專利名稱：角速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備故障診斷功能的角速度傳感器。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有技術(shù)的該種角速度傳感器，例如在日本公開專利、特開平11-101644號(hào)公報(bào)中有揭示。
圖9、圖10是表示在特開平11-101644號(hào)公報(bào)中所揭示的現(xiàn)有技術(shù)的角速度傳感器。圖9是表示角速度傳感器的振蕩器的立體圖，圖10是該角速度傳感器的振蕩器的側(cè)視圖。
在圖9、圖10中，在形狀為正三角柱狀且材料包含鎳鉻恒彈性鋼等的振動(dòng)體101上，形成有壓電體102、103以及104作為用于激發(fā)彎曲振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部，且所述多個(gè)壓電體的兩面上形成有電極。而且，將在其兩面上形成有電極的壓電體105、106以振動(dòng)體101長(zhǎng)度方向的中央部作為分界線而設(shè)置于壓電體103、104的相反側(cè)，從而作為具有如下用途的檢測(cè)部，即，該檢測(cè)部用于對(duì)圍繞振動(dòng)體101的長(zhǎng)度方向的軸而施加有角速度Ω時(shí)彎曲振動(dòng)的變化進(jìn)行檢測(cè)。在壓電體105、106的兩面上形成有電極作為具有如下用途的偽科里奧利力產(chǎn)生部，即，該偽科里奧利力產(chǎn)生部用于使振動(dòng)體101向與圍繞振動(dòng)體101長(zhǎng)度方向的軸而施加有角速度Ω時(shí)產(chǎn)生作用的科里奧利力相同的方向彎曲振動(dòng)。
在現(xiàn)有技術(shù)的角速度傳感器中，為了對(duì)檢測(cè)部能夠進(jìn)行故障診斷，而在振動(dòng)體101上除需要具有作為驅(qū)動(dòng)部的壓電體102及作為檢測(cè)部的壓電體103、104以外，還必須另外設(shè)置壓電體105、106。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種角速度傳感器，無(wú)須為了能夠?qū)z測(cè)部進(jìn)行故障診斷而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的新機(jī)構(gòu)，因此即便簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。
本發(fā)明的角速度傳感器包括振蕩器；驅(qū)動(dòng)部，其設(shè)置于該振蕩器上且可以使所述振蕩器于X軸方向及Z軸方向進(jìn)行激勵(lì)；以及第一驅(qū)動(dòng)電路，其用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)部，且該驅(qū)動(dòng)信號(hào)是用于使所述振蕩器在X軸方向進(jìn)行激勵(lì)。而且包括第2驅(qū)動(dòng)電路，其用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)部，且該驅(qū)動(dòng)信號(hào)是用于使所述振蕩器在X軸方向及Z軸方向進(jìn)行激勵(lì)。而且包括檢測(cè)部，其設(shè)置于振蕩器上且對(duì)于所述振蕩器在Z軸方向上振動(dòng)的彎曲進(jìn)行檢測(cè)；以及，角速度檢測(cè)電路，其通過(guò)從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)部，并且，對(duì)圍繞振蕩器的Y軸而施加有角速度時(shí)從檢測(cè)部所輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、檢波，從而輸出角速度信號(hào)。而且包括自診斷電路，其通過(guò)對(duì)在將驅(qū)動(dòng)信號(hào)從第2驅(qū)動(dòng)電路提供給驅(qū)動(dòng)部時(shí)從檢測(cè)部所輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，而輸出能夠?qū)z測(cè)部進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
根據(jù)如此之構(gòu)成，無(wú)須為了能夠?qū)z測(cè)部進(jìn)行故障診斷而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的新機(jī)構(gòu)，因此即便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。
此外，在本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部。驅(qū)動(dòng)部包括壓電膜，該壓電膜是至少將上部電極以該音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置的。而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且在其兩面設(shè)有電極。而且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隔開的各上部電極以使音叉型振蕩器于X軸方向上音叉振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅大小不同的特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隔開設(shè)置的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
根據(jù)如此之構(gòu)成，從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉型振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力相互平衡從而抵消。因此，僅引起音叉型振蕩器的音叉在X軸方向上振動(dòng)，但是，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅大小不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極。此時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉型振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力變得不平衡。其結(jié)果是，由于上述兩個(gè)力不抵消，因此音叉型振蕩器的音叉于X軸方向振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用而導(dǎo)致Z軸方向上亦產(chǎn)生彎曲振動(dòng)一樣。由于音叉型振蕩器向Z軸方向彎曲，作為獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部，壓電膜上的電極上被誘發(fā)電荷。
以通過(guò)自診斷電路將該信號(hào)放大并檢波的方式，可不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而是在獨(dú)立的狀態(tài)下，輸出進(jìn)行診斷故障的信號(hào)。
此外，在本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，該基部由彈性材料構(gòu)成，且該角速度傳感器至少包括音叉型振蕩器。而且，驅(qū)動(dòng)部是以該音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上的中心部為分界線隔開而設(shè)置的。而且，音叉型振蕩器包括一對(duì)壓電膜，該一對(duì)壓電膜的上部及下部分別具有電極。
而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且其兩面具有電極。從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隔開設(shè)置的各上部電極以使音叉型振蕩器的音叉于X軸方向上振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)，且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給隔開的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振蕩的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而隔開設(shè)置的一對(duì)壓電膜的各上部電極時(shí)，由于以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉型振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力相互平衡而抵消，因此僅導(dǎo)致音叉型振蕩器的音叉向X軸方向振動(dòng)。但是，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開的一對(duì)壓電膜的各上部電極，因此以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉型振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力變得不平衡。其結(jié)果是，由于上述兩個(gè)力不抵消，因此音叉于X軸方向上振動(dòng)的同時(shí)，如同由于被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用那樣而導(dǎo)致Z軸方向上亦產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。
由于該向Z軸方向的彎曲，壓電膜上的電極上被誘發(fā)電荷，且該電極具有獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部的功能。通過(guò)自診斷電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，在不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而在獨(dú)立的狀態(tài)下，可輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。而且，由于使驅(qū)動(dòng)部以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開設(shè)置，從而可以產(chǎn)生向該X軸方向及向該Z軸方向的更高精度的振動(dòng)。
此外，在本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部。驅(qū)動(dòng)部包括第一、第二壓電膜，所述第一、第二壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且至少使上部電極以各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，且至少在所述音叉臂之間，所述上部電極的面積有不同。
而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且其兩面具有電極。從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別相互隔開設(shè)置于第一、第二壓電膜上的各上部電極，以使音叉型振蕩器于X軸方向上音叉振動(dòng)。
而且，在X軸方向上音叉振蕩的同時(shí)，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給相互隔開設(shè)置于第一、第二壓電膜上的各上部電極，以使在Z軸方向上也進(jìn)行音叉振動(dòng)。
根據(jù)如此構(gòu)成，從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉型振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力相互平衡而抵消。因此，僅引起音叉型振蕩器向X軸方向的音叉振動(dòng)。但是，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開的各上部電極。
因此，不僅使音叉臂的左右部分以音叉臂的中心部為分界線而相互相反地于Z軸方向上彎曲的力變得不平衡，而且其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的上部電極的面積不同，因此其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上不平衡的程度不同，從而，結(jié)果是，音叉于X軸方向上振動(dòng)的同時(shí)，如同由于受到被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用那樣而導(dǎo)致Z軸方向上亦產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。由于該向Z軸方向的彎曲，壓電膜上的電極上被誘發(fā)電荷，且該電極作為獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部。
利用自診斷電路對(duì)該被誘發(fā)的信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，由此，在不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而在獨(dú)立的狀態(tài)下，可輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
而且，在本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部。驅(qū)動(dòng)部包括各對(duì)壓電膜，所述各對(duì)壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且以各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，且所述各對(duì)壓電膜的上部、下部分別具有電極，并且，至少在各音叉臂間上部電極的面積不同。
而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且在其兩面具有電極。而且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于各對(duì)壓電膜上的各上面電極，以使音叉型振蕩器的音叉于X軸方向上振動(dòng)。
而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于各對(duì)壓電膜上的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振蕩的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
根據(jù)如此之構(gòu)成，從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在Z軸方向上相互相反彎曲的力平衡而抵消，從而僅引起音叉型振蕩器的音叉在X軸方向振動(dòng)。
但是，由于從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開的各上部電極，從而以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在音叉振蕩器的Z軸方向上相互相反彎曲的力變得不平衡。而且，由于其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的上部電極的面積不同具有差異，從而引起如下狀態(tài)，即，在其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上不平衡的程度不同。
因此，音叉型振蕩器的音叉于X軸方向上振動(dòng)的同時(shí)，如同由于被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用那樣而導(dǎo)致向Z軸方向彎曲振動(dòng)。由于音叉振蕩器向Z軸方向彎曲，壓電膜上的電極處被誘發(fā)電荷，且該電極作為獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部。
利用自診斷電路對(duì)該被誘發(fā)的信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，由此，在不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而在獨(dú)立的狀態(tài)下，可輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。而且，由于將驅(qū)動(dòng)部以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開設(shè)置，從而可以于音叉型振蕩器的X軸方向及該Z軸方向上產(chǎn)生更高精度的振動(dòng)。
而且，本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部。驅(qū)動(dòng)部包括第一、第二壓電膜，該第一、第二壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且使至少上部電極以各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，并且，至少在各音叉臂間，上部電極在Y軸方向上的位置具有差異。
而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且于其兩面具有電極。而且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于第一、第二壓電膜上的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振動(dòng)。而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅大小不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給相互隔開設(shè)置于第一、第二壓電膜上的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振蕩的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
而且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而相互隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在Z軸方向上相互相反彎曲的力平衡而抵消，從而僅導(dǎo)致音叉在X軸方向振動(dòng)。
但是，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而相互隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在Z軸方向上相互相反彎曲的力變得不平衡。
而且，由于在其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的上部電極的Y軸方向上的位置存有差異，其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的不平衡的程度不同，因此音叉型振蕩器的音叉于X軸方向上振動(dòng)的同時(shí)，如同由于被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用那樣而產(chǎn)生Z軸方向上的彎曲振動(dòng)。由于該Z軸方向上的彎曲振動(dòng)的作用，壓電膜上的電極處被誘發(fā)電荷，且該電極作為獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部。
通過(guò)自診斷電路對(duì)該被誘發(fā)的電荷(信號(hào))進(jìn)行放大并檢波，能夠在不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而在獨(dú)立的狀態(tài)下，輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
本發(fā)明的角速度傳感器中，振蕩器包括由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部。
驅(qū)動(dòng)部設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且以各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置。音叉型振蕩器的構(gòu)成的壓電膜的上部及下部上具有電極。而且，至少在各音叉臂間，壓電膜是所述壓電膜上的上部電極在Y軸方向上的位置具有差異的各對(duì)壓電膜。
