JPH10206221A - 感震装置 - Google Patents
感震装置Info
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- JPH10206221A JPH10206221A JP9010878A JP1087897A JPH10206221A JP H10206221 A JPH10206221 A JP H10206221A JP 9010878 A JP9010878 A JP 9010878A JP 1087897 A JP1087897 A JP 1087897A JP H10206221 A JPH10206221 A JP H10206221A
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Abstract
動も均等に検出する。 【解決手段】 水平面の全周方向にわたって均一な振動
の検知感度を有する円筒状の圧電部材9の内部には第1
電極10が、外部には第2電極11が設けられている。
第1電極10の一端は電気回路を実装した基板14に固
定され、また他端には重り部12が取り付けられてい
る。これによって信号処理は1組の検出回路で構成でき
るのでシンプルとなり、またベクトル合成するための2
乗加算などが不要となるので、電圧範囲が限られた電池
でも検出回路を構成することができる。
Description
に設置されて地震の振動を検知する感震装置に関するも
のである。
95421号公報のようなものが知られていた。以下、
その構成について図13を参照しながら説明する。
プラスチックフィルム1、2と、圧電プラスチックフィ
ルム1、2の起電圧信号をそれぞれ2乗する2乗回路
3、4と、2乗回路3、4の信号を加算する加算回路5
と、加算回路5の信号を開平する開平回路6と、開平回
路6の信号をインピーダンス変換するMOSFET7と
で構成した。ここで、8は出力端子である。
ックフィルム1、2の起電圧信号Va、Vbは、ある方
向θの振動Fに対して、出力信号Va=K・F・cos
(θ)、 Vb=K・F・sin(θ)となる。そし
て、これらの信号を2乗加算して開平することで、
例定数である。
技術では、2方向の圧電プラスチックフィルムの出力電
圧を検出するために、2乗回路が2個必要であり複雑に
なるという課題があった。そして、2乗回路では、電圧
値が2乗されるために非常に幅広い電圧範囲の回路構成
が必要で電池などの限られた電源の電圧範囲で構成する
には非常に困難であった。
するために、水平面内の全周方向にわたって均一な振動
検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号を出
力する圧電部材からなる振動検知手段を備えた構成とし
た。
感度を有し、信号処理は1組の検出回路で構成できるの
でシンプルな構成とすることができる。また、ベクトル
合成するための2乗加算などが不要なため、電池などの
電圧範囲が限られた電源でも検出回路を構成することが
できる。
均一な振動検知感度を備え、かつ検知した振動レベルに
応じて電気信号を出力する圧電部材からなる振動検知手
段を備えた。そして、水平な周方向に均一な感度を有
し、信号処理は1組の検出回路で構成できるのでシンプ
ルな構成とすることができる。また、ベクトル合成する
ための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲
が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
筒内壁に電気的に接続した第1電極と、円筒部材の円筒
外壁に電気的に接続した第2電極と、圧電部材の一端側
に揺動可能な重り部を設け、他端側を固定端とした。そ
して、円筒状の圧電部材は水平方向の周方向に均一な感
度とすることができるので、水平方向の全方向の検出を
処理回路1組で構成することができる。
電極としての導線と、導線の中心軸が基板に垂直になる
ように導線の一端を基板に接続し、かつ導線の他端に重
り部を設けた。また、基板は板面が水平面となるように
配置した。そして、基板に垂直に圧電部材を設置するこ
とで、基板を水平に設置することで水平方向の振動が検
出できる。
端子に接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を全周にわ
たって均一に固定した第1コネクタと、第2電極と接続
して圧電部材の他端を電気的にシールドする重り部とし
ての第2コネクタとを備えた。そして、圧電部材の一端
を全周にわたって均一に固定することで、全周方向に均
一な振動感度を得ることができると共に、第2電極と接
続した第2コネクタで圧電部材の他端をシールドするこ
とでノイズの少ない振動検出手段とすることができる。
第1電極と第2電極を備えた圧電部材と、重り部とを備
えた。そして、収納容器の内部に不活性ガスを入れるこ
とで電極の腐食を防止することができる。
と、第1電極と第2電極を備えた圧電部材と、重り部と
を備えた。そして、収納容器の内部に液体を入れること
で、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑
制し、低周波数の振動のみを検出することができる。
検知する傾き検知手段を備えた。また、第1電極と電気
的に接続した重り部と、第2電極と電気的に接続した収
納容器と、重り部と前記収納容器が接触したことを第1
電極と第2電極の接触で電気的に検知する傾き検知手段
を備えた。そして、圧電部材で振動レベルの検知を行う
と共に、円筒状の圧電部材が傾きによってたわむこと
で、収納容器と重り部が接触することから傾きを検知す
ることができる。
と、圧電部材からの起電力を検出する電極と、振動板の
中央部に備えた円周方向に対称な形状をした振動子と、
振動板の外周の少なくとも一部を固定端とした。また、
振動板が水平面となるように配置するようにした。そし
て、円対称な振動子によって円盤状の圧電部材は水平方
向の周方向に均一な感度とすることができるので、水平
方向の全方向の検出を処理回路1組で構成することがで
きる。
振動板と、圧電部材と、電極と、振動子とを備えた。そ
して、収納容器の内部に不活性ガスを入れることで電極
の腐食を防止するすることができる。
と、振動板と、圧電部材と、振動子とを備えた。そし
て、収納容器の内部に液体を入れることで、液体の粘性
により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数
の振動のみを検出することができる。
一な振動検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気
信号を出力する圧電部材からなる振動検知手段を備え
た。そして、3次元のどの方向の振動でも1組の電気回
路で検出することができ、検出回路をシンプルな構成と
することができる。また、ベクトル合成するための2乗
回路などが不要で、電池などの電圧範囲が限られた電源
でも検出が可能である。
を備えた。そして、電池で電気を供給することで商用電
源のないところでも振動を検出することができる。
して説明する。 (実施例1)図1は本発明の実施例1の感震装置の構成
図である。図1において、9は振動検知手段としての円
筒状の圧電部材、10は圧電部材9の内壁に電気的に接
続された第1電極としての導線、11は圧電部材9の外
壁に電気的に接続された第2電極、12は圧電部材9の
一端としての導線10に揺動可能に取付けた重り部、1
3は固定端としてのハンダ、14は電気回路を実装する
基板、15は第2電極11を基板14と接続するリード
線、16は前記部材を収納し内部に不活性ガス17を充
満させた導電性の収納容器である。ここで、18は導線
10と重り部12を接続するハンダ、19は収納容器を
第2電極11と電気的に接続するハンダ、20は圧電部
材の被覆膜、21は基板を固定するねじ、22は感震装
置を固定するケースである。
電気回路は、圧電部材9の起電力を増幅する前置アンプ
23と信号増幅手段24と、第1電極10と収納容器1
6との接触を検出して傾きを検知する傾き検知手段25
と、これらの電気回路に電気を供給する電池26で構成
した。ここで、27は信号検出手段24の出力部、28
は傾き検知手段25の出力部である。
いて説明する。図3に示すように、振動を検知するため
の圧電部材9は、導線10の回りに圧電部材9と、第2
電極11と、被覆膜20とを同心円状に構成している。
そして、導線10の一端を基板14にハンダ13で接着
し、導線10の他端には重り部12をハンダ18で接着
した。このように構成にすることで、水平方向の振動が
発生すると、図4に示すように重り部12が水平方向に
振動する。その結果、圧電部材9に歪みを生じ、起電力
が発生することになる。この起電力を図2のアンプ23
と信号増幅手段12で増幅することで振動レベルに応じ
た電気出力を得ることができる。ここで、図3に示すよ
うに、同心円状に周方向に対して対称な形状となってい
るので、図5に示す感度特性のように、水平方向のどの
方向の振動でも等しい感度で振動を検出することができ
る。
感震装置が傾くと、重り部12と収納容器16が接触す
るので、導線10と第2電極11と接触して電気的にス
イッチがオンになった状態になる。図2に示すようにこ
のスイッチ機構の通電状態を検出する傾き検知手段25
を設けた。この傾き検知手段25によって所定角度以上
傾いた状態で、振動の検出が困難になるので、傾きを検
知したとして振動検出の異常を知らせることとした。
ス17を充満することとしたため、各電極の腐食が防
げ、圧電部材9との接触を長年にわたって保つことがで
きる。しかも、重り部12と収納容器16との接触があ
ってスパークしても火花が発生しにくくガス器具などで
使用する場合においても防爆の効果がある。
内部には不活性ガスのほかに不導電性液体29を入れる
ようにした。そして、重り部12がこの液体29中に沈
むことで重り部12の動きを緩慢にすることができ、比
較的周波数の高い振動は検知せず、低周波数の振動のみ
を検出することができるようになる。よって、電気回路
でローパスフィルターのようなものを使用しなくてもよ
く、電気回路の低消費電力化ができると共に、電源のオ
ン・オフに対する応答性が早くできる。
締めて接合する第1電気端子30と、円筒状の圧電部材
9の一端を全周にわたって均一に固定した第2電極31
を噛締めて接合する第2電気端子32とを備えた第1コ
ネクタ33と、第2電極31と接続して圧電部材9の他
端を電気的にシールドする重り部としての第2コネクタ
34と、基板14に設置した第3コネクタ35に第1コ
ネクタ33を嵌合して設置した。ここで36は絶縁体、
37は導線10と接続する第3電極である。そして、第
1コネクタ33と第3コネクタ35を嵌合することで、
基板14に対して垂直に圧電部材9を取付けることがで
きる。基板14が水平に設置されれば、必然的に水平方
向の振動が検知できるようになるのである。また、第2
コネクタ34で圧電部材9の終端をシールドしているの
で、ノイズを拾うことがないので低ノイズの振動検知手
段とすることができる。また、各電極を噛締めるだけで
製造することができるので製造性もよい。
わからないようなところの振動でも、ひとつの圧電部材
と1組の検出回路で、水平方向のどの方向の振動も等し
い感度で検知することができる。また、ベクトル合成す
るための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範
囲が限られた電源でも検出回路を構成することができ
る。そして、圧電部材の一端を全周にわたって均一に固
定することで、全周方向に均一な振動感度を得ることが
できると共に、第2電極と接続した第2コネクタで圧電
部材の他端をシールドすることでノイズの少ない振動検
出手段とすることができる。また、収納容器16の内部
に不活性ガスを入れることで電極の腐食を防止すること
ができる。そして、収納容器16の内部に液体を入れる
ことで、液体の粘性により振動子が高速に振動すること
を抑制し、低周波数の振動のみを検出することができ
る。また、圧電部材で振動レベルの検知を行うと共に、
円筒状の圧電部材が傾きによってたわむことで、収納容
器と重り部が接触することから傾きを検知することがで
きる。
震装置を示す構成図である。実施例1と異なる点は、薄
い振動板38に接着した円盤状の圧電部材39と、圧電
部材39からの起電力を検出する2つの電極としてのリ
ード線40と、振動板38の中央部に同心円状に備えた
円柱状の振動子41と、振動板38の外周の少なくとも
一部を固定端42としたことにある。そして、振動板3
8が水平方向に配置されると共に、収納容器43の中に
は不活性ガス17が充満されている。さらに、電気信号
を検出する電気回路44はこの収納容器の中に納められ
ている。ここで、45は信号の出力線、46は基板であ
る。
明する。図10に示すように、水平方向の振動が発生す
ると、振動子41が振動板38上に倒れるように振動す
る。このときに振動子41の下端に接合された振動板3
8が歪みを生じるとともに、振動板38に接着された圧
電部材39が歪みを生じる。この結果、圧電部材39か
ら起電力が発生するので、この起電力を前述した実施例
1と同様に増幅することで振動を検出することができる
のである。
の振動子41によって、周方向に対称形状であるため、
水平方向のどの方向に対しても等しい感度の振動検知手
段とすることができる。また、電気回路も収納容器43
の中に入れることで温度による感度特性を補正すること
もできる。
38の下側に設置されても同様の効果が得られる。そし
て、振動子41が浸かる程度に不導電性の液体29を収
納容器43内に封入することで、前述の実施例1と同様
に低周波数の振動のみを検出することができる。
円盤状の圧電部材39は水平方向の周方向に均一な感度
とすることができるので、水平方向の全方向の検出を処
理回路1組で構成することができる。また、収納容器4
3の内部に不活性ガス17を入れることで電極の腐食を
防止するすることができる。そして、収納容器43の内
部に液体29を入れることで、液体の粘性により振動子
が高速に振動することを抑制し、低周波数の振動のみを
検出することができる。
感震装置を示す構成図である。実施例1と異なる点は、
3次元空間の全周方向に均一な振動検知感度を備えた球
状の圧電部材47と、圧電部材47の内部に球状の重り
部48とを備え、球状の圧電部材47の内壁に電気的に
接着した第1電気端子49と、圧電部材47の外壁に電
気的に接着した第2電気端子50を備えたことにある。
ここで、51は起電力を検出するリード線、52はリー
ド線51の被覆、53は収納容器、54は圧電部材47
を保持する弾性体である。
発生すると球状の重り部48が振動方向に振動する。そ
のときに球状の圧電部材47が弾性体54に圧迫され歪
みを生じることになる。そのときに発生した起電力を増
幅して振動信号として検出するのである。重り部48が
球状の形状であり、かつ圧電部材47も球状の形状であ
るので、3次元のどの方向に対しても等しい感度の振動
検出が可能である。ここで、各電気端子は振動子と圧電
部材に対して十分に細い形状とするので、電気端子の方
向の振動もほぼ他の方向と同様に検出することができ
る。
1組の電気回路で検出することができ、検出回路をシン
プルな構成とすることができる。また、ベクトル合成す
るための2乗回路などが不要で、電池などの電圧範囲が
限られた電源でも検出が可能である。
感震装置によれば、次の効果が得られる。
を備え、かつ検知した振動レベルに応じて電気信号を出
力する圧電部材からなる振動検知手段を備えることで、
水平方向の周方向に均一に振動を検出することができ、
かつ信号処理は1組の検出回路で構成できるのでシンプ
ルな構成とすることができる。また、ベクトル合成する
ための2乗加算などが不要なため、電池などの電圧範囲
が限られた電源でも検出回路を構成することができる。
筒内壁に電気的に接続した第1電極と、円筒部材の円筒
外壁に電気的に接続した第2電極と、圧電部材の一端側
に揺動可能な重り部を設け、他端側を固定端とした。そ
して、円筒状の圧電部材は水平方向の周方向に均一な感
度とすることができるので、水平方向の全方向の検出を
処理回路1組で構成することができる。
電極としての導線と、導線の中心軸が基板に垂直になる
ように導線の一端を基板に接続し、かつ導線の他端に重
り部を設けた。また、基板は板面が水平面となるように
配置した。そして、基板に垂直に圧電部材を設置するこ
とで、基板を水平に設置することで水平方向の振動が検
出できる。
端子に接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を全周にわ
たって均一に固定した第1コネクタと、第2電極と接続
して圧電部材の他端を電気的にシールドする重り部とし
ての第2コネクタとを備えた。そして、圧電部材の一端
を全周にわたって均一に固定することで、全周方向に均
一な振動感度を得ることができると共に、第2電極と接
続した第2コネクタで圧電部材の他端をシールドするこ
とでノイズの少ない振動検出手段とすることができる。
第1電極と第2電極を備えた圧電部材と、重り部とを備
えた。そして、収納容器の内部に不活性ガスを入れるこ
とで電極の腐食を防止することができる。
と、第1電極と第2電極を備えた圧電部材と、重り部と
を備えた。そして、収納容器の内部に液体を入れること
で、液体の粘性により振動子が高速に振動することを抑
制し、低周波数の振動のみを検出することができる。
検知する傾き検知手段を備えた。また、第1電極と電気
的に接続した重り部と、第2電極と電気的に接続した収
納容器と、重り部と収納容器が接触したことを第1電極
と第2電極の接触で電気的に検知する傾き検知手段を備
えた。そして、圧電部材で振動レベルの検知を行うと共
に、円筒状の圧電部材が傾きによってたわむことで、収
納容器と重り部が接触することから傾きを検知すること
ができる。
と、圧電部材からの起電力を検出する電極と、振動板の
中央部に備えた円周方向に対称な形状をした振動子と、
振動板の外周の少なくとも一部を固定端とした。また、
振動板が水平面となるように配置するようにした。そし
て、円対称な振動子によって円盤状の圧電部材は水平方
向の周方向に均一な感度とすることができるので、水平
方向の全方向の検出を処理回路1組で構成することがで
きる。
振動板と、圧電部材と、電極と、振動子とを備えた。そ
して、収納容器の内部に不活性ガスを入れることで電極
の腐食を防止するすることができる。
と、振動板と、圧電部材と、振動子とを備えた。そし
て、収納容器の内部に液体を入れることで、液体の粘性
により振動子が高速に振動することを抑制し、低周波数
の振動のみを検出することができる。
検知感度を備え、かつ検知した振動レベルに応じて電気
信号を出力する圧電部材からなる振動検知手段を備え
た。そして、3次元のどの方向の振動でも1組の電気回
路で検出することができ、検出回路をシンプルな構成と
することができる。また、ベクトル合成するための2乗
回路などが不要で、電池などの電圧範囲が限られた電源
でも検出が可能である。
を備えた。そして、電池で電気を供給することで商用電
源のないところでも振動を検出することができる。
面図
れた場合の側断面図
れた場合の側断面図
Claims (15)
- 【請求項1】水平面内の全周方向にわたって均一な振動
検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号を出
力する圧電部材からなる振動検知手段を備えた感震装
置。 - 【請求項2】圧電部材を円筒状に成形し、前記圧電部材
の円筒内壁に電気的に接続した第1電極と、前記円筒部
材の円筒外壁に電気的に接続した第2電極と、一端が固
定された前記第1電極の他端側に設けられ揺動可能な重
り部とからなる請求項1記載の感震装置。 - 【請求項3】電気回路を実装する基板を設け、第1電極
を導線とし、前記導線の中心軸が前記基板に対して直交
するように前記導線を前記基板に接続した請求項2記載
の感震装置。 - 【請求項4】基板は板面が水平面となるように配置する
請求項3記載の感震装置。 - 【請求項5】第1電極と第2電極をそれぞれ電気端子に
接続し、かつ円筒状の圧電部材の一端を固定した第1コ
ネクタと、前記第2電極と接続し前記圧電部材の他端を
電気的にシールドする重り部としての第2コネクタとを
備えた請求項3記載の感震装置。 - 【請求項6】振動検知手段を収納する収納容器を備え、
この収納容器の内部に不活性ガスを封入した請求項2記
載の感震装置。 - 【請求項7】振動検知手段を収納する収納容器を備え、
この収納容器の内部に不導電性の液体を封入した請求項
2記載の感震装置。 - 【請求項8】重り部と収納容器が接触したことを検知す
る傾き検知手段を備えた請求項5記載の感震装置。 - 【請求項9】第2電極と収納容器とを電気的に接続さ
せ、傾き検知手段は重り部と前記収納容器とが接触した
ことを検知する請求項8記載の感震装置。 - 【請求項10】円盤上の圧電部材と接着した振動板と、
前記圧電部材からの起電力を導く電極と、前記振動板に
固定した振動子とを備え、前記振動板の外周の少なくと
も一部を固定した請求項1記載の感震装置。 - 【請求項11】振動板が水平面となるように配置した請
求項10記載の感震装置。 - 【請求項12】圧電部材を収納する収納容器を備え、こ
の収納容器に不活性ガスを封入した請求項10記載の感
震装置。 - 【請求項13】圧電部材を収納する収納容器を備え、こ
の収納容器に不導電性の液体を封入した請求項10記載
の感震装置。 - 【請求項14】3次元空間の全周方向にわたって均一な
振動検知感度を有し、かつ振動レベルに応じて電気信号
を出力する圧電材料からなる振動検知手段を備えた感震
装置。 - 【請求項15】振動検知手段へ電気を供給する電池を備
えた請求項1〜14のいずれか1項記載の感震装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087897A JP3642139B2 (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 感震装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087897A JP3642139B2 (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 感震装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206221A true JPH10206221A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3642139B2 JP3642139B2 (ja) | 2005-04-27 |
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ID=11762595
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087897A Expired - Fee Related JP3642139B2 (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 感震装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3642139B2 (ja) |
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| JP3642139B2 (ja) | 2005-04-27 |
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