JPH03242556A - Piezoelectric acceleration sensor - Google Patents
Piezoelectric acceleration sensorInfo
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- JPH03242556A JPH03242556A JP3873490A JP3873490A JPH03242556A JP H03242556 A JPH03242556 A JP H03242556A JP 3873490 A JP3873490 A JP 3873490A JP 3873490 A JP3873490 A JP 3873490A JP H03242556 A JPH03242556 A JP H03242556A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分町」
この発明は膜状圧電体を用いた圧電型加速度センサに係
り、特に電圧としての出力と電荷としての出力の両方に
おいて焦電効果による出力変動を低減したものに関する
。Detailed Description of the Invention "Industrial Applications" This invention relates to a piezoelectric acceleration sensor using a film-like piezoelectric material, and in particular to an output due to the pyroelectric effect in both the output as a voltage and the output as an electric charge. Concerning reduced fluctuations.
「従来の技術」
圧電型加速度センサには、材料によって大別すれば、無
機・セラミックスの圧電体を加速度感知部に用いたもの
と、ポリマ系の圧電体を用いたちのがある。``Prior Art'' Piezoelectric acceleration sensors can be broadly classified by material: those that use an inorganic or ceramic piezoelectric material in the acceleration sensing portion, and those that use a polymer-based piezoelectric material.
無機・セラミックス系のセンサは、精度が良く、使用可
能温度範囲が広い等の利点があるが、衝撃によって破壊
しやすく、小型化しにくい等の問題かある。これは、チ
タン酸ジルコン酸塩系セラミック圧電体による加速度セ
ンサを例にして考えるに、感知部を焼結によって成形す
るために小型化が困難であるとともに、感知部の物性と
しての脆さが耐衝撃性を損なっていると考えられる。Inorganic/ceramic sensors have advantages such as high accuracy and a wide usable temperature range, but they also have problems such as being easily destroyed by impact and difficult to miniaturize. Taking an acceleration sensor using a titanate zirconate ceramic piezoelectric material as an example, it is difficult to miniaturize the sensing part because it is molded by sintering, and the physical properties of the sensing part are brittle. It is thought that impact resistance is impaired.
一方、ポリマ系のセンサは、公開された特許公報や一般
に市販されているセンサによれば、圧電性ポリマのノー
トのみならず、無機・セラミックス系圧電体の粉体をポ
リマ中に分散させた混和物のノートを用いたものであっ
て、耐衝撃性は改善されているが、必ずしも小型ではな
く、ホ11定可能な周波数帯域が狭く、クロストークか
悪く、正味の出力感度が低い等の問題がある。On the other hand, according to published patent publications and sensors generally available on the market, polymer-based sensors are not only made of piezoelectric polymers, but also contain inorganic/ceramic piezoelectric powders dispersed in polymers. Although it uses a physical notebook, its impact resistance has been improved, but it is not necessarily small, and has problems such as a narrow frequency band, poor crosstalk, and low net output sensitivity. There is.
なお、前述した加速度センサの一例として、特開昭56
−10258号公報に開示されたしのが知られている。Incidentally, as an example of the above-mentioned acceleration sensor, the
A method disclosed in Japanese Patent No. 10258 is known.
この加速度センサは第18図に示すように、圧電ポリマ
製の振動膜1をその周縁部で環状の枠体2に固定し、振
動膜1の中心部の両面に慣性質量として機能する荷重体
3を設け、枠体2を台座4に固定してなるものである。As shown in FIG. 18, this acceleration sensor has a piezoelectric polymer vibrating membrane 1 fixed at its periphery to an annular frame 2, and a load body 3 that functions as an inertial mass on both sides of the central part of the vibrating membrane 1. The frame body 2 is fixed to a pedestal 4.
ところが、この構造の加速度センサにおいても、ポリマ
製の振動膜lの周辺を固定した振動膜構造であり、ポリ
マの弾性率が低いことに起因し、感知軸Gに直行する方
向の加速度ら検出してしまうために、前述のようなタロ
ストークの問題などを生じる欠点かある。However, the acceleration sensor with this structure also has a vibrating membrane structure in which the periphery of the polymer vibrating membrane l is fixed, and due to the low elastic modulus of the polymer, it is difficult to detect acceleration in the direction perpendicular to the sensing axis G. Because of this, there is a drawback that it causes problems such as the Talostalk problem mentioned above.
上述のように圧電型加速度センサの性能は、圧型体の材
質Ijよびセンサの構造と深くかかわっていると考えら
れる。As described above, the performance of the piezoelectric acceleration sensor is considered to be deeply related to the material Ij of the piezoelectric body and the structure of the sensor.
そこで本発明者らは、以上のような従来のセンナの欠点
を解消するために、被測定物1こ剛に取り付けられる台
座と、この台座の感知軸に垂直なθ1j定而に固着され
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こと
を特徴とするセンサを案出し、先に特願平1−1132
55号として特許出願している。Therefore, in order to eliminate the drawbacks of the conventional sensor described above, the present inventors developed a pedestal that is rigidly attached to the object to be measured, and a membrane that is fixed at a point θ1j perpendicular to the sensing axis of this pedestal. He devised a sensor characterized by comprising a membrane-shaped piezoelectric body and a rigid load body fixed on the membrane-shaped piezoelectric body and acting as an inertial mass part.
A patent application has been filed as No. 55.
かかるセンサは、構造か極めて簡単であり、感知軸方向
に直交する方向の加速度が加わった時のノイズ出力が極
めて小さく、しかも、測定可能な周波数)iシ域が広い
などの利点を有している。Such a sensor has the advantages of an extremely simple structure, extremely low noise output when acceleration is applied in a direction perpendicular to the sensing axis, and a wide measurable frequency range. There is.
「発明が解決し上うとする課題」
しかしながら、この新しいタイプのセンサにおいてら以
下のような不都合の解決が必要であった。"Problems to be Solved by the Invention" However, it was necessary to solve the following disadvantages with this new type of sensor.
前記構造のセンサは、温度の変動によって膜状圧電体に
部分的に温度変化を生じると、この温度分布に起因する
焦電効果によって余分な電気出力を生じ、これがノイズ
出力となるのて、周囲の温度変化か激しい場所での使用
は困難であった。In a sensor with the above structure, when a temperature change causes a partial temperature change in the piezoelectric film, the pyroelectric effect caused by this temperature distribution produces an excess electrical output, which becomes a noise output, and is It was difficult to use it in places with severe temperature changes.