而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且在其兩面具有電極。而且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于各對(duì)壓電膜上的各上部電極，以使音叉于X軸方向上振動(dòng)。而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給相互隔開設(shè)置于各對(duì)壓電膜上的各上部電極，以使音叉型振蕩器在X軸方向上音叉振蕩的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
根據(jù)如此之構(gòu)成，由于從第一驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部作為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，以音叉臂的中心部為分界線，使音叉臂的左右部分在Z軸方向上相互相反彎曲的力平衡而抵消，因此僅導(dǎo)致音叉在X軸方向振動(dòng)。但是，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)且振幅大小不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開設(shè)置的各上部電極時(shí)，不僅使音叉臂的左右部分以音叉臂的中心部為分界線而相互相反地于Z軸方向上彎曲的力變得不平衡，而且在其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的上部電極的Y軸方向上的位置存有差異，導(dǎo)致其中一個(gè)音叉臂與另一個(gè)音叉臂上的不平衡的程度不同，故其結(jié)果是，音叉于X軸方向上振動(dòng)的同時(shí)，如同由于被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力的作用那樣而導(dǎo)致Z軸方向上亦產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。
由于該向Z軸方向的彎曲振動(dòng)，壓電膜上的電極被誘發(fā)電荷，且該電極作為獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)部而設(shè)置的檢測(cè)部。通過(guò)自診斷電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大并檢波，從而不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而在獨(dú)立的狀態(tài)下，可輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。而且，由于驅(qū)動(dòng)部以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而分隔設(shè)置，從而可起到如下作用效果，即，可以在X軸方向及Z軸方向上產(chǎn)生更高精度的振動(dòng)。
而且，本發(fā)明的角速度傳感器的特征在于，將角速度檢測(cè)電路及自診斷電路兼用。以此，可以構(gòu)成更簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，從而可以實(shí)現(xiàn)小型化、低成本化。
而且，本發(fā)明的角速度傳感器進(jìn)而包括故障診斷檢查端子，該故障診斷檢查端子是為了進(jìn)行故障診斷而自外部輸入檢查信號(hào)。而且，本發(fā)明的角度傳感器，在第二驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)設(shè)置有用于根據(jù)來(lái)自檢查端子的輸出信號(hào)而使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅產(chǎn)生差異的機(jī)構(gòu)。根據(jù)如此之構(gòu)成，本發(fā)明的角速度傳感器可逐次接收來(lái)自其外部的檢查信號(hào)，從而隨時(shí)可以任意地進(jìn)行故障診斷操作。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的角速度傳感器的分解立體圖。
圖2是使用于本發(fā)明的該角速度傳感器中的音叉型振蕩器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明中的圖2所示的音叉型振蕩器的沿2-2的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的角速度傳感器的電路方塊圖。
圖5是表示本發(fā)明中的圖4所示的角速度傳感器的電路的主要部分及該振蕩器的音叉臂的振動(dòng)狀態(tài)的波形圖。
圖6是表示本發(fā)明中故障診斷時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅之差異與自診斷電路的輸出信號(hào)間之關(guān)系的特性圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式2中的用于角速度傳感器中的音叉型振蕩器的立體圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的角速度傳感器的音叉型振蕩器的立體圖。
圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)的角速度傳感器的振蕩器的立體圖。
圖10是表示現(xiàn)有技術(shù)的角速度傳感器的振蕩器的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1音叉型振蕩器2IC芯片3組件4蓋5芯片零件6端子7固持器8箱體10a，10b 音叉臂11a，12a，13a，14a，15a，16a 上部電極11b，12b，13b，14b 壓電膜11c，12c，13c，14c 下部電極17 監(jiān)控電極
18支承部19，20，21，22，23，74，75平頭電極30音叉臂10a的中心部31音叉臂10b的中心部32，33一主面40，50，51，52，53，54，60，61，68端子41，62，63電流放大器42全波整流電路43AGC電路44，45，46，47放大器64差動(dòng)放大器65移相器66同步檢波器67低通濾波器70a，71a，72a，73a上部電極76，86音叉臂10a的旋轉(zhuǎn)方向77，87音叉臂10b的旋轉(zhuǎn)方向80a，81a，82a，83a上部電極具體實(shí)施方式
以下，參照?qǐng)D式說(shuō)明本發(fā)明的一實(shí)施方式。
(實(shí)施方式1)圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的角速度傳感器的分解立體圖，圖2是使用于所述角速度傳感器中的音叉型振蕩器的結(jié)構(gòu)圖，圖3是圖2所示的音叉型振蕩器的沿2-2的剖面圖，圖4是所述角速度傳感器的電路方塊圖，圖5是表示所述電路方塊圖中的主要部分及所述振蕩器的音叉臂的振動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)波形圖，圖6是表示故障診斷時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅之差與自診斷電路的輸出信號(hào)之間的關(guān)系的特性圖。
圖1所示的角速度傳感器包括音叉型振蕩器1，其中的基部即基本構(gòu)件由硅等彈性材料構(gòu)成；IC芯片2，其中埋設(shè)有電路；陶瓷制組件3，收納有音叉型振蕩器1及IC芯片2；蓋4，用于將組件3密封；固持器7，將通過(guò)蓋4而密封的組件3、芯片零件5、端子6等導(dǎo)體一同由樹脂進(jìn)行一體化成型；以及箱體8，用于覆蓋固持器7。
圖2是表示使用于角速度傳感器中的音叉型振蕩器的結(jié)構(gòu)。音叉型振蕩器1包括音叉臂10a、10b。而且包括上部電極11a、12a、13a以及14a，且所述多個(gè)電極是分別設(shè)置于下述的圖3所示的壓電膜11b、12b、13b以及14b上的驅(qū)動(dòng)電極。而且，上部電極15a、16a構(gòu)成檢測(cè)部。
監(jiān)控電極17對(duì)音叉臂10a、10b于音叉型振蕩器1的X軸方向音叉振動(dòng)時(shí)的振幅進(jìn)行監(jiān)控。支承部18支撐音叉型振蕩器1。電極19、20、21、22以及23是分別連接于上部電極11a、12a、13a、14a以及監(jiān)控電極17的平頭電極。中心部30表示音叉臂10a的中心位置，中心部31表示音叉臂10b的中心位置。
圖3是圖2所示的音叉型振蕩器1沿2-2的剖面圖。對(duì)于與圖2中相同的部位，使用相同的符號(hào)。音叉臂10a以中心部30為分界線而包括其外側(cè)30a以及其內(nèi)側(cè)30b。而且，音叉臂10a具有一主面32。在音叉臂10a的外側(cè)30a的一主面32之上設(shè)置有下部電極11c。在下部電極11c之上設(shè)置有相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化的壓電膜11b，且在其上設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)電極的上部電極11a。
同樣，在音叉臂10a的內(nèi)側(cè)30b的一主面32之上，按照以下該順序設(shè)置有下部電極12c、經(jīng)過(guò)極化處理的壓電膜12b、以及上部電極12a。
進(jìn)而，在圖3中，音叉臂10b以中心部31為分界線而包括其外側(cè)31a以及其內(nèi)側(cè)31b。而且，音叉臂10b具有一主面33。在音叉臂10b的外側(cè)31a的一主面33之上設(shè)置有下部電極13c。在下部電極13c之上設(shè)置有相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化的壓電膜13b，且在其上設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)電極的上部電極13a。
同樣，在音叉臂10b的內(nèi)側(cè)31b的一主面33之上，按照該順序設(shè)置有下部電極14c、經(jīng)過(guò)極化處理的壓電膜14b、以及上部電極14a。
驅(qū)動(dòng)部包括由如上所述設(shè)置于音叉臂10a上的上部電極11a、壓電膜11b、下部電極11c所構(gòu)成的部分，以及由上部電極12a、壓電膜12b、下部電極12c所構(gòu)成的部分，即其為所謂的一對(duì)結(jié)構(gòu)。同樣，在音叉臂10b上也有這樣一對(duì)結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部。而且，驅(qū)動(dòng)部相對(duì)于音叉臂10a上的中心部30大致對(duì)稱，同時(shí)，以音叉型振蕩器1的對(duì)稱軸為中心，位于左右的音叉臂10a，10b之間的驅(qū)動(dòng)部也大致對(duì)稱。
檢測(cè)部包括設(shè)置于音叉臂10a的一主面32上的下部電極(未圖示)；設(shè)置于該下部電極上，且相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)；以及設(shè)置于該壓電膜上的上部電極15a。檢測(cè)部同樣包括設(shè)置于音叉臂10b的一主面33上的下部電極(未圖示)；設(shè)置于該下部電極上，且相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)；以及設(shè)置于該壓電膜上的上部電極16a。
而且，以音叉型振蕩器1的對(duì)稱軸為中心，位于左右的音叉臂10a、10b的檢測(cè)部大致對(duì)稱。
同樣，在監(jiān)控電極17之下也設(shè)置有相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)以及下部電極(未圖示)。
圖4表示使用于本發(fā)明的角速度傳感器中的電路的方塊圖。監(jiān)控電極17上所產(chǎn)生的電荷經(jīng)由平頭電極23被提供給正視圖4時(shí)位于左側(cè)中央部的端子40。電流放大器41將輸入至端子40的電荷放大，且其輸出被輸入至全波整流器42，并在此處被整流、平滑。電流放大器41的輸出與全波整流器42的輸出被輸入至AGC電路43。AGC電路43對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅進(jìn)行控制，以使音叉臂10a、10b于音叉型振蕩器的X軸方向上振動(dòng)時(shí)的振幅為特定值。AGC電路43的輸出被輸入至放大器44，且其輸出經(jīng)由端子51，進(jìn)而利用圖2所示的平頭電極19而將例如正的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給上部電極11a。
而且，放大器44的輸出也被輸入至放大器45。放大器45的輸出經(jīng)由端子50，進(jìn)而利用圖2所示的平頭電極20而被提供給上部電極12a。放大器45的輸出與放大器44的振幅大致相同且使相位反轉(zhuǎn)，即為輸出相位轉(zhuǎn)換180°后的例如負(fù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
而且，放大器44的輸出也被輸入至放大器46。放大器46的輸出經(jīng)由端子52，進(jìn)而利用圖2所示的平頭電極22而被提供給上部電極14a。放大器46的輸出與放大器44的振幅大致相同且使相位反轉(zhuǎn)，即，將相位轉(zhuǎn)換180°后的例如負(fù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給上部電極14a。
放大器46的輸出也被輸入至放大器47。放大器47的輸出也使相位與放大器46的輸出反轉(zhuǎn)且振幅大致相等，輸出例如正的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從放大器47輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由端子53，進(jìn)而利用圖2所示的平頭電極21而被提供給上部電極13a。
正視圖4左側(cè)時(shí)，位于下方部的端子60、61分別連接于圖2所示的上部電極15a、16a。上部電極15a上所產(chǎn)生的電荷經(jīng)由端子60且通過(guò)電流放大器62而放大為特定的大小。而且，上部電極16a上所產(chǎn)生的電荷經(jīng)由端子61且通過(guò)電流放大器63而放大為特定的大小。差動(dòng)放大器64將電流放大器62及63的各輸出中所產(chǎn)生的差分信號(hào)放大。移相器65是使差動(dòng)放大器64的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換特定的相位，即為所謂的相位機(jī)構(gòu)。移相器65的輸出信號(hào)在下述圖5中以波形g表示。
移相器65的輸出被輸入至同步檢波器66。同步檢波器66使用電流放大器41的輸出信號(hào)(圖5的波形b)對(duì)移相器65的輸出(圖5的波形g)進(jìn)行同步檢波。經(jīng)過(guò)同步檢波后的信號(hào)在圖5中以波形h表示。
圖5中以波形h所示的經(jīng)過(guò)同步檢波后的信號(hào)由低通濾波器67濾波，濾波后的信號(hào)以圖5中的波形i表示，且將該濾波信號(hào)(圖5的波形i)導(dǎo)出至端子68。
正視圖4右側(cè)時(shí)，用于改變放大器45及放大器47的放大度的控制信號(hào)被輸入至位于中央部的端子54(故障診斷檢查端子)。該控制信號(hào)具有作為用于實(shí)施故障診斷的外部檢查信號(hào)的作用。該外部檢查信號(hào)如圖5中的波形a所示，可以例如設(shè)為矩形狀的信號(hào)。
其次，對(duì)于實(shí)施方式1的角速度傳感器中進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)時(shí)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
圖5所示的“通常的角速度檢測(cè)模式”下，不會(huì)從外部將用于實(shí)施故障診斷的檢查信號(hào)(圖5的波形a)提供給圖5的端子54。因此，不會(huì)提供有用于改變放大器45、47的放大度的控制信號(hào)。因此，提供給上部電極11a、12a、13a以及14a(參照?qǐng)D2、圖3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅全部相同。
而且，提供給上部電極11a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極12a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位處于相互反轉(zhuǎn)的狀態(tài)。即，被選擇為相互呈180°的相位差。進(jìn)而，提供給上部電極13a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極14a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也相互反轉(zhuǎn)，即，被選擇為180°的相位差。
通過(guò)進(jìn)行這樣的條件設(shè)定，例如壓電膜11b以音叉臂10a的中心部30為分界線而于Y軸方向上收縮時(shí)，產(chǎn)生使音叉臂10a于X軸方向(向外)上彎曲的力的同時(shí)，亦產(chǎn)生使其于Z軸方向(從內(nèi)側(cè)朝向面前的方向)上彎曲的力。
而且，由于壓電膜12b以音叉臂10a的中心部30為分界線伸展于Y軸方向上，故產(chǎn)生使音叉臂10a于該X軸方向(向外)上彎曲的力的同時(shí)，亦產(chǎn)生使其于Z軸方向(從內(nèi)側(cè)朝向面前的方向)上彎曲的力。
其結(jié)果是，由于使音叉臂10a的左右部分以音叉臂10a的中心部30為分界線而相互相反地于該Z軸方向上彎曲的力平衡而抵消，因此僅引起X軸方向(向外)的振動(dòng)。
根據(jù)同樣的原理，由于使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地于該Z軸方向上彎曲的力平衡而抵消，因此僅引起在X軸方向(向外)上的振動(dòng)。該音叉振動(dòng)持續(xù)的狀態(tài)下，音叉臂10a、10b在X軸方向上的振動(dòng)移位如圖5中的波形e所示，由于音叉型振蕩器1共振振動(dòng)，故其相位與圖5中的波形c所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相差90°。
即，圖5中的波形c、d所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅為最大時(shí)，音叉臂10a、10b在X軸方向的振動(dòng)移位如圖5中的波形e所示變?yōu)榱?。而且，音叉?0a、10b如圖5中的波形f所示，并未產(chǎn)生在Z軸方向的振動(dòng)移位。如此，音叉臂10a、10b僅在音叉型振蕩器1的XY面內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的音叉振動(dòng)。
在如上所述于音叉型振蕩器的XY面內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的音叉振動(dòng)的狀態(tài)下，當(dāng)圍繞Y軸而施加角速度Ω時(shí)，從上部電極15a產(chǎn)生例如正電荷，從上部電極16a產(chǎn)生大小相同的負(fù)的電荷。通過(guò)在本發(fā)明的圖4所示的具備故障診斷功能的角速度傳感器的電路中對(duì)這些電荷進(jìn)行處理，可從端子68導(dǎo)出與所施加的角速度Ω大小相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
其次，使用圖4、圖5對(duì)本實(shí)施方式的角速度傳感器中進(jìn)行故障診斷時(shí)的操作加以說(shuō)明。
為了實(shí)施故障診斷，即，進(jìn)入圖5所示的“故障診斷模式”時(shí)，圖5的波形a所示的檢查信號(hào)從外部輸入到圖4所示的端子54中。此時(shí)，用于改變放大器45、47的放大度的控制信號(hào)(圖5的波形a所示的檢查信號(hào))被輸入。通過(guò)該控制信號(hào)，例如使放大器45、47的放大度同時(shí)減少時(shí)，則提供給上部電極12a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅如圖5的波形d所示減少。同樣，提供給上部電極13a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅也減少。
此時(shí)，通過(guò)AGC電路43的作用，為使音叉臂10a、10b于X軸方向上音叉振動(dòng)的振幅成為特定值，而將提供給上部電極11a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖5中波形c所示增加。同樣，將提供給上部電極14a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅也增加。
