JPH03259750A - 圧電型加速度センサ - 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−１ この発明は膜状圧電体を用いた圧電型加速度センサに係
り、特に焦電効果による出力変動を低減したものに関す
る。

「従来の技術」 圧電型加速度センサには、材料によって大別すれば、無
機・セラミックスの圧電体を加速度感知部に用いたもの
と、ポリマ系の圧電体を用いたものがある。

無機・セラミックス系のセンサは、精度が良く、使用可
能温度範囲が広い等の利点があるか、衝撃によって破壊
しやすく、小型化しにくい等の問題がある。これは、チ
タン酸ジルコン酸塩系セラミソり圧電体による加速度セ
ンサを例にして考えるに、感知部を焼結によって成形ず
ろために小型化が困難であるとともに、感知部の物性と
しての脆さが耐衝撃性を損なっていると考えられろ。

一方、ポリマ系のセンサは、公開された特許公報や一般
に１１）販されているセンサによれば、圧電性ポリマの
ノートのみならず、無機・セラミックス系圧電体の粉体
をポリマ中に分散さ貝た混和物のノートを用いたもので
あって、耐衝撃性は改善されているか、必ずしも小型で
はなく、測定可能な周波数帯域が狭く、クロスト−りが
悪く、正味の出力感度が低い等の問題がある。

なお、前述した加速度センサの一例として、特開昭５６
−１０２５８号公報に開示されたものが知られている。

この加速度センサは第２５図に示すように、圧電ポリマ
製の振動膜１をその周縁部で環状の枠体２に固定し、振
動膜１の中心部の両面に慣性質量として機能する荷重体
３を設（′、１１枠体２を台座４に固定してなるもので
ある。

ところが、この構造の加速度センサにおいても、ポリマ
製の振動膜１の周辺を固定した振動膜構造であり、ポリ
マの弾性率が低いことに起因し、感知軸Ｇに直行する方
向の加速度も検出してしまうために、前述のようなりロ
ストークの問題などを生じる欠点がある。

−に述のように圧電型加速度センサの性能は、圧電体の
材質およびセンサの構造と深くかかわっていると考えら
れる。

そこで本発明者らは、以上のような従来のセンサの欠点
を解消するために、被測定物に剛に取り付（：！られる
台座と、この台座の感知軸に垂直な測定面に固着された
膜状圧電体と、この膜状圧電体上に固着され、慣性質量
部として作用する剛体からなる荷重体を具備したことを
特徴とオるセンサを案出し、先に特願平］、−１］　３
２５５号として特許出願している。

かかるセンサは、構造が極めて簡単であり、感知軸方向
に直交する方向の加速度が加わった時のノイズ出力が極
めて小ざく、しかも、測定可能な周波数帯域が広いなど
の利点を有している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、この新しいタイプのセンサにおいても以
下に説明するような不都合の解決が必要であった。

前記構造のセンサは、温度の変動によって膜状圧電体に
部分的に温度変化を生じろと、この温度分布に起因する
焦電効果によって余分な電気出力を生し、これがノイズ
出力となるので、周囲の温度変化が激しい場所での使用
は困難であった。

また、焦電効果によるノイズ出力は、周ρＵ数成分と１
．て（」低周波数側にあるので、バイパスフィルタを使
用−ｄるごとによってカットすることもできるが、そ・
５ケろと、低周波数側の加速度も測定できなくなるとい
う不都合があった。

そこで、本発明者らは、この焦電効果によるノイズ出力
低減策として、荷重体を固着した加速度検知用の膜状圧
電体の他に、荷重体を固着していない補償用圧電体を設
（１、膜状圧電体と補償用圧電体の出力を打ち消し合う
ように電気的に接続してなる加速度センサを光に提案（
、ている。

