專利名稱：角速度傳感器用音叉型振蕩器、使用此振蕩器的角速度傳感器、以及使用此角速度傳感器 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種角速度傳感器用音叉型振蕩器、一種使用此振蕩器的角速度傳感器、以及一種使用此角速度傳感器的車輛，上述角速度傳感器用音叉型振蕩器可實現穩定的音叉驅動及角速度傳感器的小型化，即使在高溫環境下使用也穩定，并且可實現對車體的高精度控制。
背景技術：
現有的此種角速度傳感器，例如，在日本專利特開平11-173850號公報中有介紹。圖4是該公報中所介紹的角速度傳感器振蕩器的平面圖。
圖4中，由硅制成的音叉型振蕩器101具有音叉臂102、103。音叉臂102、103由基部104連接。而且，在使音叉臂102、103在其X軸方向進行音叉振動的基部104上形成有驅動元件部105、106。監測元件部107、108分別形成在音叉臂102、103上，用于監測音叉臂102、103在X軸方向上發生音叉振動時的振幅。檢測元件部109、110形成在用于檢測角速度的音叉臂102、103上。
將交流信號施加至驅動元件部105、106時，音叉臂102、103在X軸方向進行音叉振動。監測元件部107、108分別設置在音叉臂102、103的較短方向的中心部的外側。
由此，監測元件部107、108中產生相互同相的交流信號。音叉臂102、103受到響應于監測元件部107、108的輸出信號的控制，從而使音叉振動達到規定的振幅。當音叉臂102、103在其X軸方向上發生音叉振動時，向其施加圍繞Z軸的角速度時，音叉臂102、103在其Y軸方向產生互相相反的彎曲。由檢測元件部109、110檢測此彎曲，可以獲知施加的角速度的大小。
在如上所述的現有的角速度傳感器中，監測元件部107、108分別設置在音叉臂102、103的中心部的外側。因此，產生相互同相的交流信號。從而，產生以下問題監測元件部107、108無法除去在X軸方向進行音叉驅動時應除去的噪聲，音叉根據混入有噪聲的監測信號而被驅動。
而且，因為驅動元件部105、106，監測元件部107、108及檢測元件部109、110必須分別獨立地設置在音叉型振蕩器101上，所以難以實現角速度傳感器的小型化。而且，因為驅動元件部105、106，監測元件部107、108及檢測元件部109、110分別獨立地設置在音叉型振蕩器101上，所以在如車輛等高溫環境下使用時，各元件的溫度變化率不同，各元件分別受到不同的經時變化，從而產生無法得到正常的角速度信號的問題。
發明內容
本發明提供一種角速度傳感器用音叉型振蕩器、一種使用此振蕩器的角速度傳感器、以及一種使用此角速度傳感器的車輛，上述角速度傳感器用音叉型振蕩器，可實現穩定的音叉驅動及角速度傳感器的小型化，即使在高溫環境下使用也可對車體進行高精度控制。
本發明的角速度傳感器用音叉型振蕩器包括具有兩個音叉臂和用于連接上述音叉臂的一個基部、且由非壓電材料制成的音叉。該角速度傳感器用音叉型振蕩器包括用于在X軸方向上激勵該音叉、以兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上的中心部為分界而分開設置其上部電極的第一壓電膜。而且，在該第一壓電膜下方形成有下部電極。第一壓電膜及其上部電極和下部電極可以在兩個音叉臂上形成。然而，第一壓電膜形成在兩個音叉臂中的一個上較為實用，且可簡化結構。并且，將相位相互反轉的驅動信號供給這些上部電極。
而且，為了監測音叉在X軸方向進行音叉振動時音叉臂在X軸方向上的振幅，以兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上的中心部為分界，形成有第二壓電膜。第二壓電膜中，其上部電極和下部電極分開形成。而且，從這些上部電極輸出相位相互反轉的監測信號。
