JPH04213069A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH04213069A JPH04213069A JP2405328A JP40532890A JPH04213069A JP H04213069 A JPH04213069 A JP H04213069A JP 2405328 A JP2405328 A JP 2405328A JP 40532890 A JP40532890 A JP 40532890A JP H04213069 A JPH04213069 A JP H04213069A
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- Japan
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- acceleration
- acceleration sensor
- piezoelectric ceramic
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の衝突時の安全確
保のために用いられるエアバックや悪路における乗り心
地の改善などに用いられる加速度センサに関し，特に１
個のセンサで直交する２つの方向の加速度の検出が可能
な加速度センサに関する。
保のために用いられるエアバックや悪路における乗り心
地の改善などに用いられる加速度センサに関し，特に１
個のセンサで直交する２つの方向の加速度の検出が可能
な加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から加速度の検出には種々の方式の
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が簡単で，高温での使用が
可能であることから，各種機械の振動検出及び自動車の
ノッキングセンサ検出などに広く使用されている。
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が簡単で，高温での使用が
可能であることから，各種機械の振動検出及び自動車の
ノッキングセンサ検出などに広く使用されている。
【０００３】図５は従来の圧電方式の加速度センサの一
例を示す側面図である。図において，互いに対向する両
端面に電極が形成され，この端面を結ぶ厚さ方向に分極
された一対の圧電セラミックス円環５１，５１′を端子
板５２を介して分極の向きが逆向きになるように重ね合
わせ，ケースを兼ねたベース５４におもり５３と共にボ
ルト５５で締め付けた構造を有している。この構造の加
速度センサにおいて，ケースが圧電セラミックス円環５
１，５１′の厚さ方向に振動すると，圧電セラミックス
円環５１，５１′にはおよそ（１）式で表される力Ｆが
作用し，圧電セラミックス円環の電極間には（２）式で
表される電圧が発生する。 Ｆ＝Ｍ×α ……（１）Ｖ
＝Ｋ×Ｆ ……（２）ここ
で，Ｍ；おもりの質量，α；加速度，Ｋ；比例定数であ
る。上式（１）及び（２）からわかるように，圧電セラ
ミックス円環５１，５１′に発生する電圧Ｖは加速度α
に比例する。
例を示す側面図である。図において，互いに対向する両
端面に電極が形成され，この端面を結ぶ厚さ方向に分極
された一対の圧電セラミックス円環５１，５１′を端子
板５２を介して分極の向きが逆向きになるように重ね合
わせ，ケースを兼ねたベース５４におもり５３と共にボ
ルト５５で締め付けた構造を有している。この構造の加
速度センサにおいて，ケースが圧電セラミックス円環５
１，５１′の厚さ方向に振動すると，圧電セラミックス
円環５１，５１′にはおよそ（１）式で表される力Ｆが
作用し，圧電セラミックス円環の電極間には（２）式で
表される電圧が発生する。 Ｆ＝Ｍ×α ……（１）Ｖ
＝Ｋ×Ｆ ……（２）ここ
で，Ｍ；おもりの質量，α；加速度，Ｋ；比例定数であ
る。上式（１）及び（２）からわかるように，圧電セラ
ミックス円環５１，５１′に発生する電圧Ｖは加速度α
に比例する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の加
速度センサは圧電セラミックス円環の厚さ方向の加速度
成分だけを検出するものであり，Ｘ，Ｙの２軸を同時に
検出するためには図５に示した加速度センサ２個を直角
に配置する必要があり，構造的に複雑で大きくなる上に
，セット時に２つの加速度センサの検出軸を互いに直角
に精度良く合わせることが難しいという欠点があった。
速度センサは圧電セラミックス円環の厚さ方向の加速度
成分だけを検出するものであり，Ｘ，Ｙの２軸を同時に
検出するためには図５に示した加速度センサ２個を直角
に配置する必要があり，構造的に複雑で大きくなる上に
，セット時に２つの加速度センサの検出軸を互いに直角
に精度良く合わせることが難しいという欠点があった。
【０００５】そこで，本発明の技術的課題は以上に示し
た従来の２軸の加速度センサの欠点を除去し，簡単な構
造の１個のセンサで互いに直交するＸ軸，Ｙ軸の２軸の
加速度を検出することが可能な加速度センサを提供する
ことにある。
た従来の２軸の加速度センサの欠点を除去し，簡単な構
造の１個のセンサで互いに直交するＸ軸，Ｙ軸の２軸の
加速度を検出することが可能な加速度センサを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，円筒外
面を有し，一端が固定された圧電セラミックスを有する
加速度センサにおいて，前記圧電セラミックスは，前記
円筒外面の円周を４等分する位置に形成された該円周方
向に平行な指電極を有する交差指電極対を備え，前記交
