JPH03122530A - 振動センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電型振動センサに関する。特に機械共振振
動系を設けて、検査周波数帯域に改良された感度を持つ
圧電型振動センサに関する。

［従来の技術］ 圧電型振動センサにおいて、共振周波数を任意に設定す
るには、素子、オモリの作成加工上に困難があり、制約
を受けるものである。

更に、弾性体、゛圧電体、オモリを配置して、支柱とネ
ジによりセンサベースに取付けた構造の、従来の機械共
振系を有する圧電型振動センサ（第２図）においては、
ネジ１５を適度に締め付けることにより、任意の周波数
に機械共振系を得ることができた。

然し乍ら、ネジの締め付は力は一般に弱く、圧電素子と
オモリが安定に動作（振動−電圧変換）するのに必要な
初期荷重が不足し、出力電圧の安定性が悪いという問題
点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、圧電体素子とオモリとを適度な圧着力を持た
せて固定することにより、振動−電圧変換を安定させ、
出力の安定性を高めた機械共振系を有Ｖる圧電型振動セ
ンサを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、センサケース内に、弾性体と才そりの組合わ
せによる特定の機械共振特性を有する機械共振系を設け
、検査周波数帯域に改良された感度を有する圧電型振動
センサにおいて、圧電体素子と引モリとを加圧固定し、
安定した振動−電圧変換を得る構造とした機械共振系を
有４″る前記振動センサである。

［作用］ 本発明によると、圧電型振動（てンサの廿ン→）゛ゲー
ス内に、弾性体とオモリの組合わせによる特定の機械共
振特性を有する振動系を付加し、検査周波数特性に選択
性を持たせたものである。

即ち、共振周波数ｎは、ｎ　＝　１　／　２　ｙｒ　・
Ｊ　ｋ　／　ｍによ−）で決められる。但し、ｋは、用
いた弾性体のバネ定数であり、ｍは、オモリの質量であ
る。

本発明の振動センサにおいても、基本的には、弾性体−
質量系の共振周波数は、−１ニ記の式で示されるが、本
発明の振動センサでは、圧電体素子とオモリとを適度な
圧着力を持たせて固定することにより、振動−電圧変換
効率が高く、出力の安定性を高く［る。

本発明によると、従来の構造の圧電型振動センサでは、
加ニーＥ設定の困難な低い周波数領域に、共振を持たせ
ることが、新たに付加したバネー質括系のバネ定数、質
量を適切に選択することにより可能になる。その結果圧
電体及びオモリの製造、加二［が容易になるものである
。

新たに付加したバネ−質量系のバネ定数、質（λを適切
に選択することにより、共振周波数、共振周波数帯域幅
、共振時の感度を調整することができる。

本発明の振動センサにおいては、圧電体の共振に同期さ
せることにより、非常に感度の高いセンサを提供するこ
とができる。即ち、圧電体の共振とは、バネ−質量系を
、付加しない従来の構造の振動センサの圧電体とオモリ
を一体化したもので、圧電体を弾性体と考えたときに、
現れる構造体が持っている固有振動数である。即し、圧
電体の固有振動数と、バネ−質量系の共振振動数を合わ
けると、振動センサの感度を改良向−ヒさせることがで
きる。即ち、本発明の振動センサでは、圧電体素子とオ
モリとをカシメ等によって、適度な圧着力で固定した構
造である。それにより、弾性復元力が効率よく、安定し
て、圧電体素子に伝達され、検出Ｖるための振動−電圧
変換効率を高め、検出安定性を高めるものである。

次に、本発明の振動センサを、具体的な実施例により、
説明するが、本発明は、その説明により限定されるもの
ではない。

［実施例１］ 本実施例を第１図に示す。

第１図に示した振動センサは、圧電体素子（例λ−ばｐ
ｚｒ−１ｔ：ｆ）（１）と才％１Ｊ（２）の両者をカシ
メ用金具（３）によりカシメ加工し、加圧固定した組立
品に、弾性体（４）を組合わけ、機械共振構造としたも
のである。

センナベース（７）の上に、弾性体（４）及びカシメ用
金具（３）によって圧電体素子（１）とオモリ（２）を
、カシメ加工して組ゾてた組立品を、図示のように、そ
の順に支柱（６）とネジ（５）により、取り付けた構造
である。

弾性体（４）には、所定のバネ定数を有する構造とし、
具体的には、板バネの他に、ＴＩイルバネ、物質の体積
弾性変形を利用したバルク状バネを利用できる。

これらの弾性体の材質は、金属材料、高分子材料等の種
々の材料が利用できる。その中から所定のバネ定数が得
られるように選定すべきである。

［実施例２コ 本実施例を第３図に示す。

第３図に示した振動センサは、圧電体素Ｆ　（例えばＰ
ＺＴ素了−）（１）とオモリ（２）の両者を加圧固定用
金具（３）により、加圧固定した組立品に、弾性体（４
）を組合わけ、機械共振構造としたものである。

即ち、第１図の構造で、カシメ用金具を加圧固定用金具
（３）に苔え、且つ、加圧用ネジ（８）によって圧電体
素−ｒ（１）とオモリ（２）を、加圧固定して組ｔてた
組立品を、図示の順に支柱（６）とネジ（５）により、
取り付けた構造である。

［比較］ 機械振動系を有する圧電型振動センナに関し、圧電体と
オモリを加圧固定していない従来の振動センサと、カシ
メ用金具等により圧電体とオモリを加圧固定した本発明
の振動センサについて、振動周波数に対する応答特性を
測定した。その結果を比較したものを、第４図のグラフ
に示す。

このグラフにおいて、曲線１は、従来の加圧固定のない
振動センサで、測定した周波数に対する出力電圧を示し
、曲線２は、本発明の加圧固定を実施した振動センサで
測定した周波数に対する出力電圧を示したものである。

両者とも同一の圧電体素子、オモリ、弾性体を使用して
、同一の機械共振振動系を構成したため、共振周波数ｆ
、は、はぼ同一・の値が得られた。

然し乍ら、出力電圧の大きさを比較した場合、従来の振
動センサに比べ、本発明による振動センナの方が、出力
電圧の向上が見られた。

［発明の効果］ 本発明の振動センサにおいては、 第１に、圧電体素子の振動−電圧変換効率が向ヒした該
センサを提供４−る。

第２に、従って、感度の高いセンサが得られるために、
信号処理が賽易な振動センサが提供できた。

第３に、出力電圧の安定化が図られた振動センサを提供
できる。

第４に、弾性体による機械共振系の共振周波数の設定、
調整が容易な振動センサが提供できた。

第５に、圧着手段で適切に、１つ容易に組立できるので
、振動センサのオモリ、構造等の加［、組立て、更に管
理の一ヒで容易になった。

以上のごとき顕著な技術的な効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の共振型振動センサを不孝゛構造説ｒ
す１図である。 第２図は、加圧固定のない共振型振動センサを示す構造
説明図である。 第３図は、本発明の共振型振動センサの他の例を示す構
造説明断面図である。 第４図は、本発明の振動センサ及び従来の圧着のない振
動センサで測定した周波数に対する応答特性（出力電圧
）を比較するグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ ！　、、、、、、、、圧電体素子　２　、、、、、、、
、オモリ３　、、、、、、、、カシメ用金具、加圧固定
用金具４　、、、、、、、、弾性体　　　５　、、、、
、、、、ネジ６　、、、、、、、、支柱　　　　７　、
、、、、、、、センサベ８　、、、、、、、、／ＩＩＩ
圧固定用ネジス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 センサケース内に、圧電体、オモリ及び弾性体を有し、
   圧電体素子とオモリの両者による質量系と、弾性体との
   組合わせによる機械共振振動系を構成し、検査周波数帯
   域に改良された感度を有する圧電型振動センサにおいて
   、 圧電体素子とオモリとを加圧固定させた構造を有する前
   記振動センサ。