JP2000206140A - 圧電形加速度センサ - Google Patents
圧電形加速度センサInfo
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- JP2000206140A JP2000206140A JP11002110A JP211099A JP2000206140A JP 2000206140 A JP2000206140 A JP 2000206140A JP 11002110 A JP11002110 A JP 11002110A JP 211099 A JP211099 A JP 211099A JP 2000206140 A JP2000206140 A JP 2000206140A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 三方向の加速度を高精度に検出できる圧電式
加速度センサを提供する。 【解決手段】 測定対象面に固定される支持部材１と、
分極方向を同一方向とすると共に極性を逆にして電極部
材２ｂを挟持する一対の板状剪断形圧電素子２ａの一側
面に質量体２ｃを配置した３つの受感部２ｘ，２ｙ，２
ｚを備え、質量体２ｃを外側に位置させると共に、３つ
の受感部２ｘ，２ｙ，２ｚをそれぞれの分極方向が互い
に直交するように支持部材１に固定した。
加速度センサを提供する。 【解決手段】 測定対象面に固定される支持部材１と、
分極方向を同一方向とすると共に極性を逆にして電極部
材２ｂを挟持する一対の板状剪断形圧電素子２ａの一側
面に質量体２ｃを配置した３つの受感部２ｘ，２ｙ，２
ｚを備え、質量体２ｃを外側に位置させると共に、３つ
の受感部２ｘ，２ｙ，２ｚをそれぞれの分極方向が互い
に直交するように支持部材１に固定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三方向の加速度を
検出する圧電形加速度センサに関する。
検出する圧電形加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の圧電形加速度センサとし
ては、特許第２５８１９０１号公報に記載のものが知ら
れている。この加速度センサは、図６に示すように、支
持柱１００の４つの側面に板状剪断形圧電素子１０１を
積層配置または単体で配置している。これらの板状剪断
形圧電素子１０１は、支持柱１００の４つの側面と４つ
の質量体１０２との間に挟み込んで保持されている。板
状剪断形圧電素子１０１を積層配置する場合は２枚の圧
電素子の間に絶縁部材１０３が挟み込まれている。
ては、特許第２５８１９０１号公報に記載のものが知ら
れている。この加速度センサは、図６に示すように、支
持柱１００の４つの側面に板状剪断形圧電素子１０１を
積層配置または単体で配置している。これらの板状剪断
形圧電素子１０１は、支持柱１００の４つの側面と４つ
の質量体１０２との間に挟み込んで保持されている。板
状剪断形圧電素子１０１を積層配置する場合は２枚の圧
電素子の間に絶縁部材１０３が挟み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の三方向
圧電形加速度センサには、次に列記する問題点があっ
た。（１）板状剪断形圧電素子１０１を積層配置する場
合、２枚の圧電素子１０１の間に絶縁部材１０３を挟ん
でいるので、この絶縁部材１０３の絶縁抵抗が低下する
と、これらの圧電素子１０１が担う検出方向の出力にお
いて、Ｓ／Ｎ比が低下する。 （２）質量体１０２が接地されていないので、４つの圧
電素子１０１は外来ノイズの影響を受けやすくなり、外
来ノイズがあるとき、Ｓ／Ｎ比が低下する。
圧電形加速度センサには、次に列記する問題点があっ
た。（１）板状剪断形圧電素子１０１を積層配置する場
合、２枚の圧電素子１０１の間に絶縁部材１０３を挟ん
でいるので、この絶縁部材１０３の絶縁抵抗が低下する
と、これらの圧電素子１０１が担う検出方向の出力にお
いて、Ｓ／Ｎ比が低下する。 （２）質量体１０２が接地されていないので、４つの圧
電素子１０１は外来ノイズの影響を受けやすくなり、外
来ノイズがあるとき、Ｓ／Ｎ比が低下する。
【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、三方向の加速度を高精度に検出できる圧電式加
速度センサを提供しようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、三方向の加速度を高精度に検出できる圧電式加
速度センサを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、測定対象面に固定される支持部材と、分極方向
を同一方向とすると共に極性を逆にして電極部材を挟持
する一対の板状剪断形圧電素子の一側面に質量体を配置
した３つの受感部を備え、前記質量体を外側に位置させ
ると共に、３つの受感部をそれぞれの分極方向が互いに
直交するように前記支持部材に固定したものである。
発明は、測定対象面に固定される支持部材と、分極方向
を同一方向とすると共に極性を逆にして電極部材を挟持
する一対の板状剪断形圧電素子の一側面に質量体を配置
した３つの受感部を備え、前記質量体を外側に位置させ
ると共に、３つの受感部をそれぞれの分極方向が互いに
直交するように前記支持部材に固定したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
圧電形加速度センサの上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断
面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は板状剪断形
圧電素子の斜視図、図５は本発明の他の実施の形態を示
す圧電形加速度センサの側面図（ａ）と側面図（ａ）の
Ｃ−Ｃ線断面図（ｂ）である。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
圧電形加速度センサの上面図、図２は図１のＡ−Ａ線断
面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は板状剪断形
圧電素子の斜視図、図５は本発明の他の実施の形態を示
す圧電形加速度センサの側面図（ａ）と側面図（ａ）の
Ｃ−Ｃ線断面図（ｂ）である。
【０００７】本発明に係る圧電形加速度センサは、図１
乃至図３に示すように、支持部材１と、直交３軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）方向の加速度を検出する３つの受感部２ｘ，２
ｙ，２ｚと、ボルト４，５と、絶縁チューブ６及びナッ
ト７とからなる。
乃至図３に示すように、支持部材１と、直交３軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）方向の加速度を検出する３つの受感部２ｘ，２
ｙ，２ｚと、ボルト４，５と、絶縁チューブ６及びナッ
ト７とからなる。
【０００８】支持部材１は、金属部材で形成され、図２
及び図３に示すように、四角形状の板部材１ａに四角柱
１ｂを立設し、断面逆Ｔ字状の形状を有している。四角
柱１ｂは、側面１ｚと、側面１ｚと平行な側面１ｙと、
側面１ｚと直交する側面１ｘを備える。四角柱１ｂに
は、側面１ｚと側面１ｙを貫通してボルト４を通すため
の貫通孔１ｃと、側面１ｘを貫通してボルト５を通すた
めの貫通孔１ｄが設けられている。
及び図３に示すように、四角形状の板部材１ａに四角柱
１ｂを立設し、断面逆Ｔ字状の形状を有している。四角
柱１ｂは、側面１ｚと、側面１ｚと平行な側面１ｙと、
側面１ｚと直交する側面１ｘを備える。四角柱１ｂに
は、側面１ｚと側面１ｙを貫通してボルト４を通すため
の貫通孔１ｃと、側面１ｘを貫通してボルト５を通すた
めの貫通孔１ｄが設けられている。
【０００９】受感部２ｘ，２ｙ，２ｚは、それぞれ、一
対の板状剪断形圧電素子２ａ、電極部材２ｂ、質量体２
ｃを、板状剪断形圧電素子２ａの分極方向を加速度検出
方向と一致させ、しかも極性方向を互いに逆にした状態
で順次積層配置して構成されている。
対の板状剪断形圧電素子２ａ、電極部材２ｂ、質量体２
ｃを、板状剪断形圧電素子２ａの分極方向を加速度検出
方向と一致させ、しかも極性方向を互いに逆にした状態
で順次積層配置して構成されている。
【００１０】板状剪断形圧電素子２ａは、図４に示すよ
うに、角板状をしており、両面には電極Ｅが形成されて
いる。中央にはボルト４又はボルト５を通すための貫通
孔が形成されている。矢印は分極方向を示し、圧電定数
ｄ１５に基づいて力−電気変換を行うものである。
うに、角板状をしており、両面には電極Ｅが形成されて
いる。中央にはボルト４又はボルト５を通すための貫通
孔が形成されている。矢印は分極方向を示し、圧電定数
ｄ１５に基づいて力−電気変換を行うものである。
【００１１】電極部材２ｂは、金属薄板でなり、板状剪
断形圧電素子２ａとほぼ同様の大きさの角形状を有す
る。また、中央にはボルト４又はボルト５を通すための
貫通孔が形成されている。
断形圧電素子２ａとほぼ同様の大きさの角形状を有す
る。また、中央にはボルト４又はボルト５を通すための
貫通孔が形成されている。
【００１２】質量体２ｃは、金属部材でなり、厚肉円筒
形状を有する。円筒の直径寸法は、板状剪断形圧電素子
２ａの対角の長さよりも大きく設定されている。また、
中央にはボルト４又はボルト５を通すための貫通孔が形
成されている。
形状を有する。円筒の直径寸法は、板状剪断形圧電素子
２ａの対角の長さよりも大きく設定されている。また、
中央にはボルト４又はボルト５を通すための貫通孔が形
成されている。
【００１３】支持部材１の四角柱１ｂの３つの側面１
ｘ，１ｙ，１ｚには、３つの受感部２ｘ，２ｙ，２ｚが
それぞれの有する板状剪断形圧電素子２ａの分極方向が
互いに直交するようにして配置されている。なお、図１
と図２における板状剪断形圧電素子２ａの近傍の矢印は
分極方向を示す。
ｘ，１ｙ，１ｚには、３つの受感部２ｘ，２ｙ，２ｚが
それぞれの有する板状剪断形圧電素子２ａの分極方向が
互いに直交するようにして配置されている。なお、図１
と図２における板状剪断形圧電素子２ａの近傍の矢印は
分極方向を示す。
【００１４】図１又は図３に示すように、側面１ｘには
受感部２ｘが、受感部２ｘを構成する板状剪断形圧電素
子２ａの分極方向が側面１ｘと平行になるようにして、
側面１ｘと質量体２ｃとの間に、ボルト５とナット７に
よって締め付けられ、一対の板状剪断形圧電素子２ａが
押圧された状態で固定されている。
受感部２ｘが、受感部２ｘを構成する板状剪断形圧電素
子２ａの分極方向が側面１ｘと平行になるようにして、
側面１ｘと質量体２ｃとの間に、ボルト５とナット７に
よって締め付けられ、一対の板状剪断形圧電素子２ａが
押圧された状態で固定されている。
【００１５】ボルト５の表面は絶縁チューブ６で被覆さ
れているので、一対の圧電素子２ａの電極Ｅ、電極部材
２ｂがボルト５と電気的に短絡されない。一方、支持部
材１と質量体２ｃとは電気的に短絡していて、質量体２
ｃと支持部材１は同電位となっている。
れているので、一対の圧電素子２ａの電極Ｅ、電極部材
２ｂがボルト５と電気的に短絡されない。一方、支持部
材１と質量体２ｃとは電気的に短絡していて、質量体２
ｃと支持部材１は同電位となっている。
【００１６】図１又は図２に示すように、他の側面１
ｙ，１ｚにも受感部２ｙ，２ｚがそれぞれボルト４の両
端をナット７で締め付けることにより固定されている。
ボルト４の表面は絶縁チューブ６で被覆されているの
で、２対の圧電素子２ａの電極Ｅと２つの電極部材２ｂ
がボルト４と電気的に短絡されない。一方、支持部材１
と質量体２ｃ，２ｃとは、リード線Ｌ１，Ｌ２によって
電気的に短絡されているので、質量体２ｃ，２ｃは同電
位となっている。
ｙ，１ｚにも受感部２ｙ，２ｚがそれぞれボルト４の両
端をナット７で締め付けることにより固定されている。
ボルト４の表面は絶縁チューブ６で被覆されているの
で、２対の圧電素子２ａの電極Ｅと２つの電極部材２ｂ
がボルト４と電気的に短絡されない。一方、支持部材１
と質量体２ｃ，２ｃとは、リード線Ｌ１，Ｌ２によって
電気的に短絡されているので、質量体２ｃ，２ｃは同電
位となっている。
【００１７】なお、支持部材１は、必ずしも接地されて
いる必要はないが、接地されている方が好ましい。
いる必要はないが、接地されている方が好ましい。
【００１８】以上のように構成した本発明に係る圧電形
加速度センサの作用について説明する。図１に示すＸ方
向の加速度が作用すると、この加速度に応じた電圧が受
感部２ｘの電極部材２ｂに生じる。しかし、受感部２
ｙ，２ｚの電極部材２ｂには電圧は生じない。図１に示
すＹ方向の加速度が作用すると、この加速度に応じた電
圧が受感部２ｙの電極部材２ｂに生じる。しかし、受感
部２ｘ，２ｚの電極部材２ｂには電圧は生じない。図２
に示すＺ方向の加速度が作用すると、この加速度に応じ
た電圧が受感部２ｚの電極部材２ｂに生じる。しかし、
受感部２ｘ，２ｙの電極部材２ｂには電圧は生じない。
加速度センサの作用について説明する。図１に示すＸ方
向の加速度が作用すると、この加速度に応じた電圧が受
感部２ｘの電極部材２ｂに生じる。しかし、受感部２
ｙ，２ｚの電極部材２ｂには電圧は生じない。図１に示
すＹ方向の加速度が作用すると、この加速度に応じた電
圧が受感部２ｙの電極部材２ｂに生じる。しかし、受感
部２ｘ，２ｚの電極部材２ｂには電圧は生じない。図２
に示すＺ方向の加速度が作用すると、この加速度に応じ
た電圧が受感部２ｚの電極部材２ｂに生じる。しかし、
受感部２ｘ，２ｙの電極部材２ｂには電圧は生じない。
【００１９】図１乃至図３に示す構成の圧電形加速度セ
ンサは、図６に示した従来の圧電形加速度センサと異な
り、３つの受感部２ｘ，２ｙ，２ｚのそれぞれの質量体
２ｃが同電位になっている。従って、３つの受感部２
ｘ，２ｙ，２ｚを構成する６枚の板状剪断形圧電素子２
ａに電磁波等の外来ノイズが作用しにくく、Ｓ／Ｎ比が
低下するのを効果的に防止する。
ンサは、図６に示した従来の圧電形加速度センサと異な
り、３つの受感部２ｘ，２ｙ，２ｚのそれぞれの質量体
２ｃが同電位になっている。従って、３つの受感部２
ｘ，２ｙ，２ｚを構成する６枚の板状剪断形圧電素子２
ａに電磁波等の外来ノイズが作用しにくく、Ｓ／Ｎ比が
低下するのを効果的に防止する。
【００２０】また、図１乃至図３に示す構成の圧電形加
速度センサは、図６に示した従来の圧電形加速度センサ
と異なり、一対の板状剪断形圧電素子２ａの間に絶縁部
材を用いていない。従って、図６に示す圧電形加速度セ
ンサに比較し、絶縁部材の絶縁劣化に起因するノイズの
発生がない。
速度センサは、図６に示した従来の圧電形加速度センサ
と異なり、一対の板状剪断形圧電素子２ａの間に絶縁部
材を用いていない。従って、図６に示す圧電形加速度セ
ンサに比較し、絶縁部材の絶縁劣化に起因するノイズの
発生がない。
【００２１】以上説明したように、図１乃至図３に示す
圧電形加速度センサによれば、直交する三方向の加速度
に応じた電圧を、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚの３つの電極
部材２ｂに接続した出力端子Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏから、高
いＳ／Ｎ比で取出すことができる。
圧電形加速度センサによれば、直交する三方向の加速度
に応じた電圧を、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚの３つの電極
部材２ｂに接続した出力端子Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏから、高
いＳ／Ｎ比で取出すことができる。
【００２２】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れない。上述の実施の形態においては、支持部材１の四
角柱１ｂの側面１ｘ，１ｙ，１ｚに受感部２ｘ，２ｙ，
２ｚを固定するにあたり、四角柱１ｂを貫通するボルト
４，５を用いた場合について説明した。しかし、要は、
支持部材１に加速度が作用したとき、受感部２ｘ，２
ｙ，２ｚを構成する板状剪断形圧電素子２ａに加速度に
応じた剪断力が加わればよいのであるから、例えば、図
５に示す構成としてもよい。
れない。上述の実施の形態においては、支持部材１の四
角柱１ｂの側面１ｘ，１ｙ，１ｚに受感部２ｘ，２ｙ，
２ｚを固定するにあたり、四角柱１ｂを貫通するボルト
４，５を用いた場合について説明した。しかし、要は、
支持部材１に加速度が作用したとき、受感部２ｘ，２
ｙ，２ｚを構成する板状剪断形圧電素子２ａに加速度に
応じた剪断力が加わればよいのであるから、例えば、図
５に示す構成としてもよい。
【００２３】図５においては、３本の独立したボルト１
７を用いて、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚを固定している。
この図において、１０は支持部材、１０ｂは四角柱、１
６は絶縁チューブであり、図１乃至図３に示す支持部材
１、四角柱１ｂ、絶縁チューブ６と同様の機能を有す
る。
７を用いて、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚを固定している。
この図において、１０は支持部材、１０ｂは四角柱、１
６は絶縁チューブであり、図１乃至図３に示す支持部材
１、四角柱１ｂ、絶縁チューブ６と同様の機能を有す
る。
【００２４】図１乃至図３に示す圧電形加速度センサで
は、２つの受感部２ｙ，２ｚが共通のボルト４によって
固定されているので、受感部２ｙ，２ｚのうち何れか一
方のみを分解することはできない。しかし、図５のよう
に構成することにより、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚを個別
に分解することができ、修理等のとき、便利となる。
は、２つの受感部２ｙ，２ｚが共通のボルト４によって
固定されているので、受感部２ｙ，２ｚのうち何れか一
方のみを分解することはできない。しかし、図５のよう
に構成することにより、受感部２ｘ，２ｙ，２ｚを個別
に分解することができ、修理等のとき、便利となる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電形加
速度センサによれば、三方向の加速度を高精度に検出で
きる。
速度センサによれば、三方向の加速度を高精度に検出で
きる。
【図１】本発明に係る圧電形加速度センサの上面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図４】板状剪断形圧電素子の斜視図
【図５】本発明の他の実施の形態を示す圧電形加速度セ
ンサの側面図（ａ）と側面図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
（ｂ）
ンサの側面図（ａ）と側面図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
（ｂ）
【図６】従来の圧電形加速度センサの上面図
１，１０…支持部材、２ａ…板状剪断形圧電素子、２ｂ
…電極部材、２ｃ…質量体、２ｘ，２ｙ，２ｚ…受感
部、４，５，１７…ボルト、６，１６…絶縁チューブ、
７…ナット。
…電極部材、２ｃ…質量体、２ｘ，２ｙ，２ｚ…受感
部、４，５，１７…ボルト、６，１６…絶縁チューブ、
７…ナット。
Claims (1)
- 【請求項１】 測定対象面に固定される支持部材と、分
極方向を同一方向とすると共に極性を逆にして電極部材
を挟持する一対の板状剪断形圧電素子の一側面に質量体
を配置した３つの受感部を備え、前記質量体を外側に位
置させると共に、３つの受感部をそれぞれの分極方向が
互いに直交するように前記支持部材に固定したことを特
徴とする圧電形加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002110A JP2000206140A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 圧電形加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002110A JP2000206140A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 圧電形加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206140A true JP2000206140A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11520221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11002110A Pending JP2000206140A (ja) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | 圧電形加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000206140A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106197768A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-12-07 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种高精度压电式三向力传感器 |
| CN114441804A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 基斯特勒控股公司 | 加速度传感器 |
| CN114441802A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 基斯特勒控股公司 | 加速度传感器 |
| KR102504933B1 (ko) * | 2022-09-15 | 2023-03-02 | 국방과학연구소 | 고감도 압축형 압전 가속도계 |
-
1999
- 1999-01-07 JP JP11002110A patent/JP2000206140A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106197768A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-12-07 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种高精度压电式三向力传感器 |
| CN106197768B (zh) * | 2016-06-27 | 2019-08-09 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种高精度压电式三向力传感器 |
| CN114441804A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 基斯特勒控股公司 | 加速度传感器 |
| CN114441802A (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-06 | 基斯特勒控股公司 | 加速度传感器 |
| JP2022074050A (ja) * | 2020-11-02 | 2022-05-17 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 加速度変換器 |
| JP2022074051A (ja) * | 2020-11-02 | 2022-05-17 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 加速度変換器 |
| JP7244605B2 (ja) | 2020-11-02 | 2023-03-22 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 加速度変換器 |
| US11668728B2 (en) | 2020-11-02 | 2023-06-06 | Kistler Holding Ag | Acceleration transducer |
| JP7297844B2 (ja) | 2020-11-02 | 2023-06-26 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 加速度変換器 |
| US11754589B2 (en) | 2020-11-02 | 2023-09-12 | Kistler Holding Ag | Acceleration transducer |
| KR102504933B1 (ko) * | 2022-09-15 | 2023-03-02 | 국방과학연구소 | 고감도 압축형 압전 가속도계 |
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