JPH05256868A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH05256868A JPH05256868A JP8803992A JP8803992A JPH05256868A JP H05256868 A JPH05256868 A JP H05256868A JP 8803992 A JP8803992 A JP 8803992A JP 8803992 A JP8803992 A JP 8803992A JP H05256868 A JPH05256868 A JP H05256868A
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- acceleration sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 平板状の圧電板の両面に出力電極とアース電
極を形成した圧電素子の一端をベースに支持し形成した
加速度センサに於いて、出力電極とアース電極を設けた
圧電素子に入力電極とアース電極を設けた圧電素子を一
体に取り付けて、入力電極への電気的な入力により出力
電極を形成した圧電素子に歪を加えて、加速度センサ、
及び信号処理回路を含む加速度センサ装置において自己
診断機能を有する加速度センサとする。 【構成】 平板状の圧電板の両面に出力電極１１とアー
ス電極１２を形成した圧電素子１０と、平板状の圧電板
の両面に入力電極２１とアース電極２２を形成した圧電
素子２０の夫々の電極面を対面接着し、一端をベース３
に支持し構成する。
極を形成した圧電素子の一端をベースに支持し形成した
加速度センサに於いて、出力電極とアース電極を設けた
圧電素子に入力電極とアース電極を設けた圧電素子を一
体に取り付けて、入力電極への電気的な入力により出力
電極を形成した圧電素子に歪を加えて、加速度センサ、
及び信号処理回路を含む加速度センサ装置において自己
診断機能を有する加速度センサとする。 【構成】 平板状の圧電板の両面に出力電極１１とアー
ス電極１２を形成した圧電素子１０と、平板状の圧電板
の両面に入力電極２１とアース電極２２を形成した圧電
素子２０の夫々の電極面を対面接着し、一端をベース３
に支持し構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】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や、悪路における乗
り心地の改善などに用いられる装置に使用する加速度セ
ンサに関する。
確保のために用いられるエアバックや、悪路における乗
り心地の改善などに用いられる装置に使用する加速度セ
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。その中でも圧電素子を用いた
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や、自動車エンジンの
ノッキング検出などに広く使用されている。図４は従来
の圧電素子を用いた加速度センサの構造例を示す斜視図
であり、圧電素子８３の両面に電極８１，８２を形成
し、厚さ方向に分極した圧電素子８３をベース８４に取
り付けた構造であり、圧電素子の両面に形成した電極８
１，８２にリード線を接続し、加速度に比例した出力を
検出する。図４において、ベース８４が圧電素子８３の
厚さ方向に振動すると、圧電素子８３の両面に取り付け
てある電極８１，８２間には加速度に比例する電圧が発
生する。
ものが実用化されている。その中でも圧電素子を用いた
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や、自動車エンジンの
ノッキング検出などに広く使用されている。図４は従来
の圧電素子を用いた加速度センサの構造例を示す斜視図
であり、圧電素子８３の両面に電極８１，８２を形成
し、厚さ方向に分極した圧電素子８３をベース８４に取
り付けた構造であり、圧電素子の両面に形成した電極８
１，８２にリード線を接続し、加速度に比例した出力を
検出する。図４において、ベース８４が圧電素子８３の
厚さ方向に振動すると、圧電素子８３の両面に取り付け
てある電極８１，８２間には加速度に比例する電圧が発
生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、加速度センサの
