JP3118660B2 - ２軸加速度センサ - Google Patents
２軸加速度センサInfo
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- JP3118660B2 JP3118660B2 JP03314277A JP31427791A JP3118660B2 JP 3118660 B2 JP3118660 B2 JP 3118660B2 JP 03314277 A JP03314277 A JP 03314277A JP 31427791 A JP31427791 A JP 31427791A JP 3118660 B2 JP3118660 B2 JP 3118660B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- ceramic body
- acceleration sensor
- cylindrical piezoelectric
- output electrode
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の安全確保のた
めに用いられるエアバッグシステムや、悪路に置ける乗
り心地の改善システム等に用いられる加速度センサに関
し、特に、一個のセンサで直交する２つの方向の加速度
の検出が可能な２軸加速度センサに関する。
めに用いられるエアバッグシステムや、悪路に置ける乗
り心地の改善システム等に用いられる加速度センサに関
し、特に、一個のセンサで直交する２つの方向の加速度
の検出が可能な２軸加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から加速度の検出には種々の方式の
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサ（圧電方式の加速度センサ）は構
造が簡単で、高温での使用が可能であることから、各種
機械の振動検出及び自動車のエンジンのノッキング検出
などに広く使用されている。
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサ（圧電方式の加速度センサ）は構
造が簡単で、高温での使用が可能であることから、各種
機械の振動検出及び自動車のエンジンのノッキング検出
などに広く使用されている。
【０００３】図５に従来の圧電方式の加速度センサを示
す。この加速度センサは、両面に電極が形成され、厚さ
方向に分極された圧電セラミックス円環７０，７１を有
している。圧電セラミックス円環７０，７１は、端子板
７２を介してその分極の向きが互いに逆になるように重
ねられ、おもり７３とケースを兼ねたベース７４との間
に挾まれ、ナット７５で締め付けられている。
す。この加速度センサは、両面に電極が形成され、厚さ
方向に分極された圧電セラミックス円環７０，７１を有
している。圧電セラミックス円環７０，７１は、端子板
７２を介してその分極の向きが互いに逆になるように重
ねられ、おもり７３とケースを兼ねたベース７４との間
に挾まれ、ナット７５で締め付けられている。
【０００４】この加速度センサに、圧電セラミックス円
環７０，７１の厚さ方向（図の上下方向）の振動が加わ
ると、圧電セラミックス円環７０，７１にはそれぞれ、
Ｆ＝Ｍ・α（Ｍ：おもり７４の質量、α：加速度）、で
表される力Ｆが作用する。このとき、圧電セラミックス
円環７０，７１の電極間には、Ｖ＝Ｋ・Ｆ（Ｋは比例定
数）、で表される電圧が発生する。すなわち、圧電セラ
ミックス円環７０，７１の電極間には加速度に比例する
電圧が発生する。その電圧を測定することによって、振
動を検出することができる。
環７０，７１の厚さ方向（図の上下方向）の振動が加わ
ると、圧電セラミックス円環７０，７１にはそれぞれ、
Ｆ＝Ｍ・α（Ｍ：おもり７４の質量、α：加速度）、で
表される力Ｆが作用する。このとき、圧電セラミックス
円環７０，７１の電極間には、Ｖ＝Ｋ・Ｆ（Ｋは比例定
数）、で表される電圧が発生する。すなわち、圧電セラ
ミックス円環７０，７１の電極間には加速度に比例する
電圧が発生する。その電圧を測定することによって、振
動を検出することができる。
【０００５】また、通常、エアバッグシステム等の衝撃
検出装置では、高い信頼性を確保するため、加速度セン
サ及び信号処理回路の故障の有無の自己診断を行ってい
る。
検出装置では、高い信頼性を確保するため、加速度セン
サ及び信号処理回路の故障の有無の自己診断を行ってい
る。
【０００６】従来の自己診断の方式には、外部から加速
度センサに機械的な振動を与える、加速度センサの圧電
セラミックスの静電容量を測定する等の方式が知られて
いる。
度センサに機械的な振動を与える、加速度センサの圧電
セラミックスの静電容量を測定する等の方式が知られて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加速度センサは一軸方向の加速度成分のみしか検出する