即，提供給上部電極11a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與提供給上部電極12a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為相互反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，即，處于180°的相位差，因此，提供給上部電極11a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅與提供給上部電極12a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅之間產(chǎn)生差異。
此時(shí)，由于壓電膜11b以音叉臂10a的中心部30為分界線而于該Y軸方向上收縮的力超過(guò)壓電膜12b以音叉臂10a的中心部30為分界線于該Y軸方向上的伸展的力，從而，使音叉臂10a的左右部分以音叉臂10a的中心部30為分界線而相互相反地于該Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。
其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，使音叉臂10a向X軸方向(向外)振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而產(chǎn)生使其從內(nèi)側(cè)朝向面前彎曲的力，從而使其在Z軸方向上彎曲振動(dòng)。
音叉臂10b中也會(huì)產(chǎn)生同樣的情況。即，由于壓電膜14b以音叉臂10b的中心部31為分界線而于該Y軸方向上的伸展的力超過(guò)于Y軸方向上收縮的力，從而，使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地于Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。
其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，使音叉臂10b向X軸方向(向外)振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而產(chǎn)生使其從內(nèi)側(cè)朝向面前彎曲的力，從而使其向Z軸方向彎曲振動(dòng)。
因?yàn)橛惺挂舨姹?0a、10b向Z軸方向彎曲的力，使得音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)移位如圖5中的波形f所示。表示音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)移位的圖5中的波形f的相位，與圖5中波形c所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形同相。其原因在于，通過(guò)適當(dāng)控制音叉臂10a、10b的寬度與厚度，而將其設(shè)計(jì)為音叉型振蕩器1在X軸方向的共振頻率與其在Z軸方向的共振頻率不同，因此，以X軸方向上的共振頻率驅(qū)動(dòng)音叉臂10a、10b時(shí)，音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)與在X軸方向的共振頻率中不產(chǎn)生共振，即為不共振。
其結(jié)果是，圖5中的波形c所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅為最大(以符號(hào)cp表示)時(shí)，音叉臂10a、10b的振動(dòng)移位f也為最大(以符號(hào)fp表示)。進(jìn)而，當(dāng)圍繞Y軸而施加有角速度Ω時(shí)，圖5中波形f所示的音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)移位的相位，與音叉臂10a、10b在Z軸方向振動(dòng)移位時(shí)的波形的相位相同。
對(duì)應(yīng)于音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)移位，將產(chǎn)生于上部電極15a、16a上的電荷輸入至電流放大器62、63，且將來(lái)自電流放大器62、63的輸出分別輸入至差動(dòng)放大器64，將兩方的差動(dòng)放大器的差分信號(hào)放大。若將來(lái)自差動(dòng)放大器64的輸出輸入至移相器65，則移相器65的輸出變?yōu)槿鐖D5的波形g所示。
圖5的g所示之輸出，如同與實(shí)際上圍繞Y軸而施加有角速度Ω時(shí)的輸出波形相同。使用來(lái)自電流放大器41的輸出信號(hào)并通過(guò)同步檢波器66對(duì)該輸出(圖5的波形g)進(jìn)行同步檢波后所得的信號(hào)變?yōu)槿鐖D5的波形h所示。進(jìn)而，在低通濾波器67中對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理后的輸出的大小如圖5中波形i所示而成為V68。從端子68導(dǎo)出該輸出V68，且作為可進(jìn)行故障診斷的信號(hào)而取出至外部。
若將檢查信號(hào)從外部輸入至端子54之后提供給上部電極12a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖5的波形c)的振幅定義為DM，而將提供給上部電極11a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖5的波形d)的振幅定義為DP，則(DP-DM)與導(dǎo)出至端子68的信號(hào)的大小V68之間存在固定的關(guān)系(V68＝k(DP-DM)，k為函數(shù))(參照?qǐng)D6)。
圖6中，橫軸為(DP-DM)，縱軸為輸出V68。如圖6所示，至DP-DM＝α為止，V68呈線形，DP-DM＝α?xí)r變?yōu)檩敵鯲68＝ΔV，該大小時(shí)以圖5的波形i表示其波形。
如上所述，使用檢測(cè)實(shí)際上所施加的角速度Ω的角速度檢測(cè)電路，根據(jù)從外部輸入至端子54的、以圖5的波形a所示的檢查信號(hào)，能夠輸出可對(duì)檢測(cè)部進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。即，在此例中，角速度檢測(cè)電路兼作自診斷電路。
而且，無(wú)須為了對(duì)檢測(cè)部進(jìn)行故障診斷，而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的新機(jī)構(gòu)，即便簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。而且，由于驅(qū)動(dòng)部與檢測(cè)部以相互獨(dú)立的狀態(tài)設(shè)置于振蕩器上，因此可以輸出對(duì)不兼用作驅(qū)動(dòng)部的檢測(cè)部進(jìn)行獨(dú)立故障診斷的信號(hào)。
上述是說(shuō)明將驅(qū)動(dòng)部設(shè)置于兩音叉臂的示例。但是，驅(qū)動(dòng)部也可設(shè)置于至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上。同樣，檢測(cè)部亦可設(shè)置于至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上。
而且，已對(duì)在一個(gè)音叉臂上將驅(qū)動(dòng)部以中心部作為分界線而分別獨(dú)立設(shè)置的例進(jìn)行了說(shuō)明。但，亦可將至少上部的電極以音叉臂上的中心部作為分界線而隔開設(shè)置。
而且，由于檢查信號(hào)(圖5的波形a)可以從外部被輸入至端子54，因此可以在任意時(shí)間從外部進(jìn)行故障診斷。
而且，以上說(shuō)明了角速度檢測(cè)電路兼用作自診斷電路的構(gòu)成。但是，也可將角速度檢測(cè)電路與自診斷電路分別獨(dú)立設(shè)置。
而且，可進(jìn)行故障診斷的信號(hào)可作為輸出(圖5的波形i)而從端子68獲得，但進(jìn)而也可構(gòu)成為，在端子68的后段將對(duì)該輸出i進(jìn)行判定的電路內(nèi)設(shè)于角速度傳感器內(nèi)。
(實(shí)施方式2)
圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式2中使用于角速度傳感器中的音叉型振蕩器的立體圖。與實(shí)施方式1(圖2)相同，音叉型振蕩器1包括音叉臂10a、10b。而且，音叉型振蕩器1由支承部18支撐。上部電極15a、16a分別形成于音叉臂10a、10b上。而且，在音叉臂10a、10b上有表示各自中心位置的中心部30、31。
圖7中，上部電極70a、71a、72a及73a為驅(qū)動(dòng)電極。上部電極70a、71a分別設(shè)置于音叉臂10a側(cè)，上部電極72a、73a分別設(shè)置于音叉臂10b側(cè)。平頭電極74連接于上部電極70a、72a。平頭電極75連接于上部電極71a、73a。
而且，圖7中，以音叉臂10a的一主面32上的中心部30為分界線，在左側(cè)設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極70a。而且，以中心部30為分界線而大致對(duì)稱地在右側(cè)分別設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極71a。
而且，以音叉臂10b的一主面33上的中心部31為分界線而在左側(cè)分別設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極73a。以中心部31為分界線而大致對(duì)稱地在右側(cè)分別設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極72a。但是，與實(shí)施方式1的不同之處在于在左右的音叉臂10a、10b上的驅(qū)動(dòng)部，并非以音叉型振蕩器1的對(duì)稱軸為中心而對(duì)稱，而是音叉臂10b上的驅(qū)動(dòng)部的面積大于音叉臂10a上的驅(qū)動(dòng)部的面積。
而且，平頭電極74、75分別連接于圖4所示的端子51、50上。但是，與實(shí)施方式1不同之處在于無(wú)須準(zhǔn)備圖4所示的端子52、53。因此，由于也無(wú)需放大器46、47，因此使得電路結(jié)構(gòu)變得更簡(jiǎn)單。
以下，對(duì)于使用實(shí)施方式2的角速度傳感器進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)時(shí)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
在進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)的模式下，與實(shí)施方式1相同，用于實(shí)施故障診斷的檢查信號(hào)(圖5的波形a)并未從外部輸入至端子54(參照?qǐng)D4)。即，并未輸入有用于改變放大器45的放大度的控制信號(hào)。因此，提供給上部電極70a、71a、72a以及73a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅全部相同。
而且，提供給上部電極70a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極71a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相互反轉(zhuǎn)，即，設(shè)定具有180°的相位差。并且，提供給上部電極72a的例如正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極73a的例如負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位也被設(shè)定為具有相互反轉(zhuǎn)的180°的相位差。
此時(shí)，以音叉臂10a的中心部30為分界線，使音叉臂10a的左右部分相互相反地在該Z軸方向上彎曲的力互相平衡而抵消，故僅引起音叉型振蕩器1在X軸方向(向外)上的振動(dòng)。根據(jù)同樣的原理，由于使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地在該Z軸方向上彎曲的力互相平衡而抵消，因此僅引起在X軸方向(向外)上產(chǎn)生振動(dòng)。
其結(jié)果是，在實(shí)施方式2中也與實(shí)施方式1相同，音叉臂10a、10b可在音叉型振蕩器1的XY面內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的音叉振動(dòng)。從而，與實(shí)施方式1同樣，可從端子68導(dǎo)出與圍繞音叉型振蕩器的Y軸所施加的角速度Ω的大小相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
其次，對(duì)實(shí)施方式2的角速度傳感器中實(shí)施故障診斷時(shí)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
為了實(shí)施故障診斷，與實(shí)施方式1相同，將圖5中的波形a所示的檢查信號(hào)從未圖示的外部輸入至作為故障診斷檢查端子的端子54上。即，此時(shí)，輸入用于改變放大器45的放大度的控制信號(hào)(以圖5的波形a所示的檢查信號(hào))。通過(guò)該控制信號(hào)，在例如使放大器45的放大度減小時(shí)，則提供給上部電極71a、73a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅減小。此時(shí)，通過(guò)AGC電路43的作用，使提供給上部電極70a、72a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅增加，從而使音叉臂10a、10b在X軸方向上進(jìn)行音叉振動(dòng)的振幅成為特定值。
提供給上部電極70a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極71a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位為反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，即，在提供有具有相互間的相位差為180°的關(guān)系的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，提供給上部電極70a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅變得大于提供給上部電極71a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅產(chǎn)生差異。
此時(shí)，左側(cè)的壓電膜以音叉臂10a的中心部30為分界線而于Y軸方向上收縮的力超過(guò)右側(cè)的壓電膜以音叉臂10a的中心部30為分界線而于Y軸方向上伸展的力。因此，使音叉臂10a的左右部分以音叉臂10a的中心部30為分界線而相互相反地在Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，使音叉臂10a向X軸方向(向外)振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而產(chǎn)生使其從內(nèi)側(cè)朝向面前彎曲的力，從而使其在Z軸方向上彎曲振動(dòng)。
音叉臂10b上亦會(huì)產(chǎn)生同樣的情況。即，右側(cè)的壓電膜以音叉臂10b的中心部31為分界線而在Y軸方向上收縮的力超過(guò)左側(cè)的壓電膜以音叉臂10b的中心部31為分界線而在Y軸方向上伸展的力。因此，使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地在Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。
其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，使音叉臂10b向X軸方向(向外)振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而產(chǎn)生使其從內(nèi)側(cè)朝向面前彎曲的力，從而使其在Z軸方向彎曲振動(dòng)。
但是，與實(shí)施方式1之情形的不同之處在于，由于音叉臂10b側(cè)的驅(qū)動(dòng)部的面積大于音叉臂10a側(cè)的驅(qū)動(dòng)部的面積，因此，使得音叉臂10b側(cè)彎曲的力的大小超過(guò)使音叉臂10a側(cè)彎曲的力的大小(即，產(chǎn)生差分力)。
因此，由于該差分力，使得音叉臂10a向符號(hào)76(從面前朝向內(nèi)的箭頭)所示的方向旋轉(zhuǎn)，且使音叉臂10b向符號(hào)77(從內(nèi)側(cè)朝向面前的箭頭)的方向旋轉(zhuǎn)。
由以上說(shuō)明可見，在實(shí)施方式2中與實(shí)施方式1之情形同樣，使用用于對(duì)實(shí)際上所施加的角速度Ω進(jìn)行檢測(cè)的角速度檢測(cè)電路，可將由于音叉臂10a、10b在Z軸方向的振動(dòng)移位而產(chǎn)生于上部電極15a、16a上的電荷作為可以診斷檢測(cè)部故障的信號(hào)而從端子68導(dǎo)出。
另外，無(wú)須為了對(duì)檢測(cè)部進(jìn)行故障診斷，而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的其他的新的機(jī)構(gòu)，因此即便簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。而且，由于驅(qū)動(dòng)部與檢測(cè)部獨(dú)立地設(shè)置于振蕩器上，因此可以不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部，而是可以在各自獨(dú)立的狀態(tài)下輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
另外，說(shuō)明了將檢測(cè)部設(shè)置于兩音叉臂上的示例。但是，檢測(cè)部亦可設(shè)置于至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上。
另外，說(shuō)明了在一個(gè)音叉臂上將驅(qū)動(dòng)部以中心部為分界線而分別獨(dú)立設(shè)置之示例，但亦可將至少上部的電極以音叉臂上的中心部為分界線而隔開設(shè)置。
另外，由于具有如下結(jié)構(gòu)，即，可以從未圖示的外部將以圖5中的波形a所示的檢查信號(hào)輸入至端子54，因此，當(dāng)逐次從外部接收到故障診斷檢查信號(hào)后，則可以隨時(shí)任意地進(jìn)行故障診斷。
另外，已說(shuō)明了角速度檢測(cè)電路兼作自診斷電路的結(jié)構(gòu)，但是，當(dāng)然也可以將角速度檢測(cè)電路與自診斷電路分別獨(dú)立設(shè)置。
另外，從端子68可獲得圖5中的波形i所示的輸出作為可以診斷故障的信號(hào)，因此也可以是，將在端子68的后段上對(duì)圖5的波形i所示的輸出進(jìn)行判定的電路內(nèi)設(shè)于角速度傳感器內(nèi)。
(實(shí)施方式3)圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3中用于角速度傳感器中的音叉型振蕩器的立體圖。與實(shí)施方式1(圖2)、實(shí)施方式2(圖7)相同，音叉型振蕩器1具有音叉臂10a、10b。而且，音叉型振蕩器1由支承部18而支撐。上部電極15a、16a分別形成于音叉臂10a、10b之上。而且，音叉臂10a、10b上有表示其中心位置的中心部30、31。
圖8中，上部電極80a、81a、82a以及83a為驅(qū)動(dòng)電極。上部電極80a、81a分別設(shè)置于音叉臂10a側(cè)，上部電極82a、83a分別設(shè)置于音叉臂10b側(cè)。平頭電極74連接于上部電極80a、82a上。平頭電極75連接于上部電極81a、83a上。
而且，上部電極80a、81a、82a以及83a為驅(qū)動(dòng)電極。上部電極80a、82a之間以平頭電極74共通連接，上部電極81a、83a之間以平頭電極75共通連接。
圖8中，以音叉臂10a的一主面32之上的中心部30為分界線而在左側(cè)設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極80a；以中心部30為分界線而在右側(cè)大致對(duì)稱地設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極81a。
而且，以10b的一主面33上的中心部31為分界線而在左側(cè)設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極83a；且以中心部31為分界線而在右側(cè)大致對(duì)稱地設(shè)置有下部電極(未圖示)、相對(duì)于由PZT構(gòu)成的膜面在垂直方向上被極化處理的壓電膜(未圖示)、以及上部電極82a。
但是，實(shí)施方式3與實(shí)施方式1、2的結(jié)構(gòu)不同，左右的音叉臂10a、10b的驅(qū)動(dòng)部(上部電極80a、81a、82a以及83a)并非以音叉型振蕩器1的對(duì)稱軸為中心相互對(duì)稱。即，音叉臂10a上的驅(qū)動(dòng)部的Y軸方向的位置較音叉臂10b上的驅(qū)動(dòng)部(上部電極82a、83a)的位置更加靠近于音叉型振蕩器1的頂端側(cè)。即，正視圖8時(shí)，上部電極80a、81a較上部電極82a、83a配置于上方。
