JP3401790B2 - 加速度センサ及びこの加速度センサを用いた加速度装置 - Google Patents

加速度センサ及びこの加速度センサを用いた加速度装置

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JP3401790B2 JP55654699A JP55654699A JP3401790B2 JP 3401790 B2 JP3401790 B2 JP 3401790B2 JP 55654699 A JP55654699 A JP 55654699A JP 55654699 A JP55654699 A JP 55654699A JP 3401790 B2 JP3401790 B2 JP 3401790B2
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acceleration
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幸治 野村
基幸 田路
佳宏 富田
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、圧電バイモルフ構造の加速度センサ及びこ
の加速度センサを用いた加速度装置に関する。
背景技術 近年、加速度センサ及びこれを用いた加速度装置は自
動車の姿勢制御や地震の検知等に用いられ、低周波の加
速度が精度良く検出できる信頼性に優れたものが要望さ
れている。
図22は従来の加速度装置の断面図である。この加速度
装置に用いられている加速度センサ5は、一対の矩形状
の圧電セラミック板3、4を分極軸が反転するように接
着剤を用いて張り合わせ、圧電セラミック板3、4のそ
れぞれの外面に外部電極6、7を設けた構造を有する。
加速度センサ5の一端は基台1の突起部2に導電性接着
剤を用いて固定され、ワイヤ8を介して外部電極6と信
号取出用ケーブル10とが接続されている。加速度センサ
5はキャップ9で覆われ、保護されている。
加速度センサ5は、加速度が加わると厚み方向に振動
し、変位の大きさに対応した電荷を発生する。この電荷
量を検出することにより、加速度が求められる。加速度
の検出感度は発生する電荷量と比例関係にある。感度
は、圧電セラミック板3、4の固定端から振動部分の先
端までの長さ、すなわち自由振動部分の長さL2に比例す
るため、長さL2を長くすることにより感度が上がる。し
かしながら、共振周波数が低下するため、検知可能な周
波数の上限が低下する。一方、長さL2をを短くすると、
検知可能な周波数の上限は高くなるものの、検出感度が
低下する。
低周波を検知するための従来の加速度装置において
は、加速度センサ5に電界効果型トランジスタおよび抵
抗器を接続し、出力インピーダンスを小さくしている。
そして、圧電セラミック板3、4と抵抗器とで低域カッ
トフィルタを構成している。圧電セラミック板3、4の
容量をC、抵抗器の抵抗値をRとしたとき、カットオフ
周波数fは次式で決定される。
f=1/2πRC したがって、低周波を検知するためには、圧電セラミッ
ク板の静電容量Cまたは抵抗値Rを大きくすることが必
要である。
しかしながら、抵抗値Rの大きな抵抗器を用いるとノ
イズを容易に吸収するため、低周波の加速度の検出が困
難になる。したがって、容量Cの大きな圧電セラミック
板が容易に得られることが必要である。
また、従来の加速度装置においては、加速度センサ5
の一端が突起部2に導電性接着剤を用いて固定されるた
め、検知特性に影響を及ぼす固定状態を一定条件下に保
持することが難しく、また長さL2のばらつきも大きい。
したがって、検知感度のばらつきが大きくなる。
本発明の1つの目的は、低周波の検知特性を向上させ
た加速度センサおよび加速度装置を提供するものであ
る。
本発明のもう1つの目的は、検知感度のばらつきを抑
えた加速度センサおよび加速度装置を提供するものであ
る。
発明の開示 本発明の加速度センサは、第1圧電板と、この第1圧
電板と接触し、分極軸が第1圧電板の分極軸と反転する
ように設けられ、長手方向における少なくとも一方の端
部の厚さが他の部分の厚さよりも厚い第2圧電板と、こ
の第2圧電板と第1圧電板との接触面に対向する第1圧
電板の主面に設けられた第1外部電極と、接触面に対向
する第2圧電板の主面に設けられた第2外部電極とを備
えたものである。その好ましい一例は、第2圧電板の長
手方向に平行な断面形状を略L字型形状としたものであ
る。
本発明の加速度装置は、上記本発明の加速度センサ
と、この加速度センサと電気的に接続されたソースフォ
ロワ回路と、加速度センサ及びソースフォロワ回路を搭
載するステムとを備えるものである。
この構成によれば、バイモルフ構造の圧電体における
自由振動部分と従来の突起部に対応する支持部とが一体
であるため、特性ばらつきが極めて小さい。また、静電
容量を大きくするために厚みを薄くしても壊れにくいた
め、容易に静電容量を大きくすることができ、より低周
波の加速度が検知できる。
図面の簡単な説明 図1(a)は本発明の実施例1における加速度センサ
の斜視図、図1(b)は図1(a)に示す加速度センサ
の外部電極に切欠を設けたものの斜視図、図2の図1
(a)に示す加速度センサを用いた加速度装置の分解斜
視図、図3はこの加速度装置の回路図である。
図4は本発明の実施例2における加速度装置の分解斜
視図である。
図5は本発明の実施例3における加速度センサの斜視
図、図6は図5に示す加速度センサを用いた加速度装置
の分解斜視図である。
図7は本発明の実施例4における加速度装置の分解斜
視図である。
図8は本発明の実施例5における加速度装置の分解斜
視図、図9はこの加速度装置の回路図、図10(a)はこ
の加速度装置に用いられる基板の斜視図、図10(b)は
この基板の上面図、図10(c)はこの基板の断面図、図
11(a)はこの基板の変形例の斜視図、図11(b)はこ
の基板の上面図である。
図12は本発明の実施例6における加速度装置の斜視
図、図13(a)はこの加速度装置に用いられる基板の斜
視図、図10(b)はこの基板の上面図、図10(c)はこ
の基板の断面図、図14(a)はこの加速度装置に用いら
れる加速度センサの断面図、図14(b)はこの加速度セ
ンサの斜視図である。
図15は本発明の実施例7における加速度装置の分解斜
視図、図16はこの加速度装置のソースフォロワ回路図、
図17はこの加速度装置を内蔵する筐体を設けた加速度検
出装置の外観斜視図、図18はこの加速度検出装置の分解
斜視図、図19はこの加速度検出装置の断面図、図20はこ
の加速度検出装置の回路図である。
図21は本発明の実施例8における加速度装置の分解斜
視図である。
図22は従来の加速度装置の断面図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明の実施例について、図面を参照しながら、以下
に説明する。
(実施例1) 図1(a)に示す加速度センサは、矩形状の第1圧電
板11と断面形状が略L字型形状の第2圧電板12とを直接
接合法により貼り合わせたバイモルフ構造を有する。第
1及び第2圧電板11、12はLiNbO3、LiTaO3等の単結晶圧
電体からなり、両者の分極軸が接合面(分極反転界面)
で互いに反転するように貼り合わされている。なお、必
要に応じて、両者の分極軸が接合面で互いに平行となる
ように貼り合わされていてもよい。加速度センサは、第
1及び第2圧電板11、12を貼り合わせた後、第2圧電板
12の一部を研削加工で除去して支持部15を形成すること
により、略L字型状に仕上げられている。そして、第1
及び第2圧電板11、12の主表面にそれぞれ第1及び第2
外部電極13、14を形成している。この加速度センサの最
大感度方向は、第1及び第2圧電板11、12の厚さ方向で
ある。
この構成によれば、圧電板同士が直接接合法により貼
り合わせられているため、機械的強度が強く、耐熱性に
も優れる。また自由振動部分の長さが研削加工により精
度良く定められるため、また自由振動部分と支持部15と
が一体であるため、特性ばらつきの極めて小さい加速度
センサが得られる。さらに、支持部15が第1及び第2圧
電板11、12と一体の構成であるため、静電容量を大きく
するために厚みを薄くしても組立時に壊れにくい。した
がって、容易に静電容量を大きくすることができ、より
低周波の加速度が検知できる。
なお、支持部15の厚さは、自由振動部分の厚さの4倍
以上であることが好ましい。この構成により、支持部15
の曲げ剛性が自由振動部分よりも極めて大きくなり、支
持部15の固定状態のばらつきによる特性ばらつきが抑え
られる。
また、加速度の検知量等を調整するため、図1(b)
に示すように、支持部15の上方の第1外部電極13に幅方
向に平行な切欠13aを設けてもよい。これにより、感度
ばらつきを少なくすることができる。
次に、この加速度センサを用いた加速度装置ついて、
図2、図3を参照しながら説明する。
ステム16は、上面から下面に突出する第1、第2、第
3の接続端子17、18、19及び上面に基板21を備えてい
る。基板21の上面には、所定位置に第1配線パターン2
2、第2配線パターン23、樹脂層(図示せず)を介して
チップ型角形抵抗器等の抵抗器24がそれぞれ設けられて
いる。第1配線パターン22の上面には、導電性樹脂層
(図示せず)を介して上述の略L字型形状の加速度セン
サ25が取り付けられ、第2配線パターン23の上面には、
導電性樹脂層(図示せず)を介して電解効果型トランジ
スタ等のトランジスタ26が取り付けられている。
トランジスタ26のソース電極27は第3接続端子19と、
ドレイン電極28は第2接続端子18と、それぞれ第1及び
第2ワイヤ31、32を介して電気的に接続されている。ま
た、第2配線パターン23は、加速度センサ25の第1外部
電極13及び抵抗器24の一方の側面電極とそれぞれ第3及
び第4ワイヤ33、34を介して電気的に接続されている。
また、抵抗器24の他方の側面電極は第1配線パターン22
と第5ワイヤ35を介して電気的に接続されている。さら
に第1配線パターン22は、第6ワイヤ36により第1接続
端子17と電気的に接続されている。このように、抵抗器
24、加速度センサ25及びトランジスタ26と、これらと電
気的に接続する第1、第2配線パターン22、23とから、
センサユニットが構成されている。そして、センサユニ
ットを覆うように、キャップ20がステム16に取り付けら
れている。
上記加速度センサを組込んだこの加速度装置は、特性
