JPH05232133A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH05232133A JPH05232133A JP3771392A JP3771392A JPH05232133A JP H05232133 A JPH05232133 A JP H05232133A JP 3771392 A JP3771392 A JP 3771392A JP 3771392 A JP3771392 A JP 3771392A JP H05232133 A JPH05232133 A JP H05232133A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- acceleration sensor
- self
- electrode
- output
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的簡素な構成で、加速度センサの検出可
能状態か否かの自己診断を各っ実に行える加速度センサ
を提供する。 【構成】 柱形を呈する圧電素子１０と、圧電素子１０
の一端面に備えられた出力電極１１とを有する。圧電素
子１０は、その軸方向に印加される加速度に基づいて、
出力電極１１に、加速度信号を出力する。さらに、圧電
素子１０の一端面に備えられた入力電極１２と、入力電
極１２へ、圧電素子１０を自励させるための自励信号を
出力する自励発振器３３とを有する。
能状態か否かの自己診断を各っ実に行える加速度センサ
を提供する。 【構成】 柱形を呈する圧電素子１０と、圧電素子１０
の一端面に備えられた出力電極１１とを有する。圧電素
子１０は、その軸方向に印加される加速度に基づいて、
出力電極１１に、加速度信号を出力する。さらに、圧電
素子１０の一端面に備えられた入力電極１２と、入力電
極１２へ、圧電素子１０を自励させるための自励信号を
出力する自励発振器３３とを有する。
Description
【０００１】
【利用される産業分野】本発明は、自動車の衝突時の安
全確保のために用いられるエアバックシステムや悪路に
おける乗り心地の改善などに用いられるサスペンション
制御装置に適する加速度センサに関する。
全確保のために用いられるエアバックシステムや悪路に
おける乗り心地の改善などに用いられるサスペンション
制御装置に適する加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から加速度の検出には種々の方式の
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が簡単で、高温での使用が
可能であることから、各種機械の振動検出および自動車
のエンジンのノッキング検出などに広く使用されてい
る。
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が簡単で、高温での使用が
可能であることから、各種機械の振動検出および自動車
のエンジンのノッキング検出などに広く使用されてい
る。
【０００３】図２は、従来の圧電方式の加速度センサの
圧電素子を示す斜視図である。図２において、圧電素子
２０は、略円柱形を呈し、一端面に形成された出力電極
２１と、他端面に形成されたアース電極２３とを有す
る。圧電素子２０は、略円柱の軸方向に振動すると、圧
電素子には、力Ｆ＝ｋ１×α（ｋ１は比例定数、αは加
速度）が作用し、出力電極２１−アース電極２３間に
は、電圧Ｖ＝ｋ２×Ｆ（ｋ２は比例定数）が発生する。
即ち、圧電素子の出力電極に発生する電圧は加速度に比
例する。
圧電素子を示す斜視図である。図２において、圧電素子
２０は、略円柱形を呈し、一端面に形成された出力電極
２１と、他端面に形成されたアース電極２３とを有す
る。圧電素子２０は、略円柱の軸方向に振動すると、圧
電素子には、力Ｆ＝ｋ１×α（ｋ１は比例定数、αは加
速度）が作用し、出力電極２１−アース電極２３間に
は、電圧Ｖ＝ｋ２×Ｆ（ｋ２は比例定数）が発生する。
即ち、圧電素子の出力電極に発生する電圧は加速度に比
例する。
【０００４】ところで、前述した圧電素子２０を用いた
加速度センサをエアバック等の安全装置に搭載した場
合、加速度センサの故障や信号処理回路の断線等の有無
を診断する必要がある。従来の主な診断手段を２通り以
下に示す。
加速度センサをエアバック等の安全装置に搭載した場
合、加速度センサの故障や信号処理回路の断線等の有無
を診断する必要がある。従来の主な診断手段を２通り以
下に示す。
【０００５】圧電素子２０に機械的振動を印加し、加
速度センサの出力信号を得て、その出力信号が該機械的
振動量相当の信号を出力しているか否かを診断回路（図
示せず）等により判断する。
速度センサの出力信号を得て、その出力信号が該機械的
