JPH0715486B2 - Acceleration sensor - Google Patents
Acceleration sensorInfo
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- JPH0715486B2 JPH0715486B2 JP63192516A JP19251688A JPH0715486B2 JP H0715486 B2 JPH0715486 B2 JP H0715486B2 JP 63192516 A JP63192516 A JP 63192516A JP 19251688 A JP19251688 A JP 19251688A JP H0715486 B2 JPH0715486 B2 JP H0715486B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、力学量、特に、自動車の自動サスペンション
コントロールシステム、衝突等の加速度（衝撃を含む）
を検出する加速度センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity, in particular, an automatic suspension control system for an automobile, acceleration (including impact) such as collision.
The present invention relates to an acceleration sensor for detecting.
従来の技術 第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の加速度センサの
構成を示している。第３図（ａ），（ｂ）に示すように
トランスデューサ51は圧電セラミックス52の表裏両面に
電極53,54が設けられている。表側の電極53は53a〜53d
のように扇形に４分割されている。裏側の電極54が金属
製の振動板55に取り付けられ、振動板55の中央部がベー
ス56に取り付けられている。交差方向で向き合い、セン
サ部となる電極53a,53b同士はリード線57により第３図
（ｃ）に示すようにインピーダンス変換回路58に接続さ
れ、インピーダンス変換回路58はフィルタ・アンプ59に
接続されている。交差方向で向き合い、アクチュエータ
部となる電極53c,53d同士には発振器60がリード線61に
より接続され、その出力電圧はトランスデューサ51のア
クチュエータ部となる電極53c,53dとベース56の間に印
加される。ベース56はグランドになっている。そして、
ベース56が被検出物、例えばエンジンのノッキングを検
出する場合にはエンジンに固定される。2. Description of the Related Art FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) show the structure of a conventional acceleration sensor. As shown in FIGS. 3A and 3B, the transducer 51 is provided with electrodes 53 and 54 on both front and back surfaces of a piezoelectric ceramic 52. The electrodes 53 on the front side are 53a to 53d
It is divided into four in a fan shape. The back electrode 54 is attached to a metallic diaphragm 55, and the central portion of the diaphragm 55 is attached to a base 56. The electrodes 53a and 53b, which face each other in the intersecting direction and serve as the sensor unit, are connected to an impedance conversion circuit 58 by a lead wire 57 as shown in FIG. 3 (c), and the impedance conversion circuit 58 is connected to a filter amplifier 59. There is. An oscillator 60 is connected by a lead wire 61 to the electrodes 53c, 53d which are facing each other in the intersecting direction and serve as an actuator part, and the output voltage thereof is applied between the electrodes 53c, 53d serving as an actuator part of the transducer 51 and the base 56. . The base 56 is the ground. And
When the base 56 detects an object to be detected, for example, knocking of the engine, it is fixed to the engine.
次に上記従来例の動作について説明する。Next, the operation of the above conventional example will be described.
振動加速度ベース56を介して振動板55へ伝達され、たわ
みを生じる。この振動板55のたわみに伴いトランスデュ
ーサ51もたわみ、加速度に比例した電荷が発生する。こ
の発生電荷はセンサ部の電極53a,53bよりインピーダン
ス変換回路58へ送られ、このインピーダンス変換回路58
で電圧に変換され、フィルタ・アンプ59で最適な周波数
特性、出力レベルに変換され出力62が得られる。The vibration is transmitted to the vibration plate 55 through the vibration acceleration base 56, so that the vibration is generated. Due to the deflection of the diaphragm 55, the transducer 51 also deflects, and an electric charge proportional to the acceleration is generated. The generated charges are sent from the electrodes 53a and 53b of the sensor section to the impedance conversion circuit 58, and the impedance conversion circuit 58
Is converted into a voltage by the filter amplifier 59, and converted into the optimum frequency characteristic and output level by the filter amplifier 59 to obtain the output 62.
一方、加速度センサの故障をチェックするため、発振器
60より、例えば200Hzの正弦波を出力すると、トランス
デューサ51のアクチュエータ部の電極53c,53dが圧電ブ
ザーとして働き、発振器60の出力電圧に比例したたわみ
を生じる。このたわみは上記のようにトランスデューサ
51のセンサ部の電極53a,53bも同様にたわませ、このた
わみに相当した出力62が得られる。On the other hand, to check the failure of the acceleration sensor,
When a sine wave of, for example, 200 Hz is output from 60, the electrodes 53c and 53d of the actuator section of the transducer 51 act as piezoelectric buzzers, causing a deflection proportional to the output voltage of the oscillator 60. This deflection is
The electrodes 53a and 53b of the sensor portion of 51 are also flexed in the same manner, and an output 62 corresponding to this flexion is obtained.
このように、上記従来の加速度センサは加速度（衝撃）
を与えると、それに相当する電気出力62を得ることがで
き、また、発振器60より適当な電圧を与えると、このセ
ンサが正常か否かを検出できる自己チェック機能を持つ
ことができる。As described above, the conventional acceleration sensor has an acceleration (impact).
When an appropriate voltage is applied from the oscillator 60, a self-check function capable of detecting whether the sensor is normal or not can be provided.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の加速度センサでは、発振器か
ら大きな電圧を加えても、センサ出力が小さく、センサ
が正常かどうかを検出するには、アンプを別個に用いて
センサ出力を増幅させる必要があった。また、圧電セラ
ミックス特有の焦電効果（温度変化に比例して電荷が発
生する）も大きく、急激な温度変化が生じると不要な電
気出力が発生し、検出精度に劣るなどの課題があった。However, in the above conventional acceleration sensor, even if a large voltage is applied from the oscillator, the sensor output is small, and in order to detect whether the sensor is normal, an amplifier is separately used to detect the sensor output. It had to be amplified. In addition, the pyroelectric effect peculiar to piezoelectric ceramics (electric charge is generated in proportion to the temperature change) is large, and when a rapid temperature change occurs, an unnecessary electric output is generated, resulting in poor detection accuracy.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであ
り、正常であるか否かのチェックに際し、センサ出力を
大幅に増加することができ、したがって、チェックを簡
単に行なうことができ、また、焦電性を大幅に低減する
ことができ、急激な温度変化により不要な電気出力が発
生するのを防止することができ、したがって、検出精度
を向上させることができるようにした加速度センサを提
供することを目的とするものである。The present invention solves such a conventional problem, and when checking whether or not it is normal, the sensor output can be greatly increased, and therefore the check can be performed easily, and Provided is an acceleration sensor capable of significantly reducing pyroelectricity, preventing generation of unnecessary electric output due to abrupt temperature change, and thus improving detection accuracy. The purpose is to do.
課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、圧電セラミック
スの両面に電極を設けた第１のトランスデューサと、こ
の第１のトランスデューサをベースに取り付ける金属製
の振動板と、上記圧電セラミックスと焦電性の等しい圧
電セラミックスの両面に電極を設け、上記振動板のベー
スに対する取り付け部の近傍に上記振動板に対し、上記
第１のトランスデューサと逆極性になるように取り付け
た第２のトランスデューサを備え、上記第１と第２のト
ランスデューサの電極を逆極性に結線して出力を取り出
すように構成したものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a first transducer in which electrodes are provided on both surfaces of a piezoelectric ceramic, and a metal diaphragm attached to the base of the first transducer, Electrodes are provided on both sides of the piezoelectric ceramic having the same pyroelectricity as that of the piezoelectric ceramic, and are attached to the diaphragm in the vicinity of the attachment portion of the diaphragm to the base so as to have a polarity opposite to that of the first transducer. Two transducers are provided, and the electrodes of the first and second transducers are connected to have opposite polarities so as to take out an output.
作用 本発明は、上記構成により次のような作用を有する。Action The present invention has the following actions due to the above configuration.
すなわち、センサが正常か否かをチェックするため、第
１のトランスデューサをたわませると、振動板を介して
第２のトランスデューサをたわませることができるが、
この第２のトランスデューサを振動板ベースに対する取
り付け部の近傍のひずみの大きい箇所に取り付けている
ので、センサ出力を大幅に増加することができる。ま
た、第１のトランスデューサと焦電性の等しい第２のト
ランスデューサを振動板に対し、第１のトランスデュー
サと逆極性になるように取り付けて逆極性に結線してい
るので、第１と第２のトランスデューサが焦電性を相殺
するように働き、焦電性を大幅に低減することができ
る。That is, in order to check whether or not the sensor is normal, when the first transducer is bent, the second transducer can be bent through the diaphragm.
Since the second transducer is attached to a portion having a large strain in the vicinity of the attachment portion with respect to the diaphragm base, the sensor output can be greatly increased. Further, since the second transducer having the same pyroelectricity as the first transducer is attached to the diaphragm so as to have the opposite polarity to the first transducer and connected to the opposite polarity, the first and second transducers are connected. The transducer acts to offset the pyroelectricity, which can be significantly reduced.
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の第１の実施例について説明する。第１図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第１の実施例におけ
る加速度センサを示し、同図（ａ）は要部の平面図、同
図（ｂ）は要部の一部破断側面図、同図（ｃ）は回路部
分の構成図である。First, a first embodiment of the present invention will be described. 1 (a), (b), and (c) show an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a plan view of an essential part and FIG. 1 (b) is an essential part. Partially broken side view, FIG. 3C is a configuration diagram of a circuit portion.
第１図（ａ），（ｂ）に示すように第１のトランスデュ
ーサ１は円板状に形成され、第２のトランスデューサ２
は第１のトランスデューサ１の約半分の面積でリング状
に形成され、各トランスデューサ１と２は材質と厚み、
すなわち焦電性の等しい圧電セラミックス３と４の表裏
両面に電極5,6と7,8が設けられ、第１のトランスデュー
サ１の表側の電極５のみ5a〜5dのように扇形に４分割さ
れている。第１のトランスデューサ１の裏側の電極６が
金属製の振動板９に固定状態に取り付けられ、第２のト
ランスデューサ２が第１のトランスデューサ１の反対側
の面で振動板９に固定状態に取り付けられ、振動板９の
中央部がベース10に固定状態に取り付けられている。第
２のトランスデューサ２は振動板９のベース10に対する
取り付け部近傍に取り付けられ、第１と第２のトランス
デューサ１と２はその電極5,6と7,8が振動板９に対して
逆極性になるように取り付けられている。第１のトラン
スデューサ１において交差方向で向き合い、センサ部と
なる電極5a,5b同士と、これら電極5a,5bと逆極性になる
第２のトランスデューサ２の電極７はリード線11により
第１図（ｃ）に示すようにインピーダンス変換回路12に
接続され、インピーダンス変換回路12はフィルタ・アン
プ13に接続されている。第１のトランスデューサ１にお
いて交差方向で向き合い、アクチュエータ部となる電極
5c,5d同士には発振器14がリード線15により接続され、
その出力電圧は第１のトランスデューサ１のアクチュエ
ータ部となる電極5c,5dとベース10の間に印加される。
ベース10はグランドになっている。そして、ベース10が
被検出物、例えばエンジンのノッキングを検出する場合
にはエンジンに固定される。As shown in FIGS. 1A and 1B, the first transducer 1 is formed in a disc shape, and the second transducer 2 is formed.
Is formed in a ring shape with about half the area of the first transducer 1, and each transducer 1 and 2 is made of material and thickness,
That is, electrodes 5, 6 and 7, 8 are provided on both front and back surfaces of piezoelectric ceramics 3 and 4 having the same pyroelectricity, and only the front electrode 5 of the first transducer 1 is divided into four fan-shaped portions like 5a to 5d. There is. The electrode 6 on the back side of the first transducer 1 is fixedly attached to the diaphragm 9 made of metal, and the second transducer 2 is fixedly attached to the diaphragm 9 on the surface opposite to the first transducer 1. The central portion of the diaphragm 9 is fixedly attached to the base 10. The second transducer 2 is mounted near the mounting portion of the diaphragm 9 on the base 10, and the electrodes 5, 6 and 7, 8 of the first and second transducers 1 and 2 have opposite polarities with respect to the diaphragm 9. Is installed. In the first transducer 1, the electrodes 5a and 5b forming the sensor portion and facing each other in the intersecting direction, and the electrode 7 of the second transducer 2 having a polarity opposite to those of the electrodes 5a and 5b are connected to each other by the lead wire 11 as shown in FIG. ) Is connected to the impedance conversion circuit 12, and the impedance conversion circuit 12 is connected to the filter amplifier 13. Electrodes that face each other in the cross direction in the first transducer 1 and serve as an actuator section
An oscillator 14 is connected to 5c and 5d by a lead wire 15,
The output voltage is applied between the electrodes 5c and 5d, which are the actuator portion of the first transducer 1, and the base 10.
Base 10 is the ground. Then, when the base 10 detects an object to be detected, for example, knocking of the engine, it is fixed to the engine.
次に上記実施例の動作について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described.
振動加速度はベース10を介して振動板９へ伝達され、た
わみを生じる。この振動板９のたわみに伴い第１のトラ
ンスデューサ１が径方向で圧縮、若しくは伸張方向にた
わみ、第２のトランスデューサ２が径方向で伸張、若し
くは圧縮方向にたわみ、加速度に比例した電荷が発生す
る。この発生電荷はセンサ部の電極5a,5bおよび電極８
よりインピーダンス変換回路12へ送られ、このインピー
ダンス変換回路12で電圧に変換され、フィルタ・アンプ
13で最適な周波数特性、出力レベルに変換され、出力16
が得られる。The vibration acceleration is transmitted to the diaphragm 9 via the base 10 and causes a deflection. Due to the deflection of the diaphragm 9, the first transducer 1 flexes in the radial direction in the compression or expansion direction, and the second transducer 2 extends in the radial direction or flexes in the compression direction, and an electric charge proportional to the acceleration is generated. . This generated charge is applied to the electrodes 5a and 5b and the electrode 8 of the sensor section.
It is sent to the impedance conversion circuit 12 and converted into a voltage by this impedance conversion circuit 12, and the
Converted to optimal frequency characteristics and output level at 13, output 16
Is obtained.
一方、加速度センサの故障をチェックするため、発振器
14より、例えば200HZの正弦波を出力すると、第１のト
ランスデューサ１のアクチュエータ部の電極5c,5dが圧
電ブザーとして働き、発振器14の出力電圧に比例したた
わみを生じる。このたわみは上記のように振動板９を介
して第２のトランスデューサ２をたわませる。これに伴
い第１と第２のトランスデューサ１と２の電極5a,5bと
８からの出力はプラスされ、しかも、上記のように第２
のトランスデューサ２は振動板９のベース10に対する取
り付け部の近傍、すなわち、ひずみの大きい箇所に取り
付けられているので、発生電圧も大きくなり、大きな出
力16が得られる。また、焦電性の等しい第２のトランス
デューサ２を振動板９に対し、第１のトランスデューサ
１と逆極性になるように取り付けて逆極性に結線してい
るので、第１と第２のトランスデューサ１と２が焦電性
を相殺するように働き、焦電性を大幅に低減することが
できる。On the other hand, to check the failure of the acceleration sensor,
Than 14, for example, outputs a sine wave of 200H Z, the first actuator portion of the electrode 5c of the transducer 1, 5d acts as a piezoelectric buzzer, deflection occurs in proportion to the output voltage of the oscillator 14. This flexure causes the second transducer 2 to flex through the diaphragm 9 as described above. Along with this, the outputs from the electrodes 5a, 5b and 8 of the first and second transducers 1 and 2 are positively added, and as described above, the second
Since the transducer 2 is attached in the vicinity of the portion where the diaphragm 9 is attached to the base 10, that is, in a portion where the strain is large, the generated voltage is also large and a large output 16 is obtained. Further, since the second transducer 2 having the same pyroelectricity is attached to the diaphragm 9 so as to have the opposite polarity to the first transducer 1 and is connected to the opposite polarity, the first and second transducers 1 are connected. And 2 work to cancel the pyroelectricity, and the pyroelectricity can be significantly reduced.
このように、上記実施例によれば、故障のチェックの際
に大きな出力16を得ることができるので、チェックを簡
単に行なうことができる。また、焦電性を大幅に低減す
ることができるので、急激な温度変化により不要な電気
出力が発生するのを防止することができ、検出精度を向
上させることができる。As described above, according to the above-described embodiment, a large output 16 can be obtained when checking for a failure, so that the check can be performed easily. Further, since the pyroelectricity can be significantly reduced, it is possible to prevent an unnecessary electric output from being generated due to a rapid temperature change, and it is possible to improve the detection accuracy.
次に本発明の第２の実施例について説明する。第２図
（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施例における加速度
センサを示し、同図（ａ）は要部の平面図、同図（ｂ）
は要部の一部破断側面図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2 (a) and 2 (b) show an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view of a main part, and FIG. 2 (b).
FIG. 4 is a partially cutaway side view of a main part.
上記第１の実施例は、中心固定型であるが、本実施例は
周辺固定型であり、第２図（ａ），（ｂ）に示すように
第１のトランスデューサ１よりも大径のリング状の第２
のトランスデューサ２が振動板９のベース10に対する取
り付け部の近傍に取り付けられたものであり、その他の
構成は上記第１の実施例と同様である。The first embodiment is a center fixed type, but this embodiment is a peripheral fixed type, and as shown in FIGS. 2A and 2B, a ring having a diameter larger than that of the first transducer 1. Second of the shape
The transducer 2 is attached in the vicinity of the attachment portion of the diaphragm 9 to the base 10, and the other configurations are similar to those of the first embodiment.
本実施例においても、上記第１の実施例と同様に故障の
チェックの際に大きな出力を得ることができるので、チ
ェックを簡単に行なうことができる。また、焦電性を大
幅に低減することができるので、急激な温度変化により
不要な電気出力が発生するのを防止することができ、検
出精度を向上させることができる。In this embodiment as well, a large output can be obtained when checking for a failure, as in the first embodiment, so that the check can be performed easily. Further, since the pyroelectricity can be significantly reduced, it is possible to prevent an unnecessary electric output from being generated due to a rapid temperature change, and it is possible to improve the detection accuracy.
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、センサが正常か否か
をチェックするため、第１のトランスデューサをたわま
せると、振動板を介して第２のトランスデューサをたわ
ませることができるが、この第２のトランスデューサを
振動板のベースに対する取り付け部の近傍のひずみの大
きい箇所に取り付けているので、センサ出力を大幅に増
加することができ、したがって、チェックを簡単に行な
うことができる。また、第１のトランスデューサと焦電
性の等しい第２のトランスデューサを振動板に対し、第
１のトランスデューサと逆極性になるように取り付けて
逆極性に結線しているので、第１と第２のトランスデュ
ーサが焦電性を相殺するように働き、焦電性を大幅に低
減することができ、したがって、温度変化に影響されな
いセンサ出力を得ることができ、検出精度を向上させる
ことができる。As described above, according to the present invention, in order to check whether or not the sensor is normal, when the first transducer is bent, the second transducer can be bent through the diaphragm. However, since the second transducer is attached to the vibrating plate at a portion having a large strain in the vicinity of the attaching portion with respect to the base, the sensor output can be greatly increased, and therefore the check can be easily performed. . Further, since the second transducer having the same pyroelectricity as the first transducer is attached to the diaphragm so as to have the opposite polarity to the first transducer and connected to the opposite polarity, the first and second transducers are connected. The transducer acts to cancel the pyroelectricity, and the pyroelectricity can be significantly reduced. Therefore, it is possible to obtain the sensor output that is not affected by the temperature change and improve the detection accuracy.
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第１の実施例
における加速度センサを示し、同図（ａ）は要部の平面
図、同図（ｂ）は要部の一部破断側面図、同図（ｃ）は
回路部分の構成図、第２図（ａ），（ｂ）本発明の第２
の実施例における加速度センサを示し、同図（ａ）は要
部の平面図、同図（ｂ）は要部の一部破断側面図、第３
図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の加速度センサを示
し、同図（ａ）は要部の平面図、同図（ｂ）は要部の一
部破断側面図、同図（ｃ）は回路部分の構成図である。 １…第１のトランスデューサ、２…第２のトランスデュ
ーサ、3,4…圧電セラミックス、5,6,7,8…電極、９…振
動板、10…ベース、12…インピーダンス変換回路、13…
フィルタ・アンプ、14…発振器、16…出力。1 (a), (b), and (c) show an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a plan view of an essential part and FIG. 1 (b) is an essential part. Partially broken side view, FIG. 2 (c) is a configuration diagram of a circuit portion, FIG. 2 (a), (b) The second of the present invention
FIG. 3A is a plan view of a main part, FIG. 6B is a partially cutaway side view of the main part, and FIG.
(A), (b), (c) shows a conventional acceleration sensor, the same figure (a) is a plan view of the main part, the same figure (b) is a partially broken side view of the main part, c) is a configuration diagram of a circuit portion. 1 ... 1st transducer, 2 ... 2nd transducer, 3,4 ... Piezoelectric ceramics, 5,6,7,8 ... Electrode, 9 ... Diaphragm, 10 ... Base, 12 ... Impedance conversion circuit, 13 ...
Filter amplifier, 14 ... Oscillator, 16 ... Output.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−173970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−29212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270665（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−47275（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-63-173970 (JP, A) JP-A-63-29212 (JP, A) JP-A-62-24154 (JP, A) JP-A-61- 270665 (JP, A) Actually opened 63-47275 (JP, U)
Claims (1)
１のトランスデューザと、この第１のトランスデューサ
をベースに取り付ける金属製の振動板と、上記圧電セラ
ミックスと焦電性の等しい圧電セラミックスの両面に電
極を設け、上記振動板のベースに対する取り付け部の近
傍に上記振動板に対し、上記第１のトランスデューサと
逆極性になるように取り付けた第２のトランスデューサ
を備え、上記第１と第２のトランスデューサの電極を逆
極性に結線して出力を取り出すように構成したことを特
徴とする加速度センサ。1. A first transducer having electrodes on both sides of a piezoelectric ceramic, a metal diaphragm for mounting the first transducer on a base, and a piezoelectric ceramic having the same pyroelectricity as the piezoelectric ceramic. Electrodes are provided on both surfaces, and a second transducer is attached to the diaphragm in the vicinity of the attachment portion to the base of the diaphragm so as to have a polarity opposite to that of the first transducer. The acceleration sensor is characterized in that the electrodes of the transducer are connected in opposite polarities so as to extract the output.
Priority Applications (1)
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| JP63192516A JPH0715486B2 (en) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | Acceleration sensor |
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ID=16292585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP63192516A Expired - Fee Related JPH0715486B2 (en) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | Acceleration sensor |
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1988
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