JPH01253656A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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JPH01253656A
JPH01253656A JP7813988A JP7813988A JPH01253656A JP H01253656 A JPH01253656 A JP H01253656A JP 7813988 A JP7813988 A JP 7813988A JP 7813988 A JP7813988 A JP 7813988A JP H01253656 A JPH01253656 A JP H01253656A
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mercury
acceleration
pressure
inertial
diaphragm
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JP7813988A
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Kanemasa Sato
佐藤 金正
Sadayasu Ueno
上野 定寧
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
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Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve detecting accuracy and to make the configuration of a sensor compact, by constituting an inertial weight which transduces acceleration into inertial pressure with mercury. CONSTITUTION:Mercury 16 is introduced to diaphragm pressure receiving surfaces 11a, 11b and 11c of diaphragms of sensor blocks 3, 4 and 5 for an axis X, an axis Y and an axis Z through paths 7, 8 and 9 and paths 10x, 10y and 10z from a mercury tank 6 beforehand. Insides 12a, 12b and 12c of glass seats 12x, 12y and 12z are filled with the mercury 16 which is introduced through the paths 10x, 10y and 10z. The component of the gravity acts as a load. Since the mercury 16 having the large load per unit area is used as an inertial weight, the inertial force applied on the pressure receiving surfaces of the pressure sensors is increased. The accuracy of sensitivity for the acceleration is increased, and an acceleration sensor 1 can be made compact.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加速度を検出するセンサに係り、特に加速度を
慣性圧力に変換して、このハーカ信号に基づき加速度を
検出する方式の加速度センサに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a sensor that detects acceleration, and particularly to an acceleration sensor that converts acceleration into inertial pressure and detects acceleration based on the Harker signal. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、加速度センサは、例えば車体のアンチロツタ
、1〜ラクション、ザスペンション制御等に用いられて
いる。。
Conventionally, acceleration sensors have been used for, for example, anti-rotation, traction, and suspension control of vehicle bodies. .

加速度センサには種4・の方式のものがあるが、このう
ち、加速度を圧力に変換して検出する方式のものは、例
えば、4寺j用11i′イ57−13:(62じ分剰じ
9に開示される。従来のこの種の加速度センサ(:1、
加速度を慣性重錘として働くオイルの慣性J1−カに変
換し、この慣性圧力に圧力センサが感応し、圧力センサ
の検出値に基づき加速度を検出するもので、信頼性の点
て有利なものどして使用さJしでいる。
There are acceleration sensors of the type 4 type, but among these, the type that converts acceleration into pressure and detects it is, for example, 11i'i57-13 for 4 temples: (62 hours surplus). A conventional acceleration sensor of this type (:1,
This method converts acceleration into the inertia of oil that acts as an inertial weight, a pressure sensor senses this inertial pressure, and detects acceleration based on the detected value of the pressure sensor, which is advantageous in terms of reliability. It is used as J.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

ところで、前述した如く加速度を圧力に変換する手段と
してオイルを使用した場合には、圧力センサに作用する
荷重が小さいので、センサとしての’4’I’1度アッ
プ、例えは最大1(3〜2Gの加速度に感応させるため
には、第1に、圧力センサを構成する半導体タイヤフラ
13の歪集中部の板厚を薄くすること、第2にタイヤフ
ラl\有効径を大きくずろこと、第3に慣性重錘の容量
を人きくすることなと配慮か必要どされる。しかし第1
の方法を採用すると、ダイヤフラム材料の板厚を加工す
る時のエツチングの精度が、従来、例えば20±372
 mであったのに刻し、5±1μmなどと厳しくなり、
歩留りが低下し易くなる。第2の場合には、ダイヤフラ
ムの外形形状が大きくなり、−枚のシリコンウェハから
採れる部品数が減少し、11i−価が」−昇する。第3
の場合には、オイルの量を増加させる必要があり、A形
彫状を大きくすることが必要となるので、ロス1−アッ
プになると共に、寸法制約を受けて、例えば自動中のエ
ンジンルーム内に設置する場合には、僅かなスペースに
爪側けることが困難になる等の改善すべき点があった。
By the way, as mentioned above, when oil is used as a means of converting acceleration into pressure, the load acting on the pressure sensor is small, so the sensor's value increases by 1 degree, for example, a maximum of 1 (3 to 3). In order to make it sensitive to 2G acceleration, firstly, the thickness of the strain concentrated portion of the semiconductor tire flap 13 that constitutes the pressure sensor must be made thinner, secondly, the effective diameter of the tire flap must be greatly shifted, and thirdly, the effective diameter of the tire flap must be greatly shifted. Consideration must be given to the capacity of the inertial weight.However, the first
When this method is adopted, the etching accuracy when processing the thickness of the diaphragm material is, for example, 20 ± 372
m, but it became stricter, such as 5 ± 1 μm,
Yield tends to decrease. In the second case, the outer shape of the diaphragm increases, the number of parts that can be produced from one silicon wafer decreases, and the 11i value increases. Third
In the case of When installing in a small space, there were some issues that needed to be improved, such as difficulty in placing the claws in a small space.

また、以上の理由により、特に、複数の圧力センサによ
り1−個の加速度センサを組立てて、各圧力センサによ
り2次元あるいは3ジく元方向の加速度を同時に検出可
能としつつ、形状の小形化、製品コス1−の低減を図る
センサ構造にすることが回前tであった。
In addition, for the above reasons, in particular, by assembling one acceleration sensor with a plurality of pressure sensors, it is possible to simultaneously detect acceleration in two-dimensional or three-dimensional directions with each pressure sensor, while reducing the size of the acceleration sensor. The previous attempt was to create a sensor structure that would reduce product cost by 1-.

本発明は以」−の点に鑑みてなされたものであり、その
LI的とするところは、検出精度の向」二化及び形状の
小形化を図り、しかも、1次元の加速度を検出する場合
は勿論、2次元あるいは3次元方向の加速度の検出が1
個のセンサで、上記目的を保ちつつ実現できるようしこ
することである。
The present invention has been made in view of the following points, and its LI purpose is to improve the detection accuracy and reduce the size, and moreover, when detecting one-dimensional acceleration. Of course, it is also possible to detect acceleration in two or three dimensions.
The aim is to achieve the above objectives with a single sensor.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、」1記目的を達成するためには、加速度を圧
力に変換する手段としてオイルに代わるもので構成する
ことが好ましいとの見地に立ってなされたもので、種々
検討した結果、オイルよりも比重が約14倍大きく、常
温で金属の液体を呈する水銀により慣性重錘を構成する
。具体的には、−慣性重錘を水銀とし、水銀を収容する
空間を管状に形成して、この管状空間に面して感圧ダイ
ヤフラムを配置するのが構造的に良く、この配置構造に
よってダイヤフラムの受圧面にかかる水銀の慣性圧力と
加速度の方向性を一致させることが可能となる。また、
多次元の加速度を検出する場合には、水銀収容空間を多
次元の軸方向に分岐し、各分岐空間に対応して感圧ダイ
ヤフラムを配する。
The present invention has been made from the viewpoint that in order to achieve the object 1, it is preferable to use something instead of oil as a means for converting acceleration into pressure. The inertial weight is made of mercury, which has a specific gravity approximately 14 times greater than that of mercury and exhibits a metallic liquid state at room temperature. Specifically, it is structurally advantageous to use mercury as the inertial weight, form a tubular space to accommodate the mercury, and place a pressure-sensitive diaphragm facing this tubular space. It becomes possible to match the directionality of the acceleration and the inertial pressure of mercury applied to the pressure-receiving surface. Also,
When detecting multidimensional acceleration, the mercury storage space is branched into multidimensional axial directions, and a pressure sensitive diaphragm is arranged corresponding to each branched space.

