JP7297844B2 - 加速度変換器 - Google Patents
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Description
このような高干渉性の振動数は加速度変換器1の機械的励起によって発生する。高干渉性の振動数がトランスインピーダンス・コンバータ13.10、13.10’、13.10’’の入力部のところに存在し、トランスインピーダンス・コンバータ13.10、13.10’、13.10’’を飽和状態にする可能性があり、したがって加速度の測定をねじ曲げる可能性がある。ローパス・フィルタ17、17’、17’’が、第2の電気抵抗器13.6、13.6、13.6’’の電気抵抗の値に応じて加速度変換器1の固有振動数に合うように調整され得る。
1.1 変換器ユニット
1.2 ハウジング
1.20 ハウジング開口部
1.21 ハウジング・カバー
1.22 信号出力部開口部
1.23 ハウジング底部
1.24 アセンブリ・ギャップ
1.3 コンバータ・ユニット
1.4 信号出力部
10、10’、10’’ 圧電要素
11、11’、11’’ 振動質量
12 メイン・ボディ
12.1、12.2、12.3、12.4 接線方向側面
12.6、12.7 垂直方向側面
13.01、13.01’、13.01’’ 第1の圧電要素接点
13.02、13.02’、13.02’’ 第2の圧電要素接点
13.03、13.03’、13.03’’ 第1のメイン・ボディ・アクセス接点
13.04、13.04’、13.04’’ 第2のメイン・ボディ・アクセス接点
13.08、13.08’、13.08’’ 第1のメイン・ボディ出力部接点
13.09 第2のメイン・ボディ出力部接点
13.1、13.1’、13.1’’ 第1の圧電要素導体
13.2、13.2’、13.2’’ 第2の圧電要素導体
13.3、13.3’、13.3’’ 第1のメイン・ボディ導体
13.4、13、4’、13.4’’ 第2のメイン・ボディ導体
13.5、13.5’、13.5’’ 第1の電気抵抗器
13.6、13.6’、13.6’’ 第2の電気抵抗器
13.7 支持体
13.8、13.8’、13.8’’ 第1のメイン・ボディ出力部導体
13.9 第2のメイン・ボディ出力部導体
13.10、13.10’、13.10’’ トランスインピーダンス・コンバータ
14.1、14.1’、14.1’’ 第1の信号線
14.2 第2の信号線
14.3 保護シース
14.4 シース・フランジ
14.5 電気絶縁体
14.6 流延材料
14.7 露出部
15、15’、15’’ 内側接続手段
16、16’、16’’ 外側接続手段
17、17’、17’’ ローパス・フィルタ
18、18’、18’’ ハイパス・フィルタ
101 第1の導電性を有するコーティング
102 第2の導電性を有するコーティング
110、120 端面
111、111’ 第1の導電性を有する端面コーティング
112、112’、112’’ 第1の被覆されない端面エリア
121~121’’’ 第2の導電性を有する端面コーティング
122、122’、122’’ 第2の被覆されない端面エリア
130、140、150、160 側方表面
131、131’ 第1の導電性を有する側方表面コーティング
132、132’~132’’’’ 第1の被覆されない側方表面エリア
133、133’ 別の第1の導電性を有する側方表面コーティング
141 第2の導電性を有する側方表面コーティング
142、142’、142’’ 第2の被覆されない側方表面エリア
151、151’ 第3の導電性を有する側方表面コーティング
161 第4の導電性を有する側方表面コーティング
a 法線軸
F 力
h 主接線方向軸
n 副接線方向軸
S1、S2 加速度信号
x 横軸
y 長手方向軸
z 垂直軸
Claims (13)
- 少なくとも1つの圧電要素(10、10’、10’’)と、少なくとも1つの振動質量(11、11’、11’’)と、メイン・ボディ(12)とを備える加速度変換器(1)において、前記加速度変換器(1)が3つの軸(x、y、z)を有する直交座標系内に配置され、前記3つの軸(x、y、z)のうちの1つの軸が垂直軸(z)であり、前記メイン・ボディ(12)が接線方向側面(12.1、12.2、12.3、12.4)及び垂直方向側面(12.6、12.7)を備え、前記接線方向側面(12.1、12.2、12.3、12.4)が前記垂直軸(z)に対して接線方向に配置され、前記垂直方向側面(12.6、12.7)が前記垂直軸(z)に対して垂直に配置される、加速度変換器(1)であって、
前記加速度変換器(1)が正確に3つの圧電要素(10、10’、10’’)及び正確に3つの振動質量(11、11’、11’’)を備え、3つの接線方向側面(12.1、12.2、12.3)の各々に正確に1つの圧電要素(10、10’、10’’)が固定され、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々に正確1つの振動質量(11、11’、11’’)が固定され、加速時に前記正確に1つの振動質量(11、11’、11’’)が加速度に比例する剪断力を前記圧電要素(10、10’、10’’)に作用させ、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、前記圧電要素(10、10’、10’’)に取り付けられる前記振動質量(11)によって作用する主接線方向軸(h)に沿う剪断力のための高い感度を有し、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において前記主接線方向軸(h)が前記3つの軸(x、y、z)のうちの別の1つの軸であり、
前記3つの軸(x、y、z)が、横軸(x)、長手方向軸(y)、及び前記垂直軸(z)を含み、第1の前記圧電要素(10)が主接線方向軸(h)である前記長手方向軸(y)に沿って作用する剪断力のための高い感度を有し、副接線方向軸(n)である前記垂直軸(z)に沿って作用する剪断力のための低い感度を有し、法線軸(a)である前記横軸(x)に沿って作用する法線力のための低い感度を有し、第2の前記圧電要素(10’)が、主接線方向軸(h)である前記横軸(x)に沿って作用する剪断力のための高い感度を有し、副接線方向軸(n)である前記垂直軸(z)に沿って作用する剪断力のための低い感度を有し、法線軸(a)である前記長手方向軸(y)に沿って作用する法線力のための低い感度を有し、第3の前記圧電要素(10’’)が、主接線方向軸(h)である前記垂直軸(z)に沿って作用する剪断力のための高い感度を有し、副接線方向軸(n)である前記長手方向軸(y)に沿って作用する剪断力のための低い感度を有し、法線軸(a)である前記横軸(x)に沿って作用する法線力のための低い感度を有し、
前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、少なくとも1つの導電性を有する端面コーティング(111、121)を備える少なくとも1つの端面(110、120)を備え、前記導電性を有する端面コーティング(111、121)が、前記主接線方向軸(h)に沿って作用する前記剪断力により発生する圧電電荷を抽出し、前記導電性を有する端面コーティング(111、121)が、前記副接線方向軸(n)に沿って作用する前記剪断力により発生する圧電干渉電荷を抽出し、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、その一部のエリアに少なくとも1つの導電性を有する側方コーティング(131、133、141、151、161)を備える少なくとも1つの側方表面(130、140、150、160)を備え、前記導電性を有する側方表面コーティング(131、133、141、151、161)が、前記法線軸(a)に沿って作用する前記法線力により発生する圧電干渉電荷を抽出する、ことを特徴とする、加速度変換器(1)。 - 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が端面(110、120)を備え、各端面(110、120)が前記主接線方向軸(h)及び副接線方向軸(n)によって画定される平面内にあり、前記副接線方向軸(n)が前記主接線方向軸(h)に対して垂直である平面内にあり、前記平面に対して垂直である法線軸(a)を有し、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が前記法線軸(a)に平行である側方表面(130、140、150、160)を備え、前記主接線方向軸(h)に沿う剪断力の影響下で、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が前記端面(110、120)に圧電電荷を発生させ、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、前記圧電要素(10、10’、10’’)に取り付けられる前記振動質量(11)により前記副接線方向軸(n)に沿って作用する剪断力のための低い感度を有し、前記副接線方向軸(n)に沿う剪断力の影響下で、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が前記端面(110、120)に圧電干渉電荷を発生させ、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、前記圧電要素(10、10’、10’’)に取り付けられる前記振動質量(11)により前記法線軸(a)に沿って作用する法線力のための低い感度を有し、前記法線軸(a)に沿って作用する法線力の影響下で、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が前記側方表面(130、140、150、160)に圧電干渉電荷を発生させる、ことを特徴とする、請求項1に記載の加速度変換器(1)。
- 前記主接線方向軸(h)に沿う剪断力のための高い感度を有する前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々が、前記副接線方向軸(n)に沿って作用する剪断力のための低い感度又は前記法線軸(a)に沿って作用する法線力のための低い感度と比較して、少なくとも5倍の単位力当たりの圧電電荷を発生させる、ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記導電性を有する端面コーティング(111、121)及び前記導電性を有する側方表面コーティング(131、133、141、151、161)が導電性を有する連続コーティング(101、102)を形成し、前記副接線方向軸(n)に沿って作用する前記剪断力のための抽出される前記圧電干渉電荷が、前記法線軸(a)に沿って作用する前記法線力のための抽出される圧電干渉電荷の極性と逆の極性を有する、ことを特徴とする、請求項1に記載の加速度変換器(1)。
- 前記導電性を有する側方表面コーティング(131、133、141、151、161)のサイズが前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において調整され得、前記導電性を有する側方表面コーティング(131、133、141、151、161)の前記サイズが、前記導電性を有する連続コーティング(101、102)により、前記副接線方向軸(n)に沿って作用する前記剪断力のための及び前記法線軸(a)に沿って作用する前記法線力のための圧電干渉電荷と実質的に等しい数の圧電干渉電荷を抽出する、ことになるように調整される、ことを特徴とする、請求項4に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記側方表面(130、140、150、160)が第1の側方表面(130)を備え、前記第1の側方表面(130)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記副接線方向軸(n)に対して垂直であり、前記第1の側方表面(130)が第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)及び別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)を備え、前記第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)のサイズと前記別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)のサイズとの比が調整され得、前記第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)の前記サイズと前記別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)の前記サイズとの前記比が、前記導電性を有する連続コーティング(101、102)により、前記副接線方向軸(n)に沿って作用する前記剪断力のための及び前記法線軸(a)に沿って作用する前記法線力のための圧電干渉電荷と実質的に等しい数の圧電干渉電荷を抽出する、ことになるように調整される、ことを特徴とする、請求項4又は5に記載の加速度変換器(1)。
- 前記加速度変換器(1)が第1の圧電要素導体(13.1、13.1’、13.1’’)及び第2の圧電要素導体(13.2、13.2’、13.2’’)を備え、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)が前記第1の圧電要素導体(13.1、13.1’、13.1’’)に物質的に接着され、前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)が前記第2の圧電要素導体(13.2、13.2’、13.2’’)に物質的に接着され、前記第1の圧電要素導体(13.1、13.1’、13.1’’)が、第1の導電性を有する連続コーティング(101)から第1の加速度信号(S1)として圧電電荷を伝送し、前記第2の圧電要素導体(13.2、13.2’、13.2’’)が、第2の導電性を有する連続コーティング(102)から第2の加速度信号(S2)として圧電電荷を伝送する、ことを特徴とする、請求項6に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記導電性を有する端面コーティング(111、121)が材料接着により前記端面(110、120)に密接に嵌め込まれて前記端面(110、120)内の微細孔を密閉し、前記導電性を有する側方表面コーティング(131、133、141、151、161)が材料接着により前記側方表面(130、140、150、160)に付着されて前記側方表面(130、140、150、160)内の微細孔を密閉し、前記微細孔の前記密閉の結果として、前記圧電要素(10、10’、10’’)が機械的な事前装填を必要としない、ことを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記端面(110、120)が第1の端面(110)及び第2の端面(120)を含み、前記第1の端面(110)及び前記第2の端面(120)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記法線軸(a)に対して反対に配置され、前記第1の端面(110)が第1の導電性を有する端面コーティング(111)を備え、前記第2の端面(120)が第2の導電性を有する端面コーティング(121)を備え、前記側方表面(130、140、150、160)が第1の側方表面(130)を含み、前記第1の側方表面(130)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記副接線方向軸(n)に対して垂直であり、前記第1の側方表面(130)が、第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)及び別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)を備え、前記第1の導電性を有する端面コーティング(111)及び前記第1の導電性を有する側方表面コーティング(131)が第1の導電性を有する連続コーティング(101)を形成し、前記第2の導電性を有する端面コーティング(121)及び前記別の第1の導電性を