ばらつきが極めて小さく、また低周波の加速度の検出が
可能である。さらに、キャップ20でセンサユニットを覆
っているため、従来よりも抵抗値の大きい抵抗器を使用
することができ、より低周波の加速度が検知できる。
なお、接続用のワイヤ、特に加速度センサ25の第1外
部電極13に接続される第3ワイヤ33は、ワイヤの振動が
加速度センサ25に与える悪影響を防止するため、柔らか
い材質からなることが好ましい。
(実施例2) 図4に示すように、ステム41は、上面から下面に突出
する第1、第2、第3、第4、第5の接続端子42、43、
44、45、46を、上面に基板50を備えている。基板50の上
面には、所定位置に少なくとも抵抗器、加速度センサ、
トランジスタ、配線パターンをそれぞれ有する第1、第
2、第3の加速度センサユニット51、52、53が設けられ
ている。加速度センサの構成は、実施例1で説明したも
のと同様である。
第1センサユニット51に搭載された第1加速度センサ
54は、下方を第2圧電板の突出方向とするように、配置
されている。第1センサユニット51の最大感度方向は、
基板50の上下面に垂直な方向である。
第2センサユニット52に搭載された第2加速度センサ
55は、側面が基板50と平行になるように支持部が基板に
取り付けられている。ただし、第2加速度センサ55にお
ける長手部分の側面が基板50と接触しないように、基板
50に第1凹部57が設けられている。第2センサユニット
52の最大感度方向は、第1センサユニット51の最大感度
方向と直交する方向である。
第3センサユニット53に搭載された第3加速度センサ
56は、第2加速度センサ55の場合と同様に、側面が基板
50と平行になるように配置され、かつ長手部分が基板50
と接触しないように、基板50に第2凹部58を設けてい
る。ただし、第3加速度センサ56は、その最大感度方向
が第2加速度センサ55の最大感度方向と直交するように
配置されている。
第1センサユニット51は、第1接続端子42、第2接続
端子43、第2センサユニット52とワイヤにより電気的に
接続されている。第2センサユニット52は、第2接続端
子43、第1センサユニット51、第3接続端子44とワイヤ
により電気的に接続されている。第3センサユニット53
は、第4接続端子45と、第5接続端子46、第1センサユ
ニット51とワイヤにより電気的に接続されている。
第1、第2、第3のセンサユニット51、52、53は、キ
ャップ40により覆われて保護されている。
この構成の加速度装置では、直交3軸の加速度をそれ
ぞれ独立して検知することができる。なお、本実施例で
はセンサユニットを3つ設けたが、得たい加速度信号が
2つの場合は、センサユニットは2つでよい。
(実施例3) 図5に示す加速度センサは、第1圧電板61と第2圧電
板62との接合面を傾斜させ、傾斜した主表面に第1及び
第2の外部電極63、64を設けている点で、実施例1の加
速度センサと相違する。それ以外の構成については、支
持部65を設けている点など、実施例1の加速度センサと
同様の構成であり、詳細な説明は省略する。この両圧電
板61、62の接合面である傾斜面の傾斜角度を略45度とす
ることにより、最大感度方向も45度方向になる。なお、
傾斜角度が略45度である加速度センサを用いることによ
り、2つの加速度センサで3直交3軸の加速度を検知す
ることができ、構成部品数が少なくなる。
この傾斜面を有する加速度センサを用いた加速度装置
について、図6を参照しながら説明する。
ステム65は、上面から下面に突出する第1、第2、第
3、第4の接続端子66、67、68、69を、上面に基板70を
備えている。基板70には、所定位置に少なくとも抵抗
器、加速度センサ、トランジスタ、配線パターンを配置
した第1および第2のセンサユニット71、72が設けられ
ている。第1センサユニット71に搭載された第1加速度
センサ73は、上述した傾斜面を有するものである。第2
センサユニット72に搭載された第2加速度センサ74は、
実施例1に示す加速度センサと同様のものである。ただ
し、第2加速度センサ74は、第2センサユニット72の最
大感度方向が無感度方向と一致するように配置されてい
る。
第2センサユニット72は、第2、第3、第4の接続端
子67、68、69、第1センサユニット71と電気的に接続さ
れている。また、第1センサユニット71は、第1接続端
子66、第4接続端子69、第2センサユニット72と電気的
に接続されている。
第1、第2センサユニット71、72を覆うようにキャッ
プ60がステム65に取り付けられている。
この加速度装置は、傾斜面を有する加速度センサを傾
斜面のない加速度センサと共に用いて無感度方向と直交
させる構成を持ち、2つの加速度センサで3直交3軸の
加速度を検知することができる。特に、第1の加速度セ
ンサの最大感度方向を地震の縦波方向と一致させること
により、地震を精度よく検知できる。
(実施例4) 図7に示す加速度装置は、図6に示す第2加速度セン
サ74の代わりに傾斜面を有する第2加速度センサ75を用
いたものであり、加速度センサ75以外の構成は、図6に
示す加速度装置と同様である。このように傾斜面を有す
る加速度センサ73、75を、その最高感度方向が互いに直
交するように配置することにより、2つの加速度センサ
で直交3軸の加速度、あるいは直交3軸の加速度とその
方向とを検知することができる。
(実施例5) 図8に示す加速度装置では、ステム1の上面に基板81
が配置され、この基板81には第1、第2、第3の加速度
センサ91、92、93をそれぞれ所定位置に配置する第1、
第2、第3の凹部82、83、84が設けられている。これら
の凹部82、83、84には、図10に示すように、一方の内側
面に加速度センサを所定位置に保持する段部85が、ま
た、底面の中心軸から段部85側とは反対側に偏心した位
置に貫通孔86がそれぞれ設けられている。第1凹部82の
段部85側直近の底面、第2凹部83および第3凹部84の段
部85直上および基板81の所定の位置に、グランド電極87
が設けられている。さらに、凹部82、83、84の段部85側
の基板81の上面近傍にゲート電極88が設けられ、基板81
の所定の位置にソース電極89が設けられている。グラン
ド電極87、ゲート電極88およびソース電極89は、基板81
の内部で結線されている。
第1、第2、第3の凹部82、83、84内には、実施例1
に示す略L字型の加速度センサと同様の第1、第2、第
3の加速度センサ91、92、93がそれぞれ配置されてい
る。第1凹部82内には、第1加速度センサ91を、長手部
91aにおける外部電極91bが基板81の上面と同一または上
下する面となるように配置する。第2凹部83内には、第
2加速度センサ92の側面である長手部92aの外部電極92b
を基板81の上面から突出するように、第2加速度センサ
92の側面を第2凹部83の段部85の上面に配置する。第3
凹部84内には、第3加速度センサ部93の側面である長手
部93aの外部電極93b(図示せず)を基板81の上面から突
出するように、第3加速度センサ93の側面を第3凹部84
の段部85の上面に配置する。これらの加速度センサ91、
92、93の各凹部82、83、84への配置は、それぞれの凹部
の貫通孔86からピン等を挿通して行う。またこれらの加
速度センサ91、92、93は、最大感度方向が互いに直交す
る方向に配置している。
基板81の所定位置に抵抗器94を配置し、またゲート電
極88と電気的に接続するように電解効果型トランジスタ
95を配置している。各加速度センサ91、92、93の長手部
の外部電極は、ゲート電極88、抵抗器94および電解効果
型トランジスタ95等と、AuまたはAl等のワイヤ96及びは
んだあるいは導電性樹脂等の接続層97により結線されて
いる。これにより、図9に示す所望のソースフォロワ回
路が構成されている。さらにこの回路は、ステム78から
導出した取出用電極79に電気的に接続される。そして、
基板81を封止するように、ステム78にキャップ80が取り
付けられる。
このように基板81に凹部82、83、84を設けて各加速度
センサ91、92、93を配置する構成により、小さな低周波
加速度も精度よく検知できる。また、凹部82、83、84に
貫通孔86を設けたことにより、各加速度センサ91、92、
93を配置するときの作業性が向上する。
なお、第1、第2、第3の凹部82、83、84は、図11に
示すように、加速度センサ(図示せず)の形状に合わせ
た窪部90とすることが好ましい。これにより、加速度セ
ンサの配置をより正確に行うことができる。
本実施例では加速度センサの数が3個の場合に付いて
説明したが、必要により2個でも、また4個以上であっ
てもよい。
(実施例6) 図12に示す加速度装置は、ステム98の上面に、後述す
る加速度センサ121を複数個装着する基板111を有する。
この基板111は、図13に示すように、加速度センサを所
定位置に配置する第1、第2、第3の凹部112、113、11
4を備えている。これらの凹部112、113、114は、対向す
る内側面に、加速度センサを所定位置に保持する一対の
段部115を備えている。第1凹部112の段部115の上面、
第2凹部113および第3凹部114の段部115の直上および
基板111の所定位置に、グランド電極117が設けられてい
る。さらに、各凹部112、113、114の段部115側の基板11
1の上面近傍に、ゲート電極118が設けられ、基板111の
所定位置にソース電極119が設けられている。これらグ
ランド電極117、ゲート電極118およびソース電極119
は、基板111の内部で結線されている。
第1、第2、第3の凹部112、113、114内には、図14
に示す変形U字型の加速度センサ121が配置されてい
る。この加速度センサ121は、LiNbO3、LiTaO3等の単結
晶圧電体を、分極反転界面122で分極軸が互いに反転す
るように直接接合により貼り合わせた後、研削加工によ
り長手方向の一面を切り欠いて高さ方向を支持部123、
長手方向を長手部124とし、高さ方向の上下面に外部電
極125を形成し、高さ方向が最大感度方向となるように
したものである。
第1凹部112内には、第1加速度センサ101を長手部の
外部電極が基板111の上面と同一または上下する面とな
るように配置する。第2凹部113内には、第2加速度セ
ンサ102の側面である長手部の外部電極を基板111の上面
から突出するように、第2加速度センサ102の側面を第
2凹部113の段部115の上面に配置する。第3凹部114内
には、第3加速度センサ103の側面である長手部の外部
電極を基板111の上面から突出するように、第3加速度
センサ103の側面を第3凹部114の段部115の上面に配置
する。これらの第1、第2、第3の加速度センサ101、1
02、103は、最大感度方向が互いに直交する方向に配置
されている。
基板111の所定位置に抵抗器104を配置し、ゲート電極
118と電気的に接続するように電解効果型トランジスタ1
05を配置している。加速度センサ101、102、103の長手
方向の外部電極は、ゲート電極118、抵抗器104および電
解効果型トランジスタ105等と、AuまたはAl等のワイヤ1
06及びはんだあるいは導電性樹脂等の接続層107により
結線され、図9に示す回路と同様の所望の回路が構成さ
れる。そしてこの回路は、ステム98から導出した取出用
電極99に電気的に接続される。さらに、基板111を封止
するように、ステム98にキャップ100が取り付けられ
る。
このように変形U字型の加速度センサを用いた加速度
装置においても、小さな低周波加速度を精度よく検知す
ることができる。
(実施例7) 図15に示す加速度装置において、加速度センサ201
は、実施例1に示す加速度センサと同様のバイモルフ構
造のセンサである。ステム211上には、加速度センサ20
1、外部電極が上面の両端に設けられた抵抗器212、片面
を導体で覆った台座213が固定されている。この台座213
上にはベアチップタイプの電界効果型トランジスタ214
が搭載され、台座213の導体とトランジスタ214のゲート
電極とが導電性接着剤を介して固定されている。台座21
3と抵抗器212との間、台座213と加速度センサ201の外部
電極との間、抵抗器212とステム211との間が、ワイヤボ
ンディグによりそれぞれ電気的に接続されている。さら
に、トランジスタ214のドレイン電極とステム211の接続
端子211aとの間、トランジスタ214のソース電極とステ
ム211の接続端子リード211bとの間が、ワイヤーボンデ
ィングにより接続されている。そして、円筒状のキャッ
プ210がステム211に抵抗溶接により固定されている。な
お、加速度センサの201の出力インピーダンスを小さく
するため、図16に示すように、電界効果型トランジスタ
214と抵抗器212とからなるソースフォロワ回路が構成さ
れている。この構成により、検知可能な周波数の上限が
高くて検知感度優れた加速度装置が得られる。
次に、この加速度装置に増幅回路等を加えた加速度検
出装置について、図17〜図20を参照しながら説明する。
加速度装置209は、筐体215の取付用ねじ216と同一軸上
に設けられた円筒状の筐体凹部217に、キャップ210を下
側にして落としこまれ、接着剤等でキャップ210の外周
全部が凹部217に固定される。この凹部217は、キャップ
210が収納されるように、キャップ210の外径よりもやや
大きな内径を有し、キャップ210とほぼ同じ深さを有す
る。加速度装置209は、柔らかいワイヤ220を介して増幅
回路219に接続され、増幅回路219は信号取出用のケーブ
ル218に接続されている。そして樹脂202が、加速度装置
209、ワイヤ220、増幅回路219及びケーブル218の先端部
分を覆うように、筐体215内に注入される。
この加速度検出装置においては、加速度装置209が筐
体215の取付用ねじ216と同一軸上に設けられ、またキャ
ップ210とほぼ同じ形状の凹部217に収納されているた
め、検出する加速度が最も効率よく加速度センサに伝達
される。
加速度装置209は、柔らかいワイヤ220を介して増幅回
路219に接続されているため、増幅回路219の共振が加速
度装置209に伝達されにくく、この共振による悪影響が
加速度装置に及ばない。
さらに、樹脂202によって増幅回路219等が筐体215に
固定されるため、振動による破壊が防がれ、信頼性の向
上が図れる。
(実施例8) 図21に示す加速度装置では、有底筒型の金属ケース22
1の底面に、第1及び第2の配線パターン(図示せ
ず)、樹脂層を介してチップ型角形抵抗器等の抵抗器22
4がそれぞれ設けられている。第1配線パターンの上面
には、導電性樹脂層を介して実施例1に示した加速度セ
ンサと同様の略L字型形状の加速度センサ225が取り付
けられ、第2配線パターンの上面には、導電性樹脂層を
介して電解効果型トランジスタ等のトランジスタ226が
取り付けられている。抵抗器224、トランジスタ226、加
速度センサはソースフォロワ回路を構成するように電気
的に接続され、さらにソースフォロワ回路は接続端子に
接続されている。そして、ゲース221の開口部は、上面
外周に設けた金属リング227を介して平板状のキャップ2
30により蓋されている。
この構成により、より小型で、低周波の加速度の検出
が可能な加速度装置が実現される。
産業上の利用可能性 本発明の加速度センサ及び加速度装置は、従来品より
も検知特性のばらつきが小さいものであり、また低周波
加速度を精度よく検知することができるものであり、産
業上の利用価値が極めて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 佳宏 大阪府大阪市都島区友渕町1―5―8― 410 (56)参考文献 特開 平10−96742(JP,A) 特開 平9−243656(JP,A) 特開 平9−26433(JP,A) 特開 平9−54111(JP,A) 特開 平7−244066(JP,A) 米国特許5452612(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/09 H01L 41/04 - 41/09

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1圧電板と、この第1圧電板と接触し、
    分極軸が前記第1圧電板の分極軸と反転または平行とな
    るように設けられ、長手方向における少なくとも一方の
    端部の厚さが他の部分の厚さよりも厚い第2圧電板と、
    この第2圧電板と前記第1圧電板との接触面に対向する
    前記第1圧電板の主面に設けられた第1外部電極と、前
    記接触面に対向する前記第2圧電板の主面に設けられた
    第2外部電極とを備えた加速度センサ。
  2. 【請求項2】長手方向に平行な断面形状が略L字型形状
    である請求の範囲第1項記載の加速度センサ。
  3. 【請求項3】長手方向に平行な断面形状が変形U字型形
    状である請求の範囲第1項記載の加速度センサ。
  4. 【請求項4】第1圧電板と第2圧電板との接触面が傾斜
    した請求の範囲第1項記載の加速度センサ。
  5. 【請求項5】接触面の傾斜角度が45度である請求の範囲
    第4項記載の加速度センサ。
  6. 【請求項6】第1圧電板と第2圧電板とが直接接合によ
    り貼り合わされた請求の範囲第1項記載の加速度セン
    サ。
  7. 【請求項7】端部の厚さが他の部分の厚さよりも4倍以
    上厚い請求の範囲第1項記載の加速度センサ。
  8. 【請求項8】第1外部電極に切欠を設けた請求の範囲第
    1項記載の加速度センサ。
  9. 【請求項9】加速度センサと、この加速度センサと電気
    的に接続されたソースフォロワ回路と、前記加速度セン
    サ及び前記ソースフォロワ回路を搭載するステムとを備
    え、前記加速度センサが、第1圧電板と、この第1圧電
    板と接触し、分極軸が前記第1圧電板の分極軸と反転す
    るように設けられ、長手方向における少なくとも一方の
    端部の厚さが他の部分の厚さよりも厚い第2圧電板と、
    この第2圧電板と前記第1圧電板との接触面に対向する
    前記第1圧電板の主面に設けられた第1外部電極と、前
    記接触面に対向する前記第2圧電板の主面に設けられた
    第2外部電極とからなる加速度装置。
  10. 【請求項10】加速度センサ及びソースフォロワ回路が
    ステム上に設けた基板の上に配置され、前記ソースフォ
    ロワ回路が抵抗器とトランジスタとからなる請求の範囲
    第9項記載の加速度装置。
  11. 【請求項11】最大感度方向が互いに直交する少なくと
    も2個以上の加速度センサを備えた請求の範囲第9項記
    載の加速度装置。
  12. 【請求項12】最大感度方向が互いに異なる少なくとも
    2個以上の加速度センサを備えた請求の範囲第9項記載
    の加速度装置。
  13. 【請求項13】長手方向に平行な断面形状が略L字型形
    状である第1及び第2の加速度センサを備え、前記第1
    加速度センサの第1圧電板と第2圧電板との接触面が水
    平であり、前記第2加速度センサの第1圧電板と第2圧
    電板との接触面が傾斜している請求の範囲第9項記載の
    加速度装置。
  14. 【請求項14】長手方向に平行な断面形状が略L字型形
    状である第1及び第2の加速度センサを備え、前記第1
    及び第2の加速度センサの第1圧電板と第2圧電板との
    接触面が傾斜している請求の範囲第9項記載の加速度装
    置。
  15. 【請求項15】ステム上に基板を設け、前記基板に設け
    た凹部に加速度センサを配置した請求の範囲第9項記載
    の加速度装置。
  16. 【請求項16】加速度センサの長手部分を凹部上方に配
    置した請求の範囲第15項記載の加速度装置。
  17. 【請求項17】加速度センサの長手部分及び支持部を凹
    部に配置した請求の範囲第15項記載の加速度装置。
  18. 【請求項18】凹部に加速度センサの支持部を支持する
    段部を設けた請求の範囲第17項記載の加速度装置。
  19. 【請求項19】段部に、加速度センサの支持部の形状に
    合わせた窪みを設けた請求の範囲第18項記載の加速度装
    置。
  20. 【請求項20】凹部内に貫通孔を設けた請求の範囲第17
    項記載の加速度装置。
  21. 【請求項21】さらに、基板を覆うようにステムと固定
    されたキャップを備えた請求の範囲第10項記載の加速度
    装置。
  22. 【請求項22】さらに、加速度センサ及びソースフォロ
    ワ回路からなるセンサユニットを収納するようにステム
    と固定されたキャップと、前記センサユニットからの信
    号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の信号を取出す
    ケーブルと、前記センサユニット及び前記増幅回路を収
