JPH0334811B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、振動物体における弾性振動を検出す
るのに適した振動センサ、特に所定の周波数につ
いて検出感度の優れた共振型圧電振動センサと非
共振で用いられる圧電型加速度センサに関するも
のである。

従来の技術 従来、振動物体における弾性振動を検出する圧
電型センサとして、振動物体の固有振動数に共振
周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出する共
振型あるいは所定周波数領域の振動成分を検出す
る非共振型、特に低周波における感度向上をはか
つた屈曲振動モードの片持ち梁型構造である矩形
状貼り合わせ圧電振動子が広く知られている。

片持ち梁型構造をとる振動センサの場合、振動
子の一端固定という固定条件の実現が難しいが、
特開昭57−180726号公報に示されているような振
動検出部分である、片持ち梁型構造の屈曲振動子
を円板状貼り合わせ圧電素子中に溝を切ることに
よつて作り込み、前記屈曲振動子はその一端にお
いて貼り合わせ圧電素子円板と一体であり円板の
周辺部を固定支持するという構造にすることによ
り、固定条件の安定化がはかられているものがあ
る。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは屈曲振動子
の厚さ方向の振動しか検出できず、振動センサの
取付部分における多方向の振動検出を行なうに
は、各方向にセンサを取り付けなければならない
という問題点があつた。例えば、直交座標系三軸
（ｘ、ｙ、ｚ軸）の振動成分を検出するためには、
三方向にセンサを取り付ける必要が有り小型化が
難しく、取付け側の直角精度が必要であつた。

そこで、本発明は貼り合わせ圧電素子中に作り
込む振動検出用片持ち梁構造の屈曲振動子改良
し、一個で多方向の振動を検出することが出来る
振動センサを提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 周辺を固定された、厚さ方向に分極軸を有する
板状圧電素子２枚を貼り合わせた構造の貼り合わ
せ圧電素子の中心近傍に切抜きを設けることによ
り屈曲振動モード振動子を作り込み、前記屈曲振
動子の上下面及び貼り合わせ面にその巾方向に３
分された電極を設ける。

作 用 前記屈曲振動子の厚さ方向に対し垂直な方向の
振動が加われば、前記屈曲振動子の幅方向の屈曲
振動を起こすので、上下面電極の両端側電極を用
いて検出でき、屈曲振動子の厚さ方向の振動に対
しては上下面電極の真中電極を科いて検出でき
る。

この結果同一屈曲振動子を用いて直交する２方
向の振動を検出することができるので小型化がは
かられ、取付けが簡単となる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を用いて説
明する。

第２図は、本発明にかかる振動センサの振動検
出部分を示した分解斜視図である。厚さ方向に分
極軸を有する円板状圧電素子１ａ，１ｂを貼り合
わせた構造の貼り合わせ圧電素子１の中心近傍
に、レーザ加工等によつて“コ”の字状のスリツ
ト（（切抜き）２を形成し、スリツト２で囲まれ
た部分は、片持ち梁型構造の屈曲振動モード振動
子３となる。圧電素子１の周辺を固定部材４，
４′で固定して用いる。

第１図は、前記屈曲振動モード振動子３を含む
貼り合わせ圧電素子１を詳細に示したもので、同
図ａは上面図、同図ｂは縦断面図である。前記屈
曲振動子３の厚さ方向に振動が加われば、屈曲振
動子３は厚さ方向に屈曲信号が誘起され、前記屈
曲振動子３の幅方向に振動が加わると、幅方向で
の屈曲振動が誘起される。屈曲振動子３の電極
は、振動子の巾方向に３分されている形状で、上
面が３ａ，３ｂ，３ｃ、下面で３a′，３b′，３c′、
貼り合わせ面３a″，３b″，３c″である。同図ｂに
示すように、電極３ａと３a′、電極３ｃと３c′が
各々接続され、それぞれ出力取出し用端子６，５
に接続されている。また、電極３ｂ，３b′は各々
端子７，８に接続されている。

屈曲振動子３の厚さ方向の振動に対しては、電
極３ａ，３ｂ，３ｃ及び電極３a′，３b′，３c′に
はそれぞれ同じ極性の電荷が発生するので端子
５，６には電位差が生じない。しかし、屈曲振動
子３の上下面電極３ｂ，３b′を出力取出し用電極
とする端子７，８には、厚さ方向の振動加速度に
比例した信号が得られる。

一方、屈曲振動子３の幅方向の振動に対して
は、電極３ａ，３a′には同一極性電荷が発生し、
電極３ｃ，３c′にて電極３ａ，３a′と異なつた極
性の同一電荷が発生するので、端子５，６には電
位差が生じ、幅方向の振動加速度に比例した信号
が得られる。しかし、電極３ｂ，３b′では同一極
性電荷が発生するので、端子７，８には信号が現
われない。

以上の説明でわかるように、屈曲振動子３の上
下面電極を３分することにより、同一屈曲振動子
で２方向の振動を検出することができ、小型化を
図ることができる。

なお、第１図のような接続方法以外でも、例え
ば、屈曲振動モード振動子３の幅方向の振動に対
して、電極３ａ，３ｃはそれぞ異なつた極性の電
荷を発生することから幅方向振動の出力取出し用
電極とすることができる。同様に、電極３a′，３
c′、電極３ａ，３c′、及び電極３a′，３ｃも幅方
向振動の出力取出し用電極とすることができる。

第３図は、本発明の他の実施例を示し、第１図
に示したものと同様の屈曲振動モード振動子３，
３′を互いに直角になるように、貼り合わせ圧電
素子１に作り込んだ構造を示す上面図である。こ
の構造により、図中に示したｘ、ｙ方向及び屈曲
振動子の厚さ方向ｚの直交座標系の振動を検出す
ることができる。

発明の効果 本発明は周辺固定されている貼り合わせ圧電素
子の中心近傍に屈曲振動モード振動子を作り込
み、上下面電極を屈曲振動子の長手方向に３分す
ることにより、一つの屈曲振動モード振動子か
ら、直交する２方向の振動検出を行なうことがで
き、小型化が図れると共にセンサの取付け側の直
角精度を必要とせず取付けが簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における振動センサ
要部を示し、ａはその上面図、ｂはその縦断面
図、第２図は同実施例における振動検出部分の分
解斜視図、第３図は本発明の他の実施例における
貼り合わせ圧電素子上面図である。 １……貼り合わせ圧電素子、２……スリツト、
３……屈曲振動モード振動子、３ａ，３a′，３
ｂ，３b′，３ｃ，３c′……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚
   を貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子と、前
   記貼り合わせ圧電素子の周辺を固定する固定部材
   と、前記貼り合わせ圧電素子の中心近傍に切抜き
   を設けることにより形成された矩形状の屈曲振動
   モード振動子と、前記矩形状屈曲振動子の上下面
   と貼り合わせ面に設けられた電極とを有し、前記
   上下面及び貼り合わせ面電極は前記矩形状屈曲振
   動子の巾方向に３分されていることを特徴とする
   振動センサ。 ２ 上下面電極の一側部電極を結線し、他側部電
   極も結線して矩形状屈曲振動子の厚さ方向に垂直
   な振動を検出する出力信号取出し用電極とし、上
   下面電極の中央部電極を貼り合わせ圧電素子の厚
   さ方向の振動を検出する出力信号取出し用電極と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の振動センサ。 ３ 上下面電極の一方の両側電極と、矩形状屈曲
   振動子の巾方向の振動を検出する出力信号取出し
   用電極としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の振動センサ。 ４ 上下面の側部電極のうち、対角方向の電極対
   を、矩形状屈曲振動子の巾方向の振動を検出する
   出力信号取出し用電極としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の振動センサ。 ５ 矩形状屈曲振動子を、貼り合わせ圧電素子の
   中心近傍に、長手方向を異らせて複数個形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
   動センサ。