有する側方表面コーティング(133)が第2の導電性を有する連続コーティング(102)を形成する、ことを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一項に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記側方表面(130、140、150、160)が、少なくとも1つの第2の側方表面(140)、及び少なくとも1つの第3の側方表面(150)を含み、前記第2の側方表面(140)及び前記第3の側方表面(150)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記主接線方向軸(h)に対して垂直であり、前記第2の側方表面(140)が第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)を備え、前記第3の側方表面(150)が第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)を備え、前記第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)及び前記第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)が、前記第1の導電性を有する連続コーティング(101)の一部又は前記第2の導電性を有する連続コーティング(102)の一部である、ことを特徴とする、請求項7に従属する請求項8に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記側方表面(130、140、150、160)が、少なくとも1つの第2の側方表面(140)、及び少なくとも1つの第3の側方表面(150)を含み、前記第2の側方表面(140)及び前記第3の側方表面(150)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記主接線方向軸(h)に対して垂直であり、前記第2の側方表面(140)が第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)を備え、前記第3の側方表面(150)が第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)を備え、前記第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)が前記第1の導電性を有する連続コーティング(101)の一部であり、前記第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)が前記第2の導電性を有する連続コーティング(102)の一部である、ことを特徴とする、請求項7に従属する請求項8に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記側方表面(130、140、150、160)が、少なくとも1つの第2の側方表面(140)、及び少なくとも1つの第4の側方表面(160)を含み、前記第2の側方表面(140)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記主接線方向軸(h)に対して垂直であり、前記第4の側方表面(160)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記副接線方向軸(n)に対して垂直であり、前記第2の側方表面(140)が第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)を備え、前記第4の側方表面(160)が第4の導電性を有する側方表面コーティング(161)を備え、前記第2の導電性を有する側方表面コーティング(141)及び前記第4の導電性を有する側方表面コーティング(161)が、前記第1の導電性を有する連続コーティング(101)の一部又は前記第2の導電性を有する連続コーティング(102)の一部である、ことを特徴とする、請求項7に従属する請求項8に記載の加速度変換器(1)。
- 前記3つの圧電要素(10、10’、10’’)の各々において、前記側方表面(130、140、150,160)が、少なくとも1つの第3の側方表面(150)、及び少なくとも1つの第4の側方表面(160)を含み、前記第3の側方表面(150)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記主接線方向軸(h)に対して垂直であり、前記第4の側方表面(160)が前記圧電要素(10、10’、10’’)の前記副接線方向軸(n)に対して垂直であり、前記第3の側方表面(150)が第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)を備え、前記第4の側方表面(160)が第4の導電性を有する側方表面コーティング(161)を備え、前記第3の導電性を有する側方表面コーティング(151)が前記第1の導電性を有する連続コーティング(101)の一部であり、前記第4の導電性を有する側方表面コーティング(161)が前記第2の導電性を有する連続コーティング(102)の一部である、ことを特徴とする、請求項7に従属する請求項8に記載の加速度変換器(1)。
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