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JPH09243376A - Piezoelectric vibrating gyro - Google Patents

Piezoelectric vibrating gyro

Info

Publication number
JPH09243376A
JPH09243376A JP8084572A JP8457296A JPH09243376A JP H09243376 A JPH09243376 A JP H09243376A JP 8084572 A JP8084572 A JP 8084572A JP 8457296 A JP8457296 A JP 8457296A JP H09243376 A JPH09243376 A JP H09243376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
output
circuit
bias
gyro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8084572A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Abe
洋 阿部
Naoki Wakao
直樹 若生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP8084572A priority Critical patent/JPH09243376A/en
Publication of JPH09243376A publication Critical patent/JPH09243376A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-accuracy piezoelectric vibrating gyro which is small in stationary-state output and changes little in temperature. SOLUTION: A drive detecting circuit for exciting and detecting the vibration of the vibrator 13 of a piezoelectric vibrating gyro comprises a differential amplifier 9, a synchronous detecting circuit 10, a low-pass filter 11, a bias temperature compensating circuit 14, an oscillating circuit 12, and a drive circuit 13, the bias temperature compensating circuit 14 causing the change in temperature in accordance with temperature change of a stationary-state output of the piezoelectric vibrating gyro (unnecessary voltage output when the gyro is not turning) to cancel out a bias level so as to make the stationary-state output of the piezoelectric vibrating gyro smaller and to reduce the rate of temperature change.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や自動車等の
移動体自身、及びこれに搭載される機器の姿勢制御や自
動車のナビゲーションシステム等に用いられるジャイロ
スコープのうち、圧電振動子を用いた、いわゆる圧電振
動ジャイロに関し、特に、圧電振動ジャイロ等に用いら
れる圧電振動子を駆動、検出するための電気回路の構成
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a piezoelectric vibrator in a gyroscope used for attitude control of a moving body such as a ship or an automobile, equipment mounted on the moving body, navigation system of an automobile, and the like. The present invention relates to a so-called piezoelectric vibrating gyro, and particularly to a configuration of an electric circuit for driving and detecting a piezoelectric vibrator used in a piezoelectric vibrating gyro or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用したジャ
イロスコープである。互いに直交する二つの方向の励振
と検出が可能であるように構成した振動系において、一
方の振動を励振した状態で、振動子自身を二つの振動面
が交わる線を中心軸として回転させると、前述のコリオ
リ力の作用により、この振動と直角な方向に力が働き、
他方の振動が励振される。この振動の大きさは、入力側
の振動の大きさ、及び回転角速度に比例するため、入力
電圧を一定にした状態では、この振動の大きさに比例し
た出力電圧の大きさから、回転角速度の大きさを求める
ことができる。
2. Description of the Related Art A piezoelectric vibrating gyro is a gyroscope which utilizes a mechanical phenomenon in which a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibrating direction when a rotating angular velocity is applied to a vibrating object. In a vibration system configured to be capable of exciting and detecting in two directions orthogonal to each other, when one of the vibrations is excited and the vibrator itself is rotated about a line where two vibrating surfaces intersect, By the action of the Coriolis force mentioned above, a force acts in the direction perpendicular to this vibration,
The other vibration is excited. Since the magnitude of this vibration is proportional to the magnitude of the vibration on the input side and the rotational angular velocity, when the input voltage is kept constant, the magnitude of the output voltage proportional to the magnitude of this vibration causes The size can be calculated.

【0003】図9は、従来の圧電振動ジャイロに用いら
れている圧電振動子の構造概略図であり、振動ジャイロ
の動作原理を示すものである。エリンバー等の恒弾性金
属で構成される4角柱の振動子1のX方向の面、及びY
方向の面のそれぞれに圧電素子21,22が設けられて
いる。X方向の面に設けられている圧電素子21に電圧
を印加し、X方向の振動を励振した状態で回転角速度
(図でZ方向を軸としてωで示している)が加わると、
コリオリ力によってY方向の振動が励起され、このY方
向の振動を、Y方向の面に設けられた圧電素子22によ
って検出している。
FIG. 9 is a structural schematic view of a piezoelectric vibrator used in a conventional piezoelectric vibrating gyro, and shows the operating principle of the vibrating gyro. The X-direction surface of the quadrangular prism vibrator 1 made of a constant elastic metal such as Elinvar, and Y
Piezoelectric elements 21 and 22 are provided on the respective surfaces in the direction. When a voltage is applied to the piezoelectric element 21 provided on the surface in the X direction and a rotational angular velocity (indicated by ω around the Z direction as an axis in the drawing) is applied in a state where vibration in the X direction is excited,
Vibration in the Y direction is excited by the Coriolis force, and this vibration in the Y direction is detected by the piezoelectric element 22 provided on the surface in the Y direction.

