專利名稱：振動(dòng)陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振動(dòng)陀螺儀，本發(fā)明尤其涉及一種用于例如檢測(cè)角速度以防止照相機(jī)晃動(dòng)的振動(dòng)陀螺儀。


圖11是傳統(tǒng)振動(dòng)陀螺儀的一個(gè)例子的透視圖。振動(dòng)陀螺儀包含例如正三角形的振動(dòng)體2。如圖11和12所示，振動(dòng)體2的三個(gè)外部表面分別具有壓電元件3a、3b和3c。為了使用振動(dòng)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(cè)電路5。檢測(cè)電路5包含例如差動(dòng)電路、同步檢測(cè)電路、平滑電路和DC放大電路。
在振動(dòng)陀螺儀1中，從壓電元件3C輸出的信號(hào)返回到振蕩電路4。振蕩電路4放大返回的信號(hào)，并對(duì)放大的信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償，由此形成激勵(lì)信號(hào)。由此得到的激勵(lì)信號(hào)被饋送到壓電元件3a和3b。這引起振動(dòng)體2沿垂直于形成壓電元件3c的表面執(zhí)行彎曲振動(dòng)。在這種情況下，壓電元件3a和3b的彎曲狀態(tài)是相同的，并且從那里輸出的信號(hào)也是相同的。
因此，在檢測(cè)電路5中，沒有信號(hào)從差動(dòng)電路輸出。在振動(dòng)體2處于彎曲振動(dòng)的狀態(tài)下，繞振動(dòng)體的軸的中心的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生科里奧利力，由此改變振動(dòng)體2的振動(dòng)方向。這引起了從壓電元件3a和3b輸出的信號(hào)增加的差異，并引起差動(dòng)電路輸出信號(hào)。然后，輸出的信號(hào)在平滑電路中平滑，并且被平滑的信號(hào)在DC放大電路中放大。由此，測(cè)量從檢測(cè)電路5輸出的信號(hào)允許轉(zhuǎn)角速度得到檢測(cè)。
對(duì)于圖13所示的振動(dòng)陀螺儀1，可以通過結(jié)合兩個(gè)壓電基片6a和6b制造振動(dòng)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(duì)。在這種情況下，電極7a和7b(每一個(gè)都沿長(zhǎng)度方向延伸)形成在振動(dòng)體2的相對(duì)的表面中的一個(gè)表面上，并且電極8形成在另外的相對(duì)表面的整個(gè)表面上。使用如圖12所示的電路，上述振動(dòng)陀螺儀1還允許檢測(cè)角速度。
然而，通過上述的每一種振動(dòng)陀螺儀，只能檢測(cè)繞振動(dòng)體的軸的中心的角速度，并且只能檢測(cè)相對(duì)于單個(gè)方向的角速度。由此，振動(dòng)陀螺儀的兩個(gè)單元需要沿兩個(gè)方向檢測(cè)角速度，并且需要兩個(gè)振蕩電路激勵(lì)這些振動(dòng)陀螺儀。振蕩電路是昂貴的，由此，增加了沿多個(gè)方向檢測(cè)角速度的成本。
考慮到上述原因，已經(jīng)需要一種能夠通過使用一單個(gè)的元件相對(duì)于兩個(gè)方向檢測(cè)角速度的振動(dòng)陀螺儀。
本發(fā)明針對(duì)滿足這種需要的振動(dòng)陀螺儀。振動(dòng)陀螺儀包含兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的平面振動(dòng)板。這兩個(gè)振動(dòng)板在屈曲振動(dòng)模式和與屈曲振動(dòng)模式退化或接近它的二階彎曲振動(dòng)振動(dòng)。振動(dòng)陀螺儀通過檢測(cè)在提供平行于振動(dòng)板表面的軸的角速度時(shí)產(chǎn)生的二階彎曲振動(dòng)的幅值平衡中的偏移，檢測(cè)科里奧利力。