在這樣的結構中，因為至少兩個上部電極分別形成在以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜上，所以在X軸方向上進行音叉驅動時可以除去噪聲。
而且，第二壓電膜及其上部電極和下部電極形成在兩個音叉臂中的至少一個音叉臂上。這些部件不僅可以在一個音叉臂上形成，而且可以在兩個音叉臂上形成。
根據上述的結構，能夠排除根據混入有噪聲的監測信號，向在以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜上設置的上部電極施加驅動信號的不利情況，因而能夠得到穩定的音叉驅動。
而且，對應于以音叉臂的一主面上的中心部為分界而分開形成的上部電極，第一壓電膜也以中心部為分界而分開形成。此外，對應于分開形成的第一壓電膜，其下部電極也分開形成。而且，對應于以音叉臂的一主面上的中心部為分界而分開形成的上部電極，第二壓電膜也以音叉臂的中心部為分界而分開形成。此外，對應于分開形成的第二壓電膜，其下部電極也分開形成。而且，驅動部與監測部以音叉臂的中心部為分界而相互分離、獨立地設置，所以，可向X軸方向與Z軸方向產生更高精度的振動。
而且，以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜、與設置于其上的其上部電極，以音叉臂的中心部為分界而對稱地配置。而且，在以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜上形成的其上部電極，以音叉臂的中心部為分界而對稱地配置。由此，監測部可以更高精度地除去噪聲，且能夠得到更穩定的音叉驅動。
而且，在角速度傳感器用音叉型振蕩器中，以音叉臂的中心部為分界而分別分開形成的一對上部電極、第二壓電膜及下部電極，以音叉的中心部為分界而對稱地配置。由此可實現得到更大的穩定的監測信號的作用效果。
而且，在本發明的角速度傳感器用音叉型振蕩器中，音叉是由硅制成的傳感器用音叉型振蕩器，因采用了普及且穩定的半導體處理技術，所以可以得到廉價并且具有高精度形狀的振蕩器。
而且，在角速度傳感器用音叉型振蕩器中，其上部電極以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜和上部電極以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜以及其上部電極被設置為與音叉臂的Y軸方向上的長度的中央部相比偏向基部側。由此，可實現即使存在干擾振動也可進行穩定的音叉驅動的作用效果。
而且，角速度傳感器包括角速度傳感器用音叉型振蕩器、驅動電路、以及角速度檢測電路。驅動電路包括第一放大器，分別對由以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜及在其上形成的上部電極得到的各個信號進行放大。第一放大器不僅可以是一個放大器，也可以由例如被稱作電流放大器的兩個放大裝置構成。
而且，驅動電路具有對第一放大器的輸出信號進行差動放大的差動放大器。驅動電路具有輸入差動放大器的輸出信號的AGC電路以及輸入AGC電路的輸出信號的第二放大器。第二放大器將相位相互反轉的驅動信號供給在以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜上形成的各個上部電極。
而且，與驅動電路分開設置的角速度檢測電路包括加法部，該加法部對于由第一放大器得到的各信號，或者，由第一壓電膜與形成于其上的上部電極所得到的各信號中的任一個進行加法運算，其中上述第一壓電膜在音叉臂的Z軸方向上彎曲、以音叉臂的中心部為分界而分開形成。角速度檢測電路還包括使加法部的輸出信號的相位移相的移相器，以及，根據第一放大器的輸出信號或差動放大器的輸出信號對移相器的輸出信號進行同步檢波的同步檢波器。
通過這樣的結構，不需要用于檢測角速度的結構，所以能夠實現和提供角速度傳感器的小型化。
而且，本發明的角速度傳感器包括角速度傳感器用音叉型振蕩器、驅動電路、和角速度檢測電路。驅動電路包括第一放大器，分別對由以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜與在該第二壓電膜上設置的上部電極得到的信號進行放大；以及，第一差動放大器，對上述第一放大器的輸出信號進行差動放大。第一放大器不僅可以是一個放大器，也可以由例如被稱作電流放大器的兩個放大裝置構成。
而且，驅動電路具有輸入該第一差動放大器的輸出信號的AGC電路、以及輸入該AGC電路的輸出信號的第二放大器。第二放大器將相位相互反轉的驅動信號供給以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜及形成于其上的各上部電極。
而且，與驅動電路分開設置的角速度檢測電路包括第二壓電膜，該第二壓電膜在圍繞音叉臂的Y軸施加角速度Ω時在其Z軸方向上彎曲、以音叉臂的中心部為分界而分開形成。從形成于第二壓電膜上的上部電極得到的各信號由第一放大器放大。放大后的信號由第一加法部進行加法·合成運算。
而且，角速度檢測電路包括第三放大器，該第三放大器對由第一壓電膜以及形成于其上的上部電極得到的各信號進行放大。角速度檢測電路包括對放大后的各信號進行加法·合成運算的第二加法部。由第二加法部進行加法·合成運算后的信號由第二差動放大器進行放大。第二差動放大器的輸出信號被輸入至移相器，僅以規定的相位進行移相。角速度檢測電路包括同步檢波器，該同步檢波器根據第一放大器的輸出信號或者第一差動放大器的輸出信號，對移相器的輸出信號進行同步檢波。通過這樣的結構，不需另外增加用于檢測角速度的電路部，也可實現能夠檢測更大的角速度信號的作用效果。
而且，本發明的車輛將角速度傳感器用作對于橫擺角速度(yawrate)、橫搖(rolling)、縱搖(pitching)中的至少一個進行檢測的傳感器。因為，角速度傳感器中，執行驅動的部分、檢測用于控制驅動的基準信號(監測信號)的部分、以及檢測角速度信號的部分為共用元件，所以，像車輛那樣在高溫環境下使用時，即使構成角速度傳感器的電氣元件產生經時變化，也可保持溫度變化率大致相同，因此，可實現角速度信號實際上不受影響的作用效果。
圖1是本發明的實施方式的角速度傳感器用音叉型振蕩器的分解立體圖。
圖2是圖1所示的振蕩器的2-2截面圖。
圖3是使用該振蕩器的角速度傳感器電路圖。
圖4是現有的角速度傳感器的振蕩器的平面圖。
附圖標記說明1音叉型振蕩器10a、10b 音叉臂11a、12a、13a、14a 上部電極11b、12b 第一壓電膜11c、12c、13c、14c 下部電極11d、12d、13d、14d 導電部13b、14b 第二壓電膜18 基部30、31 中心部32、33 一主面40a、40b 電流放大器41 第一差動放大器42 全波整流電路43 AGC電路44 放大器45 反相放大器46 驅動電路60 加法部65 移相器66 同步檢波器67 低通濾波器68 端子69 角速度檢測電路具體實施方式
以下參照附圖對本發明的一個實施方式進行說明。
(實施方式)圖1是本發明的實施方式的角速度傳感器用音叉型振蕩器的分解立體圖，圖2是圖1所示的振蕩器的2-2截面圖，圖3是使用該振蕩器的角速度傳感器的電路框圖。
圖1中，本發明的角速度傳感器用音叉型振蕩器1包括由例如硅等非壓電材料構成的音叉臂10a、10b。在音叉臂10a、10b的長度方向，即，在正視圖1時的Y軸方向，其下方部由基部18連接。在音叉臂10a、10b的較短方向、即X軸方向的大致中心位置，表示有其中心部30、31。而且，在音叉臂10a、10b的長度方向的面上分別表示有一主面32、33。
在此，著眼于音叉臂10a。下部電極11c、12c以中心部30為分界而大致對稱地分開形成在音叉臂10a的一主面32上。第一壓電膜11b、12b通過對由PZT形成的膜面在垂直方向上進行極化處理而分別形成于下部電極11c、12c上。上部電極11a、12a具有作為驅動電極的功能，并分別形成于第一壓電膜11b、12b上。而且，導電部11d、12d分別與上部電極11a、12a連接，并且，它們被配置在音叉臂10a的下方端部側，即，接近基部18的位置。
其次，著眼于音叉臂10b。下部電極13c、14c以中心部31為分界而分開形成在音叉臂10b的一主面上。第二壓電膜13b、14b都是通過對由PZT形成的膜面在垂直方向上進行極化處理而分別形成于下部電極11c、12c上。上部電極13a、14a是用于得到監測信號及角速度檢測信號的上部電極，且分別形成于第二壓電膜13b、14b上。
而且，導電部13d、14d分別與上部電極13a、14a連接，且被設置在音叉臂10b的下方端部，即接近基部18的位置。而且，導電部13d、14d與導電部11d、12d夾住基部18大致對稱地配置。
設置于音叉臂10a上的驅動部，由上部電極11a、12a，第一壓電膜11b、12b及下部電極11c、12c構成。這些驅動部以中心部30為分界而相互對稱地成對配置。同樣，在音叉臂10b上也以中心部31為分界而相互對稱地配置有上部電極13a、14a，第二壓電膜13b、14b及下部電極13c、14c。音叉臂10a與10b，以音叉型振蕩器1的中心部1c為分界而左右對稱地配置。
另外，圖1所示的音叉型振蕩器1的結構是，在兩個音叉臂中的一個、即音叉臂10a上，配設有第一壓電膜11b、12b及其上部電極11a、12a和下部電極11c、12c。而且，在另一個音叉臂，即音叉臂10b上，配設有第二壓電膜13b、14b及其上部電極13a、14a和下部電極13c、14c。然而，本領域的技術人員能夠在設計事項的范圍內對這些配置的組合進行多種選擇。例如，可以不是在兩個音叉臂的一個上，而是在兩個音叉臂上形成第一壓電膜及第二壓電膜中的至少一個。
而且，在圖1中，作為驅動電極的上部電極11a、12a形成在一個音叉臂10a上，獲取監測信號及角速度檢測信號的上部電極13a、14a形成在另一個音叉臂10b上，這些電極相互分離且獨立地形成。然而，這些電極也可以形成在同一個音叉臂上。
圖2是圖1所示的音叉型振蕩器1的2-2截面圖。對與圖1所示相同的部分使用相同的符號。在正視圖2時，左側所示的音叉臂10a以其中心部30為分界，具有其外側30a和其內側30b。而且，音叉臂10a具有一主面32。在音叉臂10a的外側30a的一主面32上形成有下部電極11c。在下部電極11c上，形成有通過對由PZT形成的膜面在垂直方向上進行極化處理而形成的壓電膜11b，在其上形成有作為驅動電極的上部電極11a。
同樣，在音叉臂10a的內側30b的一主面32上，以如下順序形成有下部電極12c、經極化處理的壓電膜12b、以及上部電極12a。
此外，在正視圖2時，右側所示的音叉臂10b以中心部31為分界，具有其外側31a與其內側31b。而且，音叉臂10b具有一主面33。在音叉臂10b的外側31a的一主面33上形成有下部電極13c。在下部電極13c上，形成有通過對由PZT形成的膜面在垂直方向上進行極化處理而形成的壓電膜13b，在其上形成有作為驅動電極的上部電極13a。
同樣，在音叉臂10b的內側31b的一主面33上，以如下順序形成有下部電極14c、經極化處理的壓電膜14b、以及上部電極14a。
檢測部由設置在音叉臂10a的一主面32上的下部電極(未圖示)、設置在該下部電極上的通過對由PZT形成的膜面在垂直方向進行極化處理而得到的壓電膜(未圖示)、以及設置在該壓電膜上的上部電極(未圖示)構成。同樣，在音叉臂10b的一主面33上，也由下部電極(未圖示)、設置在該下部電極上的通過對由PZT形成的膜面在垂直方向進行極化處理而得到的壓電膜(未圖示)、以及設置在該壓電膜上的上部電極(未圖示)構成。
