JPS5970924A - 振動センサ - Google Patents
振動センサInfo
- Publication number
- JPS5970924A JPS5970924A JP57180736A JP18073682A JPS5970924A JP S5970924 A JPS5970924 A JP S5970924A JP 57180736 A JP57180736 A JP 57180736A JP 18073682 A JP18073682 A JP 18073682A JP S5970924 A JPS5970924 A JP S5970924A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- slit
- vibration
- piezoelectric vibrator
- flex
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は振動物体における弾性振動を検出するのに適し
た共振型振動センサ、特に所定の周波数について検出感
度の優れた共振型振動センサに関するものである。
た共振型振動センサ、特に所定の周波数について検出感
度の優れた共振型振動センサに関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、振動物体における弾性振動を検出するた凛
めのセンサとして、微動物体の固有振動数に共振周波数
を合致させた屈曲振動モードの片持ちはり構造の矩形状
バイモルフ圧電振動子がよく知られている。矩形はその
形状が単純なだめ、精度よく作製することができ、振動
モードの解析および取扱いが容易であるという利点を有
している。
を合致させた屈曲振動モードの片持ちはり構造の矩形状
バイモルフ圧電振動子がよく知られている。矩形はその
形状が単純なだめ、精度よく作製することができ、振動
モードの解析および取扱いが容易であるという利点を有
している。
しかしながら、矩形状バイモルフ圧電振動子の共振周波
数を安定にさせるためには、その固定条件を安定なもの
としなければならないか、実際には機械的にあるいは温
度変化等により発生する応力により金属等の支持部材て
支持固定している部分にずれが生じ、安定な固定条件を
得ることがむずかしい。また、製造工程においても、部
品の寸法誤差あるいは組立誤差によって所定の共振周波
数にばらつきが生じるため、所定の共振周波数に合致さ
せる調理作業が必要となる。そのため、振動部分の長さ
を切削等により適宜調整するという複雑な作業を必要と
し、かつそれに要する時間も長いという問題がある。ま
だ、共振周波数調整のだめに振動部分の先端を切削する
場合、先端に過大な力が印加されると表面歪率の大きい
支持部分で振動子の破損を生じるととになる。さらに、
振動子全体に不注意等によって大きな力が印加された場
合にも、支持部分で振動子の破損を生じるといった欠点
を有していた。
数を安定にさせるためには、その固定条件を安定なもの
としなければならないか、実際には機械的にあるいは温
度変化等により発生する応力により金属等の支持部材て
支持固定している部分にずれが生じ、安定な固定条件を
得ることがむずかしい。また、製造工程においても、部
品の寸法誤差あるいは組立誤差によって所定の共振周波
数にばらつきが生じるため、所定の共振周波数に合致さ
せる調理作業が必要となる。そのため、振動部分の長さ
を切削等により適宜調整するという複雑な作業を必要と
し、かつそれに要する時間も長いという問題がある。ま
だ、共振周波数調整のだめに振動部分の先端を切削する
場合、先端に過大な力が印加されると表面歪率の大きい
支持部分で振動子の破損を生じるととになる。さらに、
振動子全体に不注意等によって大きな力が印加された場
合にも、支持部分で振動子の破損を生じるといった欠点
を有していた。
発明の目的
本発明は、従来の共振型振動センサにあった問題点を解
決し、振動物体において安定に弾性振動を検出すること
ができる振動センサを提供することを目的とする。
決し、振動物体において安定に弾性振動を検出すること
ができる振動センサを提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、複数枚の圧電素子を貼り合わせた圧電振動子
に、振動部分の表面ひずみ率が一様となる屈曲振動モー
ドの振動子を局在させることによって、上記目的を実現
したものである。
に、振動部分の表面ひずみ率が一様となる屈曲振動モー
ドの振動子を局在させることによって、上記目的を実現
したものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
まず、第１図および第２図を用いて、その原理から説明
する。
する。
第１図は片持ちはり構造の矩形状バイモルフ圧電振動子
を示した斜視図である。これは、矩形状圧電素子１，２
の電極同士を、電気的に導通した状態で貼り合わせ、支
持部材３で一端を支持固定した構造をしている。振動に
よって発生した出力電圧は端子４ａ、４ｂ間から取り出
される。
を示した斜視図である。これは、矩形状圧電素子１，２
の電極同士を、電気的に導通した状態で貼り合わせ、支
持部材３で一端を支持固定した構造をしている。振動に
よって発生した出力電圧は端子４ａ、４ｂ間から取り出
される。
第２図の実線は振動子を用いて振動物体から振動を検知
する場合の振動部分（第１図に示した長手力向Ｏ−＋１
での部分）での表面ひずみ率を表わしたもものである。
する場合の振動部分（第１図に示した長手力向Ｏ−＋１
での部分）での表面ひずみ率を表わしたもものである。
これより支持部での表面ひずみ率が最大となっているこ
とがわかる。っ寸り、振動子に過大な力が印加されたと
きにもっとも破１ノ］シやすいのが支持部である。振動
部の厚さをＴとずれは、共振周波数Ｆｒ はＴ／４２に
比例するので、Ｔ、ｌの値を選ぶことによって設定でき
る。
とがわかる。っ寸り、振動子に過大な力が印加されたと
きにもっとも破１ノ］シやすいのが支持部である。振動
部の厚さをＴとずれは、共振周波数Ｆｒ はＴ／４２に
比例するので、Ｔ、ｌの値を選ぶことによって設定でき
る。
第３図はこのような原理を具体化した本発明の一実施例
の要部を示す。なお、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）
は断面図、同図（ｃ）図は底面図である。図に示すよう
に、円板状圧電素子５，６が電極Ｅ５ａ’、６ａ’で電
気的に接続された状態で接着されている。このような構
造の貼り合わせ圧電振動子を、レーザ加工機等の溶融切
断装置を用いて、振動を検知する屈曲振動子の振動部面
積を第２図に示した表面ひずみ率に比例させた形で部分
的に貫通切削し、スリット７を形成する。そして、その
上面においては、同図（ａ）に示すようにスリット７で
囲まれた部分に上面電極５ａを設け、下面においては、
同図（Ｃ）に示すよにスリット７で囲まれた部分から周
縁までの部分に底面電極６ａが形成されている。
の要部を示す。なお、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）
は断面図、同図（ｃ）図は底面図である。図に示すよう
に、円板状圧電素子５，６が電極Ｅ５ａ’、６ａ’で電
気的に接続された状態で接着されている。このような構
造の貼り合わせ圧電振動子を、レーザ加工機等の溶融切
断装置を用いて、振動を検知する屈曲振動子の振動部面
積を第２図に示した表面ひずみ率に比例させた形で部分
的に貫通切削し、スリット７を形成する。そして、その
上面においては、同図（ａ）に示すようにスリット７で
囲まれた部分に上面電極５ａを設け、下面においては、
同図（Ｃ）に示すよにスリット７で囲まれた部分から周
縁までの部分に底面電極６ａが形成されている。
貼り合わせ圧電振動子のスリット７周辺から外周までの
範囲内で被支持部を設定ずれは、スリット７で囲まれた
部分は屈曲振動モードのいわゆる片持ちはり型振動子と
して機能する。前述したごとく振動部面積を第２図に示
しだひずみ率に比例させているため、振動部分の表面ひ
ずみ率は一様となる。つまり振動部全体に力が印加され
た場合、支持部分での破損を従来の矩形状のものに比べ
て防ぐことができ、またひずみ率が一様であるため、長
期間にわたって特性が安定化される。
範囲内で被支持部を設定ずれは、スリット７で囲まれた
部分は屈曲振動モードのいわゆる片持ちはり型振動子と
して機能する。前述したごとく振動部面積を第２図に示
しだひずみ率に比例させているため、振動部分の表面ひ
ずみ率は一様となる。つまり振動部全体に力が印加され
た場合、支持部分での破損を従来の矩形状のものに比べ
て防ぐことができ、またひずみ率が一様であるため、長
期間にわたって特性が安定化される。
捷だ、貼り合わせ圧電振動子中に、屈曲振動モードの振
動子を局在させたため、支持部分の変化に対して屈曲振
動子の共振周波数は安定である。
動子を局在させたため、支持部分の変化に対して屈曲振
動子の共振周波数は安定である。
したがって、機械的あるいは温度変化等により発生する
応力によって支持部材で支持している部分がずれるとい
った変化に対して屈曲振動子の共振周波数（ｄ安定であ
る。また、支持部材の取り付は位置を厳密に選定する必
要かなく、組立てか簡単である。さらに、貼り合わぜ圧
電振動子中に屈曲振動子を局在させているだめ、従来の
片持ちはり型振動子の振動部分のような凸部がなく、不
注意による素子の破損を防止できる。捷だ屈曲振動子の
共振周波数調整は、レーザ加工機による振動部のトリミ
ングで簡単に行なうことができ、この方法は、従来のよ
うな部分研摩と異なり、生産性か非常に高い。
応力によって支持部材で支持している部分がずれるとい
った変化に対して屈曲振動子の共振周波数（ｄ安定であ
る。また、支持部材の取り付は位置を厳密に選定する必
要かなく、組立てか簡単である。さらに、貼り合わぜ圧
電振動子中に屈曲振動子を局在させているだめ、従来の
片持ちはり型振動子の振動部分のような凸部がなく、不
注意による素子の破損を防止できる。捷だ屈曲振動子の
共振周波数調整は、レーザ加工機による振動部のトリミ
ングで簡単に行なうことができ、この方法は、従来のよ
うな部分研摩と異なり、生産性か非常に高い。
ところで、レーザ加工機等の工作機械には数値制御器が
広く用いられるが、直線と円弧補間の加工しか行なえず
、任意曲線の加工には相当複雑なプログラムを必要とす
る場合がある。このような場合には、第２図の破線で示
すように表面ひずみ率曲線を近イυさせて屈曲振動子を
作製ずれは、従来の矩形板に比べて表面ひずみ率の一様
化が図れる。す々わぢ、上述の圧電振動子ではスリット
７が二つの弧で構成されているが、それぞれを直線状と
して近似させても、表面ひずみ率を実質的に一様なもの
とすることができる。
広く用いられるが、直線と円弧補間の加工しか行なえず
、任意曲線の加工には相当複雑なプログラムを必要とす
る場合がある。このような場合には、第２図の破線で示
すように表面ひずみ率曲線を近イυさせて屈曲振動子を
作製ずれは、従来の矩形板に比べて表面ひずみ率の一様
化が図れる。す々わぢ、上述の圧電振動子ではスリット
７が二つの弧で構成されているが、それぞれを直線状と
して近似させても、表面ひずみ率を実質的に一様なもの
とすることができる。
第４図（ａ）は上述の圧電振動子を使用した振動センサ
の構成部品斜視図であゃ、同図（ｂ）はその断面図であ
る。図において、８は圧電振動子の金属製片側支持部材
で、振動物体に取り付けるねじ部１１を有する。他方の
支持部材９を、締付は部材１゜によって貼り合わせ圧電
振動子中の屈曲振動子周辺を締付け、前記貼り合わせ圧
電振動子を支持固定する。屈曲振動子の底面電極６ａが
支持部材８で支持固定されているため、支持部材８とは
電気的導通が図られ、屈曲振動子の出力端子の一つとし
て支持部材８を使われる。他方の出力端子として屈曲振
動子の上面電極６ａが使われ、リード線１２で取り出さ
れている。
の構成部品斜視図であゃ、同図（ｂ）はその断面図であ
る。図において、８は圧電振動子の金属製片側支持部材
で、振動物体に取り付けるねじ部１１を有する。他方の
支持部材９を、締付は部材１゜によって貼り合わせ圧電
振動子中の屈曲振動子周辺を締付け、前記貼り合わせ圧
電振動子を支持固定する。屈曲振動子の底面電極６ａが
支持部材８で支持固定されているため、支持部材８とは
電気的導通が図られ、屈曲振動子の出力端子の一つとし
て支持部材８を使われる。他方の出力端子として屈曲振
動子の上面電極６ａが使われ、リード線１２で取り出さ
れている。
また、屈曲振動子の周辺を支持固定することにより安定
な共振周波数が得られることから、貼り合わせ圧電振動
子中に、表面ひずみ率が一様となるように構成された屈
曲振動子を複数個局在させ、複数個の屈曲振動子の周辺
を支持固定すると々によって、安定な共振周波数を得る
ことかできる。
な共振周波数が得られることから、貼り合わせ圧電振動
子中に、表面ひずみ率が一様となるように構成された屈
曲振動子を複数個局在させ、複数個の屈曲振動子の周辺
を支持固定すると々によって、安定な共振周波数を得る
ことかできる。
そして、屈曲振動子の共振周波数を同一としあるいは異
ならせることにより所定周波数での検出感度の増大、あ
るいは相関等がより優れたものとなる。
ならせることにより所定周波数での検出感度の増大、あ
るいは相関等がより優れたものとなる。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、屈曲
振動子を貼り合わせ圧電振動子中に局在させたため共振
周波数の安定化が図られるとともに、屈曲振動子の表面
ひずみ率か一様であるため、支持部分での破損が防止さ
れ、かつ長期間にわたって安定な特性が得られるという
特徴が得られる。
振動子を貼り合わせ圧電振動子中に局在させたため共振
周波数の安定化が図られるとともに、屈曲振動子の表面
ひずみ率か一様であるため、支持部分での破損が防止さ
れ、かつ長期間にわたって安定な特性が得られるという
特徴が得られる。
第１図は、片持ちはり型構造のバイモルフ振動子を示す
斜視図、第２図は第１図のバイモルフ振動子の振動部の
長さ方向に対する表面ひずみ率を表わす特性図、第３図
（ａ）は本発明の振動センサの一実施例で使われる貼シ
合わせ圧電振動子を示す上面図、同図Φ）はその縦断面
図、同図（ｃ）はその底面図、第４図（ａ）は前記実施
例の分解斜視図、同図（ｂ）は断面図である。 ５．６・・・・・・円板状圧電素子、５ａ、５ａ’、６
ａ。 ６ ａ’・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名１ 第１図 第 ３ 図 （ｔＬ） ａ 第４図 （α２ 第４図
斜視図、第２図は第１図のバイモルフ振動子の振動部の
長さ方向に対する表面ひずみ率を表わす特性図、第３図
（ａ）は本発明の振動センサの一実施例で使われる貼シ
合わせ圧電振動子を示す上面図、同図Φ）はその縦断面
図、同図（ｃ）はその底面図、第４図（ａ）は前記実施
例の分解斜視図、同図（ｂ）は断面図である。 ５．６・・・・・・円板状圧電素子、５ａ、５ａ’、６
ａ。 ６ ａ’・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名１ 第１図 第 ３ 図 （ｔＬ） ａ 第４図 （α２ 第４図
Claims (2)
- （１）厚さ方向に分離軸を有する板状圧電素子二枚を貼
り合わせた構造の圧電振動子に、所定の共振周波数を有
する、表面ひずみ率が一様な屈曲振動子を局在させて々
ることを特徴とする振動センサ。 - （２）屈曲振動子が複数個局在していることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の振動センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180736A JPS5970924A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 振動センサ |
| EP83107244A EP0100501B1 (en) | 1982-07-28 | 1983-07-23 | Vibration sensor |
| DE8383107244T DE3379175D1 (en) | 1982-07-28 | 1983-07-23 | Vibration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57180736A JPS5970924A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 振動センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5970924A true JPS5970924A (ja) | 1984-04-21 |
Family
ID=16088406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57180736A Pending JPS5970924A (ja) | 1982-07-28 | 1982-10-14 | 振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5970924A (ja) |
-
1982
- 1982-10-14 JP JP57180736A patent/JPS5970924A/ja active Pending
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