【0004】図1は、本発明に関連する圧電振動ジャイ
ロに用いられる圧電セラミック振動子の構造を示す斜視
図であり、図2は、その断面図である。円柱形の圧電セ
ラミック振動子3(以下、単に振動子と略称する)の外
周には、6本の帯状の交差指電極41〜46を設けてお
り、各電極間は、図2に示すように、破線矢印方向に分
極処理が施されている。交差指電極42,44,46
は、振動子上で接続されており、コモン端子として基準
電位に接続して用いる。ここで、交差指電極41,4
3,45と、それぞれの両側に位置するコモン端子との
圧電効果により、前記振動子3の屈曲振動を励振、又は
検出することができる。ここで、電極41を駆動端子と
し、電極41とコモン端子(基準電位)間に交流電圧を
加えて、X方向(励振する振動の方向をX方向と定め
る)の屈曲振動を励振する。この状態で回転角速度(振
動子の軸方向を軸として)が加わると、Y方向(励振方
向と直角な方向)の振動がコリオリ力により励起され、
電極43及び電極45からの出力により、回転角速度に
比例した出力電圧を得ることができる。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a piezoelectric ceramic vibrator used in a piezoelectric vibrating gyro relating to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. Six strip-shaped interdigital electrodes 41 to 46 are provided on the outer periphery of a cylindrical piezoelectric ceramic vibrator 3 (hereinafter, simply referred to as a vibrator), and the space between the electrodes is as shown in FIG. The polarization treatment is applied in the direction of the broken arrow. Interdigital electrodes 42, 44, 46
Are connected on the oscillator and are used by connecting to a reference potential as a common terminal. Here, the interdigital electrodes 41, 4
The flexural vibration of the vibrator 3 can be excited or detected by the piezoelectric effect of 3, 45 and the common terminals located on both sides of each. Here, the electrode 41 is used as a drive terminal, and an AC voltage is applied between the electrode 41 and the common terminal (reference potential) to excite bending vibration in the X direction (the direction of vibration to be excited is defined as the X direction). When a rotational angular velocity (with the axis of the oscillator as the axis) is applied in this state, vibration in the Y direction (direction perpendicular to the excitation direction) is excited by the Coriolis force,
An output voltage proportional to the rotational angular velocity can be obtained from the outputs from the electrodes 43 and 45.

