JPH06201721A - Piezoelectric type vibration sensor - Google Patents
Piezoelectric type vibration sensorInfo
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- JPH06201721A JPH06201721A JP5002133A JP213393A JPH06201721A JP H06201721 A JPH06201721 A JP H06201721A JP 5002133 A JP5002133 A JP 5002133A JP 213393 A JP213393 A JP 213393A JP H06201721 A JPH06201721 A JP H06201721A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 z軸方向における検出精度を向上させる。
【構成】 台座21上に膜状圧電体26および荷重体2
5を積層した構造を有する。圧電体26と、該圧電体2
6の一方の面全体にわたって配された第一の電極29
と、該第一の電極29に対する電位差を検出するととも
に、圧電体26の他方の面に配された第二の電極31と
を有する。該第二の電極31は、x軸上に一対配され、
互いに点対称に配された一対のx軸用分割電極33と、
該x軸用分割電極と同一面積に形成され、y軸上に互い
に点対称に配された一対のy軸用分割電極34と、その
中心が圧電体26の中心に位置されたz軸用電極35と
から構成する。該z軸用電極35の面積を、各分割電極
33、34の一つに対して、1〜10倍の面積に形成す
る。
【効果】 クロストークを低い値に抑さえ、z軸方向の
検出精度を向上できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To improve the detection accuracy in the z-axis direction. [Structure] The film-shaped piezoelectric body 26 and the load body 2 are mounted on the base 21.
5 has a laminated structure. Piezoelectric body 26 and piezoelectric body 2
6, the first electrode 29 arranged over the entire one surface
And a second electrode 31 arranged on the other surface of the piezoelectric body 26 while detecting a potential difference with respect to the first electrode 29. The second electrodes 31 are arranged in a pair on the x-axis,
A pair of x-axis divided electrodes 33 arranged point-symmetrically to each other,
A pair of y-axis divided electrodes 34 formed in the same area as the x-axis divided electrodes and arranged point-symmetrically on the y-axis, and a z-axis electrode whose center is located at the center of the piezoelectric body 26. And 35. The area of the z-axis electrode 35 is 1 to 10 times larger than that of one of the divided electrodes 33 and 34. [Effect] The crosstalk can be suppressed to a low value, and the detection accuracy in the z-axis direction can be improved.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電型振動センサにか
かり、特に、一つのセンサによってx軸方向、y軸方
向、z軸方向、これら三次元方向の振動を検出できる圧
電型振動センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric vibration sensor, and more particularly to a piezoelectric vibration sensor capable of detecting vibrations in the x-axis direction, the y-axis direction, the z-axis direction and these three-dimensional directions by one sensor. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、圧電型振動センサは、一方向の
振動のみを検出するようになっており、その他の方向の
振動は検出できない構造となっている。振動は方向と大
きさとを持つものであり、振動センサとしてはその両方
を評価できることが望ましい。そこで、従来の振動セン
サは、すべての振動を評価するため、図4に示すよう
に、少なくとも三つのセンサ1、2、3をその主感度軸
が互いに直交するように組み合わせた構造とするか、検
知部を三つ互いに直交するように組み込む必要があっ
た。このような振動センサによると、きわめて複雑な構
造となり、コスト的に高くなるとともに、大きなスペー
スが必要になり、また、汎用性に欠ける欠点がある。2. Description of the Related Art Generally, a piezoelectric vibration sensor is designed to detect vibrations in only one direction, and cannot detect vibrations in other directions. Vibration has a direction and a magnitude, and it is desirable for a vibration sensor to be able to evaluate both of them. Therefore, in order to evaluate all vibrations, the conventional vibration sensor has a structure in which at least three sensors 1, 2 and 3 are combined so that their main sensitivity axes are orthogonal to each other, as shown in FIG. It was necessary to install three detectors so that they were orthogonal to each other. According to such a vibration sensor, it has an extremely complicated structure, becomes costly, requires a large space, and lacks versatility.
【0003】そこで提案された振動センサは、図5に示
すように、台座上に取り付けられた一枚の圧電体5と、
この圧電体5の上面に固定された荷重体(図示略)と、
圧電体5の裏面に設けられた第一の電極6と、圧電体5
の表面に設けられた第二の電極4とを有する構成に考え
られている。第一の電極6は、圧電体6の裏面全面にわ
たって設けられている。第二の電極4は、圧電体5の表
面に分割形成されており、圧電体5の表面に直交し、該
圧電体5のほぼ中心を通る直線をz軸とし、該z軸に垂
直な互いに直交する二本の直線をそれぞれx軸、y軸と
したとき、z軸方向の変位を検知するz軸用電極7と、
x軸方向の変位を検知するx軸用電極8、9と、y軸方
向の変位を検知するy軸用電極10、11とから構成に
されている。The vibration sensor proposed there is, as shown in FIG. 5, a single piezoelectric body 5 mounted on a pedestal,
A load body (not shown) fixed to the upper surface of the piezoelectric body 5,
The first electrode 6 provided on the back surface of the piezoelectric body 5 and the piezoelectric body 5
And a second electrode 4 provided on the surface of the. The first electrode 6 is provided over the entire back surface of the piezoelectric body 6. The second electrode 4 is formed on the surface of the piezoelectric body 5 in a divided manner, and a straight line which is orthogonal to the surface of the piezoelectric body 5 and which passes through substantially the center of the piezoelectric body 5 is the z axis, and the second electrodes 4 are perpendicular to the z axis. A z-axis electrode 7 for detecting displacement in the z-axis direction when two orthogonal straight lines are respectively defined as the x-axis and the y-axis,
It is composed of x-axis electrodes 8 and 9 that detect displacement in the x-axis direction, and y-axis electrodes 10 and 11 that detect displacement in the y-axis direction.
【0004】z軸用電極7は、z軸を中心とするほぼ点
対称な形状に形成されている。x軸用電極8、9は、z
軸用電極7の周囲に形成され、y軸に関して互いに線対
称な位置に、かつ同一形状に一対形成されている。y軸
用電極10、11は、z軸用電極7の周囲に形成され、
x軸に関して互いに線対称な位置に、かつ同一形状に一
対形成されている。この振動センサは、その重心が圧電
体5の表面の中心を通る軸線上に位置された構成にされ
ている。The z-axis electrode 7 is formed in a substantially point-symmetrical shape about the z-axis. x-axis electrodes 8 and 9 are z
A pair of electrodes are formed around the shaft electrode 7 and are line-symmetrical to each other with respect to the y-axis and have the same shape. The y-axis electrodes 10 and 11 are formed around the z-axis electrode 7,
A pair is formed in positions that are line-symmetric with respect to the x-axis and have the same shape. The center of gravity of this vibration sensor is located on an axis passing through the center of the surface of the piezoelectric body 5.
【0005】このような振動センサでは、図6に示すよ
うに、振動のz軸方向の成分は第一の電極6とz軸用電
極7との間に生じる電位差Vzに基づいて測定される。
振動のx軸方向の成分は、一方のx軸用電極8及び第一
の電極6の間に生じる電位差と、他方のx軸用電極9及
び第一の電極6の間に生じる電位差との電位差Vxに基
づいて測定される。振動のy軸方向の成分は、一方のy
軸用電極10及び第一の電極6の間に生じる電位差と、
他方のy軸用電極11及び第一の電極6の間に生じる電
位差との差Vyに基づいて測定される。In such a vibration sensor, as shown in FIG. 6, the component of vibration in the z-axis direction is measured based on the potential difference Vz generated between the first electrode 6 and the z-axis electrode 7.
