JP2000329784A - 加速度センサー及び加速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度によって抵抗値の変動する導電性液体を使
用しても加速度による信号変化を正確に検出できる加速
度センサーおよび加速度検出装置を得る。 【構成】加速度センサー１１は、円筒形の密閉容器に主
電極と複数の副電極を設け容器内に導電性液体を封入し
た加速度応動素子１と固定抵抗Ｒ１乃至Ｒ４によってホ
イートストンブリッジ回路を構成している。このブリッ
ジ回路には固定抵抗である基準抵抗Ｒ_Ａが直列に接続さ
れている。 【効果】加速度応動素子１の抵抗変化分はブリッジ回路
の両端では相殺されるため、Ｄ−Ｅ間の抵抗値は加速度
では変化しない。そのため基準抵抗Ｒ_Ａの両端部Ｃ−Ｄ
間と前記Ｄ−Ｅ間の電圧を比較することにより、導電性
液体の温度を知ることができ、その温度情報を元に加速
度センサーの出力に対して適正な補正を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】小形で取り扱いが容易で振動
の大きさ或いは傾斜角度に比例して変化する信号を出力
する加速度センサーおよび加速度検出装置を得る。

【０００２】

【従来の技術】従来の加速度センサーとしては鋼球など
の振動子によって接点を開閉するものが知られている。
しかしながらこの様な加速度センサーでは信号出力はオ
ンかオフのどちらかでしかないために、振動の大きさが
一定の閾値以上かそれ未満かを知ることができるに過ぎ
ず、例えば地震の大きさに応じて表示や処理を変える必
要のある感震器を得ようとする場合においては振動に対
する感度の異なる複数の加速度センサーを多数用いる必
要があった。

【０００３】これに対して振動の大きさを連続的に知る
ことのできる加速度センサーとしては圧電素子を使用し
たものや静電容量変化を検出するものがある。圧電素子
を使用したものは振動加速度に応じて撓むカンチレバー
などに圧電素子を配置して撓み量に応じて電圧を発生す
るものである。また静電容量を検出するものはカンチレ
バーの振動による動きによりその先端部と壁面との間の
静電容量の変化により振動の大きさを検出するものなど
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし圧電素子を用い
たものは発生する電荷が少ないために増幅器が不可欠で
あり、また加速度の変化量に応じて電圧を発生する構造
であるために傾斜した状態の様にセンサーに一定の加速
度が持続する状態を検出することはできない。静電容量
式のものは小形にした場合、必要とする静電容量を得る
ためには対向する電極間の距離を極めて高い精度で間隔
も小さく設定しなければならず、その小形化には困難を
伴なう。

【０００５】さらにこれらのものは小形にするとカンチ
レバー先端部に設けた重錘部がわずかな質量にしかなら
ないために、信号を発生できるようにカンチレバーを充
分撓ませて感度を向上させようとするとカンチレバーの
剛性を抑制する必要がある。そのために取り扱い時に発
生する衝撃加速度が前記の剛性を容易に超えてしまいカ
ンチレバーが変形したり破損するなどして、特性変化や
故障を起こすと言う感度に対する耐負荷加速度の問題が
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の加速度セ
ンサーにおいては、両端を閉じたほぼ円筒形の密閉容器
を有し、この密閉容器には主電極と複数の副電極が互い
に絶縁された状態で設けられ、この副電極はそれぞれ主
電極との距離を同一にされるとともに等間隔に配設され
ており、密閉容器内には導電性液体が封入されていると
共にこの導電性液体の量は正規姿勢において前記副電極
の少なくとも一部が液面上に位置する量とされており、
密閉容器が前記正規姿勢より傾斜角度及び傾斜方向を変
えられることによって副電極と導電性液体との接触量が
変化して主電極と副電極との間の抵抗値が変化する加速
度応動素子を有し、この加速度応動素子と固定抵抗によ
ってホイートストンブリッジ回路を構成するように副電
極を接続し、さらにこのホイートストンブリッジ回路と
直列に基準用固定抵抗を接続し、ホイートストンブリッ
ジ回路の電圧印加両端部と基準用固定抵抗の両端部との
電圧の比率を測定することにより加速度センサーの導電
性液体の温度を検出しながら加速度及び加速度の変化状
態を検出できるようにしたことを特徴としている。

【０００７】本発明によれば加速度に応動する部分が液
体であり尚且つその他の部品も密閉容器とリード端子だ
けであるため、構造上特に高い精度を有する部分とか、
剛性を抑制する必要は無く通常の取り扱いにおける衝撃
加速度程度で破損したり特性が変化することはない。ま
たホイートストンブリッジ回路と直列に固定抵抗を接続
し、その直列回路に電圧を印加した時、ホイートストン
ブリッジ回路の両端部と固定抵抗の両端部との電圧の比
率を測定することで加速度センサーの導電性液体の温度
検出を可能にし、温度変化に伴い固有抵抗が変化する導
電性液体を使用したものにおいても適切な出力補正を行
うことができる。

【０００８】さらに密閉容器を金属容器として主電極を
兼ねることにより、より堅牢な構造とすることができ
る。

【０００９】また副電極であるリード端子を４本配設す
ることにより加速度のＸ方向及びＹ方向の成分を捉える
ことができる。

【００１０】さらにホイートストンブリッジ回路を構成
した加速度センサーと、この加速度センサーへの駆動用
電源を供給する電源供給部と、加速度センサーからの出
力信号を複数の方向に対応して検出する認識部と、加速
度センサーからの出力信号の初期状態での電位差を記憶
した上でのオフセット処理及び認識された信号に対して
導電性液体の周波数特性に基いた適切な処理を行う補正
部と、補正された複数の信号との合成信号を装置に印加
された加速度信号とする合成部とを設け、さらに加速度
センサー両端部と基準となる固定抵抗両端部との電圧の
比率を測定して温度情報を得る温度検出部を設けること
により、取り扱いが容易で加速度に対して正確な出力を
行う加速度検出装置を得ることができる。

【００１１】また加速度センサーに電源供給部から矩形
波の如き交流電圧を印加することにより、加速度センサ
ーに使用される導電性液体の電気分解や液体の分極によ
る抵抗値の変化を避けるようにしたものである。而して
交流電圧の波形に同期して加速度センサーからの出力信
号を検出することにより、加速度センサーが構成する前
記ホイートストンブリッジ回路を交流電源で駆動するこ
とでセンサーからの出力信号が変調されていても信号処
理を容易にすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
について説明する。図１は本発明の加速度センサーに使
用される加速度応動素子１の縦断面図である。この加速
度応動素子１は一端を閉じた円筒形の金属容器２とこの
容器の開口端を閉じる金属製の円板３とを有している。
容器２と金属板３とは例えば抵抗溶接の一種であるリン
グプロジェクション溶接によって固着されることにより
密閉容器を構成しており、この密閉容器の内部には容器
やリード端子の材質に対する腐食性が無い事等を考慮し
て選定された導電性液体４が、所定量封入されている。
この金属製の容器２及び金属板３は加速度応動素子１の
主電極となる。

