JPH052173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、振動物体における弾性振動を検出す
るのに適した振動センサ、特に所定の周波数につ
いて検出感度の優れた共振型振動センサと非共振
で用いられる加速度センサに関するものである。

従来の技術 従来、振動物体における弾性振動を検出する圧
電型センサとして、振動物体の固有振動数に共振
周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する共
振型あるいは所定周波数領域の振動成分を検出す
る非共振型、特に低周波における感度向上をはか
つた、屈曲振動モードの片持ち梁型構造である矩
形状貼り合わせ圧電振動子が広く知られている。
片持ち梁型構造をとる振動センサの場合、振動子
の一端固定という固定条件の実現が難しいが、特
開昭59−70923号公報に示されているような振動
検出部分である片持ち梁型構造の屈曲振動子を円
板状貼り合わせ圧電素子中に溝を切ることによつ
て作り込み、前記屈曲振動子はその一端において
貼り合わせ圧電素子円板と一体であり円板の周辺
部を固定支持した構造にすることにより、固定条
件の安定化がはかられているものがある。このよ
うな圧電型振動センサの信号は、別途用意された
電荷増幅器あるいは電圧増幅器を通して、所定の
出力信号にして取出される。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の振動センサでは、低周波にな
るほどセンサの出力インピーダンスが高くなつて
周囲の雑音が入り易くなるため、センサと増幅器
との結線を特殊なシールド線を用いる必要があ
り、かつ回路のノイズ対策を考慮しなければなら
ず高価なものとなる。あるいは信号処理回路部分
をセンサ内部に組み込み、低インピーダンスで出
力させ雑音に対する影響を低減させるような場
合、回路部分によつてセンサの小型化がはばまれ
るといつた問題点があつた。

そこで、本発明は振動検出部分と信号処理回路
を一体化させて、雑音に対する影響を低減させ、
安価で小型化がはかれるようにしたものである。

問題点を解決するための手段 周辺を固定された厚さ方向に分極軸を有する板
状圧電素子２枚を貼り合わせた構造の貼り合わせ
圧電素子に切抜きを設けることにより屈曲振動モ
ード振動子を作り込み、前記屈曲振動子部を除く
貼り合わせ圧電素子上面に前記屈曲振動子の出力
信号を処理する電気回路を構成する。

作 用 振動を検出する屈曲振動子部分と信号処理回路
を一体化させることにより、振動検出部の信号と
処理回路間の接続ケーブルが不要となり、さらに
信号処理回路が電圧増幅の場合ケーブル容量がな
いので均一なセンサ感度が得られる。また、振動
検出部の高インピーダンス出力を信号処理回路で
低インピーダンスに変換させると、外部雑音に対
し影響されにくく、外部へのケーブルは通常の電
線で行なえるという大きな利点があり、安価で小
型化がはかれ、量産性に富んだものとなる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。

第１図は、本発明にかかる振動センサの一実施
例を示す分解斜視図であり、厚さ方向に分極軸を
有する円板状圧電素子１ａ，１ｂは貼り合わせた
構造の貼り合わせ圧電素子１に、レーザ加工等に
よつて“コ”の字状のスリツト（切抜き）２を形
成し、スリツト２で囲まれた部分は片持ち梁型構
造の屈曲振動モード振動子３となる。屈曲振動子
３の上下面および貼り合わせ面には電極を有し、
圧電素子１ａ，１ｂの分極軸方向が互いに逆とな
るごとく貼り合わせ場合屈曲振動子３の上下面電
極は出力取出し用電極となる。屈曲振動子３が当
たる部分に溝６を設けた金属等の導電性材料で作
られた固定部材５を、屈曲振動子３の下面電極と
導通がはかられるごとく貼り合わせ圧電素子１と
接着等で固定し、屈曲振動子３の周囲を固定して
用いる。屈曲振動子３を除く貼り合わせ圧電素子
上面には、電気回路を構成できる電極４を有し、
屈曲振動子３の上面電極と電気回路入力電極とを
共通にし、固定部材５を電気回路をアースとして
インピーダンス変換等の信号処理回路を構成して
いる。屈曲振動子３を除く貼り合わせ圧電素子１
は、片持ち梁型構造の一端固定という固定条件の
安定化のために必要であるが、振動検出には関係
なくこの部分に信号処理回路を構成することによ
り小型化がはかられ、信号処理回路によつて出力
信号を低インピーダンスに変換できるので外来雑
音に対し強くでき、回路のためのプリント基板、
特殊なケーブル等が不要となり安価で量産性に富
んだものとなる。

第２図は、振動センサとして組立てた場合の一
例を示したもので、固定部材５をエポキシ等の樹
脂系銅張板で構成し、貼り合わせ圧電素子と信号
処理回路部分７を、金属等でシールドとした後ポ
リウレタン樹脂等でモールドしたものである。固
定部材として銅張板を用いることにより、信号処
理回路への入力および出力は固定部材５の銅箔を
用いて行なえ、屈曲振動子が当たる部分の溝６に
ついては銅箔のエツチングで簡単に作ることがで
き、組立てが簡単で量産性に富んだものとなる。

発明の効果 本発明によれば、同一貼り合わせ圧電素子中に
振動検出部の屈曲振動子と信号処理の電気回路を
一体化させたことにより、センサの小型化がはか
れると共に外部雑音に対し強くでき、回路のため
のプリント基板、特殊なケーブル等が不要となり
安価で量産性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における振動センサ
の分解斜視図、第２図は同実施例における組立後
の斜視図である。 １……貼り合わせ圧電素子、２……スリツト、
３……屈曲モード振動子、５……固定部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚
   を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子と、前
   記貼り合わせ圧電素子の周辺を固定する固定部材
   と、前記貼り合わせ圧電素子に切抜きを設けるこ
   とにより形成された矩形状の屈曲振動モード振動
   子と、前記矩形状屈曲振動子の上下面と貼り合わ
   せ面に設けられた電極と、前記矩形状屈曲振動子
   部を除く貼り合わせ圧電素子上面に電気回路を構
   成する電極とを有し、前記貼り合わせ圧電素子上
   面に電気回路を構成したことを特徴とする振動セ
   ンサ。 ２ 貼り合わせ圧電素子の周辺を固定する固定部
   材を、導電性材料で構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の振動センサ。 ３ 貼り合わせ圧電素子の周辺を固定する固定部
   材を樹脂系銅張板で構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の振動センサ。