差指電極対を用いて分極処理を施されており，前記交差
指電極対のうちの前記分極処理時における同極性電極同
士を接続してアース電極とするとともに，前記アース電
極に夫々交差する交差指電極を夫々出力電極とし，前記
圧電セラミックスの中心軸と直交する方向の振動を，前
記出力電極のうちで，前記中心軸を介して互いに対向す
る出力電極間に生ずる差動電圧に基づいて加速度を検出
することを特徴とする加速度センサが得られる。
面を有し，一端が固定された圧電セラミックスを有する
加速度センサにおいて，前記圧電セラミックスは，前記
円筒外面の円周を４等分する位置に形成された該円周方
向に平行な指電極を有する交差指電極対を備え，前記交
差指電極対を用いて分極処理を施されており，前記交差
指電極対のうちの前記分極処理時における同極性電極同
士を接続してアース電極とするとともに，前記アース電
極に夫々交差する交差指電極を夫々出力電極とし，前記
圧電セラミックスの中心軸と直交する方向の振動を，前
記出力電極のうちで，前記中心軸を介して互いに対向す
る出力電極間に生ずる差動電圧に基づいて加速度を検出
することを特徴とする加速度センサが得られる。
【０００７】
【作用】本発明においては，互いに対向する交差指電極
対の一方をアース端として他方を出力電極としている。 圧電セラミックスの，この交差指電極対を含む直径方向
に振動が加えられたとき，出力電極の一方は伸び歪，他
方は縮み歪の大きさに相当する互いに逆極性の電圧を圧
電縦効果により出力する。これらの出力電圧の差動電圧
の大きさを測定することで，加速度の大きさを検出する
ことができる。このような交差指電極対４つを圧電セラ
ミックスの円周を４等分する位置に配置することにより
，圧電セラミックスの中心軸に直交する方向に振動が加
えられたとき，前記直径方向と，これに直交する直径方
向との加速度の成分が夫々対向する交差指電極のうちの
出力電極対２組によって測定されるので，加速度の大き
さと方向とを求めることができる。
対の一方をアース端として他方を出力電極としている。 圧電セラミックスの，この交差指電極対を含む直径方向
に振動が加えられたとき，出力電極の一方は伸び歪，他
方は縮み歪の大きさに相当する互いに逆極性の電圧を圧
電縦効果により出力する。これらの出力電圧の差動電圧
の大きさを測定することで，加速度の大きさを検出する
ことができる。このような交差指電極対４つを圧電セラ
ミックスの円周を４等分する位置に配置することにより
，圧電セラミックスの中心軸に直交する方向に振動が加
えられたとき，前記直径方向と，これに直交する直径方
向との加速度の成分が夫々対向する交差指電極のうちの
出力電極対２組によって測定されるので，加速度の大き
さと方向とを求めることができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の２軸加速度センサについて図面
を用いて詳しく説明する。図１は本発明の２軸加速度セ
ンサの一例を示す斜視図である。この例において，圧電
セラミックス円環６の外周面の円周を４等分する位置に
円周方向と平行な指電極を有する交差指電極対１１・１
１′，１２・１２′，１３・１３′，１４・１４′を形
成し，この交差指電極を用いて後述する分極処理を施し
た後，４組の交差指電極の分極時のアース側の電極１１
′，１２′，１３′，１４′を接続して共通アース電極
とし，この共通アース電極に交差する各電極１１，１２
，１３，１４をそれぞれ出力端子とする。この圧電セラ
ミックス円環６の一端をベース９に固定して加速度セン
サが形成される。
を用いて詳しく説明する。図１は本発明の２軸加速度セ
ンサの一例を示す斜視図である。この例において，圧電
セラミックス円環６の外周面の円周を４等分する位置に
円周方向と平行な指電極を有する交差指電極対１１・１
１′，１２・１２′，１３・１３′，１４・１４′を形
成し，この交差指電極を用いて後述する分極処理を施し
た後，４組の交差指電極の分極時のアース側の電極１１
′，１２′，１３′，１４′を接続して共通アース電極
とし，この共通アース電極に交差する各電極１１，１２
，１３，１４をそれぞれ出力端子とする。この圧電セラ
ミックス円環６の一端をベース９に固定して加速度セン
サが形成される。
【０００９】図２及び図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本
発明の２軸加速度センサの動作原理の説明図で，図２は
平面図，図３（ａ）は斜視図，図３（ｂ）は図３（ａ）
の左側（ｂ）の交差指電極部分，図３（ｃ）は図３（ａ
）の左側（ｃ）の交差指電極部分を夫々示している。図
２において，互いに中心軸を介して対向する出力電極１
２と出力電極１４の中心を結ぶ方向（直径方向）に振動
的な加速度が加わると，圧電セラミックス円環６には出
力電極１２の部分と出力電極１４の部分に圧縮力と引張
り力が交互作用する。
発明の２軸加速度センサの動作原理の説明図で，図２は
平面図，図３（ａ）は斜視図，図３（ｂ）は図３（ａ）
の左側（ｂ）の交差指電極部分，図３（ｃ）は図３（ａ
）の左側（ｃ）の交差指電極部分を夫々示している。図
２において，互いに中心軸を介して対向する出力電極１
２と出力電極１４の中心を結ぶ方向（直径方向）に振動
的な加速度が加わると，圧電セラミックス円環６には出
力電極１２の部分と出力電極１４の部分に圧縮力と引張
り力が交互作用する。
【００１０】例えば，出力電極１２の部分に圧縮力が作
用し，出力電極１４の部分に引張り力が作用している場
合，図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように，出力電
極１２と１４の共通アース電極に対する分極の向きが破
線の矢印１７，１８で示されるようにそれぞれ同じよう
に出力電極１２，１４からアース電極１２′，１４′に
向かう向きであり，出力電極１２の部分と出力電極１４
の部分に作用する力の向きが矢印１５及び１６で示され
るように逆向きであるため，出力電極１２と出力電極１
４には実線の矢印１９，２０で示される逆極性の電圧が
圧電縦効果によって発生する。また，出力電極１１と出
力電極１３には，各々の電極部の中心軸が振動的な加速
度の方向と直交し，かつ，分極方向が前記電極部の中心
軸に対して対称となるため，出力電圧はキャンセルされ
る形となり発生しない。
用し，出力電極１４の部分に引張り力が作用している場
合，図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように，出力電
極１２と１４の共通アース電極に対する分極の向きが破
線の矢印１７，１８で示されるようにそれぞれ同じよう
に出力電極１２，１４からアース電極１２′，１４′に
向かう向きであり，出力電極１２の部分と出力電極１４
の部分に作用する力の向きが矢印１５及び１６で示され
るように逆向きであるため，出力電極１２と出力電極１
４には実線の矢印１９，２０で示される逆極性の電圧が
圧電縦効果によって発生する。また，出力電極１１と出
力電極１３には，各々の電極部の中心軸が振動的な加速
度の方向と直交し，かつ，分極方向が前記電極部の中心
軸に対して対称となるため，出力電圧はキャンセルされ
る形となり発生しない。
【００１１】従って，出力電極１２と出力電極１４の２
つの出力電圧Ｖの差動出力は加えられた加速度αの大き
さにほぼ比例することになる。同様にして，出力電圧１
１と出力電圧１３の中心を結ぶ方向に振動的な加速度が
加わると，出力電圧１１と出力電圧１３に逆極性の電圧
が圧電縦効果によって発生し，これら２つの出力電圧の
差動電圧は加えられた加速度の大きさにほぼ比例するこ
とになる。
つの出力電圧Ｖの差動出力は加えられた加速度αの大き
さにほぼ比例することになる。同様にして，出力電圧１
１と出力電圧１３の中心を結ぶ方向に振動的な加速度が
加わると，出力電圧１１と出力電圧１３に逆極性の電圧
が圧電縦効果によって発生し，これら２つの出力電圧の
差動電圧は加えられた加速度の大きさにほぼ比例するこ
とになる。
【００１２】図２において，加えられる加速度の方向が
出力電極の対向軸方向と異なる場合は，それぞれ直交す
る出力電極の対向軸方向の成分が検出される。つまり，
２つの検出信号を処理することにより，加えられた加速
度の方向及び大きさを求めることも出来る。
出力電極の対向軸方向と異なる場合は，それぞれ直交す
る出力電極の対向軸方向の成分が検出される。つまり，
２つの検出信号を処理することにより，加えられた加速
度の方向及び大きさを求めることも出来る。
【００１３】また，本発明の実施例に係る２軸加速度セ
ンサにおいては，検出軸と直交する方向の振動，すなわ
ち図２における圧電セラミックス円環６の中心軸方向の
振動に対しては，各検出軸ともに，対向する出力電極に
発生する電圧の極性が同じとなるため，それらの差動出
力としてはほとんど出力されないことになる。
ンサにおいては，検出軸と直交する方向の振動，すなわ
ち図２における圧電セラミックス円環６の中心軸方向の
振動に対しては，各検出軸ともに，対向する出力電極に
発生する電圧の極性が同じとなるため，それらの差動出
力としてはほとんど出力されないことになる。
【００１４】以上の説明は圧電セラミックス円環単体で
振動系を構成した場合について行ったが，検出すべき加
速度の周波数が低く，出来るだけ出力電圧感度を大きく
したい場合には，図４に示すように圧電セラミックス円
環６の一方の端部に重り８を負荷し，他方の端部をベー
ス９に固定する構造としても良い。
振動系を構成した場合について行ったが，検出すべき加
速度の周波数が低く，出来るだけ出力電圧感度を大きく
したい場合には，図４に示すように圧電セラミックス円
環６の一方の端部に重り８を負荷し，他方の端部をベー
ス９に固定する構造としても良い。
【００１５】
【発明の効果】以上示したように，本発明によれば，単
体の圧電セラミックス円環を使用した簡単な構造で，セ
ット時の角度調整が不要な２軸加速度センサが得られ実
用的に非常に効果が大きい。
体の圧電セラミックス円環を使用した簡単な構造で，セ
ット時の角度調整が不要な２軸加速度センサが得られ実
用的に非常に効果が大きい。
【図１】本発明の２軸加速度センサを示す斜視図である
。
。
【図２】本発明の２軸加速度センサの動作原理の説明図
である。
である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の２軸加速度
センサの動作原理の説明図である。
センサの動作原理の説明図である。
【図４】本発明の２軸加速度センサの別の構造例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】従来の圧電方式の加速度センサの一例を示す側
面図である。
面図である。
６ 圧電セラミックス円環
９ ベース
１１・１１′，１２・１２′，１３・１３′，１４・１
４′ 交差指電極対 ５１・５１′ 圧電セラミックスス円環５２
端子板 ５３ おもり ５４ ベース ５５ ボルト
４′ 交差指電極対 ５１・５１′ 圧電セラミックスス円環５２
端子板 ５３ おもり ５４ ベース ５５ ボルト
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒外面を有し，一端が固定された圧
電セラミックスを有する加速度センサにおいて，前記圧
電セラミックスは，前記円筒外面の円周を４等分する位
置に形成された該円周方向に平行な指電極を有する交差
指電極対を備え，前記交差指電極対を用いて分極処理を
施されており，前記交差指電極対のうちの前記分極処理
時における同極性電極同士を接続してアース電極とする
とともに，前記アース電極に夫々交差する交差指電極を
夫々出力電極とし，前記圧電セラミックスの中心軸と直
交する方向の振動を，前記出力電極のうちで前記中心軸
を介して互いに対向する出力電極間に生ずる差動電圧に
基づいて加速度を検出することを特徴とする加速度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405328A JP2607395B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405328A JP2607395B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213069A true JPH04213069A (ja) | 1992-08-04 |
| JP2607395B2 JP2607395B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=18514940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405328A Expired - Fee Related JP2607395B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607395B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0833163A1 (en) * | 1992-06-12 | 1998-04-01 | Sarcos Group | Accelerometer |
| US9808595B2 (en) | 2007-08-07 | 2017-11-07 | Boston Scientific Scimed, Inc | Microfabricated catheter with improved bonding structure |
| US9901706B2 (en) | 2014-04-11 | 2018-02-27 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Catheters and catheter shafts |
| US10207077B2 (en) | 2003-03-27 | 2019-02-19 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Medical device |
| US11351048B2 (en) | 2015-11-16 | 2022-06-07 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Stent delivery systems with a reinforced deployment sheath |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5443905B2 (ja) | 2009-09-03 | 2014-03-19 | リコー光学株式会社 | 照射方向可変前照灯および投射レンズ |
| JP5439146B2 (ja) | 2009-12-04 | 2014-03-12 | 株式会社東芝 | 自動分析装置 |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP2405328A patent/JP2607395B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0833163A1 (en) * | 1992-06-12 | 1998-04-01 | Sarcos Group | Accelerometer |
| US10207077B2 (en) | 2003-03-27 | 2019-02-19 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Medical device |
| US9808595B2 (en) | 2007-08-07 | 2017-11-07 | Boston Scientific Scimed, Inc | Microfabricated catheter with improved bonding structure |
| US9901706B2 (en) | 2014-04-11 | 2018-02-27 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Catheters and catheter shafts |
| US11351048B2 (en) | 2015-11-16 | 2022-06-07 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Stent delivery systems with a reinforced deployment sheath |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2607395B2 (ja) | 1997-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961112 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |