CN1856698A

CN1856698A - 振动传感器

Info

Publication number: CN1856698A
Application number: CNA2004800272528A
Authority: CN
Inventors: 安田护; 杉森康雄
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-11-01
Also published as: WO2005029012A1; CA2523141A1; JP2005098727A; TW200512437A; US20060150739A1; KR20050029687A; EP1666854A1; TWI238246B

Abstract

振动传感器(1)备有：在两侧的面上附设有重物(7a、7b)的振动电极(3)、和与振动电极(3)的一侧的面对置地配置的第1固定电极(2a)、及与振动电极(3)的另一侧的面对置地配置的第2固定电极(2b)，该振动传感器(1)输出基于因第1固定电极(2a)与振动电极(3)之间的静电电容的变化得到的信号和因第2固定电极(2b)与振动电极(3)之间的静电电容的变化得到的信号的振动信号。

Description

振动传感器

技术领域

本发明涉及输出基于因固定电极与同其对置配置的振动电极之间的静电电容的变化而得到的信号的振动信号的静电电容型振动传感器。

背景技术

在用于计步器、微小振动计、精密仪器用的振动传感器、照相机的防抖功能用振动传感器等的静电电容型振动传感器中，用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚苯硫醚(PPS)等薄膜构成与固定电极对置配置的振动电极，并且为了得到振幅较大的信号，将重物设在薄膜的不与固定电极对置的一侧的面上(参照例如专利文献1、专利文献2)。

专利文献1：特开昭59-79700号公报

专利文献2：特开平10-9944号公报

但是，在专利文献1和专利文献2所述的振动传感器中，为了得到振幅较大的信号，并为了使附设在振动电极上的重物良好地进行动作而使灵敏度良好，在重物与振动电极环之间和重物与电路基板之间设有比较大的间隙。因此，存在的缺点是，由于掉落下来时等的过大冲击造成的重物的剧烈的动作，频繁地引起振动电极的破损事故。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而作成的，其目的在于提供一种耐冲击性优良、且可得到较大的输出信号的振动传感器。

为了达到该目的，本发明的振动传感器的特征构成在于，备有：在两侧的面上附设有重物的振动电极，和与上述振动电极的一侧的面对置地配置的第1固定电极，及与上述振动电极的另一侧的面对置地配置的第2固定电极，输出基于因上述第1固定电极与上述振动电极之间的静电电容得到的信号和因上述第2固定电极与上述振动电极之间的静电电容的变化得到的信号的振动信号。

根据本特征构成，由于与振动电极的两个面对置地配置有固定电极，得到基于因各固定电极与振动电极之间的静电电容的变化得到的信号的振动信号，因此，与只相对于振动电极的一侧的面对置地配置有固定电极的现有振动传感器相比，相对于振动电极的同一位移，可以得到更高输出的振动信号。所以，可以缩小与固定电极之间的间隙而抑制重物的动作。另外，通过设置在两个面上的重物可使振动电极对应于各方向的振动平衡性良好地位移，因此，可有效地防止因重物的剧烈动作造成的振动电极的破损事故等。其结果，可以得到耐冲击性优良、且能得到大的输出信号的振动传感器。

本发明振动传感器的另一特征构成在于，在上述第1固定电极的与上述振动电极对置的面上的附设有第1驻极体部件，在上述第2固定电极的与上述振动电极对置的面上附设有具有与上述第1驻极体部件不同的极化电位的第2驻极体部件。

根据本特征构成，振动电极位移时，通过第1驻极体部件和第2驻极体部件，在振动电极上可得到在同一方向上变化的2个电压信号。因此，可以使只进行将在该振动电极上得到的电压信号放大并输出等振动信号的处理的电路结构简单。

另外，其它的特征构成在于，上述振动电极，在同一板部件上设置有狭缝，分割形成为振动膜部、固定部及弹性支承部，其中，振动膜部位于中央侧、且附设有上述重物；固定部位于周边侧；弹性支承部将上述振动膜部和上述固定部连结起来。

根据本特征构成，由于通过在振动电极上设置狭缝而形成的弹性支承部具有弹簧结构，因此，可以得到足够的振幅，可以得到较大的输出。特别是设成用等间隔配置的3点将振动膜部和固定部连结起来的3点支承结构时，可以平衡性良好地得到较大的输出。另外，由于从外部施加的冲击被弹簧结构的弹性支承部吸收，因此，可有效地防止振动电极产生变形，且还可使耐冲击性提高。

又，其它的特征构成在于，上述振动电极由不锈钢、42合金、钛-铜合金、铍-铜合金中的任一种材料构成。

即，根据本特征构成，由于用弯曲强度较强的材料代替现有的在PET或PPS等高分子上进行了金属蒸镀的振动膜，因此，相对于掉落下来时等的剧烈的摆动，可以有效地防止振动电极的破损。

附图说明

图1是表示本发明的振动传感器的一实施方式的剖面图。

图2是表示本发明的振动传感器的振动电极的一例的示意图。

图3是表示振动传感器及周边电路的布线图。

附图标记说明

1 振动传感器

2 固定电极

3 振动电极

4 驻极体部件

5 电极环

6 间隔件

7 重物

8 壳体部件

9 电路基板

10 放大电路

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的振动传感器的实施方式进行说明。

首先，对本发明的实施方式1进行说明。本发明的振动传感器1如图1所示，是推挽型的振动传感器，它具有：在两侧的面上附设有重物7a、7b的振动电极3，与振动电极3的一侧的面对置地配置的第1固定电极2a，以及与振动电极3的另一侧的面对置地配置的第2固定电极2b，以这样的方式构成，即，输出基于因第1固定电极2a与振动电极3之间的静电电容的变化得到的信号及因第2固定电极2b与振动电极3之间的静电电容的变化得到的信号的振动信号。

在此，在与振动电极3对置配置的第1固定电极2a及第2固定电极2b上分别附设有驻极体部件，这些驻极体部件可以以具有不同的极化电位(异极电位)的方式构成，也可以以具有相同的极化电位(同极电位)的方式构成。特别是在以具有不同的极化电位的方式构成的情况下，由于在振动电极3上，相对于振动电极3的同一位移可以得到在同一方向上变化的电压信号，因此，不需要用于得到振动信号的特别的运算电路，可以使电路构成简单。

在本实施方式中，在第1固定电极2a的与振动电极3对置的面上附设有第1驻极体部件4a，在第2固定电极2b的与振动电极3对置的面上附设有与第1驻极体部件4a具有不同的极化电位的第2驻极体部件4b。即，如图3所示，在第1驻极体部件4a上被赋予+的电位，在第2驻极体部件4b上被赋予-的电位，以相互具有不同的极化电位的方式构成。另外，在输出侧设有运算放大器作为将在振动电极3上所得到的电压信号放大的放大电路10。

振动电极3位移时，通过第1驻极体部件4a和第2驻极体部件4b，在振动电极3上，相对于振动电极3的同一位移，可以得到在同一方面上变化的电压信号，可以得到比现有的振动传感器高的输出(2倍)。详细地说，例如，振动电极3向第1驻极体部件4a一侧位移时，则因第1驻极体部件4a与振动电极3之间的静电电容的变化而可得到+的电压信号。同样，因第2驻极体部件4b与振动电极3之间的静电电容的变化也可得到+的电压信号。因此，振动电极3可以得到将通过第1驻极体部件4a和第2驻极体部件4b得到的电压信号加起来的振动信号。

在此，在本实施方式中，设成对第1驻极体部件4a赋予+的电位、对第2驻极体部件4b赋予-的电位的构成，但也可以设成对第1驻极体部件4a赋予-的电位、对第2驻极体部件4b赋予+的电位的构成。

另外，在以第1驻极体部件4a和第2驻极体部件4b具有相同的极化电位的方式构成的情况下，为了得到将各自的电压信号加起来的振动信号，构成相对于一个电压信号的倒相电路或对应于各自的电压信号的差分电路、和同步电路及加法电路等，这样，可以与以第1驻极体部件4a和第2驻极体部件4b具有不同的极化电位的方式构成的情况一样地得到振动信号。

本发明的振动传感器1的构造为：第1固定电极2a由在内表面上形成有第1驻极体部件4a的、截面呈コ字形的壳体部件8的底部部分构成，将环状的间隔件6a、电极环5a、振动电极3、电极环5b、间隔件6b、第2驻极体部件4b、第2固定电极2b依次重叠在该壳体部件8的底部上之后，用信号处理用的电路基板9作为盖，固定在壳体部件8上，便组装成振动传感器1。

第1固定电极2a通过壳体部件8与电路基板9连接，振动电极3通过电极环5a和电极环5b与电路基板9连接。

在本实施方式中，第2固定电极2b与连接部件一体形成，该连接部件将第2固定电极2b连接在配置在其背部的信号处理用的电路基板9上。

振动电极3由例如不锈钢构成。另外，振动电极3如图2所示，在同一板部件上设有狭缝3a，分割形成的振动膜部3b、固定部3c及弹性支承部3d，其中，振动膜部3b位于中央侧且附设有重物7a、7b，固定部3c位于周边侧，弹性支承部3d将振动膜部3b和固定部3c连结起来，该振动电极3可通过冲压加工和蚀刻等简单地作成。

在本实施方式中，弹性支承部3d形成为圆弧状的宽度窄的形式，其一端侧与振动膜部3b连接、且另一端侧与固定部3c连接，具有弹簧结构。另外，由于采取将3个同一形状的弹性支承部3d等间隔地配置在振动膜部3b外周的3点支承结构，因此，使振动膜部3b的位移增大，从而可以增大传感器输出。

重物7a、7b由例如不锈钢构成，在振动电极3两面的相互对应的位置上通过导电性粘接剂或焊接而与振动电极3连接(点连接)。将这两个重物7a、7b和振动电极3一体化了的部件的重心，位于构成振动电极3的膜面上。因此，即使在重物7a、7b在振动电极3的周向或斜向等各种方向上振动的情况下，振动电极3也不会向面外扭曲变形。并且，由于可平衡性良好地位移，因此，可准确地识别静电电容的变化，可以有效地防止因重物7a、7b的剧烈动作而造成的振动电极3的破损事故等。

另外，在用导电性粘接剂固定重物7a、7b的情况下，可以利用两个重物7a、7b的外侧表面作为振动电极3。所以，可以缩小振动电极3与两个固定电极的间隔，从而，容易设定振动电极3与两个固定电极的距离。

在本实施方式中，将重物7a的高度设定成与电极环5a的高度相同。因此，为了确保重物7a与第1驻极体部件4a的间隔，在电极环5a与第1驻极体部件4a之间设置了间隔件6a。同样，将重物7b的高度设定成与电极环5b的中央侧的高度相同，为了取得重物7b与第2驻极体部件4b的间隔，在电极环5b的中央侧与第2驻极体部件4b之间设置了间隔件6b。间隔件6a和间隔件6b的高度设定为20μm至30μm。

在本实施方式中，用不锈钢构成振动电极3，但考虑到耐疲劳性，也可以用42合金、钛-铜合金、铍-铜合金中的任一种材料构成。另外，重物7a、7b，为了获得更大的振幅，也可以采用钨或金等。

工业实用性

作为计步器、微小振动计、精密仪器用的振动传感器、照相机的防抖功能用的振动传感器等是有用的。

Claims

1.一种振动传感器，备有：在两侧的面上附设有重物的振动电极、与上述振动电极的一侧的面对置地配置的第1固定电极、与上述振动电极的另一侧的面对置地配置的第2固定电极，

输出基于因上述第1固定电极与上述振动电极之间的静电电容的变化得到的信号、和因上述第2固定电极与上述振动电极之间的静电电容的变化得到的信号的振动信号。

2.根据权利要求1所述的振动传感器，

在上述第1固定电极的与上述振动电极对置的面上附设有第1驻极体部件，在上述第2固定电极的与上述振动电极对置的面上附设有具有与上述第1驻极体部件不同的极化电位的第2驻极体部件。

3.根据权利要求1所述的振动传感器，上述振动电极，在同一板部件上设置有狭缝，分割形成为振动膜部、固定部及弹性支承部，其中，振动膜部位于中央侧、且附设有上述重物；固定部位于周边侧；弹性支承部将上述振动膜部和上述固定部连结起来。

4.根据权利要求1所述的振动传感器，上述振动电极由不锈钢、42合金、钛-铜合金、铍-铜合金中的任一种材料构成。