JP2000352567A - Piezoelectric accelerometer - Google Patents

Piezoelectric accelerometer

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JP2000352567A
JP2000352567A JP11163547A JP16354799A JP2000352567A JP 2000352567 A JP2000352567 A JP 2000352567A JP 11163547 A JP11163547 A JP 11163547A JP 16354799 A JP16354799 A JP 16354799A JP 2000352567 A JP2000352567 A JP 2000352567A
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JP
Japan
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acceleration
electrode
pyroelectric effect
electrode pattern
detecting
Prior art date
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Withdrawn
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JP11163547A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Fukuhisa
孝治 福久
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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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a piezoelectric accelerometer whose measuring accuracy is high. SOLUTION: An electrode EP1, for pyroelectric-effect detection, which is not connected electrically to an electrode pattern for acceleration detection is formed on a stress nongenerating region 8C2 in which a stress is not generated substantially when an acceleration acts on the plumb hob of a piezoelectric ceramic substrate 7a. A counter electrode, for pyroelectric-effect detection, which faces the electrode EP1 for pyroelectric-effect detection is formed on the rear of the piezoelectric ceramic substrate 7a. A part which is situated between the electrode EP1, for pyroelectric-effect detection, on the piezoelectric ceramic substrate 7a and the counter electrode for pyroelectric-effect detection is polarization-treated. On the basis of an electric charge which is generated across the electrode EP1 for pyroelectric-effect detection and the counter electrode for pyroelectric-effect detection, a signal change portion generated by a pyroelectric effect is found. The signal change portion is subtracted from an acceleration detection signal, and the acceleration detection signal is corrected.

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
を利用して加速度を検出する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 an acceleration sensor for detecting acceleration using piezoelectric ceramics.

【0002】[0002]

【従来の技術】一方の面上に加速度検出用電極パターン
を形成し、他方の面上に加速度検出用電極パターンと対
向する対向電極パターンを形成した圧電セラミックス基
板に分極処理を施し、加速度を受けて圧電セラミックス
基板内に生じる応力により各方向の加速度検出用電極に
発生する自発分極電荷に基づいて各方向の加速度成分に
対応した加速度検出信号を出力する圧電型加速度センサ
が知られている。この加速センサの基本原理及び基本技
術は、国際公開WO93/02342(PCT/JP9
2/00882)に詳しく開示されている。
2. Description of the Related Art A piezoelectric ceramic substrate having an electrode pattern for acceleration detection formed on one surface and a counter electrode pattern opposite to the electrode pattern for acceleration detection formed on the other surface is subjected to polarization processing to receive acceleration. 2. Description of the Related Art There is known a piezoelectric acceleration sensor that outputs an acceleration detection signal corresponding to an acceleration component in each direction based on spontaneous polarization charges generated in an acceleration detection electrode in each direction due to stress generated in a piezoelectric ceramic substrate. The basic principle and basic technology of this acceleration sensor are described in International Publication WO93 / 02342 (PCT / JP9).
2/00882).

【0003】発明者の研究の結果、このような圧電型加
速度センサでは、加速度を受けて圧電セラミックス基板
内に生じる応力によって発生する自発分極電荷に加え
て、圧電セラミックス基板に加わる温度差により、いわ
ゆる焦電効果による自発分極電荷が発生することが分っ
た。そこで、特開平10−132845号公報(特願平
8−288080号)に示すように、圧電セラミックス
基板上に温度補正電極を形成した圧電型加速度センサが
提案された。この温度補正電極は、加速度検出用電極に
電気的に接続されている。そして、圧電セラミックス基
板の温度補正電極に対応する部分は、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とは逆極性に分
極処理が施されている。このようにすると、加速度検出
用電極に現れる温度差による電荷と温度補正電極に現れ
る温度差による電荷とが打ち消しあって、いわゆる焦電
効果により発生する自発分極電荷が相補的に除去され
る。
[0003] As a result of research by the inventor, in such a piezoelectric acceleration sensor, in addition to spontaneous polarization charges generated by stress generated in the piezoelectric ceramic substrate due to acceleration, a temperature difference applied to the piezoelectric ceramic substrate causes a so-called so-called piezoelectric acceleration sensor. It has been found that spontaneous polarization charges are generated due to the pyroelectric effect. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-132845 (Japanese Patent Application No. 8-288080), a piezoelectric acceleration sensor in which a temperature correction electrode is formed on a piezoelectric ceramic substrate has been proposed. This temperature correction electrode is electrically connected to the acceleration detection electrode. Then, a portion of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the temperature correction electrode is subjected to polarization processing in a polarity opposite to that of the portion of the piezoelectric ceramic substrate corresponding to the acceleration detecting electrode. By doing so, the charge due to the temperature difference appearing at the acceleration detection electrode and the charge due to the temperature difference appearing at the temperature correction electrode cancel each other out, and the spontaneously polarized charges generated by the so-called pyroelectric effect are complementarily removed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の圧電型加速度センサでは、加速度検出用電極
と温度補正電極とが電気的に接続されているため、コン
デンサが並列接続されたのと同じ状態になって加速度検
出時に加速度検出用電極に現れる電荷が温度補正電極に
流れて、加速度検出信号の出力が低下する。また、加速
度検出用電極が複数ある場合、それぞれの加速度検出用
電極に対応して温度補正電極を形成する必要があり、温
度補正電極の形成パターンが複雑になるという問題があ
る。また、従来の圧電型加速度センサでは、温度補正電
極の大きさ及び位置を試験または実験を繰り返して決定
していたが、実際に焦電効果により発生する自発分極電
荷の単位面積あたりの量は不明であるため、焦電効果に
よって発生する自発分極電荷を除去するには一定の限界
があった。
However, in such a conventional piezoelectric acceleration sensor, since the acceleration detecting electrode and the temperature correction electrode are electrically connected, it is the same as when a capacitor is connected in parallel. In the state, the electric charge appearing on the acceleration detecting electrode at the time of detecting the acceleration flows to the temperature correcting electrode, and the output of the acceleration detecting signal decreases. Further, when there are a plurality of electrodes for acceleration detection, it is necessary to form the temperature correction electrodes corresponding to each of the electrodes for acceleration detection, and there is a problem that the formation pattern of the temperature correction electrodes becomes complicated. In the conventional piezoelectric acceleration sensor, the size and position of the temperature correction electrode were determined by repeating tests or experiments, but the amount of spontaneous polarization charge actually generated by the pyroelectric effect per unit area is unknown. Therefore, there is a certain limit in removing spontaneous polarization charges generated by the pyroelectric effect.

【0005】本発明の目的は、加速度検出信号の出力を
低下させることなく、焦電効果の影響を除去できる圧電
型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 acceleration sensor capable of eliminating the influence of a pyroelectric effect without lowering the output of an acceleration detection signal.

【0006】本発明の他の目的は、複雑な電極パターン
を形成することなく、焦電効果の影響限除去できる圧電
型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 acceleration sensor capable of eliminating the influence of the pyroelectric effect without forming a complicated electrode pattern.

【0007】本発明の他の目的は、焦電効果の影響を最
大限除去できる圧電型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 acceleration sensor which can remove the influence of the pyroelectric effect to the maximum.

【0008】本発明の他の目的は、実際に焦電効果によ
り発生する自発分極電荷の単位面積あたりの量が測定可
能な圧電型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 acceleration sensor capable of measuring the amount of spontaneous polarization charge per unit area actually generated by the pyroelectric effect.

【0009】本発明の他の目的は、測定精度の高い加速
度検出信号を求めることができる加速度検出信号の補正
方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for correcting an acceleration detection signal which can obtain an acceleration detection signal with high measurement accuracy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、加速度検出用
電極パターンが表面上に形成され、裏面上に前記加速度
検出用電極パターンに対向する対向電極パターンが形成
され、加速度検出用電極パターンと対向電極パターンと
の間の部分が分極処理されている圧電セラミックス基板
を具備する圧電型加速度センサを改良の対象とする。本
発明では、圧電セラミックス基板の応力が実質的に発生
しない領域に、加速度検出用電極パターンと電気的に接
続されない焦電効果検知用電極と、圧電セラミックス基
板を間に介して焦電効果検知用電極と対向する焦電効果
検知用対向電極とを形成し、圧電セラミックス基板の焦
電効果検知用電極と焦電効果検知用対向電極との間に位
置する部分に分極処理を施す。このようにすると、圧電
セラミックス基板に加わる温度差が原因となって発生す
る焦電効果による自発分極電荷だけが焦電効果検知用対
向電極と焦電効果検知用対向電極との間に表れる。した
がって、この焦電効果による自発分極電荷に基いて焦電
効果が原因となって発生する信号変動分を求め、加速度
検出用電極パターンから出力される加速度検出信号から
この信号変動分を差し引けば、焦電効果の影響を除いた
より正確な加速度検出信号を得ることができる。
According to the present invention, an acceleration detection electrode pattern is formed on a front surface, and a counter electrode pattern facing the acceleration detection electrode pattern is formed on a back surface. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric acceleration sensor including a piezoelectric ceramic substrate in which a portion between the counter electrode pattern and the piezoelectric ceramic substrate is polarized. According to the present invention, a pyroelectric effect detecting electrode that is not electrically connected to the acceleration detecting electrode pattern is provided in a region of the piezoelectric ceramic substrate where stress is not substantially generated, and a pyroelectric effect detecting electrode is interposed between the piezoelectric ceramic substrate and the piezoelectric ceramic substrate. A pyroelectric effect detecting counter electrode facing the electrode is formed, and a polarization process is performed on a portion of the piezoelectric ceramic substrate located between the pyroelectric effect detecting electrode and the pyroelectric effect detecting counter electrode. By doing so, only spontaneous polarization charges due to the pyroelectric effect generated due to the temperature difference applied to the piezoelectric ceramic substrate appear between the pyroelectric effect detecting counter electrode and the pyroelectric effect detecting counter electrode. Therefore, a signal variation generated due to the pyroelectric effect is obtained based on the spontaneous polarization charge due to the pyroelectric effect, and the signal variation is subtracted from the acceleration detection signal output from the acceleration detection electrode pattern. Thus, a more accurate acceleration detection signal excluding the influence of the pyroelectric effect can be obtained.

【0011】特に本発明の圧電型加速度センサでは、従
来の圧電型加速度センサのように、加速度検出用電極と
焦電効果検知用電極とが電気的に接続されていないた
め、加速度検出用電極に現れる電荷が焦電効果検知用電
極に流れて、加速度検出信号の出力が低下するという問
題を解消できる。また、焦電効果検知用電極は少なくと
も一ヶ所に形成すればよく、その形成パターンを単純化
することができる。また、実際に単位面積あたりに発生
する焦電効果による自発分極電荷の量を正確に求めるこ
とができるため、焦電効果によって各加速度検出用電極
に発生する自発分極電荷をほぼ確実に把握して、これを
除去することが可能になる。
Particularly, in the piezoelectric acceleration sensor of the present invention, unlike the conventional piezoelectric acceleration sensor, the acceleration detecting electrode and the pyroelectric effect detecting electrode are not electrically connected to each other. The problem that the appearing electric charge flows to the pyroelectric effect detection electrode and the output of the acceleration detection signal decreases can be solved. In addition, the pyroelectric effect detecting electrode may be formed at least at one location, and the formation pattern can be simplified. In addition, since the amount of spontaneous polarization charge due to the pyroelectric effect actually generated per unit area can be accurately obtained, the spontaneous polarization charge generated at each acceleration detecting electrode due to the pyroelectric effect can be almost certainly grasped. , Which can be removed.

【0012】本発明の圧電型加速度センサは種々のタイ
プの圧電型加速度センサに適用することができる。例え
ば、圧電セラミックス基板を片手持ちで支持して、圧電
セラミックス基板自身の重量で圧電セラミックス基板を
振動させる片手持ち型圧電型加速度センサに本発明を適
用することができる。また、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、該ダイアフラム
の裏面側に突出するようにダイアフラムに対して固定さ
れた重錘とを更に具備し、重錘に作用した加速度により
圧電セラミックス基板に応力を発生させる重錘型圧電型
加速度センサにも本発明を適用することができる。
The piezoelectric acceleration sensor of the present invention can be applied to various types of piezoelectric acceleration sensors. For example, the present invention can be applied to a one-handed piezoelectric acceleration sensor that supports a piezoelectric ceramic substrate with one hand and vibrates the piezoelectric ceramic substrate with its own weight. Further, the piezoelectric ceramic substrate further includes a diaphragm having a front surface joined to the back surface of the piezoelectric ceramic substrate, and a weight fixed to the diaphragm so as to protrude to the back surface side of the diaphragm. The present invention is also applicable to a weight-type piezoelectric acceleration sensor that generates stress on a substrate.

【0013】重錘型圧電型加速度センサのより具体的な
ものは、重錘の変位を許容するようにダイアフラムの外
周部を支持するベースを具備しており、圧電セラミック
ス基板は、重錘と対向する重錘対向領域と、ベースと対
向するベース対向領域と、重錘対向領域とベース対向領
域との間に位置する中間領域とを有している。そして、
この中間領域には、重錘対向領域を囲み加速度検出用電
極パターンが形成され重錘に加速度が作用したときに応
力が発生する応力発生領域と、応力発生領域とベース対
向領域との間に位置して重錘に加速度が作用したときに
実質的に応力が発生しない応力非発生領域とが現われ
る。この応力非発生領域は、重錘及びベースと対向しな
いため両部材の熱容量の影響を実質的に受けず且つ応力
が発生しない場所になる。そのため、この応力非発生領
域の両面に対向するように焦電効果検知用電極と焦電効
果検知用対向電極とを形成すれば、焦電効果により発生
する自発分極電荷の単位面積あたりの発生量を正確に把
握することができるため、焦電効果の影響を最大限除去
することができる。
More specifically, the weight type piezoelectric acceleration sensor has a base for supporting the outer peripheral portion of the diaphragm so as to allow displacement of the weight, and the piezoelectric ceramic substrate faces the weight. A weight facing region, a base facing region facing the base, and an intermediate region located between the weight facing region and the base facing region. And
In the intermediate region, an electrode pattern for acceleration detection is formed surrounding the weight facing region, and a stress generating region where stress is generated when acceleration acts on the weight, and a stress generating region between the stress generating region and the base facing region. As a result, a stress-free area in which stress is not substantially generated when acceleration acts on the weight appears. The non-stress-generating region does not face the weight and the base, and is a place where the heat capacity of both members is not substantially affected and no stress is generated. Therefore, if the pyroelectric effect detection electrode and the pyroelectric effect detection counter electrode are formed so as to face both surfaces of the stress non-generating region, the amount of spontaneous polarization charges generated by the pyroelectric effect per unit area is generated. Can be accurately grasped, so that the influence of the pyroelectric effect can be eliminated to the maximum.

