JPH03214062A - Piezoelectric type acceleration sensor - Google Patents
Piezoelectric type acceleration sensorInfo
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- JPH03214062A JPH03214062A JP907390A JP907390A JPH03214062A JP H03214062 A JPH03214062 A JP H03214062A JP 907390 A JP907390 A JP 907390A JP 907390 A JP907390 A JP 907390A JP H03214062 A JPH03214062 A JP H03214062A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、膜状圧電体を用いた圧電型加速度センサに
関し、その耐衝撃性を向上せしめたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a piezoelectric acceleration sensor using a film-like piezoelectric material, which has improved impact resistance.
本発明者等は、先に被測定物に剛に取り付けられる台座
と、この台座の感知軸に垂直な測定面に固着された膜状
圧電体と、この膜状圧電体上に固着され慣性質量部とし
て作用する剛体からなる荷重体を具備した圧電型加速度
センサ(以下、センサと略記する。)を提案している(
特願平1−113255号など)。The present inventors first developed a pedestal that is rigidly attached to an object to be measured, a film-like piezoelectric material fixed to a measurement surface perpendicular to the sensing axis of this pedestal, and an inertial mass fixed on this film-like piezoelectric material. We have proposed a piezoelectric acceleration sensor (hereinafter abbreviated as sensor) equipped with a load body made of a rigid body that acts as a
(Japanese Patent Application No. 1-113255, etc.)
このようなセンサにおける膜状圧電体からの信号取出用
の電極の形成方法として、アルミニウム箔や銅箔などの
金属箔を電極とし、これをエポキシ系接着剤などの誘電
性接着剤で接着するものがある。As a method for forming electrodes for signal extraction from the film-like piezoelectric material in such sensors, metal foil such as aluminum foil or copper foil is used as an electrode, and this is bonded with a dielectric adhesive such as epoxy adhesive. There is.
この電極の形成方法は、電極をアルミニウムなどの金属
の蒸着によって形成するものに比べ、膜状圧電体と電極
との接合強度が大きく、感知軸に直交する方向の衝撃力
に対して強い利点がある。Compared to forming electrodes by vapor deposition of metals such as aluminum, this electrode formation method has the advantage that the bonding strength between the membrane piezoelectric material and the electrode is greater, and it is stronger against impact forces in the direction perpendicular to the sensing axis. be.
しかしながら、センサの用途等によっては1000Gを
越える衝撃力が加わる場合があり、このような場合には
耐衝撃性が不足することがある。However, depending on the use of the sensor, an impact force exceeding 1000 G may be applied, and in such cases, impact resistance may be insufficient.
これは、膜状圧電体として、主にポリスフ化ビニリデン
、ポリフ、化ビニルなどのフッ素樹脂が用いられ、これ
らフッ素樹脂は元々不活性で接着性に劣ることから膜状
圧電体と金属箔電極との十分な接青力か1積られないこ
とに起因している。Fluororesins such as polyvinylidene sulfide, polyph, vinyl chloride, etc. are mainly used as membrane piezoelectric materials, and since these fluororesins are originally inert and have poor adhesive properties, membrane piezoelectric materials and metal foil electrodes are used. This is due to not having enough tangent power or 1.
よって、この発明の課題は、膜状圧電体と金属電極との
接着か強固に行え、耐衝撃性の高いセン→引を111る
ことにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a bonding mechanism 111 that can firmly bond a piezoelectric film to a metal electrode and has high impact resistance.
〔課題を解決するたy)の手段]
フ、・素柑脂からなる膜状圧電体の金属電極との接青面
をr・め活性化処理しておくことを1段とする53
〔作 用〕
活性化処理によ−)で膜状圧電体の接着性が向−■−し
、膜状1−1−電体と金属電極との接青力か人きく増ノ
くする7、これによりセンサの耐衝撃性が向上する。[Means for y) to solve the problem] F. The first step is to activate the surface of the film-like piezoelectric material made of citrus oil that comes into contact with the metal electrode53. 7. The activation treatment improves the adhesion of the piezoelectric film and greatly increases the contact force between the piezoelectric film and the metal electrode.7. This improves the shock resistance of the sensor.
以t゛、この発明の詳細な説明する。The present invention will now be described in detail.
