JPH0820258B2 - 振動ジャイロの駆動方法 - Google Patents
振動ジャイロの駆動方法Info
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- JPH0820258B2 JPH0820258B2 JP18976687A JP18976687A JPH0820258B2 JP H0820258 B2 JPH0820258 B2 JP H0820258B2 JP 18976687 A JP18976687 A JP 18976687A JP 18976687 A JP18976687 A JP 18976687A JP H0820258 B2 JPH0820258 B2 JP H0820258B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、振動ジャイロの駆動方法に関する。
［従来の技術］ 振動ジャイロには音片型、音叉型等があるが、第３図
に一般的な音叉型振動ジャイロを示す。１は音叉（すな
わち振動子）、２は音叉１の左右両面に張り付けられた
駆動用圧電素子である。駆動用圧電素子２に交流電圧を
印加して音叉１をＹ軸方向に互いに左右反対方向に励振
すると、音叉１がＺ軸に対して回転しなければ、音叉１
は単に前記のＹ軸方向の振動（矢印（イ）で示す）を続
けるのみであるが、音叉１がＺ軸に対して回転すると、
音叉１にコリオリの力（矢印（ロ）で示す）が発生し、
音叉１がＸ軸方向に振動する。詳細は省略するが、音叉
１のこのＸ軸方向の振動を検出すれば、コリオリの力を
検出でき、振動ジャイロに加わった回転を検出できる。
に一般的な音叉型振動ジャイロを示す。１は音叉（すな
わち振動子）、２は音叉１の左右両面に張り付けられた
駆動用圧電素子である。駆動用圧電素子２に交流電圧を
印加して音叉１をＹ軸方向に互いに左右反対方向に励振
すると、音叉１がＺ軸に対して回転しなければ、音叉１
は単に前記のＹ軸方向の振動（矢印（イ）で示す）を続
けるのみであるが、音叉１がＺ軸に対して回転すると、
音叉１にコリオリの力（矢印（ロ）で示す）が発生し、
音叉１がＸ軸方向に振動する。詳細は省略するが、音叉
１のこのＸ軸方向の振動を検出すれば、コリオリの力を
検出でき、振動ジャイロに加わった回転を検出できる。
上記の音叉１を駆動する方法として、他励振動と自励
振動の２通りがあるが、従来は他励振動または自励振動
のいずれか一方を採用するものであった。そして、従来
の他励振動の方法は、他励振動の周波数を予め調べた音
叉の固有振動数に設定し、この設定した一定の固有振動
数で音叉を励振するものであり、また、従来の自励振動
の方法は、駆動用圧電素子２と同じ振動面に自励振動用
圧電素子を張り付け、正帰還を構成して、つまり、自励
振動用圧電素子の出力を駆動用圧電素子に同位相で入力
して音叉を励振するものであった。
振動の２通りがあるが、従来は他励振動または自励振動
のいずれか一方を採用するものであった。そして、従来
の他励振動の方法は、他励振動の周波数を予め調べた音
叉の固有振動数に設定し、この設定した一定の固有振動
数で音叉を励振するものであり、また、従来の自励振動
の方法は、駆動用圧電素子２と同じ振動面に自励振動用
圧電素子を張り付け、正帰還を構成して、つまり、自励
振動用圧電素子の出力を駆動用圧電素子に同位相で入力
して音叉を励振するものであった。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、十分な検出出力を得るためには、音叉１を
十分大きな振幅で振動させる必要があるが、音叉１のＹ
軸方向の振動の振幅は、励振の周波数が音叉１の固有振
動数に等しい時最大となる。このため、励振周波数を音
叉１の固有振動数に一致させることが必要であるが、従
来の他励振動の方法では、温度によって音叉１の固有振
動数と外部発振回路の発振周波数が変化するので、固有
振動数と励振周波数とがずれるという問題があった。
十分大きな振幅で振動させる必要があるが、音叉１のＹ
軸方向の振動の振幅は、励振の周波数が音叉１の固有振
動数に等しい時最大となる。このため、励振周波数を音
叉１の固有振動数に一致させることが必要であるが、従
来の他励振動の方法では、温度によって音叉１の固有振
動数と外部発振回路の発振周波数が変化するので、固有
振動数と励振周波数とがずれるという問題があった。
また、従来の自励振動の方法では、駆動用圧電素子２
に加える励振の周波数と自励振動用圧電素子による検出
周波数との間には位相差があるので、正帰還を構成する
場合は位相器で補正しなければならないが、この位相器
自体も温度変化の影響を受けるので、精度よい補正がで
きないという問題があった。
に加える励振の周波数と自励振動用圧電素子による検出
周波数との間には位相差があるので、正帰還を構成する
場合は位相器で補正しなければならないが、この位相器
自体も温度変化の影響を受けるので、精度よい補正がで
きないという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、温度変化
