JPH0210267A - 振動加速度センサ - Google Patents
振動加速度センサInfo
- Publication number
- JPH0210267A JPH0210267A JP16168588A JP16168588A JPH0210267A JP H0210267 A JPH0210267 A JP H0210267A JP 16168588 A JP16168588 A JP 16168588A JP 16168588 A JP16168588 A JP 16168588A JP H0210267 A JPH0210267 A JP H0210267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- vibrator
- acceleration sensor
- unit
- bending
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 29
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 24
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は圧電材料の電気−機械変換特性を利用し、物体
の振動やそれによって生じる加速度を検出する振動加速
度センサに関するものである。
の振動やそれによって生じる加速度を検出する振動加速
度センサに関するものである。
従来の技術
従来、振動物体における弾性振動を検出する圧電型振動
加速度センサとして、圧電素子の厚さ方向の圧縮、引っ
張り力を利用した縦効果型とせんだん力を利用したせん
だん効果型が一般的であるが、振動物体の固有振動数に
共振周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する、あ
るいは所定周波数領域の振動成分を検出し、低周波にお
ける感度向上を図った場合には横効果型、すなわち屈曲
振動モードを利用した片持ち染型構造の振動子が広く知
られている。片持ち染型構造を取る振動加速度センサの
場合、振動子の一端固定という固定条件の実現が難しい
が、特開昭59−70923号公報に示されているよう
な振動検出部分である片持ち染型構造の屈曲振動子を円
板等の板状貼り合わせ圧電素子中に切り込みを設けて作
りこみ、前記屈曲振動子はその一端において貼り合わせ
板状圧電素子と一体であり屈曲振動子の周囲を固定支持
することにより、固定条件の安定化が図られているもの
がある。
加速度センサとして、圧電素子の厚さ方向の圧縮、引っ
張り力を利用した縦効果型とせんだん力を利用したせん
だん効果型が一般的であるが、振動物体の固有振動数に
共振周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する、あ
るいは所定周波数領域の振動成分を検出し、低周波にお
ける感度向上を図った場合には横効果型、すなわち屈曲
振動モードを利用した片持ち染型構造の振動子が広く知
られている。片持ち染型構造を取る振動加速度センサの
場合、振動子の一端固定という固定条件の実現が難しい
が、特開昭59−70923号公報に示されているよう
な振動検出部分である片持ち染型構造の屈曲振動子を円
板等の板状貼り合わせ圧電素子中に切り込みを設けて作
りこみ、前記屈曲振動子はその一端において貼り合わせ
板状圧電素子と一体であり屈曲振動子の周囲を固定支持
することにより、固定条件の安定化が図られているもの
がある。
発明が解決しようとする課題
このような従来の圧電型振動加速度センサでは、加速度
のような機械力を検出すると同時に、周囲の温度変化に
対し電荷を発生する。圧電材料がもつ焦電効果によるも
ので、電荷発生は次式で与えられる。
のような機械力を検出すると同時に、周囲の温度変化に
対し電荷を発生する。圧電材料がもつ焦電効果によるも
ので、電荷発生は次式で与えられる。
dQ/dt=に−dT/dt (1)ここてQは
電荷、Tは温度、tは時間、そしてl(は比例定数を表
す。即ち、この電荷の発生は検出すべき加速度によって
発生した電荷と区別することが不可能であり、加速度の
検出に大きな誤差をもたらす。圧電材料を2枚貼り合わ
せた構造の加速度センサは分極軸方向が互いに逆となる
よう貼り合わせ、上下面を信号取り出し電極とする直列
型、及び分極軸方向を揃え、上下面電極の導通をとり貼
り合わせ面電極と共に信号取り出し電極とした並列型で
は、理論的には前記発生電荷を打ち消しあうことができ
るが、従来の加速度センサでは圧電材料への熱の伝わり
方が不均一で、かつ加速度検出部分である屈曲振動モー
ド振動子からの信号取り出し部分等による非対称な電極
により、過酷な温度条件下では焦電による発生電荷を相
殺しきれず出力信号が現れ、高精度な加速度センサを供
給できなかった。
電荷、Tは温度、tは時間、そしてl(は比例定数を表
す。即ち、この電荷の発生は検出すべき加速度によって
発生した電荷と区別することが不可能であり、加速度の
検出に大きな誤差をもたらす。圧電材料を2枚貼り合わ
せた構造の加速度センサは分極軸方向が互いに逆となる
よう貼り合わせ、上下面を信号取り出し電極とする直列
型、及び分極軸方向を揃え、上下面電極の導通をとり貼
り合わせ面電極と共に信号取り出し電極とした並列型で
は、理論的には前記発生電荷を打ち消しあうことができ
るが、従来の加速度センサでは圧電材料への熱の伝わり
方が不均一で、かつ加速度検出部分である屈曲振動モー
ド振動子からの信号取り出し部分等による非対称な電極
により、過酷な温度条件下では焦電による発生電荷を相
殺しきれず出力信号が現れ、高精度な加速度センサを供
給できなかった。
そこで、本発明は温度変化により生じる出力信号を低減
させ、高精度な撮動加速度センサを提供することを目的
とする。
させ、高精度な撮動加速度センサを提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段
請求項1の本発明は、圧電屈曲振動子を有する振動検出
ユニットと、前記振動検出ユニットの上下面に取り付け
られた熱伝導の悪い樹脂等からなる薄板と、前記薄板上
に構成した信号処理回路からなるセンサ基本ユニットを
、振動検出物体への取り付け用筺体に固定し、前記セン
サ基本ユニットの周囲を熱伝導の悪い樹脂でモールドし
た構造によって、上記目的を達成するものである。
ユニットと、前記振動検出ユニットの上下面に取り付け
られた熱伝導の悪い樹脂等からなる薄板と、前記薄板上
に構成した信号処理回路からなるセンサ基本ユニットを
、振動検出物体への取り付け用筺体に固定し、前記セン
サ基本ユニットの周囲を熱伝導の悪い樹脂でモールドし
た構造によって、上記目的を達成するものである。
作用
請求項1の本発明において、屈曲振動モード娠動子の周
囲上下面を金属等の固定部材により固定された振動検出
ユニットでは、周囲からの熱は固定部材を通り振動子に
対してほぼ均一に伝達されるので場所による温度勾配が
低減され、さらに、振動検出ユニットの上下面に熱伝導
の悪い樹脂等からなる薄板を取り付け、周囲を樹脂でモ
ールドしであることから前記振動検出ユニットまでの熱
伝達に遅れが生じセンサ出力に与える影響を少なくする
ことができる。
囲上下面を金属等の固定部材により固定された振動検出
ユニットでは、周囲からの熱は固定部材を通り振動子に
対してほぼ均一に伝達されるので場所による温度勾配が
低減され、さらに、振動検出ユニットの上下面に熱伝導
の悪い樹脂等からなる薄板を取り付け、周囲を樹脂でモ
ールドしであることから前記振動検出ユニットまでの熱
伝達に遅れが生じセンサ出力に与える影響を少なくする
ことができる。
実施例
以下に、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
第1図は、本発明の振動加速度センサの一実施例を示す
センサ断面図、第2図は、その分解斜視図、第3図は、
そのセンサの振動検出ユニットを示す分解斜視図である
。第3図に示すように、厚さ方向に分極軸を有し、上下
面それぞれに対称形となる電極を形成した板状圧電素子
1a、1bを貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子1
に、レーザ加工等によって”コ”の字状の切り抜き10
(スリット)を形成し、スリッ)10で囲まれた部分は
片持ち染型構造の屈曲撮動モード振動子11となる。板
状圧電素子1a、1bの分極軸方向が互いに逆となるご
とく貼り合わせた直列型の場合、屈曲振動モード振動子
11の上下面電極が出力取り出し用電極となる。板状圧
電素子1a、1bの分極軸方向を揃えて貼り合わせた並
列型の場合は、屈曲振動モード振動子11の上下面電極
の導通を図り、貼り合わせ面電極と共に出力取り出し用
電極となる。振動検出ユニット3は、屈曲振動子11を
形成した貼り合わせ圧電素子lを、屈曲振動子11の周
囲を固定するため熱伝導率の大きな金属等からなり屈曲
振動子11の変位部分に溝12a、12bを有する固定
部材2a、2bで挟み込み、接着等により固定したもの
である。このような構造を取ることにより、周囲からの
熱は固定部材を通して伝達されるので加速度検出部分で
ある屈曲振動子11へは周囲の固定部分からほぼ均一に
伝達され、場所による温度勾配を低減させている。さら
に、振動検出ユニット3の上下面に、インピーダンス変
換回路、フィルタアンプ回路等の信号処理回路5を構成
しているプリント基板等の熱伝導の悪い樹脂薄板4a、
4bを取り付はセンサ基本ユニット6を構成し、金属等
からなる振動検出物体への取り付は用筺体8へ固定され
ている。振動検出物体からの熱変化は、筺体8を通して
伝達されるが、熱伝導の悪いプリント基板4bを介する
ため振動検出ユニット3まで伝わるのに時間遅れを生じ
焦電による信号成分がより低周波になるとともに前記(
1)式で示した温度の時間変化分が小さくなるので信号
が減衰され、センサ信号への影響を低減できる。センサ
カバー9とセンサ基本ユニット6の空間を樹脂モールド
フすることにより、ざらにセンサ信号への影響を低減で
きる。このように、温度変化により生じる出力信号を低
減させ、加速度を高精度に検出できる。
センサ断面図、第2図は、その分解斜視図、第3図は、
そのセンサの振動検出ユニットを示す分解斜視図である
。第3図に示すように、厚さ方向に分極軸を有し、上下
面それぞれに対称形となる電極を形成した板状圧電素子
1a、1bを貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子1
に、レーザ加工等によって”コ”の字状の切り抜き10
(スリット)を形成し、スリッ)10で囲まれた部分は
片持ち染型構造の屈曲撮動モード振動子11となる。板
状圧電素子1a、1bの分極軸方向が互いに逆となるご
とく貼り合わせた直列型の場合、屈曲振動モード振動子
11の上下面電極が出力取り出し用電極となる。板状圧
電素子1a、1bの分極軸方向を揃えて貼り合わせた並
列型の場合は、屈曲振動モード振動子11の上下面電極
の導通を図り、貼り合わせ面電極と共に出力取り出し用
電極となる。振動検出ユニット3は、屈曲振動子11を
形成した貼り合わせ圧電素子lを、屈曲振動子11の周
囲を固定するため熱伝導率の大きな金属等からなり屈曲
振動子11の変位部分に溝12a、12bを有する固定
部材2a、2bで挟み込み、接着等により固定したもの
である。このような構造を取ることにより、周囲からの
熱は固定部材を通して伝達されるので加速度検出部分で
ある屈曲振動子11へは周囲の固定部分からほぼ均一に
伝達され、場所による温度勾配を低減させている。さら
に、振動検出ユニット3の上下面に、インピーダンス変
換回路、フィルタアンプ回路等の信号処理回路5を構成
しているプリント基板等の熱伝導の悪い樹脂薄板4a、
4bを取り付はセンサ基本ユニット6を構成し、金属等
からなる振動検出物体への取り付は用筺体8へ固定され
ている。振動検出物体からの熱変化は、筺体8を通して
伝達されるが、熱伝導の悪いプリント基板4bを介する
ため振動検出ユニット3まで伝わるのに時間遅れを生じ
焦電による信号成分がより低周波になるとともに前記(
1)式で示した温度の時間変化分が小さくなるので信号
が減衰され、センサ信号への影響を低減できる。センサ
カバー9とセンサ基本ユニット6の空間を樹脂モールド
フすることにより、ざらにセンサ信号への影響を低減で
きる。このように、温度変化により生じる出力信号を低
減させ、加速度を高精度に検出できる。
第4図は、本発明に係る振動加速度センサの他の実施例
を示す貼り合わせ圧電素子部分の斜視図である。板状圧
電素子1a、11)を熱膨張係数が同等或は近傍のコバ
ール或は42%Ni−Fe等の金属薄板13を挟んで貼
り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子lを用いることに
より、落下等の衝撃に対し強くすることができる。
を示す貼り合わせ圧電素子部分の斜視図である。板状圧
電素子1a、11)を熱膨張係数が同等或は近傍のコバ
ール或は42%Ni−Fe等の金属薄板13を挟んで貼
り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子lを用いることに
より、落下等の衝撃に対し強くすることができる。
固定部材2a、2bに設けた満12a、12bの深さを
、屈曲振動子11の許容加速度時の変位量にすることに
より、許容加速度以上の入力に対し屈曲振動子は変位で
きないので屈曲振動子11を保護することになり、落下
等の衝撃に対し強くすることができる。
、屈曲振動子11の許容加速度時の変位量にすることに
より、許容加速度以上の入力に対し屈曲振動子は変位で
きないので屈曲振動子11を保護することになり、落下
等の衝撃に対し強くすることができる。
発明の効果
本発明によれば、撮動検出ユニットの上下面に熱伝導の
悪い樹脂等からなる薄板を取り付け、周囲を樹脂でモー
ルドしであることから前記振動検出ユニットまでの熱伝
達に遅れが生じセンサ出力に与える影響を少なくするこ
とができる。
悪い樹脂等からなる薄板を取り付け、周囲を樹脂でモー
ルドしであることから前記振動検出ユニットまでの熱伝
達に遅れが生じセンサ出力に与える影響を少なくするこ
とができる。
第1図は本発明の一実施例の振動加速度センサを示す断
面図、第2図はその分解斜視図、第3図はその振動加速
度センサの振動検出ユニットを示す分解斜視図、第4図
は同振動加速度センサの他の実施例を示す斜視図である
。 l・・・貼り合わせ圧電素子、1a、1b・・・板状圧
電素子、2a、2b・・・固定部材、3・・・振動検出
ユニット 4a、4b・・・プリント基板、5・・・信
号処理回路、6・・・センサ基本ユニット、7・・・樹
脂モールド、8・・・筐体、11・・・屈曲振動モード
振動子、I3・・・金属薄板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第 図 8i西イ本 第 図
面図、第2図はその分解斜視図、第3図はその振動加速
度センサの振動検出ユニットを示す分解斜視図、第4図
は同振動加速度センサの他の実施例を示す斜視図である
。 l・・・貼り合わせ圧電素子、1a、1b・・・板状圧
電素子、2a、2b・・・固定部材、3・・・振動検出
ユニット 4a、4b・・・プリント基板、5・・・信
号処理回路、6・・・センサ基本ユニット、7・・・樹
脂モールド、8・・・筐体、11・・・屈曲振動モード
振動子、I3・・・金属薄板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第 図 8i西イ本 第 図
Claims (5)
- (1)圧電屈曲振動子を有する振動検出ユニットと、前
記振動検出ユニットの上下面に取り付けられた、熱伝導
の悪い樹脂等からなる薄板と、前記薄板上に構成した信
号処理回路とを備えたセンサ基本ユニットを、振動検出
物体への取り付け用筺体に固定し、前記センサ基本ユニ
ットの周囲を熱伝導の悪い樹脂でモールドしたことを特
徴とする振動加速度センサ。 - (2)振動検出ユニットが、厚さ方向に分極軸を有し、
上下面に電極を有する板状圧電素子2枚を貼り合わせた
構造の貼り合わせ圧電素子と、前記貼り合わせ圧電素子
に切り抜きを設けることにより形成された屈曲振動モー
ド振動子と、前記屈曲振動モード振動子の周囲を熱伝導
率の大きな材料で挟持固定する固定部材を備えたことを
特徴とする請求項1記載記載の振動加速度センサ。 - (3)熱伝導の悪い樹脂等からなる薄板が、ガラスエポ
キシ等のプリント基板を備えたことを特徴とする請求項
1記載記載の振動加速度センサ。 - (4)貼り合わせ圧電素子が、厚さ方向に分極軸を有す
る板状圧電素子2枚を前記圧電素子と熱膨張係数が同等
あるいは近傍の金属薄板を挟んで貼り合わせた構造であ
ることを特徴とする請求項2記載の振動加速度センサ。 - (5)屈曲振動モード振動子の周囲を挟持固定する前記
固定部材の屈曲振動モード振動子変位部分に、許容最大
加速度で生じる屈曲振動モード振動子の変位量と同等の
深さを持つ溝を設けたことを特徴とする請求項2記載の
振動加速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63161685A JPH0682131B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 振動加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63161685A JPH0682131B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 振動加速度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0210267A true JPH0210267A (ja) | 1990-01-16 |
JPH0682131B2 JPH0682131B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15739903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63161685A Expired - Lifetime JPH0682131B2 (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 振動加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0682131B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010032413A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 測定装置および鉄道車両 |
RU2566611C2 (ru) * | 2013-12-25 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова" | Способ вибродиагностики печатных узлов |
JP2017116268A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 日本精機株式会社 | 振動検出センサ |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101527809B1 (ko) * | 2014-04-25 | 2015-06-11 | 주식회사 엘앤에스씨 | 층간소음측정장치 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5850493A (ja) * | 1981-07-30 | 1983-03-24 | コミツサレ・ア・レナジイ・アトミツク | 熱しやへい体およびその製造方法 |
JPS62173015U (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-04 |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63161685A patent/JPH0682131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5850493A (ja) * | 1981-07-30 | 1983-03-24 | コミツサレ・ア・レナジイ・アトミツク | 熱しやへい体およびその製造方法 |
JPS62173015U (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-04 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010032413A (ja) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 測定装置および鉄道車両 |
RU2566611C2 (ru) * | 2013-12-25 | 2015-10-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова" (ФГБНУ "ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова" | Способ вибродиагностики печатных узлов |
JP2017116268A (ja) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 日本精機株式会社 | 振動検出センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0682131B2 (ja) | 1994-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0434878B1 (en) | Vibration/acceleration sensor | |
US4899587A (en) | Method for sensing rotation using vibrating piezoelectric elements | |
USRE32931E (en) | Vibratory angular rate sensor system | |
US4524619A (en) | Vibratory angular rate sensor system | |
US3978731A (en) | Surface acoustic wave transducer | |
JP4757026B2 (ja) | 加速度センサの特性調整方法 | |
JP3151927B2 (ja) | 加速度センサ | |
JPS59126261A (ja) | はり共振器力変換器を有する加速度計 | |
WO1993020413A1 (en) | Load cell | |
US4676104A (en) | Surface skimming bulk acoustic wave accelerometer | |
JP3129120B2 (ja) | 加速度センサ | |
US4333342A (en) | Fluid damped saw accelerometer | |
JP2643025B2 (ja) | 圧電変換器による加速度の計測装置 | |
US4422055A (en) | Strain relief technique for surface acoustic wave devices | |
US6553836B2 (en) | Surface acoustic wave (SAW) accelerometer | |
US6803698B2 (en) | Acceleration sensor | |
JP3446732B2 (ja) | 加速度センサ | |
JP4020578B2 (ja) | 加速度センサ | |
JPH0210267A (ja) | 振動加速度センサ | |
CA1290593C (en) | Mounting and isolation system for tuning fork temperature sensor | |
JPH01232267A (ja) | 振動加速度センサ | |
JPH01148970A (ja) | 加速度センサ | |
JPH0295263A (ja) | 振動加速度センサ | |
JPS6246266A (ja) | 振動センサ | |
JPH0998023A (ja) | 表面実装形圧電デバイス |