振動量相当の信号を出力しているか否かを診断回路（図
示せず）等により判断する。
【０００６】圧電素子に予め駆動用電極（図示せず）
を設け、この駆動用電極にパルス信号を入力し（他励発
振）、加速度センサを他励発振させて加速度センサの出
力信号を得て、その出力信号が該パルス信号値相当の信
号を出力しているか否かを診断回路（図示せず）等によ
り判断する。
を設け、この駆動用電極にパルス信号を入力し（他励発
振）、加速度センサを他励発振させて加速度センサの出
力信号を得て、その出力信号が該パルス信号値相当の信
号を出力しているか否かを診断回路（図示せず）等によ
り判断する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した診断
手段においては、機械的振動を印加するための駆動系
（発振器、増幅器、振動台）が必要となり、即ち、比較
的複雑な構成となり、実装スペースの大型化やコスト増
加を招くという問題点がある。他方、診断手段におい
ては、圧電素子の共振周波数近傍以外では、圧電素子は
ほとんど他励発振されず、加速度センサの出力信号値は
小さくなるため診断回路による診断時にノイズ等の影響
を受けやすく誤動作の恐れがあるという問題点がある。
さらに、共振周波数での他励発振については、圧電素子
の共振周波数の個々のばらつきや特性変化（温度等によ
る環境変化）により、該パルス信号の駆動周波数を加速
度センサ個々に調整しなければならない等の問題点があ
る。
手段においては、機械的振動を印加するための駆動系
（発振器、増幅器、振動台）が必要となり、即ち、比較
的複雑な構成となり、実装スペースの大型化やコスト増
加を招くという問題点がある。他方、診断手段におい
ては、圧電素子の共振周波数近傍以外では、圧電素子は
ほとんど他励発振されず、加速度センサの出力信号値は
小さくなるため診断回路による診断時にノイズ等の影響
を受けやすく誤動作の恐れがあるという問題点がある。
さらに、共振周波数での他励発振については、圧電素子
の共振周波数の個々のばらつきや特性変化（温度等によ
る環境変化）により、該パルス信号の駆動周波数を加速
度センサ個々に調整しなければならない等の問題点があ
る。
【０００８】本発明の課題は、比較的簡素な構成で加速
度センサの検出可能状態か否かを判断できる自己診断を
行える加速度センサを提供することである。
度センサの検出可能状態か否かを判断できる自己診断を
行える加速度センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電素
子と、該圧電素子の一端面に備えられた出力電極とを有
し、前記圧電素子は、その軸方向に印加される加速度に
基づいて、前記出力電極に、加速度信号を出力する加速
度センサにおいて、前記圧電素子の前記一端面に備えら
れた入力電極と、該入力電極へ、前記圧電素子を自励さ
せるための自励信号を出力する自励発振器とを有するこ
とを特徴とする加速度センサが得られる。
子と、該圧電素子の一端面に備えられた出力電極とを有
し、前記圧電素子は、その軸方向に印加される加速度に
基づいて、前記出力電極に、加速度信号を出力する加速
度センサにおいて、前記圧電素子の前記一端面に備えら
れた入力電極と、該入力電極へ、前記圧電素子を自励さ
せるための自励信号を出力する自励発振器とを有するこ
とを特徴とする加速度センサが得られる。
【００１０】即ち、本発明は、上記目的を達成するため
に、出力電極とアース電極を有する圧電素子からなる加
速度センサ、もしくは前記出力電極からの出力信号を電
荷増幅等を行う信号処理回路を設けた加速度センサにお
いて、前記圧電素子と同一の圧電素子上に入力電極を形
成し、かつ、入力電極とアース電極間の圧電特性を利用
した自励発振器を設ける。
に、出力電極とアース電極を有する圧電素子からなる加
速度センサ、もしくは前記出力電極からの出力信号を電
荷増幅等を行う信号処理回路を設けた加速度センサにお
いて、前記圧電素子と同一の圧電素子上に入力電極を形
成し、かつ、入力電極とアース電極間の圧電特性を利用
した自励発振器を設ける。
【００１１】
【作用】一般に、圧電素子の一対の電極間（例えば、図
１における出力電極１１−アース電極１３間）は、その
共振周波数の近傍において近似的に、図３に示すよう
に、並列等価容量Ｃ0 、等価質量Ｌ、等価コンプライア
ンスＣ、等価抵抗Ｒの諸特性（諸定数）で表わされる。
本発明においては、圧電素子に入力電極を形成し、入力
電極−アース電極間の圧電諸特性を利用した自励発振器
を設けることにより、所定の状態に入力電極−アース電
極間を自励発振させ圧電素子を自励発振させ、出力電極
から前記自励発振量相当の出力電圧を発生させる。つま
り、自励発振によりその相当量の出力信号が得られるた
め、素子の破損、電極の剥がれ、断線等といった圧電素
子の故障や信号処理回路の断線の有無を診断できる。
１における出力電極１１−アース電極１３間）は、その
共振周波数の近傍において近似的に、図３に示すよう
に、並列等価容量Ｃ0 、等価質量Ｌ、等価コンプライア
ンスＣ、等価抵抗Ｒの諸特性（諸定数）で表わされる。
本発明においては、圧電素子に入力電極を形成し、入力
電極−アース電極間の圧電諸特性を利用した自励発振器
を設けることにより、所定の状態に入力電極−アース電
極間を自励発振させ圧電素子を自励発振させ、出力電極
から前記自励発振量相当の出力電圧を発生させる。つま
り、自励発振によりその相当量の出力信号が得られるた
め、素子の破損、電極の剥がれ、断線等といった圧電素
子の故障や信号処理回路の断線の有無を診断できる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例によ
る加速度センサを説明する。
る加速度センサを説明する。
【００１３】図１は、本実施例による加速度センサを示
す図、即ち、圧電素子の斜視図および信号処理回路図で
ある。図１において、本実施例による加速度センサは、
略円柱形を呈する圧電素子１０と、圧電素子１０に接続
された信号処理回路３０とを有する。圧電素子１０は、
その上面に円形に形成された出力電極１１と、出力電極
１１と同じ面に環状形に形成された入力電極１２と、下
面に形成されたアース電極１３とを有する。
す図、即ち、圧電素子の斜視図および信号処理回路図で
ある。図１において、本実施例による加速度センサは、
略円柱形を呈する圧電素子１０と、圧電素子１０に接続
された信号処理回路３０とを有する。圧電素子１０は、
その上面に円形に形成された出力電極１１と、出力電極
１１と同じ面に環状形に形成された入力電極１２と、下
面に形成されたアース電極１３とを有する。
【００１４】信号処理回路３０は、圧電素子１０の出力
電極１１に接続された電荷増幅器３１と、電荷増幅器３
１に接続され、出力端子３５を備える出力調整部３２
と、圧電素子の入力電極１２に接続され、入力端子３４
を備える自励発振器３３とを有する。尚、入力電極１２
は、自励発振器３３内のトランジスタ４０のベースに接
続されている。また、自励発振器３３内の抵抗等の定数
は、入力電極１２−アース電極１３間の圧電諸特性（諸
定数）を考慮し自励発振可能なように設定されている。
電極１１に接続された電荷増幅器３１と、電荷増幅器３
１に接続され、出力端子３５を備える出力調整部３２
と、圧電素子の入力電極１２に接続され、入力端子３４
を備える自励発振器３３とを有する。尚、入力電極１２
は、自励発振器３３内のトランジスタ４０のベースに接
続されている。また、自励発振器３３内の抵抗等の定数
は、入力電極１２−アース電極１３間の圧電諸特性（諸
定数）を考慮し自励発振可能なように設定されている。
【００１５】次に、本実施例による加速度センサの動作
について説明する。いま、出力電極１１とアース電極１
３の方向（圧電素子１０の円環方向）に加速度が加わる
と、圧電素子１０内部では圧縮力もしくは引張力が作用
し、出力電極１１には電圧（電荷）が発生し、電荷増幅
器３１によりインピーダンス変換を行い、出力調整部３
２により出力調整し所定の出力を得る。つまり、前述し
たように加速度に比例した出力が得られる。
について説明する。いま、出力電極１１とアース電極１
３の方向（圧電素子１０の円環方向）に加速度が加わる
と、圧電素子１０内部では圧縮力もしくは引張力が作用
し、出力電極１１には電圧（電荷）が発生し、電荷増幅
器３１によりインピーダンス変換を行い、出力調整部３
２により出力調整し所定の出力を得る。つまり、前述し
たように加速度に比例した出力が得られる。
【００１６】さらに、本加速度センサの診断動作につい
て説明する。いま、加速度センサに加速度が印加されて
いない時、例えば自動車の運転開始前などに、自励発振
器３３の入力端子３４にある一定電圧を印加し、入力電
極１２−アース電極１３間と自励発振器３３によって圧
電素子１０が自励発振することにより、出力電極１１に
は、その相当量の出力信号（電圧）が出力端子３５より
出力される。ここで、圧電素子１０の故障（素子の破
損、電極の剥離、断線等）が生じた場合、出力信号（電
圧）が変化し、また、信号処理回路３０の故障（結線の
断線、機能劣下等）が生じた場合でも出力端子３５から
の出力値が変化する。つまり、圧電素子１０および信号
処理回路３０の故障や異常があれば、加速度センサの出
力電圧は異常な値を示すためその異常を検知することが
出来自己診断が可能である。
て説明する。いま、加速度センサに加速度が印加されて
いない時、例えば自動車の運転開始前などに、自励発振
器３３の入力端子３４にある一定電圧を印加し、入力電
極１２−アース電極１３間と自励発振器３３によって圧
