JPH0132453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、振動物体における弾性振動を検出す
るのに適した共振型振動センサ、特に所定の周波
数について検出感度の優れた共振型振動センサに
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、振動物体における弾性振動を検出するセ
ンサとして、振動物体の固有振動数に共振周波数
を合わせた屈曲振動モードの片持ちばり構造の矩
形状バイモルフ圧電振動子が良く知られている。
しかしながら、機械的にあるいは温度変化等によ
り発生する応力により支持部にずれが生じ、安定
な共振周波数が得られないという欠点を有してい
た。そこで貼り合わせ圧電振動子片を、レーザ加
工機等により溶融切断して、所定の周波数で共振
する屈曲振動子を得、該屈曲振動子の周辺を支持
固定することによつて安定な共振周波数を有する
共振型振動センサを得ていた。しかし、レーザ加
工を行なう場合、加工開始点では未貫通によるレ
ーザ補助ガスの乱れによつて、レーザのビーム径
より大きい穴があくことが知られ、加工の終了す
る場合には、レーザビームを遮断するシヤツタの
時間遅れによつてこれもまた大きな穴があくとい
うことが知られている。第１図はこのような従来
の屈曲振動子で、厚さ方向に分極軸を有する円板
状圧電素子２枚を貼り合わせた圧電振動子中に、
レーザ加工によつて屈曲振動モード振動子を局在
させ、振動部分中に加工の開始、終了を位置させ
たときの加工結果を示したものである。同図ａは
上面図、同図ｂは縦断面図、同図ｃは底面図で、
円板状圧電素子１，２の電極１a′と２a′で電気的
導通が図られるごとく充分薄く、前記円板状圧電
素子１，２を接着して貼り合わせ圧電振動子と
し、該貼り合わせ圧電振動子をレーザ加工機によ
り貫通部分切削（以後部分切削された部分３をス
リツトと称する）を矢印のごとく行ない、上面電
極１ａをスリツト３で囲まれた部分と出力電圧取
り出し部分とし、底面電極２ａをスリツト３で囲
まれた部分から周縁までの部分とした部分電極か
ら成る構造のものである。前記貼り合わせ圧電振
動子のスリツト３周辺から外周までを被支持部と
すれば、スリツト３で囲まれた部分は屈曲振動モ
ードのいわゆる片持ちはり型振動子として機能す
る。しかしながら、前記屈曲振動子の振動部にレ
ーザ加工の開始、終了点があるためスリツトの幅
より大きな穴があき、振動部分の長さ寸法が変わ
るので共振周波数が変化する。また、加工開始点
では未貫通の状態から加工を始めるのでレーザ加
工機の補助ガス流の乱れによつて溶融物の吹き飛
ばしが不十分で、その為導電性の溶融物が切断面
に相当付着し、振動部電極間の絶縁抵抗を下げる
ことになる。さらに、加工開始、終了部分では熱
ひずみが他の部分に比べて大きいためこれが振動
部に位置すれば長寿命性、信頼性に欠けるという
欠点があつた。

発明の目的 本発明は、かかる欠点を解決せんとするもので
あり、レーザ加工による加工開始、終了部分を屈
曲振動子の振動部分から離すことにより、所定周
波数に共振を持つ振動センサの設計、製造が容易
となり長寿命、高信頼性が図れる振動センサを提
供することを目的としている。

発明の構成 本発明は、厚さ方向に分極軸を有する板状圧電
素子２枚を貼り合わせた圧電振動子に、レーザ加
工等による溶融切断で貫通部分切削を行なつてス
リツトを形成し、スリツトで囲まれた部分を屈曲
振動モード振動子としたもので、貫通部分切削を
行なう始端と終端とを屈曲振動モード振動子部分
から離すようにしたものである。

実施例の説明 第２図は本発明による貼り合わせ圧電振動子中
に、屈曲振動モード振動子を加工する場合、加工
開始、終了部分を振動部分と離した場合を示し、
同図ａは上面図、同図ｂは縦断面図、同図ｃは底
面図である。前記屈曲振動モード振動子の振動部
真横より加工開始し、矢印のごとくスリツト３を
切削したのち振動部真横で加工終了したものであ
る。スリツト３で囲まれた部分が屈曲振動モード
振動子の振動部分となるので、共振周波数Frは
振動部長さｌと振動部厚さ下で決まりFr∝Ｔ／l₂
と表わされることから、スリツトの加工開始、終
了部分の穴の大きさに関係なく振動部長さを一定
にでき、所定周波数に共振周波数を容易に合わせ
ることができる。また、振動部分と出力取出し用
部分のみを電極１ａ，２ａとすることにより、加
工開始、終了部の切断面に付着する溶融物によつ
て起こる電極間の絶縁抵抗低下を防止できる。さ
らに、加工開始、終了部分では熱ひずみが大きい
が振動部に位置していないため高い信頼性を有し
ている。

また、複数個の屈曲振動モード振動子を同一の
貼合わせ圧電振動子に加工できるので、個々の屈
曲振動モード振動子を同一あるいは異ならせるこ
とにより所定周波数での検出感度の増大、あるい
は相関等が優れたものとなる。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明によ
れば、屈曲振動モード振動子の振動部長さを一定
にできるので所定周波数に共振周波数を容易に合
わせられ、電極間の絶縁抵抗低下を防げ、高い信
頼性を得られるという特徴を有する。また、複数
個の屈曲振動モード振動子を同一貼り合わせ圧電
振動子に局在できるため、複数個の共振周波数の
等しい素子もしくは互いに異なる共振周波数を選
択できるという特徴も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は貼り合わせた圧電振動子中に、レーザ
加工によつて屈曲振動モード振動子を局在させた
従来例を示す図で、ａは上面図、ｂは縦断面図、
ｃは底面図、第２図は本発明による一実施例を示
し、屈曲振動モード振動子の加工開始、終了部分
を振動部と離した場合の図で、ａは上面図、ｂは
縦断面図、ｃは底面図である。 １，２……円板状圧電素子、３……貫通切削し
たスリツト、１ａ，２ａ……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚
   を貼り合わせた圧電振動子中に、スリツトを形成
   することにより所定周波数で共振する屈曲振動モ
   ード振動子を局在させた振動センサにおいて、前
   記屈曲振動モード振動子を形成するためのスリツ
   トの始端と終端とを振動部分と離したことを特徴
   とする振動センサ。 ２ 前記屈曲振動モード振動子の対向電極を、振
   動部分と出力電圧取り出し部分のみに設けたこと
   を特徴とする特許請求範囲第１項記載の振動セン
   サ。 ３ 前記屈曲振動モード振動子を、複数個前記貼
   り合わせ、圧電振動子中に局在させたことを特徴
   とする特許請求範囲第１項又は第２項記載の振動
   センサ。