JPH0230781Y2

JPH0230781Y2 -

Info

Publication number: JPH0230781Y2
Application number: JP1983147645U
Authority: JP
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1990-08-20
Also published as: JPS6056275U

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 技術分野本考案は簡潔な構成で低コストの多方向加速度
計に関する。

(ロ) 従来技術従来自動車などの移動物体の加速度を測定する
加速度計としては特公昭52−7744号公報に開示さ
れているようなものがある。この加速度計を複数
個用いて多方向の加速度を測定する加速度計とし
て第１図に示すような多方向加速度計が考えられ
る。図示した多方向加速度計は、Ｘ方向、Ｙ方
向、Ｚ方向の加速度をそれぞれ測定する一方向加
速度計１，２，３を台座４に取り付けて構成した
もので、各一方向加速度計は、第２図に示すよう
に、圧電素子と絶縁板６と重り７とをチユーブ９
に通したボルト８で台座４に固定してあり、圧電
素子５は第３図に示すように矢印方向にボーリン
グされた円板で、その上面および下面には銀電極
５ａと５ｂとがそれぞれ付けられ、上面の銀電極
５ａは側面に設けた回り込み銀電極５ｃでリード
線１０に接続されている。

このような構成の多方向加速度計では、台座４
に加速度が加わると、加速度のＸ，Ｙ，Ｚのそれ
ぞれの方向のベクトル成分が各一方向加速度計
１，２，３に加わりその重り７に力が働く。この
力は圧電素子５を圧縮または伸張する方向に働
き、圧電素子５の圧電定数d₃₃に応じた出力チヤ
ージＱが電極５ａと５ｂとの間に発生し、リード
線１０とアースされた台座４との間に取出すこと
ができる。このようにしてＸ，Ｙ，Ｚそれぞれの
方向の加速度に応じた出力を得ることができる。

このような構造の多方向加速度計は加速度の検
出という点では申し分ないが、Ｘ，Ｙ，Ｚのそれ
ぞれの方向の加速度を検出するのに一方向加速度
計を１つずつ合計３つ必要とするので、スペース
もその分だけ大きくなりコスト高にもなるという
問題がある。

(ハ) 考案の目的および構成本考案は上記の点にかんがみてなされたもの
で、多方向加速度計の構成の簡易化とコスト低減
を図ることを目的とし、そのために台座上に複数
個の応力検出素子を点対称に配設するとともに、
これらの応力検出素子上に素子全体に平等に加重
するように重りを配設し、各応力検出素子を出力
を加減算することにより相互に垂直な３方向の加
速度成分を検出する回路を設けたものである。

(ニ) 実施例以下図面に基づいて本考案を説明する。

第４図は本考案による多方向加速度計の一実施
例を断面で示し、第５図はこの多方向加速度計に
用いられる圧電素子を示している。多方向加速度
計は従来の一方向加速度計とほぼ同じ構造で、そ
こに用いられる圧電素子１５だけが第３図に示し
た従来の構造と異なり、第５図イに示すように上
面銀電極が４等分されて電極片１５ａ，１５ｂ，
１５ｃ，１５ｄとなり圧電素子の電極片に対応す
る４つの部分がすべて同方向にポーリング（矢印
で示す）されており、圧電素子の側面に各電極片
の回り込み銀極が設けられている。また、下面銀
電極１５ｅは第５図ロに示すように分割されず一
体の電極となつている。第４図に示すように、圧
電素子１５の上面銀電極１５ａ〜１５ｄの各回り
込み銀極からは加速度成分信号Ａ，Ｂ，Ｃがリー
ド線で取り出される。これらの加速度成分信号
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、第６図に示すように、チヤー
ジアンプ１８，１７，１６，１９で増幅され、さ
らに反転加算器２０，２１，２２，２３，２４で
加減算されて端子ａ，ｂ，ｃに出力される。

さて、第６図に示したように、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向
を考え、Ｘ方向を基準として前述した多方向加速
度計の圧電素子１５の電極片１５ａ，１５ｂ，１
５ｃ，１５ｄから得られる出力をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
としたとき第７図により端子ａから得られる加速
度出力について例示説明する。

いまＸ方向に加速度g_Xが加わると、重り７には
圧電素子１５を中心とする回転モーメントM_xが
働く。その結果、圧電素子１５の電極片１５ａに
対応する部分には圧縮力F_XAが、また電極片１５
ｃに対応する部分には伸張力F_XCがそれぞれ働き、
これら両部分には逆位相で同じ値の出力チヤージ
が現われる。この出力をチヤージアンプ１６およ
び１８と、反転加算器２０および２２で加減算す
ると、端子ａにはＡ−Ｃが得られる。出力ＡとＣ
とは逆位相で同じ値のため、Ａ−Ｃはそれぞれの
絶対値の和となり、Ｘ方向の加速度g_Xがわかる。

同様にＹ方向に加速度g_yが加わると、圧電素子
１５の電極片１５ｂに対応する部分と電極片１５
ｄに対応する部分とには逆位相で同じ値の出力チ
ヤージが現われるので、この出力をチヤージアン
プ１７，１９と反転加算器２１，２３とで加減算
すると端子ｂにはＢ−Ｄが得られる。従つて、こ
の値からＹ方向の加速度g_yがわかる。このＹ方向
の加速度g_yに対してはＸ方向のモーメントは発生
しないので端子ａには出力が現われない。

Ｚ方向の加速度g_yに対しては、圧電素子１５の
全電極片１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに対応
する部分の出力の和Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄが端子Ｃから
得られる。この場合、ＡとＣ、ＢとＤはそれぞれ
同位相で同じ値であるから端子ａ，ｂには現われ
ない。

なお、第４図に示した加速度計は重り７をボル
ト８で固定したものであるが、ボルトを用いずに
重りと絶縁板と圧電素子とを台座に接着剤で固定
してもよい。このような構造にすれば、重りの動
きを制限しないので検出感度が良くなる。

第８図は第９図に示したような４つの電極片２
５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄのポーリング方向
を逆（矢印で示す）にした圧電素子２５を用いた
多方向加速度計の実施例を示しており、その他の
内部構造は第４図に示したものと同じである。こ
のようにすると、出力チヤージの位相がポーリン
グ方向によつて変るので圧電素子２５の電極片２
５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに対応する部分か
らの出力チヤージは−Ａ，−Ｂ，Ｃ，Ｄとなり、
チヤージアンプ２６，２７で反転加算され、端子
ａおよびｂにはそれぞれＡ−ＣおよびＢ−Ｄが得
られる。この実施例の加減算回路は第６図に示し
た実施例の加減算回路より大幅に簡潔になつてい
る。

上記実施例では１つの圧電素子を用い、その上
面に配置される電極を複数個に分割したが、その
代りに電極を有する圧電素子を複数個用いてもよ
いことはもちろんである。

(ホ) 考案の効果以上説明したように、本考案においては、台座
上に複数個の応力検出素子を点対称に配設すると
ともに、これらの応力検出素子上に素子全体に平
等に加重するように重りを配設し、各応力検出素
子を出力を加減算することにより相互に垂直な３
方向の加速度成分を検出する回路を設けたので、
多方向加速度計のコンパクト化およびコストの低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多方向加速度計の斜視図、第２図は第
１図に示した多方向加速度計に用いた一方向加速
度計の部分断面図、第３図は第２図に示した一方
向加速度計に用いた圧電素子の斜視図、第４図は
本考案による多方向加速度計の部分断面図、第５
図イは本考案による多方向加速度計に用いる圧電
素子を斜め上方から見た斜視図、同図ロは同圧電
素子を斜め下方から見た斜視図、第６図は本考案
による多方向加速度計の処理回路、第７図は本考
案による加速度計による加速度検出動作の説明
図、第８図は本考案による多方向加速度計の他の
実施例と処理回路、第９図は第８図に示した実施
例に用いる圧電素子の斜視図である。４……台座、５，１５，２５……圧電素子、８
……ボルト、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…
…電極片、１５ｅ……銀電極、１６，１７，１
８，１９……チヤージアンプ、２０，２１，２
２，２３，２４……反転加算器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

台座と、該台座上に１点を中心として対称に配
設された少なくとも４個の応力検出素子と、該複
数の応力検出素子全体に平等に加重するように上
記応力検出素子上に設けられた重りと、上記複数
の応力検出素子の各出力を加減算することによつ
て相互に垂直な３方向の加速度成分をそれぞれ検
出する回路と、を備えたことを特徴とする多方向
加速度計。