JPH05133977A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH05133977A JPH05133977A JP29591491A JP29591491A JPH05133977A JP H05133977 A JPH05133977 A JP H05133977A JP 29591491 A JP29591491 A JP 29591491A JP 29591491 A JP29591491 A JP 29591491A JP H05133977 A JPH05133977 A JP H05133977A
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- Japan
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- giant magnetostrictive
- acceleration
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- magnitude
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は超磁歪素子により加速度の大きさを
検出する加速度センサに関し、直線性が良好であり、静
的加速度の大きさをも測定可能とすることを目的とす
る。 【構成】 一端が固定された超磁歪素子１２の他端に重
り１３が取り付けられる。そして超磁歪素子１２にコイ
ル１４を巻回し、検出器１５によりコイル１４のインダ
クタンスを測定して超磁歪素子１２の透磁率を測定し、
加速度の大きさを検出する。
検出する加速度センサに関し、直線性が良好であり、静
的加速度の大きさをも測定可能とすることを目的とす
る。 【構成】 一端が固定された超磁歪素子１２の他端に重
り１３が取り付けられる。そして超磁歪素子１２にコイ
ル１４を巻回し、検出器１５によりコイル１４のインダ
クタンスを測定して超磁歪素子１２の透磁率を測定し、
加速度の大きさを検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超磁歪素子により加速
度を検出する加速度センサに関する。
度を検出する加速度センサに関する。
【０００２】近年、加速度センサは機械振動や地振動、
乗り物の揺れなどを計測、制御するのに幅広く使用され
ている。このような加速度センサは小型であることが望
まれると共に、重力等の静的加速度をも検出できること
が要求される。
乗り物の揺れなどを計測、制御するのに幅広く使用され
ている。このような加速度センサは小型であることが望
まれると共に、重力等の静的加速度をも検出できること
が要求される。
【０００３】
【従来の技術】図６に、従来の加速度センサの概略図を
示す。図６における加速度センサは、チタン酸ジルコン
酸鉛などの圧電素子５１の結晶両面に電極となる金属５
２ａ，５２ｂを取り付け、該圧電素子５１上に重り５３
を取り付けたものである。
示す。図６における加速度センサは、チタン酸ジルコン
酸鉛などの圧電素子５１の結晶両面に電極となる金属５
２ａ，５２ｂを取り付け、該圧電素子５１上に重り５３
を取り付けたものである。
【０００４】そこに、矢印のような加速度が加わると、
圧電素子５１に歪みが生じ、電極５２ａ面に電荷が発生
する。この電荷を直流アンプ（チャージアンプ）５４で
増幅して出力する。この出力の大きさが圧電素子５１の
歪みの大きさ、ひいては加速度の大きさに比例したもの
となる。
圧電素子５１に歪みが生じ、電極５２ａ面に電荷が発生
する。この電荷を直流アンプ（チャージアンプ）５４で
増幅して出力する。この出力の大きさが圧電素子５１の
歪みの大きさ、ひいては加速度の大きさに比例したもの
となる。
【０００５】このような加速度センサは、壊れにくく、
小型、軽量とすることができる。
小型、軽量とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
加速度センサは、圧電素子５１の歪みにより発生した電
荷の量により測定することから、原理上重力等の静的な
加速度を測定することができないという問題がある。ま
た、圧電素子５１で発生した電荷を直流アンプ５４で増
幅することから、該直流アンプ５４のオフセット調整が
困難であるという問題がある。
加速度センサは、圧電素子５１の歪みにより発生した電
荷の量により測定することから、原理上重力等の静的な
加速度を測定することができないという問題がある。ま
た、圧電素子５１で発生した電荷を直流アンプ５４で増
幅することから、該直流アンプ５４のオフセット調整が
困難であるという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、直線性が良好であり、静的加速度をも測定可能
な加速度センサを提供することを目的とする。
もので、直線性が良好であり、静的加速度をも測定可能
な加速度センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１に、本発明の原理構
成図を示す。図１において、加速度センサ１１は、超磁
歪素子１２の一端が固定され、他端に加圧手段１３が取
り付けられる。この超磁歪素子１２は、加えられる加速
度の大きさによる歪により透磁率が変化する。また、加
圧手段１３は、超磁歪素子１２に力を印加するためのも
のである。
成図を示す。図１において、加速度センサ１１は、超磁
歪素子１２の一端が固定され、他端に加圧手段１３が取
り付けられる。この超磁歪素子１２は、加えられる加速
度の大きさによる歪により透磁率が変化する。また、加
圧手段１３は、超磁歪素子１２に力を印加するためのも
のである。
【０００９】そして、例えば超磁歪素子１２に巻回され
た導体金属であるコイル１４及び検出器１５で構成され
る検出手段１６により、超磁歪素子１２の透磁率を測定
し、該加圧手段１３に加わる加速度の大きさを検出す
る。
た導体金属であるコイル１４及び検出器１５で構成され
る検出手段１６により、超磁歪素子１２の透磁率を測定
し、該加圧手段１３に加わる加速度の大きさを検出す
る。
【００１０】
【作用】図１に示すように、加圧手段１３に矢印方向に
加速度による力Ｇが加わると、超磁歪素子１２は歪み、
これにより透磁率が変化する。この超磁歪素子１２の透
磁率の変化は、該超磁歪素子１２に巻回されたコイル１
４のインダクタンスに影響を与える。すなわち、一般に
インダクタンスは透磁率に比例する。
加速度による力Ｇが加わると、超磁歪素子１２は歪み、
これにより透磁率が変化する。この超磁歪素子１２の透
磁率の変化は、該超磁歪素子１２に巻回されたコイル１
４のインダクタンスに影響を与える。すなわち、一般に
インダクタンスは透磁率に比例する。
【００１１】従って、加速度の大きさと透磁率との関
係、及び透磁率とインダクタンスとの関係により、イン
ダクタンスを測定することで加速度の大きさを検出する
ことが可能となる。また、超磁歪素子１２の歪みを電荷
ではなく、透磁率により測定することから重力等の静的
加速度をも検出が可能となる。
係、及び透磁率とインダクタンスとの関係により、イン
ダクタンスを測定することで加速度の大きさを検出する
ことが可能となる。また、超磁歪素子１２の歪みを電荷
ではなく、透磁率により測定することから重力等の静的
加速度をも検出が可能となる。
【００１２】この場合、超磁歪素子１２の磁歪特性のう
ち、直線的な部分で加速度を検出することが可能とな
り、検出値の直線性を向上させることができる。
ち、直線的な部分で加速度を検出することが可能とな
り、検出値の直線性を向上させることができる。
【００１３】
【実施例】図２に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図２において、加速度センサ１１は、超磁歪素子１２の
一端が固定されており、他端が加圧手段である重り１３
が取り付けられる。
図２において、加速度センサ１１は、超磁歪素子１２の
一端が固定されており、他端が加圧手段である重り１３
が取り付けられる。
【００１４】超磁歪素子１２は、一般的化学式（ＲＦ
ｅ）の立方晶の金属間化合物で形成され、Ｒは例えばＴ
ｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）等で構成さ
れる。この超磁歪素子１２は、強磁性本体が外部からの
磁界によって磁化したときにその寸法が変化するもので
あり、透磁率が変化するものである。
ｅ）の立方晶の金属間化合物で形成され、Ｒは例えばＴ
ｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）等で構成さ
れる。この超磁歪素子１２は、強磁性本体が外部からの
磁界によって磁化したときにその寸法が変化するもので
あり、透磁率が変化するものである。
【００１５】また、超磁歪素子１２には、金属導体であ
るコイル１４が巻回され、検出器１５に接続される。こ
のコイル１４及び検出器１５により検出手段１６が構成
される。
るコイル１４が巻回され、検出器１５に接続される。こ