【００１３】金属板３には複数の貫通孔３Ａが等間隔に
穿たれている。実施例では図２の斜視図に示す様に貫通
孔３Ａは４個所穿たれ、各々の貫通孔には副電極である
４本の金属製のリード端子５Ａ乃至５Ｄが等間隔で配設
されて、ガラスなどの電気絶縁性充填材６によって固着
されている。なお、図示は省略するが４個の貫通孔３Ａ
をまとめた大きさの一つの貫通孔に対してガラスなどの
充填材により複数のリード端子を貫通固定しても良い。
上記リード端子５Ａ乃至５Ｄは容器の内部に大きく突出
しており、図１に示す正規姿勢において前記導電性液体
４の液面４Ａよりも上方に先端が出る様に配置されてい
る。

【００１４】導電性液体４としては実施例では導電性を
持たないシクロヘキサノンを溶媒とし、電解質として硝
酸リチウムを溶解したものを使用している。例えば導電
性液体としてはこの他にも、それ自体が導電性を持った
液体やそれ自身では導電性を持たない溶媒に電解質を溶
解したものを使用することができる。その例としてはメ
チルアルコールやエチルアルコール、イソプロピルアル
コール、アセトンやシクロヘキサノン、エチルメチルケ
トン及びジエチレングリコールモノブチルエーテルなど
が挙げられ、さらにこれらの各々にヨウ化カリウムなど
の添加剤を加えることにより導電性を調整したものが挙
げられる。

【００１５】この加速度応動素子１は金属容器２又は金
属板３を一方の端子として各リード端子５Ａ乃至５Ｄと
の抵抗値を検出することにより導電性液体４の液面４Ａ
の傾斜方向及び傾斜角度を知ることができる。例えば矢
印Ａで示す方向に加速度を受けた時には液面４Ａは図１
の点線４Ｂで示すように傾斜する。このとき一方のリー
ド端子５Ａは導電性液体４との接触部分が増加し、他方
の５Ｃは液体との接触部分が減少する。またこの場合、
リード端子５Ｂ及び５Ｄを結ぶ方向の加速度成分はない
ので、リード端子５Ｂ及び５Ｄは液面の傾斜の中心に位
置し液体との接触部分に実質的な変化は無く、液面が円
筒部内面と接触している範囲では導電性液体と密閉容器
との接触面積は変化しない。そのため主電極である容器
と副電極であるそれぞれのリード端子との間の抵抗値を
検出比較することにより液面の傾斜方向及び傾斜角度を
知ることができ、さらにこの液面の傾斜角度から加速度
の大きさを知ることができる。

【００１６】次に感震器などとして使用するために加速
度応動素子１を使った加速度センサー１１の等価回路の
例を図３に示す。この加速度センサー１１では容器２は
後述するホイートストンブリッジ回路に対するブリッジ
電源Ｖの一端Ａに接続されるとともに、導電性液体４を
介してリード端子５Ａ乃至５Ｄと接続される。このブリ
ッジ電源Ｖは正弦波を発生する交流電源であり、正負の
電流を交互に加速度応動素子１に印加する。ここで加速
度応動素子１に接続する電源を正弦波としたのは導電性
液体４の直流電流による電気分解や液体の分極による抵
抗値の変化を避けるためであり、例えばこれに換えて実
質的に電気分解を起こさないような交流矩形波を印加し
ても良いことはもちろんである。

【００１７】容器２とそれぞれのリード端子５Ａ乃至５
Ｄとの間の導電性液体による抵抗部はＲ５Ａ乃至Ｒ５Ｄ
で示す。各リード端子の他端はそれぞれ固定抵抗Ｒ１乃
至Ｒ４を介してブリッジ電源Ｖの他端Ｂに接続されるこ
とにより加速度応動素子１と固定抵抗Ｒ１乃至Ｒ４で２
組のホイートストンブリッジ回路（以下単にブリッジ回
路と称する）が構成される。ここで図１のリード端子５
Ａ及び５Ｃを結ぶ仮想直線の方向（図の左右方向）を加
速度応動素子１に対するＸ方向とし、それに直交するリ
ード端子５Ｂ及び５Ｄ（図示せず）を結ぶ方向（図の前
後方向）を同じくＹ方向とすると、一方のブリッジ回路
の中間点Ｘ１及びＸ２間での電圧変化を検出することで
Ｘ方向の液面傾斜角度を、また同様に他方のブリッジ回
路の中間点Ｙ１及びＹ２間での電圧変化を検出すること
でＹ方向の液面傾斜角度を知ることができる。そしてこ
こで得られたＸ方向とＹ方向の傾斜を合成することによ
り液面の実際の傾斜角度、つまり加速度検出装置に加え
られた加速度を得ることができる。ここで実際には各ブ
リッジ回路の中間点の電圧変化はブリッジ回路に印加さ
れる駆動電源の交流変化と振動による変化とを重ね合わ
せた形で出力されるために、測定された電圧を印加して
いる電圧の変化に合わせて処理するか、電圧を測定する
タイミングを駆動電源と同期させる必要があるがこの点
については後述する。

【００１８】次にこの加速度センサー１１による加速度
の検出について説明する。実際には加速度センサーには
ブリッジ電源Ｖから交流の正弦波や矩形波が印加される
が、理解を容易にする為にブリッジ電源ＶからはＡの側
を＋電源、Ｂの側を接地とした直流の定電圧が印加され
ているものとして説明する。加速度応動素子１が正規姿
勢にあり且つ水平方向の加速度を受けていない状態では
リード端子５Ａ乃至５Ｄは同じように導電性液体４と接
触しているので、リード端子５Ａ乃至５Ｄと容器２との
間の抵抗部Ｒ５Ａ乃至Ｒ５Ｄは実質的に等価の抵抗値と
なり、固定抵抗Ｒ１乃至Ｒ４の抵抗値を実質的に等しく
揃えておくことにより各ブリッジ回路の中間点Ｘ１，Ｘ
２，Ｙ１ならびにＹ２の電位は同一の値となり、それぞ
れのブリッジ回路が有する各中間点間の電位差は零であ
る。

【００１９】ここで例えば加速度応動素子１が図１の矢
印Ａの方向に加速度を受けた場合には、リード端子５Ａ
と液体との接触量が増えるのでリード端子５Ａと容器２
との間の抵抗値Ｒ５Ａは低下して中間点Ｘ１の電源の他
端Ｂに対する電位はリード端子と液体との接触量にほぼ
比例して上昇する。一方でリード端子５Ｃと液体との接
触量は減るので抵抗値Ｒ５Ｃは増加して中間点Ｘ２の電
源の他端Ｂに対する電位は低下する。このブリッジ回路
の中間点Ｘ１、Ｘ２間の電位差を検出することによって
導電性液体４の液面がＸ方向に対して傾斜したことが検
出されると共にその傾斜角度が求められる。さらに中間
点Ｙ１及びＹ２の電位差からＹ方向の傾斜角度を求め
て、前記Ｘ方向の傾斜角度と合成することにより液面の
実際の傾斜角度を求めることができ、この傾斜角度から
加速度検出装置が受けた加速度の大きさを知ることがで
きる。またＸ方向及びＹ方向両加速度の大きさと向きか
らセンサーに加えられた加速度の方向を知ることもでき
る。

