JPH10177031A - 圧電式加速度センサ - Google Patents
圧電式加速度センサInfo
- Publication number
- JPH10177031A JPH10177031A JP33778096A JP33778096A JPH10177031A JP H10177031 A JPH10177031 A JP H10177031A JP 33778096 A JP33778096 A JP 33778096A JP 33778096 A JP33778096 A JP 33778096A JP H10177031 A JPH10177031 A JP H10177031A
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- Japan
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- piezoelectric element
- acceleration sensor
- base
- piezoelectric
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品や加工にコストがかかり、しかも組立作
業性が良くない。 【解決手段】 ベース１と質量体４との間に圧電素子３
を配置した圧電式加速度センサにおいて、ベース１と質
量体４との間に磁気的吸引力を作用させ、この磁気的吸
引力により圧電素子３をベース１と質量体４との間に保
持する。
業性が良くない。 【解決手段】 ベース１と質量体４との間に圧電素子３
を配置した圧電式加速度センサにおいて、ベース１と質
量体４との間に磁気的吸引力を作用させ、この磁気的吸
引力により圧電素子３をベース１と質量体４との間に保
持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を利用し
た圧電式加速度センサに関する。
た圧電式加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電式加速度センサは、図４に示
すように、ベース１００の上面に形成されている支持部
１０１に、剪断形環状圧電素子１０２が嵌め込まれ、こ
の素子１０２の外周に質量体１０３が取り付けられてい
る（例えば、実公平６−５０７７３号公報参照）。この
素子１０２の支持部１０１への固定、および質量体１０
３の素子１０２外周への固定は、接着によってなされて
いる。しかし、接着材を使用しているために、耐熱性に
乏しい等の性能上の問題、および接着剤の可使時間、加
熱を要すること等の組立上の問題があった。
すように、ベース１００の上面に形成されている支持部
１０１に、剪断形環状圧電素子１０２が嵌め込まれ、こ
の素子１０２の外周に質量体１０３が取り付けられてい
る（例えば、実公平６−５０７７３号公報参照）。この
素子１０２の支持部１０１への固定、および質量体１０
３の素子１０２外周への固定は、接着によってなされて
いる。しかし、接着材を使用しているために、耐熱性に
乏しい等の性能上の問題、および接着剤の可使時間、加
熱を要すること等の組立上の問題があった。
【０００３】そのような耐熱性の問題を解決するため
に、接着剤を使用しない圧電式加速度センサが提案され
ている（例えば、実公平５−３９８３号公報参照）。こ
の圧電式加速度センサは、図５に示すように、ベース上
面に立設した支持部１０５に段部１０５ａを設け、この
段部１０５ａ上に環状剪断形圧電素子１０６を載せ、こ
の圧電素子１０６の外周側に円柱状の質量体１０７を、
質量体１０７の内面に形成した段部１０７ａに圧電素子
１０６の上端エッジがかかるようにして載せている。そ
して、支持部１０５の頂部に螺着した締め付けナット１
０８により質量体１０７の上端を加圧することにより、
質量体１０７および圧電素子１０６をベースに固定して
いる。
に、接着剤を使用しない圧電式加速度センサが提案され
ている（例えば、実公平５−３９８３号公報参照）。こ
の圧電式加速度センサは、図５に示すように、ベース上
面に立設した支持部１０５に段部１０５ａを設け、この
段部１０５ａ上に環状剪断形圧電素子１０６を載せ、こ
の圧電素子１０６の外周側に円柱状の質量体１０７を、
質量体１０７の内面に形成した段部１０７ａに圧電素子
１０６の上端エッジがかかるようにして載せている。そ
して、支持部１０５の頂部に螺着した締め付けナット１
０８により質量体１０７の上端を加圧することにより、
質量体１０７および圧電素子１０６をベースに固定して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す圧
電式加速度センサは、締め付けナット１０８が必要とな
る点、締め付けナット１０８を支持部１０５へ螺着する
ため支持部１０５の頂部にねじを形成しなければならな
い点等、部品や加工にコストがかかり、しかも組立作業
性が良くないという問題点を有していた。
電式加速度センサは、締め付けナット１０８が必要とな
る点、締め付けナット１０８を支持部１０５へ螺着する
ため支持部１０５の頂部にねじを形成しなければならな
い点等、部品や加工にコストがかかり、しかも組立作業
性が良くないという問題点を有していた。
【０００５】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、部品や加工にコストがかからず簡易に組立がで
き、しかも耐熱性を備える圧電式加速度センサを提供し
ようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、部品や加工にコストがかからず簡易に組立がで
き、しかも耐熱性を備える圧電式加速度センサを提供し
ようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、ベース部と質量体との間に圧電素子を配置した
圧電式加速度センサにおいて、前記ベース部と質量体と
の間に磁気的吸引力を作用させ、この磁気的吸引力によ
り前記圧電素子を前記ベース部と質量体との間に保持す
るものである。
発明は、ベース部と質量体との間に圧電素子を配置した
圧電式加速度センサにおいて、前記ベース部と質量体と
の間に磁気的吸引力を作用させ、この磁気的吸引力によ
り前記圧電素子を前記ベース部と質量体との間に保持す
るものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
圧電式加速度センサの断面図、図２は環状剪断形圧電素
子の斜視図、図３は本発明に係る圧電式加速度センサの
他の実施の形態を示す断面図である。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
圧電式加速度センサの断面図、図２は環状剪断形圧電素
子の斜視図、図３は本発明に係る圧電式加速度センサの
他の実施の形態を示す断面図である。
【０００８】圧電式加速度センサは、図１に示すよう
に、ベース１に円柱状の支柱２を形成し、支柱２に環状
剪断形圧電素子３を嵌合し、更に圧電素子３に環状の質
量体４を嵌合してなる。なお、１ａは測定対象物へ加速
度センサを取り付けるための雌ねじ部、６は圧電素子３
に発生した電圧を外部に取出すためのコネクタ、７は外
部の電磁波が圧電素子３に作用するのを防止するための
ケースである。
に、ベース１に円柱状の支柱２を形成し、支柱２に環状
剪断形圧電素子３を嵌合し、更に圧電素子３に環状の質
量体４を嵌合してなる。なお、１ａは測定対象物へ加速
度センサを取り付けるための雌ねじ部、６は圧電素子３
に発生した電圧を外部に取出すためのコネクタ、７は外
部の電磁波が圧電素子３に作用するのを防止するための
ケースである。
【０００９】また、支柱２の中途にはテーパー状段部２
ａが形成され、質量体４の内周面上部にはテーパー状の
段部４ａが形成されている。
ａが形成され、質量体４の内周面上部にはテーパー状の
段部４ａが形成されている。
【００１０】環状剪断形圧電素子３は、図２に示すよう
に、軸方向Ａに分極し、電極を内周面３ａと外周面３ｂ
に設け、内径は支柱２の径よりやや大きく、外径は質量
体４の内径よりやや小さくなっている。
に、軸方向Ａに分極し、電極を内周面３ａと外周面３ｂ
に設け、内径は支柱２の径よりやや大きく、外径は質量
体４の内径よりやや小さくなっている。
【００１１】従って、環状剪断形圧電素子３は、支柱２
に嵌合することによりその段部２ａに下面内周エッジ３
ｃが当接し、更に質量体４を支柱２に嵌合した圧電素子
３に嵌合することによりその段部４ａに上面外周エッジ
３ｄが当接することにより、支柱２と質量体４で保持さ
れる。
に嵌合することによりその段部２ａに下面内周エッジ３
ｃが当接し、更に質量体４を支柱２に嵌合した圧電素子
３に嵌合することによりその段部４ａに上面外周エッジ
３ｄが当接することにより、支柱２と質量体４で保持さ
れる。
【００１２】また、ベース１と質量体４との間に強い磁
気的吸引力を作用させるために、ベース１は軟磁性部材
（例えば、磁性ＳＵＳ合金）によって形成し、質量体４
は磁石（例えば金属磁石）により形成し、質量体４は厚
み方向に着磁している。しかも、質量体４の下端とベー
ス１の上端との距離Ｌ１は、小さい値（０．３ｍｍ程
度）に設定している。
気的吸引力を作用させるために、ベース１は軟磁性部材
（例えば、磁性ＳＵＳ合金）によって形成し、質量体４
は磁石（例えば金属磁石）により形成し、質量体４は厚
み方向に着磁している。しかも、質量体４の下端とベー
ス１の上端との距離Ｌ１は、小さい値（０．３ｍｍ程
度）に設定している。
【００１３】圧電素子３の外周側電極３ｂと質量体４、
圧電素子３の内周側電極３ａと支柱２とは、夫々電気的
に接触している。更に、コネクタ６の中心電極と質量体
４とをリード線５を介して電気的に接続している。ま
た、コネクタ６を圧入によりベース１に取り付けている
ので、コネクタ６の外周側電極は支柱２と電気的に導通
している。従って、圧電素子３に発生した電圧をコネク
タ６から外部に取出すことができる。
圧電素子３の内周側電極３ａと支柱２とは、夫々電気的
に接触している。更に、コネクタ６の中心電極と質量体
