JP3239709B2 - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ

Info

Publication number
JP3239709B2
JP3239709B2 JP23202695A JP23202695A JP3239709B2 JP 3239709 B2 JP3239709 B2 JP 3239709B2 JP 23202695 A JP23202695 A JP 23202695A JP 23202695 A JP23202695 A JP 23202695A JP 3239709 B2 JP3239709 B2 JP 3239709B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
piezoelectric elements
acceleration sensor
weight
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 - Fee Related
Application number
JP23202695A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0954113A (ja
Inventor
村 武 中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP23202695A priority Critical patent/JP3239709B2/ja
Publication of JPH0954113A publication Critical patent/JPH0954113A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3239709B2 publication Critical patent/JP3239709B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は加速度センサに関
し、特にたとえば、カーナビゲーションシステムなどに
用いられる圧電素子を利用した加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は従来の加速度センサの一例を示
す図解図である。加速度センサ1は、基板2を含む。基
板2の一方面上には、圧電素子3が形成される。基板2
の一端は固定され、基板2の他端には重り4が取り付け
られる。この加速度センサ1では、加速度が加わったと
きに重り4に力がかかり、基板2が屈曲する。基板2の
屈曲に応じて圧電素子3も屈曲し、その屈曲に応じて圧
電素子3に電荷が発生する。圧電素子3に発生する電荷
の極性は、基板2の屈曲の向きによって逆になる。した
がって、圧電素子3の出力電圧を測定すれば、電圧の大
きさから加速度の大きさを知ることができ、極性から加
速度の方向を知ることができる。
【0003】また、図11に示すように、基板2の両端
が支持される場合もある。この加速度センサ1では、基
板2の中央部に重り4が取り付けられる。さらに、重り
4の両側には、圧電素子3a,3b,3c,3dが形成
される。この加速度センサ1では、圧電素子3a,3b
と圧電素子3c,3dとが、互いに逆方向に分極を施さ
れている。つまり、圧電素子3a,3bが外側から基板
2側に向かって分極を施されているとき、圧電素子3
c,3dは基板2側から外側に向かって分極を施されて
いる。したがって、圧電素子3a〜3dに同じ駆動信号
を与えると、圧電素子3a,3bと圧電素子3c,3d
とは逆の変位をする。そのため、基板2は、重り4の両
側で逆向きの振動をする。つまり、重り4の一方側で基
板2が伸びたとき、重り4の他方側で基板2が収縮す
る。逆に、重り4の一方側で基板2が収縮したとき、重
り4の他方側で基板2が伸びる。したがって、基板2
は、その全長が変わらない状態で長さ振動する。
【0004】さらに、たとえば対向する圧電素子3c,
3dが、差動回路に接続される。圧電素子3c,3dは
基板2側から外側に向かって分極しているため、加速度
が加わっていないときには、圧電素子3c,3dから同
じ信号が出力される。このとき、差動回路からは信号が
出力されない。加速度センサ1に加速度が加わると、重
り4に力がかかり、基板2に反りが生じる。そのため、
圧電素子3c,3dから基板2の反りに応じた信号が出
力される。しかしながら、圧電素子3c,3dは両方と
も基板2側から外側に向かって分極しているため、分極
方向に対する屈曲状態が逆となり、圧電素子3c,3d
からは異なる信号が出力される。したがって、差動回路
からは、加速度に対応した出力信号を得ることができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの加速度センサ
では、雰囲気温度が変化すると、基板と圧電素子との熱
膨張係数の違いのため、基板が湾曲してしまう。それに
より、圧電素子に電荷が発生するが、発生した電荷が加
速度によるものか温度変化によるものかを区別すること
ができない。そのため、加速度が加わっていないにもか
かわらず、加速度が加わっているかのように誤検知する
恐れがある。
【0006】また、図11に示す加速度センサでは、基
板の両端が支持されているため、加速度による基板の変
位を大きくすることができない。そのため、圧電素子の
出力信号も小さく、感度が低いという問題がある。
【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
速度の検出感度が大きく、しかも雰囲気温度の変化に伴
う信号の影響を小さくすることができる加速度センサを
提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、一方面上に
複数の圧電素子が形成される面を有する板状の基板と、
基板の複数の圧電素子が形成された面の長さ方向両端か
ら延びる剛性のある材料で形成された2つの連結手段
と、2つの連結手段の両方の延びた先に取り付けられる
1つの重りとを含み、重りは基板の複数の圧電素子が形
成された面の中央部で基板と直交する線上に重心が配置
される、加速度センサである。この加速度センサにおい
て、複数の圧電素子は基板の複数の圧電素子が形成され
た面の長手方向中央部を挟んで両側に形成され、連結手
段としての2つの連結棒は基板の複数の圧電素子が形成
された面の長手方向の両端から重りに向かって延びるよ
うに形成される。また、複数の圧電素子は基板の複数の
圧電素子が形成された面の長手方向の中央部を挟んで
側に形成され、連結手段は基板の長手方向の両側を折り
曲げることによって形成され、連結手段である基板の両
端部に重りが取り付けられてもよい。さらに、基板は長
手方向の両端側が1つの平面上で対向するように折り曲
げられ、複数の圧電素子が基板の対向部の両側の一方面
それぞれ形成されることによって、1つの平面上で対
向する両端側が複数の圧電素子が形成された面となり、
基板の両端側を除く部分が連結手段となり、重りは基板
の中央部に取り付けられもよい。
【0009】基板の長手方向に加速度が加わったとき、
重りに力がかかり、それによって重りが変位する。この
とき、連結手段によって、圧電素子の形成された基板の
面の一端側が押され、他端側が引っ張られる。そのた
め、圧電素子の形成された基板の一端側と他端側とが、
互いに逆方向に変位する。
【0010】また、雰囲気温度が変化したとき、基板と
圧電素子との熱膨張係数の違いにより、基板が屈曲す
る。このとき、複数の圧電素子は、基板の一方面側に形
成されているため、基板は必ず一定の方向に屈曲する。
つまり、圧電素子の形成された基板の面の一端側および
他端側が、同じ方向に変位するように屈曲する。したが
って、加速度による基板の屈曲状態と雰囲気温度の変化
による基板の屈曲状態とが異なり、複数の圧電素子の出
力信号の関係も異なる。これらの出力信号の関係から、
雰囲気温度の変化による信号を相殺し、加速度に対応し
た信号のみを得ることができる。
【0011】
【発明の効果】この発明によれば、加速度が加わったと
きと雰囲気温度が変化したときとで、基板の屈曲状態に
違いをつけることができる。基板の屈曲状態が違ってい
れば、圧電素子から得られる信号も異なり、雰囲気温度
の変化による信号のみを相殺することができる。したが
って、加速度に対応した信号のみを得ることができ、検
出誤差を小さくすることができる。
【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0013】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の加速度センサの
一例を示す斜視図であり、図2はその断面図である。加
速度センサ10は、矩形板状の基板12を含む。基板1
2の一方面上には、2つの圧電素子14a,14bが形
成される。これらの圧電素子14a,14bは、基板1
2の長手方向の中央部の両側に形成される。圧電素子1
4aは、たとえば圧電セラミックなどで形成される圧電
層16aを含む。この圧電層16aの両面に電極18
a,20aが形成される。そして、一方の電極20a
が、基板12に接着される。同様に、圧電素子14bは
圧電層16bを含み、その両面に電極18b,20bが
形成される。そして、一方の電極20bが基板12に接
着される。これらの圧電素子14a,14bにおいて
は、圧電層16a,16bは、同じ方向に分極を施され
ている。つまり、圧電層16a,16bは、たとえば外
側から基板12側に向かって分極している。
【0014】基板12の長手方向の両端には、連結手段
としての連結棒22が取り付けられる。連結棒22は、
剛性のある材料で形成される。2つの連結棒22は同じ
長さに形成され、基板12の他方面側で重り24に連結
される。したがって、重り24は、基板12の中央部で
基板12に直交する線上に配置される。なお、図1にお
いて、3角形は支持部を示している。つまり、基板12
の長手方向の中央部において、基板12の両側部が支持
される。さらに、2つの圧電素子14a,14bは、差
動回路に接続される。
【0015】この加速度センサ10では、基板12の長
手方向に向かって加速度が加わると、重り24に力が働
き、それによって重り24は変位する。そのため、図3
に示すように、基板12の一方端が連結棒22によって
押され、他方端が連結棒22によって引っ張られる。し
たがって、基板12の両端は、互いに逆方向に変位す
る。それによって、圧電素子14a,14bも、互いに
逆方向に屈曲する。圧電素子14a,14bの圧電層1
6a,16bは、同じ方向に分極しているため、逆方向
に屈曲することにより、逆極性の電荷が発生する。した
がって、差動回路からは、加速度に対応した大きい出力
信号を得ることができる。
【0016】また、雰囲気温度が変化したとき、基板1
2と圧電素子14a,14bの熱膨張係数が異なるた
め、基板12が湾曲する。このとき、圧電素子14a,
14bは基板12の一方面上に形成されているため、こ
れらの圧電素子14a,14bの形成された部分は、同
じ方向に屈曲する。つまり、図4の実線で示すように、
基板12が圧電素子14a,14bの方向に湾曲する
か、または一点鎖線で示すように、圧電素子14a,1
4bと逆の方向に湾曲する。この加速度センサ10の構
造では、雰囲気温度の変化によって、図3に示すような
屈曲状態になることはない。したがって、圧電素子14
a,14bに発生する電荷は同じ極性となり、圧電素子
14a,14bの出力信号は差動回路で相殺される。
【0017】このように、この加速度センサ10では、
雰囲気温度の変化によって発生する信号は相殺され、加
速度に対応した信号のみを得ることができる。したがっ
て、温度変化がある場所で加速度センサ10を使用して
も、正確に加速度を検出することができる。しかも、基
板12は中央部で支持されているため、両端支持のよう
に基板12の屈曲が邪魔されず、基板12の両端部を大
きく変位させることができる。したがって、圧電素子1
4a,14bから大きい出力信号を得ることができ、加
速度の検出感度を良好にすることができる。
【0018】このような加速度センサ10としては、図
5に示すように、基板12の両端側を折り曲げて連結手
段としてもよい。この加速度センサ10では、基板12
の両端側が鋭角的に折り曲げられている。そして、基板
12の折り曲げられた両端部に、3角形状の重り24が
取り付けられる。この場合、重り24は、たとえば溶接
などによって基板12の両端部に取り付けられる。もち
ろん、重り24は、接着剤などを用いて取り付けられて
もよい。このような加速度センサ10でも、図1に示す
加速度センサと同様にして、雰囲気温度の変化による圧
電素子14a,14bからの出力信号を相殺することが
できる。
【0019】さらに、図6に示すように、圧電素子14
a,14bが形成された基板12の面とほぼ同じ長さの
重り24を用いてもよい。この場合、基板12の両端側
は、圧電素子14a,14bが形成された面にほぼ直交
するように折り曲げられる。このように、重り24の形
状は任意に変更可能であるが、基板12の圧電素子14
a,14bが形成された面の中央部で基板12に直交す
る線上に重り24の重心が存在するように配置される。
【0020】また、図7に示すように、基板12を長手
方向の中央部を含む3か所で折り曲げ、基板12の両端
部が対向するように突き合わされてもよい。この加速度
センサ10では、基板12の中央部すなわち折り曲げら
れた部分に、重り24が取り付けられる。そして、突き
合わされた基板12の両端部の両側に、圧電素子14
a,14bが形成される。したがって、圧電素子14
a,14bが形成された基板12の面と、重り24の取
付け部との間の基板12部分が、連結手段として用いら
れる。この加速度センサ10では、突き合わされた基板
12の両端部において、基板12の両側部が支持され
る。すなわち、圧電素子14a,14bの間において、
基板12が支持される。この加速度センサ10も、図1
に示す加速度センサと同様にして、雰囲気温度の変化に
よる圧電素子14a,14bからの出力信号を相殺する
ことができる。
【0021】さらに、図8に示すように、基板12の圧
電素子14a,14bが形成される面は、その幅方向に
対向するように形成されてもよい。この加速度センサ1
0を形成するために、たとえば図9に示すような板材3
0が用いられる。この板材30は、両端側が中間部の幅
の半分となるように形成されている。これらの部分は、
板材30の幅方向の一方側および他方側に形成される。
この板材30を折り曲げることによって、基板12が形
成される。このとき、板材30の両端側が幅方向で重な
るように、板材30が折り曲げられる。
【0022】この加速度センサ10では、基板12の両
端が支持される。そして、基板12の対向した部分に、
圧電素子14a,14bが形成される。この場合、上述
の各加速度センサに比べて、圧電素子14a,14bを
長くすることができる。しかも、基板12の両端が支持
されているため、加速度が加わったときに、基板12の
圧電素子14a,14bが形成された部分が大きく変形
する。それによって、圧電素子14a,14bの変形も
大きくすることができ、大きい出力信号を得ることがで
きる。したがって、加速度の検出感度を良好にすること
ができる。
【0023】なお、上述の加速度センサ10では、圧電
素子14a,14bの出力電圧を測定することによって
加速度を検出したが、圧電素子14a,14bに発振回
路を接続して励振してもよい。この場合、圧電素子14
a,14bが変形することによって、たとえば共振周波
数やインピーダンスが変化する。したがって、圧電素子
14a,14bから出力される信号の周波数の変化やイ
ンピーダンスの変化などから、加速度を検出することが
できる。この場合も、雰囲気温度の変化による圧電素子
14a,14bの変形は同じであるため、共振周波数や
インピーダンスも同じように変化する。したがって、圧
電素子14a,14bの共振周波数の変化やインピーダ
ンスの変化も相殺することができ、温度変化による影響
を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の加速度センサの一例を示す斜視図で
ある。
【図2】図1に示す加速度センサの断面図である。
【図3】図1に示す加速度センサに加速度が加わったと
きの状態を示す図解図である。
【図4】図1に示す加速度センサが温度変化によって変
形したときの状態を示す図解図である。
【図5】この発明の加速度センサの他の例を示す斜視図
である。
【図6】この発明の加速度センサのさらに他の例を示す
斜視図である。
【図7】この発明の加速度センサの別の例を示す斜視図
である。
【図8】この発明の加速度センサのさらに別の例を示す
斜視図である。
【図9】図8に示す加速度センサに用いられる基板を作
製するための板材を示す平面図である。
【図10】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。
【図11】従来の加速度センサの他の例を示す図解図で
ある。
【符号の説明】
10 加速度センサ 12 基板 14a 14b 圧電素子 22 連結棒 24 重り

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方面上に複数の圧電素子が形成される
    面を有する板状の基板、前記基板の前記複数の圧電素子が形成された面の長さ方
    両端から延びる剛性のある材料で形成された2つの連
    結手段、および前記2つの連結手段の両方の延びた先
    取り付けられる1つの重りを含み、 前記重りは前記基板の前記複数の圧電素子が形成された
    面の中央部で前記基板と直交する線上に重心が配置され
    る、加速度センサ。
  2. 【請求項2】 前記複数の圧電素子は前記基板の前記複
    数の圧電素子が形成された面の長手方向中央部を挟んで
    両側に形成され、前記連結手段としての2つの連結棒は 前記基板の前記複
    数の圧電素子が形成された面の長手方向の両端から前記
    重りに向かって延びるように形成される、請求項1に記
    載の加速度センサ。
  3. 【請求項3】 前記複数の圧電素子は前記基板の前記複
    数の圧電素子が形成された面の長手方向の中央部を挟ん
    両側に形成され、前記連結手段は 前記基板の長手方向の両側を折り曲げる
    ことによって形成され、前記連結手段である 前記基板の両端部に前記重りが取り
    付けられた、請求項1に記載の加速度センサ。
  4. 【請求項4】 前記基板は長手方向の両端側が1つの平
    面上で対向するように折り曲げられ、前記複数の圧電素
    子が前記基板の対向部の両側の一方面それぞれ形成さ
    ることによって、前記1つの平面上で対向する両端側
    が複数の圧電素子が形成された面となり、 前記基板の両端側を除く部分が前記連結手段となり、
    記重りは前記基板の中央部に取り付けられた、請求項1
    に記載の加速度センサ。
JP23202695A 1995-08-16 1995-08-16 加速度センサ Expired - Fee Related JP3239709B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23202695A JP3239709B2 (ja) 1995-08-16 1995-08-16 加速度センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23202695A JP3239709B2 (ja) 1995-08-16 1995-08-16 加速度センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0954113A JPH0954113A (ja) 1997-02-25
JP3239709B2 true JP3239709B2 (ja) 2001-12-17

Family

ID=16932807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23202695A Expired - Fee Related JP3239709B2 (ja) 1995-08-16 1995-08-16 加速度センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3239709B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2883073B1 (fr) * 2005-03-09 2009-07-10 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif d'acquisition d'une forme geometrique.
WO2006114832A1 (ja) * 2005-04-06 2006-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 加速度センサ
JP5205619B2 (ja) * 2007-06-25 2013-06-05 スミダコーポレーション株式会社 圧電落下センサ及び圧電落下センサを用いた落下検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0954113A (ja) 1997-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6119518A (en) Angular velocity sensor
US20020171328A1 (en) A method for producing an acceleration sensor
JP3129120B2 (ja) 加速度センサ
EP0905479B1 (en) Vibrating gyroscope
JPH05215766A (ja) 検査可能な加速度センサ
US5948982A (en) Vibrating beam accelerometers and methods of forming vibrating beam accelerometers
US7444883B2 (en) Vibrating beam force transducer
JP3239709B2 (ja) 加速度センサ
JPH02248865A (ja) 加速度検出装置
US20130283914A1 (en) Acceleration sensor
JP3166522B2 (ja) 加速度センサ
JP3741041B2 (ja) 振動ジャイロおよびそれを用いた電子装置
JPH02248867A (ja) 加速度センサ
JP3277794B2 (ja) 加速度センサ
JP3139205B2 (ja) 加速度センサ
JP3189620B2 (ja) 圧電振動子
JP3368744B2 (ja) 振動型加速度センサ
JPS62188975A (ja) 圧電体角速度センサ−
JP3139204B2 (ja) 加速度センサ
JP3139212B2 (ja) 加速度センサ
JP3139211B2 (ja) 加速度センサ
JPS62211526A (ja) 曲げモ−メントが生じないように分割された板ばねを有する、力又は圧力を受容するための機構
JP2000283765A (ja) 三脚音叉振動子および角速度センサ
JP3129116B2 (ja) 加速度センサ
JPH08297138A (ja) 圧電加速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees