JP2000074938A - Piezoelectric three-axis acceleration sensor - Google Patents

Piezoelectric three-axis acceleration sensor

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JP2000074938A
JP2000074938A JP10248003A JP24800398A JP2000074938A JP 2000074938 A JP2000074938 A JP 2000074938A JP 10248003 A JP10248003 A JP 10248003A JP 24800398 A JP24800398 A JP 24800398A JP 2000074938 A JP2000074938 A JP 2000074938A
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JP
Japan
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axis acceleration
axis
weight
electrode
electrodes
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Withdrawn
Application number
JP10248003A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Nakamizo
佳幸 中溝
Tsutomu Sawai
努 澤井
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/084Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-axis acceleration sensor without any need for using a signal amplification circuit. SOLUTION: Electrodes DX1 and DX2 for detecting X-axis acceleration and electrodes DY1 and DY2 for detecting Y-axis acceleration are constituted of charge generation parts X21 and Y11 for generating a spontaneous polarization charge and load parts X22 and Y12 that become a load for the charge generation parts X21 and Y11. As a result, by reducing the output level of an acceleration signal that is outputted from the electrodes DX1 and DX2 for detecting X-axis acceleration and the electrodes DY1 and DY2 for detecting Y-axis acceleration, the level of an X-axis acceleration detection signal that is obtained from each electrode for detection and the levels of a Y-axis acceleration detection signal and a Z-axis acceleration detection signal are set essentially equally when an acceleration with the same size operates on a weight 3 in the directions of X, Y, and Z axes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
を利用して相互に直交するX軸方向,Y軸方向及びZ軸
方向の三軸の加速度を検出する圧電型三軸加速度センサ
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric type three-axis acceleration sensor for detecting three-axis accelerations in mutually orthogonal X-axis, Y-axis and Z-axis directions using piezoelectric ceramics. .

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来の圧電型三軸加速度センサ
で用いる圧電セラミックス基板101の表面上に形成す
る基本電極パターンを示している。本図に示すように、
圧電セラミックス基板101の一方の面上には、検出用
電極パターンE101 が形成されている。検出用電極パタ
ーンE101 は、X軸加速度検出用電極X1,X2とX軸
出力電極X3,X4とが接続線X5,X6によりそれぞ
れ直列に接続されたX軸方向電極パターンと、Y軸加速
度検出用電極Y1,Y2とY軸出力電極Y3,Y4とが
接続線Y5,Y6によりそれぞれ直列に接続されたY軸
方向電極パターンと、接続線Z6により相互に接続され
るZ軸加速度検出用電極Z1〜Z4とZ軸出力電極Z5
とが接続線Z7により接続されたZ軸方向電極パターン
とを含んでいる。圧電セラミックス基板101の裏面上
には図4(A)及び(B)の模式図に示すように、各加
速度検出用電極X1…に対向する対向電極パターンE10
2 が形成されている。また、圧電セラミックス基板10
1の裏面には接着剤層を介してダイアフラム102が接
合されており、このダイアフラムの裏面側の中央部分に
は円柱形または円筒形の重錘103が固定されている。
圧電セラミックス基板101の重錘103と対向する部
分には、図3に示すように円形の重錘対向領域101A
が形成される。そして、加速度が重錘103に作用した
ときに、圧電セラミックス基板101の重錘対向領域1
01Aの外側に応力が発生する応力発生領域(中間領
域)101Bが形成されるように圧電セラミックス基板
101は台座104に支持されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a basic electrode pattern formed on the surface of a piezoelectric ceramic substrate 101 used in a conventional piezoelectric type triaxial acceleration sensor. As shown in this figure,
On one surface of the piezoelectric ceramic substrate 101, a detection electrode pattern E101 is formed. The detection electrode pattern E101 includes an X-axis direction electrode pattern in which X-axis acceleration detection electrodes X1 and X2 and X-axis output electrodes X3 and X4 are connected in series by connection lines X5 and X6, respectively, and a Y-axis acceleration detection electrode pattern. The Y-axis direction electrode pattern in which the electrodes Y1, Y2 and the Y-axis output electrodes Y3, Y4 are connected in series by connection lines Y5, Y6, respectively, and the Z-axis acceleration detection electrodes Z1 to Z1 connected to each other by a connection line Z6. Z4 and Z-axis output electrode Z5
And the Z-axis direction electrode pattern connected by the connection line Z7. As shown in the schematic diagrams of FIGS. 4A and 4B, a counter electrode pattern E10 facing the acceleration detection electrodes X1.
2 is formed. Also, the piezoelectric ceramic substrate 10
A diaphragm 102 is bonded to the back surface of the diaphragm 1 via an adhesive layer, and a columnar or cylindrical weight 103 is fixed to a central portion on the back surface side of the diaphragm.
As shown in FIG. 3, a portion of the piezoelectric ceramic substrate 101 facing the weight 103 has a circular weight facing region 101A.
Is formed. When the acceleration acts on the weight 103, the weight facing region 1 of the piezoelectric ceramic substrate 101 is moved.
The piezoelectric ceramic substrate 101 is supported by the pedestal 104 such that a stress generating region (intermediate region) 101B in which stress is generated is formed outside 01A.

【0003】X軸加速度検出用電極X1,X2に対応す
る圧電セラミックス基板101の各部分は、各部分に同
種類の応力が発生したときに一方のX軸加速度検出用電
極X1と他方のX軸加速度検出用電極X2とにそれぞれ
逆極性の自発分極電荷が現れるように、予め分極処理が
施されている。またY軸加速度検出用電極Y1,Y2に
対応する圧電セラミックス基板101の各部分にも、各
部分に同種類の応力が発生したときに一方のY軸加速度
検出用電極Y1と他方のY軸加速度検出用電極Y2とに
それぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるように予め分極
処理が施されている。更に4つのZ軸加速度検出用電極
Z1〜Z4に対応する圧電セラミックス基板101の各
部分は、各部分に同種類の応力が発生したときにすべて
のZ軸加速度検出用電極に同じ極性の自発分極電荷が現
れるように予め分極処理が施されている。
Each part of the piezoelectric ceramic substrate 101 corresponding to the X-axis acceleration detecting electrodes X1 and X2 has one X-axis acceleration detecting electrode X1 and the other X-axis acceleration detecting element when the same kind of stress is generated in each part. The polarization processing is performed in advance so that spontaneous polarization charges of opposite polarities appear on the acceleration detection electrode X2. Also, when the same type of stress is applied to each part of the piezoelectric ceramic substrate 101 corresponding to the Y-axis acceleration detection electrodes Y1 and Y2, one Y-axis acceleration detection electrode Y1 and the other Y-axis acceleration The polarization processing is performed in advance so that spontaneous polarization charges of opposite polarities appear on the detection electrode Y2. Further, each part of the piezoelectric ceramic substrate 101 corresponding to the four Z-axis acceleration detecting electrodes Z1 to Z4 has spontaneous polarization of the same polarity applied to all the Z-axis acceleration detecting electrodes when the same type of stress is generated in each part. A polarization process has been performed in advance so that charges appear.

【0004】従来の圧電型三軸加速度センサでは、加速
度検出用電極X1,X2、Y1,Y2及びZ1〜Z4が
圧電セラミックス基板101の応力発生領域101Bに
対応する面上に重錘対向領域101Aを囲む環状の列を
なすように形成されている。そして、図4(A)に示す
ように、重錘103にX軸方向の加速度A1が作用した
ときには、重錘103の重心を中心として圧電セラミッ
クス基板101は点対称に変形する。この場合、X軸加
速度検出用電極X1の部分には、圧縮応力が発生し、X
軸加速度検出用電極X2の部分には引っ張り応力が発生
し、両検出用電極X1及びX2には同極性の自発分極電
荷(この場合はプラス)が現れる。X軸出力電極X3,
X4からはこれら同極性の自発分極電荷に基づく電流が
流れ出す。Y軸方向の加速度が作用した場合も同様にY
軸出力電極Y3,Y4から同極性の自発分極電荷が加算
された電荷に基づく電流が流れ出す。
In the conventional piezoelectric type triaxial acceleration sensor, the acceleration detecting electrodes X1, X2, Y1, Y2, and Z1 to Z4 form a weight facing region 101A on a surface of the piezoelectric ceramic substrate 101 corresponding to the stress generating region 101B. It is formed so as to form an annular row. Then, as shown in FIG. 4A, when an acceleration A1 in the X-axis direction acts on the weight 103, the piezoelectric ceramic substrate 101 is deformed point-symmetrically about the center of gravity of the weight 103. In this case, a compressive stress is generated at the X-axis acceleration detecting electrode X1 and X
Tensile stress is generated at the axial acceleration detection electrode X2, and spontaneous polarization charges (positive in this case) having the same polarity appear on both the detection electrodes X1 and X2. X-axis output electrode X3
A current based on these same-polarity spontaneous polarization charges flows from X4. Similarly, when acceleration in the Y-axis direction is applied,
A current based on the charge obtained by adding the spontaneous polarization charges of the same polarity flows out from the shaft output electrodes Y3 and Y4.

【0005】これに対して、図4(B)に示すように、
Z軸方向の加速度A2が重錘103に作用すると、Z軸
加速度検出用電極Z1,Z3…が配置された圧電セラミ
ックス基板101の部分の内部には、すべて引っ張り応
力が発生する。Z軸加速度検出用電極Z1,Z3…に対
応する圧電セラミックス基板の部分はすべて同極性に分
極処理されているため、すべてのZ軸加速度検出用電極
Z1,Z3…には同極性の分極電荷(この場合はプラ
ス)が現れて、Z軸加速度検出用電極Z1,Z3…に現
れた電荷が加算されてZ軸出力電極Z5から電流信号ま
たは電圧信号となって出力される。このようにして各出
力電極X3,X4,Y3,Y4,Z5から出力された電
流値または電圧値によって、三軸の加速度がそれぞれ検
出される。しかしながら、この種の圧電型三軸加速度セ
ンサでは、図4(A)に示すようにX軸方向またはY軸
方向の加速度が重錘103に作用した場合には、X軸加
速度検出用電極X1,X2またはY軸加速度検出用電極
Y1,Y2が形成された圧電セラミックス基板101の
部分に応力が集中しやすい。これに対して、図4(B)
に示すようにZ軸方向に同じ大きさの加速度が重錘10
3に作用したとき場合には、Z軸加速度検出用電極Z1
…が形成された圧電セラミックス基板101の部分には
応力が集中しにくい。そのため、同じ大きさの加速度を
検出する場合において、圧電型三軸加速度センサから得
られるX軸,Y軸、Z軸加速度信号のうち、Z軸加速度
信号(電圧または電流)だけが他の2つの加速度信号と
比べて小さくなる。そこで、従来では、センサに信号増
幅回路を設けてX軸,Y軸、Z軸加速度信号の大きさを
一致させていた。
On the other hand, as shown in FIG.
When the acceleration A2 in the Z-axis direction acts on the weight 103, a tensile stress is generated inside the portion of the piezoelectric ceramic substrate 101 on which the Z-axis acceleration detecting electrodes Z1, Z3,. Since the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the Z-axis acceleration detecting electrodes Z1, Z3,... Are all polarized to the same polarity, all the Z-axis acceleration detecting electrodes Z1, Z3,. .. Appear in this case, and the charges appearing on the Z-axis acceleration detecting electrodes Z1, Z3,... Are added and output as a current signal or a voltage signal from the Z-axis output electrode Z5. In this way, the triaxial acceleration is detected by the current value or the voltage value output from each of the output electrodes X3, X4, Y3, Y4, and Z5. However, in this type of piezoelectric triaxial acceleration sensor, when acceleration in the X-axis direction or the Y-axis direction acts on the weight 103 as shown in FIG. Stress tends to concentrate on the portion of the piezoelectric ceramic substrate 101 where the X2 or Y-axis acceleration detecting electrodes Y1 and Y2 are formed. On the other hand, FIG.
As shown in the figure, the acceleration of the same magnitude in the Z-axis direction
3, the Z-axis acceleration detecting electrode Z1
Are hardly concentrated on the portion of the piezoelectric ceramic substrate 101 where... Are formed. Therefore, when detecting accelerations of the same magnitude, only the Z-axis acceleration signal (voltage or current) of the X-, Y-, and Z-axis acceleration signals obtained from the piezoelectric three-axis acceleration sensor is the other two. It is smaller than the acceleration signal. Therefore, conventionally, a signal amplifying circuit is provided in the sensor to match the magnitudes of the X-axis, Y-axis, and Z-axis acceleration signals.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
に信号増幅回路を設けると、圧電型三軸加速度センサの
製造が繁雑になる上、圧電型三軸加速度センサの小形化
が阻害されるという問題があった。
However, if a signal amplification circuit is provided in the sensor, the production of the piezoelectric triaxial acceleration sensor becomes complicated, and the miniaturization of the piezoelectric triaxial acceleration sensor is hindered. there were.

【0007】本発明の目的は、信号増幅回路を用いる必
要のない圧電型三軸加速度センサを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a piezoelectric three-axis acceleration sensor that does not require the use of a signal amplification circuit.

【0008】本発明の他の目的は、増幅回路を用いると
しても、各方向の加速度信号に応じて増幅度を変える必
要がなく、増幅回路の構成及び設計が簡単になる圧電型
三軸加速度センサを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a piezoelectric three-axis acceleration sensor which does not need to change the degree of amplification according to the acceleration signal in each direction even if an amplifier circuit is used, thereby simplifying the configuration and design of the amplifier circuit. Is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の改良の対象とす
る圧電型三軸加速度センサは、相互に直交するX軸方
向,Y軸方向及びZ軸方向の三軸の加速度をそれぞれ検
出するための一対のX軸加速度検出用電極、一対のY軸
加速度検出用電極及び複数のZ軸加速度検出用電極を表
面上に有し且つ裏面上に各検出用電極と対向する1以上
の対向電極を有する圧電セラミックス基板と、表面に圧
電セラミックス基板の裏面が接合されたダイアフラム
と、ダイアフラムの裏面の中央部に設けられた重錘と、
重錘に加速度が作用したときに重錘の周囲にある圧電セ
ラミックス基板の部分に撓みが生じるようにダイアフラ
ムを支持するべースとを具備している。そして、一対の
X軸加速度検出用電極は重錘を間にしてX軸方向に並ん
で配置され、一対のX軸加速度検出用電極に対応する圧
電セラミックス基板の部分はそれぞれ逆極性に分極され
ている。また、一対のY軸加速度検出用電極は重錘を間
にしてY軸方向に並んで配置され、一対のY軸加速度検
出用電極に対応する圧電セラミックス基板の部分はそれ
ぞれ逆極性に分極されている。また、複数のZ軸加速度
検出用電極は重錘を間にして配置され、一対以上のZ軸
加速度検出用電極に対応する圧電セラミックス基板の部
分はそれぞれ同極性に分極されている。そして、X軸加
速度検出用電極,Y軸加速度検出用電極及びZ軸加速度
検出用電極は、重錘の変位により生じる圧電セラミック
ス基板の部分の撓みによって発生する自発分極電荷によ
りX軸加速度検出信号,Y軸加速度検出信号及びZ軸加
速度検出信号が得られるようにそれぞれ配置されてい
る。本発明では、重錘にX軸方向,Y軸方向及びZ軸方
向にそれぞれ同じ大きさの加速度が作用したときに、各
検出用電極から得られるX軸加速度検出信号、Y軸加速
度検出信号及びZ軸加速度検出信号のレベルが実質的に
等しくなるようにX軸加速度検出用電極,Y軸加速度検
出用電極及びZ軸加速度検出用電極の形状及び配置位置
を定める。
SUMMARY OF THE INVENTION A piezoelectric three-axis acceleration sensor to which the present invention is applied detects three-axis accelerations in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction which are orthogonal to each other. A pair of electrodes for X-axis acceleration detection, a pair of electrodes for Y-axis acceleration detection and a plurality of electrodes for Z-axis acceleration detection on the front surface, and one or more counter electrodes facing each detection electrode on the back surface. A piezoelectric ceramic substrate having, a diaphragm having a front surface joined to the back surface of the piezoelectric ceramic substrate, and a weight provided at the center of the back surface of the diaphragm,
A base supporting the diaphragm so that a portion of the piezoelectric ceramic substrate around the weight is bent when acceleration is applied to the weight. The pair of X-axis acceleration detecting electrodes are arranged side by side in the X-axis direction with a weight therebetween, and the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the pair of X-axis acceleration detecting electrodes are respectively polarized to opposite polarities. I have. The pair of Y-axis acceleration detecting electrodes are arranged side by side in the Y-axis direction with a weight therebetween, and the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the pair of Y-axis acceleration detecting electrodes are respectively polarized in opposite polarities. I have. Further, the plurality of Z-axis acceleration detecting electrodes are arranged with a weight therebetween, and the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the one or more pairs of Z-axis acceleration detecting electrodes are respectively polarized to the same polarity. The X-axis acceleration detecting electrode, the Y-axis acceleration detecting electrode, and the Z-axis acceleration detecting electrode generate an X-axis acceleration detecting signal by spontaneous polarization charges generated by bending of a portion of the piezoelectric ceramic substrate caused by displacement of the weight. They are arranged so that a Y-axis acceleration detection signal and a Z-axis acceleration detection signal can be obtained. In the present invention, when accelerations of the same magnitude act on the weight in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, an X-axis acceleration detection signal, a Y-axis acceleration detection signal, The shapes and arrangement positions of the X-axis acceleration detection electrode, the Y-axis acceleration detection electrode, and the Z-axis acceleration detection electrode are determined so that the levels of the Z-axis acceleration detection signals are substantially equal.