ことができない。したがって、直交する２軸方向の加速
度成分を検出するためには２個の加速度センサを必要と
する。そのため部品点数の増加に伴い、取り付けスペー
スが増大し、加速度センサの取り付け時に２つのセンサ
を精度良く直角に設けることが難しいという問題点があ
る。
加速度センサは一軸方向の加速度成分のみしか検出する
ことができない。したがって、直交する２軸方向の加速
度成分を検出するためには２個の加速度センサを必要と
する。そのため部品点数の増加に伴い、取り付けスペー
スが増大し、加速度センサの取り付け時に２つのセンサ
を精度良く直角に設けることが難しいという問題点があ
る。
【０００８】本発明は、簡単な構造の１個のセンサで、
直交する２軸方向の加速度を検出することが可能な加速
度センサを提供することを目的とする。
直交する２軸方向の加速度を検出することが可能な加速
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】本発明によれば、筒状の
圧電セラミックス体と、前記圧電セラミックス体の外周
面上で、前記筒状の圧電セラミックス体を介して互いに
対向する位置に設けられている一対の第１の出力電極
と、前記筒状の圧電セラミックス体の外周面上で前記筒
状の圧電セラミックス体を介して互いに対向する位置
で、かつ、前記第１の出力電極と異なる位置に設けられ
ている一対の第２の出力電極とを有し、前記圧電セラミ
ックス体が厚さ方向に分極されていることを特徴とする
２軸加速度センサが得られる。
圧電セラミックス体と、前記圧電セラミックス体の外周
面上で、前記筒状の圧電セラミックス体を介して互いに
対向する位置に設けられている一対の第１の出力電極
と、前記筒状の圧電セラミックス体の外周面上で前記筒
状の圧電セラミックス体を介して互いに対向する位置
で、かつ、前記第１の出力電極と異なる位置に設けられ
ている一対の第２の出力電極とを有し、前記圧電セラミ
ックス体が厚さ方向に分極されていることを特徴とする
２軸加速度センサが得られる。
【００１０】又、本発明によれば、前記筒状の圧電セラ
ミックス体の内周面上にアース電極を設け、前記筒状の
圧電セラミックス体が厚さ方向に分極されていることを
特徴とする２軸加速度センサが得られる。
ミックス体の内周面上にアース電極を設け、前記筒状の
圧電セラミックス体が厚さ方向に分極されていることを
特徴とする２軸加速度センサが得られる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の２軸加速度センサについて図
１〜図４を参照して詳しく説明する。
１〜図４を参照して詳しく説明する。
【００１２】図１(a) ，(b) は本発明の２軸加速度セン
サに用いる筒状の圧電セラミックス体の斜視図および断
面図である。帯状電極（以下、出力電極と呼ぶ）が４個
の場合において説明する。
サに用いる筒状の圧電セラミックス体の斜視図および断
面図である。帯状電極（以下、出力電極と呼ぶ）が４個
の場合において説明する。
【００１３】筒状圧電セラミックス体１０とベース１１
により構成され、筒状圧電セラミックス体１０の外周面
上に長さ方向に平行な４個の出力電極２１，２２，２
３，２４を形成し、内周面上に電極３（以下、共通アー
ス電極と呼ぶ）を形成し共通アース電極としている。こ
こで各出力電極は、筒状圧電セラミックス体１０の分極
処理に使用される。分極処理は、出力電極２１，２２，
２３，２４と共通アース電極３間に直流高電圧を印加す
ることによって行なわれる。
により構成され、筒状圧電セラミックス体１０の外周面
上に長さ方向に平行な４個の出力電極２１，２２，２
３，２４を形成し、内周面上に電極３（以下、共通アー
ス電極と呼ぶ）を形成し共通アース電極としている。こ
こで各出力電極は、筒状圧電セラミックス体１０の分極
処理に使用される。分極処理は、出力電極２１，２２，
２３，２４と共通アース電極３間に直流高電圧を印加す
ることによって行なわれる。
【００１４】図２は本発明の２軸加速度センサの動作原
理の説明図である。図２において、出力電極２１と２３
を結ぶ方向に振動的な加速度（太矢印で図示）が加わる
と、筒状圧電セラミックス体１０には前記方向に応力が
作用する。この時、出力電極２１はアース電極３から出
力電極２１の方向（分極方向４１）に分極が、また出力
電極２３はアース電極３から出力電極２３の方向（分極
方向４３）に分極が処理されているため、出力電極２１
においては分極方向４１の方向と同じ向き（応力方向５
１）である応力が作用し、また出力電極２３においては
分極方向４３の方向と逆向き（応力方向５１）である応
力が作用することにより、アース電極３と出力電極２１
間には（＋）電圧、アース電極３と出力電極２３間には
（−）電圧の逆極性の電圧が発生する。また、出力電極
２２の分極方向４２の方向と出力電極２４の分極方向４
４の方向は応力方向５１の方向と直交しているため、出
力電極２２と出力電極２４には電圧が発生しない。従っ
て図２に示されるように、差動増幅器６１による出力電
極２１と出力電極２３の差動出力電圧は加えられた加速
度の大きさにほぼ比例し、差動増幅器６２による出力電
極２２と出力電極２４の差動出力電圧は０となる。同様
にして、出力電極２２と出力電極２４を結ぶ方向に振動
的な加速度が加わると、出力電極２２と出力電極２４に
は互いに逆極性の電圧が発生し、出力電極２１と出力電
極２３には電圧が発生しない。
理の説明図である。図２において、出力電極２１と２３
を結ぶ方向に振動的な加速度（太矢印で図示）が加わる
と、筒状圧電セラミックス体１０には前記方向に応力が
作用する。この時、出力電極２１はアース電極３から出
力電極２１の方向（分極方向４１）に分極が、また出力
電極２３はアース電極３から出力電極２３の方向（分極
方向４３）に分極が処理されているため、出力電極２１
においては分極方向４１の方向と同じ向き（応力方向５
１）である応力が作用し、また出力電極２３においては
分極方向４３の方向と逆向き（応力方向５１）である応
力が作用することにより、アース電極３と出力電極２１
間には（＋）電圧、アース電極３と出力電極２３間には
（−）電圧の逆極性の電圧が発生する。また、出力電極
２２の分極方向４２の方向と出力電極２４の分極方向４
４の方向は応力方向５１の方向と直交しているため、出
力電極２２と出力電極２４には電圧が発生しない。従っ
て図２に示されるように、差動増幅器６１による出力電
極２１と出力電極２３の差動出力電圧は加えられた加速
度の大きさにほぼ比例し、差動増幅器６２による出力電
極２２と出力電極２４の差動出力電圧は０となる。同様
にして、出力電極２２と出力電極２４を結ぶ方向に振動
的な加速度が加わると、出力電極２２と出力電極２４に
は互いに逆極性の電圧が発生し、出力電極２１と出力電
極２３には電圧が発生しない。
【００１５】また加えられる加速度の方向が、出力電極
２１，２３及び出力電極２２，２４の対向軸方向と異な
る場合は、それぞれ直交する出力電極の対向軸方向の成
分が検出される。つまり、２つの検出信号を処理するこ
とにより、加わえられた加速度の方向と大きさを求める
ことも出来る。
２１，２３及び出力電極２２，２４の対向軸方向と異な
る場合は、それぞれ直交する出力電極の対向軸方向の成
分が検出される。つまり、２つの検出信号を処理するこ
とにより、加わえられた加速度の方向と大きさを求める
ことも出来る。
【００１６】以上の説明は筒状の圧電セラミックス体単
体で振動系を構成した場合について行ったが、検出すべ
き加速度の周波数が低く、出来るだけ出力感度を大きく
したい場合には、図３に示すように筒状の圧電セラミッ
クス体１０の一方の端部におもり８を負荷する構造とし
てもよい。
体で振動系を構成した場合について行ったが、検出すべ
き加速度の周波数が低く、出来るだけ出力感度を大きく
したい場合には、図３に示すように筒状の圧電セラミッ
クス体１０の一方の端部におもり８を負荷する構造とし
てもよい。
【００１７】また、以上の説明は、筒状の圧電セラミッ
クス体の断面が円形の場合について行ったが、図４に示
すように略四角形等の多角形の空洞を有している筒状圧
電セラミックス体１０の内表面上にアース電極３を備え
て構成されても同じことである。
クス体の断面が円形の場合について行ったが、図４に示
すように略四角形等の多角形の空洞を有している筒状圧
電セラミックス体１０の内表面上にアース電極３を備え
て構成されても同じことである。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、単体の筒状の圧電セラ
ミックス体を使用した簡単な構造で、セット時の角度調
整が不要な２軸加速度センサが得られる。
ミックス体を使用した簡単な構造で、セット時の角度調
整が不要な２軸加速度センサが得られる。
【図１】本発明の一実施例を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡＡ′線断面図である。
（ｂ）はＡＡ′線断面図である。
【図２】本発明の２軸加速度センサの動作原理を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図５】従来の加速度センサの構造を示す斜視図であ
る。
る。
３ アース電極 ８ おもり １０ 筒状圧電セラミックス体 １１ ベース ２１，２２，２３，２４ 出力電極 ４１，４２，４３，４４ 分極方向 ５１ 応力方向 ６１，６２ 差動増幅器 ７０，７１ 圧電セラミックス円環 ７２ 端子板 ７３ おもり ７４ ベース ７５ ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/09
Claims (2)
- 【請求項１】 筒状の圧電セラミックス体と、前記圧電
セラミックス体の外周面上で、前記筒状の圧電セラミッ
クス体を介して互いに対向する位置に設けられている一
対の第１の出力電極と、前記筒状の圧電セラミックス体
の外周面上で前記筒状の圧電セラミックス体を介して互
いに対向する位置で、かつ、前記第１の出力電極と異な
る位置に設けられている一対の第２の出力電極とを有
し、前記圧電セラミックス体が厚さ方向に分極されてい
ることを特徴とする２軸加速度センサ。 - 【請求項２】 請求項１の２軸加速度センサにおいて、
前記筒状の圧電セラミックス体の内周面上にアース電極
を設け、前記筒状の圧電セラミックス体が厚さ方向に分
極されていることを特徴とする２軸加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03314277A JP3118660B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ２軸加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03314277A JP3118660B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ２軸加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149969A JPH05149969A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3118660B2 true JP3118660B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=18051429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03314277A Expired - Fee Related JP3118660B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | ２軸加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3118660B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5481184A (en) * | 1991-12-31 | 1996-01-02 | Sarcos Group | Movement actuator/sensor systems |
| US7001369B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-02-21 | Scimed Life Systems, Inc. | Medical device |
| JP4909607B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2012-04-04 | セイコーインスツル株式会社 | ２軸加速度センサ |
| US9808595B2 (en) | 2007-08-07 | 2017-11-07 | Boston Scientific Scimed, Inc | Microfabricated catheter with improved bonding structure |
| US9901706B2 (en) | 2014-04-11 | 2018-02-27 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Catheters and catheter shafts |
| US11351048B2 (en) | 2015-11-16 | 2022-06-07 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Stent delivery systems with a reinforced deployment sheath |
| CN116859082B (zh) * | 2023-09-05 | 2023-12-15 | 山东利恩斯智能科技有限公司 | 一种双轴加速度传感器及其安装、测量方法 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP03314277A patent/JP3118660B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05149969A (ja) | 1993-06-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000913 |
|
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