４とをリード線５を介して電気的に接続している。ま
た、コネクタ６を圧入によりベース１に取り付けている
ので、コネクタ６の外周側電極は支柱２と電気的に導通
している。従って、圧電素子３に発生した電圧をコネク
タ６から外部に取出すことができる。
【００１４】ケース７の内部上面には、耐熱樹脂で形成
されたフィルム状のストッパ８が耐熱性の接着剤により
貼付されている。しかも、ストッパ８と質量体４との距
離Ｌ２を小さい値（０．３ｍｍ程度）に設定している。
これは、上方に跳ね上がるような加速度が質量体４に作
用しても、加速度が無くなれば、質量体４をもとの位置
に復帰させる機能を有する。
されたフィルム状のストッパ８が耐熱性の接着剤により
貼付されている。しかも、ストッパ８と質量体４との距
離Ｌ２を小さい値（０．３ｍｍ程度）に設定している。
これは、上方に跳ね上がるような加速度が質量体４に作
用しても、加速度が無くなれば、質量体４をもとの位置
に復帰させる機能を有する。
【００１５】圧電式加速度センサを組立てるには、先
ず、支柱２に環状剪断形圧電素子３を嵌め込み、予め着
磁された質量体４を外周部に被せるようにして載せる。
ベース１が軟磁性部材であり、質量体４が磁石部材であ
るので、これらの間には磁気的な吸引力Ｆｍが矢印Ｂ方
向に作用し、環状剪断形圧電素子３は、ベース１と質量
体４の間に安定に保持される。このように、ベース１に
圧電素子３と質量体４を組み付けるには、単に圧電素子
３と質量体４を積み上げるだけで済むので組立作業性の
向上が図れる。
ず、支柱２に環状剪断形圧電素子３を嵌め込み、予め着
磁された質量体４を外周部に被せるようにして載せる。
ベース１が軟磁性部材であり、質量体４が磁石部材であ
るので、これらの間には磁気的な吸引力Ｆｍが矢印Ｂ方
向に作用し、環状剪断形圧電素子３は、ベース１と質量
体４の間に安定に保持される。このように、ベース１に
圧電素子３と質量体４を組み付けるには、単に圧電素子
３と質量体４を積み上げるだけで済むので組立作業性の
向上が図れる。
【００１６】圧電式加速度センサに加速度が作用して質
量体４を上方にはね上げる力Ｆａが作用することも考え
られるが、Ｆａ＜Ｆｍの範囲では、安定に加速度が検出
できる。Ｆａ＞Ｆｍの範囲では、質量体４は加速度に応
じて所定位置からはずれることになり、この時には、加
速度を検出することは不可能である。しかし、ストッパ
８を近接して設けているので、加速度が作用しなくなれ
ば、質量体４は所定の位置に速やかに復帰し、次の測定
に支障を来すことはない。
量体４を上方にはね上げる力Ｆａが作用することも考え
られるが、Ｆａ＜Ｆｍの範囲では、安定に加速度が検出
できる。Ｆａ＞Ｆｍの範囲では、質量体４は加速度に応
じて所定位置からはずれることになり、この時には、加
速度を検出することは不可能である。しかし、ストッパ
８を近接して設けているので、加速度が作用しなくなれ
ば、質量体４は所定の位置に速やかに復帰し、次の測定
に支障を来すことはない。
【００１７】この加速度センサが高温環境下で振動測定
に供される場合、接着材を使用していないので、安定に
振動測定が行える。一般的に、磁石は高温になると磁気
的吸引力が低下する場合もあるが、耐熱性の磁石を使用
すれば、この問題は解決できる。
に供される場合、接着材を使用していないので、安定に
振動測定が行える。一般的に、磁石は高温になると磁気
的吸引力が低下する場合もあるが、耐熱性の磁石を使用
すれば、この問題は解決できる。
【００１８】図３に本発明の他の実施の形態を示す。図
３の加速度センサと図１の加速度センサとの構成の大き
な差異は、図１では圧電素子として環状剪断形圧電素子
３を用いているのに対し、図３では円板状の圧縮型圧電
素子１１を用いている点にある。なお、圧縮型圧電素子
１１は、円板形状をなし、厚み方向に分極し、上面と下
面に電極１１ａ，１１ｂが設けられている。
３の加速度センサと図１の加速度センサとの構成の大き
な差異は、図１では圧電素子として環状剪断形圧電素子
３を用いているのに対し、図３では円板状の圧縮型圧電
素子１１を用いている点にある。なお、圧縮型圧電素子
１１は、円板形状をなし、厚み方向に分極し、上面と下
面に電極１１ａ，１１ｂが設けられている。
【００１９】図３に示す圧電式加速度センサは、ベース
１０、圧電素子１１、質量体１２等からなる。ベース１
０は上面に凹部１０ｂを形成し、質量体１２の下面に凹
部１２ａを形成している。圧電素子１１は、凹部１０
ｂ、１２ａに嵌め込まれた状態で、ベース１０と質量体
１２間に保持される。なお、１０ａは測定対象物へ加速
度センサを取り付けるための雌ねじ部である。
１０、圧電素子１１、質量体１２等からなる。ベース１
０は上面に凹部１０ｂを形成し、質量体１２の下面に凹
部１２ａを形成している。圧電素子１１は、凹部１０
ｂ、１２ａに嵌め込まれた状態で、ベース１０と質量体
１２間に保持される。なお、１０ａは測定対象物へ加速
度センサを取り付けるための雌ねじ部である。
【００２０】また、質量体１２とベース１０間に強い磁
