JPH0470567A - 圧電式風速センサー及びその製造方法 - Google Patents
圧電式風速センサー及びその製造方法Info
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- JPH0470567A JPH0470567A JP18657290A JP18657290A JPH0470567A JP H0470567 A JPH0470567 A JP H0470567A JP 18657290 A JP18657290 A JP 18657290A JP 18657290 A JP18657290 A JP 18657290A JP H0470567 A JPH0470567 A JP H0470567A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、自動車等の吸入空気量を検出したり汎用風速
計等に用いられ、空気、その他種々のガスの流速を検出
する圧電式風速センサーに関する。
計等に用いられ、空気、その他種々のガスの流速を検出
する圧電式風速センサーに関する。
［従来技術］
第５図に示すように、金属製基板すの両面に表裏に電極
層を有する圧電素子板ｃ、ｃを貼着してなるバイモルフ
を電歪振動板ａとして用いると共に、該バイモルフ型電
歪振動板ａの端縁に、金属板からなるブレードｄを接着
層ｆを介して接合し、さらに該ブレードｄの基端上に圧
電性高分子フィルムｅを被着してなる圧電式風速センサ
ーは公知である。
層を有する圧電素子板ｃ、ｃを貼着してなるバイモルフ
を電歪振動板ａとして用いると共に、該バイモルフ型電
歪振動板ａの端縁に、金属板からなるブレードｄを接着
層ｆを介して接合し、さらに該ブレードｄの基端上に圧
電性高分子フィルムｅを被着してなる圧電式風速センサ
ーは公知である。
この圧電式風速センサーは、前記ブレードｄを気体の流
動方向と対向させて管路等に取付けられ、電歪振動板ａ
の圧電素子板Ｃ，Ｃに交番電圧を印加して電歪振動板ａ
を湾曲振動させる。この振動系の振幅量は圧電性高分子
フィルムｅの歪み量として変換され、該振幅量に比例し
た信号電圧が圧電性高分子フィルムｅから取り出される
。
動方向と対向させて管路等に取付けられ、電歪振動板ａ
の圧電素子板Ｃ，Ｃに交番電圧を印加して電歪振動板ａ
を湾曲振動させる。この振動系の振幅量は圧電性高分子
フィルムｅの歪み量として変換され、該振幅量に比例し
た信号電圧が圧電性高分子フィルムｅから取り出される
。
ところでブレードｄに風圧が作用すると、該風圧（風速
）に比例してその振動が抑制され、振幅が減衰して圧電
性高分子フィルムｅからの電圧出力が低下する。すなわ
ち圧電性高分子フィルムｅからの信号電圧は風速に反比
例するといい得る。
）に比例してその振動が抑制され、振幅が減衰して圧電
性高分子フィルムｅからの電圧出力が低下する。すなわ
ち圧電性高分子フィルムｅからの信号電圧は風速に反比
例するといい得る。
そこでこの圧電性高分子フィルムｅからの信号電圧を検
出すれば、あらかじめ測定された信号電圧と風速との関
係から風速を割り出すことが可能となる。
出すれば、あらかじめ測定された信号電圧と風速との関
係から風速を割り出すことが可能となる。
［発明が解決しようとする問題点コ
ところで、上述の構成にあっては、圧電性高分子フィル
ムｅとブレードｄとを電歪振動板ａ上に別途接合する必
要があり、製造が面倒であると共にその継続使用により
圧電性高分子フィルムｅの剥れを生じ易く、機械的耐久
性が劣っていた。また圧電性高分子フィルムｅは、たと
えばＰＶＤＦでは実用最高使用温度が１００℃程度であ
り、耐熱性が劣っていた。
ムｅとブレードｄとを電歪振動板ａ上に別途接合する必
要があり、製造が面倒であると共にその継続使用により
圧電性高分子フィルムｅの剥れを生じ易く、機械的耐久
性が劣っていた。また圧電性高分子フィルムｅは、たと
えばＰＶＤＦでは実用最高使用温度が１００℃程度であ
り、耐熱性が劣っていた。
本発明は、このような問題点の無い圧電式風速センサー
及びその製造方法の提供を目的とするものである。
及びその製造方法の提供を目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、金属製基板の両面に圧電素子板を配設し、そ
の一側の圧電素子板の表裏面電極間に発振器を電気的に
接続して励振用とし、他方の圧電素子板を信号検出する