故障や加速度センサの出力を増巾する信号処理回路の断
線等の有無を診断する場合、加速度センサに強制的に機
械的振動を与え、加速度センサの出力信号を得て、その
出力信号が前記の機械的振動量に相当する信号を出力し
ているか否かを診断回路からの出力により判断し加速度
センサの診断を行っていたが、強制的に機械的振動を印
加するための駆動系は形状が複雑であり、又重量もあ
り、形状も大きいという欠点を有していた。本発明は、
機械的振動を支えて自己診断を行う、従来の加速度セン
サが有する形状が大きく複雑で、かつ重量も大きいとい
う欠点を除去するため、簡単な構成で加速度センサの加
速度の検出及び信号処理回路が正常に検出しているか否
かを判断できる自己診断が行える加速度センサを提供す
ることを目的としている。
故障や加速度センサの出力を増巾する信号処理回路の断
線等の有無を診断する場合、加速度センサに強制的に機
械的振動を与え、加速度センサの出力信号を得て、その
出力信号が前記の機械的振動量に相当する信号を出力し
ているか否かを診断回路からの出力により判断し加速度
センサの診断を行っていたが、強制的に機械的振動を印
加するための駆動系は形状が複雑であり、又重量もあ
り、形状も大きいという欠点を有していた。本発明は、
機械的振動を支えて自己診断を行う、従来の加速度セン
サが有する形状が大きく複雑で、かつ重量も大きいとい
う欠点を除去するため、簡単な構成で加速度センサの加
速度の検出及び信号処理回路が正常に検出しているか否
かを判断できる自己診断が行える加速度センサを提供す
ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、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と、前
記加速度センサの出力電極からの出力信号である電荷を
増幅する信号処理回路を設けた加速度センサ装置を形成
する加速度センサにおいて、出力電極を設けた圧電素子
に一体に、電気的に歪を発生させるための逆圧電効果を
生じさせる信号を入力する入力電極とアース電極を形成
した圧電素子を、前記出力電極とアース電極を形成した
圧電素子とアース電極面で接着し、一端をベースで支持
し構成して加速度センサとしたことを特徴とする。
ース電極を有する圧電素子からなる加速度センサと、前
記加速度センサの出力電極からの出力信号である電荷を
増幅する信号処理回路を設けた加速度センサ装置を形成
する加速度センサにおいて、出力電極を設けた圧電素子
に一体に、電気的に歪を発生させるための逆圧電効果を
生じさせる信号を入力する入力電極とアース電極を形成
した圧電素子を、前記出力電極とアース電極を形成した
圧電素子とアース電極面で接着し、一端をベースで支持
し構成して加速度センサとしたことを特徴とする。
【０００５】即ち本考案は、１．平板状の圧電板の両面
に出力電極とアース電極を設けた圧電素子の一端をベー
スで支持し構成した加速度センサにおいて、逆圧電効果
を生じさせる信号を入力する入力電極とアース電極を形
成した圧電素子と、前記出力電極とアース電極を有する
圧電素子とを同一振動系に一体に接着し形成したことを
特徴とする加速度センサ、２．平板状の圧電板の両面に
出力電極とアース電極を形成した圧電素子と、平板状の
圧電板の両面に入力電極とアース電極を形成した圧電素
子の夫々の電極面を対面接着し、一端をベースで支持し
構成したことを特徴とする請求項１記載の加速度セン
サ、３．一端をベースに支持した非磁性金属板面上に、
両面に出力電極とアース電極を取り付けた平板状の圧電
素子と、両面に入力電極とアース電極を取り付けた平板
状の圧電素子とを接着固定したことを特徴とする請求項
１記載の加速度センサである。
に出力電極とアース電極を設けた圧電素子の一端をベー
スで支持し構成した加速度センサにおいて、逆圧電効果
を生じさせる信号を入力する入力電極とアース電極を形
成した圧電素子と、前記出力電極とアース電極を有する
圧電素子とを同一振動系に一体に接着し形成したことを
特徴とする加速度センサ、２．平板状の圧電板の両面に
出力電極とアース電極を形成した圧電素子と、平板状の
圧電板の両面に入力電極とアース電極を形成した圧電素
子の夫々の電極面を対面接着し、一端をベースで支持し
構成したことを特徴とする請求項１記載の加速度セン
サ、３．一端をベースに支持した非磁性金属板面上に、
両面に出力電極とアース電極を取り付けた平板状の圧電
素子と、両面に入力電極とアース電極を取り付けた平板
状の圧電素子とを接着固定したことを特徴とする請求項
１記載の加速度センサである。
【０００６】
【作用】本発明は、圧電素子の入力電極とアース電極間
に診断信号を入力すると、逆圧電効果により圧電素子に
電気信号により歪を生じさせ、この歪により入力電極と
一体に形成した圧電素子の出力電極に出力電圧を発生す
る。つまり、入力電極に入力電圧値と周波数を変えた信
号を入力することにより、診断信号相当量の出力信号を
出力電極から得るもので、入力電極に入力した入力信号
に対する出力信号が示す応答により、圧電素子の破損、
電極の剥がれ、断線等の故障と、信号処理回路の断線の
有無を診断するものである。本発明における加速度セン
サにおいては、通常１００Ｈｚないし１ＫＭｚの周波数
範囲の特性を、又時には数ＫＨｚにわたる範囲の周波数
特性を検出する。
に診断信号を入力すると、逆圧電効果により圧電素子に
電気信号により歪を生じさせ、この歪により入力電極と
一体に形成した圧電素子の出力電極に出力電圧を発生す
る。つまり、入力電極に入力電圧値と周波数を変えた信
号を入力することにより、診断信号相当量の出力信号を
出力電極から得るもので、入力電極に入力した入力信号
に対する出力信号が示す応答により、圧電素子の破損、
電極の剥がれ、断線等の故障と、信号処理回路の断線の
有無を診断するものである。本発明における加速度セン
サにおいては、通常１００Ｈｚないし１ＫＭｚの周波数
範囲の特性を、又時には数ＫＨｚにわたる範囲の周波数
特性を検出する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の加速度センサについて図面を
用いて詳しく説明する。図１は本発明の加速度センサ
で、図１の（ａ）は板状の圧電素子（以下、圧電素子と
して圧電セラミックスを使用した例で記す。）の斜視
図、および図１の（ｂ）はその断面図を示す。板状の圧
電素子１０の上面に出力電極１１を形成し、下面にアー
ス電極１２を形成する。また、板状の圧電素子２０の上
面にアース電極２２を形成し、下面に入力電極２１を形
成する。前記アース電極１２、アース電極２２の両面は
共通に接続される。出力電極１１とアース電極１２間、
入力電極２１とアース電極２２間には夫々のアース電極
面を接着する前に各々分極処理が施される。出力電極１
１とアース電極１２の方向、即ち圧電素子１０の厚み方
向に加速度が加わると、圧電素子１０の内部には圧縮力
もしくは引張力が作用して圧電素子内に歪を生じ、出力
電極１１には電圧（電荷）が発生し、電荷増幅器４によ
りインピーダンス変換を行い、出力調整部５により出力
調整し、所定の出力電圧を得る。つまり、加速度に比例
した出力が得られる。ここで、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、圧電素子の入力電極２１とアース電極２２間に診断
信号を入力することにより、逆圧電効果により圧電素子
２０に歪を生じさせ、この歪により前記出力電極１１を
形成した圧電素子１０の出力電極１１に出力電圧を発生
させる。つまり、前述の診断信号相当量の出力信号が得
られるが、もし、圧電素子１０、圧電素子２０に素子の
破損、電極の剥がれ、断線等の障害が生じている場合に
は、出力信号（電圧）は異常を示し、また電荷増巾器
４、出力調整部５に断線、機能劣化等の故障が生じた場
合に於いても出力端子６からの出力値は異常な値を示
す。つまり、圧電素子１０、圧電素子２０及び電荷増巾
器４、出力調整部５に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、加速度センサの異
常を検知することができ自己診断が可能となる。図２、
図３は本発明による加速度センサの他の実施例を示し、
非磁性材からなる金属、例えば黄銅、チタン等の非磁性
金属板７の同一面上に、出力電極１１を形成した圧電素
子１０と、入力電極２２を形成した圧電素子２０を配置
した本発明の加速度センサを示し、加速度の検出は圧電
素子１０からの出力で行い、圧電素子１０の診断は圧電
素子２０に診断のための入力信号電圧を加えて、その際
圧電素子１０が示す応答により検出する。図２は圧電素
子１０と圧電素子２０が非磁性金属板上に縦に配置した
場合の例であり、図３は非磁性金属板上に並列に配置し
た例である。なほ非磁性金属板７の厚さは５０μｍない
し２００μｍの材料を使用している。又本発明の実施例
では、２つの圧電素子をはりつける際、アース電極面で
はりつけるよう構成された加速度センサ、及び非磁性金
属板上にアース電極面をはりつけ構成された加速度セン
サの例で説明したが、アース電極面が上面で、分極時に
正電位である電極面を接着面として非磁性金属板上に接
着し加速度センサを構成してもよい。
用いて詳しく説明する。図１は本発明の加速度センサ
で、図１の（ａ）は板状の圧電素子（以下、圧電素子と
して圧電セラミックスを使用した例で記す。）の斜視
図、および図１の（ｂ）はその断面図を示す。板状の圧
電素子１０の上面に出力電極１１を形成し、下面にアー
ス電極１２を形成する。また、板状の圧電素子２０の上
面にアース電極２２を形成し、下面に入力電極２１を形
成する。前記アース電極１２、アース電極２２の両面は
共通に接続される。出力電極１１とアース電極１２間、
入力電極２１とアース電極２２間には夫々のアース電極
面を接着する前に各々分極処理が施される。出力電極１
１とアース電極１２の方向、即ち圧電素子１０の厚み方
向に加速度が加わると、圧電素子１０の内部には圧縮力
もしくは引張力が作用して圧電素子内に歪を生じ、出力
電極１１には電圧（電荷）が発生し、電荷増幅器４によ
りインピーダンス変換を行い、出力調整部５により出力
調整し、所定の出力電圧を得る。つまり、加速度に比例
した出力が得られる。ここで、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、圧電素子の入力電極２１とアース電極２２間に診断
信号を入力することにより、逆圧電効果により圧電素子
２０に歪を生じさせ、この歪により前記出力電極１１を
形成した圧電素子１０の出力電極１１に出力電圧を発生
させる。つまり、前述の診断信号相当量の出力信号が得
られるが、もし、圧電素子１０、圧電素子２０に素子の
破損、電極の剥がれ、断線等の障害が生じている場合に
は、出力信号（電圧）は異常を示し、また電荷増巾器
４、出力調整部５に断線、機能劣化等の故障が生じた場
合に於いても出力端子６からの出力値は異常な値を示
す。つまり、圧電素子１０、圧電素子２０及び電荷増巾
器４、出力調整部５に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、加速度センサの異
常を検知することができ自己診断が可能となる。図２、
図３は本発明による加速度センサの他の実施例を示し、
非磁性材からなる金属、例えば黄銅、チタン等の非磁性
金属板７の同一面上に、出力電極１１を形成した圧電素
子１０と、入力電極２２を形成した圧電素子２０を配置
した本発明の加速度センサを示し、加速度の検出は圧電
素子１０からの出力で行い、圧電素子１０の診断は圧電
素子２０に診断のための入力信号電圧を加えて、その際
圧電素子１０が示す応答により検出する。図２は圧電素
子１０と圧電素子２０が非磁性金属板上に縦に配置した
場合の例であり、図３は非磁性金属板上に並列に配置し
た例である。なほ非磁性金属板７の厚さは５０μｍない
し２００μｍの材料を使用している。又本発明の実施例
では、２つの圧電素子をはりつける際、アース電極面で
はりつけるよう構成された加速度センサ、及び非磁性金
属板上にアース電極面をはりつけ構成された加速度セン
サの例で説明したが、アース電極面が上面で、分極時に
正電位である電極面を接着面として非磁性金属板上に接
着し加速度センサを構成してもよい。
【０００８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による出
力電極を形成した圧電素子と入力電極を形成した圧電素
子を、電極面をはり合わせ形成した加速度センサ、又は
非磁性金属板上に出力電極とアース電極、又は入力電極
とアース電極を形成した圧電素子を一体に接着した加速
度センサとすることにより、圧電素子の入力電極とアー
ス電極間に診断信号を入力して、逆圧電効果により、入
力電極を形成した圧電素子に歪を生じさせ、この歪によ
り前記出力電極を形成した圧電素子に出力電圧を発生さ
せることにより、診断信号相当量の出力信号を得ること
により、入力電極への電気信号のみで加速度センサを形
成する圧電素子の、素子の破損、電極の剥がれ、断線等
の故障と、信号処理回路の断線の有無の診断を可能とし
た実用的な効果が大きい加速度センサが提供できるよう
になった。
力電極を形成した圧電素子と入力電極を形成した圧電素
子を、電極面をはり合わせ形成した加速度センサ、又は
非磁性金属板上に出力電極とアース電極、又は入力電極
とアース電極を形成した圧電素子を一体に接着した加速
度センサとすることにより、圧電素子の入力電極とアー
ス電極間に診断信号を入力して、逆圧電効果により、入
力電極を形成した圧電素子に歪を生じさせ、この歪によ
り前記出力電極を形成した圧電素子に出力電圧を発生さ
せることにより、診断信号相当量の出力信号を得ること
により、入力電極への電気信号のみで加速度センサを形
成する圧電素子の、素子の破損、電極の剥がれ、断線等
の故障と、信号処理回路の断線の有無の診断を可能とし
た実用的な効果が大きい加速度センサが提供できるよう
になった。
【図１】本発明の加速度センサの構成を示し、図１の
（ａ）は斜視図、図１の（ｂ）は加速度センサの断面図
及び信号処理回路のブロック図。
（ａ）は斜視図、図１の（ｂ）は加速度センサの断面図
及び信号処理回路のブロック図。
【図２】本発明の加速度センサの第２の実施例を示す外
観斜視図。
観斜視図。
【図３】本発明の加速度センサの第３の実施例を示す外
観斜視図。
観斜視図。
【図４】従来の圧電素子を用いた加速度センサの構造を
示す外観斜視図。
示す外観斜視図。
１０，２０，８３ 圧電素子 １１ 出力電極 １２，２２ アース電極 ３，８４ ベース ２１ 入力電極 ４ 電荷増幅器 ５ 出力調整部 ６ 出力端子 ７ 非磁性金属板 ８１，８２ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 平板状の圧電板の両面に出力電極とアー
ス電極を設けた圧電素子の一端をベースで支持し構成し
た加速度センサにおいて、逆圧電効果を生じさせる信号
を入力する入力電極とアース電極を形成した圧電素子
と、前記出力電極とアース電極を有する圧電素子とを同
一振動系に一体に接着し形成したことを特徴とする加速
度センサ。 - 【請求項２】 平板状の圧電板の両面に出力電極とアー
ス電極を形成した圧電素子と、平板状の圧電板の両面に
入力電極とアース電極を形成した圧電素子の夫々の電極
面を対面接着し、一端をベースで支持し構成したことを
特徴とする請求項１記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 一端をベースに支持した非磁性金属板面
上に、両面に出力電極とアース電極を取り付けた平板状
の圧電素子と、両面に入力電極とアース電極を取り付け
た平板状の圧電素子とを接着固定したことを特徴とする
請求項１記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8803992A JPH05256868A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8803992A JPH05256868A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256868A true JPH05256868A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13931686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8803992A Pending JPH05256868A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256868A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110045150A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种在线自检测压电加速度传感器 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP8803992A patent/JPH05256868A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110045150A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种在线自检测压电加速度传感器 |
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