[發明專利]振動陀螺儀

無效

• 申請號: 00107054.1
• 申請日: 2000-04-24
• 公開（公告）號: CN1271848A
• 公開（公告）日: 2000-11-01
• 發明（設計）人: 石床信行;藤本克已
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;G01P9/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 沈昭坤

本發明涉及一種振動陀螺儀，本發明尤其涉及一種用于例如檢測角速度以防止照相機晃動的振動陀螺儀。

圖11是傳統振動陀螺儀的一個例子的透視圖。振動陀螺儀包含例如正三角形的振動體2。如圖11和12所示，振動體2的三個外部表面分別具有壓電元件3a、3b和3c。為了使用振動陀螺儀1，如圖12所示，例如將振蕩電路4連接在壓電元件3a和3b與壓電元件3c之間。還有，壓電元件3a和3b連接到檢測電路5。檢測電路5包含例如差動電路、同步檢測電路、平滑電路和DC放大電路。

在振動陀螺儀1中，從壓電元件3C輸出的信號返回到振蕩電路4。振蕩電路4放大返回的信號，并對放大的信號進行相位補償，由此形成激勵信號。由此得到的激勵信號被饋送到壓電元件3a和3b。這引起振動體2沿垂直于形成壓電元件3c的表面執行彎曲振動。在這種情況下，壓電元件3a和3b的彎曲狀態是相同的，并且從那里輸出的信號也是相同的。

因此，在檢測電路5中，沒有信號從差動電路輸出。在振動體2處于彎曲振動的狀態下，繞振動體的軸的中心的旋轉產生科里奧利力，由此改變振動體2的振動方向。這引起了從壓電元件3a和3b輸出的信號增加的差異，并引起差動電路輸出信號。然后，輸出的信號在平滑電路中平滑，并且被平滑的信號在DC放大電路中放大。由此，測量從檢測電路5輸出的信號允許轉角速度得到檢測。

對于圖13所示的振動陀螺儀1，可以通過結合兩個壓電基片6a和6b制造振動體2。如由圖13的箭頭表示的，極化壓電基片，以便使它們相對。在這種情況下，電極7a和7b(每一個都沿長度方向延伸)形成在振動體2的相對的表面中的一個表面上，并且電極8形成在另外的相對表面的整個表面上。使用如圖12所示的電路，上述振動陀螺儀1還允許檢測角速度。

然而，通過上述的每一種振動陀螺儀，只能檢測繞振動體的軸的中心的角速度，并且只能檢測相對于單個方向的角速度。由此，振動陀螺儀的兩個單元需要沿兩個方向檢測角速度，并且需要兩個振蕩電路激勵這些振動陀螺儀。振蕩電路是昂貴的，由此，增加了沿多個方向檢測角速度的成本。

考慮到上述原因，已經需要一種能夠通過使用一單個的元件相對于兩個方向檢測角速度的振動陀螺儀。

本發明針對滿足這種需要的振動陀螺儀。振動陀螺儀包含兩個相對設置的平面振動板。這兩個振動板在屈曲振動模式和與屈曲振動模式退化或接近它的二階彎曲振動振動。振動陀螺儀通過檢測在提供平行于振動板表面的軸的角速度時產生的二階彎曲振動的幅值平衡中的偏移，檢測科里奧利力。

上述振動陀螺儀可以包含形成在兩個振動板之間的中間部件，以在兩個振動板之間形成分開的部分，以及多個形成在振動板上的激勵和檢測元件，以使振動板振動，并輸出由振動板的振動產生的信號，其中，對應于兩個相鄰的激勵和檢測元件的組合形成第一檢測部分，對應于兩個相鄰的激勵和檢測元件的另一個組合形成第二檢測部分，并且第一檢測部分和第二檢測部分設置得相互垂直。在這種情況下，較好地，激勵和檢測元件不形成在與中間部件相對的部分，而形成在與空開的部分相對的位置。

還有，分開的激勵和檢測元件由壓電基片形成，并且十字形交叉為四個的電極形成在壓電基片上，由此，可以使用電極和壓電基片形成激勵和檢測元件。

還有，振動板可以是金屬板，并且交叉成四個部分，并形成在振動板上的壓電元件可以用于形成激勵和檢測元件。

另外，中間部件可以由其中心部分形成有穿口的框部件形成。

另外，中間部件可以由設置在振動板的多個端部的多個部件形成。

例如，通過將激勵信號饋送給所有激勵和檢測元件，產生屈曲振動，從而振動的每一個中心部分的幅值達到最大值。當將角速度提供給平行于振動板表面的軸的中心時，科里奧利力改變了以二階彎曲振動模式振動的振動板的振動。當屈曲振動和二階彎曲振動的振動退化或設置地類似時，振動板幅值達到最大值的點偏離振動板的中心部分地振動。為此，在兩個構成第一和第二檢測部分中的一個檢測部分的兩個激勵和檢測元件的彎曲狀態之間產生差異，并且從第一和第二檢測部分中的一個檢測部分輸出對應于科里奧利力的信號。由于第一和第二檢測部分設置得相互垂直，可以得到對應于相對于相互垂直的兩個方向的角速度的信號。

由于振動板和中間部件是固定不動的，故激勵和檢測元件較好地安排在與可靠部分相對的位置處。這種安排引起屈曲振動，從而振動板的中心部分的幅值達到最大值。

在上述振動陀螺儀中，壓電基片可以用于振動板，并且壓電基片和在其上交叉形成為四部分的電極可以用于形成激勵和檢測元件。