JPH03183923A - 圧電素子を用いた圧力センサー - 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〕 この発明は、圧力の変化に応して電気信号を発する圧力
センサー、特に圧電素子を用いた圧力センサーに関する
ものである。

〔従来の技術〕

周知のように、圧力センサーとしては、液柱式（Ｕ字管
式）、弾性式（ブルドン管式、ダイヤフラム式、ヘロー
式）の他、電気式のものが一般的である。このうち、電
気式圧力センサーには、金属の電気抵抗が圧力によって
変化することを利用したもの（ストレインゲージ式）、
水晶、Ｏシェル塩、チタン酸バリウム磁器なとのように
ピエゾ効果をもつ素子（圧電素子）を利用したものなど
がある。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、抵抗変化を利用して圧力を検出するスト
レインゲージ、半導体圧力センサーは、その変化度合が
微弱であるため、ノイズの影響を大きく受りる、高倍率
の増幅が必要、温度等の補正が必要であるという不利益
に加えて、飼料を精密に加工しなければならず製造が困
難などの欠点を有する。

又、圧電効果を利用する圧力センサーは、上記の抵抗変
化を利用するものと比較してはるかに大きな出力を得る
ことができるが、圧力の動的変化に応じた出力しか得る
ことができない。即ち、定圧状態においては、その一定
圧力値を検出することができないという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上述の課題に鑑み、構造が簡単で低コスト
、しかも出力信号が大きく耐ノイズ性にも優れた電気式
圧力センサーを提供しようとするものである。

即ち、電気的励振手段により振動する第１の圧電素子と
、出力電圧測定手段を接続した第２の圧電素子とを連結
配置したことを特徴としている。

〔作用〕

この発明によれば、電気的励振手段により第１の圧電素
子を振動させ、その振動を第２の圧電素子に伝えて第２
の圧電素子に刺激を加え、第２の圧電素子の出力電圧を
測定するごとにより、第２の圧電素子にかかる圧力を測
定することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の好ましい実施例を図面に基づいて説明
する。

図中（１）は、電気的励振手段（３）により振動する第
１の圧電素子で、この圧電素子の分極方向に対峙する両
端縁に電極（６）、　（７）を設け、電気的励振手段（
３）としての交流電源を接続して戒る。（２）は出力電
圧測定手段（４）を接続した状態の第２の圧電素子で、
その分極方向に対峙している両端縁に電極（７）、　（
８）を形威し、これらの電極に前記出力電圧測定手段を
接続して戒っている。第１図に示す実施例では、電極（
７）を第１の圧電素子（１）と第２の圧電素子（２）の
共用の電極として、電極と圧電素子を交互に配設して連
結しているが、別の電極を設けることもでき、第１及び
第２の圧電素子に１対の電極を別々に設け、第１の圧電
素子の振動を第２の圧電素子に伝えることができる振動
伝達部材を介して両者を連結してもよい。勿論、両者を
直接連結することもできる。

上記の他、第２図に示すように、上述の第１の圧電素子
と第２の圧電素子を１個の圧電素子（５）で共用し、分
極方向端縁に２対の電極（６）、　（７）及び電極（８
）、　（９）を設けて、それぞれ電気的励振手段（３）
と出力電圧測定手段（４）を接続するようにしてもよい
。

使用に当たっては、電気的励振手段（３）により第１の
圧電素子（１）を振動させ、その振動を第２の圧電素子
（２）に伝えてこの第２の圧電素子に刺激を加え、第２
の圧電素子（２）にかかる圧力の値に応した出力信号を
得て、それを出力電圧測定手段（４）で測定する。この
ように、振動を伝えて刺激を加えると、第２の圧電素子
にかかる圧力が定圧状態にあっても、その値を検出する
ことができる。又、第２の圧電素子全体に圧力がかかっ
た状態の他に、部分的に力（押す力、圧力）がかかった
状態でも、その力の大きさを検出することができる。

第３図は、電気的励振手段（３）の電源電圧を２０■に
設定して所定の周波数で振動させ、圧電素子にかかる力
を変化させた場合の出力電圧測定結果を示すグラフであ
る。それによると、出力信号の値が大きく、力と出力信
号とが一定の関係にあることが分かる。

又、この発明においては、３個以上の圧電素子を組み合
わせて用いることもでき、圧電素子を連結して、そのう
ちの１つに電気的励振手段を接続し、残りの圧電素子に
出力電圧測定手段を接続して、それぞれの圧電素子にか
かる力を別個に検出することもできる。

〔発明の効果〕

この発明は、以上のような構成であるので、構造が簡単
で低コストの圧力センサーとすることができ、しかも、
出力信号が大きく耐ノイズ性に優れ、高増幅率のアンプ
も必要としない。さらに、圧力変化時だけでなく、定圧
状態においても検出可能であり、圧力の値に応じた出力
信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図とこの発明の一実施例を示す構成説明陳第２図は
この発明の別の実施例を示す構成説明図、第３図はこの
発明の圧力センサーにおける出力信号の一例を示すグラ
フである。 （１）−一一一第１の圧電素子　　（２）−第２の圧電
素子（３）−−−一電気的励振手段　　（４）−出力電
圧測定手段（５） 圧電素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気的励振手段（３）により振動する第１の圧電
   素子（１）と、出力電圧測定手段（４）を接続した第２
   の圧電素子（２）とを連結配置したことを特徴とする圧
   電素子を用いた圧力センサー。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の圧電素子を用いた
   圧力センサーにおいて、第１の圧電素子（１）と第２の
   圧電素子（２）を１個の圧電素子（５）で共用し、この
   圧電素子に電気励振手段（３）と出力測定手段（４）の
   両方を接続したことを特徴とする圧電素子を用いた圧力
   センサー。