JPH04339265A - 圧電型加速度センサ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電気回路が両面に搭載
された基板を用いた圧電型加速度センサ装置に関し、特
に電気回路構成が複雑になっても圧電型加速度センサ装
置の小型化が可能であり、温度補償用素子を検知部が取
り付けられた面に設けることによって出力の温度による
ドリフトが小さくなるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電型加速度センサの例として、
図３に示すようなものがる。このセンサは特願平１−２
７３１１１号で提案されたもので図中符号１はセンサで
ある。このセンサ１は、台座２、検知部３および荷重体
４からなるものである。この検知部３は膜状圧電体を円
板状の支持板で挟んで、固着してなるものである。そし
て、このセンサ１はプラスチックなどの材料からなる中
空筒状の中空パッケージ５内に収容、固定されている。 中空パッケージ５は、その長手方向のほぼ中央よりやや
下側には中空パッケージ５の内方に突出する環状のセン
サ取付部６が一体に設けられている。また、中空パッケ
ージ５の基部には円板状の取付板部７が一体に取り付け
られており、この取付板部７を被測定物に固定すること
によってこのセンサ装置が被測定物に取り付けられるよ
うになっている。

【０００３】また、中空パッケージ５のセンサ取付部６
には、センサ１の台座２の周辺部のみが掛け渡すように
してのせられ、ネジどめなど適宜の固定手段によって、
台座２周辺部をセンサ取付部６に固定することにより、
センサ１が中空パッケージ５内で浮かした状態で収容、
固定され、これにより台座２の下面側には空隙が形成さ
れるようになっている。また、センサ１の台座２の下面
には検知部３からの電気的出力を処理するためのインピ
ーダンス交換回路や増幅回路などを含む電気回路を搭載
した回路基板８が取り付けられている。さらにこの回路
基板の電気回路を搭載した面には検知部からの電気的出
力を温度補償する温度補償用素子（図示せず）が搭載さ
れている。この回路基板８からの出力リード線９、９お
よびこの回路基板８に作動用の電力を供給する電源線１
０、１０が、中空パッケージ５の下部に取り付けられた
コネクタのレセプタクル１１に、接続ケーブル１２を接
続したプラグ１３を挿入することにより、センサ装置に
電力を供給するとともにセンサ装置からの信号を外部に
出力できるようになっている。そして、このようなセン
サでは、膜状圧電体の膜面に直交し、荷重体４の中心を
通る軸が加速度の感知軸Ｇとなっている。このようなセ
ンサでは、中空パッケージ５の取付板部７を被測定物に
取り付けることにより、被測定物の感知軸Ｇ方向の加速
度変化を検知することができる。

【０００４】しかしながらこのセンサにあっては台座２
の上面側には検知部３が、台座２の下面側には回路基板
８が取り付けられているので電気回路構成がより複雑に
なると台座の下面側だけに電気回路を搭載することが困
難であるため、どうしても圧電型加速度センサ装置を大
型とせざるを得ないという欠点があった。また、このセ
ンサでは回路基板８上に検知部３からの電気的出力を温
度補償する温度補償用素子を設けても、台座２を挟んで
検知部３と回路基板８が反対側にあるため、それぞれの
側で温度差が生じることがあり、検知部側の温度での補
正が行なわれないので、出力の温度によるドリフトが大
きいという不都合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、電気回路構成が複雑になっても圧電型加速
度センサ装置の小型化が可能であり、しかも温度補償用
素子で検知部からの電気的出力を補償する際、出力の温
度によるドリフトが小さいようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、基板の一
方の面に膜状圧電体が支持板で挟まれて形成された検知
部を設け、この検知部上に荷重体を固着してセンサを構
成し、このセンサの基板の両面に検知部からの電気的出
力を処理する電気回路を搭載するとともに、この基板の
検知部が取り付けられた面に検知部からの電気的出力を
温度補償する温度補償用素子を設け、このものを中空パ
ッケージ内に収め、センサをその基板の周辺部のみにお
いて中空パッケージに浮かした状態で固定することで解
決される。

【０００７】以下、この発明を詳しく説明する。図１は
この発明の圧電型加速度センサ装置の一例を示すもので
、図中符号１はセンサである。このセンサ１は、台座と
して基板８を用いたものであり、検知部３および荷重体
４は従来のものに比べて小型化されたものである。図２
は、前記センサを詳しく示すもので、検知部３は、ポリ
フッ化ビニリデンなどからなる円板状の膜状圧電体１４
の両面に出力取り出し用のアルミニウム箔などの電極１
５、１５が設けられ、さらに、剛性が十分な板状の支持
板１６、１６で挟んで固着されてなるものである。膜状
圧電体１４および支持板１６、１６の平面形状は感知軸
Ｇを対称の中心とする点対称となっている。基板８の両
面には検知部３を固着する部分である検知部取付部分を
除いて、検知部３からの電気的出力を処理するためイン
ピーダンス交換回路や増幅回路などを含む電気回路が搭
載されており、また、この基板８の検知部３が取り付け
られる面上には温度補償用素子１７が検知部３の近傍に
設けられている。基板８はセンサの基体をなし、十分な
剛性を有する材料、たとえばセラミックスなどから作ら
れており、この材料の弾性率は膜状圧電体１４の弾性率
以上とされ、厚さは膜状圧電体１４の数倍であることが
望ましい。温度補償用素子１７は、可変抵抗器などが用
いられ検知部側の周囲温度が変化すると抵抗値が変化し
、検知部３からの電気的出力を温度補償することができ
るものである。

【０００８】ついで、このセンサ１はプラスチックなど
の材料からなる中空筒状の中空パッケージ５内に収容、
固定されている。この中空パッケージ５の長手方向のほ
ぼ中央よりやや下側には中空パッケージ５の内方に突出
する環状のセンサ取付部６が一体に設けられている。ま
た、中空パッケージ５の基部には円板状の取付板部７が
一体に取り付けられており、この取付板部７を被測定物
に固定することによってこのセンサ装置が被測定物に取
り付けられるようになっている。また、このようなセン
サでは、膜状圧電体１４の膜面に直交し、荷重体４の中
心を通る軸が加速度の感知軸Ｇとなっている。

【０００９】このセンサ装置では、電気回路を基板８の
両面に搭載したので、特に電気回路構成が複雑になって
も、センサの台座である基板８の底面積が広くなること
がなく、圧電型加速度センサ装置全体を小型化できる利
点がある。さらに基板８の検知部が取り付けられる面に
は検知部の電気的出力を温度補償する温度補償用素子を
検知部の近傍に設けたことにより、検知部側の周囲温度
が変化しても、その変化に応じて出力が補償されるので
、出力の温度によるドリフトが小さくすることができる
。

【００１０】この例では基板８の検知部取付部分を除い
た両面には、電気回路が搭載されているが、必ずしもこ
れに限ることはなく検知部取付部分には検知部３の固着
を妨げないものであれは、例えば回路、配線、印刷抵抗
などが搭載されてもよい。また、支持板が絶縁体でない
場合は、検知部取付部にはガラスなどの膜状絶縁体が形
成されることが好ましい。

【００１１】

【実施例】厚さ０．８ｍｍ、一辺１２ｍｍの正方形状の
セラミックス製板を基板とした。この基板の両面に感知
軸Ｇを中心とした一辺が１０ｍｍの部分にインピーダン
ス変換回路や増幅回路などを含む電気回路を搭載し、こ
の際、基板の検知部が取り付けられる面で感知軸Ｇを中
心とした一辺５ｍｍの正方形状の検知部取付部分には配
線のみを搭載した。また基板の検知部取付部分の近傍に
は温度補償用素子を設けた。また、厚さ１００μｍ、一
辺５ｍｍの正方形状のポリフッ化ビニリデン製の膜状圧
電体の両面に厚さ５０μｍ、一辺５ｍｍの正方形状銅箔
を接着し、さらに厚さ１．５ｍｍ、一辺５ｍｍの正方形
状のガラスエポキシ板２枚で挟んでエポキシ系接着剤で
固着し、検知部とした。この検知部上に重量１ｇの真鋳
製荷重体を固着したものを上記基板の検知部取付部分に
エポキシ系接着剤で接合してセンサとした。このセンサ
を図１に示すようにカーボンフィラー入りのプラスチッ
ク製の中空パッケージ内に浮かした状態で収容、固定し
、この発明の圧電型加速度センサ装置とした。

【００１２】

【比較例】厚さ０．８ｍｍ、一辺１７ｍｍの正方形状の
セラミックス製板を基板とした。この基板の検知部が取
り付けられる反対面に感知軸Ｇを中心とした一辺が１５
ｍｍの部分に実施例で用いた電気回路を搭載した。また
この基板の電気回路が搭載された面には温度補償用素子
を設けた。上記基板上に実施例と同様の検知部および荷
重体を固着しセンサとした。このセンサを図１に示すよ
うに実施例と同様の状態でカーボンフィラー入りのプラ
スチック製の中空パッケージ内に収容、固定してセンサ
装置とした。

【００１３】室温において、実施例および比較例で作成
した２種のセンサ装置をホットプレート上面に乗せて、
２５℃から８０℃まで１時間で昇温させ、センサ装置の
電気的出力を測定した。それぞれのセンサ装置の２５℃
における電気的出力を１とすると、８０℃での出力比は
実施例では１．１５、比較例では１．５３であった。こ
の結果より、実施例のセンサ装置は、出力の温度による
ドリフトが小さいことを確認した。また、センサ装置全
体が小型化されることも確認した。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の圧電型加
速度センサ装置は、基板の一方の面に膜状圧電体が支持
板で挟まれて形成された検知部を設け、この検知部上に
荷重体を固着してセンサを構成し、このセンサの基板の
両面に検知部からの電気的出力を処理する電気回路を搭
載するとともに、この基板の検知部が取り付けられた面
に検知部からの電気的出力を温度補償する温度補償用素
子を設け、このものを中空パッケージ内に収め、センサ
をその基板の周辺部のみにおいて中空パッケージに浮か
した状態で固定したものであるので電気回路構成が複雑
になっても圧電型加速度センサ装置の小型化が可能であ
り、しかも温度補償用素子で電気的出力の温度補償する
際、出力の温度によるドリフトを小さくする利点がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の圧電型加速度センサ装置の一実施
例を示す概略断面図である。

【図２】　　本発明の圧電型加速度センサ装置に用いら
れるセンサの例を示す斜視図である。

【図３】　　従来の圧電型加速度センサ装置の例を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・センサ、３・・・検知部、４・・・荷重体、５
・・・中空パッケージ、８・・・基板、１４・・・膜状
圧電体、１６・・・支持板、１７・・・温度補正用素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板の一方の面に膜状圧電体が支持板
   で挟まれて形成された検知部を設け、この検知部上に荷
   重体を固着してセンサを構成し、このセンサの基板の両
   面に検知部からの電気的出力を処理する電気回路を搭載
   するとともに、この基板の検知部が取り付けられた面に
   検知部からの電気的出力を温度補償する温度補償用素子
   を設け、このものを中空パッケージ内に収め、センサを
   その基板の周辺部のみにおいて中空パッケージに浮かし
   た状態で固定したことを特徴とする圧電型加速度センサ
   装置。