【0005】図8は、従来の圧電振動ジャイロの駆動検
出回路の一例を示したものである。振動子3の電極4
2,44,46を接続したコモン端子は、基準電位に接
続されている。第一の検出端子(電極43)及び第二の
検出端子(電極45)は、差動増幅器9及び発振回路1
2に接続されている。発振回路12は、駆動回路13を
介して振動子3の駆動端子41に接続され、自励発振ル
ープを構成しており、振動子3の共振周波数に追従した
周波数の交流電圧が駆動端子41に印加され、X方向の
屈曲振動が励起される。検出電極43及び45は、X方
向の屈曲振動に対して対称に配置しているので、差動増
幅器9でX方向成分の出力はキャンセルされる。コリオ
リ力によって励起される屈曲振動に対しては、検出電極
43,45の出力は、逆相となるから、差動増幅器9の
出力は、Y方向成分の出力、即ち回転角速度に比例した
交流電圧のみが出力される。差動増幅器9の出力は、同
期検波回路10で同期検波され、ローパスフィルター1
1で整流された結果、回転角速度に比例した直流電圧が
出力端子19に出力される。
FIG. 8 shows an example of a drive detection circuit of a conventional piezoelectric vibrating gyro. Electrode 4 of oscillator 3
The common terminal connecting 2, 44 and 46 is connected to the reference potential. The first detection terminal (electrode 43) and the second detection terminal (electrode 45) are connected to the differential amplifier 9 and the oscillation circuit 1.
2 are connected. The oscillator circuit 12 is connected to the drive terminal 41 of the vibrator 3 via the drive circuit 13 to form a self-excited oscillation loop, and an AC voltage having a frequency following the resonance frequency of the vibrator 3 is applied to the drive terminal 41. When applied, the bending vibration in the X direction is excited. Since the detection electrodes 43 and 45 are arranged symmetrically with respect to bending vibration in the X direction, the differential amplifier 9 cancels the output of the X direction component. Since the outputs of the detection electrodes 43 and 45 are in opposite phase with respect to the bending vibration excited by the Coriolis force, the output of the differential amplifier 9 is the output of the Y direction component, that is, the AC voltage proportional to the rotational angular velocity. Only output. The output of the differential amplifier 9 is synchronously detected by the synchronous detection circuit 10, and the low pass filter 1
As a result of being rectified by 1, a DC voltage proportional to the rotational angular velocity is output to the output terminal 19.

【0006】ここで、回転角速度が印加されていない状
態での出力端子19の出力電圧(静止時出力)を考える
と、理想的には、前述したように、出力端子43,45
の出力は同じで、静止時出力は零となるが、実際には、
振動子3の加工精度等の影響により、出力端子43,4
5に出力差が生じ、零とならないのが普通である。
Here, considering the output voltage (output at rest) of the output terminal 19 in the state where the rotational angular velocity is not applied, ideally, as described above, the output terminals 43 and 45.
Output is the same, the output at rest is zero, but in reality,
The output terminals 43 and 4 are affected by the processing accuracy of the vibrator 3.
It is usual that an output difference occurs in 5 and does not become zero.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の圧電振動ジャイロにおいては、静止状態での出力が零
にならず、更に、周囲温度の変化によって、圧電振動ジ
ャイロの検出精度を悪化させるという問題があった。従
来、静止時出力を温度変化を含めて安定に小さくするこ
とは困難とされていた。
As described above, in the conventional piezoelectric vibrating gyro, the output in the stationary state does not become zero, and further, the detection accuracy of the piezoelectric vibrating gyro is deteriorated due to the change of the ambient temperature. There was a problem. Conventionally, it has been difficult to stably reduce the output at rest including the temperature change.

【0008】本発明の目的は、振動子の加工精度等の問
題で生じる静止時出力、及び静止時出力の温度変化を電
気回路的にキャンセルして、静止時出力の小さい、更
に、静止時出力の温度変化を小さくした、小型で高精度
な圧電振動ジャイロを得ることが目的である。
It is an object of the present invention to cancel a static output and a temperature change of the static output caused by a problem such as machining accuracy of a vibrator by an electric circuit, so that the static output is small, and the static output is small. The purpose is to obtain a small and highly accurate piezoelectric vibrating gyro with a small temperature change.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)振動させている物体に(以後、この励振する振動
の方向をX方向と記す)回転角速度が与えられると、そ
の励振方向と直角な方向(以後、この振動の方向をY方
向と記す)にコリオリ力を生ずるという力学現象を利用
したジャイロスコープのうち、圧電特性を用いて互いに
直交するX,Y方向の励振と検出が可能であるように構
成した振動子を用いて構成されるジャイロスコープ、い
わゆる圧電振動ジャイロにおいて、前記圧電振動ジャイ
ロの振動子の振動を励起、及び検出するための圧電振動
ジャイロ駆動検出回路は、差動増幅器、同期検波回路、
ローパスフィルター、バイアス温度補償回路、発振回
路、及び駆動回路から構成され、圧電振動ジャイロの静
止時出力(回転角速度が与えられていない、即ち、無回
転の時の不要な出力電圧)の温度変化に応じて、前記バ
イアス温度補償回路によってバイアスレベルを温度変化
させ、相殺することによって、圧電振動ジャイロの静止
時出力の温度変化を小さくしたことを特徴とする圧電振
動ジャイロが得られる。
(1) When a rotational angular velocity is applied to a vibrating object (hereinafter, this exciting vibration direction is referred to as X direction), a direction perpendicular to the exciting direction (hereinafter, this vibrating direction is referred to as Y direction). ), A gyroscope using a mechanical phenomenon of generating a Coriolis force in a gyroscope that is configured to be capable of excitation and detection in the X and Y directions orthogonal to each other using piezoelectric characteristics. In a scope, a so-called piezoelectric vibration gyro, a piezoelectric vibration gyro drive detection circuit for exciting and detecting the vibration of the vibrator of the piezoelectric vibration gyro, a differential amplifier, a synchronous detection circuit,
Comprised of a low-pass filter, bias temperature compensation circuit, oscillation circuit, and drive circuit, the output of the piezoelectric vibration gyro at rest (unwanted output voltage when no rotation angular velocity is given, that is, when there is no rotation) changes with temperature. Accordingly, the bias temperature compensating circuit changes the bias level with respect to the temperature and cancels the bias level, thereby reducing the temperature change of the output of the piezoelectric vibration gyro at rest, thereby obtaining a piezoelectric vibration gyro.

【0010】(2)前項(1)記載のバイアス温度補償
回路は、ダイオード、感温抵抗器、又はサーミスタ等の
感温素子二つと、抵抗器と、演算増幅器とから構成さ
れ、第一の感温素子は回路の基準電位(0点電位)から
正の極性で、温度に応じた電圧が出力されるように構成
され、第二の感温素子からは、回路の基準電位から負の
極性で、温度に応じた出力が出力されるように構成さ
れ、これらの感温素子の出力電圧は、抵抗器等を介して
加算され出力されるように構成され、この感温素子の出
力電圧は、抵抗器等を介して加算されて算増幅器に入力
されるように構成されている。この感温素子の出力から
演算増幅器の入力の間の抵抗値を選択する等により、第
一の感温素子出力と、第二の感温素子出力の加算の割合
を変化させ、演算増幅器のバイアス出力の温度変化を正
・負の任意の傾きで変化させられるように構成したこと
を特徴とする圧電振動ジャイロのバイアス温度補償回路
が得られる。
(2) The bias temperature compensating circuit described in (1) above is composed of two temperature sensitive elements such as a diode, a temperature sensitive resistor, or a thermistor, a resistor, and an operational amplifier. The temperature element has a positive polarity from the circuit reference potential (zero-point potential) and is configured to output a voltage according to temperature. The second temperature sensing element has a negative polarity from the circuit reference potential. , The output voltage according to the temperature is configured to be output, the output voltage of these temperature sensitive elements is configured to be added and output via a resistor or the like, and the output voltage of this temperature sensitive element is It is configured to be added via a resistor or the like and input to the operational amplifier. By selecting the resistance value between the output of this temperature sensitive element and the input of the operational amplifier, the ratio of addition of the output of the first temperature sensitive element and the output of the second temperature sensitive element is changed, and the bias of the operational amplifier is changed. A bias temperature compensation circuit for a piezoelectric vibrating gyro, which is characterized in that the temperature change of the output can be changed with an arbitrary positive / negative slope.

【0011】以上、説明した本発明のバイアス温度補償
回路を付加した圧電振動ジャイロ駆動検出回路を用い
て、まず最初に、初期状態(バイアス温度補償がない
時)の振動ジャイロの静止時出力温度変化を測定し、そ
の大きさに応じた極性、及び傾きでバアイス電圧が補償
されるように調節すれば、静止時出力の温度変化の小さ
い圧電振動ジャイロを得ることができる。
Using the piezoelectric vibrating gyro drive detecting circuit to which the bias temperature compensating circuit of the present invention described above is used, first, the output temperature change at rest of the vibrating gyro in the initial state (when there is no bias temperature compensation). Is measured and adjusted so that the Bayesian voltage is compensated with a polarity and a gradient according to the magnitude, a piezoelectric vibrating gyro with a small change in output temperature at rest can be obtained.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の具体的な形態を、
以下、実施例によって説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, description will be made with reference to examples.

