JPH08201420A - 衝撃センサ - Google Patents
衝撃センサInfo
- Publication number
- JPH08201420A JPH08201420A JP2999495A JP2999495A JPH08201420A JP H08201420 A JPH08201420 A JP H08201420A JP 2999495 A JP2999495 A JP 2999495A JP 2999495 A JP2999495 A JP 2999495A JP H08201420 A JPH08201420 A JP H08201420A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- case
- terminal
- impact sensor
- structure element
- bimorph
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価で、かつ、加速度出力電圧特性及び周波
数特性が向上し、高感度の、品質のよい衝撃センサを提
供すること。 【構成】 上蓋９を有する直方体状凹部１０を形成した
ケース４と、Ｎｉめっきの内部電極７及び外部電極８と
を施した２枚の圧電セラミック１，２を張り合わせたバ
イモルフ構造素子３と、内部端子５及び外部端子６とか
らなり、前記凹部１０の、ケース４の長軸方向と直交す
る中央縁辺に一対の凹状支持部１２を形成し、前記支持
部１２の内周側面に外部端子６と一体の内部端子５を形
成して、前記バイモルフ構造素子３の両端を前記支持部
１２に嵌入、装着する。
数特性が向上し、高感度の、品質のよい衝撃センサを提
供すること。 【構成】 上蓋９を有する直方体状凹部１０を形成した
ケース４と、Ｎｉめっきの内部電極７及び外部電極８と
を施した２枚の圧電セラミック１，２を張り合わせたバ
イモルフ構造素子３と、内部端子５及び外部端子６とか
らなり、前記凹部１０の、ケース４の長軸方向と直交す
る中央縁辺に一対の凹状支持部１２を形成し、前記支持
部１２の内周側面に外部端子６と一体の内部端子５を形
成して、前記バイモルフ構造素子３の両端を前記支持部
１２に嵌入、装着する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２枚張り合わせた圧電
セラミックからなるバイモルフ構造素子を用いた衝撃セ
ンサに関する。
セラミックからなるバイモルフ構造素子を用いた衝撃セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の加速度の検出には、種々の方式の
ものが実用化されている。その中で、圧電セラミックを
用いた衝撃センサは、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
エンジンのノッキング検出等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、圧電セラミックを
用いた衝撃センサは、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
エンジンのノッキング検出等に広く使用されている。
【０００３】図３は、従来の衝撃センサを示す斜視図で
ある。従来の衝撃センサは、上蓋９と、直方体状の凹部
１０を形成したケース４と、外部電極８と内部電極７を
施した圧電セラミック１，２を２枚張り合わせたバイモ
ルフ構造素子３と、内部端子５と一体に形成された外部
端子６とからなる。
ある。従来の衝撃センサは、上蓋９と、直方体状の凹部
１０を形成したケース４と、外部電極８と内部電極７を
施した圧電セラミック１，２を２枚張り合わせたバイモ
ルフ構造素子３と、内部端子５と一体に形成された外部
端子６とからなる。
【０００４】バイモルフ構造素子３は、矩形板状の圧電
セラミック１，２の厚さ方向に直交する面に１〜２μｍ
程度のＮｉめっきを施して、外部電極８と内部電極７と
を形成し、接着剤を用いて２枚張り合わせ、形成したも
のである。このバイモルフ構造素子３の両端は、ケース
４の凹部１０に露出した内部端子５と接続するようにな
っている。
セラミック１，２の厚さ方向に直交する面に１〜２μｍ
程度のＮｉめっきを施して、外部電極８と内部電極７と
を形成し、接着剤を用いて２枚張り合わせ、形成したも
のである。このバイモルフ構造素子３の両端は、ケース
４の凹部１０に露出した内部端子５と接続するようにな
っている。
【０００５】ケース４の凹部１０には、バイモルフ構造
素子３の両端とのクリアランスが約０.１５ｍｍで均等
になるよう設けられている。
素子３の両端とのクリアランスが約０.１５ｍｍで均等
になるよう設けられている。
【０００６】内部端子５は、ケース４の長手方向に設け
られ突出した外部端子６と接続している。外部端子６
は、基板に表面実装される構造である。
られ突出した外部端子６と接続している。外部端子６
は、基板に表面実装される構造である。
【０００７】前述の衝撃センサに、例えば、衝撃等の加
速度が前記矩形板状のバイモルフ構造素子の厚さ方向に
対して外力が加わると、前記バイモルフ構造素子が厚さ
方向に振動する。前記衝撃センサは、前記外力による変
位によって発生する電荷の量を検知するものである。
速度が前記矩形板状のバイモルフ構造素子の厚さ方向に
対して外力が加わると、前記バイモルフ構造素子が厚さ
方向に振動する。前記衝撃センサは、前記外力による変
位によって発生する電荷の量を検知するものである。
【０００８】この時の感度は、圧電セラミックの矩形板
状の長さ、幅、厚み等の寸法によって決定され、その周
波数特性は、その静電容量と増幅回路のインピーダンス
によって決定される。
状の長さ、幅、厚み等の寸法によって決定され、その周
波数特性は、その静電容量と増幅回路のインピーダンス
によって決定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
衝撃センサでは、図４に示すような金属板１３に打ち抜
きして、曲げ加工して形成した内部端子５と外部端子６
とをケースを成形する際に、一体に成形したものであ
る。即ち、前記金属板１３の打ち抜き品を金型に設置し
て、液晶ポリマーの樹脂を圧入して、ケースと内部及び
外部端子とを一体に成形したものである。しかし、前記
金属板の打ち抜き品は高価で、しかも、打ち抜き品の寸
法、精度が悪く、そのため、バイモルフ構造素子の寸
法、精度を２〜３μｍに押さえなければならない等、バ
イモルフ構造素子の加工にも工数がかかるという欠点が
あった。又、加速度出力電圧特性や使用周波数特性が低
下し、かつばらつきが生ずる等の欠点があった。
衝撃センサでは、図４に示すような金属板１３に打ち抜
きして、曲げ加工して形成した内部端子５と外部端子６
とをケースを成形する際に、一体に成形したものであ
る。即ち、前記金属板１３の打ち抜き品を金型に設置し
て、液晶ポリマーの樹脂を圧入して、ケースと内部及び
外部端子とを一体に成形したものである。しかし、前記
金属板の打ち抜き品は高価で、しかも、打ち抜き品の寸
法、精度が悪く、そのため、バイモルフ構造素子の寸
法、精度を２〜３μｍに押さえなければならない等、バ
イモルフ構造素子の加工にも工数がかかるという欠点が
あった。又、加速度出力電圧特性や使用周波数特性が低
下し、かつばらつきが生ずる等の欠点があった。
【００１０】又、周波数特性がよい衝撃センサを得るた
めには、圧電セラミックの長さの寸法を大きくとればよ
いが、短小軽薄の要請に反する。一方、寸法を小さく
し、増幅回路のインピーダンスを高くすると、Ｓ／Ｎ比
が劣化するため、低周波域で高感度の衝撃センサが得ら
れないという問題点があった。
めには、圧電セラミックの長さの寸法を大きくとればよ
いが、短小軽薄の要請に反する。一方、寸法を小さく
し、増幅回路のインピーダンスを高くすると、Ｓ／Ｎ比
が劣化するため、低周波域で高感度の衝撃センサが得ら
れないという問題点があった。
【００１１】従って、本発明の目的は、安価で、かつ、
加速度出力電圧特性が向上し、検出能が大きく、周波数
特性が向上し、高感度の品質のよい衝撃センサを提供す
ることにある。
加速度出力電圧特性が向上し、検出能が大きく、周波数
特性が向上し、高感度の品質のよい衝撃センサを提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミ
ックを２枚張り合わせてなるバイモルフ構造素子と、内
部端子及び外部端子と上蓋とを有するケースからなり、
前記バイモルフ構造素子を前記ケース内部に収納し、前
記バイモルフ構造素子の電極を前記内部端子と接続して
なる衝撃センサにおいて、前記ケースの内部の対向する
側面の中央部に前記バイモルフ構造素子の長軸方向の端
部を支持する溝を設け、更に、前記溝に前記外部端子と
一体の前記内部端子を設けたことを特徴とする衝撃セン
サであり、前記ケースが液晶ポリマーの樹脂よりな
り、前記一体の内部端子及び外部端子が導電性を有する
樹脂よりなることを特徴とする上記の衝撃センサであ
る。
ックを２枚張り合わせてなるバイモルフ構造素子と、内
部端子及び外部端子と上蓋とを有するケースからなり、
前記バイモルフ構造素子を前記ケース内部に収納し、前
記バイモルフ構造素子の電極を前記内部端子と接続して
なる衝撃センサにおいて、前記ケースの内部の対向する
側面の中央部に前記バイモルフ構造素子の長軸方向の端
部を支持する溝を設け、更に、前記溝に前記外部端子と
一体の前記内部端子を設けたことを特徴とする衝撃セン
サであり、前記ケースが液晶ポリマーの樹脂よりな
り、前記一体の内部端子及び外部端子が導電性を有する
樹脂よりなることを特徴とする上記の衝撃センサであ
る。
【００１３】
【作用】ケース及び上蓋は、液晶ポリマーで成形する。
前記ケースを成形する際、ケースの内側に凹部を設け、
ケースの長軸方向と直交する中央縁辺に、一対の支持部
となる溝を設ける。その際、前記支持部の内周側面、及
びケースの底面と外周側面に導電性樹脂を注入して、内
部及び外部端子一体の端子を予め形成したものを同時に
成形する。圧電セラミックを２枚張り合わせたバイモル
フ構造素子の長軸方向の両端部を前記支持部に嵌入、装
着することにより、ケースとの間に均等に所定のクリア
ランスをもって、端部のみが密着、嵌入される。このこ
とにより、ばらつきが少なくなり、加速度出力電圧特性
や周波数特性が劣化することが解決され、加速度出力電
圧特性が向上し、周波数特性が向上する。このため、検
出能が大きくなる。しかも、金属より樹脂の方が安いた
め、低価格化が図れる。
前記ケースを成形する際、ケースの内側に凹部を設け、
ケースの長軸方向と直交する中央縁辺に、一対の支持部
となる溝を設ける。その際、前記支持部の内周側面、及
びケースの底面と外周側面に導電性樹脂を注入して、内
部及び外部端子一体の端子を予め形成したものを同時に
成形する。圧電セラミックを２枚張り合わせたバイモル
フ構造素子の長軸方向の両端部を前記支持部に嵌入、装
着することにより、ケースとの間に均等に所定のクリア
ランスをもって、端部のみが密着、嵌入される。このこ
とにより、ばらつきが少なくなり、加速度出力電圧特性
や周波数特性が劣化することが解決され、加速度出力電
圧特性が向上し、周波数特性が向上する。このため、検
出能が大きくなる。しかも、金属より樹脂の方が安いた
め、低価格化が図れる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例について、図面を用いて詳細
に説明する。
に説明する。
【００１５】図１は、本発明の衝撃センサを示す断面図
及び斜視図である。図１（ａ）は、本発明の衝撃センサ
に使用されるバイモルフ構造素子の斜視図である。図１
（ｂ）は、本発明の衝撃センサの組立て斜視図である。
図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１
（ｄ）は、本発明の衝撃センサの斜視図である。
及び斜視図である。図１（ａ）は、本発明の衝撃センサ
に使用されるバイモルフ構造素子の斜視図である。図１
（ｂ）は、本発明の衝撃センサの組立て斜視図である。
図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１
（ｄ）は、本発明の衝撃センサの斜視図である。
【００１６】図１（ａ）に示すように、本発明の衝撃セ
ンサは、長さ３.５ｍｍ、幅０.７ｍｍ、厚さ０.１５ｍ
ｍの矩形板状の圧電セラミック１，２の厚さ方向と直交
する面に、厚さ１〜２μｍのＮｉめっきを施して、プラ
ス（＋）の外部電極８とマイナス（−）の内部電極を形
成し、接着剤１１でこれらを張り合わせてバイモルフ構
造素子３としたものを受動素子として用いている。
ンサは、長さ３.５ｍｍ、幅０.７ｍｍ、厚さ０.１５ｍ
ｍの矩形板状の圧電セラミック１，２の厚さ方向と直交
する面に、厚さ１〜２μｍのＮｉめっきを施して、プラ
ス（＋）の外部電極８とマイナス（−）の内部電極を形
成し、接着剤１１でこれらを張り合わせてバイモルフ構
造素子３としたものを受動素子として用いている。
【００１７】図１（ｂ）に示すように、バイモルフ構造
素子３の厚さは、０.３５ｍｍである。ケース４は、液
晶ポリマーからなる長さ５.４ｍｍ、幅１.３ｍｍ、高さ
１.３ｍｍの直方体のブロックに、前記のバイモルフ構
造素子を嵌入、装着するための一対の支持部１２を長軸
方向に設けた長さ３.６ｍｍ、幅０.６５ｍｍ、高さ０.