【0014】圧電型加速度センサの加速度検出用電極パ
ターンから出力される加速度検出信号を補正する本発明
の方法では、焦電効果検知用電極と焦電効果検知用対向
電極との間に発生する電荷に基いて焦電効果により生じ
る信号変動分を求め、この加速度検出信号から信号変動
分を差し引くことにより焦電効果による影響を除去す
る。
According to the method of the present invention for correcting the acceleration detection signal output from the acceleration detection electrode pattern of the piezoelectric acceleration sensor, the electric charge generated between the pyroelectric effect detection electrode and the pyroelectric effect detection counter electrode is corrected. Then, the influence of the pyroelectric effect is removed by subtracting the signal fluctuation from the acceleration detection signal based on the signal fluctuation caused by the pyroelectric effect.

【0015】[0015]

【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は、重錘を用いる圧電型三軸
加速度センサに適用した本発明の実施の形態の圧電型加
速度センサの概略断面図である。本図に示すように、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、ダイアフラム1の重錘3が取り付け
られた面側とは反対側の面上に固定されたセンサ素子7
とを備えている。なお、本図では、理解を容易にするた
め、センサ素子7の主要部分の厚みを誇張して描いてい
る。これらの各部材は、枠状の絶縁樹脂製ケース9内に
収納されている。そして、この絶縁樹脂製ケース9に
は、樹脂成形体21にセンサ素子7の出力電極OX,O
Y,OZ及び電極OE1〜OE3 にそれぞれ接続される
3本の端子金具25…が固定されてなる2つの端子ユニ
ット11,11が嵌合されている。またケース9の上側
開口部には金属製の蓋部材6が取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a piezoelectric acceleration sensor according to an embodiment of the present invention applied to a piezoelectric triaxial acceleration sensor using a weight. As shown in the figure, this piezoelectric triaxial acceleration sensor is fixed on a surface of the diaphragm 1, a weight 3, a base 5, and a surface opposite to the surface on which the weight 3 of the diaphragm 1 is mounted. Sensor element 7
And In the figure, the thickness of the main part of the sensor element 7 is exaggerated for easy understanding. These members are accommodated in a frame-shaped insulating resin case 9. Then, the output electrodes OX, O of the sensor element 7 are attached to the resin molding 21 in the insulating resin case 9.
Two terminal units 11, 11 to which three terminal fittings 25... Connected to Y, OZ and the electrodes OE1 to OE3 are fixed, respectively, are fitted. A metal lid member 6 is attached to the upper opening of the case 9.

【0016】ダイアフラム1,重錘3及びベース5は、
図1,図2(A)及び図2(B)に示すように、真鍮か
らなる金属材料により一体に成形された単体ユニット1
0として構成されている。なお、図2(A)は単体ユニ
ット10の底面図であり、図2(B)は図2(A)のB
−B線断面図である。ダイアフラム1は、円板形状を有
しており、約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、その中心線の延長部分がダ
イアフラム1の中心を通るようにダイアフラム1と一体
化されている。ベース5は円筒形状を有しており、ダイ
アフラム1の外周部を支持している。また、ベース5の
外周部には、周方向に連続するV字溝5aが形成されて
いる。本実施例では、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対して重錘3を削り出すよ
うに切削加工を施して環状の空洞部Cを形成し、また外
周部に切削加工を施こしてV字溝5aを形成して単体ユ
ニット10を一体成形した。
The diaphragm 1, the weight 3 and the base 5
As shown in FIG. 1, FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), a single unit 1 integrally formed of a metal material made of brass.
It is configured as 0. FIG. 2A is a bottom view of the single unit 10, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B. Diaphragm 1 has a disk shape and has a thickness of about 0.1 mm. Weight 3
Has a cylindrical shape, and is integrated with the diaphragm 1 so that an extension of the center line passes through the center of the diaphragm 1. The base 5 has a cylindrical shape and supports the outer peripheral portion of the diaphragm 1. Further, a V-shaped groove 5a that is continuous in the circumferential direction is formed on the outer peripheral portion of the base 5. In the present embodiment, a cylindrical metal material made of brass is prepared, and a cutting process is performed on the cylindrical metal material so as to cut out the weight 3 to form an annular cavity C, and the outer peripheral portion is formed. The V-shaped groove 5a was formed by cutting, and the single unit 10 was integrally formed.

【0017】この例では、センサ素子7として、図1及
び図3の平面図に示すように圧電セラミックス基板7a
の表面に三軸加速度検出用の加速度検出用電極パターン
E1が形成され、裏面にこの加速度検出用電極パターン
E1 の主要部と対向する環状の対向電極パターンE0 が
形成されて構成された圧電型三軸センサ素子を用いてい
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E0 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、センサ素子7はダイアフラム1に取
り付けられている。対向電極パターンE0 のダイアフラ
ム1側の表面は凹凸を有しており、この凹凸の凹部とダ
イアフラム1との間に接着剤が充填され、凸部がダイア
フラム1と接触するように、対向電極パターンE0 は、
ダイアフラム1に接合されている。このため、対向電極
パターンE0 は、ダイアフラム1を介してベース5と電
気的に接続されることになる。圧電セラミックス基板7
aは、輪郭形状が四角形をなしており、内部に応力が加
わると自発分極電荷が発生するように電極に対応した部
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。
In this example, a piezoelectric ceramic substrate 7a is used as the sensor element 7 as shown in the plan views of FIGS.
An electrode pattern E1 for acceleration detection for triaxial acceleration detection is formed on the front surface of the piezoelectric element, and an annular counter electrode pattern E0 facing the main part of the electrode pattern E1 for acceleration detection is formed on the back surface. An axis sensor element is used. The back surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a and the counter electrode pattern E0 are joined to the surface of the diaphragm 1 with an epoxy-based adhesive, and the sensor element 7 is mounted on the diaphragm 1. The surface of the counter electrode pattern E0 on the side of the diaphragm 1 has irregularities, and an adhesive is filled between the concave part of the irregularities and the diaphragm 1 so that the convex part comes into contact with the diaphragm 1. Is
It is joined to the diaphragm 1. Therefore, the opposing electrode pattern E0 is electrically connected to the base 5 via the diaphragm 1. Piezoelectric ceramic substrate 7
“a” has a quadrangular contour shape, and a polarization treatment is applied to a portion corresponding to the electrode so that a spontaneous polarization charge is generated when a stress is applied to the inside. The polarization process will be described later in detail.

【0018】図3に示すように、圧電セラミックス基板
7aは、重錘対向領域8Aとベース対向領域8Bと、重
錘対向領域8Aとベース対向領域8Bとの間に位置する
中間領域8Cとを有している。重錘対向領域8Aに対応
する部分には重錘3が位置しており、ベース対向領域8
Bに対応する部分にはベース5が位置している。中間領
域8Cは、重錘対向領域8Aを囲む応力発生領域8C1
と、応力発生領域8C1とベース対向領域8Bとの間に
位置する応力非発生領域8C2とから構成されている。
応力発生領域8C1は、重錘3に加速度が作用したとき
に変形して内部に応力が発生する領域であり、表面側に
加速度検出用電極パターンE1 の加速度検出用電極EX
1〜EZ4が形成されている。この応力発生領域8C1
は、重錘3に対して圧電セラミックス基板7aの基板面
と平行な方向(X軸方向またはY軸方向)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の基板面と直交する方向(Z軸方
向)に加速度が作用すると、応力発生領域8C1の各部
は同じ状態に変形する。応力非発生領域8C2は、重錘
3に加速度が作用したときでも実質的に応力が発生しな
い領域、または応力が発生したとしてもごく僅かな応力
しか発生しない領域である。なお、図3において、8D
は応力発生領域8C1と応力非発生領域8C2との境界線
(中立線)である。
As shown in FIG. 3, the piezoelectric ceramic substrate 7a has a weight facing region 8A, a base facing region 8B, and an intermediate region 8C located between the weight facing region 8A and the base facing region 8B. are doing. The weight 3 is located at a portion corresponding to the weight opposing region 8A, and the base opposing region 8
The base 5 is located at a portion corresponding to B. The intermediate region 8C is a stress generating region 8C1 surrounding the weight facing region 8A.
And a stress non-generating region 8C2 located between the stress generating region 8C1 and the base facing region 8B.
The stress generating area 8C1 is an area in which the weight 3 is deformed when an acceleration is applied to generate an internal stress, and the acceleration detecting electrode EX of the acceleration detecting electrode pattern E1 is formed on the surface side.
1 to EZ4 are formed. This stress generating area 8C1
When an acceleration acts on the weight 3 in a direction (X-axis direction or Y-axis direction) parallel to the substrate surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a, different states (pulling (A state where a stress is applied and a state where a compressive stress is applied). When acceleration acts on the weight 3 in a direction (Z-axis direction) perpendicular to the substrate surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a, each part of the stress generating region 8C1 is deformed to the same state. The stress non-generating region 8C2 is a region where substantially no stress is generated even when an acceleration is applied to the weight 3, or a region where only a very small stress is generated even if a stress is generated. In FIG. 3, 8D
Is a boundary line (neutral line) between the stress generating region 8C1 and the stress non-generating region 8C2.

【0019】圧電セラミックス基板7aの表面及び裏面
に形成された加速度検出用電極パターンE1 及び対向電
極パターンE0 は、いずれもガラス−銀ペーストを用い
てスクリーン印刷により形成されている。重錘3に作用
する加速度に基づいてダイアフラム1が変形すると圧電
セラミックス基板7aが撓んで加速度検出用電極パター
ンE1 と対向電極パターンE0 との間に発生する自発分
極電荷が変化して、重錘3に加わった三軸(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。なお、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る。X軸はX軸方向仮想
線XLの方向に延びており、Y軸はY軸方向仮想線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。
The acceleration detecting electrode pattern E1 and the counter electrode pattern E0 formed on the front and back surfaces of the piezoelectric ceramic substrate 7a are both formed by screen printing using a glass-silver paste. When the diaphragm 1 is deformed based on the acceleration acting on the weight 3, the piezoelectric ceramic substrate 7a bends, and the spontaneous polarization charge generated between the acceleration detection electrode pattern E1 and the counter electrode pattern E0 changes. Axis (X axis, Y axis)
The acceleration in the (axis, Z-axis) direction is measured as a change in current or voltage. The X axis, Y axis, and Z axis here are axes extending in directions orthogonal to each other. The X-axis extends in the direction of the X-axis virtual line XL, and the Y-axis is the Y-axis virtual line YL.
And the Z axis is the piezoelectric ceramic substrate 7a
Extend in a direction perpendicular to the plane direction of the.

【0020】加速度検出用電極パターンE1 はX軸方向
検知電極パターン13とY軸方向検知電極パターン15
とZ軸方向検知電極パターン17とを有している。X軸
方向検知電極パターン13は、一対のX軸方向加速度検
出用電極EX1,EX2とX軸出力電極OXとが接続線
L1,L2により直列に接続された構造を有している。
一対のX軸方向加速度検出用電極EX1,EX2は、後
に説明するY軸方向検知電極パターン15の一対のY軸
方向加速度検出用電極EY1,EY2及びZ軸方向検知
電極パターン17のZ軸方向加速度検出用電極EZ1〜
EZ4と共に、重錘対向領域8Aを囲む環状の列を形成
している。一対のX軸方向加速度検出用電極のそれぞれ
の電極EX1,EX2は、X軸方向仮想線XLに対して
線対称になり且つ重錘対向領域8Aと応力発生領域8C
1 とに跨がる矩形に近い形状を有している。X軸出力電
極OXは、ほぼ正方形の形状を有しており、ベース対向
領域8Bの外周縁部に位置するように形成されている。
The electrode pattern E1 for acceleration detection includes an X-axis direction detecting electrode pattern 13 and a Y-axis direction detecting electrode pattern 15.
And a Z-axis direction detection electrode pattern 17. The X-axis direction detection electrode pattern 13 has a structure in which a pair of X-axis direction acceleration detection electrodes EX1 and EX2 and an X-axis output electrode OX are connected in series by connection lines L1 and L2.
The pair of X-axis direction acceleration detection electrodes EX1 and EX2 are a pair of Y-axis direction acceleration detection electrodes EY1 and EY2 of the Y-axis direction detection electrode pattern 15 and the Z-axis direction acceleration of the Z-axis direction detection electrode pattern 17, which will be described later. Detection electrodes EZ1
Together with EZ4, an annular row surrounding the weight facing region 8A is formed. The electrodes EX1 and EX2 of the pair of X-axis direction acceleration detection electrodes are line-symmetric with respect to the X-axis direction virtual line XL, and have a weight-facing region 8A and a stress generation region 8C.
It has a shape close to a rectangle that straddles 1. The X-axis output electrode OX has a substantially square shape, and is formed so as to be located at the outer peripheral edge of the base facing region 8B.

【0021】Y軸方向加速度検出用電極パターン15
は、2つのY軸方向加速度検出用電極EY1,EY2と
Y軸出力電極OYとが接続線L3〜L5により直列に接
続された構造を有している。一対のY軸方向加速度検出
用電極のそれぞれの加速度検出用電極EY1,EY2も
X軸方向加速度検出用電極EX1及びEX2と同様な形
状を有しており、Y軸方向仮想線YLに対して線対称に
なり且つ重錘対向領域8Aと応力発生領域8C1 とに跨
がる矩形に近い形状を有している。Y軸方向仮想線YL
とX軸方向仮想線XLとは互いに直交するので、X軸方
向加速度検出用電極EX1,Y軸方向加速度検出用電極
EY1,X軸方向加速度検出用電極EX2及びY軸方向
加速度検出用電極EY2はそれぞれ90度の間隔を隔て
て配置されることになる。Y軸出力電極OYはX軸出力
電極OXと同様にほぼ正方形の形状を有しており、ベー
ス対向領域8B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。
Electrode pattern 15 for detecting acceleration in the Y-axis direction
Has a structure in which two Y-axis direction acceleration detecting electrodes EY1 and EY2 and a Y-axis output electrode OY are connected in series by connection lines L3 to L5. Each of the acceleration detection electrodes EY1 and EY2 of the pair of Y-axis direction acceleration detection electrodes has the same shape as the X-axis direction acceleration detection electrodes EX1 and EX2, and corresponds to the Y-axis direction virtual line YL. It is symmetrical and has a shape close to a rectangle straddling the weight facing region 8A and the stress generating region 8C1. Y-axis virtual line YL
And the X-axis direction virtual line XL are orthogonal to each other, so that the X-axis direction acceleration detection electrode EX1, the Y-axis direction acceleration detection electrode EY1, the X-axis direction acceleration detection electrode EX2, and the Y-axis direction acceleration detection electrode EY2 are Each of them is arranged at an interval of 90 degrees. The Y-axis output electrode OY has a substantially square shape similarly to the X-axis output electrode OX, and is formed alongside the X-axis output electrode OX so as to be located at the outer peripheral edge of the base facing region 8B.

【0022】Z軸方向加速度検出用電極パターン17
は、Z軸方向加速度検出用電極EZ1,Z軸方向加速度
検出用電極EZ2,Z軸方向加速度検出用電極EZ3,
Z軸方向加速度検出用電極EZ4,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軸方向加速度検出用
電極EZ1〜EZ4は、矩形に近い形状を有している。
Z軸方向加速度検出用電極EZ1〜EZ4もX軸方向加
速度検出用電極EX1及びEX2と同様に重錘対向領域
8Aと応力発生領域8C1とに跨がって形成されてい
る。またZ軸方向加速度検出用電極EZ1〜EZ4は、
X軸方向加速度検出用電極EX2とY軸方向加速度検出
用電極EY1との間,Y軸方向加速度検出用電極EY1
とX軸方向加速度検出用電極EX1との間,X軸方向加
速度検出用電極EX1とY軸方向加速度検出用電極EY
2との間,Y軸方向加速度検出用電極EY2とX軸方向
加速度検出用電極EX2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軸方向加速度検出用電極
EZ1〜EZ4は、それぞれ90度の間隔を隔てて配置
されることになる。Z軸出力電極OZもX軸出力電極O
Xと同様にほぼ正方形の形状を有しており、ベース対向
領域8B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。
Electrode pattern 17 for detecting acceleration in the Z-axis direction
Are Z-axis direction acceleration detecting electrode EZ1, Z-axis direction acceleration detecting electrode EZ2, Z-axis direction acceleration detecting electrode EZ3.
Z-axis direction acceleration detection electrode EZ4, Z-axis output electrode OZ
Have a structure in which they are connected in series in this order by connection lines L6 to L9. The four Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 have a shape close to a rectangle.
The Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 are also formed so as to straddle the weight facing region 8A and the stress generating region 8C1, similarly to the X-axis direction acceleration detecting electrodes EX1 and EX2. The Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 are
Between the X-axis direction acceleration detection electrode EX2 and the Y-axis direction acceleration detection electrode EY1, the Y-axis direction acceleration detection electrode EY1
Between the X-axis direction acceleration detecting electrode EX1 and the X-axis direction acceleration detecting electrode EX1 and the Y-axis direction acceleration detecting electrode EY.
2 and at the center between the Y-axis direction acceleration detection electrode EY2 and the X-axis direction acceleration detection electrode EX2. Therefore, the Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 are arranged at intervals of 90 degrees. Z-axis output electrode OZ is also X-axis output electrode O
It has a substantially square shape like X, and the X-axis output electrode OX is located at the outer peripheral edge of the base facing region 8B.
And the Y-axis output electrode OY.

【0023】X軸方向加速度検出用電極EX1,EX2
に対応する圧電セラミックス基板7aの各部分には、重
錘3にZ軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応
力が発生したときに重錘対向領域8Aの一方の側に位置
する加速度検出用電極EX1と他方の側に位置する加速
度検出用電極EX2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。
X-axis direction acceleration detecting electrodes EX1, EX2
Is located on one side of the weight opposing area 8A when the same type of stress is generated in each part of the piezoelectric ceramic substrate 7a by applying acceleration in the Z-axis direction to the weight 3 at each part. The polarization processing is performed so that spontaneous polarization charges of opposite polarities appear on the acceleration detection electrode EX1 and the acceleration detection electrode EX2 located on the other side.

【0024】また、Y軸方向加速度検出用電極EY1,
EY2に対応する圧電セラミックス基板7aの各部分も
X軸方向加速度検出用電極EX1,EX2に対応する圧
電セラミックス基板7aの各部分と同様に、重錘3にZ
軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応力が発生
したときに重錘対向領域8Aの一方の側に位置するY軸
方向加速度検出用電極EY1と他方の側に位置するY軸
方向加速度検出用電極EY2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。
The Y-axis direction acceleration detecting electrodes EY1,
Similarly to the respective portions of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the X-axis direction acceleration detection electrodes EX1 and EX2, the weight 3 has a Z portion on the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the EY2.
When the same type of stress is generated in each part by the acceleration in the axial direction, the Y-axis direction acceleration detection electrode EY1 located on one side of the weight facing region 8A and the Y-axis direction located on the other side Polarization processing is performed so that spontaneous polarization charges of opposite polarities appear on the acceleration detection electrode EY2.

【0025】また、Z軸方向加速度検出用電極EZ1〜
EZ4に対応する圧電セラミックス基板7aの各部分
は、重錘3にZ軸方向の加速度が作用して各部分に同種
類の応力が発生したときにすべてのZ軸方向加速度検出
用電極EZ1〜EZ4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。
The Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ1
Each part of the piezoelectric ceramic substrate 7a corresponding to the EZ4 is provided with all the Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 when the same type of stress is generated in the respective parts by the acceleration in the Z-axis direction acting on the weight 3. Has been subjected to a polarization treatment so that spontaneous polarization charges of the same polarity appear in FIG.

【0026】本実施例では、加速度検出用電極EX1〜
EZ4及び対向電極パターンE0をガラス−銀ペースト
を用いてスクリーン印刷した後にこれを焼成して5μm
の厚みに形成した後に、対向する各電極間に直流電圧を
印加することにより圧電セラミックス基板7aに分極処
理を行った。そして、接続線L1〜L9を銀ペーストに
よりスクリーン印刷して加速度検出用電極パターンE1
を形成した。
In this embodiment, the acceleration detection electrodes EX1 to EX1
EZ4 and the counter electrode pattern E0 were screen-printed using a glass-silver paste, and then baked to 5 μm.
After the formation, the piezoelectric ceramic substrate 7a was polarized by applying a DC voltage between the opposing electrodes. Then, the connection lines L1 to L9 are screen-printed with a silver paste, and the electrode patterns E1 for acceleration detection are printed.
Was formed.

【0027】図3及び図3のIV-IV線断面図である図4
に示すように、圧電セラミックス基板7aの応力非発生
領域8C2 の一部の表面上には、焦電効果検知用電極E
P1が形成されている。焦電効果検知用電極EP1は、加
速度検出用電極EX1〜EZ4と同様にガラス−銀ペー
ストを用いてほぼ矩形形状に形成されており、加速度検
出用電極EX1〜EZ4と電気的に接続されないように
形成されている。この例では、焦電効果検知用電極EP
1はZ軸方向加速度検出用電極EZ1の外側に位置して
いる。そして、焦電効果検知用電極EP1は接続線L1
0を介して電極OE3に接続されている。電極OE1〜O
E3は、出力電極OX,OY,OZが並ぶ圧電セラミッ
クス基板7aの辺と対向する辺に沿い且つベース対向領
域8B上に形成されている。また、圧電セラミックス基
板7aの裏面上には、焦電効果検知用電極EP1と対向
する焦電効果検知用対向電極EP0が形成されている。
そして、圧電セラミックス基板7aの焦電効果検知用電
極EP1と焦電効果検知用対向電極EP0との間に位置す
る部分も分極処理されている。この分極処理は、焦電効
果検知用電極EP1及び焦電効果検知用対向電極EP0を
形成した後の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。圧電セラミックス基板7aに
加わる温度差により発生する焦電効果による自発分極電
荷は、焦電効果検知用対向電極EP1と焦電効果検知用
対向電極EP0との間にも現れる。そのため、両電極の
間に発生する電荷に基いて焦電効果により生じる信号変
動分を求め、Z軸方向加速度検出用電極EZ1〜EZ4
から出力される加速度検出信号からこの信号変動分を差
し引けば、圧電型加速度センサのZ軸方向加速度検出用
電極EZ1〜EZ4から焦電効果の影響を除去できる。
信号変動分を求める際には、Z軸方向加速度検出用電極
EZ1〜EZ4の合計面積Sと補正の対象となる加速度
検出信号が出力される加速度検出用電極の合計面積S′
とが予め分っているため、この面積比S′/Sを考慮し
て信号変動分を求めればよい。電極EP1に焦電効果に
より発生する自発分極電荷がQであるとすれば、Z軸方
向加速度検出用電極EZ1〜EZ4に焦電効果により発
生する自発分極電荷Q′はQ′=k・Q・S′/Sと表
すことができる。ここでkは試験により求められる係数
であり、各部の材質並びに電極の位置及び形状によって
定まるものである。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
As shown in FIG. 7, a part of the surface of the non-stress generating region 8C2 of the piezoelectric ceramic substrate 7a is provided with a pyroelectric effect detecting electrode E.
P1 is formed. The pyroelectric effect detection electrode EP1 is formed in a substantially rectangular shape using a glass-silver paste similarly to the acceleration detection electrodes EX1 to EZ4, and is not electrically connected to the acceleration detection electrodes EX1 to EZ4. Is formed. In this example, the pyroelectric effect detection electrode EP
1 is located outside the Z-axis direction acceleration detection electrode EZ1. The pyroelectric effect detection electrode EP1 is connected to the connection line L1.
0 is connected to the electrode OE3. Electrodes OE1 to OE
E3 is formed on the base facing region 8B along the side facing the side of the piezoelectric ceramic substrate 7a where the output electrodes OX, OY, OZ are arranged. Further, on the back surface of the piezoelectric ceramic substrate 7a, a counter electrode EP0 for detecting a pyroelectric effect which is opposed to the electrode EP1 for detecting a pyroelectric effect is formed.
The portion of the piezoelectric ceramic substrate 7a located between the pyroelectric effect detection electrode EP1 and the pyroelectric effect detection counter electrode EP0 is also subjected to polarization processing. This polarization treatment was performed by applying a DC voltage to the piezoelectric ceramic substrate 7a after the formation of the pyroelectric effect detection electrode EP1 and the pyroelectric effect detection counter electrode EP0. The spontaneous polarization charge due to the pyroelectric effect generated by the temperature difference applied to the piezoelectric ceramic substrate 7a also appears between the pyroelectric effect detecting counter electrode EP1 and the pyroelectric effect detecting counter electrode EP0. Therefore, a signal variation caused by the pyroelectric effect is obtained based on the electric charge generated between the two electrodes, and the Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 are obtained.
By subtracting this signal variation from the acceleration detection signal output from the piezoelectric acceleration sensor, the effect of the pyroelectric effect can be removed from the Z-axis direction acceleration detection electrodes EZ1 to EZ4 of the piezoelectric acceleration sensor.
When obtaining the signal fluctuation, the total area S of the Z-axis direction acceleration detection electrodes EZ1 to EZ4 and the total area S ′ of the acceleration detection electrodes from which the acceleration detection signals to be corrected are output.
Since it is known in advance, the signal variation may be obtained in consideration of the area ratio S '/ S. Assuming that the spontaneous polarization charge generated at the electrode EP1 by the pyroelectric effect is Q, the spontaneous polarization charge Q 'generated at the Z-axis direction acceleration detecting electrodes EZ1 to EZ4 by the pyroelectric effect is Q' = k · Q · It can be expressed as S '/ S. Here, k is a coefficient obtained by a test and is determined by the material of each part and the position and shape of the electrode.

【0028】なお、この例では、X軸方向加速度検出用
電極EX1,EX2及びY軸方向加速度検出用電極EY
1,EY2に発生する焦電効果による自発分極電荷は、
それぞれの一対の電極により発生する異極性の電荷によ
って打ち消されるため、加速度検出信号の温度補正を行
う必要性はない。
In this example, the X-axis direction acceleration detecting electrodes EX1 and EX2 and the Y-axis direction acceleration detecting electrode EY
The spontaneous polarization charge due to the pyroelectric effect generated in 1, EY2 is
Since the charges are canceled by charges of different polarities generated by each pair of electrodes, there is no need to perform temperature correction of the acceleration detection signal.

【0029】アース電極OE1 は、圧電セラミックス基
板7aを貫通するスルーホール導電部及び接続線(図示
せず)を介して対向電極パターンE0 と接続されてい
る。アース電極OE2 は、圧電セラミックス基板7aを
貫通するスルーホール導電部及び接続線(図示せず)を
介して焦電効果検知用対向電極EP0と接続されてい
る。
The ground electrode OE1 is connected to the counter electrode pattern E0 via a through-hole conductive portion penetrating the piezoelectric ceramic substrate 7a and a connection line (not shown). The ground electrode OE2 is connected to the pyroelectric effect detecting counter electrode EP0 via a through-hole conductive portion penetrating the piezoelectric ceramic substrate 7a and a connection line (not shown).

【0030】なお、本例では三軸加速度センサに本発明
を適用した例を示したが、二軸方向の加速度を検出する
二軸加速度センサ、または一軸方向の加速度を検出する
一軸加速度センサにも本発明を適用できるのは勿論であ
る。
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a three-axis acceleration sensor is shown. However, a two-axis acceleration sensor for detecting acceleration in two axes or a one-axis acceleration sensor for detecting acceleration in one axis is also used. Of course, the present invention can be applied.

【0031】また、上記例では、焦電効果検知用電極E
P1を中間領域8Cの応力非発生領域8C2上に形成した
が、焦電効果検知用電極EP1をベース対向領域8B上
または重錘対向領域8A上に配置してもよいのは勿論で
ある。ただし、この場合には、ベースまたは重錘の熱容
量を考慮して前述の係数kの値を適宜に変えればよい。
In the above example, the pyroelectric effect detecting electrode E
Although P1 is formed on the stress-free area 8C2 of the intermediate area 8C, it goes without saying that the pyroelectric effect detecting electrode EP1 may be arranged on the base facing area 8B or the weight facing area 8A. However, in this case, the value of the coefficient k may be appropriately changed in consideration of the heat capacity of the base or the weight.

【0032】また、上記例では、重錘に作用した加速度
により圧電セラミックス基板に応力を発生させる重錘型
圧電型加速度センサに適用した例を示したが、本発明
は、図5に示すように、圧電セラミックス基板の自重で
圧電セラミックス基板107を振動させる片手持ち型圧
電型加速度センサ等の他の構造の圧電型加速度センサに
も適用することができる。図5において、Eは加速度検
出用電極であり、EPは焦電効果検知用電極である。な
お、EPは基板107が振動したときでも応力が実質的
に発生しない領域に形成される。ちなみに図示の形状の
基板では、基板の先端から33%の領域では実質的に応
力が発生しない。
Further, in the above example, an example is shown in which the present invention is applied to a weight type piezoelectric acceleration sensor which generates stress on a piezoelectric ceramic substrate by acceleration acting on the weight. Also, the present invention can be applied to a piezoelectric acceleration sensor having another structure such as a one-handed piezoelectric acceleration sensor that vibrates the piezoelectric ceramic substrate 107 by its own weight. In FIG. 5, E is an acceleration detection electrode, and EP is a pyroelectric effect detection electrode. Note that EP is formed in a region where stress is not substantially generated even when the substrate 107 vibrates. Incidentally, in the substrate having the illustrated shape, substantially no stress is generated in a region 33% from the front end of the substrate.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、焦電効果検知用対向電
極と焦電効果検知用対向電極との間に、圧電セラミック
スに加わる温度差が原因となって発生する焦電効果によ
る自発分極電荷が表れる。この自発分極電荷に基いて焦
電効果が原因となって発生する信号変動分を求めること
ができ、加速度検出用電極パターンから出力される加速
度検出信号からこの信号変動分を差し引けば、焦電効果
の影響を除いたより正確な加速度検出信号を得ることが
できる。
According to the present invention, spontaneous polarization due to the pyroelectric effect generated between the pyroelectric effect detecting counter electrode and the pyroelectric effect detecting counter electrode due to the temperature difference applied to the piezoelectric ceramics. An electric charge appears. The signal fluctuation caused by the pyroelectric effect can be obtained based on the spontaneous polarization charge, and the signal fluctuation is subtracted from the acceleration detection signal output from the acceleration detection electrode pattern to obtain the pyroelectric effect. A more accurate acceleration detection signal excluding the effect of the effect can be obtained.

【0034】特に本発明の圧電型加速度センサでは、従
来の圧電型加速度センサのように、加速度検出用電極と
焦電効果検知用電極とが電気的に接続されていないた
め、加速度検出信号の出力が低下するという従来の問題
を解消できる。また、焦電効果検知用電極は少なくとも
一つ形成すればよく、電極パターンが複雑になることが
ない。また、単位面積あたりに発生する焦電効果による
自発分極電荷の量をほぼ正確に求めることができるた
め、焦電効果によって各加速度検出用電極に発生する自
発分極電荷をほぼ確実に除去することができる。
In particular, in the piezoelectric acceleration sensor according to the present invention, unlike the conventional piezoelectric acceleration sensor, the acceleration detection electrode and the pyroelectric effect detection electrode are not electrically connected, so that the output of the acceleration detection signal is obtained. Can be solved. In addition, at least one pyroelectric effect detection electrode may be formed, and the electrode pattern does not become complicated. In addition, since the amount of spontaneous polarization charges due to the pyroelectric effect generated per unit area can be obtained almost accurately, spontaneous polarization charges generated at each acceleration detection electrode due to the pyroelectric effect can be almost certainly removed. it can.

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

【図1】三軸加速度センサに適用した本発明の実施の形
態の加速度センサの概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention applied to a three-axis acceleration sensor.

【図2】(A)は本発明の実施の形態の加速度センサに
用いる単体ユニットの底面図であり、(B)は図2
(A)のB−B線断面図である。
FIG. 2A is a bottom view of a single unit used for the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention, and FIG.
It is a BB sectional view taken on the line of (A).

【図3】本発明の実施の形態の加速度センサに用いるセ
ンサ素子の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a sensor element used in the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.

【図4】図3のIV-IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3;

【図5】本発明の他の実施の形態の加速度センサの平面
図である。
FIG. 5 is a plan view of an acceleration sensor according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ダイアフラム 3 重錘 5 ベース 7a 圧電セラミックス基板 8A 重錘対向領域 8B ベース対向領域 8C 中間領域 8C1 応力発生領域 8C2 応力非発生領域 9 絶縁樹脂製ケース E1 加速度検出用電極パターン E0 対向電極パターン EP1 焦電効果検知用電極 EP0 焦電効果検知用対向電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm 3 Weight 5 Base 7a Piezoelectric ceramic substrate 8A Weight facing area 8B Base facing area 8C Intermediate area 8C1 Stress generation area 8C2 Stress non-generation area 9 Insulating resin case E1 Acceleration detection electrode pattern E0 Counter electrode pattern EP1 Pyroelectric Effect detection electrode EP0 Counter electrode for pyroelectric effect detection

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加速度検出用電極パターンが表面上に形
成され、裏面上に前記加速度検出用電極パターンに対向
する対向電極パターンが形成され、前記加速度検出用電
極パターンと前記対向電極パターンとの間の部分が分極
処理されている圧電セラミックス基板を具備する圧電型
加速度センサであって、 前記圧電セラミックス基板の応力が実質的に発生しない
領域に、前記加速度検出用電極パターンと電気的に接続
されない焦電効果検知用電極と、前記圧電セラミックス
基板を間に介して前記焦電効果検知用電極と対向する焦
電効果検知用対向電極とが形成され、 前記圧電セラミックス基板の前記焦電効果検知用電極と
前記焦電効果検知用対向電極との間に位置する部分が分
極処理されていることを特徴とする圧電型加速度セン
サ。
1. An acceleration detection electrode pattern is formed on a front surface, and a counter electrode pattern facing the acceleration detection electrode pattern is formed on a back surface, between the acceleration detection electrode pattern and the counter electrode pattern. A piezoelectric acceleration sensor comprising a piezoelectric ceramic substrate having a portion subjected to polarization processing, wherein a focus not electrically connected to the acceleration detection electrode pattern is provided in a region of the piezoelectric ceramic substrate where stress is not substantially generated. An electrode for detecting an electrostatic effect, and an opposing electrode for detecting a pyroelectric effect that is opposed to the electrode for detecting a pyroelectric effect with the piezoelectric ceramic substrate interposed therebetween; and the electrode for detecting a pyroelectric effect of the piezoelectric ceramic substrate is formed. A portion located between the first electrode and the pyroelectric effect detecting counter electrode is polarized.
【請求項2】 加速度検出用電極パターンが表面上に形
成され、裏面上に前記加速度検出用電極パターンに対向
する対向電極パターンが形成され、前記加速度検出用電
極パターンと前記対向電極パターンとの間の部分が分極
処理されてい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側に突出するように前記ダイア
フラムに対して固定された重錘とを具備する圧電型加速
度センサであって、 前記圧電セラミックス基板の応力が実質的に発生しない
領域に、前記加速度検出用電極パターンと電気的に接続
されない焦電効果検知用電極と、前記圧電セラミックス
基板を間に介して前記焦電効果検知用電極と対向する焦
電効果検知用対向電極とが形成され、 前記圧電セラミックス基板の前記焦電効果検知用電極と
前記焦電効果検知用対向電極との間に位置する部分が分
極処理されていることを特徴とする圧電型加速度セン
サ。
2. An acceleration detection electrode pattern is formed on a front surface, and a counter electrode pattern facing the acceleration detection electrode pattern is formed on a back surface, and between the acceleration detection electrode pattern and the counter electrode pattern. A piezoelectric ceramics substrate having a polarized portion, a diaphragm having a front surface joined to the back surface of the piezoelectric ceramics substrate, and a weight fixed to the diaphragm so as to protrude toward the back surface side of the diaphragm. A piezoelectric acceleration sensor comprising: a pyroelectric effect detecting electrode that is not electrically connected to the acceleration detecting electrode pattern in a region of the piezoelectric ceramic substrate where stress is not substantially generated; and the piezoelectric ceramic substrate. A pyroelectric effect detection counter electrode facing the pyroelectric effect detection electrode is formed therebetween, and Piezoelectric acceleration sensor portion located between the pyroelectric effect detection electrode and the pyroelectric effect detection counter electrode mix substrate is characterized in that it is polarized.
【請求項3】 加速度検出用電極パターンが表面上に形
成され、裏面上に前記加速度検出用電極パターンに対向
する対向電極パターンが形成され、前記加速度検出用電
極パターンと前記対向電極パターンとの間の部分が分極
処理されてい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側に突出するように前記ダイア
フラムに対して固定された重錘と、 前記重錘の変位を許容するように前記ダイアフラムの外
周部を支持するベースとを具備し、 前記圧電セラミックス基板は、前記重錘と対向する重錘
対向領域と、前記ベースと対向するベース対向領域と、
前記重錘対向領域と前記ベース対向領域との間に位置す
る中間領域とを有し、 前記中間領域に、前記重錘対向領域を囲み前記加速度検
出用電極パターンが形成され前記重錘に加速度が作用し
たときに応力が発生する応力発生領域と、前記応力発生
領域と前記ベース対向領域との間に位置し前記重錘に加
速度が作用したときに実質的に応力が発生しない応力非
発生領域とが現われる圧電型加速度センサであって、 前記圧電セラミックス基板の前記応力非発生領域の表面
上に形成され且つ前記加速度検出用電極パターンと電気
的に接続されない焦電効果検知用電極と、前記圧電セラ
ミックス基板の前記裏面上に形成され前記焦電効果検知
用電極と対向する焦電効果検知用対向電極とを有し、 前記圧電セラミックス基板の前記焦電効果検知用電極と
前記焦電効果検知用対向電極との間に位置する部分が分
極処理されていることを特徴とする圧電型加速度セン
サ。
3. An electrode pattern for acceleration detection is formed on a front surface, and a counter electrode pattern facing the electrode pattern for acceleration detection is formed on a back surface, between the electrode pattern for acceleration detection and the counter electrode pattern. A piezoelectric ceramics substrate having a portion of which is polarized, a diaphragm having a front surface joined to the back surface of the piezoelectric ceramic substrate, and a weight fixed to the diaphragm so as to protrude toward the back surface side of the diaphragm; A base for supporting an outer peripheral portion of the diaphragm so as to allow displacement of the weight, wherein the piezoelectric ceramic substrate has a weight facing region facing the weight, and a base facing region facing the base. When,
An intermediate region located between the weight-facing region and the base-facing region, wherein the acceleration detection electrode pattern is formed in the intermediate region and surrounds the weight-facing region, and acceleration is applied to the weight. A stress-generating region in which stress is generated when acting, and a stress-non-generating region which is located between the stress-generating region and the base facing region and in which stress is not substantially generated when acceleration acts on the weight. Wherein the pyroelectric effect detecting electrode formed on the surface of the stress-free area of the piezoelectric ceramic substrate and not electrically connected to the acceleration detecting electrode pattern; and the piezoelectric ceramic A counter electrode for detecting the pyroelectric effect formed on the back surface of the substrate and facing the electrode for detecting the pyroelectric effect, the electrode for detecting the pyroelectric effect of the piezoelectric ceramic substrate; Piezoelectric acceleration sensor, wherein a portion located between the pyroelectric effect detection counter electrode are polarized.
【請求項4】 請求項1,2または3に記載の圧電型加
速度センサの加速度検出用電極パターンから出力される
加速度検出信号の補正方法であって、 前記焦電効果検知用電極と前記焦電効果検知用対向電極
との間に発生する電荷に基いて焦電効果により生じる信
号変動分を求め、 前記加速度検出信号から前記信号変動分を差し引くこと
を特徴とする加速度検出信号の補正方法。
4. A method for correcting an acceleration detection signal output from an acceleration detection electrode pattern of the piezoelectric acceleration sensor according to claim 1, 2, or 3, wherein the pyroelectric effect detection electrode and the pyroelectric A method for correcting an acceleration detection signal, comprising: obtaining a signal variation caused by a pyroelectric effect based on an electric charge generated between the counter electrode for effect detection; and subtracting the signal variation from the acceleration detection signal.
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