JP3277794B2 - 加速度センサ - Google Patents
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Description
【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
利用されて、自動車などの加速度を測定するために用い
られる加速度センサに関する。
し、特にたとえば、カーナビゲーションシステムなどに
利用されて、自動車などの加速度を測定するために用い
られる加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図９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上には、圧電素子３が形成される。基板２の一端は
支持され、他端に重り４が取り付けられる。この加速度
センサ１では、矢印に示すように、基板２の面に直交す
る方向に加速度による力が加わると、基板２が湾曲す
る。それによって、圧電素子３も湾曲し、圧電素子から
湾曲量に対応した信号、すなわち加速度に対応した信号
が出力される。また、静止加重を検出するために、圧電
素子に駆動信号を与えて基板を振動させ、加重による湾
曲に伴う圧電素子のインピーダンス変化を測定する加速
度センサもある。
す図解図である。加速度センサ１は、基板２を含む。基
板２上には、圧電素子３が形成される。基板２の一端は
支持され、他端に重り４が取り付けられる。この加速度
センサ１では、矢印に示すように、基板２の面に直交す
る方向に加速度による力が加わると、基板２が湾曲す
る。それによって、圧電素子３も湾曲し、圧電素子から
湾曲量に対応した信号、すなわち加速度に対応した信号
が出力される。また、静止加重を検出するために、圧電
素子に駆動信号を与えて基板を振動させ、加重による湾
曲に伴う圧電素子のインピーダンス変化を測定する加速
度センサもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の加速度センサでは、基板と圧電素子との熱膨張係数の
差により、雰囲気温度が変化すると、基板に反りが生じ
る場合がある。このような反りによる信号が出力される
と、加速度による信号か雰囲気温度の変化による信号か
を区別することができず、誤差が多く、高感度のものを
得ることができなかった。
の加速度センサでは、基板と圧電素子との熱膨張係数の
差により、雰囲気温度が変化すると、基板に反りが生じ
る場合がある。このような反りによる信号が出力される
と、加速度による信号か雰囲気温度の変化による信号か
を区別することができず、誤差が多く、高感度のものを
得ることができなかった。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、静
止加重から加速度までを検出することができ、温度ドリ
フトの少ない加速度センサを提供することである。
止加重から加速度までを検出することができ、温度ドリ
フトの少ない加速度センサを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、並べて配置
された板状の第１および第２の振動体と、第１および第
２の振動体の両端および中央部の互いに対向する縁部を
それぞれ連結するための連結部と、第１および第２の振
動体のいずれも同じ側の面に形成され、それぞれ２つの
入出力部を有する第１および第２の圧電素子と、第１お
よび第２の振動体の中央部に対応する位置に配置され、
第１および第２の振動体に加速度による慣性力を得るた
めの重りとを含み、加速度によって第１および第２の振
動体が逆向きに変形するようにした、加速度センサであ
る。この加速度センサにおいて、第１の圧電素子の２つ
の入出力部は、第１の振動体の長手方向の中央部を境と
してその両側に配置され、第２の圧電素子の２つの入出
力部は、第２の振動体の長手方向の中央部を境としてそ
の両側に配置されたものとすることができる。また、こ
の加速度センサにおいて、第１の圧電素子の２つの入出
力部は、第１の振動体の幅方向の中央部を境としてその
両側に配置され、第２の圧電素子の２つの入出力部は、
第２の振動体の幅方向の中央部を境としてその両側に配
置されたものとしてもよい。さらに、第１および第２の
振動体は、その長手方向の中央部における連結部側とは
反対側の縁部が支持されてなるとともに、第１および第
２の振動体の中央部を連結する連結部から延びる延長部
に前記重りが取り付けられてもよい。また、第１および
第２の振動体は、その中央部を連結する連結部が支持さ
れてなるとともに、第１および第２の振動体の長手方向
の中央部における連結部側とは反対側の縁部から延びる
延長部に前記重りが取り付けられてもよい。この加速度
センサを用いるために、第１および第２の圧電素子のそ
れぞれおいて一方の入出力部を駆動用とし、他方の入出
力部を検出用とし、２つの検出用の入出力部からの出力
信号の和を帰還信号として２つの駆動用の入出力部に駆
動信号を与える発振回路が構成され、かつ２つの検出用
の入出力部からの出力信号の差が加速度検出信号として
用いられる。
された板状の第１および第２の振動体と、第１および第
２の振動体の両端および中央部の互いに対向する縁部を
それぞれ連結するための連結部と、第１および第２の振
動体のいずれも同じ側の面に形成され、それぞれ２つの
入出力部を有する第１および第２の圧電素子と、第１お
よび第２の振動体の中央部に対応する位置に配置され、
第１および第２の振動体に加速度による慣性力を得るた
めの重りとを含み、加速度によって第１および第２の振
動体が逆向きに変形するようにした、加速度センサであ
る。この加速度センサにおいて、第１の圧電素子の２つ
の入出力部は、第１の振動体の長手方向の中央部を境と
してその両側に配置され、第２の圧電素子の２つの入出
力部は、第２の振動体の長手方向の中央部を境としてそ
の両側に配置されたものとすることができる。また、こ
の加速度センサにおいて、第１の圧電素子の２つの入出
力部は、第１の振動体の幅方向の中央部を境としてその
両側に配置され、第２の圧電素子の２つの入出力部は、
第２の振動体の幅方向の中央部を境としてその両側に配
置されたものとしてもよい。さらに、第１および第２の
振動体は、その長手方向の中央部における連結部側とは
反対側の縁部が支持されてなるとともに、第１および第
２の振動体の中央部を連結する連結部から延びる延長部
に前記重りが取り付けられてもよい。また、第１および
第２の振動体は、その中央部を連結する連結部が支持さ
れてなるとともに、第１および第２の振動体の長手方向
の中央部における連結部側とは反対側の縁部から延びる
延長部に前記重りが取り付けられてもよい。この加速度
センサを用いるために、第１および第２の圧電素子のそ
れぞれおいて一方の入出力部を駆動用とし、他方の入出
力部を検出用とし、２つの検出用の入出力部からの出力
信号の和を帰還信号として２つの駆動用の入出力部に駆
動信号を与える発振回路が構成され、かつ２つの検出用
の入出力部からの出力信号の差が加速度検出信号として
用いられる。
【０００６】第１および第２の圧電素子の一方の入出力
部に駆動信号を与えることによって、第１および第２の
振動体が振動させられる。加速度センサに加速度が加わ
ると、重りによって第１および第２の振動体に慣性力が
加わる。そのため、第１および第２の振動体が逆向きに
屈曲し、屈曲量に応じて第１および第２の圧電素子の他
方の入出力部から信号が出力される。したがって、この
信号を測定することにより、加速度を検出することがで
きる。このように、第１および第２の振動体を逆向きに
屈曲させるために、重りは、２つの振動体の長手方向の
中央部において対向する縁部を連結する連結部から延び
る延長部、または２つの振動体の連結部側とは反対側の
縁部から延びる延長部に取り付けられる。この場合、第
１および第２の圧電素子の他方の入出力部から、振動体
の屈曲量に対応した信号、すなわち加速度に対応した逆
極性の信号が出力される。したがって、これらの信号の
差をとれば、加速度に対応した大きい出力信号を得るこ
とができる。
部に駆動信号を与えることによって、第１および第２の
振動体が振動させられる。加速度センサに加速度が加わ
ると、重りによって第１および第２の振動体に慣性力が
加わる。そのため、第１および第２の振動体が逆向きに
屈曲し、屈曲量に応じて第１および第２の圧電素子の他
方の入出力部から信号が出力される。したがって、この
信号を測定することにより、加速度を検出することがで
きる。このように、第１および第２の振動体を逆向きに
屈曲させるために、重りは、２つの振動体の長手方向の
中央部において対向する縁部を連結する連結部から延び
る延長部、または２つの振動体の連結部側とは反対側の
縁部から延びる延長部に取り付けられる。この場合、第
１および第２の圧電素子の他方の入出力部から、振動体
の屈曲量に対応した信号、すなわち加速度に対応した逆
極性の信号が出力される。したがって、これらの信号の
差をとれば、加速度に対応した大きい出力信号を得るこ
とができる。
【０００７】第１および第２の圧電素子のそれぞれに２
つの入出力部を形成するとき、それらの入出力部は、各
振動体の長手方向の中央部を境として、その両側に配置
することができる。また、これらの入出力部は、それぞ
れの振動体の幅方向の中央部を境として、その両側に配
