JPH09236485A - 振動検出センサ - Google Patents

振動検出センサ

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JPH09236485A
JPH09236485A JP8325759A JP32575996A JPH09236485A JP H09236485 A JPH09236485 A JP H09236485A JP 8325759 A JP8325759 A JP 8325759A JP 32575996 A JP32575996 A JP 32575996A JP H09236485 A JPH09236485 A JP H09236485A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の振動検出センサにおいては、温度及び
ノイズの影響を取り除くことが困難であった。 【解決手段】 振動検出センサは、振動板１１と、振動
板１１の上面一部に取り付けられる振動検出用の圧電素
子１３と、振動板１１を覆う蓋部材１２と、圧電素子１
３と電気的に接続されるリ−ド線１６ａとを含めて温度
補償用の圧電素子１３´をさらに含むことを特徴とす
る。これにより、振動検出時の周囲の温度変化に対する
影響を取り除くことができる。そして、蓋部材１２にリ
−ド線１６ａが挿入される貫通孔１２ｄを備え、この貫
通孔１２ｄをガラス材１５の充填により密封することに
よりノイズを防止し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電素子を用いる振
動検出センサに係り、さらに詳しくは温度及びノイズの
影響を取り除くことのできる振動検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、振動検出センサは、電子式血圧
計などに用いられており、機械装置などで振動発生によ
る異常を測定するための手段としても用いられる。
【０００３】図１乃至図３は、従来の振動検出センサを
示す。これを参照すれば、従来の振動検出センサは、図
示したように、円形の振動板１と、この振動板１を覆う
蓋部材２と、前記振動板１の上面の中央に取り付けられ
る圧電素子３と、この圧電素子３と電気的に接続される
リ−ド線４とを含めて構成される。
【０００４】かかる構造の従来の振動検出センサ−にお
いて、前記振動板１は、プラスチックやゴムなどの可塑
性材料に金属性微粒子を分散させて形成された材料より
なる。そして、前記圧電素子３はＰＺＴまたはＢａＴｉ
Ｏ2 などの強誘電体微粒子をゴム、合成樹脂などの可塑
性材料に分散させて形成された複合材料よりなり、接着
剤により前記振動板１に取り付けられる。さらに、前記
蓋部材２は金属材よりなり、図示したように、円筒状の
壁２ａと、この壁２ａを覆う円板状の天頂部２ｂとを備
えている。そして、前記壁２ａの下方にはチャンネル状
の断面を有する端部２ｃが形成されて、前記振動板１が
端部２ｃの内部に締まるように結合されている。かつ、
前記壁２ａと端部２ｃの一側には開口部２ｄが備えられ
ており、この開口部２ｄにリ−ド線４が挿入される。挿
入されたリ−ド線４の中心線４ａの端部は、はんだ付け
部５により前記圧電素子３の上部に接続され、前記リ−
ド線４のシ−ルド線４ｂは、はんだ付け部５により前記
壁２ａに接続されている。
【０００５】この構造を有する従来の振動検出センサ
は、振動を感知するため、例えば、人の腕や機械装置な
どに前記振動板１を接触させると、脈搏や振動の伝達に
より振動板１が振動する。これにより、前記圧電素子３
の上面と下面との間に電位差が生ずる。前記振動板１に
は金属微粒子が分散されているため、導電性がある。か
つ、前記蓋部材２の壁２ａに接続されているシ−ルド線
４ｂと圧電素子３の下面とが電気的に接続されているた
め、前記圧電素子３に発生された電位差が前記リ−ド線
４を通して電気的信号として送出される。これにより、
振動検出が可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の振動検出センサは単板の圧電素子を用いるため、周
囲の温度変化により発生する誤動作出力信号を取り除く
ことができない問題点があった。かつ、前記蓋部材２の
壁２ａに備えられている開口部２ｄを通してリ−ド線４
を挿入する構造を有するので、前記開口部２ｄにノイズ
が引き込まれる恐れもある。
【０００７】本発明は、上述した従来の振動検出センサ
の問題点に鑑みてこれを改善するために創出されたもの
であって、本発明の目的は、周囲の温度変化による影響
を取り除き、ノイズの引込みの防止により振動検出の効
率を向上させる振動検出センサを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による振動検出センサは、振動板と、前記振動
板の上面一部に取り付けられる振動検出用の圧電素子
と、前記振動板の上面に取り付けられる温度補償用の圧
電素子と、前記振動板を覆う蓋部材と、前記各圧電素子
と電気的に接続されるリ−ド線とを含むことを特徴とす
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】図４を参照すれば、本発明による振動検出
センサは、円形の振動板１１と、前記振動板１１を覆う
蓋部材１２と、前記振動板１１の上面一側に取り付けら
れる振動検出用の圧電素子１３と、前記振動検出用の圧
電素子１３の並びに前記振動板１１の上面に取り付けら
れる温度補償用の圧電素子１３′と、前記各圧電素子１
３，１３′と電気的に接続されるリ−ド線１６ａ，１６
ｂとを含めて構成される。
【００１１】前記のような構造において、前記振動板
は、プラスチックやゴムなどの可塑性材料に金属性微粒
子を分散させて形成された材料よりなる。そして、前記
圧電素子１３，１３′はＰＺＴまたはＢａＴｉＯ2 など
の強誘電体微粒子をゴム、合成樹脂などの可塑性材料に
分散させた複合材料よりなり、接着剤により前記振動板
１１の上面に取り付けられる。かつ、前記蓋部材１２は
金属材よりなり、図示したように円筒状の壁１２ａと、
この壁１２ａを覆う円板状の天頂部１２ｂとを有する。
前記壁１２ａの下方にはチャンネル状の断面を有する端
部１２ｃが形成されて、前記振動板１１が端部１２ｃの
内部に締まるように結合されている。一方、前記天頂部
１２ｄには一対の開口部１２ｄ，１２ｅが備えられてお
り、この開口部１２ｄ，１２ｅを通してリ−ド線１６
ａ，１６ｂが挿入される。そして、前記開口部１２ｄ，
１２ｅはガラス材１５の充填により密封される。前記開
口部１２ｄ，１２ｅを通して挿入されたリ−ド線１６
ａ，１６ｂの各中心線（図示せず）の端部がはんだ付け
により前記圧電素子１３，１３′の上部にそれぞれ接続
され、前記リ−ド線１６ａ，１６ｂの一側には接地用の
シ−ルド線１６ｃが孔１２ｆを通して挿入されて前記振
動板１１に接続されている。
【００１２】かかる構造を有する振動検出センサにおい
て振動減衰を最小化するため、前記振動板１１の厚さは
前記圧電素子１３，１３′より薄いことが望ましい。そ
して、前記圧電素子１３，１３′の各上面には銀（Ａ
ｇ）よりなる電極層１４，１４′が形成されている。電
極層１４，１４′の各分極方向が同一に配列された状態
で各リ−ド線１６ａ，１６ｂが図７に示されたように差
動増幅器１００の入力端子に接続される。この接続構造
により、前記差動増幅器１００が両端の入力信号Ｖ１，
Ｖ２の差（Ｖ１−Ｖ２）を増幅させることにより純粋振
動信号のみを出力信号として得ることができる。
【００１３】すなわち、振動検出用圧電素子１３、１
３′は、相互離隔された状態で振動板１１の他の位置に
置かれるので、その距離差により検出される振動量に微
小差を有する。つまり、圧電素子１３、１３′による信
号Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ次のように表される。 Ｖ１＝Ｖｇ＋Ｖｔ（Ｖｇは振動信号、Ｖｔは温度による
信号） Ｖ２＝Ｖｇ′＋Ｖｔ（Ｖｇ′は振動信号、Ｖｔは温度に
よる信号） 上記の式において、信号Ｖｇ，Ｖｇ′は、異なる値（Ｖ
ｇ≠Ｖｇ′）を有するので、信号Ｖ１，Ｖ２の差は、Ｖ
１−Ｖ２＝Ｖｇ＋Ｖｔ−Ｖｇ´−Ｖｔ＝Ｖｇ−Ｖｇ´と
なるので、温度影響による出力信号が取り除かれる。
【００１４】したがって、上述した本発明による振動検
出センサは温度補償用の圧電素子１３′により周囲の温
度変化による誤動作出力信号を取り除くことができるの
で、純粋振動成分の信号だけ検出することができ、これ
により振動検出に対する信頼性も高める。かつ、リ−ド
線１６ａ，１６ｂが挿入される開口部１２ｄ，１２ｅが
ガラス材１５の充填により密封されるため、従来の振動
検出センサの構造においてリ−ド線挿入開口部へのノイ
ズの引込みを防止することができる。
【００１５】図７に示された振動検出センサの引出しリ
−ド線に対する接続図は下記に説明される本発明の他の
実施形態による振動検出センサにも同じく適用される。
【００１６】図５に示された本発明の他の実施形態によ
る振動検出センサの特徴は上述した実施形態による振動
検出センサの構造において、前記蓋部材１２と前記振動
板１１との間に形成される空間部に弾性樹脂３０を充填
することにある。この特徴によれば、圧電素子に対する
ノイズの遮断効果をさらに高めることができる。
【００１７】図６に示された本発明のさらに他の実施形
態による振動検出センサの特徴によれば、振動検出用の
圧電素子１３と温度補償用の圧電素子１３′が振動板１
１及び蓋部材１２内、振動板１１′及び蓋部材１２′内
にそれぞれ分離されて備えられている。この構造によれ
ば、温度補償用の圧電素子１３′が振動による影響を受
けなくなる状態となるため、温度変化による信号成分を
さらに精度よく取り除くことができる。この実施形態に
よる振動検出センサは図４及び図５の振動検出センサと
実質的に同一な構造を有する一対のケ−ス（振動板及び
蓋部材）内にそれぞれ振動検出用の圧電素子１３と温度
補償用の圧電素子１３′を別途に備え、これらを電気的
に接続するパッケ−ジをなすものであり、説明されない
構成要素に対する具体的な説明は省略する。
【００１８】
【発明の効果】上述したように、本発明の振動検出セン
サは温度補償用の圧電素子をさらに含むことにより周囲
の温度変化による影響を取り除き、リ−ド線の引込み部
にガラス材を充填し内部空間には弾性樹脂を充填するこ
とによりノイズの引込みを抑えて振動検出の効率を向上
させる。この本発明の振動検出センサは上述した各種の
実施形態の構成により限られず、特許請求の範囲に記載
された本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形例が実
施可能である。例えば、本発明による振動検出センサは
洗濯機の脱水機能遂行中、洗濯物による偏心発生時の振
動検出などの低周波帯域の振動検出に有効に適用し得
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の振動検出センサを示す概略斜視図であ
る。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の平断面図である。
【図４】 本発明の一実施形態による振動検出センサを
示す概略断面図である。
【図５】 本発明の他の実施形態による振動検出センサ
を示す概略断面図である。
【図６】 本発明のさらに他の実施形態による振動検出
センサを示す概略断面図である。
【図７】 本発明による振動検出センサの引出しリ−ド
線に対する接続図である。
【符号の説明】
１１ 振動板 １１´ 振動板 １２ 蓋部材 １２´ 蓋部材 １２ｄ 貫通孔 １２ｅ 貫通孔 １３ 圧電素子 １３´ 圧電素子 １５ ガラス材 １６ａ リ−ド線 １６ｂ リ−ド線 ３０ 弾性樹脂

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動板と、 前記振動板の上面一部に取り付けられる振動検出用の圧
    電素子と、 前記振動板の上面に取り付けられる温度補償用の圧電素
    子と、 前記振動板を覆う蓋部材と、 前記各圧電素子と電気的に接続されるリ−ド線とを含む
    ことを特徴とする振動検出センサ。
  2. 【請求項２】 前記蓋部材には貫通孔が形成されてお
    り、前記リ−ド線は前記貫通孔を介して挿入されること
    を特徴とする請求項１に記載の振動検出センサ。
  3. 【請求項３】 前記貫通孔はガラス材の充填により密封
    されることを特徴とする請求項２に記載の振動検出セン
    サ。
  4. 【請求項４】 前記蓋部材と前記振動板との間に形成さ
    れる空間部には弾性樹脂が充填されていることを特徴と
    する請求項１に記載の振動検出センサ。
  5. 【請求項５】 前記振動板の厚さは前記圧電素子の厚さ
    より小さいことを特徴とする請求項１に記載の振動検出
    センサ。
  6. 【請求項６】 振動板と、前記振動板の上面に取り付け
    られる振動検出用の圧電素子と、前記振動板を覆う蓋部
    材と、前記圧電素子と電気的に接続されるリ−ド線とを
    含む振動検出センサにおいて、 前記振動検出センサは温度補正手段をさらに含むことを
    特徴とする振動検出センサ。
  7. 【請求項７】 前記温度補正手段は、 ケ−ス部材と、 前記ケ−ス部材の内部に取り付けられる温度補償用の圧
    電素子と、 前記圧電素子と電気的に接続されるリ−ド線とを含めて
    なり、 前記振動検出センサと電気的に接続されることを特徴と
    する請求項６に記載の振動検出センサ。
  8. 【請求項８】 前記蓋部材には貫通孔が形成されてお
    り、前記リ−ド線は前記貫通孔を介して挿入されること
    を特徴とする請求項６に記載の振動検出センサ。
  9. 【請求項９】 前記貫通孔はガラス材が充填されて封止
    されることを特徴とする請求項８に記載の振動検出セン
    サ。
  10. 【請求項１０】 前記蓋部材と前記振動板との間に形成
    される空間部には弾性樹脂が充填されていることを特徴
    とする請求項６に記載の振動検出センサ。
  11. 【請求項１１】 前記振動板の厚さは前記圧電素子の厚
    さより小さいことを特徴とする請求項７に記載の振動検
    出センサ。
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