JPH1164096A - 渦巻き型感震器 - Google Patents
渦巻き型感震器Info
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- JPH1164096A JPH1164096A JP9227837A JP22783797A JPH1164096A JP H1164096 A JPH1164096 A JP H1164096A JP 9227837 A JP9227837 A JP 9227837A JP 22783797 A JP22783797 A JP 22783797A JP H1164096 A JPH1164096 A JP H1164096A
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- Japan
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- vibration
- piezoelectric body
- spiral type
- spiral
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地震の検出に有効な感震器に関し、特に振動
を、水平方向あるいは上下方向などの振動に分離して、
効率よく検知する。 【解決手段】 水平板１６上に同軸圧電体１１を渦巻き
状に配設し、一端を固定端１４で固定し他端に振動検知
体１５を設けている。これによって外部から振動がある
と振動検知体１５が水平板１６上を左右に振動し、内側
電極１２と外側電極１３とに振動に応じた電圧が発生す
る。この電圧の出力から振動の周期とその大きさとを検
出することができる。
を、水平方向あるいは上下方向などの振動に分離して、
効率よく検知する。 【解決手段】 水平板１６上に同軸圧電体１１を渦巻き
状に配設し、一端を固定端１４で固定し他端に振動検知
体１５を設けている。これによって外部から振動がある
と振動検知体１５が水平板１６上を左右に振動し、内側
電極１２と外側電極１３とに振動に応じた電圧が発生す
る。この電圧の出力から振動の周期とその大きさとを検
出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動を検出する感
震器に関し、特に地震の検出に有効な渦巻き型感震器に
関する。
震器に関し、特に地震の検出に有効な渦巻き型感震器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の振動検知装置は、特開昭
６１−１６００２６号公報に記載されているものが一般
的であった。図１０に示す従来の振動検知装置１は、収
納容器２内のすり鉢状の底部３に保持された球状の重り
４と、この重り４の荷重により電気的接点が開閉するス
イッチ５からなる構成であった。地震などの振動が収納
容器２に伝達されると、球状の重り４はすり鉢状の底部
３から上下あるいは左右に移動する。この移動によりス
イッチ５の梃子６を押し上げていた荷重伝達棒７に印加
されていた球状の重り４の荷重が取り除かれる。この結
果、スイッチ５が動作し、電気端子８、９間がオン、オ
フし、振動が発生したことが検知される構成となってい
た。
６１−１６００２６号公報に記載されているものが一般
的であった。図１０に示す従来の振動検知装置１は、収
納容器２内のすり鉢状の底部３に保持された球状の重り
４と、この重り４の荷重により電気的接点が開閉するス
イッチ５からなる構成であった。地震などの振動が収納
容器２に伝達されると、球状の重り４はすり鉢状の底部
３から上下あるいは左右に移動する。この移動によりス
イッチ５の梃子６を押し上げていた荷重伝達棒７に印加
されていた球状の重り４の荷重が取り除かれる。この結
果、スイッチ５が動作し、電気端子８、９間がオン、オ
フし、振動が発生したことが検知される構成となってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、振動の有無を検知することができるが、
振動の大きさを検知することができなかった。このため
ボールなどが当たった時に発生する衝撃振動も地震によ
る振動として検知し、誤動作することがあった。また、
水平方向の振動、あるいは垂直方向の振動などを区別し
て検知することもできなかった。
来の構成では、振動の有無を検知することができるが、
振動の大きさを検知することができなかった。このため
ボールなどが当たった時に発生する衝撃振動も地震によ
る振動として検知し、誤動作することがあった。また、
水平方向の振動、あるいは垂直方向の振動などを区別し
て検知することもできなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体と、
この圧電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を固定
する固定部とからなる構成とした。この構成により、外
部から振動が与えられると固定部を中心として、同軸状
の電極を有する渦巻き型の圧電体が平板上を振動し、変
形することになる。この渦巻き型圧電体の変形により同
軸状の電極に圧電効果により電圧が発生する。この発生
した電圧を検知し、振動が発生したことおよび振動の大
きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知器
として動作する。
するため、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体と、