【0010】本発明のようにX軸加速度検出用電極,Y
軸加速度検出用電極及びZ軸加速度検出用電極の形状及
び配置位置を定めれば、1つのダイアフラムを用いて、
信号増幅回路を用いなくても、加速度信号の出力レベル
を一致させることができる圧電型三軸加速度センサを得
ることができる。また、X軸加速度信号,Y軸加速度信
号及びZ軸加速度信号の信号レベルを同じにできるの
で、増幅回路を用いるとしても、各方向の加速度信号に
応じて増幅度を変える必要がなくなり、増幅回路の構成
及び設計が簡単になる。
According to the present invention, the X-axis acceleration detecting electrode, Y
If the shape and arrangement position of the electrode for axis acceleration detection and the electrode for Z axis acceleration detection are determined, using one diaphragm,
It is possible to obtain a piezoelectric three-axis acceleration sensor that can match the output levels of acceleration signals without using a signal amplification circuit. Further, since the signal levels of the X-axis acceleration signal, the Y-axis acceleration signal, and the Z-axis acceleration signal can be made the same, even if an amplifier circuit is used, it is not necessary to change the degree of amplification according to the acceleration signal in each direction. Is simpler in structure and design.

【0011】ダイアフラム、重錘、ベース及び追加重錘
は一体に成形するのが好ましい。このようにすれば、各
部材を接着剤により接合する従来の加速度検出装置と異
なって、重錘、追加重錘及びベースをダイアフラムに確
実に結合できる。また、重錘及び追加重錘がダイアフラ
ムと一体成形されているため、重錘のダイアフラム及び
追加重錘に対する取付け位置を一定にでき、加速度検出
装置の測定精度の低下を抑制することができる。また、
加速度検出装置の部品点数が少なくなって、加速度検出
装置の製造が容易になる。
The diaphragm, the weight, the base and the additional weight are preferably formed integrally. In this way, unlike the conventional acceleration detecting device in which each member is joined by an adhesive, the weight, the additional weight, and the base can be securely connected to the diaphragm. Further, since the weight and the additional weight are integrally formed with the diaphragm, the mounting position of the weight with respect to the diaphragm and the additional weight can be made constant, and a decrease in the measurement accuracy of the acceleration detection device can be suppressed. Also,
The number of parts of the acceleration detection device is reduced, and the manufacture of the acceleration detection device is facilitated.

【0012】また、ダイアフラムを用いずに、圧電セラ
ミックス基板の裏面の中央部に重錘を直接接合し、圧電
セラミックス基板をべースで直接支持する圧電型三軸加
速度センサにも本発明を適用することができる。このよ
うにすれば、重錘の変位により圧電セラミックス基板が
直接撓む。そのため、重錘に作用した加速度によって生
じた重錘の変位による応力が圧電セラミックス基板内に
直接発生するため圧電型加速度センサの測定精度または
感度を高くできる。また、ダイアフラムを用いる必要が
ないので、部品点数を少なくできる。
The present invention is also applied to a piezoelectric type triaxial acceleration sensor in which a weight is directly joined to the center of the back surface of a piezoelectric ceramic substrate without using a diaphragm, and the piezoelectric ceramic substrate is directly supported by a base. can do. In this case, the piezoelectric ceramic substrate is directly bent by the displacement of the weight. Therefore, since the stress due to the displacement of the weight caused by the acceleration acting on the weight is directly generated in the piezoelectric ceramic substrate, the measurement accuracy or sensitivity of the piezoelectric acceleration sensor can be increased. Also, since there is no need to use a diaphragm, the number of parts can be reduced.

【0013】本発明のようにX軸加速度検出用電極,Y
軸加速度検出用電極及びZ軸加速度検出用電極の形状及
び配置位置を定めるには、種々の方法を採用することが
できる。例えば、X軸加速度検出用電極及びY軸加速度
検出用電極を自発分極電荷を発生する電荷発生部分と、
この電荷発生部分に対して負荷となる負荷部分とを有す
るように構成すればよい。このようにすれば、X軸加速
度検出用電極及びY軸加速度検出用電極に発生した自発
分極電荷の一部を各電極の負荷部分で消費させることが
できる。そのため、X軸加速度検出用電極及びY軸加速
度検出用電極から出力される加速度信号の出力レベルを
減少させて、Z軸加速度検出用電極から出力される加速
度信号の出力レベルと同じにできる。この場合、負荷部
分は、電荷発生部分の外側に位置して重錘と離れる方向
に延びるように構成すればよい。また、圧電セラミック
ス基板の重錘と対向する重錘対向領域の外側に位置する
応力発生領域上にX軸方向加速度検出用電極及びY軸方
向加速度検出用電極を形成し、重錘対向領域と応力発生
領域との境界部に仮想した境界線を跨ぐように重錘対向
領域と応力発生領域の上にZ軸方向加速度検出用電極を
形成してもよい。通常、重錘に各方向の加速度を作用さ
せた場合、重錘対向領域と応力発生領域との境界部に最
も大きな応力が発生し、境界部から径方向外側(応力発
生領域の外側)に離れるに従って応力は減少する。その
ため、上記のようにX軸加速度検出用電極及びY軸加速
度検出用電極を配置すれば、重錘に同じ大きさの加速度
が各方向に作用したときに、境界線を跨ぐように配置し
た場合よりも、X軸加速度検出用電極及びY軸加速度検
出用電極に発生する自発分極電荷の量は小さくなる。そ
の結果、X軸加速度検出用電極及びY軸加速度検出用電
極から出力される加速度信号の出力レベルと、Z軸加速
度検出用電極から出力される加速度信号の出力レベルと
を一致させることができる。
According to the present invention, the X-axis acceleration detecting electrode, Y
Various methods can be adopted to determine the shapes and the positions of the electrodes for detecting the axial acceleration and the electrodes for detecting the Z-axis acceleration. For example, an X-axis acceleration detection electrode and a Y-axis acceleration detection electrode are used to generate a spontaneously polarized electric charge.
What is necessary is just to comprise so that it may have a load part which becomes a load with respect to this charge generation part. In this way, a part of the spontaneous polarization charges generated in the X-axis acceleration detection electrode and the Y-axis acceleration detection electrode can be consumed by the load of each electrode. Therefore, the output level of the acceleration signal output from the X-axis acceleration detection electrode and the Y-axis acceleration detection electrode can be reduced to be the same as the output level of the acceleration signal output from the Z-axis acceleration detection electrode. In this case, the load portion may be configured to be located outside the charge generation portion and extend in a direction away from the weight. Further, an X-axis direction acceleration detection electrode and a Y-axis direction acceleration detection electrode are formed on a stress generating region located outside a weight facing region facing the weight of the piezoelectric ceramic substrate, and the weight facing region is formed with a stress. An electrode for acceleration detection in the Z-axis direction may be formed above the counterweight region and the stress generation region so as to straddle a virtual boundary line at the boundary with the generation region. Normally, when the acceleration in each direction is applied to the weight, the largest stress is generated at the boundary between the weight facing region and the stress generating region, and the radially outward (outside of the stress generating region) is separated from the boundary. The stress decreases in accordance with Therefore, if the X-axis acceleration detecting electrode and the Y-axis acceleration detecting electrode are arranged as described above, when the same magnitude of acceleration acts on the weight in each direction, the weight is arranged so as to straddle the boundary line. The amount of spontaneously polarized charges generated in the X-axis acceleration detection electrode and the Y-axis acceleration detection electrode is smaller than that in the first embodiment. As a result, the output level of the acceleration signal output from the X-axis acceleration detection electrode and the output level of the acceleration signal output from the Y-axis acceleration detection electrode can be matched with the output level of the acceleration signal output from the Z-axis acceleration detection electrode.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1(A)は、本発明の一実施の
形態の圧電型三軸加速度センサの概略平面図であり、図
1(B)は、図1(A)のB−B線断面図である。両図
に示すように、この圧電型三軸加速度センサは、ダイア
フラム1と、重錘3と、ベース5と、加速度検出素子7
とを備えている。なお、本図では、理解を容易にするた
め、加速度検出素子7の各部の厚みを誇張して描いてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic plan view of a piezoelectric triaxial acceleration sensor according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A. As shown in both figures, the piezoelectric triaxial acceleration sensor includes a diaphragm 1, a weight 3, a base 5, an acceleration detecting element 7,
And In the figure, the thickness of each part of the acceleration detecting element 7 is exaggerated for easy understanding.

【0015】ダイアフラム1,重錘3,ベース5は、真
鍮からなる金属材料により一体に成形されている。ダイ
アフラム1は、円板形状を有しており、0.1mmの厚
みを有している。重錘3は、円柱形状を有しており、そ
の軸線の延長部分がダイアフラム1の中心を通るように
ダイアフラム1の裏面の中央部に設けられている。ベー
ス5は重錘3を囲む筒形状を有しており、重錘3に加速
度が作用したときに重錘3の周囲にあるダイアフラム1
の部分に撓みが生じるようにダイアフラム1を支持して
いる。このベース5が取付部材9に接合されることによ
り、圧電型三軸加速度センサは取付部材9に固定されて
いる。本例では、真鍮からなる円柱状金属材料を用意
し、この円柱状金属材料に切削加工を施こしてダイアフ
ラム1,重錘3及びベース5を一体成形した。
The diaphragm 1, the weight 3, and the base 5 are integrally formed of a metal material made of brass. Diaphragm 1 has a disk shape and has a thickness of 0.1 mm. The weight 3 has a columnar shape, and is provided at the center of the rear surface of the diaphragm 1 so that the extension of the axis passes through the center of the diaphragm 1. The base 5 has a cylindrical shape surrounding the weight 3, and the diaphragm 1 around the weight 3 when acceleration acts on the weight 3.
The diaphragm 1 is supported so as to bend at the portion. When the base 5 is joined to the mounting member 9, the piezoelectric triaxial acceleration sensor is fixed to the mounting member 9. In this example, a cylindrical metal material made of brass was prepared, and the cylindrical metal material was subjected to cutting to integrally form the diaphragm 1, the weight 3, and the base 5.

【0016】加速度検出素子7は、圧電セラミックス基
板7aの表面に三軸加速度の検出用電極パターンE1 が
形成され、裏面に対向電極パターンE2 が形成されて構
成されている。圧電セラミックス基板7aの裏面及び対
向電極パターンE2 がエポキシ系の接着剤によりダイア
フラム1の表面に接合されて、加速度検出素子7はダイ
アフラム1に取り付けられている。
The acceleration detecting element 7 has a structure in which an electrode pattern E1 for detecting triaxial acceleration is formed on the front surface of a piezoelectric ceramic substrate 7a, and a counter electrode pattern E2 is formed on the back surface. The back surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a and the counter electrode pattern E2 are joined to the surface of the diaphragm 1 with an epoxy-based adhesive, and the acceleration detecting element 7 is attached to the diaphragm 1.

【0017】圧電セラミックス基板7aは、矩形の板形
状をなしており、内部に応力が加わると自発分極電荷が
発生するように加速度検出用電極DX1…に対応した部
分に分極処理が施されている。分極処理については後に
詳細に説明する。また、圧電セラミックス基板7aは、
重錘対向領域11Aと応力発生領域11Bとベース対向
領域11Cとを有している。重錘対向領域11Aは、圧
電セラミックス基板1の中心部において円形の形状を有
している。この重錘対向領域11Aに対応する部分に
は、重錘3が位置している。
The piezoelectric ceramic substrate 7a has a rectangular plate shape, and a portion corresponding to the acceleration detection electrodes DX1 is subjected to a polarization process so that spontaneous polarization charges are generated when stress is applied to the inside. . The polarization process will be described later in detail. Further, the piezoelectric ceramic substrate 7a
It has a weight facing region 11A, a stress generating region 11B, and a base facing region 11C. The weight facing region 11 </ b> A has a circular shape at the center of the piezoelectric ceramic substrate 1. The weight 3 is located in a portion corresponding to the weight facing region 11A.

【0018】応力発生領域11Bは、内周側応力発生領
域11B1 と外周側応力発生領域11B2 とを有してい
る。内周側応力発生領域11B1 は、重錘対向領域11
Aを囲む環状の形状を有している。この内周側応力発生
領域11B1 は、重錘3に対して圧電セラミックス基板
7aと平行な方向に加速度が作用すると、重錘3の重心
を中心として点対称に異なった状態(引っ張り応力が加
わった状態と、圧縮応力が加わった状態と)に変形す
る。また、重錘3に対して圧電セラミックス基板7aと
直交する方向に加速度が作用すると、内周側応力発生領
域11B1 の各部は同じ状態に変形する。外周側応力発
生領域11B2 は内周側応力発生領域11B1 を囲む環
状の形状を有している。この外周側応力発生領域11B
2 は、重錘3に対して圧電セラミックス基板1と直交す
る方向に加速度が作用すると、内周側応力発生領域11
B1 と異なった状態に変形する。
The stress generating region 11B has an inner peripheral stress generating region 11B1 and an outer peripheral stress generating region 11B2. The inner peripheral side stress generation region 11B1 is
It has an annular shape surrounding A. When an acceleration acts on the weight 3 in a direction parallel to the piezoelectric ceramic substrate 7a, the inner peripheral stress generation region 11B1 is different in a point-symmetrical manner with respect to the center of gravity of the weight 3 (tensile stress is applied). And a state in which compressive stress is applied). When an acceleration acts on the weight 3 in a direction orthogonal to the piezoelectric ceramic substrate 7a, each part of the inner peripheral side stress generating region 11B1 is deformed to the same state. The outer peripheral stress generating area 11B2 has an annular shape surrounding the inner peripheral stress generating area 11B1. This outer peripheral side stress generation region 11B
2, when an acceleration acts on the weight 3 in a direction orthogonal to the piezoelectric ceramic substrate 1,
Deforms to a state different from B1.

【0019】ベース対向領域11Cは、外周側応力発生
領域11B2 を囲む環状の形状を有している。このベー
ス対向領域11Cに対応する部分には、ベース5が位置
している。
The base facing region 11C has an annular shape surrounding the outer peripheral side stress generating region 11B2. The base 5 is located at a portion corresponding to the base facing region 11C.

【0020】圧電セラミックス基板7aの表面及び裏面
に形成された検出用電極パターンE1 及び対向電極パタ
ーンE2 は、いずれもスクリーン印刷により形成されて
いる。対向電極パターンE2 は、後に説明する検出用電
極パターンE1 の加速度検出用電極DX1,DX2,D
Y1,DY2,DZ1〜DZ4と対向する部分に形成さ
れている。そして、重錘3に作用する加速度に基づいて
ダイアフラム1が変形すると検出用電極パターンE1 の
加速度検出用電極DX1…と対向電極パターンE2 との
間に発生する自発分極電荷が変化して、三軸(X軸,Y
軸,Z軸)方向の加速度が電流または電圧の変化として
測定される。ここでいうX軸,Y軸,Z軸は互いに直交
する方向に延びる軸であり、X軸は仮想直線XLの方向
に延びており、Y軸は仮想直線YLの方向に延びてお
り、Z軸は圧電セラミックス基板7aの面方向と直交す
る方向に延びている。なお圧電セラミックスを用いたこ
のような圧電型三軸加速度センサの構成については、米
国特許第5,365,799号公報等の複数の公報に開
示されている。
The detection electrode pattern E1 and the counter electrode pattern E2 formed on the front and back surfaces of the piezoelectric ceramic substrate 7a are both formed by screen printing. The counter electrode pattern E2 is the acceleration detection electrodes DX1, DX2, D of the detection electrode pattern E1 described later.
Y1, DY2, DZ1 and DZ4 are formed at portions opposed to each other. When the diaphragm 1 is deformed based on the acceleration acting on the weight 3, the spontaneous polarization charge generated between the acceleration detecting electrode DX1 of the detecting electrode pattern E1 and the counter electrode pattern E2 changes, and the triaxial (X axis, Y
The acceleration in the (axis, Z-axis) direction is measured as a change in current or voltage. The X axis, the Y axis, and the Z axis are axes extending in directions orthogonal to each other, the X axis extends in the direction of the virtual straight line XL, the Y axis extends in the direction of the virtual straight line YL, and the Z axis. Extends in a direction perpendicular to the surface direction of the piezoelectric ceramic substrate 7a. The configuration of such a piezoelectric type triaxial acceleration sensor using piezoelectric ceramics is disclosed in a plurality of publications such as US Pat. No. 5,365,799.

【0021】検出用電極パターンE1 はX軸電極パター
ン13とY軸電極パターン15とZ軸電極パターン17
とを有している。X軸電極パターン13は、一対のX軸
加速度検出用電極DX1,DX2とX軸出力電極OXと
が接続線L1,L2により接続された構造を有してい
る。X軸加速度検出用電極DX1及びDX2は、銀ペー
ストを用いてスクリーン印刷により10μmの厚みに形
成されており、重錘3を間にして仮想直線XL方向に並
んで配置されている。また、X軸加速度検出用電極DX
1及びDX2は、大部分が内周側応力発生領域11B1
に対応する面上に位置するように形成されており、内周
側応力発生領域11B1 の内周に沿う縁部分が重錘対向
領域11A内に入り込んでいる。図1のDX2に付した
符号を用いてX軸加速度検出用電極の構成をより具体的
に説明すると、X軸加速度検出用電極DX2は、自発分
極電荷を発生する電荷発生部分X21と、電荷発生部分
X21に対して負荷となる負荷部分X22とを有してい
る。電荷発生部分X21は、重錘対向領域11Aと内周
側応力発生領域11B1 との境界部に仮想した境界線K
上を含む部分であり、負荷部分X22は、電荷発生部分
X21の外側に位置して重錘3と離れる方向に延びてい
る部分である。電荷発生部分X21で発生した自発分極
電荷の一部は負荷部分X22で消費される。そして、あ
る大きさの加速度がZ軸方向に作用したときZ軸加速度
検出用電極DZ1〜DZ4から得られる合成の信号(Z
軸加速度検出信号)のレベルが、それと同じ大きさの加
速度がX軸方向に作用したときにX軸加速度検出用電極
DX1,DX2から得られる合成の信号(X軸加速度検
出信号)のレベルと実質的に等しくなるように、負荷部
分X22の寸法及び形状は設計されている。
The detection electrode pattern E1 is composed of an X-axis electrode pattern 13, a Y-axis electrode pattern 15, and a Z-axis electrode pattern 17.
And The X-axis electrode pattern 13 has a structure in which a pair of X-axis acceleration detection electrodes DX1, DX2 and an X-axis output electrode OX are connected by connection lines L1, L2. The X-axis acceleration detecting electrodes DX1 and DX2 are formed to a thickness of 10 μm by screen printing using a silver paste, and are arranged side by side with the weight 3 in the virtual straight line XL direction. Also, the electrode DX for X-axis acceleration detection
1 and DX2 are mostly inner peripheral side stress generating regions 11B1
The edge portion along the inner periphery of the inner peripheral side stress generating region 11B1 enters the counterweight region 11A. The structure of the X-axis acceleration detecting electrode DX2 will be described in more detail with reference to DX2 in FIG. 1. The X-axis acceleration detecting electrode DX2 includes a charge generating portion X21 that generates spontaneously polarized charges, and a charge generating portion X21. A load portion X22 serving as a load is provided for the portion X21. The charge generation portion X21 is formed by a virtual boundary line K at the boundary between the weight facing region 11A and the inner peripheral side stress generation region 11B1.
The load portion X22 is a portion including the upper portion and located outside the charge generation portion X21 and extending in a direction away from the weight 3. Part of the spontaneous polarization charge generated in the charge generation portion X21 is consumed in the load portion X22. Then, when an acceleration of a certain magnitude acts in the Z-axis direction, a combined signal (Z) obtained from the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4.
The level of the X-axis acceleration detection signal) is substantially the same as the level of the composite signal (X-axis acceleration detection signal) obtained from the X-axis acceleration detection electrodes DX1 and DX2 when an acceleration of the same magnitude acts in the X-axis direction. The size and shape of the load portion X22 are designed so as to be substantially equal.