しかし、かかる加速度センサにおいても、車載用などの
温度変動が激しい条件で使用され、低Ｇかつ低周波の加
速度検知が要求される場合、温度変化などに対する出力
の安定性の面で不十分な屯があった。この理由は、加速
度検知用の膜状圧電体と補償用圧電体を同一材別製のも
のとした場合であっても、２つの圧電体の間に焦電定数
のわずかな差異があり、各々の比沃電率と絶縁抵抗も微
妙に異なるとともに、２つの圧電体の間で温度変化の仕
方ににわずかな違いを生じるので、激しい温度変動の元
では、これらのわずかな差異や変化であっても加速度の
測定値に影響を与えてしまうことが原因と思われる。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、焦
電効果によるノイズ出力を低減することができ、温度変
化の激しい環境において使用することができる圧電型加
速度センサを提供することを目的とする。

［課題を解決するだめの手段−１ 請求項Ｉに記載の発明は前記課題を解決するために、被
測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座の測定面
に固着され両面に電極を備えた膜状圧電体と、前記膜状
圧電体上に固着され慣性質量部として作用する剛体から
なる荷重体とを備えてなり、前記膜状圧電体の表面側の
電極を複数の電極に分割し、これら複数の電極のうち、
一部の電極のみに荷重体を固着するとともに、荷重体を
固着した電極と荷重体を固着していない電極とを電気的
に接続してなるものである。

請求項２に記載の発明は前記課題を解決するために、被
測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座の測定面
に固着され両面に電極を備えた膜状圧電体と、曲記膜状
圧電体」−に固着され慣性質量部として作用する剛体か
らなる荷重体とを備えてなり、前記膜状圧電体の表面側
の電極と裏面側の電極を各々複数の電極に分割し、膜状
圧電体の表面側の複数の電極のうち、一部の電極のみに
荷重体を固着し、荷重体を固着した電極と荷重体を固着
していない電極と膜状圧電体の裏面側の複数の電極とを
電気的に接続してなるものである。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図と第２図は、本発明のセンサの一例を示すもので
、台座Ｉｌ上に、膜状圧電体１３と荷重体１４が積層さ
れて検知部Ｋが構成されている。

前記台座１１はセンサの基体をなし、被測定物に剛に取
り付けられるもので、十分な剛性を有する材料、例えば
、鋼、黄銅、アルミニウムなどから作られている。また
、台座１１をなす材料の弾性率は後述の膜状圧電体のそ
れ以」二とされ、台座１１の厚さは膜状圧電体の数倍で
あることが望ましい。この例の台座１１は直方体状に形
成されているが、台座ＩＩの形状はこれに限られるもの
ではなく、板状、円柱状などの形状でもよい。

この台座１１の表面（上面）は、平坦かつ平滑な測定面
となっている。この測定面は、このセンサの加速度の感
知軸Ｇに対して正確に垂直とされた垂直面である必要が
ある。

この台座１１の測定面上には接着層を介して膜状圧電体
Ｉ３が台座１１に対して−・体に強固に固着されている
。また、この膜状圧電体１３と台座１１との固着は、エ
ボギン系接着剤などの硬化型の接着剤を用いて行われる
。

この実施例の膜状圧電体１３は、圧電性を有する＋Ａ利
からなる厚さ１０〜１００μｍのフィルム状のものであ
って、その厚さが十分に均一でかつ全体が十分に均質な
ものが用いられる。圧電性を有する材料としては、ポリ
フッ化ビニリデン、ボロ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビ
ニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン１１やポリメタフェニ
レンイソフタラミドなどのナイロン、テトラフロロエヂ
レン、トリフロロエチレン、フッ化ビニルなどとフッ化
ヒエリデンとの共重合体、酢酸ビニル、ブ〔ｌピオン酸
ビニル、安息香酸ビニルなどとシアン化ビニリデンとの
共重合体、ポリフッ化ビニリデンとポリカーボネイトと
のブレンドポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリフッ
化ビニルとのブレンドポリマー等のポリマー系のほかに
、チタン酸金属塩、チタン酸ノルコン酸金属塩等の圧電
材料の粉末をポリマーに添加、分散したものなどが用い
られる。

前記膜状圧電体Ｉ３の表面（上面）には、電気出方散出
用のアルミニウム箔などからなり、膜状圧電体１３の表
面の半分程度の面積を有する正方形状の電極Δ、＋３が
固着され、膜状圧電体１３の裏面（底面）には、裏面を
覆う電極Ｃが固着されている。なお、前記電極△、Ｂは
それらの間に数ｍｍ程度の（好ましくは３ｍｍ以下でで
きる限り小さな）間隔をあ（）た状態で膜状圧電体１３
の上面に固着されている。

そして、膜状圧電体１３の表面側の電極Ａの上には、慣
性質量部として機能する剛体からなる荷重体１４が接着
層を介し、電極Δの」−面を覆って−・体に固着されて
いる。この荷重体１４は加速度を受ｊＪで変位し膜状圧
電体１３に歪みまたは応力を生げしめるもので、そのＭ
　呈＋Ｊセンザの単位加速腹当たりの電気的出力に関係
するノこめ、特に限定されることはないが、膜状圧電体
１３にクリープを生じせしめない範囲とされる。荷重体
１４と膜状圧電体Ｉ３の固着は、台座１１と膜状圧電体
Ｉ３の固着と同様である。

第３図と第４図（ｊ前記構造のセンサにおける各電極か
らの電気出力を得るための結線構造の−・例を示すもの
で、この例の結線構造では、膜状圧電体１３の電極Δ側
と膜状圧電体１３の電極Ｂ側にそれぞれ同一の温度変化
および同一・の歪が加わった場合、各電極Ａ、Ｂに同一
・の電荷および電圧を発生４−ろことがら、これらの電
圧および電荷を打ち消すことができろように結線したも
のである。

即ち、この例では、膜状圧電体１３の分極方向を第２図
に示４−ように上向きとしであるので、膜状圧電体１３
の電極Ａに引き出し線１５を、電極Ｂに引き出（７線１
６をそれぞれ接続して電圧あるいは電荷出力を取り出］
」るように構成されている。

なお、前記膜状圧電体１３とその両面に形成する電極の
形状は前記の例に限るものではない。例えば第５図に示
すよ・うに、膜状圧電体を正方形状に形成して電極Ａ　
、　Ｂを大きさの異なる長方形状に形成しても良し）。

また、第６図に示すように膜状圧電体１３を正方形状に
形成した場合に、電極Ｂを膜状圧電体１３の外周に沿っ
て環状に形成し、その内側に電極Ａを形成（７ても良い
し、第７図に示すように膜状圧電体１３を円形状に形成
した場合に、電極Ｂを膜状圧電体Ｉ３の外周に沿って環
状に形成し、その内側に電極Ａを形成しても良い。

また、第８図と第９図に示すように膜状圧電体１３の裏
面側の電極を複数に分割することもできろ１、 第８図に示す例においては、長方形状の膜状圧電体１３
の表面側を電極Ａ　、Ｂに２分割した」―に、裏面側の
電極を正方形状の電極Ａ’、Ｉ３’の２つに分割し）こ
例である。

第９図に示す例において（Ｊ、円形状の膜状圧電体１３
の表面側を第７図に示す例の場合と同等に分割１．たＪ
−に、膜状圧電体１３の裏面側の電極を略円形状の電極
Δ′と環状の電極Ｒ’の２つに分割した例である。

なお、第５図〜第９図に示す構造の場合、荷重体１４は
電極Ａか電極Ｂのどちらか−・方の一ヒに固着する。

以」−１説明のように膜状圧電体および各電極の形状と
それらの結線構造は、第４図ないし第９図に１ 示すように種々のものが考えられるが、これらの結線構
造ど電極の面積との間には一定の制限された関係がある
。

即ち、加速度センサにおいて電圧と１７で出力を取り出
す場合、第４図〜第７図に示すような直列接続の構造で
は各電極の面積に関する制限は特に無く、自由に設定し
て良いが、第８図と第９図に示すような並列接続の構造
においては、電極Ａと′電極Ｂの面積および電極Ａ”と
電極Ｂ′の面積が全て等しいことが望ましし）。

また、加速度センサにおいて出力を電荷として取り出す
場合、第４図〜第７図に示す直列接続では、電極Ａ、Ｂ
の面積が等しいことが望ましく、第８図と第９図に示す
並列接続では、電極Δ、ＢＡ’Ｊ３’の面積が全て等し
いことが望ましい。

なお、以上の説明では膜状圧電体１３の電極を２つに分
割した例について説明したか、膜状圧電体Ｉ３の電極を
３つ以上に分割しても良いのは勿論である４、その場合
、分割した複数の電極」−に各々荷重体１４を固着して
ら良く、１つの電極の−Ｌ２ に荷重体１４を固着しても良い。

−・方、前記膜状圧電体１３にあっては、その平面形状
がり［１ストークを低減する上で重要である。

この発明におけるタロストークと（Ｊ、センサの感知軸
Ｇ方向の加速度を受（Ｊた時の出力Ｐ、と、感知軸Ｇに
直交する方向の加速度を受（Ｊた時の出力Ｐ２との比Ｐ
　２／　Ｐ　Ｉで表されるものである。

まず、膜状圧電体１３の平面形状が、台座１１の測定面
に平行な面において感知軸Ｇを対称の中心とする点対称
であることが好ましい。前記した例以外に」−記条件を
満たす平面形状としては、例えば第１Ｏ図ないし第１５
図に示すようなものがある。第１０図は平行四辺形、第
１１図は長円形、第１２図は楕円、第１３図は正六角形
、第１４図はへ角形、第１５図は円環形である。これら
の図において符号Ｇはいずれも感知軸Ｇを示す。これら
の平面形状はすべて感知軸Ｇを対称の中心とする点対称
となっている。勿論、これら以外の平面形状でも−に記
条件を満たず形状を採用することが好ましい。

また、［）１１重荷重体１４については、その立体形状
がクロストークを低減するうえで重要である。

まず、荷重体１４の膜状圧電体１３と接する而（以下、
底面と言う。）は感知軸Ｇに対して正確に垂直であり、
かつ底面の平面形状が感知軸Ｇを対称の中心とする線対
称であることが好ましい。

よって、この条件を満たず形状としては先の膜状圧電体
１３の平面形状と同様に例えば第１０図ないし第１５図
に示すものが採用できる。ただし、膜状圧電体１３と荷
重体１４との組み合イっせにおいて、荷重体１４の底面
の平面形状と膜状圧電体Ｉ３の平面形状とは必ずしも同
一形状である必要はなく、例えば膜状圧電体１３の平面
形状が正方形で、荷重体１４の底面の平面形状が円形の
組ゐ合わ且であってもよい。

また、同時に荷重体１／Ｉは、感知軸Ｇを通り、底面に
垂直な無数の平面で断面した時にすべての断面について
感知軸Ｇを対称軸とする線対称である必要がある。この
線対称の条件を満たずものとしては、第１６図ないし第
２２図に示すものかある。第１６図に示したものは板状
であり、第１７図のものは柱状、第１８図は錐状、第１
９図のものは球を平面で切り取ったもの、第２０図のも
のは楕円体を平面で切り取ったもの、第２１図のものは
柱状の内部に空間を形成したもの、第２２図のものは柱
体と板体とを組み合イっせたものである。

これらの図において、符号Ｓは底面を示し、Ｇは感知軸
と一致する対称軸である。この線対称の条件を満た４−
荷重体１４の重心は感知軸Ｇ」二に位置することになる
。

また、荷重体Ｉ４は、その全体が同質の材料からなるも
のの他に、異なる利１！：Ｉからなる複合材で形成する
こともできるが、この場合には、それぞれの飼料が強固
に固着し、全体として剛体とみなしうるものであること
が必要であり、それぞれが加速度を受（′Ｊで別の変位
を起こすものであってはならない。

そして、このような条件、すなわち対称性を有する荷重
体１４はその対称軸を膜状圧電体１３の対称中心に一致
させて、言い換えれば感知軸Ｇ」ニ５ に膜状圧電体１３の対称中心と荷重体１４の対称軸とを
一致さ刊て配置することが好ましい。

次に前記構成の加速度センサの作用について説明する。

第１図ないし第４図に示ず構成のセンサは台座１１を被
測定物に取り（ｔ　ｕで用いられ、その感知軸Ｇ方向に
加速度が作用すると、荷重体１４が膜状圧電体１３に加
速度に応じた荷重を負荷し、この負荷（こ応した歪の発
生に基づいて膜状圧電体１３の表面側の電極Ａと裏面側
の電極Ｃとの間に電位差と電荷の差を生じる。ここで、
膜状圧電体１３の電極Ａは、加速度検知部Ｋにあり、上
に荷重体Ｉ４を有しているので、加速度に応した電位差
と電荷の差が得られるが、電極Ｂには荷重が乗−７てい
ないので、加速度を与えても電極Ｉ３と電極Ｃとの間に
電位差と電荷の差を生じることはない。

従って引き出し線１５．１６間において、電位差および
電荷の差を測定することにより加速度の大きさを測定す
ることができる。

しかし、加速度センサの設置環境において、加６ 速度を与えなくとも、急激な温度変化を与えると、焦電
効果によって電極Ａ、Ｃ間と電極３．０間にそれぞれ電
位差および電荷の差を生じる。

この時の電極Δ、０間と電極Ｂ、Ｃ間において電位差お
よび電荷の差は、同一の温度変動および同の応力状態の
変位に対して同一の電荷の差および電位差を生じ、これ
らが互いに４′Ｊシ消し合うことにより電位出力の差と
電荷出力の差（Ｊいずれも０となろ３、 また、電極△、Ｃ間と電極Ｂ　、　０間の相殺した出力
をセンサ出力としているために、台座１１が変形するな
との原因によってコモンモードノイズ出力を生して０、
それらのノイズ出力を相殺４”ることてノイズ出力の値
を小さくするごとができろ。

一方、以上の構成のセンサにあ−）では、台座１１と膜
状圧電体Ｉ３と電極Ａ、Ｂ、Ｃと荷重体１４とを雫に積
層したものであり、圧電体１３に形成する電極層も一般
の成膜プロセスなどを適用できるので、構造が簡単で製
造が容易となり、小型化も可能となる。

第４図〜第７図に示す構造のセンサでは、膜状圧電体１
３の上面側の電極Ａ、Ｂのみから出力の取り出しができ
るので、膜状圧電体の上下両面に出力端子を形成する場
合に比較して端子形成が容易であり、センサの製造が容
易な構造となっている。

また、膜状圧電体１３の平面形状を感知軸Ｇを対称中心
とする点対称とし、荷重体１４の底面の平面形状を感知
軸Ｇを対称中心とする点対称とし、同時に荷重体１４の
立体形状を感知軸Ｇを通る平面においてすべて感知軸Ｇ
を対称軸とする線対称とすると、クロストークが微かで
ある。

一般に、センサにその感知軸方向以外の方向の加速度が
加わ−）た場合、ベクトル分解の法則によって感知軸に
直交する少なくとも二つ方向の成分と感知軸方向の成分
とに分（」られる。この感知軸に直交する方向の成分は
、荷重体■４の重心に作用し、重心を中心とする曲げモ
ーメンＩ・が荷重体１４に働くことがある。このため、
膜状圧電体Ｉ３の一部には圧縮力が作用し、残部には引
張力が作用することになる。膜状圧電体Ｉ３には、圧縮
力と引張力とで反対符号の電荷を生じ、膜状圧電体１３
の電極Ａから生じる電位に差異を生じるが、前記反対符
号の電荷最が等しければ、電極層から発生ずる電位の値
は変動しない。

したがって、膜状圧電体Ｉ３に互いに大きさが等しい圧
縮力と引張力とが作用４〜れば、膜状圧電体１３からの
出力変動はゼロになり、感知軸方向以外の方向の加速度
を検出しなくなる。

この発明の実施例で膜状圧電体１３および荷重体１４の
それぞれの形状に」−述のような対称性を持た■たちの
は、感知軸Ｇ方向以外の加速度が加イつっても膜状圧電
体１３には等しい大きさの圧縮力と引張力とが作用する
ことになって、膜状圧電体Ｉ３からの出力変動がなく、
クロストークが極めて小さいものとなる。このようにク
ロスト−りを少なくするには、膜状圧電体Ｉ３を、感知
軸Ｇを対称の中心とする点対称配置することが好ましい また、このセンサは、その測定可能周波数の上９ 限が高く、測定可能周波数帯域が広いものとなる。

この種のセンサの測定可能周波数の上限はセンサの共振
周波数によって定まる。

この発明でのセンサの共振周波数は、その＋Ｉｔ　造か
ら台座１１と荷重体Ｉ４との間に存在するもの、ずなわ
ち膜状圧電体Ｉ３、接着層、電極層の弾性率を荷重体１
４の質量で除した値に比例するため、従来の振動膜型の
センサの共振周波数に比べて２桁以−」−高くなり、キ
ロヘルツのオーダーとなる。

但し、接着剤層の弾性率が低くなると共振周波数が低下
するので、留意ずへきである。

このため、膜状圧電体１３と台座ＩＩおよび荷重体１４
との固着に接着剤を用いるものでは、接着剤層の弾性率
をＥＡ、厚さをｔＡとし、膜状圧電体１３の弾性率をＥ
ｐ、厚さをｔｐとしたとき、次の式で表される関係を満
足する必要がある。

（Ｅ　Ａ　　／　ｔ、ａ、　　）／　（Ｅ　ｐ／　Ｌｐ
）　≧　ＯＩこの式の意味するところは、加速度によっ
て荷重体１４に生じた力が接着層によって吸収緩和され
ることなく膜状圧電体Ｉ３に伝わるための条件０ であり、上式の値が０．１未満となると接着層による吸
収緩和が無視できなくなり、」−述のように共振周波数
が低下し、測定可能周波数帯域を狭めることなる。

なお、−４−式における接着層の厚さは、台座１１と荷
重体１４との間の存在するケベての接着層の厚さの合計
を言う。また、接着剤の種類が異なり、弾性率も異なる
場合には、それぞれの接着層での弾性率と厚さの比を求
め、これを合計して一ヒ式に代入すればよい。

したがって、接着剤としてはエボギン系、フェノール系
、シアノアクリレート系などの硬化型で、弾性率の高い
ものを選択すべきであり、ゴム系などの粘着型は不適切
である。また、導電性接着剤を用いることもできる。

なお、前記実施例においては、膜状圧電体１３として単
層のものを用いたが、膜状圧電体Ｉ３は多層構造のもの
でも差し支えない。また、第２３図に示すように、極性
の異なる膜状圧電体３０３１を中間電極３２を介して積
層し、積層された膜状圧電体３０．３］の十王両面に分
割電極Δ１ＢＯを形成してなるバイモルフエレメント３
５を形成して、膜状圧電体１３の代わりにこのバイモル
フエレメント３５を用いても良い。