【0013】(実施例)図1は、圧電振動ジャイロ用圧
電セラミック振動子の例を示す斜視図であり、図2は、
図1の振動子の電極配置及び分極方向を示す断面図であ
る。振動子3は、PZT等の圧電セラミックからなる円
柱である。振動子3の外周に6本の帯状の交差指電極4
1〜46を設けてあり、各電極間は、図2に記載の矢印
方向に分極処理が施されている。交差指電極42,4
4,46は、振動子上で接続されており、コモン端子と
して基準電位に接続している。ここで、交差指電極4
1,43,45と、それぞれの両側のコモン端子との圧
電効果により、前記振動子3の屈曲振動を励振、又は検
出することができる。ここで、電極41を駆動端子と
し、電極41と基準電位間に交流電圧を加えて、X方向
の屈曲振動を励振する。この状態で振動子の軸方向のま
わりに回転角速度が加わると、Y方向の振動がコリオリ
力の作用により励起され、電極43及び電極45の出力
により、回転角速度に比例した出力電圧を得ることがで
きる。
(Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing an example of a piezoelectric ceramic vibrator for a piezoelectric vibration gyro, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electrode arrangement and a polarization direction of the vibrator of FIG. 1. The vibrator 3 is a cylinder made of piezoelectric ceramic such as PZT. Six strip-shaped interdigital electrodes 4 on the outer periphery of the vibrator 3.
1 to 46 are provided, and a polarization process is performed between the electrodes in the arrow direction shown in FIG. Interdigital electrodes 42, 4
4, 46 are connected on the vibrator and are connected to the reference potential as common terminals. Here, the cross finger electrode 4
The bending effect of the vibrator 3 can be excited or detected by the piezoelectric effect of 1, 43, 45 and the common terminals on both sides thereof. Here, using the electrode 41 as a drive terminal, an AC voltage is applied between the electrode 41 and the reference potential to excite bending vibration in the X direction. When a rotational angular velocity is applied around the axial direction of the vibrator in this state, vibration in the Y direction is excited by the action of the Coriolis force, and the output of the electrodes 43 and 45 can provide an output voltage proportional to the rotational angular velocity. it can.

【0014】図3は、本発明の一実施例における圧電振
動ジャイロの駆動検出回路を説明するためのブロック図
である。振動子3の電極42,44,46は、コモン端
子として基準電位に接続されている。第一の検出端子
(電極43)及び第二の検出端子(電極45)は、差動
増幅器9及び発振回路12に接続されている。発振回路
12は、駆動回路13を介して振動子の駆動端子(電極
41)に接続され、自励発振ループを構成しており、振
動子の共振周波数に追従した周波数の交流電圧が駆動端
子(電極41)に印加され、X方向の屈曲振動が励起さ
れる。検出電極43及び45は、X方向の屈曲振動に対
して対称であるので、差動増幅器9でX方向成分の出力
はキャンセルされる。コリオリ力によって励起される屈
曲振動に対しては、検出電極43,45の出力は逆相と
なるから、差動増幅器9の出力は、Y方向成分の出力、
即ち、回転角速度に比例した交流電圧のみが出力され
る。差動増幅器9の出力は、同期検波回路10で同期検
波され、ローパスフィルター11で整流された結果、回
転角速度に比例した直流電圧が、出力端子19に出力さ
れる。出力端子19の出力は、バイアス温度補償回路1
4に入力され、出力端子19に出力される静止時出力の
温度変化に応じて、バイアス電圧を相殺し、静止時出力
を小さくした後、出力端子20に出力される。
FIG. 3 is a block diagram for explaining the drive detection circuit of the piezoelectric vibrating gyroscope in one embodiment of the present invention. The electrodes 42, 44 and 46 of the vibrator 3 are connected to the reference potential as common terminals. The first detection terminal (electrode 43) and the second detection terminal (electrode 45) are connected to the differential amplifier 9 and the oscillation circuit 12. The oscillator circuit 12 is connected to the drive terminal (electrode 41) of the vibrator via the drive circuit 13 to form a self-excited oscillation loop, and an AC voltage having a frequency that follows the resonance frequency of the vibrator is applied to the drive terminal ( It is applied to the electrode 41) to excite bending vibration in the X direction. Since the detection electrodes 43 and 45 are symmetrical with respect to the bending vibration in the X direction, the differential amplifier 9 cancels the output of the X direction component. With respect to the bending vibration excited by the Coriolis force, the outputs of the detection electrodes 43 and 45 have opposite phases, so the output of the differential amplifier 9 is the output of the Y-direction component,
That is, only the AC voltage proportional to the rotation angular velocity is output. The output of the differential amplifier 9 is synchronously detected by the synchronous detection circuit 10 and rectified by the low-pass filter 11, so that a DC voltage proportional to the rotational angular velocity is output to the output terminal 19. The output of the output terminal 19 is the bias temperature compensation circuit 1
4, the bias voltage is canceled in accordance with the temperature change of the stationary output output to the output terminal 19 to reduce the stationary output, and then the output is output to the output terminal 20.

【0015】次に、バイアス温度補償回路の動作を図4
の回路例を用いて説明する。
Next, the operation of the bias temperature compensation circuit will be described with reference to FIG.
The circuit example will be described.

【0016】第一の感温素子51(本実施例では感温機
能を有する素子としてダイオードを使用)の片端は、回
路のリファレンスレベルVrefより高い基準電位Vc
cから抵抗器61を介して接続されており、第一の感温
素子51のもう一方の片端は、リファレンスレベルVr
efに接続されている。第二の感温素子52の片端は、
抵抗器62を介してリファレンスレベルより低い基準電
位Veeに接続されている。端子19の電位Vin、感
温素子の出力VT1,VT2、バイアス電圧調整用抵抗66
からの出力Vosは、それぞれ抵抗器68,63,6
4,65を介して演算増幅器7の反転端子に入力され
て、抵抗器67でフィードバッグされていることで加算
回路を構成しており、各電圧によるバイアス温度補償回
路の出力端子20に出力される電圧V0は、
One end of the first temperature sensitive element 51 (a diode is used as an element having a temperature sensitive function in this embodiment) has a reference potential Vc higher than the reference level Vref of the circuit.
It is connected from c via a resistor 61, and the other end of the first temperature sensitive element 51 has a reference level Vr.
ef is connected. One end of the second temperature sensitive element 52 is
It is connected to the reference potential Vee lower than the reference level via the resistor 62. The potential Vin of the terminal 19, the outputs VT1 and VT2 of the temperature sensitive element, the bias voltage adjusting resistor 66.
The output Vos is from resistors 68, 63 and 6 respectively.
It is input to the inverting terminal of the operational amplifier 7 via 4, 65 and is fed back by the resistor 67 to form an adding circuit, which is output to the output terminal 20 of the bias temperature compensation circuit by each voltage. The voltage V0

【0017】 V0=Vref−(Vin/R68+VT1/R63+VT2/R64+Vos/R66) ×R67 ・・・・・・・・・(1) で表される。V0 = Vref− (Vin / R68 + VT1 / R63 + VT2 / R64 + Vos / R66) × R67 (1)

