JPH0979920A - 力検出装置 - Google Patents
力検出装置Info
- Publication number
- JPH0979920A JPH0979920A JP7238775A JP23877595A JPH0979920A JP H0979920 A JPH0979920 A JP H0979920A JP 7238775 A JP7238775 A JP 7238775A JP 23877595 A JP23877595 A JP 23877595A JP H0979920 A JPH0979920 A JP H0979920A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic plates
- detection device
- resonators
- force detection
- surface acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度特性の向上、感度の向上及び分解能の向
上を図った力検出装置の提供。 【解決手段】 圧電性をもつ互いに平行な２枚の圧電性
基板２，４の一端を固定台６に保持し他端間を重り部材
１にて固定する。これらの圧電性基板の互いに対向した
内側面とは反対の外側面に表面弾性波を利用する２つの
共振子を導電パターンにより備える。各共振子は、表面
弾性波の伝搬方向で離間した複数の反射素子５と、これ
らの反射素子間にあって表面弾性波を電気信号に変換す
る一対の櫛形電極３とを有する構成とする。櫛形電極３
には入出力端子７を接続する。
上を図った力検出装置の提供。 【解決手段】 圧電性をもつ互いに平行な２枚の圧電性
基板２，４の一端を固定台６に保持し他端間を重り部材
１にて固定する。これらの圧電性基板の互いに対向した
内側面とは反対の外側面に表面弾性波を利用する２つの
共振子を導電パターンにより備える。各共振子は、表面
弾性波の伝搬方向で離間した複数の反射素子５と、これ
らの反射素子間にあって表面弾性波を電気信号に変換す
る一対の櫛形電極３とを有する構成とする。櫛形電極３
には入出力端子７を接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外力の大きさを検
出する力検出装置に関し、特に、自動車等の振動或は加
速度を検出する装置、又はカメラの手振れを検出する装
置、又は重力の大きさを検出して傾斜角を求める装置に
適した力検出装置に関する。
出する力検出装置に関し、特に、自動車等の振動或は加
速度を検出する装置、又はカメラの手振れを検出する装
置、又は重力の大きさを検出して傾斜角を求める装置に
適した力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、力検出装置としては、金属抵抗体
による歪ゲージ抵抗を用いたものや、半導体のピエゾ抵
抗効果を利用したものがある。その一例を図４に示す。
による歪ゲージ抵抗を用いたものや、半導体のピエゾ抵
抗効果を利用したものがある。その一例を図４に示す。
【０００３】図４に示す力検出装置においては、固定台
１１に一端側を固定保持された弾性板９の他端に重り部
材８を固定している。弾性板９の両端間には歪ゲージ抵
抗１０が備えられている。なお１２は入出力端子であ
る。
１１に一端側を固定保持された弾性板９の他端に重り部
材８を固定している。弾性板９の両端間には歪ゲージ抵
抗１０が備えられている。なお１２は入出力端子であ
る。
【０００４】この力検出装置によると、弾性板９に加わ
る力が歪ゲージ抵抗１０の抵抗変化により検出される。
即ち、歪ゲージ抵抗１０の抵抗変化が入出力端子１２を
通して取り出される。
る力が歪ゲージ抵抗１０の抵抗変化により検出される。
即ち、歪ゲージ抵抗１０の抵抗変化が入出力端子１２を
通して取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、歪ゲージ抵抗
は、量産には適するものの、温度特性が悪い上に、感度
が低いという問題点があった。
は、量産には適するものの、温度特性が悪い上に、感度
が低いという問題点があった。
【０００６】そこで、本発明は、上記の問題を解決し、
温度特性の向上、感度の向上及び分解能の向上を図った
力検出装置を提供することを目的とする。
温度特性の向上、感度の向上及び分解能の向上を図った
力検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電性
をもつ互いに平行な２枚の弾性板と、前記２枚の弾性板
の一端を保持した保持手段と、前記２枚の弾性板の他端
間を固定した固定手段と、前記２枚の弾性板に夫々備え
られ前記弾性板の表面弾性波を利用する２つの共振子と
を含むことを特徴とする力検出装置が得られる。
をもつ互いに平行な２枚の弾性板と、前記２枚の弾性板
の一端を保持した保持手段と、前記２枚の弾性板の他端
間を固定した固定手段と、前記２枚の弾性板に夫々備え
られ前記弾性板の表面弾性波を利用する２つの共振子と
を含むことを特徴とする力検出装置が得られる。
【０００８】また本発明によれば、互いに平行な２枚の
圧電性をもつ弾性板上に、表面弾性波の伝搬方向で離間
した複数の反射素子と前記反射素子間にあって前記表面
弾性波を電気信号に変換する為の一対の櫛形電極とより
なる共振子を薄膜で形成しており、前記反射素子は前記
伝搬方向と直角な方向にのびた複数の導体パターンを互
いに平行に形成しかつこれらの導体パターンの両端を電
気的に接続したものであり、前記２枚の弾性板は、前記
共振子を配置した面が互いに反対面に成る様に固定台を
挾持することで一部が固定保持されており、前記固定台
と反対側の先端には慣性力を得る為の重り部材が挾持さ
れ、前記各共振子からの出力は減算回路に入力され、前
記２個の共振子の共振周波数の差を得るようにしたこと
を特徴とする力検出装置が得られる。
圧電性をもつ弾性板上に、表面弾性波の伝搬方向で離間
した複数の反射素子と前記反射素子間にあって前記表面
弾性波を電気信号に変換する為の一対の櫛形電極とより
なる共振子を薄膜で形成しており、前記反射素子は前記
伝搬方向と直角な方向にのびた複数の導体パターンを互
いに平行に形成しかつこれらの導体パターンの両端を電
気的に接続したものであり、前記２枚の弾性板は、前記
共振子を配置した面が互いに反対面に成る様に固定台を
挾持することで一部が固定保持されており、前記固定台
と反対側の先端には慣性力を得る為の重り部材が挾持さ
れ、前記各共振子からの出力は減算回路に入力され、前
記２個の共振子の共振周波数の差を得るようにしたこと
を特徴とする力検出装置が得られる。
【０００９】
【作用】前記２枚の弾性板は外力を受けるとそれに応じ
た歪を生ずる。この歪の結果、前記２つの共振器のう
ち、一方は共振周波数が高くなり、他方は共振周波数が
低く成る。したがってこれらの共振周波数の差により歪
の大きさ、即ち、前記弾性板に加わる力を検出できる。
た歪を生ずる。この歪の結果、前記２つの共振器のう
ち、一方は共振周波数が高くなり、他方は共振周波数が
低く成る。したがってこれらの共振周波数の差により歪
の大きさ、即ち、前記弾性板に加わる力を検出できる。
【００１０】また、前記弾性板を全く同一のものとする
ことにより前記２個の共振子の共振周波数の温度特性を
同じ特性にできる。したがってこの場合には、周囲温度
の変化により共振周波数が変化しても共振周波数の差は
温度により変化しない。
ことにより前記２個の共振子の共振周波数の温度特性を
同じ特性にできる。したがってこの場合には、周囲温度
の変化により共振周波数が変化しても共振周波数の差は
温度により変化しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態によ
る力検出装置を示す。この力検出装置は、圧電性をもつ
互いに平行な２枚の弾性板としての圧電材料よりなる圧
電性基板（以下、弾性板と呼ぶ）２，４と、これらの弾
性板２，４の一端を保持した保持手段としての固定台６
と、２枚の弾性板２，４の他端間を固定した固定手段を
兼ねた慣性力を得るための重り部材１と、２枚の弾性板
２，４に夫々備えられ弾性板の表面弾性波を利用する２
つの共振子とを含でいる。各共振子は、２枚の弾性板
２，４の互いに対向した内側面とは反対の外側面に形成
した導体パターンにて構成され、表面弾性波の伝搬方向
で離間した複数の、即ち、２つの反射素子５と、これら
の反射素子５間にあって表面弾性波を電気信号に変換す
る一対の櫛形電極３とを有している。これらの櫛形電極
３には入出力端子７が接続されている。
る力検出装置を示す。この力検出装置は、圧電性をもつ
互いに平行な２枚の弾性板としての圧電材料よりなる圧
電性基板（以下、弾性板と呼ぶ）２，４と、これらの弾
性板２，４の一端を保持した保持手段としての固定台６
と、２枚の弾性板２，４の他端間を固定した固定手段を
兼ねた慣性力を得るための重り部材１と、２枚の弾性板
２，４に夫々備えられ弾性板の表面弾性波を利用する２
つの共振子とを含でいる。各共振子は、２枚の弾性板
２，４の互いに対向した内側面とは反対の外側面に形成
した導体パターンにて構成され、表面弾性波の伝搬方向
で離間した複数の、即ち、２つの反射素子５と、これら
の反射素子５間にあって表面弾性波を電気信号に変換す
る一対の櫛形電極３とを有している。これらの櫛形電極
３には入出力端子７が接続されている。
【００１２】各共振子を構成する導体パターンは、２枚
の弾性板２，４の内側面に形成されてもよい。また各弾
性板は弾力性をもつ板部材の表面に圧電性薄膜を生成し
たものであってもよい。
の弾性板２，４の内側面に形成されてもよい。また各弾
性板は弾力性をもつ板部材の表面に圧電性薄膜を生成し
たものであってもよい。
【００１３】さらに詳しく説明する。各反射素子５にお
いては、導体パターン５はスパッタリング或は、蒸着等
の手段によるアルミニウムの薄膜等で形成されたもので
あり、多数本を表面弾性波の伝搬方向と直角方向にのび
るように平行に形成し、かつ各導体パターンの両端を互
いに電気的に接続する。２つの反射素子５は離間配置さ
れることにより、相互間に共振空洞が形成され、この共
振空洞内に表面弾性波の定在波が立つ。この定在波と強
く結合する様に、２つの反射素子５間の中央には表面弾
性波を電気信号に変換する為の１対の櫛形電極３が配置
されている。こうして構成された共振子において、櫛形
電極５により励振される信号の波長をλとすると、反射
素子５を構成する導体パターン及び櫛形電極３を構成す
るパターン幅は、各々λ／４とし又、パターン間隔はλ
／２とする。
いては、導体パターン５はスパッタリング或は、蒸着等
の手段によるアルミニウムの薄膜等で形成されたもので
あり、多数本を表面弾性波の伝搬方向と直角方向にのび
るように平行に形成し、かつ各導体パターンの両端を互
いに電気的に接続する。２つの反射素子５は離間配置さ
れることにより、相互間に共振空洞が形成され、この共
振空洞内に表面弾性波の定在波が立つ。この定在波と強
く結合する様に、２つの反射素子５間の中央には表面弾
性波を電気信号に変換する為の１対の櫛形電極３が配置
されている。こうして構成された共振子において、櫛形
電極５により励振される信号の波長をλとすると、反射
素子５を構成する導体パターン及び櫛形電極３を構成す
るパターン幅は、各々λ／４とし又、パターン間隔はλ
／２とする。
【００１４】さらに、１対の櫛形電極３の各々からは、
表面弾性波の伝搬方向と平行に弾性板２，４を固定する
固定台１の近くにまでパターンが伸びており、その先端
には、共振子からの信号を取り出す為の入出力端子７が
設けてある。
表面弾性波の伝搬方向と平行に弾性板２，４を固定する
固定台１の近くにまでパターンが伸びており、その先端
には、共振子からの信号を取り出す為の入出力端子７が
設けてある。
【００１５】図１に加えて図２をも参照して、各共振子
２１，２２は減算回路２３に接続されている。具体的に
は、櫛形電極３が入出力端子７を介して減算回路２３に
接続されている。
２１，２２は減算回路２３に接続されている。具体的に
は、櫛形電極３が入出力端子７を介して減算回路２３に
接続されている。
【００１６】前述した構成は、２個の弾性板２，４で同
一の構成であり、したがって減算回路２３により共振子
２１，２２の共振周波数の差を表す信号が出力される。
この減算回路２３の出力信号を周波数／電圧変換、所謂
Ｆ−Ｖ変換回路２４により電圧信号に変換して出力す
る。この出力と弾性板２，４に加わる外力とは、これら
の相互関係を示す図３から明らかなように、比例関係を
もつ。したがって弾性板２，４に加わる外力を検出する
ことが可能である。
一の構成であり、したがって減算回路２３により共振子
２１，２２の共振周波数の差を表す信号が出力される。
この減算回路２３の出力信号を周波数／電圧変換、所謂
Ｆ−Ｖ変換回路２４により電圧信号に変換して出力す
る。この出力と弾性板２，４に加わる外力とは、これら
の相互関係を示す図３から明らかなように、比例関係を
もつ。したがって弾性板２，４に加わる外力を検出する
ことが可能である。
【００１７】なお減算回路２３からの出力を周波数カウ
ンター等に入力しその周波数を読むようにもできる。こ
れによっても、弾性板２，４に加わる外力を検出するこ
とが可能である。
ンター等に入力しその周波数を読むようにもできる。こ
れによっても、弾性板２，４に加わる外力を検出するこ
とが可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による力検
出装置では、２枚の弾性板に各々に形成された表面弾性
波による共振子の共振周波数が、外力の付加により一方
は周波数が高く成り、又他方は低く成るため、この共振
周波数の差により外力を検出することで高い感度及び分
解能を実現出来る。
出装置では、２枚の弾性板に各々に形成された表面弾性
波による共振子の共振周波数が、外力の付加により一方
は周波数が高く成り、又他方は低く成るため、この共振
周波数の差により外力を検出することで高い感度及び分
解能を実現出来る。
【００１９】又、２枚の弾性板を全く同一とする事によ
り、周囲温度が変化しても２つの共振子の共振周波数に
は差が生じないため、周囲温度の変化に対し安定な力検
出装置を実現出来る。
り、周囲温度が変化しても２つの共振子の共振周波数に
は差が生じないため、周囲温度の変化に対し安定な力検
出装置を実現出来る。
【図１】本発明の実施の一形態による力検出装置を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】図１の力検出装置の一部を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】図１の力検出装置による外力と出力との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】従来の力検出装置の一例を示す斜視図である。
１ 重り部材 ２，４ 圧電性基板（弾性板） ３ 櫛形電極 ５ 反射素子 ６ 固定台 ７ 入出力端子 ８ 重り部材 ９ 弾性板 １０ 歪ゲージ抵抗 １１ 固定台 １２ 入出力端子 ２１，２２ 共振子 ２３ 減算回路 ２４ Ｆ−Ｖ変換回路
Claims (8)
- 【請求項１】 圧電性をもつ互いに平行な２枚の弾性板
と、前記２枚の弾性板の一端を保持した保持手段と、前
記２枚の弾性板の他端間を固定した固定手段と、前記２
枚の弾性板に夫々備えられ前記弾性板の表面弾性波を利
用する２つの共振子とを含むことを特徴とする力検出装
置。 - 【請求項２】 前記各共振子は、前記２枚の弾性板の互
いに対向した内側面とこれとは反対の外側面とのうちの
いずれか一方に形成した導体パターンにて構成されてい
る請求項１記載の力検出装置。 - 【請求項３】 前記各共振子は、前記表面弾性波の伝搬
方向で離間した複数の反射素子と、前記複数の反射素子
間にあって前記表面弾性波を電気信号に変換する電極と
を有する請求項１又は２記載の力検出装置。 - 【請求項４】 前記固定手段は慣性力を得るための重り
部材を有している請求項１〜３のいずれかに記載の力検
出装置。 - 【請求項５】 前記２つの共振子の共振周波数の差を得
るための減算回路を備えた請求項１〜４のいずれかに記
載の力検出装置。 - 【請求項６】 前記各弾性板は圧電材料よりなる請求項
１〜５のいずれかに記載の力検出装置。 - 【請求項７】 前記各弾性板は板部材の表面に圧電性薄
膜を生成したものである請求項１〜５のいずれかに記載
の力検出装置。 - 【請求項８】 互いに平行な２枚の圧電性をもつ弾性板
上に、表面弾性波の伝搬方向で離間した複数の反射素子
と前記反射素子間にあって前記表面弾性波を電気信号に
変換する為の一対の櫛形電極とよりなる共振子を薄膜で
形成しており、前記反射素子は前記伝搬方向と直角な方
向にのびた複数の導体パターンを互いに平行に形成しか
つこれらの導体パターンの両端を電気的に接続したもの
であり、前記２枚の弾性板は、前記共振子を配置した面
が互いに反対面に成る様に固定台を挾持することで一部
が固定保持されており、前記固定台と反対側の先端には
慣性力を得る為の重り部材が挾持され、前記各共振子か
らの出力は減算回路に入力され、前記２個の共振子の共
振周波数の差を得るようにしたことを特徴とする力検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238775A JPH0979920A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7238775A JPH0979920A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979920A true JPH0979920A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17035097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7238775A Pending JPH0979920A (ja) | 1995-09-18 | 1995-09-18 | 力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0979920A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275548A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Shinko Electric Co Ltd | 応力測定装置及びアクチュエータ |
| JP2010190774A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | 慣性センサおよび慣性測定装置 |
-
1995
- 1995-09-18 JP JP7238775A patent/JPH0979920A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275548A (ja) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Shinko Electric Co Ltd | 応力測定装置及びアクチュエータ |
| JP2010190774A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | 慣性センサおよび慣性測定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11143561B2 (en) | Passive microphone/pressure sensor using a piezoelectric diaphragm | |
| US4479385A (en) | Double resonator cantilever accelerometer | |
| US7353707B2 (en) | Acceleration sensor | |
| US4107626A (en) | Digital output force sensor using surface acoustic waves | |
| EP0373040B1 (fr) | Transducteur force-fréquence à poutres vibrantes et accéléromètre pendulaire en comportant application | |
| KR100563868B1 (ko) | 압전형 가속도센서, 가속도 검출방법 및 압전형 가속도센서의 제조방법 | |
| JP3151927B2 (ja) | 加速度センサ | |
| US8225662B2 (en) | Acceleration sensing device | |
| US7194906B2 (en) | Acceleration sensor having resonators with reduced height | |
| US20110174075A1 (en) | Acceleration sensor and acceleration detecting apparatus | |
| US6553836B2 (en) | Surface acoustic wave (SAW) accelerometer | |
| JP2008286521A (ja) | 回転速度検知ユニット、及び回転速度センサ | |
| US6803698B2 (en) | Acceleration sensor | |
| JP4020578B2 (ja) | 加速度センサ | |
| US6786095B2 (en) | Acceleration sensor | |
| JPH0979920A (ja) | 力検出装置 | |
| US5869761A (en) | Impact sensor | |
| JPH02248867A (ja) | 加速度センサ | |
| JP2000205940A (ja) | センサ素子及び振動波センサ | |
| JP4394212B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH0582536B2 (ja) | ||
| CN107907103B (zh) | 一种声表面波双轴倾角感测结构 | |
| JPH05322670A (ja) | 荷重検出器 | |
| JP2010286468A (ja) | 双音叉型振動片、振動型センサー素子および振動型センサー | |
| JPH0643928B2 (ja) | 応力センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040602 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041013 |