JPH0419568A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH0419568A JPH0419568A JP2123545A JP12354590A JPH0419568A JP H0419568 A JPH0419568 A JP H0419568A JP 2123545 A JP2123545 A JP 2123545A JP 12354590 A JP12354590 A JP 12354590A JP H0419568 A JPH0419568 A JP H0419568A
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- acceleration
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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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
この発明は、とくに水平、垂直の各方向に係る地震の加
速度を良好な感度で正確に検出するようにした加速度セ
ンサに関する。
速度を良好な感度で正確に検出するようにした加速度セ
ンサに関する。
従来、加速度を電気的に測定する方法には、主として動
電形、圧電形、サーボ形の三つの方式がある。動電形は
、重りと一体化されたコイルの、磁界内での動きによっ
て、加速度に応じた電圧を取り出す方式である。圧電形
は、重りの受ける慣性力を圧電効果を利用して電圧に変
換する方式である。サーボ形は、加速度による振子状の
重りの変位に対して、この変位をバランスさせるように
逆向きの力、トルクを作用させ、この力、トルクを発生
させる電流を求める方式である。
電形、圧電形、サーボ形の三つの方式がある。動電形は
、重りと一体化されたコイルの、磁界内での動きによっ
て、加速度に応じた電圧を取り出す方式である。圧電形
は、重りの受ける慣性力を圧電効果を利用して電圧に変
換する方式である。サーボ形は、加速度による振子状の
重りの変位に対して、この変位をバランスさせるように
逆向きの力、トルクを作用させ、この力、トルクを発生
させる電流を求める方式である。
動電形、圧電形の各方式では、水平方向の加速度に対す
る感度は良いが、垂直方向の加速度に対する感度は悪い
。したがって、地震のように、初期の縦振れと横振れと
に係る各加速度の測定には不適当である。 サーボ形の方式では、精度、安定性の面で優れるが、互
いに直角な３方向の測定には各方向に係る合計３組のセ
ンサと、各センサ出力のベクトル演算用回路とが必要と
なり、装置が大形化しコストが増大する欠点がある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、互いに直角な３方向、とくに水平。 垂直の各方向に係る各加速度を良好な感度で正確に検出
するようにした小形の加速度センサを提供することにあ
る。
る感度は良いが、垂直方向の加速度に対する感度は悪い
。したがって、地震のように、初期の縦振れと横振れと
に係る各加速度の測定には不適当である。 サーボ形の方式では、精度、安定性の面で優れるが、互
いに直角な３方向の測定には各方向に係る合計３組のセ
ンサと、各センサ出力のベクトル演算用回路とが必要と
なり、装置が大形化しコストが増大する欠点がある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、互いに直角な３方向、とくに水平。 垂直の各方向に係る各加速度を良好な感度で正確に検出
するようにした小形の加速度センサを提供することにあ
る。
この課題を解決するために、第１の発明に係る加速度セ
ンサは、 剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設置さ
れるダイヤフラムと； このダイヤフラムの中心部に設けられる重りと；この重
りの位置を中心として前記ダイヤフラムの面に設けられ