置してもよい。また、加速度センサの各振動体を振動さ
せるために、検出用の入出力部の出力信号の和を帰還信
号として、駆動信号を駆動用の入出力部に与える発振回
路を構成することができる。
つの入出力部を形成するとき、それらの入出力部は、各
振動体の長手方向の中央部を境として、その両側に配置
することができる。また、これらの入出力部は、それぞ
れの振動体の幅方向の中央部を境として、その両側に配
置してもよい。また、加速度センサの各振動体を振動さ
せるために、検出用の入出力部の出力信号の和を帰還信
号として、駆動信号を駆動用の入出力部に与える発振回
路を構成することができる。
【０００８】雰囲気温度が変化すると、圧電素子と振動
体の熱膨張係数の差により、振動体が湾曲する。このと
き、第１および第２の圧電素子は、第１および第２の振
動体の同じ側に形成されているため、湾曲方向は同じに
なる。そのため、第１および第２の圧電素子から同極性
の信号が出力され、加速度による信号と区別することが
できる。
体の熱膨張係数の差により、振動体が湾曲する。このと
き、第１および第２の圧電素子は、第１および第２の振
動体の同じ側に形成されているため、湾曲方向は同じに
なる。そのため、第１および第２の圧電素子から同極性
の信号が出力され、加速度による信号と区別することが
できる。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、振動体を振動させて
いるため、静止加重に対しても圧電素子から信号を出力
させることができる。そのため、静止加重から加速度ま
で、この加速度センサによって検出することができる。
また、加速度によって、逆極性の信号が出力されるのに
対して、雰囲気温度の変化によって、同極性の信号が出
力される。そのため、それぞれの圧電素子の検出用の入
出力部からの出力信号の差をとれば、加速度によって大
きい信号が出力され、雰囲気温度の変化による信号は相
殺される。したがって、温度ドリフトを抑えることがで
き、誤差の少ない高感度な加速度センサを得ることがで
きる。
いるため、静止加重に対しても圧電素子から信号を出力
させることができる。そのため、静止加重から加速度ま
で、この加速度センサによって検出することができる。
また、加速度によって、逆極性の信号が出力されるのに
対して、雰囲気温度の変化によって、同極性の信号が出
力される。そのため、それぞれの圧電素子の検出用の入
出力部からの出力信号の差をとれば、加速度によって大
きい信号が出力され、雰囲気温度の変化による信号は相
殺される。したがって、温度ドリフトを抑えることがで
き、誤差の少ない高感度な加速度センサを得ることがで
きる。
【００１０】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発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【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は図１の線ＩＩ−ＩＩに
おける断面図であり、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに
おける断面図である。加速度センサ１０は、矩形板状の
第１の振動体１２および第２の振動体１４を含む。第１
の振動体１２および第２の振動体１４は、その両端部に
おいて、連結部１６，１８で連結される。さらに、第１
の振動体１２および第２の振動体１４は、その長手方向
の中央部の対向する縁部において、連結部２０で連結さ
れる。したがって、第１の振動体１２，第２の振動体１
４および連結部１６，１８，２０によって、８字状の基
板が形成される。
一例を示す斜視図であり、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに
おける断面図であり、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに
おける断面図である。加速度センサ１０は、矩形板状の
第１の振動体１２および第２の振動体１４を含む。第１
の振動体１２および第２の振動体１４は、その両端部に
おいて、連結部１６，１８で連結される。さらに、第１
の振動体１２および第２の振動体１４は、その長手方向
の中央部の対向する縁部において、連結部２０で連結さ
れる。したがって、第１の振動体１２，第２の振動体１
４および連結部１６，１８，２０によって、８字状の基
板が形成される。
【００１２】中央の連結部２０の両縁部から延びるよう
にして、２つの延長部２２ａ，２２ｂが形成される。こ
れらの延長部２２ａ，２２ｂの先端部が合わせられ、そ
の先端部に重り２４が取付られる。また、第１の振動体
１２および第２の振動体１４の長手方向の中央部におい
て、これらの振動体１２，１４の連結部２０側とは反対
側の縁部に、支持部２６ａ，２６ｂが形成される。そし
て、これらの支持部２６ａ，２６ｂが支持される。これ
らの第１および第２の振動体１２，１４，連結部１６，
１８，２０，延長部２２ａ，２２ｂおよび支持部２６
ａ，２６ｂを形成するためには、支持部２６ａ，２６ｂ
となる凸部を有する矩形板状の金属板を準備し、この金
属板に逆向きのコ字状の切り込みを形成し、切り込みに
沿って連結部２０を基準として金属板を折り曲げ、延長
部２２ａ，２２ｂを形成すればよい。
にして、２つの延長部２２ａ，２２ｂが形成される。こ
れらの延長部２２ａ，２２ｂの先端部が合わせられ、そ
の先端部に重り２４が取付られる。また、第１の振動体
１２および第２の振動体１４の長手方向の中央部におい
て、これらの振動体１２，１４の連結部２０側とは反対
側の縁部に、支持部２６ａ，２６ｂが形成される。そし
て、これらの支持部２６ａ，２６ｂが支持される。これ
らの第１および第２の振動体１２，１４，連結部１６，
１８，２０，延長部２２ａ，２２ｂおよび支持部２６
ａ，２６ｂを形成するためには、支持部２６ａ，２６ｂ
となる凸部を有する矩形板状の金属板を準備し、この金
属板に逆向きのコ字状の切り込みを形成し、切り込みに
沿って連結部２０を基準として金属板を折り曲げ、延長
部２２ａ，２２ｂを形成すればよい。
【００１３】第１の振動体１２の一方面上には、第１の
圧電素子２８が形成される。また、第２の振動体１４の
一方面上には、第２の圧電素子３０が形成される。第１
の圧電素子２８は、たとえば圧電セラミックなどで形成
される圧電層３２を含む。圧電素子３２の一方面上に
は、全面に電極３４が形成される。さらに、圧電層３２
の他方面上には、分割された２つの電極３６ａ，３６ｂ
が形成される。そして、一方の電極３４が、第１の振動
体１２に接着される。このとき、分割された電極３６
ａ，３６ｂは、第１の振動体１２の長手方向の中央部を
境として、その両側に配置される。これらの電極３６
ａ，３６ｂが、信号の入出力部として用いられる。
圧電素子２８が形成される。また、第２の振動体１４の
一方面上には、第２の圧電素子３０が形成される。第１
の圧電素子２８は、たとえば圧電セラミックなどで形成
される圧電層３２を含む。圧電素子３２の一方面上に
は、全面に電極３４が形成される。さらに、圧電層３２
の他方面上には、分割された２つの電極３６ａ，３６ｂ
が形成される。そして、一方の電極３４が、第１の振動
体１２に接着される。このとき、分割された電極３６
ａ，３６ｂは、第１の振動体１２の長手方向の中央部を
境として、その両側に配置される。これらの電極３６
ａ，３６ｂが、信号の入出力部として用いられる。
【００１４】同様に、第２の振動体１４は圧電層３８を
含み、その一方面上には、全面に電極４０が形成され
る。さらに、圧電層３８の他方面上には、分割された２
つの電極４２ａ，４２ｂが形成される。これらの電極４
２ａ，４２ｂは、第２の振動体１４の長手方向の中央部
を境として、その両側に配置される。これらの電極４２
ａ，４２ｂが、信号の入出力部として用いられる。そし
て、第１の圧電素子２８の電極３６ａと第２の圧電素子
３０の電極４２ａが、これらの振動体１２，１４を振動
させるための駆動用として用いられる。また、第１の圧
電素子２８の電極３６ｂと第２の圧電素子３０の電極４
２ｂが、加速度に対応する信号を得るための検出用とし
て用いられる。
含み、その一方面上には、全面に電極４０が形成され
る。さらに、圧電層３８の他方面上には、分割された２
つの電極４２ａ，４２ｂが形成される。これらの電極４
２ａ，４２ｂは、第２の振動体１４の長手方向の中央部
を境として、その両側に配置される。これらの電極４２
ａ，４２ｂが、信号の入出力部として用いられる。そし
て、第１の圧電素子２８の電極３６ａと第２の圧電素子
３０の電極４２ａが、これらの振動体１２，１４を振動
させるための駆動用として用いられる。また、第１の圧
電素子２８の電極３６ｂと第２の圧電素子３０の電極４
２ｂが、加速度に対応する信号を得るための検出用とし
て用いられる。
【００１５】この加速度センサ１０では、図４に示すよ
うに、検出用の電極３６ｂ，４２ｂの出力信号が合成さ
れ、発振回路４４に入力される。発振回路４４は、交流
増幅回路４６と位相補正回路４８とを含む。そして、電
極３６ｂ，４２ｂからの出力信号が交流増幅回路４６に
入力され、増幅された信号が位相補正回路４８で位相補
正されて、駆動信号として電極３６ａ，４２ａに入力さ
れる。
うに、検出用の電極３６ｂ，４２ｂの出力信号が合成さ
れ、発振回路４４に入力される。発振回路４４は、交流
増幅回路４６と位相補正回路４８とを含む。そして、電
極３６ｂ，４２ｂからの出力信号が交流増幅回路４６に
入力され、増幅された信号が位相補正回路４８で位相補
正されて、駆動信号として電極３６ａ，４２ａに入力さ
れる。
【００１６】また、第１の圧電素子２８の電極３６ｂお
よび第２の圧電素子３０の電極４２ｂは、それぞれ差動
増幅回路５０の２つの入力端に接続される。差動増幅回
路５０は、同期検波回路５２に接続される。同期検波回
路５２では、差動増幅回路５０の出力信号が、発振回路
４４の位相補正回路４８の信号に同期して検波される。
同期検波回路５２は平滑回路５４に接続され、さらに平
滑回路５４は直流増幅回路５６に接続される。
よび第２の圧電素子３０の電極４２ｂは、それぞれ差動
増幅回路５０の２つの入力端に接続される。差動増幅回
路５０は、同期検波回路５２に接続される。同期検波回
路５２では、差動増幅回路５０の出力信号が、発振回路
４４の位相補正回路４８の信号に同期して検波される。
同期検波回路５２は平滑回路５４に接続され、さらに平
滑回路５４は直流増幅回路５６に接続される。
【００１７】この加速度センサ１０では、発振回路４４
によって、第１の圧電素子２８の電極３６ａおよび第２
の圧電素子３０の電極４２ａに駆動信号が与えられる。
それによって、２つの圧電素子２８，３０は同期して変
位し、第１の振動体１２および第２の振動体１４は長さ
振動する。第１および第２の振動体１２，１４の振動に
よって、電極３６ｂ，４２ｂ形成部分も振動し、これら
の電極３６ｂ，４２ｂから同じ信号が出力される。この
信号が合成され、発振回路４４に帰還される。また、差
動増幅回路５０ではこれらの信号が相殺され、差動増幅
回路５０からは信号が出力されない。そのため、直流増
幅回路５６の出力信号も０であり、加速度が加わってい
ないことがわかる。
によって、第１の圧電素子２８の電極３６ａおよび第２
の圧電素子３０の電極４２ａに駆動信号が与えられる。
それによって、２つの圧電素子２８，３０は同期して変
位し、第１の振動体１２および第２の振動体１４は長さ
振動する。第１および第２の振動体１２，１４の振動に
よって、電極３６ｂ，４２ｂ形成部分も振動し、これら
の電極３６ｂ，４２ｂから同じ信号が出力される。この
信号が合成され、発振回路４４に帰還される。また、差
動増幅回路５０ではこれらの信号が相殺され、差動増幅
回路５０からは信号が出力されない。そのため、直流増
幅回路５６の出力信号も０であり、加速度が加わってい
ないことがわかる。
【００１８】この状態で、図５の矢印に示すように、第
１の振動体１２側から第２の振動体１４側に向かって加
速度による力が加わると、重り２４によって、第１の振
動体１２および第２の振動体１４に力が加わる。それに
よって、第１の振動体１２および第２の振動体１４は、
互いに逆方向に屈曲する。この屈曲によって、第１の圧
電素子２８および第２の圧電素子３０から信号が出力さ
れるが、電極３６ｂ形成部分および電極４２ｂ形成部分
の屈曲状態は逆向きであるため、これらの電極３６ｂ，
４２ｂから逆極性の信号が出力される。そのため、差動
増幅回路５０からは、大きい出力信号が得られる。
１の振動体１２側から第２の振動体１４側に向かって加
速度による力が加わると、重り２４によって、第１の振
動体１２および第２の振動体１４に力が加わる。それに
よって、第１の振動体１２および第２の振動体１４は、
互いに逆方向に屈曲する。この屈曲によって、第１の圧
電素子２８および第２の圧電素子３０から信号が出力さ
れるが、電極３６ｂ形成部分および電極４２ｂ形成部分
の屈曲状態は逆向きであるため、これらの電極３６ｂ，
４２ｂから逆極性の信号が出力される。そのため、差動
増幅回路５０からは、大きい出力信号が得られる。
【００１９】差動増幅回路５０の出力信号は、同期検波
回路５２において、発振回路４４の位相補正回路４８の
信号に同期して検波される。この同期検波回路５２で
は、差動増幅回路５０の出力信号の正部分のみまたは負
部分のみ、または正負のいずれかを位相反転した両波が
検波される。検波された信号は平滑回路５４で平滑さ
れ、さらに直流増幅回路５６で増幅される。直流増幅回
路５６の出力信号は、第１および第２の振動体１２，１
４の屈曲量、すなわち加速度に対応した信号である。し
たがって、この出力信号を測定することによって、加わ
った加速度を検出することができる。また、加速度が逆
向きに加わった場合、第１および第２の振動体１２，１
４の屈曲方向は逆となるため、同期検波回路５２で検波
される信号の極性が変わり、直流増幅回路５６の出力信
号の極性も変わる。したがって、直流増幅回路５６の出
力信号の極性によって、加速度の方向を知ることができ
る。
回路５２において、発振回路４４の位相補正回路４８の
信号に同期して検波される。この同期検波回路５２で
は、差動増幅回路５０の出力信号の正部分のみまたは負
部分のみ、または正負のいずれかを位相反転した両波が
検波される。検波された信号は平滑回路５４で平滑さ
れ、さらに直流増幅回路５６で増幅される。直流増幅回
路５６の出力信号は、第１および第２の振動体１２，１
４の屈曲量、すなわち加速度に対応した信号である。し
たがって、この出力信号を測定することによって、加わ
った加速度を検出することができる。また、加速度が逆
向きに加わった場合、第１および第２の振動体１２，１
４の屈曲方向は逆となるため、同期検波回路５２で検波
される信号の極性が変わり、直流増幅回路５６の出力信
号の極性も変わる。したがって、直流増幅回路５６の出
力信号の極性によって、加速度の方向を知ることができ
る。
【００２０】この加速度センサ１０では、第１の振動体
１２および第２の振動体１４を振動させているため、第
１の圧電素子２８および第２の圧電素子３０から常に信
号が出力される。そのため、静止加重に対しても、それ
に対応した信号を出力させることができる。したがっ
て、この加速度センサ１０では、静止加重から加速度ま
でを検出することができる。
１２および第２の振動体１４を振動させているため、第
１の圧電素子２８および第２の圧電素子３０から常に信
号が出力される。そのため、静止加重に対しても、それ
に対応した信号を出力させることができる。したがっ
て、この加速度センサ１０では、静止加重から加速度ま
でを検出することができる。
【００２１】また、第１および第２の圧電素子２８，３
０は、第１および第２の振動体１２，１４の同じ側の面
に形成されているため、雰囲気温度が変化すると、熱膨
張係数の差によって、振動体１２，１４は同じ向きに湾
曲する。そのため、このような湾曲によって、電極３６
ｂ，４２ｂから出力される信号は同じであり、差動増幅
回路５０で相殺される。したがって、雰囲気温度の変化
による影響は小さく、誤差が小さくて、感度の良好な加
速度センサを得ることができる。
０は、第１および第２の振動体１２，１４の同じ側の面
に形成されているため、雰囲気温度が変化すると、熱膨
張係数の差によって、振動体１２，１４は同じ向きに湾
曲する。そのため、このような湾曲によって、電極３６
ｂ，４２ｂから出力される信号は同じであり、差動増幅
回路５０で相殺される。したがって、雰囲気温度の変化
による影響は小さく、誤差が小さくて、感度の良好な加
速度センサを得ることができる。
【００２２】なお、図４に示す回路では、電極３６ａ，
４２ａに駆動信号を与え、電極３６ｂ，４２ｂからの出
力信号を加速度検出用として用いたが、これらの関係を
逆にしてもよい。さらに、電極３６ａ，４２ｂに駆動信
号を与え、電極３６ｂ，４２ａからの出力信号を加速度
検出用として用いてもよい。また、図６に示すように、
第１の圧電素子２８の電極３６ａ，３６ｂは、第１の振
動体１２の幅方向の中央部を境として、その両側に配置
されてもよい。同様に、第２の圧電素子３０の電極４２
ａ，４２ｂは、第２の振動体１４の幅方向の中央部を境
として、その両側に配置されてもよい。この場合、たと
えば、外側の２つの電極３６ａ，４２ｂに駆動信号が与
えられ、内側の２つの電極３６ｂ，４２ａからの出力信
号が加速度検出用として用いられる。
４２ａに駆動信号を与え、電極３６ｂ，４２ｂからの出
力信号を加速度検出用として用いたが、これらの関係を
逆にしてもよい。さらに、電極３６ａ，４２ｂに駆動信
号を与え、電極３６ｂ，４２ａからの出力信号を加速度
検出用として用いてもよい。また、図６に示すように、
第１の圧電素子２８の電極３６ａ，３６ｂは、第１の振
動体１２の幅方向の中央部を境として、その両側に配置
されてもよい。同様に、第２の圧電素子３０の電極４２
ａ，４２ｂは、第２の振動体１４の幅方向の中央部を境
として、その両側に配置されてもよい。この場合、たと
えば、外側の２つの電極３６ａ，４２ｂに駆動信号が与
えられ、内側の２つの電極３６ｂ，４２ａからの出力信
号が加速度検出用として用いられる。
【００２３】また、図７に示すように、第１および第２
の振動体１２，１４の長手方向の中央部において、これ
らの振動体１２，１４の連結部２０側とは反対側の縁部
から延びるようにして、延長部５８ａ，５８ｂを形成し
てもよい。そして、これらの延長部５８ａ，５８ｂの間
に、重り２４が取り付けられる。この場合、中央部の連
結部２０から延びるようにして、支持部６０が形成され
る。この支持部６０としては、金属板に切り込みを形成
して折り曲げたものではなく、図７に示すような１つの
板状とすることもできる。このような構造でも、上述の
加速度センサと同様に、加速度が加わることによって、
第１および第２の振動体１２，１４を逆向きに屈曲させ
ることができる。
の振動体１２，１４の長手方向の中央部において、これ
らの振動体１２，１４の連結部２０側とは反対側の縁部
から延びるようにして、延長部５８ａ，５８ｂを形成し
てもよい。そして、これらの延長部５８ａ，５８ｂの間
に、重り２４が取り付けられる。この場合、中央部の連
結部２０から延びるようにして、支持部６０が形成され
る。この支持部６０としては、金属板に切り込みを形成
して折り曲げたものではなく、図７に示すような１つの
板状とすることもできる。このような構造でも、上述の
加速度センサと同様に、加速度が加わることによって、
第１および第２の振動体１２，１４を逆向きに屈曲させ
ることができる。
【００２４】さらに、図８に示すように、第１および第
２の振動体１２，１４の端部および連結部１６，１８の
端部に、折曲げ部６２を形成してもよい。このような折
曲げ部６２は、第１および第２の振動体１２，１４の端
部の変形を防止するための補強材として働く。そのた
め、第１および第２の振動体１２，１４には、加速度に
よる屈曲のみを発生させることができ、高精度の加速度
センサを得ることができる。
２の振動体１２，１４の端部および連結部１６，１８の
端部に、折曲げ部６２を形成してもよい。このような折
曲げ部６２は、第１および第２の振動体１２，１４の端
部の変形を防止するための補強材として働く。そのた
め、第１および第２の振動体１２，１４には、加速度に
よる屈曲のみを発生させることができ、高精度の加速度
センサを得ることができる。
【００２５】また、上述の加速度センサでは、それぞれ
の圧電素子の電極を分割することで２つの入出力部を形
成したが、２つの圧電素子を用いて入出力部としてもよ
い。この場合、第１の振動体１２に２つの圧電素子が形
成され、第２の振動体１４には２つの圧電素子が形成さ
れる。
の圧電素子の電極を分割することで２つの入出力部を形
成したが、２つの圧電素子を用いて入出力部としてもよ
い。この場合、第１の振動体１２に２つの圧電素子が形
成され、第２の振動体１４には２つの圧電素子が形成さ
れる。
【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。
ある。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であ
る。
る。
【図４】図１に示す加速度センサを使用するための回路
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】加速度が加わったときの加速度センサの状態を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】この発明の加速度センサの他の例を示す斜視図
である。
である。
【図７】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。
斜視図である。
【図８】この発明の加速度センサの別の例を示す斜視図
である。
である。
【図９】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。
る。
１０ 加速度センサ １２ 第１の振動体 １４ 第２の振動体 １６，１８ 連結部 ２０ 連結部 ２２ａ，２２ｂ 延長部 ２４ 重り ２６ａ，２６ｂ 支持部 ２８ 第１の圧電素子 ３０ 第２の圧電素子 ４４ 発振回路 ４６ 交流増幅回路 ４８ 位相補正回路 ５０ 差動増幅回路 ５２ 同期検波回路 ５４ 平滑回路 ５６ 直流増幅回路 ５８ａ，５８ｂ 延長部 ６０ 支持部 ６２ 折曲げ部
Claims (6)
- 【請求項１】 並べて配置された板状の第１および第２
の振動体、 前記第１および第２の振動体の両端および中央部の互い
に対向する縁部をそれぞれ連結するための連結部、 前記第１および第２の振動体のいずれも同じ側の面に形
成され、それぞれ２つの入出力部を有する第１および第
２の圧電素子、および前記第１および第２の振動体の中
央部に対応する位置に配置され、前記第１および第２の
振動体に加速度による慣性力を得るための重りを含み、 加速度によって前記第１および第２の振動体が逆向きに
変形するようにした、加速度センサ。 - 【請求項２】 前記第１の圧電素子の２つの入出力部
は、前記第１の振動体の長手方向の中央部を境としてそ
の両側に配置され、前記第２の圧電素子の２つの入出力
部は、前記第２の振動体の長手方向の中央部を境として
その両側に配置された、請求項１に記載の加速度セン
サ。 - 【請求項３】 前記第１の圧電素子の２つの入出力部
は、前記第１の振動体の幅方向の中央部を境としてその
両側に配置され、前記第２の圧電素子の２つの入出力部
は、前記第２の振動体の幅方向の中央部を境としてその
両側に配置された、請求項１に記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 前記第１および第２の振動体は、その長
手方向の中央部における連結部側とは反対側の縁部が支
持されてなるとともに、前記第１および第２の振動体の
中央部を連結する前記連結部から延びる延長部に前記重
りが取り付けられる、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の加速度センサ。 - 【請求項５】 前記第１および第２の振動体は、その中
央部を連結する前記連結部が支持されてなるとともに、
前記第１および第２の振動体の長手方向の中央部におけ
る連結部側とは反対側の縁部から延びる延長部に前記重
りが取り付けられる、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の加速度センサ。 - 【請求項６】 前記第１および第２の圧電素子のそれぞ
れおいて一方の入出力部を駆動用とし、他方の入出力部
を検出用とし、前記２つの検出用の入出力部からの出力
信号の和を帰還信号として前記２つの駆動用の入出力部
に駆動信号を与える発振回路を構成し、かつ前記２つの
検出用の入出力部からの出力信号の差を加速度検出信号
とした、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の加
速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02175696A JP3277794B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02175696A JP3277794B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196965A JPH09196965A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3277794B2 true JP3277794B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=12063914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02175696A Expired - Fee Related JP3277794B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277794B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000002714A (ja) * | 1998-04-13 | 2000-01-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電型加速度センサ、加速度検出方法、および圧電型加速度センサの製造方法 |
| JP2004053530A (ja) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 移動体の高精度姿勢検出方法及びその装置 |
| JP2005249446A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動型圧電加速度センサ |
| WO2006114832A1 (ja) * | 2005-04-06 | 2006-11-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 加速度センサ |
| DE112010003992T5 (de) | 2009-10-07 | 2013-04-18 | Nec Tokin Corporation | Piezoelektrischer beschleunigungssensor |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP02175696A patent/JP3277794B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09196965A (ja) | 1997-07-31 |
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