マイクロマシニングによる弾性表面波ジャイロスコープの研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555424
• Section: 試験
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 樋口 俊郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10111569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 歩 住友精密機械工業(株), 商品開発部, センサグループ副参事 ; 黒澤 実 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70170090)
• Keywords: ジャイロセンサ / マイクロセンサ / 弾性表面波 / レイリー波 / ニオブ直交リチウム / 圧電センサ / 電気機械変換器 / 圧電トランスデューサ

Research Abstract

圧電基板として127.8度Ycut,LiNbO3を用い、周波数を15MHz、振動モードをレイリー波として、ジャイロセンサを設計した。表面電極は、駆動用電極と、検出用電極、およびそれぞれの反射器を直交して配置し、その交差部に、摂動電極を配置している。定在波励起用の櫛形電極1組と反射器を2組、これに対して、2次波を検出するための電極と反射器が2組ずつ向かい合ったものが、直交して配置してある。それぞれの電極が交差した領域でのコリオリ力による2次的に発生する表面波を検出するのが、このセンサの原理である。通常ではこれらの波動はお互いに打ち消しあって、外から観測することはできない。しかし、このセンサでは、1波長間隔で分散配置された摂動電極により、特定な位相関係の波動だけを強く励振することで、検出可能な構造としている。電極はアルミおよびクロムで製作された。電極全体の大きさは、42×27mm^2である。
等価回路による動作解析の結果、2πrad/sの回転角速度で、1Vの駆動電圧に対して、数十μVの出力が得られることがわかった。