JP2563789Y2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JP2563789Y2 JP2563789Y2 JP7600292U JP7600292U JP2563789Y2 JP 2563789 Y2 JP2563789 Y2 JP 2563789Y2 JP 7600292 U JP7600292 U JP 7600292U JP 7600292 U JP7600292 U JP 7600292U JP 2563789 Y2 JP2563789 Y2 JP 2563789Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- magnetostrictive
- wire
- detection
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は加速度センサに係り、特
に磁歪体内を伝搬する磁気弾性波を利用した加速度セン
サに関する。
に磁歪体内を伝搬する磁気弾性波を利用した加速度セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は特願平３−１２３８７６号で
磁歪体内を伝搬する磁気弾性波を利用した加速度センサ
を提案した。
磁歪体内を伝搬する磁気弾性波を利用した加速度センサ
を提案した。
【０００３】図４に本出願人が提案した加速度センサの
構成図を示す。同図中、１は磁歪体線材を示す。磁歪体
線材１は固定部２に保持される。
構成図を示す。同図中、１は磁歪体線材を示す。磁歪体
線材１は固定部２に保持される。
【０００４】磁歪体線材１の周囲には平行板バネ３によ
り矢印Ａ方向に揺動自在とされた可動部４が配設されて
いる。
り矢印Ａ方向に揺動自在とされた可動部４が配設されて
いる。
【０００５】可動部４は重り４ａ，磁歪体線材１にバイ
アス磁界を印加するバイアスコイル４ｂ，磁歪体線材１
に磁気弾性波を発生させるための駆動コイル４ｃ，磁歪
体線材１を伝搬する磁気弾性波を検出するための検出コ
イル４ｄよりなる。
アス磁界を印加するバイアスコイル４ｂ，磁歪体線材１
に磁気弾性波を発生させるための駆動コイル４ｃ，磁歪
体線材１を伝搬する磁気弾性波を検出するための検出コ
イル４ｄよりなる。
【０００６】バイアスコイル４ｂ，駆動コイル４ｃ，検
出コイル４ｄは導線５ａ，５ｂ，５ｃによりバイアスコ
イル４ｂ，駆動コイル４ｃを駆動するための駆動回路及
び検出コイル４ｄで検出された検出信号を処理して加速
度を求める信号処理回路が形成された回路基板６と接続
されていた。
出コイル４ｄは導線５ａ，５ｂ，５ｃによりバイアスコ
イル４ｂ，駆動コイル４ｃを駆動するための駆動回路及
び検出コイル４ｄで検出された検出信号を処理して加速
度を求める信号処理回路が形成された回路基板６と接続
されていた。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】しかるに、従来のこの
種の加速度センサは磁歪体線に磁気弾性波を発生させる
ための駆動コイル、磁歪体線に発生した磁気弾性波を検
出するための検出コイル、磁歪体線にバイアス磁界を印
加するためのバイアスコイルが可動部を構成していたた
め、可動部に駆動コイル、バイアスコイルに信号を供給
したり、検出コイルから信号を読み出したりするための
導線が必要となり、この導線が可動部の運動を妨げた
り、可動部の運動により導線に不要な力が加わり、導線
の耐久性が劣る等の問題点があった。
種の加速度センサは磁歪体線に磁気弾性波を発生させる
ための駆動コイル、磁歪体線に発生した磁気弾性波を検
出するための検出コイル、磁歪体線にバイアス磁界を印
加するためのバイアスコイルが可動部を構成していたた
め、可動部に駆動コイル、バイアスコイルに信号を供給
したり、検出コイルから信号を読み出したりするための
導線が必要となり、この導線が可動部の運動を妨げた
り、可動部の運動により導線に不要な力が加わり、導線
の耐久性が劣る等の問題点があった。
【０００８】本考案は上記の点に鑑みてなされたもの
で、信頼性、耐久性に優れた加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
で、信頼性、耐久性に優れた加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本考案は加速度に応じて
変移する重りと、磁気弾性波を伝搬し、その両端で、該
磁気弾性波が反射するように前記重りに張架され、前記
重りと共に変移する磁歪体線材とで可動部を構成し、前
記磁歪体線材に弾性波を発生させる第１のコイルと、前
記磁歪体線材を伝搬する弾性波を検出する第２のコイル
とで前記可動部に対して固定された固定部を構成してな
る。
変移する重りと、磁気弾性波を伝搬し、その両端で、該
磁気弾性波が反射するように前記重りに張架され、前記
重りと共に変移する磁歪体線材とで可動部を構成し、前
記磁歪体線材に弾性波を発生させる第１のコイルと、前
記磁歪体線材を伝搬する弾性波を検出する第２のコイル
とで前記可動部に対して固定された固定部を構成してな
る。
【００１０】
【作用】磁歪体線材を可動部とし、磁歪体線材と磁気的
に結合し、電気信号が供給されるコイルユニットを固定
部とすることにより、可動部は電気的な機能をもたない
ので可動部から導線を引き出す必要がなくなり、従っ
て、可動部の運動が導線によって影響を受けたり、導線
が可動部の運動によって金属疲労を起こしたりすること
がない。このため、検出精度等の信頼性及び耐久性を向
上させることができる。
に結合し、電気信号が供給されるコイルユニットを固定
部とすることにより、可動部は電気的な機能をもたない
ので可動部から導線を引き出す必要がなくなり、従っ
て、可動部の運動が導線によって影響を受けたり、導線
が可動部の運動によって金属疲労を起こしたりすること
がない。このため、検出精度等の信頼性及び耐久性を向
上させることができる。
【００１１】
【実施例】図１は本考案の一実施例の断面構成図を示
す。同図中、１１は固定シャシを示す。固定シャシ１１
にはコイルユニット１２，回路基板１３，可動部１４が
固定される。
す。同図中、１１は固定シャシを示す。固定シャシ１１
にはコイルユニット１２，回路基板１３，可動部１４が
固定される。
【００１２】図２にコイルユニット１２の分解斜視図を
示す。コイルユニット１２はバイアスコイル１２ａが巻
回されるバイアスコイルホルダ１２ｂ，駆動コイル１２
ｃが巻回される駆動コイルホルダ１２ｄ，検出コイル１
２ｅが巻回される検出コイルホルダ１２ｆよりなる。
示す。コイルユニット１２はバイアスコイル１２ａが巻
回されるバイアスコイルホルダ１２ｂ，駆動コイル１２
ｃが巻回される駆動コイルホルダ１２ｄ，検出コイル１
２ｅが巻回される検出コイルホルダ１２ｆよりなる。
【００１３】バイアスコイルホルダ１２ｂ，駆動コイル
ホルダ１２ｄ，検出コイルホルダ１２ｆは樹脂等で構成
される。駆動コイルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ
１２ｆは鍔部１２ｄ-1，１２ｆ-1，円筒部１２ｄ-2，１
２ｆ-2で構成され、円筒部１２ｄ-2，１２ｆ-2にはコイ
ル巻回用溝部１２ｄ-3，１２ｆ-3が形成されている。
ホルダ１２ｄ，検出コイルホルダ１２ｆは樹脂等で構成
される。駆動コイルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ
１２ｆは鍔部１２ｄ-1，１２ｆ-1，円筒部１２ｄ-2，１
２ｆ-2で構成され、円筒部１２ｄ-2，１２ｆ-2にはコイ
ル巻回用溝部１２ｄ-3，１２ｆ-3が形成されている。
【００１４】コイル巻回用溝部１２ｄ-3，１２ｆ-3は引
出し用溝部１２ｄ-4，１２ｆ-4と連通している。コイル
巻回用溝部１２ｄ-3，１２ｆ-3には駆動コイル１２ｃ，
検出コイル１２ｅが巻回され、駆動コイル１２ｃ，検出
コイル１２ｅは引出し用溝部１２ｄ-4，１２ｆ-4を通っ
て外部に延出される。
出し用溝部１２ｄ-4，１２ｆ-4と連通している。コイル
巻回用溝部１２ｄ-3，１２ｆ-3には駆動コイル１２ｃ，
検出コイル１２ｅが巻回され、駆動コイル１２ｃ，検出
コイル１２ｅは引出し用溝部１２ｄ-4，１２ｆ-4を通っ
て外部に延出される。
【００１５】バイアスコイルホルダ１２ｂは円筒状をな
し、その円筒中央部にコイル巻回用溝部１２ｂ-1が形成
されていて、バイアスコイル１２ａが巻回される。バイ
アスコイルホルダ１２ｂの中心孔１２ｂ-2の一端には駆
動コイルホルダ１２ｄの円筒部１２ｄ-2が挿入され、他
端には検出コイルホルダ１２ｆの円筒部１２ｆ-2が挿入
され、駆動コイルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ１
