JP3982564B2

JP3982564B2 - モノリシック加速度計量トランスデューサ

Info

Publication number: JP3982564B2
Application number: JP51317197A
Authority: JP
Inventors: トラオンオリヴィエル; ドニジャニョー; セルジュミュレ
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2016-09-23
Also published as: FR2739190B1; CA2233374C; CA2233374A1; AU7134296A; IL123418A0; WO1997012249A1; EA000375B1; GR3032773T3; FR2739190A1; CN1075891C; CN1197513A; EP0852726A1; ES2140134T3; KR100432190B1; EA199800338A1; DE69605680D1; KR19990044408A; JPH11512816A; DE69605680T2; IL123418A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定部と、移動体部と、２つの端の一方が該移動体部に固定された共振子とを備えているモノリシック加速度計量トランスデューサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランスデューサは、例えば差動出力加速度計に用途がある。特に、本発明は、低コストの小型加速度計を提供するものであり、例えば航空機及びヘリコプタのナビゲーションに、ミサイルの誘導に、及び陸上車両のアクティブサスペンションに用いることができる。
【０００３】
本発明のトランスデューサの感応部材（member）を構成する共振子は、圧電材料の曲げ又は捻れ振動ブレードであるのが好ましい。慣性体を構成する移動体部が加速にさらされる際に、ブレードの振動周波数は、ブレードに縦方向に及ぼされる伸張又は圧縮力に高感応となる。ブレードの伸張又は圧縮は電気信号に変換され、該信号は、振動ブレードによって支持され且つ例えばオシレータ回路に接続された電極によってピックアップされる。信号は、オシレータ回路の出力部から出力され、信号の周波数変化は、加速度の変化を表している。
【０００４】
アナログ出力（例えば電圧）の従来の加速度計量センサと比較して、周波数出力の加速度計は、周波数がデジタル形式で容易に処理されるために、潜在的に高い性能の利点を有する。
【０００５】
他の重要な特徴は、トランスデューサのモノリシック性であり、構成部品を一緒に組み立てる処理は、非モノリシックトランスデューサの主な限界を一般に構成するので、化学成形によって比較的低コストに組み立てられる小型加速度計は、良好な性能を促進する。
【０００６】
モノリシックトランスデューサを組み立てるために最も頻繁に用いられる材料は水晶及びシリコンであり、それらの機械特性の優れた安定性について高く評価されている。
【０００７】
仏国特許出願第2,685,964号の記載によれば、図１に表された加速度計ＣＡ’の本体はモノリシックであり、水晶のような圧電水晶の化学成形によって得られる。加速度計ＣＡ’の本体は一般に平行六面体であり、基部ｂａに固定された固定体部１と、移動体部２と、２つの振動ブレード３₁及び３₂と、２つの可撓ヒンジ４４₁及び４４₂とを備えている。加速度計の本体ＣＡ’は、中央の縦軸ｚ’ｚに対して対称である。
【０００８】
ブレード３₁は、小さい矩形状断面を有する梁であり、その曲げ振動は、反対極性の２つの金属電極３４₁及び３４₂によって圧電的に励起される。これら電極は、フォトリソグラフィック処理によってブレードの外部の縦方向側面にプリントされ、２つの導電ワイヤ３９₁及び３９₂ を用いてオシレータ回路５₁の２つの第１の端子に接続された２つの導電プレート３３₁及び３３₂の固定部１の対応する表面Ｆ１で終結する。第２のオシレータ回路５₂に関して、電極及びプレートは、ブレード３₂と固定部１の反対表面のＦ２とに同じに配置される。
【０００９】
２つのオシレータ回路５₁及び５₂の出力部は、周波数減算回路６及び周波数メータ７を含む差動周波数測定デバイスに接続されており、周波数メータ７によって測定された周波数（ｆ１−ｆ２）は、測定された加速度を表している。
【００１０】
従来技術の加速度計ＣＡ’の機械的設計に関して、２つのヒンジ４４₁及び４４₂は、本体の中央プレーンｐｍに垂直な感応方向ＤＳに撓む。加速度計がこの感応方向ＤＳの加速にさらされると、ブレード３₁及び３₂が伸張され且つ圧縮され、即ち反対方向で且つ加速度に比例する軸方向の力にさらされる。これは、２つのブレードに対して反対符号の周波数振動を生じる。２つのブレードが同一符号ならば、同じ振幅の周波数振動を生じる。他方で、温度のような疑似入力の振幅は、２つのブレード上に共通モードの効果を一般に有しており、同一符号の周波数変化を生じる。差動出力（ｆ１−ｆ２）の利点は、それが感応方向ＤＳの加速度とは別の入力振幅を減衰することである。
【００１１】
ヒンジ４４₁及び４４₂の特別の階段形状は、本体ＣＡ’の化学成形を可能とし、その１つの段階は、プレートｐｍに平行なトランスデューサの本体の２つの表面Ｆ１及びＦ２からの機械加工と同一深さを有する。
【００１２】
従来技術の加速度計ＣＡ’の機械的設計について、特に２つのブレード３₁及び３₂の振動に関しては不都合を有する。まず第１に、２つのブレード３₁及び３₂が固定体部１の「中に組み立て」られ、且つ２つのブレードの振動によって生成されたせん断力及び曲げモーメントのような機械荷重は、それに取り付けられた基部ｂａの方向へ振動機械エネルギの漏れを生じる。これは、ブレード３₁及び３₂の各々の振動の品質係数Ｑを減少させる。第２に、これらブレードが、移動部２内に組み立てられ、且つそれら振動によって生成された機械荷重は、ブレード３₁及び３₂の振動と同一周波数で、前記移動部の小さい振動変位を生じる。これは、２つのブレードの振動の間の機械的結合に起因し、それらの振動を妨げる。これら２つの欠点は、測定された差動周波数（ｆ１−ｆ２）の精度と、該周波数から推測された加速度の値とに影響を及ぼすことである。
【００１３】
図２は、ＷＯ８９／１０５６８号に開示された第２のモノリシックトランスデューサを表している。シリコンウェーハの化学成形によって作られたこの第２のトランスデューサの本体は、固定部２１と、慣性体２２と、３つの曲げ振動共振子（フィラメント）２３、２４及び２５とを備えており、曲げ共振子は、例えば各共振子にイオンインプランテーションによって得られたヒータ素子（図示なし）を用いる熱加工手段によって引き起こされるものである。この第２の従来技術のトランスデューサの感応方向は、ウェーハの表面に垂直となる。トランスデューサの出力信号は、感応方向に垂直な加速と独立した、３つの共振子２３、２４及び２５の周波数のリニアな組み合わせの作用である。
【００１４】
第２の従来技術のトランスデューサの主に不都合な点は、３つの共振子の振動の間の機械的結合であり、それはトランスデューサの精度に影響を及ぼす。
【００１５】
