JP2000338128A - 加速度センサ素子の感度評価方法 - Google Patents
加速度センサ素子の感度評価方法Info
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P2015/0805—Measuring 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
- G01P2015/0822—Measuring 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
- G01P2015/084—Measuring 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
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動試験機に由来するノイズ振動の影響を排
除することができ、測定対象とする軸の感度と他の軸の
感度とをいずれも正確に評価することが可能な加速度セ
ンサ素子の感度評価方法を提供する。 【解決手段】 外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの
各軸毎の加速度成分として検出し得る加速度センサ素子
の感度評価方法である。振動試験機に加速度センサ素子
を固定し、測定対象とする軸方向に加振してＸ，Ｙ，Ｚ
各軸用の検出素子から出力される第１の電気的出力を測
定し、次いで加振軸を中心に１８０°回転した位置に加
速度センサ素子を固定し、測定対象とする軸方向に再度
加振してＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される第
２の電気的出力を測定する。
除することができ、測定対象とする軸の感度と他の軸の
感度とをいずれも正確に評価することが可能な加速度セ
ンサ素子の感度評価方法を提供する。 【解決手段】 外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの
各軸毎の加速度成分として検出し得る加速度センサ素子
の感度評価方法である。振動試験機に加速度センサ素子
を固定し、測定対象とする軸方向に加振してＸ，Ｙ，Ｚ
各軸用の検出素子から出力される第１の電気的出力を測
定し、次いで加振軸を中心に１８０°回転した位置に加
速度センサ素子を固定し、測定対象とする軸方向に再度
加振してＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される第
２の電気的出力を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、圧電型素子等の
機械的力を電気的信号として出力する検出素子により、
外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度
成分として検出し得る加速度センサ素子の感度を評価す
る方法に関するものである。
機械的力を電気的信号として出力する検出素子により、
外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度
成分として検出し得る加速度センサ素子の感度を評価す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 自動車産業や機械産業では、力、加速
度、磁気などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている。特に、二次元あるいは三次元の各成分
ごとにこれらの物理量を検出し得る小型のセンサが望ま
れている。例えば、作用体を有する可撓板上に複数個の
圧電体を載置したセンサが公開されている（特開平５−
２６７４４号公報）。
度、磁気などの物理量を正確に検出できるセンサの需要
が高まっている。特に、二次元あるいは三次元の各成分
ごとにこれらの物理量を検出し得る小型のセンサが望ま
れている。例えば、作用体を有する可撓板上に複数個の
圧電体を載置したセンサが公開されている（特開平５−
２６７４４号公報）。
【０００３】 このセンサは、外部から作用体に作用す
る物理量に対応して可撓板が変形するように構成されて
おり、当該可撓板の変形による歪みに応じて圧電体に発
生する電荷により、前記物理量の方向及び大きさを単一
のセンサ素子により三次元的に検出することができるも
のである。
る物理量に対応して可撓板が変形するように構成されて
おり、当該可撓板の変形による歪みに応じて圧電体に発
生する電荷により、前記物理量の方向及び大きさを単一
のセンサ素子により三次元的に検出することができるも
のである。
【０００４】 作用体を重錘とした加速度センサの例に
より説明すると、図２に示すように、センサ素子に対し
外部から加速度ａが作用した場合、重錘１０には加速度
ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重錘１０
−支台１１間に横架された可撓板１２に慣性力ｆに伴う
変形が生ずる。
より説明すると、図２に示すように、センサ素子に対し
外部から加速度ａが作用した場合、重錘１０には加速度
ａと相反する方向に慣性力ｆが作用するため、重錘１０
−支台１１間に横架された可撓板１２に慣性力ｆに伴う
変形が生ずる。
【０００５】 当該変形による歪みの方向及び大きさと
可撓板１２上に載置された圧電体１３の分極方向および
大きさに応じた電荷が圧電体１３に発生するため、当該
電荷を上部電極１７ｘ，１７ｙ，１７ｚ及び下部電極１
８から電気的信号として出力することにより外部から作
用する加速度の方向及び大きさを検出することが可能と
なるのである。
可撓板１２上に載置された圧電体１３の分極方向および
大きさに応じた電荷が圧電体１３に発生するため、当該
電荷を上部電極１７ｘ，１７ｙ，１７ｚ及び下部電極１
８から電気的信号として出力することにより外部から作
用する加速度の方向及び大きさを検出することが可能と
なるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 上述の加速度センサ
素子は、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎
の加速度成分として検出するものであることに起因し
て、例えば重錘がＸ軸方向にのみ加速度を受けているに
も拘わらず、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度を示す場合があ
る（以下、このような感度を「ノイズ感度」とい
う。）。
素子は、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎
の加速度成分として検出するものであることに起因し
て、例えば重錘がＸ軸方向にのみ加速度を受けているに
も拘わらず、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度を示す場合があ
る（以下、このような感度を「ノイズ感度」とい
う。）。
【０００７】 センサの信頼性を担保するためにはノイ
ズ感度の存在は好ましくないため、前記の例でいえば検
出すべきＸ軸方向の感度（以下、このような感度を「主
軸感度」という。）に対するノイズ感度の比率を所定範
囲以内（例えば主軸感度を１００％とした場合にノイズ
感度は５％以下など）に抑制する必要がある。
ズ感度の存在は好ましくないため、前記の例でいえば検
出すべきＸ軸方向の感度（以下、このような感度を「主
軸感度」という。）に対するノイズ感度の比率を所定範
囲以内（例えば主軸感度を１００％とした場合にノイズ
感度は５％以下など）に抑制する必要がある。
【０００８】 但し、加速度センサ素子の製造工程にお
いてノイズ感度を０に作り込むことは非常に困難である
ため、製造した加速度センサ素子のノイズ感度を正確に
評価して、圧電型素子を構成する圧電体の分極度を調整
する分極トリミング或いは圧電型素子を構成する電極の
一部を切除するキャパシタンストリミング等のトリミン
グによりノイズ感度を抑制するように感度較正を行って
いる。
いてノイズ感度を０に作り込むことは非常に困難である
ため、製造した加速度センサ素子のノイズ感度を正確に
評価して、圧電型素子を構成する圧電体の分極度を調整
する分極トリミング或いは圧電型素子を構成する電極の
一部を切除するキャパシタンストリミング等のトリミン
グによりノイズ感度を抑制するように感度較正を行って
いる。
【０００９】 一般に、加速度センサ素子の感度評価
は、例えば動電型振動試験機等の加振軸を有する振動試
験機に、加速度センサ素子のＸ，Ｙ，Ｚいずれかの軸が
振動試験機の加振軸と一致するように固定して加振し、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電型素子から出力される電荷又は
電圧を測定することにより行われる。
は、例えば動電型振動試験機等の加振軸を有する振動試
験機に、加速度センサ素子のＸ，Ｙ，Ｚいずれかの軸が
振動試験機の加振軸と一致するように固定して加振し、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電型素子から出力される電荷又は
電圧を測定することにより行われる。
【００１０】 例えば図１に示すように、振動試験機１
は、内周面に励磁用コイル（又は永久磁石）２を備えた
中空円筒状の基台３と、板バネ４により基台３の円筒状
中空部中心に釣支された、円筒状の振動体５とを備えた
ものであり、振動体５は駆動用コイル６と一体に形成さ
れている。
は、内周面に励磁用コイル（又は永久磁石）２を備えた
中空円筒状の基台３と、板バネ４により基台３の円筒状
中空部中心に釣支された、円筒状の振動体５とを備えた
ものであり、振動体５は駆動用コイル６と一体に形成さ
れている。
【００１１】 振動試験機１によれば、励磁用コイル２
への通電によって形成された電磁石（若しくは永久磁
石）によって磁界を形成し、当該磁界中において駆動用
コイル６に交流電流を通電することにより振動体５を基
台３の円筒状中空部の中心軸を加振軸として上下方向に
振動させることができる（以下、このような振動を「主
軸振動」という。）。
への通電によって形成された電磁石（若しくは永久磁
石）によって磁界を形成し、当該磁界中において駆動用
コイル６に交流電流を通電することにより振動体５を基
台３の円筒状中空部の中心軸を加振軸として上下方向に
振動させることができる（以下、このような振動を「主
軸振動」という。）。
【００１２】 従って、例えば加速度センサ素子のＸ軸
を前記加振軸と一致するように振動体５の上面に固定し
て加振し、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電型素子から出力され
る電荷又は電圧を測定すれば、本来検出すべきＸ軸方向
の感度（主軸感度）と検出すべきでないＹ軸方向、Ｚ軸
方向の感度（ノイズ感度）のいずれもが正確に評価でき
るはずである。
を前記加振軸と一致するように振動体５の上面に固定し
て加振し、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電型素子から出力され
る電荷又は電圧を測定すれば、本来検出すべきＸ軸方向
の感度（主軸感度）と検出すべきでないＹ軸方向、Ｚ軸
方向の感度（ノイズ感度）のいずれもが正確に評価でき
るはずである。
【００１３】 しかしながら、実際には、振動試験機
の振動体を釣支する複数の板バネのバネ性にはバラツキ
があること、加速度センサ素子の振動体への固定時に
荷重を完全に均衡させてバランスを調整するのは困難で
あること、等に起因して、主軸振動のみならず、これと
直交する振動成分（以下、このような振動成分を「ノイ
ズ振動」という。）が発生する場合が生じ得る。
の振動体を釣支する複数の板バネのバネ性にはバラツキ
があること、加速度センサ素子の振動体への固定時に
荷重を完全に均衡させてバランスを調整するのは困難で
あること、等に起因して、主軸振動のみならず、これと
直交する振動成分（以下、このような振動成分を「ノイ
ズ振動」という。）が発生する場合が生じ得る。
【００１４】 前記ノイズ振動は、上述の例でいえば振
動体上の加速度センサ素子をＹ軸方向、或いはＺ軸方向
に振動させる成分であるため、振動体上の加速度センサ
素子はＸ軸方向のみに振動していないことになる。
動体上の加速度センサ素子をＹ軸方向、或いはＺ軸方向
に振動させる成分であるため、振動体上の加速度センサ
素子はＸ軸方向のみに振動していないことになる。
【００１５】 即ち、このような場合には、Ｙ軸用素
子、Ｚ軸用素子の感度はノイズ振動の影響を含んだ値で
しか評価できず、ノイズ感度を正確に評価することがで
きないという問題があった。ノイズ感度が正確に評価で
きなければ、ノイズ感度を抑制する感度較正を行うこと
もできないため、加速度センサ素子の信頼性の低下につ
ながり好ましくない。
子、Ｚ軸用素子の感度はノイズ振動の影響を含んだ値で
しか評価できず、ノイズ感度を正確に評価することがで
きないという問題があった。ノイズ感度が正確に評価で
きなければ、ノイズ感度を抑制する感度較正を行うこと
もできないため、加速度センサ素子の信頼性の低下につ
ながり好ましくない。
【００１６】 本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ノイズ振動の影響
を排除することにより、加速度センサ素子の主軸感度と
ノイズ感度とをいずれも正確に評価することができる加
速度センサ素子の感度評価方法を提供することにある。
のであり、その目的とするところは、ノイズ振動の影響
を排除することにより、加速度センサ素子の主軸感度と
ノイズ感度とをいずれも正確に評価することができる加
速度センサ素子の感度評価方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、機械的力を電気的信号として出力する検出素子に
より、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の
加速度成分として検出し得る加速度センサ素子の感度を
評価する方法であって、加振軸を有する振動試験機に前
記加速度センサ素子を固定し、当該加速度センサ素子の
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸のうち測定対象とする１の軸方向に加
振して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される第
１の電気的出力を測定し、次いで、前記振動試験機にお
いて、前記加振軸を中心に１８０°回転した位置に前記
加速度センサ素子を固定し、前記測定対象とする１の軸
方向に再度加振して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から
出力される第２の電気的出力を測定することを特徴とす
る加速度センサ素子の感度評価方法が提供される。
れば、機械的力を電気的信号として出力する検出素子に
より、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの各軸毎の
加速度成分として検出し得る加速度センサ素子の感度を
評価する方法であって、加振軸を有する振動試験機に前