、共通電極と、この共通電極に対向し圧電材料を挟んで
前記重りの位置に関して点対称に配置される一対の分電
極の複数組とからなる圧電形歪み検出素子と；を備え、 この歪み検出素子の、前記の共通電極と各分電極との間
に誘起される電圧に基づいて、前記ダイヤフラムの面に
沿う方向と直角な方向との各加速度を検出する。 第２の発明に係る加速度センサは、 剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設置さ
れるダイヤフラムと； このダイヤフラムの中心部に設けられる重りと；この重
りの位置を中心として前記ダイヤプラムの逆側の面と、
これに対向する前記基礎部材の表面とに各々固着され共
通電極と、前記重りの位置に関して点対称に配置される
一対の分電極の複数組とからなる静電容量形変位検出素
子と；を備え、この変位検出素子の、前記の共通電極と
各分電極との間に形成される静電容量に基づいて、前記
ダイヤフラムの面に沿う方向と直角な方向との各加速度
を検出する。
ンサは、 剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設置さ
れるダイヤフラムと； このダイヤフラムの中心部に設けられる重りと；この重
りの位置を中心として前記ダイヤフラムの面に設けられ
、共通電極と、この共通電極に対向し圧電材料を挟んで
前記重りの位置に関して点対称に配置される一対の分電
極の複数組とからなる圧電形歪み検出素子と；を備え、 この歪み検出素子の、前記の共通電極と各分電極との間
に誘起される電圧に基づいて、前記ダイヤフラムの面に
沿う方向と直角な方向との各加速度を検出する。 第２の発明に係る加速度センサは、 剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設置さ
れるダイヤフラムと； このダイヤフラムの中心部に設けられる重りと；この重
りの位置を中心として前記ダイヤプラムの逆側の面と、
これに対向する前記基礎部材の表面とに各々固着され共
通電極と、前記重りの位置に関して点対称に配置される
一対の分電極の複数組とからなる静電容量形変位検出素
子と；を備え、この変位検出素子の、前記の共通電極と
各分電極との間に形成される静電容量に基づいて、前記
ダイヤフラムの面に沿う方向と直角な方向との各加速度
を検出する。
第１．第２の各発明に係る加速度センサにおいては共通
に、ダイヤフラム面に沿う方向の加速度を受けたとき、
その加速度による重りの慣性力によって、ダイヤフラム
には、その面に含まれ加速度方向に直角な軸線のまわり
の曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントによ
って、ダイヤフラム面の中心部を通り加速度方向の軸線
上で、中心部に関し点対称な箇所では、最大の逆向きの
歪み、変位を生じる。また、ダイヤフラム面に直角な方
向の加速度を受けたときには、その加速度による重りの
慣性力によって、ダイヤフラムは、その中心部が加速度
と逆方向に凸になるように湾曲変形する。この湾曲変形
によって、ダイヤフラム面の中心部のまわりの同じ円周
上の箇所では同じ向きで、同じ大きさの歪み、変位を生
じる。 前記の各方向の加速度を受けたときのダイヤフラムにお
ける、前記の各箇所での歪み、変位は、それぞれ第１．
第２の各発明における圧電形、静電容量形の歪み、変位
の各検出素子によって検出され、その各出力である電圧
、静電容量に基づいて、加速度による重りの慣性力、ひ
いては加速度が求められる。
に、ダイヤフラム面に沿う方向の加速度を受けたとき、
その加速度による重りの慣性力によって、ダイヤフラム
には、その面に含まれ加速度方向に直角な軸線のまわり
の曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントによ
って、ダイヤフラム面の中心部を通り加速度方向の軸線
上で、中心部に関し点対称な箇所では、最大の逆向きの
歪み、変位を生じる。また、ダイヤフラム面に直角な方
向の加速度を受けたときには、その加速度による重りの
慣性力によって、ダイヤフラムは、その中心部が加速度
と逆方向に凸になるように湾曲変形する。この湾曲変形
によって、ダイヤフラム面の中心部のまわりの同じ円周
上の箇所では同じ向きで、同じ大きさの歪み、変位を生
じる。 前記の各方向の加速度を受けたときのダイヤフラムにお
ける、前記の各箇所での歪み、変位は、それぞれ第１．
第２の各発明における圧電形、静電容量形の歪み、変位
の各検出素子によって検出され、その各出力である電圧
、静電容量に基づいて、加速度による重りの慣性力、ひ
いては加速度が求められる。
第１の発明に係る加速度センサの実施例（以下、第１実
施例という）について、以下に図面を参照しながら説明
する。この第１実施例は、加速度に基づく慣性力によっ
て生じたダイヤフラム上の各箇所での歪みを圧電素子に
よって検出する、いわゆる圧電形の加速度センサで、と
くに水平、垂直の各方向に係る加速度のうちで最大のも
のが設定値以上のときに警報信号を出力するように構成
される地震用の加速度センサである。 第１図は第１実施例の側面図である。同図において、圧
電形加速度センサ１は主として、ダイヤフラム２．その
中心部に突出する重り３．および周縁部下面のフランジ
４が一体形成される主要部材と、ダイヤフラム２の上面
の中央部に固着される圧電素子６と、フランジ４の下端
面が固着される剛性をもつ基礎板５と、圧電素子６の出
力信号を処理して警報信号を出力する信号処理回路が組
み込まれたプリント配線板１１とから構成される。 なお、ダイヤフラム２と基礎板５とは水平に設置される
。 その外の部材として、フレキシブル配線板の形をとる、
圧電素子６．プリント配線板１１間のり一ド１３と、基
礎板５に挿設される気密端子１４と、プリント配線板１
１を固定する支柱１５と、主要部材などを遮蔽、保護す
るカバー１６と、主要部材などを密閉するため基礎板５
．カバー１６間に挿入される０リング１７とがある。 圧電素子６は、第２図に示すように、圧電材料からなる
基板７と、これを両側から挟む共通電極８と、４対の分
電極９とからなる。なお、第２図（ａ）はその側面図、
同図（ｂ）は共通電極側の表面図、同図（Ｃ）は分電極
側の表面図である。基板７は中心部に穴をもつ円板状部
材、共通電極８はドーナツ板状部材である。各分電極は
扇面形の板状部材で、基板７の中心に関して同一円周上
に等分配室される。分電極の４組の各村９Ａ、９ａ 、
９Ｂ、９ｂ 、９Ｃ，９ｃ、９Ｄ、９ｄがそれである
。 第１図に示すように圧電素子６は、共通電極の側とダイ
ヤフラム２の表面とを導電性接着層ｌＯを介して固着さ
せる。圧電素子６の各分電極は、リード１３を介して引
き出されてプリント配線板１１に接続される。 第１実施例の動作について、第３図１第４図を参照しな
がら説明する。第３図は第１実施例で垂直方向の加速度
が作用したときの動作に関し、同図（ａ）はその要部の
側面図、同図（ｂ）はその要部の平面図、第４図は第１
実施例で水平方向の加速度が作用したときの動作に関し
、同図（ａ）はその要部の側面図、同図Φ）はその要部
の平面図である。 第３図（ａ）において、垂直で矢印の向きの加速度が作
用したとき、重り３には逆向きの慣性力が作用するから
、ダイヤフラム２は破線のように上向きに凸になるよう
に湾曲変形する。この湾曲変形によって、第３図（ｂ）
における各分電極９Ａ、９ａ、９Ｂ・・・と、ここでは
図示してない共通電極との間には、同じ方向、大きさの
電圧が誘起される。 第４図（ａ）において、水平で矢印の向きに加速度が作
用したとき、重り３には左向きの慣性力が作用するから
、ダイヤフラム２は破線のように、左側が下向きに凸に
、右側が上向きに凸になるように湾曲変形する。この湾
曲変形によって、第４図（ｂ）における一対の各分電極
９Ｇ、９ｃと、ここでは図示してない共通電極との間に
は、逆符号で、同じ大きさの電圧が誘起される。また、
他の一対の各分電極９Ａ、９ａ 、 ９Ｂ、９ｂ 、９
Ｄ、９ｄについても、それぞれについては逆符号で、同
じ大きさの電圧が誘起される。ただし、誘起電圧の大き
さは、湾曲変形に基づく歪みに対応するから、各分電極
９Ｃ，９ｃが最大、各分電極９Ｂ、９ｂ 、９Ｄ、９ｄ
が中位、各分電極９Ａ、９ａが最小になる。 したがって、第３図のような垂直方向の加速度の場合に
は、各分電極に係る誘起電圧の全ての和を求めれば、加
速度に対応する電圧値を得ることができる。また第４図
のような水平方向の加速度の場合には、一対の各分電極
について、各々に係る誘起電圧の差値を求めれば、その
各分電極を結ぶ方向の加速度に対応する倍増された電圧
値を得ることができる。しかも、その差値の内で最大に
なる一対の各分電極を結ぶ方向が、水平加速度の主方向
に対応する。 各分電極に係る出力電圧に基づいて、警報信号を出力さ
せるための信号処理回路について、第５図の回路図を参
照しながら説明する。第５図において、横方向の二点鎖
線から下側の部分が信号処理回路１２、上側の部分が圧
電素子６の各電極の回路である。２０は変換回路、１８
は一対の各分電極間の電圧の差値を求める減算回路、１
９は各分電極の電圧の総和を求める加算回路、２１はフ
ィルタ回路で、地震波に特有な１０Ｈｚ以下の周波数成
分だけを通過させる帯域フィルタ機能をもつ。 ２２．２３は比較回路で、減算回路１８．加算回路Ｉ９
の各出力と、各々に対応する各設定回路２４．２５の設
定値との比較をおこなう。ここで、減算回路１８加算回
路１９の各出力の方が対応する設定値より大きいとき、
各比較回路２２．２３からＨ信号が出力されるものとす
る。２６はＯＲ回路で、各比較回路２２゜２３のいずれ
かでもＨ信号を出力したとき、警報信号としてのＨ信号
が出力される。 第２の発明に係る加速度センサの実施例（以下、第２実
施例という）について、以下に図面を参照しながら説明
する。この第２実施例は、加速度に基づく慣性力によっ
て生じたダイヤフラム上の各箇所での変位をコンデンサ
形検出素子によって検出する、いわゆる静電容量式の地
震用加速度センサである。 第６図は第２実施例の側面図である。同図において、静
電容量式加速度センサ３１は主として、ダイヤフラム３
２．その中心部に突出する重り３３．および周縁部下面
のフランジ３４が一体形成される主要部材と、ダイヤフ
ラム３２の下面の中央部に固着される共通電極３８と、
剛性をもつ基礎板３５とから構成される。なお、基礎板
３５．フランジ３４の下端面間には、絶縁膜４１が被覆
された基板３７が挿設される。この基板３７の表面には
、詳しく後述するように、一対の各分電極の４組が、共
通電極３８に空気層を介して対向する形で、重り３３の
まわりの円周上に配置され、各コンデンサが構成される
。なお、ダイヤフラム３２と基礎板３５とは水平に設置
される。 第７図は分電極用基板の平面図である。同図において基
板３７の表面には、円周に沿い扇面形の各分電極が、基
板３７の中心（第６図の重り３３の軸線位置）に関し同
一円周上に等分装置される。分電極の４組の各村３９Ａ
、３９ａ 、３９Ｂ、３９ｂ 、３９Ｃ，３９ｃ、３９
Ｄ、 ３９ｄである。この各分電極には、それぞれ接続
パッド４０Ａ、 ４０ａ、 ４０Ｂ、 ４０ｂ、 ４０
Ｃ，４０ｃ、 ４００．４０ｄがリード部分を含む形で
対応して一体化され左右に４個ずつ配置される。なお、
各分電極と、各接続パッドとを除く形で一点鋭線表示の
円環状領域に、低融点ガラスの絶縁膜４１が被覆される
。なお、この絶縁膜４１の上にフランジ３４の下端面が
同着される。 第６図において、絶縁材料からなるベース４５に挿設さ
れた端子４４と、ダイヤフラム３２の上面の接続パッド
３８Ａ、および基板３７の前記各接続パッドとの間が各
リード線４３で接続される。なお、接続パッド３８Ａは
、共通電極３８を接地するため、不純物元素をドープし
て導電性を高めたダイヤフラム３２を介して、共通電極
３８と導通している。カバー４６が、ダイヤフラム３２
などの主要部を保護するためベース４５に密閉的に固着
される。 ところで、ダイヤフラム３２８重り３３．およびフラン
ジ３４は、シリコンを用いプラズマエツチングによって
一体的に形成され、またダイヤフラム３２の、重り３３
とは逆側の面に、共通電極３８がスパッタリングによっ
て形成される。このように、加速度センサの主要部は、
半導体製造プロセスを利用して製作されるから、超小形
化、低コスト化が図れるとともに、量産に適している。 第２実施例の動作は、基本的には第１実施例におけるの
と同様である。加速度による重りの慣性力に基づいて生
じる、ダイヤフラムの各箇所での変位を、共通電極と各
分電極との間に形成される各静電容量によって検出し、
この検出値から加速度を求める。ダイヤフラムに垂直、
水平な各方向の加速度も、第１実施例におけるのと同じ
く、各静電容量の総和値、一対の各静電容量の差値がら
検出される。また、加速度が設定値以上になったとき発
令すべき警報信号も、第１実施例における第５図に準じ
た信号処理回路によって出力させることができる。
施例という）について、以下に図面を参照しながら説明
する。この第１実施例は、加速度に基づく慣性力によっ
て生じたダイヤフラム上の各箇所での歪みを圧電素子に
よって検出する、いわゆる圧電形の加速度センサで、と
くに水平、垂直の各方向に係る加速度のうちで最大のも
のが設定値以上のときに警報信号を出力するように構成
される地震用の加速度センサである。 第１図は第１実施例の側面図である。同図において、圧
電形加速度センサ１は主として、ダイヤフラム２．その
中心部に突出する重り３．および周縁部下面のフランジ
４が一体形成される主要部材と、ダイヤフラム２の上面
の中央部に固着される圧電素子６と、フランジ４の下端
面が固着される剛性をもつ基礎板５と、圧電素子６の出
力信号を処理して警報信号を出力する信号処理回路が組
み込まれたプリント配線板１１とから構成される。 なお、ダイヤフラム２と基礎板５とは水平に設置される
。 その外の部材として、フレキシブル配線板の形をとる、
圧電素子６．プリント配線板１１間のり一ド１３と、基
礎板５に挿設される気密端子１４と、プリント配線板１
１を固定する支柱１５と、主要部材などを遮蔽、保護す
るカバー１６と、主要部材などを密閉するため基礎板５
．カバー１６間に挿入される０リング１７とがある。 圧電素子６は、第２図に示すように、圧電材料からなる
基板７と、これを両側から挟む共通電極８と、４対の分
電極９とからなる。なお、第２図（ａ）はその側面図、
同図（ｂ）は共通電極側の表面図、同図（Ｃ）は分電極
側の表面図である。基板７は中心部に穴をもつ円板状部
材、共通電極８はドーナツ板状部材である。各分電極は
扇面形の板状部材で、基板７の中心に関して同一円周上
に等分配室される。分電極の４組の各村９Ａ、９ａ 、
９Ｂ、９ｂ 、９Ｃ，９ｃ、９Ｄ、９ｄがそれである
。 第１図に示すように圧電素子６は、共通電極の側とダイ
ヤフラム２の表面とを導電性接着層ｌＯを介して固着さ
せる。圧電素子６の各分電極は、リード１３を介して引
き出されてプリント配線板１１に接続される。 第１実施例の動作について、第３図１第４図を参照しな
がら説明する。第３図は第１実施例で垂直方向の加速度
が作用したときの動作に関し、同図（ａ）はその要部の
側面図、同図（ｂ）はその要部の平面図、第４図は第１
実施例で水平方向の加速度が作用したときの動作に関し
、同図（ａ）はその要部の側面図、同図Φ）はその要部
の平面図である。 第３図（ａ）において、垂直で矢印の向きの加速度が作
用したとき、重り３には逆向きの慣性力が作用するから
、ダイヤフラム２は破線のように上向きに凸になるよう
に湾曲変形する。この湾曲変形によって、第３図（ｂ）
における各分電極９Ａ、９ａ、９Ｂ・・・と、ここでは
図示してない共通電極との間には、同じ方向、大きさの
電圧が誘起される。 第４図（ａ）において、水平で矢印の向きに加速度が作
用したとき、重り３には左向きの慣性力が作用するから
、ダイヤフラム２は破線のように、左側が下向きに凸に
、右側が上向きに凸になるように湾曲変形する。この湾
曲変形によって、第４図（ｂ）における一対の各分電極
９Ｇ、９ｃと、ここでは図示してない共通電極との間に
は、逆符号で、同じ大きさの電圧が誘起される。また、
他の一対の各分電極９Ａ、９ａ 、 ９Ｂ、９ｂ 、９
Ｄ、９ｄについても、それぞれについては逆符号で、同
じ大きさの電圧が誘起される。ただし、誘起電圧の大き
さは、湾曲変形に基づく歪みに対応するから、各分電極
９Ｃ，９ｃが最大、各分電極９Ｂ、９ｂ 、９Ｄ、９ｄ
が中位、各分電極９Ａ、９ａが最小になる。 したがって、第３図のような垂直方向の加速度の場合に
は、各分電極に係る誘起電圧の全ての和を求めれば、加
速度に対応する電圧値を得ることができる。また第４図
のような水平方向の加速度の場合には、一対の各分電極
について、各々に係る誘起電圧の差値を求めれば、その
各分電極を結ぶ方向の加速度に対応する倍増された電圧
値を得ることができる。しかも、その差値の内で最大に
なる一対の各分電極を結ぶ方向が、水平加速度の主方向
に対応する。 各分電極に係る出力電圧に基づいて、警報信号を出力さ
せるための信号処理回路について、第５図の回路図を参
照しながら説明する。第５図において、横方向の二点鎖
線から下側の部分が信号処理回路１２、上側の部分が圧
電素子６の各電極の回路である。２０は変換回路、１８
は一対の各分電極間の電圧の差値を求める減算回路、１
９は各分電極の電圧の総和を求める加算回路、２１はフ
ィルタ回路で、地震波に特有な１０Ｈｚ以下の周波数成
分だけを通過させる帯域フィルタ機能をもつ。 ２２．２３は比較回路で、減算回路１８．加算回路Ｉ９
の各出力と、各々に対応する各設定回路２４．２５の設
定値との比較をおこなう。ここで、減算回路１８加算回
路１９の各出力の方が対応する設定値より大きいとき、
各比較回路２２．２３からＨ信号が出力されるものとす
る。２６はＯＲ回路で、各比較回路２２゜２３のいずれ
かでもＨ信号を出力したとき、警報信号としてのＨ信号
が出力される。 第２の発明に係る加速度センサの実施例（以下、第２実
施例という）について、以下に図面を参照しながら説明
する。この第２実施例は、加速度に基づく慣性力によっ
て生じたダイヤフラム上の各箇所での変位をコンデンサ
形検出素子によって検出する、いわゆる静電容量式の地
震用加速度センサである。 第６図は第２実施例の側面図である。同図において、静
電容量式加速度センサ３１は主として、ダイヤフラム３
２．その中心部に突出する重り３３．および周縁部下面
のフランジ３４が一体形成される主要部材と、ダイヤフ
ラム３２の下面の中央部に固着される共通電極３８と、
剛性をもつ基礎板３５とから構成される。なお、基礎板
３５．フランジ３４の下端面間には、絶縁膜４１が被覆
された基板３７が挿設される。この基板３７の表面には
、詳しく後述するように、一対の各分電極の４組が、共
通電極３８に空気層を介して対向する形で、重り３３の
まわりの円周上に配置され、各コンデンサが構成される
。なお、ダイヤフラム３２と基礎板３５とは水平に設置
される。 第７図は分電極用基板の平面図である。同図において基
板３７の表面には、円周に沿い扇面形の各分電極が、基
板３７の中心（第６図の重り３３の軸線位置）に関し同
一円周上に等分装置される。分電極の４組の各村３９Ａ
、３９ａ 、３９Ｂ、３９ｂ 、３９Ｃ，３９ｃ、３９
Ｄ、 ３９ｄである。この各分電極には、それぞれ接続
パッド４０Ａ、 ４０ａ、 ４０Ｂ、 ４０ｂ、 ４０
Ｃ，４０ｃ、 ４００．４０ｄがリード部分を含む形で
対応して一体化され左右に４個ずつ配置される。なお、
各分電極と、各接続パッドとを除く形で一点鋭線表示の
円環状領域に、低融点ガラスの絶縁膜４１が被覆される
。なお、この絶縁膜４１の上にフランジ３４の下端面が
同着される。 第６図において、絶縁材料からなるベース４５に挿設さ
れた端子４４と、ダイヤフラム３２の上面の接続パッド
３８Ａ、および基板３７の前記各接続パッドとの間が各
リード線４３で接続される。なお、接続パッド３８Ａは
、共通電極３８を接地するため、不純物元素をドープし
て導電性を高めたダイヤフラム３２を介して、共通電極
３８と導通している。カバー４６が、ダイヤフラム３２
などの主要部を保護するためベース４５に密閉的に固着
される。 ところで、ダイヤフラム３２８重り３３．およびフラン
ジ３４は、シリコンを用いプラズマエツチングによって
一体的に形成され、またダイヤフラム３２の、重り３３
とは逆側の面に、共通電極３８がスパッタリングによっ
て形成される。このように、加速度センサの主要部は、
半導体製造プロセスを利用して製作されるから、超小形
化、低コスト化が図れるとともに、量産に適している。 第２実施例の動作は、基本的には第１実施例におけるの
と同様である。加速度による重りの慣性力に基づいて生
じる、ダイヤフラムの各箇所での変位を、共通電極と各
分電極との間に形成される各静電容量によって検出し、
この検出値から加速度を求める。ダイヤフラムに垂直、
水平な各方向の加速度も、第１実施例におけるのと同じ
く、各静電容量の総和値、一対の各静電容量の差値がら
検出される。また、加速度が設定値以上になったとき発
令すべき警報信号も、第１実施例における第５図に準じ
た信号処理回路によって出力させることができる。
この第１．第２の各発明によれば、共通的に従来技術に
比べて、簡単な構造の１個のセンサによって、３方向の
各加速度が良好な感度で正確に測定でき、低コスト化と
小形化が図れる、という効果がある。 とくに第２発明では、その実施例によれば、ダイヤフラ
ムと重りとが半導体材料で一体的に形成されるとともに
、共通電極の形成まで全て半導体製造プロセスによるか
ら、さらに低コスト化と小形化が図れ、しかも量産に適
している。
比べて、簡単な構造の１個のセンサによって、３方向の
各加速度が良好な感度で正確に測定でき、低コスト化と
小形化が図れる、という効果がある。 とくに第２発明では、その実施例によれば、ダイヤフラ
ムと重りとが半導体材料で一体的に形成されるとともに
、共通電極の形成まで全て半導体製造プロセスによるか
ら、さらに低コスト化と小形化が図れ、しかも量産に適
している。
第１図は第１発明に係る実施例の側面図、第２図はこの
実施例の歪み検出素子に関し、同図（ａ）はその側面図
、同図（ｂ）はその共通電極側の表面図、同図（Ｃ）は
その分電極側の表面図、第３図はこの実施例で垂直方向
の加速度が作用したときの動作に関し、同図（ａ）はそ
の要部の側面図、同図（ｂ）はその要部の平面図、 第４図はこの実施例で水平方向の加速度が作用したとき
の動作に関し、同図（ａ）はその要部の側面図、同図（
ｂ）はその要部の平面図、 第５図はこの実施例の信号処理回路の構成を示す回路図
、 第６図は第２発明に係る実施例の側面図、第７図はこの
実施例の変位検出素子の分電極側の表面図である。 符号説明 １．３１ ：加速度センサ、２，３２：ダイヤフラム、
３．３３：重り、４，３４：フランジ、５，３５：基礎
板、６：圧電素子、７，３７ ：基板、８，３８：共通
電極、９．３９７分電極（総称）、１１ニブリント配線
板、１２：信号処理回路、１３，４３ ：リード、１
８：減算回路、１９：加算回路、２０：変換回路、２１
：フィルタ回路、２２，２３ ：比較回路、２４．２
５ ：設定回路、２６：ＯＲ回路、４１：絶縁膜。 代理人弁理士 山 口 巖 ＼ 会（悔 （ｂ） （Ｃ） 第２図 第６問
実施例の歪み検出素子に関し、同図（ａ）はその側面図
、同図（ｂ）はその共通電極側の表面図、同図（Ｃ）は
その分電極側の表面図、第３図はこの実施例で垂直方向
の加速度が作用したときの動作に関し、同図（ａ）はそ
の要部の側面図、同図（ｂ）はその要部の平面図、 第４図はこの実施例で水平方向の加速度が作用したとき
の動作に関し、同図（ａ）はその要部の側面図、同図（
ｂ）はその要部の平面図、 第５図はこの実施例の信号処理回路の構成を示す回路図
、 第６図は第２発明に係る実施例の側面図、第７図はこの
実施例の変位検出素子の分電極側の表面図である。 符号説明 １．３１ ：加速度センサ、２，３２：ダイヤフラム、
３．３３：重り、４，３４：フランジ、５，３５：基礎
板、６：圧電素子、７，３７ ：基板、８，３８：共通
電極、９．３９７分電極（総称）、１１ニブリント配線
板、１２：信号処理回路、１３，４３ ：リード、１
８：減算回路、１９：加算回路、２０：変換回路、２１
：フィルタ回路、２２，２３ ：比較回路、２４．２
５ ：設定回路、２６：ＯＲ回路、４１：絶縁膜。 代理人弁理士 山 口 巖 ＼ 会（悔 （ｂ） （Ｃ） 第２図 第６問
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設
置されるダイヤフラムと；このダイヤフラムの中心部に
設けられる重りと；この重りの位置を中心として前記ダ
イヤフラムの面に設けられ、共通電極と、この共通電極
に対向し圧電材料を挟んで前記重りの位置に関して点対
称に配置される一対の分電極の複数組とからなる圧電形
歪み検出素子と；を備え、この歪み検出素子の、前記の
共通電極と各分電極との間に誘起される電圧に基づいて
、前記ダイヤフラムの面に沿う方向と直角な方向との各
加速度を検出する構成にしたことを特徴とする加速度セ
ンサ。 ２）剛性をもつ基礎部材に周縁部が固着され、水平に設
置されるダイヤフラムと；このダイヤフラムの中心部に
設けられる重りと；この重りの位置を中心として前記ダ
イヤフラムの逆側の面と、これに対向する前記基礎部材
の表面とに各々固着される、共通電極と、前記重りの位
置に関して点対称に配置される一対の分電極の複数組と
からなる静電容量形変位検出素子と；を備え、この変位
検出素子の、前記の共通電極と各分電極との間に形成さ
れる静電容量に基づいて、前記ダイヤフラムの面に沿う
方向と直角な方向との各加速度を検出する構成にしたこ
とを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123545A JPH0419568A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123545A JPH0419568A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419568A true JPH0419568A (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=14863251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123545A Pending JPH0419568A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0419568A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136313U (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-19 | ||
| JPH04278464A (ja) * | 1991-03-05 | 1992-10-05 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JPH0581717U (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | 富士電気化学株式会社 | 加速度センサ |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2123545A patent/JPH0419568A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136313U (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-19 | ||
| JPH04278464A (ja) * | 1991-03-05 | 1992-10-05 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JPH0581717U (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | 富士電気化学株式会社 | 加速度センサ |
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