第1図は、この発明のセンサの一例を示すもので、図中
符号1は台座である。FIG. 1 shows an example of the sensor of the present invention, and the reference numeral 1 in the figure is a pedestal.
この台座lはセンサの基体をなし、1−分な剛性を有す
る材料、例えば鋼、黄銅、アルミニウムなどの金属、ガ
ラス、セラミックス、繊維強化プラス千ツク、硬質プラ
スチックスなどから作られている。また、台座1をなす
材料の弾性率は後述の膜状圧電体のそれ以上とされ、台
座1の厚さは膜状圧電体の数倍であることが望ましい。The pedestal 1 forms the base of the sensor and is made of a material having a certain degree of rigidity, such as metals such as steel, brass, and aluminum, glass, ceramics, fiber-reinforced plastics, hard plastics, and the like. Further, the elastic modulus of the material forming the pedestal 1 is greater than that of the film-like piezoelectric material described later, and the thickness of the pedestal 1 is desirably several times that of the film-like piezoelectric material.
ここでの台座1はその形状が円柱状となっているが、こ
れに限られることはなく、板状、直方体などでもよい。Although the pedestal 1 here has a cylindrical shape, it is not limited to this, and may be a plate shape, a rectangular parallelepiped, or the like.
この台座1の一つの表面は、平坦かつ平滑な測定面2と
なっている。この測定面2は、このセンサの加速度の感
知軸Gに対して正確に垂直とされた垂直面である必要が
ある。One surface of this pedestal 1 is a flat and smooth measurement surface 2. This measurement plane 2 needs to be a vertical plane that is exactly perpendicular to the acceleration sensing axis G of this sensor.
この台座lの測定面2上には、センサ部3が台座1に一
体にエポキシ系接着剤などによって強固に固dされてい
る。On the measurement surface 2 of the pedestal 1, a sensor section 3 is firmly fixed to the pedestal 1 using an epoxy adhesive or the like.
このセンサ部3は、膜状圧電体4と、この膜状圧電体4
の両面に接着された金属電極5,5とから構成されてい
る。ここで用いられる膜状圧電体4としては、ポリフッ
化ビニリデン、ポリマ・ノ化ビニル、7ノ化ビニリデン
−フッ化ビニル−四フッ化エチレン共重合体、ポリマフ
化ビニルとポリフッ化ビニリチンとのブレンドポリマー
、圧電セラミックス分散7ノ素柑脂なとのフッ素樹脂を
主体とするものが用いられ、その厚みはlO〜300μ
m程度とされる。This sensor section 3 includes a film-like piezoelectric material 4 and a film-like piezoelectric material 4.
It is composed of metal electrodes 5, 5 bonded to both surfaces of. The film-like piezoelectric material 4 used here includes polyvinylidene fluoride, polymer vinyl nitride, vinylidene 7-vinyl fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, and a blend polymer of polyvinylidene fluoride and polyvinyritine fluoride. , piezoelectric ceramics mainly composed of fluororesin with dispersed 7 elements are used, and the thickness is 10 to 300 μm.
It is said to be about m.
そして、このような膜状圧電体4の表面は、活性化処理
が施されている。この活性化処理は、フッ素樹脂からな
る膜状圧電体表面を活性化して接着剤との親和性を高y
)るためのもので、具体的な処理り法としては溶融ナト
リウムなとの溶融アルカJ全属に浸漬する方法や市販の
活性ナトリウムを3有するフッ素柑脂処理剤、例えば(
株)潤T社う11テトラエ・、チ」 (商品名)に浸漬
する方法、熱強酸や熱強アルカリ、ハロゲン化溶剤に浸
漬するh゛法などがある。これらの活性化処理は、その
処理の度合が過剰になると膜状圧電体4自身が劣化する
ので、注意か必要であり、」二記[−テトラエッチ]に
浸漬する方法では、5〜10秒間程度の浸)Vが好適で
ある。The surface of such a piezoelectric film 4 is subjected to activation treatment. This activation treatment activates the surface of the film-like piezoelectric material made of fluororesin to increase its affinity with adhesives.