    納する筐体とを備えた請求の範囲第9項記載の加速度装
    置。
  23. 【請求項23】筐体の内部を樹脂で埋めた請求の範囲第
    22項記載の加速度装置。
  24. 【請求項24】ソースフォロワ回路が抵抗器とトランジ
    スタとからなり、加速度センサが前記トランジスタとワ
    イヤで接続されている請求の範囲第22項記載の加速度装
    置。
  25. 【請求項25】ステムが、筐体に設けた取付用ねじと同
    一軸上に配置された請求の範囲第22項記載の加速度装
    置。
  26. 【請求項26】キャップが円筒形状からなり、深さが前
    記キャップの高さとほぼ同じで内径が前記キャップの外
    径よりもやや大きい円筒形状の凹部を筐体に設け、前記
    キャップが前記凹部に固定された請求の範囲第22項記載
    の加速度装置。
  27. 【請求項27】ステムと増幅回路とがワイヤで接続され
    ている請求の範囲第22項記載の加速度装置。
  28. 【請求項28】加速度センサと、この加速度センサと電
    気的に接続されたソースフォロワ回路と、前記加速度セ
    ンサ及び前記ソースフォロワ回路を収納する有底筒型の
    ケースと、このケースの開口部の外周に設けた金属リン
    グと、この金属リングを介して前記開口部を覆う蓋とを
    備え、前記加速度センサが、第1圧電板と、この第1圧
    電板と接触し、分極軸が前記第1圧電板の分極軸と反転
    または平行となるように設けられ、長手方向における少
    なくとも一方の端部の厚さが他の部分の厚さよりも厚い
    第2圧電板と、この第2圧電板と前記第1圧電板との接
    触面に対向する前記第1圧電板の主面に設けられた第1
    外部電極と、前記接触面に対向する前記第2圧電板の主
    面に設けられた第2外部電極とからなる加速度装置。
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6739729B1 (en) * 2000-06-27 2004-05-25 The Boeing Company Composite backed prestressed mirror for solar facet
US6629462B2 (en) * 2000-07-24 2003-10-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acceleration sensor, an acceleration detection apparatus, and a positioning device
US6777856B2 (en) * 2001-08-02 2004-08-17 Kistler Holding Ag Crystal element for piezo sensors
TW546477B (en) * 2001-08-09 2003-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Drop impact determination system and acceleration sensing element used in the drop impact determination system
US6771007B2 (en) * 2002-04-17 2004-08-03 The Boeing Company Vibration induced perpetual energy resource
US6858970B2 (en) * 2002-10-21 2005-02-22 The Boeing Company Multi-frequency piezoelectric energy harvester
US6894460B2 (en) 2003-01-09 2005-05-17 The Boeing Company High efficiency passive piezo energy harvesting apparatus
EP1595149B1 (en) * 2003-02-07 2007-06-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for determining a value that is representative of accelerations as well as an ergometer
US6994762B2 (en) * 2003-02-10 2006-02-07 The Boeing Company Single crystal piezo (SCP) apparatus and method of forming same
US20050119052A1 (en) * 2003-09-15 2005-06-02 Russell Glen K. Player specific network
JP2006214898A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Seiko Epson Corp 圧電デバイス及び電子機器
US7510150B2 (en) * 2005-09-28 2009-03-31 The Boeing Company Energy recovery apparatus and method
EP1979784B1 (en) 2006-01-31 2010-01-20 Casio Computer Co., Ltd. Liquid crystal display apparatus using an electric field substantially parallel to the substrate surfaces
JPWO2008093680A1 (ja) * 2007-01-29 2010-05-20 京セラ株式会社 加速度センサ
JP2009053141A (ja) * 2007-08-29 2009-03-12 Yokohama Rubber Co Ltd:The 加速度センサモジュール
TWI404932B (zh) * 2009-07-15 2013-08-11 Univ Southern Taiwan Tech 三軸加速度計之核心控制模組
US9297915B2 (en) 2010-09-22 2016-03-29 National University Of Singapore Vibration detector and method
US20130247662A1 (en) * 2010-12-08 2013-09-26 Microfine Materials Technologies Pte Ltd High-performance bending accelerometer
KR101366066B1 (ko) * 2012-07-31 2014-02-25 주식회사 에이엠씨에너지 압전 하베스팅 시스템
US8935038B2 (en) * 2013-03-15 2015-01-13 Bosch Automotive Service Solutions Llc Vibration analyzer for vehicle diagnostics
WO2015100170A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 Drexel University Piezoelectric plate sensor and uses thereof
WO2018131234A1 (ja) * 2017-01-16 2018-07-19 株式会社村田製作所 ピエゾ抵抗素子、力学量検知センサおよびマイクロフォン
JP7104946B2 (ja) * 2018-04-09 2022-07-22 多摩川精機株式会社 振動センサ、振動センサユニット、および検出軸構成変更方法
US11422273B2 (en) 2018-09-05 2022-08-23 Pgs Geophysical As Sensor housing and spacer carrier assembly
WO2021229932A1 (ja) * 2020-05-12 2021-11-18 株式会社村田製作所 加速度検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4494409A (en) * 1981-05-29 1985-01-22 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Engine vibration sensor
JPH0196742A (ja) * 1987-10-09 1989-04-14 Hitachi Ltd オンラインテスト方式
DE69226519T2 (de) 1991-12-23 1999-02-04 Atochem North America Elf Beschleunigungsmesser mit mehreren schwingungstypen
US5471887A (en) 1994-02-01 1995-12-05 The Whitaker Corporation Removable sensor assembly
JPH0954111A (ja) 1995-08-17 1997-02-25 Tdk Corp 圧電センサ
US6098460A (en) * 1995-10-09 2000-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acceleration sensor and shock detecting device using the same
JPH1096742A (ja) 1995-10-09 1998-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 加速度センサ及びその製造方法、並びに加速度センサを利用した衝撃検知機器
JP3428803B2 (ja) 1996-03-06 2003-07-22 松下電器産業株式会社 加速度センサ及びその製造方法
JP3106970B2 (ja) 1996-08-08 2000-11-06 株式会社村田製作所 加速度センサ
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

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