この圧電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を固定
する固定部とからなる構成とした。この構成により、外
部から振動が与えられると固定部を中心として、同軸状
の電極を有する渦巻き型の圧電体が平板上を振動し、変
形することになる。この渦巻き型圧電体の変形により同
軸状の電極に圧電効果により電圧が発生する。この発生
した電圧を検知し、振動が発生したことおよび振動の大
きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知器
として動作する。
【０００５】また、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前記弾性体
の一端を固定する固定部とからなる構成とした。この構
成により、外部から振動が与えられると固定部を中心と
して、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体が垂直、水平
方向に振動し、変形することになる。このため、矩形断
面の相対する二対の平面に設けられたそれぞれの電極
に、垂直、水平方向に依存した渦巻き型圧電体の変形に
よる電圧が発生する。このそれぞれの電極に発生した電
圧を検知し、振動が発生したことおよび垂直、水平方向
の振動の大きさを知ることができ、振動検知器あるいは
地震検知器として動作する。
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前記弾性体
の一端を固定する固定部とからなる構成とした。この構
成により、外部から振動が与えられると固定部を中心と
して、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体が垂直、水平
方向に振動し、変形することになる。このため、矩形断
面の相対する二対の平面に設けられたそれぞれの電極
に、垂直、水平方向に依存した渦巻き型圧電体の変形に
よる電圧が発生する。このそれぞれの電極に発生した電
圧を検知し、振動が発生したことおよび垂直、水平方向
の振動の大きさを知ることができ、振動検知器あるいは
地震検知器として動作する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、同軸状の電極を有する
渦巻き型の圧電体と、この圧電体を保持する平板と、前
記圧電体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電
体が平板上を振動し、変形することになる。この渦巻き
型圧電体の変形により同軸状の電極に圧電効果により電
圧が発生する。この発生した電圧を検知し、振動が発生
したことおよび振動の大きさを知ることができ、振動検
知器あるいは地震検知器として動作する。
渦巻き型の圧電体と、この圧電体を保持する平板と、前
記圧電体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電
体が平板上を振動し、変形することになる。この渦巻き
型圧電体の変形により同軸状の電極に圧電効果により電
圧が発生する。この発生した電圧を検知し、振動が発生
したことおよび振動の大きさを知ることができ、振動検
知器あるいは地震検知器として動作する。
【０００７】また、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧
電体と、前記圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前
記弾性体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、前記渦巻き型の弾性体が、垂直、水平
方向に振動する。したがって、前記弾性体に固定されて
いる同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体も垂直、水
平方向に振動、変形することになる。この渦巻き型圧電
体の垂直、水平方向の変形により同軸状の電極に圧電効
果により電圧が発生する。この発生した電圧を検知し、
垂直、水平方向の振動が発生したことおよび振動の大き
さを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知器と
して動作する。
電体と、前記圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前
記弾性体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、前記渦巻き型の弾性体が、垂直、水平
方向に振動する。したがって、前記弾性体に固定されて
いる同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体も垂直、水
平方向に振動、変形することになる。この渦巻き型圧電
体の垂直、水平方向の変形により同軸状の電極に圧電効
果により電圧が発生する。この発生した電圧を検知し、
垂直、水平方向の振動が発生したことおよび振動の大き
さを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知器と
して動作する。
【０００８】また、同軸状の電極を有する渦巻き型の圧
電体と、前記圧電体の一端を固定する固定部とからなる
構成とした。この構成により、外部から振動が与えられ
ると固定部を中心として、前記渦巻き型の圧電体が、垂
直、水平方向に振動する。したがって、同軸状の電極
に、渦巻き型圧電体の垂直、水平方向への振動、変形に
応じて電圧が発生することになる。この発生した電圧を
検知し、垂直、水平方向の振動が発生したことおよび振
動の大きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震
検知器として動作する。
電体と、前記圧電体の一端を固定する固定部とからなる
構成とした。この構成により、外部から振動が与えられ
ると固定部を中心として、前記渦巻き型の圧電体が、垂
直、水平方向に振動する。したがって、同軸状の電極
に、渦巻き型圧電体の垂直、水平方向への振動、変形に
応じて電圧が発生することになる。この発生した電圧を
検知し、垂直、水平方向の振動が発生したことおよび振
動の大きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震
検知器として動作する。
【０００９】また、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
と、この圧電体の対向する平面に設けた一対の電極と、
この圧電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を固定
する固定部とからなる構成とした。
と、この圧電体の対向する平面に設けた一対の電極と、
この圧電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を固定
する固定部とからなる構成とした。
【００１０】この構成により、外部から振動が与えられ
ると固定部を中心として、矩形断面を有する渦巻き型の
圧電体が平板上を振動し、変形することになる。この渦
巻き型圧電体の変形により矩形断面の対向する平面に設
けられた電極に圧電効果により電圧が発生する。この発
生した電圧を検知し、振動が発生したことおよび振動の
大きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知
器として動作する。
ると固定部を中心として、矩形断面を有する渦巻き型の
圧電体が平板上を振動し、変形することになる。この渦
巻き型圧電体の変形により矩形断面の対向する平面に設
けられた電極に圧電効果により電圧が発生する。この発
生した電圧を検知し、振動が発生したことおよび振動の
大きさを知ることができ、振動検知器あるいは地震検知
器として動作する。
【００１１】また、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前記弾性体
の一端を固定する固定部とからなる構成とした。この構
成により、外部から振動が与えられると固定部を中心と
して、前記渦巻き型の弾性体が、垂直、水平方向に振動
する。したがって、前記弾性体に固定されている矩形断
面を有する渦巻き型の圧電体も垂直、水平方向に振動、
変形することになる。この渦巻き型圧電体の垂直、水平
方向の変形により矩形断面に設けられた二対の電極それ
ぞれに、圧電効果により電圧が発生する。この発生した
それぞれの電圧を検知し、垂直、水平方向の振動が発生
したことおよびそれぞれの振動の大きさを各々知ること
ができ、振動検知器あるいは地震検知器として動作す
る。
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前記弾性体
の一端を固定する固定部とからなる構成とした。この構
成により、外部から振動が与えられると固定部を中心と
して、前記渦巻き型の弾性体が、垂直、水平方向に振動
する。したがって、前記弾性体に固定されている矩形断
面を有する渦巻き型の圧電体も垂直、水平方向に振動、
変形することになる。この渦巻き型圧電体の垂直、水平
方向の変形により矩形断面に設けられた二対の電極それ
ぞれに、圧電効果により電圧が発生する。この発生した
それぞれの電圧を検知し、垂直、水平方向の振動が発生
したことおよびそれぞれの振動の大きさを各々知ること
ができ、振動検知器あるいは地震検知器として動作す
る。
【００１２】また、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
が、垂直、水平方向に振動する。したがって、矩形断面
に設けられた二対の電極に、矩形断面を有する渦巻き型
圧電体の垂直、水平方向への振動、変形に応じてそれぞ
れの電極に電圧が発生することになる。この発生したそ
れぞれの電圧を検知し、垂直、水平方向の振動が発生し
たことおよびそれぞれの振動の大きさを各々独立して知
ることができ、振動検知器あるいは地震検知器として動
作する。
と、この圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、
この圧電体の一端を固定する固定部とからなる構成とし
た。この構成により、外部から振動が与えられると固定
部を中心として、矩形断面を有する渦巻き型の圧電体
が、垂直、水平方向に振動する。したがって、矩形断面
に設けられた二対の電極に、矩形断面を有する渦巻き型
圧電体の垂直、水平方向への振動、変形に応じてそれぞ
れの電極に電圧が発生することになる。この発生したそ
れぞれの電圧を検知し、垂直、水平方向の振動が発生し
たことおよびそれぞれの振動の大きさを各々独立して知
ることができ、振動検知器あるいは地震検知器として動
作する。
【００１３】また、前記矩形断面の矩形比を、所定の感
度比となるように構成した。この構成により、垂直方向
の振動と水平方向の振動とによる出力電圧を調整するこ
とができる。従って、この出力電圧を比較することによ
り、垂直方向の振動の大きさと、水平方向の振動の大き
さとを直接比較することができ、より正確な振動検知器
あるいは地震検知器として動作させることができる。
度比となるように構成した。この構成により、垂直方向
の振動と水平方向の振動とによる出力電圧を調整するこ
とができる。従って、この出力電圧を比較することによ
り、垂直方向の振動の大きさと、水平方向の振動の大き
さとを直接比較することができ、より正確な振動検知器
あるいは地震検知器として動作させることができる。
【００１４】また、前記二対の電極からの信号を、重み
をつけて加算した出力信号を有する構成とした。例え
ば、各々の出力信号をの絶対値の二乗和を出力するよう
に構成すると、３次元の振動の大きさに合致させること
ができ、地震検知器として有効に動作する。
をつけて加算した出力信号を有する構成とした。例え
ば、各々の出力信号をの絶対値の二乗和を出力するよう
に構成すると、３次元の振動の大きさに合致させること
ができ、地震検知器として有効に動作する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。
明する。
【００１６】（実施例１）図１は、本発明の実施例１の
感震器１０の外観図を示す。図において、１１は同軸圧
電体、１２は同軸状内側電極、１３は同軸状外側電極、
１４は同軸圧電体１１の固定端、１５は同軸圧電体１１
の他端に設けられた振動検知体、１６は同軸圧電体１１
を水平に保持する水平板を示す。図２は、外径約３mmの
同軸圧電体１１の要部を示し、内側から順に、同軸状内
側電極１２、圧電体１７、同軸状外側電極１３、絶縁被
覆１８で構成されている。なお、渦巻き型の圧電体１１
の全長は約２０mmで、ＰＶＤＦなどの高分子圧電体で構
成した。この圧電体に伸縮・屈曲などの応力を印加する
ことにより内側電極１２と外側電極１３との間に電圧を
発生する。
感震器１０の外観図を示す。図において、１１は同軸圧
電体、１２は同軸状内側電極、１３は同軸状外側電極、
１４は同軸圧電体１１の固定端、１５は同軸圧電体１１
の他端に設けられた振動検知体、１６は同軸圧電体１１
を水平に保持する水平板を示す。図２は、外径約３mmの
同軸圧電体１１の要部を示し、内側から順に、同軸状内
側電極１２、圧電体１７、同軸状外側電極１３、絶縁被
覆１８で構成されている。なお、渦巻き型の圧電体１１
の全長は約２０mmで、ＰＶＤＦなどの高分子圧電体で構
成した。この圧電体に伸縮・屈曲などの応力を印加する
ことにより内側電極１２と外側電極１３との間に電圧を
発生する。
【００１７】また、水平板１６はテフロン、ガラス、セ
ラミック、金属板など、表面の平滑な板で構成し、同軸
状圧電体１１が自由に移動できる構成とした。このよう
な構成の感震器１０に、外部から振動が伝えられると、
慣性の大きな振動検知体１５（φ１０mm、高さ５mmの黄
銅）、が水平板１６上を振動することになる。この振動
により、固定端１４と振動検知体１５との間にある同軸
状圧電体１１は、振動方向あるいは振動方向と垂直な方
向に、部分的に屈曲振動が発生し、内側電極１２と外側
電極１３との間に電圧出力が得られる。図３に、横軸を
時間、縦軸を電圧とするオシロスコープで観測した電圧
出力波形１９を示す。この出力電圧を検知することによ
り、振動の周期と大きさとを検知できる。なお、本実施
例において固定端を外周部に、振動検知体を中央部に設
定したが、その逆であっても上記と同様の効果は得られ
る。また、本実施例において振動検知体１５を黄銅で構
成したが、余分な同軸圧電体１１をまとめて用いてもよ
い。
ラミック、金属板など、表面の平滑な板で構成し、同軸
状圧電体１１が自由に移動できる構成とした。このよう
な構成の感震器１０に、外部から振動が伝えられると、
慣性の大きな振動検知体１５（φ１０mm、高さ５mmの黄
銅）、が水平板１６上を振動することになる。この振動
により、固定端１４と振動検知体１５との間にある同軸
状圧電体１１は、振動方向あるいは振動方向と垂直な方
向に、部分的に屈曲振動が発生し、内側電極１２と外側
電極１３との間に電圧出力が得られる。図３に、横軸を
時間、縦軸を電圧とするオシロスコープで観測した電圧
出力波形１９を示す。この出力電圧を検知することによ
り、振動の周期と大きさとを検知できる。なお、本実施
例において固定端を外周部に、振動検知体を中央部に設
定したが、その逆であっても上記と同様の効果は得られ
る。また、本実施例において振動検知体１５を黄銅で構
成したが、余分な同軸圧電体１１をまとめて用いてもよ
い。
【００１８】（実施例２）図４は、本発明の実施例２の
感震器２０の外観図を示す。１１は同軸圧電体であり、
渦巻き型の板バネで構成した弾性体２１上に接着剤など
で固定した。なお、１５は実施例１で示した振動検知体
であり、中央部に設け、外周部を固定端１４とした。こ
の構成の感震器２０に外部より振動が伝えられると、振
動検知体１５が振動する。この場合、渦巻き型の板バネ
で構成されているので、振動検知体１５は、特に上下方
向によく振動する。この振動により、同軸状の圧電体１
１は、全長にわたって屈曲振動することになり、内側電
極１２と外側電極１３との間に図５に示すような電圧出
力波形２２が、オシロスコープで得られた。出力電圧波
形は正負対称であった。この出力電圧波形を検知するこ
とにより、振動の周期と大きさを検知することができ
る。なお、本実施例において固定端を外周部に、振動検
知体を中央部に設定したが、その逆であっても上記と同
様の効果は得られる。
感震器２０の外観図を示す。１１は同軸圧電体であり、
渦巻き型の板バネで構成した弾性体２１上に接着剤など
で固定した。なお、１５は実施例１で示した振動検知体
であり、中央部に設け、外周部を固定端１４とした。こ
の構成の感震器２０に外部より振動が伝えられると、振
動検知体１５が振動する。この場合、渦巻き型の板バネ
で構成されているので、振動検知体１５は、特に上下方
向によく振動する。この振動により、同軸状の圧電体１
１は、全長にわたって屈曲振動することになり、内側電
極１２と外側電極１３との間に図５に示すような電圧出
力波形２２が、オシロスコープで得られた。出力電圧波
形は正負対称であった。この出力電圧波形を検知するこ
とにより、振動の周期と大きさを検知することができ
る。なお、本実施例において固定端を外周部に、振動検
知体を中央部に設定したが、その逆であっても上記と同
様の効果は得られる。
【００１９】（実施例３）図６は、本発明の実施例３の
感震器２３の外観図を示す。１１は同軸圧電体であり、
渦巻き型のバネ材を内側電極線２４に用い、同軸状圧電
体とした。２５は固定端、１５は振動検知体を示す。
感震器２３の外観図を示す。１１は同軸圧電体であり、
渦巻き型のバネ材を内側電極線２４に用い、同軸状圧電
体とした。２５は固定端、１５は振動検知体を示す。
【００２０】このような構成の感震器２３に外部から振
動を与えると、振動検知体１５は、上下左右に振動す
る。
動を与えると、振動検知体１５は、上下左右に振動す
る。
【００２１】この振動により、同軸状圧電体１１の内側
電極２４と外側電極２６との間に振動による電圧が発生
する。この発生した電圧を検知することにより、振動の
方向と大きさとを検知することができる。この感震器２
３の振動検知体１５は、上下左右どの方向にも振動する
ことができるので、どのような方向の外部振動が伝えら
れても、その振動に応じて振動することができる。従っ
て、同軸状圧電体１１の内側電極２４と外側電極２６と
の間に発生する電圧さえ検知していれば、すべての振動
に対処できることになり、優れた振動検知器として動作
することになる。なお、上記実施例において内側電極を
バネ材からなる線としたが、矩形断面をもつバネ材で構
成してもよい。例えば、縦長の矩形断面のバネ材で構成
すれば、上下方向の振動に対する感度を抑え、水平方向
の振動に対する感度を大きくすることができる。このよ
うに上下方向、水平方向の振動に対する感度を調節する
ことにより、３次元の振動である地震に対し、有効な感
震器を提供できる。すなわち、単一の出力電圧を検知す
るだけで、地震の震度を演算することが可能となる。な
お、本実施例において固定端を外周部に、振動検知体を
中央部に設定したが、その逆であっても上記と同様の効
果は得られる。
電極２４と外側電極２６との間に振動による電圧が発生
する。この発生した電圧を検知することにより、振動の
方向と大きさとを検知することができる。この感震器２
３の振動検知体１５は、上下左右どの方向にも振動する
ことができるので、どのような方向の外部振動が伝えら
れても、その振動に応じて振動することができる。従っ
て、同軸状圧電体１１の内側電極２４と外側電極２６と
の間に発生する電圧さえ検知していれば、すべての振動
に対処できることになり、優れた振動検知器として動作
することになる。なお、上記実施例において内側電極を
バネ材からなる線としたが、矩形断面をもつバネ材で構
成してもよい。例えば、縦長の矩形断面のバネ材で構成
すれば、上下方向の振動に対する感度を抑え、水平方向
の振動に対する感度を大きくすることができる。このよ
うに上下方向、水平方向の振動に対する感度を調節する
ことにより、３次元の振動である地震に対し、有効な感
震器を提供できる。すなわち、単一の出力電圧を検知す
るだけで、地震の震度を演算することが可能となる。な
お、本実施例において固定端を外周部に、振動検知体を
中央部に設定したが、その逆であっても上記と同様の効
果は得られる。
【００２２】（実施例４）図７は、本発明の実施例４の
感震器２７の外観図を示す。２８は矩形断面を有する渦
巻き型の圧電体を示し、圧電セラミックで構成した。圧
電セラミックは、ＰＺＴ、ＰＣＭなどを用いた。２９、
３０は渦巻き型圧電セラミックの上面と下面とに設けた
電極を示す。３１は渦巻き型圧電セラミックの外周部を
固定する固定部を示す。渦巻き型圧電セラミック２８の
板厚は約１mm程度とし、幅は約３mm、外径は約２０mmと
した。３２は振動検知体を示す。このような構成の感震
器２７に外部から振動が伝えられると、振動検知体３２
は、上下左右に振動することになる。振動検知体３２の
上下方向の振動、すなわち上下の電極面に垂直な方向の
振動に対し、渦巻き型圧電体が全長にわたって上下同じ
方向に撓むことになるので特に大きな感度を有してい
る。従って、振動検知体３２が上下に振動することによ
り、上面の電極２９と下面の電極３０との間に大きな出
力電圧が得られる。この出力電圧を検知することによ
り、振動の周期と大きさとを検知できる。圧電セラミッ
ク２８の板厚を薄くすることにより、より大きく撓み、
出力電圧を大きくすることができる。なお、本実施例に
おいて固定端を外周部に、振動検知体を中央部に設定し
たが、その逆であっても上記と同様の効果は得られる。
感震器２７の外観図を示す。２８は矩形断面を有する渦
巻き型の圧電体を示し、圧電セラミックで構成した。圧
電セラミックは、ＰＺＴ、ＰＣＭなどを用いた。２９、
３０は渦巻き型圧電セラミックの上面と下面とに設けた
電極を示す。３１は渦巻き型圧電セラミックの外周部を
固定する固定部を示す。渦巻き型圧電セラミック２８の
板厚は約１mm程度とし、幅は約３mm、外径は約２０mmと
した。３２は振動検知体を示す。このような構成の感震
器２７に外部から振動が伝えられると、振動検知体３２
は、上下左右に振動することになる。振動検知体３２の
上下方向の振動、すなわち上下の電極面に垂直な方向の
振動に対し、渦巻き型圧電体が全長にわたって上下同じ
方向に撓むことになるので特に大きな感度を有してい
る。従って、振動検知体３２が上下に振動することによ
り、上面の電極２９と下面の電極３０との間に大きな出
力電圧が得られる。この出力電圧を検知することによ
り、振動の周期と大きさとを検知できる。圧電セラミッ
ク２８の板厚を薄くすることにより、より大きく撓み、
出力電圧を大きくすることができる。なお、本実施例に
おいて固定端を外周部に、振動検知体を中央部に設定し
たが、その逆であっても上記と同様の効果は得られる。
【００２３】（実施例５）図８は、本発明の実施例５の
感震器３３の外観図を示す。３４は矩形断面を有する渦
巻き型の圧電体を示し、圧電セラミックで構成した。圧
電セラミックは、ＰＺＴ、ＰＣＭなどを用いた。３５、
３６は渦巻き型圧電セラミックの上面と下面とに設けた
電極を示し、３７、３８は渦巻き型圧電セラミックの内
面と外面とに設けた電極を示す。３９は渦巻き型圧電セ
ラミックの外周部を固定する固定部を示す。渦巻き型圧
電セラミック３４の板厚は約３mm程度とし、幅は約１m
m、外径は約２０mmとした。４０は、圧電セラミック３
１の中央部に設けた振動検知体を示す。この実施例にお
いて、圧電セラミック３４を特に、縦長の矩形断面とし
左右方向の振動に対して大きく撓むようにした。このよ
うな構成の感震器３３に外部から振動が伝えられると、
振動検知体４０は、上下方向および左右方向に振動する
ことになる。振動検知体４０の上下方向の振動、すなわ
ち上下の電極面に垂直な方向の振動に対し、渦巻き型圧
電体の全長にわたって上下同じ方向に撓むことになるの
で、上面電極３５、下面電極３６との間に電圧が発生す
る。また、左右方向の振動に対して、渦巻き型圧電体の
全長にわたって左右方向に撓むことになるので、内側電
極３７と外側電極３８との間に電圧が発生することにな
る。従って、この二つの出力電圧を検知することによ
り、垂直方向の振動と水平方向の振動とを、振動の周
期、大きさを別々に検知することができる。なお、本実
施例において固定端を外周部に、振動検知体を中央部に
設定したが、その逆であっても上記と同様の効果は得ら
れる。また、圧電セラミックの矩形比を適切に選択する
ことにより、水平方向の振動に対する感度と垂直方向の
振動に対する感度をとを、ほぼ同じ程度に合わせること
が可能となる。しかも、それぞれの振動に対する感度
は、予め設定することもできるので、それぞれの振動の
大きさから、例えば地震などの場合には、震度を演算す
ることも可能となる。
感震器３３の外観図を示す。３４は矩形断面を有する渦
巻き型の圧電体を示し、圧電セラミックで構成した。圧
電セラミックは、ＰＺＴ、ＰＣＭなどを用いた。３５、
３６は渦巻き型圧電セラミックの上面と下面とに設けた
電極を示し、３７、３８は渦巻き型圧電セラミックの内
面と外面とに設けた電極を示す。３９は渦巻き型圧電セ
ラミックの外周部を固定する固定部を示す。渦巻き型圧
電セラミック３４の板厚は約３mm程度とし、幅は約１m
m、外径は約２０mmとした。４０は、圧電セラミック３
１の中央部に設けた振動検知体を示す。この実施例にお
いて、圧電セラミック３４を特に、縦長の矩形断面とし
左右方向の振動に対して大きく撓むようにした。このよ
うな構成の感震器３３に外部から振動が伝えられると、
振動検知体４０は、上下方向および左右方向に振動する
ことになる。振動検知体４０の上下方向の振動、すなわ
ち上下の電極面に垂直な方向の振動に対し、渦巻き型圧
電体の全長にわたって上下同じ方向に撓むことになるの
で、上面電極３５、下面電極３６との間に電圧が発生す
る。また、左右方向の振動に対して、渦巻き型圧電体の
全長にわたって左右方向に撓むことになるので、内側電
極３７と外側電極３８との間に電圧が発生することにな
る。従って、この二つの出力電圧を検知することによ
り、垂直方向の振動と水平方向の振動とを、振動の周
期、大きさを別々に検知することができる。なお、本実
施例において固定端を外周部に、振動検知体を中央部に
設定したが、その逆であっても上記と同様の効果は得ら
れる。また、圧電セラミックの矩形比を適切に選択する
ことにより、水平方向の振動に対する感度と垂直方向の
振動に対する感度をとを、ほぼ同じ程度に合わせること
が可能となる。しかも、それぞれの振動に対する感度
は、予め設定することもできるので、それぞれの振動の
大きさから、例えば地震などの場合には、震度を演算す
ることも可能となる。
【００２４】（実施例６）図９は、本発明の実施例５の
渦巻き型圧電セラミックからなるの感震器３３の信号出
力ブロック図を示す。３４は圧電セラミックの断面を示
し、３５、３６は上下面の電極を、３７、３８は内側、
外側電極を示す。３９、４０は増幅器を示し、圧電セラ
ミック３４に発生した電圧を増幅する。増幅器３９で増
幅された電圧出力（Ｖp）と、増幅器４０で増幅された
電圧出力（Ｖh）とは、演算出力器４１で合成され、合
成出力（Ｖout）を信号端子４２に出力する。演算出力
器４１では、それぞれの電圧出力（Ｖp）、（Ｖh）を、
（１）加算したり、あるいは重みを付けて加算したり、
（２）絶対値を加算したり、あるいは絶対値を重みを付
けて加算したり、（３）二乗値を加算したり、あるいは
二乗値を重みを付けて加算したり、（４）それぞれの積
を演算したり、（５）それぞれの二乗値の積を演算した
りする機能を有する。例えば、それぞれの電圧出力（Ｖ
p）、（Ｖh）の二乗値を重みを付けて加算した値を、さ
らに対数変換した出力にすると、振動の大きさ、例え
ば、地震の震度などと非常に近い値とすることが可能と
なる。
渦巻き型圧電セラミックからなるの感震器３３の信号出
力ブロック図を示す。３４は圧電セラミックの断面を示
し、３５、３６は上下面の電極を、３７、３８は内側、
外側電極を示す。３９、４０は増幅器を示し、圧電セラ
ミック３４に発生した電圧を増幅する。増幅器３９で増
幅された電圧出力（Ｖp）と、増幅器４０で増幅された
電圧出力（Ｖh）とは、演算出力器４１で合成され、合
成出力（Ｖout）を信号端子４２に出力する。演算出力
器４１では、それぞれの電圧出力（Ｖp）、（Ｖh）を、
（１）加算したり、あるいは重みを付けて加算したり、
（２）絶対値を加算したり、あるいは絶対値を重みを付
けて加算したり、（３）二乗値を加算したり、あるいは
二乗値を重みを付けて加算したり、（４）それぞれの積
を演算したり、（５）それぞれの二乗値の積を演算した
りする機能を有する。例えば、それぞれの電圧出力（Ｖ
p）、（Ｖh）の二乗値を重みを付けて加算した値を、さ
らに対数変換した出力にすると、振動の大きさ、例え
ば、地震の震度などと非常に近い値とすることが可能と
なる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
振感震器によれば次の効果が得られる。
振感震器によれば次の効果が得られる。
【００２６】（１）同軸状の渦巻き型圧電体が、水平板
上を振動するよう支持されているので、水平方向の振動
の周期と大きさとを検知することができる。
上を振動するよう支持されているので、水平方向の振動
の周期と大きさとを検知することができる。
【００２７】（２）同軸状の圧電体が、渦巻き型の弾性
体に固定されているので、上下方向の振動の周期と大き
さとを検知することができる。
体に固定されているので、上下方向の振動の周期と大き
さとを検知することができる。
【００２８】（３）同軸状の圧電体で渦巻き型を構成し
ているので、上下方向および左右方向の振動の周期と大
きさとを検知することができる。
ているので、上下方向および左右方向の振動の周期と大
きさとを検知することができる。
【００２９】（４）矩形断面を有する圧電体で異渦巻き
型を構成し、上下の面に電極を有しているので上下方向
の振動の周期と大きさとを検知することができる。
型を構成し、上下の面に電極を有しているので上下方向
の振動の周期と大きさとを検知することができる。
【００３０】（５）矩形断面を有する圧電体で異渦巻き
型を構成し、上下の面および内側、外側の面に二対の電
極を有しているので上下方向および左右方向の振動の周
期と大きさとを、独立して検知することができる。
型を構成し、上下の面および内側、外側の面に二対の電
極を有しているので上下方向および左右方向の振動の周
期と大きさとを、独立して検知することができる。
【００３１】（６）矩形断面を有する圧電体で異渦巻き
型を構成し、上下の面および内側、外側の面に二対の電
極を有しているので上下方向および左右方向の振動によ
る電圧出力を、演算合成し出力するので、地震の震度に
応じた出力とすることができる。
型を構成し、上下の面および内側、外側の面に二対の電
極を有しているので上下方向および左右方向の振動によ
る電圧出力を、演算合成し出力するので、地震の震度に
応じた出力とすることができる。
【図１】本発明の実施例１における渦巻き型感震器の外
観斜視図
観斜視図
【図２】同感震器の同軸圧電体を示す外観斜視図
【図３】同感震器の電圧出力波形図
【図４】本発明の実施例２における渦巻き型感震器の外
観斜視図
観斜視図
【図５】同感震器の電圧出力波形図
【図６】本発明の実施例３における渦巻き型感震器の外
観斜視図
観斜視図
【図７】本発明の実施例４における渦巻き型感震器の外
観斜視図
観斜視図
【図８】本発明の実施例５における渦巻き型感震器の外
観斜視図
観斜視図
【図９】本発明の実施例６における渦巻き型感震器の回
路図
路図
【図１０】従来の感震器を示す図
１０、２０、２３、２７、３３ 感震器 １１ 同軸圧電体 １２ 同軸状内側電極 １３ 同軸状外側電極 １４、２５ 固定端 １５、３２、４０ 振動検知体 １６ 水平板 １７、２８、３４ 圧電体 ２１ 弾性体 ２４ 内側電極線 ２６ 外側電極 ２９、３５ 上面電極 ３０、３６ 下面電極 ３１、３９ 固定部 ３７ 内面電極 ３８ 外面電極
Claims (7)
- 【請求項１】同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体
と、この圧電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を
固定する固定部とからなる渦巻き型感震器。 - 【請求項２】同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体
と、前記圧電体を固定する渦巻き型の弾性体と、前記弾
性体の一端を固定する固定部とからなる渦巻き型感震
器。 - 【請求項３】同軸状の電極を有する渦巻き型の圧電体
と、前記圧電体の一端を固定する固定部とからなる渦巻
き型感震器。 - 【請求項４】矩形断面を有する渦巻き型の圧電体と、こ
の圧電体の対向する平面に設けた一対の電極と、この圧
電体を保持する平板と、前記圧電体の一端を固定する固
定部とからなる渦巻き型感震器。 - 【請求項５】矩形断面を有する渦巻き型の圧電体と、こ
の圧電体の対向する平面に設けた二対の電極と、この圧
電体の一端を固定する固定部とからなる渦巻き型感震
器。 - 【請求項６】矩形断面の矩形比を、所定の感度比となる
ように構成した請求項５記載の渦巻き型感震器。 - 【請求項７】二対の電極からの信号を、重みをつけて加
算した出力信号を有する請求項６記載の渦巻き型感震
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22783797A JP3711709B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 渦巻き型感震器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22783797A JP3711709B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 渦巻き型感震器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005153507A Division JP4172468B2 (ja) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | 渦巻き型振動検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164096A true JPH1164096A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3711709B2 JP3711709B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=16867154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22783797A Expired - Fee Related JP3711709B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 渦巻き型感震器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3711709B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6833656B2 (en) | 1999-12-21 | 2004-12-21 | 1 . . . Limited | Electro active devices |
| US7068930B2 (en) | 2001-06-20 | 2006-06-27 | 1...Limited | Camera lens positioning using a electro-active device |
| US7069795B2 (en) | 2001-06-20 | 2006-07-04 | 1...Limited | Sensor using electro active curved helix and double helix |
| DE102010029278A1 (de) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Sensor und Aktuator, insbesondere für einen Rotationsfreiheitsgrad |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP22783797A patent/JP3711709B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6833656B2 (en) | 1999-12-21 | 2004-12-21 | 1 . . . Limited | Electro active devices |
| US7224813B2 (en) | 1999-12-21 | 2007-05-29 | 1. . . Limited | Loudspeaker using an electro-active device |
| US7068930B2 (en) | 2001-06-20 | 2006-06-27 | 1...Limited | Camera lens positioning using a electro-active device |
| US7069795B2 (en) | 2001-06-20 | 2006-07-04 | 1...Limited | Sensor using electro active curved helix and double helix |
| DE102010029278A1 (de) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Sensor und Aktuator, insbesondere für einen Rotationsfreiheitsgrad |
| DE102010029278B4 (de) * | 2010-05-25 | 2019-05-23 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Sensor und Aktuator für mehrere Rotationsfreiheitsgrade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3711709B2 (ja) | 2005-11-02 |
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