記加速度センサ素子を固定し、当該加速度センサ素子の
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸のうち測定対象とする１の軸方向に加
振して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される第
１の電気的出力を測定し、次いで、前記振動試験機にお
いて、前記加振軸を中心に１８０°回転した位置に前記
加速度センサ素子を固定し、前記測定対象とする１の軸
方向に再度加振して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から
出力される第２の電気的出力を測定することを特徴とす
る加速度センサ素子の感度評価方法が提供される。
【００１８】 本発明の感度評価方法の対象となる加速
度センサ素子としては、重錘と、当該重錘近傍に周設さ
れた、中空部を有する支台と、機械的力を電気的信号と
して出力するＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子を有し、か
つ、前記支台の中空部の中心に重錘を釣支するように支
台に横架された可撓板と、によって構成された加速度セ
ンサ素子が挙げられる。
度センサ素子としては、重錘と、当該重錘近傍に周設さ
れた、中空部を有する支台と、機械的力を電気的信号と
して出力するＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子を有し、か
つ、前記支台の中空部の中心に重錘を釣支するように支
台に横架された可撓板と、によって構成された加速度セ
ンサ素子が挙げられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】 本発明の感度評価方法の対象と
なる加速度センサ素子（以下、単に「センサ素子」とい
う。）は、例えば図２に示す如く、重錘１０と、重錘１
０近傍に周設された支台１１と、機械的力を電気的信号
として出力する検出素子を有し、かつ、重錘１０を釣支
するように対向する支台１１間に横架される可撓板１２
とによって構成されるセンサ素子が挙げられる。
なる加速度センサ素子（以下、単に「センサ素子」とい
う。）は、例えば図２に示す如く、重錘１０と、重錘１
０近傍に周設された支台１１と、機械的力を電気的信号
として出力する検出素子を有し、かつ、重錘１０を釣支
するように対向する支台１１間に横架される可撓板１２
とによって構成されるセンサ素子が挙げられる。
【００２０】 前記センサ素子における重錘１０とは、
上端面を可撓板１２に当接するように釣支された、外部
から作用する加速度の大きさ、方向に基づいて発生した
力により、可撓板１２に変形を生じさせるための部材で
ある。
上端面を可撓板１２に当接するように釣支された、外部
から作用する加速度の大きさ、方向に基づいて発生した
力により、可撓板１２に変形を生じさせるための部材で
ある。
【００２１】 重錘は、可撓板１２に接着剤等により接
着してもよく、或いは可撓板１２と一体成形してもよ
い。重錘は、対称性の面から可撓板の中心部に釣支する
ことが好ましい。
着してもよく、或いは可撓板１２と一体成形してもよ
い。重錘は、対称性の面から可撓板の中心部に釣支する
ことが好ましい。
【００２２】 重錘は、上端面を可撓板に当接するよう
に釣支できる形状である限りにおいて特に限定されず、
筒状の他、円錐台や異径円筒のように外径が連続的に或
いは不連続に変化するものも包含される。但し、Ｘ−Ｙ
平面に対する対称性が高い点において図２に示すような
円筒状が好ましい。
に釣支できる形状である限りにおいて特に限定されず、
筒状の他、円錐台や異径円筒のように外径が連続的に或
いは不連続に変化するものも包含される。但し、Ｘ−Ｙ
平面に対する対称性が高い点において図２に示すような
円筒状が好ましい。
【００２３】 重錘の材質も特に限定されないが、十分
な質量があり密度の高いことに加えて、電磁波の影響を
受け難く、熱膨張率の低い材質であるセラミックスによ
り構成することが好ましい。
な質量があり密度の高いことに加えて、電磁波の影響を
受け難く、熱膨張率の低い材質であるセラミックスによ
り構成することが好ましい。
【００２４】 前記センサ素子における支台１１とは、
重錘１０を中心として周設された、可撓板１２及び重錘
１０を支持するための部材である。従って、可撓板１２
及び重錘１０を支持し得る強度を有する限りにおいてそ
の形状、材質等は特に限定されない。
重錘１０を中心として周設された、可撓板１２及び重錘
１０を支持するための部材である。従って、可撓板１２
及び重錘１０を支持し得る強度を有する限りにおいてそ
の形状、材質等は特に限定されない。
【００２５】 但し、加工が容易で、Ｘ−Ｙ平面に対す
る対称性が比較的高い点において、図２に示すような外
部形状が四角柱状で円筒状中空部１６を有する形状が好
ましく、剛性が高く、電磁波の影響を受け難い材質であ
るセラミックスにより構成することが好ましい。
る対称性が比較的高い点において、図２に示すような外
部形状が四角柱状で円筒状中空部１６を有する形状が好
ましく、剛性が高く、電磁波の影響を受け難い材質であ
るセラミックスにより構成することが好ましい。
【００２６】 前記センサ素子における可撓板１２と
は、重錘１０を釣支して対向する支台１１間に横架され
た、検出素子を有する板状部材であって、機械的力を電
気的信号として出力する検出素子が配設される。可撓板
は、可撓性を有し、重錘の挙動により破損しない限りに
おいて、形状、材質等は特に限定されないが、図２に示
すように１枚の板状体１２により構成することが加工が
容易な点において好ましい。
は、重錘１０を釣支して対向する支台１１間に横架され
た、検出素子を有する板状部材であって、機械的力を電
気的信号として出力する検出素子が配設される。可撓板
は、可撓性を有し、重錘の挙動により破損しない限りに
おいて、形状、材質等は特に限定されないが、図２に示
すように１枚の板状体１２により構成することが加工が
容易な点において好ましい。
【００２７】 検出素子としては、例えば圧電型、動電
型、サーボ型、ストレインゲージ型、静電容量型の検出
素子が挙げられるが、本発明においては広帯域、高感
度、小型で軽量である点において図２に示すような圧電
体を上下面から１組の電極（上部電極及び下部電極）で
挟持してなる圧電型素子（以下、単に「圧電素子」とい
う。）であることが好ましい。
型、サーボ型、ストレインゲージ型、静電容量型の検出
素子が挙げられるが、本発明においては広帯域、高感
度、小型で軽量である点において図２に示すような圧電
体を上下面から１組の電極（上部電極及び下部電極）で
挟持してなる圧電型素子（以下、単に「圧電素子」とい
う。）であることが好ましい。
【００２８】 検出素子が圧電素子である場合には、ヤ
ング率が高く、圧電体に歪みを誘起し易いセラミックス
で可撓板を構成することが好ましい。また、可撓板全体
を圧電体で構成してもよい。
ング率が高く、圧電体に歪みを誘起し易いセラミックス
で可撓板を構成することが好ましい。また、可撓板全体
を圧電体で構成してもよい。
【００２９】 圧電素子を構成する圧電体としては、Ｐ
ＺＴ、ＰＭＮ、ＰＮＮ等の圧電セラミックスや有機圧電
体等を用いることができるが、圧電特性に優れるＰＺＴ
を用いることが好ましい。圧電体の形状は特に限定され
ないが、例えば図２に示すように可撓板１２の上面全体
に圧電体１３を形成することができる。
ＺＴ、ＰＭＮ、ＰＮＮ等の圧電セラミックスや有機圧電
体等を用いることができるが、圧電特性に優れるＰＺＴ
を用いることが好ましい。圧電体の形状は特に限定され
