JPH0252255A - 振動測定装置 - 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、圧電効果を利用した振動測定装置に関する。

従来の技術 従来、この種の振動測定用として、第５図や第６図に示
すような圧電型振動ピックアップがある。

まず、第５図に示すものは、ハウジング１内に設けたベ
ース２上に圧電素子３を質量体４とともにばね５により
取付け、圧電素子３がらの出力を出カケープル６を介し
て取り出すようにしたものである。

また、第６図は特開昭６３−１８２７２号公報に示され
るものであり、カバー７により覆われたベース８なる基
体上に半導体基板９に形成したＭＯＳ−ＦＥＴＩＯを接
合させ、こ（７）ＭＯＳ−ＦＥＴ　１．　Ｏのゲート酸
化膜１１上にゲート電極１２を介して圧電体１３を接合
させ、この圧電体１３」二に慣性質量体１４を接合させ
てなる。１５はソース領域、１６はソース電極、１７は
ドレイン領域、１８はドレイン電極である。

このように従来の圧電型のものは、圧電素子に慣性質量
体を付加し、振動により得られる加速度を慣性質量体に
より増幅した力に変換し、圧電素子によりその応答を電
気的に捉えるというものである。

発明が解決しようとする問題点 何れにしても、大きな慣性質量体を付加しているために
振動ピックアップ自体の質量が大きくなることが避けら
れず、軽量物の振動測定のための、小型・軽量化の支障
となっている。

問題点を解決するための手段 請求項１記載の発明では、支持部材により支持されたカ
ンチレバー上に圧電素子を特徴する請求項２記載の発明
では、請求項１記載の圧電素子を複数とし、少なくとも
ポーリングが逆となるようにした一対の圧電素子をカン
チレバー両面上に形成する。

また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明に
加え、カンチレバー自由端側の上に軽量の慣性質量体を
設ける。

作用 請求項１記載の発明によれば、振動ピックアップ自体の
質量が、カンチレバー材料と支持部材材料とによりほぼ
決定されることになり、質量体の重量を伴わないため、
軽量のものとなり、特に、全体を膜構造にて作成すれば
超軽量化も可能なものである。

請求項２記載の発明によれば、外囲温度の変化があって
も、ポーリングが逆の一対の圧電素子からの出力電圧で
相殺でき、影響を回避できる。

また、請求項３記載の発明によれば、カンチレバーの自
由端上に軽量の慣性質量体が存在することにより、ピッ
クアップとして大きな重量増を伴うことなく、検出感度
がより高いものとなる。

実施例 請求項１記載の発明の一実施例を第１図に基づいて説明
する。まず、被測定物（図示せず）に取付けられて支持
部材となるベース２０が設けられている。このベース２
０は第１図（ｂ）に示すように中央部に凹部２０ａを有
するものであり、このようなベース２０上にはカンチレ
バー２１が取付けられている。このカンチレバー２１は
シリコン層を前記ベース２ｏ上に積層し、凹部２０　ａ
上の位置にて賂コ字状のスリット２１ａをエツチング形
成することにより、一端が自由端２１ｂとされて上下に
振動し得る片持ち梁構造のカンチレバー部２１ｃを形成
したものである（両側のスリットのみにより両持ち梁構
造のカンチレバ一部としてもよい）。このようなカンチ
レバ一部２１ｃ上には圧電素子２２が圧電膜コーティン
グにより形成されている。このような圧電素子２２から
は電極用リード線２３が引出されている（二のリード線
２３もエツチングにより形成することは可能である）。

このような構成において、被測定物に振動が加わった場
合、ベース２０により支持されているカンチレバー２１
のカンチレバーＱＩＳ２１ｃに加速度が得られ、その応
答が圧電素子２２により電気的に捉えられ、振動状態が
測定される。

ここに、本実施例によれば、振動ピックアップ自体の質
量が、ベース２０の材料とカンチレバー２１用のシリコ
ン層とによりほぼ決定されることになり、ベース２０を
も膜構造として作成すれば、極めて軽量のものとなる。

これにより、軽量物の振動測定時に従来の振動ピックア
ップのような質量付加といった問題を生じない。また、
超小型のものも作成可能であり、スペース的な制約をも
受けにくいものでもある。

つづいて、請求項２記載の発明の一実施例を第２図によ
り説明する。本実施例は、カンチレバー部２１ｃの片面
」−に設けた圧電素子２２の他に他面上にも圧電素子２
４を設けたものである。即ち、カンチレバ一部２１ｃの
両面に圧電膜をコーティングし、一対の圧電素子２２．
２４を設けたものであり、これらの圧電素子２２．２４
はポーリングが逆となるように設定されている。本実施
例によれば、外囲温度の影響を、両面の圧電素子２２゜
２４から得られる電圧により相殺することができる。

また、請求項３記載の発明の一実施例を第３図により説
明する。本実施例は、カンチレバー２１の自由端２１ｂ
側上に慣性質量体２５を取付けたものである。この慣性
質量体２５はｍｇオーダの軽量名ものである。軽量とい
えども、このような慣性質量体２５が自由端２１−　ｂ
側に存在するので、カンチレバ一部２１ｃ、圧電素子２
２による検出感度が向上することになる。

ところで、前述した実施例に例示されるような本実施例
による振動ピックアップ２６を、第４図に示すように被
測定物のカバー２７のｘ、ｙ、ｚ方向の各内面に接着固
定して用いれば、３次元の振動を同時に検出することが
できる。

発明の効果 本発明は、上述したように、請求項１記載の発明では、
支持部材により支持されたカンチレバー上に圧電素子を
形成したので、振動ピックアップ自体の質量が、カンチ
レバー材料と支持部材材料とによりほぼ決定されること
になり、質量体の大きな重量を伴わないため、軽量のも
のとなり、特に、全体を膜構造にて作成すれば超軽量化
も可能なものとなり、軽量物の振動測定に活用でき、ま
た、請求項２記載の発明では、請求項１記載の圧電素子
を複数とし、少なくともポーリングが逆となるようにし
た一対をカンチレバー両面上に形成したので、外囲温度
の変化があっても、ポーリングが逆の一対の圧電素子か
らの出力電圧で相殺して、温度変化による影響を回避で
き、更に、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発
明に加え、カンチレバー自由端側の上に軽量の慣性質量
体を設けたので、ピックアップとして大きな重量増を伴
うことなく、検出感度をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を示す平面図及
び正面図、第２図は請求項２記載の発明の一実施例を示
す正面図、第３図は請求項３記載の発明の一実施例を示
す正面図、第４図は実装例を示す斜視図、第５図は従来
例を示す断面図、第６図は異なる従来例を示す断面図で
ある。 ２０・・・支持部材、２１・・・カンチレバー、２１ｂ
・・・自由端、２２・・圧電素子、２４・・・圧電素子
、２５・・・慣性質量体 ７ｎ −篤 １４　凱

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カンチレバーと、このカンチレバーを支持する支持
   部材と、前記カンチレバー上に形成された圧電素子とか
   らなることを特徴とする振動測定装置。 ２、少なくともポーリングが逆となるようにした一対の
   圧電素子をカンチレバー両面上に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の振動測定装置。 ３、カンチレバー自由端側の上に軽量の慣性質量体を有
   することを特徴とする請求項１記載の振動測定装置。