JPH0240566A

JPH0240566A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH0240566A
Application number: JP19251688A
Authority: JP
Inventors: Shogo Asano; 浅野　勝吾; Okinori Sakurada; 桜田　興宣; Juhei Takahashi; 寿平高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-02-09
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0715486B2

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、力学量、特に、自動車の自動サスペンション
コントロールシステム、衝突等の加速度（衝撃を含む）
を検出する加速度センサに関する。

従来の技術第３図（ａｌ、　（ｂｌ、　（Ｃ）は従来の加速度セ／
すの構成を示している。第３図（ａｌ、　（ｂ）に示す
ようにトランスデユーサ５１は圧電セラミックス５２の
表裏両面に電極５３．５４が設けられている。表側の電
極５３は５３ａ〜５３ｄのように扇形に４分割されてい
る。裏側の電極５４が金属製の振動板５５に取シ付けら
れ、振動板５５の中央部がベース５６に取り付けられて
いる。

交差方向で向き合い、センサ部となる電極５３ａ。

５３ｂ同士はリード線５７により第３図（ｃｌに示すよ
うにインピーダンス変換回路５８に接続され、インピー
ダンス変換回路５８はフィルタ・アンプ５９に接続され
ている。交差方向で向き合い、アクチュエータ部となる
電極５３Ｃ，５３ｄ同士には発振器６０がリード線６１
により接続され、その出力電圧はトランスデユーサ５１
のアクチュエータ部となる電極５３Ｃ９５３ｄとベース
５６の間に印加される。ベース５６はグランドになって
いる。そして、ベース５６が被検出物、例えばエンジン
のノッキングを検出する場合にはエンジンに固定される
。

次に上記従来例の動作について説明する。

振動加速度はベース５６を介して振動板５５へ伝達され
、たわみを生じる。この振動板５５のたわみに伴いトラ
ンスデユーサ５１もたわみ、加速度に比例した電荷が発
生する。この発生電荷はセンサ部の電極５３ａ、５３ｂ
よりインピーダンス変換回路５８へ送られ、このインピ
ーダンス変換回路５８で電圧に変換され、フィルタ・ア
ンプ５９で最適な周波数特性、出力レベルに変換され出
力６２が得られる。

一方、加速度センサの故障をチエツクするため、発振器
６０より、例えば２００　Ｈｚの正弦波を出力すると、
トランスデユーサ５１のアクチュエータ部の電極５３Ｃ
，５３ｄが圧電ブザーとして働き、発振器６０の出力電
圧に比例したたわみを生じる。このたわみは上記のよう
にトランスデユーサ５１のセンサ部の電極５３ａ、５３
ｂも同様にたわ捷せ、このたわみに相当した出力６２が
得られる。

このように、上記従来の加速度センサは加速度（衝撃）
を与えると、それに相当する電気出力６２を得ることが
でき、また、発振器６０よシ適当な電圧を与えると、こ
のセンサが正常か否かを検出できる自己チエツク機能を
持つことができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の加速度センサでは、発振器か
ら大きな電圧を加えても、センサ出力が小さく、セッサ
が正常かどうかを検出するには、アンプを別個に用いて
センサ出力を増幅させる必要があった。捷だ、圧電セラ
ミックス特有の焦電効果（温度変化に比例して電荷が発
生する）も大きく、急激な温度変化が生じると不要な電
気出力が発生し、検出精度に劣るなどの課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであシ
、正常であるか否かのチエツクに際し、センサ出力を大
幅に増加することができ、しだがって、チエツクを簡単
に行なうことができ、また、焦電性を大幅に低減するこ
とができ、急激な温度変化によシネ要な電気出力が発生
するのを防止することができ、したがって、検出精度を
向上させることができるようにした加速度センサを提供
することを目的とするものである。

課題を解決するだめの手段本発明は、上記目的を達成するだめに、圧電セラミック
スの両面に電極を設けた第１のトランスデ−サと、この
第１のトランスデユーサをベースに取り付ける金属製の
振動板と、上記圧電セラミックスと焦電性の等しい圧電
セラミックスの両面に電極を設け、上記振動板のベース
に対する取り付は部の近傍に上記振動板に対し、上記第
１のトランスデー−サと逆極性になるように取り付けた
第２のトランスデユーサを備え、上記第１と第２のトラ
ンスデユーサの電極を逆極性に結線して出力を取り出す
ように構成したものである。

作用本発明は、上記構成により次のような作用を有する。

すなわち、センサが正常か否かをチエツクするため、第
１のトランスデユーサをたわませると、振動板を介して
第２のトランスデユーサをたわませることができるが、
この第２のトランスデユーサを振動板のベースに対する
取り付は部の近傍のひずみの大きい箇所に取り付けてい
るので、センサ出力を大幅に増加することができる。ま
た、第１のトランスデユーサと焦電性の等しい第２のト
ランスデユーサを振動板に対し、第１のトランスデユー
サと逆極性になるように取り付けて逆極性に結線してい
るので、第１と第２のトランスデユーサが焦電性を相殺
するように働き、焦電性を大幅に低減することができる
。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図ｆａ）、　（ｂ）、　ｆｃ）は本発明の第１の実
施例における加速度センサを示し、同図（ａ）は要部の
平面図、同図（ｂ）は要部の一部破断側面図、同図ｆｃ
）は回路部分の構成図である。

第１図（ａ）、　（ｂ）に示すように第１のトランスデ
ユーサ１は円板状に形成され、第２のトランスデユーサ
２は第１のトランスデユーサ１の約半分の面積でリング
状に形成され、各トランスデー−サ１と２は材質と厚み
、すなわち焦電性の等しい圧電セラミックス３と４の表
裏両面に電極５，６と７゜８が設けられ、第１のトラン
スデユーサ１の表側の電極５のみ５ａ〜５ｄのように扇
形に４分割されている。第１のトランスデユーサ１の裏
側の電極６が金属製の振動板９に固定状態に取り付けら
れ、第２のトランスデユーサ２が第１のトランスデユー
サ１の反対側の面で振動板９に固定状態に取り付けられ
、振動板９の中央部がベース１０に固定状態に取り付け
られている。第２のトランスデユーサ２は振動板９のベ
ース１０に対する取り付は部近傍に取り付けられ、第１
と第２のトランスデユーサ１と２はその電極５，６と７
，８が振動板９に対して逆極性になるように取り付けら
れている。第１のトランスデユーサ１において交差方向
で向き合い、センサ部となる電極５ａ、５ｂ同士と、こ
れら電極５ａ、５ｂと逆極性になる第２のトランスデユ
ーサ２の電極７はリード線１１により第１図（Ｃ）に示
すようにインピーダンス変換回路１２に接続され、イン
ピーダンス変換回路１２はフィルタ・アンプ１３に接続
されている。第１のトランスデユーサ１において交差方
向で向き合い、アクチュエータ部となる電極５ｃ、５ｄ
同士には発振器１４がリード線１５により接続され、そ
の出力電圧は第１のトランスデユーサ１のアクチュエー
タ部となる電極５ｃ、５ｄとベース１０の間に印加され
る。

ベース１０はグランドになっている。そして、ベース１
０が被検出物、例えばエンジンのノッキングを検出する
場合にはエンジンに固定される。

次に上記実施例の動作について説明する。

振動加速度はベース１０を介して振動板９へ伝達され、
たわみを生じる。この振動板９のたわみに伴い第１のト
ランスデユーサ１が径方向で圧縮、若しくは伸張方向に
たわみ、第２のトランスデユーサ２が径方向で伸張、若
しくは圧縮方向にたわみ、加速度に比例した電荷が発生
する。この発生電荷はセンサ部の電極ｓａ、ｓｂおよび
電極８よりインピーダンス変換回路１２へ送られ、この
インピーダンス変換回路１２で電圧に変換され、フィル
タ・アンプ１３で最適な周波数特性、出力レベルに変換
され、出力１６が得られる。

一方、加速度センサの故障をチエツクするため、発振器
１４より、例えば２００Ｈｚの正弦波を出力すると、第
１のトランスデユーサ１のアクチュエータ部の電極５ｃ
、５ｄが圧電ブザーとして働き、発振器１４の出力電圧
に比例したたわみを生じる。このたわみは上記のように
振動板９を介して第２のトランスデユーサ２をたわませ
る。これに伴い第１と第２のトランスデユーサ１と２の
電極５ａ。

５ｂと８からの出力はプラスされ、しかも、上記のよう
に第２のトランスデユーサ２は振動板９のベース１０に
対する取り付は部の近傍、すなわち、ひずみの大きい箇
所に取り付けられているので、発生電圧も大きくなり、
大きな出力１６が得られる。

また、焦電性の等しい第２のトランスデユーサ２を振動
板９に対し、第１のトランスデユーサ１と逆極性になる
ように取シ付けて逆極性に結線しているので、第１と第
２のトランスデユーサ１と２が焦電性を相殺するように
働き、焦電性を大幅に低減することができる。

このように、上記実施例によれば、故障のチエツクの際
に大きな出力１６を得ることができるので、チエツクを
簡単に行なうことができる。また、焦電性を大幅に低減
することができるので、急激な温度変化により不要な電
気出力が発生するのを防止することができ、検出精度を
向上させることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の第２の実施例におけ
る加速度センサを示し、同図ｆａ）は要部の平面図、同
図（ｂｌは要部の一部破断側面図である。

上記第１の実施例は、中心固定型゛であるが、本実施例
は周辺固定型で、ｌ、第２図（ａ）、　Ｔｂ）に示すよ
うに第１のトランスデユーサ１よりも大径のリング状の
第２のトランスデユーサ２が振動板９のベース１０に対
する取り付け部の近傍に取り付けられたものであり、そ
の他の構成は上記第１の実施例と同様である。

本実施例においても、上記第１の実施例と同様に故障の
チエツクの際に大きな出力を得ることができるので、チ
エツクを簡単に行なうことができる。まだ、焦電性を大
幅に低減することができるので、急激な温度変化により
不要な電気出力が発生するのを防止することができ、検
出精度を向上させることができる。

発明の効果以」二述べたように本発明によれば、センサが正常か否
かをチエツクするため、第１のトランスデユーサをたわ
ませると、振動板を介して第２のトランスデー−サをた
わませることができるが、この第２のトランスデー−サ
を振動板のベースに対する取り付は部の近傍のひずみの
大きい箇所に取り付けているので、センサ出力を大幅に
増加することができ、しだがって、チエツクを簡単に行
なうことができる。また、第１のトランスデーサと焦電
性の等しい第２のトランデー−サを振動板に対し、第１
のトランスデー−サと逆極性になるように取り付けて逆
極性に結線しているので、第１と第２のトランスデユー
サが焦電性を相殺するように働き、焦電性を大幅に低減
することができ、したがって、温度変化に影響されない
センサ出力を得ることができ、検出精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は本発明の第１の実
施例における加速度センサを示し、同図（ａ）は要部の
平面図、同図（ｂ）は要部の一部破断側面図、同図（Ｃ
）は回路部分の構成図、第２図（ａ）、　ｆｂｌは本発
明の第２の実施例における加速度センサを示し、同図ｆ
ａ）は要部の平面図、同図（ｂ）は要部の一部破断側面
図、第３図ｆａｎ、　ｆｂ）、　（Ｃ）は従来の加速度
センサを示し、同図（ａ）は要部の平面図、同図（ｂ）
は要部の一部破断側面図、同図（Ｃ）は回路部分の構成
図である。 ■・・・第１のトランスデユーサ、２・・第２のトラン
スデユーサ、３，４・・・圧電セラミックス、５１６、
　７．　８・・・電極、９・・・振動板、１０・・・ベ
ース、１２・・・インピーダンス変換回路、１３・・・
フィルタ・アンプ、１４・・・発振器、１６・・・出力
。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝ほか１名１　図第２図（ω ）Ｚ／ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

　圧電セラミックスの両面に電極を設けた第１のトラン
スデューサと、この第１のトランスデューサをベースに
取り付ける金属製の振動板と、上記圧電セラミックスと
焦電性の等しい圧電セラミックスの両面に電極を設け、
上記振動板のベースに対する取り付け部の近傍に上記振
動板に対し、上記第１のトランスデューサと逆極性にな
るように取り付けた第２のトランスデューサを備え、上
記第１と第２のトランスデューサの電極を逆極性に結線
して出力を取り出すように構成したことを特徴とする加
速度センサ。