気的吸引力を作用させるために、ベース１０を軟磁性部
材によって形成し、質量体１２を磁石により形成してい
る。しかも、質量体４の下端とベース１の上端との距離
Ｌ３は、小さい値（０．３ｍｍ程度）に設定している。
ここで、質量体１２は厚み方向に着磁している。
気的吸引力を作用させるために、ベース１０を軟磁性部
材によって形成し、質量体１２を磁石により形成してい
る。しかも、質量体４の下端とベース１の上端との距離
Ｌ３は、小さい値（０．３ｍｍ程度）に設定している。
ここで、質量体１２は厚み方向に着磁している。
【００２１】ベース１０の上面に形成された凹部１０ｂ
は、横加速度が作用したとき、ベース１０から圧電素子
１１がずれるの防止する機能を有し、同様に、質量体１
２に形成された凹部１２ａは、横加速度が作用したと
き、圧電素子１１から質量体１２がずれるのを防止する
機能を有する。従って、横方向の加速度が作用したとし
ても、圧電素子１１および質量体１２は安定にベース１
０上に保持される。
は、横加速度が作用したとき、ベース１０から圧電素子
１１がずれるの防止する機能を有し、同様に、質量体１
２に形成された凹部１２ａは、横加速度が作用したと
き、圧電素子１１から質量体１２がずれるのを防止する
機能を有する。従って、横方向の加速度が作用したとし
ても、圧電素子１１および質量体１２は安定にベース１
０上に保持される。
【００２２】ベース１０の側面に取り付けられているコ
ネクタ１６については、コネクタ１６の中心電極と質量
体１２とをリード線１５を介して電気的に接続し、コネ
クタ１６の外周側電極とベース１０とを電気的に接続し
ている。圧電素子１１の上面電極１１ａと質量体１２と
は電気的に接触しており、圧電素子１１の下面電極１１
ｂとベース１０とは電気的に接触しているので圧電素子
１１に発生した電圧はコネクタ１６を介して外部に取り
出せる。
ネクタ１６については、コネクタ１６の中心電極と質量
体１２とをリード線１５を介して電気的に接続し、コネ
クタ１６の外周側電極とベース１０とを電気的に接続し
ている。圧電素子１１の上面電極１１ａと質量体１２と
は電気的に接触しており、圧電素子１１の下面電極１１
ｂとベース１０とは電気的に接触しているので圧電素子
１１に発生した電圧はコネクタ１６を介して外部に取り
出せる。
【００２３】電磁シールドを目的とする金属製のケース
１３の内部上面には、耐熱樹脂で形成されたフィルム状
のストッパ１４が耐熱性の接着剤により貼付され、スト
ッパ１４と質量体１２との距離Ｌ４は、小さい値（０．
３ｍｍ程度）に設定している。この構成は、図１に示す
加速度センサの場合と同様に、質量体１２が上方に跳ね
上がるような加速度が作用しても、この加速度が無くな
れば、質量体１２をもとの位置に復帰させる機能を有す
る。
１３の内部上面には、耐熱樹脂で形成されたフィルム状
のストッパ１４が耐熱性の接着剤により貼付され、スト
ッパ１４と質量体１２との距離Ｌ４は、小さい値（０．
３ｍｍ程度）に設定している。この構成は、図１に示す
加速度センサの場合と同様に、質量体１２が上方に跳ね
上がるような加速度が作用しても、この加速度が無くな
れば、質量体１２をもとの位置に復帰させる機能を有す
る。
【００２４】このように円板状の圧縮型圧電素子１１を
用いた構成の圧電式加速度センサは、図１に示す圧電式
加速度センサと同様の作用・効果を奏する。
用いた構成の圧電式加速度センサは、図１に示す圧電式
加速度センサと同様の作用・効果を奏する。
【００２５】なお、図１に示す圧電式加速度センサにお
いては、支柱２をベース１と一体に形成しているが、別
体として形成し、圧入又は螺着等によってベース１と結
合するようにしてもよい。この場合、支柱２の材質とし
て、非磁性部材が採用されてもよく、この方が磁気的吸
引力はより強くなる。
いては、支柱２をベース１と一体に形成しているが、別
体として形成し、圧入又は螺着等によってベース１と結
合するようにしてもよい。この場合、支柱２の材質とし
て、非磁性部材が採用されてもよく、この方が磁気的吸
引力はより強くなる。
【００２６】また、図１及び図３に示す圧電式加速度セ
ンサでは、ベース１，１０と質量体４，１２との間に磁
気的吸引力を作用させるために、質量体４，１２を磁石
としているが、本発明はこれに限らず、その他の構成と
してもよい。例えば、ベース１，１０の一部、又は全部
を磁石とし、質量体４，１２を軟磁性部材としてもよ
い。また、質量体４，１２の一部を磁石とし、ベース
１，１０を軟磁性部材としてもよい。更には、ベース
１，１０と質量体４，１２の両方を磁石としてもよい。
但し、この場合異なった極性で対向するように配置す
る。
ンサでは、ベース１，１０と質量体４，１２との間に磁
気的吸引力を作用させるために、質量体４，１２を磁石
としているが、本発明はこれに限らず、その他の構成と
してもよい。例えば、ベース１，１０の一部、又は全部
を磁石とし、質量体４，１２を軟磁性部材としてもよ
い。また、質量体４，１２の一部を磁石とし、ベース
１，１０を軟磁性部材としてもよい。更には、ベース
１，１０と質量体４，１２の両方を磁石としてもよい。
但し、この場合異なった極性で対向するように配置す
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気的吸引力によって、ベース部と質量体との間に圧電素
子を保持するようにしたので、部品点数を削減でき、組
立作業性の向上が図れる。しかも、接着剤を使用しない
ので、高温環境下においても安定した加速度測定ができ
る。
気的吸引力によって、ベース部と質量体との間に圧電素
子を保持するようにしたので、部品点数を削減でき、組
立作業性の向上が図れる。しかも、接着剤を使用しない
ので、高温環境下においても安定した加速度測定ができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電式加速度センサの断面図
【図２】環状剪断形圧電素子の斜視図
【図３】本発明に係る圧電式加速度センサの他の実施の
形態を示す断面図
形態を示す断面図
【図４】従来の圧電式加速度センサを示す断面図
【図５】従来の圧電式加速度センサを示す断面図
１，１０…ベース、２…支柱、３…環状剪断形圧電素
子、４，１２…質量体、１１…圧縮型圧電素子。
子、４，１２…質量体、１１…圧縮型圧電素子。
Claims (1)
- 【請求項１】 ベース部と質量体との間に圧電素子を配
置した圧電式加速度センサにおいて、前記ベース部と質
量体との間に磁気的吸引力を作用させ、この磁気的吸引
力により前記圧電素子を前記ベース部と質量体との間に
保持することを特徴とする圧電式加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08337780A JP3126672B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 圧電式加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08337780A JP3126672B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 圧電式加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10177031A true JPH10177031A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3126672B2 JP3126672B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=18311900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08337780A Expired - Fee Related JP3126672B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 圧電式加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126672B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103675341A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 压电式加速度传感器 |
| RU170862U1 (ru) * | 2016-12-22 | 2017-05-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Чувствительный элемент датчика удара |
| CN107688102A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-02-13 | 西人马（厦门）科技有限公司 | 电荷输出元件及环形剪切式压电加速度传感器 |
| CN109238439A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-18 | 国网山东省电力公司淄博供电公司 | 一种磁吸附式变压器振动传感器及其检测方法 |
| CN114088190A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-25 | 贵州电网有限责任公司 | 一种便捷式振动信号采集装置 |
| CN114441802A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 基斯特勒控股公司 | 加速度传感器 |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP08337780A patent/JP3126672B2/ja not_active Expired - Fee Related
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