), and specific treatment methods include immersion in molten alkali such as molten sodium, and commercially available fluorinated citrus treatment agents containing active sodium, such as (
There are methods such as immersion in Jun-T Co., Ltd. U11 Tetrae... (trade name), and immersion in a hot strong acid, a hot strong alkali, or a halogenated solvent. It is necessary to be careful with these activation treatments because if the degree of activation becomes excessive, the membrane piezoelectric material 4 itself will deteriorate. A degree of immersion) V is preferred.
また、金属電極5としては、厚さ10〜50μm程度の
銅箔、アルミニウム箔などが用いられる。 この膜状圧
電体4と金属電極5.5との接nは、エポキシ系接着剤
、フェ/−ル系接着剤、/アノアクリレート系接着剤な
どの誘電性接着剤を用いて行われる。Moreover, as the metal electrode 5, copper foil, aluminum foil, etc. with a thickness of about 10 to 50 μm are used. The piezoelectric film 4 and the metal electrode 5.5 are brought into contact with each other using a dielectric adhesive such as an epoxy adhesive, a ferrite adhesive, or an acrylate adhesive.
このセンサ部3は、その形状が第1図に示すように円板
状となっており、台座1の感知軸Gにその中心軸が一致
するように接合されている。The sensor section 3 has a disk shape as shown in FIG. 1, and is joined so that its central axis coincides with the sensing axis G of the pedestal 1.
また、このセンサ部3上には、荷重体6が一体にエポキ
シ系接着剤などによって強固に固着されている。荷重体
6は、センサの慣性質量部として機能する剛体からなり
、加速度を受けて変位し、センサ部3の膜状圧電体4に
歪みまたは応力を生せしめるもので、その重量はセンサ
の中位加速度当たりの電気的出力に関係するため、特に
限定されることはないが、膜状圧電体4にクリープを生
ぜしめない範囲とされる。通常は黄銅合金などの比重の
大きい材料で構成することが、センサの全高を低くでき
て好ましい。Further, a load body 6 is firmly fixed to the sensor portion 3 using an epoxy adhesive or the like. The load body 6 is made of a rigid body that functions as an inertial mass part of the sensor, and is displaced in response to acceleration, causing strain or stress on the membrane piezoelectric body 4 of the sensor part 3, and its weight is about the middle of the sensor. Since it is related to the electrical output per acceleration, it is not particularly limited, but it is set within a range that does not cause creep in the piezoelectric film 4. Usually, it is preferable to use a material with a high specific gravity, such as a brass alloy, because the overall height of the sensor can be reduced.
また、荷重体6は、その全体が同質の材料からなるもの
の他に、異なる材料からなる複合材で形成することもで
きるが、この場合には、それぞれの材料が強固に固着し
、全体として剛体とみなしうるものであることが必要で
あり、それぞれが加速度を受けて別の変位を起こすもの
であってはならない。Moreover, the load body 6 can be made of a composite material made of different materials in addition to being made of a homogeneous material as a whole, but in this case, each material is firmly fixed and the whole becomes a rigid body. They must be able to be regarded as such, and each must not undergo different displacements when subjected to acceleration.
この荷重体6も、その形状が円柱状とされており、台座
lの感知軸Gにその中心軸が一致するように積層されて
いる。This load body 6 also has a cylindrical shape and is stacked so that its central axis coincides with the sensing axis G of the pedestal l.
このようなセンサにあっては、膜状圧電体4の表面が活
性化処理されて、接着性が改善されているので、金属電
極5.5と強力に接着された状態となる。また、センサ
部3の金属電極5,5は台座1および荷重体6に対して
エポ牛シ系接行剤などによって強固に固着されている。In such a sensor, the surface of the piezoelectric film 4 is activated to improve its adhesion, so that it is strongly bonded to the metal electrode 5.5. Further, the metal electrodes 5, 5 of the sensor section 3 are firmly fixed to the base 1 and the load body 6 using an epoxy adhesive or the like.
このため、このセンサの各部材全部はそれぞれ強固に固
着一体化された状態となり、これらの接合部に弱い個所
が存在しなくなる。よって、感知軸Gに直交する方向か
ら強大な衝撃力が加わった場合でも、接合部が破壊する
ことがなく、極めて耐衝撃性の高いものとなる。Therefore, all the members of this sensor are firmly fixed and integrated, and there are no weak points in their joints. Therefore, even if a strong impact force is applied from a direction perpendicular to the sensing axis G, the joint will not break, resulting in extremely high impact resistance.
また、この例のセンサでは、センサ部3および荷重体6
の平面形状が円形で、かつそれらの中心軸を感知軸Gに
一致させであるので、クロストークが低いものとなって
いる。In addition, in the sensor of this example, the sensor section 3 and the load body 6
The crosstalk is low because the planar shape is circular and their central axes are aligned with the sensing axis G.
この発明におけるクロストークとは、センサの感知軸G
方向の加速度を受けた時の出力P1と、感知軸Gに直交
する方向の加速度を受けた時の出力P、との比P 、/
P 、で表されるものである。Crosstalk in this invention refers to the sensing axis G of the sensor.
The ratio of the output P1 when receiving acceleration in the direction to the output P when receiving acceleration in the direction perpendicular to the sensing axis G, P, /
It is expressed as P.
このクロストークの低減のための条件は、2つあり、そ
の1つは膜状圧電体4の平面形状に関するものであり、
残る1つは荷重体6の立体形状およびセンサ部3に接す
る面の平面形状に関するものである。There are two conditions for reducing this crosstalk, one of which is related to the planar shape of the membrane piezoelectric material 4,
The remaining one concerns the three-dimensional shape of the load body 6 and the planar shape of the surface in contact with the sensor section 3.
まず、膜状圧電体4の平面形状は、測定面2に平行な面
において感知軸Gを対称の中心とする点対称でなければ
ならない。第1図に示した例では円形となっているが、
これ以外に上記条件を満たす平面形状としては、平行四
辺形、正方形、楕円、正六角形、六角形、円環形などで
ある。これらの平面形状はすべて感知軸Gを対称の中心
とする点対称となっている。勿論、これら以外の平面形
状でも上記条件を満たせば採用可能である。First, the planar shape of the piezoelectric film 4 must be point symmetric with respect to the sensing axis G as the center of symmetry in a plane parallel to the measurement surface 2. In the example shown in Figure 1, it is circular, but
Other planar shapes that satisfy the above conditions include parallelograms, squares, ellipses, regular hexagons, hexagons, and toric shapes. All of these planar shapes are point symmetrical with respect to the sensing axis G as the center of symmetry. Of course, planar shapes other than these can also be used if the above conditions are met.
また、金属電極5の平面形状も同様に感知軸Gを対称の
中心とする点対称であることが望ましく、通常は膜状圧
電体4の平面形状と同一とされることが多い。Further, the planar shape of the metal electrode 5 is also preferably point symmetrical with respect to the sensing axis G as the center of symmetry, and is usually the same as the planar shape of the membrane piezoelectric material 4 in many cases.
つぎに、荷重体6のセンサ部3に接する面の平面形状が
感知軸Gに対して正確に垂直であり、かつ底面の平面形
状が感知軸Gを対称の中心とする線対称である必要があ
る。よって、この条件を満たす形状としては先の膜状圧
電体4の平面形状と同様のものが採用できる。ただし、
膜状圧電体4と荷重体6との組み合わせにおいて、荷重
体6の底面の平面形状と膜状圧電体4の平面形状とは必
ずしも同一形状である必要はなく、例えば膜状圧電体4
の平面形状が正方形で、荷重体6の底面の平面形状が円
形の組み合わせであってもよく、後述するように感知軸
Gを同じくすればかまわない。Next, the planar shape of the surface of the load body 6 in contact with the sensor section 3 must be exactly perpendicular to the sensing axis G, and the planar shape of the bottom surface must be line symmetrical with the sensing axis G as the center of symmetry. be. Therefore, as a shape that satisfies this condition, a shape similar to the planar shape of the film-like piezoelectric body 4 described above can be adopted. however,
In the combination of the membrane piezoelectric body 4 and the load body 6, the planar shape of the bottom surface of the load body 6 and the plane shape of the membrane piezoelectric body 4 do not necessarily have to be the same.
The planar shape of the load body 6 may be a square, and the bottom surface of the load body 6 may have a circular planar shape, as long as the sensing axes G are the same, as will be described later.
