JPH01232267A - 振動加速度センサ - Google Patents
振動加速度センサInfo
- Publication number
- JPH01232267A JPH01232267A JP63058741A JP5874188A JPH01232267A JP H01232267 A JPH01232267 A JP H01232267A JP 63058741 A JP63058741 A JP 63058741A JP 5874188 A JP5874188 A JP 5874188A JP H01232267 A JPH01232267 A JP H01232267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- bonded
- plate
- vibrator
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は圧電材料の電気機械変換特性を利用し、物体の
振動やそれによって生じる加速度を検出する振動加速度
センサに関するものである。
振動やそれによって生じる加速度を検出する振動加速度
センサに関するものである。
従来の技術
従来、振動物体における弾性振動を検出する圧電型振動
加速度センサとして、圧電素子の厚さ方向の圧縮、引っ
張り力を利用した縦効果型とせんだん力を利用したせん
だん効果型が一般的であるが、振動物体の固有振動数に
共振周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する、あ
るいは所定周波数領域の振動成分を検出し、低周波にお
ける感度向上を図った場合には、横効果型、すなわち屈
曲振動モードを利用した片持ち梁型構造の振動子が広（
知られている。片持ち梁型構造を取る振動加速度センサ
の場合、振動子の一端固定という固定条件の実現が難し
いが、特開昭５９−７０９２３号公報に示されているよ
うな振動検出部分である片持ち梁型構造の屈曲振動子を
円板等の板状貼り合わせ圧電素子中に切り込みを設けて
作りこみ、前記屈曲振動子はその一端において貼り合わ
せ板状圧電素子と一体であり屈曲振動子の周囲を固定支
持することにより、固定条件の安定化が図られているも
のがある。
加速度センサとして、圧電素子の厚さ方向の圧縮、引っ
張り力を利用した縦効果型とせんだん力を利用したせん
だん効果型が一般的であるが、振動物体の固有振動数に
共振周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する、あ
るいは所定周波数領域の振動成分を検出し、低周波にお
ける感度向上を図った場合には、横効果型、すなわち屈
曲振動モードを利用した片持ち梁型構造の振動子が広（
知られている。片持ち梁型構造を取る振動加速度センサ
の場合、振動子の一端固定という固定条件の実現が難し
いが、特開昭５９−７０９２３号公報に示されているよ
うな振動検出部分である片持ち梁型構造の屈曲振動子を
円板等の板状貼り合わせ圧電素子中に切り込みを設けて
作りこみ、前記屈曲振動子はその一端において貼り合わ
せ板状圧電素子と一体であり屈曲振動子の周囲を固定支
持することにより、固定条件の安定化が図られているも
のがある。
発明が解決しようとする課題
このような従来の圧電型振動加速度センサでは、加速度
のような機械力を検出すると同時に、周囲の温度変化に
対し電荷を発生する。圧電材料がもつ焦電効果によるも
ので、電荷発生は次式で与えられる。
のような機械力を検出すると同時に、周囲の温度変化に
対し電荷を発生する。圧電材料がもつ焦電効果によるも
ので、電荷発生は次式で与えられる。
ｄＱ／ｄｔ＝に−ｄＴ／ｄｔ （１）ここでＱは電
荷、Ｔは温度、ｔは時間、モしてｋは比例定数を表す。
荷、Ｔは温度、ｔは時間、モしてｋは比例定数を表す。
即ち、この電荷の発生は検出すべき加速度によって発生
した電荷と区別することが不可能であり、加速度の検出
に大きな誤差をもたらす。圧電材料を２枚貼り合わせた
構造の加速度センサは分極軸方向が互いに逆となるよう
貼り合わせ、上下面を信号取り出し電極とする直列型、
及び分極軸方向を揃え、上下面電極の導通をとり貼り合
わせ面電極と共に信号取り出し電極とした並列型では、
理論的には前記発生電荷を打ち消しあうことができるが
、従来の加速度センサでは圧電材料への熱の伝わり方が
不均一で、かつ加速度検出部分である屈曲振動モード振
動子からの信号取り出し部分等による非対称な電極によ
り、過酷な温度条件下では焦電による発生電荷を相殺し
きれず出力信号が現れ、高精度な加速度センサを供給で
きなかった。
した電荷と区別することが不可能であり、加速度の検出
に大きな誤差をもたらす。圧電材料を２枚貼り合わせた
構造の加速度センサは分極軸方向が互いに逆となるよう
貼り合わせ、上下面を信号取り出し電極とする直列型、
及び分極軸方向を揃え、上下面電極の導通をとり貼り合
わせ面電極と共に信号取り出し電極とした並列型では、
理論的には前記発生電荷を打ち消しあうことができるが
、従来の加速度センサでは圧電材料への熱の伝わり方が
不均一で、かつ加速度検出部分である屈曲振動モード振
動子からの信号取り出し部分等による非対称な電極によ
り、過酷な温度条件下では焦電による発生電荷を相殺し
きれず出力信号が現れ、高精度な加速度センサを供給で
きなかった。
そこで、本発明は温度変化により生じる出力信号を低減
させ、高精度な振動加速度センサを供給しようとするも
のである。
させ、高精度な振動加速度センサを供給しようとするも
のである。
課題を解決するための手段
厚さ方向に分極軸を有し、上下面に電極を有する板状圧
電素子２枚を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子と
、前記貼り合わせ圧電素子に切り抜きを設けることによ
り形成された矩形状、放物状あるいは三角状の屈曲振動
モード振動子と、前記屈曲振動モード振動子の周囲を熱
伝導率の大きな材料で挟持固定する固定部材から構成さ
れ、前記板状圧電素子の上下面それぞれに対称形となる
電極を形成し、かつ前記屈曲振動モード振動子部分のみ
分極されているいる。
電素子２枚を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子と
、前記貼り合わせ圧電素子に切り抜きを設けることによ
り形成された矩形状、放物状あるいは三角状の屈曲振動
モード振動子と、前記屈曲振動モード振動子の周囲を熱
伝導率の大きな材料で挟持固定する固定部材から構成さ
れ、前記板状圧電素子の上下面それぞれに対称形となる
電極を形成し、かつ前記屈曲振動モード振動子部分のみ
分極されているいる。
作用
屈曲振動モード振動子の周囲上下面を熱伝導率の大きな
材料で挟持固定することから、周囲からの熱は振動子に
対してほぼ均一に伝達され、場所による温度勾配を低減
させている。さらに、板状圧電素子の上下面それぞれに
対称形となる電極を形成しているので電極部分までの熱
の伝わりがたが同じであり、かつ屈曲振動モード振動子
部分のみ分極していることから、圧電素子に僅かな温度
勾配を生じたとしても焦電による電荷の発生は分極され
ている屈曲振動モード振動子部分であり、２枚の圧電素
子が全く対称なことから電荷は相殺されてしまう。この
ように、温度変化により生じる出力信号を低減させ、加
速度のみを高精度に検出できる。
材料で挟持固定することから、周囲からの熱は振動子に
対してほぼ均一に伝達され、場所による温度勾配を低減
させている。さらに、板状圧電素子の上下面それぞれに
対称形となる電極を形成しているので電極部分までの熱
の伝わりがたが同じであり、かつ屈曲振動モード振動子
部分のみ分極していることから、圧電素子に僅かな温度
勾配を生じたとしても焦電による電荷の発生は分極され
ている屈曲振動モード振動子部分であり、２枚の圧電素
子が全く対称なことから電荷は相殺されてしまう。この
ように、温度変化により生じる出力信号を低減させ、加
速度のみを高精度に検出できる。
実施例
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の振動加速度センサの一実施例を示す
分解斜視図である。厚さ方向に分極軸を有し、上下面そ
れぞれに対称形となる電極を形成した板状圧電素子２．
３を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子１に、レー
ザ加工等によって一コ″の字状の切り抜き４（スリット
）を形成し、スリット４で囲まれた部分は片持ち梁型構
造の屈曲振動モード振動子５となる。板状圧電素子２．
３の分極軸方向が互いに逆となるごと（貼り合わせた直
列型の場合、屈曲振動モード振動子５の上下面電極が出
力取り出し用電極となる。板状圧電素子２．３の分極軸
方向を揃えて貼り合わせた並列型の場合は、屈曲振動モ
ード振動子５の上下面電極の導通を図り、貼り合わせ面
電極と共に出力取り出し用電極となる。屈曲振動子５の
上下部分に空間ができるように、屈曲振動子５の周囲を
熱伝導率の大きな金属等からなる固定部材６．７で挟み
込み、接着等により固定したものである。このような構
造を取ることにより、周囲からの熱は加速度検出部分で
ある屈曲振動子５に対してほぼ均−に伝達され、場所に
よる温度勾配を低減させている。第２図は、板状圧電素
子２の上下面電極を示した平面図である。斜線で示した
電極２ａ。
分解斜視図である。厚さ方向に分極軸を有し、上下面そ
れぞれに対称形となる電極を形成した板状圧電素子２．
３を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子１に、レー
ザ加工等によって一コ″の字状の切り抜き４（スリット
）を形成し、スリット４で囲まれた部分は片持ち梁型構
造の屈曲振動モード振動子５となる。板状圧電素子２．
３の分極軸方向が互いに逆となるごと（貼り合わせた直
列型の場合、屈曲振動モード振動子５の上下面電極が出
力取り出し用電極となる。板状圧電素子２．３の分極軸
方向を揃えて貼り合わせた並列型の場合は、屈曲振動モ
ード振動子５の上下面電極の導通を図り、貼り合わせ面
電極と共に出力取り出し用電極となる。屈曲振動子５の
上下部分に空間ができるように、屈曲振動子５の周囲を
熱伝導率の大きな金属等からなる固定部材６．７で挟み
込み、接着等により固定したものである。このような構
造を取ることにより、周囲からの熱は加速度検出部分で
ある屈曲振動子５に対してほぼ均−に伝達され、場所に
よる温度勾配を低減させている。第２図は、板状圧電素
子２の上下面電極を示した平面図である。斜線で示した
電極２ａ。
２ｂは、スリット４の長手方向に対称軸を持ち、スリッ
ト４で囲まれた部分の電極からの信号取り出し部分は上
下面で異なり、対向しないように配置しである。このた
め分極時にスリットで囲まれた部分以外には高電圧がか
からないので完全に分極されないことになり、焦電効果
による電荷の発生が低減される。さらに、板状圧電素子
の上下面それぞれに対称形となるように電極が形成され
ているので電極部分までの熱の伝わりがたが同じであり
、かつ屈曲振動子５部分のみ分極されていることから、
圧電素子に僅かな温度勾配を生じたとしても焦電による
電荷の発生は分極されている屈曲振動子部分であり、各
圧電素子の温度変化による発生電荷が等しくなるので直
列型でも並列型でも発生電荷は相殺されてしまう。この
ように、温度変化により生じる出力信号を低減させ、加
速度のみを高精度に検出できる。
ト４で囲まれた部分の電極からの信号取り出し部分は上
下面で異なり、対向しないように配置しである。このた
め分極時にスリットで囲まれた部分以外には高電圧がか
からないので完全に分極されないことになり、焦電効果
による電荷の発生が低減される。さらに、板状圧電素子
の上下面それぞれに対称形となるように電極が形成され
ているので電極部分までの熱の伝わりがたが同じであり
、かつ屈曲振動子５部分のみ分極されていることから、
圧電素子に僅かな温度勾配を生じたとしても焦電による
電荷の発生は分極されている屈曲振動子部分であり、各
圧電素子の温度変化による発生電荷が等しくなるので直
列型でも並列型でも発生電荷は相殺されてしまう。この
ように、温度変化により生じる出力信号を低減させ、加
速度のみを高精度に検出できる。
第３図は、本発明による他の一実施例を示す貼り合わせ
圧電素子部分の斜視図である。板状圧電素子２．３を熱
膨張係数が同等あるいは近傍のコバールあるいは４２％
Ｎｉ−Ｆｅ等の金属薄板を挟んで貼り合わせた構造の貼
り合わせ圧電素子１を用いることにより、落下等の衝撃
に対し強（することができる。
圧電素子部分の斜視図である。板状圧電素子２．３を熱
膨張係数が同等あるいは近傍のコバールあるいは４２％
Ｎｉ−Ｆｅ等の金属薄板を挟んで貼り合わせた構造の貼
り合わせ圧電素子１を用いることにより、落下等の衝撃
に対し強（することができる。
発明の効果
本発明によれば、振動加速度検出部分である圧電振動子
への熱伝達を均一化でき、焦電による電荷の発生は分極
されている屈曲振動子部分のみなので各圧電素子の温度
変化による発生電荷が等しくなり、直列型でも並列型で
も発生電荷は相殺されてしまい、振動加速度を精度よく
検出することができる。
への熱伝達を均一化でき、焦電による電荷の発生は分極
されている屈曲振動子部分のみなので各圧電素子の温度
変化による発生電荷が等しくなり、直列型でも並列型で
も発生電荷は相殺されてしまい、振動加速度を精度よく
検出することができる。
第１図は本発明の一実施例の振動加速度センサを示す分
解斜視図、第２図は板状圧電素子の上下面電極を示した
平面図、第３図は他の実施例を示す斜視図である。 １．１′・・・貼り合わせ圧電素子、２．３・・・板状
圧電素子、２ａ、２ｂ・・・電極、４・・・スリット、
６．７・・・固定部材、８・・・金属薄板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第２図 ＼２ｂ 尊３図
解斜視図、第２図は板状圧電素子の上下面電極を示した
平面図、第３図は他の実施例を示す斜視図である。 １．１′・・・貼り合わせ圧電素子、２．３・・・板状
圧電素子、２ａ、２ｂ・・・電極、４・・・スリット、
６．７・・・固定部材、８・・・金属薄板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名第２図 ＼２ｂ 尊３図
Claims (2)
- （１）厚さ方向に分極軸を有し、上下面に電極を有す
る板状圧電素子２枚を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧
電素子と、前記貼り合わせ圧電素子に切り抜きを設ける
ことにより形成された屈曲振動モード振動子と、前記屈
曲振動モード振動子の周囲を熱伝導率の大きな材料で挟
持固定する固定部材から構成され、前記板状圧電素子の
上下面それぞれに対称形となる電極を形成し、かつ前記
屈曲振動モード振動子部分のみ分極されていることを特
徴とする振動加速度センサ。 - （２）厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚を
、前記圧電素子と熱膨張係数が同等あるいは近傍の金属
薄板を挟んで貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
動加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63058741A JPH01232267A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 振動加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63058741A JPH01232267A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 振動加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232267A true JPH01232267A (ja) | 1989-09-18 |
Family
ID=13092949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63058741A Pending JPH01232267A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 振動加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01232267A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911727B1 (en) | 1995-06-06 | 2005-06-28 | Analog Devices, Inc. | Package for sealing an integrated circuit die |
| WO2007132588A1 (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 加速度センサ |
| JP2017096908A (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 圧電衝撃センサー及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63058741A patent/JPH01232267A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911727B1 (en) | 1995-06-06 | 2005-06-28 | Analog Devices, Inc. | Package for sealing an integrated circuit die |
| US7508064B2 (en) | 1995-06-06 | 2009-03-24 | Analog Devices | Package for sealing an integrated circuit die |
| US7563632B2 (en) | 1995-06-06 | 2009-07-21 | Analog Devices, Inc. | Methods for packaging and sealing an integrated circuit die |
| WO2007132588A1 (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 加速度センサ |
| JPWO2007132588A1 (ja) * | 2006-05-15 | 2009-09-24 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| US7624639B2 (en) | 2006-05-15 | 2009-12-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| JP4692546B2 (ja) * | 2006-05-15 | 2011-06-01 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ及びその製造方法 |
| JP2017096908A (ja) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． | 圧電衝撃センサー及びその製造方法 |
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