這樣的檢測部，以音叉型振蕩器1的中心部1c為分界，而在左右音叉臂10a、10b上大致對稱地構成。
同樣，在監測電極17下方也形成有下部電極(未圖示)以及通過對由PZT形成的膜面在垂直方向進行極化處理而得到的壓電膜(未圖示)。
圖3是本發明的角速度傳感器電路。角速度傳感器電路由音叉型振蕩器1、驅動電路46及角速度檢測電路69三部分構成。在正視圖3時，左上側所示的音叉型振蕩器1的基本結構與圖1所示的結構相同，因此省略詳細說明。
在正視圖3時，下方中間部分所示的驅動電路46包括電流放大器40a、40b，第一差動放大器41，全波整流器42，AGC電路43，放大器44及反相放大器45。
從設置在音叉臂10a下方端部側的導電部13d將信號輸入到電流放大器40a中。從導電部14d將信號輸入到電流放大器40b中。另外，電流放大器40a及40b并非各自獨立的放大器，可以將它們組合作為第一放大器。
于是，作為第一放大器中的一個的電流放大器40a的輸出信號被輸入到第一差動放大器41的一個輸入端。另一個輸入端中，輸入第一放大器中的電流放大器40b的輸出信號。第一差動放大器41的輸出信號被輸入至AGC電路43及全波整流器42中。AGC電路43控制驅動信號的振幅，使得音叉臂10a、10b在其X軸方向上音叉振動的振幅大小被設定為規定值。全波整流器42使第一差動放大器41的輸出信號整流平滑。AGC電路43的輸出信號被輸入到放大器44中。放大器44的輸出信號例如是正的驅動信號，此驅動信號經由導電部11d供給上部電極11a。放大器44的輸出信號也輸入至反相放大器45中。作為反相放大器45的輸出信號，取出例如負的驅動信號，此驅動信號經由導電部12d供給上部電極12a。供給上部電極11a、12a的各個驅動信號的相位相互反轉，即有180°的相位差，上述各驅動信號的振幅被設定為大致相同。
在正視圖3時，右上側所示的角速度檢測電路69包括加法部60、移相器65、同步檢波器66、低通濾波器67及端子68。向加法部60中輸入來自構成驅動電路46的一部分的電流放大器40a及電流放大器40b的兩個輸出信號，對這些輸出信號進行加法·合成。由加法部60進行加法運算后得到的合成信號的相位在移相器65中以規定大小進行移相。移相器65的輸出信號被輸入至同步檢波器66中。而且，第一差動放大器41的輸出信號被輸入至同步檢波器66中，基于此輸出信號對移相器65的輸出信號進行同步檢波。同步檢波器66的輸出信號被輸入至低通濾波器67中。
其次，參照圖3說明本發明的角速度傳感器的音叉振動的動作。供給形成于音叉型振蕩器1一側的上部電極11a的正驅動信號和供給上部電極12a的負驅動信號的相位保持相互反轉的關系，即保持相位差為180°，上述驅動信號的振幅的大小被設定為大致相同。
根據這樣的條件設定，例如以音叉臂10a的中心部30為分界，壓電膜11b在音叉臂10a的Y軸方向彎曲時，會產生使音叉臂10a在X軸方向(向外)彎曲的力。同時，也產生在Z軸方向(從里向外方向)彎曲的力。而且，以音叉臂10a的中心部30為分界，壓電膜12b在Y軸方向伸長，從而產生使音叉臂10a在X軸方向(向外)彎曲的力。同時，也產生在Z軸方向(從里向外的方向)彎曲的力。結果，以音叉臂10a的中心部30為分界，使音叉臂10a的左右部分在Z軸方向上相互反向地彎曲的力平衡且抵消，從而引起向X軸方向(向外)的振動。
而且，當音叉臂10a進行上述的動作時，音叉臂10b因音叉振動，而向與音叉臂10a相反的X軸方向(向外)振動。從而，以音叉臂10b的中心部31為分界，第二壓電膜13b在Y軸方向上收縮，相反，第二壓電膜14b在Y軸方向上伸長。由此，在上部電極13a、14a上產生相位依據音叉振動的振幅而相互反轉、且相同大小的電荷。
上部電極13a、14a上所產生的電荷分別由電流放大器40a、40b放大后，它們的輸出信號由第一差動放大器41放大。由此，可得到用于監測音叉振動的放大的大的監測信號。另外，因為上部電極13a與上部電極14a以音叉臂10b的中心部31為分界而對稱地配置，從而能夠除去在X軸方向上音叉驅動時所產生的噪聲。
因此，可避免監測信號中混入噪聲、受其影響的驅動信號被供給上部電極11a、12a這樣的不利情況，從而能夠得到穩定的音叉驅動。而且，即使因為干擾而導致音叉臂10b在Z軸方向產生一定程度的彎曲，由于在上部電極13a、14a上產生同相且相同大小的電荷，這些電荷也被消除，因此不會對在X軸方向進行音叉驅動的動作產生不良影響。
其次，對角速度信號的檢測原理加以說明。音叉臂10a、10b在其XY面內音叉振動時，若被施加圍繞Y軸的角速度Ω，則音叉臂10a、10b因為科里奧利(Corioli)力而在Z軸方向上相互相反地彎曲。從而，在形成于音叉臂10b上的上部電極13a、14a上，基于科里奧利力，而產生同相且相同大小的電荷。在上部電極13a、14a上所產生的電荷，在由電流放大器40a、40b分別放大后，由加法部60對兩者的輸出信號進行加法運算，且將相加后的信號輸入至移相器65。同步檢波器66根據第一差動放大器41的輸出信號，對移相器65的輸出信號進行同步檢波。同步檢波器66的輸出信號通過低通濾波器67，作為角速度信號從端子68導出到外部。
根據這樣的結構，相位相互反轉且大小相等的電荷，由加法部60對電流放大器40a、40b的輸出信號進行加法運算而消除，所以能夠提取基于科里奧利力的信號，作為根據在X軸方向上音叉振動的振幅而在上部電極13a、14a上產生的監測信號。而且，根據這樣的結構，不需要用于檢測角速度的結構，因此可實現角速度傳感器的小型化。
而且，本發明中，對于在音叉臂10b上設置用于檢測監測信號的檢測部的例子進行了說明。然而，還可以在音叉臂10a上再設置一對用于檢測監測信號的檢測部。由此，可得到更大且穩定的監測信號。
而且，本發明中，對于從設置在音叉臂10b上的上部電極13a、14a檢測角速度的結構進行了說明。同樣，也可以采用從設置在音叉臂10a上的上部電極11a、12a檢測角速度的結構。而且，由電流放大器40a、40b分別對在Z軸方向上發生彎曲的音叉臂10b上設置的上部電極13a、14a所輸出的輸出信號進行放大后，通過加法部60對來自電流放大器40a、40b的各個輸出信號進行加法運算，能夠得到第一加法信號。
而且，在Z軸方向并且在與音叉臂10b相反的方向上彎曲的音叉臂10a上設置的上部電極11a、12a的輸出信號，由作為第三放大器的電流放大器(未圖示)分別放大后，由加法部60以外的加法部(未圖示)對來自這些電流放大器的各個輸出信號進行加法運算，從而能夠得到第二加法信號。
由第二差動放大器(未圖示)差動放大上述的第一加法信號與第二加法信號，將此第二差動放大器的輸出信號輸入至移相器65中。然后，由同步檢波器66根據第一差動放大器41的輸出信號對移相器65的輸出信號進行同步檢波。但也可以是這樣的結構同步檢波器66的輸出信號通過低通濾波器67，并且作為角速度信號從端子68輸出到外部。
由此，不需增加用于檢測角速度的電路部，就能夠檢測出更大的角速度信號。
而且，本發明中，對于在一個音叉臂上設置驅動部的例子進行了說明。但是，驅動部只要設置在至少一個音叉臂的至少一主面上即可。同樣，監測部也只要設置在至少一個音叉臂的一主面上即可。
而且，對于在一個音叉臂上以其中心部為分界而分別獨立設置驅動部和監測部的例子進行了說明。然而，只要它們的至少上部電極以音叉臂上的中心部為分界而分開設置即可。而且，只要驅動部、監測部都以音叉臂的中心部為分界而分別獨立地設置，就能夠在X軸方向與Z軸方向上產生更高精度的振動。
而且，因為采用將驅動部、監測部配置在與音叉臂的長度方向、即Y軸方向的長度的中心部的位置相比更接近基部側的結構，因此穩定性高，即使存在干擾振動也能夠進行穩定的音叉驅動。
而且，對于從使用一般常用的半導體處理技術可以得到廉價且具有高精度形狀的振蕩器的觀點出發，采用作為非壓電材料之一的硅作為音叉型振蕩器的例子進行了說明。然而，并不限于此。例如也可使用金剛石(diamond)、溶融石英、氧化鋁、GaAs等。而且，還可使用水晶、LiTaO3、LiNbO3等壓電材料。
而且，本發明的角速度傳感器，對控制驅動的基準信號(監測信號)進行檢測的部分與對角速度信號進行檢測的部分為共用元件。在車輛那樣的高溫環境下，用作對橫擺角速度、橫搖、縱搖中的至少任一個進行檢測的傳感器的情況下，即使元件受到經時變化的影響，也可使各元件的溫度變化保持一致。因此，因為角速度信號可將溫度變化的影響抑制為較低，從而可以實現對車體進行極高精度控制的車輛或者能夠達到高安全性的車輛。另外，當角速度傳感器中執行驅動的部分與檢測角速度信號的部分為共用元件時，也是一樣。
產業上的可利用性本發明的角速度傳感器用音叉型振蕩器、使用此振蕩器的角速度傳感器、以及使用此角速度傳感器的車輛，可實現穩定的音叉驅動，達到角速度傳感器的小型化，并且，即使在高溫環境下使用，也可實現對車體的高精度控制，因此其產業上的利用價值較高。
權利要求
1.一種角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于，包括音叉，具有兩個音叉臂和用于連接所述音叉臂的基部，且由非壓電材料制成；第一壓電膜，用于在X軸方向上激勵所述音叉，其上部電極以所述兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上的中心部為分界而分開設置；和第二壓電膜，用于在所述上部電極被供給相位相互反轉的驅動信號、所述音叉在X軸方向上進行音叉振動時，監測所述音叉臂在X軸方向的振幅，其上部電極以所述兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上的中心部為分界而分開形成，并且從所述上部電極至少輸出相位相互反轉的監測信號。
2.根據權利要求1所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于，包括在所述兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上以其中心部為分界而分開形成的第一壓電膜及其上部電極和下部電極；和在所述兩個音叉臂中的至少一個音叉臂的一主面上以其中心部為分界而分開形成的第二壓電膜及其上部電極和下部電極。
3.根據權利要求1所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于所述第二壓電膜及其上部電極以所述音叉型振蕩器的中心部為分界，在所述兩個音叉臂的一個和另一個上對稱地形成。
4.根據權利要求1所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于所述第一壓電膜及其上部電極和下部電極形成在所述兩個音叉臂的一個音叉臂上，所述第二壓電膜及其上部電極和下部電極形成在所述兩個音叉臂的另一個音叉臂上。
5.根據權利要求4所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于以所述一個音叉臂的中心部為分界而對稱地形成一對所述第一壓電膜及其上部電極。
6.根據權利要求4所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于以所述一個音叉臂的中心部為分界而對稱地形成一對所述第二壓電膜及其上部電極。