ないが、例えば図２に示すように可撓板１２の上面全体
に圧電体１３を形成することができる。
【００３０】 更に、圧電素子においては、上部電極、
圧電体、下部電極は、必ずしも圧電素子毎に区分して形
成する必要はなく、図２に示すように下部電極１８及び
圧電体１３を可撓板１２の上面全体に形成し、上部電極
１７ｘ，１７ｙ，１７ｚのみを区分して配置することに
よって圧電素子１４ｘ，１４ｙ，１４ｚを形成してもよ
い。
圧電体、下部電極は、必ずしも圧電素子毎に区分して形
成する必要はなく、図２に示すように下部電極１８及び
圧電体１３を可撓板１２の上面全体に形成し、上部電極
１７ｘ，１７ｙ，１７ｚのみを区分して配置することに
よって圧電素子１４ｘ，１４ｙ，１４ｚを形成してもよ
い。
【００３１】 本発明の感度評価方法の対象となる加速
度センサ素子は、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚ
の各軸毎の加速度成分として検出し得るものであれば足
り、単一の重錘・可撓板によってＸ，Ｙ，Ｚの全ての軸
の加速度成分を検出するものであることを要しない。例
えば、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３基のセンサ素子を
組み合わせてなる１組のセンサ素子であっても良い。
度センサ素子は、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚ
の各軸毎の加速度成分として検出し得るものであれば足
り、単一の重錘・可撓板によってＸ，Ｙ，Ｚの全ての軸
の加速度成分を検出するものであることを要しない。例
えば、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３基のセンサ素子を
組み合わせてなる１組のセンサ素子であっても良い。
【００３２】 但し、本発明においては加速度センサ素
子が、１の可撓板上にＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電素子を有
し、外部から作用する加速度を単一のセンサ素子により
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度成分として検出し得る加速
度センサ素子（以下、このようなセンサ素子を「３軸セ
ンサ素子」という。）に対して特に好適に用いることが
できる。
子が、１の可撓板上にＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の圧電素子を有
し、外部から作用する加速度を単一のセンサ素子により
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸毎の加速度成分として検出し得る加速
度センサ素子（以下、このようなセンサ素子を「３軸セ
ンサ素子」という。）に対して特に好適に用いることが
できる。
【００３３】 既述した３基のセンサ素子を組み合わせ
てなる１組のセンサ素子の場合には、３基のセンサ素子
の各々を感度評価し較正した後、組み合わせることも可
能であるが、３軸センサ素子の場合には、１の可撓板上
に全ての圧電素子を有する構造上、そのような方法を採
ることは困難であるため、本発明のような方法でなけれ
ば、主軸感度とノイズ感度の双方を正確に評価し較正す
ることはできないからである。
てなる１組のセンサ素子の場合には、３基のセンサ素子
の各々を感度評価し較正した後、組み合わせることも可
能であるが、３軸センサ素子の場合には、１の可撓板上
に全ての圧電素子を有する構造上、そのような方法を採
ることは困難であるため、本発明のような方法でなけれ
ば、主軸感度とノイズ感度の双方を正確に評価し較正す
ることはできないからである。
【００３４】 図２に示すように３軸センサ素子の各軸
用の圧電素子は、重錘１０を中心として相対称する位置
に配置された少なくとも１対の圧電素子により構成され
る。当該１対の圧電素子を構成する圧電体はＸ，Ｙ軸用
のものは互いに逆極性に、Ｚ軸用のものはいずれも同極
性で同じ大きさの分極処理が施されている。
用の圧電素子は、重錘１０を中心として相対称する位置
に配置された少なくとも１対の圧電素子により構成され
る。当該１対の圧電素子を構成する圧電体はＸ，Ｙ軸用
のものは互いに逆極性に、Ｚ軸用のものはいずれも同極
性で同じ大きさの分極処理が施されている。
【００３５】 このような分極処理により、図３（ｂ）
に示すように重錘１０がＺ軸方向に振動した場合にはＸ
軸用の圧電素子１４ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電素
子１４ｙに発生した逆極性の電荷は互いに相殺されて電
気的信号は出力されず、一方、図３（ｃ）に示すように
重錘１０がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用の圧
電素子１４ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺さ
れ、電気的信号は出力されない。
に示すように重錘１０がＺ軸方向に振動した場合にはＸ
軸用の圧電素子１４ｘ及び図示されないＹ軸用の圧電素
子１４ｙに発生した逆極性の電荷は互いに相殺されて電
気的信号は出力されず、一方、図３（ｃ）に示すように
重錘１０がＸ，Ｙ軸方向に振動した場合にはＺ軸用の圧
電素子１４ｚに発生した逆極性の電荷は互いに相殺さ
れ、電気的信号は出力されない。
【００３６】 即ち、他の軸方向に作用する加速度の影
響を受けることなく、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の成分を検出す
ることができるため、当該成分を合成することにより外
部から作用する加速度の方向及び大きさを単一のセンサ
素子によって三次元的に検知することが可能となる。
響を受けることなく、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の成分を検出す
ることができるため、当該成分を合成することにより外
部から作用する加速度の方向及び大きさを単一のセンサ
素子によって三次元的に検知することが可能となる。
【００３７】 以上のような構成のセンサ素子は、セン
サ素子の形状の断層形状に切断した複数のグリーンシー
トを積層し、一体に圧着した後、焼成する、グリーンシ
ート積層法により成形でき、当該成形体にスクリーン印
刷等の厚膜法の技術を用いて下部電極、圧電体、上部電
極を形成することにより小型で高感度かつ高精度のセン
サ素子を簡便に製造することが可能である。
サ素子の形状の断層形状に切断した複数のグリーンシー
トを積層し、一体に圧着した後、焼成する、グリーンシ
ート積層法により成形でき、当該成形体にスクリーン印
刷等の厚膜法の技術を用いて下部電極、圧電体、上部電
極を形成することにより小型で高感度かつ高精度のセン
サ素子を簡便に製造することが可能である。
【００３８】 本発明の感度評価方法に使用する振動試
験機とは、加振軸を有する振動試験機をいい、例えば図
１に示すような、内周面に励磁用コイル（又は永久磁
石）２を備えた中空円筒状の基台３と、板バネ４により
基台３の円筒状中空部中心に釣支された、円筒状の振動
体５とを備え、振動体５が駆動用コイル６と一体に形成
された、動電型振動試験機等が挙げられる。
験機とは、加振軸を有する振動試験機をいい、例えば図
１に示すような、内周面に励磁用コイル（又は永久磁
石）２を備えた中空円筒状の基台３と、板バネ４により
基台３の円筒状中空部中心に釣支された、円筒状の振動
体５とを備え、振動体５が駆動用コイル６と一体に形成
された、動電型振動試験機等が挙げられる。
【００３９】 図１の動電型振動試験機は、交流電流の
通電により基台３の円筒状中空部の中心軸を加振軸とし
て振動体５を振動させるが、実際には、振動試験機の
複数の板バネにおけるバネ性のバラツキ、センサ素子
の振動体への固定時における荷重の不均衡、等に起因し
て、基台３の円筒状中空部の中心軸と直交する振動成分
（以下、このような振動成分を「ノイズ振動」とい
う。）を含むため、その影響を排除する必要がある。
通電により基台３の円筒状中空部の中心軸を加振軸とし
て振動体５を振動させるが、実際には、振動試験機の
複数の板バネにおけるバネ性のバラツキ、センサ素子
の振動体への固定時における荷重の不均衡、等に起因し
て、基台３の円筒状中空部の中心軸と直交する振動成分
（以下、このような振動成分を「ノイズ振動」とい
う。）を含むため、その影響を排除する必要がある。
【００４０】 そこで、本発明においては、加振軸を中
心として１８０°対象の２つの位置において検出素子か
ら出力される電気的出力を測定する。当該２種の電気的
出力の測定値については、例えば後述するような数学的
処理を施すことにより、振動試験機のノイズ振動の影響
を相殺することができ、センサ素子の主軸感度とノイズ
感度とをいずれも正確に評価することが可能となる。
心として１８０°対象の２つの位置において検出素子か
ら出力される電気的出力を測定する。当該２種の電気的
出力の測定値については、例えば後述するような数学的
処理を施すことにより、振動試験機のノイズ振動の影響
を相殺することができ、センサ素子の主軸感度とノイズ
感度とをいずれも正確に評価することが可能となる。
【００４１】 以下、図１の振動試験機を使用して、セ
ンサ素子をＸ軸方向に振動させた場合（主軸振動がＸ軸
方向の場合）の電気的出力の測定、及び数学的処理の例
を説明するが、Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に振動させた場合
（主軸振動がＹ軸方向、或いはＺ軸方向の場合）も全く
同様の方法を用いることができる。
ンサ素子をＸ軸方向に振動させた場合（主軸振動がＸ軸
方向の場合）の電気的出力の測定、及び数学的処理の例
を説明するが、Ｙ軸方向，Ｚ軸方向に振動させた場合
（主軸振動がＹ軸方向、或いはＺ軸方向の場合）も全く
同様の方法を用いることができる。
【００４２】（電気的出力の測定）まず、振動試験機１
にセンサ素子を固定する。振動試験機１の加振軸と、測
定対象とするセンサ素子のＸ軸の方向とが一致するよう
に、加速度センサ素子を振動体５上面に固定する。
にセンサ素子を固定する。振動試験機１の加振軸と、測
定対象とするセンサ素子のＸ軸の方向とが一致するよう
に、加速度センサ素子を振動体５上面に固定する。
【００４３】 次いで、振動試験機１の励磁用コイル２
に電流を通電し、更に駆動用コイル６に交流電流を通電
することにより、センサ素子をＸ軸方向に加振し、Ｘ，
Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される電気的出力を測
定し、記録する（以下、「第１の電気的出力の測定値」
という。）。
に電流を通電し、更に駆動用コイル６に交流電流を通電
することにより、センサ素子をＸ軸方向に加振し、Ｘ，
Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される電気的出力を測
定し、記録する（以下、「第１の電気的出力の測定値」
という。）。
【００４４】 更に、振動試験機１の振動体５上面であ
って、円筒状の振動体５の中心軸を基準として１８０°
回転した位置にセンサ素子を固定し、再度センサ素子を
Ｘ軸方向に加振して同様に電気的出力を測定し、記録す
る（以下、「第２の電気的出力の測定値」という。）。
って、円筒状の振動体５の中心軸を基準として１８０°
回転した位置にセンサ素子を固定し、再度センサ素子を
Ｘ軸方向に加振して同様に電気的出力を測定し、記録す
る（以下、「第２の電気的出力の測定値」という。）。
【００４５】 例えば検出素子が圧電素子である場合に
は、測定する「電気的出力」としては、当該圧電素子を
構成する圧電体に発生する電荷若しくは当該電荷に伴い
生ずる電圧等が挙げられる。この場合においては、リー
ド線等のキャパンシタンス成分の影響を受け難い点にお
いては電荷を、比較的簡便に測定できる点においては電
圧を測定することが好ましい。
は、測定する「電気的出力」としては、当該圧電素子を
構成する圧電体に発生する電荷若しくは当該電荷に伴い
生ずる電圧等が挙げられる。この場合においては、リー
ド線等のキャパンシタンス成分の影響を受け難い点にお
いては電荷を、比較的簡便に測定できる点においては電
圧を測定することが好ましい。
【００４６】 また、電気的出力を測定する際には、第
１の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸方向の加速度
成分と、第２の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸の
加速度成分が等しくなるように振動試験機の入力電圧を
調整する。こうすることにより、後述する数学的処理が
容易なものとなるからである。
１の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸方向の加速度
成分と、第２の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸の
加速度成分が等しくなるように振動試験機の入力電圧を
調整する。こうすることにより、後述する数学的処理が
容易なものとなるからである。
【００４７】 上述のように測定した第１の電気的出力
の測定値と第２の電気的出力の測定値は全て、振動試
験機の複数の板バネにおけるバネ性のバラツキ、セン
サ素子の振動体への固定時における荷重の不均衡、等に
起因するノイズ振動（加振方向と直交する軸方向の振動
成分）の影響を含む値であるが、例えば後述するような
数学的処理を施すことにより、ノイズ振動の影響を相殺
することができる。
の測定値と第２の電気的出力の測定値は全て、振動試
験機の複数の板バネにおけるバネ性のバラツキ、セン
サ素子の振動体への固定時における荷重の不均衡、等に
起因するノイズ振動（加振方向と直交する軸方向の振動
成分）の影響を含む値であるが、例えば後述するような
数学的処理を施すことにより、ノイズ振動の影響を相殺
することができる。
【００４８】（数学的処理）上述のようにセンサ素子を
Ｘ軸方向に加振した場合における、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の
検出素子からの第１の電気的出力の測定値Ｖx１，Ｖy
１，Ｖz１は加振機の主軸振動の加速度成分Ａx１（Ｘ軸
方向）のみならず、加振機のノイズ振動の加速度成分Ａ
y１（Ｙ軸方向）、Ａz１（Ｚ軸方向）の影響を含む値で
ある。この点については第２の電気的出力の測定値につ
いても同様である。
Ｘ軸方向に加振した場合における、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の
検出素子からの第１の電気的出力の測定値Ｖx１，Ｖy
１，Ｖz１は加振機の主軸振動の加速度成分Ａx１（Ｘ軸
方向）のみならず、加振機のノイズ振動の加速度成分Ａ
y１（Ｙ軸方向）、Ａz１（Ｚ軸方向）の影響を含む値で
ある。この点については第２の電気的出力の測定値につ
いても同様である。
【００４９】 また、Ｘ軸用検出素子はＸ軸方向の加速
度に対する感度（主軸感度：xx）に対して一定の比率
で、Ｙ軸方向，Ｚ軸方向の加速度に対する感度（ノイズ
感度：xy，xz）を有している。この点についてはＹ軸用
の検出素子（yx：yy：yz）、Ｚ軸用の検出素子（zx：z
y：zz）についても同様である。
度に対する感度（主軸感度：xx）に対して一定の比率
で、Ｙ軸方向，Ｚ軸方向の加速度に対する感度（ノイズ
感度：xy，xz）を有している。この点についてはＹ軸用
の検出素子（yx：yy：yz）、Ｚ軸用の検出素子（zx：z
y：zz）についても同様である。
【００５０】 上述のような条件下における、検出素子
からの電気的出力、実際に加わった加速度成分、及び検
出素子の感度、の相互の関係は、第１の電気的出力の測
定値については下記式１、第２の電気的出力の測定値に
ついては下記式２のように表すことができる。
からの電気的出力、実際に加わった加速度成分、及び検
出素子の感度、の相互の関係は、第１の電気的出力の測
定値については下記式１、第２の電気的出力の測定値に
ついては下記式２のように表すことができる。
【００５１】
【式１】
【００５２】
【式２】
【００５３】 ここで、Ｘ軸方向の加速度成分Ａx１を
１００とした場合におけるノイズ振動の加速度成分Ａy
１の相対比をβ、Ａz１の相対比をγとすると、第１の
電気的出力測定時には下記式３が成立する。
１００とした場合におけるノイズ振動の加速度成分Ａy
１の相対比をβ、Ａz１の相対比をγとすると、第１の
電気的出力測定時には下記式３が成立する。
【００５４】
【式３】
【００５５】 一方、センサ素子を１８０°回転後の第
２の電気的出力測定時には、ノイズ振動の大きさは同じ
であるもののセンサ素子に対して全く逆の方向に作用す
ることになるため、β及びγの符号が逆転し、下記式４
が成立する。
２の電気的出力測定時には、ノイズ振動の大きさは同じ
であるもののセンサ素子に対して全く逆の方向に作用す
ることになるため、β及びγの符号が逆転し、下記式４
が成立する。
【００５６】
【式４】
【００５７】 式１に対して式３を代入することにより
下記式５を、式２に対して式４を代入することにより下
記式６を導くことができる。
下記式５を、式２に対して式４を代入することにより下
記式６を導くことができる。
【００５８】
【式５】
【００５９】
【式６】
【００６０】 既述のように電気的出力を測定する際に
は、第１の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸方向の
加速度成分Ａx１と、第２の電気的出力を測定する際の
振動のＸ軸の加速度成分Ａx２が等しくなるように振動
試験機の入力電圧を調整しているため、下記式７が成り
立つ。
は、第１の電気的出力を測定する際の振動のＸ軸方向の
加速度成分Ａx１と、第２の電気的出力を測定する際の
振動のＸ軸の加速度成分Ａx２が等しくなるように振動
試験機の入力電圧を調整しているため、下記式７が成り
立つ。
【００６１】
【式７】
【００６２】 従って、式５と式６との和からノイズ振
動β，γの項が消去された、下記式８を導くことができ
る。式８からはＸ軸方向の加速度に対するＸ軸用検出素
子の主軸感度xx、及びノイズ振動の影響を含まないＹ軸
用検出素子，Ｚ軸用検出素子のノイズ感度yx，zxを求め
ることができる。
動β，γの項が消去された、下記式８を導くことができ
る。式８からはＸ軸方向の加速度に対するＸ軸用検出素
子の主軸感度xx、及びノイズ振動の影響を含まないＹ軸
用検出素子，Ｚ軸用検出素子のノイズ感度yx，zxを求め
ることができる。
【００６３】
【式８】
【００６４】 一方、式５と式６との差からは下記式９
を導くことができる。この場合において、出力成分βx
y、γxz、γyz、βzyはノイズ振動についてのノイズ感
度であるから、ノイズ振動についての主軸感度である出
力成分βyy、γzzと比較して極めて小さい値となり無視
できる。従って、式９は式１０のように近似でき、ノイ
ズ振動のＹ軸方向の加速度成分の相対比β、Ｚ軸方向の
加速度成分の相対比γの近似値をも求めることができ
る。
を導くことができる。この場合において、出力成分βx
y、γxz、γyz、βzyはノイズ振動についてのノイズ感
度であるから、ノイズ振動についての主軸感度である出
力成分βyy、γzzと比較して極めて小さい値となり無視
できる。従って、式９は式１０のように近似でき、ノイ
ズ振動のＹ軸方向の加速度成分の相対比β、Ｚ軸方向の
加速度成分の相対比γの近似値をも求めることができ
る。
【００６５】
【式９】
【００６６】
【式１０】
【００６７】 既述のような数学的処理により、振動試
験機のノイズ振動の影響を相殺してセンサ素子の主軸感
度とノイズ感度とをいずれも正確に評価することが可能
となる。
験機のノイズ振動の影響を相殺してセンサ素子の主軸感
度とノイズ感度とをいずれも正確に評価することが可能
となる。
【００６８】 但し、加振機において加わる振動は正弦
波であり、例えば振動体が楕円状の軌道を描いて振動す
る場合等には、主軸振動とノイズ振動の位相は必ずしも
一致しない。従って、実際には式１１に示すようにノイ
ズ振動の位相遅れθy，θzを考慮しなければならない点
に留意する必要がある。
波であり、例えば振動体が楕円状の軌道を描いて振動す
る場合等には、主軸振動とノイズ振動の位相は必ずしも
一致しない。従って、実際には式１１に示すようにノイ
ズ振動の位相遅れθy，θzを考慮しなければならない点
に留意する必要がある。
【００６９】
【式１１】
【００７０】
【実施例】 以下、本発明の感度測定方法について実施
例により更に詳細に説明する。本実施例においては振動
試験機として図１に示す構造の動電型振動試験機を、電
気的出力として電圧を測定することにより行った。
例により更に詳細に説明する。本実施例においては振動
試験機として図１に示す構造の動電型振動試験機を、電
気的出力として電圧を測定することにより行った。
【００７１】 センサ素子の固定は図４に示す治具２
２，２３，２６を使用して行った。治具２２はセンサ素
子２０と略同一形状の開口部２２ｃを備えた箱状であっ
て、同軸線２１を引き出すための細溝２２ｄ、及び四隅
にめねじ２２ａ、辺中央にボルト穴２２ｂが形成されて
いる。
２，２３，２６を使用して行った。治具２２はセンサ素
子２０と略同一形状の開口部２２ｃを備えた箱状であっ
て、同軸線２１を引き出すための細溝２２ｄ、及び四隅
にめねじ２２ａ、辺中央にボルト穴２２ｂが形成されて
いる。
【００７２】 治具２３は平板状であって、治具２２と
同様に四隅にボルト穴２３ａ、辺中央にボルト穴２３ｂ
が形成されている。また、治具２６は治具２２，２３と
一辺の長さを同じくする正六面体であって、四隅にボル
ト穴２６ａ、辺中央にめねじ２６ｂが形成されている。
更に、振動試験機の振動体２８にもめねじ２８ａを形成
し、めねじ２８ａ近傍に標準加速度ピックアップ３１を
瞬間接着剤で固定した。
同様に四隅にボルト穴２３ａ、辺中央にボルト穴２３ｂ
が形成されている。また、治具２６は治具２２，２３と
一辺の長さを同じくする正六面体であって、四隅にボル
ト穴２６ａ、辺中央にめねじ２６ｂが形成されている。
更に、振動試験機の振動体２８にもめねじ２８ａを形成
し、めねじ２８ａ近傍に標準加速度ピックアップ３１を
瞬間接着剤で固定した。
【００７３】 まず、電荷の検出を行うための同軸線２
１を半田付けしたセンサ素子２０を治具２２に接着剤で
貼着し、ボルト２５を用いて治具２３との間にセンサ素
子２０を挟持するように螺着して固定する（以下、この
部材を「固定用部材３０」という。）。一方、ボルト２
７を用いて治具２６と振動試験機の振動体２８とを螺着
して固定し、治具２６の水平を水準器で調整しておく。
１を半田付けしたセンサ素子２０を治具２２に接着剤で
貼着し、ボルト２５を用いて治具２３との間にセンサ素
子２０を挟持するように螺着して固定する（以下、この
部材を「固定用部材３０」という。）。一方、ボルト２
７を用いて治具２６と振動試験機の振動体２８とを螺着
して固定し、治具２６の水平を水準器で調整しておく。
【００７４】 次いで、固定用部材３０のボルト穴２２
ｂ，２３ｂと治具２６のめねじ２６ｂとを位置合わせ
し、ボルト２４を用いて固定用部材３０と治具２６とを
螺着することにより、センサ素子２０と振動試験機の振
動体２８とを固定した。
ｂ，２３ｂと治具２６のめねじ２６ｂとを位置合わせ
し、ボルト２４を用いて固定用部材３０と治具２６とを
螺着することにより、センサ素子２０と振動試験機の振
動体２８とを固定した。
【００７５】 センサ素子２０を図５（ｂ）に示すよう
にモデル化して説明すれば、センサ素子２０をＸ軸方向
に振動させる場合における治具２６に対する取付位置は
図６（ａ）に示す位置となり、１８０°回転させた取付
位置は図６（ｂ）に示す位置となる。同様にＹ軸方向に
振動させる場合には図７、Ｚ軸方向に振動させる場合に
は図８に示す位置にセンサ素子２０を取り付ければよ
い。
にモデル化して説明すれば、センサ素子２０をＸ軸方向
に振動させる場合における治具２６に対する取付位置は
図６（ａ）に示す位置となり、１８０°回転させた取付
位置は図６（ｂ）に示す位置となる。同様にＹ軸方向に
振動させる場合には図７、Ｚ軸方向に振動させる場合に
は図８に示す位置にセンサ素子２０を取り付ければよ
い。
【００７６】 なお、Ｘ，Ｙ軸を測定対象とする場合に
は固定用部材３０は、治具２６の側面に取り付けられる
ため、治具２６の固定用部材３０を取り付けた面の裏面
に固定用部材３０と同一形状、同一重量のダミー治具２
９を螺着して固定し、重量を均衡させた。
は固定用部材３０は、治具２６の側面に取り付けられる
ため、治具２６の固定用部材３０を取り付けた面の裏面
に固定用部材３０と同一形状、同一重量のダミー治具２
９を螺着して固定し、重量を均衡させた。
【００７７】 まず、図６（ａ）の位置にセンサ素子２
０を含む固定用部材３０を固定し、振動周波数８０Ｈｚ
において、振動試験機の振動体２８に貼着された標準ピ
ックアップ３１のＸ軸方向の最大加速度Ａx１が１０ｍ
／ｓ2の正弦波となるように振動試験機の振動を調整し
た。この状態において、センサ素子２０からの第１の電
気的出力、即ち各軸用の圧電素子に発生した電圧の測定
値Ｖx１，Ｖy１，Ｖz１、及び各々の振動の位相につい
て測定した。
０を含む固定用部材３０を固定し、振動周波数８０Ｈｚ
において、振動試験機の振動体２８に貼着された標準ピ
ックアップ３１のＸ軸方向の最大加速度Ａx１が１０ｍ
／ｓ2の正弦波となるように振動試験機の振動を調整し
た。この状態において、センサ素子２０からの第１の電
気的出力、即ち各軸用の圧電素子に発生した電圧の測定
値Ｖx１，Ｖy１，Ｖz１、及び各々の振動の位相につい
て測定した。
【００７８】 また、固定用部材３０とダミー治具２９
の取付位置を入れ替えて（即ち、１８０°回転させた位
置で取り付けて）、同様にＸ軸方向の最大加速度Ａx２
が１０ｍ／ｓ2の正弦波となるように振動試験機の振動
を調整し、センサ素子２０からの第２の電気的出力、即
ち各軸用の圧電素子に発生した電圧の測定値Ｖx２，Ｖy
２，Ｖz２、及び各々の振動の位相遅れについて記録し
た。これらの結果を表１及び図９（ａ）〜（ｃ）に示
す。
の取付位置を入れ替えて（即ち、１８０°回転させた位
置で取り付けて）、同様にＸ軸方向の最大加速度Ａx２
が１０ｍ／ｓ2の正弦波となるように振動試験機の振動
を調整し、センサ素子２０からの第２の電気的出力、即
ち各軸用の圧電素子に発生した電圧の測定値Ｖx２，Ｖy
２，Ｖz２、及び各々の振動の位相遅れについて記録し
た。これらの結果を表１及び図９（ａ）〜（ｃ）に示
す。
【００７９】
【表１】
【００８０】 更に、図９（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、第１の電圧の測定値Ｖx１，Ｖy１，Ｖz１、第２の
電圧の測定値Ｖx２，Ｖy２，Ｖz２から、各軸毎に第１
の電圧の測定値と第２の電圧の測定値との和の１／２、
差の１／２のグラフをそれぞれ作図し、各々のグラフに
おけるピーク値を読みとった。その結果を表２に示す。
に、第１の電圧の測定値Ｖx１，Ｖy１，Ｖz１、第２の
電圧の測定値Ｖx２，Ｖy２，Ｖz２から、各軸毎に第１
の電圧の測定値と第２の電圧の測定値との和の１／２、
差の１／２のグラフをそれぞれ作図し、各々のグラフに
おけるピーク値を読みとった。その結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】 同様にして、センサ素子２０を図７の位
置に取り付けてＹ軸を測定対象とした場合における、図
８の位置に取り付けてＺ軸を測定対象とした場合におけ
る、第１及び第２の電圧の測定値、並びに振動の位相遅
れを測定し、第１の電圧の測定値と第２の電圧の測定値
との和の１／２、差の１／２のグラフをそれぞれ作図
し、各々のグラフにおけるピーク値を読みとった。その
結果を、表３、表４に示す。
置に取り付けてＹ軸を測定対象とした場合における、図
８の位置に取り付けてＺ軸を測定対象とした場合におけ
る、第１及び第２の電圧の測定値、並びに振動の位相遅
れを測定し、第１の電圧の測定値と第２の電圧の測定値
との和の１／２、差の１／２のグラフをそれぞれ作図
し、各々のグラフにおけるピーク値を読みとった。その
結果を、表３、表４に示す。
【００８３】
【表３】
【００８４】
【表４】
【００８５】 表２〜表４の結果より、センサ素子の
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の主軸感度の絶対値が表５に示すよう
に、ノイズ感度の相対値が表６に示すように算出され
る。また、振動試験機由来のノイズ振動の相対値（近似
値）が表７に示すように算出される。
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸毎の主軸感度の絶対値が表５に示すよう
に、ノイズ感度の相対値が表６に示すように算出され
る。また、振動試験機由来のノイズ振動の相対値（近似
値）が表７に示すように算出される。
【００８６】
【表５】
【００８７】
【表６】
【００８８】
【表７】
【００８９】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の感度評
価方法によれば、振動試験機に由来するノイズ振動の影
響を排除することができ、加速度センサ素子の主軸感度
とノイズ感度とをいずれも正確に評価することが可能と
なる。
価方法によれば、振動試験機に由来するノイズ振動の影
響を排除することができ、加速度センサ素子の主軸感度
とノイズ感度とをいずれも正確に評価することが可能と
なる。
【図１】 振動試験機の例を示す概略断面図である。
【図２】 本発明に使用するセンサ素子の一の実施例を
示す概略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ
−Ａ’断面図である。
示す概略説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ
−Ａ’断面図である。
【図３】 本発明に使用するセンサ素子の作動状況を示
す概略説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。
す概略説明図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。
【図４】 センサ素子と振動試験機との固定方法の例を
示す概略斜視図である。
示す概略斜視図である。
【図５】 （ａ）はセンサ素子の実際の形状を示す上面
図、（ｂ）はセンサ素子をモデル化した図である。
図、（ｂ）はセンサ素子をモデル化した図である。
【図６】 センサ素子をＸ軸方向に振動させる場合にお
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
【図７】 センサ素子をＹ軸方向に振動させる場合にお
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
【図８】 センサ素子をＺ軸方向に振動させる場合にお
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
ける治具に対する取付位置を示す概略説明図（ａ）、
（ｂ）である。
【図９】 センサ素子をＸ軸方向に振動させた際の測定
波形を示すグラフであっって、（ａ）はＸ軸用素子の出
力、（ｂ）はＹ軸用素子の出力、（ｃ）はＺ軸用素子の
出力を示す。
波形を示すグラフであっって、（ａ）はＸ軸用素子の出
力、（ｂ）はＹ軸用素子の出力、（ｃ）はＺ軸用素子の
出力を示す。
１…振動試験機、２…励磁用コイル、３…基台、４…板
バネ、５…振動体、６…駆動用コイル、１０…重錘、１
１…支台、１２…可撓板、１３…圧電体、１４…圧電素
子、１６…円筒状中空部、１７…上部電極、１８…下部
電極、２０…センサ素子、２１…同軸線、２２，２３…
治具、２４，２５…ボルト、２６…治具、２７…ボル
ト、２８…振動体、２９…ダミー治具、３０…固定用部
材、３１…標準ピックアップ、３２ａ…ボンディングパ
ッド（上部電極）、３２ｂ…ボンディングパッド（下部
電極）。
バネ、５…振動体、６…駆動用コイル、１０…重錘、１
１…支台、１２…可撓板、１３…圧電体、１４…圧電素
子、１６…円筒状中空部、１７…上部電極、１８…下部
電極、２０…センサ素子、２１…同軸線、２２，２３…
治具、２４，２５…ボルト、２６…治具、２７…ボル
ト、２８…振動体、２９…ダミー治具、３０…固定用部
材、３１…標準ピックアップ、３２ａ…ボンディングパ
ッド（上部電極）、３２ｂ…ボンディングパッド（下部
電極）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 和義 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 安藤 秀樹 愛知県小牧市大字下末字五反田434番地の ３ エヌジーケイ・オプトセラミックス株 式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 機械的力を電気的信号として出力する検
出素子により、外部から作用する加速度をＸ，Ｙ，Ｚの
各軸毎の加速度成分として検出し得る加速度センサ素子
の感度を評価する方法であって、 加振軸を有する振動試験機に前記加速度センサ素子を固
定し、当該加速度センサ素子のＸ，Ｙ，Ｚの各軸のうち
測定対象とする１の軸方向に加振して、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸
用の検出素子から出力される第１の電気的出力を測定
し、 次いで、前記振動試験機において、前記加振軸を中心に
１８０°回転した位置に前記加速度センサ素子を固定
し、前記測定対象とする１の軸方向に再度加振して、
Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子から出力される第２の電気
的出力を測定することを特徴とする加速度センサ素子の
感度評価方法。 - 【請求項２】 感度評価の対象となる加速度センサ素子
が、重錘と、当該重錘近傍に周設された、中空部を有す
る支台と、機械的力を電気的信号として出力するＸ，
Ｙ，Ｚ各軸用の検出素子を有し、かつ、前記支台の中空
部の中心に重錘を釣支するように支台に横架された可撓
板と、によって構成された加速度センサ素子である請求
項１に記載の加速度センサ素子の感度評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069860A JP2000338128A (ja) | 1999-03-19 | 2000-03-14 | 加速度センサ素子の感度評価方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-76768 | 1999-03-19 | ||
| JP7676899 | 1999-03-19 | ||
| JP2000069860A JP2000338128A (ja) | 1999-03-19 | 2000-03-14 | 加速度センサ素子の感度評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000338128A true JP2000338128A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=26417901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000069860A Withdrawn JP2000338128A (ja) | 1999-03-19 | 2000-03-14 | 加速度センサ素子の感度評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000338128A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010055871A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | エプソントヨコム株式会社 | 姿勢検出装置の補正パラメーター作成方法、姿勢検出装置の補正パラメーター作成用装置及び姿勢検出装置 |
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| CN113311192A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-27 | 国能包神铁路集团有限责任公司 | 速度传感器检测装置 |
-
2000
- 2000-03-14 JP JP2000069860A patent/JP2000338128A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
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| JP2006153754A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Denso Corp | 多軸半導体加速度センサの検査方法 |
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| CN102216790B (zh) * | 2008-11-13 | 2013-06-05 | 精工爱普生株式会社 | 姿势检测装置的校正参数生成方法、用于生成姿势检测装置的校正参数的装置以及姿势检测装置 |
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| CN113311192A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-27 | 国能包神铁路集团有限责任公司 | 速度传感器检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |