JPH0455763A - 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」 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させ、かつ、指
向性を改善させたものに関する。

「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が、衝撃Ｉこよって破
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ック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
する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る。

一方、ポリマ系のセンサは、公開された特許公報や一般
に市販されているセンサによれば、圧電性ポリマのシー
トのみならず、無機・セラミックス系圧電体の粉体をポ
リマ中に分散させた混和物のシートを用いたものであっ
て、耐衝撃性は改善されているが、必ずしも小型ではな
く、測定可能な周波数帯域が狭く、クロストークが悪く
、正味の出力感度が低い等の問題かある。

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２６図に示すように、圧電ポリマ
製の振動膜ｌ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を設け、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。

上述のようＪこ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
とするセンサを案出し、先に特願平１１１３２５５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
めて小さく、シかも、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ると、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じ、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、周波数成分として
は低周波数側にあるので、バイパスフィルタを使用する
ことによってカットすることもできるが、そうすると、
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
け、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先に提案して
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かっ低周波の加
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点があった。

このような不具合を解決するために、本願発明者らは膜
状圧電体の片面の電極が分割構造であり、１つの電極の
みに荷重を接着する構造の加速度センサについて研究開
発を進めている。

しかし、このような構造においても、自動車のエンジン
ルームの中や電子レンジの中など、温度変化の極めて激
しい場所においては、温度変化に対する出力の安定性は
未だ不十分であった。

これは、１つの電極の上にのみ荷重体が接着されている
ので熱伝達が不均一で、荷重体が接着されている部分と
荷重体が接着されていない部分の温度変化が同一ではな
く、差動出力を取り出してもその出力差が観測されてし
まうものである。１１ｊ述のような厳しい温度条件にお
いては、静的な温度特性の他に、ここで述べたような動
的な温度特性が特に低周波数、低Ｇ計測においては障害
となる。

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とともに
、指向性に優れ、出力線の引き出しが容易で製造が容易
な圧電型加速度センサを提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段Ｊ 請求項１に記載した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、この台座の感知
軸に垂直な測定面に固着されて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て慣性質量部と
して作用する剛体からなる荷重体と、前記台座と剛体と
の間に介在されたスペーサとを備えてなり、前記膜状圧
電体の両面の膜状電極のうち、一方を外部電極と内部電
極に分割し、前記外部電極と内部電極を同一面積に形成
するとともに、前記スペーサをその中央部に内部電極の
平面形状よりも大きな透孔を形成して外部電極の平面形
状に合致させた形状の環状体から構成し、前記内部電極
と外部電極の各々に出力線を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、請
求項１記載の圧電型加速度センサにおいて、出力線を収
納する切取部をスペーサに形成してなるものである。

請求項３に記載の発明は前記課題を解決するために、請
求項１記載の圧電型加速度センサにおいて、外部電極と
内部電極および膜状圧電体の平面形状が、感知軸に対し
て点対称であり、スペーサの平面形状を、感知軸に対し
て点対称の形状か、もしくは、点対称の形状に、出力線
を収納する切取部を形成した形状とし、かつ、感知軸を
通り、膜状圧電体に垂直な総ての平面でスペーサを断面
したとき、スペーサの切取部を除外した部分において、
感知軸を対称とする線対称に形成してなるものである。

「作用」 台座と膜状圧電体と電極とスペーサと荷重体とを備え、
加速度が作用した場合に荷重体の荷重をスペーサが外部
電極のみに伝え、内部電極には荷重が作用しない。従っ
て内部電極の出力線と外部電極の出力線の電位差を測定
することで加速度の測定ができる。

また、周囲に急峻な温度変化が生じても、内部電極の面
積と外部電極の面積が同一であるので、温度変化に起因
する内部電極の出力と外部電極の出力が打ち消し合い、
温度変動に起因するノイズ出力が小さくなる。そして、
スペーサで外部電極を覆うので、外部電極と内部電極の
いずれも外部に露出する部分が少なくなり、温度変動に
起因するノイズ出力が小さくなる。

さらに、膜状圧電体の一面側に設けた外部電極と内部電
極から出力線を引き出すので、膜状圧電体の両面側から
出力線を引き出すよりも出力線の引き出しが容易で製造
上有利である。また、スペーサに切取部を形成している
ので、この切取部を介して出力線を引き出すことができ
る。

また、台座と膜状圧電体とスペーサと荷重体を積層する
と、外部電極に接した膜状圧電体と内部電極に接した膜
状圧電体とが外気に触れる面積が最小になるので、外部
で急激な温度変動が生じても、温度変動による影響が少
なくなる。

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ＩＩ上に、膜状圧電体１２とスペーサＩ３と荷重
体１４が積層されて検知部Ｋか構成されている。

前記台座ＩＩ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
れ以上とされ、台座ｌｌ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は平面正方形状の
板体から形成されているが、台座１１の形状はこれに限
られるものではなく、直方体、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
１２が台座１１に対して一体に強固に固着されている。

また、この膜状圧電体１２と台座１１との固着は、エポ
キシ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１２は、圧電性を有する材料か
らなる厚さｌＯ〜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、
ポリ塩化ビニリデン、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ビニリデンとの共重
合体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、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、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
ン酸ジ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１２の表面（上面）には、電気出力取出
用のアルミニウム箔などからなり、膜状圧電体１２の表
面の半分程度の面積を有する円形状の電極Ａと、この電
極Ａの外方を覆う電極Ｂが固着され、膜状圧電体！２の
裏面（底面）には、裏面全部を覆う電極Ｃが固着されて
いる。なお、前記電極Ａ、Ｂはそれらの間に数ｎｖ程度
の（好ましくは３ｆｆｌＩ１１以下でできる限り小さな
）間隔をあけた状態で膜状圧電体Ｉ２の上面に固着され
ている。

そして、膜状圧電体１２の表面側の電極Ｂの上には、電
極Ｂと略同−平面形状の板状のスペーサ１３が接着され
ている。

このスペーサ１３の中央部には前記電極Ａよりも若干大
きな形状の透孔１３ａが形成され、この透孔１３ａの周
辺部が電極Ｂに接着されている。

また、スペーサ１３の底面（膜状圧電体■２側の面）に
は、スペーサ１３の側面と内周面とに開口する凹部状の
第１切取部１３ａが形成されるとともに、スペーサ１３
の角部には切欠状の第２切取部１３ｂｈ（形成されてい
る。なお、スペーサ１３の厚さの値はセンサの高重心化
を避ける目的で２１１ＩＩ以下にすることが望ましい。

スペーサ１３を形成する材料は、熱電導が小さく、かつ
、膜状圧電体１２と比較して十分に剛体と見なしえるヤ
ング率を持ったものが使用される。スペーサ１３の構成
材料の一例として、ガラスエポキシなどのＦＲＰを例示
することができる。

また、前記スペーサ１３の上方には、慣性質量部として
機能する剛体からなる荷重体１４が接着層を介して一体
に固着されている。この荷重体！４は加速度を受けて変
位し膜状圧電体１２に歪みまたは応力を生ぜしめるもの
で、その重量はセンサの単位加速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が、膜状圧
電体１２にクリープを生じせしめない範囲とされる。荷
重体１４とスペーサ１３との固着と、スペーサ■３と膜
状圧電体１２よの固着は、台座１１と膜状圧電体１２の
固着の場合と同様である。

ところで、前記スペーサ１３の外周縁部は、膜状圧電体
１２と同一か、それよりも多少大きいことが好ましく、
荷重体１４の外周縁部はスペーサ１３と同一かそれより
多少大きいことが好ましい。

これにより膜状圧電体１２が外気と接触する面積は極め
て小さくなり、温度変動も緩和できる上、電極Ａの部分
と電極Ｂの部分の膜状圧電体１２の温度変化をほぼ同一
にできるので、焦電効果による出力変動を極めて小さく
することができる。

更に、前記電極Ａには出力線１５が接続され、電極Ｂに
は出力線１６が接続されている。なお、出力線１５はス
ペーサ１３の第１切取部＋３ａを介して外部に引き出さ
れるとともに、出力線１６はスペーサ１３の第２切取１
１３ｂを介して外部に引き出されている。

ところで前記実施例においては、膜状圧電体１２の上面
に電極Ａ、Ｂを設け、下面に電極Ｃを設けたが、膜状圧
電体１２の上面に電極Ｃを設け、膜状圧電体１２の下面
に電極Ａ、Ｂを設けて構成しても良い。また、スペーサ
１３は膜状圧電体１２と台座ＩＩとの間に介在させるよ
うにしても良い。

前記膜状圧電体１２にあっては、その平面形状がクロス
トークを低減する上で重要である。

この発明におけるクロストークとは、センサの感知軸Ｇ
方向の加速度を受けた時の出力Ｐ、と、感知軸Ｇに直交
する方向の加速度を受けた時の出力Ｐ、との比Ｐ　ｔ／
　Ｐ　ｔで表されるものである。

まず、膜状圧電体１２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。

前記した倒置外に上記条件を満たす平面形状としては、
例えば第３図ないし第８図に示すようなものがある。第
３図は平行四辺形、第４図は長円影、第５図は楕円、第
６図は正六角形、第７図は六角形、第８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ＭＧ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す形状を採用することが好ましい。

また、前記荷重体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て重要である。

まず、荷重体１４の膜状圧電体１２側の而（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、この条件を満たす形状としては先の膜状圧電体
Ｉ２の平面形状と同様に例えば第３図ないし第８図に示
すものが採用できる。ただし、膜状圧電体１２と荷重体
１４との組み合わせにおいて、荷重体１４の底面の平面
形状と膜状圧電体１２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１２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み合
わせであってもよい。

また、同時に荷重体１４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
対称の条件を満たすものとしては、第９図ないし第１５
図に示すものがある。

第９図に示したものは板状であり、第１Ｏ図のものは柱
状、第１１図は錐状、第１２図のものは球を平面で切り
取ったもの、第１３図のものは楕円体を平面で切り取っ
たもの、第１４図のものは柱状の内部に空間を形成した
もの、第１５図のものは柱体と板体とを組み合わせたも
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
を満たす荷重体１４の重心は感知紬Ｇ上に位置すること
になる。

また、荷重体１４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。

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１２の対称中心に一致
させて、言い換えれば感知軸Ｇ上に膜状圧電体１２の対
称中心と荷重体１４の対称軸とを一致させて配置するこ
とが好ましい。

一方、前記膜状圧電体１２の両面に形成する電極Ａ、Ｈ
の形状は前記の例に限るものではなく、両者の面積が同
一であれば、任意の形状を選択することができる。

例えば第１６図に示すように、膜状圧電体Ｉ２を円板状
に形成して電極Ａを円形状に電極Ｂをリング状に形成し
ても良い。また、第１７図に示すように膜状圧電体１２
を平面正方形状に形成した場合に、電極Ａを正方形状に
形成し、電極Ｂを電極Ａの周囲を囲む角型環状に形成し
ても良い。第１８図に示すように、電極Ａを正方形板状
に形成し、電極Ｂを正方形板状の膜状圧電体１２よりも
小さな角型環状に形成しても良い。第１９図に示すよう
に、膜状圧電体１２を円形状に形成し、電極Ａを６角影
状に形成し、電極Ｂをリング状に形成しても良い。第２
０図に示すように、膜状圧電体１２を円板状に形成し、
電極Ａを円形状、電極Ｂを電極Ａを囲む角型環状に形成
しても良い。

また、スペーサ１３は前記の形状に限るものではなく、
第２１図に示す４角型、第２２図に示すＣ字型、第２２
図に示す角型などの種々の形状をとることができる。こ
れらのスペーサにおいては、いずれも出力線１５．１６
を挿通して引き出すための第１切取部１３ａと第２切取
部１３ｂが形成されている。これらの切取部１３ａ、１
３ｂの形成位置と形状は、スペーサＩ３の感知軸Ｇに対
する対称性を崩さないように形成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図と第２図に示す構成のセンサは台座１１を被測定
物に取り付（Ｊて用いられ、その感知軸Ｇ方向に加速度
が作用すると、荷重体１４がスペーサ１３を介して膜状
圧電体１２の電極Ｂに加速度に応じた荷重を負荷するが
、電極Ａには荷重が作用しないので、前記負荷に応じた
歪の発生に基づいて膜状圧電体１２の電極Ａと電極Ｂと
の間に電位差を生じる。ここで、膜状圧電体１２の電極
Ｂは、加速度検知部Ｋにあり、荷重体１４を有している
ので、加速度に応じた電位差が得られるが、電極Ａには
荷重が乗っていないので、加速度を与えても電位差を生
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、加速度を与
えなくとら、急激な温度変化を与えると、焦電効果によ
って電極Ａと電極Ｂにそれぞれ電位差を生じる。

この時の電極層と電極８間において電位差は、同一の温
度変動および同一の応力状態の変位に対して同一の電位
差を生じ、これらが互いに打ち消し合うことにより電位
出力の差はいずれもＯとなる。

また、電極Ａ、Ｂ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が変形するなどの原因によってコ
モンモードノイズ出力を生じても、それらのノイズ出力
を相殺することでノイズ出力の値を小さくすることがで
きる。

一方、以上の構成のセンサにあっては、台座１１と膜状
圧電体１２と電極Ａ、ＢとスペーサＩ３と荷重体１４と
を単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、Ｉ造が
簡単で製造が容易となり、小型化も可能となる。

第１図と第２図に示す構造のセンサでは、膜状圧電体１
２の一面側の電極Ａ、Ｂのみから出力線１５．１６の引
き出しができるので、膜状圧電体の上下両面に出力線を
接続する場合に比較して出力線の引き出しが容易であり
、加速度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１２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
加わった場合、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
に分けられる。この感知軸に直交する方向の成分は、荷
重体Ｉ４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１４に働くことがある。このため、膜状圧
電体１２の一部には圧縮力が作用し、残部には引張）Ｊ
が作用することになる。膜状圧電体１２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１２の電
極Ｂから生じる電位に差異を生しるが、前記反対符号の
電荷量が等しければ、電極Δ、Ｂ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１２に互いに大きさが等しい圧
縮力と引張力とが作用すれば、膜状圧電体１２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Ｉ２と電極ＡＢとスペー
サＩ３と荷重体１４のそれぞれの形状に上述のような対
称性を持たせたものは、感知軸Ｇ方向以外の加速度が加
わっても膜状圧電体Ｉ２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Ｉ２からの
出力変動がなく、クロスト−りが極めて小さいものとな
る。

また、この例の加速度センサは、その測定可能周波数の
上限が高く、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、その構造から台座
１１と荷重体Ｉ４との間に存在するもの、すなわち膜状
圧電体１２、各接着層、電極Ａ、Ｉ３、スペーサ１３の
弾性率を荷重体１４の質量で除した値に比例するた島、
従来の振動模型のセンサの共振周波数に比へて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か低下するので、留
意すべきである。

また、接着剤としてはエポキシ系、フェノール系、ノア
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１２として単
層のものを用いたが、膜状圧電体１２は多層構造のもの
でも差し支えない。

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１」 厚さ１００μｍの圧電フィルムに第２４図に示す形状の
電極パターン（ａ＝　６．６ｍｍ、　ｂ＝　８．０ｇ＋
＋ｎ、ｃ＝９．２ｍｍ）を形成し、その裏面に厚さ１．
５ｍｍのガラスエボキンを接着し、表面側に第２５図に
示ず形状の厚さｆｉｍのガラスエボキン（ｄ＝　７　、
５　ｍｍ）を形成してこれをスペーサとした。なお、第
２５図において、直線Ｃで分けられるスペーサの一方の
面積を８１とし、他方の面積をＳ、としたとき、Ｓ、／
Ｓ、−０，８５である。また、スペーサ上には底面１０
１０Ｘｌ０で重量２．５ｇの荷重体を接着して加速度セ
ンサとした。

「実施例２」 実施例１で用いた電極パターンと同等の電極パターンを
圧電フィルムの裏面側（台座側）に形成し、その他の構
成は実施例１と同等にした加速度センサを作製した。

「実施例３」 Ｓ、／Ｓ、＝０．６５に設定し、実施例１と同等の構成
の加速度センサを作製した。

「実施例４」 スペーサ厚を２．０ｍｍとし、実施例１と同等の構成の
加速度センサを作製した。

「比較例１」 Ｓ１／５＝−０，４に設定し、実施例１と同等の構成の
加速度センサを作製した。

「比較例２」 スペーサ厚を３．０ｍｍとして実施例１と同等の構成の
加速度センサを作製した。

「比較例３」 ｄ＝５ｍｍとして実施例１と同等の構成の加速度センサ
を作製した。

「比較例４」 ａ＝　４　ｍｍとして実施例１と同等の構成の加速度セ
ンサを作製した。

「比較例５」 スペーサを用いることなく、電極Ａ上に５１１ＩＩ１１
角、２．５ｇの銅製の荷重体を接着した加速度センサを
作製した。

以上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ＩＧあたりの
センサの基本出力を測定した。（ａ＋Ｖ／Ｇ）（８０Ｈ
ｚ、ＩＧサイン波振動で測定。）■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ｌ０ｃｍ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。（＋ｎＶ）■縦横感度比（％）を測
定した。

以上の測定結果を第１表に示す。

第　　１ 表 （以下、余白） 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１．２はそれぞれ対称性の欠如、高重心に
より、縦横感度比が大きくなってしまっている。実施例
３では、電極Ａ上に荷重がががっており、電極Ｂで発生
した出力を電極Ａで発生した出力で打ち消してしまい、
基本出力が小さくなり不都合である。比較例４では、電
極面積が異なるために温度変動による出力が若干大きく
なっている。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、台座と膜状圧電体と電極
とスペーサと荷重体を備えてなり、膜状圧電体の電極を
複数に分割し、分割した電極に出力線を接続しているの
で、加速度が作用した場合、スペーサが荷重をかける電
極から電気出力を得ることができ、加速度以外の熱的原
因などで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打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
測定精度を向上させることができる。

更に、膜状圧電体の一方の面の分割電極のみに引き出し
線を接続することで出力の取り出しができるので、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
上有利な特徴がある。

更にまた、この発明のセンサは台座と膜状圧電体とスペ
ーサ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、クロストークが極めて少なく、測定可能周波数帯
域が広く、測定用途に合致した設計が容易で設計の自由
度が大きいなどの効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は前記
実施例の分解斜視図、第３図ないし第８図は圧電体の構
成例を示す図、第９図ないし第１５図は荷重体の構成例
を示す図、第８図ないし第１５図は荷重体の構成例を示
す図、第１６図は丸型電極の一例を示す平面図、第１７
図は正方形状の電極の一例を示す平面図、第１８図は正
方形状の電極の他の例を示す平面図、第１９図は６角型
の電極の一例を示す平面図、第２０図は丸型電極の他の
例を示す平面図、第２１図（ａ）　、　（ｂ）は角型ス
ペーサの一例を示す図、第２２図（ａ）、（ｂ）は丸型
電極パターンの他の例を示す図、第２３図は角型′ｗｉ
極パターンの他の例を示す図、第２４図は実施例で作製
した電極パターンを示す平面図、第２５図は実施例で作
製した裏面側電極Ｉくターンを示す平面図、第２６図は
従来の加速度センサの一例を示す断面図である。 １１・・・台座、１２・・・膜状圧電体、１３　・スペ
ーサ、１３ａ・・・透孔、Ｉ４・・荷重体、Ａ　、Ｂ　
、Ｃ・・・電極、Ｇ・・・重心、１５．１６・・・引き
出し線。

Claims (3)

【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
   の感知軸に垂直な測定面に固着されて両面に電極を備え
   た膜状圧電体と、前記膜状圧電体上に固着されて慣性質
   量部として作用する剛体からなる荷重体と、前記台座と
   剛体との間に介在されたスペーサとを備えてなり、 前記膜状圧電体の両面の膜状電極のうち、一方が外部電
   極と内部電極に分割され、前記外部電極と内部電極が同
   一面積に形成されるとともに、前記スペーサは中央部に
   内部電極の平面形状よりも大きな透孔を形成して外部電
   極の平面形状に合致させた形状の環状体からなり、前記
   内部電極と外部電極の各々に出力線が接続されてなるこ
   とを特徴とする圧電型加速度センサ。
2. （２）請求項１記載の圧電型加速度センサにおいて、出
   力線を収納する切取部がスペーサに形成されてなること
   を特徴とする圧電型加速度センサ。
3. （３）請求項１記載の圧電型加速度センサにおいて、外
   部電極と内部電極および膜状圧電体の平面形状が、感知
   軸に対して点対称であり、スペーサの平面形状が、感知
   軸に対して点対称の形状か、もしくは、点対称の形状に
   、出力線を収納する切取部を形成した形状であり、かつ
   、感知軸を通り、膜状圧電体に垂直な総ての平面でスペ
   ーサを断面したとき、スペーサの切取部を除外した部分
   において、感知軸を対称とする線対称に形成されてなる
   ことを特徴とする圧電型加速度センサ。