JP2001083004A - Vibration converter and acceleration sensor equipped with the same - Google Patents
Vibration converter and acceleration sensor equipped with the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音または振動を電
気信号に変換する振動変換器および、この振動変換器を
備えた加速度センサに関し、特に、広い周波数帯域にわ
たって安定した出力が得られる振動変換器および、この
振動変換器を備えた加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration converter for converting sound or vibration into an electric signal and an acceleration sensor having the vibration converter, and more particularly to a vibration converter capable of obtaining a stable output over a wide frequency band. And an acceleration sensor including the vibration transducer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、実用化されている音・振動セ
ンサには、電磁型、圧電型、半導体型等種々の方式によ
り音・振動を電気信号に変換して検出するものが知られ
ている。このような音・振動センサのうち、オーディオ
回路用マイクロホンに適したものとして、コンデンサ型
のものが一般的に普及している。この従来のコンデンサ
型マイクロホンは、図13に示されるように、広い範囲
にわたって平坦な周波数特性を有する。2. Description of the Related Art Conventionally, there are known sound / vibration sensors which convert sound / vibration into electric signals by various methods such as an electromagnetic type, a piezoelectric type, and a semiconductor type and detect them. I have. Among such sound / vibration sensors, a capacitor-type sensor is generally used as a sensor suitable for an audio circuit microphone. This conventional condenser microphone has a flat frequency characteristic over a wide range as shown in FIG.
【0003】このコンデンサ型マイクロホンの一例とし
て、エレクトレット化した高分子フィルムを使用したエ
レクトレットコンデンサ型マイクロホン10を図14に
示す。同図に示されるように、従来のエレクトレットコ
ンデンサ型マイクロホン10は、振動体3と、振動体3
と所定の間隔で離隔する金属背極5と、を備えている。
振動体3と背極5は、絶縁体7により互いに絶縁保持さ
れ、金属ケース1内に収容される。背極5の一方の平面
5a上には、高分子フィルムが固着され、エレクトレッ
ト化されたエレクトレット膜9が形成される。このエレ
クトレット膜9は、振動体3側が負極になるように分極
している。As an example of this condenser microphone, FIG. 14 shows an electret condenser microphone 10 using an electretized polymer film. As shown in FIG. 1, a conventional electret condenser microphone 10 includes a vibrating body 3 and a vibrating body 3.
And a metal back electrode 5 separated at a predetermined interval.
The vibrating body 3 and the back pole 5 are insulated from each other by an insulator 7 and housed in the metal case 1. A polymer film is fixed on one flat surface 5a of the back electrode 5, and an electret film 9 is formed into an electret. The electret film 9 is polarized so that the vibrating body 3 side becomes a negative electrode.
【0004】このようにエレクトレット膜9を挟んで、
所定の間隔を隔てて配置された振動体3と背極5が、コ
ンデンサを形成する。従来のマイクロホン10は、振動
体3が振動すると、このコンデンサの容量が変化するの
で、この容量変化を検出することにより、振動を検出す
ることができるものである。As described above, with the electret film 9 interposed therebetween,
The vibrating body 3 and the back pole 5 arranged at a predetermined interval form a capacitor. In the conventional microphone 10, when the vibrating body 3 vibrates, the capacitance of the capacitor changes. Therefore, the vibration can be detected by detecting the change in the capacitance.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の音・振動センサ10においては、その周波
数特性が、低周波帯域においては、広い範囲にわたって
平坦であり、安定した出力が得られるが、図13に示さ
れるように高周波帯域においては、安定した出力が得ら
れないといった問題点があった。これは、加速度センサ
などの、特定の周波数帯域で安定した出力が求められる
場合、不都合である。However, in the conventional sound / vibration sensor 10 as described above, its frequency characteristics are flat over a wide range in a low frequency band, and a stable output can be obtained. As shown in FIG. 13, there is a problem that a stable output cannot be obtained in a high frequency band. This is inconvenient when stable output is required in a specific frequency band, such as an acceleration sensor.
【0006】また、金属ケース1内に所定の間隔を隔て
て配置される振動体3と背極5や、絶縁体7の組立作業
をより簡単に、より正確に行えることが望まれる。さら
に、従来のマイクロホン10を加速度センサなどに含ま
れる振動検出器として応用できるようにするために、金
属ケース1の気密性を高め、金属ケース1内にノイズな
どが侵入しないよう構成できることが望まれる。It is also desired that the assembling work of the vibrating body 3 and the back pole 5 and the insulator 7 arranged at a predetermined interval in the metal case 1 can be performed more easily and more accurately. Furthermore, in order to enable the conventional microphone 10 to be applied as a vibration detector included in an acceleration sensor or the like, it is desired that the airtightness of the metal case 1 be improved so that noise or the like does not enter the metal case 1. .
【0007】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
なされたものであり、比較的構造が簡単であり、低価格
で、広域にわたり安定した周波数特性が得られる高い性
能を有する優れた振動変換器および、この振動変換器を
備えた加速度センサを提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has an excellent vibration having a relatively simple structure, low cost, and high performance capable of obtaining stable frequency characteristics over a wide range. It is an object to provide a transducer and an acceleration sensor including the vibration transducer.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、上記課題を解決するために、振動を電気信号に変換
する振動変換器が、電極面を有する第1の電極と、この
第1の電極の電極面と所定の間隔で実質的に平行に離隔
して対向する平面を有し、この平面と実質的に垂直な方
向に振動可能な振動体と、この振動体の前記平面上に形
成された第2の電極と、前記第1および第2の電極の間
に介在するエレクトレット膜と、を含むコンデンサと、
天面と、下端外周部につば状の取付部と、導電性の内部
表面と、を有する筒状のケースと、所定の導電路が設け
られた平面を有する回路基板と、この回路基板の平面上
に載置され、前記第1および第2の電極のうちの一方の
電極と前記導電路を介して電気的に接続された電気イン
ピーダンス変換器と、前記一方の電極を前記ケースの前
記内部表面と絶縁するとともに、他方の電極を前記ケー
スの前記内部表面と電気的に接続するように、前記コン
デンサを前記ケース内に保持する絶縁体と、を備え、前
記回路基板が、前記電気インピーダンス変換器を前記ケ
ース内に収容するように、前記ケースの取付部と機械的
に固定されるとともに前記導電路を介して電気的に接続
されたことを特徴とする振動変換器を提供する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibration transducer for converting vibration into an electric signal, comprising: a first electrode having an electrode surface; A vibrating body having a flat surface facing the electrode surface of the first electrode at a predetermined interval substantially in parallel with the vibrating body and capable of vibrating in a direction substantially perpendicular to the flat surface; A capacitor comprising: a second electrode formed on the first electrode; and an electret film interposed between the first and second electrodes;
A cylindrical case having a top surface, a brim-shaped mounting portion on the outer periphery of a lower end, and a conductive inner surface, a circuit board having a plane provided with a predetermined conductive path, and a plane of the circuit board An electrical impedance converter mounted on the first electrode and electrically connected to one of the first and second electrodes via the conductive path; and connecting the one electrode to the inner surface of the case. And an insulator for holding the capacitor in the case so as to electrically insulate the other electrode and the inner surface of the case, and wherein the circuit board includes the electrical impedance converter. Is mechanically fixed to the mounting portion of the case so as to be accommodated in the case, and is electrically connected via the conductive path.
【0009】エレクトレット膜は、持続性のある電気分
極特性を有し、良好な誘電体として作用する。このエレ
クトレット膜を一対の電極(第1および第2の電極)の
間に介在させ、コンデンサを形成する。一対の電極のう
ちの一方を振動体上に形成する。このようにして形成さ
れたコンデンサは、振動に応じて容量変化を生じる。こ
の容量変化を検出することにより振動を検出するもので
ある。出力は電気インピーダンス変換器を介して外部に
取り出される。The electret film has a persistent electric polarization characteristic and acts as a good dielectric. The electret film is interposed between the pair of electrodes (first and second electrodes) to form a capacitor. One of the pair of electrodes is formed on the vibrator. The capacitor thus formed changes in capacitance in response to vibration. The vibration is detected by detecting the change in capacitance. The output is taken out via an electrical impedance converter.
【0010】この構成によれば、下端外周部につば状の
取付部を有するケース内に、エレクトレット膜を挟んで
所定の間隔で離隔して対向する一対の電極を配置し、一
対の電極の一方をケース内部と電気的に接続し、一対の
電極の他方をケースと絶縁するように保持する絶縁体を
さらに設け、必要な電気回路をケース内側に向けて搭載
した回路基板で押さえ、その端部でケースの取付部と固
定しているので、比較的簡単な構成で、安価な、広域に
わたり安定した周波数特性が得られる高い性能を有する
優れた振動変換器を得ることができる。According to this structure, a pair of electrodes facing each other at a predetermined interval with the electret film interposed therebetween is disposed in a case having a flange-shaped mounting portion on the outer periphery of the lower end. Is electrically connected to the inside of the case, and an insulator for holding the other of the pair of electrodes so as to insulate the other from the case is further provided. Since it is fixed to the mounting portion of the case, it is possible to obtain an inexpensive and excellent vibration transducer having a relatively simple configuration and high performance capable of obtaining stable frequency characteristics over a wide area.
【0011】前記振動体は、導電性の薄膜あるいは、金
属振動板からなるのが好ましい。この構成によれば、一
対の電極のうち一方の電極を振動体と一体とすることが
でき、より構成が簡略化される。前記回路基板と前記ケ
ースの取付部とが、スポット溶接、レーザ溶接などによ
り機械的に固定されるとともに電気的に接続されるのが
好ましい。この構成によれば、簡単な構造で、確実にケ
ースと回路基板を固定することができ、ケース内部の気
密性を高めることができる。It is preferable that the vibrator is formed of a conductive thin film or a metal diaphragm. According to this configuration, one of the pair of electrodes can be integrated with the vibrator, and the configuration is further simplified. It is preferable that the circuit board and the mounting portion of the case are mechanically fixed and electrically connected by spot welding, laser welding, or the like. According to this configuration, the case and the circuit board can be securely fixed with a simple structure, and the airtightness inside the case can be enhanced.
【0012】前記エレクトレット膜は、高分子フィル
ム、あるいはSiO2からなるエレクトレット材を前記
第1および第2の電極の何れか一方の平面上に固着し、
エレクトレット化して形成されたエレクトレット層であ
るのが好ましい。エレクトレット材は熱融着などにより
固定できる。前記電気インピーダンス変換器は、電解効
果トランジスタを含む。前記ケースは、天面に形成され
た音孔を有してもよい。The electret film is formed by fixing a polymer film or an electret material made of SiO 2 on one of the first and second electrodes,
An electret layer formed by electret formation is preferable. The electret material can be fixed by heat fusion or the like. The electrical impedance converter includes a field effect transistor. The case may have a sound hole formed in a top surface.
【0013】また、前記回路基板が、前記平面と反対側
の他方の平面と、前記平面と前記他方の平面を貫く貫通
孔と、前記他方の平面に形成された導電路と、を有し、
前記平面の導電路と、前記他方の平面の導電路が、前記
貫通孔を介して電気的に接続されてもよい。これによ
り、振動変換器の出力を簡単な構成で取り出すことが可
能となる。In addition, the circuit board has another plane opposite to the plane, a through hole passing through the plane and the other plane, and a conductive path formed in the other plane.
The conductive path on the plane and the conductive path on the other plane may be electrically connected via the through hole. This makes it possible to extract the output of the vibration transducer with a simple configuration.
【0014】さらに、前記回路基板が、前記他方の平面
の導電路と電気的に接続された電気信号出力部を有して
もよい。電気信号出力部は、例えば、回路基板の端部に
形成された突出部に、溝を形成し、他方の平面の導電路
を溝まで延在させることにより形成することができる。
このようにして形成された電気信号出力部で、半田付け
などにより電気的に接続するとともに、機械的に固定す
ることが可能となり、簡単な構成で実装性が改善され、
信頼性を向上できる。Further, the circuit board may have an electric signal output section electrically connected to the conductive path on the other plane. The electric signal output unit can be formed, for example, by forming a groove in a protrusion formed at an end of the circuit board, and extending a conductive path on the other plane to the groove.
The electrical signal output unit thus formed can be electrically connected by soldering or the like, and can be mechanically fixed.
Reliability can be improved.
【0015】請求項7に記載の発明は、上記課題を解決
するために、加速度センサが、請求項1乃至6の何れか
に記載の振動変換器を備え、この振動検出器からの電気
信号に基づいて加速度を検出することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an acceleration sensor includes the vibration transducer according to any one of the first to sixth aspects, and converts an electric signal from the vibration detector into an electric signal. The acceleration is detected based on the detected acceleration.
【0016】この構成によれば、請求項1乃至6に記載
の振動変換器と同様な作用効果を有する加速度センサが
提供される。すなわち比較的簡単な構成で、安価な、広
域にわたり安定した周波数特性が得られる高い性能を有
する優れた加速度センサを得ることができる。According to this configuration, there is provided an acceleration sensor having the same functions and effects as those of the vibration transducer according to the first to sixth aspects. That is, it is possible to obtain an excellent acceleration sensor having a relatively simple configuration, a low cost, and high performance capable of obtaining stable frequency characteristics over a wide range.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】本発明に係る加速度センサは、電
極面を有する第1の電極と、この第1の電極の電極面と
所定の間隔で実質的に平行に離隔して対向する平面を有
し、この平面と実質的に垂直な方向に振動可能な振動体
と、この振動体の前記平面上に形成された第2の電極
と、前記第1および第2の電極の間に介在するエレクト
レット膜と、を含むコンデンサと、天面と、下端外周部
につば状の取付部と、導電性の内部表面と、を有する筒
状のケースと、所定の導電路が設けられた平面を有する
回路基板と、この回路基板の平面上に載置され、前記第
1および第2の電極のうちの一方の電極と前記導電路を
介して電気的に接続された電気インピーダンス変換器
と、前記一方の電極を前記ケースの前記内部表面と絶縁
するとともに、他方の電極を前記ケースの前記内部表面
と電気的に接続するように、前記コンデンサを前記ケー
ス内に保持する絶縁体と、を含む振動を電気信号に変換
する振動変換器を備えている。この振動変換器の前記回
路基板が、前記電気インピーダンス変換器を前記ケース
内に収容するように、前記ケースの取付部と機械的に固
定されるとともに前記導電路を介して電気的に接続され
る。本発明に係る加速度センサは、この振動検出器から
の電気信号に基づいて加速度を検出するものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An acceleration sensor according to the present invention comprises a first electrode having an electrode surface and a plane opposed to the electrode surface of the first electrode at a predetermined interval substantially in parallel. A vibrating body having a vibrating body in a direction substantially perpendicular to the plane, a second electrode formed on the plane of the vibrating body, and being interposed between the first and second electrodes A capacitor including an electret film, a cylindrical case having a top surface, a flange-shaped mounting portion on a lower peripheral portion, and a conductive inner surface, and a plane provided with a predetermined conductive path. A circuit board, an electric impedance converter mounted on a plane of the circuit board, and electrically connected to one of the first and second electrodes via the conductive path; Of the case is insulated from the inner surface of the case, and the other is To connect poles the inner surface electrically of the case, and a vibration transducer for converting vibrations comprising, an insulator for holding the capacitor in the case into an electric signal. The circuit board of the vibration transducer is mechanically fixed to a mounting portion of the case and is electrically connected to the case via the conductive path so that the electric impedance transducer is housed in the case. . The acceleration sensor according to the present invention detects acceleration based on an electric signal from the vibration detector.
【0018】エレクトレット膜は、持続性のある電気分
極特性を有し、良好な誘電体として作用する。このエレ
クトレット膜を一対の電極の間に介在させ、コンデンサ
を形成する。一対の電極のうちの一方を振動体上に形成
する。このようにして形成されたコンデンサは、振動に
応じて容量変化を生じる。この容量変化を検出すること
により振動を検出するものである。出力は電気インピー
ダンス変換器を介して外部に取り出される。The electret film has a persistent electric polarization property and acts as a good dielectric. The electret film is interposed between the pair of electrodes to form a capacitor. One of the pair of electrodes is formed on the vibrator. The capacitor thus formed changes in capacitance in response to vibration. The vibration is detected by detecting the change in capacitance. The output is taken out via an electrical impedance converter.
【0019】この構成によれば、下端外周部につば状の
取付部を有するケース内に、エレクトレット膜を挟んで
所定の間隔で離隔して対向する一対の電極を配置し、一
対の電極の一方をケース内部と電気的に接続し、一対の
電極の他方をケースと絶縁するように保持する絶縁体を
さらに設け、必要な電気回路をケース内側に向けて搭載
した回路基板で押さえ、その端部でケースの取付部と固
定しているので、比較的簡単な構成で、安価な、広域に
わたり安定した周波数特性が得られる高い性能を有する
優れた加速度センサを得ることができる。According to this configuration, a pair of electrodes facing each other at a predetermined interval with the electret film interposed therebetween is disposed in a case having a flange-shaped mounting portion on the outer periphery of the lower end, and one of the pair of electrodes is provided. Is electrically connected to the inside of the case, and an insulator for holding the other of the pair of electrodes so as to insulate the other from the case is further provided. Thus, since it is fixed to the mounting portion of the case, it is possible to obtain an excellent acceleration sensor having a relatively simple configuration, a low cost, and high performance capable of obtaining stable frequency characteristics over a wide area.
【0020】前記振動体は、金属振動板からなるのが好
ましい。この構成によれば、一対の電極のうち一方の電
極を振動体と一体とすることができ、より構成が簡略化
される。前記回路基板と前記ケースの取付部とが、スポ
ット溶接、レーザ溶接などにより機械的に固定されると
ともに電気的に接続されるのが好ましい。この構成によ
れば、簡単な構造で、確実にケースと回路基板を固定す
ることができ、ケース内部の気密性を高めることができ
る。Preferably, the vibrating body is formed of a metal vibrating plate. According to this configuration, one of the pair of electrodes can be integrated with the vibrator, and the configuration is further simplified. It is preferable that the circuit board and the mounting portion of the case are mechanically fixed and electrically connected by spot welding, laser welding, or the like. According to this configuration, the case and the circuit board can be securely fixed with a simple structure, and the airtightness inside the case can be enhanced.
【0021】前記エレクトレット膜は、高分子フィル
ム、あるいはSiO2からなるエレクトレット材を前記
第1および第2の電極の何れか一方の平面上に固着し、
エレクトレット化して形成されたエレクトレット層であ
るのが好ましい。エレクトレット材は熱融着などにより
固定できる。前記電気インピーダンス変換器は、電解効
果トランジスタを含む。The electret film is formed by fixing an electret material made of a polymer film or SiO 2 on one of the first and second electrodes,
An electret layer formed by electret formation is preferable. The electret material can be fixed by heat fusion or the like. The electrical impedance converter includes a field effect transistor.
【0022】また、前記回路基板が、前記平面と反対側
の他方の平面と、前記平面と前記他方の平面を貫く貫通
孔と、前記他方の平面に形成された導電路と、を有し、
前記平面の導電路と、前記他方の平面の導電路が、前記
貫通孔を介して電気的に接続されてもよい。これによ
り、振動変換器の出力を簡単な構成で取り出すことが可
能となる。Further, the circuit board has another plane opposite to the plane, a through hole passing through the plane and the other plane, and a conductive path formed in the other plane.
The conductive path on the plane and the conductive path on the other plane may be electrically connected via the through hole. This makes it possible to extract the output of the vibration transducer with a simple configuration.
【0023】さらに、前記回路基板が、前記他方の平面
の導電路と電気的に接続された電気信号出力部を有して
もよい。電気信号出力部は、例えば、回路基板の端部に
形成された突出部に、溝を形成し、他方の平面の導電路
を溝まで延在させることにより形成することができる。
このようにして形成された電気信号出力部で、半田付け
などにより電気的に接続するとともに、機械的に固定す
ることが可能となり、簡単な構成で実装性が改善され、
信頼性を向上できる。Further, the circuit board may have an electric signal output section electrically connected to the conductive path on the other plane. The electric signal output unit can be formed, for example, by forming a groove in a protrusion formed at an end of the circuit board, and extending a conductive path on the other plane to the groove.
The electrical signal output unit thus formed can be electrically connected by soldering or the like, and can be mechanically fixed.
Reliability can be improved.
【0024】あるいは、別の態様として、金属ケースの
天面に音孔を設け、振動体を導電性の薄膜で構成するこ
とにより、上述の実施の態様と同様な作用効果を有する
音・振動センサを得ることができる。Alternatively, as another mode, a sound / vibration sensor having the same function and effect as the above-mentioned embodiment is provided by providing a sound hole in the top surface of the metal case and forming the vibrator by a conductive thin film. Can be obtained.
【0025】[0025]
【第1実施例】以下、本発明に係る加速度センサの振動
変換器の第1実施例について、図1乃至5を用いて説明
する。尚、すべての図面において、同様な構成要素は同
じ参照記号および符号を用いて示してある。First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a vibration converter for an acceleration sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. In all the drawings, similar components are denoted by the same reference symbols and symbols.
【0026】図1は、本発明に係る加速度センサの第1
実施例の振動変換器20の断面図である。振動変換器2
0は、加速度センサが受ける振動を電気信号に変換し、
出力するものである。同図に示されるように、振動変換
器20は、電極面25aを有する円盤状の金属板からな
る固定電極25と、固定電極25の電極面25aと所定
の間隔dで実質的に平行に離隔して対向する平面27a
を有し、平面27aと実質的に垂直な方向に振動可能な
円盤状の金属板からなる振動体27と、固定電極25の
電極面25a上に形成されたエレクトレット層23と、
固定電極25と金属振動体27の間に介在する、所定の
厚さdを有するリング状の絶縁部材からなるスペーサ2
9と、を備えている。FIG. 1 shows a first example of the acceleration sensor according to the present invention.
