JP2000180466A

JP2000180466A - 直線加速度計

Info

Publication number: JP2000180466A
Application number: JP10361052A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kikuchi; 菊池　　尊行
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】音叉型振動片を使用した直線加速度センサーの
感度を向上させ得るような、あるいは、その測定誤差を
少なくできるような、新たな動作原理に基づく直線加速
度センサーを提供する。【解決手段】振動子は所定面内に延びる。振動子が、少
なくとも一対の音叉型振動片であって、無荷重時に所定
の共振周波数において共振する音叉型振動片９Ａ、９
Ｂ、音叉型振動片９Ａ、９Ｂの一方の端部２５を固定す
る固定部７、および音叉型振動片の他方の端部２６に連
結されている振動系２１を備えている。音叉型振動片の
共振周波数の変化を検出することによって、直線加速度
を算出するのに際して、振動系２１の内部に駆動振動Ｄ
を励振する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直線加速度を検出
するための直線加速度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５５−５１３２９号公報によれ
ば、一対の音叉型振動片によって振動子を作製し、振動
子を励振して各音叉型振動片を共振させ、この状態で音
叉型振動子の長手方向に応力を加え、応力を共振周波数
の変化に変換している。また、「Proceedings of the A
nnual Meeting: Institute of Navigation」Ｖｏｌ．４
９、１９９３年、第４０１−４０３頁の「Micromachine
d Quartz Sensors for Tactical Missions」によれば、
二対の音叉型振動片を同軸の方向に並べ、各音叉型振動
片の間に質量を挟んでいる。質量に対して、前記軸の方
向に直線加速度が加わると、一方の音叉型振動片の対に
は引張応力が加わり、他方の音叉型振動片の対には圧縮
応力が加わるので、各共振周波数はそれぞれ反対方向に
変化する。各音叉型振動片対の共振周波数の変化の差を
とることによって、直線加速度を一層正確に測定するこ
とを試みている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした音叉
型振動片を使用した直線加速度センサーの動作原理に
は、その感度を一層向上させるという観点からは、長期
間にわたって進歩が見られなかった。また、直線加速度
を測定するべき一方の軸方向とは垂直な他方の軸の方向
にも直線加速度が加わっているときには、直線加速度セ
ンサーの測定値に誤差が生じ，測定感度を低下させる。

【０００４】本発明の課題は、音叉型振動片を使用した
直線加速度センサーの感度を向上させ得るような、新た
な動作原理に基づく直線加速度センサーを提供すること
である。

【０００５】また、本発明の課題は、音叉型振動片を使
用した直線加速度センサーの測定誤差を少なくし、その
感度を向上させ得るような、新たな動作原理に基づく直
線加速度センサーを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、直線加速度を
検出するための直線加速度計であって、所定面内に延び
る振動子を備えており、振動子が、少なくとも一対の音
叉型振動片であって、無荷重時に所定の共振周波数にお
いて共振する音叉型振動片、これらの音叉型振動片の一
方の端部を固定する固定部、および音叉型振動片の他方
の端部に連結されている振動系を備えており、音叉型振
動片の共振周波数の変化を検出することによって直線加
速度を算出するのに際して、振動系の内部に駆動振動を
励振することを特徴とする。

【０００７】本発明者は、音叉型振動片を利用した直線
加速度センサーにおいて、その質量部の中に振動系を設
け、音叉型振動片の共振周波数の変化を測定する際に、
その振動系内に何らかの駆動振動を励振することによっ
て、感度を向上させ得ることを見いだした。

【０００８】図１の模式図を参照しつつ、本発明を説明
する。一対の音叉型振動片９Ａ、９Ｂからなる音叉型振
動子６の一方の端部２５は、固定部７Ａに対して固定さ
れており、固定部７Ａは何らかの固定手段８によって外
部の部材に固定されている。音叉型振動子６の他方の端
部２６は、振動系２１に対して連結されている。振動系
２１中には、何らかの振動片２２が包含されている。直
線加速度αを測定する際に、振動片２２に対して駆動振
動Ｄを励振する。

【０００９】本発明の好適形態においては、振動系内の
振動片２２が細長い振動片であり、駆動振動が、振動片
の所定面内の屈曲振動である。駆動振動が、所定面に対
して垂直方向の振動成分を含んでいると、音叉型振動片
にねじれ振動が励起されるので、クロストークが生じや
すくなる。

【００１０】本発明の好適形態においては、各対の音叉
型振動片が、直線加速度を測定するべき一方の軸に沿っ
て延びており、振動子の重心の両側にそれぞれ設けられ
ている。この場合には、各音叉型振動片の共振周波数の
変化の差をとることによって、一層正確な測定ができ
る。各音叉型振動片の各共振周波数およびその変化を検
出する際には、周波数カウンターの信号をデジタル演算
処理するか、あるいは、各音叉型振動片の各共振周波数
をｆ−ｖ変換し、各信号を差動増幅器によって処理す
る。

【００１１】図２は、この実施形態を模式的に図示する
正面図である。この振動子は、一対の音叉型振動片９
Ａ、９Ｂからなる音叉型振動子６Ａと、一対の音叉型振
動片９Ｃ、９Ｄからなる音叉型振動子６Ｂを備えてい
る。音叉型振動子６Ａと６Ｂとは、一方の軸（Ｘ軸）方
向に延びている。各音叉型振動片の各一方の端部２５に
各固定部７Ａ、７Ｂが連結されており、各他方の端部２
６に振動系２１が連結されている。１０Ａ、１０Ｂは空
隙部である。振動系２１の内部には、振動子全体の重心
ＧＯと、駆動振動Ｄの全体の重心Ｄとが存在しており、
両者は重なっている。

【００１２】特に好ましくは、更に、音叉型振動片の対
を、直線加速度を測定するべき他方の軸に沿って延びる
ように、振動子の重心の両側にそれぞれ設ける。これに
よって、所定面内の２軸に沿って直線加速度を測定でき
る。

【００１３】また、本発明は、直線加速度を検出するた
めの直線加速度計であって、所定面内に延びる振動子を
備えており、振動子が、無荷重時に所定の共振周波数に
おいて共振する少なくとも四対の音叉型振動片、各音叉
型振動片の一方の端部を固定する各固定部、および各音
叉型振動片の各他方の端部を連結する連結部を備えてお
り、音叉型振動片が、所定面内の一方の軸の方向に延び
る少なくとも二対の一方の音叉型振動片と所定面内の他
方の軸の方向に延びる少なくとも二対の他方の音叉型振
動片とを含んでおり、各音叉型振動片の各共振周波数の
変化を検出することによって一方の軸の方向の直線加速
度を算出するのに際して、各一方の音叉型振動片の各共
振周波数の差を、他方の音叉型振動片の各共振周波数の
差に応じて補正することを特徴とする。この連結部は、
前述したような駆動振動系を備えている。

【００１４】図３は、この実施形態を模式的に図示する
正面図である。この振動子は、一対の音叉型振動片９
Ａ、９Ｂからなる音叉型振動子６Ａ、一対の音叉型振動
片９Ｃ、９Ｄからなる音叉型振動子６Ｂ、音叉型振動片
９Ｅ、９Ｆからなる音叉型振動子６Ｃ、音叉型振動片９
Ｇ、９Ｈからなる音叉型振動子６Ｄを備えている。音叉
型振動子６Ａ、６Ｂは、一方の軸（Ｘ軸）方向に延びて
おり、音叉型振動片６Ｃ、６Ｄは、他方の軸（Ｙ軸）方
向に延びている。各音叉型振動片の各一方の端部２５に
各固定部７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄが連結されており、各
他方の端部２６に振動系２１が連結されている。１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは空隙部である。連結部２
１は、好ましくは前述した振動系からなる。

【００１５】こうしたセンサーの原理について述べる。
従来のセンサーでは、一方の軸の方向（図３におけるＸ
軸の方向）に音叉型振動片が延びており、この方向の直
線加速度を測定する。しかし、現実の直線加速度センサ
ーにおいては、Ｙ軸方向にも直線加速度が加わるが、こ
の方向の直線加速度によっても音叉型振動片の共振周波
数に変化が生ずる。理論的には、音叉型振動子がＸ軸に
対して完全に対称な形状を有している場合には、こうし
たクロストークノイズは生じないはずであるが、実際の
センサーでは、ある程度の製造時の誤差が生ずる。そし
て、本来測定するべきＸ軸方向の直線加速度に基づく共
振周波数の変化から、Ｙ軸方向の直線加速度に基づく共
振周波数の変化を分別する手段がないために、測定精度
が低下していた。

【００１６】これに対して、図３に示すように２軸方向
にそれぞれ音叉型振動子を設けた場合には、Ｘ軸方向の
直線加速度に基づく共振周波数の変化を、Ｙ軸方向、更
にはＺ軸方向の各直線加速度に基づく共振周波数の変化
から分別し、補正できることが判明した。この補正によ
って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各直線加速度を測定する際
の分解能を一層向上させ得る。

【００１７】例えば、各音叉型振動子６Ａ、６Ｂ、６
Ｃ、６Ｄの各共振周波数の変化をａ、ｂ、ｃ、ｄとす
る。理想的には、ａ−ｂがＸ軸方向の直線加速度に比例
し、ｃ−ｄがＹ軸方向の直線加速度に比例するはずであ
る。そして、Ｘ軸方向の直線加速度によって、音叉型振
動子６Ａと６Ｂとに対して、反対方向の応力が加わる。
従って、ａとｂとは異符号であるはずである。

【００１８】ところが、ａとｂとが共に正の値となった
り、共に負の値となったりした場合には、Ｘ軸方向の直
線加速度からは説明できないので、Ｙ軸方向の直線加速
度からのクロストークノイズが生じていることを判別で
きる。この場合には、クロストークノイズの発生量がｃ
−ｄに比例するので、ｃ−ｄに比例する適正な値をａ−
ｂに対して補正することによって、Ｘ軸方向の直線加速
度の一層正確な測定値が得られる。以上のプロセスは、
Ｙ軸方向の直線加速度を測定する際にも、まったく同様
に適用できる。

【００１９】また、ａ、ｂ、ｃ、ｄのすべての値が同じ
符号である場合がある。こうした現象は、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向の各直線加速度の変化によっては説明できないの
で、Ｚ軸方向の直線加速度に基づくクロストークノイズ
が発生していることが分かる。このクロストークノイズ
は、Ｘ軸、Ｙ軸方向の各音叉型振動子にすべて作用する
からである。ここで、各音叉型振動子６Ａ−６Ｄに対す
る、Ｚ軸方向の直線加速度に基づくクロストークノイズ
の大きさは、それぞれ異なっているはずである。従っ
て、予め、Ｘ軸、Ｙ軸方向の各直線加速度を０にした状
態で、Ｚ軸方向に直線加速度を加え、この際の各音叉型
振動子６Ａ−６Ｄからの各クロストークノイズを測定す
る。Ｚ軸方向の直線加速度は、種々変更する。そして、
Ｘ軸、Ｙ軸方向の直線加速度が０のときの、Ｚ軸方向の
各直線加速度に対する各クロストークノイズの値と、実
際のａ、ｂ、ｃ、ｄの測定値とを比較し、Ｚ軸方向の直
線加速度を算出する。

【００２０】本発明の振動子においては、駆動振動の全
体の重心ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍領域に位置し
ていることが好ましく、これによって直線加速度測定時
のクロストークノイズを最小限にできる。駆動振動の重
心ＧＤが、振動子の重心ＧＯの近傍領域に位置している
とは、具体的には、実質的に重心ＧＯ上に位置していて
もよいが、重心ＧＯから直径１ｍｍの円内に存在してい
ることを意味する。

【００２１】本発明の振動子は所定面内に延びている
が、これは厚さにして１ｍｍ以下の範囲内に振動子が形
成されている場合を含む。

【００２２】本発明の好適形態では、振動系内に、所定
面内で駆動振動および検出振動を生じさせ、回転角速度
を検出できる。この場合には、振動子の駆動振動および
検出振動、更に音叉型振動片の振動が、いずれも所定面
内で行われる。しかも、検出振動系には駆動振動の影響
が伝達されにくいので、検出信号に不可避的に発生して
いたノイズを、抑制ないし防止することができる。

【００２３】本発明の好適形態においては、連結部の中
に振動子の重心が位置しており、連結部の周縁から、駆
動振動系、検出振動系および音叉型振動子が延びてい
る。この実施形態について、図４の模式的正面図を参照
しつつ、説明する。

【００２４】例えば円形の連結部１からは、一方の軸
（Ｘ軸）の方向に延びるように、音叉型振動子６Ａ、６
Ｂが延びており、他方の軸（Ｙ軸）の方向に延びるよう
に、音叉型振動子６Ｃ、６Ｄが延びている。

【００２５】連結部１の周縁１ａから、駆動振動系２Ａ
と２Ｂ、および検出振動系３Ａ、３Ｂが放射状に突出し
ている。各空隙１０Ａ、１０Ｂに、それぞれ駆動振動系
２Ａ、２Ｂが設けられており、各空隙１０Ｃ、１０Ｄ
に、それぞれ検出振動系３Ａ、３Ｂが設けられている。
連結部１、駆動振動系２Ａ、２Ｂ、検出振動系３Ａ、３
Ｂによって、振動系２１Ａが構成されている。

【００２６】なお、図４、図５における各振動系２Ａ、
２Ｂ、３Ａ、３Ｂは、各振動系の具体的形態を図示する
ものではなく、各振動系を概念的に示すものである。こ
こで、Ｏは、回転軸Ｚと振動子の所定面との交点（回転
中心）である。ＧＯは、振動子の全体の重心（非振動
時）であり、ＧＤは、駆動振動の重心である。

【００２７】複数の駆動振動系、あるいは複数の検出振
動系は、それぞれ、重心ＧＯを中心として回転対称の位
置にあることが、比較的微小な検出振動への影響を抑制
できることから、好ましい。これは、重心ＧＯを中心と
して、各振動系がそれぞれ所定面内で同じ所定角度離れ
ている状態を意味する。従って、一つの振動系を所定面
内で所定角度回転させる操作を行うと、他の振動系の位
置に位置する。例えば、図４においては、駆動振動系２
Ａと２Ｂとは、１８０°離れているので、振動系２Ａを
１８０°回転させる操作を行うと、振動系２Ｂの位置に
くる。

【００２８】本例では、各駆動振動系中の振動片４Ａ，
４Ｂの振動は、主として径方向に振動する振動成分（矢
印Ａで示す）からなり、各検出振動系中の振動片５Ａ、
５Ｂの振動は、主として周方向に振動する振動成分（矢
印Ｂで示す）からなる。周方向に振動する振動成分と
は、振動子の重心ＧＯから見て所定面内で円周方向に振
動する振動成分のことを指している。径方向に振動する
成分とは、重心ＧＯからみて所定面内で円の直径方向に
振動する振動成分のことを指しており、つまり、重心Ｇ
Ｏに対して遠ざかる方向と近づく方向とに対して、交互
に振動する成分のことを言う。

【００２９】図５は、本発明の他の実施形態に係る振動
子を模式的に示す正面図である。図４に示した各部分と
同じ部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。本
例では連結部が枠部１１であり、枠部１１中に空隙１２
が設けられている。枠部１１の内側面１１ｂから、一方
の軸の方向に向かって、各駆動振動系２Ａ、２Ｂが延び
ており、他方の軸の方向に向かって、各検出振動系３
Ａ、３Ｂが延びている。枠部１１の外側面１１ａから、
一方の軸の方向に向かって、各音叉型振動片９Ａ、９
Ｂ、９Ｃ、９Ｄが延びており、他方の軸の方向に向かっ
て、各音叉型振動片９Ｅ、９Ｆ、９Ｇ、９Ｈが延びてい
る。連結部１１、駆動振動系２Ａ、２Ｂ、検出振動系３
Ａ、３Ｂによって、振動系２１Ｂが構成されている。

【００３０】図４、図５においては、回転中心（回転軸
と所定面との交点）Ｏが、振動子の重心ＧＯおよび駆動
振動の全体の重心ＧＤと一致しているが、回転中心Ｏが
振動子の重心とは一致していない場合も、更には回転中
心Ｏが振動子の外部に位置している場合も、本願発明の
振動子は有用である。なぜなら、振動子が回転している
ときに、回転中心Ｏと振動子の重心ＧＯとが一致してい
ない場合の振動子の各部分の変位は、回転中心Ｏが振動
子の重心ＧＯと一致している場合の振動子の各部分の変
位（回転による振動子の各部分の変位）と、振動子の各
部分の並進運動による変位とのベクトル和となる。そし
て、振動子の各部分の並進運動による変位については、
コリオリ力は働かないので、振動型ジャイロスコープに
よって検出することなく、消去できるからである。

【００３１】駆動振動系と検出振動系との一方における
径方向振動成分と周方向振動成分との振幅の大きさは、
１：０−３とすることが好ましく、１：０−１とするこ
とが更に好ましい。他方における径方向振動成分と周方
向振動成分との振幅の大きさは、０−１：５とすること
が好ましく、０−１：１０とすることが更に好ましい。
ただし、ここで言う各振動成分の各振幅は、対象とする
振動系内に存在する、逆向きの振動を互いに相殺しない
場合の各振動成分の各振幅を意味する。

【００３２】あるいは、駆動振動系と検出振動系との一
方における径方向振動成分と周方向振動成分との振幅の
大きさは、５：０−１とすることが好ましく、１０：０
−１とすることが更に好ましい。他方における径方向振
動成分と周方向振動成分との振幅の大きさは、０−１：
５とすることが好ましく、０−１：１０とすることが更
に好ましい。ただし、ここで言う各振動成分の各振幅
は、対象とする振動系内に存在する、逆向きの振動を互
いに相殺した後に残る各振動成分の各振幅を意味する。

【００３３】駆動振動系の駆動振動の周波数は、音叉型
振動片の共振周波数と異なっていることが、回転角速度
および直線加速度の測定精度を向上させる上で特に好ま
しい。この場合には、両者の差を１Ｈｚ以上とすること
が好ましい。

【００３４】各対の音叉型振動片は、互いに平行な平行
部分の他に、各平行部分に対して所定角度をもって交差
している傾斜部分を備えていることが好ましく、これに
よって直線加速度の測定感度が増加する。この観点から
は、平行部分と傾斜部分との角度は、３０度−６０度と
することが好ましい。

【００３５】本発明の振動子の変位は、所定面内で生ず
る。このため、振動子の全体を、同一の圧電単結晶によ
って形成することができる。この場合には、まず圧電単
結晶の薄板を作製し、この薄板をエッチング、研削によ
り加工することによって、振動子を作製できる。振動子
の各部分は、別の部材によってそれぞれ形成することも
できるが、一体で構成することが特に好ましい。

【００３６】また、振動子の材質は特に限定するもので
ないが、水晶、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ニオブ酸
リチウム−タンタル酸リチウム固溶体（Ｌｉ（Ｎｂ，Ｔ
ａ）Ｏ₃）単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイ
ト単結晶等からなる圧電単結晶を使用することが好まし
い。

【００３７】圧電単結晶を使用すると、検出感度を良好
にすることができるとともに、検出ノイズを小さくでき
る。しかも、圧電単結晶を使用すると、温度変化に対し
て特に鈍感な振動子を作製でき、このような振動子は、
温度安定性を必要とする車載用として好適である。

【００３８】即ち、振動子の全体が所定面内で振動する
ように設計されていることから、圧電単結晶のうち振動
周波数の温度変化がほとんどない結晶面のみを利用し
て、振動子を製造することができる。これによって、き
わめて温度安定性の高い直線加速度計を提供できる。

【００３９】本発明の振動子を圧電性材料によって形成
した場合には、この振動子に駆動電極および検出電極を
設ける。圧電性材料としては、圧電単結晶の他に、ＰＺ
Ｔ等の圧電セラミックスがある。

【００４０】本発明の直線加速度計を構成する振動子
は、前述した圧電材料や恒弾性合金の他に、シリコンマ
イクロマシンにおいて使用されるように、シリコン半導
体プロセスによって形成することもできる。この場合に
は、振動子を駆動する際には、静電力等を利用する。

【００４１】また、本発明の振動子を、エリンバー等の
恒弾性金属によって形成することもできる。この場合に
は、振動子の所定箇所に圧電体を取り付ける必要があ
る。

【００４２】図６は、本発明の一実施形態に係る圧電単
結晶製の振動子を備えた直線加速度計を、概略的に示す
正面図である。連結部１３は、振動子の重心ＧＯを中心
として、４回対称の正方形をしている。連結部１３の周
縁部１３ａから、四方に向かって、放射状に、二つの駆
動振動系２Ａ、２Ｂと検出振動系３Ａ、３Ｂとが突出し
ており、各振動系は互いに分離されている。駆動振動系
２Ａと２Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対称であり、
検出振動系３Ａと３Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対
称である。

【００４３】駆動振動系２Ａ、２Ｂは、連結部１３の周
縁部１３ａから突出する支持部１８と、支持部１８の先
端１８ｂ側から支持部に直交する方向に延びる屈曲振動
片４Ａ、４Ｂを備えている。各屈曲振動片４Ａ、４Ｂ
は、更に詳細には屈曲振動片１４Ａと１４Ｂ、および１
４Ｃと１４Ｄからなる。各屈曲振動片には、それぞれ駆
動電極１５が設けられている。検出振動系３Ａ、３Ｂ
は、細長い周方向屈曲振動片５Ａ、５Ｂからなり、各屈
曲振動片には検出電極１６が設けられている。

【００４４】連結部１３からは、更に、一方の軸（Ｘ
軸）の方向に延びるように、音叉型振動子６Ａ、６Ｂが
延びており、他方の軸（Ｙ軸）の方向に延びるように、
音叉型振動子６Ｃ、６Ｄが延びている。各音叉型振動子
は、それぞれ、音叉型振動片９Ｉと９Ｊ，９Ｋと９Ｌ，
９Ｍと９Ｎ，９Ｐと９Ｑとの各対の音叉型振動片を備え
ており、各対の音叉型振動片の端部に固定部７Ｅ，７
Ｆ，７Ｇ，７Ｈが結合されている。各固定部は、固定ピ
ン８Ａによって、図示しない固定部材に対して固定され
ている。

【００４５】各音叉型振動片９Ｉ、９Ｊ、９Ｍ、９Ｎ
は、それぞれ、平行部分９ｂ、および、平行部分９ｂと
連結部１３とを連結する傾斜部分９ａを備えている。各
音叉型振動片９Ｋ、９Ｌ、９Ｐ、９Ｑは、それぞれ、平
行部分９ｄ、および、平行部分９ｄと連結部１３とを連
結する傾斜部分９ｃを備えている。各対の音叉型振動片
の内側の空隙１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ内に、そ
れぞれ、各振動系２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂが設けられて
いる。

【００４６】駆動モードにおいては、各屈曲振動片１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが、支持部１８の先端部分
１８ｂ付近を中心として、矢印Ａのように屈曲振動す
る。検出モードにおいては、各支持部１８が、固定部１
８ａを中心として周方向に屈曲振動し、これに対応し
て、各検出振動系の各屈曲振動片５Ａ、５Ｂが、矢印Ｂ
のように屈曲振動する。連結部１３、駆動振動系２Ａ、
２Ｂ、検出振動系３Ａ、３Ｂによって、振動系２１Ｃが
構成されている。

【００４７】図７に示す振動子は、図５に示す振動子の
一層具体的な形態を例示するものである。図５に示した
構成部分については、同じ符号を付け、その説明は省略
する。枠部１１Ａの外側面１１ａから、一方の軸（Ｘ
軸）の方向に延びるように、音叉型振動子６Ａ、６Ｂが
延びており、他方の軸（Ｙ軸）の方向に延びるように、
音叉型振動子６Ｃ、６Ｄが延びている。各音叉型振動子
は、それぞれ、音叉型振動片９Ｒと９Ｓ，９Ｔと９Ｕ，
９Ｖと９Ｗ，９Ｘと９Ｙとの各対の音叉型振動片を備え
ており、各対の音叉型振動片の端部に固定部７Ｅ，７
Ｆ，７Ｇ，７Ｈが結合されている。各音叉型振動片９
Ｒ、９Ｓ、９Ｖ、９Ｗは、それぞれ、平行部分９ｆ、お
よび、平行部分９ｆと連結部１１Ａとを連結する傾斜部
分９ｅを備えている。各音叉型振動片９Ｔ、９Ｕ、９
Ｘ、９Ｙは、それぞれ、平行部分９ｈ、および、平行部
分９ｈと連結部１１Ａとを連結する傾斜部分９ｇを備え
ている。

【００４８】枠部１１Ａの内側面１１ｂから、一方の軸
の方向に向かって、二つの駆動振動系２Ａ、２Ｂが突出
しており、他方の軸の方向に向かって、二つの検出振動
系３Ａ、３Ｂが突出している。駆動振動系２Ａと２Ｂと
は重心ＧＯを中心として２回対称であり、検出振動系３
Ａと３Ｂとは重心ＧＯを中心として２回対称である。各
駆動振動系２Ａ、２Ｂは、連結部１１Ａの内側面１１ｂ
から突出する支持部１８と、支持部１８の先端１８ｂ側
から支持部に直交する方向に延びる屈曲振動片１４Ａ、
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを備えている。各検出振動系３
Ａ、３Ｂは、細長い周方向屈曲振動片５Ａ、５Ｂからな
る。枠部１１Ａ、駆動振動系２Ａ、２Ｂ、検出振動系３
Ａ、３Ｂによって、振動系２１Ｄが構成されている。

【００４９】駆動モードにおいては、各屈曲振動片１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが、支持部１８の先端部分
１８ｂ付近を中心として、矢印Ａのように屈曲振動す
る。検出モードにおいては、各支持部１８が、固定部１
８ａを中心として周方向に屈曲振動し、これに対応し
て、各検出振動系の各屈曲振動片５Ａ、５Ｂが、矢印Ｂ
のように屈曲振動する。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、音
叉型振動片を使用した直線加速度センサーの感度を向上
させ得るような、あるいは、その測定誤差を少なくでき
るような、新たな動作原理に基づく直線加速度センサー
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための模式図である。

【図２】本発明の一実施形態の原理を説明するための模
式図である。

【図３】Ｘ軸およびＹ軸方向にそれぞれ一対の音叉型振
動子を設けた場合の動作原理について説明するための模
式図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る振動子を模式的に示
す正面図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る振動子を模式的に
示す正面図である。

【図６】図４の振動子を更に具体化した振動子を模式的
に示す正面図である。

【図７】図５の振動子を更に具体化した振動子を模式的
に示す正面図である。

【符号の説明】

１、１３振動子の重心ＧＯがある連結部２Ａ、
２Ｂ駆動振動系３Ａ、３Ｂ検出振動系
４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、２２振動片６Ａ、６
Ｂ、６Ｃ、６Ｄ音叉型振動子７Ａ、７Ｂ、７
Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ固定部８
固定手段８Ａ固定用ピン９Ａ−９Ｙ音
叉型振動片１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ音叉
型振動片の空隙部１１、１１Ａ中空の枠部（中
空の連結部）１２枠部の空隙部１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ屈曲振動片１５駆動電極
１６検出電極１８支持部２１、２
１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ振動系２５音
叉型振動片の一方の端部２６音叉型振動子の他方
の端部Ａ、Ｄ駆動振動Ｂ検出振動

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線加速度を検出するための直線加速度計
であって、所定面内に延びる振動子を備えており、この振動子が、
少なくとも一対の音叉型振動片であって、無荷重時に所
定の共振周波数において共振する音叉型振動片、これら
の音叉型振動片の一方の端部を固定する固定部、および
前記音叉型振動片の他方の端部に連結されている振動系
を備えており、前記音叉型振動片の共振周波数の変化を
検出することによって前記直線加速度を算出するのに際
して、前記振動系の内部に駆動振動を励振することを特
徴とする、直線加速度計。
【請求項２】前記直線加速度計が、前記所定面内におけ
る一方の軸の方向の直線加速度を測定するものであり、
この一方の軸の方向に向かって延びる前記音叉型振動片
を少なくとも二対備えていることを特徴とする、請求項
１記載の直線加速度計。
【請求項３】前記振動系の内部に励振される前記駆動振
動の全体の重心が、前記一方の軸の方向に向かって延び
る二対の前記音叉型振動片の間にあることを特徴とす
る、請求項２記載の直線加速度計。
【請求項４】前記直線加速度計が、前記所定面内におけ
る他方の軸の方向の直線加速度を測定するものであり、
この他方の軸の方向に向かって延びる前記音叉型振動片
を少なくとも二対備えていることを特徴とする、請求項
２または３記載の直線加速度計。
【請求項５】前記振動系の内部に励振される前記駆動振
動の全体の重心が、前記一方の軸の方向に向かって延び
る前記各音叉型振動片および前記他方の軸の方向に向か
って延びる前記各音叉型振動片の間にあることを特徴と
する、請求項４記載の直線加速度計。
【請求項６】直線加速度を検出するための直線加速度計
であって、所定面内に延びる振動子を備えており、この振動子が、
無荷重時に所定の共振周波数において共振する少なくと
も四対の音叉型振動片、各音叉型振動片の一方の端部を
固定する各固定部、および前記各音叉型振動片の各他方
の端部を連結する連結部を備えており、前記音叉型振動
片が、前記所定面内の一方の軸の方向に延びる少なくと
も二対の一方の音叉型振動片と前記所定面内の他方の軸
の方向に延びる少なくとも二対の他方の音叉型振動片と
を含んでおり、各一方の音叉型振動片の各共振周波数の
変化を検出することによって前記一方の軸の方向の直線
加速度を算出するのに際して、各一方の音叉型振動片の
各共振周波数の差を、前記他方の音叉型振動片の各共振
周波数の差に応じて補正することを特徴とする、直線加
速度計。
【請求項７】各他方の音叉型振動片の各共振周波数の変
化を検出することによって前記他方の軸の方向の直線加
速度を算出するのに際して、前記の各他方の音叉型振動
片の各共振周波数の差を、前記一方の音叉型振動片の各
共振周波数の差に応じて補正することを特徴とする、請
求項６記載の直線加速度計。
【請求項８】各一方の音叉型振動片の各共振周波数およ
び各他方の音叉型振動片の各共振周波数から、前記所定
面に垂直な方向の直線加速度を算出することを特徴とす
る、請求項６または７記載の直線加速度計。
【請求項９】前記連結部に駆動振動系が設けられてお
り、前記音叉型振動片の共振周波数の変化を検出するこ
とによって前記直線加速度を算出するのに際して、前記
駆動振動系の内部に駆動振動を励振することを特徴とす
る、請求項６−９のいずれか一つの請求項に記載の直線
加速度計。
【請求項１０】前記振動系の前記駆動振動の全体の重心
が、前記振動子の重心の近傍にあることを特徴とする、
請求項１−９のいずれか一つの請求項に記載の直線加速
度計。
【請求項１１】前記駆動振動が、前記振動片の前記所定
面内の屈曲振動であることを特徴とする、請求項１−１
０のいずれか一つの請求項に記載の直線加速度計。