[发明专利]角速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及航空器、车辆等移动体的姿势控制或导航系统等中采用的角速度传感器。

背景技术

图11是专利文献1所公开的现有技术中的角速度传感器5001的电路框图。图12是角速度传感器5001的驱动电路6及故障检测电路7的框图。

由H字型的压电体构成的水晶制振荡器1由一对驱动部2、和配设于一对驱动部2的相反侧的一对检测部3构成。检测部3中设有感知电极。

在一个驱动部2中设置驱动用电极4，在另一驱动部2中设置驱动检测用电极5。驱动电路6与振荡器1中的驱动用电极4及驱动检测用电极5电连接，按照使振荡器1以恒定的振幅振动的方式进行控制。故障检测电路7由窗比较器8以及监控窗比较器8的输出信号的BIT逻辑电路9构成。检测电路10对从振荡器1中的检测部3输出的电荷进行放大后变换为电压，并作为输出信号而从输入输出端子11输出到外部。

接下来，说明现有技术中的角速度传感器5001的动作。

若对振荡器1的驱动用电极4施加交流电压，则振荡器1谐振，在振荡器1的驱动检测用电极5中产生与振荡器1的振动振幅相对应的电荷。由驱动电路6对该电荷进行放大、调整之后，输入到驱动用电极4，由此可以使振荡器1以恒定的振幅振动。若对振动中的振荡器1施加角速度ω，则在设置于一对检测部3中的感知电极上会产生电荷。而且，该感知电极上产生的电荷被检测电路10变换为输出电压，并作为角速度的信号而从输入输出端子11被输入到计算机等外部设备中，由此可以检测出角速度。

通过长时间的使用，有时感知电极的外围电路图案有时会发生断线。这种情况下，现有技术中的角速度传感器5001会输出与角速度不对应的信号。

图13与图14分别是专利文献2所公开的现有技术中的其他角速度传感器5002的侧视图、剖视图。图15是角速度传感器5002的电路框图。

由压电单晶体构成的振荡器101由振动体102、与振动体102并设的振动体103、以及连接振动体102与振动体103的连接部104构成。在振动体102中设有4个驱动电极105。在振动体103中设有2个检测电极106。驱动检测电路107由电源108、偏置调制电路109、驱动电路110、同步检波电路111以及差动放大电路112构成。

接下来，说明现有技术中的角速度传感器5002的动作。

若从驱动电路110向振动体102的驱动电极105施加交流电压，则振荡器101谐振并进行振动，其振动经由连接部104而被传递到振动体103。若对振动中的振荡器101附加角速度，则从设于振动体103中的检测电路106输出与角速度相对应的输出信号。经由相位调整电路，向同步检波电路111提供该输出信号。同步检波电路111以驱动电路110输出的驱动信号作为基准信号，对该输出信号进行同步检波，并经由平滑电路提供给差动放大电路112。偏置调整电路109接受电源108的电压，输出偏置电压。差动放大电路112对偏置电压与平滑电路输出的电压之差进行放大，然后输出输出191和输出192。然后，利用输出191与输出192的电位差来检测角速度。

图16表示施加给驱动电极105的驱动信号和从检测电极106输出的检测信号的波形。若产生由振荡器101的质量平衡的不协调引起的机械漏泄、以及由驱动电极105或检测电极106的位置偏离引起的机电耦合漏泄，则即使在振荡器101未被施加角速度的情况下，也会从检测电极106产生无用的信号。具体是，检测信号包含从驱动电极105到检测电极106之间的静电电容引起的静电漏泄L101和上述的机械漏泄及机电耦合漏泄的合计漏泄L102。

图17A与图17B分别是振荡器101的剖视图与侧视图。在现有技术中的角速度传感器5002中，为了使机械漏泄及机电耦合漏泄降低，削去振荡器101的振动体103的下部。由此，使振荡器101的质量平衡发生变化，除去从角速度传感器5002产生的无用的信号。

若伴随着角速度传感器5002的小型化而使得振荡器101小型化，则在削去振动体103的下部之际，有时会损坏振荡器101，该情况下无法除去从角速度传感器5002产生的无用的信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-174521号公报

专利文献2：日本特开平10-73437号公报

发明内容