【0018】感温素子の出力VT1及びVT2は、図5に示
すように、Vrefに対して、ほぼ同じ電圧で逆方向の電
位差で、温度に対して変化する特性を有している。式
(1)からわかる通り、抵抗器63と抵抗器64の抵抗
値(R)が同じ時は、バイアス電圧の温度特性を有さ
ず、63のR>64のR、又は、63のR<64のRと
することで、バイアス電圧の温度特性を正、又は負の方
向に補正できる。ここで、図6に示すように、Vin即ち
温度補正前の静止時出力の温度変化を測定し、これに応
じて抵抗器64の抵抗値を選択して、Vinの温度変化を
相殺するようにし、更に、抵抗器64の調整によって、
V0のVerfからのずれを、オフセット調整用抵抗器66
のRを変化させることで、零に調整すれば、静止時出力
が小さく、更に、温度変化も少ない圧電振動ジャイロが
得られる。図7に、バイアス電圧温度補償後の圧電振動
ジャイロの静止時出力の温度変化を示す。
As shown in FIG. 5, the outputs VT1 and VT2 of the temperature sensitive element have a characteristic that they are substantially the same voltage with respect to Vref and have a potential difference in the opposite direction and change with temperature. As can be seen from the equation (1), when the resistors 63 and 64 have the same resistance value (R), they do not have the temperature characteristics of the bias voltage, and R of 63> R of 64 or R of 63 <R < By setting R to 64, the temperature characteristic of the bias voltage can be corrected in the positive or negative direction. Here, as shown in FIG. 6, Vin, that is, the temperature change of the output at rest before temperature correction is measured, and the resistance value of the resistor 64 is selected according to this to cancel the temperature change of Vin. Furthermore, by adjusting the resistor 64,
Offset of V0 from Verf
If R is adjusted to zero by changing R, a piezoelectric vibration gyro with a small output at rest and a small temperature change can be obtained. FIG. 7 shows a temperature change of the output of the piezoelectric vibrating gyro at rest after the bias voltage temperature compensation.

【0019】なお、この実施例では、感温素子としてダ
イオードを用いた場合について説明したが、感温抵抗、
サーミスタ等の他の感温素子を用いても、同様の原理で
バイアス電圧を調整できることは明かである。
In this embodiment, the case where the diode is used as the temperature sensitive element has been described, but the temperature sensitive resistance,
It is clear that the bias voltage can be adjusted by the same principle even if another temperature sensitive element such as a thermistor is used.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の圧電振動ジャイロのバイアス電
圧温度補償回路を用いて圧電振動ジャイロを構成・調整
した場合、静止時出力が小さく、温度変化が小さい、高
精度な圧電振動ジャイロが得られる。小形で高精度な圧
電振動ジャイロを得ることの工業的価値は、大である。
When a piezoelectric vibration gyro is constructed and adjusted using the bias voltage temperature compensation circuit of the piezoelectric vibration gyro of the present invention, a highly accurate piezoelectric vibration gyro with a small output at rest and a small temperature change can be obtained. . The industrial value of obtaining a compact and highly accurate piezoelectric vibrating gyro is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の圧電振動ジャイロ用振動子の一例を示
す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope of the present invention.

【図2】図1に示す振動子の電極配置及び分極方向を示
す断面図(図中の矢印は、振動子の分極方向を示してい
る)。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electrode arrangement and a polarization direction of the vibrator shown in FIG. 1 (arrows in the figure indicate polarization directions of the vibrator).

【図3】本発明の圧電振動ジャイの駆動検出回路の一実
施例を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a drive detection circuit for a piezoelectric vibration gy according to the present invention.

【図4】本発明の圧電振動ジャイの駆動検出回路におけ
るバイアス温度補償回路の一実施例を詳細に説明するた
めの回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining in detail one embodiment of a bias temperature compensation circuit in the drive detection circuit of the piezoelectric vibration gy according to the present invention.

【図5】本発明の圧電振動ジャイロで、図6に示すバイ
アス温度補償回路の感温素子の出力の温度変化を示す
図。
5 is a diagram showing a temperature change of an output of a temperature sensitive element of the bias temperature compensation circuit shown in FIG. 6 in the piezoelectric vibration gyro of the present invention.

【図6】本発明の圧電振動ジャイロのバイアス温度補償
を行う前の静止時出力の温度変化の例を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing an example of a change in output temperature at rest before performing bias temperature compensation of the piezoelectric vibration gyro of the present invention.

【図7】本発明の圧電振動ジャイロにおいて、図7の静
止時出力の変化に応じてバイアス温度補償回路を調整し
た時の、圧電振動ジャイロの静止時出力温度変化を示す
図。
7 is a diagram showing a change in output temperature of the piezoelectric vibrating gyro at rest when the bias temperature compensation circuit is adjusted according to a change of output at rest in the piezoelectric vibrating gyro of the present invention.

【図8】圧電振動ジャイロの従来の駆動検出回路の一例
を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional drive detection circuit for a piezoelectric vibration gyro.

【図9】従来の圧電振動ジャイロの動作原理を説明する
ための圧電振動子の斜視図。
FIG. 9 is a perspective view of a piezoelectric vibrator for explaining the operation principle of a conventional piezoelectric vibration gyro.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 4角柱振動子 21,22 圧電素子 3 圧電セラミック振動子 41,42,43,44,45,46 交差指電極 51,52 感温素子 61,62,63,64,65,66,67 抵抗器 7 演算増幅器 9 差動増幅器 10 同期検波回路 11 ローパスフィルター 12 発振回路 13 駆動回路 14 バイアス温度補償回路 19 出力端子 20 バイアス温度補償回路後の出力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quadratic prism vibrator 21,22 Piezoelectric element 3 Piezoelectric ceramic vibrator 41, 42, 43, 44, 45, 46 Interdigital electrode 51, 52 Temperature sensitive element 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 Resistor 7 Operational Amplifier 9 Differential Amplifier 10 Synchronous Detection Circuit 11 Low Pass Filter 12 Oscillation Circuit 13 Drive Circuit 14 Bias Temperature Compensation Circuit 19 Output Terminal 20 Output Terminal After Bias Temperature Compensation Circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動ジャイロの振動子の振動を励
起、及び検出するための駆動検出回路が、差動増幅器、
同期整流器、ローパスフィルター、バイアス温度補償回
路、発振回路、及び駆動回路から構成され、前記バイア
ス温度補償回路によって前記圧電振動ジャイロの静止時
出力の温度変化を相殺するようにバイアスレベルを変化
させることによって、前記圧電振動ジャイロの静止時出
力の温度変化を小さくしたことを特徴とする圧電振動ジ
ャイロ。
1. A drive detection circuit for exciting and detecting vibration of a vibrator of a piezoelectric vibration gyro, a differential amplifier,
It is composed of a synchronous rectifier, a low-pass filter, a bias temperature compensation circuit, an oscillation circuit, and a drive circuit, and by changing the bias level by the bias temperature compensation circuit so as to cancel the temperature change of the static output of the piezoelectric vibrating gyro. A piezoelectric vibrating gyro, wherein the temperature change of the output of the piezoelectric vibrating gyro at rest is reduced.
【請求項2】 請求項1記載のバイアス温度補償回路
は、二つの感温素子、抵抗器、及び演算増幅器から構成
され、前記二つの感温素子のうち、第一の感温素子は回
路の基準電位に対し正の極性で、温度に応じた電圧を出
力するように構成され、第二の感温素子は、回路の基準
電位に対し負の極性で、温度に応じた電圧を出力するよ
うに構成され、これらの感温素子の出力電圧は、抵抗器
を介して加算されて演算増幅器に入力されるように構成
されており、前記感温素子の出力から演算増幅器の入力
の間の抵抗値を選択することにより、前記第一の感温素
子出力と、前記第二の感温素子出力との加算の割合を変
化させ、前記演算増幅器のバイアス出力の温度変化を正
・負の任意の傾きで変化させられるように構成したこと
を特徴とする圧電振動ジャイロのバイアス温度補償回
路。
2. The bias temperature compensation circuit according to claim 1, comprising two temperature sensitive elements, a resistor, and an operational amplifier, and the first temperature sensitive element of the two temperature sensitive elements is a circuit element. The second temperature sensing element is configured to output a voltage according to temperature with a positive polarity with respect to the reference potential, and the second temperature sensing element outputs a voltage according to temperature with a negative polarity with respect to the reference potential of the circuit. The output voltages of these temperature-sensitive elements are added via a resistor and input to an operational amplifier, and the resistance between the output of the temperature-sensitive element and the input of the operational amplifier is By selecting a value, the ratio of the addition of the first temperature-sensitive element output and the second temperature-sensitive element output is changed, and the temperature change of the bias output of the operational amplifier is changed to any positive or negative value. Piezoelectric vibration characterized by being configured to change with inclination Gyro bias temperature compensation circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281558A (en) * 2007-04-13 2008-11-20 Panasonic Corp Sensor

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