次に以下に示す各構造のセンサを作成し、各センサを後
述する試験に供した。

「実施例Ｉ」 厚さ５ｍｍのアルミニウム板の台座を複数枚用意し、こ
れらの上面に、厚さ１００μｍのＰＶＤＦ圧電フィルム
をエボギノ系接着剤で接着しノコ。ＰＶ　Ｉ）　ｒ；”
圧電フィルムの両面の電極として、第４図に示すパター
ンと同一パターンを切って形成した電極を用いた。更に
電極の」Ｌに］Ｏｇのしんちゅう製の荷重体をエボギノ
系接着剤で固着してセンサを構成し、後述する試験に供
した。なお、センサの電極面積は、電極Ａと電極Ｂの面
積をいずれも１ｃｍ２とした。

「実施例２−１ 実施例Ｉで作成したセンサとほぼ同等の構造を有１２、
電極形状と膜状圧電体の形状のみを第５図に示すパター
ンと同じ形状に形成したセンサを作成した。この構成の
センサでは、電極Ａの面積を］　ｃｍ２、電極Ｂの面積
を０　、５　ｃｍ’とした。

「実施例３」 実施例Ｉで作成したセンサとほぼ同等の構造を有し、電
極形状と膜状圧電体の形状のみを第６図に示すパターン
と同じに形成したセンサを作成した。この構成のセンサ
では、電極Ａと電極Ｂの面積をいずれも］　ｃｎ＋２と
した。

「実施例４」 実施例１で作成したセンサとほぼ同等の構造を何し、電
極形状と膜状圧電・体の形状のみを第７図に示すパター
ンと同じパターンに形成したセンサを作成した。この構
成のセンサでは電極Ａの面積を］　ｃｍ’、電極Ｂの面
積を１．．５ｃｍ２とした。

［実施例５」 実施例１で作成したセンサとほぼ同等の構造を有し、電
極形状と膜状圧電体の形状のみを第８図に示すパターン
と同じパターンに形成したセンサを作成した。この構成
のセンサでは電極Ａと電極３ Ｂの面積をいずれも１．ｃｍ２とした。

１実施例６−１ 実施例１で作成したセンサとほぼ同等の構造を有し、電
極形状と膜状圧電体の形状のみを第９図にｄｌずパター
ンと同じにしたセンサを作成した。

この構成のセンサでは電極Δの面積をｌ　ｃｍ２、電極
Ｂの面積を１．５ｃｍ２とした。

［比較例１−．１ 実施例１で用いた台座と同等の台座」二に、両面全部に
電極を形成したパターンのないＰ　Ｖ　Ｉ）　Ｆ圧電フ
ィルムを接着し、更にその」二に１０ｇの荷重体を接着
してセンサを構成した。ｐ　Ｖ　Ｉ）　Ｆ圧電フイルノ
、の厚ざは１００μｍ１　その面積は］　ｃｍ２である
。

「比較例２１ １−下両面を全面電極とした同一面積のＩ〕ＶＤＩ？圧
電フィルムを台座上に２枚接着し、そのうち、１枚のフ
ィルムに第２４図に示すように荷重体を接着し、第２４
図に示すように結線してセンサを構成した。

４ 「比較例３」 実施例１と同等の構造で電極間距離を５ｍｍとした構成
のセンサを作成した。

以」二の構造を採用した各側のセンサについて、以下の
ような測定試験を行った。

■基本出力測定試験 各電極をインピーダンス変換回路を介して１．　Ｇあた
りのセンサの基本出力を測定した。（ｍＶ／Ｇ）■温度
変動測定試験 前記構成の加速度センサをパッケージに組み込んだもの
を６０Ｗの白熱電燈から２０ｃｍ離間した位置に設置し
、白熱電燈を１秒間照射した時にどの程度の出力変動を
生じるか測定した。（ｍＶ）以上の測定結果を第１表に
示す。

（以下、余白） 第 表 第１表から、本発明例の加速度センサは、比較例の加速
度センサと比較するといずれも温度変化に応じた出力変
動を小さく抑えることができることが判明した。

また、比較例３のセンサでは、電極間の距離が大きすぎ
ろために、Ｐ　Ｖ　Ｉ）　Ｆ圧電フィルムの温度上昇の
不均一性により焦電出力が多少比てしまったものと思わ
れろが、比較例１，２の加速度センサよりは出力変動割
合が小さくなっている。

「発明の効果−１ 以」二説明１．たように本発明（ｊ１台座と膜状圧電体
と電極と荷重体をイ晶えてなり、膜状圧電体表面の電極
のみ、あるいは表裏面の電極を複数に分割し、表面側の
１つの電極−１−に荷重体を固着１．ているので、加速
度が作用した場合、荷重体を固着した電極から出力を得
ろことができ、加速度以外の熱的原因などて電極にノイ
ズ出力が生じた場合、分割した電極に生じるノイズ出力
をｎち消して解消することができる。従って環境温度の
急激な変化が生じても、焦電効果によるノイズ出力を大
幅に少なくすることができ、加速度の測定精度を向−１
−さ且ろことかできる。

更に、膜状圧電体の−１−面側の電極のみに端子を形成
することで出力の取り出しがてきるのて、膜状圧電体の
上下両面に端子を形成する場合に比較して製造上宵利な
特徴がある。

また、加速度以外の原因による肉圧電体の電荷を打ち消
１２合うようにしてセンサ出力とするために、温度変動
以外のコモンモードノイズ、例えば、台座の変形により
生じるノイズ出力を小さくすることができる効果がある
。

７ 更にまた、この発明のセンサは台座と膜状圧電体と荷重
体を積層して固着したものであるので、構造が簡単で小
型化も容易にできる。更に、クロスト−りが極めて少な
く、測定可能周波数帯域が広く、測定用途に合致し２八
設計が容易で設計の自由度が大きいなとの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ない１．第４図は本発明の一実施例を示ずｔ）の
で、第１図（」側面図、第２図は斜視図、第３図は分割
電極の結線図、第４図は膜状圧電体の表裏面の電極を示
す図、第５図ないし第９図はそれぞれ膜状圧電体の表裏
面の電極の変形例を示す図、第１０図ないし第１５図は
それぞれ膜状圧電体の平面形状の変形例を示す図、第１
６図ないし第２２図はそれぞれ荷重体の断面形状の変形
例を示４−図、第２３図はバイモルフエレメントを示す
断面図、第２４図は比較例の加速度センサの結線図、第
２５図は従来の加速度センサを示す断面図てあ８ Ｋ・検知部、１１・・台座、１３・・・膜状圧電体、１
４　荷重体、Ｇ・・感知軸、Ｉ　５，１６・引き出し線
、Δ、Ｂ、Ａ′、Ｂ′　電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座
   の測定面に固着され両面に電極を備えた膜状圧電体と、
   前記膜状圧電体上に固着され慣性質量部として作用する
   剛体からなる荷重体とを備えてなり、前記膜状圧電体の
   表面側の電極を複数の電極に分割し、これら複数の分割
   した電極のうち、一部の電極のみに荷重体を固着すると
   ともに、荷重体を固着した電極と荷重体を固着していな
   い電極とを電気的に接続してなることを特徴とする圧電
   型加速度センサ。
2. （２）被測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座
   の測定面に固着され両面に電極を備えた膜状圧電体と、
   前記膜状圧電体上に固着され慣性質量部として作用する
   剛体からなる荷重体とを備えてなり、前記膜状圧電体の
   表面側の電極と裏面側の電極を各々複数の電極に分割し
   、膜状圧電体の表面側の複数の電極のうち、一部の電極
   のみに荷重体を固着し、荷重体を固着した電極と荷重体
   を固着していない電極と膜状圧電体の裏面側の電極とを
   電気的に接続してなることを特徴とする圧電型加速度セ
   ンサ。