また、同時に荷重体6は、感知軸Gを通り、底面に垂直
な無数の平面で断面した時にすべての断面について感知
軸Gを対称軸とする線対称である必要がある。この線対
称の条件を満たすものとしては、第2図ないし第8図に
示すものがある。第2図に示したものは板状であり、第
3図のものは柱状、第4図は錐状、第5図のものは球を
平面で切り取ったもの、第6図のものは楕円体を平面で
切り取ったもの、第7図のものは柱状の内部に空111
1を形成したもの、第8図のものは柱体と板体とを組み
合わせたものである。これらの図にお(\て、符号Sは
底面を示し、Gは感知軸と一致する対称軸である。また
、この線対称の条件を満たす荷重体6は、したがってそ
の重心が感知軸G上に位置することになる。At the same time, when the load body 6 is cross-sectioned through countless planes passing through the sensing axis G and perpendicular to the bottom surface, it is necessary that all the cross sections have line symmetry with the sensing axis G as the axis of symmetry. Examples of devices that satisfy this condition of line symmetry are those shown in FIGS. 2 to 8. The one shown in Figure 2 is plate-shaped, the one in Figure 3 is columnar, the one in Figure 4 is cone-shaped, the one in Figure 5 is a sphere cut out on a plane, and the one in Figure 6 is an ellipsoid. The one cut out on a plane, the one in Figure 7 has an empty space 111 inside the columnar shape.
1, the one shown in Fig. 8 is a combination of a column and a plate. In these figures, the symbol S indicates the bottom surface, and G is the axis of symmetry that coincides with the sensing axis. Also, the load body 6 that satisfies this line symmetry condition has its center of gravity on the sensing axis G. It will be located in
そして、このような条件、すなわち対称性を有する荷重
体6はその対称軸をセンサ部3の対称中心に一致させて
、言い換えれば感知軸G上にセンサ部3の対称中心と荷
重体6の対称軸とを一致させて配置され、固着されねば
ならない。Under these conditions, the load body 6 having symmetry has its axis of symmetry aligned with the center of symmetry of the sensor section 3. In other words, the center of symmetry of the sensor section 3 and the symmetry of the load body 6 are aligned on the sensing axis G. It must be placed in alignment with the axis and secured.
以」二のような条件を満足する荷重体6と膜状圧電体4
との絹合わせにより、クロストークを低いものとするこ
とができる。A load body 6 and a membrane piezoelectric body 4 that satisfy the following conditions
Crosstalk can be reduced by combining silk with .
−・般に、センサにその感知軸方向以外の方向の加速度
が加わった場合、ベクトル分解の法則によ−)で感知軸
に直交する少なくとも二つの方向の成分と感知軸方向の
成分とに分けられる。この感知軸に直交するノj向のr
成分は、荷重体6の重心に作用し、重心を中心とする曲
げモーメントが荷重体6に働くことになる。このため、
膜状圧電体4の部には圧縮力か作用し、残部には引Ij
R力か作用することになる。膜状圧電体4は、If−縮
力と引張力とで反λ、1符号の電荷を生しるか、この電
荷(配か等し、ければ1jいに打ち消されて出力が出力
されなくなる9、シたか−〕で、膜状圧電体・1に互い
に入きさか等しい圧縮力と引張力とが作用すれば、膜状
[を電体4からの出力はセロになり、感知軸方向以外の
方向の加速度を検出しなくなる。- Generally, when acceleration is applied to a sensor in a direction other than the direction of its sensing axis, it is divided into at least two components in the direction perpendicular to the sensing axis and a component in the direction of the sensing axis, according to the law of vector decomposition. It will be done. r in the noj direction perpendicular to this sensing axis
The component acts on the center of gravity of the load body 6, and a bending moment centered on the center of gravity acts on the load body 6. For this reason,
A compressive force acts on a portion of the piezoelectric film 4, and an attraction Ij acts on the remaining portion.
