JPH02151730A - エレクトレットコンデンサ型振動センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は振動を電気信号に変換する振動センサに関する
。

従来の技術 従来、この種の振動セ／すについては電磁型、圧電型等
の方式が採用され商品化されている。ここでは電磁型を
例にとり説明する。

第８図は従来の電磁型振動センサの構成を示している。

同図において、１１はマグネット、１２はポール、１３
はヨーク、１４はコイル、１５は磁性振動体である。磁
路は磁性振動体１５を通り破線の如くなっており、今こ
の振動体１５が振動すると磁極を通る磁束が変化し、コ
イル１４に起動力が発生することになる。

このように、上記従来の電磁型振動センサでも振動体の
変化を電気信号に変換することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の電磁型振動センサでは構成が
複雑であり、細線による特殊なコイル等も必要となるの
で低コスト化が難しく、かつ、コイルの断線等も考えら
れ信頼性に難点があった。

又、磁界を利用しているため逆起動力、渦電流等の影響
を受けやすいので振動体の変化を忠実に電気信号に変換
しにくいという問題があった。本発明はこのような従来
の問題を解決するものであり、低コストで高い信頼性を
有し、かつ、歪等の少ない電気信号をとり出せる振動セ
ンサを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために天面を有する筒状金
属ケース内に金属振動体を設け、これと対向して高分子
フィルムを熱融着等により固定した金属固定電極をエレ
クトレット化し、かつ絶縁体により保持するとともにＦ
ＥＴの入力端子に接続し、その出力端子をプリント基板
を介して取シ出すよう構成したものである。

作用 本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。すなわち、金属振動体と金属固定電極の間にコンデ
ンサを形成し、外部振動の印加により金属振動体が変化
することにより上記コンデンサの容量が変化する。その
変化量を内蔵ＦＥＴにより電気信号としてとり出すこと
ができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の構成を示すものである。第
１図において、ｌは天面１ａを有する筒状金属ケース、
２はドーナツ状の金属スペーサ、３は金属振動体、４は
ドーナツ状のギャップスペーサ、５は高分子フィルム５
ａを熱融着又は接着剤等により貼シ付は固定した金属固
定電極、６は前記金属固定電極５を金属ケース１と絶縁
保持するための絶縁体、７は入力端子７ａが金属固定電
極５と接触、スポット溶接等により接続され、かつ出力
端子７ｂがプリント基板８に半田付８ａ等により接続さ
れたインピーダンス変換用のＦＥＴである。これらの内
部４品は金属ケース１の端部をカシメ部１ｂ等により固
定されている。上記構成において、高分子フィルム５ａ
は何らかの方法によりエレクトレット化されたものであ
る。従って、この高分子フィルム５ａの材料としてはポ
リエステルフィルムの中ＦＥＰフィルム等が適スル。

金属スペーサ２、ギャップスペーサ４は金属振動体３を
金属固定電極５との間に一定間隔へだてで対向し、コン
デンサを構成するためのものであり、本実施例以外にも
種々の方法が考えられる。

プリント基板８はＦＥＴ７の出力とり出し用であり、別
にプリント基板である必要はなり、ＦＥＴ７の出力端子
７ｂをそのままと９出す方法、又は金属端子板等を介し
てとり出す等の方法も考えられる。

第２図（ａ）、　（ｂ）は金属振動体３を示す回倒であ
る。

実質的な振動部は３ａであり、この部分は振動効率、共
振周波数等から種々の形状が考えられる。

又、別に金属体でなくとも導電性を有すればよい。

第３図は第１図の電気的等価回路図例であり、出力とシ
出し回路例も含まれている。同図において、Ｒは負荷抵
抗、Ｃｃはカップリングコンデンサを示している。本実
施例ではソース接地方式の二線式であるが、ソースフォ
ロワ方式の三線式も考えられる。金属固定電極５の表面
にはエレクトレットによりｅイオンが存在する。Ｃｏは
金属振動体３と金属固定電極５の間に形成されるコンデ
ンサを示す。

次に上記実施例の動作について説明する。上記実施例に
おいて、外部より振動が印加されると、金属振動体３が
振動し、コンデンサＣｏは振動変化分だけ容量変化ΔＣ
を生じる。即ち、コンデンサの容量はＣｏ　’　−Ｃｏ
±ΔＣとなる。従って、電圧として得ることができる。

この電圧変化はＦＥＴ７によりインピーダンス変換され
電気信号としてとり出される。

センサの平担部の感度Ｋ・はＫｏ＃に’Ｅ・となる。（
ｋ−比例係数、Ｓ＝金属固定電極５と金属振動体３の呈
する等測的有効面積、ｇ−金属固定電極５と金属振動体
３の等価ギャップ、Ｅｏ−エレクトレットの表面電位） 又、感度Ｋｏは浮遊容量Ｃｓ、ＦＥＴ７の利得Ｇｙ等に
も左右される。

第４図は本実施例の周波数特性例を示す。

このように上記実施例によれば、外部振動に対して、金
属振動体３が振動し、金属固定電極５との間の容量変化
となシ、この容量変化をエレクトレットの電荷（表面電
位）を利用し、電気信号としてとり出すことができる。

第５図は本発明の他の実施例を示す断面図である。第１
図との相違点は金属ケースｌの天面１ａに孔ＩＣを有す
る点である。この場合も第１図と同様な動作をする。第
６図は同図における電気的等価回路図例である。

第５図の場合、振動センサとしてのみではなく、例えば
風量センサ等への応用も考えられる。

第７図（ａ）〜（ｂ）は、第５図の実施例の場合、高分
子フィルム５ａが外気と通気しているためエレクトレッ
トが水分・ゴミ等の付着により劣化する恐れがあるため
の対策実施例である。（ａ）図は金属ケース１の外面（
天面１ａ）に防滴用等の薄膜保護フィルム９を貼り付は
構成したものである。このフィルム９としては導電性の
ものではエレクトレットコンデンサマイクロホンとして
動作するので絶縁性の高いフィルムが望ましい。（ｂ）
、　（Ｃ）図は（ｄ）図の如くドーナツ状リングｌＯに
薄膜保護フィルム９ａをある程度のテンションを与え接
着剤等によう貼り付は固定した薄膜保護フィルム９ａを
金属ケース１内に構成した場合である。（ｂ）図は金属
振動体３と金属固定電極５の間に、又（Ｃ）図は金属ケ
ース１の天面１ａと金属振動体３の間に上記薄膜保護フ
ィルム９ａを構成している。尚、（ｂ）図の場合は有効
でない容量が付加されるのでセンサの感度劣化となる。

従って、フィルムの材質、板厚を適当に選定することが
望ましい。

発明の効果 本発明は上記実施例から明らかなように、天面を有する
筒状金属ケース】内に金属振動体３と一定間隔へたてて
対向して高分子フィルム５ａを熱融着等により固定した
金属固定電極５を設け、かつ、この高分子フィルム５ａ
をエレクトレット化し、絶縁体６により保持するととも
にＦＥＴ７の入力端子７ａに接続し、その出力端子７ｂ
をプリント基板８を介して取り出すよう構成したもので
あり、金属振動体３と金属固定電極５０間にコンデンサ
を形成し、このコンデンサが外部振動の印加により容量
変化し、内蔵ＦＥＴ７により電気信号としてとり出すこ
とができる利点を有する。さらに構成が簡単であるので
、低コストで高い信頼性を有し、歪等の少ない信号をと
シ出せるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図における金属振動体３を示す概略図、第３図は第１図
における電気的等価回路図、第４図は本実施例の周波数
特性図、第５図は本発明の他の実施例を示す断面図、第
６図は第５図における電気的等価回路図、第７図は第５
図の他の実施例を示す要部断面図、第８図は従来の電磁
型振動センサの構成を示す断面図である。 ｌ・・・金属ケース、３・・・金属振動体、５・・・金
属固定電極、６・・・絶縁体、７・・・ＦＥＴ、８・・
・プリント基板。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
図 第２図 第３図 でシブ１下 文刀取り立１７回Ｙシ 第 図 第 図 第 図 ／Ｄ 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 天面を有する筒状金属ケース内に金属振動体を設け、こ
   れと対向して高分子フィルムを熱融着等により固定した
   金属固定電極をエレクトレット化し、かつ絶縁体により
   保持するとともにＦＥＴの入力端子側に接続し、その出
   力端子側をプリント基板を介して取り出すように構成し
   たエレクトレットコンデンサ型振動センサ。