図３は、Ｕ．Ｋ特許出願第2,162,314号に開示されたような、シリコンプレートの化学成形によって得られた第３のモノリシックトランスデューサの本体を表している。第３のトランスデューサの本体は、可撓な薄い部分１５を有する支持フレーム１１と、ダブル音叉（double ended tuning fork）の形状の共振子とからなり、その共振子は、逆位相で振動する２つのフィランメント１２と、支持フレームに取り付けられた２つのルート部分１３及び１４とから構成される。ルート部分１４は、支持フレームの固定部１６に接続されており、他方のルート部分１３は、慣性体を構成する支持フレームのＵ型移動部１７に接続されている。固定及び移動部１６及び１７は、ヒンジを構成する可撓部分１５によって一緒に接続されている。
【００１６】
第３の従来技術のトランスデューサの第１の不都合な点は、移動部１７の質量が小さい場合に、２つのフィラメント１２の振動機械エネルギの不十分な制限に関係する。
【００１７】
第３の従来技術のトランスデューサの第２の不都合な点は、慣性体１７のヒンジ１５の位置に関係し、それは素早い温度変化にさらされると、トランスデューサの熱加工動作に不利となる。この場合、固定部１６の温度θ₁と慣性体１７の温度θ₂との間に違いが表れる。なぜなら、これら２つの部分は、共振子１２及びヒンジ１５によって接続されており、それらの小さい断面のために熱フィルタとみなされることができるからである。次に、共振子１２の平均温度は、実質的にヒンジ１５の温度に等しく、実質的に（θ₁＋θ₂）／２に等しい。フィラメント１２に平行なヒンジ１５の部分は、共振子のルート部分１４の線に実質的に垂直であり、従ってＵ型形状慣性体１７の平行ブランチは、実質的に共振子の全体の長さを伸長する。従って、共振子及び支持フレーム１１の熱膨張は、平衡されず、且つ加速度と誤って解釈される周波数の振動を伴う共振子における伸張又は圧縮の機械的圧力を引き起こす。
【００１８】
図４は、熱自動調整制御オシレータ用の従来の共振子を表しており、仏国特許出願第2,688,954号に記載された低電力消費及び急速ヒーティングを特徴とするものである。前述された従来の加速度トランスデューサと違って、この共振子は、可能な限り安定しなければならず、且つ加速度に比較的鈍感でなければならない、周波数の信号を伝えるように設計されている。従って、共振子の作用は、本発明のトランスデューサの作用と異なる。
【００１９】
構造上の観点から、図４に表された共振子は、中央部Ｒ１と周囲部Ｒ２とを備えており、その周囲部Ｒ２は、小さい放射方向距離で中央部を囲むリングを形成し、且つ開口が形成された中間部Ｒ４のそばで中央部Ｒ１に結合されている。周囲部Ｒ２は、１つの接続ブリッジＲ３によって中央部Ｒ１に接続されており、そのブリッジＲ３は、中間部Ｒ４の固体部によって構成され、且つこの中間部Ｒ４の小さいフラクションを渡って伸長する。
【００２０】
中央部Ｒ１は、共振子の活性振動部を構成しており、周囲部Ｒ２は、固定手段Ｒ５によってケーシング内に固定される。この固定手段Ｒ５は、周囲部Ｒ２のエリア内にあって、活性中央部Ｒ１に関係する単一接続ブリッジＲ３と反対に位置づけられたクランプのようなものである。
【００２１】
１つの接続ブリッジを有するこの実施形態は、伝導される熱流動を流し、接続ブリッジＲ３のレベルでヒータ素子Ｒ６及び温度センサＲ７を用いて、共振子の温度の良好な制御を提供する。活性中央部Ｒ１は、１０ＭＨｚオーダの周波数で、厚さ方向の切り込み内で振動する。振動機械エネルギは、中央部の２つの主な表面の少なくとも１つの凸形状によって、中央部内に閉じ込められる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の主目的は、請求項の前段で規定されたようなモノリシックトランスデューサを提供することによって、予め記載された従来技術のトランスデューサの不都合な点を改善することにある。特に、差動加速度計について、その幾何学構造が共振子からトランスデューサの固定部への振動機械エネルギの漏れを避ける。共振子の品質係数Ｑが低下せず、他の類似する共振子を有する機械結合が除去され、加速度計の精度を改善する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明によるトランスデューサは、共振子の他方の端に固定された第２の移動体部と、２つの移動体部の周囲の可撓フレームと、該フレームを第２の移動体部に接続する第１の接続部材と、該フレームを固定部に接続する第２の接続部材とを備えており、フレームは、実質的に平行六面体の形状であって、共振子の２つの端を通る軸に平行な縦方向の軸を有する２つのセクションを有することを特徴とする。
【００２４】
それにより、フレームの可撓性と該フレーム内での２つの移動体部の位置とが、共振子と該トランスデューサの固定部との間に機械的フィルタを提供し、該固定部は、共振子からの実質的な振動にさらされない。共振子の品質係数Ｑを実質的に低減することなく、トランスデューサによって提供された測定の精度が改善される。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、可撓フレームは、矩形状であり、共振子に垂直な２つの他のセクションを含んでおり、他のセクションの一方は第１の接続部材によって第２の移動体部（４）に接続され、他のセクションの他方は第２の接続部材（７）によって固定部（１）に接続されており、第１の接続部材は、第２の移動体部の幅よりも短い幅を有しており、第２の接続部材は、他のセクションの長さよりも短い幅を有しており、該幅は、他のセクションの長手方向の幅である
機械的フィルタの最大効率を得るために、２つの移動体部、共振子、可撓フレーム及び２つの接続部材は、フレームのプレーンに垂直な共通の対称プレーンを有しており、２つの接続部材は、フレームと対称プレーンとのそれぞれの交点に位置付けられることも好ましい。
【００２６】
本発明の他の特徴によれば、トランスデューサのモノリシック本体は、２つの共面ブレードを備えており、その各々は、２つの移動体部にそれぞれ固定された端を有し、共振子の各側面の一方に配置される。これらブレードは、トランスデューサの機械的強度を促進するために、共振子の長さよりも実質的に短い長さを有することができる。該ブレードの位置は、所望しない機械的圧力を引き起こす素早い温度変化を妨げるために、実質的に共振子の長さの中央にある。
【００２７】
一定の厚みの材料のプレートから１つの段階でトランスデューサのモノリシック本体を化学成形するために、ブレードは、プレートの一方の表面、即ち移動体部に少なくとも共通の表面で平らになり、該共振子は、プレートの他方の表面、即ち移動体部に少なくとも共通の他方の表面面で平らになり、ブレード及び共振子は移動体部の厚さの方向に共通の幅を有するものである。
【００２８】
固定部は、トランスデューサの更なる小型化のために、フレームの内側にあることができる。
【００２９】
本発明は、また、本発明の２つの加速度トランスデューサを備える差動出力型加速度計に関係する。第２のトランスデューサの位置は、第１のトランスデューサの共振子の端を通る軸に平行な軸に対して該第１のトランスデューサの位置から１８０°の回転運動による位置に配置され、２つのトランスデューサの固定部は共通基部に一緒に固定される。
【００３０】
第１の好ましい実施形態によれば、トランスデューサは、各トランスデューサの移動体部の共表面に平行なプレーンに対して互いに対称である。
【００３１】
第２の好ましい実施形態によれば、トランスデューサの移動体部とフレームと固定部とは共表面であり、トランスデューサが共表面に平行な軸に対して互いに対称である。
【００３２】
本発明の他の特徴及び効果は、対応する添付された図面を参照して、以下の本発明のいくつかの実施形態の詳細な説明を読むことによって、より明確となるであろう。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図５を参照して、本発明の加速度計量トランスデューサＴＡは、固定部１と、慣性体を構成する第１の移動体部２と、感応部材を構成する共振子３と、第２の移動体部４と、可撓フレーム５と、２つの接続部材６及び７とを本質的に備えている。
【００３４】
図５に表された実施形態において、トランスデューサＴＡは、モノリシック本体を構成し、一定の厚さＥ、幅Ｌ及び高さＨ１＋Ｈ７＋Ｈ５を有する水晶又はシリコンのような材料の単一プレートから機械加工される。トランスデューサＴＡは、一般的な平行六面体の形状を有しており、中央の縦方向の軸Ｚ’Ｚによって指示された高さ方向に沿って垂直に伸長するものである。この軸Ｚ’Ｚは、プレートの表面に平行なプレートの中央プレーンＰＭと、そのプレートの表面に垂直なプレーンＰＳとにある。プレーンＰＳは、トランスデューサの対称プレーンである。
【００３５】
固定部１は、トランスデューサの本体の一方の縦方向の端に配置された平行六面体のブロックを構成し、ケース基部ＢＡを用いてエンジン（図示なし）の構造に取り付けられるように適合される。固定部１は、例えば接着剤で基部ＢＡに固定される。
【００３６】
移動部２及び４の各々は、トランスデューサの中央の縦軸Ｚ’Ｚに平行に配置された２つの平行ブランチを有する一般的なＵ型形状である。移動部２及び４のＵ型形状のコアは、軸Ｚ’Ｚに垂直で且つ互いに対向する。移動部２は、移動部材４よりも固定部１の近くにある。表された実施形態においては、少なくとも移動部２及び４の幅Ｌ２及びＬ４が等しい。
【００３７】
表された実施形態において、共振子３は、軸Ｚ’Ｚに平行な長さＨ３と、厚さＥ３及び幅Ｌ３とで規定された矩形状断面を有する平行六面体のブレードであり、同一方向においてトランスデューサＴＡの厚みＥ及び幅Ｌよりもそれぞれ短い。共振子３の端は、それぞれの移動部２及び４に固定されており、移動部のコアの対向するプレーン表面に位置している。本体の外側方向へ向かう共振子３の一方の側面は、トランスデューサＴＡの部分１、２及び４の対応する大きい表面と、材料のプレートの対応する表面とで共面である。
【００３８】
共振子３は、その共振周波数で振動させるための電極（図示なし）を有しており、オシレータ及び周波数測定回路に接続されるように適合される。共振子３は、曲げ又は捻れて振動するのが好ましい。このような振動の周波数は、慣性体を構成する移動体部２が加速にさらされたときに、共振子の縦方向に及ぼされる伸張又は圧縮力に高感応である。
【００３９】
共振子３は、図５に表された実施形態の平行六面体のブレードの構成と別の構成にすることができる。例えば、共振子３は、従来技術の文献である米国特許第4,215,570号（ERRNISSE）及び米国特許第4,594,898号（KIRMAN等）に記載された２つ又は３つのブレードを有するダブル音叉型であってもよい。
【００４０】
共振子３を振動させるための電極を参照して、種々の構成は、トランスデューサのモノリシック本体を構成する材料の性質に依存することが可能となる。水晶のような圧電材料の場合、例えば仏国特許出願第2,685,964号に記載されたような２つ又は３つの導電ストリップを有する電極形態を用いることに効果がある。振動を伝える他の手段として、例えば静電効果に基づいた手段を等価的に十分に用いることができる。
【００４１】
共振子３と、該共振子３の振動を伝える電極とを参照して、本特許出願の技術的範囲は、このような種々で且つより一般的な他の構成均等物を含むことを理解しなければならない。
【００４２】
図５に表された実施形態において、可撓フレーム５は、矩形前方外形を有しており、平行六面体形状のセクション５１、５２、５３及び５４によって形成された４つの側面からなる。セクション５１及び５２の長さＨ５は、軸Ｚ’Ｚに平行であり、それらの矩形状断面は、トランスデューサＴＡの幅Ｌ及び厚みＥの方向にそれぞれ、共通の厚みＬ５１と共通の幅Ｅとによって規定されている。セクション５３及５４は、トランスデューサＴＡの幅Ｌの方向に同一の長さＬを有する。セクション５３は、トランスデューサの縦方向であって固定部１が配置された端と反対の端にある。セクション５４は、固定部１と第１の移動部２のコアとの間に配置される。セクション５３及び５４の矩形状断面は、軸Ｚ’Ｚに平行な厚みＨ５３及びＨ５４と、トランスデューサの厚みＥの方向の共通幅Ｅとによって規定される。
【００４３】
可撓フレーム５は、移動部２及び４を取り囲み、接続部材６によって移動部４に接続され、且つ接続部材７によって固定部１に接続される。
【００４４】
図５に表された実施形態において、接続部材６は、トランスデューサＴＡの軸Ｚ’Ｚの方向の寸法Ｈ６、Ｌ６及びＥと、幅Ｌと、厚みＥとをそれぞれ有する平行六面体のブロックを構成する。接続部材６は、フレーム５のセクション５３と、第２の移動部４とに取り付けられる。
【００４５】
接続部材７は、トランスデューサＴＡの軸Ｚ’Ｚの方向の寸法Ｈ７、Ｌ７及びＥと、幅Ｌと、厚みＥとをそれぞれ有する平行六面体のブロックを構成する。接続部材７は、フレーム５のセクション５４と、固定部１とに取り付けられている。
【００４６】
プレーンＰＭ及びＰＳは、接続部材６及び７の各々の対称プレーンである。
【００４７】
トランスデューサＴＡのモノリシック本体は、共振子３の各側面の一方に配置された２つの同一及び共面の平行六面体のブレード８１及び８２も含む。ブレード８１及び８２の各々は、移動部２及び４に固定された端をそれぞれ有する。軸Ｚ’Ｚに平行なブレード８１及び８２の長さＨ８は、共振子の長さＨ３よりも実質的に短く、大きい曲げ剛性をブレードに加え、トランスデューサＴＡの機械的強度を促進する。ブレードの長さＨ８は、一般にＨ３／１０からＨ３／２の間にある。
【００４８】
軸Ｚ’Ｚに平行なブレード８１及び８２の位置は、共振子３の長さＨ３の実質的に中央にあるのが好ましい。従って、Ｕ型形状移動部２及び４は、実質的に等しい長さの軸Ｚ’Ｚに平行なブランチを有する。ケース基部ＢＡが素早い温度変化にさらされる場合に、トランスデューサＴＡの温度が一定でないとき、ブレードのこの位置は、共振子が所望しない機械的圧力にさらされることから防ぐ。移動部２及び４の温度の間で差が発生するこの場合に、共振子の平均温度は、ブレード８１及び８２の温度に実質的に等しくなり、２つの移動部の温度の平均に実質的に等しい値を有する。
【００４９】
ブレードが、共振子３の長さＨ３の実質的に中央にないならば、ブレード及び移動部の、共振子の軸Ｚ’Ｚに沿った熱拡張は平衡にされない。これは、対応する周波数変動を有する共振子における伸張又は圧縮の機械的圧力を生じ、加速度として誤って解釈されるであろう。本発明による共振子の長さＨ３の実質的に中央にあるブレードの位置は、この欠点を回避する。
【００５０】
図５に説明された実施形態において、トランスデューサの本体の外部方向に面するブレード８１及び８２の表面は、移動体部２及び４に共通な表面と、一般に材料のプレートの表面とに、共面になる。本体の外側方向に面する共振子３の側面は、プレートの他方の表面と共面になる。ブレード８１及び８２は、共振子の厚さＥ３に等しい、プレートの厚さＥの方向の厚さＥ８を有する。更に、共振子及びブレードの厚さＥ３＝Ｅ８は、プレートの厚さＥの半分よりも小さい。厚さＥ３＝Ｅ８は、一般にＥ／２０とＥ／４との間にある。
【００５１】
共振子及びブレードの形状及び寸法は、トランスデューサＴＡのモノリシック本体を組み立てるための１つの段階での、化学成形を可能にする。このために、化学成形より前に、材料のプレートの２つの表面は、トランスデューサの表面パターンと同じである幾何学パターンを有するマスクによって各々保護される。従って、固定部１並びに移動部２及び４と、可撓フレーム５と、接続部材６及び７とは、両方の表面上に保護されるのに対して、共振子３とブレード８１及び８２とは、トランスデューサの本体の外側方向に面するそれらの表面上でのみ保護される。次に、化学成形は、プレートの両表面からエッチングの深さ（Ｅ−Ｅ３）へ同時に行われる。Ｅ３がＥ／２よりも小さいために、エッチング深さ（Ｅ−Ｅ３）がＥ／２よりも大きく、従って十分な材料は、プレートの両面からエッチされる位置の範囲まで、例えば移動部２と可撓フレーム５のセクション５４との間で、機械加工して取り除かれる。
【００５２】
トランスデューサの動作が、次に説明されており、移動部４と可撓フレーム５と接続部材６及び７との特別な配置の利点を表す図６Ａ及び図６Ｂと、加速度の３つの空間成分にさらされたときのトランスデューサの移動部２と共振子３とブレード８１及び８２との機械的動作を説明する図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃとを参照する。
【００５３】
図６Ａは、共振子３が材料のプレートの面に平行な曲げ振動にさらされる際の、図５に基づくトランスデューサＴＡの平面図である。共振子３と可撓フレーム５と接続部材６及び７との変形は、振動の振幅に対応しており、容易に理解できる図にするために強調している。
【００５４】
これら振動現象の説明を以下にする。
【００５５】
共振子３が、その共振周波数で曲げ振動にさらされるときに、その「組み込み」端において、交番変位（alternating displacements）にさらされた移動部２及び４の各々に、交番せん断力（alternating shear force）Ｒ及び交番曲げモーメントＣを加え、その主成分δは、プレートの表面に平行で且つ中央の縦方向の軸Ｚ’Ｚに垂直な平行運動（translation）となる。容易に理解することができる図にするために、移動部の変位δは、共振子の振動の振幅Δよりも大きく表されている。現実に、移動部の質量が共振子の質量よりも非常に大きいために、δはΔよりも非常に小さい。移動部２及び４のこの小さい交番変位δは、接続部材６が介在して可撓フレーム５の小さい振幅の強制振動を生じる。移動部がフレームの内面にあるために、フレームの強制振動は、主に可変形の平行四辺形型になる。即ち、フレームの４つのセクション５１、５２、５３及び５４は、曲げ荷重に本質的にさらされ、移動部がフレームの外側にあるならば、伸張又は圧縮荷重にさらされない。４つのセクションは曲がって撓み、固定部１は、接続部材７が介在してフレーム５の交番変形のために、わずかに小さい交番荷重だけを受け取る。固定部によって受け取られた交番荷重は、主に力ｒ及びトルクｃであり、そのそれぞれの大きさは、移動部２及び４の各々に共振子３によって加えられたせん断力Ｒ及び曲げモーメントＣの大きさよりも非常に小さい。例えば、それぞれの荷重Ｒ及びＣの１００分の１の小さい荷重ｒ及びｃが得られる。
【００５６】
従って、フレーム５の可撓性と、フレームの内側の２つの移動部２及び４の位置とは、トランスデューサの共振子３及び固定部１の間の機械的フィルタを特徴付ける。前記固定部は、共振子の振動によって非常に少ししか影響を受けない。従って、実際に、共振子の品質係数Ｑの劣化がなく、トランスデューサによって提供された測定の精度が改善される。
【００５７】
なお、図６Ａを参照して、結合部材６及び７は、材料のプレートの面に平行に交番し且つ主に曲げ変形にさらされる。これは、軸Ｚ’Ｚに対して横方向の接続部材６及び７の矩形状断面（Ｌ６．Ｅ）及び（Ｌ７．Ｅ）の大きさと、フレームの４つのセクション５１、５２、５３及び５４の矩形状断面（Ｌ５１．Ｅ）（Ｌ５３．Ｅ）及び（Ｈ５４．Ｅ）の大きさとが、同じであるためである。結果として、接続部材６及び７は、フレームの可撓性よりもかなり小さい曲げ可撓性を有するけれどもが、それにもかかわらず共振子の振動の有効な機械的フィルタリングに対して小さい貢献をする曲げ可撓性を有する。
【００５８】
図６Ａに表された振幅による交番の変位及び変形は、トランスデューサの主振動現象動作を構成する。実際に、それらは、低振幅の、例えば中央の縦方向の軸Ｚ’Ｚに対して移動部２及び４の交番回転（alternating rotation）の、他の振動現象と共存する。移動部のこの交番回転は、共振子３の曲げ振動によって引き起こされ、これら振動が発生する中央面が移動部２及び４の慣性の主軸となる軸Ｚ’Ｚを通過しないことのためである。移動部の交番回転は、軸Ｚ’Ｚに対して可撓フレーム５の交番捻れを生じ、フレームの捻れ可撓性は、軸Ｚ’Ｚに対して非常に低い交番トルクだけを固定部１へ伝える。この非常に低いトルクは、共振子の振動の機械的フィルタリングの効果において、無視できる程度の影響しか持たない。この捻れの態様は、以下のより詳細な捻れ振動共振子の文章で説明される。
【００５９】
より一般的に、フレーム５の可撓性のために、フレーム５は、接続部材６の移動部２及び４によって及ぼされる交番機械荷重の多くを有効にフィルタする。それにもかかわらず、より有効な機械的フィルタリングのために、図５に表されるように、移動部２及び４、共振子３、可撓フレーム５並びに接続部材６及び７について、材料のプレートの面に垂直で且つ軸Ｚ’Ｚを通過する同一の対称プレーンＰＳを有することが好ましい。このように対称とならない変化において、慎重な選択の問題又は製造欠陥の結果のいずれにせよ、固定部１を介して伝えられる交番機械荷重は、対称性の実現に相当する大きさよりも大きい大きさになる。しかし、一般に共振子３によって移動部２及び４の各々に供給される低い交番荷重Ｒ及びＣの大きさよりも実質的に小さい。機械的フィルタリングの効果は、完全に製造できないことに比較的寛容であり、本発明のトランスデューサが、低コストで、製造するに十分に都合の良いことを前述では表している。
【００６０】
図５に表されたトランスデューサの実施形態は、プレーンＰＳの曲げ振動にさらされ、即ち材料のプレートの面の横方向にさらされる、共振子３を十分に収容できる。
【００６１】
この場合、共振子によって移動部２及び４に与えられた交番機械荷重は、プレーンＰＳに平行であり、従って前記移動部が小さい交番変位にさらされ、その主成分は材料のプレートの面に垂直な平行運動となる。接続部材６が介在して、移動部のこれら小さい交番変位は、可撓フレーム５の小さい振幅の交番変形を生じ、そのセクション５１及び５２は、主にプレーンＰＳに平行に曲がって変形され、そのセクション５３及び５４は、それらそれぞれの中央の縦方向の軸に対して主に捻れて変形される。４つのセクション５１、５２、５３及び５４は、曲げ及び捻れて撓み、固定部１は、接続部材７が介在するフレーム５の交番変形のために、非常にわずかに小さい交番荷重しかを受け取らない。固定部によって受け取られた交番荷重の大きさは、共振子３によって移動部２及び４に加えられた荷重の大きさよりも非常に小さくなる。従って、材料のプレートの面に平行な曲げ振動にさらされる共振子と同じ方法で、固定部１は、共振子の振動によって非常にわずかしか影響を受けず、共振子の品質係数Ｑは実用上低減しない。
【００６２】
図６Ｂは、共振子３が軸Ｚ’Ｚに平行なその中央の縦軸に対して曲げ振動にさらされた際の、図５に基づくトランスデューサＴＡの透視図である。図６Ａのように、共振子３、可撓フレーム５及び接続部材６及び７の変形は、振動の振幅に対応し、容易に理解できる図にするために強調されている。
【００６３】
共振子３が、共振周波数で捻れ振動にさらされたとき、交番偏位にさらされた移動部２及び４の各々について交番トルクＴをその組み込み端に加え、その主成分ωは、前記移動部の慣性の主軸となる軸Ｚ’Ｚに対して回転となる。容易に理解できる図にするために、移動部の回転ωは、共振子の捻れ振動の振幅Ωと実質的に同じ大きさとなるように表されている。実際に、ωはΩよりも非常に小さく、移動部の回転慣性が共振子の捻れ慣性よりも非常に大きくなるようになる。接続部材６が介在して、軸Ｚ’Ｚの周りでの移動部のこの小さい回転ωは、可撓フレーム５の小さい振幅強制振動を生じ、軸Ｚ’Ｚの周りで捻れて変形される。フレームのこの捻れ歪みは、フレームのセクション５１、５２、５３及び５４の各々に対して、材料のプレートの面に垂直にその中央の縦方向の軸及び曲げ変形に対して捻れ変形を主に備えている。４つのセクションは、捻れ及び曲げの可撓性であり、固定部１は、接続部材７を介するフレーム５の交番変形のために、非常に小さい交番荷重しか受け取らない。固定された部分によって受け取られた交番荷重は主にトルクｔであり、その大きさは共振子３によって移動部２及び４の各々に加えられたトルクＴの大きさよりも非常に小さい。従って、固定部１は、共振子の振動によって非常にわずかしか影響を受けず、その品質係数Ｑは実用上低減しない。
【００６４】
尚、図６Ｂを参照して、接続部材６及び７は、軸Ｚ’Ｚに対して主に捻れの交番変形にさらされる。結合部材の捻れ可撓性は、可撓フレームの可撓性よりもかなり小さいが、共振子の振動の機械的フィルタリングの有効性にわずかに貢献する。
【００６５】
曲げ振動共振子と同じ方向に、移動部２及び４、共振子３、可撓フレーム５及び接続部材６及び７について、図５に表されるように、同一の対称プレーンＰＳを有することも好ましい。従って、捻れ振動の機械的フィルタリングが可能な限り有効となる。
【００６６】
可撓フレーム５のために、共振子３の共振周波数（数十ｋＨｚ）において固定部１の方向のエネルギの漏れは、捻れ振動について、ほとんど曲げ振動と同じだけ減少される。しかしながら、トランスデューサの機械的強度は、動作周波数帯（Ｄ．Ｃ．から２、３百ｋＨｚまで）において低減されない。
【００６７】
図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、共振子３とブレード８１及び８２と移動体部２及び４とに限定された、図５に基づくトランスデューサＴＡの断片的な遠近図である。トランスデューサが加速度の３つの空間的成分の各々にさらされるときに、共振子及びブレードにおける移動部２によって及ぼされた主な機械荷重を表すようにする。移動部２によって及ぼされたこれら機械荷重を参照して、表されていない部分、即ち固定部１と可撓フレーム５と２つの接続部材６及び７とは、実用上影響しない。そして、移動部４は、例えば基部に直接固定されたようにみなされ得る。
【００６８】
図７Ａを参照して、材料のプレートの面に垂直に加えられた加速度Γ₁は、縦方向の捻れ力Ｐ₁を共振子３に加え、且つ縦方向の圧縮力Ｑ₁ と横方向の曲げ力Ｎ₁ と横方向の曲げトルクＶ₁ とをブレード８１及び８２の各々に加える。他の機械荷重（図示なし）は、共振子及びブレードの上の移動部２に及ぼされるが、これらの役割はトランスデューサの動作に本質的でない。これら他の力は、現象の記載を簡単にするために、ここでは無視される。
【００６９】
力Ｐ₁に対する式は、移動部２の平衡とブレード８１及び８２の機械的動作とを表す等価のシステムを解明することによって得られる。力は、加速度Γ₁に比例して得られ、実質的に、
Ｐ₁＝［ＨＧ／（Ｅ−Ｅ３）］ＭΓ₁
に等しい。ＨＧは、軸Ｚ’Ｚに垂直な２つのプレーン間の距離であり、第１のプレーンはブレード８１及び８２に沿って中間におき、第２のプレーンは移動部２の重力Ｇの中心を通過する。Ｍは、移動部２の質量である。
【００７０】
力Ｐ₁に対する式のＭΓ₁の乗数係数である比［ＨＧ／（Ｅ−Ｅ３）］は、いくつかのユニットと同じで、例えば５ぐらいにできる。
【００７１】
力Ｐ₁に対する式が、代数式であることに注目する。力Ｐ₁が方向を変更するときに、加速度Γ₁が方向を変更し、共振子３上の縦方向の圧縮力をなすという事実に対応する。
【００７２】
共振子に作用する伸張又は圧縮力Ｐは、それぞれその共振周波数Ｆの変化（ΔＦ）₁の増加又は減少を生じる。
【００７３】
（ΔＦ）₁＝ｋＰ₁＝ｋ［ＨＧ／（Ｅ−Ｅ３）］ＭΓ₁
ｋは、共振子の振動の性質に依存する係数であって、その性質とは、例えば、共振子の曲げ又は捻れ、共振子の幾何学、及び例えば水晶又はシリコンのような材料の特性である。
【００７４】
周波数Ｆの変化は、材料のプレートの面に垂直に加えられた加速度Γ₁に比例する。例えば、５０，０００Ｈｚで曲げ振動にさらされる共振子と、１００ｇまで測定するために設計されたトランスデューサとについて、２０Ｈｚ／９の周波数変化を得ることが可能となる。図５を参照して、このトランスデューサのモノリシック本体の寸法は、Ｈ１＋Ｈ７＋Ｈ５＝６ｍｍ、Ｌ＝４ｍｍ及びＥ＝０．４ｍｍである。
【００７５】
図７Ｂを参照して、軸Ｚ’Ｚに平行に加えられた加速度Γ₂は、（１／２）ＭΓ₂に実質的に等しい縦方向の伸張力Ｐ２を共振子３に加え、且つ（１／４）ＭΓ₂に実質的に等しい縦方向の力Ｑ₂をブレード８１及び８２の各々に主に加える。加速度Γ₂が方向を変更すると、これら力は方向を変更する。
【００７６】
加速度Γ₁の前述の状況と同じ方法で、共振子上で行う捻れ又は圧縮力Ｐ₂は、その共振周波数Ｆの変化（ΔＦ）₂の増加又は減少を生じる。
【００７７】
（ΔＦ）₂＝ｋＰ₂＝ｋ（１／２）ＭΓ₂
周波数変化（ΔＦ）₂は、加速度Γ₁及びΓ₂の同じ大きさに対して、周波数変化（ΔＦ）₁よりも一般に小さい。従って、（ΔＦ）₁＝２０Ｈｚ／ｇの前述の例に戻り、（ΔＦ）₂＝２Ｈｚ／ｇを得ることが可能となる。
【００７８】
図７Ｃを参照して、トランスデューサのプレーンＰＳに垂直に加えられた加速度Γ₃は、ブレードの各々に軸Ｚ’Ｚに垂直な力Ｎ₃及びＶ₃を主に加えるが、実質的に共振子に伸張又は圧縮力を加えない。結果として、実質的にその周波数Ｆの周波数振動（ΔＦ）₃が存在しない。
【００７９】
加速度の３つの成分Γ₁、Γ₂及びΓ₃に対する共振子の周波数Ｆの変化を知るために、本発明の２つのトランスデューサを組み合わせることが好ましい。第２のトランスデューサの位置は、第１のトランスデューサの位置から軸Ｚ’Ｚに平行な軸に対して１８０°回転した位置になる。２つのトランスデューサの固定部は、共通基部に取り付けられる。本発明による２つのトランスデューサの組み合わせは、差動出力加速度計を構成し、その感応方向は、材料の２つのプレートの表面に垂直であり、従来技術の差動加速度計と比較して、２つのトランスデューサに含まれた共振子の振動の間の機械的結合を除去する効果を有する。従って、前記振動は、もはや互いに妨げず、差動周波数測定の精度及び該精度から推測された加速度の精度を改善する。この方法における本発明の２つのトランスデューサを組み立てるこれらの態様は、以下により詳細に説明される。
【００８０】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅは、本発明に従ってトランスデューサの他の実施形態を表している。
【００８１】
図８Ａを参照して、トランスデューサＴＡａは、図５のトランスデューサＴＡと異なり、接続部材６ａは、寸法Ｌ６よりもかなり長い、トランスデューサＴＡａの幅Ｌａの方向の寸法Ｌ６ａを有する。寸法Ｌ６ａは、Ｌａの方向のトランスデューサＴａの移動部４ａの寸法Ｌ４ａよりも短い。この実施形態の利点は、トランスデューサＴＡａの接続部材６ａの高い剛性、及びトランスデューサ本体の高い自然周波数によって与えられたトランスデューサのモノリシック本体の機械的強度を増加させる。この利点に反して、トランスデューサＴＡａの共振子３ａの振動の機械的フィルタリングは、トランスデューサＴＡの共振子３の振動よりも効果が少ないにもかかわらず、従来技術の加速度計の振動よりもその効果はかなり大きい。
【００８２】
図８Ｂは、図５のトランスデューサＴＡと異なるトランスデューサＴＡｂを表しており、接続部材７ｂが、トランスデューサの幅Ｌｂよりも短い、トランスデューサＴＡｂの幅Ｌｂの方向の寸法Ｌ７ｂを有する。トランスデューサＴＡと比較してこの第３の実施形態の利点及び欠点は、図８Ａに基づくトランスデューサＴＡａの利点及び欠点として実質的に同一である。
【００８３】
機械的強度が本質的な基準となる用途において、図８Ｃに表されたようにトランスデューサＴＡｃを実現することは有益であり、ここで、２つの接続部材６ｃ及び７ｃは、図８Ａに基づくトランスデューサＴＡａの接続部材６ａと、図８Ｂに基づくトランスデューサＴＡｂの接続部材７ｂと同一形状である。従って、トランスデューサＴＡｃの共振子３ｃの振動の機械的フィルタリングは、トランスデューサＴＡｃのフレーム５ｃのセクション５１ｃ及び５２ｃの可撓性のみによって完全に得られる。これは、従来技術の加速度計のそれよりも効果を有する。
【００８４】
図８Ｄは、小型化が重要な基準となる用途に対して特に設計されたトランスデューサＴＡｄを表している。トランスデューサＴＡｄは、図５のトランスデューサＴＡと異なり、主に、可撓フレーム５ｄの中で、フレームセクション５４ｄとトランスデューサＴＡｄの移動部２ｄとの間の固定部１ｄの配置について異なる。従って、前記フレーム５ｄは、トランスデューサＴＡｄの外形を構成する。この配置は、トランスデューサのサイズを減少すると共に、フレームセクション５１ｄ及び５２ｄの十分な長さＨ５を保持し、トランスデューサＴＡｄの共振子３ｄの振動の非常に良好な機械的フィルタリングを達成するために必要とされる可撓性を保持する。
【００８５】
トランスデューサの中央縦方向の軸Ｚ’Ｚに平行な、即ち共振子の両端を通る軸に平行な、２つの可撓フレームセクションの可撓性の働きによって、共振子の振動の機械的フィルタリングの効果がある。可撓フレームの他の２つのセクションと２つの接続部材とを比較して、これら２つのセクションは、共振子の振動によって生じた機械的圧力に関して、より大きい可撓性を有する。一般に、本発明のトランスデューサの正常動作は、実質的に平行六面体の少なくとも２つの可撓セクションを必要とし、可撓セクションは、共振子の２つの端を通る軸に平行な縦方向の軸を有する。図４に表された従来技術の共振子の周囲部Ｒ２と同じ環状フレームでは、本発明のトランスデューサを正常動作に導かないであろう。
【００８６】
図８Ｅは、モノリシック水晶体を有するトランスデューサＴＡｅを表している。トランスデューサＴＡｅの共振子３ｅに振動を伝えるための手段は、図１に表された第１の従来技術の加速度計ＣＡ’の振動するブレード３₁及び３₂の手段と同じであり、材料のプレートの面に平行な曲げ振動に特に適する。トランスデューサＴＡｅは、図５のトランスデューサＴＡと異なり、主に、全体的にディスク形状で、可撓フレーム５ｅのセクション５３ｅ及び５４ｅの部分環状形状で、且つ固定部１ｅのＵ型形状である。この固定部は、可撓フレームのセクション５４ｅに沿って実質的に走り、且つ接続部材７ｅに固定される、リングの部分の形状に基部セクション１０ｅを含んでいる。円盤状セグメントの形態の２つのブランチ１１ｅ及び１２ｅは、フレームのセクション５１ｅ及び５２ｅに沿って、且つ基部セクション１０ｅの端部から、それぞれ実質的に伸長する。従って、可撓フレーム５ｅは、固定部１ｅのＵ型形状の内側に配置される。
【００８７】
ブランチ１１ｅ及び１２ｅは、例えば接着剤で、ケース基部ＢＡｅに固定される。
【００８８】
トランスデューサＴＡｅの固定部１ｅのＵ型形状は、図５に表されたトランスデューサＴＡの固定部１の平行六面体と比較して、以下の効果を有する。
【００８９】
・ケースの同じ全体サイズについて、トランスデューサＴＡｅが、基部ＢＡｅにフィットするその上のプレーンがより明確に規定されている。
【００９０】
・トランスデューサの機械的強度を増加することが必要ならば、円盤状ブランチ１１ｅ及び１２ｅの面に影響を与え、移動体部２ｅの変位を所定値に限定する、２つのフランジを用いることは便利である。
【００９１】
・トランスデューサＴＡｅを基部ＢＡｅに固定することは、トランスデューサの大きさの中心が基部に影響を与えるその表面の間に配置されていることを容易にし、基部上のトランスデューサを保持するためのデバイスを用いる必要がない。
【００９２】
トランスデューサＴＡｅの共振子３の曲げ振動の機械的フィルタリングを参照して、トランスデューサＴＡｅの効果は、セクション５１ｅ及び５２ｅの十分な可撓性の場合に、トランスデューサＴＡの効果に実質的に等しい。
【００９３】
図８Ｅに表されているように、共振子３ｅに振動を加える手段は、２つの金属電極３１ｅ及び３２ｅの形態の中にあり、これらは、反対極性を有し、圧電効果によって共振子３ｅの曲げ振動を励起する。電極３１ｅ及び３２ｅは、トランスデューサ本体の外側方向に面する共振子３ｅの側面上に配置されており、それら「３つのトラック」形態は、仏国特許出願第2,685,964号に記載されている。ケース基部内の電極３１ｅ及び３２ｅの間の電気接続及び密封貫通接続（図示なし）は、固定されたブランチ１１ｅ及び１２ｅの高さで、実質的に矩形状の金属接触パッド３３ｅ及び３４ｅをそれぞれ溶接することによって提供される。図８Ｅに表されたように、金属パッド３３ｅ及び３４ｅは、移動部４ｅと可撓フレーム５ｅと接続部材６ｅ及び７ｅと基部セクション１０ｅとの外観面によって支持されたそれぞれの金属導電ストリップ３５ｅ及び３６ｅにより、それぞれの電極３１ｅ及び３２ｅに接続されている。
【００９４】
電極、接続ストリップ及び接触パッドは、従来のフォトリソグラフィック処理を用いる水晶プレートの外観面にしっかりと固着する金属層をエッチングすることによって、同時に得られる。固着金属層は、モノリシックトランスデューサ本体を整合するための保護マスクとして予め用いることに利点がある。
【００９５】
電極３１ｅ及び３２ｅに接続されたケーシングの基部の密封貫通接続は、オシレータ回路（図示なし）の２つの端子に電気的に接続されており、トランスデューサに加えられる加速度の変化に反射する周波数変化を有する回転信号をその出力部で出力する。
【００９６】
前述のように、本発明は、また、本発明の２つの加速度計量トランスデューサを含む差動出力加速度計にも関する。第２のトランスデューサの位置は、共振子の２つの端を通る軸に平行な軸に対して第１のトランスデューサの位置から１８０°回転した位置になる。２つのトランスデューサの固定部は、共通基部の固定される。図５、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅに表された実施形態において、共振子の端を通る軸は、トランスデューサの軸Ｚ’Ｚに平行である。従って、本発明による２つのトランスデューサの組み合わせにおいて、第２のトランスデューサの位置は、第１のトランスデューサの位置から軸Ｚ’Ｚに平行な軸に対して１８０°回転した位置に配置される。
【００９７】
図９を参照して、差動加速度計ＡＤは、図８Ｅに表されたトランスデューサＴＡｅと実質的に同一である２つのトランスデューサＴＡｅ₁及びＴＡｅ₂を含んでおり、トランスデューサＴＡｅ₁の円盤状ブランチ１１ｅ₁及び１２ｅ₁ と、トランスデューサＴＡｅ₂の円盤状ブランチ１１ｅ₂及び１２ｅ₂ とは、共通基部ＢＡｅに固定される。図９に説明された実施形態において、トランスデューサＴＡｅ₁及びＴＡｅ₂は、材料の２つのプレートの面に平行な面に対して互いに対称である。この配列は、本発明による配列の特別なケースを構成し、本発明における限定とみなしてはならない。同様に、トランスデューサＴＡｅは、例として選択されている。本特許出願の技術的範囲は、それぞれ図５、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄに表されたトランスデューサＴＡ、ＴＡａ、ＴＡｂ、ＴＡｃ及びＴＡｄのいずれか１つと実質的に同様の２つのトランスデューサの組み合わせと、一般に本発明による任意の２つのトランスデューサの組み合わせとを含む。
【００９８】
図９を再び参照して、トランスデューサＴＡｅ₁の金属パッド３３ｅ₁及び３４ｅ₁は、２つの導電ワイヤ３７₁及び３８₁を用いて、オシレータ回路９１₁の２つの第１の端子に接続される。トランスデューサＴＡｅ₂の見えない外観面における電極と接続ストリップと接触パッドとは、第２のオシレータ回路９１₂ についても同じ配置である。
【００９９】
２つの回路９１₁及び９１₂の出力は、周波数減算回路９２及び周波数メータ９３を含む差動周波数測定デバイスに接続されており、周波数メータ９３によって測定された周波数（Ｆ₁−Ｆ₂）は、測定すべき加速度を表す。
【０１００】
差動加速度計ＡＤの動作は、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを参照して、前述での説明に関して記載される。
【０１０１】
図９を再び参照して、材料の２つのプレートの面に垂直に加えられた加速度Γ₁は、トランスデューサＴＡｅ₁及びＴＡｅ₂が同一である場合に同じ大きさにある、それぞれの縦方向の伸張及び圧縮力（図示なし）を共振子３ｅ₁及び３ｅ₂に加える。これら縦方向の力は、共振子３ｅ₁の周波数Ｆ₁の増加（ΔＦ）₁と、共振子３ｅ₂の周波数Ｆ₂ と同じ量だけの減少とを生じる。
【０１０２】
周波数変化（ΔＦ₁）に対する説明は、トランスデューサの機械的及び幾何学的特徴の作用として前述されている。
【０１０３】
異なる周波数（Ｆ₁−Ｆ₂）は、
Δ（Ｆ₁−Ｆ₂）＝２（ΔＦ）₁
と等しい増加にさらされる。
【０１０４】
トランスデューサＴＡｅ₁及びＴＡｅ₂の軸Ｚ₁’Ｚ₁及びＺ₂’Ｚ₂に平行に加えられた加速度Γ₂は、それら共振周波数で同じ増加（ΔＦ）₂を生じる同一の大きさの縦方向の伸張力（図示なし）を共振子３ｅ₁及び３ｅ₂加える。
【０１０５】
従って、差動周波数（Ｆ₁−Ｆ₂）は、加速度Γ₂に関した任意の変化にさらされない。
【０１０６】
２つの先の加速度方向に垂直に加えられた加速度Γ₃は、共振子３ｅ₁及び３ｅ₂に任意の縦方向の力を加えない。結果として、周波数Ｆ１及びＦ２と差動周波数（Ｆ₁−Ｆ₂）とが、加速度Γ₃に関する任意の変化にさらされない。
【０１０７】
従って、差動加速度計ＡＤの感応方向は、材料の２つのプレートの面に垂直となる。
【０１０８】
共振子３ｅ₁及び３ｅ₂の各々の振動の機械的フィルタリングの効果のために、差動加速度計ＡＤは、前述した従来技術の加速度計を越えて２つの利点を有する。第１に共振子の品質係数Ｑは低減されず、第２のそれらの振動の間の機械的結合が除去される。これら２つの効果は、加速度計ＡＤの精度を改善する。
【０１０９】
図１０は、一定の厚みの材料の同一プレートからなる２つの実質的に同一のトランスデューサＴＡ₁’及びＴＡ₂’を含む差動加速度計ＡＤ’を表す。これらトランスデューサの態様は、図５に表されたトランスデューサＴＡの態様と同じである。図１０に表された実施形態において、差動加速度計ＡＤ’は、一般に平行六面体であるモノリシック本体を構成する。移動部２₁、４₁及び２₂、４₂、フレーム５₁及び５₂並びに２つのトランスデューサＴＡ₁’及びＴＡ₂’の固定部１’は、ブレードの２つの表面に完全に一致して共面を有する。トランスデューサＴＡ₁’の共振子３１と、他のトランスデューサＴＡ₂’のブレード８１₂及び８２₂は、プレートの２つの表面の一方と平らになり（flush）、同様に、他のトランスデューサＴＡ₂’の共振子３２と、第１のトランスデューサＴＡ₁’のブレード８１₁及び８２₁とは、プレートの他方の表面と平らになる。プレートの面に平行な中央軸Ｙ’Ｙは、加速度計ＡＤ’の対称の軸を構成する。表された実施形態において、それぞれのトランスデューサＴＡ₁’及びＴＡ₂’の縦方向の軸Ｚ₁’Ｚ₁及びＺ₂’Ｚ₂は、軸Ｙ’Ｙに平行であり、トランスデューサＴＡ₁’及びＴＡ₂’は、軸Ｙ’Ｙに対して互いに対称になり、本発明に従って配置の特別のケースを構成する。説明された実施形態において、差動加速度計ＡＤ’の固定部１’は、軸Ｙ’Ｙに沿って中央におかれた縦方向のブランチを有するＩ型形状前方外形と、トランスデューサＴＡ₁’及びＴＡ₂’の接続部材７１及び７２に固定された横方向のブランチの一方とを有している。固定部１’のこのＩ型形状の利点は、十分に規定された接触面、接合点を構成する２つのフランジを用いることの利便性、及び基部に前記固定部の容易な固定のような、図８Ｅに表されたトランスデューサＴＡｅの固定部１ｅのＵ型形状の利点と同じである。
【０１１０】
図９に表された差動加速度計ＡＤに関して、差動加速度計ＡＤ’の感応方向は、材料のプレートの面に垂直であり、従来技術の加速度計を越える加速度計ＡＤ’の利点は、その増加した精度である。
【０１１１】
加速度計ＡＤと比較して、ケース内への加速度計ＡＤ’の集積が簡単にされ、小型化及び低コストの基準が重要であるときに効果がある。
【０１１２】
他方で、加速度計ＡＤは、更に、測定精度を改善する目的で、それを構成する２つのトランスデューサの有効なセクションの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の第１のモノリシック加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図２】従来技術の第２のモノリシック加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図３】従来技術の第３のモノリシック加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図５】従来技術の共振子の平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を構成する加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図６Ａ】トランスデューサの共振子が曲げ振動及び捻れ振動にさらされたときのトランスデューサの変形が強調された、図５に基づくトランスデューサの前面図及び遠近図である。
【図６Ｂ】トランスデューサの共振子が曲げ振動及び捻れ振動にさらされたときのトランスデューサの変形が強調された、図５に基づくトランスデューサの前面図及び遠近図である。
【図７Ａ】加速度の空間的成分の各々によって発生した機械荷重を表す、図５に基づく移動部とトランスデューサの共振子との遠近図である。
【図７Ｂ】加速度の空間的成分の各々によって発生した機械荷重を表す、図５に基づく移動部とトランスデューサの共振子との遠近図である。
【図７Ｃ】加速度の空間的成分の各々によって発生した機械荷重を表す、図５に基づく移動部とトランスデューサの共振子との遠近図である。
【図８Ａ】トランスデューサの機械的強度を強調した、本発明の他の実施形態を構成する加速度トランスデューサの遠近図である。
【図８Ｂ】トランスデューサの機械的強度を強調した、本発明の他の実施形態を構成する加速度トランスデューサの遠近図である。
【図８Ｃ】トランスデューサの機械的強度を強調した、本発明の他の実施形態を構成する加速度トランスデューサの遠近図である。
【図８Ｄ】小型化を強調した本発明の更なる実施形態を構成する加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図８Ｅ】曲げ振動共振子において振動誘発手段を有する、本発明の更なる実施形態を構成する加速度計量トランスデューサの遠近図である。
【図９】関連した周波数測定手段を有する図８Ｅのトランスデューサと実質的に同じ２つのトランスデューサを備えている本発明の差動加速度計の遠近図である。
【図１０】材料の１つ及び同一プレートの２つのトランスデューサを機械加工することによって得られた、本発明の異なる実施形態を構成する差動加速度計の遠近図である。

Claims

固定部（１）と、移動体部（２）と、２つの端の一方が前記移動体部（２）に固定された共振子（３）とを備えているモノリシック加速度計量トランスデューサにおいて、
前記共振子（３）の他方の端に固定された第２の移動体部（４）と、前記２つの移動体部（２、４）の周囲の可撓フレーム（５）と、該フレーム（５）を前記第２の移動体部（４）に接続する第１の接続部材（６）と、前記フレーム（５）を前記固定部（１）に接続する第２の接続部材（７）とを備えており、
前記フレーム（５）は、断面が矩形の形状であって、前記共振子（３）の２つの端を通る軸に平行な縦方向の軸を有する２つの可撓セクション（５１、５２）を有し、
前記第１の接続部材（６）は前記可撓フレーム（５）を第１の接続位置で前記第２の移動体部（４）に接続し、
前記第２の接続部材（７）は前記可撓フレーム（５）を第２の接続位置で前記固定部（１）に接続し、
前記第１の接続位置と前記第２の接続位置は前記共振子（３）をはさんで対向して位置する、ことを特徴とするトランスデューサ。
前記可撓フレーム（５）は、断面が矩形状であり、前記共振子（３）に対して垂直な２つの他のセクション（５３、５４）を含んでおり、前記他のセクションの一方（５３）は前記第１の接続部材（６）によって前記第２の移動体部（４）に接続され、前記他のセクションの他方（５４）は前記第２の接続部材（７）によって前記固定部（１）に接続されており、前記第１の接続部材（６）は、前記第２の移動体部（４）の幅（Ｌ４、Ｌ４ａ）よりも短い幅（Ｌ６、Ｌ６ａ）を有しており、前記第２の接続部材（７）は、前記他のセクション（５３、５４）の長さよりも短い幅（Ｌ７、Ｌ７ｂ）を有しており、前記幅（Ｌ６、Ｌ６ａ；Ｌ４、Ｌ４ａ；Ｌ７、Ｌ７ｂ）は、前記他のセクション（５３、５４）の長手方向（Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ）の幅であることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサ。
前記移動体部（２、４）、前記共振子（３）、前記可撓フレーム（５）及び前記接続部材（６、７）は、前記可撓フレームのプレーン（ＰＭ）に垂直な共通の対称プレーン（ＰＳ）を有し、前記接続部材（６、７）は、前記フレームと前記対称プレーンとの交点に位置付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスデューサ。
２つの共面ブレード（８１、８２）を備えており、その各々は、前記２つの移動体部（２、４）にそれぞれ固定された端を有し、前記共振子（３）の各側面の一方に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
前記ブレード（８１、８２）は、前記共振子（３）の長さ（Ｈ３）よりも短い長さ（Ｈ８）を有することを特徴とする請求項４に記載にトランスデューサ。
前記ブレード（８１、８２）の位置は、前記共振子（３）の長さ（Ｈ３）の中央にあることを特徴とする請求項４又は５に記載のトランスデューサ。
前記ブレード（８１、８２）は、前記２つの移動体部（２、４）に共通な表面と平らになり、前記共振子（３）は、前記２つの移動体部に共通の他方の表面と平らになり、前記ブレード及び前記共振子は、前記移動体部の厚さ（Ｅ）の方向に共通の幅（Ｅ８＝Ｅ３）を有することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
前記固定部（１ｄ）は、前記フレーム（５ｄ）の内側にあることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
前記固定部（１ｅ）は、前記第１の接続部材（６ｅ）に接続されたフレームセクション（５３ｅ）を除いて、前記フレーム（５ｅ）を取り囲むＵ型形状を有しており、前記固定部（１ｅ）は、前記第２の接続部材（６ｅ）に固定された中央部を有する環状基部セクション（１０ｅ）と、前記トランスデューサを基部（ＢＡｅ）に固定する前記基部セクション（１０ｅ）のそれぞれの端に固定された２つのブランチ（１１ｅ、１２ｅ）とを備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
前記共振子（３ｅ）によって支持された２つの電極（３１ｅ、３２ｅ）と、前記固定部（１ｅ）によって支持された２つの接触パッド（３３ｅ、３４ｅ）と、２つの電極（３１ｅ、３２ｅ）を２つの接触パッド（３３ｅ、３４ｅ）にそれぞれ接続するために、前記第２の移動体部（４ｅ）、前記第１の接続部材（６ｅ）、前記フレーム（５ｅ）、前記第２の接続部材（７ｅ）及び前記固定部（１ｅ）によって支持された２つの導電ストリップ（３５ｅ、３６ｅ）とを備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の第１及び第２のモノリシック加速度計量トランスデューサを含む加速度計であって、前記第２のトランスデューサ（ＴＡｅ₂；ＴＡ₂’）の位置は、前記第１のトランスデューサの共振子（３ｅ₁；３₁）の端を通る軸に平行な軸（Ｙ’Ｙ）に対して該第１のトランスデューサ（ＴＡｅ₁；ＴＡ₁’）の位置から１８０°回転させた位置に配置され、前記２つのトランスデューサの前記固定部（１ｅ₁，１ｅ₂，；１’）は一緒に固定されることを特徴とする加速度計。
前記トランスデューサ（ＴＡｅ₁、ＴＡｅ₂）は、該トランスデューサが形成される材料の２つのプレートの面に平行な面に対して互いに対称であることを特徴とする請求項１１に記載の加速度計。
前記移動体部（２₁、４₁、２₂、４₂）と、前記フレーム（５₁、５₂）と、前記トランスデューサ（ＴＡ₁’；ＴＡ₂’）の前記固定部（１₁、１₂）とは、該トランスデューサが形成されるプレートの２つの表面に完全に一致して共面を有することを特徴とする請求項１１に記載の加速度計。