而且，配置于音叉臂10a的更頂端的驅(qū)動(dòng)部的面積與音叉臂10b上的驅(qū)動(dòng)部的面積大致相同。而且，平頭電極74、75分別連接于圖4所示的端子51、50上。再者，與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，由于無(wú)需使用圖4所示的端子52、53，因此不需要放大器46、47，從而可實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的角速度傳感器電路的小型化。
其次，對(duì)于實(shí)施方式3的角速度傳感器中進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)時(shí)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
在進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)的模式下，與實(shí)施方式1及實(shí)施方式2同樣，用于實(shí)施故障診斷的檢查信號(hào)(圖5的波形a)沒(méi)有從未圖示的外部提供給具有作為故障診斷檢查端子的作用的端子54。因此并未提供有用于改變放大器45的放大度的控制信號(hào)。因此，輸入至上部電極80a、81a、82a及83a中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅全部相同。
而且，提供給上部電極80a的例如正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與提供給上部電極81a的例如負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位反轉(zhuǎn)，即，設(shè)定為具有180°的相位差的關(guān)系。并且，上部電極82a的例如正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極83a的例如負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位關(guān)系也被設(shè)定為相互反轉(zhuǎn)的關(guān)系。
通過(guò)如此之條件設(shè)定，使音叉臂10a的左右部分以音叉臂10a的中心部30為分界線而相互相反地在該Z軸方向上彎曲的力相互平衡而抵消。因此，僅引起在X軸方向(向外)上的振動(dòng)。根據(jù)同樣的原理，使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地在該Z軸方向上彎曲的力相互平衡而抵消。因此，僅引起X軸方向(向外)上的振動(dòng)。其結(jié)果是，與實(shí)施方式1或?qū)嵤┓绞?相同，音叉臂10a、10b僅可以在音叉型振蕩器的XY面內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的音叉振動(dòng)。從而，與實(shí)施方式1及實(shí)施方式2同樣，可從端子68導(dǎo)出與圍繞音叉型振蕩器的Y軸所施加的角速度Ω的大小相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
其次，對(duì)于實(shí)施方式3的角速度傳感器中實(shí)施故障診斷時(shí)的操作進(jìn)行說(shuō)明。
為了實(shí)施故障診斷，與例如實(shí)施方式1相同，將圖5中的波形a所示的檢查信號(hào)從未圖示的外部輸入至端子54。即，輸入用于改變放大器45的放大度的控制信號(hào)(圖5的波形a)。通過(guò)該控制信號(hào)，在例如放大器45的放大度減小時(shí)，提供給作為驅(qū)動(dòng)電極的上部電極81a、83a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅有所減少。
此時(shí)，通過(guò)AGC電路43的作用，使提供給上部電極80a、82a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅增加，從而使音叉臂10a、10b在X軸方向上進(jìn)行音叉振動(dòng)的振幅成為特定值。
即，將提供給上部電極80a的正(或負(fù))的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、與提供給上部電極81a的負(fù)(或正)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位設(shè)定為反轉(zhuǎn)的關(guān)系。而且，提供給上部電極80a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅變得大于提供給上部電極81a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅產(chǎn)生差異。
因此，左側(cè)的壓電膜以音叉臂10a的中心部30為分界線而在Y軸方向上收縮的力超過(guò)右側(cè)的壓電膜以音叉臂10a的中心部30為分界線而在Y軸方向上伸展的力。因此，使音叉臂10a的左右部分以音叉臂10a的中心部30為分界線而相互相反地在Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，從而使音叉臂10a向X軸方向(向外)振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而在Z軸方向上彎曲振動(dòng)，產(chǎn)生從內(nèi)朝向面前彎曲的力。
音叉臂10b上亦會(huì)產(chǎn)生同樣的情況。即，右側(cè)的壓電膜以音叉臂10b的中心部31為分界線而于Y軸方向上收縮的力超過(guò)左側(cè)的壓電膜以音叉臂10b的中心部31為分界線而于Y軸方向上伸展的力。因此，使音叉臂10b的左右部分以音叉臂10b的中心部31為分界線而相互相反地在Z軸方向上彎曲的力變得不平衡。其結(jié)果是，上述兩個(gè)力不抵消，從而使音叉臂10b在X軸方向(向外)上振動(dòng)的同時(shí)，如同因被施加角速度時(shí)產(chǎn)生的科里奧利力作用而產(chǎn)生使其從內(nèi)朝向面前彎曲的力，從而使其在Z軸方向上彎曲振動(dòng)。
另外，實(shí)施方式3與實(shí)施方式1、2之情形的不同，在音叉臂10a、10b的任一個(gè)上均產(chǎn)生有從內(nèi)側(cè)朝向面前彎曲的力。但是，由于音叉臂10a上的驅(qū)動(dòng)部(上部電極80a、81a)的Y軸方向的位置較音叉臂10b上的驅(qū)動(dòng)部(上部電極82a、83a)的此位置更加靠近于音叉型振蕩器1的頂端側(cè)，因此音叉臂10b相比音叉臂10a更加彎曲，即，產(chǎn)生差分力。
因此，結(jié)果為，由于該差分力，而使得音叉臂10a向符號(hào)86(從面前朝向內(nèi)側(cè)的箭頭)所示的方向上旋轉(zhuǎn)，且音叉臂10b向符號(hào)87(從內(nèi)側(cè)朝向面前的箭頭)所示的方向上旋轉(zhuǎn)。
另外，實(shí)施方式3也與例如實(shí)施方式1之情形相同，使用對(duì)實(shí)際上所施加的角速度Ω進(jìn)行檢測(cè)的角速度檢測(cè)電路，可以將由于該音叉臂10a、10b向Z軸方向的振動(dòng)移位而產(chǎn)生于上部電極15a、16a上的電荷作為可以診斷檢測(cè)部故障的信號(hào)而從端子68導(dǎo)出。
另外，在實(shí)施方式3中，無(wú)須為了診斷檢測(cè)部的故障，而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的其他的新機(jī)構(gòu)，即便簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。而且，由于驅(qū)動(dòng)部與檢測(cè)部相互獨(dú)立而設(shè)置于振蕩器上，因此可以不將檢測(cè)部兼用作驅(qū)動(dòng)部而是在其各自獨(dú)立的狀態(tài)下，可輸出進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
另外，以上說(shuō)明了將檢測(cè)部設(shè)置于兩音叉臂上之示例，當(dāng)然檢測(cè)部亦可設(shè)置于至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上。
另外，說(shuō)明了在一個(gè)音叉臂上將驅(qū)動(dòng)部以中心部為分界線而分別獨(dú)立設(shè)置之示例，但亦可將至少上部電極以音叉臂上的中心部為分界線而隔開設(shè)置。
另外，在實(shí)施方式3中，由于具有如下結(jié)構(gòu)，即，可以從外部將檢查信號(hào)輸入至具有作為故障診斷檢查端子的作用的端子54上，因此可逐次從外部接收故障診斷檢查信號(hào)從而可任意地進(jìn)行故障診斷。
另外，說(shuō)明了角速度檢測(cè)電路兼作自診斷電路的結(jié)構(gòu)。但是，也可將角速度檢測(cè)電路與自診斷電路分別獨(dú)立設(shè)置。
另外，在實(shí)施方式3中，可以由端子68進(jìn)行故障診斷，可以從端子68導(dǎo)出如圖5的波形i所示的經(jīng)過(guò)低通濾波器67處理的輸出。進(jìn)而，端子68的后段并未圖示，但也可以是，將對(duì)以圖5的波形i所示的輸出進(jìn)行判定的電路內(nèi)設(shè)于角速度傳感器內(nèi)。
另外，在實(shí)施方式1、2以及3中，說(shuō)明了使用包含非壓電材料的硅作為音叉型振蕩器的基部之示例，但并不限定于此。也可以使用例如金剛石、熔融石英、氧化鋁或GaAs等。而且，也可以使用水晶、LiTaO3或LiNbO3等壓電材料。
另外，在實(shí)施方式1、2及3中，說(shuō)明了使用音叉型振蕩器作為振蕩器，但并不限定于此。也可以使用例如棒狀振蕩器等各種形狀的振蕩器。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的角速度傳感器可用作如下的角速度傳感器，即，無(wú)需為了診斷檢測(cè)部的故障，而在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的其他新機(jī)構(gòu)，即便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且小型，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷，因此其產(chǎn)業(yè)上的可利用性較高。