【００２０】この加速度センサーは液面の傾斜によるリ
ード端子と容器との電気抵抗値の変化を検出するもので
あるから、移動体の加速度及び減速度の検出はもちろ
ん、上述した様に地震のような比較的周波数の低い振動
の検出や、さらに加速度センサーが一方向に傾いていく
場合のように加速度が交番的変化をしない場合や、一定
角度に傾斜したまま変化しない状態も確実に検出するこ
とができる。また上述の説明では加速度センサーの初期
姿勢を副電極である各リード端子が同じ寸法液体に浸る
正規姿勢であることを前提に説明したが、信号の処理装
置や判定装置の側にオフセット処理機能を設けた場合に
は加速度の発生していない初期の姿勢におけるＸ方向及
びＹ方向の電位差を基準とすることができる。通常この
オフセット処理によって使用可能とされる加速度応動素
子の初期傾斜角度は正規姿勢に対して取付誤差となる５
〜６度程度までであり、この範囲内であれば素子の傾斜
による出力特性の変動は誤差の範囲内と見なすことがで
きる。この様に初期姿勢に基く出力信号のオフセット処
理を行う場合は加速度センサーや加速度検出装置の取付
姿勢を厳密にする必要が無くなるので取付作業が容易に
なる。

【００２１】ここで加速度センサー及び加速度応動素子
が上述の誤差と見なせる傾斜範囲を超えて大きく傾いて
いる場合には、振動加速度に対するセンサーからの出力
特性が正規姿勢の時とは大きく変わる可能性がある。こ
のように加速度センサーが傾いている場合にも初期姿勢
に対する出力信号のオフセット処理及び出力特性の変動
に対する補正処理を行うことによって加速度センサーを
使用することは可能ではあるが、このような場合には複
雑な信号処理作業を必要とするので信号処理回路が複雑
で高価なものになる。しかし実際には規定以上傾くのは
初期の取付姿勢不良か事故などによる傾きによるもので
あるから、どちらも異常として処理するべきものであり
複雑な信号処理作業は必要ない。

【００２２】またブリッジ回路を設けなくても、例えば
加速度センサーの各抵抗部の抵抗値（電圧）を直接見る
ことによって加速度応動素子の液面の傾斜を検出するこ
とはできるが、実施例の場合には加速度センサーが正規
姿勢で抵抗部の抵抗値が５００ｋΩであるのに対して液
面が１０度傾いても抵抗値は２０ｋΩ程度しか変化しな
い。そのため抵抗部両端の電圧変化の解析能力を充分に
得るには、数パーセントの変化分のために信号処理回路
として電圧の最大レンジに対して高い分解能を持つ高性
能のものが必要となる。これに対してブリッジ回路を組
んだ場合には、加速度センサーの出力部の電位差を見る
だけなので信号処理回路による信号の分解能は加速度セ
ンサーからの最大出力をフルレンジとし、この出力に対
する分解能を有していれば良いので回路の設計が容易に
なる。

【００２３】本発明の加速度センサーは前述の如き導電
性液体を使用しているが、これらの導電性液体は一般に
温度に対する固有抵抗が変化するものであり、前述した
ブリッジ回路の様に温度による抵抗値変化の小さい固定
抵抗と組み合わせて使用すると周囲温度が変化すること
によってブリッジ回路から出力される電位差が変化して
しまうことがある。つまり液面の傾斜時にブリッジ回路
の中間点に生ずるべき電位差が液体の温度によって変動
して、液面の正確な傾斜角度の測定、つまり加速度セン
サーに対する加速度または傾斜角度の測定ができなくな
る可能性がある。この問題を解決するためには導電性液
体の温度を正確に把握し、その温度によってセンサーか
らの出力を補正する必要がある。しかしサーミスタや熱
電対などで導電性液体の温度を検出する場合には、加速
度応動素子の容器の中にこれらを入れるには小形のセン
サーにおいては困難であると同時に導電性液体の挙動に
影響を生ずる恐れがあり、また容器の外側につけた場合
には周囲温度と導電性液体との温度差が生ずるために正
確な温度を把握できない可能性がある。

【００２４】そこで本願発明においては図３の回路図に
示すようにブリッジ回路と直列に基準用の固定抵抗を接
続し、ブリッジ回路の電圧が印加される両端部と固定抵
抗の両端部との電圧の比率を測定・処理することにより
加速度応動素子の導電性液体の温度を検出している。図
３の実施例の場合、２つのブリッジ回路の共通した主電
極である金属容器２と電気的に直列に温度検出用の基準
用固定抵抗Ｒ_Ａ（以下基準抵抗という）が接続されてい
る。この基準抵抗Ｒ_Ａはセンサーの使用温度範囲での温
度変化では抵抗値の変化は無視できる通常の固定抵抗で
あり、その抵抗値はブリッジ回路の抵抗値よりも充分に
小さく設定されている。例えば実施例では両ブリッジ回
路の合成抵抗が常温で約２５０ｋΩであるのに対して基
準抵抗Ｒ _Ａの抵抗値は１０ｋΩとされている。

【００２５】この基準抵抗Ｒ_Ａが通常の固定抵抗であり
使用温度範囲内、例えば−３０乃至８０℃では実質的に
抵抗値が変化しないのに対し、ブリッジ回路を構成する
加速度応動素子の導電性液体は温度による固有抵抗の変
化が大きい。そこでこのブリッジ回路の合成抵抗値を測
定すれば、実質的に導電性液体の抵抗値を測定すること
となり、この抵抗値から導電性液体の温度を知ることが
できる。この抵抗値はブリッジ回路の電圧が印加される
両端部の電圧と、実質的に抵抗値の変化しない基準抵抗
の両端部の電圧との比較、つまり両電圧の比率から測定
することができる。

【００２６】この点について説明すると、例えば導電性
液体としてシクロヘキサノンに硝酸リチウムを溶解した
ものを使用した本実施例では、温度が上昇すると導電性
液体の抵抗値は低下する。具体的には各抵抗部Ｒ５Ａ乃
至Ｒ５Ｄの抵抗値はそれぞれ−３０℃の時には約１２０
０ｋΩであるのに対して８０℃では約３５０ｋΩにまで
低下して、これに伴って図３の回路上に示す両ブリッジ
回路によるＤ−Ｅ間の合成抵抗値は固定抵抗を５００ｋ
Ωとした場合、−３０℃では４２５ｋΩであるのに対し
て８０℃では約２１０ｋΩにまで低下する。この場合も
固定抵抗である基準抵抗Ｒ_Ａはこの加速度センサーの使
用温度範囲では抵抗変化は事実上無視することができＣ
−Ｄ間の抵抗値は一定と見なすことができる。

【００２７】なお加速度センサーが傾斜した場合、Ｄ−
Ｅ間の合成抵抗値は変動するが、その変動値は傾斜によ
って各抵抗部間に１０％の抵抗変化が生じた場合でもセ
ンサーのブリッジ回路全体の抵抗変化はわずかであり無
視することができる。具体的にはブリッジ回路の固定抵
抗と正規姿勢時の抵抗部との抵抗値がほぼ同じ場合でＤ
−Ｅ間の合成抵抗値の変化率は０．２５％、さらに使用
温度範囲の下限温度で導電性液体の抵抗値が固定抵抗の
２．５倍程になったとしても上記変化率は０．５％程度
である。