上述振動(dòng)陀螺儀可以包含形成在兩個(gè)振動(dòng)板之間的中間部件，以在兩個(gè)振動(dòng)板之間形成分開的部分，以及多個(gè)形成在振動(dòng)板上的激勵(lì)和檢測(cè)元件，以使振動(dòng)板振動(dòng)，并輸出由振動(dòng)板的振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)，其中，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相鄰的激勵(lì)和檢測(cè)元件的組合形成第一檢測(cè)部分，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相鄰的激勵(lì)和檢測(cè)元件的另一個(gè)組合形成第二檢測(cè)部分，并且第一檢測(cè)部分和第二檢測(cè)部分設(shè)置得相互垂直。在這種情況下，較好地，激勵(lì)和檢測(cè)元件不形成在與中間部件相對(duì)的部分，而形成在與空開的部分相對(duì)的位置。
還有，分開的激勵(lì)和檢測(cè)元件由壓電基片形成，并且十字形交叉為四個(gè)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(lì)和檢測(cè)元件。
還有，振動(dòng)板可以是金屬板，并且交叉成四個(gè)部分，并形成在振動(dòng)板上的壓電元件可以用于形成激勵(lì)和檢測(cè)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(shè)置在振動(dòng)板的多個(gè)端部的多個(gè)部件形成。
例如，通過將激勵(lì)信號(hào)饋送給所有激勵(lì)和檢測(cè)元件，產(chǎn)生屈曲振動(dòng)，從而振動(dòng)的每一個(gè)中心部分的幅值達(dá)到最大值。當(dāng)將角速度提供給平行于振動(dòng)板表面的軸的中心時(shí)，科里奧利力改變了以二階彎曲振動(dòng)模式振動(dòng)的振動(dòng)板的振動(dòng)。當(dāng)屈曲振動(dòng)和二階彎曲振動(dòng)的振動(dòng)退化或設(shè)置地類似時(shí)，振動(dòng)板幅值達(dá)到最大值的點(diǎn)偏離振動(dòng)板的中心部分地振動(dòng)。為此，在兩個(gè)構(gòu)成第一和第二檢測(cè)部分中的一個(gè)檢測(cè)部分的兩個(gè)激勵(lì)和檢測(cè)元件的彎曲狀態(tài)之間產(chǎn)生差異，并且從第一和第二檢測(cè)部分中的一個(gè)檢測(cè)部分輸出對(duì)應(yīng)于科里奧利力的信號(hào)。由于第一和第二檢測(cè)部分設(shè)置得相互垂直，可以得到對(duì)應(yīng)于相對(duì)于相互垂直的兩個(gè)方向的角速度的信號(hào)。
由于振動(dòng)板和中間部件是固定不動(dòng)的，故激勵(lì)和檢測(cè)元件較好地安排在與可靠部分相對(duì)的位置處。這種安排引起屈曲振動(dòng)，從而振動(dòng)板的中心部分的幅值達(dá)到最大值。
在上述振動(dòng)陀螺儀中，壓電基片可以用于振動(dòng)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(lì)和檢測(cè)元件。
還有，金屬板可以用于每一個(gè)振動(dòng)板。在這種情況下，激勵(lì)和檢測(cè)元件由交叉成四個(gè)部分并形成在振動(dòng)板上的四個(gè)壓電元件形成。
另外，將中間部件設(shè)置得在兩個(gè)相對(duì)的振動(dòng)板之間形成空開的部分。由此，中間部件可以由其中形成有穿口的框或設(shè)置在振動(dòng)板的多個(gè)端部處的多個(gè)部件形成。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過單個(gè)的振動(dòng)陀螺儀檢測(cè)對(duì)于沿兩個(gè)方向的軸的角速度。另外，由于振動(dòng)陀螺儀可以由單個(gè)振動(dòng)激勵(lì)，故和使用兩個(gè)振動(dòng)陀螺儀的傳統(tǒng)方法相比，可以減小成本。
為了說明本發(fā)明，在附圖中示出了幾種形式，它們是目前較好的，但是應(yīng)該知道，本發(fā)明不限于這里示出的精確的安排和手段。
從下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是顯然的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)陀螺儀的例子的透視圖；圖2是圖1中的振動(dòng)陀螺儀的不同角度的透視圖；圖3是圖1的振動(dòng)陀螺儀的分解透視圖；圖4是用于圖1的振動(dòng)陀螺儀的電路的概圖；圖5A是示出振動(dòng)陀螺儀在屈曲振動(dòng)模式下的振動(dòng)(它未旋轉(zhuǎn)時(shí))的有限元法分析圖；圖5B是該振動(dòng)的截面圖；圖6A是示出振動(dòng)陀螺儀在二階彎曲振動(dòng)下的振動(dòng)(旋轉(zhuǎn))的有限元法分析圖；圖6B是沿圖6A中一點(diǎn)連線取得的振動(dòng)狀態(tài)的截面圖；圖7A是示出當(dāng)振動(dòng)陀螺儀旋轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)陀螺儀振動(dòng)上腭的振動(dòng)。
圖7B是說明當(dāng)施加了科里奧利力時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)的截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)陀螺儀的另一個(gè)例子的分解透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)陀螺儀的另一個(gè)例子的分解透視圖；圖10是用于修改過的電極配置的電路的概圖；圖11是傳統(tǒng)的振動(dòng)陀螺儀的例子的透視圖12用于圖11所示的傳統(tǒng)振動(dòng)陀螺儀的電路的概圖；圖13是另一個(gè)傳統(tǒng)的振動(dòng)陀螺儀的例子的透視圖；下面，參照附圖，詳細(xì)解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖1是示出本發(fā)明的振動(dòng)陀螺儀的一個(gè)例子的透視圖。圖2是圖1的振動(dòng)陀螺儀取一個(gè)不同的角度的透視圖；圖3是其分解透視圖。振動(dòng)陀螺儀10包含中間部分12。如圖3所示，中間部分形成為框形，其中心部分具有穿口。在中間部分12的相對(duì)側(cè)面中的一個(gè)側(cè)面上形成振動(dòng)板14。振動(dòng)板14通過例如藉合壓電基片16和18形成。如由圖3中的箭頭表示的，極化壓電基片16和18，以便使它們沿厚度方向相對(duì)。
在壓電基片16上，形成有16個(gè)組合的電極，其中四個(gè)電極20a、20b、20c和20d用于允許輸入和/或輸出信號(hào)。
這些電極是通過用一個(gè)模型中的切丁器將平面的電極切割而形成的。這樣，形成十字形交叉的電極20a、20b、20c和20d。在振動(dòng)陀螺儀10中，由于以上述方式形成電極，故形成了16個(gè)電極。但是，振動(dòng)陀螺儀10需要電極20a、20b、20c和20d，而不需要其它周邊的電極。因此，當(dāng)通過在壓電基片16上進(jìn)行印刷而形成電極20a、20b、20c和20d時(shí)，不需要形成周邊的電極。當(dāng)通過蝕刻形成電極20a、20b、20c和20d時(shí)，可以類似地去除周邊的電極。還有，在壓電基片18上形成平面電極22。這些壓電基片16和18。電極20a、20b、20c和20d，以及平面電極22形成了激勵(lì)和檢測(cè)元件。
還有，在中間部件12的相對(duì)側(cè)面的另一個(gè)側(cè)面上形成另一個(gè)振動(dòng)板24。該振動(dòng)板24具有類似于振動(dòng)板14的結(jié)構(gòu)。振動(dòng)板24包含藕合的壓電基片26和28，并且對(duì)壓電基片26和28極化，以使相對(duì)。如在圖2中清楚地看見，在壓電基片26上形成16個(gè)組合的電極，其中中心部分中的電極30a，30b，30c和30d用于允許輸入和/或輸出信號(hào)。還有，在壓電基片28上形成平面電極32。壓電基片26和28，電極30a，30b，30c和30d，以及平面電極32形成激勵(lì)和檢測(cè)元件。
以如此方式安排兩個(gè)振動(dòng)板14和24，以便夾住中間部分12；相應(yīng)地，在振動(dòng)板14和24之間形成空開的部分。電極20a、20b、20c和20d與電極30a、30b、30c和30d(構(gòu)成激勵(lì)和檢測(cè)元件)安排在與空開的部分相對(duì)的位置。這樣的安排允許振動(dòng)板14和24相應(yīng)于激勵(lì)信號(hào)，有效地執(zhí)行屈曲振動(dòng)。
連接圖4所示的電路，用于振動(dòng)陀螺儀。圖4僅僅示出了電極20a、20b、20c和20d，電極30a、30b、30c，平面電極22和32，以及中間部分12，以示出在振動(dòng)陀螺儀10中分開的電極和電路之間的連接關(guān)系。圖中示出，分開的平面電極22和32，以及中間部分12的外部尺寸和每一個(gè)電極20a、20b、20c和20d相同。但是，實(shí)際上，它們具有和振動(dòng)板14和24相同的外部尺寸，如圖1所示。電極20a、20b、20c和20d分別連接到電阻器40a、40b、40c和40d。電極30a、30b、30c和30d分別連接到電阻器42a、42b、42c和42d。在電阻器40a、40b、40c和40d與電阻器42a、42b、42c和42d之間形成振蕩電路44。
為了提供上述連接，將導(dǎo)電材料施加到中間部分12的部分區(qū)域或整個(gè)區(qū)域中。由此，將中間部分12電氣連接到平面電極22和32；由此，通過中間部分12，將平面電極22和32連接到振蕩電路44。作為中間部分12的材料，類似于用于振動(dòng)板14和24的材料的材料是較好的，以便不干擾振動(dòng)板14和24的振動(dòng)。相應(yīng)地，可以通過使用和壓電基片16、18、26和28相同的材料，以及在這種材料上形成電極層而形成中間部件12。在這種情況下，將平面電極22和32電氣連接到電極層?；蛘?，可以使用高彈性材料形成中間部件12。
將相鄰于振動(dòng)板14的側(cè)面的兩個(gè)電極20b和20d連接到差動(dòng)電路46。在與例如從振蕩電路44輸出的信號(hào)同步的同步檢測(cè)電路48中檢測(cè)到從差動(dòng)電路46輸出的信號(hào)。然后，在同步檢測(cè)電路48中檢測(cè)到的信號(hào)在平滑電路50中平滑，隨后在DC放大電路52中放大。類似地，在振動(dòng)板24的一個(gè)側(cè)面上相鄰的兩個(gè)電極30和30d連接到差動(dòng)電路54。在由例如從振蕩電路44輸出的信號(hào)同步的同步檢測(cè)電路56中檢測(cè)到從差動(dòng)電路54輸出的信號(hào)。在同步檢測(cè)電路56中檢測(cè)到的信號(hào)在平滑電路58中平滑，隨后在DC放大電路60中放大。
在圖4所示的電路中，相鄰的兩個(gè)電極20b和20d形成第一檢測(cè)部分；兩個(gè)相鄰的電極30c和30d形成第二檢測(cè)部分。雖然這些第一檢測(cè)部分和第二檢測(cè)部分中的每一個(gè)可以是相鄰的任意兩個(gè)電極的組合，構(gòu)成第一檢測(cè)部分和第二檢測(cè)部分的電極都必須選擇哪些相互垂直的電極。
相應(yīng)地，當(dāng)為檢測(cè)部分選擇電極20b和20d時(shí)，電極30a和30b可以選擇作為第二檢測(cè)部分?；蛘?，可以這樣安排，從而選擇電極20c和20d，并且由第一檢測(cè)部分和第二檢測(cè)部分共享電極20d。
從平面電極22和32輸出的信號(hào)反饋到振蕩電路44。反饋信號(hào)在振蕩電路44中放大，并相位補(bǔ)償，由此形成激勵(lì)信號(hào)。這些激勵(lì)信號(hào)饋送到電極20a、20b、20c和20d以及電極30a、30b、30c和30d。根據(jù)上述情況，如圖5A和5B所示，振動(dòng)板14和24沿相對(duì)的方向，以屈曲振動(dòng)模式振動(dòng)，從而每一個(gè)振動(dòng)板14和24都振動(dòng)，在其中心部分產(chǎn)生最大幅值。注意，虛線N表示圖5A中振動(dòng)的節(jié)線。
這時(shí)，較好地，還激勵(lì)了如圖6A和6B所示的二階彎曲振動(dòng)，并且二階彎曲振動(dòng)和上述屈曲振動(dòng)退化，從而振動(dòng)陀螺儀的檢測(cè)靈敏度變?yōu)樽畲?。注意，還激勵(lì)了另一個(gè)二階彎曲振動(dòng)模式，它垂直于如圖6A所示的二階彎曲振動(dòng)模式。通過使板的厚度、面積(外部尺寸)和空開部分的內(nèi)部尺寸最優(yōu)化，可以退化屈曲振動(dòng)模式和二階彎曲振動(dòng)模式。必然地，如果兩個(gè)振動(dòng)模式相互靠近，即，如果兩個(gè)振動(dòng)模式的諧振頻率的差在諧振頻率的大約1％以內(nèi)，則可以得到足夠高的靈敏度。上述振動(dòng)在壓電基片16和18上形成電極20a、20b、20c和20d的部分引起相同的振動(dòng)狀態(tài)，這使從電極20a、20b、20c和20d輸出的信號(hào)相同。由此，沒有信號(hào)從差動(dòng)電路54輸出。這證明沒有角速度提供給振動(dòng)陀螺儀10。
在上述振動(dòng)狀態(tài)中，當(dāng)繞平行于振動(dòng)板14和24，并在構(gòu)成第一檢測(cè)部分的電極20b和20d中間延伸的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于沿垂直于振動(dòng)方向的轉(zhuǎn)角速度，在它不旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生科里奧利力，由此引起振動(dòng)板14和24振動(dòng)模式改變，如圖7A所示。由于科里奧利力，振動(dòng)板14的最大幅值位置由中心部分偏離。同時(shí)，與中心對(duì)稱的二階彎曲振動(dòng)模式受影響，并且解決了屈曲振動(dòng)和二階彎曲振動(dòng)的衰減。這引起壓電基片16和18的振動(dòng)狀態(tài)中間的差異，使電極20b和20d輸出不同信號(hào)。
壓電基片16和18的振動(dòng)狀態(tài)中的偏移對(duì)應(yīng)于科里奧利力的大小，從而從電極20b和20d輸出的信號(hào)中的變化對(duì)應(yīng)于科里奧利力。
如圖7B中的虛線所示，當(dāng)彎曲振動(dòng)和二階彎曲振動(dòng)未退化或相互接近時(shí)，偏移變小。相反，如圖7B中的線M所示，當(dāng)壓曲振動(dòng)和二階彎曲振動(dòng)退化或相互接近時(shí)，偏移變大，從而從電極20b和20d輸出的信號(hào)的變化也變大，由此增強(qiáng)了檢測(cè)的靈敏度。
上述信號(hào)中間的差從差動(dòng)電路46輸出。由于從電極20b和20d輸出的信號(hào)對(duì)應(yīng)于科里奧利力，故可以從差動(dòng)電路46得到對(duì)應(yīng)于變化的大值信號(hào)，即科里奧利力。每一個(gè)從差動(dòng)電路46輸出的信號(hào)在與從振蕩電路44輸出的信號(hào)同步地檢測(cè)。根據(jù)這種情況，只檢測(cè)到輸出信號(hào)的正面或反面，或正面或反面顛倒的信號(hào)的正面和反面中的一個(gè)。檢測(cè)到的信號(hào)在平滑電路50中平滑，并在DC放大電路52中放大。
由于從差動(dòng)電路46中輸出的信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于科里奧利力的值，故從DC放大電路52輸出的信號(hào)的值也對(duì)應(yīng)于科里奧利力。在這種情況下，角速度的頻率可以根據(jù)從DC放大電路52輸出的信號(hào)的值檢測(cè)到。還有，當(dāng)施加給振動(dòng)陀螺儀10的角速度的方向是相反時(shí)，則在同步檢測(cè)電路48中檢測(cè)到的信號(hào)的極性也是相反的。相應(yīng)地，從DC放大電路52中輸出的信號(hào)的極性也相反。從DC放大電路52輸出的信號(hào)的極性用于檢測(cè)角速度的方向。
如圖7A所示，在偏移振動(dòng)板24的振動(dòng)時(shí)，沿相對(duì)于振動(dòng)板14的方向施加科里奧利力。但是，由于振動(dòng)狀態(tài)在沿電極30b和30d中間的軸的兩側(cè)改變，從電極30c和30d輸出的信號(hào)也改變。由此，沒有信號(hào)從差動(dòng)電路54輸出。
當(dāng)振動(dòng)陀螺儀10繞平行于振動(dòng)板14和24，并在電極30c和30d中間延伸的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，類似于上述參照?qǐng)D5A、5B、6A、6B和6C的振動(dòng)狀態(tài)，壓電基片26和28的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于軸兩側(cè)上的科里奧利力改變。這引起從電極30c和30d輸出的信號(hào)的中間的差異，由此使差動(dòng)電路54檢測(cè)從差動(dòng)電路54輸出的信號(hào)。然后，該信號(hào)在平滑電路58中平滑，并且然后，在DC放大電路60還放大，由此允許檢測(cè)在中心內(nèi)，繞在電極30c和30d中間延伸的軸的角速度。此時(shí)，由于壓電基片16和18形成在這樣的區(qū)域中，即振動(dòng)板14的側(cè)面上的電極20b和20d也偏移了(類似于上面的情況)。由此，沒有信號(hào)從差動(dòng)電路46輸出。
通過這種方式，根據(jù)從DC放大電路52中輸出的信號(hào)的測(cè)量結(jié)果，繞在電極20b和20d中間延伸的軸的中心的角速度是可以檢測(cè)的。還有，根據(jù)從DC放大電路60輸出的信號(hào)的測(cè)量結(jié)果，繞在電極30a、30b、30c和30d之間延伸的軸中心的角速度是可以檢測(cè)的。即，根據(jù)其中電極20b和20d構(gòu)成的第一檢測(cè)部分垂直于由電極30c和30d構(gòu)成的第二檢測(cè)部分的安排，繞相互垂直的兩個(gè)軸中心的角速度都是可以檢測(cè)的。還有，通過信號(hào)振蕩電路44，可以激勵(lì)振動(dòng)板14和24引起振動(dòng)。和每一個(gè)使用兩個(gè)振蕩電路的傳統(tǒng)方法相比，上述方法允許減小成本。
如圖8所示，每一個(gè)振動(dòng)板14和24都可以是圓盤形狀。在這種情況下，中間部件12形成為環(huán)形。還有，振動(dòng)板14一側(cè)上的每一個(gè)電極20a、20b、20c和20d，以及振動(dòng)板24一側(cè)上的每一個(gè)電極30a、30b、30c和30d形成為弓扇形。在這種情況下，電極20a、20b、20c和20d周圍的周邊電極和電極30a、30b、30c和30d周圍的周邊電極不用于振動(dòng)陀螺儀10的工作，從而它們可以被去除。上述振動(dòng)陀螺儀10還能夠通過如圖4所示的電路，由相互垂直的軸，檢測(cè)角速度。
如圖9所示，中間部分12不需要形成為其中心部分具有穿口的框材料，可以形成在振動(dòng)板14和24的四個(gè)角的每一個(gè)角上。由此，本質(zhì)上需要的是對(duì)應(yīng)于用于允許輸入和/或輸出信號(hào)的電極20a、20b、20c和20d以及電極30a、30b、30c和30d的空開部分。由此，可以按需要改變用于形成空開的中間部件12的形狀。
還有，如圖10所示，構(gòu)成每一個(gè)激勵(lì)和檢測(cè)元件的電極可以是兩個(gè)組合的電極。形成在振動(dòng)板14的一側(cè)上的電極62a和62b和形成在振動(dòng)板24的一側(cè)上的電極64a和64b安排得相互垂直。在這種情況下，使用圖10所示的電路允許中間部件12被激勵(lì)，還允許檢測(cè)對(duì)應(yīng)于相對(duì)于相互垂直的每一個(gè)軸的角速度的信號(hào)。在上述的電極的安排中，如在其它情況下，較好地，電極62a和62b以及電極64a和64b形成在對(duì)應(yīng)于不存在中間部件12的空開部分。
對(duì)于振動(dòng)板，可以使用例如金屬板代替壓電基片。在這種情況下，對(duì)于激勵(lì)和檢測(cè)元件，可以使用兩個(gè)壓電層上都具有電極的壓電元件。這時(shí)，壓電元件安排得類似于電極20a、20b、20c和20d和電極30a、30b、30c和30d(如圖1所示)，或類似于電極62a和62b與電極64a和64b(如圖10所示)。必然地，沒有壓電元件需要形成在對(duì)應(yīng)于上述電極周圍的周邊電極的位置。在這種情況下，中間部件12可以由用于振動(dòng)板14和24相同的金屬材料形成。由此形成的中間部件12連接到振蕩電路44，由此允許將在每一個(gè)壓電元件一側(cè)上的電極連接到振蕩電路44。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)這里所解釋的原理的各種模式都在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。由此，知道，本發(fā)明的范圍僅僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)陀螺儀，其特征在于包含兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的平面振動(dòng)板，其中所述兩個(gè)振動(dòng)板在屈曲振動(dòng)模式和二階彎曲振動(dòng)模式下振動(dòng)，所述二階彎曲振動(dòng)模式與所述屈曲振動(dòng)模式簡(jiǎn)并，或與其接近，并且所述振動(dòng)陀螺儀通過檢測(cè)在施加繞平行于振動(dòng)板表面的軸的旋轉(zhuǎn)角速度時(shí)產(chǎn)生的二階彎曲振動(dòng)模式的幅值平衡中的偏移，檢測(cè)科里奧利力
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于包含形成在兩個(gè)振動(dòng)板之間的中間部件，以便在所述兩個(gè)振動(dòng)板之間形成空開部分，和多個(gè)激勵(lì)和檢測(cè)元件，形成在振動(dòng)板上，以使所述振動(dòng)板振動(dòng)，并輸出由振動(dòng)板振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)，其中，第一檢測(cè)部分包含兩個(gè)相鄰的激勵(lì)和檢測(cè)元件的組合，第二檢測(cè)部分包含另外兩個(gè)不同的相鄰的激勵(lì)和檢測(cè)元件的組合，并且所述第一檢測(cè)部分和所述第二檢測(cè)部分設(shè)置得相互垂直。
3.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于激勵(lì)和檢測(cè)元件形成在與空開的部分相對(duì)，而不與中間部件相對(duì)的位置內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于分開的激勵(lì)和檢測(cè)元件壓電基片，所述壓電基片上具有十字形交叉的電極。
5.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于每一個(gè)分開的激勵(lì)和檢測(cè)元件包含其上具有四個(gè)電極的壓電基片。
6.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于每一個(gè)振動(dòng)板由金屬板形成，并且激勵(lì)和檢測(cè)元件包含壓電元件，所述壓電元件形成在每一個(gè)金屬板上，分成交叉的四個(gè)部分。
7.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于中間部件由其中心部分具有穿口的框部件形成。
8.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于中間部件由多個(gè)設(shè)置在振動(dòng)板的多個(gè)端部上的部件形成。
9.如權(quán)利要求7所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于分開的激勵(lì)和檢測(cè)元件形成在與穿口相對(duì)的位置。
10.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)陀螺儀，其特征在于還包含用于將振蕩信號(hào)提供給激勵(lì)和檢測(cè)元件以使振動(dòng)板振動(dòng)的電路，和用于檢測(cè)來自第一和第二檢測(cè)部分的檢測(cè)信號(hào)的電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種振動(dòng)陀螺儀,包含兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的平面振動(dòng)板。兩個(gè)振動(dòng)板以屈曲振動(dòng)模式和與屈曲振動(dòng)模式退化或接近于屈曲振動(dòng)模式的二階彎曲振動(dòng)模式振動(dòng)。振動(dòng)陀螺儀通過檢測(cè)二階彎曲振動(dòng)模式的幅值平衡中的偏移檢測(cè)科里奧利力,它是當(dāng)施加繞平行于振動(dòng)板表面的軸的角速度時(shí)產(chǎn)生的。
文檔編號(hào)G01C19/56GK1271848SQ0010705
公開日2000年11月1日 申請(qǐng)日期2000年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者石床信行, 藤本克已 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所