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，其特征在于，包括振蕩器；驅(qū)動(dòng)部，設(shè)置于所述振蕩器上，使所述振蕩器在X軸方向及Z軸方向上激勵(lì)；第一驅(qū)動(dòng)電路，將使所述振蕩器在X軸方向上激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述驅(qū)動(dòng)部；第二驅(qū)動(dòng)電路，將使所述振蕩器在X軸方向及Z軸方向上激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述驅(qū)動(dòng)部；檢測(cè)部，為了對(duì)在Z軸方向上振動(dòng)的所述振蕩器的彎曲進(jìn)行檢測(cè)而設(shè)置于所述振蕩器上；角速度檢測(cè)電路，通過(guò)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)從所述第一驅(qū)動(dòng)電路提供給所述驅(qū)動(dòng)部，且對(duì)圍繞Y軸而輸入有角速度時(shí)從所述檢測(cè)部中輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行檢波，從而輸出角速度信號(hào)；以及，自診斷電路，通過(guò)對(duì)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)從所述第二驅(qū)動(dòng)電路提供給所述驅(qū)動(dòng)部時(shí)從所述檢測(cè)部中輸出的信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行檢波，從而輸出能夠?qū)λ鰴z測(cè)部進(jìn)行故障診斷的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，所述音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，而且，驅(qū)動(dòng)部包括壓電膜，該壓電膜是至少將上部電極以所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置的，而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，并且在其兩面具有電極，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述隔開設(shè)置的各上部電極以使在X軸方向上音叉振動(dòng)，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述隔開的各上部電極，以使在X軸方向音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，所述音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，而且，驅(qū)動(dòng)部包括一對(duì)壓電膜，該壓電膜以該音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，且其上部、下部分別具有電極，而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，并且其兩面具有電極，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述隔開的各上部電極以使在X軸方向上音叉振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述隔開的各上部電極，以使在X軸方向音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，驅(qū)動(dòng)部包括第一、第二壓電膜，該第一、第二壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，所述壓電膜是至少將上部電極以所述各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置的，并且至少在所述各音叉臂之間，所述上部電極的面積有差異，而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，并且在其兩面具有電極，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述第一、第二壓電膜上的所述各上部電極，以使所述振蕩器在X軸方向上振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別設(shè)置于所述第一、第二壓電膜上的所述隔開的各上部電極，以使在X軸方向音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，驅(qū)動(dòng)部包括各對(duì)壓電膜，所述各對(duì)壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且以所述各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，且所述各對(duì)壓電膜的上部、下部分別具有電極，并且，至少在所述各音叉臂之間所述上部電極的面積有差異，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且其兩面具有電極，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述各對(duì)壓電膜上的各上部電極以使在X軸方向上音叉振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述各對(duì)壓電膜上的所述各上部電極，以使在X軸方向音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，驅(qū)動(dòng)部包括第一、第二壓電膜，該第一、第二壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且將至少上部電極以所述各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，并且，至少在所述各音叉臂之間，所述上部電極在Y軸方向上的位置具有差異，而且檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且其兩面具有電極，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述第一、第二壓電膜上的所述各上部電極以使在X軸方向上音叉振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述第一、第二壓電膜上的所述各上部電極，以使在X軸方向音叉振動(dòng)的同時(shí)，也在Z軸方向上音叉振動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述振蕩器是由彈性材料構(gòu)成的音叉型振蕩器，該音叉型振蕩器含有至少兩個(gè)音叉臂以及至少一個(gè)用于連結(jié)所述音叉臂的基部，驅(qū)動(dòng)部包括各對(duì)壓電膜，所述各對(duì)壓電膜設(shè)置于該音叉型振蕩器的兩個(gè)音叉臂上，且以所述各音叉臂的一主面上的中心部為分界線而隔開設(shè)置，在所述壓電膜的上部、下部分別具有電極，并且，至少在所述各音叉臂間所述上部電極在Y軸方向上的位置具有差異，而且，檢測(cè)部包括壓電膜，該壓電膜設(shè)置于所述音叉型振蕩器的至少一個(gè)音叉臂的至少一個(gè)一主面上，且其兩面具有電極；并且，從第一驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述各對(duì)壓電膜上的各上部電極以使在X軸方向上音叉振動(dòng)，而且，從第二驅(qū)動(dòng)電路將相位相互反轉(zhuǎn)、且振幅不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給分別隔開設(shè)置于所述各對(duì)壓電膜上的所述各上部電極，以使在X軸方向上音叉振動(dòng)的同時(shí)，所述振蕩器也在Z軸方向上振動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于所述角速度檢測(cè)電路及所述自診斷電路的功能是兼用的。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的角速度傳感器，其特征在于包括檢查端子，用于為了實(shí)施所述故障診斷而輸入來(lái)自于所述角速度傳感器外部的檢查信號(hào)，在第二驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)設(shè)置有根據(jù)來(lái)自檢查端子的輸出信號(hào)而使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅產(chǎn)生差異的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供無(wú)需在振蕩器上設(shè)置除驅(qū)動(dòng)部及檢測(cè)部以外的其他新機(jī)構(gòu)的角速度傳感器，即便其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且為小型構(gòu)造，亦能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)部故障診斷。從外部將用于實(shí)施故障診斷的檢查信號(hào)輸入到端子(54)上時(shí)，放大器(45)的放大度減小，同時(shí)因AGC電路(43)的作用而使放大器(44)的放大度增大。因此，從端子(50)、(53)可獲得振幅減小的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而從端子(51)、(52)可獲得振幅增大的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。上述多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由端子(50)至(53)，分別被提供給以音叉型振蕩器的音叉臂的中心部為分界線而隔開設(shè)置的一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極的其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極及另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極。
文檔編號(hào)G01P21/00GK1922465SQ20058000516
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者野添利幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社