7.根據權利要求1所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于所述音叉由硅制成。
8.根據權利要求1～3中任一項所述的角速度傳感器用音叉型振蕩器，其特征在于所述第一壓電膜及其上部電極以及第二壓電膜及其上部電極中的至少所述兩個電極，被配置為從音叉臂的Y軸方向的長度的中心部向著基部側。
9.一種角速度傳感器，其特征在于包括角速度傳感器用音叉型振蕩器、驅動電路、和角速度檢測電路，所述驅動電路包括第一放大器，分別對由以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜及在其上形成的上部電極得到的各個信號進行放大；差動放大器，對所述第一放大器的輸出信號進行差動放大；AGC電路，所述差動放大器的輸出信號被輸入該電路；和第二放大器，所述AGC電路的輸出信號被輸入該第二放大器，并且，將相位相互反轉的驅動信號供給在以所述音叉臂的中心部為分界而分開形成的所述第一壓電膜上形成的各個上部電極，所述角速度檢測電路包括加法部，對由所述第一放大器得到的各個信號或者由上部電極得到的各個信號中的任一個進行加法運算，其中所述上部電極形成于以在所述音叉臂的Z軸方向上彎曲的所述音叉臂的中心部為分界而分開形成的第一壓電膜上；移相器，對所述加法部的輸出信號的相位進行移相；和同步檢波器，根據所述第一放大器的輸出信號或所述差動放大器的輸出信號，對所述移相器的輸出信號進行同步檢波。
10.一種角速度傳感器，其特征在于包括角速度傳感器用音叉型振蕩器、驅動電路、和角速度檢測電路，所述驅動電路包括第一放大器，分別對由以音叉臂的中心部為分界而分開形成的第二壓電膜及在其上形成的上部電極得到的信號進行放大；第一差動放大器，對所述第一放大器的輸出信號進行差動放大；AGC電路，所述第一差動放大器的輸出信號被輸入該電路；和第二放大器，所述AGC電路的輸出信號被輸入該第二放大器，并且將相位相互反轉的驅動信號供給在以所述音叉臂的中心部為分界而分開形成的所述第一壓電膜上設置的各個上部電極，所述角速度檢測電路包括第一加法部，對由所述第一放大器得到的各個信號進行加法運算；第三放大器，對由在所述第一壓電膜上形成的各個上部電極得到的各個信號進行放大；第二加法部，對由所述第三放大器放大的信號進行加法運算；第二差動放大器，對所述第二加法部中的加法信號進行差動放大；移相器，對所述第二差動放大器的輸出信號的相位進行移相；和同步檢波器，根據所述第一放大器的輸出信號或者所述第一差動放大器的輸出信號，對所述移相器的輸出信號進行同步檢波。
11.一種車輛，將權利要求9或10所述的角速度傳感器用作對橫擺角速度、橫搖、縱搖中的至少任一個進行檢測的傳感器。
全文摘要
本發明提供一種可實現音叉的穩定驅動和角速度傳感器的小型化并且即使在高溫環境下使用也可對車體進行高精度控制的角速度傳感器用音叉型振蕩器、一種使用此振蕩器的角速度傳感器、和一種使用此角速度傳感器的車輛。由電流放大器(40a)、(40b)分別對從設置在音叉臂(10b)上的上部電極(13a)、(14a)得到的電荷進行放大。由第一差動放大器(41)差動放大上述已放大的信號，并將此已放大的信號用作音叉驅動用的監測信號。將由加法部(60)對來自電流放大器(40a)、(40b)的輸出信號進行加法運算后得到的加法信號，用作角速度檢測用的信號。
文檔編號G01C19/56GK1930447SQ20058000712
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月1日 優先權日2004年3月5日
發明者大內智, 山本毅, 相澤宏幸 申請人:松下電器產業株式會社
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