The R force will act. The film-like piezoelectric material 4 generates an electric charge of anti-λ, 1 sign due to If-contraction force and tensile force, or if this electric charge (distributed equally) is canceled by 1j, no output is output. 9. If a compressive force and a tensile force that are equal to each other act on the membrane piezoelectric body 1 in the sheet piezoelectric body 1, the output from the membrane piezoelectric body 4 will be zero, and the output from the piezoelectric body 4 will be zero, and Acceleration in the direction of is no longer detected.
よ−パC1膜状圧電体4および荷重体6のそれぞれの)
f′/状に、1−述のような対称性を持たせれば、感知
軸G方向以外の加速度が加わっても膜状圧電体4には等
しい大きさの圧縮力と引張力とが作用することになって
、膜状圧電体4からの出力がなく、クロストークが極め
て小さいものとなる。each of the yo-pa C1 membrane-like piezoelectric body 4 and the load body 6)
If the f′/ shape has the symmetry described in 1-1, even if acceleration in a direction other than the direction of the sensing axis G is applied, compressive force and tensile force of equal magnitude will act on the piezoelectric film 4. As a result, there is no output from the piezoelectric film 4, and crosstalk becomes extremely small.
また、このセンサは、その測定可能周波数ノ1−限が高
く、測定可能周波数帯域が広いものとなる。Further, this sensor has a high measurable frequency limit and a wide measurable frequency band.
この種のセンサの測定可能周波数の北限はセンサの共振
周波数によって定まる。このセンサの共振周波数は、そ
の構造から台座lと前重体6との間に存在するもの、す
なわち膜状圧電体4、金属電極5,5およびこれらを接
着する接着剤層の弾性率を荷重体6の質量で除した値に
比例するため、従来の振動膜型のセンサの共振周波数に
比べて2積置に高くなり、キロヘルプのオーダーとなる
。The northern limit of measurable frequencies for this type of sensor is determined by the sensor's resonant frequency. The resonant frequency of this sensor is determined by the elastic modulus of what exists between the pedestal l and the front heavy body 6, that is, the membrane piezoelectric body 4, the metal electrodes 5, 5, and the adhesive layer bonding these together. Since it is proportional to the value divided by the mass of 6, the resonant frequency is 2 times higher than the conventional vibrating membrane type sensor, and is on the order of kilohelp.
但し、接骨剤層の弾性率が低くなると共振周波数か低下
するので、留意すべきである。However, it should be noted that as the elastic modulus of the bone cement layer decreases, the resonance frequency also decreases.
このため、センサ部3自体およびこれと台座1および荷
重体6との固着に用いられる接着剤については、接着剤
層と金属電極5の複合等価弾性率をEA、これらの厚さ
の和をtAとし、膜状圧電体4の弾性率をIε1、厚さ
を1.としたとき、次の式で表される関係を満足する必
要かある。Therefore, for the adhesive used to fix the sensor part 3 itself and the pedestal 1 and load body 6, the composite equivalent elastic modulus of the adhesive layer and the metal electrode 5 is EA, and the sum of these thicknesses is tA. The elastic modulus of the film-like piezoelectric material 4 is Iε1, and the thickness is 1. Then, it is necessary to satisfy the relationship expressed by the following formula.
(EA/ t A) / (EP/ t p)≧0.1
この式のき味するところは、加速度によって荷重体6に
士じた力が接骨剤層および金属電極5に上−)で吸収緩
和されることなく膜状圧電体4によく伝わるための条件
であり、1−式の値がO1未満となると接着剤層による
吸収緩和が無視できなくなり、■、述のように共振周波
数か低下し、測定1す能周波数帯域を狭めることなる。(EA/tA)/(EP/tp)≧0.1
The key to this equation is the condition under which the force exerted on the load body 6 due to acceleration is well transmitted to the membrane piezoelectric material 4 without being absorbed or relaxed by the cement layer and the metal electrode 5. If the value of Equation 1 becomes less than O1, the absorption relaxation by the adhesive layer cannot be ignored, and the resonant frequency decreases as described above, narrowing the frequency band that can be measured.
なお、接着剤の種類が異なり、弾性率も異なる場合には
、それぞれの接着剤層での弾性率と厚さの比を求め、こ
れを合計して−L式に代入すればよい1、
したか−】で、ここでの接骨剤としてはエポキシ系、フ
1 、/−ル系、/アノアクリレート系なとの硬化型で
、弾性率の高いものを選択すべきであり、コム系などの
粘着型は不適切である。In addition, if the type of adhesive is different and the modulus of elasticity is also different, find the ratio between the modulus of elasticity and the thickness of each adhesive layer, add this up, and substitute it into the -L formula1. ], the bone cement here should be a hardening type such as epoxy type, fluoride type, /anoacrylate type, etc., and should be selected with a high elastic modulus, and comb type etc. Adhesive type is inappropriate.
以)゛、[1体例を示す。Below)゛, [One example is shown.
(実施例1)
膜状圧電体として、厚さ100μmのポリフッ化ビニリ
デンフィルムを用意し、これを活性化処理剤の「テトラ
エッチ1申に常温で10秒間浸漬したのち水洗した。こ
れを乾燥後、その両面に厚さ30 tt mの胴箔の金
属電極をエポキシ系接着剤で接青し、このものを1CI
11角の正方形に切断してセンサ部とした。このセンサ
部を厚さ51IIIlのアルミニウム製の板状の台座に
エポキシ系接着剤で接青し、このセンサ部の1−に画一
製で、底面がlee角の直方体の荷重体を同じくエポキ
シ系接着剤で、その中心軸がセンサ部の中心軸と一致す
るように接骨してセンサを作成した。(Example 1) A polyvinylidene fluoride film with a thickness of 100 μm was prepared as a membrane piezoelectric material, and it was immersed in an activation treatment agent "Tetra Etch 1" for 10 seconds at room temperature, and then washed with water. After drying, , metal electrodes of body foil with a thickness of 30 ttm were attached to both sides with epoxy adhesive, and this was made into a 1CI
It was cut into a square with 11 sides to form a sensor section. This sensor part is attached to an aluminum plate-shaped pedestal with a thickness of 51III using epoxy adhesive, and a rectangular parallelepiped load body made of uniform material and having a lee angle bottom is attached to 1- of this sensor part using epoxy adhesive as well. A sensor was created by attaching the bone with adhesive so that its central axis coincided with the central axis of the sensor part.
(実施例2)
膜状圧電体の片面にのみ「テトラエッチ」を10秒間常
温で接触せしめた以外は実施例1と同様にしてセンサを
作成した。(Example 2) A sensor was produced in the same manner as in Example 1, except that only one side of the piezoelectric film was brought into contact with "Tetra Etch" for 10 seconds at room temperature.
(比較例1)
膜状圧電体に処理を施さず、実施例1と同様にしてセン
サを作成した。(Comparative Example 1) A sensor was produced in the same manner as in Example 1 without subjecting the film-like piezoelectric material to any treatment.
く比較例2)
膜状圧電体を1テトラエツチ」中に常温で2秒間浸漬し
た以外は実施例1と同様にしてセンサを作成した。Comparative Example 2) A sensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the piezoelectric film was immersed in 1-tetraetch for 2 seconds at room temperature.
(比較例3)
膜状圧電体を「テトラエッチJ中に常温で1分間浸漬し
た以外は実施例1と同様にしてセンサを作成した。(Comparative Example 3) A sensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the piezoelectric film was immersed in Tetra Etch J for 1 minute at room temperature.
これらの実施例および比較例で得られたセンサについて
、谷センサの基本出力と耐衝撃性を評価した。The basic output of the valley sensor and the impact resistance of the sensors obtained in these examples and comparative examples were evaluated.
センサの基本出力はインピーダンス変換回路を接続して
電圧出力として検出した。また、耐衝撃性については、
感知軸に直交する方向に5000Gの衝撃加速度を加え
、センサ部が破壊されるまでに加えた衝撃の回数で評価
した。The basic output of the sensor was detected as a voltage output by connecting an impedance conversion circuit. In addition, regarding impact resistance,
An impact acceleration of 5,000 G was applied in the direction perpendicular to the sensing axis, and evaluation was performed based on the number of impacts applied until the sensor part was destroyed.
結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.