電素子１０が自励発振することにより、出力電極１１に
は、その相当量の出力信号（電圧）が出力端子３５より
出力される。ここで、圧電素子１０の故障（素子の破
損、電極の剥離、断線等）が生じた場合、出力信号（電
圧）が変化し、また、信号処理回路３０の故障（結線の
断線、機能劣下等）が生じた場合でも出力端子３５から
の出力値が変化する。つまり、圧電素子１０および信号
処理回路３０の故障や異常があれば、加速度センサの出
力電圧は異常な値を示すためその異常を検知することが
出来自己診断が可能である。
【００１７】
【発明の効果】本発明による加速度センサは、圧電素子
の出力電極の備えられた一端面に備えられた入力電極
と、該入力電極へ、前記圧電素子を自励させるための自
励信号を出力する自励発振器とを有するため、機械的振
動を印加するための駆動系が不要となり、省スペースか
つ低コストで加速度センサの自己診断を行える。
の出力電極の備えられた一端面に備えられた入力電極
と、該入力電極へ、前記圧電素子を自励させるための自
励信号を出力する自励発振器とを有するため、機械的振
動を印加するための駆動系が不要となり、省スペースか
つ低コストで加速度センサの自己診断を行える。
【００１８】また、圧電素子の共振周波数や、環境ノイ
ズ等の影響にかかわらず、誤動作のない確実な自己診断
が行える。さらに、自己診断に際し、圧電素子の共振周
波数の個々のばらつきや特性変化（温度等による環境変
化）により、該パルス信号の駆動周波数を加速度センサ
個々に調整する必要がない。
ズ等の影響にかかわらず、誤動作のない確実な自己診断
が行える。さらに、自己診断に際し、圧電素子の共振周
波数の個々のばらつきや特性変化（温度等による環境変
化）により、該パルス信号の駆動周波数を加速度センサ
個々に調整する必要がない。
【図１】本発明の一実施例による加速度センサに用いる
圧電素子の斜視図および信号処理回路図である。
圧電素子の斜視図および信号処理回路図である。
【図２】従来の加速度センサに用いる圧電素子の斜視図
である。
である。
【図３】図１に示す圧電素子の共振点近傍での電気的等
価回路図である。
価回路図である。
１０、２０ 圧電素子 １１、２１ 出力電極 １２ 入力電極 １３、２３ アース電極 ３０ 信号処理回路 ３１ 電荷増幅器 ３２ 出力調整部 ３３ 自励発振器 ３４ 入力端子 ３５ 出力端子 ４０ トランジスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電素子と、該圧電素子の一端面に備え
られた出力電極とを有し、前記圧電素子は、その軸方向
に印加される加速度に基づいて、前記出力電極に、加速
度信号を出力する加速度センサにおいて、前記圧電素子
の前記一端面に備えられた入力電極と、該入力電極へ、
前記圧電素子を自励させるための自励信号を出力する自
励発振器とを有することを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3771392A JP3148940B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3771392A JP3148940B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232133A true JPH05232133A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3148940B2 JP3148940B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=12505161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3771392A Expired - Fee Related JP3148940B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148940B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005526228A (ja) * | 2001-08-27 | 2005-09-02 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧電センサの診断 |
| US11561479B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-01-24 | Asml Netherlands B.V. | Electronic system, accelerometer, calibration method, lithographic apparatus and device manufacturing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101991273B1 (ko) | 2017-08-09 | 2019-06-20 | 이주찬 | 갯벌 생물 채집통 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP3771392A patent/JP3148940B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005526228A (ja) * | 2001-08-27 | 2005-09-02 | ローズマウント インコーポレイテッド | 圧電センサの診断 |
| US11561479B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-01-24 | Asml Netherlands B.V. | Electronic system, accelerometer, calibration method, lithographic apparatus and device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3148940B2 (ja) | 2001-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5663505A (en) | Pressure sensor having a piezoelectric vibrator with concencentric circular electrodes | |
| US5377523A (en) | Acceleration sensor suitable for self-checking and a self-checking circuit therefore | |
| US6282957B1 (en) | Angular velocity sensor and diagnosis system for this sensor | |
| US5375468A (en) | Acceleration sensor unit having self-checking function | |
| US6429571B2 (en) | Method to control piezoelectric drives | |
| EP0689055A1 (en) | Acceleration sensor | |
| EP1515116B1 (en) | Method and device for diagnosing trouble with sensor function | |
| JP3148940B2 (ja) | 加速度センサ | |
| US6608425B2 (en) | Vibrating gyroscope, electronic device using the same, and self-diagnosis method for vibrating gyroscope | |
| JPH08247768A (ja) | 角速度センサ | |
| JP3203525B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH09218040A (ja) | 角速度センサの自己診断方法 | |
| JP3092022B2 (ja) | ２軸加速度センサ | |
| JP3136547B2 (ja) | ２軸加速度センサ | |
| JPH05149969A (ja) | ２軸加速度センサ | |
| JP3250085B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH05322925A (ja) | 自己診断用駆動部を有する半導体加速度センサー | |
| JPS5967433A (ja) | 温度圧力検出装置 | |
| JPH0658953A (ja) | 加速度センサ | |
| JP3360500B2 (ja) | 角速度センサ | |
| JPH099652A (ja) | 超音波モータの駆動装置 | |
| JPH05133755A (ja) | 診断機能付振動ジヤイロ | |
| JP2734836B2 (ja) | 力学量検出器 | |
| JPH05273226A (ja) | 衝撃検出装置 | |
| JPH05296854A (ja) | 圧電振動子の温度検知方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001213 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |