CN103674351A

CN103674351A - 外力检测装置及外力检测传感器

Info

Publication number: CN103674351A
Application number: CN201310401322.2A
Authority: CN
Inventors: 小山光明; 武藤猛
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-26
Also published as: JP2014052263A; US20140062258A1; TW201411104A

Abstract

本发明提供一种外力检测装置及外力检测传感器，若对压电板施加外力而引起压电板挠曲或压电板挠曲的程度变化，则压电板侧的可动电极(5)与对向于可动电极(5)的固定电极(6)之间的距离变化。因此两电极(5)与电极(6)间的电容发生变化，将电容变化及压电板的挠曲程度作为压电板的振荡频率的变化来获取。也可将压电片的轻微的变形作为振荡频率的变化来检测，而可高精度地测量施加至压电片的外力，且装置构成简单。本发明的外力检测装置及外力检测传感器可利用简易构造，高精度地检测施加至压电板的外力。

Description

外力检测装置及外力检测传感器

技术领域

本发明涉及通过使用压电板例如晶体板，且基于振荡频率来检测作用于压电板的外力的大小，而检测加速度、压力、流体的流速、磁力或静电力等外力的技术领域。

背景技术

作为作用于系统的外力，有基于加速度的作用于物体的力、压力、流速、磁力、静电力等，但大多情形时必须准确测量这些外力。例如在开发汽车的阶段进行如下测量，即当汽车碰撞到物体时测量座椅的冲击力。此外为调查地震时的振动能量或振幅，而必须尽可能精密地调查摇摆的加速度等。进而此外，也可列举准确调查液体或气体的流速并使其检测值反映至控制系统的情形、或测量磁铁的性能的情形等作为外力的测量例。在进行该测量时，要求测量装置为尽可能简单的构造，且高精度地测量。

专利文献1中，记载利用悬臂来支撑压电膜，通过周围的磁力的变化而使压电膜变形，从而流过压电膜的电流变化。

进而此外，可列举准确调查液体或气体的流速并使其检测值反映至控制系统的情形、或测量磁铁的性能的情形等作为外力的测量例。

在进行该测量时，要求尽可能简单的构造且高精度地测量。

此外，专利文献2中，记载设置电容耦合型压力传感器、及配置在与该压力传感器的配置区域隔开的空间中的晶体振荡器，将这些压力传感器的可变电容与晶体振荡器并联连接，通过压力传感器的电容变化而使晶体振荡器的反共振点(anti-resonance point)变化，以此来检测压力。

这些专利文献1、专利文献2的原理与本发明完全不同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-138852号公报(段落0021、段落0028)

专利文献2：日本专利特开2008-39626号公报(图1及图3)

发明内容

本发明是在所述背景下完成的，其提供一种可利用简易的构造，高精度地检测施加至压电板的外力的外力检测装置及外力检测传感器。

本发明是一种外力检测装置，检测作用于压电板的外力，其特征在于包括：

容器，包含绝缘体；

支撑部，用以在所述容器内支撑所述压电板；

一方的激振电极及另一方的激振电极，为使所述压电板振动而分别设置在该压电板的一面侧及另一面侧；

振荡电路，与所述一方的激振电极电性连接；

可变电容形成用的可动电极，设置在与所述压电板的支撑部分开的位置，与所述另一方的激振电极电性连接；

固定电极，以与所述压电板分离且与所述可动电极对向的方式设置，并且与所述振荡电路连接，通过压电板的挠曲而使所述固定电极与所述可动电极之间的电容变化，由此形成可变电容；

频率信息检测部，用以检测与所述振荡电路的振荡频率对应的频率信息、即信号；以及

导电体，设置在所述压电板的与所述可动电极为相反侧的面、通过外力挠曲的部位与和该部位对向的部位中的至少一者，且

形成有自所述振荡电路经过一方的激振电极、另一方的激振电极、可动电极及固定电极并返回至振荡电路的振荡环路(loop)，

由所述频率信息检测部检测出的频率信息是用以对作用于压电板的外力进行评估的信息。

此外，本发明的外力检测装置的特征也可为如下，即所述压电板包括：主体部分，形成有可动电极；以及支撑梁，沿该主体部分的周方向设置有多个，且分别向外侧伸出，并且由支撑部支撑。

进而，本发明的外力检测装置的特征也可为如下，即在所述压电板的与形成有可动电极的面为相反侧的面，设置有一方的激振电极，所述可动电极兼用作另一方的激振电极，本发明的外力检测装置的特征也可为如下，即所述支撑梁形成有用以使所述压电板易于挠曲的切口。

本发明的外力检测传感器用于本发明的外力检测装置，其特征在于包括：

容器，包含绝缘体；

支撑部，用以在所述容器内支撑所述压电板；

固定电极，以与所述压电板分离且与所述可动电极对向的方式设置，并且与所述振荡电路连接，通过压电板的挠曲而使所述固定电极与所述可动电极之间的电容变化，由此形成可变电容；以及

导电体，设置在：所述压电板的与所述可动电极为相反侧的面、通过外力挠曲的部位与和该部位对向的部位中的至少一者。

发明的效果

本发明中，如果对压电板施加外力而引起压电板挠曲或压电板挠曲的程度变化，则压电板侧的可动电极与和该可动电极对向的固定电极之间的距离变化。因此，两电极间的电容变化，将该电容变化与压电板的挠曲程度作为压电板的振荡频率的变化来获取。也可将压电片的轻微的变形作为振荡频率的变化来检测，因此，可高精度地测量施加至压电片的外力，而且装置构成简单。

此外，在压电板上施加有外力时挠曲的部位、或与该部位对向的容器侧的部位设置导电体，因此，不会有压电板因静电引力而被吸引至容器侧的顾虑，从而可稳定地测量。

附图说明

图1是表示将本发明的外力检测装置应用作加速度检测装置的第1实施方式的主要部分的纵断侧视图。

图2(a)与图2(b)是表示用于第1实施方式的晶体振荡器的上表面及下表面的俯视图。

图3是表示加速度检测装置的电路构成的方块图。

图4是表示所述加速度检测装置的等效电路的电路图。

图5是表示使用所述加速度检测装置获取的加速度与频率差的关系的特性图。

图6是表示将本发明的外力检测装置应用作加速度检测装置的实施方式的纵断侧视图。

图7是沿图6的A-A’线的横断俯视图。

图8是沿图6的B-B’线的横断俯视图。

图9是表示用于所述实施方式的晶体板的背面侧的俯视图。

图10是表示所述实施方式中晶体板通过外力而挠曲的情况、与各部的尺寸的纵断侧视图。

图11是表示所述实施方式的加速度检测装置的一部分的外观的外观图。

图12是表示所述实施方式的加速度检测装置的电路的电路方块图。

图13是表示将本发明的外力检测装置应用作加速度检测装置的第2实施方式的纵断侧视图。

图14是表示将本发明的外力检测装置应用作加速度检测装置的第2实施方式的俯视图。

图15是表示用于第3实施方式的晶体板、与晶体板的支撑部的立体图。

图16是表示第3实施方式中晶体板通过外力而挠曲的情况、与各部的尺寸的纵断侧视图。

符号的说明

1……容器

2、20……晶体板

2A……第1晶体板

2B……第2晶体板

5……可动电极

6……固定电极

7……突起部

8……导电体

10……导电性黏着剂

11、19……台座

12……导电路

13……绝缘基板

14……振荡电路

14A……第1振荡电路

14B……第2振荡电路

15、32、42……引出电极

16……基座

17……盖部

21……圆板部

22……支撑梁

23……切口

31、41……激振电极

100……频率检测部

101……数据处理部

102……频率信息检测部

301……基座的下部分

302……盖体的上部分

A-A’、B-B’、C-C’……线

C0……执行并联电容

C1……串联电容

CL……负载电容

Cv……可变电容

d0……深度

d1……挠曲量/可动电极5与固定电极6之间的分离距离

d2……对晶体板2施加有加速度时的可动电极5与固定电极6之间的分离距离

L1……串联电感

R1……串联电阻

S……长度尺寸/可动电极5与固定电极6的对向区域的面积

具体实施方式

第1实施方式

对将本发明应用于加速度检测装置的例子进行说明，图1是表示加速度检测装置的传感器部分、即相当于外力检测传感器的加速度传感器的图。图1中的1是长方体形状的密闭型的，例如，包含例如晶体(crystal)的容器，内部设为真空状态。该容器1包含：基座16、及在周缘部上与该基座接合的盖部17，例如，作为材质，可使用玻璃等的陶瓷或晶体。另外，作为容器1，并非必须限定于密闭容器。在容器1内设置包含晶体的台座11，该台座11成为支撑晶体板2的支撑部。作为压电板的晶体板2的一端侧是：通过导电性黏着剂10而固定在该台座11的上表面。即，晶体板2由台座11利用悬臂来支撑。晶体板2是例如将Z切割(cut)的晶体形成为短条状者，厚度设定为例如0.03mm，由此通过向与晶体板2交叉的方向施加力，而使前端部挠曲。

如图2(a)所示般，晶体板2在上表面的中央部设置有一方的激振电极31，此外，如图2(b)所示般，在下表面的与所述激振电极31对向的部位设置有另一方的激振电极41。在上表面侧的激振电极31连接有带状的引出电极32，该引出电极32在晶体板2的一端侧向下表面侧回折。

在台座11的上表面形成有包含金属膜的导电路12，该导电路12贯通容器1，且与设置在支撑容器1的绝缘基板13上的振荡电路14的一端连接。

在下表面侧的激振电极41上连接有带状的引出电极42。该引出电极42引出至晶体板2的另一端侧(前端侧)，且与形成可变电容的可动电极5连接。在容器1的底部设置有包含凸圆状(convex)的晶体的突起部7。该突起部7在俯视图观察时为四边形，如果使晶体板2的长度方向作为前后方向，则在从左右方向观察的截面中，上表面成为向上方凸起的曲线。即，突起部7构成为：上表面弯曲为沿晶体板2的长度方向、而向晶体板2侧突出的圆弧状，且构成为在晶体板2向突起部7侧过度凸起时、与前端部相比靠基端的侧与突起部7碰撞。在突起部7上与可动电极5对向的位置，设置有与可动电极5一同形成可变电容的固定电极6。

在晶体板2的前端部的上表面侧，通过溅镀(sputtering)将例如Au，在与可动电极5对向的位置设置作为导电体8的金属膜。此外，在盖部17的下表面，也在使晶体板2的前端部为水平姿势时投影有所述导电体8的区域设置有包含金属膜的导电体8。

固定电极6经由引出电极15而与振荡电路14的另一端侧连接，该引出电极15经由绝缘基板13而布线。图3表示外力检测传感器的布线的连接状态，图4表示显示连接状态的等效电路。L1是与晶体振荡器的质量对应的串联电感(inductance)，C1是串联电容，R1是串联电阻，C0是包含电极间电容的执行并联电容(practice parallel capacity)，CL是振荡电路的负载电容。上表面侧的激振电极31及下表面侧的激振电极41是与振荡电路14连接，但在下表面侧的激振电极41与振荡电路14之间，介入有形成在所述可动电极5与固定电极6之间的可变电容Cv。

也可增大晶体板2的前端部的重量，而使施加有力时的挠曲量变大。例如，也可将可动电极5的厚度形成得较大，也可在晶体板2的前端部下表面侧或上表面侧设置重锤。

此处，根据国际标准IEC60122-1，晶体振荡电路的通式如以下的(1)式般表示。

FL=Fr×(1+x)

x=(C1/2)×1/(C0+CL)……(1)

FL是对晶体振荡器施加有负载时的振荡频率，Fr是晶体振荡器自身的共振频率。

本实施方式中，如图3及图4所示，晶体板2的负载电容为CL加上Cv而得的电容。由此，代入以(2)式表示的y，来代替(1)式中的CL。

y=1/(1/Cv+1/CL)……(2)

由此，晶体板2的挠曲量从状态1变化为状态2，借此，如果可变电容Cv从Cv1变化为Cv2，则频率的变化ΔF以(3)式表示。

dFL=FL1-FL2=A×CL²×(Cv2-Cv1)/(B×C)…(3)

此处，

A=C1×Fr/2

B=C0×CL+(C0+CL)×Cv1

C=C0×CL+(C0+CL)×Cv2

此外，如果将未对晶体板2施加有加速度时的、所谓的处于基准状态时的可动电极5与固定电极6之间的分离距离设为d1，将对晶体板2施加有加速度时的所述分离距离设为d2，则(4)式成立。

Cv1=S×ε/d1

Cv2=S×ε/d2……(4)

其中，S为可动电极5与固定电极6的对向区域的面积，ε为相对介电常数。

d1为已知，因此，可知dFL与d2具有对应关系。

作为该实施方式的传感器部分即加速度传感器，即便在未施加与加速度对应的外力的状态下，晶体板2也处于稍许挠曲的状态。另外，晶体板2是处于挠曲的状态、还是保持水平姿势，取决于晶体板2的厚度等。

使用例如横向摇摆检测用的加速度传感器与纵向摇摆检测用的加速度传感器作为该构成的加速度传感器，前者以晶体板2成为垂直的方式设置，后者以晶体板2成为水平的方式设置。

而且，例如如果发生地震或施加模拟振动，则对晶体板2的前端部施加向下的力，从而晶体板2如图1的链线、或图3的实线所示般挠曲。如果将无外力负载且晶体板2未挠曲的状态下的、通过频率检测部100检测出的频率信息设为FL1，将在施加外力且晶体板2挠曲的情形时检测出的频率信息设为FL2，则频率的差分FL1-FL2以(3)式表示。本发明者调查(FL1-FL2)/FL1与加速度的关系，而获取图5所示的关系。由此，意味着可通过测量所述频率的差分而求出加速度。

图3中的101是包含例如个人计算机(personal computer)的数据处理部。数据处理部101具有如下功能：基于从频率检测部100获取的频率信息例如频率，而求出未对晶体板2施加外力时的频率f0与对晶体板2施加有外力时的频率f1的差，求出该频率差、并参照将该频率差与负载的外力建立对应的数据表(data table)，而求出施加至晶体板2的外力。作为频率信息，并不限定于频率差，也可为与频率的差分对应的信息、即频率的变化率[(f1f0)/f0]。

根据第1实施方式，如果对晶体板2施加外力而引起晶体板2挠曲或晶体板2挠曲的程度变化，则晶体板2侧的可动电极5与和该可动电极5对向的固定电极6之间的距离变化，从而可动电极5与固定电极6之间的电容变化。因此，除了由晶体板2的挠曲所引起的振荡频率的变化以外，还通过电容变化而使振荡频率变化。因此，可将晶体板2的轻微的变形作为振荡频率的变化来检测，因此可高精度地测量施加至晶体板2的外力。

此外，如果晶体板2弯曲，则在晶体板2产生静电荷，通过静电感应而也在与晶体板2对向的绝缘体即盖部17的下表面产生电荷，从而有晶体板2与盖部17通过静电引力而相互吸引的顾虑。该情形时，存在如下情况：晶体板2的挠曲量与外力的关系失衡，或晶体板2的前端部的上表面贴在盖部17上而无法测量。本发明的实施方式中，在对晶体板2施加有外力时的高度位置的变化量大的晶体板2的前端部的上表面部、与盖部17的和晶体板2的前端部对向的位置的双方，设置有导电体8。设置有导电体8的区域因未极化而抑制静电引力。由此，可避免如下现象：晶体板2的前端部的上表面与盖部17通过静电引力而相互吸引，或晶体板2贴在盖部17上。

根据所述实施方式，如果对晶体板2施加外力而引起晶体板2挠曲或晶体板2挠曲的程度变化，则晶体板2侧的可动电极5与和该可动电极5对向的固定电极6之间的距离变化。因此，两电极5、电极6间的电容发生变化，可将该电容变化与压电板的挠曲程度作为压电板的振荡频率的变化来获取。其结果是，可高精度地测量施加至压电板的外力，而且装置构成简单。

此外，在晶体板2上施加有外力时挠曲的部位、或与该部位对向的容器侧的部位设置有导电体，因此，不会有晶体板2通过静电引力而被吸引至容器1侧的顾虑，从而可稳定地测量。

导电体8也可设置在所述实施方式的晶体板2、与和晶体板2对向的容器1的双方，但即便仅设置在其中一者，也可获得相同的效果。此外，也可通过使容器1侧的导电体8或晶体板2侧的导电体8与地线(earth)连接而形成接地电位。

第2实施方式

其次，参照图6～图12，对将本发明应用于加速度传感器的第2实施方式进行说明。该第2实施方式中，将上述晶体板2、激振电极31、激振电极41、可动电极5、固定电极6及振荡电路14的组设置有2组的方面，与第1实施方式不同。301是构成容器1的下侧的形成基座的下部分，302是构成形成容器1的上侧的盖体的上部分。至于晶体板2及振荡电路14，对一组零件添加符号“A”，且对另一组零件添加符号“B”。图6中表示一侧的晶体板2，该图6作为从侧面观察的图而与图1相同。如果俯视观察图6的压力传感器的内部，则如图7所示般第1晶体板2A与第2晶体板2B横向平行地配置。

这些晶体板2A、晶体板2B为相同构造，如果对一方的晶体板2A进行说明，则在晶体板2A的一面侧(上表面侧)，宽度窄的引出电极32从一端侧向另一端侧延伸，且在该引出电极32的前端部以方形形状形成有一方的激振电极31。而且，在晶体板2A的另一面侧(下表面侧)，如图7及图9所示般与一方的激振电极31对向而形成有另一方的激振电极41，宽度窄的引出电极42朝向该激振电极41的晶体板2的前端侧延伸。进而，在该引出电极42的所述前端侧形成有短条状的可变电容形成用的可动电极5。这些电极31等是由导电性材料例如金属膜形成。在各个晶体板2A、晶体板2B的前端部的上表面侧设置有导电体8。此外，也在容器1的盖部的下表面侧与导电体8对向的位置，设置有导电体8。

与图1相同，在容器1的底部设置有包含凸圆状的晶体的突起部7，突起部7的横宽设定为与2片晶体板2A、晶体板2B的配置对应的大小。即，突起部7设定为：包含2片晶体板2A、晶体板2B的投影区域的大小。而且，如图8及图9所示般，在突起部7上，针对晶体板2A的可动电极5及晶体板2B的可动电极5，而均设置有短条状的固定电极6。另外，图7等中，优先考虑构造的容易理解性，因此，并未准确记载晶体板2A(2B)的挠曲形状，但在根据后述的尺寸来制作的情形时，如果晶体板2A(2B)振动过大，则与晶体板2A(2B)的前端相比的靠中央部与突起部7碰撞。

关于晶体板2及其周边部位，参照图10对各部的尺寸的一例进行说明。晶体板2的长度尺寸S及宽度尺寸分别为18mm及3mm。晶体板2的厚度为例如数μm。如果将晶体板2的一端侧的支撑面设定为与水平面平行，则在未施加有加速度而放置的状态下，成为因自重而挠曲的状态，其挠曲量d1为例如150μm左右，容器1的下部分的凹部空间的深度d0为例如175μm。此外，突起部7的高度尺寸为例如55μm～60μm左右。这些尺寸只不过为一例。

图11中表示第2实施方式的加速度检测装置的电路。此外，图12中表示加速度检测装置的一部分的外观。与第1实施方式不同的部分是：分别与第1晶体板2A及第2晶体板2B对应地连接有第1振荡电路14A及第2振荡电路14B，针对第1晶体板2A及第2晶体板2B而均形成有振荡环路，所述振荡环路包含：振荡电路14A(14B)、激振电极31、激振电极41、可动电极5及固定电极6。来自这些振荡电路14A、振荡电路14B的输出是被输送至频率信息检测部102，此处，检测来自各振荡电路14A、振荡电路14B的振荡频率的差分或频率的变化率的差。

频率的变化率为如下意思。在振荡电路14A中，如果将晶体板2A因自重而挠曲的基准状态下的频率称作基准频率，则在晶体板2A通过加速度而进一步挠曲从而使频率变化时，该频率的变化率为以频率的变化量/基准频率来表示的值，例如以ppb的单位表示。同样亦对晶体板2B运算频率的变化率，这些变化率的差分作为与频率对应的信息而输出至数据处理部101。数据处理部101中，预先将例如使变化率的差分与加速度的大小建立对应的数据存储在存储器(memory)中，可基于该数据与变化率的差分而检测加速度。

列举晶体板2A(2B)的挠曲量(晶体板2以一直线延伸的状态与挠曲时的前端部分的高度水平的差分)与频率的变化量的关系的一例，例如，如果晶体板2的前端以10^-5μm级(order)变化，则在振荡频率为70MHz的情形时，频率的变化量为0.65ppb。由此可准确地检测极小的外力、例如加速度。

根据第2实施方式，将晶体板2A及晶体板2B配置在相同的温度环境中，因此即便晶体板2A及晶体板2B各自的频率根据温度而变化，也可抵消该变化量，作为结果，可仅检测基于晶体板2A、晶体板2B的挠曲的频率的变化量，因此具有检测精度高的效果。

本发明的实施方式的加速度传感器也可构成为：将激振电极31、激振电极41形成在晶体板2的前端侧，且下表面侧的激振电极41兼用作可动电极5。上表面侧的激振电极31发挥防止晶体板2带电的导电体8的作用。

第3实施方式

作为第3实施方式的外力检测装置，也可利用多个部位支撑，来代替以悬臂进行支撑。作为其例，也可为如下构成：在例如使用玻璃等的陶瓷作为材质的长方体的容器1内部，圆板状的晶体板20被从四侧支撑。图13表示第3实施方式的外力检测装置的纵断侧视图，图14表示沿图13所示的外力检测装置中的C-C’切断的俯视图。

例如，容器1包含：基座16及盖部17。基座16构成为上方开口的箱型形状，沿侧面部的内周面在全周上设置有成为支撑部的台座19，从上方观察时形成为四边形的环状。如后述般在台座19上设置晶体板20之后，通过利用盖部17覆盖基座16的开口部，而成为密闭的容器1。在设置在四侧的台座19中的一方的台座19的上表面的固定晶体板20的位置，设置有导电路12。导电路12贯通容器1并向外部回绕。导电路12与设置在支撑容器1的绝缘基板13上的振荡电路14的一端连接。

晶体板20包含：圆板部21，从一片晶体切下而形成，成为设置有激振电极的主体部分，例如直径5mm，厚度0.02mm；以及支撑梁22，沿圆板部21的圆周方向从等间隔的4个部位呈放射状延伸。支撑梁22构成为宽度0.3mm的大致长方体状。如图15所示般，在各个支撑梁22上，设置有从侧面朝内侧以0.05mm的长度延伸的切口23。切口23是以：在支撑梁22的长度方向上以0.3mm间隔、且在左右两侧部相互错开的方式而设置，支撑梁22成为所谓的蛇腹状的构造。

在圆板部21的上表面侧及下表面侧，以成为与圆板部21同心的圆形而设置有激振电极31、激振电极41，各个激振电极31、激振电极41是以隔着圆板部21而相互对向的方式配置。各个激振电极31、激振电极41是以例如铬(Cr)与金(Au)的2层构造而形成为厚度0.1μm左右。带状的引出电极32是从晶体板20的上表面侧的激振电极31而延伸，引出电极32在沿1根支撑梁22的方向延伸之后，在支撑梁22的前端回折、并回绕至支撑梁22的下表面侧。

晶体板20将各个支撑梁22的前端部通过导电性黏着剂10，而固定在沿基座16的内侧面设置的台座19的上表面。借此，圆板部21由4根支撑梁22支撑在容器内，而成为与容器1的底面水平的姿势。回绕至支撑梁22的下表面的引出电极32，经由导电性黏着剂10而与设置在台座19上的导电路12连接。藉此，晶体板20的上表面侧的电极与振荡电路14的一端侧连接。

在形成容器1的基座16的底面部上，在与设置在晶体板20的下表面侧的激振电极41隔开间隙而对向的位置，设置有固定电极6。在盖部17的下表面侧的中央部，在与激振电极31隔开间隙而对向的位置，设置有导电体8。固定电极6经由引出电极15而与振荡电路14的另一端侧连接，该引出电极15经由绝缘基板13而布线。

第3实施方式中，设置在晶体板20的上表面的激振电极31成为一方的激振电极，设置在下表面的激振电极41成为另一方的激振电极。同时，上表面侧的激振电极31与设置在盖部17的下表面的导电体8，成为用以防止由静电引力所引起的吸附的导电体8，该静电引力通过晶体板20的带电而产生。设置在晶体板2的下表面侧的激振电极41，成为变更静电电容的可动电极，与设置在基座上的固定电极6一同构成可变电容。

如果对第3实施方式的外力检测装置施加外力，则如图16的虚线所示般，晶体板20的中央部挠曲，从而其高度位置变化。通过该挠曲量而使设置在晶体板20的中央部的激振电极41与固定电极6的距离变化，从而两电极41、电极6间的电容变化。该电容变化与晶体板20的变形表现为：晶体板20的振荡频率的变化。由此，可通过振荡电路检测外力的大小。此外，在晶体板20的中央部的上表面侧设置有激振电极31。此外，在与激振电极31对向的盖部17的下表面侧的中央部，设置有导电体8。因此，在晶体板20的上表面侧及盖部17的下表面侧的中央部不产生带电，从而不会产生如下情况，即：在晶体板20上通过弯曲而产生静电荷，且通过静电感应而也在与晶体板2对向的绝缘体即盖部17的下表面产生电荷，晶体板2与盖部17通过静电引力而相互吸引。

此外，支撑梁22的构造也可构成为：在上表面侧与下表面侧，以相互错开的方式形成有切口23的蛇腹状。此外，支撑梁22也可为2根，也可为3根以上。进而，主体部分也可为棱板状。

以上的本发明并不限定于测量加速度，也可应用于磁力测量、被测量物的倾斜程度测量、流体的流量测量、风速测量等。

例如，作为外力检测装置的例子，对测量磁力的情形时的构成例进行说明。构成为：在晶体板2、晶体板20中的可动电极5与激振电极41之间的部位形成磁性体的膜，当该磁性体位于磁场中时，晶体板2、晶体板20挠曲。磁性体的膜也可兼用作可动电极5与激振电极41。

进而此外，可将晶体板2、晶体板20暴露在气体或液体等流体中，且根据晶体板2、晶体板20的挠曲量而通过频率信息来检测流速。该情形时，晶体板2、晶体板20的厚度取决于流速的测量范围等。进而此外，本发明也可应用于测量重力的情形。

Claims

1.一种外力检测装置，检测作用于压电板的外力，其特征在于包括：

容器，包含绝缘体；

支撑部，用以在所述容器内支撑所述压电板；

一方的激振电极及另一方的激振电极，为使所述压电板振动而分别设置在所述压电板的一面侧及另一面侧；

振荡电路，与所述一方的激振电极电性连接；

固定电极，以与所述压电板分离且与所述可动电极对向的方式设置，并且与所述振荡电路连接，通过所述压电板的挠曲而使所述固定电极与所述可动电极之间的电容变化，由此形成可变电容；

导电体，设置在：所述压电板的与所述可动电极为相反侧的面、通过外力挠曲的部位与和所述部位对向的部位中的至少一者，且

形成有自所述振荡电路经过所述一方的激振电极、所述另一方的激振电极、所述可动电极及所述固定电极并返回至所述振荡电路的振荡环路，

由所述频率信息检测部检测出的频率信息是：用以对作用于所述压电板的外力进行评估的信息。

2.根据权利要求1所述的外力检测装置，其特征在于，

所述压电板形成为带状，且长度方向的一端侧由所述支撑部支撑，另一端侧为自由端。

3.根据权利要求1所述的外力检测装置，其特征在于，

所述压电板包括：主体部分以及支撑梁，

所述主体部分形成有可动电极，

所述支撑梁沿所述主体部分的周方向设置有多个，且分别向外侧伸出，并且由所述支撑部支撑。

4.根据权利要求3所述的外力检测装置，其特征在于，

所述多个支撑梁包括：相对于所述压电板的中心部而相互对向的2个支撑梁。

5.根据权利要求3所述的外力检测装置，其特征在于，

所述支撑梁形成有用以使所述压电板易于挠曲的切口。

6.根据权利要求5所述的外力检测装置，其特征在于，

所述切口中，从一方的边缘切入的切口、和从与所述一方的边缘对向的另一方的边缘切入的切口是：沿所述支撑梁的长度方向交替排列。

7.根据权利要求1所述的外力检测装置，其特征在于，

在所述压电板的与形成有所述可动电极的面为相反侧的面，设置有一方的激振电极，且所述可动电极兼用作另一方的激振电极。

8.根据权利要求1所述的外力检测装置，其特征在于，

所述导电体接地。

9.一种外力检测传感器，用于权利要求1所述的外力检测装置，其特征在于包括：

容器，包含绝缘体；

支撑部，用以在所述容器内支撑所述压电板；

固定电极，以与所述压电板分离且与所述可动电极对向的方式设置，并且与所述振荡电路连接，通过所述压电板的挠曲而使所述固定电极与所述可动电极之间的电容变化，由此形成可变电容；以及

导电体，设置在：所述压电板的与所述可动电极为相反侧的面、通过外力挠曲的部位与和所述部位对向的部位中的至少一者。