の影響を受けることなく、常に、振動子の固有振動数と
一致した励振周波数で振動子を駆動できる振動ジャイロ
を得ることを目的とする。
の影響を受けることなく、常に、振動子の固有振動数と
一致した励振周波数で振動子を駆動できる振動ジャイロ
を得ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明では上記問題点を解決するために、強制振動と
自由振動とを交互に繰り返して振動子を振動させるとと
もに、自由振動の期間に振動子の振動の周波数を検出
し、次の強制振動時に、前記検出した振動の周波数に一
致するように補正した励振周波数で振動子の強制振動を
行うこととした。
自由振動とを交互に繰り返して振動子を振動させるとと
もに、自由振動の期間に振動子の振動の周波数を検出
し、次の強制振動時に、前記検出した振動の周波数に一
致するように補正した励振周波数で振動子の強制振動を
行うこととした。
［作用］ 上記構成の振動ジャイロにおいては、強制振動と自由
振動とが交互に繰り返されるが、自由振動の際には当然
振動子の固有振動数で振動する。また、強制振動の際に
は、自由振動の時に検出した振動（これは前述の通り固
有振動数である）の周波数に一致するように補正した励
振周波数で振動する。したがって、温度変化により振動
子の固有振動数が変化しても、振動子は常に実際の固有
振動数で励振される。
振動とが交互に繰り返されるが、自由振動の際には当然
振動子の固有振動数で振動する。また、強制振動の際に
は、自由振動の時に検出した振動（これは前述の通り固
有振動数である）の周波数に一致するように補正した励
振周波数で振動する。したがって、温度変化により振動
子の固有振動数が変化しても、振動子は常に実際の固有
振動数で励振される。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の振動ジャイロ駆動方法の一実施例を
示すブロック図で、音叉１の左右両面には、駆動用圧電
素子２が張り付けられるとともに、同じ振動面に励振振
動検出用圧電素子３が張り付けられている。前記駆動用
圧電素子２を駆動する回路は、図示のように、位相比較
器４、ローパスフィルタ５、増幅器６、電圧制御発振器
７から構成されるフェーズド・ループ・ロック回路（PL
L）８と、自動利得制御装置（AGC）９と、アナログスイ
ッチ10と、保持回路11と、矩形波発振回路12とから構成
されている。
示すブロック図で、音叉１の左右両面には、駆動用圧電
素子２が張り付けられるとともに、同じ振動面に励振振
動検出用圧電素子３が張り付けられている。前記駆動用
圧電素子２を駆動する回路は、図示のように、位相比較
器４、ローパスフィルタ５、増幅器６、電圧制御発振器
７から構成されるフェーズド・ループ・ロック回路（PL
L）８と、自動利得制御装置（AGC）９と、アナログスイ
ッチ10と、保持回路11と、矩形波発振回路12とから構成
されている。
上記の構成による振動の動作について説明する。第２
図は上記駆動回路のタイムチャートで、同図（イ）は矩
形波発振回路12の出力、同図（ロ）は振動子の振動を示
す。今、駆動用圧電素子２が電圧制御発振器７の発振周
波数ｆの交流電圧で駆動され、音叉１がその周波数ｆで
強制振動されているとする。この時期は第２図のタイム
チャートの期間Ａで示す期間であり、矩形波発振回路12
はレベルＨの出力を出しており、アナログスイッチ10は
オン状態にある。したがって、前記のように電圧制御発
振器７の周波数ｆなる出力が駆動用圧電素子２に印加さ
れる。その後、矩形波発振回路12の出力がゼロになると
（Ｂで示すの期間）、アナログスイッチ10は矩形波発信
回路12からのＬレベルの信号によりオフとなり、駆動用
圧電素子２への駆動電圧が遮断される。したがって、音
叉１は自由振動となる。この自由振動の周波数は固有振
動数であり、これをf0とする。この自由振動の期間に
は、励振振動検出用圧電素子３は音叉の固有振動数f0を
検出しており、位相比較器４はこの固有振動数f0と電圧
制御発振器７の発振周波数ｆとを比較する。その出力は
電圧制御発振器７の発振周波数ｆと固有振動数f0との差
ｆ−f0＝δｆに応じた出力であり、ローパスフィルタ５
で不要な高域周波数部分が除去され、増幅器５で増幅さ
れるが、保持回路11はオフとなっているのでこれを保持
しない。ここで、矩形波発振回路12の次のＨレベルの矩
形波がくると、その信号により保持回路11がオンとなり
作動して、前述のPLL8からの入力信号、つまり、位相差
δｆの信号を保持し、その位相差δｆの信号が電圧制御
発振器７に入力されるとともに、アナログスイッチ10が
矩形波発信回路12からのＨレベルの信号によりスイッチ
オンとなり、再び、電圧制御発振器７の発振周波数によ
る強制振動となる。この場合、電圧制御発振器７は、発
振周波数を保持回路11に保持された位相差のデータδｆ
にしたがって補正し、固有振動数f0に一致した周波数の
出力を出す。したがって、この時の強制振動の振動数
は、音叉のその時点の実際の固有振動数f0となる。な
お、強制振動の振幅については、自動利得制御装置９が
励振振動検出用圧電素子３の出力に基づいて振幅を自動
調整し、一定の振幅とする。このように、音叉の固有振
動数が温度変化により変化しても、電圧制御発振器７が
その変化に追随して発振周波数を変え、音叉を実際の固
有振動数で励振する。
図は上記駆動回路のタイムチャートで、同図（イ）は矩
形波発振回路12の出力、同図（ロ）は振動子の振動を示
す。今、駆動用圧電素子２が電圧制御発振器７の発振周
波数ｆの交流電圧で駆動され、音叉１がその周波数ｆで
強制振動されているとする。この時期は第２図のタイム
チャートの期間Ａで示す期間であり、矩形波発振回路12
はレベルＨの出力を出しており、アナログスイッチ10は
オン状態にある。したがって、前記のように電圧制御発
振器７の周波数ｆなる出力が駆動用圧電素子２に印加さ
れる。その後、矩形波発振回路12の出力がゼロになると
（Ｂで示すの期間）、アナログスイッチ10は矩形波発信
回路12からのＬレベルの信号によりオフとなり、駆動用
圧電素子２への駆動電圧が遮断される。したがって、音
叉１は自由振動となる。この自由振動の周波数は固有振
動数であり、これをf0とする。この自由振動の期間に
は、励振振動検出用圧電素子３は音叉の固有振動数f0を
検出しており、位相比較器４はこの固有振動数f0と電圧
制御発振器７の発振周波数ｆとを比較する。その出力は
電圧制御発振器７の発振周波数ｆと固有振動数f0との差
ｆ−f0＝δｆに応じた出力であり、ローパスフィルタ５
で不要な高域周波数部分が除去され、増幅器５で増幅さ
れるが、保持回路11はオフとなっているのでこれを保持
しない。ここで、矩形波発振回路12の次のＨレベルの矩
形波がくると、その信号により保持回路11がオンとなり
作動して、前述のPLL8からの入力信号、つまり、位相差
δｆの信号を保持し、その位相差δｆの信号が電圧制御
発振器７に入力されるとともに、アナログスイッチ10が
矩形波発信回路12からのＨレベルの信号によりスイッチ
オンとなり、再び、電圧制御発振器７の発振周波数によ
る強制振動となる。この場合、電圧制御発振器７は、発
振周波数を保持回路11に保持された位相差のデータδｆ
にしたがって補正し、固有振動数f0に一致した周波数の
出力を出す。したがって、この時の強制振動の振動数
は、音叉のその時点の実際の固有振動数f0となる。な
お、強制振動の振幅については、自動利得制御装置９が
励振振動検出用圧電素子３の出力に基づいて振幅を自動
調整し、一定の振幅とする。このように、音叉の固有振
動数が温度変化により変化しても、電圧制御発振器７が
その変化に追随して発振周波数を変え、音叉を実際の固
有振動数で励振する。
なお、本発明方法を適用するための具体的な駆動回路
構成については、実施例のものに限らず種々考えられ
る。
構成については、実施例のものに限らず種々考えられ
る。
また、本発明は音叉型振動ジャイロについて述べた
が、音片型振動ジャイロ、Ｈ型振動ジャイロ等の他の型
式にも当然適用可能である。
が、音片型振動ジャイロ、Ｈ型振動ジャイロ等の他の型
式にも当然適用可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明方法によれば、強制振動と
自由振動とを交互に繰り返して振動子を振動させるとと
もに、自由振動の期間に振動子の振動の周波数を検出
し、次の強制振動時に、前記検出した振動の周波数に一
致するように補正した励振周波数で振動子の強制振動を
行うので、温度変化の影響を受けることなく、常に、振
動子の固有振動数と一致した励振周波数で振動子を駆動
することが可能となった。
自由振動とを交互に繰り返して振動子を振動させるとと
もに、自由振動の期間に振動子の振動の周波数を検出
し、次の強制振動時に、前記検出した振動の周波数に一
致するように補正した励振周波数で振動子の強制振動を
行うので、温度変化の影響を受けることなく、常に、振
動子の固有振動数と一致した励振周波数で振動子を駆動
することが可能となった。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、振動ジャイロ
の駆動回路のブロック図、第２図はタイムチャート、第
３図は一般的な振動ジャイロの要部の斜視図である。 １……音叉（振動子）、２……駆動用圧電素子、 ３……励振振動検出用圧電素子、４……位相比較器、 ５……ローパスフィルタ、６……増幅器、 ７……電圧制御発振器、 ８……フェーズド・ループ・ロック回路（PLL）、 ９……自動利得制御装置、10……アナログスイッチ、 12……矩形波発振回路。
の駆動回路のブロック図、第２図はタイムチャート、第
３図は一般的な振動ジャイロの要部の斜視図である。 １……音叉（振動子）、２……駆動用圧電素子、 ３……励振振動検出用圧電素子、４……位相比較器、 ５……ローパスフィルタ、６……増幅器、 ７……電圧制御発振器、 ８……フェーズド・ループ・ロック回路（PLL）、 ９……自動利得制御装置、10……アナログスイッチ、 12……矩形波発振回路。
Claims (1)
- 【請求項１】強制振動と自由振動とを交互に繰り返して
振動子を振動させるとともに、自由振動の期間に振動子
の振動の周波数を検出し、次の強制振動時に、前記検出
した振動の周波数を一致するように補正した励振周波数
で振動子の強制振動を行うことを特徴とする振動ジャイ
ロの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18976687A JPH0820258B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | 振動ジャイロの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18976687A JPH0820258B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | 振動ジャイロの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6432113A JPS6432113A (en) | 1989-02-02 |
| JPH0820258B2 true JPH0820258B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16246828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18976687A Expired - Lifetime JPH0820258B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | 振動ジャイロの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820258B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69102590T2 (de) * | 1990-05-18 | 1994-10-06 | British Aerospace | Trägheitssensoren. |
| JP2542983B2 (ja) * | 1991-12-09 | 1996-10-09 | 株式会社ミツトヨ | 振動ジャイロ |
| JP3170977B2 (ja) * | 1993-10-12 | 2001-05-28 | 株式会社村田製作所 | 振動子の駆動検出回路 |
| DE10262211B4 (de) * | 2002-08-30 | 2012-07-26 | Austriamicrosystems Ag | Vibrationskreisel und Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels |
| DE10240087C5 (de) * | 2002-08-30 | 2011-12-01 | Austriamicrosystems Ag | Vibrationskreisel |
| DE102005043559A1 (de) | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Siemens Ag | Verfahren und Anordnung zur Überwachung einer Sensoranordnung |
| DE102005043592A1 (de) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Siemens Ag | Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels und Sensoranordnung |
| DE102005043560A1 (de) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Siemens Ag | Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels und Sensoranordnung |
| DE102011119949A1 (de) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Regelungsvorrichtung, Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb einer Regelungsvorrichtung mit harmonischem Sollwertsignal |
| CN105333886B (zh) | 2014-06-26 | 2018-04-06 | 无锡华润上华科技有限公司 | 校正陀螺仪传感器驱动幅度的方法和系统 |
-
1987
- 1987-07-29 JP JP18976687A patent/JPH0820258B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6432113A (en) | 1989-02-02 |
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