２ｆがバイアスコイルホルダ１２ｂに固定されコイルユ
ニット１２が完成する。
し、その円筒中央部にコイル巻回用溝部１２ｂ-1が形成
されていて、バイアスコイル１２ａが巻回される。バイ
アスコイルホルダ１２ｂの中心孔１２ｂ-2の一端には駆
動コイルホルダ１２ｄの円筒部１２ｄ-2が挿入され、他
端には検出コイルホルダ１２ｆの円筒部１２ｆ-2が挿入
され、駆動コイルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ１
２ｆがバイアスコイルホルダ１２ｂに固定されコイルユ
ニット１２が完成する。
【００１６】このとき、駆動コイルホルダ１２ｄの鍔部
１２ｄ-1及び検出コイルホルダ１２ｆの鍔部１２ｆ-1が
バイアスコイルホルダ１２ｂの端部に突当たり、駆動コ
イルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ１２ｆが位置決
めされる。また、駆動コイルホルダ１２ｄから検出コイ
ルホルダ１２ｆへ貫通する貫通孔１２ｇが形成される。
１２ｄ-1及び検出コイルホルダ１２ｆの鍔部１２ｆ-1が
バイアスコイルホルダ１２ｂの端部に突当たり、駆動コ
イルホルダ１２ｄ及び検出コイルホルダ１２ｆが位置決
めされる。また、駆動コイルホルダ１２ｄから検出コイ
ルホルダ１２ｆへ貫通する貫通孔１２ｇが形成される。
【００１７】駆動コイルホルダ１２ｄ及び検出コイルホ
ルダ１２ｆが固定されたバイアスコイルホルダ１２ｂは
固定シャシ１１の一面にネジ締め等により固定される。
また、固定シャシ１１の他方の面には回路基板１３がネ
ジ締め等により固定される。
ルダ１２ｆが固定されたバイアスコイルホルダ１２ｂは
固定シャシ１１の一面にネジ締め等により固定される。
また、固定シャシ１１の他方の面には回路基板１３がネ
ジ締め等により固定される。
【００１８】コイルユニット１２のバイアスコイル１２
ａ，駆動コイル１２ｃ，検出コイル１２ｅと接続される
導線は固定シャシ１１に形成された穴部１１ａ，１１
ｂ，１１ｃを介して回路基板１３と接続される。
ａ，駆動コイル１２ｃ，検出コイル１２ｅと接続される
導線は固定シャシ１１に形成された穴部１１ａ，１１
ｂ，１１ｃを介して回路基板１３と接続される。
【００１９】回路基板１３上には電気回路が形成されて
いて、バイアスコイル１２ａ，駆動コイル１２ｃに信号
を供給すると共に、検出コイル１２ｅで検出された検出
信号を処理し、加速度に応じた信号を生成し、出力す
る。
いて、バイアスコイル１２ａ，駆動コイル１２ｃに信号
を供給すると共に、検出コイル１２ｅで検出された検出
信号を処理し、加速度に応じた信号を生成し、出力す
る。
【００２０】また、固定シャシ１１には可動部１４が板
バネ１５ａ，１５ｂにより矢印Ａ方向に揺動自在に固定
される。板バネ１５ａ，１５ｂは可動部１４及び固定シ
ャシ１１の両側端部に互いが平行となるように固着され
ている。
バネ１５ａ，１５ｂにより矢印Ａ方向に揺動自在に固定
される。板バネ１５ａ，１５ｂは可動部１４及び固定シ
ャシ１１の両側端部に互いが平行となるように固着され
ている。
【００２１】可動部１４は重り１４ａ及び、磁歪体線材
１４ｂよりなる。磁歪体線材１４ｂはＦｅ系非晶質磁歪
体よりなり、磁界に応じて弾性波を発生すると共に弾性
波によりその周囲に磁界を発生する。
１４ｂよりなる。磁歪体線材１４ｂはＦｅ系非晶質磁歪
体よりなり、磁界に応じて弾性波を発生すると共に弾性
波によりその周囲に磁界を発生する。
【００２２】磁歪体線材１４ｂはコイルユニット１２に
形成される貫通孔１２ｇを貫通して、重り１４ａと一体
に形成された保持部１４ｃと保持部１４ｄとの間に張架
される。
形成される貫通孔１２ｇを貫通して、重り１４ａと一体
に形成された保持部１４ｃと保持部１４ｄとの間に張架
される。
【００２３】加速度が加わると、重り１４ａが矢印Ａ方
向に揺動して、磁歪体線材１４ｂがコイルユニット１２
の貫通孔１２ｇ内を矢印Ａ方向に移動する。つまり、保
持部１４ｃ，１４ｄの磁歪体線材１４ｂの保持位置をＸ
ｐ，Ｘｑとすると、コイルユニット１２に対して磁歪体
線材１４ｂの保持位置Ｘｐ，Ｘｑが移動することにな
る。
向に揺動して、磁歪体線材１４ｂがコイルユニット１２
の貫通孔１２ｇ内を矢印Ａ方向に移動する。つまり、保
持部１４ｃ，１４ｄの磁歪体線材１４ｂの保持位置をＸ
ｐ，Ｘｑとすると、コイルユニット１２に対して磁歪体
線材１４ｂの保持位置Ｘｐ，Ｘｑが移動することにな
る。
【００２４】保持位置Ｘｐ，Ｘｑがコイルユニット１２
に対して変化するということは磁気弾性波の反射位置が
変化するということになり、従って、反射波の伝搬時間
を検出することにより可動部１４のコイルユニット１２
に対する変移が検出できる。可動部１４の変移は重り１
４ａに働く力（Ｆ＝ｍａ：ｍは重りの質量、ａは加速
度）、つまり、加速度に比例するため、可動部１４の変
移を検出することにより加速度を検出することができ
る。
に対して変化するということは磁気弾性波の反射位置が
変化するということになり、従って、反射波の伝搬時間
を検出することにより可動部１４のコイルユニット１２
に対する変移が検出できる。可動部１４の変移は重り１
４ａに働く力（Ｆ＝ｍａ：ｍは重りの質量、ａは加速
度）、つまり、加速度に比例するため、可動部１４の変
移を検出することにより加速度を検出することができ
る。
【００２５】次に図３と共に動作を説明する。図３は本
発明の一実施例の動作波形図を示す。
発明の一実施例の動作波形図を示す。
【００２６】前述したように磁歪体線材１の支持された
部分の位置をＸｐ，Ｘｑとし、加速度０の時、磁歪体に
対する駆動コイルの位置をＸ0 ，検出コイルの位置をＸ
1 とし、また、弾性波の伝搬速度をＶとする。時刻ｔ＝
０で図３（ｂ）に示すように駆動パルスを駆動コイルに
印加すると、発生した弾性波は図３（ａ）に斜めの実線
で示したように２つに分かれて磁歪体線材１内を進行し
図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ1 で直接波が検出コイ
ル１２ｅで検出され、次に磁歪体線材１の支持された部
分の位置Ｘｐ，Ｘｑでそれぞれ反射され、その反射波が
時刻ｔ2 ，ｔ3で検出コイルで検出される。それぞれの
時刻は、図３から、以下のように計算される。
部分の位置をＸｐ，Ｘｑとし、加速度０の時、磁歪体に
対する駆動コイルの位置をＸ0 ，検出コイルの位置をＸ
1 とし、また、弾性波の伝搬速度をＶとする。時刻ｔ＝
０で図３（ｂ）に示すように駆動パルスを駆動コイルに
印加すると、発生した弾性波は図３（ａ）に斜めの実線
で示したように２つに分かれて磁歪体線材１内を進行し
図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ1 で直接波が検出コイ
ル１２ｅで検出され、次に磁歪体線材１の支持された部
分の位置Ｘｐ，Ｘｑでそれぞれ反射され、その反射波が
時刻ｔ2 ，ｔ3で検出コイルで検出される。それぞれの
時刻は、図３から、以下のように計算される。
【００２７】 ｔ1 ＝（Ｘ1 −Ｘ0 ）／Ｖ， (1) ｔ2 ＝（２Ｘｐ−Ｘ0 −Ｘ1 ）／Ｖ， (2) ｔ3 ＝（Ｘ0 ＋Ｘ1 −２Ｘｑ）／Ｖ， (3) (2) 及び(3) 式から、 ｔ3 −ｔ2 ＝２（Ｘ0 ＋Ｘ1 −Ｘｐ−Ｘｑ）／ｖ， (4) 加速度によって重りがΔＸだけ変位したとすると、駆動
コイル、検出コイルもともにΔＸだけ変位する。このと
き図３（ｄ）から明らかなように、弾性波は時刻
ｔ1 ’，ｔ2 ’及びｔ3 ’に検出コイルによって検出さ
れる。
コイル、検出コイルもともにΔＸだけ変位する。このと
き図３（ｄ）から明らかなように、弾性波は時刻
ｔ1 ’，ｔ2 ’及びｔ3 ’に検出コイルによって検出さ
れる。
【００２８】 ｔ1 ’＝ｔ1 ， (5) ｔ2 ’＝（２Ｘｐ−Ｘ0 −Ｘ1 −２ΔＸ）／Ｖ， (6) ｔ3 ’＝（Ｘ0 ＋Ｘ1 −２Ｘｑ＋２ΔＸ）／Ｖ， (7) (6) 及び(7) 式から、 ｔ3 ’−ｔ2 ’＝２（Ｘ0 ＋Ｘ1 −Ｘｐ−Ｘｑ＋２ΔＸ）／Ｖ， (8) つまり、式(4) と式(8) とを比べると、加速度０のとき
と、加速度が加わったときとで４ΔＸ／Ｖだけ時間差が
生じていることがわかる。
と、加速度が加わったときとで４ΔＸ／Ｖだけ時間差が
生じていることがわかる。
【００２９】この時間差に応じて印加された加速度を検
出し、出力する。
出し、出力する。
【００３０】このように、本実施例ではコイルユニット
１２は固定シャシ１１に回路基板１４と共に固定され、
磁歪体線材１４ｂが可動部１４を構成するため、可動部
１４は電気的な機能を有さず、可動部１４から導線を引
き出す必要がなく、可動部１４の動きが導線により妨げ
られることがなくなり、高精度の検出が可能となる。ま
た、導線が動くことがないため、導線に金属疲労等が生
じなくなり耐久性を向上させることができる。
１２は固定シャシ１１に回路基板１４と共に固定され、
磁歪体線材１４ｂが可動部１４を構成するため、可動部
１４は電気的な機能を有さず、可動部１４から導線を引
き出す必要がなく、可動部１４の動きが導線により妨げ
られることがなくなり、高精度の検出が可能となる。ま
た、導線が動くことがないため、導線に金属疲労等が生
じなくなり耐久性を向上させることができる。
【００３１】
【考案の効果】上述の如く、本考案によれば、可動部は
電気的な機能をもたないため、可動部から導線を引き出
す必要はなく、従って、可動部の運動が導線によって影
響を受けたり、導線が可動部の運動によって金属疲労等
の劣化を生じさせることがなく、信頼性、耐久性を向上
させることができる等の特長を有する。
電気的な機能をもたないため、可動部から導線を引き出
す必要はなく、従って、可動部の運動が導線によって影
響を受けたり、導線が可動部の運動によって金属疲労等
の劣化を生じさせることがなく、信頼性、耐久性を向上
させることができる等の特長を有する。
【図１】本発明の一実施例の断面構成図である。
【図２】本発明の一実施例のコイルユニットの分解斜視
図である。
図である。
【図３】本発明の一実施例の動作波形図である。
【図４】従来の一例の断面構成図である。
１１ 固定シャシ １２ コイルユニット １３ 回路基板 １４ 可動部 １４ａ 重り １４ｂ 磁歪体線材 １５ａ，１５ｂ 板バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−350566（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279866（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84468（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−287076（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234065（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−109370（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 加速度に応じて変移する重りと、 磁気弾性波を伝搬し、その両端で、該磁気弾性波が反射
するように前記重りに張架され、前記重りと共に変移す
る磁歪体線材とで可動部を構成し、 前記磁歪体線材に弾性波を発生させる第１のコイルと、 前記磁歪体線材を伝搬する弾性波を検出する第２のコイ
ルとで前記可動部に対して固定された固定部を構成して
なる加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7600292U JP2563789Y2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7600292U JP2563789Y2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0640865U JPH0640865U (ja) | 1994-05-31 |
| JP2563789Y2 true JP2563789Y2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=13592603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7600292U Expired - Lifetime JP2563789Y2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563789Y2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP7600292U patent/JP2563789Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0640865U (ja) | 1994-05-31 |
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