のコイル１４及び検出器１５により検出手段１６が構成
される。
【００１６】一方、重り１３には、一端を固定された条
件設定手段であるバネ１７の他端が取り付けられる。こ
のバネ１７により超磁歪素子１２に予め応力を加えて歪
ませておき、透磁率の初期値を設定するためのものであ
る。
件設定手段であるバネ１７の他端が取り付けられる。こ
のバネ１７により超磁歪素子１２に予め応力を加えて歪
ませておき、透磁率の初期値を設定するためのものであ
る。
【００１７】このような加速度センサ１１は、超磁歪素
子１２の透磁率をコイル１４のインダクタンスによって
測定する。一般的に、インダクタンスと透磁率は比例関
係を有することから、超磁歪素子１２の透磁率の変化が
インダクタンスの変化として検出することができる。
子１２の透磁率をコイル１４のインダクタンスによって
測定する。一般的に、インダクタンスと透磁率は比例関
係を有することから、超磁歪素子１２の透磁率の変化が
インダクタンスの変化として検出することができる。
【００１８】そこで、図２に示すように、バネ１７によ
り予め応力が超磁歪素子１２に加えられた状態の透磁率
（インダクタンス）を初期値として、矢印のように加え
られた加速度の大きさにより超磁歪素子１２が歪み、透
磁率が変化する。そして、透磁率の変化をコイル１４の
インダクタンスの変化として検出器１５により検出する
ものである。
り予め応力が超磁歪素子１２に加えられた状態の透磁率
（インダクタンス）を初期値として、矢印のように加え
られた加速度の大きさにより超磁歪素子１２が歪み、透
磁率が変化する。そして、透磁率の変化をコイル１４の
インダクタンスの変化として検出器１５により検出する
ものである。
【００１９】従って、超磁歪素子１２の、加速度の大き
さと透磁率との関係が特性曲線として示されることによ
り、透磁率とインダクタンスの関係から、該コイル１４
のインダクタンスを検出器１５により測定することによ
って加速度の大きさを検出することができるものであ
る。
さと透磁率との関係が特性曲線として示されることによ
り、透磁率とインダクタンスの関係から、該コイル１４
のインダクタンスを検出器１５により測定することによ
って加速度の大きさを検出することができるものであ
る。
【００２０】このように透磁率の変化で加速度の大きさ
を検出することから、直流アンプ等を必要とせず、ま
た、重力等の静的加速度を検出することができる。ま
た、適宜、初期値を設定することで直線的な特性曲線の
部分で測定できることから、検出の直線性を良好とする
ことができる。
を検出することから、直流アンプ等を必要とせず、ま
た、重力等の静的加速度を検出することができる。ま
た、適宜、初期値を設定することで直線的な特性曲線の
部分で測定できることから、検出の直線性を良好とする
ことができる。
【００２１】なお、図２においてはインダクタンスを測
定するにあたり、コイル１４を超磁歪素子１２に巻回さ
せる場合を示したが、図示しないがコイル１４を巻回さ
せず、コンデンサを超磁歪素子１２に近接して磁気的結
合させ、共振させることにより、共振周波数（ｆ0 ＝１
／２π（ＬＣ）1/2 ）よりインダクタンスの微細な変化
を検出することができる。
定するにあたり、コイル１４を超磁歪素子１２に巻回さ
せる場合を示したが、図示しないがコイル１４を巻回さ
せず、コンデンサを超磁歪素子１２に近接して磁気的結
合させ、共振させることにより、共振周波数（ｆ0 ＝１
／２π（ＬＣ）1/2 ）よりインダクタンスの微細な変化
を検出することができる。
【００２２】次に、図３に、図２の他のインダクタンス
測定を説明するための図を示す。図３において、検出器
１５をＰＬＬ（位相同期ループ）２１，ＶＣＯ（電圧制
御発振器）２２及び可変容量ダイオード２３により構成
したものである。なお、初期値設定のバネ１７は省略し
てある。
測定を説明するための図を示す。図３において、検出器
１５をＰＬＬ（位相同期ループ）２１，ＶＣＯ（電圧制
御発振器）２２及び可変容量ダイオード２３により構成
したものである。なお、初期値設定のバネ１７は省略し
てある。
【００２３】このようなインダクタンス測定は、まず、
超磁歪素子１２に巻回されたコイル１４と可変容量ダイ
オード２３とでタンク回路とするＶＣＯ２２を構成す
る。そして、ＶＣＯ２２にＰＬＬ２１をかけて、一定の
周波数（共振周波数）になるように可変容量ダイオード
２３により電圧を制御する。すなわち、超磁歪素子１２
の歪みによりインダクタンスが変化すると、共振周波数
も変化する。そこで、共振周波数を変化前と同一にする
ように可変容量ダイオード２３で電圧を変化させると、
この制御電圧の差でコイル１４のインダクタンスの変化
が測定できるものである。従って、この制御電圧（可変
容量ダイオード２３の端子電圧）を出力とすることによ
り、コイル１４のインダクタンス、ひいては超磁歪素子
１２の透磁率の変化を精度よく検出することができる。
すなわち、透磁率の変化を検出して加えられる加速度の
大きさを検出するものである。
超磁歪素子１２に巻回されたコイル１４と可変容量ダイ
オード２３とでタンク回路とするＶＣＯ２２を構成す
る。そして、ＶＣＯ２２にＰＬＬ２１をかけて、一定の
周波数（共振周波数）になるように可変容量ダイオード
２３により電圧を制御する。すなわち、超磁歪素子１２
の歪みによりインダクタンスが変化すると、共振周波数
も変化する。そこで、共振周波数を変化前と同一にする
ように可変容量ダイオード２３で電圧を変化させると、
この制御電圧の差でコイル１４のインダクタンスの変化
が測定できるものである。従って、この制御電圧（可変
容量ダイオード２３の端子電圧）を出力とすることによ
り、コイル１４のインダクタンス、ひいては超磁歪素子
１２の透磁率の変化を精度よく検出することができる。
すなわち、透磁率の変化を検出して加えられる加速度の
大きさを検出するものである。
【００２４】ここで、図２において、初期設定をバネ１
７により行っている場合を示しているが、バネ１７を使
用せずにコイル１４に直流電流を供給し、超磁歪素子１
２に静磁場を与えることによっても初期値を設定するこ
とができる。
７により行っている場合を示しているが、バネ１７を使
用せずにコイル１４に直流電流を供給し、超磁歪素子１
２に静磁場を与えることによっても初期値を設定するこ
とができる。
【００２５】そこで、他の実施例として、図４に本発明
のバイアス磁界の印加を説明するための図を示し、上述
の静磁場を与えることによる初期値設定の原理を合せて
説明する。
のバイアス磁界の印加を説明するための図を示し、上述
の静磁場を与えることによる初期値設定の原理を合せて
説明する。
【００２６】図４において、一端が固定された超磁歪素
子１２の他端に重り１３を取り付け、所定間隔で磁石２
４を位置させるものである。この場合の磁歪特性のグラ
フを図５に示す。超磁歪素子１２を正方向の特性を有す
る上述の異方性材料で形成した場合、図５に示すような
ヒステリシスループの磁歪特性が得られる。
子１２の他端に重り１３を取り付け、所定間隔で磁石２
４を位置させるものである。この場合の磁歪特性のグラ
フを図５に示す。超磁歪素子１２を正方向の特性を有す
る上述の異方性材料で形成した場合、図５に示すような
ヒステリシスループの磁歪特性が得られる。
【００２７】そこで、より直線的な位置で検出を行うた
めに、磁石２４から超磁歪素子１２に印加させるバイア
ス磁界を、例えばＨ0 とするように設けるものである。
これにより、検出する透磁率変化の直線性を良好にし
て、精度を向上させることができるものである。
めに、磁石２４から超磁歪素子１２に印加させるバイア
ス磁界を、例えばＨ0 とするように設けるものである。
これにより、検出する透磁率変化の直線性を良好にし
て、精度を向上させることができるものである。
【００２８】なお、同様の原理で、図２における重り１
３を磁石に置換えてもよい。この場合、バネ１７を除い
てもよく、また併用してもよい。
３を磁石に置換えてもよい。この場合、バネ１７を除い
てもよく、また併用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、加速度の
大きさによる歪みにより透磁率が変化する超磁歪素子を
用い、適宜初期値を設定して透磁率の変化より加速度の
大きさを検出することにより、検出する磁歪特性の直線
性を良好にすることができると共に、静的加速度の大き
さをも測定することができるものである。
大きさによる歪みにより透磁率が変化する超磁歪素子を
用い、適宜初期値を設定して透磁率の変化より加速度の
大きさを検出することにより、検出する磁歪特性の直線
性を良好にすることができると共に、静的加速度の大き
さをも測定することができるものである。
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明の一実施例の構成図である。
【図３】図２の他のインダクタンス測定を説明するため
の図である。
の図である。
【図４】本発明のバイアス磁界の印加を説明するための
図である。
図である。
【図５】図４の磁歪特性のグラフである。
【図６】従来の加速度センサの概略図である。
１１ 加速度センサ １２ 超磁歪素子 １３ 加圧手段（重り） １４ コイル １５ 検出器 １６ 検出手段 １７ バネ ２１ ＰＬＬ ２２ ＶＣＯ ２３ 可変容量ダイオード ２４ 磁石
Claims (4)
- 【請求項１】 加えられる加速度の大きさによる歪みに
より透磁率が変化する超磁歪素子（１２）と、 該超磁歪素子（１２）に力を印加するための加圧手段
（１３）と、 該超磁歪素子（１２）の透磁率を測定し、該加圧手段
（１３）に加わる該加速度の大きさを検出する検出手段
（１６）と、 を有することを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 前記検出手段（１６）を、 前記超磁歪素子（１２）に設けられる導体金属（１４）
と、 該金属導体（１４）のインダクタンスの変化による前記
透磁率の測定を行う検出器（１５）とにより構成するこ
とを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 前記検出器（１５）は、前記超磁歪素子
（１２）及び前記金属導体（１４）とコンデンサ（２
３）とによりタンク回路を形成して所定の周波数を印加
し、該金属導体（１４）のインダクタンスの変化による
前記透磁率の測定を行うことを特徴とする請求項２記載
の加速度センサ。 - 【請求項４】 前記超磁歪素子（１２）に、前記透磁率
の初期条件を設定する条件設定手段（１７，２４）を設
けることを特徴とする請求項１乃至３記載の加速度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29591491A JPH05133977A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29591491A JPH05133977A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133977A true JPH05133977A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17826777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29591491A Withdrawn JPH05133977A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133977A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004500554A (ja) * | 1999-10-08 | 2004-01-08 | ファースト テクノロジー アーゲー | 加速度計 |
| WO2004065967A1 (ja) * | 2003-01-23 | 2004-08-05 | Tdk Corporation | ショックセンサ |
| WO2004086057A1 (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Tdk Corporation | 加速度センサ |
| JP2004354116A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 検査装置および検査方法 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29591491A patent/JPH05133977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004500554A (ja) * | 1999-10-08 | 2004-01-08 | ファースト テクノロジー アーゲー | 加速度計 |
| WO2004065967A1 (ja) * | 2003-01-23 | 2004-08-05 | Tdk Corporation | ショックセンサ |
| WO2004086057A1 (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Tdk Corporation | 加速度センサ |
| JP2004354116A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | 検査装置および検査方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |