JPH07260819A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH07260819A JPH07260819A JP5008594A JP5008594A JPH07260819A JP H07260819 A JPH07260819 A JP H07260819A JP 5008594 A JP5008594 A JP 5008594A JP 5008594 A JP5008594 A JP 5008594A JP H07260819 A JPH07260819 A JP H07260819A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensor
- parallel
- acceleration
- parallel circuit
- circuit
- 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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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低周波にて加速度を検出できる加速度センサ
を提供する。 【構成】 加速度センサは，積層型バイモルフからなる
加速度センサ素子１と，この加速度センサ素子１に並列
に接続された抵抗を有する並列回路２と，この並列回路
２に接続されたインピーダンス変換回路３とを備えてい
る。この加速度センサ素子１は，圧電セラミックシート
ａ１〜ａ１４と，電極層ｂ１〜ｂ１３とを，圧電セラミ
ックシートａ１及びａ１４が両端になるように交互に積
層して同時焼結して得られる。加速度センサ素子１の自
己静電容量と，並列回路２と，インピーダンス変換回路
３とによって，ハイパスフィルタを構成している。
を提供する。 【構成】 加速度センサは，積層型バイモルフからなる
加速度センサ素子１と，この加速度センサ素子１に並列
に接続された抵抗を有する並列回路２と，この並列回路
２に接続されたインピーダンス変換回路３とを備えてい
る。この加速度センサ素子１は，圧電セラミックシート
ａ１〜ａ１４と，電極層ｂ１〜ｂ１３とを，圧電セラミ
ックシートａ１及びａ１４が両端になるように交互に積
層して同時焼結して得られる。加速度センサ素子１の自
己静電容量と，並列回路２と，インピーダンス変換回路
３とによって，ハイパスフィルタを構成している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，カメラの手振れ検出，
自動車の操縦性改善のための揺れ検出，及びコンプレッ
サーの騒音対策のための振動検出等に用いられる加速度
センサに関する。
自動車の操縦性改善のための揺れ検出，及びコンプレッ
サーの騒音対策のための振動検出等に用いられる加速度
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，圧電セラミックスは，加速度α
に比例する力Ｆに応じて電圧Ｖ（電荷Ｑ）を発生するこ
とから，加速度センサに応用されてきた。この圧電セラ
ミックスを用いた加速度センサにおいて，これを数式で
表すと，次の数１式，数２式，数３式が成り立つ。
に比例する力Ｆに応じて電圧Ｖ（電荷Ｑ）を発生するこ
とから，加速度センサに応用されてきた。この圧電セラ
ミックスを用いた加速度センサにおいて，これを数式で
表すと，次の数１式，数２式，数３式が成り立つ。
【０００３】
【数１】
【数２】
【数３】 ここに，ｋ1 ，ｋ2 は比例定数，Ｃは自己静電容量であ
る。
る。
【０００４】図２は従来の圧電応用の加速度センサの一
例を示す図である。この加速度センサは，金属薄板５１
と，板厚を精密に研磨され，両端面に電極５４，５５が
形成され金属薄板５１に接着された圧電セラミック板５
２，５３からなり，板厚方向に振動すると前記電圧を発
生するバイモルフ素子５０と，このバイモルフ素子５０
に並列に接続された抵抗からなる並列回路２と，この並
列回路２に接続されたインピーダンス変換回路３によっ
て構成されている。今加速度が矢印５７の方向に，印加
されたとき，圧電セラミック板５２に加速度に比例した
電圧が発生し，この電圧がインピーダンス変換回路３で
変換され，出力端で加速度に比例した電圧として検出さ
れる。この回路構成は，ハイパスフィルタとして機能す
るため，検出可能な周波数は，低周波側にてカットオフ
周波数ｆ0 が限界となり，カットオフ周波数ｆ0 は次の
数４式で求められる。
例を示す図である。この加速度センサは，金属薄板５１
と，板厚を精密に研磨され，両端面に電極５４，５５が
形成され金属薄板５１に接着された圧電セラミック板５
２，５３からなり，板厚方向に振動すると前記電圧を発
生するバイモルフ素子５０と，このバイモルフ素子５０
に並列に接続された抵抗からなる並列回路２と，この並
列回路２に接続されたインピーダンス変換回路３によっ
て構成されている。今加速度が矢印５７の方向に，印加
されたとき，圧電セラミック板５２に加速度に比例した
電圧が発生し，この電圧がインピーダンス変換回路３で
変換され，出力端で加速度に比例した電圧として検出さ
れる。この回路構成は，ハイパスフィルタとして機能す
るため，検出可能な周波数は，低周波側にてカットオフ
周波数ｆ0 が限界となり，カットオフ周波数ｆ0 は次の
数４式で求められる。
【０００５】
【数４】 ここに，Ｒは抵抗２の抵抗値である。
【０００６】この従来の加速度センサの一例として，比
誘電率１８００，自由端長さ７ｍｍ，幅３ｍｍ，厚さ
０．１ｍｍの圧電板を用いてバイモルフ素子を制作した
場合，Ｃ＝６．７×１０-9Ｆとなり，Ｒ＝２２×１０6
Ωの抵抗を用いて並列回路を構成した場合，ｆ0 ＝１．
０８Ｈｚとなる。
誘電率１８００，自由端長さ７ｍｍ，幅３ｍｍ，厚さ
０．１ｍｍの圧電板を用いてバイモルフ素子を制作した
場合，Ｃ＝６．７×１０-9Ｆとなり，Ｒ＝２２×１０6
Ωの抵抗を用いて並列回路を構成した場合，ｆ0 ＝１．
０８Ｈｚとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】加速度センサの用途の
一例として，カメラの手振れ検出があげられる。かかる
用途に於いては，０．１Ｈｚの検出能が要求されてい
る。このため前述した従来のバイモルフ素子を用いた場
合，素子寸法について面積を１０倍にするか，圧電
板の厚みを１０分の１にするか，並列の抵抗の抵抗値
を１０倍にすることが考えられる。この解決方法につい
ては，いずれも問題があり，前記に関しては，カメラ
内部の開きスペースに限りがあり，センサ寸法ひいては
素子寸法を大きくできないこと，前記に関しては，
０．１ｍｍ以下に研磨された圧電板は非常に破損しやす
く，取扱が困難であること，及び前記に関しては，抵
抗素子１個についての抵抗値は２２×１０6 Ωが現実的
には上限であり，１０個を直列に接続して使用するには
スペースに無理を生じること等いずれも解決方法として
非現実的である。
一例として，カメラの手振れ検出があげられる。かかる
用途に於いては，０．１Ｈｚの検出能が要求されてい
る。このため前述した従来のバイモルフ素子を用いた場
合，素子寸法について面積を１０倍にするか，圧電
板の厚みを１０分の１にするか，並列の抵抗の抵抗値
を１０倍にすることが考えられる。この解決方法につい
ては，いずれも問題があり，前記に関しては，カメラ
内部の開きスペースに限りがあり，センサ寸法ひいては
素子寸法を大きくできないこと，前記に関しては，
０．１ｍｍ以下に研磨された圧電板は非常に破損しやす
く，取扱が困難であること，及び前記に関しては，抵
抗素子１個についての抵抗値は２２×１０6 Ωが現実的
には上限であり，１０個を直列に接続して使用するには
スペースに無理を生じること等いずれも解決方法として
非現実的である。
【０００８】そこで，本発明の技術的課題は，寸法を拡
大することなく，且つ制作困難なバイモルフ素子を用い
る事なく，また非現実的な高抵抗値の抵抗素子を用いる
ことなく，前記のような低周波数にて加速度を検出でき
る加速度センサを提供することにある。
大することなく，且つ制作困難なバイモルフ素子を用い
る事なく，また非現実的な高抵抗値の抵抗素子を用いる
ことなく，前記のような低周波数にて加速度を検出でき
る加速度センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，圧電バ
イモルフを有する加速度センサ素子と，前記加速度セン
サ素子に並列に接続された抵抗を有する並列回路と，前
記並列回路に接続されたインピーダンス変換回路とを具
備し，前記加速度センサ素子の自己静電容量と，前記並
列回路と，前記インピーダンス変換回路とによってハイ
パスフィルタを構成する加速度センサにおいて，前記圧
電バイモルフは，両端を電極層として，圧電セラミック
シートと電極層とを交互に積層し，同時焼結して得られ
る積層型セラミックスからなることを特徴とする加速度
センサが得られる。
イモルフを有する加速度センサ素子と，前記加速度セン
サ素子に並列に接続された抵抗を有する並列回路と，前
記並列回路に接続されたインピーダンス変換回路とを具
備し，前記加速度センサ素子の自己静電容量と，前記並
列回路と，前記インピーダンス変換回路とによってハイ
パスフィルタを構成する加速度センサにおいて，前記圧
電バイモルフは，両端を電極層として，圧電セラミック
シートと電極層とを交互に積層し，同時焼結して得られ
る積層型セラミックスからなることを特徴とする加速度
センサが得られる。
【００１０】
【作用】本発明による加速度センサに於いては，圧電バ
イモルフの電極層に挟まれた各圧電セラミックス層の静
電容量は並列に接続されるため，全体の静電容量は全層
の静電容量を加算した値となる。このＣ値の拡大によ
り，前記数４式からカットオフ周波数ｆ0 は小さな値と
なり，前記の低周波数にて加速度を検出することが可能
な加速度センサを得ることができる。
イモルフの電極層に挟まれた各圧電セラミックス層の静
電容量は並列に接続されるため，全体の静電容量は全層
の静電容量を加算した値となる。このＣ値の拡大によ
り，前記数４式からカットオフ周波数ｆ0 は小さな値と
なり，前記の低周波数にて加速度を検出することが可能
な加速度センサを得ることができる。
【００１１】
【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】図１は本発明の実施例による加速度センサ
の構成の概略を示す図である。図１に示すように，加速
度センサは，加速度センサ素子１と，この加速度センサ
素子１に並列に接続された抵抗からなる並列回路２と，
この並列回路２に接続されたインピーダンス変換回路３
とから構成されている。この加速度センサ素子１は，圧
電セラミックスシートａ１〜ａ１４と電極層ｂ１〜ｂ１
３が，圧電セラミックスシートａ１及びａ１４が両端と
なるように，交互に積層され，同時焼結して得られた積
層型バイモルフから形成されている。また，加速度セン
サ素子１の電極層ｂ１〜ｂ１３は上下一層おきに，即
ち，電極層ｂ１，ｂ３，ｂ５，…，ｂ１３が並列に接続
されて，並列回路２を経てインピーダンス変換回路３に
接続され，残る電極層ｂ２，ｂ４，…，ｂ１２も並列に
接続されて接地されている。
の構成の概略を示す図である。図１に示すように，加速
度センサは，加速度センサ素子１と，この加速度センサ
素子１に並列に接続された抵抗からなる並列回路２と，
この並列回路２に接続されたインピーダンス変換回路３
とから構成されている。この加速度センサ素子１は，圧
電セラミックスシートａ１〜ａ１４と電極層ｂ１〜ｂ１
３が，圧電セラミックスシートａ１及びａ１４が両端と
なるように，交互に積層され，同時焼結して得られた積
層型バイモルフから形成されている。また，加速度セン
サ素子１の電極層ｂ１〜ｂ１３は上下一層おきに，即
ち，電極層ｂ１，ｂ３，ｂ５，…，ｂ１３が並列に接続
されて，並列回路２を経てインピーダンス変換回路３に
接続され，残る電極層ｂ２，ｂ４，…，ｂ１２も並列に
接続されて接地されている。
【００１３】このような構成の加速度センサに，矢印６
方向に加速度を印加すると，圧電セラミックスシートａ
２〜ａ７に加速度に比例した電圧が発生し，この電圧が
インピーダンス変換回路３でインピーダンス変換され，
出力端で，加速度の大きさに比例した電圧Ｖとして検出
される。
方向に加速度を印加すると，圧電セラミックスシートａ
２〜ａ７に加速度に比例した電圧が発生し，この電圧が
インピーダンス変換回路３でインピーダンス変換され，
出力端で，加速度の大きさに比例した電圧Ｖとして検出
される。
【００１４】次に，本発明の実施例に係る加速度センサ
の製造の具体例を示す。比誘電率１８００の材料を用い
て厚さ２４μｍの圧電セラミックシートａ１〜ａ１４を
作製し，この圧電セラミックシートａ１〜ａ１４と電極
層ｂ１〜ｂ１３とを交互に１４層積層し，同時焼結して
自由端長さ５ｍｍ，幅３ｍｍの積層型バイモルフからな
る加速度センサ素子１を作製した。この加速度センサ素
子１（自己静電容量Ｃ＝１１９×１０-9Ｆ）および２０
×１０6 Ωの抵抗からなる並列回路２およびオペアンプ
を用いたインピーダンス変換回路３により加速度センサ
を構成した結果，ハイパフィルタのカットオフ周波数
０．０７Ｈｚと，前記要求である０．１Ｈｚ以下を満足
する加速度センサを得ることができた。
の製造の具体例を示す。比誘電率１８００の材料を用い
て厚さ２４μｍの圧電セラミックシートａ１〜ａ１４を
作製し，この圧電セラミックシートａ１〜ａ１４と電極
層ｂ１〜ｂ１３とを交互に１４層積層し，同時焼結して
自由端長さ５ｍｍ，幅３ｍｍの積層型バイモルフからな
る加速度センサ素子１を作製した。この加速度センサ素
子１（自己静電容量Ｃ＝１１９×１０-9Ｆ）および２０
×１０6 Ωの抵抗からなる並列回路２およびオペアンプ
を用いたインピーダンス変換回路３により加速度センサ
を構成した結果，ハイパフィルタのカットオフ周波数
０．０７Ｈｚと，前記要求である０．１Ｈｚ以下を満足
する加速度センサを得ることができた。
【００１５】なお，前述した本発明の実施例において
は，積層数を１４層のものを用いたが，これに限らず，
本発明に於いては，積層数については，必要に応じて任
意の偶数層を用いることができる。更に，本発明の実施
例においては，圧電セラミックシートを厚さ２４μｍの
ものを用いたが，これに限定されずに厚さ１０μｍを有
するもの困難なく製作することができ，本発明の実施例
で示したものよりもさらに低い周波数の加速度を検出す
る加速度センサを製作することもできる。
は，積層数を１４層のものを用いたが，これに限らず，
本発明に於いては，積層数については，必要に応じて任
意の偶数層を用いることができる。更に，本発明の実施
例においては，圧電セラミックシートを厚さ２４μｍの
ものを用いたが，これに限定されずに厚さ１０μｍを有
するもの困難なく製作することができ，本発明の実施例
で示したものよりもさらに低い周波数の加速度を検出す
る加速度センサを製作することもできる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように，本発明によれば，比
較的容易に，従来の加速度センサに比し低い周波数にて
加速度が検出できる，すなわち周波数感度の高い加速度
センサを得ることができる。
較的容易に，従来の加速度センサに比し低い周波数にて
加速度が検出できる，すなわち周波数感度の高い加速度
センサを得ることができる。
【図１】本発明の実施例に係る加速度センサの構成の概
略を示す図である。
略を示す図である。
【図２】従来例に係る加速度センサの概略図である。
１ 加速度センサ素子 ２ 並列回路（抵抗） ３ インピーダンス変換回路 ５０ バイモルフ素子 ５１ 金属薄板 ５２，５３ 圧電セラミックス板 ５４，５５ 電極 ａ１〜ａ１４ 圧電セラミックスシート ｂ１〜ｂ１３ 電極層
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電バイモルフを有する加速度センサ素
子と，前記加速度センサ素子に並列に接続された抵抗を
有する並列回路と，前記並列回路に接続されたインピー
ダンス変換回路とを具備し，前記加速度センサ素子の自
己静電容量と，前記並列回路と，前記インピーダンス変
換回路とによってハイパスフィルタを構成する加速度セ
ンサにおいて， 前記圧電バイモルフは，両端を電極層として，圧電セラ
ミックシートと電極層とを交互に積層し，同時焼結して
得られる積層型セラミックスからな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 |
|---|---|---|---|
| JP5008594A JPH07260819A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5008594A JPH07260819A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260819A true JPH07260819A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12849196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5008594A Pending JPH07260819A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07260819A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6098460A (en) * | 1995-10-09 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor and shock detecting device using the same |
| US6744181B1 (en) | 1996-08-13 | 2004-06-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Acceleration sensor |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP5008594A patent/JPH07260819A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6098460A (en) * | 1995-10-09 | 2000-08-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor and shock detecting device using the same |
| US6615465B2 (en) | 1995-10-09 | 2003-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing an acceleration sensor |
| US6744181B1 (en) | 1996-08-13 | 2004-06-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Acceleration sensor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020904 |