９ｍｍの凹部１０を設けたものである。
素子３の厚さは、０.３５ｍｍである。ケース４は、液
晶ポリマーからなる長さ５.４ｍｍ、幅１.３ｍｍ、高さ
１.３ｍｍの直方体のブロックに、前記のバイモルフ構
造素子を嵌入、装着するための一対の支持部１２を長軸
方向に設けた長さ３.６ｍｍ、幅０.６５ｍｍ、高さ０.
９ｍｍの凹部１０を設けたものである。
【００１８】又、図１（ｃ）に示すように、ケース４に
設けられた導電性樹脂からなる外部端子６は、内部端子
５と一体であり、ケース４の底面を通り、支持部１２の
内側の面に平坦に露出していて、支持部１２に取り付け
られたバイモルフ構造素子３の両端の外部電極８に密着
し、接続されている。これに、図１（ｂ）の液晶ポリマ
ーからなる長さ５.４ｍｍ、幅１.３ｍｍ、厚さ０.２ｍ
ｍからなる上蓋９を接着剤で被せて固定し、図１（ｄ）
に示すような表面実装型の衝撃センサが完成する。
設けられた導電性樹脂からなる外部端子６は、内部端子
５と一体であり、ケース４の底面を通り、支持部１２の
内側の面に平坦に露出していて、支持部１２に取り付け
られたバイモルフ構造素子３の両端の外部電極８に密着
し、接続されている。これに、図１（ｂ）の液晶ポリマ
ーからなる長さ５.４ｍｍ、幅１.３ｍｍ、厚さ０.２ｍ
ｍからなる上蓋９を接着剤で被せて固定し、図１（ｄ）
に示すような表面実装型の衝撃センサが完成する。
【００１９】本発明の衝撃センサに、バイモルフ構造素
子の厚さ方向に加振機で振動を与えて、出力電圧を測定
した。
子の厚さ方向に加振機で振動を与えて、出力電圧を測定
した。
【００２０】又、比較例として、図３に示すように、前
述の実施例と同様に、Ｎｉめっきの電極を施した矩形板
状の圧電セラミックからなるバイモルフ構造素子３を前
記ケース４の従来の凹部１０に取り付け、上蓋９を被せ
て接着剤で固定し、試料に供した。この従来品にバイモ
ルフ構造素子３の厚さ方向に加振機で振動を加えて、出
力電圧を測定した。
述の実施例と同様に、Ｎｉめっきの電極を施した矩形板
状の圧電セラミックからなるバイモルフ構造素子３を前
記ケース４の従来の凹部１０に取り付け、上蓋９を被せ
て接着剤で固定し、試料に供した。この従来品にバイモ
ルフ構造素子３の厚さ方向に加振機で振動を加えて、出
力電圧を測定した。
【００２１】その結果を、図２（ａ）及び図２（ｂ）に
示す。図２（ａ）は、周波数特性を示す図である。図２
（ｂ）は、加速度出力電圧特性を示す図である。
示す。図２（ａ）は、周波数特性を示す図である。図２
（ｂ）は、加速度出力電圧特性を示す図である。
【００２２】図２（ａ）に示すように、本発明品では、
５０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数特性がＢのようなグラフ
になり、１００Ｈｚ〜１０ＫＨｚの領域では５ｄＢの一
定の出力電圧が得られた。
５０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数特性がＢのようなグラフ
になり、１００Ｈｚ〜１０ＫＨｚの領域では５ｄＢの一
定の出力電圧が得られた。
【００２３】一方、従来品では、５０Ｈｚ〜１０ＫＨｚ
の周波数特性がＣのようなグラフになり、１００〜７０
０Ｈｚで０ｄＢの出力電圧であるが、９００Ｈｚ以上に
おいて、バイモルフ構造素子の両端に、Ｘ，Ｙ，Ｚで示
す共振が発生し、出力電圧の乱れが発生し、周波数特性
の劣化が生じている。
の周波数特性がＣのようなグラフになり、１００〜７０
０Ｈｚで０ｄＢの出力電圧であるが、９００Ｈｚ以上に
おいて、バイモルフ構造素子の両端に、Ｘ，Ｙ，Ｚで示
す共振が発生し、出力電圧の乱れが発生し、周波数特性
の劣化が生じている。
【００２４】又、図２（ｂ）に示すように、０〜１５Ｇ
の加速度に対して、加速度出力電圧は、本発明品ではＤ
のようなグラフになり、一方、従来品ではＥのようなグ
ラフになり、従来品より本発明品が加速度出力電圧が向
上している。従って、衝撃センサの検出能が向上してい
ることがわかる。
の加速度に対して、加速度出力電圧は、本発明品ではＤ
のようなグラフになり、一方、従来品ではＥのようなグ
ラフになり、従来品より本発明品が加速度出力電圧が向
上している。従って、衝撃センサの検出能が向上してい
ることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】以上、述べたように、一体成形された内
部端子及び外部端子に導電性樹脂を用いることにより、
ケースと内部端子及び外部端子の密着度が増し、端子の
共振がなくなった。このため、周波数特性は良くなり、
かつ、ばらつきが少なくなり、しかも、加速度出力電圧
特性が向上した。よって、安価で高感度の品質のよい衝
撃センサを提供することができる。
部端子及び外部端子に導電性樹脂を用いることにより、
ケースと内部端子及び外部端子の密着度が増し、端子の
共振がなくなった。このため、周波数特性は良くなり、
かつ、ばらつきが少なくなり、しかも、加速度出力電圧
特性が向上した。よって、安価で高感度の品質のよい衝
撃センサを提供することができる。
【図１】本発明の実施例の衝撃センサを示す断面図及び
斜視図。図１（ａ）は、本発明の実施例の衝撃センサに
用いられるバイモルフ構造素子の斜視図。図１（ｂ）
は、本発明の実施例の衝撃センサの組立て斜視図。図１
（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図。図１（ｄ）は、
本発明の実施例の衝撃センサの斜視図。
斜視図。図１（ａ）は、本発明の実施例の衝撃センサに
用いられるバイモルフ構造素子の斜視図。図１（ｂ）
は、本発明の実施例の衝撃センサの組立て斜視図。図１
（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図。図１（ｄ）は、
本発明の実施例の衝撃センサの斜視図。
【図２】本発明の実施例の衝撃センサの周波数特性及び
加速度出力電圧特性を示す図。図２（ａ）は周波数特性
を示す図。図２（ｂ）は加速度出力電圧特性を示す図。
加速度出力電圧特性を示す図。図２（ａ）は周波数特性
を示す図。図２（ｂ）は加速度出力電圧特性を示す図。
【図３】従来の衝撃センサの組立て斜視図。
【図４】従来の衝撃センサに用いられる金属板を打ち抜
いて一体曲げ加工した内部端子及び外部端子を示す斜視
図。
いて一体曲げ加工した内部端子及び外部端子を示す斜視
図。
１，２ 圧電セラミック ３ バイモルフ構造素子 ４ ケース ５ 内部端子 ６ 外部端子 ７ 内部電極 ８ 外部電極 ９ 上蓋 １０ 凹部 １１ 接着剤 １２ 支持部 １３ 金属板 Ｂ，Ｄ 本発明品 Ｃ，Ｅ 従来品 Ｘ，Ｙ，Ｚ 共振点
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミックを２枚張り合わせてなる
バイモルフ構造素子と、内部端子及び外部端子と上蓋と
を有するケースからなり、前記バイモルフ構造素子を前
記ケース内部に収納し、前記バイモルフ構造素子の電極
を前記内部端子と接続してなる衝撃センサにおいて、前
記ケースの内部の対向する側面の中央部に前記バイモル
フ構造素子の長軸方向の端部を支持する溝を設け、更
に、前記溝に前記外部端子と一体の前記内部端子を設け
たことを特徴とする衝撃センサ。 - 【請求項２】 前記ケースが液晶ポリマーの樹脂よりな
り、前記一体の内部端子及び外部端子が導電性を有する
樹脂よりなることを特徴とする請求項１記載の衝撃セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2999495A JPH08201420A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 衝撃センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2999495A JPH08201420A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 衝撃センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201420A true JPH08201420A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=12291499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2999495A Pending JPH08201420A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 衝撃センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201420A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127759A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 衝撃及び音響センサ |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP2999495A patent/JPH08201420A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012127759A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 衝撃及び音響センサ |
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