第
■
表
第1表の結果から、この発明のセンサではセンサ出力に
はほとんど変化はないが、耐衝撃性が太き(向上してい
ることがわかる。また、処理の度合が過剰となるとく比
較例3)、耐衝撃性が逆に低下し、センサ出力も低下し
ている。これは、膜状圧電体の内部にまで薬剤が浸透し
、膜状圧電体そのものを劣化せしめているためと思われ
る。From the results in Table 1, it can be seen that with the sensor of this invention, there is almost no change in the sensor output, but the impact resistance is thicker (improved). In Comparative Example 3), the impact resistance deteriorated and the sensor output also decreased. This seems to be because the drug penetrates into the interior of the piezoelectric membrane and deteriorates the piezoelectric membrane itself.
以上説明したように、この発明の圧電型加速度センサは
、フッ素樹脂からなる膜状圧電体の表面に活性化処理を
施し、金属電極との接着力を高めたものであるので、大
きな衝撃力が作用しても、膜状圧電体と金属電極との接
着が破壊することがな(、耐衝撃性が極めて優れたもの
となる。As explained above, the piezoelectric acceleration sensor of the present invention is one in which the surface of the film-like piezoelectric material made of fluororesin is activated to increase its adhesion to metal electrodes, so it can withstand large impact forces. The adhesion between the film-like piezoelectric material and the metal electrode will not be destroyed even if the film-like piezoelectric material is acted upon (and the impact resistance will be extremely excellent).
第1図はこの発明のセンサの一例を示す分解斜視図、第
2図ないし第8図はいずれもこの発明のセンサに好適な
荷重体の立体形状の例を示す断面図である。
l・・・・・・台座、
2・・・・・・測定面、
3・・・・・・センサ部、
4・・・・・・膜状圧電体、
5・・・・・・金属電極、
6・・・・・荷重体。FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the sensor of the invention, and FIGS. 2 to 8 are sectional views showing examples of the three-dimensional shape of a load body suitable for the sensor of the invention. 1...Pedestal, 2...Measurement surface, 3...Sensor section, 4...Membrane piezoelectric body, 5...Metal electrode , 6... Load body.
Claims (1)
軸に垂直な測定面に固着された膜状圧電体と、この膜状
圧電体上に固着され慣性質量部として作用する剛体から
なる荷重体を有し、膜状圧電体の少なくとも片面には金
属電極が誘電性接着剤で接着されてなる圧電型加速度セ
ンサにおいて、膜状圧電体がフッ素樹脂からなり、かつ
その金属電極が接着される面が活性化処理されているこ
とを特徴とする圧電型加速度センサ。A load consisting of a pedestal that is rigidly attached to the object to be measured, a piezoelectric film that is fixed to the measurement surface perpendicular to the sensing axis of the pedestal, and a rigid body that is fixed to the piezoelectric film and acts as an inertial mass. In a piezoelectric acceleration sensor, the piezoelectric film is made of a fluororesin, and the metal electrode is bonded to at least one side of the piezoelectric film using a dielectric adhesive. A piezoelectric acceleration sensor whose surface is activated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP907390A JPH03214062A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Piezoelectric type acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP907390A JPH03214062A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Piezoelectric type acceleration sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214062A true JPH03214062A (en) | 1991-09-19 |
Family
ID=11710434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP907390A Pending JPH03214062A (en) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | Piezoelectric type acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03214062A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101105085B1 (en) * | 2009-12-31 | 2012-01-16 | 중앙대학교 산학협력단 | Accelerometer with Iron-Polymer Electret |
| CN105247335A (en) * | 2012-09-24 | 2016-01-13 | 积水化学工业株式会社 | Leakage detector, leakage detection method, and pipe network monitoring apparatus |
| US20200109995A1 (en) * | 2017-07-26 | 2020-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pressure sensor and electronic equipment |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP907390A patent/JPH03214062A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101105085B1 (en) * | 2009-12-31 | 2012-01-16 | 중앙대학교 산학협력단 | Accelerometer with Iron-Polymer Electret |
| CN105247335A (en) * | 2012-09-24 | 2016-01-13 | 积水化学工业株式会社 | Leakage detector, leakage detection method, and pipe network monitoring apparatus |
| US20200109995A1 (en) * | 2017-07-26 | 2020-04-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pressure sensor and electronic equipment |
| US11906373B2 (en) * | 2017-07-26 | 2024-02-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Pressure sensor and electronic equipment |
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