〔作用〕[Effect]

このような構成よりなる本発明によれば、水銀に加速度
が作用すると、加速度に応した水銀の慣性圧力が圧力セ
ンサ(半導体ダイヤフラム)の受圧面しこ加わり、この
圧力センサの検出値に基づき加速度が検出される。そし
て、本発明では水銀の比重がオイルに較へて充分に大き
いため、重錘体待を従来に較へて大+1Jに削減しても
、圧力センサの受圧面に加わる慣性力を大きくして、加
速度に対する感応精度を高め、更(、こ水銀は粘性係数
の温度による変化がオイルの1/100であり、温度依
存性の改善か図れる。また、膨脂係数はオイルの173
であり、温度による体積変化に対応した、特殊構造の採
用は不要であるなどの利点がある。
According to the present invention having such a configuration, when acceleration acts on mercury, the inertial pressure of mercury corresponding to the acceleration applies to the pressure receiving surface of the pressure sensor (semiconductor diaphragm), and the acceleration is calculated based on the detected value of the pressure sensor. is detected. In the present invention, since the specific gravity of mercury is sufficiently higher than that of oil, even if the weight of the weight body is reduced to +1 J compared to the conventional one, the inertial force applied to the pressure receiving surface of the pressure sensor is increased. The sensitivity to acceleration is increased, and the temperature dependence of mercury is 1/100th that of oil, and the temperature dependence can be improved.Also, the fat swelling coefficient is 173 times lower than that of oil.
This has the advantage that there is no need to adopt a special structure that accommodates changes in volume due to temperature.

更に本発明では、慣性重錘の体積を大幅に削減すること
から、慣性重錘たる水銀を細径の管状空間に収容しても
加速度センサとして充分の機能を発揮し、しかも管状の
水銀収容空間を採用することでセンサの小形軽量化を図
り得る。そして、]次元方向の加速度を検出するセンサ
の小形化を図り得ることは勿論、その他にも複数の感圧
ダイヤフラl\を2次元、3次元方向に配し、これらの
各圧力感応素子に水銀慣性力が2次、3次元方向の加速
度を受けて加わるようにすれば、2次元または3次元方
向加速度を同時に検出てきるセンサを小形にして一体形
構造で実現できる。
Furthermore, in the present invention, since the volume of the inertial weight is significantly reduced, even if the mercury as the inertial weight is housed in a small-diameter tubular space, it still functions sufficiently as an acceleration sensor. By adopting this, it is possible to reduce the size and weight of the sensor. And, of course, it is possible to downsize the sensor that detects acceleration in the ]-dimensional direction, and in addition, it is possible to arrange multiple pressure-sensitive diaphragms in two-dimensional and three-dimensional directions, and to inject mercury into each pressure-sensitive element. If the inertial force is applied in response to acceleration in two-dimensional or three-dimensional directions, a sensor that can simultaneously detect acceleration in two-dimensional or three-dimensional directions can be made compact and realized with an integrated structure.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の実施例を図面に八づき説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)は本発明の第」実施例たる加速度センサを
部分的に断面して−1一方向からみた上面図、第1図(
b)は第1図(a)のA−A線縦断面図である。
FIG. 1(a) is a top view of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, partially cut away and viewed from the -1 direction.
b) is a longitudinal cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1(a).

本実施例の加速度センサはX軸、Y軸、X軸の3次元方
向の加速度を検出する方式のもので、X軸、Y軸、X軸
を矢印、X、、Y、Zの夫々で図示する。
The acceleration sensor of this embodiment is of a type that detects acceleration in the three-dimensional directions of the X-axis, Y-axis, and X-axis, and the X-axis, Y-axis, and X-axis are illustrated by arrows, X, Y, and Z, respectively. do.

第1図(a)、(b)において、1は加速センサで、加
速センサは、後述する水銀タンクブロック2と、X軸方
向の加速度を検出するX軸センサブロック3と、Y軸方
向の加速度を検出するY軸センサブロック4と、Z軸方
向の加速度を検出するZ軸センサブロック5とで構成さ
れる。
In FIGS. 1(a) and (b), 1 is an acceleration sensor, which includes a mercury tank block 2, which will be described later, an X-axis sensor block 3 that detects acceleration in the X-axis direction, and an acceleration sensor in the Y-axis direction. It is composed of a Y-axis sensor block 4 that detects acceleration in the Z-axis direction, and a Z-axis sensor block 5 that detects acceleration in the Z-axis direction.

水銀タンクブロック2は正方体を呈し、中央に水銀タン
ク6が形成され、タンク6を中心にX軸方向、Y軸方向
、X軸に管状の水銀収容空間の一部となる通路7,8.
9か延設される。また、X軸、Y軸、Z軸センサブロッ
ク3,4..5の夫々は、管状の水銀収容空間(以下、
水銀空間とする)10 、半導体ダイヤフラム11.ガ
ラス台座12等で構成する。ここで、説明の便宜上、水
銀空間10、半導体ダイヤフラム1]、ガラス台座12
等は、X軸、Y軸、Z軸センサブロックに対応させて符
号の末尾にx、y、zを付加して説明する。
The mercury tank block 2 has a square shape, with a mercury tank 6 formed in the center, and passages 7, 8, which form a part of a tubular mercury storage space in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the X-axis around the tank 6.
It will be extended to 9. In addition, X-axis, Y-axis, Z-axis sensor blocks 3, 4 . .. Each of 5 is a tubular mercury storage space (hereinafter referred to as
Mercury space) 10, semiconductor diaphragm 11. It is composed of a glass pedestal 12 and the like. Here, for convenience of explanation, mercury space 10, semiconductor diaphragm 1], glass pedestal 12
etc. will be explained by adding x, y, and z to the end of the symbol to correspond to the X-axis, Y-axis, and Z-axis sensor blocks.

X軸センサブロック3.Y軸センサブロック4゜Z軸セ
ンサブロック5は水銀タンクブロック2の所定の面にシ
ール状態を保って結合され、X軸センサブロック3の水
銀空間10xの一端が水銀ブロック側の通路7に連通し
、Y軸センサブロック4の水銀空間10yの一端か通路
8に連通し、Z軸センサブロック5の水銀空間10zの
一端が通路9に連通ずる。
X-axis sensor block 3. Y-axis sensor block 4゜Z-axis sensor block 5 is coupled to a predetermined surface of mercury tank block 2 while maintaining a sealed state, and one end of mercury space 10x of X-axis sensor block 3 communicates with passage 7 on the mercury block side. , one end of the mercury space 10y of the Y-axis sensor block 4 communicates with the passage 8, and one end of the mercury space 10z of the Z-axis sensor block 5 communicates with the passage 9.

水銀空間1. Oxの一部には、受圧面1.1. aが
X軸と垂直となるようにして半導体夕”イヤフラム11
Xが配され、水銀空間toyの−・部には、受圧面1丁
)〕がY軸と爪面となるようにして半導体ダイヤフラム
1.1. Vが配され、水銀空間10Zの一部には、受
圧面] ] cか2軸と垂直となるようにして半導体ダ
イヤフラムllzが配される。これらのダイヤフラムの
仕様は、例えは外径が1.511111 +内体が1.
、 、 Omm +厚みが25μ■1程度でおり、また
水銀空間10も内径か最大で、1.01ll111程度
に設定される。
Mercury space 1. A portion of Ox has a pressure receiving surface 1.1. Mount the semiconductor diaphragm 11 so that a is perpendicular to the X axis.
A semiconductor diaphragm 1.1. A semiconductor diaphragm llz is arranged in a part of the mercury space 10Z so as to be perpendicular to the two axes. The specifications of these diaphragms are, for example, an outer diameter of 1.511111 + an inner diameter of 1.511111.
The mercury space 10 has an inner diameter of about 1.01 111 mm at its maximum.

また、x!ll111センサフ゛ロック3のカラス台座
12xは、半心体タイヤフラl\11 xの受圧面11
+1反対側と対向するよう配され、Y軸センザブロック
4のガラス台座L2yは、′1414yイヤフラ111
1−yの受圧面]11)反対側と対向ずろように配され
、Z軸センサブロック5のガラス台座127は、半導体
ダイヤフラl\IIZの受圧面140反対側と対向する
ように配されろ。また、各水銀空間10 x 、  1
0 y 、  1− OZの末端にガラス台J皇12x
、12y、12zの受圧面1.2a、12b。
Also, x! The crow pedestal 12x of the ll111 sensor block 3 is the pressure receiving surface 11 of the half-centered tire flap l\11x.
The glass pedestal L2y of the Y-axis sensor block 4 is arranged so as to face the opposite side of +1.
1-y pressure receiving surface] 11) The glass pedestal 127 of the Z-axis sensor block 5 is arranged so as to face the opposite side of the pressure receiving surface 140 of the semiconductor diaphragm IZ. Also, each mercury space 10 x 1
0y, 1-Glass stand JK12x at the end of OZ
, 12y, 12z pressure receiving surfaces 1.2a, 12b.

12 cが而する。このようにして、ガラス台座12x
の受圧面」−2aと゛吟導体ダイヤフラムllxの受圧
面11. aとしこX 4i111の正反対の水銀の力
が水銀空間1. Oxを介して作用する。ガラス台座1
2yの受圧面12bと半導体ダイヤフラムllyの受圧
面111〕とにY軸の正反対の水銀の力が水銀空間]、
 Oyを介して作用する。ガラス台座12z受圧面1.
2 cと半導体ダイヤフラム〕−12の受圧面1 ]、
 QとにZ軸の正反対の水銀の力が水銀空間10 zを
介して作用する。これらのガラス台座12の厚さは数1
0 lz m程度の薄いもので、水銀の力が加わると変
形する。
12 c. In this way, the glass pedestal 12x
The pressure receiving surface of the conductor diaphragm llx and the pressure receiving surface of the conductor diaphragm 11. The force of mercury, which is the exact opposite of a and X 4i111, is in mercury space 1. Acts via Ox. glass pedestal 1
The force of mercury in the exact opposite direction of the Y-axis is applied to the pressure receiving surface 12b of the semiconductor diaphragm 2y and the pressure receiving surface 111 of the semiconductor diaphragm lly],
It acts through Oy. Glass pedestal 12z pressure receiving surface 1.
2c and semiconductor diaphragm]-12 pressure receiving surface 1],
A mercury force directly opposite to the Z axis acts on Q and Q through the mercury space 10z. The thickness of these glass pedestals 12 is several 1
It is thin, about 0 lz m, and deforms when the force of mercury is applied to it.

ガラス台座12 x 、 12 y 、 1−2 zの
先端は、突起13 x、 、 、13 y 、 1.3
 zの夫々が形成され、各突起↑3 x +  ’J、
 3 y 、 i 3 zが各半導体ダイヤフラム11
 x + ]、 1 y 、 ]、 、1. zの対向
面側にアノディックボンティング等で固定される。この
ような配置構造によって、各半導体ダイヤフラム]IX
The tips of the glass pedestals 12 x, 12 y, 1-2 z have protrusions 13 x, , 13 y, 1.3
Each of z is formed, each protrusion ↑3 x + 'J,
3y, i3z are each semiconductor diaphragm 11
x + ], 1 y, ], ,1. It is fixed to the opposite surface side of z using anodic bonding or the like. With such an arrangement structure, each semiconductor diaphragm] IX
.

” IY + I J、 zの両側に水銀空間」、Ox
、10y。
"IY + I J, mercury space on both sides of z", Ox
, 10y.

10zの夫々が配される。ここで、ダイヤフラムの−而
1 ] a 、  ] ] b 、  ]1cに面した
側の水銀空間を第1の空間とし、カラス台座を介してダ
イキンラ11他而に面する水銀空間を第2の空間とする
10z are arranged. Here, the mercury space on the side of the diaphragm facing 1 ] a , ] b , ] 1 c is defined as the first space, and the mercury space facing Daikinra 11 and other parts via the crow pedestal is defined as the second space. shall be.

半導体タイヤフラAl 1 x、  1. 、’L y
、  1− ]、 zは、次のようにして構成される。
Semiconductor tire flat Al 1 x, 1. ,'L y
, 1- ], z is constructed as follows.

すなわち、先ずシリコンウェハをアルカリ液などにより
マスクを組合せて、エツチングすることでシリコンダイ
ヤフラムを形成する。そして、このダイヤフラムの外周
部には、圧力がかかった時に引張歪を発生するものと圧
縮歪を発生するものとをそれぞれ検出できるピエゾ拡散
抵抗を13(ボロン)などのイオン打込みによって各2
個ずつ4個形成する。このようにして半導体ダイヤフラ
ムが構成されるが、ダイヤフラムのピエゾ拡散抵抗は、
それぞれブリッジの一辺として結線され、ブリッジの中
点の電位差が歪の増加と共に増加するように配列し、結
線する。中点の電位差は、スマーI−チップ(他基板)
iL4に形成された増幅回路にり−1・15を介して入
力して増幅された後で出力電圧として取り出すようにし
である。
That is, first, a silicon diaphragm is formed by etching a silicon wafer using a mask using an alkaline solution or the like. Then, on the outer periphery of this diaphragm, piezo diffusion resistors that can detect tensile strain and compressive strain when pressure is applied are implanted with ions such as 13 (boron).
Form 4 pieces each. A semiconductor diaphragm is constructed in this way, and the piezo diffusion resistance of the diaphragm is
Each wire is connected as one side of the bridge, and the wires are arranged and connected so that the potential difference at the midpoint of the bridge increases as the strain increases. The potential difference at the midpoint is the SMAR I-chip (other board)
The voltage is input to the amplifier circuit formed in iL4 through -1.15, amplified, and then taken out as an output voltage.

17は内部に水銀通路を有するバイブて、パイプ」7は
一端か水銀通路7の一部に連通し、この一端を基点とし
て−L方に向って(Z軸方向)に延設され、上方のパイ
プ他端側に大気開放孔18を有するキャップ19が嵌装
される。人気開放孔18は、内容をφ0.1  以下(
すなわち、水銀が表面張力で漏洩しない寸法)に設定し
である。
Reference numeral 17 denotes a vibrator having a mercury passage inside, and a pipe 7 communicates with one end or a part of the mercury passage 7, extends from this one end in the -L direction (Z-axis direction), and extends upward. A cap 19 having an air vent hole 18 is fitted to the other end of the pipe. The popular open hole 18 has a content of φ0.1 or less (
In other words, the dimensions are such that mercury does not leak due to surface tension.

次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

Y軸、Y軸、zl1111Iノ各センサブロック3,4
゜5のタイヤフラム受圧面11a、11.b、]−] 
cには、水銀タンク6から前述の如く通路7,8゜9及
び1.0x、10y、 ]Ozを介して、水銀が予め導
入され、またカラス台座12x、12y。
Y-axis, Y-axis, zl1111I sensor blocks 3, 4
Tire flam pressure receiving surface 11a, 11. b,]-]
Mercury is introduced in advance from the mercury tank 6 through the passages 7, 8°9 and 1.0x, 10y, ]Oz as described above, and the crow pedestals 12x, 12y.

127の内側↓2a、12b、12cには1通路10 
x 、  1. OY +  10 zを通して尋人さ
れた水銀1Gか満たされており、その重力の分力による
荷重か作用している。なお、水銀1Gの封入は真空中で
容易に行うことができる。また、加速度センサ1は、例
えは加速度センサの底11i′iPを被検出休に固定し
ておく。
Inside 127 ↓ 1 passage 10 for 2a, 12b, 12c
x, 1. It is filled with 1G of mercury through OY + 10z, and the load due to the component of gravity is acting on it. Note that 1G of mercury can be easily sealed in a vacuum. Further, the acceleration sensor 1 has, for example, a bottom 11i'iP of the acceleration sensor fixed at the position to be detected.

このような状態で被検出体に加速度が生じた場合、例え
ば、X軸成分の正方向(第1図(b)を基準にして図に
対し左側方向)の加速度については、X軸センサブロッ
ク3のダイヤフラム1−1xの受圧面11 a、主に水
銀空間10x内の質imが、慣性による加速度aを受け
て、慣性圧力maとなって作用する。
If acceleration occurs in the detected object in such a state, for example, the acceleration in the positive direction of the X-axis component (to the left in the figure with reference to FIG. 1(b)) The pressure receiving surface 11a of the diaphragm 1-1x, mainly the material im in the mercury space 10x, receives acceleration a due to inertia and acts as an inertial pressure ma.

また、X軸方向の加速度検出において、逆方向からの加
速度が作用した時には、水銀空間1. Ox内の水銀に
よる慣性圧力がガラス台座12xの受圧面12a側に作
用し、更にこの力が突部13xを介してダイヤフラム1
1. xの対向面にその衝撃力が作用する。一方この時
のダイヤフラム受圧面11a側の水銀も同方向の動きと
なり、ダイヤフラム受圧面11aに作用していた水銀に
よる圧力は、その作用方向の向きが反対になって、ダイ
ヤフラム受圧面11a側しこ作用する力は減少する。
In addition, in the detection of acceleration in the X-axis direction, when acceleration from the opposite direction acts, mercury space 1. Inertial pressure due to mercury in Ox acts on the pressure receiving surface 12a side of the glass pedestal 12x, and this force is further applied to the diaphragm 1 via the protrusion 13x.
1. The impact force acts on the opposing surface of x. On the other hand, at this time, the mercury on the diaphragm pressure-receiving surface 11a side also moves in the same direction, and the pressure due to mercury that was acting on the diaphragm pressure-receiving surface 11a is reversed in the direction of its action, so that the mercury on the diaphragm pressure-receiving surface 11a side moves in the same direction. The acting force decreases.

従って、水銀の慣性圧力は、前述した正方向とは逆向き
となるため、歪も逆向きに発生し、出力信号も逆となる
。このようしこして、正方向、逆方向の2方向の加速度
の検出が可能となる。
Therefore, since the inertial pressure of mercury is in the opposite direction to the above-mentioned positive direction, distortion is also generated in the opposite direction, and the output signal is also opposite. In this way, it is possible to detect acceleration in two directions, the forward direction and the reverse direction.

X軸成分、X軸成分の加速度検出も前述のX軸成分の加
速度検出と同様にして行なわれる。
The X-axis component and the acceleration detection of the X-axis component are also performed in the same manner as the aforementioned acceleration detection of the X-axis component.

なお、振動加速度を検出する場合には、実際には、加速
度は第7図(a)〜(d)に示すように、例えばサイン
波のような形で変化する。これに伴い、ダイヤフラム受
圧面に加わる荷重も変化する。
Note that when detecting vibration acceleration, the acceleration actually changes in the form of, for example, a sine wave, as shown in FIGS. 7(a) to (d). Along with this, the load applied to the diaphragm pressure receiving surface also changes.

従って、ダイヤフラム内に発生する歪もこれと同様であ
り、出力信号も同様の波形を示す。−船釣には、加速度
が零または一定の状態あるいは変動状態から何らかの外
力を受けると、大きな衝撃波となって、物体を伝達する
。これを受けた加速度センサは最初の衝撃力の大きさ、
方向を減衰や遅れなしに精度よく検出できなければなら
ない。即ち、最初の衝撃力の反動で、加速度に変化が生
じ、その後、この振動波は持続しながら減衰することに
なる。従って、この減衰途中の振動を検出したのでは、
高精度な制御が不能となってしまうのである。
Therefore, the distortion generated within the diaphragm is similar to this, and the output signal also exhibits a similar waveform. - When fishing on a boat, when an external force is applied from a state where the acceleration is zero, constant, or fluctuating, a large shock wave is generated and transmitted to the object. Upon receiving this, the acceleration sensor detects the magnitude of the initial impact force,
Direction must be detected accurately without attenuation or delay. That is, a change in acceleration occurs due to the reaction of the initial impact force, and thereafter, this vibration wave continues to attenuate. Therefore, it is possible that this vibration was detected in the middle of decay.
Highly accurate control becomes impossible.

また、前述したZ軸、Y軸、Z軸方向の加速度検出のう
ち、X 、 Y 1lilll、即ち横力向の加速度に
ついては、それぞれ予め非加速時のダイヤフラム12x
、12yに作用している横方向水銀液圧状態を基準点(
基準信号)として設定しておけば、加速度が生じた場合
の加速度の大小関係が検出てきる。特に、前述の如く、
裏面からガラス台座などしこより、水銀の液圧がかけら
れる四合しこは、左右の液圧差によって生ずるダイヤフ
ラムにかかる力のバランスをとることによって、初期値
を零に設定して、検出することもできる。一方、Z軸、
即ち垂直方向加速度の検出のためにはダイヤフラムに予
め、水銀が乗った状態、即ち、1Gの荷重がかかった状
態を基準点として、これからの加速度の大小関係から、
検出することができる。この場合には、ダイヤフラムの
」−1下にある水銀重錘の受ける加速度の大きさ、方向
に応じて発生した歪が、基準値に対しプラスまたはマイ
ナスされて、信号出力が発生し、Z軸方向の正、逆方向
の検出ができる。なお第8図に加速度Gに対するセンサ
出力電圧Voの関係を示す。
In addition, among the acceleration detection in the Z-axis, Y-axis, and Z-axis directions described above, for X, Y 1lill, that is, acceleration in the lateral force direction, the diaphragm 12
, 12y is expressed as the reference point (
If it is set as a reference signal), the magnitude relationship of acceleration when acceleration occurs can be detected. In particular, as mentioned above,
The four-way lever, where liquid pressure of mercury is applied from the back side to the glass pedestal, etc., can be detected by setting the initial value to zero by balancing the force applied to the diaphragm caused by the difference in liquid pressure between the left and right sides. You can also do it. On the other hand, the Z axis
In other words, in order to detect vertical acceleration, the state in which mercury is placed on the diaphragm, that is, the state in which a load of 1 G is applied, is used as a reference point, and from the magnitude relationship of future acceleration,
can be detected. In this case, the strain generated depending on the magnitude and direction of the acceleration received by the mercury weight located below the diaphragm is added or subtracted from the reference value, and a signal output is generated, and the Z-axis Can detect forward and reverse directions. Note that FIG. 8 shows the relationship between the sensor output voltage Vo and the acceleration G.

以上が、Z軸、Y軸、Z軸の3次元方向の加速度検出で
あるが、次に本実施例の加速度センサの運搬について説
明する。
The above is the detection of acceleration in the three-dimensional directions of the Z-axis, Y-axis, and Z-axis. Next, transportation of the acceleration sensor of this embodiment will be explained.

前述したように加速度センサ本体内には、水銀が封入さ
れているが、この封入された水銀は、運搬中などに大き
な衝撃を受けると、ダイヤフラム等を破壊する恐がある
。従って、このようなおそれがある場合には、例えば大
気導入側の通路]7を第1図(1))の状態よりも長く
、例えば、水銀の最」二の高さ位置Hから上方に0 、
5 I−T 以」二の空間が生じる程度に設定し、この
通路先端に、運搬時にのみ大藏開放孔何キャップ]−9
に代えて盲栓を嵌装し、この状態で加速度センサを天地
逆にして運搬すればよい。すなわち、このようにすれば
水銀を大気導入通路17側に移動することで、ダイヤフ
ラム受圧面には、水銀の荷重をかけないようにすること
が可能である。また、加速度センサ検出部は缶パツケー
ジなどに収納し、例えばダイヤフラムが破損して水銀が
外部へ流出するのを防止する構造を採用することは必要
である1、本実施例によれば、次の効果を奏することが
できる。
As mentioned above, mercury is sealed inside the acceleration sensor body, but if this sealed mercury receives a large impact during transportation, there is a risk of destroying the diaphragm and the like. Therefore, if there is such a risk, for example, the passageway 7 on the air introduction side should be made longer than the state shown in Figure 1 (1)), for example, by extending it upward from the highest point H of the mercury. ,
5 It is set to such an extent that a space of 2 is created, and a large open hole cap is installed at the end of this passage only during transportation.
Instead, a blind plug may be fitted and the acceleration sensor may be transported upside down in this state. That is, in this way, by moving the mercury to the atmosphere introduction passage 17 side, it is possible to prevent the load of mercury from being applied to the pressure receiving surface of the diaphragm. In addition, it is necessary to house the acceleration sensor detection part in a can package or the like, and adopt a structure that prevents mercury from leaking outside due to damage to the diaphragm, for example.1 According to this embodiment, the following It can be effective.

(1)比重約13.6 の水銀を慣性重錘として採用す
ることにより、従来のオイルに較へて単位体積当りの荷
重が増大するので、ダイヤフラムにがかる重錘の体積を
少なくし2て、加速度センサの小形化が図れる3、特に
、水銀収容空間を管状とすることで小形軽凰化に有効で
ある。
(1) By using mercury with a specific gravity of approximately 13.6 as an inertial weight, the load per unit volume increases compared to conventional oil, so the volume of the weight applied to the diaphragm is reduced2. The acceleration sensor can be made smaller. In particular, by making the mercury storage space tubular, it is effective for making the acceleration sensor smaller and lighter.

(2)本実施例の加速度センサは、3次元一体形の加速
度検出構造を採用しているので、3−4・)11方向加
速度の同時検出か図れる。更に、重錘となる水銀のX1
llllllY軸、Z軸の通路が連通しで、各軸の重錘
(J、一部共用化を図り、材料費、加工費の節減が図れ
る。。
(2) Since the acceleration sensor of this embodiment employs a three-dimensional integrated acceleration detection structure, simultaneous detection of acceleration in 11 directions can be achieved. In addition, mercury X1 that becomes a weight
The passages of the Y-axis and Z-axis are connected, and the weight of each axis (J) can be partially shared, reducing material costs and processing costs.

(3)予め、大気導入孔に空間部を設け、被検出体への
取付けまでの運搬t+!7. (、こは、天地、逆しこ
保持して、空間部に水銀を移動させ、ダイヤフラ13に
かかる衝撃tこよる負?、:iを軽減し、破損防止を図
る。
(3) Prepare a space in the air introduction hole in advance, and transport it until installation on the object to be detected! 7. (Hold it upside down and move the mercury into the space to reduce the negative impact on the diaphragm 13 and prevent damage.)

(4)シリ]1ンダイヤフラムに形成した拡散抵抗を用
いて、ダイヤフラ13にかかる圧力を歪に変換して検出
する従来の半導体ピエゾ抵抗効果展圧力変換器の構造の
流用により、生産技術の共用化を図り、原価低減か図れ
ると共に、信頼性を確保できる。
(4) Sharing of production technology by reusing the structure of a conventional semiconductor piezoresistive pressure transducer that converts the pressure applied to the diaphragm 13 into strain and detects it using a diffused resistance formed on the diaphragm 1. This makes it possible to reduce costs and ensure reliability.

(5)粘性係数の温度依存性かオイルなどに比して1/
100と小さい水銀を重錘として用いることにより、温
度依存性の改善が図れる。
(5) The temperature dependence of the viscosity coefficient is 1/1 compared to oil etc.
By using mercury as small as 100 mm as a weight, temperature dependence can be improved.

(6)温度の変化に則して、体積膨張係数かオ、rルの
1/3と小さい水銀を重錘として用いるため、重心の移
動が少なく、温度依存性の改善を図ることができる。
(6) Since mercury, which has a small volumetric expansion coefficient of 1/3 of the volume expansion coefficient, is used as a weight in accordance with changes in temperature, the center of gravity moves less and temperature dependence can be improved.

な、1′9、上記第1実施例は、3次元方向の加速度を
検出するものであるか、センサフロックのブロック数を
変えることで、73次元加速度検出に代えて一体構造で
、xYIIIlllの2次元方向の加速度の検出や、Y
、Z軸の2次元方向の加速度検出についても同様に行な
い得る。また、X軸、Y軸、 Z 1lil!1のいず
れかの1次元方向の加速度を検出すること一19= ができる。
1'9. The first embodiment described above detects acceleration in three-dimensional directions, or by changing the number of blocks of the sensor flock, instead of detecting 73-dimensional acceleration, it has an integral structure and detects acceleration in xYIIIllll. Detection of acceleration in the dimensional direction, Y
, acceleration detection in the two-dimensional direction of the Z-axis can be similarly performed. Also, X axis, Y axis, Z 1lil! It is possible to detect acceleration in any one-dimensional direction.

しかして、この一体形の基本構造により、三軸の加速度
が同時にill!l定でき、それらを合成することによ
って、どの方向からどの程度の大きさの加速度が加わっ
たか、マイクロコンピュータなどを用いて計算し、割り
出すことが可能である。
With this integrated basic structure, acceleration in three axes can be achieved simultaneously! By combining them, it is possible to use a microcomputer or the like to calculate and determine from which direction and in what magnitude acceleration is applied.

第2図はX軸或いはY 1lil11方向加速度検出用
のセンサに適用する本発明の実施例(第2実施例)で、
図中、第」図(a)、(b)の実施例における符号と同
一・のちのは、同−或いは共通する要素を示す。
FIG. 2 shows an embodiment (second embodiment) of the present invention applied to a sensor for detecting acceleration in the X-axis or Y direction.
In the figures, the same reference numerals as those in the embodiments in Figures (a) and (b) indicate the same or common elements.

本実施例における加速度センサは基本的には、第1実施
例のX軸或いはY輔センサブロックと構造が共通するが
、相異点は、第1実施例のような共用の水銀タンクブロ
ックを廃止しセンサブロック3′のめでセンサ本体を構
成した点にある1、すなわち、本実施例は、センサブロ
ック3′の内部にXJl+ (或いはY軸)方向に向け
て管状の水銀収容空間10を形成し、空間10の両端を
゛折返して。
The acceleration sensor in this embodiment basically has the same structure as the X-axis or Y-axis sensor block in the first embodiment, but the difference is that the common mercury tank block as in the first embodiment is abolished. 1. In this embodiment, the sensor body is formed by the sensor block 3', in which a tubular mercury storage space 10 is formed inside the sensor block 3' in the XJl+ (or Y-axis) direction. , by folding both ends of space 10.

この両端を互いに対向させて、この両端位置の一方に半
導体ダイヤフラム」」を、他方にガラス台座12を配し
、ガラス台座12の先端突起13を第1実施例同様にダ
イヤフラム]−]−の受圧面11aと反対面に接合させ
る。このようにして、ダイヤフラム簡の両側に水銀空間
」−〇を配する構造となる。その動作は第1一実施例の
X軸センザブロックと同様であり、ダイヤフラム]−1
の受圧面(符号11aの而及び面11aと反対側の面)
に作用する水銀コ−6の慣性圧力と加速度方向は一致す
る。
With these ends facing each other, a semiconductor diaphragm is placed at one end position and a glass pedestal 12 is placed at the other end, and the tip projection 13 of the glass pedestal 12 is connected to the diaphragm in the same manner as in the first embodiment. It is joined to the surface opposite to the surface 11a. In this way, a structure is created in which mercury spaces "-" are arranged on both sides of the diaphragm strip. Its operation is similar to that of the X-axis sensor block of the 11th embodiment, and the diaphragm]-1
Pressure-receiving surface (marked by reference numeral 11a and the surface opposite to surface 11a)
The inertial pressure of the mercury core 6 acting on the mercury core 6 coincides with the direction of the acceleration.

また、本実施例で水銀通路10の一部にZ軸方向に延び
る大気導入通路17を設ける。大気導入通路17は、既
に第1実施例でも述べたように、水銀レベルHまでの高
さの0.5以北延ばして、センサ運搬時には通路17に
盲栓をして、センサの天地を逆にして運搬する。
Further, in this embodiment, an atmosphere introduction passage 17 extending in the Z-axis direction is provided in a part of the mercury passage 10. As already mentioned in the first embodiment, the atmosphere introduction passage 17 is extended north of 0.5 of the height up to the mercury level H, and when transporting the sensor, the passage 17 is plugged with a blind plug, and the sensor is turned upside down. and transport it.

第3図は本発明の第3実施例を示すもので、本実施例も
第2実施例同様にX軸或いはY軸方向の加速度を検出で
きるようにしたものである。第2実施例と異なる点は、
半導体ダイヤフラム11の片側1[aにのみ水銀の慣性
圧力が作用するようにし、ガラス台座は省略して、ダイ
ヤフラム11の受圧面1 ]、 aと反対側を大気Pに
対面させる。
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, and like the second embodiment, this embodiment is also capable of detecting acceleration in the X-axis or Y-axis direction. The difference from the second embodiment is that
The inertial pressure of mercury acts only on one side 1 [a of the semiconductor diaphragm 11, the glass pedestal is omitted, and the pressure receiving surface 1 of the diaphragm 11], and the side opposite to a faces the atmosphere P.

そして、本実施例では、1個のダイヤフラムのみで正逆
両方の加速度の検出を行う場合には、次のようにして行
なわれる。第3図の右から左への正方向には、水銀の重
錘の慣性力は、そのまま、タイヤフラム受圧面]、 1
 aに作用して、加速度による加圧力になる。その逆方
向口こ加速度が作用する場合には、水銀が大気開放孔]
8側に移動することによってダイヤフラム11と水銀1
6の間にてきる僅かな間隙に負圧が発生する。従って、
この負圧の大小関係をもとにして、ダイヤフラムに発生
する歪と対応づけて逆方向の加速度を検出する。
In this embodiment, when both forward and reverse accelerations are detected using only one diaphragm, the detection is performed as follows. In the positive direction from right to left in Figure 3, the inertial force of the mercury weight remains as it is, and the pressure receiving surface of the tire flamm]
It acts on a and becomes a pressurizing force due to acceleration. When the reverse direction of the mouth acceleration acts, mercury is exposed to the atmosphere]
By moving to the 8 side, the diaphragm 11 and the mercury 1
Negative pressure is generated in the small gap between 6 and 6. Therefore,
Based on the magnitude relationship of this negative pressure, the acceleration in the opposite direction is detected in association with the strain generated in the diaphragm.

この場合の信号は正、逆方向それぞれの向きによって発
生する歪が相対的に異なるため、正、逆で対称でなくな
り、例えは、第7図(e)に示す如くなる。尚第3図の
パイプの開放端18を密閉とし、容積を小さい構造とし
た場合には、高周波の振動加速度領域で用いた場合、水
銀重錘の応答性が遅れて位相は遅れるが、この場合の逆
方向加速度については、慣性力が壁面に当り反力となっ
て、受圧面、L 1. aに作用するので、例えば、第
1図(f)の〃口き一方向の信号を得る。
In this case, the signal is not symmetrical between the forward and reverse directions because the distortion generated in the forward and reverse directions is relatively different, for example, as shown in FIG. 7(e). In addition, if the open end 18 of the pipe in Fig. 3 is sealed and the volume is made small, when used in a high frequency vibration acceleration region, the response of the mercury weight will be delayed and the phase will be delayed, but in this case. Regarding the acceleration in the opposite direction, the inertial force hits the wall surface and becomes a reaction force, causing the pressure receiving surface, L1. For example, the unidirectional signal shown in FIG. 1(f) is obtained.

第4図は本発明の第4実施例を示すもので、本実施例も
X軸或いはY軸方向の加速度を検出てきるようにしたも
のである。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, and this embodiment is also designed to detect acceleration in the X-axis or Y-axis direction.

第4実施例においては、水銀空間10を横方向の一直線
に延びる直管形状とし、両端に半導体ダイヤフラム11
,11’ を配したものである。本実施例では、図面の
右側方向に加速が生しると、一方のタイヤフラム1]′
の受圧面11′ aに水銀重錘16の慣性圧力が加わり
、左側方向に加速が生しると、他方のタイヤフラム11
の受圧面11aに水銀重錘16の慣性圧力が加わり、こ
れらの加圧力tこ基つきX軸、或いはY軸の正逆いずれ
の方向の加速度も検出することができる。この方式は、
検出精度を向上させることができる。また、このような
第4実施例のセンサブロックを第1図の実施例同様にX
軸、Y軸、X軸の3次元方向に一体形構造で組合せ配置
したり、XY軸、YX軸、Xz軸等の2次元方向に一体
形構造で組合せ配置することにより、3次元方向、2欣
元方向の加速度を検出することができる。このようなセ
ンサブロックの組合せの場合にも、重錘の水銀を第1実
施例のように同一の水銀タンクに連通させれば、共用化
が図れる。
In the fourth embodiment, the mercury space 10 is shaped like a straight tube extending in a straight line in the horizontal direction, and semiconductor diaphragms 11 are arranged at both ends.
, 11'. In this embodiment, when acceleration occurs in the right direction in the drawing, one tire flam 1]'
When the inertia pressure of the mercury weight 16 is applied to the pressure-receiving surface 11'a of the tire flam, and acceleration occurs to the left, the other tire flam 11
The inertial pressure of the mercury weight 16 is applied to the pressure-receiving surface 11a of the mercury weight 16, and the acceleration in either the forward or reverse direction of the X-axis or Y-axis can be detected based on this pressurizing force t. This method is
Detection accuracy can be improved. In addition, the sensor block of the fourth embodiment may be
By arranging them in combination in an integral structure in the three-dimensional directions of the axis, Y-axis, and X-axis, or in the two-dimensional directions such as the XY-axis, YX-axis, Acceleration in the direction of the movement can be detected. Even in the case of such a combination of sensor blocks, common use can be achieved by communicating the mercury of the weight to the same mercury tank as in the first embodiment.

第5図は本発明の第5実施例を示すもので、本実施例は
Z軸方向の加速度を検出てきるようにしたものである。
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention, and this embodiment is designed to detect acceleration in the Z-axis direction.

本実施例は、鉛直方向に配置された水銀空間10の下部
に半導体ダイヤフラム1」を配し、上部を大気側に孔1
8を介し連通させたものである。第5実施例の場合には
、ダイヤフラム上方にある水銀は、ダイヤフラム11に
対して常にIGの重力加速度が作用している。従ってこ
れに対応した歪も発生している。この歪をOGの時の基
準値として設定する。そして、ダイヤフラムの上にある
水銀重錘の受ける加速度の大きさ。
In this embodiment, a semiconductor diaphragm 1'' is placed at the bottom of a mercury space 10 arranged vertically, and a hole 1 is placed at the top of the mercury space 10 toward the atmosphere.
8. In the case of the fifth embodiment, the gravitational acceleration of the IG always acts on the diaphragm 11 on the mercury above the diaphragm. Therefore, corresponding distortion also occurs. This distortion is set as a reference value for OG. And the magnitude of the acceleration that the mercury weight above the diaphragm receives.

方向に応じた歪が、基準値に対してプラスまたはマイナ
スされて、信号出力が発生し、Z軸方向の加速度の検出
ができる。
The distortion corresponding to the direction is added or subtracted from the reference value, a signal output is generated, and the acceleration in the Z-axis direction can be detected.

第6図(a)、(b)は本発明の第6実施例を示すもの
で、YZX軸方向加速度検出仕様のセンサ表す。動作に
ついては、前述した各実施例と共通するので説明を省略
する。
FIGS. 6(a) and 6(b) show a sixth embodiment of the present invention, and represent a sensor having YZX axis direction acceleration detection specifications. Since the operation is common to each of the embodiments described above, a description thereof will be omitted.

なお、以上の各実施例において、拡散抵抗を有するダイ
ヤフラムは拡散抵抗のない側にのみ、水銀重錘としての
慣性力がかかる構造にすることもできる。この場合加速
度の大きさのみを知り、検出力向は一方向となる。
In each of the above embodiments, the diaphragm having a diffused resistance may have a structure in which the inertial force as a mercury weight is applied only to the side without the diffused resistance. In this case, only the magnitude of acceleration is known, and the detected force direction is one direction.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、加速度センサの慣性重錘
を水銀により構成することで、検出精度の向」1化及び
形状の小形化を図り、しかも1次元は勿論のこと多次元
方向の加速度検出も1つのセンサて実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, by configuring the inertial weight of the acceleration sensor with mercury, it is possible to improve the detection accuracy and reduce the size of the acceleration sensor. Acceleration detection can also be realized with one sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図<a)は本発明の第〕実施例で、3次元方向の加
速度検出が可能なセンサを一部断面して上方向から見た
図、第1図(b)は第1図(a)      。 のA−A断面図、第2図は本発明の第2実施例で、X軸
或いはY軸方向の加速度検出か可能なセンサの縦断面図
、第3図は本発明の第73実施例で、X軸或いはY軸プ
ノ向加速度検出用センサの他の例を表わす縦断面図、第
4図は本発明の第4実施例てX1lIIII或いはY軸
方向加速度検出用セン→1の他の例を表わす縦断面図、
第5図は本発明の第5実施例でZ軸方向加速度検出用セ
ンサの縦断面図、第6図(、)は本発明の第6実施例で
2次元方向加速度検出センサの一部を断面して表わす上
面図、第6図(b)は第6図(,1)のA−Δ断面図、
第7図(a)〜(f)は加速度センサの出力電圧の変動
の状況を示すグラフ、第8図は、加速度の大きさに対す
る出力電圧の関係を示ず出力特性のグラフである。 1− 加速度センサ、2,3.4  センサフL1ツク
、7.8,9.10 (]、Ox、10y、1oz)水
銀収容空間、11  (iix、IJy、  11Z)
ダイヤフラム.12(,1,2x、12y、1.2z)
カラス台座、L l a 、 1.1−1.) 、  
I i c 、  12 a 。 12b、12c  受圧面、1G 水銀。 第2囚 第 3 日 1Ja電度オ町 寮 4−圀 g 第 5 圀 曝 ′1 目 (a)    (’o)     (c)   (d)
<e)      cf) 第 8 口 1′IrJ達度q
FIG. 1(a) is a partially cross-sectional view of a sensor capable of detecting acceleration in three-dimensional directions, as viewed from above, and FIG. a). 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a sensor capable of detecting acceleration in the X-axis or Y-axis direction, and FIG. 3 is a 73rd embodiment of the present invention. , a vertical sectional view showing another example of the sensor for detecting acceleration in the X-axis or Y-axis direction, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another example of the sensor for detecting acceleration in the A longitudinal sectional view representing
Fig. 5 is a longitudinal cross-sectional view of a sensor for detecting acceleration in the Z-axis direction according to a fifth embodiment of the present invention, and Fig. 6 (,) is a cross-sectional view of a part of a sensor for detecting acceleration in a two-dimensional direction according to a sixth embodiment of the present invention. 6(b) is a cross-sectional view taken along line A-Δ of FIG. 6(,1),
FIGS. 7(a) to (f) are graphs showing fluctuations in the output voltage of the acceleration sensor, and FIG. 8 is a graph of the output characteristics without showing the relationship between the output voltage and the magnitude of acceleration. 1- Acceleration sensor, 2, 3.4 Sensorf L1, 7.8, 9.10 (], Ox, 10y, 1oz) Mercury storage space, 11 (iix, IJy, 11Z)
Diaphragm. 12(,1,2x,12y,1.2z)
Crow pedestal, Lla, 1.1-1. ),
Iic, 12a. 12b, 12c pressure receiving surface, 1G mercury. 2nd Prisoner 3rd Day 1Ja Dendo Omachi Dormitory 4-Ku 5th Koku Expo '1 Item (a) ('o) (c) (d)
<e) cf) 8th mouth 1'IrJ achievement q

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、この慣
性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出するピエゾ
抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力検出素
子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度センサ
において、前記慣性重錘を水銀により構成してなること
を特徴とする加速度センサ。
1. A method that includes an inertial weight that converts acceleration into inertial pressure and a piezoresistive pressure sensing element that detects stress in a diaphragm that is sensitive to this inertial pressure, and detects acceleration based on the output of the pressure sensing element. An acceleration sensor characterized in that the inertial weight is made of mercury.
2. 加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、この慣
性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出するピエゾ
抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力検出素
子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度センサ
において、前記慣性重錘として水銀を用い、この水銀を
収容する空間を管状に形成して該管状空間に面して前記
ダイヤフラムを配置すると共に、このダイヤフラムの受
圧面にかかる水銀の慣性圧力と加速度の方向とを一致さ
せてなることを特徴とする加速度センサ。
2. A method that includes an inertial weight that converts acceleration into inertial pressure and a piezoresistive pressure sensing element that detects stress in a diaphragm that is sensitive to this inertial pressure, and detects acceleration based on the output of the pressure sensing element. In this acceleration sensor, mercury is used as the inertial weight, the space for accommodating the mercury is formed into a tubular shape, the diaphragm is disposed facing the tubular space, and the inertia of the mercury applied to the pressure receiving surface of the diaphragm is An acceleration sensor characterized by matching the direction of pressure and acceleration.
3. 加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、この慣
性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出するピエゾ
抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力検出素
子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度センサ
において、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこの水銀
を収容する空間を少なくとも2次元以上の複数軸方向に
分岐して、これらの各分岐空間に収容される水銀が各軸
方向の加速度成分に対応して慣性圧力を生じるよう設定
すると共に、前記ダイヤフラムを前記各分岐空間に生じ
る水銀慣性圧力の受圧箇所に夫々配設してなることを特
徴とする多次元形の加速度センサ。
3. A method that includes an inertial weight that converts acceleration into inertial pressure and a piezoresistive pressure sensing element that detects stress in a diaphragm that is sensitive to this inertial pressure, and detects acceleration based on the output of the pressure sensing element. In the acceleration sensor, the inertial weight is made of mercury, and the space for accommodating the mercury is branched into multiple axial directions of at least two dimensions, so that the mercury accommodated in each of these branched spaces is made of mercury. A multidimensional acceleration sensor, characterized in that it is set to generate an inertial pressure in response to an acceleration component, and the diaphragm is disposed at a pressure receiving location of the mercury inertial pressure generated in each of the branch spaces.
4. 加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、この慣
性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出するピエゾ
抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力検出素
子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度センサ
において、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこの水銀
を収容する空間をダイヤフラム面の両側に配して、これ
らの収容空間のうちで、一方側空間の水銀が或る一方向
の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの一面
に加え、他方側空間の水銀が前記或る一方向と反対方向
の加速度に対応する慣性圧力を前記ダイヤフラムの他面
に加えるように設定してなることを特徴とする加速度セ
ンサ。
4. A method that includes an inertial weight that converts acceleration into inertial pressure and a piezoresistive pressure sensing element that detects stress in a diaphragm that is sensitive to this inertial pressure, and detects acceleration based on the output of the pressure sensing element. In the acceleration sensor, the inertial weight is made of mercury, and spaces for accommodating the mercury are arranged on both sides of the diaphragm surface, and the mercury in one side of the accommodating spaces is arranged in one direction. Inertial pressure corresponding to acceleration is applied to one side of the diaphragm, and mercury in the other side space is set to apply inertial pressure corresponding to acceleration in the opposite direction to the other side of the diaphragm. An acceleration sensor featuring:
5. 加速度を慣性圧力に変換する慣性重錘と、この慣
性圧力に感応するダイヤフラムの応力を検出するピエゾ
抵抗効果形の圧力検出素子とを具備し、前記圧力検出素
子の出力に基づき加速度を検出する方式の加速度センサ
において、前記慣性重錘は水銀よりなり、且つこの水銀
を収容する空間を直管状に形成して、この水銀収容空間
の両端に前記ダイヤフラムを夫々配設してなることを特
徴とする加速度センサ。
5. A method that includes an inertial weight that converts acceleration into inertial pressure and a piezoresistive pressure sensing element that detects stress in a diaphragm that is sensitive to this inertial pressure, and detects acceleration based on the output of the pressure sensing element. In the acceleration sensor, the inertial weight is made of mercury, and the space for accommodating the mercury is formed in the shape of a straight tube, and the diaphragm is disposed at each end of the mercury accommodation space. Acceleration sensor.
6. 第3請求項において、前記水銀を収容するための
前記各分岐空間は、更に第1,第2の空間に分けられ、
これらの第1,第2の空間を前記各分岐空間に配設され
た前記ダイヤフラムの両面に夫々配し、前記第1の空間
内の水銀が或る一方向の加速度に対応する慣性圧力を前
記ダイヤフラムの一面に加え、前記第2の空間内の水銀
が前記或る一方向と反対方向の加速度に対応する慣性圧
力を前記ダイヤフラムの他面に加えるように設定してな
る加速度センサ。
6. In a third claim, each branch space for accommodating the mercury is further divided into a first space and a second space,
These first and second spaces are arranged on both sides of the diaphragm disposed in each of the branch spaces, and the mercury in the first space applies an inertial pressure corresponding to acceleration in a certain direction to the diaphragm. In addition to one surface of the diaphragm, mercury in the second space is configured to apply inertial pressure corresponding to acceleration in a direction opposite to the one direction to the other surface of the diaphragm.
7. 第3請求項において、前記水銀を収容するための
前記各分岐空間は、その軸方向両端に前記ダイヤフラム
が夫々配設されてなる加速度センサ。
7. 3. The acceleration sensor according to claim 3, wherein each of the branch spaces for accommodating the mercury has the diaphragm disposed at both axial ends thereof.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831165A (en) * 1994-05-27 1998-11-03 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Acceleration sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5038745U (en) * 1973-08-06 1975-04-21
JPS62213280A (en) * 1986-03-14 1987-09-19 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor acceleration sensor
JPS6341080A (en) * 1986-08-06 1988-02-22 Nissan Motor Co Ltd Semiconductor acceleration sensor

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