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本研究では超音波ジャイロのための有限要素解析プログラムを提案・開発した。十分薄い圧電板の面内振動について、回転によるコリオリの効果を組み入れた2次元有限要素定式化を示した。開発されたプログラムを用いて、正方形をはじめX字型、円環型など二、三の形状の圧電板からなるモノリシック形超音波ジャイロについて、電気入力アドミタンス、特性、回転に伴う振動モードの変化、電圧伝達特性等の数値実験を行った。その結果、
1)コリオリの効果を厳密に組み入れた圧電ジャイロの有限要素解析の妥当性が示された
2)感度は振動周波数を基準にして決まるので、高い感度を実現するには振動周波数をできるだけ低く選ぶことが必要である
3)縮退モードでは回転により縮退が解除されて固有周波数が上下に分離するが、非縮退モードではモード分離などは生じない
4)モード分離は電気入力アドミタンス特性、検出電圧特性に大きく影響する
5)縮退モードの近傍で動作させるのが感度の点で有利である
6)モノリシック型では、縮退モードの2つの振動の温度係数が同一であるから、差動にすれば温度特性の影響を避けることができる
7)モードと電極配置を適切に選ぶことにより、支点の感度へ及ぼす影響を小さくすることができる
などのモノリシック形超音波ジャイロの基本的な動作メカニズムが明らかにされた。
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