JP3250085B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP3250085B2 JP3250085B2 JP02005293A JP2005293A JP3250085B2 JP 3250085 B2 JP3250085 B2 JP 3250085B2 JP 02005293 A JP02005293 A JP 02005293A JP 2005293 A JP2005293 A JP 2005293A JP 3250085 B2 JP3250085 B2 JP 3250085B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝突時におけ
る安全確保のために用いられるエアバックシステムや悪
路における乗り心地の改善などに用いられるサスペンシ
ョン制御装置などに適した加速度センサに関する。
る安全確保のために用いられるエアバックシステムや悪
路における乗り心地の改善などに用いられるサスペンシ
ョン制御装置などに適した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は構造が比較的簡素であり、ま
た、高温下での使用が可能であることから、前述のエア
バックシステムおよびサスペンション制御装置に加え
て、エンジンのノッキング検出装置、さらには、各種機
器の振動検出装置などに広く使用されつつある。
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は構造が比較的簡素であり、ま
た、高温下での使用が可能であることから、前述のエア
バックシステムおよびサスペンション制御装置に加え
て、エンジンのノッキング検出装置、さらには、各種機
器の振動検出装置などに広く使用されつつある。
【０００３】図５は、従来の加速度センサに用いられる
圧電素子を示す斜視図である。図５において、圧電素子
８０は、圧電セラミックスから成る板状の圧電体８１
と、その一面（図中上面）に形成された出力電極８２お
よび容量検出用電極８４と、他面（図中下面）に形成さ
れたアース電極８３および容量検出用電極８５とを有
し、ベース９０に取付けられている。この圧電素子は、
出力電極８２とアース電極８３とが対をなす方向、即
ち、圧電体８１の厚さ（分極）方向（図中矢印ａで示
す）の加速度を検出するものである。
圧電素子を示す斜視図である。図５において、圧電素子
８０は、圧電セラミックスから成る板状の圧電体８１
と、その一面（図中上面）に形成された出力電極８２お
よび容量検出用電極８４と、他面（図中下面）に形成さ
れたアース電極８３および容量検出用電極８５とを有
し、ベース９０に取付けられている。この圧電素子は、
出力電極８２とアース電極８３とが対をなす方向、即
ち、圧電体８１の厚さ（分極）方向（図中矢印ａで示
す）の加速度を検出するものである。
【０００４】図６は、この圧電素子８０を含む従来の加
速度センサを示す構成図である。図６において、従来の
加速度センサは、圧電素子８０の出力電極８２に接続さ
れた電荷増幅器７１と、これに接続され、加速度信号出
力端子７３を備えた出力調整部７２と、容量検出用電極
８４に接続された発振器６１と、容量検出用電極８５に
接続された自己診断信号出力端子６４とを有している。
そして、この加速度センサは、通常の加速度検出モード
と後述する自己診断モードとの２つの動作モードを有し
ている。まず、加速度検出モードでは、圧電素子８０が
圧電体８１の厚さ方向（矢印ａ方向）に印加される加速
度（振動）に応じて出力電極８２とアース電極８３との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器７１
および出力調整部７２でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子７３から
出力する。
速度センサを示す構成図である。図６において、従来の
加速度センサは、圧電素子８０の出力電極８２に接続さ
れた電荷増幅器７１と、これに接続され、加速度信号出
力端子７３を備えた出力調整部７２と、容量検出用電極
８４に接続された発振器６１と、容量検出用電極８５に
接続された自己診断信号出力端子６４とを有している。
そして、この加速度センサは、通常の加速度検出モード
と後述する自己診断モードとの２つの動作モードを有し
ている。まず、加速度検出モードでは、圧電素子８０が
圧電体８１の厚さ方向（矢印ａ方向）に印加される加速
度（振動）に応じて出力電極８２とアース電極８３との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器７１
および出力調整部７２でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子７３から
出力する。
【０００５】ところで、従来の加速度センサを使用した
後、あるいは、センサの組立て工程中に、圧電素子８０
に過度の加速度が印加された場合、その圧電体８１が破
損したり劣化したりするなどの故障が生ずることがあ
る。従来の加速度センサは、この故障を診断する手段と
しての自己診断モードを有している。自己診断モードで
は、発振器６１から容量検出用電極８４に交流信号（パ
ルス信号でもよい）を入力して、圧電体８１を介した容
量検出用電極８４と容量検出用電極８５との間の静電容
量結合により容量検出用電極８５から出力される容量検
出信号を自己診断検出信号として診断信号出力端子６４
から検出し、この信号が入力信号に応じた出力であるか
否かを判別することで故障を診断するものである。
後、あるいは、センサの組立て工程中に、圧電素子８０
に過度の加速度が印加された場合、その圧電体８１が破
損したり劣化したりするなどの故障が生ずることがあ
る。従来の加速度センサは、この故障を診断する手段と
しての自己診断モードを有している。自己診断モードで
は、発振器６１から容量検出用電極８４に交流信号（パ
ルス信号でもよい）を入力して、圧電体８１を介した容
量検出用電極８４と容量検出用電極８５との間の静電容
量結合により容量検出用電極８５から出力される容量検
出信号を自己診断検出信号として診断信号出力端子６４
から検出し、この信号が入力信号に応じた出力であるか
否かを判別することで故障を診断するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の加速度
センサでは、圧電体８１の静電容量の変化に基づいて自
己診断を行っているため、例えば、環境温度の影響など
圧電体８１の故障以外の要因により静電容量が変化した
場合には、正確な自己診断が行えないという問題点があ
る。特に、圧電体８１の微小な破損などを診断するとき
には、静電容量の微小な変化を検出しなければならず、
環境温度の影響による静電容量の変化は問題である。
センサでは、圧電体８１の静電容量の変化に基づいて自
己診断を行っているため、例えば、環境温度の影響など
圧電体８１の故障以外の要因により静電容量が変化した
場合には、正確な自己診断が行えないという問題点があ
る。特に、圧電体８１の微小な破損などを診断するとき
には、静電容量の微小な変化を検出しなければならず、
環境温度の影響による静電容量の変化は問題である。
【０００７】本発明の課題は、環境温度に影響されず
に、圧電素子の微小な破損などの故障を精度よく診断で
きる加速度センサを提供することである。
に、圧電素子の微小な破損などの故障を精度よく診断で
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】本発明によれば、圧電セ
ラミックスから成り、互いに対向する第１および第２の
面を備えた圧電体と、前記第１の面に備えられた出力電
極と、前記第２の面に備えられたアース電極とを有し、
前記第１および第２の面の対向方向である第１の方向に
印加される加速度に応じた加速度信号を前記出力電極か
ら出力する加速度センサにおいて、前記第１および第２
の面にそれぞれ２つの容量検出用電極を設け、前記第１
の方向に前記圧電体を誘電体とする第１および第２の容
量検出用電極対を構成し、第１および第２の容量電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
ラミックスから成り、互いに対向する第１および第２の
面を備えた圧電体と、前記第１の面に備えられた出力電
極と、前記第２の面に備えられたアース電極とを有し、
前記第１および第２の面の対向方向である第１の方向に
印加される加速度に応じた加速度信号を前記出力電極か
ら出力する加速度センサにおいて、前記第１および第２
の面にそれぞれ２つの容量検出用電極を設け、前記第１
の方向に前記圧電体を誘電体とする第１および第２の容
量検出用電極対を構成し、第１および第２の容量電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
【０００９】本発明によればまた、前記第１および第２
の面にそれぞれ容量検出用電極を設け、前記第１の方向
に前記圧電体を誘電体とする第１の容量検出用電極対を
構成すると共に、前記圧電セラミックスから成り、互い
に対向する第２の容量電極対を備えた誘電体を該第２の
容量電極対の対向方向が前記第１の方向とは異なる第２
の方向となるように設け、前記第１および第２の電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
の面にそれぞれ容量検出用電極を設け、前記第１の方向
に前記圧電体を誘電体とする第１の容量検出用電極対を
構成すると共に、前記圧電セラミックスから成り、互い
に対向する第２の容量電極対を備えた誘電体を該第２の
容量電極対の対向方向が前記第１の方向とは異なる第２
の方向となるように設け、前記第１および第２の電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
【００１０】本発明によればさらに、前記第１および第
２の電極対の各容量を比較する比較手段を有する加速度
センサであって、前記比較手段は、前記第１および第２
の電極対の各一方の容量電極にそれぞれ、互いに同波形
かつ逆位相の交流信号を印加する発振器と、前記第１お
よび第２の電極対の各他方の容量電極からの出力信号を
加算する検波整流回路とを有することを特徴とする前記
加速度センサが得られる。
２の電極対の各容量を比較する比較手段を有する加速度
センサであって、前記比較手段は、前記第１および第２
の電極対の各一方の容量電極にそれぞれ、互いに同波形
かつ逆位相の交流信号を印加する発振器と、前記第１お
よび第２の電極対の各他方の容量電極からの出力信号を
加算する検波整流回路とを有することを特徴とする前記
加速度センサが得られる。
【００１１】即ち、本発明は、出力電極とアース電極を
有する圧電素子からなる加速度センサにおいて、前記圧
電素子と同一の圧電素子上に、更に２つの電極により静
電容量をもつ容量検出用電極を形成し、更に同一または
他の圧電素子に２つの電極により前記静電容量とほぼ等
しい静電容量をもつ容量検出用電極を形成する。
有する圧電素子からなる加速度センサにおいて、前記圧
電素子と同一の圧電素子上に、更に２つの電極により静
電容量をもつ容量検出用電極を形成し、更に同一または
他の圧電素子に２つの電極により前記静電容量とほぼ等
しい静電容量をもつ容量検出用電極を形成する。
【００１２】もしくは、前述の加速度センサにおいて、
該圧電素子の出力電極からの出力信号を電荷増幅等を行
う信号処理回路を設け、かつ該２組の容量検出用電極の
静電容量を比較検出する回路を設ける。
該圧電素子の出力電極からの出力信号を電荷増幅等を行
う信号処理回路を設け、かつ該２組の容量検出用電極の
静電容量を比較検出する回路を設ける。
【００１３】
【作用】本発明では、対を成す容量検出用電極を圧電素
子に２組設け、各一方の容量検出用電極に発振器から同
波形の交流信号を入力する。各他方の容量検出用電極か
らは、圧電体を介した各々の容量検出用電極対間の静電
容量結合により、容量検出信号がそれぞれ出力される。
子に２組設け、各一方の容量検出用電極に発振器から同
波形の交流信号を入力する。各他方の容量検出用電極か
らは、圧電体を介した各々の容量検出用電極対間の静電
容量結合により、容量検出信号がそれぞれ出力される。
【００１４】ここで、２組の容量検出用電極は互いに同
じ環境下におかれているため、環境温度に変化が生じて
も、圧電体の破損、電極の剥がれ、断線などのない正常
状態であれば、各信号の大きさ（波形）は互いに同じ値
となる。逆にいえば、異常状態で初めて出力差が生じる
ことになるため、これにより加速度センサの故障を診断
することができる。また、２組の容量検出用電極に互い
に同波形かつ逆位相の交流信号を入力し、各容量検出信
号を加算するようにすれば、加算後の自己診断信号が、
出力ゼロであれば正常、出力されれば異常ありと診断で
きる。
じ環境下におかれているため、環境温度に変化が生じて
も、圧電体の破損、電極の剥がれ、断線などのない正常
状態であれば、各信号の大きさ（波形）は互いに同じ値
となる。逆にいえば、異常状態で初めて出力差が生じる
ことになるため、これにより加速度センサの故障を診断
することができる。また、２組の容量検出用電極に互い
に同波形かつ逆位相の交流信号を入力し、各容量検出信
号を加算するようにすれば、加算後の自己診断信号が、
出力ゼロであれば正常、出力されれば異常ありと診断で
きる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例によ
る加速度センサを説明する。
る加速度センサを説明する。
【００１６】［実施例１］図１は、実施例１による加速
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図２は、
実施例１による加速度センサを示す構成図である。尚、
図１および図２において、従来例と同一部あるいは同様
部には、図５および図６と同符号を付している。図１に
おいて、ベース２０に取り付けられた圧電素子１０は、
圧電セラミックスから成る板状の圧電体１１と、その一
面（図中上面）に形成された出力電極１２、容量検出用
電極１４および１６と、各電極それぞれに対向して他面
（図中下面）に形成されたアース電極１３、容量検出用
電極１５および１７とを有している。一面と他面との間
には分極処理が施されており、出力電極１２とアース電
極１３、容量検出用電極１４と１５、ならびに、容量検
出用電極１６と１７はそれぞれ、対を成している。容量
検出用電極１４、１５、１６および１７は全て互いに同
じ面積を有している。本圧電素子は、出力電極１２とア
ース電極１３とが対をなす方向、即ち、圧電体１１の厚
さ（分極）方向（図中矢印ａで示す）の加速度を検出す
るものである。
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図２は、
実施例１による加速度センサを示す構成図である。尚、
図１および図２において、従来例と同一部あるいは同様
部には、図５および図６と同符号を付している。図１に
おいて、ベース２０に取り付けられた圧電素子１０は、
圧電セラミックスから成る板状の圧電体１１と、その一
面（図中上面）に形成された出力電極１２、容量検出用
電極１４および１６と、各電極それぞれに対向して他面
（図中下面）に形成されたアース電極１３、容量検出用
電極１５および１７とを有している。一面と他面との間
には分極処理が施されており、出力電極１２とアース電
極１３、容量検出用電極１４と１５、ならびに、容量検
出用電極１６と１７はそれぞれ、対を成している。容量
検出用電極１４、１５、１６および１７は全て互いに同
じ面積を有している。本圧電素子は、出力電極１２とア
ース電極１３とが対をなす方向、即ち、圧電体１１の厚
さ（分極）方向（図中矢印ａで示す）の加速度を検出す
るものである。
【００１７】図２も併せ参照すると、本加速度センサ
は、従来例と同様に、圧電素子１０の出力電極１２に接
続された電荷増幅器７１と、電荷増幅器７１に接続さ
れ、加速度信号出力端子７３を備えた出力調整部７２と
を有している。さらに、本加速度センサは、所定の交流
信号（またはパルス信号）を出力する発振器６１を有し
ており、その出力は２分岐して、一方が反転回路６２を
介して容量検出用電極１４に接続され、他方が容量検出
用電極１６に直接接続されている。さらに、容量電極１
５および１７は合流して検波整流回路６３の入力側に接
続され、検波整流回路６３の出力は自己診断信号出力端
子６４に接続されている。
は、従来例と同様に、圧電素子１０の出力電極１２に接
続された電荷増幅器７１と、電荷増幅器７１に接続さ
れ、加速度信号出力端子７３を備えた出力調整部７２と
を有している。さらに、本加速度センサは、所定の交流
信号（またはパルス信号）を出力する発振器６１を有し
ており、その出力は２分岐して、一方が反転回路６２を
介して容量検出用電極１４に接続され、他方が容量検出
用電極１６に直接接続されている。さらに、容量電極１
５および１７は合流して検波整流回路６３の入力側に接
続され、検波整流回路６３の出力は自己診断信号出力端
子６４に接続されている。
【００１８】次に、本実施例による加速度センサの動作
を説明する。本加速度センサも、従来例と同様に、加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。まず、
加速度検出モードは、従来例と同様に、圧電素子１０が
圧電体１１の厚さ方向（矢印ａ方向）に印加される加速
度（振動）に応じて出力電極１２とアース電極１３との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器７１
および出力調整部７２でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子７３から
出力する。
を説明する。本加速度センサも、従来例と同様に、加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。まず、
加速度検出モードは、従来例と同様に、圧電素子１０が
圧電体１１の厚さ方向（矢印ａ方向）に印加される加速
度（振動）に応じて出力電極１２とアース電極１３との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器７１
および出力調整部７２でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子７３から
出力する。
【００１９】他方、自己診断モードでは、加速度センサ
に加速度が印加されていない時に、発振器６１から所定
の交流信号（またはパルス信号）を圧電体１０の容量検
出用電極１６に入力すると共に、反転回路６２を通して
同波形逆位相の交流信号を容量検出用電極１４に入力す
る。圧電体１１を介した容量検出用電極１６と容量検出
用電極１７との間、ならびに、容量検出用電極１４と容
量検出用電極１５との間の静電容量結合により、容量検
出用電極１７および１５それぞれからは、互いに逆位相
の容量検出信号が出力される。さらに、両容量検出信号
を、加算する形で検波整流回路６３に入力して発振器６
１の信号と検波整流することにより、自己診断信号出力
端子６４から自己診断信号を得る。
に加速度が印加されていない時に、発振器６１から所定
の交流信号（またはパルス信号）を圧電体１０の容量検
出用電極１６に入力すると共に、反転回路６２を通して
同波形逆位相の交流信号を容量検出用電極１４に入力す
る。圧電体１１を介した容量検出用電極１６と容量検出
用電極１７との間、ならびに、容量検出用電極１４と容
量検出用電極１５との間の静電容量結合により、容量検
出用電極１７および１５それぞれからは、互いに逆位相
の容量検出信号が出力される。さらに、両容量検出信号
を、加算する形で検波整流回路６３に入力して発振器６
１の信号と検波整流することにより、自己診断信号出力
端子６４から自己診断信号を得る。
【００２０】ここで、両電極対、即ち、容量検出用電極
１４と１５との対および容量検出用電極１６と１７との
対は共に、同じ圧電体１１に形成されているため、環境
温度の変化等に対しては、各々から出力される容量検出
信号に差異は生じず、加算後の自己診断信号の出力は実
質的にゼロとなる。一方、圧電体１１の破損などの故障
が生じた場合には、両容量検出信号の波形に差異が生
じ、加算後の自己診断信号に出力が生じる。このよう
に、本実施例においては、自己診断信号出力端子６４か
ら出力される自己診断信号によって故障を診断できる。
１４と１５との対および容量検出用電極１６と１７との
対は共に、同じ圧電体１１に形成されているため、環境
温度の変化等に対しては、各々から出力される容量検出
信号に差異は生じず、加算後の自己診断信号の出力は実
質的にゼロとなる。一方、圧電体１１の破損などの故障
が生じた場合には、両容量検出信号の波形に差異が生
じ、加算後の自己診断信号に出力が生じる。このよう
に、本実施例においては、自己診断信号出力端子６４か
ら出力される自己診断信号によって故障を診断できる。
【００２１】［実施例２］図３は、実施例２による加速
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図４は、
実施例２による加速度センサを示す構成図である。尚、
図３および図４において、実施例１と同一部あるいは同
様部には、図１および図２と同符号を付している。
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図４は、
実施例２による加速度センサを示す構成図である。尚、
図３および図４において、実施例１と同一部あるいは同
様部には、図１および図２と同符号を付している。
【００２２】図３において、圧電素子３０はその一部
が、容量素子４０は全体がベース５０に取り付けられて
いる。圧電素子３０は、圧電セラミックスから成る板状
の圧電体３１と、その一面（図中上面）に形成された出
力電極３２および容量検出用電極３４と、両電極それぞ
れに対向して他面（図中下面）に形成されたアース電極
３３および容量検出用電極３５とを有している。一面と
他面との間には分極処理が施されており、出力電極３２
とアース電極３３、ならびに、容量検出用電極３４と３
５はそれぞれ、対を成している。本圧電素子は、出力電
極３２とアース電極３とが対をなす方向、即ち、圧電体
３１の厚さ（分極）方向（図中矢印ａで示す）の加速度
を検出するものである。
が、容量素子４０は全体がベース５０に取り付けられて
いる。圧電素子３０は、圧電セラミックスから成る板状
の圧電体３１と、その一面（図中上面）に形成された出
力電極３２および容量検出用電極３４と、両電極それぞ
れに対向して他面（図中下面）に形成されたアース電極
３３および容量検出用電極３５とを有している。一面と
他面との間には分極処理が施されており、出力電極３２
とアース電極３３、ならびに、容量検出用電極３４と３
５はそれぞれ、対を成している。本圧電素子は、出力電
極３２とアース電極３とが対をなす方向、即ち、圧電体
３１の厚さ（分極）方向（図中矢印ａで示す）の加速度
を検出するものである。
【００２３】他方、容量素子４０は、圧電体３１と同じ
材質および厚さを有する圧電体４１と、その一面（図中
左奥面）に形成された容量検出用電極４２と、他面（図
中右手前面）に形成された容量検出用電極４３とを有し
ている。両電極は対を成し、容量電極３４および３５と
同じ面積を有していて、その静電容量は、容量電極３４
と容量電極３５との間の静電容量と実質的に同等であ
る。さらに、圧電体４０は、容量電極４２と容量電極４
３との対向方向（図中矢印ｂで示す）が、圧電素子３０
の出力電極３２とアース電極３３との対向方向、即ち、
加速度検出方向に直交するように、ベース５０に対して
取り付けられている。
材質および厚さを有する圧電体４１と、その一面（図中
左奥面）に形成された容量検出用電極４２と、他面（図
中右手前面）に形成された容量検出用電極４３とを有し
ている。両電極は対を成し、容量電極３４および３５と
同じ面積を有していて、その静電容量は、容量電極３４
と容量電極３５との間の静電容量と実質的に同等であ
る。さらに、圧電体４０は、容量電極４２と容量電極４
３との対向方向（図中矢印ｂで示す）が、圧電素子３０
の出力電極３２とアース電極３３との対向方向、即ち、
加速度検出方向に直交するように、ベース５０に対して
取り付けられている。
【００２４】図４も併せ参照すると、本加速度センサ
は、実施例１と同様に、電荷増幅器７１と、出力調整部
７２と、加速度信号出力端子７３と、発振器６１と、反
転回路６２と、検波整流回路６３と、自己診断信号出力
端子６４とを有している。
は、実施例１と同様に、電荷増幅器７１と、出力調整部
７２と、加速度信号出力端子７３と、発振器６１と、反
転回路６２と、検波整流回路６３と、自己診断信号出力
端子６４とを有している。
【００２５】次に、実施例２による加速度センサの動作
を説明する。本加速度センサも、実施例１と同様に加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。加速度
検出モードでは、実施例１と同様に、矢印ａ方向の加速
度に応じた圧電素子３０からの検出電圧をインピーダン
ス変換および出力調整し、加速度信号出力端子７３から
加速度検出信号を出力する。
を説明する。本加速度センサも、実施例１と同様に加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。加速度
検出モードでは、実施例１と同様に、矢印ａ方向の加速
度に応じた圧電素子３０からの検出電圧をインピーダン
ス変換および出力調整し、加速度信号出力端子７３から
加速度検出信号を出力する。
【００２６】他方、自己診断モードでは、加速度センサ
に加速度が印加されていない時に、発振器６１から所定
の交流信号（またはパルス信号）を容量素子４０の容量
検出用電極４２に入力すると共に、反転回路６２を通し
て同波形逆位相の交流信号を圧電素子３０の容量検出用
電極３４に入力する。圧電体４１を介した容量検出用電
極４２と容量検出用電極４３との間、ならびに、圧電体
３１を介した容量検出用電極３４と容量検出用電極４５
との間の静電容量結合により、容量検出用電極４３およ
び３５それぞれからは、互いに逆位相の容量検出信号が
出力される。さらに、両容量検出信号を、加算する形で
検波整流回路６３に入力して発振器６１の信号と検波整
流することにより、自己診断信号出力端子６４から自己
診断信号を得る。
に加速度が印加されていない時に、発振器６１から所定
の交流信号（またはパルス信号）を容量素子４０の容量
検出用電極４２に入力すると共に、反転回路６２を通し
て同波形逆位相の交流信号を圧電素子３０の容量検出用
電極３４に入力する。圧電体４１を介した容量検出用電
極４２と容量検出用電極４３との間、ならびに、圧電体
３１を介した容量検出用電極３４と容量検出用電極４５
との間の静電容量結合により、容量検出用電極４３およ
び３５それぞれからは、互いに逆位相の容量検出信号が
出力される。さらに、両容量検出信号を、加算する形で
検波整流回路６３に入力して発振器６１の信号と検波整
流することにより、自己診断信号出力端子６４から自己
診断信号を得る。
【００２７】ここで、圧電体３１と圧電体４１とが実質
的に同じ静電特性を有すると共に、容量検出用電極３４
と３５との対と容量検出用電極４２と４３との対とが等
しい静電容量値を有しているため、環境温度の変化等に
対しては、容量検出用電極３５および４３それぞれから
出力される容量検出信号に差異は生じず、加算後の自己
診断信号の出力は実質的にゼロとなる。一方、圧電体３
１の破損などの故障が生じた場合には、両容量検出信号
の波形に差異が生じ、加算後の自己診断信号に出力が生
じる。このように、本実施例においては、自己診断信号
出力端子６４から出力される自己診断信号によって故障
を診断できる。
的に同じ静電特性を有すると共に、容量検出用電極３４
と３５との対と容量検出用電極４２と４３との対とが等
しい静電容量値を有しているため、環境温度の変化等に
対しては、容量検出用電極３５および４３それぞれから
出力される容量検出信号に差異は生じず、加算後の自己
診断信号の出力は実質的にゼロとなる。一方、圧電体３
１の破損などの故障が生じた場合には、両容量検出信号
の波形に差異が生じ、加算後の自己診断信号に出力が生
じる。このように、本実施例においては、自己診断信号
出力端子６４から出力される自己診断信号によって故障
を診断できる。
【００２８】また、実施例２による加速度センサは、容
量素子４０を圧電素子３０とは別に、ベース５０に対し
て全体を固定すると共に、容量検出用電極４２と容量検
出用電極４３との対向方向を加速度検出方向（矢印ａ方
向）に直交する方向（矢印ｂ方向）に形成したため、セ
ンサを実使用（矢印ａ方向に加速度が印加される）して
いく上で、容量体４０は圧電体３０に比べて故障しにく
い。したがって、２組の容量電極対双方が故障する可能
性は実施例１に比べても低く、信頼性の高いものとな
る。
量素子４０を圧電素子３０とは別に、ベース５０に対し
て全体を固定すると共に、容量検出用電極４２と容量検
出用電極４３との対向方向を加速度検出方向（矢印ａ方
向）に直交する方向（矢印ｂ方向）に形成したため、セ
ンサを実使用（矢印ａ方向に加速度が印加される）して
いく上で、容量体４０は圧電体３０に比べて故障しにく
い。したがって、２組の容量電極対双方が故障する可能
性は実施例１に比べても低く、信頼性の高いものとな
る。
【００２９】尚、本発明においては、加速度を検出する
ための電極対（出力電極およびアース電極）と、２組の
容量検出用電極対とを個別に設けたが、加速度を検出す
るための電極対を容量検出用電極対の１組として用いる
ことも可能である。
ための電極対（出力電極およびアース電極）と、２組の
容量検出用電極対とを個別に設けたが、加速度を検出す
るための電極対を容量検出用電極対の１組として用いる
ことも可能である。
【００３０】
【発明の効果】本発明による加速度センサは、ため、環
境温度に影響されずに、圧電素子の微小な破損などの故
障を精度よく診断できる。
境温度に影響されずに、圧電素子の微小な破損などの故
障を精度よく診断できる。
【図１】本発明の実施例１による加速度センサに用いる
圧電素子を示す斜視図である。
圧電素子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１による加速度センサを示す構
成図である。
成図である。
【図３】本発明の実施例２による加速度センサに用いる
圧電素子を示す斜視図である。
圧電素子を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例２による加速度センサを示す構
成図である。
成図である。
【図５】従来例による加速度センサに用いる圧電素子を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】従来例による加速度センサを示す構成図であ
る。
る。
１０、３０、８０ 圧電素子 １１、３１、４１、８１ 圧電体 １２、３２、８２ 出力電極 １３、３３、８３ アース電極 １４〜１７、３４、３５、４２、４３、８４、８５
容量検出用電極 ２０、５０、９０ ベース ４０ 容量体 ６１ 発振器 ６２ 反転回路 ６３ 検波整流回路 ６４ 自己診断信号出力端子 ７１ 電荷増幅器 ７２ 出力調整部 ７３ 加速度信号出力端子
容量検出用電極 ２０、５０、９０ ベース ４０ 容量体 ６１ 発振器 ６２ 反転回路 ６３ 検波整流回路 ６４ 自己診断信号出力端子 ７１ 電荷増幅器 ７２ 出力調整部 ７３ 加速度信号出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電セラミックスから成り、互いに対向
する第１および第２の面を備えた圧電体と、前記第１の
面に備えられた出力電極と、前記第２の面に備えられた
アース電極とを有し、前記第１および第２の面の対向方
向である第１の方向に印加される加速度に応じた加速度
信号を前記出力電極から出力する加速度センサにおい
て、前記第１および第２の面にそれぞれ２つの容量検出
用電極を設け、前記第１の方向に前記圧電体を誘電体と
する第１および第２の容量検出用電極対を構成し、第１
および第２の容量電極対の各容量を比較可能としたこと
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 圧電セラミックスから成り、互いに対向
する第１および第２の面を備えた圧電体と、前記第１の
面に備えられた出力電極と、前記第２の面に備えられた
アース電極とを有し、前記第１および第２の面の対向方
向である第１の方向に印加される加速度に応じた加速度
信号を前記出力電極から出力する加速度センサにおい
て、前記第１および第２の面にそれぞれ容量検出用電極
を設け、前記第１の方向に前記圧電体を誘電体とする第
１の容量検出用電極対を構成すると共に、前記圧電セラ
ミックスから成り、互いに対向する第２の容量電極対を
備えた誘電体を該第２の容量電極対の対向方向が前記第
１の方向とは異なる第２の方向となるように設け、前記
第１および第２の電極対の各容量を比較可能としたこと
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項３】 前記第１および第２の電極対の各容量を
比較する比較手段を有する加速度センサであって、前記
比較手段は、前記第１および第２の電極対の各一方の容
量電極にそれぞれ、互いに同波形かつ逆位相の交流信号
を印加する発振器と、前記第１および第２の電極対の各
他方の容量電極からの出力信号を加算する検波整流回路
とを有することを特徴とする請求項１または２記載の加
速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02005293A JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02005293A JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230026A JPH06230026A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3250085B2 true JP3250085B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=12016303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02005293A Expired - Fee Related JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250085B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2767808B9 (en) * | 2013-02-14 | 2021-09-01 | Meggitt SA | Measuring circuit |
| CN103217552A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 厦门乃尔电子有限公司 | 带自激诊断的压电式加速度传感系统 |
| DE102018111380A1 (de) * | 2017-05-24 | 2018-11-29 | HELLA GmbH & Co. KGaA | Verfahren zur Kalibrierung mindestens eines Sensors |
| CN110045150A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种在线自检测压电加速度传感器 |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP02005293A patent/JP3250085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06230026A (ja) | 1994-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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