圧電検出層としてなる電歪振動板を備え、該電歪振動板
から気流に対向するブレードを延設し、前記圧電検出層
からの信号出力に基づき風速を算出するようにしたもの
である。
の一側の圧電素子板の表裏面電極間に発振器を電気的に
接続して励振用とし、他方の圧電素子板を信号検出する
圧電検出層としてなる電歪振動板を備え、該電歪振動板
から気流に対向するブレードを延設し、前記圧電検出層
からの信号出力に基づき風速を算出するようにしたもの
である。
また、かかる圧電式風速センサーの電歪振動板を、一枚
の金属板の両面に圧電セラミック層を夫々形成して、こ
れを横断方向に複数切断することにより製造したもので
ある。
の金属板の両面に圧電セラミック層を夫々形成して、こ
れを横断方向に複数切断することにより製造したもので
ある。
［作用］
前記励振用圧電素子板に発振器から交番電圧を印加する
ことにより、電歪振動板を励振させる。そして気流の発
生に伴い前記ブレードに風圧が作用すると電歪振動板の
振幅は減衰する。この振幅量は圧電検出層によりピック
アップされる。
ことにより、電歪振動板を励振させる。そして気流の発
生に伴い前記ブレードに風圧が作用すると電歪振動板の
振幅は減衰する。この振幅量は圧電検出層によりピック
アップされる。
そしてこの圧電検出層からの信号電圧を検出することに
より該信号電圧出力と反比例する風速が知得される。
より該信号電圧出力と反比例する風速が知得される。
［実施例］
第１．２図について本発明の一実施例を説明する。
ｌは電歪振動板であって、金属製基板２の両面に、表裏
に銀等の導電性金属による電極層が形成された圧電セラ
ミックからなる圧電素子板を配設し、その上面の圧電素
子板３を励振用とし、下部の圧電素子板を信号検出する
ための圧電検出層４としている。また前記金属製基板２
を圧電素子板３と圧電検出層４のアース電極とすると共
に、金属製基板２を前方へ延出してブレード５としてい
る。さらには金属製基板２の後端も少し延出して接続用
端部６としている。そして圧電素子板３の表面電極と、
金属製基板２の接続用端部６間に発振器１０を接続し、
圧電検出層４の外面電極と接続用端部６間に電圧計１１
を接続すると共に、前記接続用端部６側をアース接続し
ている。前記圧電素子板３．圧電検出層４はあらかじめ
厚み方向に分極処理が施されている。その分極方向は上
下いずれであっても良い。
に銀等の導電性金属による電極層が形成された圧電セラ
ミックからなる圧電素子板を配設し、その上面の圧電素
子板３を励振用とし、下部の圧電素子板を信号検出する
ための圧電検出層４としている。また前記金属製基板２
を圧電素子板３と圧電検出層４のアース電極とすると共
に、金属製基板２を前方へ延出してブレード５としてい
る。さらには金属製基板２の後端も少し延出して接続用
端部６としている。そして圧電素子板３の表面電極と、
金属製基板２の接続用端部６間に発振器１０を接続し、
圧電検出層４の外面電極と接続用端部６間に電圧計１１
を接続すると共に、前記接続用端部６側をアース接続し
ている。前記圧電素子板３．圧電検出層４はあらかじめ
厚み方向に分極処理が施されている。その分極方向は上
下いずれであっても良い。
前記ブレード５は電歪振動板１の前端に別途接合して延
設するようにしても良い。また前記電歪振動板１はその
表面形状を矩形状としているが、固定部側を幅広とした
台形等種々の形状が提案される。
設するようにしても良い。また前記電歪振動板１はその
表面形状を矩形状としているが、固定部側を幅広とした
台形等種々の形状が提案される。
この電歪振動板ｌはホルダー７の装着孔７ａに挿入され
、その後部をホルダー７の支持面７ｂで支持し、さらに
その上部に押え片９を載置し、ホルダー７の前端部の螺
子孔７Ｃに上方から螺合した押し螺子８の下端で押え片
９を加圧して、該電歪振動板ｌはホルダー７内に挟持さ
れる。そして電歪振動板１の先端のブレード５をホルダ
ー７から前方突圧させている。
、その後部をホルダー７の支持面７ｂで支持し、さらに
その上部に押え片９を載置し、ホルダー７の前端部の螺
子孔７Ｃに上方から螺合した押し螺子８の下端で押え片
９を加圧して、該電歪振動板ｌはホルダー７内に挟持さ
れる。そして電歪振動板１の先端のブレード５をホルダ
ー７から前方突圧させている。
かかる構成の圧電式風速センサーにあって、空気２種々
のガス等が流動している流路に前記ブレード５を流れの
方向に対向させて取付ける。そして１発振器ｌＯにより
圧電素子板３に交番電圧を印加することにより電歪振動
板１及びブレード５を基本モードで共振させる。このブ
レード５の基本周波数は、その形状、材質、固定位置等
により異なる。
のガス等が流動している流路に前記ブレード５を流れの
方向に対向させて取付ける。そして１発振器ｌＯにより
圧電素子板３に交番電圧を印加することにより電歪振動
板１及びブレード５を基本モードで共振させる。このブ
レード５の基本周波数は、その形状、材質、固定位置等
により異なる。
ブレード５により風圧を受けると、圧電検出層４にはそ
の振幅に比例した信号電圧が発生し、この電圧信号は電
圧計１１に取り出される。このとき前記電歪振動板ｌに
よる湾曲振動は一方向からの風圧により阻害され減衰す
る。従ってこの振幅はその風圧（風速）に反比例するこ
ととなる。すなわち圧電検出層４間から発生する信号電
圧と、風速とは反圧、例の関係にあり、この関係をあら
かじめ測定しておくことにより、圧電検出層４間から発
生する信号電圧によって風速が知得される。
の振幅に比例した信号電圧が発生し、この電圧信号は電
圧計１１に取り出される。このとき前記電歪振動板ｌに
よる湾曲振動は一方向からの風圧により阻害され減衰す
る。従ってこの振幅はその風圧（風速）に反比例するこ
ととなる。すなわち圧電検出層４間から発生する信号電
圧と、風速とは反圧、例の関係にあり、この関係をあら
かじめ測定しておくことにより、圧電検出層４間から発
生する信号電圧によって風速が知得される。
この信号電圧を直接、種々の装置の制御信号として用い
ても良い。
ても良い。
第４図は、風速と信号電圧の逆数との関係を調べた結果
を示すものである。この結果から風速と信号電圧とは一
次関数的な反比例の関係にあることが解る。この試験で
は金属製基板２を横３ｍｍ、縦２５■■、厚さ０．０５
■−とし、前記接続用端部６を３−一とじ、基本周波数
を約１ｋＨｚとして、駆動電圧をｌ〜１０Ｖ□９の範囲
で印加し、圧電検出層４からの信号電圧出力を測定した
。
を示すものである。この結果から風速と信号電圧とは一
次関数的な反比例の関係にあることが解る。この試験で
は金属製基板２を横３ｍｍ、縦２５■■、厚さ０．０５
■−とし、前記接続用端部６を３−一とじ、基本周波数
を約１ｋＨｚとして、駆動電圧をｌ〜１０Ｖ□９の範囲
で印加し、圧電検出層４からの信号電圧出力を測定した
。
上述の構成にあっては、従来のように信号検出するため
に圧電性高分子フィルムを使用していないために機械的
強度が高い。また信号検出用に圧電性高分子フィルムを
用いた従来構成は、耐熱温度が１００℃程度であったが
、これを用いなし！ために２００℃以上となり、大幅に
耐熱性が向上した。
に圧電性高分子フィルムを使用していないために機械的
強度が高い。また信号検出用に圧電性高分子フィルムを
用いた従来構成は、耐熱温度が１００℃程度であったが
、これを用いなし！ために２００℃以上となり、大幅に
耐熱性が向上した。
さらにまた検出感度は、圧電セラミックの方が圧電定数
が大きい分だけ向上した。しかも従来のように金属製基
板２の両面に励振用の圧電素子を貼着したもの（バイモ
ルフ構造）と比較すると、ブレード５先端部の振幅は同
じであり、特性の低下がなかった。
が大きい分だけ向上した。しかも従来のように金属製基
板２の両面に励振用の圧電素子を貼着したもの（バイモ
ルフ構造）と比較すると、ブレード５先端部の振幅は同
じであり、特性の低下がなかった。
第３図は、前記電歪振動板ｌの製造方法を示すものであ
る。
る。
ここで第３図イの２０は長尺状の金属板であって、第３
図口に示すようにその前後両縁部にエツチングやレーザ
ー加工等で端縁から内方に切込溝２１ａ、２１ｂを等間
隔、かつ前後で一致して形成する。このとき前記切込溝
２１ａはブレード５の長さよりも少し短くし、切込溝２
１ｂは接続用端部６の長さよりも少し短くする。そして
第３図ハに示すように、この金属板２０の表裏に厚み方
向に分極した圧電セラミック層２２．２２ （例えば幅
１６ｍｍ、長さ３［１ｍ厘、厚さり、２ｒｍｒａ ）を
加重を掛けながら接着し、硬化させる。この接合位置は
前記金属板２０に対し、前端ではブレード５を生じさせ
るように、後端では接続用端部６を生じさせるようにし
て位置決める。
図口に示すようにその前後両縁部にエツチングやレーザ
ー加工等で端縁から内方に切込溝２１ａ、２１ｂを等間
隔、かつ前後で一致して形成する。このとき前記切込溝
２１ａはブレード５の長さよりも少し短くし、切込溝２
１ｂは接続用端部６の長さよりも少し短くする。そして
第３図ハに示すように、この金属板２０の表裏に厚み方
向に分極した圧電セラミック層２２．２２ （例えば幅
１６ｍｍ、長さ３［１ｍ厘、厚さり、２ｒｍｒａ ）を
加重を掛けながら接着し、硬化させる。この接合位置は
前記金属板２０に対し、前端ではブレード５を生じさせ
るように、後端では接続用端部６を生じさせるようにし
て位置決める。
そして、第３図ハに示すように、前記切込溝２１ａ、２
１ｂの中心（中心Ｈ参照）を横切るようにしてグイシン
グツ−や、レーザ加工等によって横断方向に複数切断す
る。この切り出しにより、第２図に示す金属製基板２の
表裏に圧電素子板３及び圧電検出層４を備え、前端にブ
レード５を後端に接続用端部６を突成された電歪振動板
ｌが形成されることとなる。
１ｂの中心（中心Ｈ参照）を横切るようにしてグイシン
グツ−や、レーザ加工等によって横断方向に複数切断す
る。この切り出しにより、第２図に示す金属製基板２の
表裏に圧電素子板３及び圧電検出層４を備え、前端にブ
レード５を後端に接続用端部６を突成された電歪振動板
ｌが形成されることとなる。
かかる電歪振動板１の製造方法にあっては、金属板２０
の表裏面に圧電セラミック層２２．２２を配設した後に
切り出すだけで、電歪振動板１を構成し得るから製造が
極めて容易となり、Ｎ産性に冨む。
の表裏面に圧電セラミック層２２．２２を配設した後に
切り出すだけで、電歪振動板１を構成し得るから製造が
極めて容易となり、Ｎ産性に冨む。
［発明の効果］
本発明は、上述したように、金属製基板２０両面に圧電
素子板を配設し、その一側を電歪用の圧電素子板３とし
、他側を圧電検出層４として、従来構成の圧電性高分子
フィルムを排除したものであるから、圧電性高分子フィ
ルムを別途用意してこれを接合する必要がな（、製造が
容易であると共に圧電性高分子フィルムの剥離等の故障
を生ずることがなく機械的強度が高くなり、耐熱性が向
上し、かつ高感度となる。
素子板を配設し、その一側を電歪用の圧電素子板３とし
、他側を圧電検出層４として、従来構成の圧電性高分子
フィルムを排除したものであるから、圧電性高分子フィ
ルムを別途用意してこれを接合する必要がな（、製造が
容易であると共に圧電性高分子フィルムの剥離等の故障
を生ずることがなく機械的強度が高くなり、耐熱性が向
上し、かつ高感度となる。
さらには、金属板２０の表裏に切込溝２１を配設して、
これを切り出すことにより電歪振動板１を製造する方法
にあっては、その製造がさらに容易となり、製造時間が
短く、かつ量産性に冨む等の優れた効果がある。
これを切り出すことにより電歪振動板１を製造する方法
にあっては、その製造がさらに容易となり、製造時間が
短く、かつ量産性に冨む等の優れた効果がある。
添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は一実施例の
縦断側面図、第２図は電歪振動板ｌの斜視図、第３図は
電歪振動板ｌの製造工程を示す説明図、第４図は風速と
信号電圧の逆数との関係を示すグラフである。また第５
図は従来構成の縦断側面図である。 ｌ・・・電歪振動板 ２・・・金属製基板 ３−・・圧電素子板 ４−・・圧電検出層 ５・・−ブレード ７・・・ホルダー ２０−・・金属板 ２１ａ、２１ｂ−・−切込溝 衣ＪＬ（ｍ／ｓｅｃ）
縦断側面図、第２図は電歪振動板ｌの斜視図、第３図は
電歪振動板ｌの製造工程を示す説明図、第４図は風速と
信号電圧の逆数との関係を示すグラフである。また第５
図は従来構成の縦断側面図である。 ｌ・・・電歪振動板 ２・・・金属製基板 ３−・・圧電素子板 ４−・・圧電検出層 ５・・−ブレード ７・・・ホルダー ２０−・・金属板 ２１ａ、２１ｂ−・−切込溝 衣ＪＬ（ｍ／ｓｅｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）金属製基板の両面に圧電素子板を配設し、その一側
の圧電素子板の表裏面電極間に発振器を電気的に接続し
て励振用とし、他方の圧電素子板を信号検出する圧電検
出層としてなる電歪振動板を備え、該電歪振動板から気
流に対向するブレードを延設し、前記圧電検出層からの
信号出力に基づき風速を算出するようにしたことを特徴
とする圧電式風速センサー。 ２）一枚の金属板の両面に圧電セラミック層を夫々形成
して、これを横断方向に複数切断することにより、励振
用圧電素子板と圧電検出層とを表裏に配設してなる電歪
振動板を製造することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の圧電式風速センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18657290A JPH0470567A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 圧電式風速センサー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18657290A JPH0470567A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 圧電式風速センサー及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0470567A true JPH0470567A (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16190884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18657290A Pending JPH0470567A (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 圧電式風速センサー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0470567A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107436364A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-05 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式风向风速测量仪 |
| CN107576816A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 浙江师范大学 | 一种风速风向监测装置 |
| CN107688101A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-02-13 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式多向风能采集器 |
-
1990
- 1990-07-12 JP JP18657290A patent/JPH0470567A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107436364A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-05 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式风向风速测量仪 |
| CN107576816A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 浙江师范大学 | 一种风速风向监测装置 |
| CN107688101A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-02-13 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式多向风能采集器 |
| CN107688101B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-01 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式多向风能采集器 |
| CN107576816B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-01 | 浙江师范大学 | 一种风速风向监测装置 |
| CN107436364B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-10-01 | 浙江师范大学 | 一种旗摆式风向风速测量仪 |
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