また、焦電効果によるノイズ出力は、周波数成分として
は低周波数側にあるので、バイパスフィルタを使用する
ことによってカットすることらできるか、そうすると、
低周波数側の加速度も測定できなくなるという不都合が
あった。Also, since the noise output due to the pyroelectric effect is on the low frequency side as a frequency component, can it be cut by using a bypass filter?
There was a disadvantage that acceleration on the low frequency side could not be measured either.
そこで、本発明者らは、この焦電効果によるノイズ出力
低減策として、特願平1−190824号、43よび、
特願平1−229807号において特許出願を行ってい
る。Therefore, the present inventors have proposed Japanese Patent Application No. 1-190824 and 43 as a measure to reduce noise output due to this pyroelectric effect.
A patent application has been filed in Japanese Patent Application No. 1-229807.
これらの特許出願においては、分極方向が互いに逆方向
の膜状圧電体を積層してなるバイモルフエレメントを圧
電体ブロック内に組み込み、膜状圧電体の厚さ方向の温
度変化を生した場合、分極方向の異なる膜状圧電体どう
しの士の余分な起電力を打ち消すことによって焦電効果
によるノイズ出力の問題を解消したものであった。In these patent applications, when a bimorph element made by laminating film-like piezoelectric materials whose polarization directions are opposite to each other is incorporated into a piezoelectric material block, and when a temperature change occurs in the thickness direction of the film-like piezoelectric material, the polarization The problem of noise output due to the pyroelectric effect was solved by canceling out the extra electromotive force between the film-like piezoelectric bodies in different directions.
ところが、前記構造の加速度センサは、圧電体内部の温
度分布、例えば、検知部のどちらか一面側から熱伝導に
よって温度変化を生じた場合は有効であるが、白熱電溶
直下など、急激な温度変化を伴う場所においては、その
温度変動に応じて出力レベルが大きく変動してしまう不
具合があった。However, the acceleration sensor with the above structure is effective when the temperature distribution inside the piezoelectric body changes, for example, when a temperature change occurs due to heat conduction from either side of the sensing part, but when there is a sudden temperature change, such as directly under an incandescent electrolyte, In locations where temperature changes occur, there is a problem in that the output level fluctuates greatly depending on the temperature fluctuations.
よって、現状では、加速度センサのパッケージ等て頑強
に熱絶縁を施し、一方向のみからの熱伝達によってのみ
検知部の温度変化が生じるように設計し、製造する必要
があった。Therefore, at present, it is necessary to design and manufacture a package of an acceleration sensor so that the package or the like is strongly thermally insulated so that a temperature change in the detection part occurs only by heat transfer from one direction.
本発明は前記課題を解決するためになされたしので、焦
電効果によるノイズ出力を低減することかでき、温度変
化の激しい環境において使用することができる圧電型加
速度センサを提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric acceleration sensor that can reduce noise output due to the pyroelectric effect and can be used in environments with severe temperature changes. do.
「課題を解決するための手段]
請求項Iに記載の発明は前記課題を解決するために、被
測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座の測定面
に固着され電極を備えた膜状圧電体と、前記膜状圧電体
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
重体とを有する検知部を備え、前記検知部の側方に検知
部に近接させて前記膜状圧電体と同一材料製でほぼ同一
厚さの膜状圧電体からなる補償用圧電体を備え、膜状圧
電体の」1下両面と補償用圧電体の上下両面に設けられ
た電極の面積をほぼ同一に形成し、膜状圧電体の上下の
電極間に生じる電位差および電荷と補償用圧電体の上下
の電極間に生じる電位差および電荷を打ち消すように各
電極を接続してなるものである。"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the invention according to claim I includes a pedestal that is rigidly attached to an object to be measured, and a membrane-like structure that is fixed to the measurement surface of the pedestal and is provided with electrodes. a sensing section having a piezoelectric body and a rigid load body fixed on the membrane piezoelectric body and acting as an inertial mass section; A compensating piezoelectric body made of a film-like piezoelectric body made of the same material as the film-like piezoelectric body and having almost the same thickness as the film-like piezoelectric body is provided, and the areas of the electrodes provided on the bottom surface of the film-like piezoelectric body and the top and bottom surfaces of the compensation piezoelectric body are approximately the same. The electrodes are connected so as to cancel out the potential difference and charge generated between the upper and lower electrodes of the film-like piezoelectric body and the potential difference and charge generated between the upper and lower electrodes of the compensation piezoelectric body.
以下、この発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below.
第1図と第2図は、この発明のセンサの一例を示すしの
で、台座11上に、膜状圧電体13と荷重体I4が漬層
されて検知部Ah<構成されている。1 and 2 show an example of the sensor of the present invention, in which a membrane piezoelectric material 13 and a load body I4 are layered on a pedestal 11 to form a sensing portion Ah.
ijr記台座IIはセンサの基体をなし、被測定物に剛
に取り付けられるもので、十分な剛性を有する(5イ科
、例えば、鋼、抗銅、アルミニウムなどから作られてい
る。また、台座11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IIの厚さ(よ膜状圧電体
の数倍であることが望ましい。この例の台座11は直方
体状に形成されているか、台座11の形状はこれに限ら
れるものではなく、板状、円柱状などの形状でしよい。The pedestal II forms the base of the sensor, is rigidly attached to the object to be measured, and has sufficient rigidity (made of 5 materials, for example, steel, copper-resistant, aluminum, etc. The elastic modulus of the material forming 11 is higher than that of the film-like piezoelectric material described later, and the thickness of the pedestal II (preferably several times that of the film-like piezoelectric material) is formed.The pedestal 11 in this example is formed in the shape of a rectangular parallelepiped. However, the shape of the pedestal 11 is not limited to this, and may be a plate shape, a columnar shape, or the like.
この台座11の一つの表面(上面)は、平坦かつ平滑な
測定面となっている。この測定面は、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 (upper surface) of this pedestal 11 is a flat and smooth measurement surface. This measurement plane needs to be a vertical plane that is exactly perpendicular to the acceleration sensing axis G of this sensor.
この台座!Iの測定面上には接着層を介して膜状圧電体
I3が台座11に対して一体に強固に固着されている。This pedestal! On the measurement surface of I, a piezoelectric film I3 is firmly fixed to the base 11 via an adhesive layer.
この実施例の膜状圧電体I3は、圧電性を有する材料か
らなる厚さ10〜100μmのフィルム状のものであっ
て、その厚さが十分に均一でかつ全体が十分に均質なも
のが用いられる。The film-like piezoelectric material I3 in this example is a film-like material with a thickness of 10 to 100 μm made of a piezoelectric material, and whose thickness is sufficiently uniform and whose whole is sufficiently homogeneous. It will be done.
圧電性を有する材料としては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ヒニ
ル、ナイロン11やポリメタフェニレンイソフタラミド
などのナイロン、テトラフロロエチレン、トリフロロエ
チレン、フッ化ビニルなととフッ化ヒニリデンとの共重
合体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニ
ルなどとノアン化ヒニリデンとの共重合体、ポリフッ化
ビニリデンとポリカーボネイトとのブレンドポリマポリ
フッ化ビニリデンとポリフッ化ビニルとのプレットポリ
マー等のポリマー系のほかに、チタン酸金属塩、チタン
酸ジルコン酸金属塩等の圧′1五材料の粉末をポリマー
に添加、分散したものなとかIJltt 、、れる。Examples of piezoelectric materials include polyvinylidene fluoride,
Polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, polyhinyl chloride, nylons such as nylon 11 and polymetaphenylene isophthalamide, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, copolymers of vinyl fluoride and hnylidene fluoride, vinyl acetate In addition to polymer systems such as copolymers of vinyl propionate, vinyl benzoate, etc. and hnylidene noanide, blend polymers of polyvinylidene fluoride and polycarbonate, and pret polymers of polyvinylidene fluoride and polyvinyl fluoride, metal titanates It is made by adding and dispersing powders of high-pressure materials such as salts, metal salts of zirconate titanates, etc. to polymers.
この膜状IE重体13の上面(表面)と下面(裏面)に
は、和気出力取出用のアルミニウム箔などからなる7d
極冒か設;■Sれている。そして、この膜状+:、tt
c+3と台座11との固着は、エボキン系接?T il
l jiとの硬化型の接着剤を用いて行われる。The upper surface (front surface) and lower surface (back surface) of this film-like IE heavy body 13 are made of aluminum foil or the like for taking out the output.
Extreme adventure or setting;■S has been set. And this membranous +:, tt
Is the fixation between c+3 and pedestal 11 an Evokin type connection? Til
This is done using a hardening adhesive with l ji.
このような膜状圧電体13の」−には、慣性質量部とし
て機能する剛体からなる荷重体14が接着層を介して一
体に固着されている。この荷重体I4は加速度を受けて
変位し膜状YJ(電体13に歪みまたは応力を生ぜしめ
るもので、その重量はセンサの単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13にクリープを生じせしめない範囲とされ
る。荷重体I4ど膜状圧電体I3の固着は、台座11と
膜状圧電体13の固着と同様である。A load body 14 made of a rigid body and functioning as an inertial mass portion is integrally fixed to the film-like piezoelectric body 13 via an adhesive layer. This load body I4 is displaced in response to acceleration and causes distortion or stress in the membrane YJ (electric body 13), and its weight is related to the electrical output per unit acceleration of the sensor, so it is not particularly limited. There isn't, but
The range is such that creep does not occur in the piezoelectric film 13. The fixation of the film-like piezoelectric body I3 to the load body I4 is similar to the fixation of the pedestal 11 and the film-like piezoelectric substance 13.
一方、台座11の上面であって検知部Aの膜状圧電体1
3の側方には、前記膜状圧電体I3と同一材料かつ同一
厚さであって、はぼ同一面積の膜状圧電体からなる補償
用圧電体15が接着され、膜状圧電体I3の上下両面に
貼着された各電極の面積と、補償用圧電体15の上下両
面に貼着された各電極の面積は、はぼ等しくされている
。On the other hand, on the upper surface of the pedestal 11, the film-like piezoelectric material 1 of the detection part A
A compensating piezoelectric material 15 made of the same material, the same thickness, and approximately the same area as the film-like piezoelectric material I3 is adhered to the side of the film-like piezoelectric material I3. The area of each electrode attached to the upper and lower surfaces of the compensating piezoelectric body 15 is approximately equal to the area of each electrode attached to the upper and lower surfaces of the compensating piezoelectric body 15.
なお、各電極の面積がほぼ同一とは、膜状圧電体13の
各電極の面積と補償用圧電体I5の各電極の面積との差
で±5%以内であるものを言う。Note that the term "the areas of the electrodes are substantially the same" means that the difference between the area of each electrode of the film-like piezoelectric material 13 and the area of each electrode of the compensation piezoelectric material I5 is within ±5%.
ここで、面積差か±5%以上であると、第2図のような
接続をしたときには電荷出力が、第17図のような接続
をしたときには電荷出力と電圧出力の両方が、いずれも
補償しきれなくなってしまうために好ましくない。なお
また、補償用圧電体15を固着する位置は、検知部Aに
なるべく近い部分であることが好ましく、できれば5m
m以内が好ましい。Here, if the area difference is ±5% or more, the charge output will be compensated when the connection is made as shown in Figure 2, and both the charge output and voltage output will be compensated when the connection is made as shown in Figure 17. This is undesirable because it can become overwhelming. Furthermore, it is preferable that the compensation piezoelectric body 15 be fixed at a position as close as possible to the detection part A, preferably within 5 m.
It is preferably within m.
第2図は、膜状圧電体13と補償用圧電体I5からの電
気出力を得るための結線構造の一例を示すもので、この
結線構造は、膜状圧電体13と補償用圧電体15に同一
の温度変化および同一の歪が加わった場合、各圧電体1
3.15の電極に同一の電荷および電圧を発生すること
から、これらの電圧および電荷を打ち消すことかできる
ようにするためのらのである。FIG. 2 shows an example of a wiring structure for obtaining electrical output from the membrane piezoelectric body 13 and the compensating piezoelectric body I5. When the same temperature change and the same strain are applied, each piezoelectric body 1
Since the same charges and voltages are generated on the electrodes of 3.15, the reason is that these voltages and charges can be canceled out.
即ち、この例では、膜状圧電体I3の分極方向と補償用
圧電体15の分極方向とをいずれも第2図に示すように
上向きとしであるのて、膜状圧電体13の底面側の電極
と浦償用圧主体I5の底面側の電極を第1配線16で結
線し、膜状圧電体13の上面側の電極に引き出し線17
を接続し、補償用圧電体I5の上面側の電極に引き出し
線18を接続して引き出し線17.18からセンサの出
力を取り出せるように構成されている。That is, in this example, since the polarization direction of the film-like piezoelectric material I3 and the polarization direction of the compensation piezoelectric material 15 are both directed upward as shown in FIG. The electrode and the electrode on the bottom side of the pressure body I5 for ura-compensation are connected with the first wiring 16, and the lead wire 17 is connected to the electrode on the top side of the membrane piezoelectric body 13.
is connected, and a lead wire 18 is connected to the electrode on the upper surface side of the compensating piezoelectric body I5, so that the output of the sensor can be taken out from the lead wire 17.18.
一方、前記膜状圧電体13にあっては、その平面形状が
クロストークを低減する上で重要である。On the other hand, the planar shape of the piezoelectric film 13 is important for reducing crosstalk.
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P2/P
、で表されるものである。Crosstalk in this invention refers to the sensing axis G of the sensor.
Ratio P2/P of the output P1 when receiving acceleration in the direction and the output P when receiving acceleration in the direction perpendicular to the sensing axis G
, is expressed as .
まず、膜状圧電体13の平面形状および電極形状が、台
座11の測定面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図に示す例で
は長方形となっているが、これ以外に上記条件を満たず
平面形状としては、例えば第3図ないし第8図に示すよ
うなものがある。第3図は平行四辺形、第4図は円形、
第5図は楕円、第6図は正六角形、第7図はへ角形、第
8図は円環形である。これらの図にわいて符号Gはいず
れも感知軸Gを示す。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 13 and the electrode shape must be point symmetrical with respect to the sensing axis G as the center of symmetry in a plane parallel to the measurement surface of the pedestal 11. The example shown in FIG. 1 has a rectangular shape, but there are other planar shapes that do not satisfy the above conditions, such as those shown in FIGS. 3 to 8, for example. Figure 3 is a parallelogram, Figure 4 is a circle,
5 shows an ellipse, FIG. 6 shows a regular hexagon, FIG. 7 shows a hexagon, and FIG. 8 shows a torus. In these figures, the reference numeral G indicates the sensing axis G. 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、前記荷重体14については、その立体形状がクロ
ストークを低減するうえで重要である。Furthermore, the three-dimensional shape of the load body 14 is important for reducing crosstalk.
まず、荷重体14の膜状圧電体13と接する面(以下、
底面と言う。)は感知軸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。よりて、この条件を満たす形状と
しては先の膜状圧電体I3の平面形状と同様に例えば第
3図ないし第8図に示すものが採用できる。ただし、膜
状圧電体13と荷重体14との組み合わせにおいて、荷
重体14の底面の平面形状と膜状圧電体13の平面形状
とは必ずしら同一形状である必要はなく、例えば膜状圧
電体13の平面形状が正方形で、荷(■体14の底面の
平面形状が円形の組み合わせであってらよく、後述する
ように感知軸Gを同じくすればかまわない。First, the surface of the load body 14 that is in contact with the membrane piezoelectric material 13 (hereinafter referred to as
It's called the bottom. ) is exactly perpendicular to the sensing axis G,
In addition, the planar shape of the bottom surface needs to be symmetrical about the sensing axis G as the center of symmetry. Therefore, as the shape that satisfies this condition, the shapes shown in FIGS. 3 to 8, for example, can be adopted, similar to the planar shape of the film-like piezoelectric body I3. However, in the combination of the membrane piezoelectric body 13 and the load body 14, the planar shape of the bottom surface of the load body 14 and the plane shape of the membrane piezoelectric body 13 do not necessarily have to be the same. It is sufficient that the planar shape of the load body 13 is square and the planar shape of the bottom surface of the load body 14 is circular.As will be described later, the sensing axis G may be the same.
また、同時に荷重体14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かある。この線
対称の条件を満たすものとしては、第9図ないし第15
図に示すものがある。At the same time, when the load body 14 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. Figures 9 to 15 satisfy this line symmetry condition.
There is one shown in the figure.
第9図に示したものは板状であり、第10図のものは注
状、第1+図は錐状、第12図のものは球を平面で切り
取ったもの、第13図のものは楕円体を平面で切り取っ
たもの、第14図のものは柱状、)内部に空間を形成し
たもの、第15図のものは柱体と板体とを組み合わせた
ものである。これ与の図において、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。この線対称の条
件を満たす荷重体14の重心は感知軸G上に位置するこ
とになる。The one shown in Figure 9 is plate-shaped, the one in Figure 10 is a note, the one in Figure 1+ is cone-shaped, the one in Figure 12 is a sphere cut out on a plane, and the one in Figure 13 is an ellipse. The one whose body is cut out on a plane, the one shown in Fig. 14 is columnar, the one with a space formed inside, and the one shown in Fig. 15 is a combination of a column and a plate. In the given figure, the symbol S indicates the bottom surface and G is the axis of symmetry that coincides with the sensing axis. The center of gravity of the load body 14 that satisfies this line symmetry condition is located on the sensing axis G.
また、荷重体14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ずろことも
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たしうろら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 14 can be made of a composite material made of different materials in addition to being made of the same material as a whole, but in this case, each material is firmly attached and the whole is rigid. It is necessary for each part to have a vertical axis, and each part must not undergo different displacements when subjected to acceleration.
そして、このような条件、すなわち対称性を有する荷重
体14はその対称軸を膜状圧電体I3の対称中心に一致
させて、言い換えれば感知軸G上に膜状圧電体13の対
称中心と荷重体14の対称軸とを一致させて配置され、
固着されている。Under these conditions, the load body 14 having symmetry has its axis of symmetry aligned with the center of symmetry of the membrane piezoelectric body I3, in other words, the symmetry center of the membrane piezoelectric body 13 and the load are aligned on the sensing axis G. arranged so that the axis of symmetry of the body 14 coincides with the axis of symmetry of the body 14,
It is fixed.
次に前記構成の加速度センサの作用について説明する。Next, the operation of the acceleration sensor having the above configuration will be explained.
前記構成のセンサは台座IIを被測定物に取り付けて用
いられ、その感知軸G方向に加速度が作用ずろと、荷重
体14が膜状圧電体13に加速度に応じた荷重を負荷し
、この負荷に応じた歪の発生に基づいて膜状圧電体13
の表面側の電極と裏面例の電極に電位差と電荷の差を生
じる。ここで、膜状圧電体I3は、加速度検知部へにあ
り、」二に荷重体14をrlシているので、加速度に応
じた電位差と重荷の差が得られるが、補償用圧電体I5
には荷重が乗っていないので、加速度を与えても電位差
と71X荷の差を生じることはない。従って配線17.
18間において、電位差および電荷の差を測定すること
により加速度の大きさを測定することができる。The sensor with the above configuration is used by attaching the pedestal II to the object to be measured, and when acceleration is applied in the direction of the sensing axis G, the load body 14 applies a load to the piezoelectric film 13 according to the acceleration, and this load is The membrane piezoelectric material 13 is
A difference in potential and charge is generated between the electrode on the front side and the electrode on the back side. Here, since the film-like piezoelectric material I3 is located at the acceleration detection section and the load body 14 is located at the second place, a potential difference and a load difference corresponding to the acceleration can be obtained, but the compensating piezoelectric material I5
Since there is no load on it, even if acceleration is applied, there will be no difference between the potential difference and the 71X load. Therefore, wiring 17.
18, the magnitude of acceleration can be measured by measuring the difference in potential and charge.
しかし、加速度センサの設置環境において、加速度を与
えなくとも、急激な温度変化を与えると、焦電効果によ
って膜状圧電体13の電極と補償用圧電体I5の電極の
双方に電位差および電荷の差を生じる。However, in the installation environment of the acceleration sensor, if a sudden temperature change is applied even without applying acceleration, a difference in potential and charge will occur between the electrodes of the membrane piezoelectric material 13 and the electrodes of the compensation piezoelectric material I5 due to the pyroelectric effect. occurs.
この時の膜状圧電体13と補償用圧電体15の電位差む
よび電荷の差は、圧電体13.15が同一材料で構成さ
れて電極の面積もほぼ同等であるので、同一の温度変動
および同一の歪に対して同一の電荷の差および電位差を
生じ、これらが互いに打ち消し合うことにより電位出力
の差と電荷出力の差はいずれも0となる。At this time, the difference in potential and charge between the film piezoelectric material 13 and the compensating piezoelectric material 15 is due to the same temperature fluctuation and charge difference, since the piezoelectric materials 13.15 are made of the same material and the electrode areas are approximately the same. The same charge difference and potential difference are generated for the same strain, and as these cancel each other out, both the difference in potential output and the difference in charge output become zero.
ただし、以上の説明は、圧電体13.15か同一の温度
変化を受けた場合に適用できることであるので、圧電体
13.15は同一空間内(同一パッケージ内むど)に、
しかも、近接させた距離(好ましくは5mm以内)に設
置することが望ましい。従って例えば、同一圧電体の電
極を2分割し、片方に荷重体を載せ、他方に荷重体を載
せないて補償用圧電体として構成することら可能である
。However, the above explanation is applicable when the piezoelectric body 13.15 is subjected to the same temperature change, so the piezoelectric body 13.15 is placed in the same space (in the same package).
Moreover, it is desirable to install them at a close distance (preferably within 5 mm). Therefore, for example, it is possible to divide an electrode of the same piezoelectric body into two parts, place a load body on one side, and not place a load body on the other side, thereby forming a compensating piezoelectric body.
また、両正電体13.15の作動出力をセンサ出力とし
ているために、台座11が変形するなどの原因によって
コモンモードノイズ出力を生じても、それらのノイズ出
力を相殺することでノイズ出力の値を小さくすることが
できる。In addition, since the operational outputs of both positive electric bodies 13 and 15 are used as sensor outputs, even if common mode noise output occurs due to causes such as deformation of the pedestal 11, the noise output can be reduced by canceling out those noise outputs. The value can be reduced.
一方、以上の構成のセンサにあっては、台座llと膜状
圧電体13と荷重体14とを単に積層した乙のであり、
圧電体13に形成する電極層も一般の成膜プロセスなと
を適用できるので、構造カ簡単で製造が容易とムリ、小
型化ら可能となる。On the other hand, in the sensor with the above configuration, the pedestal 11, the membrane piezoelectric body 13, and the load body 14 are simply laminated,
Since the electrode layer formed on the piezoelectric body 13 can also be formed using a general film forming process, the structure is simple and manufacturing is easy, and miniaturization is possible.
また、膜状圧電体13の平面形状が感知軸Gを対称中心
とする点対称であり、荷重体I4の底面の平面形状が感
知軸Gを対称中心とする点対称で、うり、同時に荷重体
14の立体形状が感知軸Gを通る毛面にわいてずへて感
知軸Gを対称軸とする線対称であるのて、クロストーク
が微かである。Further, the planar shape of the membrane piezoelectric material 13 is point symmetrical with respect to the sensing axis G, and the planar shape of the bottom surface of the load body I4 is point symmetrical with the sensing axis G as the center of symmetry. Since the three-dimensional shape of 14 does not extend to the hair surface passing through the sensing axis G and is line symmetrical with the sensing axis G as the axis of symmetry, crosstalk is slight.
一般に、センJJ−にその感知軸方向以外の方向の加連
嘗かj川わっfコ場合、ベクトル分解の法則によって□
、5 ’(,11軸に直交する少t5<とら二つ方向の
成分と墜翔輔方向の成分とに5)けら2′、る。この感
知軸に直史計る方向、)成分は、荷重体1・1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11
に働くことにtろ。二のため、膜状圧電体l3p)−、
−rl<にはljl縮力か作用し、残部には引張力が作
用゛することになる。膜状圧電体13には、圧縮力と引
張ツノとて反対符号の電荷を生じ、膜状圧電体3 、’
) 宗4かS生じる?a位に差異を生じるが、前記反対
符号の重荷量が等しければ、各電極から発生ずる電位の
合計値は変動しない。In general, if a sensor JJ- has a direction other than its sensing axis, then according to the law of vector decomposition, □
, 5' (, 11 The component in the two directions perpendicular to the axis t5<tray and the component in the direction of the falling direction are 5) 2'. Directly to this sensing axis, the ) component acts on the center of gravity of the load body 1.1, and the bending moment about the center of gravity is
I'm going to work hard. For two reasons, the membrane piezoelectric material l3p)-,
The contractile force ljl acts on −rl<, and the tensile force acts on the rest. The compressive force and the tensile horn generate charges of opposite signs in the piezoelectric film 13, and the piezoelectric film 3,'
) So 4 or S will occur? Although there is a difference in position a, if the loads of opposite signs are equal, the total value of the potentials generated from each electrode will not vary.
したがって、膜状圧電体I3に互いに大きさが等しい圧
縮力と引張力とが作用すれば、膜状圧電体13からの出
力変動はゼロになり、感知軸方向以外の方向の加速度を
検出しなくなる。Therefore, if compressive force and tensile force of equal magnitude act on the membrane piezoelectric body I3, the output fluctuation from the membrane piezoelectric body 13 becomes zero, and acceleration in directions other than the sensing axis direction is no longer detected. .
この発明では、膜状圧電体13および荷重体14のそれ
ぞれの形状に、上述のような対称性を持たせていること
から、感知軸G方向以外の加速度が加わっても膜状圧電
体13には等しい大きさの圧縮力と引張力とか作用する
ことになって、膜状圧電体13からの出力変動がなく、
クロスドータが極めて小さいものとなる。このようにク
ロストークを少なくずろには、分割電極を感知軸Gを対
称の中心とする点対称配置することが好ましい。In this invention, since the shapes of the piezoelectric film 13 and the load body 14 have the above-mentioned symmetry, the piezoelectric film 13 is not affected even if acceleration is applied in a direction other than the direction of the sensing axis G. Since compressive force and tensile force of equal magnitude act on each other, there is no output fluctuation from the membrane piezoelectric material 13,
Cross daughters become extremely small. In order to reduce crosstalk in this manner, it is preferable to arrange the divided electrodes symmetrically with respect to the sensing axis G as the center of symmetry.
また、このセンサは、その測定可能周波数の」1限が高
く、測定可能周波数帯域が広いものとなる。Furthermore, 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上限はセンサの共振
周波数によって定まる。The upper limit of the measurable frequency of this type of sensor is determined by the sensor's resonant frequency.
この発明でのセンサの共振周波数は、その構造から台座
Ifと荷重体14との間に存在するもの、ずなわち膜状
圧電体13、接着層、電極層の弾性率を荷重体14の質
量で除した値に比例するため、従来の振動模型のセンサ
の共振周波数に比べて2桁以上高くなり、キロヘルツの
オーダーとなる:但し、接着剤層の弾性率が低くなると
共振周波数が低下するので、留意すべきである。The resonance frequency of the sensor in this invention is determined by the elastic modulus of what exists between the pedestal If and the load body 14, that is, the membrane piezoelectric material 13, the adhesive layer, and the electrode layer due to its structure. Since it is proportional to the value divided by , it should be noted.
このため、膜状圧電体13と台座11および荷重体14
との固着に接着剤を用いろものでは、接着剤層の弾性率
をEA、厚さをtAとし、膜状圧電体13の弾性率をE
l)、厚さをtpとしたとき、次の式で表される関係を
満足する必要がある。For this reason, the membrane piezoelectric body 13, the pedestal 11 and the load body 14
In the case where an adhesive is used for fixing the adhesive layer, the elastic modulus of the adhesive layer is EA, the thickness is tA, and the elastic modulus of the piezoelectric film 13 is E.
l), when the thickness is tp, it is necessary to satisfy the relationship expressed by the following formula.
(E A / tA)/ (E p/ tp)≧01こ
の式の意味するところは、加速度によって荷重体14に
生じた力が接着層によって吸収緩和されることなく、膜
状圧電体I3に伝わるための条件であり、上式の値が0
.1未満となると接着層による吸収が無視できなくなり
、上述のように求心周波数が低下し、測定可能周波数帯
域を狭めることになる。(E A / tA) / (E p / tp) ≧ 01 This formula means that the force generated on the load body 14 due to acceleration is transmitted to the membrane piezoelectric material I3 without being absorbed and relaxed by the adhesive layer. This is the condition for the value of the above formula to be 0
.. When it is less than 1, the absorption by the adhesive layer cannot be ignored, and the centripetal frequency decreases as described above, narrowing the measurable frequency band.
なお、上式における接着層の厚さは、台座IIと荷重体
14との間の存在するすべての接着層の厚さの合計を言
う。また、接着剤の種類が異なり、弾性率も異なる場合
には、それぞれの接着層での弾性率と厚さの比を求め、
これを合計して上式に代入すればよい。Note that the thickness of the adhesive layer in the above formula refers to the total thickness of all adhesive layers existing between the pedestal II and the load body 14. In addition, if the type of adhesive is different and the modulus of elasticity is different, calculate the ratio of the modulus of elasticity to the thickness of each adhesive layer,
All you have to do is add this up and substitute it into the above formula.
したがって、接着剤としてはエポキソ系、フェノール系
、ンアノアクリレート系などの硬化型で、弾性率の高い
ものを選択すべきであり、ゴム系なとの活管をは不適切
である。また、導電性接着剤を用いることもできる。Therefore, the adhesive should be a hardening type such as epoxo-based, phenol-based, or anoacrylate-based and has a high elastic modulus, and rubber-based adhesives are inappropriate for live pipes. Moreover, a conductive adhesive can also be used.
な才j、前記実施例においては、膜状圧電体I3として
単層のものを用いたが、膜状圧電体I3は多層構造のも
のでも差し支えない。また、第16図に示すように、極
性の異なる膜状圧電体30゜31を中間電極32を介し
て積層し、積層された膜状圧電体30.31の上下両面
に端部電極33を形1戊してなるバイモルフエレメント
35を形成して、膜状圧電体13の代わりにこのバイモ
ルフエレメント35を用いても良い。In the above embodiment, a single layer piezoelectric film I3 was used, but the piezoelectric film I3 may also have a multilayer structure. Further, as shown in FIG. 16, film-like piezoelectric bodies 30.31 having different polarities are stacked with intermediate electrodes 32 interposed therebetween, and end electrodes 33 are formed on both upper and lower surfaces of the stacked film-like piezoelectric bodies 30.31. A bimorph element 35 made of one piece may be formed, and this bimorph element 35 may be used instead of the membrane piezoelectric material 13.
一方、第17図は、本発明のセンサの結線構造の他の例
を示すもので、この例では、膜状圧電体13の分極方向
と補償用圧電体I5の分極方向が逆方向に向いている場
合の配線例である。この例では、膜状圧電体13の底面
側の電極と補償用圧電体15の底面側の電極とが引き出
し線20て結線され、膜状圧電体13の上面側の電極と
補償用圧電体15の上面側の電極とが引き出し線21て
接続されている。On the other hand, FIG. 17 shows another example of the wiring structure of the sensor of the present invention. In this example, the polarization direction of the membrane piezoelectric material 13 and the polarization direction of the compensating piezoelectric material I5 are opposite to each other. This is an example of wiring when In this example, the electrode on the bottom side of the membrane piezoelectric body 13 and the electrode on the bottom side of the compensation piezoelectric body 15 are connected by a lead wire 20, and the electrode on the top side of the membrane piezoelectric body 13 and the compensation piezoelectric body 15 are connected. The electrode on the upper surface side is connected to the lead wire 21.
この例の構造においても、先の例で説明した場合と同様
に、焦電効果によって膜状圧電体13に生した電(立差
わよび電荷と補償用圧電体15に生した電位差わよび電
荷が互いに打ち消しあう結果、焦7a効果による余分な
電位変動および電荷変動は生じない。In the structure of this example as well, as in the case explained in the previous example, the electric current (vertical difference and charge) generated in the membrane piezoelectric material 13 due to the pyroelectric effect and the potential difference and charge generated in the compensation piezoelectric material 15 are As a result, no extra potential fluctuations and charge fluctuations occur due to the focus 7a effect.
「実施例1」
厚さ5mmのアルミニウム板を台座とし、これの上面に
、厚さ100μmで縦10mm、 II Ommの正方
形状の2枚のPVDFIEE電フィルムを互いに2mm
離間させた状態でエポキシ系接着剤で接着した。これら
の圧電フィルムの上下両面には、Cu/ N i電極が
形成されている。また、2枚のPvDF圧電フィルムの
うちの1枚の上に、質filOgのしんちゅう製の荷重
体をエポキシ系接着剤で固着してセンサを構成した。な
お、このセンサの構造では、第2図に示す結線構造を採
用した。"Example 1" An aluminum plate with a thickness of 5 mm is used as a pedestal, and on the top surface of this, two square-shaped PVDFIEE electric films with a thickness of 100 μm, a length of 10 mm, and a diameter of II Omm are placed 2 mm apart from each other.
I glued them together with epoxy adhesive while separating them. Cu/Ni electrodes are formed on both the upper and lower surfaces of these piezoelectric films. Further, a load body made of brass made of filOg was fixed to one of the two PvDF piezoelectric films with an epoxy adhesive to construct a sensor. Note that the wiring structure shown in FIG. 2 was adopted for the structure of this sensor.
「実施例2」
実施例1と同等の圧電フィルムを用いてセンサを構成し
、結線構造については第1表に示す構造を採用し、膜状
圧電体と補償用圧電体の厚さおよび平面寸法を第1表に
示すように設定した。"Example 2" A sensor was constructed using the same piezoelectric film as in Example 1, and the wiring structure shown in Table 1 was adopted, and the thickness and planar dimensions of the membrane piezoelectric material and the compensation piezoelectric material were were set as shown in Table 1.
「比較例1,2,3,4j
実施例1と同等の圧電フィルムを用いて各々センサを構
成し、結線構造については第1表に示す構造を採用し、
膜状圧電体と補償用圧電体の厚さおよび平面寸法を第1
表に示すように設定した。"Comparative Examples 1, 2, 3, 4j Each sensor was constructed using the same piezoelectric film as in Example 1, and the wiring structure shown in Table 1 was adopted,
The thickness and planar dimensions of the film piezoelectric material and the compensation piezoelectric material are
The settings were as shown in the table.
「比較例5」
厚さ51のアルミニウム板上に厚さ100μmで1辺1
0mmの正方形状のPVDFフィルムをエポキシ系接着
剤で固着し、更にその上に荷重10gのしんち11う装
荷重体を接着し、このPVDFフィルムの両面から出力
を取り出す構造のセンサを構成した。"Comparative Example 5" One side with a thickness of 100 μm on an aluminum plate with a thickness of 51
A 0 mm square PVDF film was fixed with an epoxy adhesive, and a 10 g load body 11 was bonded thereon to form a sensor with a structure in which output was taken out from both sides of the PVDF film.
以」二の構造を採用した各側のセンサについて、以下の
上うな測定試験を行った。The following measurement tests were conducted on the sensors on each side that adopted the structure described above.
(+)JtG本出力出力測定
試験圧出力 ; インピーダンス変換回路を介してIG
あたりのセンサの基本出力を測定した。(+) JtG main output output measurement test pressure output; IG via impedance conversion circuit
The basic output of each sensor was measured.
(ピーク(直)
■徂6:j出力 ヂャージアンプを介してIGあた
りのセンサのJI(本出力を測定した。(Peak (Direct) ■Later 6: J Output The JI of the sensor per IG was measured via a charge amplifier (this output was measured).
(2)温度変動に対する出力変化試験
0)インピーダンス変換回路わよびセンサをナイ〔1)
6製のパンケージに組み込み、熱風を吹き付すてセンサ
近傍の温度か1℃」二元した時にどれだ+−F出力の変
動が起こるかを測定した。(m V / °C)■セン
サをナイロン6製のパンケージに組み込み、ヂャーノア
ンプを接続し、パッケージに熱風を吹き付けてセンサ近
傍の温度がl ’C上昇したときに、どれたけの出力変
動が起こるかを測定した。(2) Output change test against temperature fluctuation 0) No impedance conversion circuit or sensor [1]
The sensor was installed in a pan cage made of No. 6, and when the temperature near the sensor was changed to 1°C by blowing hot air, it was measured to see which +-F fluctuations occurred in the output. (m V / °C) ■ Assemble the sensor in a nylon 6 pan cage, connect a piano amplifier, and blow hot air onto the package to see how much the output fluctuation occurs when the temperature near the sensor rises by l'C. It was measured.
(pC/’C)以上の試験結果を第1表に示す。(pC/'C) The above test results are shown in Table 1.
第 l 表
第1表から、本発明の加速度センサは温度変化に応した
出力変動を小さく抑えろことができろことが判明した。Table 1 From Table 1, it has been found that the acceleration sensor of the present invention can suppress output fluctuations in response to temperature changes.
比す文例の、ζセンサでは、重圧出力と電荷出力の少ム
くとら一方が、2枚の圧電体の厚さ、もしくは、市樺面
h1の違いによる変動を相殺しきれていべい。比較例2
て(よ出力変動か比較的小さくなっていらか、圧電体の
圧電定数や絶縁抵抗などのばらつきの点から見ても、同
一厚さの圧電体を用いた方かh−fましいことは明らか
である。In the comparison example, in the ζ sensor, one of the small pressure output and the small charge output should be able to cancel out the variation due to the difference in the thickness of the two piezoelectric bodies or the difference in the surface h1. Comparative example 2
(Although the output fluctuation is relatively small, it is better to use piezoelectric materials of the same thickness, even from the perspective of variations in the piezoelectric constant and insulation resistance of the piezoelectric materials.) it is obvious.
発1111の効果卦
以−に説明したように本発明は、加速度を検出する膜状
圧電体の他にこの膜状圧電体と同−材料製で同−戸7.
さて′:ri極而債を面積同−面積とした浦償用圧電体
を検出部近傍に備え、両者の電位差と電荷の差を打ち萌
し合うように配線しているので、環境温度の急激な変化
が生じても、焦電効果によるノイズ出力を大幅に少なく
することができ、加速喫の測定情度を向上させることが
できる。更にに発明によ杷ば、電位差と電荷の差の両方
によって加速度を検出てきるので、より正確な測定がで
き、測定値の信頼性か向上するととらに、使用上の制約
が少なくなる効果がある。As explained above, the present invention provides, in addition to the film-like piezoelectric material for detecting acceleration, the film-like piezoelectric material made of the same material as the film-like piezoelectric material.
Now, a piezoelectric material with the same area as the ri bond is provided near the detection part, and the wires are wired so that the difference in potential and charge between the two is compensated for. Even if such a change occurs, the noise output due to the pyroelectric effect can be significantly reduced, and the accuracy of measurement of acceleration draft can be improved. Furthermore, according to the present invention, acceleration can be detected based on both the potential difference and the charge difference, which enables more accurate measurement, improves the reliability of measured values, and reduces restrictions on use. be.
また、加速度以外の原因による円圧電体の電荷を打ち消
し合うようにしてセンサ出力とするために、温度変動以
外のフモンモードノイズ、例えば、台座の変形により生
じるノイズ出力を小さくすることがてきる効果かある。In addition, since the sensor output is generated by canceling out the charges on the circular piezoelectric body due to causes other than acceleration, it is possible to reduce humon mode noise other than temperature fluctuations, such as noise output caused by deformation of the pedestal. It's effective.
更にまた、この発明のセンサは台座と膜状圧電体と荷重
体を積層して固着したものであるので、構造が簡単で小
型化も容易にできる。更に、クロストークか極めて少な
く、測定可能周波数帯域か広く、測定用途に合致した設
計が容易で設計の自由度が大きいなどの効果がある。Furthermore, since the sensor of the present invention has a pedestal, a piezoelectric film, and a load body stacked and fixed, the structure is simple and can be easily miniaturized. Furthermore, there are effects such as extremely little crosstalk, a wide measurable frequency band, easy design that matches the measurement purpose, and a high degree of freedom in design.
第1図と第2図は本発明の一実施例を示すもので、第1
図は斜視図、第2図は圧電体の結線図、第3図ないし第
8図はそれぞれ膜状圧電体の平面形状の変形例を示す図
、第9図ないし第15図はそれぞれ荷重体の断面形状の
変形例を示す図、第16図はバイモルフエレメントを示
す断面図、第17図は本発明の加速度センサの他の例の
結線図、第18図は従来の加速度センサを示す断面図で
ある。
A・・・検知部、11・・台座、I3・・膜状圧電体、
14・・・荷重体、I5・・・Mi償用圧電体、G・・
感知軸、+ 7.18,20.21・・引き出し線。Figures 1 and 2 show one embodiment of the present invention.
The figure is a perspective view, Figure 2 is a wiring diagram of the piezoelectric body, Figures 3 to 8 are diagrams each showing modifications of the planar shape of the membrane piezoelectric body, and Figures 9 to 15 are respectively diagrams of the load body. 16 is a sectional view showing a bimorph element, FIG. 17 is a wiring diagram of another example of the acceleration sensor of the present invention, and FIG. 18 is a sectional view showing a conventional acceleration sensor. be. A...Detection part, 11...Pedestal, I3...Membrane piezoelectric material,
14...Load body, I5...Mi compensation piezoelectric body, G...
Sensing axis, +7.18, 20.21...Leader line.
Claims (1)
面に固着され電極を備えた膜状圧電体と、前記膜状圧電
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
荷重体とを有する検知部を備え、前記検知部の側方に検
知部に近接させて前記膜状圧電体と同一材料製でほぼ同
一厚さの膜状圧電体からなる補償用圧電体を備え、膜状
圧電体の上下両面と補償用圧電体の上下両面に設けられ
た電極の面積をほぼ同一に形成し、膜状圧電体の上下の
電極間に生じる電位差および電荷と補償用圧電体の上下
の電極間に生じる電位差および電荷を打ち消すように各
電極を接続してなることを特徴とする圧電型加速度セン
サ。A load body consisting of a pedestal rigidly attached to an object to be measured, a membrane piezoelectric body fixed to a measurement surface of the pedestal and provided with an electrode, and a rigid body fixed on the membrane piezoelectric body and acting as an inertial mass part. a compensation piezoelectric body made of the same material as the film-like piezoelectric body and having substantially the same thickness as the film-like piezoelectric body, disposed on the side of the detection unit and close to the detection unit; The areas of the electrodes provided on both the upper and lower surfaces of the piezoelectric material and the upper and lower surfaces of the compensating piezoelectric material are formed to be almost the same, and the potential difference and charge generated between the upper and lower electrodes of the membrane piezoelectric material and the upper and lower electrodes of the compensating piezoelectric material are A piezoelectric acceleration sensor characterized in that each electrode is connected so as to cancel out the potential difference and charge generated between them.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3873490A JPH03242556A (en) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | Piezoelectric acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3873490A JPH03242556A (en) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | Piezoelectric acceleration sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242556A true JPH03242556A (en) | 1991-10-29 |
Family
ID=12533557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3873490A Pending JPH03242556A (en) | 1990-02-20 | 1990-02-20 | Piezoelectric acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03242556A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993013426A1 (en) * | 1991-12-23 | 1993-07-08 | Elf Atochem North America Inc. | Multi-mode accelerometer |
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1990
- 1990-02-20 JP JP3873490A patent/JPH03242556A/en active Pending
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