It is sectional drawing of the vibration transducer 20 of an Example. Vibration transducer 2
0 converts the vibration received by the acceleration sensor into an electric signal,
Output. As shown in the figure, a vibration transducer 20 is separated from a fixed electrode 25 made of a disk-shaped metal plate having an electrode surface 25a and substantially in parallel with an electrode surface 25a of the fixed electrode 25 at a predetermined distance d. And opposing plane 27a
A vibrating body 27 made of a disk-shaped metal plate capable of vibrating in a direction substantially perpendicular to the plane 27a, and an electret layer 23 formed on the electrode surface 25a of the fixed electrode 25,
A spacer 2 made of a ring-shaped insulating member having a predetermined thickness d and interposed between the fixed electrode 25 and the metal vibrating body 27
9 is provided.
【0027】本実施例では、固定電極25の電極面25
a上に、エレクトレット層23が形成されているが、他
の実施例において、振動体27の一方の平面27a上に
形成してもよい。すなわち、固定電極25および振動体
27の間にエレクトレット膜が介在していれば良い。固
定電極25は、複数の貫通孔25cを有する。この貫通
孔25cは、センサ内部の通気のための孔である。In this embodiment, the electrode surface 25 of the fixed electrode 25
The electret layer 23 is formed on the surface a of the vibrating body 27 in another embodiment. That is, the electret film may be interposed between the fixed electrode 25 and the vibrating body 27. The fixed electrode 25 has a plurality of through holes 25c. This through hole 25c is a hole for ventilation inside the sensor.
【0028】エレクトレット層23は、高分子フィルム
からなるエレクトレット材を固定電極25の電極面25
a上に熱融着により固着し、エレクトレット化して形成
される。このようにエレクトレット化された高分子フィ
ルムは、持続性のある電気分極特性を有し、良好な誘電
体として作用する。エレクトレット層23は、振動体2
7側が負極になるように分極している。本実施例の振動
変換器20は、固定電極25と振動体27が、一対の電
極として作用し、これらが誘電体であるエレクトレット
層23とともにコンデンサを形成する。The electret layer 23 is formed by applying an electret material made of a polymer film to the electrode surface 25 of the fixed electrode 25.
It is fixed on the substrate a by heat fusion and formed into an electret. The polymer film electretized in this way has a persistent electric polarization characteristic and acts as a good dielectric. The electret layer 23 includes the vibrating body 2
Polarized so that the 7 side becomes a negative electrode. In the vibration converter 20 of the present embodiment, the fixed electrode 25 and the vibrating body 27 act as a pair of electrodes, and these form a capacitor together with the electret layer 23 which is a dielectric.
【0029】エレクトレット材としての高分子フィルム
は、ポリエステルフィルムが好ましく、四フッ化エチレ
ン−六フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)フィルム
などがある。他の実施例において、エレクトレット層2
3は、SiO2からなるエレクトレット材を固定電極2
5に熱融着により固着し、エレクトレット化して形成さ
れてもよい。スペーサ29の厚さdは数10μmであ
る。The polymer film as the electret material is preferably a polyester film, such as an ethylene tetrafluoride-propylene hexafluoride copolymer (FEP) film. In another embodiment, the electret layer 2
3, the fixed electrode 2 electret material formed of SiO 2
5 may be fixed by heat fusion and formed into an electret. The thickness d of the spacer 29 is several tens μm.
【0030】また、他の実施例として、振動体は、絶縁
材料からなり、その表面にメッキまたは金属蒸着を施し
て、振動体の表面に導電性を有するようにしたものであ
っても良い。図2に本実施例の振動体27の上面図を示
すが、これに限定されるものではなく、種々の形状が考
えられる。図2に示されるように、振動体27は、所定
の厚さの円盤形状を有し、所定の面積を有する振動部2
7bと、振動部27bを振動可能に支持する支持部27
cと、支持部27cと一体となって振動部27bを支持
するとともに、装置へ取付けを可能にするリング状の取
付部27dと、から構成される。他の実施例として、振
動部27bは、矩形であってよい。また、振動体27
は、導電性材料で形成された薄膜振動体であってもよ
い。In another embodiment, the vibrating body may be made of an insulating material, and the surface of the vibrating body may be plated or metal-deposited to have conductivity on the surface of the vibrating body. FIG. 2 shows a top view of the vibrating body 27 of the present embodiment. However, the present invention is not limited to this, and various shapes can be considered. As shown in FIG. 2, the vibrating body 27 has a disk shape with a predetermined thickness and has a predetermined area.
7b and a support portion 27 that supports the vibrating portion 27b so that it can vibrate
c, and a ring-shaped mounting portion 27d that supports the vibrating portion 27b integrally with the supporting portion 27c and enables mounting to the device. As another example, the vibration part 27b may be rectangular. Also, the vibrating body 27
May be a thin film vibrator formed of a conductive material.
【0031】図1に戻り、本実施例の振動変換器20
は、天面21aと、下端外周部につば状の取付部21b
と、を有する筒状の金属ケース21と、図示されない所
定の導電路が設けられた平面35aを有する回路基板3
5と、この回路基板35の平面35a上に載置された電
気インピーダンス変換器33と、振動板27と金属ケー
ス21の天面21aとの間に介在する第1の金属リング
38と、回路基板35と固定電極25との間に介在する
第2の金属リング39と、をさらに備えている。Returning to FIG. 1, the vibration transducer 20 of the present embodiment
Is a top surface 21a and a brim-like mounting portion 21b on the outer periphery of the lower end.
And a circuit board 3 having a flat surface 35a provided with a predetermined conductive path (not shown).
5, a first metal ring 38 interposed between the diaphragm 27 and the top surface 21a of the metal case 21; an electric impedance converter 33 mounted on a flat surface 35a of the circuit board 35; And a second metal ring 39 interposed between the fixed electrode 25 and the fixed electrode 25.
【0032】他の実施例として、ケースは、樹脂などか
らなり、その内部表面にメッキまたは金属蒸着を施し
て、ケースの内部表面に導電性を有するようにしたもの
であっても良い。As another embodiment, the case may be made of resin or the like, and the inside surface of the case may be plated or metal-deposited so that the inside surface of the case has conductivity.
【0033】電気インピーダンス変換器33は、電解効
果トランジスタ(以後、「FET」と呼ぶ)からなる。
FET33は、コンデンサの出力のインピーダンス変換
をするためのものである。本実施例の振動変換器20の
固定電極25と振動体27が形成するコンデンサは、空
気容量のため、その容量が数10pF程度と小さい。従
って高インピーダンスとなるので、インピーダンス変換
が必要となる。理論的には、コンデンサの場合、ω=0
(ω=2πf)まで出力が得られるが、実質的には、F
ET33の入力インピーダンスの大小によりその限界が
決定される。The electric impedance converter 33 comprises a field effect transistor (hereinafter referred to as "FET").
The FET 33 converts the impedance of the output of the capacitor. The capacitor formed by the fixed electrode 25 and the vibrating body 27 of the vibration transducer 20 of the present embodiment has a small capacity of about several tens of pF due to air capacity. Therefore, since the impedance becomes high, impedance conversion is required. Theoretically, for a capacitor, ω = 0
(Ω = 2πf), an output can be obtained.
The limit is determined by the magnitude of the input impedance of the ET33.
【0034】尚、本実施例のFET33は、ソース接地
方式(二線式)で使用しているが、性能的により安定し
ているソースフォロワ方式(三線式)などでもよいこと
は言うまでもない。Although the FET 33 of this embodiment is used in the common source system (two-wire system), it is needless to say that the FET 33 may be of the source follower system (three-wire system) which is more stable in performance.
【0035】固定電極25と、スペーサ29と、振動体
27と、第1および第2金属リング38および39と、
FET33と、をケース21内に絶縁体31を介して収
容し、ケース21の取付部21bと固定される端部を有
する回路基板35によりこれらの部品を押さえている。
ケース21の取付部21bを回路基板35にスポット溶
接またはレーザ溶接などにより固定する。ケース21の
内部には、窒素などが封入されて密閉されてもよい。The fixed electrode 25, the spacer 29, the vibrating body 27, the first and second metal rings 38 and 39,
The FET 33 is accommodated in the case 21 via the insulator 31, and these components are held down by a circuit board 35 having an end fixed to the mounting portion 21 b of the case 21.
The mounting portion 21b of the case 21 is fixed to the circuit board 35 by spot welding or laser welding. Nitrogen or the like may be sealed and sealed inside the case 21.
【0036】このようにして、振動体27は金属ケース
21の天面21aと第1の金属リング38を介して電気
的に接続され、一方、固定電極25は金属ケース21と
絶縁されるとともに、エレクトレット層23が形成され
ていない他方の平面25bにおいて、第2の金属リング
39および導電路を介して回路基板35上のFET33
と電気的に接続される。In this way, the vibrating body 27 is electrically connected to the top surface 21a of the metal case 21 via the first metal ring 38, while the fixed electrode 25 is insulated from the metal case 21 and On the other flat surface 25b where the electret layer 23 is not formed, the FET 33 on the circuit board 35 is connected via the second metal ring 39 and the conductive path.
Is electrically connected to
【0037】回路基板35には、その他に抵抗、コンデ
ンサなどの電気部品43が搭載されている。回路基板3
5は、2つの貫通孔35cおよび35dを有する。これ
らの貫通孔35cおよび35dは、回路基板35の一方
の平面35aからその反対側の他方の平面35bへ配線
を取り出すためのものであり、組立後に、この貫通孔3
5cおよび35dは密封される。On the circuit board 35, other electrical components 43 such as resistors and capacitors are mounted. Circuit board 3
5 has two through holes 35c and 35d. These through holes 35c and 35d are for taking out wiring from one plane 35a of the circuit board 35 to the other plane 35b on the opposite side.
5c and 35d are sealed.
【0038】図3は、図1に示された本実施例の振動変
換器20の底面図である。同図に示されるように、回路
基板35の他方の平面35bには、図中、斜線部で示さ
れる導電路41aおよび41bが形成されている。回路
基板35の他方の平面35b上の導電路41aおよび4
1bは、それぞれ回路基板35の貫通孔35cおよび3
5dを介して、回路基板35の一方の平面35a上の電
子回路部品43と電気的に接続される。このように、振
動変換器20の出力を簡単な構成で外部へ取り出すこと
が可能となる。FIG. 3 is a bottom view of the vibration transducer 20 of this embodiment shown in FIG. As shown in the figure, on the other flat surface 35b of the circuit board 35, conductive paths 41a and 41b indicated by oblique lines in the figure are formed. The conductive paths 41a and 41 on the other plane 35b of the circuit board 35
1b denotes through holes 35c and 3c of the circuit board 35, respectively.
Via 5d, it is electrically connected to the electronic circuit component 43 on one flat surface 35a of the circuit board 35. Thus, the output of the vibration transducer 20 can be taken out to the outside with a simple configuration.
【0039】図4は、図1に示された本実施例の振動変
換器20の等価的電気回路図例である。同図に示される
ように、金属固定電極25の表面にはエレクトレット層
23により陰イオンが存在する。C1は金属振動体27
と金属固定電極25の間に形成されるコンデンサを示し
ている。Rは負荷抵抗、C2はカップリングコンデンサ
を示している。振動体27は、第1の金属リング38を
介してケース21および回路基板35を介してアースさ
れている。固定電極25は、第2の金属リング39を介
してFET33の入力端子33aと電気的に接続され、
FET33の出力端子33bは、負荷抵抗Rおよびカッ
プリングコンデンサC2に電気的に接続される。それぞ
れ導電路41aおよび41bを介して、出力が取り出さ
れるようになっている。FIG. 4 is an equivalent electric circuit diagram of the vibration transducer 20 of the present embodiment shown in FIG. As shown in the figure, anions exist on the surface of the metal fixed electrode 25 due to the electret layer 23. C 1 is a metal vibrator 27
4 shows a capacitor formed between the metal fixed electrode 25 and the metal fixed electrode 25. R is the load resistance, C 2 denotes the coupling capacitor. The vibrating body 27 is grounded via a case 21 and a circuit board 35 via a first metal ring 38. The fixed electrode 25 is electrically connected to the input terminal 33a of the FET 33 via the second metal ring 39,
Output terminal 33b of the FET33 is electrically connected to the load resistor R and a coupling capacitor C 2. The output is taken out via the conductive paths 41a and 41b, respectively.
【0040】以下、本実施例の振動変換器20の作用を
説明する。Hereinafter, the operation of the vibration transducer 20 according to the present embodiment will be described.
【0041】本実施例において、加速度センサが外部よ
り振動を受けると、金属振動体27が図4の矢印D方
向、すなわち、振動体27の平面に実質的に垂直な方向
に振動する。このとき、振動体27の質量をmとし、外
部振動を加速度Gとすると、この振動体27にはF=m
×Gの力が働き、この力Fにより、コンデンサC1は振
動変化分だけ容量変化ΔCを生じる。即ち、コンデンサ
の容量はC1=C1±ΔCとなる。この容量変化ΔCは電
圧変化ΔVとして得ることができ、この電圧変化ΔVは
FET33により電気インピーダンス変換され電気信号
として取り出される。In this embodiment, when the acceleration sensor receives an external vibration, the metal vibrating body 27 vibrates in the direction of arrow D in FIG. 4, that is, in a direction substantially perpendicular to the plane of the vibrating body 27. At this time, assuming that the mass of the vibrating body 27 is m and the external vibration is acceleration G, F = m
A force of × G acts, and the force F causes the capacitor C 1 to generate a capacitance change ΔC by an amount corresponding to the vibration change. That is, the capacitance of the capacitor is C 1 = C 1 ± ΔC. This capacitance change ΔC can be obtained as a voltage change ΔV, and the voltage change ΔV is subjected to electric impedance conversion by the FET 33 and taken out as an electric signal.
【0042】本実施例の振動変換器20の周波数特性の
平坦部の感度は、金属固定電極25と金属振動体27の
呈する等価的有効面積、金属固定電極25と金属振動体
27の等価ギャップ、浮遊容量、FET33の利得等に
よって左右される。The sensitivity of the flat part of the frequency characteristic of the vibration transducer 20 of the present embodiment includes the equivalent effective area exhibited by the metal fixed electrode 25 and the metal vibrator 27, the equivalent gap between the metal fixed electrode 25 and the metal vibrator 27, It depends on the stray capacitance, the gain of the FET 33, and the like.
【0043】このように構成された振動変換器20は、
図5に示されるような周波数特性を有する。すなわち、
共振点f0付近では、高いQ値を有し、中および低周波
数領域では平坦な特性を示す。このように低周波数帯域
の平坦部のみでなく、高周波数帯域においても、特定の
周波数(共振点f0)における振動検出が可能となり、
広域にわたり安定した周波数特性を有する振動変換器が
提供される。従って、本実施例の振動変換器20は、加
速度センサにおいても、その使用目的により、平坦部ま
たは共振点f0近傍の振動出力を選択して使用すること
が可能となる。The vibration transducer 20 configured as above is
It has a frequency characteristic as shown in FIG. That is,
It has a high Q value near the resonance point f 0 and shows flat characteristics in the middle and low frequency regions. As described above, the vibration can be detected at a specific frequency (resonance point f 0 ) not only in the flat portion of the low frequency band but also in the high frequency band.
A vibration transducer having stable frequency characteristics over a wide area is provided. Therefore, the vibration transducer 20 of the present embodiment, even in the acceleration sensor, by the purpose of use, it is possible to select and use the vibration output of 0 near the flat portion or the resonance point f.
【0044】本実施例によれば、比較的構造が簡単で、
製造コストが低く、量産でき、高性能な優れた加速度セ
ンサの振動変換器を提供することができる。According to this embodiment, the structure is relatively simple.
It is possible to provide an excellent vibration transducer of an acceleration sensor which has low manufacturing cost, can be mass-produced, and has high performance.
【0045】[0045]
【第2実施例】次に、本発明に係る加速度センサの振動
変換器の第2実施例について、図6乃至9を用いて説明
する。Second Embodiment Next, a second embodiment of the vibration transducer of the acceleration sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0046】図6は、第2実施例の振動変換器の断面図
を示している。同図に示されるように、第2実施例の振
動変換器50は、図1に示された第1実施例の振動変換
器2と同じ構成に加えて、回路基板55を備えている。
このように、第2実施例の振動変換器50は、2つの回
路基板35および55を多層構造として構成したもので
ある。FIG. 6 is a sectional view of the vibration transducer according to the second embodiment. As shown in the figure, the vibration transducer 50 of the second embodiment includes a circuit board 55 in addition to the same configuration as the vibration transducer 2 of the first embodiment shown in FIG.
As described above, the vibration converter 50 of the second embodiment has the two circuit boards 35 and 55 configured as a multilayer structure.
【0047】回路基板55は、回路基板35の他方の平
面35bと対面する一方の平面55aと、その反対側の
他方の平面55bを有する。さらに、回路基板55に
は、2つの貫通孔55cおよび55dが形成されてい
る。これらの貫通孔55cおよび55dは、回路基板3
5の貫通孔35cおよび35dからの配線をそれぞれ回
路基板55の他方の平面55bまで導くためのものであ
る。このようにして、振動変換器50の出力は、振動変
換器50の外部へと導くことができる。The circuit board 55 has one plane 55a facing the other plane 35b of the circuit board 35 and the other plane 55b on the opposite side. Further, two through holes 55c and 55d are formed in the circuit board 55. These through holes 55c and 55d are
5 for guiding the wiring from the through holes 35c and 35d to the other flat surface 55b of the circuit board 55, respectively. In this way, the output of the vibration transducer 50 can be guided to the outside of the vibration transducer 50.
【0048】図7は、図6に示された第2実施例の振動
変換器50の底面図を示している。同図に示されるよう
に、回路基板55の他方の平面55bには、図中、斜線
部で示される導電路57aおよび57bが形成されてい
る。回路基板55の他方の平面55b上の導電路57a
は、回路基板55の貫通孔55dおよび回路基板35の
貫通孔35dを介して、回路基板35の一方の平面35
a上の電子回路部品43と電気的に接続される。回路基
板55の他方の平面55b上の導電路57bは、回路基
板55の貫通孔55cおよび回路基板35の貫通孔35
cを介して、回路基板35の一方の平面35a上の電子
回路部品43と電気的に接続される。FIG. 7 is a bottom view of the vibration transducer 50 of the second embodiment shown in FIG. As shown in the figure, conductive paths 57a and 57b indicated by oblique lines in the figure are formed on the other flat surface 55b of the circuit board 55. The conductive path 57a on the other flat surface 55b of the circuit board 55
Is connected to one plane 35 of the circuit board 35 through the through hole 55d of the circuit board 55 and the through hole 35d of the circuit board 35
a is electrically connected to the electronic circuit component 43 on a. The conductive path 57b on the other flat surface 55b of the circuit board 55 is connected to the through hole 55c of the circuit board 55 and the through hole 35 of the circuit board 35.
Through c, it is electrically connected to the electronic circuit component 43 on one flat surface 35a of the circuit board 35.
【0049】さらに、回路基板55は、導電路57aお
よび57bを含む端部に、溝59aおよび59bがそれ
ぞれ形成されている。この溝59aおよび59bは、回
路基板55に貫通孔を開けた後に、その貫通孔の略中心
で切り落とすようにして形成することができる。図8
は、本実施例の振動変換器50の溝59aおよび59b
の部分拡大斜視図であり、図9は、本実施例の振動変換
器50の上面図である。図8および9に示されるよう
に、この溝59aおよび59bの表面には、導電路57
aおよび57bから延在して形成された導電層61aお
よび61bがそれぞれ形成されている。Further, the circuit board 55 has grooves 59a and 59b formed at the ends including the conductive paths 57a and 57b, respectively. The grooves 59a and 59b can be formed by forming a through hole in the circuit board 55 and then cutting off the through hole substantially at the center. FIG.
Are the grooves 59a and 59b of the vibration transducer 50 of the present embodiment.
FIG. 9 is a top view of the vibration converter 50 of the present embodiment. As shown in FIGS. 8 and 9, the surfaces of the grooves 59a and 59b are provided with conductive paths 57.
Conductive layers 61a and 61b are formed extending from a and 57b, respectively.
【0050】このように構成された第2実施例の振動変
換器50によれば、溝59aおよび59bにおいて、半
田付けなどによる装置への固定が可能となり、簡単な構
成で実装性を改善し信頼性を向上することができ、ま
た、第1実施例の振動変換器20と同様な作用効果が得
られる。According to the vibration transducer 50 of the second embodiment configured as described above, the grooves 59a and 59b can be fixed to the device by soldering or the like. Performance can be improved, and the same operation and effect as those of the vibration converter 20 of the first embodiment can be obtained.
【0051】[0051]
【第3実施例】図10に本発明にかかる加速度センサの
振動変換器の第3実施例の断面図を示す。同図に示され
るように、第3実施例の振動変換器70は、図1に示さ
れた第1実施例の振動変換器20の構成における、固定
電極25と振動体27の配置を逆転させた構成とし、さ
らに、第1実施例の振動変換器20の第1の金属リング
38を削除している。また、第3実施例の振動変換器7
0は、第1実施例の振動変換器20の固定電極25に替
えて、固定電極75を備えている。Third Embodiment FIG. 10 is a sectional view showing a third embodiment of the vibration transducer of the acceleration sensor according to the present invention. As shown in the figure, the vibration transducer 70 of the third embodiment reverses the arrangement of the fixed electrode 25 and the vibrating body 27 in the configuration of the vibration transducer 20 of the first embodiment shown in FIG. In addition, the first metal ring 38 of the vibration transducer 20 of the first embodiment is omitted. In addition, the vibration transducer 7 of the third embodiment
Numeral 0 is provided with a fixed electrode 75 instead of the fixed electrode 25 of the vibration transducer 20 of the first embodiment.
【0052】このように構成された第3実施例の振動変
換器70においても、第1実施例の振動変換器20と同
様な作用効果が得られる。The vibration converter 70 of the third embodiment having the above-described configuration can provide the same operation and effect as those of the vibration converter 20 of the first embodiment.
【0053】また、他の実施例として、第3実施例のエ
レクトレット層23を、固定電極75上ではなく、振動
体27の一方の平面27a上に形成するようにしても良
い。As another embodiment, the electret layer 23 of the third embodiment may be formed not on the fixed electrode 75 but on one flat surface 27a of the vibrating body 27.
【0054】[0054]
【第4実施例】図11に本発明にかかる加速度センサの
振動変換器の第4実施例の断面図を示す。同図に示され
るように、第4実施例の振動変換器80は、図10に示
された第3実施例の振動変換器70から固定電極75が
削除された以外は同じ構成となっている。すなわち、少
なくとも金属ケース21の天面21aを覆うように、高
分子フィルムで直接被覆し、エレクトレット化してエレ
クトレット層23を形成したものである。このように構
成された第4実施例の振動変換器80においても、第3
実施例の振動変換器70と同様な作用効果が得られる。
また、図11に示されるように、エレクトレット層23
は、金属ケース21の内面全域を覆うように形成されて
もよく、このようにすれば絶縁体31は省略することも
できる。Fourth Embodiment FIG. 11 is a sectional view of a vibration converter of an acceleration sensor according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the vibration transducer 80 of the fourth embodiment has the same configuration except that the fixed electrode 75 is removed from the vibration transducer 70 of the third embodiment shown in FIG. . That is, it is directly covered with a polymer film so as to cover at least the top surface 21 a of the metal case 21 and is electretized to form the electret layer 23. In the vibration transducer 80 of the fourth embodiment configured as described above, the third
The same operation and effect as those of the vibration transducer 70 of the embodiment can be obtained.
Also, as shown in FIG.
May be formed so as to cover the entire inner surface of the metal case 21, and in this case, the insulator 31 can be omitted.
【0055】また、他の実施例として、第4実施例のエ
レクトレット層23を、金属ケース21の天面21a上
ではなく、振動体27の一方の平面27a上に形成する
ようにしても良い。この場合、絶縁体31は必要とな
る。As another embodiment, the electret layer 23 of the fourth embodiment may be formed not on the top surface 21a of the metal case 21 but on one plane 27a of the vibrator 27. In this case, the insulator 31 is required.
【0056】[0056]
【第5実施例】図12に本発明にかかる振動変換器の第
5実施例の断面図を示す。特に、第5実施例の振動変換
器90は、音を検出する音センサに適している。同図に
示されるように、この第5実施例の振動変換器90は、
図1に示された第1実施例の振動変換器20の構成の金
属ケース21の替りに、天面91aの略中央部に音孔部
91cを有する金属ケース91と、第1実施例の金属振
動体27の替りに導電性の膜状の振動体97と、を備え
ている。Fifth Embodiment FIG. 12 is a sectional view of a vibration transducer according to a fifth embodiment of the present invention. In particular, the vibration transducer 90 of the fifth embodiment is suitable for a sound sensor that detects sound. As shown in the figure, the vibration transducer 90 of the fifth embodiment has
Instead of the metal case 21 having the configuration of the vibration transducer 20 of the first embodiment shown in FIG. 1, a metal case 91 having a sound hole portion 91c substantially at the center of the top surface 91a, and a metal case of the first embodiment. A conductive film-shaped vibrating body 97 is provided instead of the vibrating body 27.
【0057】本実施例の振動体97は、振動体97の等
価面積をSとすると、微弱な音圧Pによる、力F=P×
Sを検出することになる。従って、図12に示されるよ
うに、薄膜などによる構成が好適である。このように構
成された第5実施例の振動変換器90においても、第1
実施例の振動変換器20と同様な作用効果が得られる。In the vibrating body 97 of this embodiment, when the equivalent area of the vibrating body 97 is S, a force F = P ×
S will be detected. Therefore, a configuration using a thin film or the like is preferable as shown in FIG. In the vibration transducer 90 of the fifth embodiment configured as described above, the first
The same operation and effect as those of the vibration converter 20 of the embodiment can be obtained.
【0058】尚、第1乃至5実施例において、コンデン
サを分割させ2つのコンデンサを有する振動変換器とす
ることにより、一方のコンデンサに電圧を印加させて、
振動体を振動させ、この振動によって生じた電圧変化を
他方のコンデンサで検出して取り出すことにより、自己
診断機能を有した音または振動センサを構成することが
可能である。この場合も、上述の実施例と同様な作用効
果が得られる。In the first to fifth embodiments, by dividing the capacitor into a vibration converter having two capacitors, a voltage is applied to one of the capacitors.
A sound or vibration sensor having a self-diagnosis function can be configured by vibrating the vibrating body and detecting and extracting a voltage change caused by the vibration with the other capacitor. In this case, the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、下端外周部につば状の
取付部を有するケース内に、エレクトレット膜を挟んで
所定の間隔で離隔して対向する一対の電極を配置し、一
対の電極の一方をケース内部と電気的に接続し、一対の
電極の他方をケースと絶縁するように保持する絶縁体を
さらに設け、必要な電気回路をケース内部に向けて搭載
した回路基板で押さえ、その端部でケースの取付部と固
定しているので、比較的簡単な構成で、安価な、広域に
わたり安定した周波数特性が得られる高い性能を有する
優れた加速度センサを得ることができる。According to the present invention, a pair of electrodes which are opposed to each other at a predetermined interval with an electret film interposed therebetween are arranged in a case having a flange-shaped mounting portion on the outer periphery of the lower end. One of the pair of electrodes is electrically connected to the inside of the case, and an insulator for holding the other of the pair of electrodes so as to insulate the other from the case is further provided. Since the end portion is fixed to the mounting portion of the case, it is possible to obtain an excellent acceleration sensor having a relatively simple configuration, a low cost, and high performance capable of obtaining stable frequency characteristics over a wide area.
【0060】また、振動体は金属振動板からなるので、
一対の電極のうち一方の電極を振動体と一体とすること
ができ、より構成が簡略化される。さらに、前記平板と
前記ケースの取付部とが、スポット溶接、レーザ溶接な
どにより機械的に固定されるとともに電気的に接続され
るので、簡単な構造で、確実にケースと平板を固定する
ことができ、ケース内部の気密性を高めることができ
る。Since the vibrating body is made of a metal diaphragm,
One of the pair of electrodes can be integrated with the vibrator, and the configuration is further simplified. Further, since the flat plate and the mounting portion of the case are mechanically fixed and electrically connected by spot welding, laser welding, or the like, the case and the flat plate can be securely fixed with a simple structure. The airtightness inside the case can be enhanced.
【0061】また、前記回路基板が、前記平面と反対側
の他方の平面と、前記平面と前記他方の平面を貫く貫通
孔と、前記他方の平面に形成された導電路と、を有し、
前記平面の導電路と、前記他方の平面の導電路が、前記
貫通孔を介して電気的に接続されるので、振動変換器の
出力を簡単な構成で取り出すことが可能となる。Further, the circuit board has another plane opposite to the plane, a through hole passing through the plane and the other plane, and a conductive path formed in the other plane.
Since the conductive path on the plane and the conductive path on the other plane are electrically connected through the through hole, it is possible to take out the output of the vibration transducer with a simple configuration.
【0062】さらに、前記回路基板が、前記他方の平面
の導電路と電気的に接続された電気信号出力部を有する
ので、電気信号出力部で、半田付けなどにより電気的に
接続するとともに、機械的に固定することが可能とな
り、簡単な構成で実装性が改善され、信頼性を向上でき
る。Further, since the circuit board has an electric signal output portion electrically connected to the conductive path on the other plane, the electric signal output portion is electrically connected to the conductive path by soldering or the like. Thus, mounting can be improved with a simple configuration, and reliability can be improved.
【0063】さらに本発明によれば、金属ケースの天面
に音孔を設け、振動体を導電性の薄膜で構成することに
より、上記の発明と同様な作用効果を有する音センサに
適した振動変換器を得ることができる。Further, according to the present invention, by providing a sound hole in the top surface of the metal case and forming the vibrating body with a conductive thin film, a vibration sensor suitable for a sound sensor having the same function and effect as the above invention is provided. A converter can be obtained.
【図1】本発明に係る加速度センサに含まれる振動変換
器の第1実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a vibration transducer included in an acceleration sensor according to the present invention.
【図2】図1に示された振動変換器の振動体の上面図で
ある。FIG. 2 is a top view of a vibrating body of the vibration converter shown in FIG.
【図3】図1に示された振動変換器の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the vibration transducer shown in FIG. 1;
【図4】図1に示された振動変換器の等価的電気回路図
である。FIG. 4 is an equivalent electric circuit diagram of the vibration transducer shown in FIG.
【図5】図1に示された加速度センサの振動変換器の周
波数特性図である。FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of the vibration converter of the acceleration sensor shown in FIG. 1;
【図6】本発明に係る加速度センサに含まれる振動変換
器の第2実施例の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a second embodiment of the vibration transducer included in the acceleration sensor according to the present invention.
【図7】図6に示された振動変換器の底面図である。FIG. 7 is a bottom view of the vibration transducer shown in FIG. 6;
【図8】図6に示された振動変換器の部分拡大斜視図で
ある。FIG. 8 is a partially enlarged perspective view of the vibration transducer shown in FIG.
【図9】図6に示された振動変換器の上面図である。FIG. 9 is a top view of the vibration transducer shown in FIG. 6;
【図10】本発明に係る加速度センサに含まれる振動変
換器の第3実施例の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a third embodiment of the vibration transducer included in the acceleration sensor according to the present invention.
【図11】本発明に係る加速度センサに含まれる振動変
換器の第4実施例の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a fourth embodiment of the vibration transducer included in the acceleration sensor according to the present invention.
【図12】本発明に係る振動変換器の第5実施例の断面
図である。FIG. 12 is a sectional view of a vibration transducer according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】一般的な音・振動センサの周波数特性を説明
するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining frequency characteristics of a general sound / vibration sensor.
【図14】従来の音・振動センサの断面図である。FIG. 14 is a sectional view of a conventional sound / vibration sensor.
20、50、70、80、90 振動変換器 21、91 金属ケース(ケース) 21b、91b 取付部 91c 音孔 23 エレクトレット層(エレクトレット膜) 25、75 固定電極(第1の電極) 27、97 振動体(振動体、第2の電極) 29 スペーサ 31 絶縁体 33 FET(電気インピーダンス変換器) 35、55 回路基板 38、39 金属リング 41a、41b、57a、57b 導電路 43 電子回路部品 20, 50, 70, 80, 90 Vibration transducer 21, 91 Metal case (case) 21b, 91b Mounting portion 91c Sound hole 23 Electret layer (electret film) 25, 75 Fixed electrode (first electrode) 27, 97 Vibration Body (vibrator, second electrode) 29 Spacer 31 Insulator 33 FET (electrical impedance converter) 35, 55 Circuit board 38, 39 Metal ring 41a, 41b, 57a, 57b Conductive path 43 Electronic circuit component
Claims (7)
あって、 電極面を有する第1の電極と、この第1の電極の電極面
と所定の間隔で実質的に平行に離隔して対向する平面を
有し、この平面と実質的に垂直な方向に振動可能な振動
体と、この振動体の前記平面上に形成された第2の電極
と、前記第1および第2の電極の間に介在するエレクト
レット膜と、を含むコンデンサと、 天面と、下端外周部につば状の取付部と、導電性の内部
表面と、を有する筒状のケースと、 所定の導電路が設けられた平面を有する回路基板と、 この回路基板の平面上に載置され、前記第1および第2
の電極のうちの一方の電極と前記導電路を介して電気的
に接続された電気インピーダンス変換器と、 前記一方の電極を前記ケースの前記内部表面と絶縁する
とともに、他方の電極を前記ケースの前記内部表面と電
気的に接続するように、前記コンデンサを前記ケース内
に保持する絶縁体と、を備え、 前記回路基板が、前記電気インピーダンス変換器を前記
ケース内に収容するように、前記ケースの取付部と機械
的に固定されるとともに前記導電路を介して電気的に接
続されたことを特徴とする振動変換器。1. A vibration transducer for converting a vibration into an electric signal, comprising: a first electrode having an electrode surface, and being substantially parallel to and separated from the electrode surface of the first electrode by a predetermined distance. A vibrating body having an opposing plane and capable of vibrating in a direction substantially perpendicular to the plane, a second electrode formed on the plane of the vibrating body, and a vibrating body of the first and second electrodes A capacitor including an electret film interposed therebetween; a cylindrical case having a top surface, a brim-shaped mounting portion on the outer periphery of the lower end, and a conductive inner surface; and a predetermined conductive path provided. A circuit board having a flat surface; and a first and a second circuit board mounted on the flat surface of the circuit board.
An electrical impedance converter electrically connected to one of the electrodes through the conductive path, and insulating the one electrode from the inner surface of the case, and connecting the other electrode to the case. An insulator that holds the capacitor in the case so as to be electrically connected to the inner surface, wherein the circuit board accommodates the electric impedance converter in the case. A vibration transducer, which is mechanically fixed to the mounting portion and electrically connected through the conductive path.
ムからなるエレクトレット材を前記第1および第2の電
極の何れか一方の平面上に固着し、エレクトレット化し
て形成されたエレクトレット層であることを特徴とする
請求項1に記載の振動変換器。2. The electret film according to claim 1, wherein the electret film is an electret layer formed by fixing an electret material made of a polymer film on one of the first and second electrodes and forming an electret. The vibration transducer according to claim 1, wherein
貫通孔を介して電気的に接続されたことを特徴とする請
求項1または2に記載の振動変換器。3. The circuit board has: another plane opposite to the plane; a through-hole penetrating the plane and the other plane; and a conductive path formed in the other plane. The vibration converter according to claim 1, wherein the conductive path on the plane and the conductive path on the other plane are electrically connected via the through hole.
出力部を有することを特徴とする請求項3に記載の振動
変換器。4. The vibration transducer according to claim 3, wherein the circuit board has an electric signal output portion electrically connected to the conductive path on the other plane.
とを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の振動変
換器。5. The vibration transducer according to claim 1, wherein the vibrator is made of a conductive thin film.
有することを特徴とする請求項5に記載の振動変換器。6. The vibration transducer according to claim 5, wherein the case has a sound hole formed in a top surface.
換器を備え、この振動検出器からの電気信号に基づいて
加速度を検出することを特徴とする加速度センサ。7. An acceleration sensor comprising the vibration transducer according to claim 1, wherein acceleration is detected based on an electric signal from the vibration detector.
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