The component of the vibration in the x-axis direction is the potential difference between the potential difference generated between the one x-axis electrode 8 and the first electrode 6 and the potential difference generated between the other x-axis electrode 9 and the first electrode 6. It is measured based on Vx. The y-axis component of vibration is one y
A potential difference generated between the shaft electrode 10 and the first electrode 6,
It is measured based on the difference Vy with the potential difference generated between the other y-axis electrode 11 and the first electrode 6.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、z軸用
電極7、x軸用電極8、9、y軸用電極10、11は圧
電体5の表面を正方形状に九等分した面積にそれぞれ形
成され、この圧電体5の中心にz軸用電極7が配され、
このz軸用電極7を挟む位置にx軸用電極8、9とy軸
用電極10、11とを配する構成に考えられている。こ
のため、荷重体の位置がずれ、図7に示すように、振動
センサの重心が圧電体5の中心からずれる場合、正方形
状のz軸用電極7の一辺の長さに対する振動センサの重
心の位置ずれの長さの割合が大きくなり、z軸用電極7
と第一の電極6とに挟まれた圧電体5の圧力分布が変わ
る。However, the z-axis electrode 7, the x-axis electrodes 8 and 9, and the y-axis electrodes 10 and 11 are each formed in an area obtained by dividing the surface of the piezoelectric body 5 into nine square areas. Then, the z-axis electrode 7 is arranged at the center of the piezoelectric body 5,
It is considered that the x-axis electrodes 8 and 9 and the y-axis electrodes 10 and 11 are arranged at positions sandwiching the z-axis electrode 7. Therefore, when the position of the load body is displaced and the center of gravity of the vibration sensor is displaced from the center of the piezoelectric body 5 as shown in FIG. 7, the center of gravity of the vibration sensor relative to the length of one side of the square z-axis electrode 7 is reduced. The ratio of the length of misalignment increases, and the z-axis electrode 7
The pressure distribution of the piezoelectric body 5 sandwiched between the first electrode 6 and the first electrode 6 changes.
【0007】すなわち、振動センサの重心の位置が該振
動センサの中心から少しずれても、スパンの小さいz軸
用電極7にあっては、z軸方向における圧電体5に応力
の不均衡が生じる。このため、x軸方向、又はy軸方向
に加振されたときに、加振方向におけるz軸用電極7の
スパンが小さいため、z軸用電極7のスパンに対する振
動センサの位置ずれの長さの割合が大きくなり、z軸方
向の成分が出力され、振動センサはz軸方向の成分を検
出するから、z軸方向における振動センサの検出精度が
低下する。That is, even if the position of the center of gravity of the vibration sensor deviates slightly from the center of the vibration sensor, in the z-axis electrode 7 having a small span, stress imbalance occurs in the piezoelectric body 5 in the z-axis direction. . Therefore, when vibrating in the x-axis direction or the y-axis direction, the span of the z-axis electrode 7 in the vibrating direction is small. Is increased, the component in the z-axis direction is output, and the vibration sensor detects the component in the z-axis direction, so the detection accuracy of the vibration sensor in the z-axis direction is reduced.
【0008】本発明は前記課題を有効に解決するもの
で、z軸方向における検出精度を向上させた圧電型振動
センサを提供することを目的とする。The present invention effectively solves the above problems, and an object thereof is to provide a piezoelectric vibration sensor having improved detection accuracy in the z-axis direction.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の圧電型振
動センサは、台座上に膜状圧電体および荷重体を積層し
た構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電体
と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一の
電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の電
極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構成
にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中心
を交点として直交する二本の直線をx軸、y軸としたと
き、x軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に配
された一対のx軸用分割電極と、y軸上に一対配され、
前記交点に対して点対称に配された一対のy軸用分割電
極と、その中心が前記交点に位置されたz軸用電極とか
ら構成され、前記x軸用分割電極とy軸用分割電極と
は、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等間
隔をあけてz軸用電極の周囲に配置され、該z軸用電極
は、前記x軸用又はy軸用分割電極の一つに対して、1
〜10倍の面積に形成されていることを特徴とするもの
である。A piezoelectric vibration sensor according to claim 1 is a piezoelectric vibration sensor having a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal. A first electrode disposed over the entire one surface of the piezoelectric body, and a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric body for detecting a potential difference with respect to the first electrode, The second electrodes are arranged in a pair on the x-axis when two straight lines orthogonal to each other with the center of the other surface of the piezoelectric body as the intersection are taken as the x-axis and the y-axis, and are point-symmetrical with respect to the intersection. A pair of divided electrodes for the x-axis and a pair arranged on the y-axis,
A pair of y-axis divided electrodes arranged symmetrically with respect to the intersection, and a z-axis electrode whose center is located at the intersection, the x-axis divided electrode and the y-axis divided electrode. Is formed in the same area and is arranged around the z-axis electrode at equal intervals from the intersection, and the z-axis electrode is one of the x-axis or y-axis split electrodes. On the other hand, 1
It is characterized in that it is formed in an area of 10 times.
【0010】請求項2記載の圧電型振動センサは、台座
上に膜状圧電体および荷重体を積層した構造を有する圧
電型振動センサであって、前記圧電体と、該圧電体の一
方の面全体にわたって配された第一の電極と、前記圧電
体の他方の面に配され、前記第一の電極に対する電位差
を検出する第二の電極とを有する構成にされ、該第二の
電極は、前記圧電体の他方の面の中心を交点として直交
する二本の直線をx軸、y軸としたとき、x軸上に一対
配され、前記交点に対して点対称に配された一対のx軸
用分割電極と、y軸上に一対配され、前記交点に対して
点対称に配された一対のy軸用分割電極と、これらx軸
用分割電極とy軸用分割電極との周囲に配設されたz軸
用電極とから構成され、前記x軸用分割電極とy軸用分
割電極とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点
の周囲に配置され、前記z軸用電極は、前記x軸用又は
y軸用分割電極の一つに対して、0.125〜2.5倍
の面積に形成されていることを特徴とするものである。A piezoelectric vibration sensor according to a second aspect is a piezoelectric vibration sensor having a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal, and the piezoelectric body and one surface of the piezoelectric body. A first electrode disposed over the entire surface, and a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric body for detecting a potential difference with respect to the first electrode, and the second electrode, When two straight lines that are orthogonal to each other with the center of the other surface of the piezoelectric body as an intersection point are defined as an x-axis and a y-axis, a pair of x's are arranged on the x-axis and are point-symmetrical with respect to the intersection. A pair of split electrodes for the axis, a pair of split electrodes for the y-axis, which are arranged in a pair on the y-axis and are point-symmetric with respect to the intersection, and around the split electrode for the x-axis and the split electrode for the y-axis. The z-axis electrode and the y-axis split electrode are the same. The z-axis electrode is 0.125 to 2.5 times as large as one of the x-axis or y-axis split electrodes, and is formed around the intersection. It is characterized by being formed.
【0011】[0011]
【作用】請求項1記載の圧電型振動センサでは、振動が
膜状圧電体に伝達されたときに、この圧電体に電荷が生
ずる。この圧電体の電荷は第一の電極と第二の電極との
電位差を検出することにより、x軸、y軸、z軸の三次
元方向の振動がそれぞれ検出される。このときに、圧電
体の一方の面全体にわたって第一の電極が設けられてい
るから、一対のx軸用分割電極に生じた電位差によりx
軸方向の振動が検出され、一対のy軸用分割電極に生じ
た電位差によりy軸方向の振動が検出され、第一の電極
とz軸用電極との電位差によりz軸方向の振動が検出さ
れる。In the piezoelectric vibration sensor according to the first aspect of the invention, when the vibration is transmitted to the film-shaped piezoelectric body, electric charges are generated in the piezoelectric body. By detecting the potential difference between the first electrode and the second electrode, the charge of the piezoelectric body detects vibrations in the three-dimensional directions of the x-axis, the y-axis, and the z-axis. At this time, since the first electrode is provided over the entire one surface of the piezoelectric body, x is caused by the potential difference generated between the pair of divided electrodes for x axis.
Vibration in the axial direction is detected, vibration in the y-axis direction is detected by the potential difference generated between the pair of split electrodes for the y-axis, and vibration in the z-axis direction is detected by the potential difference between the first electrode and the z-axis electrode. It
【0012】なお、z軸用電極は、該z軸用電極の周囲
に配置されたx軸用又はy軸用分割電極の一つに対して
1倍以下の面積であると、圧電型振動センサの重心の位
置が圧電体の中心の位置からずれたときに、z軸用電極
のスパンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの
長さの割合が大きくなり、x軸又はy軸方向の振動に対
して電位差を検出するので好ましくない。一方、z軸用
電極の面積をx軸用又はy軸用分割電極の一つに対して
10倍より大きく形成すると、x軸用又はy軸用分割電
極の面積が小さく形成され、x軸用又はy軸用分割電極
のスパンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの
長さの割合が大きくなり、圧電型振動センサの重心の位
置が圧電体の中心の位置からずれたときに、x軸用分割
電極はy軸方向の振動を相殺できず、y軸用分割電極は
x軸方向の振動を相殺できないので好ましくない。If the z-axis electrode has an area which is not more than 1 time the area of one of the x-axis or y-axis split electrodes arranged around the z-axis electrode, then the piezoelectric vibration sensor When the position of the center of gravity of the piezoelectric body is displaced from the center of the piezoelectric body, the ratio of the displacement of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the span of the z-axis electrode increases, and the vibration in the x-axis or y-axis direction However, this is not preferable because it detects a potential difference. On the other hand, if the area of the z-axis electrode is formed to be more than 10 times larger than one of the x-axis or y-axis split electrodes, the area of the x-axis or y-axis split electrode is formed to be smaller, Alternatively, when the ratio of the displacement length of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the span of the split electrode for the y-axis increases, and the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor deviates from the center position of the piezoelectric body, the x-axis The divided electrode for use cannot cancel the vibration in the y-axis direction, and the divided electrode for the y-axis cannot cancel the vibration in the x-axis direction, which is not preferable.
【0013】請求項2記載の圧電型振動センサでは、振
動が膜状圧電体に伝達されたときに、この圧電体に生ず
る電荷を第一の電極と第二の電極とで検出することによ
り、x軸、y軸、z軸の三次元方向の振動がそれぞれ検
出される。このときに、x軸方向の振動は一対のx軸用
分割電極で検出され、y軸方向の振動は一対のy軸用分
割電極で検出され、z軸方向の振動はz軸用電極で検出
される。x軸用分割電極とy軸用分割電極とは、同一面
積に形成されるとともに、交点の周囲に配置され、z軸
用電極は、x軸用分割電極とy軸用分割電極との周囲に
配設されているから、第二の電極は圧電体の他方の面全
体にわたって配される。According to another aspect of the piezoelectric vibration sensor of the present invention, when the vibration is transmitted to the film-shaped piezoelectric body, the charges generated in the piezoelectric body are detected by the first electrode and the second electrode. Vibrations in the three-dimensional directions of the x-axis, the y-axis, and the z-axis are detected. At this time, vibration in the x-axis direction is detected by the pair of split electrodes for the x-axis, vibration in the y-axis direction is detected by the pair of split electrodes for the y-axis, and vibration in the z-axis direction is detected by the z-axis electrode. To be done. The x-axis divided electrode and the y-axis divided electrode are formed in the same area and are arranged around the intersection, and the z-axis electrode is formed around the x-axis divided electrode and the y-axis divided electrode. Since it is arranged, the second electrode is arranged over the other surface of the piezoelectric body.
【0014】なお、z軸用電極の面積をx軸用又はy軸
用分割電極の一つに対して0.125倍以下に形成する
と、z軸用電極のスパンに対する圧電型振動センサの重
心の位置ずれの長さの割合が大きくなり、圧電型振動セ
ンサの重心の位置が圧電体の中心の位置からずれたとき
に、x軸又はy軸方向の振動に対してz軸用電極は電位
差を検出するので好ましくない。一方、z軸用電極の面
積をx軸用又はy軸用分割電極の一つに対して2.5倍
より大きく形成すると、x軸用又はy軸用分割電極の面
積が小さく形成され、x軸用又はy軸用分割電極のスパ
ンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの
割合が大きくなり、圧電型振動センサの重心の位置が圧
電体の中心の位置からずれたときに、x軸用分割電極は
y軸方向の振動を相殺できず、y軸用分割電極はx軸方
向の振動を相殺できないので好ましくない。If the area of the z-axis electrode is 0.125 times or less than that of one of the x-axis or y-axis divided electrodes, the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor with respect to the span of the z-axis electrode is reduced. When the proportion of the length of the displacement becomes large and the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor deviates from the position of the center of the piezoelectric body, the z-axis electrode produces a potential difference with respect to vibration in the x-axis or y-axis direction. It is not preferable because it is detected. On the other hand, if the area of the z-axis electrode is formed to be 2.5 times larger than one of the x-axis or y-axis divided electrodes, the area of the x-axis or y-axis divided electrode is formed smaller, When the ratio of the displacement length of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the span of the split electrode for the axis or the y-axis increases, and the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor deviates from the center position of the piezoelectric body, The x-axis split electrode cannot cancel vibrations in the y-axis direction, and the y-axis split electrode cannot cancel vibrations in the x-axis direction, which is not preferable.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の圧電型振動センサの第一実施
例について、図1ないし図2を参照しながら説明する。
図1に示すように、符号20は圧電型振動センサであ
り、この圧電型振動センサ20は、被測定物に剛に取り
付けられる台座21と、この台座21上に積み重ねられ
たセンサ本体22と、このセンサ本体22の上部に積み
重ねられたスペーサ23と、このスペーサ23の上面に
積み重ねられた荷重体25とを有する構成にされてい
る。前記センサ本体22は、台座21の振動を検知する
膜状圧電体26と、この圧電体26の表裏面にそれぞれ
配され、該圧電体26を挟持する第一の基板27、第二
の基板28とを有し、これら第一の基板27、圧電体2
6、第二の基板28から三層構造に構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the piezoelectric vibration sensor of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, reference numeral 20 is a piezoelectric vibration sensor, and the piezoelectric vibration sensor 20 includes a pedestal 21 rigidly attached to an object to be measured, a sensor body 22 stacked on the pedestal 21, It is configured to have a spacer 23 stacked on the upper part of the sensor main body 22 and a load body 25 stacked on the upper surface of the spacer 23. The sensor body 22 is provided with a film-shaped piezoelectric body 26 for detecting the vibration of the pedestal 21, and a first substrate 27 and a second substrate 28 which are arranged on the front and back surfaces of the piezoelectric body 26 and sandwich the piezoelectric body 26. And the first substrate 27 and the piezoelectric body 2
6. The second substrate 28 has a three-layer structure.
【0016】第一の基板27は、エポキシ樹脂にガラス
繊維を含浸させたガラス繊維強化エポキシ樹脂等の繊維
強化樹脂(FRP)からなる基板本体と、この基板本体
の表裏面全体にわたって銅メッキ等により設けられた第
一の電極29とを有する構成にされている。なお、第一
の電極29を基板本体の表裏面全体にわたって形成した
が、少なくとも圧電体26の表面(一方の面)に対向す
る面全体にわたって設けてあればよい。The first substrate 27 is a substrate body made of a fiber reinforced resin (FRP) such as glass fiber reinforced epoxy resin in which epoxy resin is impregnated with glass fiber, and the entire front and back surfaces of the substrate body are plated with copper or the like. It is configured to have the first electrode 29 provided. Although the first electrode 29 is formed over the entire front and back surfaces of the substrate body, it may be provided over at least the entire surface facing the front surface (one surface) of the piezoelectric body 26.
【0017】第二の基板28は、繊維強化樹脂(FR
P)からなる基板本体30と、この基板本体30の表面
に設けられ、圧電体26の裏面(他方の面)に対向する
面全体にわたって設けられた第二の電極31とを有する
構成にされている。この第二の電極31は、図2に示す
ように、圧電体26の裏面の中心を交点として、この圧
電体26の裏面に直交し、前記交点を通る直線をz軸と
し、該z軸に垂直な互いに直交する二本の直線をそれぞ
れx軸、y軸としたとき、x軸上に一対配され、前記z
軸上の一点(略交点)に対して点対称に配された一対の
x軸用分割電極33と、y軸上に一対配され、前記z軸
上の一点(略交点)に対して点対称に配された一対のy
軸用分割電極34と、その中心が前記交点に位置された
z軸用電極35とから構成されている。The second substrate 28 is made of fiber reinforced resin (FR).
P), and a second electrode 31 provided on the entire surface of the substrate body 30 facing the back surface (the other surface) of the piezoelectric body 26 and provided on the front surface of the substrate body 30. There is. As shown in FIG. 2, the second electrode 31 is orthogonal to the back surface of the piezoelectric body 26 with the center of the back surface of the piezoelectric body 26 as an intersection, and a straight line passing through the intersection is defined as the z axis, and the z axis is Assuming that two perpendicular straight lines are the x-axis and the y-axis, respectively, one pair is arranged on the x-axis and the z
A pair of x-axis split electrodes 33 arranged point-symmetrically with respect to one point on the axis (substantially intersecting point), and a pair arranged on the y-axis, and point-symmetrical with respect to one point on the z-axis (substantially intersecting point). A pair of y arranged in
It is composed of an axis-divided electrode 34 and a z-axis electrode 35 whose center is located at the intersection.
【0018】すなわち、z軸用電極35は圧電体26の
裏面の中央部に正方形状に配され、このz軸用電極35
をまたぐx軸上にx軸用分割電極33が配され、z軸用
電極35をまたぐy軸上にy軸用分割電極34が配され
ている。これらx軸用分割電極33とy軸用分割電極3
4とは、略同一の長方形状に形成されているとともに、
交点から均等間隔をあけてz軸用電極35の周囲に配置
されている。x軸用分割電極33は、交点を対称点とし
て互いに点対称となるx軸上に一対配置されている。y
軸用分割電極34は、交点を対称点として互いに点対称
となるy軸上に一対配置されている。z軸用電極35
は、x軸用分割電極33又はy軸用分割電極34の一つ
に対して、4倍の面積に形成されている。これらx軸用
分割電極33、y軸用分割電極34、z軸用電極35
は、外部に接続される電線(図示略)にそれぞれ接続さ
れている。That is, the z-axis electrode 35 is arranged in a square shape at the center of the back surface of the piezoelectric body 26.
The x-axis divided electrode 33 is arranged on the x-axis straddling, and the y-axis divided electrode 34 is arranged on the y-axis straddling the z-axis electrode 35. These x-axis split electrodes 33 and y-axis split electrodes 3
4 is formed in the substantially same rectangular shape,
They are arranged around the z-axis electrode 35 at equal intervals from the intersection. The x-axis split electrodes 33 are arranged in pairs on the x-axis, which are point-symmetric with respect to each other with the intersection point as a symmetry point. y
The pair of axis-divided electrodes 34 are arranged in pairs on the y-axis that is point-symmetrical with respect to the intersection. z-axis electrode 35
Is formed four times as large as one of the x-axis divided electrode 33 or the y-axis divided electrode 34. These x-axis split electrodes 33, y-axis split electrodes 34, z-axis electrodes 35
Are connected to electric wires (not shown) connected to the outside.
【0019】台座21としては、繊維強化樹脂(FR
P)等の充分な剛性を有する材料からなるものが好まし
い。膜状圧電体26としては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレンとトリフル
オロエチレンとの共重合体等の合成樹脂製圧電材料や、
チタン酸金属塩、ジルコン酸金属塩等のペロブスカイト
構造をもつセラミックス製圧電材料を使用することがで
きる。As the pedestal 21, a fiber reinforced resin (FR
A material made of a material having sufficient rigidity such as P) is preferable. As the film-shaped piezoelectric body 26, polyvinylidene fluoride,
Piezoelectric materials made of synthetic resin such as polyvinyl fluoride, copolymers of tetrafluoroethylene and trifluoroethylene,
A ceramic piezoelectric material having a perovskite structure such as a metal salt of titanate or a metal salt of zirconate can be used.
【0020】スペーサ23は、繊維強化樹脂(FRP)
等の充分な剛性を有する材料からなり、圧電体26上の
荷重の重心を圧電体26の対称点から離すことにより、
圧電体26の平面内に規定されるx軸方向及びy軸方向
の振動成分を高いS/N比とともに得ることができる。
すなわち、繊維強化樹脂等の比重の小さな材料からなる
スペーサ23が荷重体25の一部を構成させ、圧電体2
6に遠い方の荷重体25を真ちゅう等の比重の大きな材
料で構成することが好ましい。The spacer 23 is made of fiber reinforced resin (FRP).
Made of a material having sufficient rigidity such as, by separating the center of gravity of the load on the piezoelectric body 26 from the symmetrical point of the piezoelectric body 26,
Vibration components in the x-axis direction and the y-axis direction defined in the plane of the piezoelectric body 26 can be obtained with a high S / N ratio.
That is, the spacer 23 made of a material having a small specific gravity such as fiber reinforced resin constitutes a part of the load body 25, and the piezoelectric body 2
It is preferable that the load body 25 farther from 6 is made of a material having a large specific gravity such as brass.
【0021】荷重体25は、その重心が圧電体26の交
点を通るz軸線上に配置され、スペーサ23の上面に接
着剤等で固定されている。この荷重体25に、タングス
テン、真ちゅう等の比重の大きな材料を使用することに
より、荷重体25を小型化できる。The load body 25 has its center of gravity arranged on the z-axis passing through the intersection of the piezoelectric bodies 26, and is fixed to the upper surface of the spacer 23 with an adhesive or the like. By using a material having a large specific gravity such as tungsten or brass for the load body 25, the load body 25 can be downsized.
【0022】このような圧電型振動センサでは、台座2
1に振動が伝達されたときに、圧電体26が変位し、こ
の圧電体26に応力が生じ、この圧電体26の表面に電
荷が生じる。この圧電体26の電荷を第二の電極31で
検出することにより、x軸、y軸、z軸の三次元方向の
振動が検出される。このときに、一対のx軸用分割電極
33の電位差を検出することにより、x軸方向の振動が
検出され、一対のy軸用分割電極34の電位差を検出す
ることにより、y軸方向の振動が検出され、第一の電極
とz軸用電極35との電位差を検出することにより、z
軸方向の振動が検出される。In such a piezoelectric vibration sensor, the pedestal 2
When the vibration is transmitted to 1, the piezoelectric body 26 is displaced, stress is generated in the piezoelectric body 26, and electric charges are generated on the surface of the piezoelectric body 26. By detecting the electric charge of the piezoelectric body 26 with the second electrode 31, the vibration in the three-dimensional directions of the x-axis, the y-axis, and the z-axis is detected. At this time, the vibration in the x-axis direction is detected by detecting the potential difference between the pair of x-axis divided electrodes 33, and the y-axis direction vibration is detected by detecting the potential difference between the pair of y-axis divided electrodes 34. Is detected, and by detecting the potential difference between the first electrode and the z-axis electrode 35, z
Axial vibration is detected.
【0023】このような圧電型振動センサによれば、第
一の基板27と第二の基板28とで挟持された圧電体2
6と、第一の基板27の表裏面全体にわたって設けられ
た第一の電極29と、圧電体26の裏面に対向する第二
の基板28の表面に設けられた第二の電極31とを有す
るから、圧電体26の表裏面に第一の電極29と第二の
電極31とが配される。このため、第一の電極29と第
二の電極31との電位差を検出することにより、振動が
検出される。ここで、第二の電極31は、x軸上に配さ
れた一対のx軸用分割電極33と、y軸上に配された一
対のy軸用分割電極34と、その中心が圧電体26の中
心に位置されたz軸用電極35とから構成したから、第
一の電極29とz軸用電極35との間の電位差を検出す
ることにより、z軸方向の振動が検出される。そして、
圧電体26の表面全体にわたって第一の電極29が対向
配設されているから、一対のx軸用分割電極33の電位
差を検出することにより、x軸方向の振動が検出され、
一対のy軸用分割電極34の電位差を検出することによ
り、y軸方向の振動が検出される。According to such a piezoelectric type vibration sensor, the piezoelectric body 2 sandwiched between the first substrate 27 and the second substrate 28 is used.
6, a first electrode 29 provided over the entire front and back surfaces of the first substrate 27, and a second electrode 31 provided on the surface of the second substrate 28 facing the back surface of the piezoelectric body 26. Therefore, the first electrode 29 and the second electrode 31 are arranged on the front and back surfaces of the piezoelectric body 26. Therefore, the vibration is detected by detecting the potential difference between the first electrode 29 and the second electrode 31. Here, the second electrode 31 has a pair of x-axis divided electrodes 33 arranged on the x-axis, a pair of y-axis divided electrodes 34 arranged on the y-axis, and the center thereof is the piezoelectric body 26. Since the z-axis electrode 35 is located at the center of the z-axis, vibration in the z-axis direction is detected by detecting the potential difference between the first electrode 29 and the z-axis electrode 35. And
Since the first electrodes 29 are arranged to face each other over the entire surface of the piezoelectric body 26, vibration in the x-axis direction is detected by detecting the potential difference between the pair of x-axis divided electrodes 33.
The vibration in the y-axis direction is detected by detecting the potential difference between the pair of y-axis divided electrodes 34.
【0024】x軸用分割電極33とy軸用分割電極34
とは、同一面積に形成されるとともに、圧電体26の中
心から等間隔をあけてz軸用電極35の周囲に配置さ
れ、このz軸用電極35は、x軸用分割電極33又はy
軸用分割電極34の一つに対して4倍の面積に形成され
ているから、x軸又はy軸方向に振動したときに、z軸
用電極35のスパンに対する圧電型振動センサの重心の
位置ずれの長さの割合が小さくなり、z軸用電極35に
検出される出力の割合が低くなり、z軸方向における振
動検出精度を向上できる。このため、z軸方向における
荷重体25の重心の位置が圧電型振動センサの重心の位
置から多少ずれ、x軸方向又はy軸方向に振動した場合
にあっても、z軸方向の振動検出成分が少なくなる。し
たがって、荷重体25の重心の位置が多少ずれた場合に
あっても、z軸方向の検出出力を小さくできることか
ら、荷重体25を圧電体26に固定するときに、荷重体
25に高い位置決め精度が不要になり、圧電型振動セン
サの製造作業性を向上できる。Split electrode 33 for x-axis and split electrode 34 for y-axis
Are formed in the same area and are arranged around the z-axis electrode 35 at equal intervals from the center of the piezoelectric body 26. The z-axis electrode 35 is the x-axis split electrode 33 or y.
Since the area is formed to be four times as large as that of one of the split electrodes 34 for the axis, the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor with respect to the span of the electrode 35 for the z axis when vibrating in the x-axis or y-axis direction. The proportion of the shift length is reduced, the proportion of the output detected by the z-axis electrode 35 is reduced, and the vibration detection accuracy in the z-axis direction can be improved. Therefore, even if the position of the center of gravity of the load body 25 in the z-axis direction deviates somewhat from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor and vibrates in the x-axis direction or the y-axis direction, the vibration detection component in the z-axis direction. Is less. Therefore, even if the position of the center of gravity of the load body 25 deviates to some extent, the detection output in the z-axis direction can be reduced, so that when the load body 25 is fixed to the piezoelectric body 26, high positioning accuracy is achieved for the load body 25. Is unnecessary, and the workability in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved.
【0025】すなわち、圧電型振動センサの製造におい
て、z軸を主軸感度としたとき、x・y軸に加振したと
きにz軸に現われる出力の割合(以下、クロストークと
いう。)が5%以内になる圧電型振動センサを合格品と
すると、九等分された分割電極が設けられた従来の振動
センサと、本実施例の圧電型振動センサとをそれぞれ3
0個製造した結果を表1に示す。That is, in the manufacture of a piezoelectric vibration sensor, when the z axis is the main axis sensitivity, the ratio of the output appearing on the z axis when oscillating on the x and y axes (hereinafter referred to as crosstalk) is 5%. If the piezoelectric vibration sensor within the range is regarded as an acceptable product, the conventional vibration sensor provided with divided electrodes divided into nine equal parts and the piezoelectric vibration sensor of the present embodiment are respectively 3
Table 1 shows the result of producing 0 pieces.
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】従来の合格率(比較例1)は40%(12
/30)であるのに対して、本実施例(実施例1)の合
格率は90%(27/30)であった。以上の結果から
明らかなように、圧電型振動センサの歩留まりが向上し
た。表1に示すように、比較例2では、x軸用分割電極
33又はy軸用分割電極34の一つに対して、z軸用電
極35の11倍の面積に形成したときに、合格率は20
%(2/10)であった。The conventional pass rate (Comparative Example 1) is 40% (12
/ 30), the pass rate of this example (Example 1) was 90% (27/30). As is clear from the above results, the yield of the piezoelectric vibration sensor is improved. As shown in Table 1, in Comparative Example 2, when one of the x-axis divided electrode 33 or the y-axis divided electrode 34 is formed in an area 11 times larger than that of the z-axis electrode 35, the pass rate is increased. Is 20
% (2/10).
【0028】なお、前記実施例では、圧電体26を正方
形状に形成したが、本願はこれに限定するものでなく、
正多角形若しくは円形でもよい。これら正多角形又は円
形の圧電体26の中心を通る軸線上に荷重体25の重心
の位置を配置するのが好ましい。そして、第一の基板2
7に第一の電極29を設け、第二の基板28に第二の電
極31を設けたが、圧電体26に直接第一の電極29と
第二の電極とを設けてもよい。Although the piezoelectric body 26 is formed in a square shape in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
It may be a regular polygon or a circle. It is preferable to arrange the position of the center of gravity of the load body 25 on the axis passing through the center of the regular polygonal or circular piezoelectric body 26. And the first substrate 2
Although the first electrode 29 is provided on 7 and the second electrode 31 is provided on the second substrate 28, the first electrode 29 and the second electrode may be provided directly on the piezoelectric body 26.
【0029】〈第二実施例〉本発明の圧電型振動センサ
の第二実施例について、図3を参照しながら説明する。
ここで、前記実施例と同一のもについては、同一符号を
用いて説明を簡略化し、各軸方向も同一とする。第二実
施例と第一実施例とは、図3に示すように、第二電極4
0の各電極の配置と、各電極の面積比とを異なる構成に
されている。すなわち、第二の電極40は、x軸上に一
対配され、前記交点に対して点対称に配された一対のx
軸用分割電極41と、y軸上に一対配され、交点に対し
て点対称に配された一対のy軸用分割電極42と、これ
らx軸用分割電極41とy軸用分割電極42との周囲に
配設されたz軸用電極43とから構成されている。<Second Embodiment> A second embodiment of the piezoelectric vibration sensor of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, the same parts as those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals to simplify the description, and the same applies to each axial direction. The second embodiment and the first embodiment, as shown in FIG.
The arrangement of each electrode of 0 and the area ratio of each electrode are different. That is, a pair of the second electrodes 40 is arranged on the x-axis, and a pair of x is arranged point-symmetrically with respect to the intersection.
A pair of split electrodes 41 for the axis, a pair of split electrodes 42 for the y-axis that are arranged in a pair on the y-axis and are point-symmetrical with respect to the intersection, and the split electrode 41 for the x-axis and the split electrode 42 for the y-axis. And a z-axis electrode 43 arranged around the.
【0030】x軸用分割電極41とy軸用分割電極42
とは、同一面積の正方形状に形成されるとともに、これ
らの隅部をそれぞれ前記交点に位置させ、この交点の周
囲を四等分した位置に配置されている。z軸用電極43
は、x軸用分割電極41とy軸用分割電極42とを囲む
位置に配設され、x軸用分割電極41又はy軸用分割電
極42の一つに対して、略同一の面積に形成されてい
る。Split electrode 41 for x-axis and split electrode 42 for y-axis
Is formed in a square shape having the same area, and these corners are respectively positioned at the intersections, and the periphery of the intersections is divided into four equal parts. z-axis electrode 43
Is arranged at a position surrounding the x-axis divided electrode 41 and the y-axis divided electrode 42, and is formed in substantially the same area as one of the x-axis divided electrode 41 or the y-axis divided electrode 42. Has been done.
【0031】このような圧電型振動センサによれば、第
二の電極40は、x軸上に一対配され、前記交点に対し
て点対称に配された一対の正方形状x軸用分割電極41
と、y軸上に一対配され、交点に対して点対称に配され
た一対の正方形状y軸用分割電極42と、これらx軸用
分割電極41とy軸用分割電極42との周囲に配設され
たz軸用電極43とから構成したから、一対のx軸用分
割電極41の電位差を検知することにより、x軸方向の
振動が検知され、一対のy軸用分割電極42の電位差を
検知することにより、y軸方向の振動が検知され、第一
の電極29とz軸用電極43との電位差とを検知するこ
とにより、z軸方向の振動が検出される。According to such a piezoelectric vibration sensor, a pair of the second electrodes 40 are arranged on the x-axis, and a pair of square-shaped divided electrodes 41 for the x-axis are arranged point-symmetrically with respect to the intersection.
And a pair of square-shaped split electrodes 42 for the y-axis, which are arranged in a pair on the y-axis and symmetrically with respect to the intersection, and around the split electrodes 41 for the x-axis and the split electrodes for the y-axis 42. Since the z-axis electrodes 43 are arranged, the vibration in the x-axis direction is detected by detecting the potential difference between the pair of x-axis split electrodes 41, and the potential difference between the pair of y-axis split electrodes 42 is detected. Is detected, the vibration in the y-axis direction is detected, and the vibration in the z-axis direction is detected by detecting the potential difference between the first electrode 29 and the z-axis electrode 43.
【0032】x軸用分割電極41とy軸用分割電極42
とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点の周囲
に配置され、前記z軸用電極43は、x軸用分割電極4
1又はy軸用分割電極42の一つに対して、一倍の面積
に形成したから、x軸又はy軸方向に振動したときに、
大きな長さを有するz軸用電極43に対する圧電型振動
センサの重心の位置ずれの長さの割合が小さくなり、x
軸用分割電極41又はy軸用分割電極42のスパンに対
する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの割合が
小さくなり、z軸用電極43に検出される出力の割合が
低くなり、z軸方向における振動検出精度を向上でき
る。このため、z軸方向における荷重体25の重心の位
置が圧電型振動センサの重心の位置から多少ずれ、x軸
方向又はy軸方向に振動した場合にあっても、z軸方向
の検出成分が少なくなる。したがって、荷重体25の重
心の位置が多少ずれた場合にあっても、z軸方向の振動
検出出力を小さくできることから、荷重体25を圧電体
26に固定するときに、荷重体25に高い位置決め精度
が不要になる。よって、圧電型振動センサの振動検出精
度を向上させることができるとともに、圧電型振動セン
サの製造作業性を向上でき、圧電型振動センサの製造に
おける歩留まりを向上させることができる。Split electrode 41 for x-axis and split electrode 42 for y-axis
Are formed in the same area and are arranged around the intersection, and the z-axis electrode 43 is the x-axis split electrode 4
Since one or one of the divided electrodes 42 for the y-axis is formed to have a single area, when vibrating in the x-axis or the y-axis direction,
The ratio of the length of displacement of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the z-axis electrode 43 having a large length is reduced, and x
The ratio of the length of the displacement of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the span of the split electrode 41 for the axis or the split electrode 42 for the y axis becomes small, and the ratio of the output detected by the z axis electrode 43 becomes low. Vibration detection accuracy in the axial direction can be improved. For this reason, even if the position of the center of gravity of the load body 25 in the z-axis direction deviates from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to some extent and vibrates in the x-axis direction or the y-axis direction, the detected component in the z-axis direction remains. Less. Therefore, even if the position of the center of gravity of the load body 25 deviates to some extent, the vibration detection output in the z-axis direction can be reduced, and therefore, when the load body 25 is fixed to the piezoelectric body 26, high positioning can be performed on the load body 25. No need for precision. Therefore, the vibration detection accuracy of the piezoelectric vibration sensor can be improved, the workability in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved, and the yield in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved.
【0033】すなわち、圧電型振動センサの製造におい
て、クロストークが5%以内になる圧電型振動センサを
合格品とすると、第二実施例の圧電型振動センサを10
個製造した結果を表2に示す。That is, in the manufacture of the piezoelectric vibration sensor, assuming that the piezoelectric vibration sensor having a crosstalk of 5% or less is an acceptable product, the piezoelectric vibration sensor of the second embodiment is 10
The results of individual production are shown in Table 2.
【0034】[0034]
【表2】 [Table 2]
【0035】従来の合格率(比較例1)は40%(12
/30)であるのに対して、第二実施例(実施例2)の
合格率は80%(8/10)であった。以上の結果から
明らかなように、圧電型振動センサの歩留まりが向上し
た。表2に示すように、比較例3では、x軸用分割電極
41又はy軸用分割電極42の一つに対してz軸用電極
43の面積を2.6倍に形成したときに、合格率は30
%(3/10)であった。比較例4では、x軸用分割電
極41又はy軸用分割電極42の一つに対してz軸用電
極43の面積を0.125倍に形成したときに、合格率
は30%(3/10)であった。The conventional pass rate (Comparative Example 1) is 40% (12
/ 30), the pass rate of the second example (Example 2) was 80% (8/10). As is clear from the above results, the yield of the piezoelectric vibration sensor is improved. As shown in Table 2, in Comparative Example 3, when the area of the z-axis electrode 43 was formed 2.6 times as large as one of the x-axis split electrode 41 or the y-axis split electrode 42, it passed. Rate is 30
% (3/10). In Comparative Example 4, when the area of the z-axis electrode 43 is 0.125 times larger than one of the x-axis split electrode 41 or the y-axis split electrode 42, the pass rate is 30% (3 / It was 10).
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電型振
動センサによれば、以下の効果を奏することができる。
請求項1記載の圧電型振動センサによれば、台座上に膜
状圧電体および荷重体を積層した構造を有する圧電型振
動センサであって、前記圧電体と、該圧電体の一方の面
全体にわたって配された第一の電極と、該前記圧電体の
他方の面に配され、前記第一の電極に対する電位差を検
出する第二の電極とを有する構成にしたから、第一の電
極と第二の電極との間の電位差を検出することにより、
振動が検出される。As described above, according to the piezoelectric vibration sensor of the present invention, the following effects can be obtained.
The piezoelectric vibration sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration sensor has a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal, and the piezoelectric body and the entire one surface of the piezoelectric body. The first electrode and the second electrode that are disposed on the other surface of the piezoelectric body and that detect a potential difference with respect to the first electrode are arranged. By detecting the potential difference between the two electrodes,
Vibration is detected.
【0037】第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
心を交点として直交する二本の直線をx軸、y軸とした
とき、x軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
配された一対のx軸用分割電極と、y軸上に一対配さ
れ、前記交点に対して点対称に配された一対のy軸用分
割電極と、その中心が前記交点に位置されたz軸用電極
とから構成したから、第一の電極とz軸用電極との間の
電位差を検出することにより、z軸方向の振動が検出さ
れる。そして、圧電体の一方の面全体にわたって第一の
電極が設けられているから、一対のx軸用分割電極の電
位差を検出することにより、x軸方向の振動が検出さ
れ、一対のy軸用分割電極の電位差を検出することによ
り、y軸方向の振動が検出される。A pair of second electrodes are arranged on the x-axis when two straight lines orthogonal to each other with the center of the other surface of the piezoelectric body as the intersection are defined as the x-axis and the y-axis. A pair of x-axis divided electrodes arranged point-symmetrically, a pair of y-axis divided electrodes arranged on the y-axis point-symmetrically with respect to the intersection, and the center thereof is located at the intersection. Since the z-axis electrode is formed, the vibration in the z-axis direction is detected by detecting the potential difference between the first electrode and the z-axis electrode. Since the first electrode is provided over the entire one surface of the piezoelectric body, the vibration in the x-axis direction is detected by detecting the potential difference between the pair of split electrodes for the x-axis, and the pair of y-axis split electrodes is detected. Vibration in the y-axis direction is detected by detecting the potential difference between the divided electrodes.
【0038】前記x軸用分割電極とy軸用分割電極と
は、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等間
隔をあけてz軸用電極の周囲に配置され、該z軸用電極
は、前記x軸用又はy軸用分割電極の一つに対して、1
〜10倍の面積に形成されている構成にしたから、x軸
又はy軸方向に振動したときに、z軸用電極のスパンに
対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの割合
が小さくなり、z軸用電極に検出される出力の割合が低
くなり、z軸方向における振動検出精度を向上できる。
このため、z軸方向における荷重体の重心の位置が圧電
型振動センサの重心の位置から多少ずれ、x軸方向又は
y軸方向に振動した場合にあっても、z軸方向の検出成
分が少なくなる。したがって、圧電型振動センサにおけ
るz軸方向の検出精度を向上させることができ、圧電型
振動センサにおける振動検出精度を向上させることがで
きる。The x-axis split electrode and the y-axis split electrode are formed in the same area and are arranged around the z-axis electrode at equal intervals from the intersection, and the z-axis electrode is , For one of the x-axis or y-axis split electrodes, 1
Since the area is formed to be 10 times larger, the ratio of the length of displacement of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to the span of the z-axis electrode is small when vibrating in the x-axis or y-axis direction. Therefore, the ratio of the output detected by the z-axis electrode is reduced, and the vibration detection accuracy in the z-axis direction can be improved.
Therefore, even if the position of the center of gravity of the load body in the z-axis direction deviates from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to some extent and vibrates in the x-axis direction or the y-axis direction, the detection component in the z-axis direction is small. Become. Therefore, the detection accuracy of the piezoelectric vibration sensor in the z-axis direction can be improved, and the vibration detection accuracy of the piezoelectric vibration sensor can be improved.
【0039】このうえ、荷重体の重心の位置が多少ずれ
た場合にあっても、z軸方向の振動検出出力を小さくで
きることから、荷重体を圧電体に固定するときに、荷重
体に高い位置決め精度が不要になる。このため、圧電型
振動センサの製造作業性を向上でき、圧電型振動センサ
の製造における歩留まりを向上させることができる。In addition, even if the position of the center of gravity of the load body deviates to some extent, the vibration detection output in the z-axis direction can be made small. Therefore, when the load body is fixed to the piezoelectric body, high positioning is possible with respect to the load body. No need for precision. Therefore, the workability of manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved, and the yield in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved.
【0040】請求項2記載の圧電型振動センサによれ
ば、台座上に膜状圧電体および荷重体を積層した構造を
有する圧電型振動センサであって、前記圧電体と、該圧
電体の一方の面全体にわたって配された第一の電極と、
前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の電極に対す
る電位差を検出する第二の電極とを有する構成にしたか
ら、第一の電極と第二の電極との間の電位差を検出する
ことにより、振動が検出される。第二の電極は、前記圧
電体の他方の面の中心を交点として直交する二本の直線
をx軸、y軸としたとき、x軸上に一対配され、前記交
点に対して点対称に配された一対のx軸用分割電極と、
y軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に配され
た一対のy軸用分割電極と、これらx軸用分割電極とy
軸用分割電極との周囲に配設されたz軸用電極とから構
成したから、一対のx軸用分割電極の電位差と、一対の
y軸用分割電極の電位差と、第一の電極とz軸用電極と
の電位差とを検知することにより、三次元方向の振動が
検出される。According to a second aspect of the piezoelectric vibration sensor, the piezoelectric vibration sensor has a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal, and one of the piezoelectric body and the piezoelectric body is used. A first electrode distributed over the entire surface of
Since it is arranged on the other surface of the piezoelectric body and has a second electrode for detecting a potential difference with respect to the first electrode, the potential difference between the first electrode and the second electrode is detected. Thus, the vibration is detected. The second electrodes are arranged in a pair on the x-axis when two straight lines orthogonal to each other with the center of the other surface of the piezoelectric body as the intersection are taken as the x-axis and the y-axis, and are point-symmetrical with respect to the intersection. A pair of x-axis split electrodes arranged,
A pair of y-axis divided electrodes, which are arranged on the y-axis in a point symmetry with respect to the intersection, and these x-axis divided electrodes and y.
Since the z-axis electrodes are arranged around the axis-divided electrodes, the potential difference between the pair of x-axis divided electrodes, the potential difference between the pair of y-axis divided electrodes, and the first electrode and z The vibration in the three-dimensional direction is detected by detecting the potential difference with the shaft electrode.
【0041】x軸用分割電極とy軸用分割電極とは、同
一面積に形成されるとともに、前記交点の周囲に配置さ
れ、前記z軸用電極は、前記x軸用又はy軸用分割電極
の一つに対して、0.125〜2.5倍の面積に形成さ
れた構成にしたから、x軸又はy軸方向に振動したとき
に、x軸用又はy軸用分割電極のスパンに対する圧電型
振動センサの重心の位置ずれの長さの割合が小さくな
り、z軸用電極に検出される出力の割合が低くなり、z
軸方向における振動検出精度を向上できる。このため、
z軸方向における荷重体の重心の位置が圧電型振動セン
サの重心の位置から多少ずれ、x軸方向又はy軸方向に
振動した場合にあっても、z軸方向の検出成分が少なく
なる。したがって、荷重体の重心の位置が多少ずれた場
合にあっても、z軸方向の振動検出出力を小さくできる
ことから、荷重体を圧電体に固定するときに、荷重体に
高い位置決め精度が不要になる。よって、圧電型振動セ
ンサの振動検出精度を向上させることができるととも
に、圧電型振動センサの製造作業性を向上でき、圧電型
振動センサの製造における歩留まりを向上させることが
できる。The x-axis split electrode and the y-axis split electrode are formed in the same area and are arranged around the intersection, and the z-axis electrode is the x-axis or y-axis split electrode. Since it is configured to have an area of 0.125 to 2.5 times as large as one of the above, when it vibrates in the x-axis or y-axis direction, it is against the span of the split electrode for x-axis or y-axis. The ratio of the displacement length of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor becomes small, the ratio of the output detected by the z-axis electrode becomes low, and z
Vibration detection accuracy in the axial direction can be improved. For this reason,
Even if the position of the center of gravity of the load body in the z-axis direction deviates from the position of the center of gravity of the piezoelectric vibration sensor to some extent, and vibrates in the x-axis direction or the y-axis direction, the detection component in the z-axis direction decreases. Therefore, even if the position of the center of gravity of the load body deviates to some extent, the vibration detection output in the z-axis direction can be reduced, so that when the load body is fixed to the piezoelectric body, high positioning accuracy is unnecessary for the load body. Become. Therefore, the vibration detection accuracy of the piezoelectric vibration sensor can be improved, the workability in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved, and the yield in manufacturing the piezoelectric vibration sensor can be improved.
【図1】 本発明の圧電型振動センサを展開した状態を
示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a developed state of a piezoelectric vibration sensor of the present invention.
【図2】 図1の第二の電極を示す正面図である。2 is a front view showing the second electrode of FIG. 1. FIG.
【図3】 図1の第二実施例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the second embodiment of FIG.
【図4】 従来の圧電型振動センサを示す斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view showing a conventional piezoelectric vibration sensor.
【図5】 従来の圧電型振動センサの第二の例を示す図
であり、(a)は圧電体の振動の検知軸を示し、(b)
は圧電体の斜視図である。FIG. 5 is a diagram showing a second example of a conventional piezoelectric vibration sensor, (a) showing a detection axis for vibration of a piezoelectric body, and (b).
FIG. 3 is a perspective view of a piezoelectric body.
【図6】 図5の各電極間の出力電圧を示す回路図であ
る。6 is a circuit diagram showing an output voltage between each electrode of FIG.
【図7】 荷重体の重心の位置がずれたときの圧電体を
示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing the piezoelectric body when the center of gravity of the load body is displaced.
21…台座、25…荷重体、26…圧電体、29…第一
の電極、31・40…第二の電極、33・41…x軸用
分割電極、34・42…y軸用分割電極、35・43…
z軸用電極。21 ... Pedestal, 25 ... Load body, 26 ... Piezoelectric body, 29 ... First electrode, 31.40 ... Second electrode, 33.41 ... X-axis split electrode, 34.42 ... Y-axis split electrode, 35 ・ 43 ...
Z-axis electrode.
Claims (2)
した構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電
体と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一
の電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の
電極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構
成にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
心を交点として直交する二本の直線をx軸、y軸とした
とき、x軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
配された一対のx軸用分割電極と、y軸上に一対配さ
れ、前記交点に対して点対称に配された一対のy軸用分
割電極と、その中心が前記交点に位置されたz軸用電極
とから構成され、前記x軸用分割電極とy軸用分割電極
とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等
間隔をあけてz軸用電極の周囲に配置され、該z軸用電
極は、前記x軸用又はy軸用分割電極の一つに対して、
1〜10倍の面積に形成されていることを特徴とする圧
電型振動センサ。1. A piezoelectric vibration sensor having a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal, wherein the piezoelectric body and a first electrode arranged on one entire surface of the piezoelectric body. And a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric body and detecting a potential difference with respect to the first electrode, the second electrode being the center of the other surface of the piezoelectric body. When two straight lines orthogonal to each other at the intersection are defined as the x-axis and the y-axis, a pair of split electrodes for the x-axis that are arranged in a pair on the x-axis and are symmetrical about the intersection, and on the y-axis A pair of divided electrodes for y-axis arranged symmetrically with respect to the intersection, and a z-axis electrode whose center is located at the intersection, and the divided electrode for x-axis. The y-axis split electrode is formed in the same area, and z-axis electrodes are formed at equal intervals from the intersection. The z-axis electrode is arranged around the pole, and the z-axis electrode is provided with respect to one of the x-axis or y-axis split electrodes
A piezoelectric vibration sensor having an area of 1 to 10 times.
した構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電
体と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一
の電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の
電極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構
成にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
心を交点として直交する二本の直線をx軸、y軸とした
とき、x軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
配された一対のx軸用分割電極と、y軸上に一対配さ
れ、前記交点に対して点対称に配された一対のy軸用分
割電極と、これらx軸用分割電極とy軸用分割電極との
周囲に配設されたz軸用電極とから構成され、前記x軸
用分割電極とy軸用分割電極とは、同一面積に形成され
るとともに、前記交点の周囲に配置され、前記z軸用電
極は、前記x軸用又はy軸用分割電極の一つに対して、
0.125〜2.5倍の面積に形成されていることを特
徴とする圧電型振動センサ。2. A piezoelectric vibration sensor having a structure in which a film-shaped piezoelectric body and a load body are laminated on a pedestal, wherein the piezoelectric body and a first electrode arranged on one entire surface of the piezoelectric body. And a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric body and detecting a potential difference with respect to the first electrode, the second electrode being the center of the other surface of the piezoelectric body. When two straight lines orthogonal to each other at the intersection are defined as the x-axis and the y-axis, a pair of split electrodes for the x-axis that are arranged in a pair on the x-axis and are symmetrical about the intersection, and on the y-axis And a pair of y-axis divided electrodes that are arranged point-symmetrically with respect to the intersection, and z-axis electrodes that are arranged around the x-axis divided electrode and the y-axis divided electrode. The split electrode for x-axis and the split electrode for y-axis are formed in the same area, and And the z-axis electrode is arranged around one of the x-axis or y-axis split electrodes.
A piezoelectric vibration sensor having an area of 0.125 to 2.5 times.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5002133A JPH06201721A (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Piezoelectric type vibration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5002133A JPH06201721A (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Piezoelectric type vibration sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201721A true JPH06201721A (en) | 1994-07-22 |
Family
ID=11520841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5002133A Pending JPH06201721A (en) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | Piezoelectric type vibration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06201721A (en) |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP5002133A patent/JPH06201721A/en active Pending
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