の平滑回路で平滑するステップと、第３の
同期検波回路の出力信号を第３の平滑回路で平滑するス
テップと、第１の平滑回路の出力信号と第２の平滑回路
の出力信号と第３の平滑回路の出力信号とをレベル調整
して合成することによりドリフト成分を除去するステッ
プとを含む、ジャイロ出力検出方法である。
【００１０】
【作用】２つの検出片の出力信号に位相差がある場合、
２つの検出片の出力信号の差を求め、振動ジャイロのコ
リオリ検出信号に同期して検波し、平滑することによ
り、第１の平滑回路からコリオリ力による信号が相殺さ
れることなく出力される。そして、ドリフト成分は、コ
リオリ力による信号と位相差を持たせることで、一部が
相殺されて出力される。また、差動回路の出力信号を和
動回路の出力を移相した信号に同期して検波し、平滑す
ることにより、第２の平滑回路からドリフト成分が相殺
されることなく出力される。そして、コリオリ力による
信号は、一部が相殺されて出力される。したがって、同
期検波された２つの信号をレベル調整して、ドリフト成
分を除去するように合成すれば、コリオリ力による信号
のみを取り出すことができる。
２つの検出片の出力信号の差を求め、振動ジャイロのコ
リオリ検出信号に同期して検波し、平滑することによ
り、第１の平滑回路からコリオリ力による信号が相殺さ
れることなく出力される。そして、ドリフト成分は、コ
リオリ力による信号と位相差を持たせることで、一部が
相殺されて出力される。また、差動回路の出力信号を和
動回路の出力を移相した信号に同期して検波し、平滑す
ることにより、第２の平滑回路からドリフト成分が相殺
されることなく出力される。そして、コリオリ力による
信号は、一部が相殺されて出力される。したがって、同
期検波された２つの信号をレベル調整して、ドリフト成
分を除去するように合成すれば、コリオリ力による信号
のみを取り出すことができる。
【００１１】また、駆動信号にレベル差がある場合、第
１の平滑回路からの出力信号には、レベル差によるドリ
フト成分も含まれる。このレベル差によるドリフト成分
は、一部が相殺されて出力される。なお、第２の平滑回
路からは、レベル差によるドリフト成分は相殺されて出
力されない。さらに、差動回路の出力信号を和動回路の
出力信号に同期して検波し、平滑することにより、第３
の平滑回路からレベル差によるドリフト成分が相殺され
ることなく出力される。そして、コリオリ力による信号
は、一部が相殺されて出力される。このとき、位相差に
よるドリフト成分は相殺されて出力されない。したがっ
て、同期検波された３つの信号をレベル調整して、位相
差によるドリフト成分およびレベル差によるドリフト成
分を除去するように合成すれば、コリオリ力による信号
のみを取り出すことができる。
１の平滑回路からの出力信号には、レベル差によるドリ
フト成分も含まれる。このレベル差によるドリフト成分
は、一部が相殺されて出力される。なお、第２の平滑回
路からは、レベル差によるドリフト成分は相殺されて出
力されない。さらに、差動回路の出力信号を和動回路の
出力信号に同期して検波し、平滑することにより、第３
の平滑回路からレベル差によるドリフト成分が相殺され
ることなく出力される。そして、コリオリ力による信号
は、一部が相殺されて出力される。このとき、位相差に
よるドリフト成分は相殺されて出力されない。したがっ
て、同期検波された３つの信号をレベル調整して、位相
差によるドリフト成分およびレベル差によるドリフト成
分を除去するように合成すれば、コリオリ力による信号
のみを取り出すことができる。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、雰囲気温度の変化な
どによるドリフト成分として、２つの検出片における駆
動信号に位相差が生じても、ドリフト成分を除去するこ
とができるため、正確に回転角速度を検出することがで
きる。さらに、２つの検出片における駆動信号にレベル
差が加わっても、３つの同期検波を行うことによって、
位相差によるドリフト成分およびレベル差によるドリフ
ト成分を除去することができる。
どによるドリフト成分として、２つの検出片における駆
動信号に位相差が生じても、ドリフト成分を除去するこ
とができるため、正確に回転角速度を検出することがで
きる。さらに、２つの検出片における駆動信号にレベル
差が加わっても、３つの同期検波を行うことによって、
位相差によるドリフト成分およびレベル差によるドリフ
ト成分を除去することができる。
【００１３】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実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１４】
【実施例】図１は、この発明のジャイロ出力検出方法に
用いられる検出回路の一例を示すブロック図である。こ
の検出回路１０は、たとえば振動ジャイロ１２の出力を
検出するために用いられる。振動ジャイロ１２は、図２
（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、たとえば正３角
柱状の振動体１４を含む。この振動体１４は、たとえば
エリンバ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，セ
ラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形
成される。
用いられる検出回路の一例を示すブロック図である。こ
の検出回路１０は、たとえば振動ジャイロ１２の出力を
検出するために用いられる。振動ジャイロ１２は、図２
（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、たとえば正３角
柱状の振動体１４を含む。この振動体１４は、たとえば
エリンバ，鉄−ニッケル合金，石英，ガラス，水晶，セ
ラミックなど、一般的に機械的な振動を生じる材料で形
成される。
【００１５】振動体１４の３つの側面の中央部には、そ
れぞれ圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成される。
圧電素子１６ａは、たとえば圧電セラミックからなる圧
電層１８ａを含み、圧電層１８ａの両面には電極２０
ａ，２２ａが形成される。そして、一方の電極２２ａ
が、振動体１４の側面に接着される。同様に、圧電素子
１６ｂ，１６ｃは圧電層１８ｂ，１８ｃを含み、その両
面に電極２０ｂ，２２ｂおよび電極２０ｃ，２２ｃが形
成される。そして、これらの圧電素子１６ｂ，１６ｃの
一方の電極２２ｂ，２２ｃが、振動体１４の側面に接着
される。さらに、振動体１４のノード点近傍は、たとえ
ば金属線からなる支持部材２４および２６で支持され
る。これらの支持部材２４，２６は、たとえば溶接する
ことによって、振動体１４のノード点近傍に固着され
る。
れぞれ圧電素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成される。
圧電素子１６ａは、たとえば圧電セラミックからなる圧
電層１８ａを含み、圧電層１８ａの両面には電極２０
ａ，２２ａが形成される。そして、一方の電極２２ａ
が、振動体１４の側面に接着される。同様に、圧電素子
１６ｂ，１６ｃは圧電層１８ｂ，１８ｃを含み、その両
面に電極２０ｂ，２２ｂおよび電極２０ｃ，２２ｃが形
成される。そして、これらの圧電素子１６ｂ，１６ｃの
一方の電極２２ｂ，２２ｃが、振動体１４の側面に接着
される。さらに、振動体１４のノード点近傍は、たとえ
ば金属線からなる支持部材２４および２６で支持され
る。これらの支持部材２４，２６は、たとえば溶接する
ことによって、振動体１４のノード点近傍に固着され
る。
【００１６】圧電素子１６ａ，１６ｂと圧電素子１６ｃ
間には、抵抗３０，３２を介して発振回路３４および位
相補正回路３６が接続される。圧電素子１６ａ，１６ｂ
は、振動ジャイロ１２を屈曲振動させるための駆動用と
して使用されるとともに、回転角速度に対応した信号を
検出するための検出片としても使用される。また、圧電
素子１６ｃは、振動ジャイロ１２の振幅を検出して屈曲
振動を連続させるための帰還用として使用される。
間には、抵抗３０，３２を介して発振回路３４および位
相補正回路３６が接続される。圧電素子１６ａ，１６ｂ
は、振動ジャイロ１２を屈曲振動させるための駆動用と
して使用されるとともに、回転角速度に対応した信号を
検出するための検出片としても使用される。また、圧電
素子１６ｃは、振動ジャイロ１２の振幅を検出して屈曲
振動を連続させるための帰還用として使用される。
【００１７】圧電素子１６ａ，１６ｂは第１の差動増幅
回路３８に接続され、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信
号の差が求められる。さらに、第１の差動増幅回路３８
は、第１の同期検波回路４０および第２の同期検波回路
４２に接続される。第１の同期検波回路４０では、振動
ジャイロ１２のコリオリ検出信号すなわち帰還信号に同
期または位相補正をして、第１の差動増幅回路３８の出
力信号が検波される。第１の同期検波回路４０の出力信
号は、第１の平滑回路４４で平滑される。
回路３８に接続され、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信
号の差が求められる。さらに、第１の差動増幅回路３８
は、第１の同期検波回路４０および第２の同期検波回路
４２に接続される。第１の同期検波回路４０では、振動
ジャイロ１２のコリオリ検出信号すなわち帰還信号に同
期または位相補正をして、第１の差動増幅回路３８の出
力信号が検波される。第１の同期検波回路４０の出力信
号は、第１の平滑回路４４で平滑される。
【００１８】また、圧電素子１６ａ，１６ｂは、和動回
路４６に接続され、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号
の和が求められる。さらに、和動回路４６は位相補正回
路４８に接続され、和動回路４６の信号を位相補正し
て、第２の同期検波回路４２で同期検波を行うための同
期信号が出力される。第２の同期検波回路４２では、位
相補正回路４８からの同期信号によって、第１の差動増
幅回路３８の出力信号が同期検波される。第２の同期検
波回路４２の出力信号は、第２の平滑回路５０で平滑さ
れる。
路４６に接続され、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号
の和が求められる。さらに、和動回路４６は位相補正回
路４８に接続され、和動回路４６の信号を位相補正し
て、第２の同期検波回路４２で同期検波を行うための同
期信号が出力される。第２の同期検波回路４２では、位
相補正回路４８からの同期信号によって、第１の差動増
幅回路３８の出力信号が同期検波される。第２の同期検
波回路４２の出力信号は、第２の平滑回路５０で平滑さ
れる。
【００１９】第２の平滑回路５０の出力信号は、レベル
調整回路５２に入力される。そして、第１の平滑回路４
４の出力信号とレベル調整回路５２の出力信号とが、第
２の差動増幅回路５４に入力される。この第２の差動増
幅回路５４において、第１の平滑回路４４の出力信号と
レベル調整回路５２の出力信号とが差動合成される。こ
のとき、レベル調整回路５２では、第１の平滑回路４４
の出力信号に含まれるドリフト成分と第２の平滑回路５
０の出力信号に含まれるドリフト成分とが一致するよう
に調整される。したがって、第２の差動増幅回路５４か
らは、コリオリ力によるコリオリ信号のみが出力され
る。
調整回路５２に入力される。そして、第１の平滑回路４
４の出力信号とレベル調整回路５２の出力信号とが、第
２の差動増幅回路５４に入力される。この第２の差動増
幅回路５４において、第１の平滑回路４４の出力信号と
レベル調整回路５２の出力信号とが差動合成される。こ
のとき、レベル調整回路５２では、第１の平滑回路４４
の出力信号に含まれるドリフト成分と第２の平滑回路５
０の出力信号に含まれるドリフト成分とが一致するよう
に調整される。したがって、第２の差動増幅回路５４か
らは、コリオリ力によるコリオリ信号のみが出力され
る。
【００２０】この振動ジャイロ１２では、発振回路３４
および位相補正回路３６によって、振動体１４が圧電素
子１６ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状
態で、振動体１４の長軸を中心として回転すると、コリ
オリ力により屈曲振動の方向が変わる。それにより、圧
電素子１６ａと圧電素子１６ｂの出力信号に差が生じ
る。したがって、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号の
差を測定することによって、振動ジャイロ１２に加わっ
た回転角速度を検出することができる。
および位相補正回路３６によって、振動体１４が圧電素
子１６ｃ形成面に直交する方向に屈曲振動する。この状
態で、振動体１４の長軸を中心として回転すると、コリ
オリ力により屈曲振動の方向が変わる。それにより、圧
電素子１６ａと圧電素子１６ｂの出力信号に差が生じ
る。したがって、圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号の
差を測定することによって、振動ジャイロ１２に加わっ
た回転角速度を検出することができる。
【００２１】振動ジャイロ１２を屈曲振動させるとき、
ドリフト成分が存在すると、図３に示すように、圧電素
子１６ａ，１６ｂの出力信号に位相差が生じる。また、
圧電素子１６ｃでは、振動体１４の振幅を検出して発振
回路３４に帰還するための帰還信号が出力されるが、圧
電素子１６ａ〜１６ｃの静電容量，信号源インピーダン
ス，負荷インピーダンスなどによって、圧電素子１６
ａ，１６ｂの出力信号および帰還信号の間に位相のずれ
が生じる。
ドリフト成分が存在すると、図３に示すように、圧電素
子１６ａ，１６ｂの出力信号に位相差が生じる。また、
圧電素子１６ｃでは、振動体１４の振幅を検出して発振
回路３４に帰還するための帰還信号が出力されるが、圧
電素子１６ａ〜１６ｃの静電容量，信号源インピーダン
ス，負荷インピーダンスなどによって、圧電素子１６
ａ，１６ｂの出力信号および帰還信号の間に位相のずれ
が生じる。
【００２２】第１の差動増幅回路３８では、圧電素子１
６ａ，１６ｂの出力信号の差が出力される。この出力信
号は、振動ジャイロ１２の回転で発生するコリオリ力に
よるコリオリ信号とドリフト信号との合成信号である。
コリオリ信号は、帰還用の圧電素子１６ｃから得られる
帰還信号と同位相とする。また、ドリフト信号は、圧電
素子１６ａ，１６ｂの出力信号に位相差があるために出
力される信号である。和動回路４６では、圧電素子１６
ａ，１６ｂの出力信号の和が出力される。この出力信号
は、第１の差動増幅回路３８から出力される圧電素子１
６ａ，１６ｂの出力信号の振幅が同じ場合、ドリフト信
号と９０°の位相差を有する。
６ａ，１６ｂの出力信号の差が出力される。この出力信
号は、振動ジャイロ１２の回転で発生するコリオリ力に
よるコリオリ信号とドリフト信号との合成信号である。
コリオリ信号は、帰還用の圧電素子１６ｃから得られる
帰還信号と同位相とする。また、ドリフト信号は、圧電
素子１６ａ，１６ｂの出力信号に位相差があるために出
力される信号である。和動回路４６では、圧電素子１６
ａ，１６ｂの出力信号の和が出力される。この出力信号
は、第１の差動増幅回路３８から出力される圧電素子１
６ａ，１６ｂの出力信号の振幅が同じ場合、ドリフト信
号と９０°の位相差を有する。
【００２３】第１の同期検波回路４０では、図４に示す
ように、第１の差動増幅回路３８の出力信号が、振動ジ
ャイロ１２の帰還信号に同期して検波される。このと
き、帰還信号と９０°の位相差のある同期信号が第１の
同期検波回路４０に与えられ、この同期信号に応じて同
期検波される。そして、同期検波された信号は、第１の
平滑回路４４で平滑される。コリオリ信号は帰還信号と
同位相であるため、検波されたコリオリ信号は１００％
出力される。それに対して、ドリフト信号は、コリオリ
信号と位相差があるため、正の部分と負の部分とが相殺
され、たとえば６０％の信号が出力される。
ように、第１の差動増幅回路３８の出力信号が、振動ジ
ャイロ１２の帰還信号に同期して検波される。このと
き、帰還信号と９０°の位相差のある同期信号が第１の
同期検波回路４０に与えられ、この同期信号に応じて同
期検波される。そして、同期検波された信号は、第１の
平滑回路４４で平滑される。コリオリ信号は帰還信号と
同位相であるため、検波されたコリオリ信号は１００％
出力される。それに対して、ドリフト信号は、コリオリ
信号と位相差があるため、正の部分と負の部分とが相殺
され、たとえば６０％の信号が出力される。
【００２４】また、第２の同期検波回路４２では、図５
に示すように、第１の差動増幅回路３８の出力信号が、
位相補正回路４８の出力信号に同期して検波される。こ
のとき、和動回路４６の出力信号と９０°の位相差のあ
る同期信号が第２の同期検波回路４２に与えられ、この
同期信号に応じて同期検波される。そして、同期検波さ
れた信号は、第２の平滑回路５０で平滑される。ドリフ
ト信号は和動回路４６の出力信号と９０°の位相差があ
るため、ドリフト信号は１００％出力される。それに対
して、コリオリ信号は、ドリフト信号と位相差があるた
め、正の部分と負の部分とが相殺され、たとえば６０％
の信号が出力される。
に示すように、第１の差動増幅回路３８の出力信号が、
位相補正回路４８の出力信号に同期して検波される。こ
のとき、和動回路４６の出力信号と９０°の位相差のあ
る同期信号が第２の同期検波回路４２に与えられ、この
同期信号に応じて同期検波される。そして、同期検波さ
れた信号は、第２の平滑回路５０で平滑される。ドリフ
ト信号は和動回路４６の出力信号と９０°の位相差があ
るため、ドリフト信号は１００％出力される。それに対
して、コリオリ信号は、ドリフト信号と位相差があるた
め、正の部分と負の部分とが相殺され、たとえば６０％
の信号が出力される。
【００２５】第２の平滑回路５０の出力信号は、レベル
調整回路５２でレベル調整され、第１の平滑回路４４の
出力信号に含まれるドリフト信号のレベルに合わせられ
る。この実施例では、第２の平滑回路５０の出力信号を
０．６倍することによって、第１の平滑回路４４の出力
信号に含まれるドリフト信号と同レベルになる。したが
って、第２の差動増幅回路５４の出力信号には、ドリフ
ト信号が含まれていない。
調整回路５２でレベル調整され、第１の平滑回路４４の
出力信号に含まれるドリフト信号のレベルに合わせられ
る。この実施例では、第２の平滑回路５０の出力信号を
０．６倍することによって、第１の平滑回路４４の出力
信号に含まれるドリフト信号と同レベルになる。したが
って、第２の差動増幅回路５４の出力信号には、ドリフ
ト信号が含まれていない。
【００２６】なお、第２の平滑回路５０の出力信号に
は、６０％のコリオリ信号が含まれているため、それを
０．６倍するとコリオリ信号の３６％がレベル調整回路
５２から出力される。したがって、第１の平滑回路４４
の出力信号とレベル調整回路５２の出力信号の差には、
６４％のコリオリ信号が含まれている。そのため、第２
の差動増幅回路５４のゲインを１．５６倍に設定してお
けば、コリオリ信号をほぼ１００％取り出すことができ
る。このように、この方法を用いれば、ドリフト成分を
除去できるため、正確に回転角速度を検出することがで
きる。
は、６０％のコリオリ信号が含まれているため、それを
０．６倍するとコリオリ信号の３６％がレベル調整回路
５２から出力される。したがって、第１の平滑回路４４
の出力信号とレベル調整回路５２の出力信号の差には、
６４％のコリオリ信号が含まれている。そのため、第２
の差動増幅回路５４のゲインを１．５６倍に設定してお
けば、コリオリ信号をほぼ１００％取り出すことができ
る。このように、この方法を用いれば、ドリフト成分を
除去できるため、正確に回転角速度を検出することがで
きる。
【００２７】レベル調整回路５２のレベル調整の方法と
しては、振動ジャイロ１２に回転を与えずに温度を変化
させ、第２の差動増幅回路５４の出力信号が０になるよ
うに調整すればよい。なお、圧電素子１６ａ〜１６ｃの
静電容量は温度により変化して、圧電素子１６ａ，１６
ｂの出力信号の位相差が変化するが、和動回路４６の出
力信号を９０°移相した信号に同期して検波することに
より、位相差の変化に追従することができる。したがっ
て、温度が変化しても、この検出方法を用いることによ
って、ドリフト成分を除去することができる。また、こ
の検出方法を用いれば、圧電素子１６ａ，１６ｂの共振
周波数のずれに関しても追従することができ、正確に回
転角速度を検出することができる。
しては、振動ジャイロ１２に回転を与えずに温度を変化
させ、第２の差動増幅回路５４の出力信号が０になるよ
うに調整すればよい。なお、圧電素子１６ａ〜１６ｃの
静電容量は温度により変化して、圧電素子１６ａ，１６
ｂの出力信号の位相差が変化するが、和動回路４６の出
力信号を９０°移相した信号に同期して検波することに
より、位相差の変化に追従することができる。したがっ
て、温度が変化しても、この検出方法を用いることによ
って、ドリフト成分を除去することができる。また、こ
の検出方法を用いれば、圧電素子１６ａ，１６ｂの共振
周波数のずれに関しても追従することができ、正確に回
転角速度を検出することができる。
【００２８】また、無回転時における振動ジャイロ１２
の圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号にレベル差がある
場合、図６に示す検出回路１０を用いることによって、
レベル差によるドリフト信号も除去することができる。
この検出回路１０では、第１の差動増幅回路３８の出力
信号が、さらに第３の同期検波回路５６に入力される。
この第３の同期検波回路５６では、第１の差動増幅回路
３８の出力信号が、和動回路４６の出力信号に同期して
検波される。第３の同期検波回路５６の出力信号は、第
３の平滑回路５８で平滑される。そして、第３の平滑回
路５８の出力信号は、レベル調整回路５２に入力され
る。
の圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号にレベル差がある
場合、図６に示す検出回路１０を用いることによって、
レベル差によるドリフト信号も除去することができる。
この検出回路１０では、第１の差動増幅回路３８の出力
信号が、さらに第３の同期検波回路５６に入力される。
この第３の同期検波回路５６では、第１の差動増幅回路
３８の出力信号が、和動回路４６の出力信号に同期して
検波される。第３の同期検波回路５６の出力信号は、第
３の平滑回路５８で平滑される。そして、第３の平滑回
路５８の出力信号は、レベル調整回路５２に入力され
る。
【００２９】圧電素子１６ａ，１６ｂの出力信号にレベ
ル差のみがある場合、図７に示すように、その差動出力
すなわちドリフト信号は圧電素子１６ａ，１６ｂの出力
信号と同位相となる。また、図８に示すように出力信号
に位相差がある場合、その差動出力は前述したように和
動出力と９０°の位相差がある。さらに、振動ジャイロ
１２で回転角速度を検出したときの圧電素子１６ａ，１
６ｂの出力信号は、図９に示すように、角速度の向きと
大きさによって、レベル差および位相差がある。これら
の信号の差動出力が得られるが、コリオリ信号の発生ポ
イントは、振動ジャイロ１２の終端インピーダンスや検
出系の共振周波数を変えることによりコントロールする
ことができる。したがって、この検出回路１０を用いる
場合、たとえば和動回路４６の出力の発生ポイントから
９０°以内の位置にコリオリ出力の発生ポイントが設定
される。この実施例では、和動回路４６の出力の発生ポ
イントから約４５°の位置に、コリオリ信号の発生ポイ
ントが設定されている。
ル差のみがある場合、図７に示すように、その差動出力
すなわちドリフト信号は圧電素子１６ａ，１６ｂの出力
信号と同位相となる。また、図８に示すように出力信号
に位相差がある場合、その差動出力は前述したように和
動出力と９０°の位相差がある。さらに、振動ジャイロ
１２で回転角速度を検出したときの圧電素子１６ａ，１
６ｂの出力信号は、図９に示すように、角速度の向きと
大きさによって、レベル差および位相差がある。これら
の信号の差動出力が得られるが、コリオリ信号の発生ポ
イントは、振動ジャイロ１２の終端インピーダンスや検
出系の共振周波数を変えることによりコントロールする
ことができる。したがって、この検出回路１０を用いる
場合、たとえば和動回路４６の出力の発生ポイントから
９０°以内の位置にコリオリ出力の発生ポイントが設定
される。この実施例では、和動回路４６の出力の発生ポ
イントから約４５°の位置に、コリオリ信号の発生ポイ
ントが設定されている。
【００３０】したがって、第１の差動増幅回路３８の出
力信号には、図１０に示すように、コリオリ信号，レベ
ル差によるドリフト信号および位相差によるドリフト信
号が含まれる。第１の同期検波回路４０では、図１に示
す実施例と同様に、第１の差動増幅回路３８の出力信号
が、振動ジャイロ１２の帰還信号と同位相である同期信
号に同期して検波される。第１の同期検波回路４０の出
力信号には、図１１に示すように、コリオリ信号の一方
の極性の部分が１００％出力される。そして、レベル差
および位相差によるドリフト信号については、それぞれ
正の部分と負の部分とが出力される。したがって、第１
の平滑回路４４で第１の同期検波回路４０の出力信号を
平滑すると、コリオリ信号は１００％出力されるが、各
ドリフト信号は正の部分と負の部分とが相殺されて、た
とえば各ドリフト信号の５０％が出力される。
力信号には、図１０に示すように、コリオリ信号，レベ
ル差によるドリフト信号および位相差によるドリフト信
号が含まれる。第１の同期検波回路４０では、図１に示
す実施例と同様に、第１の差動増幅回路３８の出力信号
が、振動ジャイロ１２の帰還信号と同位相である同期信
号に同期して検波される。第１の同期検波回路４０の出
力信号には、図１１に示すように、コリオリ信号の一方
の極性の部分が１００％出力される。そして、レベル差
および位相差によるドリフト信号については、それぞれ
正の部分と負の部分とが出力される。したがって、第１
の平滑回路４４で第１の同期検波回路４０の出力信号を
平滑すると、コリオリ信号は１００％出力されるが、各
ドリフト信号は正の部分と負の部分とが相殺されて、た
とえば各ドリフト信号の５０％が出力される。
【００３１】第２の同期検波回路４２では、図１に示す
実施例と同様に、第１の差動増幅回路３８の出力信号が
位相補正回路４８の出力信号に同期して検波される。第
２の同期検波回路４２の出力信号には、図１２に示すよ
うに、位相差によるドリフト信号の一方の極性の部分が
１００％出力される。そして、コリオリ信号について
は、正の部分と負の部分とが出力される。また、レベル
差によるドリフト信号については、正の部分と負の部分
とが同じ割合で出力される。したがって、第２の平滑回
路５０で第２の同期検波回路４２の出力信号を平滑する
と、位相差によるドリフト信号は１００％出力される
が、コリオリ信号は正の部分と負の部分とが相殺され
て、たとえばコリオリ信号の５０％が出力される。ま
た、レベル差によるドリフト信号は、正の部分と負の部
分とが完全に相殺されて出力されない。
実施例と同様に、第１の差動増幅回路３８の出力信号が
位相補正回路４８の出力信号に同期して検波される。第
２の同期検波回路４２の出力信号には、図１２に示すよ
うに、位相差によるドリフト信号の一方の極性の部分が
１００％出力される。そして、コリオリ信号について
は、正の部分と負の部分とが出力される。また、レベル
差によるドリフト信号については、正の部分と負の部分
とが同じ割合で出力される。したがって、第２の平滑回
路５０で第２の同期検波回路４２の出力信号を平滑する
と、位相差によるドリフト信号は１００％出力される
が、コリオリ信号は正の部分と負の部分とが相殺され
て、たとえばコリオリ信号の５０％が出力される。ま
た、レベル差によるドリフト信号は、正の部分と負の部
分とが完全に相殺されて出力されない。
【００３２】第３の同期検波回路５６では、第１の差動
増幅回路３８の出力信号が和動回路４６の出力信号に同
期して検波される。第３の同期検波回路５６の出力信号
には、図１３に示すように、レベル差によるドリフト信
号の一方の極性の部分が１００％出力される。そして、
コリオリ信号については、正の部分と負の部分とが出力
される。また、位相差によるドリフト信号については、
正の部分と負の部分とが同じ割合で出力される。したが
って、第３の平滑回路５８で第３の同期検波回路５６の
出力信号を平滑すると、レベル差によるドリフト信号は
１００％出力されるが、コリオリ信号は正の部分と負の
部分とが相殺されて、たとえばコリオリ信号の５０％が
出力される。また、位相差によるドリフト信号は、正の
部分と負の部分とが完全に相殺されて出力されない。
増幅回路３８の出力信号が和動回路４６の出力信号に同
期して検波される。第３の同期検波回路５６の出力信号
には、図１３に示すように、レベル差によるドリフト信
号の一方の極性の部分が１００％出力される。そして、
コリオリ信号については、正の部分と負の部分とが出力
される。また、位相差によるドリフト信号については、
正の部分と負の部分とが同じ割合で出力される。したが
って、第３の平滑回路５８で第３の同期検波回路５６の
出力信号を平滑すると、レベル差によるドリフト信号は
１００％出力されるが、コリオリ信号は正の部分と負の
部分とが相殺されて、たとえばコリオリ信号の５０％が
出力される。また、位相差によるドリフト信号は、正の
部分と負の部分とが完全に相殺されて出力されない。
【００３３】第２の平滑回路５０および第３の平滑回路
５８の出力信号は、レベル調整回路５２でレベル調整さ
れ、第１の平滑回路４４の出力信号に含まれる各ドリフ
ト信号のレベルに合わせられる。この実施例では、第２
の平滑回路５０および第３の平滑回路５８の出力信号を
０．５倍することによって、第１の平滑回路４４の出力
信号に含まれる各ドリフト信号と同レベルになる。した
がって、第２の差動増幅回路５４の出力信号には、レベ
ル差および位相差によるドリフト信号が含まれていな
い。
５８の出力信号は、レベル調整回路５２でレベル調整さ
れ、第１の平滑回路４４の出力信号に含まれる各ドリフ
ト信号のレベルに合わせられる。この実施例では、第２
の平滑回路５０および第３の平滑回路５８の出力信号を
０．５倍することによって、第１の平滑回路４４の出力
信号に含まれる各ドリフト信号と同レベルになる。した
がって、第２の差動増幅回路５４の出力信号には、レベ
ル差および位相差によるドリフト信号が含まれていな
い。
【００３４】なお、第２の平滑回路５０および第３の平
滑回路５８の出力信号には、それぞれ５０％のコリオリ
信号が含まれているため、それを０．５倍すると、合わ
せてコリオリ信号の５０％がレベル調整回路５２から出
力される。したがって、第１の平滑回路４４の出力信号
とレベル調整回路５２の出力信号の差には、５０％のコ
リオリ信号が含まれている。そのため、第２の差動増幅
回路５４のゲインを２倍にしておけば、コリオリ信号を
１００％取り出すことができる。このように、この方法
を用いれば、レベル差および位相差によるドリフト成分
を除去できるため、正確に回転角速度を検出することが
できる。
滑回路５８の出力信号には、それぞれ５０％のコリオリ
信号が含まれているため、それを０．５倍すると、合わ
せてコリオリ信号の５０％がレベル調整回路５２から出
力される。したがって、第１の平滑回路４４の出力信号
とレベル調整回路５２の出力信号の差には、５０％のコ
リオリ信号が含まれている。そのため、第２の差動増幅
回路５４のゲインを２倍にしておけば、コリオリ信号を
１００％取り出すことができる。このように、この方法
を用いれば、レベル差および位相差によるドリフト成分
を除去できるため、正確に回転角速度を検出することが
できる。
【００３５】上述の各実施例では、検出回路１０を正３
角柱状の振動ジャイロの信号検出用として使用したが、
たとえば４角柱状など他の柱状の振動ジャイロであって
も、２つの圧電素子からの出力信号の差を検出するもの
であれば使用可能である。また、振動ジャイロの検出片
として圧電素子を使用したが、たとえば柱状の圧電セラ
ミックで形成された振動体に電極を形成した振動ジャイ
ロの信号検出用としても使用できる。この場合、振動体
の側面に形成された２つの電極が検出片となる。
角柱状の振動ジャイロの信号検出用として使用したが、
たとえば４角柱状など他の柱状の振動ジャイロであって
も、２つの圧電素子からの出力信号の差を検出するもの
であれば使用可能である。また、振動ジャイロの検出片
として圧電素子を使用したが、たとえば柱状の圧電セラ
ミックで形成された振動体に電極を形成した振動ジャイ
ロの信号検出用としても使用できる。この場合、振動体
の側面に形成された２つの電極が検出片となる。
【図１】この発明のジャイロ出力検出方法に用いられる
検出回路の一例を示すブロック図である。
検出回路の一例を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は図１に示す検出回路で検出される振動
ジャイロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面
図である。
ジャイロの一例を示す斜視図であり、（Ｂ）はその断面
図である。
【図３】図１に示す検出回路の各部における信号の波形
図である。
図である。
【図４】第１の差動増幅回路の出力信号を帰還信号に同
期して検波した状態を示す波形図である。
期して検波した状態を示す波形図である。
【図５】第１の差動増幅回路の出力信号を位相補正回路
の出力信号に同期して検波した状態を示す波形図であ
る。
の出力信号に同期して検波した状態を示す波形図であ
る。
【図６】この発明のジャイロ出力検出方法に用いられる
検出回路の他の例を示すブロック図である。
検出回路の他の例を示すブロック図である。
【図７】レベル差のある駆動信号の差動出力を示す波形
図である。
図である。
【図８】位相差のある駆動信号の差動出力を示す波形図
である。
である。
【図９】コリオリ信号の差動出力を示す波形図である。
【図１０】第１の差動増幅回路の出力信号を示す波形図
である。
である。
【図１１】第１の差動増幅回路の出力信号を帰還信号に
同期して検波した状態を示す波形図である。
同期して検波した状態を示す波形図である。
【図１２】第１の差動増幅回路の出力信号を位相補正回
路の出力信号に同期して検波した状態を示す波形図であ
る。
路の出力信号に同期して検波した状態を示す波形図であ
る。
【図１３】第１の差動増幅回路の出力信号を和動回路の
出力信号に同期して検波した状態を示す波形図である。
出力信号に同期して検波した状態を示す波形図である。
【図１４】この発明の背景となる従来のジャイロ出力検
出回路に用いられる検出回路の一例を示すブロック図で
ある。
出回路に用いられる検出回路の一例を示すブロック図で
ある。
１０ 検出回路 １２ 振動ジャイロ １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 圧電素子 ３８ 第１の差動増幅回路 ４０ 第１の同期検波回路 ４２ 第２の同期検波回路 ４４ 第１の平滑回路 ４６ 和動回路 ４８ 位相補正回路 ５０ 第２の平滑回路 ５２ レベル調整回路 ５４ 第２の差動増幅回路 ５６ 第３の同期検波回路 ５８ 第３の平滑回路
Claims (2)
- 【請求項１】 多角柱状の振動体と、前記振動体の２つ
の側面に形成される検出片とを含む振動ジャイロの出力
を測定するためのジャイロ出力検出方法であって、 前記２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求めるス
テップ、 前記２つの検出片の出力信号の和を和動回路で求めるス
テップ、 前記和動回路の出力信号を位相補正回路で９０°移相さ
せるステップ、 前記差動回路の出力信号を第１の同期検波回路で前記振
動ジャイロのコリオリ検出信号に同期して検波するステ
ップ、 前記差動回路の出力信号を第２の同期検波回路で前記位
相補正回路の出力信号に同期して検波するステップ、 前記第１の同期検波回路の出力信号を第１の平滑回路で
平滑するステップ、 前記第２の同期検波回路の出力信号を第２の平滑回路で
平滑するステップ、および前記第１の平滑回路の出力信
号と前記第２の平滑回路の出力信号をレベル調整して合
成することによりドリフト成分を除去するステップを含
む、ジャイロ出力検出方法。 - 【請求項２】 多角柱状の振動体と、前記振動体の２つ
の側面に形成される検出片とを含む振動ジャイロの出力
を測定するためのジャイロ出力検出方法であって、 前記２つの検出片の出力信号の差を差動回路で求めるス
テップ、 前記２つの検出片の出力信号の和を和動回路で求めるス
テップ、 前記和動回路の出力信号を位相補正回路で９０°移相さ
せるステップ、 前記差動回路の出力信号を第１の同期検波回路で前記振
動ジャイロのコリオリ検出信号に同期して検波するステ
ップ、 前記差動回路の出力信号を第２の同期検波回路で前記位
相補正回路の出力信号に同期して検波するステップ、 前記差動回路の出力信号を第３の同期検波回路で前記和
動回路の出力信号に同期して検波するステップ、 前記第１の同期検波回路の出力信号を第１の平滑回路で
平滑するステップ、 前記第２の同期検波回路の出力信号を第２の平滑回路で
平滑するステップ、 前記第３の同期検波回路の出力信号を第３の平滑回路で
平滑するステップ、および前記第１の平滑回路の出力信
号と前記第２の平滑回路の出力信号と前記第３の平滑回
路の出力信号とをレベル調整して合成することによりド
リフト成分を除去するステップを含む、ジャイロ出力検
出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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