【0022】X軸出力電極OXはほぼ矩形形状を有して
おり、ベース対向領域11Cの外側にある圧電セラミッ
クス基板7aの外周縁部に位置するように形成されてい
る。Y軸電極パターン15は、一対のY軸加速度検出用
電極DY1,DY2とY軸出力電極OYとが接続線L3
〜L5により接続された構造を有している。Y軸加速度
検出用電極DY1及びDY2は、銀ペーストを用いてス
クリーン印刷により10μmの厚みに形成されており、
重錘3を間にして仮想直線YL方向に並んで配置されて
いる。Y軸加速度検出用電極DY1,DY2もX軸加速
度検出用電極DX1,DX2と同様な形状を有してお
り、大部分が内周側応力発生領域11B1 に対応する面
上に位置するように形成されており、内周側応力発生領
域11B1 の内周に沿う縁部分が重錘対向領域11A内
に入り込んでいる。図1のDY1に付した符号を用いて
Y軸加速度検出用電極の構成をより具体的に説明する
と、Y軸加速度検出用電極DY1もX軸加速度検出用電
極DX2と同様に自発分極電荷を発生する電荷発生部分
Y11と、電荷発生部分Y11に対して負荷となる負荷
部分Y12とを有している。そして、ある大きさの加速
度がZ軸方向に作用したときZ軸加速度検出用電極DZ
1〜DZ4から得られる合成の信号(Z軸加速度検出信
号)のレベルが、それと同じ大きさの加速度がY軸方向
に作用したときにY軸加速度検出用電極DY1,DY2
から得られる合成の信号(Y軸加速度検出信号)のレベ
ルと実質的に等しくなるように、負荷部分Y12の寸法
及び形状は設計されている。これにより、重錘3にX軸
方向,Y軸方向及びZ軸方向にそれぞれ同じ大きさの加
速度が作用したときに、各検出用電極から得られるそれ
ぞれ合成されたX軸加速度検出信号、Y軸加速度検出信
号及びZ軸加速度検出信号のレベルは実質的に等しくな
る。
The X-axis output electrode OX has a substantially rectangular shape, and is formed so as to be located on the outer peripheral edge of the piezoelectric ceramic substrate 7a outside the base facing region 11C. The Y-axis electrode pattern 15 includes a pair of Y-axis acceleration detection electrodes DY1 and DY2 and a Y-axis output electrode OY connected to a connection line L3.
To L5. The Y-axis acceleration detecting electrodes DY1 and DY2 are formed to a thickness of 10 μm by screen printing using a silver paste.
They are arranged side by side in the imaginary straight line YL direction with the weight 3 therebetween. The Y-axis acceleration detecting electrodes DY1 and DY2 also have the same shape as the X-axis acceleration detecting electrodes DX1 and DX2, and are formed so that most of them are located on the surface corresponding to the inner peripheral side stress generating region 11B1. The edge portion along the inner periphery of the inner peripheral side stress generation region 11B1 enters the counterweight region 11A. The configuration of the Y-axis acceleration detecting electrode will be described more specifically with reference to DY1 in FIG. 1. The Y-axis acceleration detecting electrode DY1 also generates spontaneous polarization charges similarly to the X-axis acceleration detecting electrode DX2. And a load portion Y12 acting as a load on the charge generation portion Y11. When an acceleration of a certain magnitude acts in the Z-axis direction, the Z-axis acceleration detecting electrode DZ
When the level of the combined signal (Z-axis acceleration detection signal) obtained from 1 to DZ4 is equal to the acceleration applied in the Y-axis direction, the Y-axis acceleration detection electrodes DY1, DY2
The size and shape of the load portion Y12 are designed so as to be substantially equal to the level of the combined signal (Y-axis acceleration detection signal) obtained from. Accordingly, when accelerations of the same magnitude act on the weight 3 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively, the synthesized X-axis acceleration detection signal obtained from each detection electrode, The levels of the acceleration detection signal and the Z-axis acceleration detection signal become substantially equal.

【0023】Y軸出力電極OYもX軸出力電極OXと同
様にほぼ矩形形状を有しており、ベース対向領域11C
の外側にある圧電セラミックス基板7aの外周縁部に位
置するようにX軸出力電極OXと並んで形成されてい
る。
The Y-axis output electrode OY also has a substantially rectangular shape like the X-axis output electrode OX, and has a base facing region 11C.
Are formed alongside the X-axis output electrode OX so as to be located at the outer peripheral edge of the piezoelectric ceramic substrate 7a outside the piezoelectric ceramic substrate 7a.

【0024】Z軸電極パターン17は、Z軸加速度検出
用電極DZ1,Z軸加速度検出用電極DZ2,Z軸加速
度検出用電極DZ3,Z軸加速度検出用電極DZ4,Z
軸出力電極OZが、これらの順に接続線L6〜L9によ
って直列に接続された構造を有している。4つのZ軸加
速度検出用電極DZ1〜DZ4は、銀ペーストを用いて
スクリーン印刷により10μmの厚みに形成されてお
り、矩形に近い形状を有している。Z軸加速度検出用電
極DZ1〜DZ4は、大部分が内周側応力発生領域11
B1 の内周部分に対応する面上に位置するように形成さ
れており、内周側応力発生領域11B1 の内周に沿う縁
部分が重錘対向領域11A内に入り込んでいる。またZ
軸加速度検出用電極DZ1〜DZ4は、X軸加速度検出
用電極DX2とY軸加速度検出用電極DY1との間,Y
軸加速度検出用電極DY1とX軸加速度検出用電極DX
1との間,X軸加速度検出用電極DX1とY軸加速度検
出用電極DY2との間,Y軸加速度検出用電極DY2と
X軸加速度検出用電極DX2との間の各中央部にそれぞ
れ配置されている。したがって、Z軸加速度検出用電極
DZ1〜DZ4は、それぞれ90度の間隔を隔てて配置
されることになる。
The Z-axis electrode pattern 17 includes a Z-axis acceleration detection electrode DZ1, a Z-axis acceleration detection electrode DZ2, a Z-axis acceleration detection electrode DZ3, and a Z-axis acceleration detection electrode DZ4, Z
The shaft output electrodes OZ have a structure in which they are connected in series in this order by connection lines L6 to L9. The four Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4 are formed to a thickness of 10 μm by screen printing using a silver paste, and have a shape close to a rectangle. Most of the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4
It is formed so as to be located on a surface corresponding to the inner peripheral portion of B1, and an edge portion along the inner periphery of the inner peripheral side stress generating region 11B1 enters the counterweight region 11A. Also Z
The electrodes DZ1 to DZ4 for detecting the axis acceleration are disposed between the electrode DX2 for detecting the X-axis acceleration and the electrode DY1 for detecting the Y-axis acceleration.
Axis acceleration detection electrode DY1 and X-axis acceleration detection electrode DX
1, between the X-axis acceleration detecting electrode DX1 and the Y-axis acceleration detecting electrode DY2, and between the Y-axis acceleration detecting electrode DY2 and the X-axis acceleration detecting electrode DX2. ing. Therefore, the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4 are arranged at intervals of 90 degrees.

【0025】Z軸出力電極OZもX軸出力電極OXと同
様にほぼ矩形形状を有しており、ベース対向領域11C
の外側にある圧電セラミックス基板7aの外周縁部に位
置するようにX軸出力電極OX及びY軸出力電極OYと
並んで形成されている。
The Z-axis output electrode OZ also has a substantially rectangular shape similarly to the X-axis output electrode OX.
Are formed side by side with the X-axis output electrode OX and the Y-axis output electrode OY so as to be located on the outer peripheral edge of the piezoelectric ceramic substrate 7a on the outside.

【0026】また、上記の各軸電極パターンの接続線L
3,L4,L5,L7と圧電セラミックス基板7aとの
間には低誘電率層LE1が形成され、接続線L2,L9
と圧電セラミックス基板7aとの間には低誘電率層LE
2が形成されている。低誘電率層LE1,LE2は、圧
電セラミックス基板7aよりも比誘電率が十分に小さい
ガラス及びエポキシ等の熱硬化性樹脂等を用いて形成さ
れている。これら低誘電率層LE1,LE2は、各接続
線L3…と対向電極パターンE2 との間の静電容量を小
さくして、各加速度検出用電極DX1…に発生する自発
分極電荷がこの静電容量に蓄積されるのを防ぐ役割を果
している。
The connection line L of each axis electrode pattern
3, L4, L5, L7 and the piezoelectric ceramic substrate 7a, a low dielectric constant layer LE1 is formed, and connection lines L2, L9
A low dielectric constant layer LE between the substrate and the piezoelectric ceramic substrate 7a.
2 are formed. The low dielectric constant layers LE1 and LE2 are formed using glass, a thermosetting resin such as epoxy, or the like having a relative dielectric constant sufficiently smaller than that of the piezoelectric ceramic substrate 7a. These low dielectric layers LE1 and LE2 reduce the capacitance between each connection line L3... And the counter electrode pattern E2, and the spontaneous polarization charges generated in the acceleration detection electrodes DX1. Plays a role in preventing accumulation in the

【0027】X軸加速度検出用電極DX1,DX2に対
応する圧電セラミックス基板7aの各部分には、各部分
に同種類の応力が発生したときに一方の側に位置するX
軸加速度検出用電極DX1と他方の側に位置するX軸加
速度検出用電極DX2とにそれぞれ逆極性の自発分極電
荷が現れるように分極処理が施されている。この例で
は、X軸加速度検出用電極DX1,DX2に対応する圧
電セラミックス基板7aの各部分に引っ張り応力が発生
したときに、X軸加速度検出用電極DX1にプラスの自
発分極電荷が現れ、X軸加速度検出用電極DX2にマイ
ナスの自発分極電荷が現れるように分極処理が施されて
いる。
Each portion of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the X-axis acceleration detecting electrodes DX1 and DX2 has an X-position which is located on one side when the same type of stress is generated in each portion.
The polarization processing is performed so that spontaneous polarization charges of opposite polarities appear on the axial acceleration detecting electrode DX1 and the X-axis acceleration detecting electrode DX2 located on the other side, respectively. In this example, when a tensile stress is generated in each portion of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the X-axis acceleration detection electrodes DX1 and DX2, a positive spontaneous polarization charge appears on the X-axis acceleration detection electrode DX1, and The polarization processing is performed so that a negative spontaneous polarization charge appears on the acceleration detection electrode DX2.

【0028】また、Y軸加速度検出用電極DY1,DY
2に対応する圧電セラミックス基板7aの各部分もX軸
加速度検出用電極DX1,DX2に対応する圧電セラミ
ックス基板7aの各部分と同様に、各部分に同種類の応
力が発生したときに一方の側に位置するY軸加速度検出
用電極DY1と他方の側に位置するY軸加速度検出用電
極DY2とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷が現れるよ
うに分極処理が施されている。この例では、Y軸加速度
検出用電極DY1,DY2に対応する圧電セラミックス
基板7aの各部分に引っ張り応力が発生したときに、Y
軸加速度検出用電極DY1にプラスの自発分極電荷が現
れ、Y軸加速度検出用電極DY2にマイナスの自発分極
電荷が現れるように分極処理を施した。
Further, the Y-axis acceleration detecting electrodes DY1, DY
Each of the portions of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the electrode 2 is also one side when the same type of stress is generated in each portion, similarly to the portions of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the X-axis acceleration detecting electrodes DX1 and DX2. Are polarized so that spontaneously polarized charges of opposite polarities appear on the Y-axis acceleration detecting electrode DY1 located on the other side and the Y-axis acceleration detecting electrode DY2 located on the other side. In this example, when a tensile stress is generated in each portion of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the Y-axis acceleration detection electrodes DY1 and DY2, the Y
The polarization processing was performed so that a positive spontaneous polarization charge appeared on the axis acceleration detection electrode DY1 and a negative spontaneous polarization charge appeared on the Y-axis acceleration detection electrode DY2.

【0029】また、Z軸加速度検出用電極DZ1〜DZ
4に対応する圧電セラミックス基板7aの各部分は、各
部分に同種類の応力が発生したときにすべてのZ軸加速
度検出用電極DZ1〜DZ4に同じ極性の自発分極電荷
が現れるように分極処理が施されている。この例では、
Z軸加速度検出用電極DZ1〜DZ4に対応する圧電セ
ラミックス基板5の部分に引っ張り応力が生じた際にZ
軸加速度検出用電極DZ1〜DZ4にプラスの自発分極
電荷が現れるように分極処理を施した。本例では、X軸
加速度検出用電極DX1,DX2、Y軸加速度検出用電
極DY1,DY2、Z軸加速度検出用電極DZ1〜DZ
4及び低誘電率層LE1,LE2をスクリーン印刷によ
り形成した後に、接続線L1〜L9を銀ペーストにより
スクリーン印刷により形成して検出用電極パターンE1
を形成した。また分極処理は、各加速度検出用電極DX
1…,低誘電率層LE1,LE2及び対向電極パターン
E2 を形成した後の接続線L1〜L9を形成する前の段
階で圧電セラミックス基板7aに直流電圧を印加するこ
とにより行った。
Also, the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ
Each of the portions of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to No. 4 is subjected to a polarization process so that spontaneous polarization charges of the same polarity appear on all the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4 when the same type of stress is generated in each portion. It has been subjected. In this example,
When a tensile stress is generated in the portion of the piezoelectric ceramic substrate 5 corresponding to the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4, Z
Polarization processing was performed so that positive spontaneous polarization charges appeared on the axial acceleration detection electrodes DZ1 to DZ4. In this example, the X-axis acceleration detecting electrodes DX1 and DX2, the Y-axis acceleration detecting electrodes DY1 and DY2, and the Z-axis acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ.
4 and the low dielectric constant layers LE1 and LE2 are formed by screen printing, and the connection lines L1 to L9 are formed by screen printing with silver paste to form the detection electrode pattern E1.
Was formed. In addition, the polarization process is performed for each acceleration detection electrode DX.
1, a DC voltage was applied to the piezoelectric ceramic substrate 7a at a stage before forming the connection lines L1 to L9 after forming the low dielectric layers LE1 and LE2 and the counter electrode pattern E2.

【0030】なお、本例ではダイアフラム1、重錘3及
びベース5を一体に成形したが、各部材を別部材で形成
しても構わない。また、図2に示すように、ダイアフラ
ムを用いずに、圧電セラミックス基板の裏面の中央部に
重錘を直接接合し、圧電セラミックス基板をべースで直
接支持する圧電型三軸加速度センサに、本例の電極配置
構造を採用してもよいのは勿論である。
In this embodiment, the diaphragm 1, the weight 3, and the base 5 are integrally formed. However, each member may be formed by another member. Also, as shown in FIG. 2, without using a diaphragm, a weight is directly joined to the center of the back surface of the piezoelectric ceramic substrate, and a piezoelectric type triaxial acceleration sensor that directly supports the piezoelectric ceramic substrate with a base is provided. Needless to say, the electrode arrangement structure of this example may be adopted.

【0031】図2(A)は、本発明の他の実施の形態の
圧電型三軸加速度センサの概略平面図であり、図2
(B)は、図2(A)のB−B線断面図である。本実施
の形態の圧電型三軸加速度センサは、重錘,ベース,X
軸加速度検出用電極及びY軸加速度検出用電極の構成が
図1に示す圧電型三軸加速度センサと異なっている。本
実施の形態の圧電型三軸加速度センサは、ダイアフラム
を用いずに、圧電セラミックス基板7aに重錘23及び
べース25を直接接合している。より具体的に説明する
と、重錘23は、円柱形状を有しており、真鍮等の金属
により形成されている。そして、中心線の延長部分が圧
電セラミックス基板7aの中心を通るように圧電セラミ
ックス基板7aの裏面の中央部にエポキシ系接着剤等の
適宜の接着剤により直接接合されている。また、ベース
5は、筒状を有しており、合成樹脂や金属により形成さ
れている。このベース5は、ケース等の取付部材9に固
定された状態で重錘3の変位を許容するように圧電セラ
ミックス基板7aに接着剤により直接接合されている。
FIG. 2A is a schematic plan view of a piezoelectric three-axis acceleration sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a sectional view taken along line BB of FIG. The piezoelectric three-axis acceleration sensor according to the present embodiment includes a weight, a base, X
The configuration of the electrode for detecting the axial acceleration and the electrode for detecting the Y-axis acceleration are different from those of the piezoelectric three-axis acceleration sensor shown in FIG. In the piezoelectric triaxial acceleration sensor according to the present embodiment, the weight 23 and the base 25 are directly joined to the piezoelectric ceramic substrate 7a without using a diaphragm. More specifically, the weight 23 has a columnar shape and is made of metal such as brass. The center line is directly joined to the center of the back surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a by an appropriate adhesive such as an epoxy adhesive so that the extension of the center line passes through the center of the piezoelectric ceramic substrate 7a. The base 5 has a cylindrical shape and is made of synthetic resin or metal. The base 5 is directly bonded to the piezoelectric ceramic substrate 7a by an adhesive so as to allow displacement of the weight 3 while being fixed to the mounting member 9 such as a case.

【0032】また、この圧電型三軸加速度センサのX軸
方向加速度検出用電極DX1´,DX2´及びY軸方向
加速度検出用電極DY1´,DY2´は、重錘対向領域
11A内に入り込むことなく、内周側応力発生領域11
B1 上のみに形成されている。これに対して、Z軸方向
加速度検出用電極DZ1〜DZ4は、図1に示す圧電型
三軸加速度センサと同様に重錘対向領域11Aと内周側
応力発生領域11B1との境界部に仮想した境界線Kを
跨ぐように重錘対向領域11A及び内周側応力発生領域
11B1 上に形成されている。通常、重錘3に各方向の
加速度を作用させた場合、境界部Kに最も大きな応力が
発生し、境界部Kから径方向外側(内周側応力発生領域
11B1 の外側)に離れるに従って応力は減少する。本
例では、この法則に従って、重錘3にX軸方向,Y軸方
向及びZ軸方向にそれぞれ同じ大きさの加速度が作用し
たときに、各検出用電極から得られるそれぞれ合成され
たX軸加速度検出信号、Y軸加速度検出信号及びZ軸加
速度検出信号のレベルは実質的に等しくなるように、X
軸方向加速度検出用電極DX1´,DX2´及びY軸方
向加速度検出用電極DY1´,DY2´の位置を定め
た。
The X-axis direction acceleration detecting electrodes DX1 'and DX2' and the Y-axis direction acceleration detecting electrodes DY1 'and DY2' of this piezoelectric three-axis acceleration sensor do not enter the weight-facing area 11A. , Inner peripheral side stress generating region 11
It is formed only on B1. On the other hand, the Z-axis direction acceleration detecting electrodes DZ1 to DZ4 are imagined at the boundary between the weight facing region 11A and the inner peripheral side stress generating region 11B1 similarly to the piezoelectric triaxial acceleration sensor shown in FIG. It is formed on the weight facing region 11A and the inner peripheral side stress generating region 11B1 so as to straddle the boundary line K. Normally, when the acceleration in each direction is applied to the weight 3, the largest stress is generated at the boundary K, and the stress increases as the distance from the boundary K to the outside in the radial direction (outside the inner circumferential side stress generation region 11B1). Decrease. In this example, according to this rule, when accelerations of the same magnitude act on the weight 3 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively, the combined X-axis acceleration obtained from each detection electrode The levels of the detection signal, the Y-axis acceleration detection signal, and the Z-axis acceleration detection signal are set so that X levels are substantially equal.
The positions of the axial acceleration detection electrodes DX1 'and DX2' and the Y-axis acceleration detection electrodes DY1 'and DY2' were determined.

【0033】なお、本例ではダイアフラムを用いない圧
電型三軸加速度センサに適用したが、本例の電極配置構
造を図1の例と同様にダイアフラムを用いる圧電型三軸
加速度センサにも採用できるのは勿論である。
Although the present embodiment is applied to a piezoelectric three-axis acceleration sensor that does not use a diaphragm, the electrode arrangement structure of the present embodiment can be applied to a piezoelectric three-axis acceleration sensor that uses a diaphragm as in the example of FIG. Of course.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、1つのダイアフラムを
用いて、信号増幅回路を用いなくても、加速度信号の出
力レベルを一致させることができる圧電型三軸加速度セ
ンサを得ることができる。また、X軸加速度信号,Y軸
加速度信号及びZ軸加速度信号の信号レベルを同じにで
きるので、増幅回路を用いるとしても、各方向の加速度
信号に応じて増幅度を変える必要がなくなるので、増幅
回路の構成及び設計が簡単になる。
According to the present invention, it is possible to obtain a piezoelectric type three-axis acceleration sensor that can match the output level of an acceleration signal using one diaphragm without using a signal amplification circuit. Further, since the signal levels of the X-axis acceleration signal, the Y-axis acceleration signal, and the Z-axis acceleration signal can be made the same, even if an amplifier circuit is used, it is not necessary to change the degree of amplification according to the acceleration signal in each direction. The circuit configuration and design are simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)は、本発明の一実施の形態の圧電型三軸
加速度センサの概略平面図であり、(B)は、図1
(A)のB−B線断面図である。
FIG. 1A is a schematic plan view of a piezoelectric three-axis acceleration sensor according to one embodiment of the present invention, and FIG.
It is a BB sectional view taken on the line of (A).

【図2】(A)は、本発明の他の実施の形態の圧電型三
軸加速度センサの概略平面図であり、(B)は、図2
(A)のB−B線断面図である。
FIG. 2A is a schematic plan view of a piezoelectric three-axis acceleration sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG.
It is a BB sectional view taken on the line of (A).

【図3】従来の圧電型三軸加速度センサで用いる圧電セ
ラミックス基板の表面上に形成する基本電極パターンを
示す図である。
FIG. 3 is a view showing a basic electrode pattern formed on the surface of a piezoelectric ceramic substrate used in a conventional piezoelectric three-axis acceleration sensor.

【図4】(A)は、従来の圧電型三軸加速度センサにお
いて、X軸方向の加速度が追加重錘に作用した場合のX
軸加速度検出用電極の自発分極電荷を説明するために用
いる図であり、(B)はZ軸方向の加速度が追加重錘に
作用した場合のZ軸加速度検出用電極の自発分極電荷を
説明するために用いる模式図である。
FIG. 4 (A) shows a conventional piezoelectric three-axis acceleration sensor when the acceleration in the X-axis direction acts on an additional weight;
It is a figure used for explaining the spontaneous polarization charge of the electrode for axial acceleration detection, (B) explains the spontaneous polarization charge of the electrode for Z-axis acceleration detection when acceleration in the Z-axis direction acts on an additional weight. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ダイアフラム 3 重錘 5 ベース 7 加速度検出素子 7a 圧電セラミックス基板 E1 検出用電極パターン E2 対向電極パターン DX1,DX2,DX1´,DX2´ X軸加速度検出
用電極 DY1,DY2,DY1´,DY2´ Y軸加速度検出
用電極 DZ1〜DZ4 Z軸加速度検出用電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm 3 Weight 5 Base 7 Acceleration detecting element 7a Piezoelectric ceramic substrate E1 Detecting electrode pattern E2 Opposing electrode pattern DX1, DX2, DX1 ', DX2' X-axis acceleration detecting electrodes DY1, DY2, DY1 ', DY2' Y-axis Electrode for acceleration detection DZ1 to DZ4 Z-axis acceleration detection electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相互に直交するX軸方向,Y軸方向及び
Z軸方向の三軸の加速度をそれぞれ検出するための一対
のX軸加速度検出用電極、一対のY軸加速度検出用電極
及び複数のZ軸加速度検出用電極を表面上に有し且つ裏
面上に前記各検出用電極と対向する1以上の対向電極を
有する圧電セラミックス基板と、 表面に前記圧電セラミックス基板の前記裏面が接合され
たダイアフラムと、 前記ダイアフラムの裏面の中央部に設けられた重錘と、 前記重錘に前記加速度が作用したときに前記重錘の周囲
にある前記圧電セラミックス基板の部分に撓みが生じる
ように前記ダイアフラムを支持するべースとを具備し、 前記一対のX軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
前記X軸方向に並んで配置され、前記一対のX軸加速度
検出用電極に対応する前記圧電セラミックス基板の部分
はそれぞれ逆極性に分極され、 前記一対のY軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
前記Y軸方向に並んで配置され、前記一対のY軸加速度
検出用電極に対応する前記圧電セラミックス基板の部分
はそれぞれ逆極性に分極され、 前記複数のZ軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
配置され、前記一対以上のZ軸加速度検出用電極に対応
する前記圧電セラミックス基板の部分はそれぞれ同極性
に分極され、 前記X軸加速度検出用電極,前記Y軸加速度検出用電極
及び前記Z軸加速度検出用電極は、前記重錘の変位によ
り生じる前記圧電セラミックス基板の前記部分の撓みに
よって発生する自発分極電荷によりX軸加速度検出信
号,Y軸加速度検出信号及びZ軸加速度検出信号が得ら
れるようにそれぞれ配置されている圧電型三軸加速度セ
ンサにおいて、 前記X軸加速度検出用電極,前記Y軸加速度検出用電極
及び前記Z軸加速度検出用電極の形状及び配置位置は、
前記重錘に前記X軸方向,前記Y軸方向及び前記Z軸方
向にそれぞれ同じ大きさの加速度が作用したときに、前
記各検出用電極から得られる前記X軸加速度検出信号、
前記Y軸加速度検出信号及び前記Z軸加速度検出信号の
レベルが実質的に等しくなるように定められていること
を特徴とする圧電型三軸加速度センサ。
1. A pair of X-axis acceleration detection electrodes, a pair of Y-axis acceleration detection electrodes, and a plurality of Y-axis acceleration detection electrodes for respectively detecting three-axis accelerations in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction orthogonal to each other. A piezoelectric ceramic substrate having a Z-axis acceleration detecting electrode on its front surface and having at least one counter electrode on its back surface facing each of the detecting electrodes, and the back surface of the piezoelectric ceramic substrate bonded to the front surface A diaphragm, a weight provided at the center of the back surface of the diaphragm, and the diaphragm such that when the acceleration acts on the weight, a portion of the piezoelectric ceramic substrate around the weight is bent. A pair of X-axis acceleration detecting electrodes are arranged side by side in the X-axis direction with the weight interposed therebetween, and correspond to the pair of X-axis acceleration detecting electrodes. The portions of the piezoelectric ceramic substrate are polarized in opposite polarities, and the pair of Y-axis acceleration detecting electrodes are arranged side by side in the Y-axis direction with the weight therebetween, and the pair of Y-axis acceleration detecting electrodes The portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the electrodes are respectively polarized in opposite polarities, and the plurality of Z-axis acceleration detecting electrodes are arranged with the weight therebetween, and correspond to the pair of or more Z-axis acceleration detecting electrodes. The portions of the piezoelectric ceramics substrate are polarized to have the same polarity, and the X-axis acceleration detecting electrode, the Y-axis acceleration detecting electrode, and the Z-axis acceleration detecting electrode are formed by the piezoelectric ceramics generated by displacement of the weight. An X-axis acceleration detection signal, a Y-axis acceleration detection signal, and a Z-axis acceleration detection signal are obtained by spontaneous polarization charges generated by bending of the portion of the substrate. In the piezoelectric type three-axis acceleration sensor arranged and arranged, the shape and arrangement position of the X-axis acceleration detection electrode, the Y-axis acceleration detection electrode, and the Z-axis acceleration detection electrode are as follows:
An X-axis acceleration detection signal obtained from each of the detection electrodes when acceleration of the same magnitude acts on the weight in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction;
A piezoelectric three-axis acceleration sensor, wherein the levels of the Y-axis acceleration detection signal and the Z-axis acceleration detection signal are determined to be substantially equal.
【請求項2】 前記ダイアフラム、前記重錘及び前記ベ
ースは、一体に成形されていることを特徴とする請求項
1に記載の圧電型三軸加速度センサ。
2. The piezoelectric three-axis acceleration sensor according to claim 1, wherein the diaphragm, the weight, and the base are integrally formed.
【請求項3】 相互に直交するX軸方向,Y軸方向及び
Z軸方向の三軸の加速度をそれぞれ検出するための一対
のX軸加速度検出用電極、一対のY軸加速度検出用電極
及び複数のZ軸加速度検出用電極を表面上に有し且つ裏
面上に前記各検出用電極と対向する1以上の対向電極を
有する圧電セラミックス基板と、 前記圧電セラミックス基板の裏面の中央部に設けられた
重錘と、 前記重錘に前記加速度が作用したときに前記重錘の周囲
にある前記圧電セラミックス基板の部分に撓みが生じる
ように前記圧電セラミックス基板を支持するべースとを
具備し、 前記一対のX軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
前記X軸方向に並んで配置され、前記一対のX軸加速度
検出用電極に対応する前記圧電セラミックス基板の部分
はそれぞれ逆極性に分極され、 前記一対のY軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
前記Y軸方向に並んで配置され、前記一対のY軸加速度
検出用電極に対応する前記圧電セラミックス基板の部分
はそれぞれ逆極性に分極され、 前記複数のZ軸加速度検出用電極は前記重錘を間にして
配置され、前記一対以上のZ軸加速度検出用電極に対応
する前記圧電セラミックス基板の部分はそれぞれ同極性
に分極され、 前記X軸加速度検出用電極,前記Y軸加速度検出用電極
及び前記Z軸加速度検出用電極は、前記重錘の変位によ
り生じる前記圧電セラミックス基板の前記部分の撓みに
よって発生する自発分極電荷によりX軸加速度検出信
号,Y軸加速度検出信号及びZ軸加速度検出信号が得ら
れるようにそれぞれ配置されている圧電型三軸加速度セ
ンサにおいて、 前記X軸加速度検出用電極,前記Y軸加速度検出用電極
及び前記Z軸加速度検出用電極の形状及び配置位置は、
前記重錘に前記X軸方向,前記Y軸方向及び前記Z軸方
向にそれぞれ同じ大きさの加速度が作用したときに、前
記各検出用電極から得られる前記X軸加速度検出信号、
前記Y軸加速度検出信号及び前記Z軸加速度検出信号の
レベルが実質的に等しくなるように定められていること
を特徴とする圧電型三軸加速度センサ。
3. A pair of X-axis acceleration detecting electrodes, a pair of Y-axis acceleration detecting electrodes, and a plurality of X-axis acceleration detecting electrodes for detecting three-axis accelerations in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction which are orthogonal to each other. A piezoelectric ceramic substrate having a Z-axis acceleration detection electrode on the front surface and having at least one counter electrode on the back surface facing each of the detection electrodes; and a piezoelectric ceramic substrate provided at the center of the back surface of the piezoelectric ceramic substrate. A weight, and a base that supports the piezoelectric ceramic substrate so that a portion of the piezoelectric ceramic substrate around the weight is bent when the acceleration acts on the weight. A pair of X-axis acceleration detecting electrodes are arranged side by side in the X-axis direction with the weight interposed therebetween, and portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the pair of X-axis acceleration detecting electrodes are separated into opposite polarities. The pair of Y-axis acceleration detection electrodes are arranged side by side in the Y-axis direction with the weight therebetween, and the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the pair of Y-axis acceleration detection electrodes are respectively The plurality of Z-axis acceleration detection electrodes are polarized with opposite polarities, and the plurality of Z-axis acceleration detection electrodes are disposed with the weight therebetween, and the portions of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the pair of or more Z-axis acceleration detection electrodes have the same polarity, respectively. The electrode for X-axis acceleration detection, the electrode for Y-axis acceleration detection, and the electrode for Z-axis acceleration detection are spontaneously polarized charges generated by bending of the portion of the piezoelectric ceramic substrate caused by displacement of the weight. Wherein the piezoelectric type three-axis acceleration sensor is arranged so as to obtain an X-axis acceleration detection signal, a Y-axis acceleration detection signal, and a Z-axis acceleration detection signal. The X-axis acceleration detection electrode, the Y-axis acceleration detection electrode, and the Z-axis acceleration detection electrode have the following shapes and arrangement positions:
An X-axis acceleration detection signal obtained from each of the detection electrodes when acceleration of the same magnitude acts on the weight in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction;
A piezoelectric three-axis acceleration sensor, wherein the levels of the Y-axis acceleration detection signal and the Z-axis acceleration detection signal are determined to be substantially equal.
【請求項4】 前記X軸加速度検出用電極及び前記Y軸
加速度検出用電極は、前記自発分極電荷を発生する電荷
発生部分と、前記電荷発生部分に対して負荷となる負荷
部分とを有していることを特徴とする請求項1または3
に記載の圧電型三軸加速度センサ。
4. The X-axis acceleration detecting electrode and the Y-axis acceleration detecting electrode have a charge generating portion for generating the spontaneously polarized charge and a load portion serving as a load on the charge generating portion. 4. The method according to claim 1, wherein
3. The piezoelectric three-axis acceleration sensor according to 1.
【請求項5】 前記負荷部分は、前記電荷発生部分の外
側に位置して前記重錘と離れる方向に延びていることを
特徴とする請求項4に記載の圧電型三軸加速度センサ。
5. The piezoelectric triaxial acceleration sensor according to claim 4, wherein the load portion is located outside the charge generation portion and extends in a direction away from the weight.
【請求項6】 前記X軸方向加速度検出用電極及び前記
Y軸方向加速度検出用電極は、前記圧電セラミックス基
板の前記重錘と対向する重錘対向領域の外側に位置する
応力発生領域上に形成され、 前記Z軸方向加速度検出用電極は、前記重錘対向領域と
前記応力発生領域との境界部に仮想した境界線を跨ぐよ
うに前記重錘対向領域と前記応力発生領域の上に形成さ
れていることを特徴とする請求項1または3に記載の圧
電型三軸加速度センサ。
6. The X-axis direction acceleration detection electrode and the Y-axis direction acceleration detection electrode are formed on a stress generating region located outside a weight facing region of the piezoelectric ceramic substrate facing the weight. The Z-axis direction acceleration detection electrode is formed on the weight opposing region and the stress generating region so as to straddle a boundary line imagined at a boundary between the weight opposing region and the stress generating region. The piezoelectric type three-axis acceleration sensor according to claim 1 or 3, wherein:
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