JP2015148619A - 慣性力検出素子とそれを用いた慣性力センサ - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1における慣性力検出素子105の上面図である。図2は、図1における2−2線における断面図である。
図14Aは、本発明の実施の形態2による慣性力検出素子である角速度検出素子16の上面図である。図14Bは角速度検出素子16の14B−14B線における断面図である。
ωz={(S2+S5)+(S3+S8)}−{(S1+S6)+(S4+S7)} (1)
また、Y軸周りの角速度59の大きさωyは、数式(2)により算出される。
ωy={(S2+S5)+(S1+S6)}−{(S3+S8)+(S4+S7)} (2)
上記の数式(1)及び数式(2)の演算は、図21に示す検出回路61で行うことができる。図21は角速度検出素子16と検出回路との接続関係を示す図である。検出回路61は角速度検出素子16の検出部41〜48より出力された信号S1〜S8を受けて処理する。
ωx=(S1+S2+S3+S4)−(S5+S6+S7+S8) (3)
このように、駆動部67〜74を設けることにより、3軸の角速度を同時に検出することができる。また、各軸の角速度の検出過程において、不要信号である駆動信号、他軸周りの角速度及び加速度を互いに相殺させることが可能となる。
ωx2=(S9+S11)−(S10+S12) (4)
数式(4)に対して、駆動信号、Y軸及びZ軸周りの角速度、X軸、Y軸及びZ軸方向の加速度が加わった場合の位相を代入すると、結果はそれぞれ0となる。すなわち、不要信号であるである他軸周りの角速度、加速度が混入しても、数式(4)の演算により互いに相殺される。
ωy2=(S13+S15)−(S14+S16) (5)
数式(5)に対して、駆動信号、X軸及びZ軸周りの角速度、X軸、Y軸及びZ軸方向の加速度が加わった場合の位相を代入すると、結果はそれぞれ0となる。すなわち、不要信号である他軸周りの角速度、加速度が混入しても、数式(5)の演算により互いに相殺される。
14 内縁
16,16A,16B,16C,16D,16E,16F,16G 角速度検出素子(慣性力検出素子)
17A,17B 固定部
18A,18B 外側梁部
19A,19B 接続部(第2接続部)
20A 内側梁部
20B 中央梁部
21,211 第1アーム(アーム)
22,212 第2アーム(アーム)
23,213 第3アーム(アーム)
24,214 第4アーム(アーム)
25,26,27,28 錘
29,30,31,32,33,34,35,36,67,68,69,70,71,72,73,74 駆動部
29A,30A 下部電極
29B,30B ピエゾ素子
29C,30C 上部電極
37,38,39,40 モニタ部
41,42,43,44,45,46,47,48,76,77,78,79,81,82,83,84,91,92,93,94 検出部
49A,49B,49C,49D,49E,49F,49G,49H,49J,49K,49L,49M,491,492,493,494,495,496,497,498 電極パッド
50 駆動回路
51 IV変換アンプ
52 AGC
53 フィルタ
54,55 ドライブアンプ
56 駆動振動
57,59 角速度
58,60 検出振動
61 検出回路
62A,62B,62C,62D IV変換アンプ
63Y,63Z 差動アンプ
64Y,64Z 検波回路
65Y,65Z ローパスフィルタ
66Y,66Z 出力端子
80A,80B 第1スリット(貫通孔)
96A,96B,96C,96D,98A,98B,98C,98D 第2スリット
105,105A,120,121,122,123,123C,123D 慣性力検出素子
106 枠部
106A 中空領域
106B 内縁
106C,106D 端部
106E,106F 辺
106G 内枠部
106H 薄肉部
107 可撓部
107A,207A,307A,407A,1107A 梁部
107B 錘部
107C 補助錘部
107E,107F 接続部(第1接続部)
108,108A,108B,108C,108D 接着部
109 貫通孔
110A 上支持体
110B 下支持体
111 間隙部
112 加速度検出素子(慣性力検出素子)
113,114,115 電圧検出部
116,117,118,119 特性
211A 第1端
211B 第1角部
211C 第2角部
211D 第2端
211E 第1アーム部
211F 第2アーム部
211G 第3アーム部
211H,211J,211K 幅
Claims (6)
- 互いに直交するX軸、Y軸、Z軸においてXY平面内に延伸し、支持体に接続される慣性力検出素子であって、
前記慣性力検出素子は、
前記慣性力検出素子の部分であって、前記支持体に接続される部分である接続部分と、
前記固定部と接続される第1、第2の梁部と、
前記第1、第2の梁部に接続される可撓部と、
前記可撓部に設けられる検出部と、
前記固定部と前記可撓部との間に設けられたスリットと、を備え、
前記可撓部は、
前記第1の梁部を介して前記固定部に接続される第3の梁部と、
前記第2の梁部を介して前記固定部に接続され、第3の梁部の梁部と同じ方向に延びる第4の梁部と、
前記第3の梁部が延びる方向と垂直な方向に延び、前記第3の梁部に接続する第5の梁部と、
前記第4の梁部が延びる方向と垂直な方向に延び、前記第4梁部に接続する第6の梁部と、
前記第5、第6の梁部に接続される中央梁部と、
前記中央梁部に接続される第7、第8、第9、第10の梁部と、
前記第7、第8、第9、第10の梁部に接続される第1、第2、第3、第4の錘部と、を有し、
前記検出部は、
前記Z軸回りの角速度と検出する第1の角速度検出部と、
前記Y軸回りの角速度を検出する第2の角速度検出部と、を有する、
慣性力検出素子。 - 第1、第2の梁部は、前記X軸方向に延びる請求項1に記載の慣性力検出素子。
- 前記第3の梁部と前記第4の梁部とは、互いに同じ方向に延びる梁であり、
前記第5の梁部と前記第6の梁部とは、互いに同じ方向に延びる梁であり、
前記第3の梁部と前記第5の梁部とは、互いに垂直な方向に延びる梁である請求項1または2に記載の慣性力検出素子。 - 前記第7、第8、第9、第10の梁部はそれぞれ、
前記Y軸方向に延びる第1の部分と、
前記第1の部分に垂直に接続され前記X軸方向に延びる第2の部分と、
前記第2の部分に垂直に接続され前記Y軸方向に延びる第3の部分と、
を有する請求項1から3のいずれかに記載の慣性力検出素子。 - 前記X軸回りの角速度を検出する第3の角速度検出部を更に有する請求項1から4のいずれかに記載の慣性力検出素子。
- 請求項1から5のいずれかに記載の慣性力検出素子と、
前記慣性力検出素子の前記検出部より出力された信号を受けて処理する検出回路と、
を備えた慣性力センサ。
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