JPH0392764A - Piezoelectric acceleration sensor - Google Patents

Piezoelectric acceleration sensor

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JPH0392764A
JPH0392764A JP22980789A JP22980789A JPH0392764A JP H0392764 A JPH0392764 A JP H0392764A JP 22980789 A JP22980789 A JP 22980789A JP 22980789 A JP22980789 A JP 22980789A JP H0392764 A JPH0392764 A JP H0392764A
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JP
Japan
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piezoelectric
sensing axis
symmetry
film
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP22980789A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Takahashi
克彦 高橋
Shiro Nakayama
中山 四郎
Satoshi Kunimura
國村 智
Takayuki Imai
隆之 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0392764A publication Critical patent/JPH0392764A/en
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Abstract

PURPOSE:To to improve the temperature characteristics and the output of a sensor by providing a piezoelectric block wherein a plurality of bimorph elements are laminated through insulating layers. CONSTITUTION:In piezoelectric block 13, a plurality of bimorph elements 14 are laminated through insulating layers 15 and a unitary body is formed. In the element 14, two sheets of film-shaped piezoelectric bodies 16 which have the same piezoelectric characteristics and the reverse polarizing directions are laminated through an intermediate electrode 17, and end-part electrodes 18 are stuck to the surfaces which are not in contact with the electrode 17. The electrodes 17 and 18 comprise metal foils such as an aluminum foil and a copper foil and a vapor deposition film of metal. Lead wires 19 are connected to the peripheral part. It is necessary that the planar shapes of the electrodes 17 and 18 have the same shape as the piezoelectric body 16. The piezoelectric body 16 comprises a piezoelectric material in a film state, and the thickness is 10 - 500mum and sufficiently uniform. The entire body is sufficiently homogeneous. Thus, the high output and the excellent temperature characteristics are provided.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−1二の利用分野〕 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、特に構造か簡単で、温度特性に優れ、高出力であ
り、しかも感知軸方向に直交する方向の加速度による出
力が微少である圧電型加速度センサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application in Industry-12] The present invention relates to a piezoelectric acceleration sensor using a film-like piezoelectric material, which has a particularly simple structure, excellent temperature characteristics, and high output. Moreover, the present invention relates to a piezoelectric acceleration sensor whose output due to acceleration in a direction perpendicular to the sensing axis is very small.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の圧電型加速度センサ(以下、センサと略記する。 Conventional piezoelectric acceleration sensor (hereinafter abbreviated as sensor).

)の例として、第19図に示すようなものがある。この
センサは特開昭56−10258号公報に開示されたも
ので圧電性ボリマーなとの圧電材料からなる円板状の振
動膜1をその周縁部で環状の枠体2に固定し、振動脱1
の中心の両面に慣性質量として機能する荷重体3,3を
設け、枠体2を台座4に固定したものである。
) is shown in FIG. 19 as an example. This sensor is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-10258, in which a disc-shaped vibrating membrane 1 made of a piezoelectric material such as a piezoelectric polymer is fixed to an annular frame 2 at its periphery, and vibration is removed. 1
Load bodies 3, 3 functioning as inertial masses are provided on both sides of the center of the frame body 2, and the frame body 2 is fixed to a pedestal 4.

そして、このセンサでは、振動膜1の膜面に直交し、荷
銀体3の中心を通る軸が加速度の感知軸Gとなっている
In this sensor, an axis that is perpendicular to the membrane surface of the vibrating membrane 1 and passes through the center of the silver load body 3 is an acceleration sensing axis G.

このようなセンサでは、その台座4を被測定物に取り付
けることにより、被測定物の感知IIIlllG方向の
加速度変化を検知することができる。
In such a sensor, by attaching the pedestal 4 to the object to be measured, it is possible to detect changes in acceleration of the object to be measured in the sensing IIIllllG direction.

3 〔発明か解決しようとする課題〕 しかしながら、このセンサにあっては、感知軸G方向に
直交する方向の加速度か加わった際にも、荷重体3かそ
の方向に変位し、振動膜1に歪が生して電気的出力か生
してしまう欠点かあった。
3 [Problem to be solved by the invention] However, in this sensor, even when acceleration in a direction perpendicular to the sensing axis G direction is applied, the load body 3 is displaced in that direction, and the vibrating membrane 1 is It had the disadvantage that it caused distortion and resulted in poor electrical output.

また、構造が複雑で、製造か面倒である不都合もあり、
厠定可能な周波数帯域か狭く、その変更も困難である欠
点もあった。
There is also the disadvantage that the structure is complicated and manufacturing is troublesome.
It also has the disadvantage that the frequency band that can be changed is narrow and it is difficult to change it.

このような従来のセンサの欠点を解消するため、本発明
者等は、被測定物に剛に取り{−1けられる台座と、こ
の台座の感知軸に垂直な測定面に固精された膜状圧電体
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から構威され、膜状圧電体の
平面形状か、前記測定面に平行な面において感知軸を対
称の中心とする点対称であり、荷重体は、それの膜状圧
電体に接する面の平面形状が感知軸を対称の中心とする
点対称であり、かつ感知軸を通り、測定面に垂直な無数
の平面で断面した時、すべてのItft面について感知
軸を対称軸とする線対称としたことを特徴とするセンサ
を案出し、先に特願平1−1 1 3255号として特
許出願している。
In order to eliminate these drawbacks of conventional sensors, the present inventors developed a pedestal that is rigidly attached to the object to be measured, and a film that is fixed on the measurement surface perpendicular to the sensing axis of this pedestal. It consists of a load body consisting of a piezoelectric body and a rigid body fixed on the piezoelectric membrane and acting as an inertial mass, and the sensing axis is set in the planar shape of the piezoelectric membrane or in a plane parallel to the measurement surface. The planar shape of the surface in contact with the membrane piezoelectric material is point symmetrical with the center of symmetry being the center of symmetry, and the plane shape of the load body in contact with the membrane piezoelectric material is point symmetrical with the sensing axis as the center of symmetry, and He devised a sensor that is characterized by a line symmetry with the sensing axis as the axis of symmetry for all Itft planes when cross-sectioned through countless perpendicular planes, and previously filed a patent application as Japanese Patent Application No. 1-11-3255. are doing.

かかるセンサは、したかって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か加わった時の出力
が極めて小さく、しかも測定可能な周波数帯域か広いな
どの利点を有している。
Such a sensor is therefore extremely simple in structure;
It has the advantage that the output when acceleration is applied in a direction perpendicular to the sensing axis is extremely small, and the measurable frequency band is wide.

しかしながら、この新しいタイプのセンサにおいても以
下のような不都合かあり、その解決が必要であった。す
なわち、センサの電圧による出力を増大させるため1こ
は膜状圧電体の厚さを厚くすればよいことになるが、厚
い膜状圧電体ではそれのポーリング処理が困難であり、
双極子の配向が悪《、圧電定数か小さくなったり、その
値がばらついたりする不都合がある。
However, this new type of sensor also has the following disadvantages, which need to be solved. In other words, in order to increase the voltage output of the sensor, it is sufficient to increase the thickness of the film-like piezoelectric material, but it is difficult to perform poling processing on a thick film-like piezoelectric material.
If the dipoles are poorly oriented, the piezoelectric constant may become small or its value may vary.

また、電荷としての出力感度を増大させるには、膜状圧
電体の面積を大きくしてやればよいことになるが、膜状
圧電体の面積を大きくずることはセンサの大型化につな
かり、小型化の要望に合わなくなる。
Additionally, in order to increase the output sensitivity as a charge, it is possible to increase the area of the membrane piezoelectric material, but increasing the area of the membrane piezoelectric material will lead to an increase in the size of the sensor, which will result in a smaller size. It no longer meets the needs of society.

このため、本発明者はさらにかかる課題を解決するセン
サとして、膜状圧電体を複数枚積層した積層構造とし、
かつ積層界面を導通状態としたものを、特願平1−13
8323号として特許出願している。
For this reason, the present inventor further developed a sensor having a laminated structure in which a plurality of film-like piezoelectric materials were laminated, as a sensor to solve this problem.
And the laminated interface is in a conductive state, as disclosed in Japanese Patent Application No. 1-13
A patent application has been filed as No. 8323.

しかしながら、この改良型のセンサにあっては、センサ
の周囲の環境温度の変動に伴ってその出力が変動し、温
度特性が必ずしも良好でない不都合がある。すなわち、
環境温度の変動によって、膜状圧電体のそれぞれの厚み
方向および積層された積層物の厚さ方向に温度分布か生
し(膜状圧電体は一般に熱伝導性が低く、全体が均一な
温度となるまでに時間を要する。)、この温度分布に基
づく焦電効果によって電位差が生じ、出力として表れる
ためである。
However, this improved sensor has the disadvantage that its output fluctuates with fluctuations in the environmental temperature around the sensor, and its temperature characteristics are not necessarily good. That is,
Due to environmental temperature fluctuations, temperature distribution occurs in the thickness direction of each film-like piezoelectric material and the thickness direction of the stacked laminates (membrane piezoelectric materials generally have low thermal conductivity, so it is difficult to maintain a uniform temperature throughout the film. ), a potential difference is generated by the pyroelectric effect based on this temperature distribution, which appears as an output.

〔課題を解決するための手段〕 この発明にあっては、被測定物に剛に取り付けられる台
座と、この台座の感知軸に垂直な測定面に固着された圧
電体ブロックと、この圧電体ブロック上に固着され、慣
性質量部として作用する剛体からなる荷重体を有し、 圧電体ブロ7クは、そのT面形状が、前記副定而に平行
な面において感知軸を対称の中心とする点対称であり、
かつ段数のバイモルフエレメントを絶縁層を介して積層
した構造とされ、ハイモルフエレメントは、2枚のM 
状ff. 電体hX重ねられ、その中間に中間電極が、
その両端に端部電極が配置されてなるとともに、2枚の
膜状丹二電体の分極方向か互いに逆方向とされ、2枚の
膜状圧電体が並列となるように上記電極間か結線されて
バイモルフエレメント出力とされたものであり、 これら複数のバイモルフエレメントのハイモルフエレメ
ント出力を直列に接続して圧電体ブロックの検知出力と
するようにされ、 Ml体は、それの圧電体ブロソクに接する面の平面形状
が感知軸を対称の中心とする点対称であり、かつ感知軸
を通り、前記測定面に垂直な無数の平面で断面した時、
すへての断面について感知軸を対称軸とする線対称とし
たセンサによって上記課題を解決した。
[Means for Solving the Problems] The present invention includes a pedestal rigidly attached to an object to be measured, a piezoelectric block fixed to a measurement surface perpendicular to the sensing axis of the pedestal, and this piezoelectric block. The piezoelectric block 7 has a rigid load body fixed to the top and acts as an inertial mass part, and the piezoelectric block 7 has a T-plane shape with the sensing axis as the center of symmetry in a plane parallel to the sub-structure. It is point symmetric,
It has a structure in which a number of stages of bimorph elements are stacked with an insulating layer interposed in between.
Condition ff. Electric bodies hX are stacked, and an intermediate electrode is placed between them.
End electrodes are arranged at both ends, and the electrodes are connected so that the polarization directions of the two membrane piezoelectric bodies are opposite to each other, and the two membrane piezoelectric bodies are parallel. The high morph element outputs of these plural bimorph elements are connected in series to be the detection output of the piezoelectric block, and the Ml body is connected to the piezoelectric block. When the plane shape of the contacting surface is point symmetrical with the sensing axis as the center of symmetry, and when cross-sectioned by countless planes passing through the sensing axis and perpendicular to the measurement surface,
The above-mentioned problem was solved by a sensor that has line symmetry with the sensing axis as the axis of symmetry for all cross sections.

7 以下、この発明を詳しく説明する。7 This invention will be explained in detail below.

第1図は、この発明のセンサの一例を示すもので、図中
符号11は台座である。この台座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、アルミニウムなとの
金属、ガラス、セラミ,クス、硬質プラスチックスなど
から作られている。
FIG. 1 shows an example of the sensor of the present invention, and the reference numeral 11 in the figure is a pedestal. This pedestal 11 forms the base of the sensor and is rigidly attached to the object to be measured, and is made of a material with sufficient rigidity, such as metal such as steel, brass, and aluminum, glass, ceramic, glass, and hard plastic. It is made.

また、台座11をなす材料の弾性率は後述の膜状圧電体
のそれ以上とされ、台座l1の厚さは1換状圧電体の数
倍であることが望ましい。
Further, the elastic modulus of the material forming the pedestal 11 is preferably higher than that of the membrane piezoelectric material described later, and the thickness of the pedestal l1 is desirably several times that of the monomer piezoelectric material.

ここでの台座11はその形状が円柱状となっているか、
これに限られることはなく、板状、直方体などでもよい
The pedestal 11 here has a cylindrical shape,
The shape is not limited to this, and may be a plate shape, a rectangular parallelepiped, or the like.

この台座11の一つの表面は、平坦かつ平滑な測定面1
2となっている。この測定面12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。
One surface of this pedestal 11 is a flat and smooth measurement surface 1.
2. This measurement plane 12 needs to be a vertical plane that is exactly perpendicular to the acceleration sensing axis G of this sensor.

この台座11の測定面12上には、圧電体ブロック13
がエポキシ系接着剤などによって一体に固着されている
A piezoelectric block 13 is placed on the measurement surface 12 of this pedestal 11.
are fixed together using epoxy adhesive.

8一 この圧電体ブロソク13は、第2図に示すように複数枚
のパイモルフェレメントl. 4.,  1. 4  
・を絶縁層15・・を介して積層一体化したものである
8 - This piezoelectric block 13 is made up of a plurality of piemorph elements l.8 as shown in FIG. 4. , 1. 4
. . are laminated and integrated through an insulating layer 15 .

これらのバイモルフエレメント14の積層一体化に、絶
縁性の接着剤を用いた場合にはこれが絶縁層15となり
、絶縁材料からなるシート、フィルty (絶縁層15
)を介して導電性の接着剤を用いてit 層− 体化し
てもよい。また、パイモルフェレメント14は第3図に
示すように、2枚の膜状圧電体16.16を中間電極1
7を介して積層し、胎状圧電体16.16の中間電極l
7に接していない面に端部電極18.18を貼着してな
るものである。中間電極17および端部電極l8はいず
れもアルミニウム箔、銅箔などの金属箔や金属蒸青膜か
らなるもので、その周縁部にはリードヮイヤl9・がそ
れぞれ接続されている。膜状圧電体16.16と中間電
極17および端部電極18,j8との積層一・体化には
、絶縁性の接着剤あるいは導電性の接着剤のいずれを用
いて行ってもよい。
When an insulating adhesive is used to laminate and integrate these bimorph elements 14, this becomes an insulating layer 15, and a sheet or filly (insulating layer 15) made of an insulating material is used.
) may be formed into a layer using a conductive adhesive. In addition, as shown in FIG.
Laminated through 7, middle electrode l of fetal piezoelectric body 16.16
The end electrodes 18 and 18 are attached to the surface not in contact with the electrode 7. Both the intermediate electrode 17 and the end electrode 18 are made of metal foil such as aluminum foil or copper foil, or a metal vaporized film, and lead wires 19 are connected to their peripheral edges. The piezoelectric film 16, 16, the intermediate electrode 17, and the end electrodes 18, j8 may be laminated and integrated using either an insulating adhesive or a conductive adhesive.

2枚の膜状圧電体16.16はともに同一の乎而形状を
有し、同一の圧電特性を持つ必要があるが、その分極方
向だけは第3図中矢印で示すように互いに逆方向(反対
方向)であることが必要である。
The two film-like piezoelectric materials 16.16 must both have the same shape and the same piezoelectric properties, but their polarization directions are opposite to each other (as shown by the arrows in FIG. 3). (in the opposite direction).

また、1つのパイモルフェレメント14内での個々の膜
状圧電体{6の厚さは厳密に同一である必要はないがそ
のバラッキは±10%以内であることが望ましい。さら
に、中間電極17および端部電極18.18もその厚さ
が均一であることが望ましく、それらの平面形状は原則
として膜状圧電体16.16のそれと同一であることが
必要条件となる。
Further, although the thicknesses of the individual film-like piezoelectric bodies {6 within one pymorphelement 14 do not need to be strictly the same, it is desirable that the variation be within ±10%. Furthermore, it is desirable that the thickness of the intermediate electrode 17 and the end electrodes 18.18 be uniform, and it is necessary that their planar shape is, in principle, the same as that of the piezoelectric film 16.16.

ここで用いられる膜状圧電体I6としては、圧電性を有
する材料からなる厚さ10〜500μmのフィルム状の
ものであって、その厚さか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。
The film-like piezoelectric material I6 used here is a film-like material made of a piezoelectric material with a thickness of 10 to 500 μm, whose thickness is sufficiently uniform and whose whole is sufficiently homogeneous. It will be done.

圧電性を有する材料としては、ポリフソ化ビニリデン、
ポリ塩化ビニリデン、ポリフソ化ビニル、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
なとのナイロン、テ1・ラフ口口エチレン、トリフロロ
エチレン、フノ化ビニルなとどフソ化ビニリデンとの共
重合体、酢酸ビニル、ブロビオン酸ビニル、安息香酸ビ
ニルなととシアン化ビニリデンとの共重合体、ポリフ,
化ビニリデンとボリカーボネイ1・とのブレンドボリマ
ー、ボリフソ化ビニリデンどボリフノ化ビニルとのブレ
ンドボリマー等のボリマー系のほかに、チタン酸金属塩
、チタン酸シルコン酸金属塩等の圧電材料の粉末をボリ
マーに添加、分散したものなどが用いられる。
Examples of piezoelectric materials include polyvinylidene fluoride,
Polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, nylon with nylon 11 and polymetaphenylene isophthalamide, polyvinylidene fluoride with ethylene, trifluoroethylene, vinyl fluoride, etc. Polymer, vinyl acetate, vinyl blobionate, copolymer of vinyl benzoate and vinylidene cyanide, polyph,
In addition to polymers such as blend polymers of vinylidene chloride and polycarbonate 1, vinylidene polyfluoride, and polyvinyl polyphfluoride, piezoelectric material powders such as metal titanate and metal silconate titanate can be used. Those added to or dispersed in polymers are used.

そして、この股状圧電体j6、すなわら圧電体ブロック
13にあっては、その平面形状がクロストークを低減す
るうえて重要である。
The planar shape of the crotch-shaped piezoelectric material j6, that is, the piezoelectric material block 13, is important for reducing crosstalk.

この発明におけるクロス1・−クとは、センサの感知軸
G方向の加速度を受けた時の出力P1と、感知’Pll
l Gに直交する方同の加速度を受けたOjrの出力P
,との比P2/P.て表されるものである。
In this invention, the cross 1--k refers to the output P1 and the sensing 'Pll' when the sensor receives acceleration in the direction of the sensing axis G.
l Output P of Ojr subjected to acceleration in the direction perpendicular to G
, the ratio P2/P. It is expressed as follows.

このクロストークの低減のために、膜状圧電体16はそ
の平面形状か、副定面l2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なければならない。第1図
に示した例では円形となっているが、これ以外にL記条
件を満たず平面形状としては、例えば第4図ないし第9
図に示すようなものがある。第4図は平行四辺形、第5
図は疋方形、第6図は楕円、第7図は疋六角形、第8図
は八角形、第9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上記条件を満たせば
採用可能である。
In order to reduce this crosstalk, the film-like piezoelectric material 16 has a planar shape or a sensing axis G in a plane parallel to the sub-plane l2.
It must be point symmetric with the center of symmetry. In the example shown in Fig. 1, it is circular, but other planar shapes that do not satisfy the condition L are, for example, those shown in Figs. 4 to 9.
There is something like the one shown in the figure. Figure 4 is a parallelogram,
The figure is a square, the figure 6 is an ellipse, the figure 7 is a hexagon, the figure 8 is an octagon, and the figure 9 is a ring. In these figures, the symbol G indicates the sensing axis G. All of these planar shapes are point symmetrical with respect to the sensing axis G as the center of symmetry. Of course, planar shapes other than these can also be used if the above conditions are met.

このような圧電体ブロック13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20が一体に固着され
ている。この荷重体20は加速度を受けて変位し圧電体
ブロック13、すなわち膜状圧電体16・・に歪みまた
は応力を生せしめるもので、その重量はセンサの単位加
辿度当たりの電気的出力に関係するため、特に限定され
ることはないか、膜状圧電体16・・にクリープを生じ
せしめない範囲とされる。荷重体20と圧電体ブロック
13の固着は、エポキシ系接着剤などによって行われる
A load body 20 made of a rigid body and functioning as an inertial mass section is integrally fixed onto the piezoelectric block 13. This load body 20 is displaced in response to acceleration and causes strain or stress on the piezoelectric block 13, that is, the membrane piezoelectric body 16, and its weight is related to the electrical output per unit stroke of the sensor. Therefore, there is no particular limitation, or it is set within a range that does not cause creep in the piezoelectric film 16. The load body 20 and the piezoelectric block 13 are fixed together using an epoxy adhesive or the like.

また、この荷重体20については、その立体形状がクロ
ス1・ロークを低減ずるうえで重要である。
Furthermore, the three-dimensional shape of the load body 20 is important in reducing the cross 1 and loke.

まず、荷電体20の圧電体ブロック13と接する面(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
線対称である必要がある。
First, the surface of the charged body 20 in contact with the piezoelectric block 13 (hereinafter referred to as the bottom surface) is exactly perpendicular to the sensing axis G, and the planar shape of the bottom surface is a line with the sensing axis G as the center of symmetry. Must be symmetrical.

よって、この条件を満たす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4図ないし第9図に示
すものが採用できる。ただし、膜状圧電体16・と荷重
体20との紹み合わせにおいて、荷重体20の底面の平
面形状と膜状圧電体16・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l6・・・の
平面形状が正方形で、荷重体20の底面の平面形状が円
形の絹み合わせであってもよく、後述するように感知軸
Gを同じくすればかまわない。
Therefore, as the shape that satisfies this condition, the shapes shown in FIGS. 4 to 9, for example, can be adopted, similar to the planar shape of the film-like piezoelectric body 13 described above. However, when introducing the membrane piezoelectric body 16 and the load body 20, the planar shape of the bottom surface of the load body 20 and the plane shape of the membrane piezoelectric body 16 do not necessarily have to be the same. The piezoelectric bodies l6... may have a square planar shape, and the bottom surface of the load body 20 may have a circular planar shape, as long as the sensing axes G are the same, as will be described later.

また、同時に荷重体20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かある。この線
対称の条件を満たすものとしては、第10図ないし第1
6図に示すものがある。第10図に示したものは板状で
あり、第11図のものは柱状、第12図は錐状、第13
図のものは球を平面で切り取ったもの、第14図のもの
は楕円体を平面で切り取ったもの、第15図のものは柱
状の内部に空間を形或したもの、第16図のものは柱体
と板体とを組み合わせたものである。
At the same time, when the load body 20 is cross-sectioned through numerous planes passing through the sensing axis G and perpendicular to the bottom surface, it is necessary that all the cross sections have line symmetry with the sensing axis G as the axis of symmetry. Figures 10 to 1 satisfy this line symmetry condition.
There is one shown in Figure 6. The one shown in Fig. 10 is plate-shaped, the one shown in Fig. 11 is columnar, the one shown in Fig. 12 is conical, and the one shown in Fig. 13 is columnar.
The one shown in the figure is a sphere cut out on a plane, the one in Fig. 14 is an ellipsoid cut out on a plane, the one in Fig. 15 is a column with a space inside it, and the one in Fig. 16 is a sphere cut out on a plane. It is a combination of a column and a plate.

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。また、この線対称の条件を満
たす荷重体20は、したがってその重心が感知軸G上に
位置することになる。
In these figures, the symbol S indicates the bottom surface and G is the axis of symmetry that coincides with the sensing axis. Furthermore, the load body 20 that satisfies this condition of line symmetry has its center of gravity located on the sensing axis G.

また、荷重体20は、その全体が同質の材料からなるも
のの他に、異なる材料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、それぞれの材料が強固に固着
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けて別の変位を起こすも
のであってはならない。
Moreover, the load body 20 can be made of a composite material made of different materials in addition to being made of the same material as a whole, but in this case, each material is firmly fixed and the whole is rigid. They must be able to be regarded as such, and each must not undergo different displacements when subjected to acceleration.

そして、このような条件、すなわち対称性を有する荷重
体20はその対称軸を圧電体ブロック13の対J31、
中心に一致させて、言い換えれば感知輔G1′.に圧電
体ブロック13の対称中心と荷重体20の対称軸とを一
致させて配置され、固首されている。
Under such conditions, that is, the load body 20 having symmetry has its axis of symmetry aligned with the pair J31 of the piezoelectric block 13,
In other words, the sensor G1'. The center of symmetry of the piezoelectric block 13 and the axis of symmetry of the load body 20 are arranged to coincide with each other, and the piezoelectric block 13 is fixed.

このようなセンサはその台座11を被d{1]定物に取
り付けられて用いられ、その感知軸G方向の加速度をイ
lり定することかできる。
Such a sensor is used with its pedestal 11 attached to a fixed object, and the acceleration in the direction of the sensing axis G can be determined.

第17図は、この例のセンサのハイモルフエレメント1
4の電極間の桔線方広を示すもので、2つの端部電極1
8.18を亙いに接続してエレメン1・14の一方の出
力取り出し用端子Aとし、中間電極17をそのままエレ
メント14の他方の出力取り出し用端子Bとしている。
FIG. 17 shows the high morph element 1 of the sensor in this example.
4 shows the square wire between the two end electrodes 1
8.18 is connected across to serve as the terminal A for taking out the output of one of the elements 1 and 14, and the intermediate electrode 17 is used as it is as the terminal B for taking out the output of the other element 14.

すなわち、2枚の膜状圧電体16.1.6が並列となる
ように結線されている。
That is, the two membrane piezoelectric bodies 16.1.6 are connected in parallel.

また、第18図は、このようなパイモルフエレメン1・
14 ・の一対の出力取り出し用端子A.  Bについ
ての圧電体ブロック13とした時の接続例を示すものて
、荷重体20に接する第1番目のハイモルフエレメント
14の端子A,かセンサとしI5 ての一方の出力端子とされ、端子B1か第2番目のパイ
モルフエレメン1・14の端子A,に接続され、端子B
,か第3番目のハイモルフエレメン!・14の端子A3
に接続され、以下同様にして第n番ノバイモルフエレメ
ント14の端子B n カセ7サとしての他方の出力端
子とされるように、すなわち、複数のパイモルフエレメ
ン1・の出力端子A,Bが直列となるように接続されて
いる。
Moreover, FIG. 18 shows such a pymorph element 1.
14 - A pair of output take-out terminals A. Terminal A of the first high morph element 14 in contact with the load body 20 is used as one output terminal of the sensor I5, and terminal B1 is connected to the piezoelectric block 13 for B. is connected to the terminal A of the second pymorph element 1 and 14, and the terminal B
, or the third Highmorph Element!・14 terminal A3
In the same manner, the terminal B of the n-th Novimorph element 14 is connected to the other output terminal as the cassette 7, that is, the output terminals A and B of the plurality of Pimorph elements 1 are connected in series.

このような構戊のセンサにあっては、台座11と圧電体
ブロック13と荷重体20とを単に積層したものである
ので、構造が簡単であり、製造が容易となり、小型化も
可能となる。
In a sensor with such a structure, the pedestal 11, the piezoelectric block 13, and the load body 20 are simply laminated, so the structure is simple, manufacturing is easy, and miniaturization is possible. .

また、膜状圧電体16・・、すなわち圧電体ブCl ツ
ク13の平面形状が感知軸Gを対称中心とする点対称で
あり、荷重体20の底面の平面形状が感知軸Gを対称中
心とする点対称であり、同時に荷重体20の立体形状が
感知軸Gを通る平面においてすへて感知軸Gを対称軸と
する線対称であるので、クロス1・−クが微かである。
In addition, the planar shape of the piezoelectric film 16, that is, the piezoelectric block 13 is point symmetrical with respect to the sensing axis G, and the planar shape of the bottom surface of the load body 20 is symmetrical with the sensing axis G as the center of symmetry. At the same time, the three-dimensional shape of the load body 20 is linearly symmetrical in a plane passing through the sensing axis G with the sensing axis G as the axis of symmetry, so the cross 1·-k is slight.

一般に、センサにその感知軸方向以外の方向の16 加速度が加わった場合、ベクトル分解の法則によって感
知輔に直交する少なくとも二つの方向の成分と感知軸方
向の成分とに分けられる。この感知軸に直交する方向の
成分は、荷重体20の重心に作用し、重心を中心とする
曲げモーメントが荷重体20に働くことになる。このた
め、膜状圧電体16・、すなわち圧電体ブロック13の
一部には圧縮力が作用し、残部には引張力か作用するこ
とになる。個々の膜状圧電体16・・・は、圧縮力と引
張力とで反対符号の電荷を生じるが、この電荷量が等し
ければ互いに打ち消されて出力か出力されなくなる。し
たがって、個々の膜状圧電体16に互いに大きさが等し
い圧縮力と引張力とか作用ずれば、膜状圧電体16から
の出力は七ロになり、感知紬方向以外の方向の加速度を
検出しなくなる。
Generally, when acceleration is applied to a sensor in a direction other than the direction of its sensing axis, it is divided into at least two components, one in the direction orthogonal to the sensor and the other in the direction of the sensing axis, according to the law of vector decomposition. This component in the direction perpendicular to the sensing axis acts on the center of gravity of the load body 20, and a bending moment about the center of gravity acts on the load body 20. Therefore, a compressive force acts on a part of the membrane piezoelectric body 16, that is, a part of the piezoelectric body block 13, and a tensile force acts on the remaining part. Each piezoelectric film 16 generates charges of opposite signs due to compressive force and tensile force, but if the amounts of charges are equal, they cancel each other out and no output is produced. Therefore, if a compressive force and a tensile force of equal magnitude act on each piezoelectric membrane 16, the output from the piezoelectric membrane 16 will be 7, and acceleration in a direction other than the sensing direction will be detected. It disappears.

この発明では、圧電体ブロソク13および荷重体20の
それそれの形状に、上述のような対称性を持たせている
ことから、感知軸G方向以外の加速度が加わっても個々
の膜状圧電体16・・には等しい大きさの圧縮力と引張
力とか作用することになって、個々の膜状圧電体16・
・からの出力がなく、クロストークが極めて小さいもの
となる。
In this invention, since the shapes of the piezoelectric block 13 and the load body 20 have the above-mentioned symmetry, even if acceleration in a direction other than the direction of the sensing axis G is applied, the individual membrane piezoelectric bodies 16... are subjected to compressive force and tensile force of equal magnitude, and the individual membrane piezoelectric bodies 16...
・There is no output from the sensor, and crosstalk is extremely small.

また、このセンサは、その測定可能周波数の上限か高く
、測定可能周波数帯域か広いものとなる。
Further, this sensor has a high upper limit of its measurable frequency and a wide measurable frequency band.

この種のセンサの測定可能周波数の」二限ハセンサの共
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、その構造から台座11と荷重体20との間に存
在するもの、すなわち圧電体ブロック13およびこれと
台座11および荷重体20とを接着する接着剤層の弾性
率を荷重体20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桁以上高く
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、留意す
べきである。
The second limit of the measurable frequency of this type of sensor is determined by the sensor's resonant frequency. The resonance frequency of the sensor in this invention is determined by the elasticity of the piezoelectric block 13 and the adhesive layer that adheres it to the pedestal 11 and the load body 20 due to its structure. Since it is proportional to the value obtained by dividing the rate by the mass of the load body 20, the resonant frequency is more than two orders of magnitude higher than the resonant frequency of a conventional vibrating membrane type sensor, and is on the order of kilohertz. However, it should be noted that as the elastic modulus of the adhesive layer decreases, the resonance frequency decreases.

このため、圧電体ブロック13自体およびこれと台座1
lおよび荷重体20との固着に用いられる接着剤につい
ては、接着剤層の弾性率をEA、総厚さをtAとし、膜
状圧電体16の弾性率をE1、総厚さをtpとしたとき
、次の式で表される関係を満足する必要かある。
Therefore, the piezoelectric block 13 itself and the pedestal 1
Regarding the adhesive used for fixing to the load body 20, the elastic modulus of the adhesive layer is EA, the total thickness is tA, the elastic modulus of the membrane piezoelectric material 16 is E1, and the total thickness is tp. In this case, it is necessary to satisfy the relationship expressed by the following formula.

(EA/ t A) / (Er/ t p)≧0. 
 1この式の意味するところは、加速度によって荷重体
20に生じた力が接着剤層1こよって吸収緩JIJされ
ることなく膜状圧電体】6・・によく伝わるための条件
であり、上式の値が0.1未満となると接着剤層による
吸収緩和が無視できなくなり、上述のように共振周波数
が低下し、測定可能周波数#シ域を狭めることなる。
(EA/tA)/(Er/tp)≧0.
1 What this formula means is the condition for the force generated on the load body 20 due to acceleration to be well transmitted to the membrane piezoelectric material 6... without being absorbed by the adhesive layer 1. When the value of the formula is less than 0.1, absorption relaxation by the adhesive layer cannot be ignored, and the resonance frequency decreases as described above, narrowing the measurable frequency range.

なお、接着剤の種類が異なり、弾性率も異なる場合には
、それぞれの接着剤層での弾性率と厚さの比を求め、こ
れを合計して上式に代入すればよい。
In addition, when the types of adhesives are different and the elastic modulus is also different, the ratio between the elastic modulus and the thickness of each adhesive layer may be determined, the sum of these ratios may be substituted into the above equation.

したがって、ここでの接着剤としてはエポキン系、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。
Therefore, the adhesive used here should be a hardening type such as Epoquin type, phenol type, or cyanoacrylate type and has a high elastic modulus, and adhesive type such as rubber type is inappropriate.

また、このセンサにあっては焦電効果による出力が生じ
ない。すなわち、1つのパイモルフェレメン冫・14に
おいては、膜状圧電[6,+6の+9 分極方向が互いに逆方向(反対方向)であり、それらの
厚さがほぼ等しいため、端部電極18,18間にΔtの
温度差が生じた場合、一方の端部電極18と中間電極1
7との間に△t/2の温度差が生じ、中間電極17と他
方の端部電極18との間にも等しくΔt/2の温度差が
生じる。この温度差によって一方の膜状圧電体16には
焦電効果によって■の電圧が生じ、他方の膜状圧電体1
6には同様にしてー■の電圧が生じる。そして、第17
図に示すような出力取り出しの結線が行われているので
、■と−■とが相殺されて出力端子AB間には焦電効果
による出力が表れないことになる。そして、各パイモル
フエレメン1・14において同様にその出力端子A,B
間に焦電効果による出力が表れないため、これらを直列
にしたセンサ出力にも同様に焦電効果による出力が表れ
なくなる。このため、温度変化に伴って加速度による出
力が変動することかなくなって温度特性が良好となる。
Furthermore, this sensor does not produce an output due to the pyroelectric effect. That is, in one pymorphelement electrode 14, the +9 polarization directions of the membrane piezoelectric film [6, +6 and +9] are opposite to each other (opposite directions), and their thicknesses are almost equal, so that the end electrodes 18, If a temperature difference of Δt occurs between the electrodes 18 and 18, one end electrode 18 and the intermediate electrode 1
A temperature difference of Δt/2 occurs between the intermediate electrode 17 and the other end electrode 18, and a temperature difference of Δt/2 also occurs between the intermediate electrode 17 and the other end electrode 18. Due to this temperature difference, a voltage of ■ is generated in one of the membrane piezoelectric bodies 16 due to the pyroelectric effect, and the other membrane piezoelectric body 1
Similarly, a voltage of -■ is generated at 6. And the 17th
Since the output connection is made as shown in the figure, ■ and -■ cancel each other out, and no output due to the pyroelectric effect appears between the output terminals AB. Similarly, in each of the pymorph elements 1 and 14, the output terminals A and B
Since the output due to the pyroelectric effect does not appear in between, the output due to the pyroelectric effect also does not appear in the sensor output when these are connected in series. Therefore, the output does not fluctuate due to acceleration due to temperature changes, resulting in good temperature characteristics.

またさらに、このセンサでは、複数のバイモルフエレメ
ントl4・・・からの出力を直列に接続していることか
ら、各パイモルフェレメント14・の出力が加算されて
、センサとしての出力が大きくなり、高感度となる。
Furthermore, in this sensor, since the outputs from the plurality of bimorph elements 14 are connected in series, the outputs of each bimorph element 14 are added up, and the output as a sensor becomes large. Sensitivity.

以下、具体例を示して作用効果を明確にする。Hereinafter, specific examples will be shown to clarify the effects.

(実施例1) (バイモルフエレメントの作成) 厚さI].0μm、縦5.0mm、横5.0mmのポリ
フッ化ビニリデンシ−1・(弾性率2.7X]09Pa
)を2枚用い、厚さ30μm,縦5.0mm、横5.0
mmの銅箔を3枚用いて、エボキシ系接着剤(弾性率1
.6XIQ” Pa)によって第3図に示したようなパ
イモルフエレメン1・を作成し、これの電極を第17図
に示すように結線して出ノJ端子とした。
(Example 1) (Creation of bimorph element) Thickness I]. 0μm, length 5.0mm, width 5.0mm polyvinylidene fluoride-1 (elastic modulus 2.7X) 09Pa
) using two sheets, thickness 30 μm, length 5.0 mm, width 5.0
Using three pieces of copper foil of mm
.. A pymorph element 1 as shown in FIG. 3 was prepared using 6XIQ'' Pa), and its electrodes were connected as shown in FIG. 17 to form an output J terminal.

このバイモルフエレメントを3枚重ね合わせ、エボキン
系接着剤て接首して圧電体ブロックとし、I一の圧電体
ブロックを台座としての厚さinnのアルミナ1人仮上
に接着した。ついで、この圧電体ブo ノクの上に厚さ
40mm、縦5.  0mm, 槙50mm、重さ0 
84gの黄銅製の荷重体を対称軸を一致させてエボキシ
系接着剤で接着し、センサとした。接着剤層の厚さはす
べて約10μmとした。3つのパイモルフエレメン1・
の出力端子は第18図に示すように直列に接続した。
Three of these bimorph elements were superimposed and glued together using an Evokin adhesive to form a piezoelectric block, and the piezoelectric block I was adhered to a temporary alumina plate having a thickness of inn as a pedestal. Next, a 40 mm thick, 5. 0mm, Maki 50mm, weight 0
A 84 g brass load body was bonded with an epoxy adhesive with the axes of symmetry aligned to form a sensor. The thickness of all adhesive layers was approximately 10 μm. Three pymorph elements 1.
The output terminals of the two were connected in series as shown in FIG.

(比較例1) 実施例1において、圧電体ブロックを構或するバイモル
フエレメントを1枚としたもの。
(Comparative Example 1) In Example 1, only one bimorph element constituted the piezoelectric block.

(比較例2) 実施例1のポリフソ化ビニリデンンートを3枚導電性接
着剤を用いて重ね合わせ、これに前記銅箔を2枚表裏面
に貼り合わせたものを実施例1の台座」二に接着し、同
し荷重体を重ねて七ンサとした(特願平1−13832
3号に示したセンサに相当する)。
(Comparative Example 2) Three sheets of the polyphthovinylidene of Example 1 were stacked together using a conductive adhesive, and then two sheets of the copper foil were laminated on the front and back sides of the pedestal of Example 1. They were glued together and the same load bodies were stacked to form a seven-piece assembly (Patent application No. 1-13832).
(corresponds to the sensor shown in No. 3).

これら3個のセンサについて、加振周波数10QHz、
加振加速度IGの正弦波連続加振試験を行い、この試験
中雰囲気温度を下記の条件で変化させた時の出力を厠定
した。
For these three sensors, the excitation frequency was 10QHz,
A continuous sine wave excitation test was conducted with an excitation acceleration IG, and the output was determined when the ambient temperature was varied under the following conditions during the test.

20゜C(室温) ↓1分間急加温 400C ↓1分間温度保持 室温まで放冷 結果を第1表に示す。20°C (room temperature) ↓Rapid heating for 1 minute 400C ↓Hold temperature for 1 minute Cool to room temperature The results are shown in Table 1.

第1表におlナる出ノJは、各例のセンサにおいて加温
前(時間0分)の出力をそれそれ1とした相対値で示し
てある。
The outputs J shown in Table 1 are expressed as relative values, with the output before heating (time 0 minutes) being 1 for each sensor in each example.

第  1  表 また、室温ての各例のセンサの出力は第2表に小す通り
である。
Table 1 The output of each sensor at room temperature is shown in Table 2.

第 2 表 第1表および第2表の結果から明らかなように、この発
明のセンサは雰囲気温度の急激な変動があっても、焦電
効果による出力がなく、加速度に基づく真の出力に変動
を与えることがほとんどなく、温度特性か優秀であるこ
とがわかる。また、出力電圧が高く高感度であることが
わかる。
Table 2 As is clear from the results in Tables 1 and 2, the sensor of the present invention does not produce output due to the pyroelectric effect even when there is a sudden change in ambient temperature, and the true output changes based on acceleration. It can be seen that the temperature characteristics are excellent. It can also be seen that the output voltage is high and the sensitivity is high.

また、いずれのセンサについても、そのクロストークは
3〜5%の範囲であり、測定可能周波数帯域は、0.1
Hz〜2KHzであった。
In addition, for both sensors, the crosstalk is in the range of 3 to 5%, and the measurable frequency band is 0.1%.
The frequency was Hz to 2KHz.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明の圧電型加速度センサは
、被測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座の感
知軸に乗直な測定面に固着された圧電体ブロックと、こ
の圧電体ブロック上に固着され、慣性宙爪部として作用
する剛体からなる前重体を有し、 圧電体ブロソクは、その平面形状か、前記創定面に平行
な面において感知軸を対称の中心とする点対称であり、
かっt9数のパイモルフェレメントを絶縁層を介して積
層した構造とされ、バイモルフエレメントは、2枚のI
I’J 状圧電体カ重ねられ、その中間に中間電極が、
その両端に端部電極が配置されてなるとともに、2枚の
膜状圧電体の分極方向が互いに逆方向とされ、2枚の膜
状圧電体がiff:列となるように上記電極間か拮線さ
れてバイモルフエレメント出力とされたものであり、 これら複数のバイモルフエレメントのハイモルフエレメ
ント出力を直列に接続して圧電体ブロックの検知出力と
するようにされ、 荷重体は、それの圧電体ブロックに接する面の平面形状
が感知軸を対称の中心とする点対称であり、かつ感知軸
を通り、前記測定面に垂直な無数の平面で断面した時、
すべての断面について感知軸を対称軸とする線対称とし
たものであるので、構造が簡l1てあり、小型化を計る
ことか容易であり、ρ度特性が優秀であり、高出力とな
り、またクロストークが極めて少ないものとなる。さら
に、測定可能周波数帯域が広く、測定用途に合致した設
計が容易であり、設計の自由度が大きいなどの効果かあ
る。
As explained above, the piezoelectric acceleration sensor of the present invention includes a pedestal rigidly attached to an object to be measured, a piezoelectric block fixed to a measurement surface perpendicular to the sensing axis of the pedestal, and a piezoelectric block. The piezoelectric block has a rigid front body fixed to the top and acts as an inertial claw, and the piezoelectric block has a planar shape or a point symmetry with the sensing axis as the center of symmetry in a plane parallel to the creation plane. and
The bimorph element has a structure in which nine bimorph elements are stacked with an insulating layer interposed between them.
I'J-shaped piezoelectric bodies are stacked, and an intermediate electrode is placed between them.
End electrodes are disposed at both ends, and the polarization directions of the two film-like piezoelectric bodies are opposite to each other, and the two film-like piezoelectric bodies are arranged in an IF: row between the electrodes. The high-morph element outputs of these multiple bimorph elements are connected in series to provide the detection output of the piezoelectric block, and the load body is the piezoelectric block. When the planar shape of the surface in contact with is point symmetrical with the sensing axis as the center of symmetry, and cross-sectioned by countless planes passing through the sensing axis and perpendicular to the measurement surface,
All cross sections are line symmetrical with the sensing axis as the axis of symmetry, so the structure is simple, it is easy to downsize, the rho characteristic is excellent, the output is high, and Crosstalk becomes extremely small. Furthermore, the measurable frequency band is wide, it is easy to design a design that matches the measurement purpose, and there is a large degree of freedom in design.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の圧電型加速度センサの一例を示す分
解斜視図、 第2図はこの発明における圧電体ブロックの例を示す断
面図、 第3図はこの発明におけるパイモルフエレメン]・の例
を示す断面図、 第4図ないし第9図はいずれもこの発明で用いられる膜
状圧電体の平面形状の例を示す平面図、第10図ないし
第16図はいずれもこの発明で用いられる荷重体の立体
形状の例を示す断面図、第17図はこの発明でのバイモ
ルフエレメントの出力取り出しのための結線を示す図、
第18図はこの発明での圧電体ブロックの出力取り出し
のための結線を示す図、 第19図は従来の圧電型加速度センサの例を示す概略構
戊図である。 1l・・・・・台座、 12・・・・測定面、 13・・・・圧電体ブロック、 14・・・・・バイモルフエレメント、l5・・・・絶
縁層、 16 ・・・・膜状圧電体、 17  中間電極、 18・・・・端部電極、 20 ・・荷重体。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a piezoelectric acceleration sensor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of a piezoelectric block according to the present invention, and FIG. 3 is an example of a pymorph element according to the present invention. 4 to 9 are all plan views showing examples of the planar shape of the membrane piezoelectric material used in this invention, and each of FIGS. 10 to 16 is a cross-sectional view showing the load used in this invention. 17 is a cross-sectional view showing an example of the three-dimensional shape of the body; FIG. 17 is a diagram showing connections for outputting the bimorph element in the present invention;
FIG. 18 is a diagram showing the wiring for taking out the output of the piezoelectric block according to the present invention, and FIG. 19 is a schematic structural diagram showing an example of a conventional piezoelectric acceleration sensor. 1l...Pedestal, 12...Measurement surface, 13...Piezoelectric block, 14...Bimorph element, l5...Insulating layer, 16...Membrane piezoelectric body, 17 intermediate electrode, 18... end electrode, 20... load body.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被測定物に剛に取り付けられる台座と、この台座
の感知軸に垂直な測定面に固着された圧電体ブロックと
、この圧電体ブロック上に固着され、慣性質量部として
作用する剛体からなる荷重体を有し、圧電体ブロックは
、その平面形状が前記測定面に平行な面において感知軸
を対称の中心とする点対称であり、かつ複数のバイモル
フエレメントを絶縁層を介して積層した構造とされ、バ
イモルフエレメントは、2枚の膜状圧電体が重ねられ、
その中間に中間電極が、その両端に端部電極が配置され
てなるとともに、2枚の膜状圧電体の分極方向が互いに
逆方向とされ、2枚の膜状圧電体が並列となるように上
記電極間が結線されてバイモルフエレメント出力とされ
たものであり、これら複数のバイモルフエレメントのバ
イモルフエレメント出力を直列に接続して圧電体ブロッ
クの検知出力とするようにされ、荷重体は、それの圧電
体ブロックに接する面の平面形状が感知軸を対称の中心
とする点対称であり、かつ感知軸を通り、前記測定面に
垂直な無数の平面で断面した時、すべての断面について
感知軸を対称軸とする線対称であることを特徴とする圧
電型加速度センサ。
(1) A pedestal that is rigidly attached to the object to be measured, a piezoelectric block fixed to the measurement surface perpendicular to the sensing axis of this pedestal, and a rigid body fixed to the piezoelectric block and acting as an inertial mass part. The piezoelectric block has a planar shape that is point symmetrical with respect to the sensing axis as the center of symmetry in a plane parallel to the measurement surface, and has a plurality of bimorph elements laminated with an insulating layer interposed therebetween. The bimorph element has a structure in which two membrane-like piezoelectric materials are stacked on top of each other.
An intermediate electrode is arranged in the middle, and end electrodes are arranged at both ends thereof, and the polarization directions of the two film-like piezoelectric materials are opposite to each other, so that the two film-like piezoelectric materials are arranged in parallel. The above electrodes are connected to form a bimorph element output, and the bimorph element outputs of these plural bimorph elements are connected in series to form the detection output of the piezoelectric block, and the load body is If the planar shape of the surface in contact with the piezoelectric block is point symmetrical with the sensing axis as the center of symmetry, and when cross-sections are taken through countless planes passing through the sensing axis and perpendicular to the measurement surface, the sensing axis for all cross sections is A piezoelectric acceleration sensor characterized by line symmetry with respect to an axis of symmetry.
(2)請求項(1)記載の圧電型加速度センサにおいて
、台座、圧電体ブロックおよび荷重体ならびに膜状圧電
体、中間電極および端部電極が接着剤で固着され、これ
らの接着剤層の総厚さをt_A、その弾性率をE_Aと
し、膜状圧電体の総厚さをt_P、その弾性率をE_P
として、下式の関係を満足することを特徴とする圧電型
加速度センサ。 (E_A/t_A)/(E_P/t_P)≧0.1
(2) In the piezoelectric acceleration sensor according to claim (1), the pedestal, the piezoelectric block, the load body, the membrane piezoelectric material, the intermediate electrode, and the end electrode are fixed with an adhesive, and the total of these adhesive layers is The thickness is t_A, its elastic modulus is E_A, the total thickness of the piezoelectric film is t_P, and its elastic modulus is E_P.
A piezoelectric acceleration sensor that satisfies the following relationship. (E_A/t_A)/(E_P/t_P)≧0.1
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