【００２８】温度変化によるこのようなＤ−Ｅ間の抵抗
変化により、Ｃ−Ｅ間に電圧をかけたときのＣ−Ｄ間の
電圧Ｖ_ＲとＤ−Ｅ間の電圧Ｖ_Ｓのとの比率が変動する。
ここでこの電圧比からＣ−Ｄ間の抵抗値は予め判ってい
るのでＤ−Ｅ間の抵抗値が判り、さらにブリッジ回路に
使用されている固定抵抗Ｒ１乃至Ｒ４の抵抗値は判って
いることから導電性液体の抵抗変化を検出することがで
きる。このように基準抵抗Ｒ_Ａとブリッジ回路との電圧
の比率を計測することで導電性液体の温度を知ることが
できる。さらにＣ−Ｅ間に印加されている電圧値はＶで
あることが予め判っている場合には、Ｃ−Ｄ間の電圧を
測定すればＤ−Ｅ間の電圧は自動的に決まるので、間接
的に上述した比率の測定をしたことになり導電性液体の
温度を事実上知ることができる。従ってこの場合には基
準抵抗Ｒ_Ａの両端にかかる電圧Ｖ _Ｒ自体が導電性液体の
温度を示す信号となる。またＤ−Ｅ間の電圧のみを測定
する場合も同様に扱うことができることは容易に理解で
きる。

【００２９】例えば加速度センサーからの出力信号の後
述する補正処理においてこの温度情報を使用することに
より、導電性液体の温度による粘度や共振周波数の変化
に合わせて適切な信号処理を行うことができる。またセ
ンサーを取り付けた機器全体の温度が同様に変化してい
ると見なせるならば、この温度情報を機器自体の制御部
分に入力することにより機器全体に対して温度変化に応
じた制御を行うことができる。

【００３０】次にこの加速度センサーを使った加速度検
出装置を地震波検出の為に使用する場合の信号処理方法
について説明する。地震波検出においては地震の主な振
動周波数である１〜５Ｈｚを中心に１０Ｈｚ程度までの
低い周波数の振動を確実に検出する必要がある。

【００３１】ところで地震波を検出するための感震器は
都市ガスやプロパンガスのマイコンメータなどに組み込
まれて使用されることがあり、この場合使用温度範囲が
−３０〜＋８０℃程度であるので、これに使われる加速
度センサーの導電性液体にはできるだけ温度による粘度
変化が少ないこと、特に低温時にも比較的粘性が低いこ
とが求められる。そのため導電性液体としてはメチルア
ルコールやエチルアルコール、アセトンのように粘性が
低い液体、及びこれらを溶媒として導電性を調整するた
めの添加剤を溶解したものを使用してもよい。実施例で
は前述した様に導電性を持たないシクロヘキサノンを溶
媒とし、電解質として硝酸リチウムを溶解したものを使
用している。これらの液体は凝固点が低く、上記使用温
度範囲でも液体の流動性を確保することができると共に
粘度変化が比較的少ないので、加速度センサーは安定し
た動作特性を得ることができる。

【００３２】図１に示すように液体を使用した加速度セ
ンサーを振動検出に使用すると、可動部である液体と容
器とによって決まる共振周波数付近で導電性液体の動き
は大きくなる。しかし従来例として述べた鋼球などの振
動子によって接点を開閉するものや圧電式や静電容量式
のもの等の可動部が固体のセンサーにおいては共振を起
こした時に可動部の支持部や可動部と接触する部分が破
壊に至ることが多いのに比べて、図１に示したような本
発明の加速度センサーの場合は可動部が液体である為に
共振周波数における可動部の共振運動は固体のものと比
較して小さく破壊の心配は全く無い。この共振周波数は
液体の粘性及びセンサー容器の大きさやリード端子の寸
法などにより決まるが、容器の内径を１０〜１５ｍｍ程
度とした場合には前述の液体を使用すると共振周波数は
概ね１０Ｈｚ前後の範囲に位置する。この共振周波数付
近の周波数領域では導電性液体の動きが大きくなるの
で、振動周波数に対する加速度センサーの出力特性（以
下周波数特性と言う）としては、出力電圧が他の周波数
の振動による出力電圧と比較して高いものとなる。その
結果、この加速度センサーを地震波検出のために使用し
た場合においては共振周波数付近では小さい加速度でも
大きな出力電圧を出すので、地震は検出において誤判定
を生ずると言う問題がある。

【００３３】この周波数特性を図４に示す。加速度セン
サーの周波数特性は一定振幅の振動加速度が印加された
場合に図４（Ａ）の曲線Ｌ_１の如く、その出力電圧は共
振周波数ｆ_Ｒを中心としてその前後の周波数でも上昇す
る傾向がみられる。ここでこの加速度センサーを地震検
出のための感震器に使用する場合、この共振周波数が１
０Ｈｚ前後に存在することが問題になる。

【００３４】つまり地震波の周波数が主に１０Ｈｚ以下
であるのに対して、人や物が当たったり自動車の通過や
工事現場からの振動等による生活振動による振動波は主
に１０Ｈｚを超える。しかし共振周波数ｆ_Ｒが１０Ｈｚ
である場合にも、生活振動のうち１０Ｈｚ前後やそれ以
下の特に低い周波数の部分においては加速度センサーの
感度が上がり、感震器としては誤動作を起こす可能性が
高くなる。また地震波についても周波数成分の高い側に
おいて感度が上がるので通常は特に問題とならない弱い
地震であっても振動の周波数成分が高いと大きな地震で
あると誤判断してしまう可能性がある。そのため地震波
全般に均一な感度を持ちなおかつ生活振動で誤動作を起
こさない様にするには加速度センサーの信号を補正処理
する必要がある。

【００３５】そこで本実施例の加速度応動素子において
は加速度センサーからの出力を所定のサンプリング間隔
で所定の回数計測し、この間の値の平均値を加速度の値
として評価している。この方法によればサンプリング間
隔（つまりサンプリング周波数）と１つの平均値を得る
ために加速度センサーからの値をサンプリングする回数
を予め決めておくことにより、任意の振動周波数、例え
ば共振周波数に対して検出回路の感度を実質的になくす
ことができる。またこの処理により加速度センサーの共
振周波数よりも低い地震波の周波数成分ではセンサーか
らの出力の補正はあまり行わず、任意の周波数に近づく
につれて順次その補正量を大きくしていくことができる
ので、共振周波数に向かっての加速度センサーからの出
力の上昇分を相殺することができ、図４（Ｂ）に曲線Ｌ
_２で示す如く共振周波数ｆ_Ｒでの感度の上昇は補正され
る。こうして加速度センサーの傾斜状態による検出信号
はもちろん、長い周期の振動から任意の周波数の振動に
よる検出信号までの周波数領域において、同一加速度で
の加速度センサーからの出力信号をほぼ均一になるよう
に出力することができる。

【００３６】この補正について図５乃至図９を参照して
説明する。これらの例では理解を容易にするためにセン
サーを加振するための振動波形として正弦波を使って説
明する。また加速度センサーが構成するブリッジ回路へ
の駆動電源としては液体の電気分解等を防ぐために交流
矩形波を印加している。この図５は補正前後の信号の出
力比と振動周波数との関係を示すものであり、図６は図
５の曲線を説明するための各振動周波数における波形図
である。また図７はこの補正処理を行う回路の一実施例
をブロック図で示したもの、図８はセンサーからの信号
処理の流れを示す図、図９はセンサーからの出力の取込
み方を説明するための図である。

【００３７】図７に示す回路はセンサー２１とこのセン
サーからの信号を処理するためのマイクロコンピュータ
（以下マイコンと称する）２２を有している。本実施例
においてこのマイコン２２は図８に示すうちの、電源供
給部４１、認識部４２、補正部４３、合成部４４及び温
度検出部４５を機能として有している。なお、可能なら
ばこれらの各機能の一部または全部をマイコンから独立
させて設けても良い。センサー２１は図３に示した加速
度応動素子１による加速度センサーと同様のブリッジ回
路を有している。マイコン２２のセンサー２１側にはセ
ンサーのＸ方向の出力端子Ｘ１，Ｘ２の電位差をアナロ
グ信号からデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバ
ータ２３、及びＹ方向の出力端子Ｙ１，Ｙ２の電位差を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２４が接続さ
れ、また他方にはマイコン２２からの出力信号をデジタ
ル信号からアナログ信号に変換するためのＤ／Ａコンバ
ータ２５が接続されている。

【００３８】続いてこの回路の動作について説明する。
まず電源を入れると安定化回路２６により前述のマイコ
ン２２、Ａ／Ｄコンバータ３１、Ｄ／Ａコンバータ２
５、アンプ２９の各部に駆動用の電流が通電されると共
に、基準電圧回路２７が駆動される。この基準電圧回路
２７はセンサー２１に基準電圧Ｖ_ｒｅｆ２を、またＡ／
Ｄコンバータ２３、２４に基準電圧Ｖ_ｒｅｆ１を供給す
る。本実施例ではセンサー２１への駆動用電圧を供給す
る電源供給部４１として、マイコン２２からセンサー２
１のブリッジ回路を駆動する為の交流矩形波が出力さ
れ、この矩形波は波形調整回路２８により振幅等を調整
され、温度検出のための基準抵抗３０を経てセンサー２
１に入力される。

【００３９】こうして電流を供給されるとセンサー２１
のブリッジ回路の中間電極からセンサー内の導電性液体
の電極に対する液面の傾斜角度に対応した電位差の信号
がマイコン２２の認識部４２へと出力される。このとき
センサー２１から出力される信号は、ブリッジ回路駆動
用の矩形波が変調されたものとなる。これを図９で説明
する。センサー駆動用の電源供給部４１から矩形波５２
が供給されている場合、波形５１に示すような加速度を
センサー２１に供給すると、センサーのブリッジ回路か
らは加速度に応じて変調された信号出力５３が出力され
る。この段階では出力信号５３は所謂アナログ信号であ
るが、Ａ／Ｄコンバータ２３または２４によってデジタ
ル信号に変換される。

【００４０】このＡ／Ｄ変換された信号はマイコン２２
の認識部４２によってサンプリング及び蓄積される。こ
こで元の信号出力５３がセンサーの駆動電源である矩形
波５２に同期して極性を変えているので、サンプリング
のタイミングを矩形波の周期と無関係にするとデータの
極性の変化がセンサーの駆動電源によるものか振動波形
によるものなのかの判定作業が必要となりデータの処理
が複雑になる。

【００４１】そこで本実施例では認識部４２は矩形波５
２の周期と同期して信号出力５３の出力をサンプリング
している。また矩形波５２の立ち上がり部分では電圧が
オーバーシュートして矩形波及び信号出力の電圧が不安
定になる可能性があるので、実施例においては矩形波の
電圧が安定する立ちあがり部分の僅かに所定時間後の部
分にサンプリングのタイミングを同期させている。こう
して認識部４２では加速度波形５１に相似の曲線５４に
沿ったデータＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３・・・Ｐ_ｎ−１、Ｐ_ｎか
らなるデータ系列Ｐが得られる。図９では理解を容易に
する為に加速度波形５１の周期に対して矩形波５２の周
期があまり高くないもので説明しているので各データ間
の間隔が開いているが、矩形波５２の周波数、つまりサ
ンプリング周波数を充分高くしてサンプリング数を増や
すことでデータ系列Ｐは加速度波形５１に相似の曲線５
４に近似することになり、より正確な波形の情報を得る
ことができる。

【００４２】ここでセンサー２１が振動を受けておらず
且つ正規姿勢であればブリッジ回路の中間電極に電位差
は発生しないが、センサーの取付誤差などにより傾斜し
ている場合などには振動を受けない状態であっても傾斜
による電位差が発生するので振動の正確な検出に影響が
生ずる。そこで本実施例においてはセンサー２１からの
出力をマイコン２２の認識部４２で認識し、所定時間例
えば電源投入後１秒間のマイコン２２の補正部４３によ
ってセンサーが取付誤差の分だけ傾斜した状態を正規姿
勢とみなすようにオフセットした出力信号を認識記憶す
る。その後のセンサーの傾斜または振動時における補正
部４３によるオフセット処理は、この記憶されたオフセ
ット出力信号に基いて行われる。また、このオフセット
値は加速度センサーの設置後にセンサーが許容範囲内で
傾く可能性を考慮して、初期状態を第一のオフセット
値、所定時間前の変動のない値を第二のオフセット値と
することにより、常にセンサーの傾斜状態を監視すると
共にその時のセンサーの傾斜状態に応じて、より正確な
出力補正を行うことができる。

【００４３】オフセット信号認識記憶後において、補正
部４３は認識部４２によって所定時間毎にサンプリング
された信号に対して前記のオフセット処理はもとより所
定の補正処理を行うものであり、ここでは説明の便宜
上、認識部４２によるサンプリング周波数を１００Ｈｚ
とし且つ１データを得るためのサンプリングの回数を１
０回とする例で説明する。マイコン２２の電源供給部４
１からはセンサーを駆動する為の矩形波が出力される
が、この例においては前述した理由で矩形波のプラス出
力側に同期してサンプリングを行なう為に矩形波の周波
数もサンプリング周波数と同じく１００Ｈｚ（０．０１
秒周期）とされる。この矩形波によるセンサー２１の出
力端子Ｘ１，Ｘ２の電位差およびＹ１，Ｙ２の電位差が
それぞれＡ／Ｄコンバータ２３、２４でデジタル信号に
変換されてマイコン２２に入力される。マイコン２２で
は認識部４２によって、前述のセンサーから入力された
信号を矩形波に同期してサンプリングする。このサンプ
リングを所定の回数、この例では１０回蓄積することに
より、実質的に０．１秒間に亘るセンサーからの値が得
られる。

【００４４】ここでＸ方向の出力端子Ｘ１，Ｘ２の場合
で説明すると、例えばセンサーに加えられる加速度周波
数が１Ｈｚの正弦波である場合、図６（Ａ）に示す振動
波形Ａ１の振幅データはＡ／Ｄコンバータ２３、２４を
通してマイコン２２に入力され、認識部４２によってサ
ンプリングされる。このデータのサンプリングは矩形波
と同期したタイミング、つまり０．０１秒毎に繰り返さ
れ、データｄ_１〜ｄ_{１ ０}までの０．０９秒間、次のデー
タｄ_１１を取り込む直前までの時間を考慮して実質的に
０．１秒間に亘って行われて、正弦波である振動波形の
周期１秒間に対して１／１０周期分のデータがとりこま
れる。こうしてサンプリングされた１０回の値を補正部
４３によって計算した平均値ｄ_Ｘ１を出力する。

【００４５】次にさらに認識部４２は０．０１秒後のデ
ータｄ_１１を取り込むと共に前回の計測における最初の
サンプリングデータｄ_１を捨てて、今度はデータｄ_２〜
ｄ_{１ １}までの平均値ｄ_Ｘ２を補正部４３によって計算し
先に出力された平均値ｄ_Ｘ１の０．０１秒後の値として
出力する。

【００４６】この補正処理方法においては図６（Ａ）に
示した様に振動波形Ａ１に対する補正後のデータｄ_Ｘ１
は平均するデータのうちの最後に入力されるｄ_１０の後
に出力され、またその後に続くｄ_Ｘ２以降のデータに関
しても同様のタイミングで出力される。そのためこの補
正後のデータは波形Ａ２のように計測を始めた時点から
考えると計測時間分の遅れを生ずることになる。しかし
実施例の場合でその遅れ時間は約０．１秒であり、感震
器などに使用する場合に設定される誤判定防止のための
計測時間などを考慮すると、この程度の遅れは実用上問
題にはならない。

【００４７】このように実際には補正後のデータは時間
的な遅れを生じるが、この補正後のデータによる波形Ａ
２と元のデータの波形Ａ１とを直接比較しやすいよう
に、図６（Ｂ）に各補正値をサンプリングした時間帯の
中間位置にプロットし直して時間軸を繰り上げたものを
示し、以下この図の如く時間軸を繰り上げたものとして
説明する。なお、以下の説明で示す図６（Ｃ）及び
（Ｄ）も同様に時間軸について繰り上げたものを示して
いる。

【００４８】こうしてマイコン２２から繰り返される出
力をＡ／Ｄコンバータ２５で変換することにより補正さ
れた波形Ａ２が得られる。なおここで示す波形Ａ２は元
の振動波形Ａ１に対して連続的に繰り返されている補正
処理の任意の部分を示したものである。加速度検出装置
としてはこの出力波形Ａ２をそのまま制御装置等に入力
しても良いし、例えばこの出力波形Ａ２を図示しないフ
ィルタで滑らかな波形とし、さらに必要ならばアンプ２
９によって所定の電圧に増幅することにより与えられた
振動波に対してより忠実なこの感震器の評価用出力を得
ることができる。またＤ／Ａコンバータ２５はラダー抵
抗等によって代用することもできる。この出力波形を判
定装置などに入力して振動の大きさや種類を判定して都
市ガス等の電磁弁を操作する制御装置などを駆動させる
こともできるが、ここでアナログ出力は必ずしも必要は
なく直接マイコン２２により電磁弁などの制御対象機器
へと信号を出力して適宜の処理を施す様にしてもよい。

【００４９】前述のようにして得られる補正後のデータ
は図６（Ｂ）に示す場合のように測定対象の周波数の低
い領域で振動周期に対する計測時間幅の比率が小さい場
合には、計測時間内での波形の変動が比較的穏やかなた
めにデータに対する補正はほとんどかからない。そのた
め加速度センサーからの出力に対する補正後の出力比率
（以下出力比と言う）は図５の曲線Ｌ_３に示す様に高
く、図６（Ｂ）に示す様に補正後の波形Ａ２は補正前の
波形Ａ１とほぼ一致する。

【００５０】これに対して加速度周波数が５Ｈｚの場合
の振動波形は図６（Ｃ）の波形Ｂ１に示すように振動周
期が０．２秒であり、計測時間幅である０．１秒間はこ
の振動周期の１／２となる。このときの平均値は上述し
た１Ｈｚの場合と同様に計算することにより元の波形の
約０．６４倍となりＢ２のような波形となる。さらに加
速度周波数が１０Ｈｚの場合の振動波形では図６（Ｄ）
のＣ１に示す様に振動周期は０．１秒となり、計測時間
幅と振動波形の１周期が同期する。そのためサンプリン
グデータの平均値Ｃ２は常に零となる。

【００５１】なお、この補正方法ではサンプリング周波
数と振動周波数が一致した場合、サンプリングのタイミ
ングによって振動波形のピーク時だけを取り込んだり、
逆に零になる部分だけを取り込んでしまう可能性があ
る。しかしながら可動子として液体を使用した加速度セ
ンサーにおいては、高い周波数の振動に対しては液体は
その粘性により充分に追従できずセンサーの出力が低下
する周波数特性を有している。この周波数特性は容器の
内径や液体の種類によって若干違うが概ね４０〜５０Ｈ
ｚを超えるとセンサーからの出力はほぼ零になるため、
このような加速度センサーを使用する本発明においては
問題にならない。つまり実際のサンプリング処理は分解
能などを考慮して１００Ｈｚ以上で行われるので、サン
プリング周波数と振動周波数が一致する時点ではセンサ
ーからの出力は零であり、当然補正後の出力も零とな
る。また感震器に使用される場合にもこのように高い周
波数の振動は生活振動であり検出する必要が無い。

【００５２】実施例の加速度検出装置において実際には
この前述の平均値は出力する前にマイコン２２の有する
合成部４４によってＹ方向の平均値と合成処理される。
この合成処理はＸ方向の平均とｄ_ＸとＹ方向の平均値ｄ
_Ｙをそれぞれ２乗して足したものの平方根を求めるもの
である。こうしてマイコン２２からの出力は、３６０°
全方向に対する振動の大きさと振動の波形を示す信号と
して出力される。もちろん必要ならばＸＹそれぞれの信
号を合成しないままに制御装置などへ出力する様にして
も良い。

【００５３】上述の補正による出力比の変動を図５に示
す。出力比は前述した様に振動周期に対する計測時間幅
の比率によって変化するが、これは計測時間幅が一定で
ある場合には出力比と振動周波数との関係に置き換える
事ができる。例えば１周期の波長が計測時間幅と一致す
る振動周波数を同期周波数ｆ_ａと規定すると、図５に曲
線Ｌ_３で示す様に振動周波数が同期周波数ｆ_ａよりも充
分に低い場合には出力比は高く、振動周波数が同期周波
数ｆ_ａに近づくにつれて減少する。そして振動周波数が
同期周波数ｆ_ａと一致するところで出力比は一旦零とな
る。さらに振動周波数が高くなると出力比は再び上昇す
るが、計測時間中に含まれる１周期分は事実上相殺され
るために、１周期に満たない部分の積算値のみを計測時
間で割ることとなる。つまり継続時間の一部を全体で割
ることになるため、その最大値は０．２余りに留まり、
さらに振動周波数が高くなるのにつれ再び減少して同期
周波数ｆ_ａの２倍となる所で再び零になる。

【００５４】このように出力比は振動周波数が同期周波
数ｆ_ａの整数倍となる所で零になりながら増減を繰り返
すと共に、振動周波数が高くなるほどに増加時の最大値
は下がっていく。こうして周波数の高い振動に対しては
補正後の信号出力を低くすることができる。この補正に
より本実施例の加速度検出装置の様に加速度センサーが
測定領域付近に共振周波数を有し出力が上昇する場合に
も、共振周波数付近での出力の上昇を抑えることができ
る。さらに感震器として使用する場合には、地震による
振動よりも高い周波数の振動による出力が抑えられるの
で、生活振動などによる誤動作を防ぐことができる。

【００５５】例えばセンサー出力の周波数特性に応じた
補正方法としては上述した方法の他にも、周波数特性を
予め補正処理回路に記憶させた上で、入力された振動の
周波ぐことができる。数成分を分析して各周波数ごとに
補正をかけて出力する方法としても良い。

【００５６】この共振周波数は容器の大きさを変えたり
液体の粘度を変える事により若干調整することができる
が、導電性液体の粘度は前述した理由から事実上共振周
波数を変えるほどには上げることができない。また容器
の大きさを変える場合も共振周波数を地震波の周波数の
下限である１Ｈｚ以下にしようとすると容器の内径を１
００mm以上にする必要があるので小形の加速度センサー
を求める場合には現実的ではないとともに、共振周波数
の前後の周波数成分についても感度が上昇するため地震
波全般に亘って均一な特性とすることができない。また
内径を小さくする場合も容器とリード端子との距離が必
要以上に小さくなると表面張力の影響などが出てくるた
めおのずと限界がある。例えば実施例で示した導電性液
体としてシクロヘキサノンに硝酸リチウムを溶解したも
のを使用したものでは、容器の内面の直径は約６ｍｍと
され共振周波数は１４Ｈｚ程度に設定される。

【００５７】さらに実施例では、温度特性に応じて出力
補正を行うためにセンサー２１の電圧が印加される側の
端部と直列に固定抵抗を基準抵抗３０として接続し、こ
の基準抵抗３０の両端部の電圧がＡ／Ｄコンバータ３１
を介してマイコン２２に入力され温度検出部４５によっ
て測定されている。ここで温度によって抵抗変化をする
のは導電性液体を持つセンサー２１であるが、基準抵抗
とセンサーとを直列につないだ回路全体に印加される電
圧は予め決まっているので、温度検出部４５は本センサ
ーの使用温度範囲内においてはほとんど抵抗値の変化し
ない固定抵抗である基準抵抗の両端にかかる電圧の変化
を測定することによって、センサー２１の電圧変化を推
定することができる。こうして温度検出部４５によって
求められた電圧値からセンサー２１の抵抗値、つまりセ
ンサー内の導電性液体の温度が判るので、この電圧値を
温度情報として出力したり、前記補正部４３に入力する
ことによって導電性液体の温度特性に応じた出力補正を
行うことができる。

【００５８】なお上述した補正部による補正処理の説明
では理解を容易にするためにセンサー駆動用の交流矩形
波の周期とサンプリング回数の関係を１０Ｈｚが同期周
波数ｆ_ａとなるもので説明したが、この同期周波数ｆ_ａ
はこれに限定されること無く任意の周波数に設定するこ
とができる。例えば前述した共振周波数が１４Ｈｚとな
る加速度センサーでは、共振周波数である１４Ｈｚより
やや高い１６Ｈｚが同期周波数ｆ_ａとなるように、サン
プリング周波数を１２８Ｈｚ、サンプル数を８としてい
る。この様に設定したことにより、もともと出力が比較
的平坦な低周波領域では加速度センサーからの出力が不
必要に補正されることはなく、またセンサー出力が高く
なる共振周波数に向かって徐々に出力比を下げることに
よりセンサー出力の共振による変動分を相殺でき、広い
周波数の振動に対してほぼ平坦な出力特性を得ることが
できる。また振動周波数が共振周波数を超えると急激に
補正後の出力が下がり、前述した様に計測時間比が１と
なる１６Ｈｚで出力は零となり、さらにそれ以上の領域
でも補正後の出力はあまり上がらないが感震器としては
検出の必要のない生活振動による周波数範囲なので問題
はない。

【００５９】前述の説明においては加速度検出装置に印
加する振動の波形として単純な正弦波を使って説明した
が、実際の地震波は異なる周波数の振動波が合成された
ものである。この場合には上述の補正をおこなうこと
で、加速度センサーの共振周波数による波形の乱れをな
くすと共にセンサーからの信号に含まれる高周波成分の
ノイズを抑え、本来の地震波に対して、より忠実な出力
波形を再現することができる。この様に信号を処理する
ことで外部の制御装置などによる振動周波数の分析が容
易になり、振動加速度の大きさと振動周波数に合わせて
制御装置による処理方法を変えることなどが可能にな
る。

【００６０】また実施例においては地震波の周波数領域
及びそれよりも高い周波数領域の生活振動に至るまでほ
ぼ平坦な出力特性となるようにした補正方法について述
べたが、地震波以外の周波数の振動を始めから検出しな
い様にするのであれば平坦な出力特性を持つ部分を地震
波の周波数に絞り込んで８〜１０Ｈｚで出力が零になる
様にサンプリング周波数及びサンプリング数を設定して
も良いことは言うまでもない。

【００６１】なお、上述の例においては加速度応動素子
として図１及び図２に示した如き副電極であるリード端
子が４本固定されたものを使用した場合を例に述べた
が、例えば図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように金属板
６３の中心線上に２本のリード端子６５Ａ及び６５Ｂを
それぞれ図示しない金属容器と等距離となるように配設
したものを使用してもよい。この加速度応動素子を１個
使用してブリッジ回路を構成すれば傾斜や加速度のリー
ド端子に沿った方向成分のみを検出する加速度センサー
を得ることができる。またこの加速度応動素子を２個使
用してそれぞれのリード端子がＸ方向及びＹ方向に沿う
ように配置することにより、図３に示した回路の加速度
センサーを得ることができる。またこのような加速度応
動素子を複数用意し、例えば６０度とか４５度おきに検
出方向を変えて配置してそれぞれの検出値を合成処理す
ることにより、より精度の高い加速度センサーを得るこ
とができる。

【００６２】また実施例では加速度応動素子として主電
極となる金属製の密閉容器に副電極となる複数のリード
端子を貫通固定したものを例に述べたが、加速度応動素
子としてはこの他にも例えば図１１に示す様に金属容器
またはガラス等の電気絶縁性材料からなる密閉容器に主
電極となるリード端子を中心に副電極となる複数のリー
ド端子を配設したものであっても良い。この加速度応動
素子７１はガラス製の密閉容器７２の内部に導電性液体
７３が封入されており、密閉容器７２にはその中心に主
電極７４が設けられていると共に、副電極７５Ａ乃至７
５Ｄが等間隔で且つ主電極との距離がそれぞれ同一にな
る様に配設されている。この例においては主電極７４は
その先端が液面下になるようにされ常に導電性液体７３
との接触面積が変化しない様にされているが、先端が液
面上に出ていても密閉容器７２の中心部では液位はほと
んど変化を起こさないので問題は無い。

【００６３】この加速度応動素子７１においては傾斜や
加速度によって液面が傾くと、中央に位置する主電極７
４は導電性液体７３中にあるので液体との接触面積は変
化せず、副電極７５Ａ乃至７５Ｄに対する液位は傾斜に
よって変化するので、主電極と各副電極との間の抵抗値
の変化を検出することで液面の傾斜角度を知ることがで
きる。またこの加速度応動素子７１によって前述した実
施例と同様のブリッジ回路を構成して加速度センサーと
されること、及びこの加速度センサーを使用して加速度
検出装置を得られることは言うまでも無い。

【００６４】この加速度応動素子７１によれば密閉容器
が電気絶縁物なので、表面張力の影響の出ない範囲で副
電極と容器との距離を短くすることができ、結果として
副電極を中心から離すことができるので液面傾斜時の副
電極に対する液位の変化を大きくすることができ、加速
度や傾斜に対する加速度センサーの出力を大きくする事
ができる。また上述したそれぞれの加速度応動素子は上
下を逆に設置しても使用できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明の加速度センサーによれば導電性
液体を用いた加速度応動素子を使用したことにより小形
で衝撃加速度に強く取り扱いが容易なセンサーとするこ
とができ、さらにこの加速度応動素子によってブリッジ
回路を構成しこのブリッジ回路からの出力を得るように
したことにより出力信号の扱いが容易になる。

【００６６】またブリッジ回路と直列に固定抵抗を接続
して加速度応動素子に使用される導電性液体の固有抵抗
の変化を検出することにより、導電性液体の温度変化に
伴う加速度センサーの出力特性の変化を出力信号の処理
装置などで補正することが可能になり、加速度や傾斜に
対して常に正確な出力を得ることができる。

【００６７】さらに加速度検出装置は取付姿勢の誤差の
分だけ傾斜した状態をオフセット処理により除去できる
ので、その取付けにおいて精密な位置決め作業や特別な
自動水準装置等を必要とせず、部品点数が少なく単純な
構造でありながら全方向の加速度を確実に検出すること
ができる。

【００６８】また加速度センサーには電源供給部から矩
形波のような交流電圧を印加することにより、加速度セ
ンサーに使用される導電性液体の電気分解や液体の分極
による抵抗値の変化を避けることができる。さらに交流
電圧の波形に同期して加速度センサーからの出力信号を
検出することにより、加速度センサーが構成するブリッ
ジ回路を交流電源で駆動することでセンサーからの出力
信号が変調されていても信号処理を容易にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される加速度応動素子の一実施例
を示す縦断面図

【図２】図１に示す加速度応動素子のリード端子の位置
関係を示すための斜視図

【図３】本発明の加速度センサーの一実施例を示す回路
図

【図４】加速度センサーの周波数特性を示す図

【図５】補正前後の信号の出力比と振動周波数との関係
を示す図

【図６】図５の曲線を説明するための各振動周波数にお
ける波形図

【図７】加速度センサーからの出力を補正処理する回路
をブロック図で示した一実施例

【図８】センサーからの信号処理の流れを示すブロック
図

【図９】センサーからの出力の取込み方を説明するため
の波形図

【図１０】加速度応動素子の他の例を示す斜視図

【図１１】本発明に使用される加速度応動素子の他の実
施例を示す斜視図

【符号の説明】

１，７１：加速度応動素子 １１：加速度センサー ２：容器（主電極） ３，６３：金属板（主電極） ４：導電性液体 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，６５Ａ，６５Ｂ：リード端子
（副電極） ２１：センサー ２２：マイコン ２３，２４：Ａ／Ｄコンバータ ３０，Ｒ_Ａ：基準抵抗 ４１：電源供給部 ４２：認識部 ４３：補正部 ４４：合成部 ４５：温度検出部 ７２：密閉容器 ７３：導電性液体 ７４：主電極 ７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄ：副電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺西 敏 名古屋市南区宝生町４丁目30番地 株式会 社生方製作所内 (72)発明者 戸田 孝史 名古屋市南区宝生町４丁目30番地 株式会 社生方製作所内 (72)発明者 小関 秀樹 名古屋市南区宝生町４丁目30番地 株式会 社生方製作所内 Ｆターム(参考） 2G064 BA13 BD03 CC54

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端を閉じたほぼ円筒形の密閉容器を有
   し、この密閉容器には主電極と複数の副電極が互いに絶
   縁された状態で設けられ、この副電極はそれぞれ主電極
   との距離を同一にされるとともに等間隔に配設されてお
   り、密閉容器内には導電性液体が封入されていると共に
   この導電性液体の量は正規姿勢において前記副電極の少
   なくとも一部が液面上に位置する量とされており、密閉
   容器が前記正規姿勢より傾斜角度及び傾斜方向を変えら
   れることによって副電極と導電性液体との接触量が変化
   して主電極と副電極との間の抵抗値が変化する加速度応
   動素子を有し、この加速度応動素子と固定抵抗によって
   ホイートストンブリッジ回路を構成するように副電極を
   接続し、さらにこのホイートストンブリッジ回路と直列
   に基準用固定抵抗を接続し、ホイートストンブリッジ回
   路の電圧印加両端部と基準用固定抵抗の両端部との電圧
   の比率を測定することにより加速度センサーの導電性液
   体の温度を検出しながら加速度及び加速度の変化状態を
   検出できるようにしたことを特徴とする加速度センサ
   ー。
2. 【請求項２】 加速度応動素子の密閉容器は一端を閉じ
   た円筒形の金属容器とこの金属容器の開口部に当接固着
   される金属製の円板からなり、この金属容器及び円板を
   主電極とし、この円板には副電極である金属製リード端
   子が電気絶縁的に貫通固定されていることを特徴とする
   請求項１に記載の加速度センサー。
3. 【請求項３】 加速度応動素子の副電極は４本配設され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ
   ー。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   加速度センサーと、この加速度センサーへの駆動用電源
   を供給する電源供給部と、加速度センサーからの出力信
   号を複数の方向に対応して検出する認識部と、加速度セ
   ンサーからの出力信号の初期状態での電位差を記憶した
   上でのオフセット処理及び認識された信号に対して導電
   性液体の周波数特性に基いた適切な処理を行う補正部と
   を設けたことを特徴とする加速度検出装置。
5. 【請求項５】 補正された複数の信号を合成して装置に
   印加された加速度の大きさを示す出力信号とする合成部
   とを設けたことを特徴とする請求項４に記載の加速度検
   出装置。
6. 【請求項６】 加速度センサーには電源供給部から交流
   電圧が印加され、認識部はこの交流電圧の波形に同期し
   て加速度センサーからの出力信号を検出することを特徴
   とする請求項４または５に記載の加速度検出装置。