JPH05157616A - 振動センサ - Google Patents
振動センサInfo
- Publication number
- JPH05157616A JPH05157616A JP34996591A JP34996591A JPH05157616A JP H05157616 A JPH05157616 A JP H05157616A JP 34996591 A JP34996591 A JP 34996591A JP 34996591 A JP34996591 A JP 34996591A JP H05157616 A JPH05157616 A JP H05157616A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- mass
- frequency band
- mass portion
- vibration sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低周波数帯域から高周波数帯域までの振動を
高感度で検出できる振動センサを提供する。 【構成】 枠型をしたフレーム１内に枠型をしたマス部
２ａを配設し、フレーム１にマス部２ａを２本のビーム
３ａによって支持する。マス部２ａの中央にマス部２ｂ
を配設し、マス部２ａにマス部２ｂを２本のビーム３ｂ
によって両持ち状に支持する。マス部２ａ及びビーム３
ａからなる振動系は低周波数帯域の振動に感応し、マス
部２ｂ及びビーム３ｂからなる振動系は高周波数帯域の
振動に感応する。
高感度で検出できる振動センサを提供する。 【構成】 枠型をしたフレーム１内に枠型をしたマス部
２ａを配設し、フレーム１にマス部２ａを２本のビーム
３ａによって支持する。マス部２ａの中央にマス部２ｂ
を配設し、マス部２ａにマス部２ｂを２本のビーム３ｂ
によって両持ち状に支持する。マス部２ａ及びビーム３
ａからなる振動系は低周波数帯域の振動に感応し、マス
部２ｂ及びビーム３ｂからなる振動系は高周波数帯域の
振動に感応する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動センサに関する。具
体的には、振動や加速度によって生じるマス部の変位を
ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化に変換し、その振動を検出
する振動センサに関する。
体的には、振動や加速度によって生じるマス部の変位を
ピエゾ抵抗素子の抵抗値変化に変換し、その振動を検出
する振動センサに関する。
【０００２】
【背景技術】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に従来の振動セン
サ２０を示す。図２（ａ）は振動センサ２０の上面図、
図２（ｂ）は図２（ａ）のＺ−Ｚ線断面図、図２（ｃ）
は図２（ａ）のＱ部拡大図である。この振動センサ２０
にあっては、枠型をしたフレーム２１の中央にマス部２
２を配設し、弾性を有するビーム２３によりマス部２２
をフレーム２１に片持ち状に支持させている。マス部２
２は、ビーム２３の弾性変形によってマス部２２の厚さ
方向（図中Ａ方向）に自由に微小変位できるようになっ
ている。また、フレーム２１の下面にはベース２５を接
着してある。
サ２０を示す。図２（ａ）は振動センサ２０の上面図、
図２（ｂ）は図２（ａ）のＺ−Ｚ線断面図、図２（ｃ）
は図２（ａ）のＱ部拡大図である。この振動センサ２０
にあっては、枠型をしたフレーム２１の中央にマス部２
２を配設し、弾性を有するビーム２３によりマス部２２
をフレーム２１に片持ち状に支持させている。マス部２
２は、ビーム２３の弾性変形によってマス部２２の厚さ
方向（図中Ａ方向）に自由に微小変位できるようになっ
ている。また、フレーム２１の下面にはベース２５を接
着してある。
【０００３】しかして、ビーム２３に片持ち状に支持さ
れたマス部２２がＡ方向に振動を受けて変位した場合、
マス部２２の変位量に応じてビーム２３が弾性的にたわ
み、ビーム２３上に設けたピエゾ抵抗素子２４が伸縮し
てその抵抗値が変化する。従って、この抵抗値の変化を
電圧の変化に変換することにより、振動を検知すること
ができる。
れたマス部２２がＡ方向に振動を受けて変位した場合、
マス部２２の変位量に応じてビーム２３が弾性的にたわ
み、ビーム２３上に設けたピエゾ抵抗素子２４が伸縮し
てその抵抗値が変化する。従って、この抵抗値の変化を
電圧の変化に変換することにより、振動を検知すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動センサ２０にあっては、マス部２２とビ
ーム２３からなる振動系の共振周波数で決まる周波数帯
域の振動しか検出できない。このため、高い周波数帯域
の振動を検出したい場合には、ビーム２３の形状や本
数、マス部の質量等を変えて（例えばマス部２２を軽く
する。）振動系の共振周波数を高くし、高周波数帯域の
振動を検出できるようにするが、反面、ビーム２３のた
わみ量が小さくなるために低周波数帯域の振動に対する
感度が悪くなるという問題があった。また、逆に低い周
波数帯域の振動を検出しようとすれば、高周波数帯域の
振動に対する感度が悪くなっていた。
うな従来の振動センサ２０にあっては、マス部２２とビ
ーム２３からなる振動系の共振周波数で決まる周波数帯
域の振動しか検出できない。このため、高い周波数帯域
の振動を検出したい場合には、ビーム２３の形状や本
数、マス部の質量等を変えて（例えばマス部２２を軽く
する。）振動系の共振周波数を高くし、高周波数帯域の
振動を検出できるようにするが、反面、ビーム２３のた
わみ量が小さくなるために低周波数帯域の振動に対する
感度が悪くなるという問題があった。また、逆に低い周
波数帯域の振動を検出しようとすれば、高周波数帯域の
振動に対する感度が悪くなっていた。
【０００５】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、低周波数
帯域から高周波数帯域までの振動を高感度で検出できる
振動センサを提供することにある。
されたものであり、その目的とするところは、低周波数
帯域から高周波数帯域までの振動を高感度で検出できる
振動センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の振動センサは、
弾性を有する第一のビームにより第一のマス部を支持体
に揺動自在に支持させ、第一のマス部内に第二のマス部
を配設し、弾性を有する第二のビームにより第二のマス
部を第一のマス部内に揺動自在に支持させたことを特徴
としている。
弾性を有する第一のビームにより第一のマス部を支持体
に揺動自在に支持させ、第一のマス部内に第二のマス部
を配設し、弾性を有する第二のビームにより第二のマス
部を第一のマス部内に揺動自在に支持させたことを特徴
としている。
【０００７】
【作用】本発明の振動センサにあっては、支持体に第一
のマス部を揺動自在に支持し、さらに第一のマス部内に
第二のマス部を揺動自在に支持しているので、第二のマ
ス部は第一のマス部よりも小さくて軽量となっている。
このため、第一のビームと第二のビームの本数が等しい
とすれば、第二のマス部と第二のビームからなる振動系
の共振周波数は第一のマス部と第一のビームからなる振
動系の共振周波数よりも高くなる。
のマス部を揺動自在に支持し、さらに第一のマス部内に
第二のマス部を揺動自在に支持しているので、第二のマ
ス部は第一のマス部よりも小さくて軽量となっている。
このため、第一のビームと第二のビームの本数が等しい
とすれば、第二のマス部と第二のビームからなる振動系
の共振周波数は第一のマス部と第一のビームからなる振
動系の共振周波数よりも高くなる。
【０００８】従って、第一のビームと第一のマス部から
なる振動系により低周波数側の帯域において感度良く振
動を検出でき、第二のビームと第二のマス部からなる振
動系により高周波数側の帯域において感度良く振動を検
出できる。よって、１個の振動センサで低周波数帯域か
ら高周波数帯域までの振動を高感度で検出できる。
なる振動系により低周波数側の帯域において感度良く振
動を検出でき、第二のビームと第二のマス部からなる振
動系により高周波数側の帯域において感度良く振動を検
出できる。よって、１個の振動センサで低周波数帯域か
ら高周波数帯域までの振動を高感度で検出できる。
【０００９】また、第一のマス部内に第二のマス部を支
持した二重構造としたのでコンパクトな構成となってい
る。
持した二重構造としたのでコンパクトな構成となってい
る。
【００１０】
【実施例】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に本発明の一
実施例による振動センサ１０を示す。図１（ａ）は振動
センサ１０の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ
線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、
図１（ｄ）は図１（ａ）のＰ部拡大図である。この振動
センサ１０にあっては、枠型をしたフレーム１の枠内
に、これも枠型をした第一のマス部２ａを配設し、弾性
を有する２本の第一のビーム３ａによってフレーム１に
第一のマス部２ａを両持ち状に支持してある。
実施例による振動センサ１０を示す。図１（ａ）は振動
センサ１０の上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ
線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、
図１（ｄ）は図１（ａ）のＰ部拡大図である。この振動
センサ１０にあっては、枠型をしたフレーム１の枠内
に、これも枠型をした第一のマス部２ａを配設し、弾性
を有する２本の第一のビーム３ａによってフレーム１に
第一のマス部２ａを両持ち状に支持してある。
【００１１】また、枠型をした第一のマス部２ａの中央
に第二のマス部２ｂを配設し、弾性を有する２本の第二
のビーム３ｂによって第一のマス部２ａに第二のマス部
２ｂを両持ち状に支持してある。各ビーム３ａ，３ｂに
は、ビーム３ａ，３ｂのたわみを感知して加速度を検出
するためのピエゾ抵抗素子４を一体に形成してある。
に第二のマス部２ｂを配設し、弾性を有する２本の第二
のビーム３ｂによって第一のマス部２ａに第二のマス部
２ｂを両持ち状に支持してある。各ビーム３ａ，３ｂに
は、ビーム３ａ，３ｂのたわみを感知して加速度を検出
するためのピエゾ抵抗素子４を一体に形成してある。
【００１２】なお、上記フレーム１とマス部２ａ，２ｂ
とビーム３ａ，３ｂは１枚のシリコンウェハを半導体製
造プロセスで加工して製作される。ピエゾ抵抗素子４は
ビーム３ａ，３ｂを半導体製造プロセスにより製作する
際、拡散技術によりビーム３ａ，３ｂ中に一体に埋設し
てある。勿論、別体のピエゾ抵抗素子をビーム３ａ，３
ｂの表面に接合してもよい。
とビーム３ａ，３ｂは１枚のシリコンウェハを半導体製
造プロセスで加工して製作される。ピエゾ抵抗素子４は
ビーム３ａ，３ｂを半導体製造プロセスにより製作する
際、拡散技術によりビーム３ａ，３ｂ中に一体に埋設し
てある。勿論、別体のピエゾ抵抗素子をビーム３ａ，３
ｂの表面に接合してもよい。
【００１３】また、フレーム１の下面にはパイレックス
ガラス製のベース５を接着剤等によって接着してある。
ベース５の内面にはマス部２ａ，２ｂが変位できるよう
に窪み６を形成してある。そして、各マス部２ａ，２ｂ
は各ビーム３ａ，３ｂの弾性変形によってマス部２ａ，
２ｂの厚さ方向（図中Ａ方向）に自由に微小変位できる
ようになっている。
ガラス製のベース５を接着剤等によって接着してある。
ベース５の内面にはマス部２ａ，２ｂが変位できるよう
に窪み６を形成してある。そして、各マス部２ａ，２ｂ
は各ビーム３ａ，３ｂの弾性変形によってマス部２ａ，
２ｂの厚さ方向（図中Ａ方向）に自由に微小変位できる
ようになっている。
【００１４】しかして、ビーム３ａ，３ｂに両持ち状に
支持されたマス部２ａ，２ｂがＡ方向に振動した場合、
マス部２ａ，２ｂの変位量に応じてビーム３ａ，３ｂが
弾性的にたわみ、ビーム３ａ，３ｂに設けたピエゾ抵抗
素子４はビーム３ａ，３ｂのたわみ量に応じて伸縮し、
その抵抗値が変化する。従って、各ピエゾ抵抗素子４の
抵抗値を電圧変化に変換して出力することにより振動を
検出することができる。
支持されたマス部２ａ，２ｂがＡ方向に振動した場合、
マス部２ａ，２ｂの変位量に応じてビーム３ａ，３ｂが
弾性的にたわみ、ビーム３ａ，３ｂに設けたピエゾ抵抗
素子４はビーム３ａ，３ｂのたわみ量に応じて伸縮し、
その抵抗値が変化する。従って、各ピエゾ抵抗素子４の
抵抗値を電圧変化に変換して出力することにより振動を
検出することができる。
【００１５】ここで、ビーム３ａとマス部２ａ，２ｂか
らなる振動系の共振周波数と、ビーム３ｂとマス部２ｂ
からなる振動系の共振周波数を比べると、マス部２ａと
マス部２ｂの質量の違いから、ビーム３ａとビーム３ｂ
の形状が同じであるとすると、ビーム３ａとマス部２
ａ，２ｂからなる振動系の共振周波数が低く、ビーム３
ｂとマス部２ｂからなる振動系の共振周波数が高い。
らなる振動系の共振周波数と、ビーム３ｂとマス部２ｂ
からなる振動系の共振周波数を比べると、マス部２ａと
マス部２ｂの質量の違いから、ビーム３ａとビーム３ｂ
の形状が同じであるとすると、ビーム３ａとマス部２
ａ，２ｂからなる振動系の共振周波数が低く、ビーム３
ｂとマス部２ｂからなる振動系の共振周波数が高い。
【００１６】そのため低い周波数帯域での振動はビーム
３ａとマス部２ａ，２ｂからなる振動系により感度良く
とらえることができ、高い周波数帯域での振動はビーム
３ｂとマス部２ｂからなる振動系により感度良くとらえ
ることができる。
３ａとマス部２ａ，２ｂからなる振動系により感度良く
とらえることができ、高い周波数帯域での振動はビーム
３ｂとマス部２ｂからなる振動系により感度良くとらえ
ることができる。
【００１７】従って、第一のビーム３ａに設けられたピ
エゾ抵抗素子４によって低周波数帯域の振動を測定で
き、第二のビーム３ｂに設けたピエゾ抵抗素子４によっ
て高周波数帯域の振動を測定できる。よって、１個の振
動センサ１０で低周波数帯域から高周波数帯域までの振
動を高感度で検出できる。
エゾ抵抗素子４によって低周波数帯域の振動を測定で
き、第二のビーム３ｂに設けたピエゾ抵抗素子４によっ
て高周波数帯域の振動を測定できる。よって、１個の振
動センサ１０で低周波数帯域から高周波数帯域までの振
動を高感度で検出できる。
【００１８】なお、本実施例の振動センサ１０は、振動
以外の一定の加速度を検出するためにも用いることがで
きるものである。
以外の一定の加速度を検出するためにも用いることがで
きるものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明の振動センサによれば、第一のビ
ームと第一のマス部からなる振動系により低周波数帯域
の振動を検出でき、第二のビームと第二のマス部からな
る振動系により高周波数帯域の振動を検出できるので、
１個の振動センサで低周波数帯域から高周波数帯域まで
の広い帯域にわたって振動を高感度で検出できる。
ームと第一のマス部からなる振動系により低周波数帯域
の振動を検出でき、第二のビームと第二のマス部からな
る振動系により高周波数帯域の振動を検出できるので、
１個の振動センサで低周波数帯域から高周波数帯域まで
の広い帯域にわたって振動を高感度で検出できる。
【００２０】また、第一のマス部内に第二のマス部を支
持した二重構造としているので、感知帯域が広くてコン
パクトな振動センサを製作できる。
持した二重構造としているので、感知帯域が広くてコン
パクトな振動センサを製作できる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例による振動センサの
上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は
（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＰ部拡大図
である。
上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は
（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｄ）は（ａ）のＰ部拡大図
である。
【図２】（ａ）は従来の振動センサを示す上面図、
（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ
部拡大図である。
（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ
部拡大図である。
１ フレーム ２ａ 第一のマス部 ２ｂ 第二のマス部 ３ａ 第一のビーム ３ｂ 第二のビーム
Claims (1)
- 【請求項１】 弾性を有する第一のビームにより第一の
マス部を支持体に揺動自在に支持させ、第一のマス部内
に第二のマス部を配設し、弾性を有する第二のビームに
より第二のマス部を第一のマス部もしくは支持体に揺動
自在に支持させたことを特徴とする振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34996591A JPH05157616A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34996591A JPH05157616A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 振動センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157616A true JPH05157616A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18407311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34996591A Pending JPH05157616A (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | 振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05157616A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7707888B2 (en) | 2006-04-19 | 2010-05-04 | Denso Corporation | Vibration sensor and method of detecting vibration |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP34996591A patent/JPH05157616A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7707888B2 (en) | 2006-04-19 | 2010-05-04 | Denso Corporation | Vibration sensor and method of detecting vibration |
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