JPH08105912A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH08105912A JPH08105912A JP6266366A JP26636694A JPH08105912A JP H08105912 A JPH08105912 A JP H08105912A JP 6266366 A JP6266366 A JP 6266366A JP 26636694 A JP26636694 A JP 26636694A JP H08105912 A JPH08105912 A JP H08105912A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/097—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by vibratory elements
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P1/00—Details of instruments
- G01P1/006—Details of instruments used for thermal compensation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 雰囲気温度の変化による出力信号を除去し、
加速度に対応した信号のみを得ることができる加速度セ
ンサを得る。 【構成】 加速度センサ１０は、振動体１４と対向する
圧電素子２２ａ，２２ｂおよび２２ｃ，２２ｄとからな
る振動子１２を含む。振動体１４は、温度変化に対して
一様に変形するように形成される。振動体１４の一端
に、重り２０を形成する。圧電素子２２ａ，２２ｂは外
側から内側に向かって分極し、圧電素子２２ｃ，２２ｄ
は逆方向に分極している。圧電素子２２ａ〜２２ｄと振
動体１４との間に発振回路３２を接続し、圧電素子２２
ａ〜２２ｄに同じ駆動信号を与える。圧電素子２２ａ，
２２ｂを第１の差動回路３４に接続し、圧電素子２２
ｃ，２２ｄを第２の差動回路３６に接続する。さらに、
第１および第２の差動回路３４，３６を第３の差動回路
３８に接続する。
加速度に対応した信号のみを得ることができる加速度セ
ンサを得る。 【構成】 加速度センサ１０は、振動体１４と対向する
圧電素子２２ａ，２２ｂおよび２２ｃ，２２ｄとからな
る振動子１２を含む。振動体１４は、温度変化に対して
一様に変形するように形成される。振動体１４の一端
に、重り２０を形成する。圧電素子２２ａ，２２ｂは外
側から内側に向かって分極し、圧電素子２２ｃ，２２ｄ
は逆方向に分極している。圧電素子２２ａ〜２２ｄと振
動体１４との間に発振回路３２を接続し、圧電素子２２
ａ〜２２ｄに同じ駆動信号を与える。圧電素子２２ａ，
２２ｂを第１の差動回路３４に接続し、圧電素子２２
ｃ，２２ｄを第２の差動回路３６に接続する。さらに、
第１および第２の差動回路３４，３６を第３の差動回路
３８に接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は加速度センサに関し、
特にたとえば、振動体の長さ振動を利用した加速度セン
サに関する。
特にたとえば、振動体の長さ振動を利用した加速度セン
サに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の加速度センサの一例を示す
図解図である。加速度センサ１は、板状の振動体２を含
む。振動体２の両面には、圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃお
よび３ｄが形成される。圧電素子３ａおよび３ｂは、振
動体２を挟んで互いに対向するように形成される。ま
た、圧電素子３ｃおよび３ｄは、振動体２を挟んで互い
に対向するように形成される。圧電素子３ａ，３ｂおよ
び圧電素子３ｃ，３ｄは、振動体２の長手方向に並んで
形成される。圧電素子３ａ，３ｂは外側から内側に向か
って分極され、圧電素子３ｃ，３ｄは内側から外側に向
かって分極される。また、振動体２の一端には、重り４
が取り付けられる。
図解図である。加速度センサ１は、板状の振動体２を含
む。振動体２の両面には、圧電素子３ａ，３ｂ，３ｃお
よび３ｄが形成される。圧電素子３ａおよび３ｂは、振
動体２を挟んで互いに対向するように形成される。ま
た、圧電素子３ｃおよび３ｄは、振動体２を挟んで互い
に対向するように形成される。圧電素子３ａ，３ｂおよ
び圧電素子３ｃ，３ｄは、振動体２の長手方向に並んで
形成される。圧電素子３ａ，３ｂは外側から内側に向か
って分極され、圧電素子３ｃ，３ｄは内側から外側に向
かって分極される。また、振動体２の一端には、重り４
が取り付けられる。
【０００３】圧電素子３ａ〜３ｄと振動体２との間に
は、振動体２を振動させるための発振回路５が接続され
る。そして、発振回路５から圧電素子３ａ〜３ｄに、同
位相で同レベルの駆動信号が与えられる。圧電素子３
ａ，３ｂと圧電素子３ｃ，３ｄとは互いに逆方向に分極
されているため、振動体２はその中央部の両側で伸びと
縮みとが逆となるような長さ振動をする。したがって、
振動体２の両側部分の変位が吸収され、振動体２の全長
は変化しない状態で振動体２が長さ振動する。
は、振動体２を振動させるための発振回路５が接続され
る。そして、発振回路５から圧電素子３ａ〜３ｄに、同
位相で同レベルの駆動信号が与えられる。圧電素子３
ａ，３ｂと圧電素子３ｃ，３ｄとは互いに逆方向に分極
されているため、振動体２はその中央部の両側で伸びと
縮みとが逆となるような長さ振動をする。したがって、
振動体２の両側部分の変位が吸収され、振動体２の全長
は変化しない状態で振動体２が長さ振動する。
【０００４】さらに、対向する圧電素子３ａ，３ｂが、
差動回路６に接続される。差動回路６では、圧電素子３
ａ，３ｂの出力信号の差が検出される。加速度センサ１
に加速度が加わっていないとき、圧電素子３ａ，３ｂの
出力信号は同じであり、差動回路６からは信号が出力さ
れない。加速度センサ１に加速度が加わると、振動体２
は湾曲し、圧電素子３ａ，３ｂの出力信号に差が生じ
る。したがって、差動回路６から信号が出力され、その
信号を測定することによって、加速度を検出することが
できる。
差動回路６に接続される。差動回路６では、圧電素子３
ａ，３ｂの出力信号の差が検出される。加速度センサ１
に加速度が加わっていないとき、圧電素子３ａ，３ｂの
出力信号は同じであり、差動回路６からは信号が出力さ
れない。加速度センサ１に加速度が加わると、振動体２
は湾曲し、圧電素子３ａ，３ｂの出力信号に差が生じ
る。したがって、差動回路６から信号が出力され、その
信号を測定することによって、加速度を検出することが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、雰囲気
温度が変化すると、振動体の伸縮などにより、振動体が
変形する場合がある。このような振動体の変形により、
圧電素子の出力信号が変化し、差動回路から信号が出力
される。このような場合、加速度が加わっていないにも
かかわらず、加速度が加わっていると誤検知してしま
う。このような雰囲気温度の変化による出力信号は、加
速度による出力信号と区別することができなかった。
温度が変化すると、振動体の伸縮などにより、振動体が
変形する場合がある。このような振動体の変形により、
圧電素子の出力信号が変化し、差動回路から信号が出力
される。このような場合、加速度が加わっていないにも
かかわらず、加速度が加わっていると誤検知してしま
う。このような雰囲気温度の変化による出力信号は、加
速度による出力信号と区別することができなかった。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、雰
囲気温度の変化による出力信号を除去し、加速度に対応
した信号のみを得ることができる加速度センサを提供す
ることである。
囲気温度の変化による出力信号を除去し、加速度に対応
した信号のみを得ることができる加速度センサを提供す
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、板状の振動
体と、振動体を挟んで複数箇所で対向するように形成さ
れる圧電素子と、振動体がその長さ方向の中央部の両側
で伸びと縮みとが逆となるような長さ振動をするように
圧電素子に駆動信号を与えるための発振回路と、対向す
る１対の圧電素子の出力信号の差をとるための第１の差
動回路と、対向する別の１対の圧電素子の出力信号の差
をとるための第２の差動回路と、第１の差動回路の出力
信号と第２の差動回路の出力信号との差をとるための第
３の差動回路とを含み、振動体は温度変化によって一様
に変形するように形成された、加速度センサである。温
度変化によって、振動体を一様に変形させるために、た
とえば、振動体を熱膨張係数の異なる２つの材料を貼り
合わせることによって形成することができる。さらに、
振動体の一端に重りを形成してもよい。また、振動体が
その長さ方向の中央部の両側で伸びと縮みとが逆となる
ように振動するように、たとえば、対向する圧電素子を
２対形成し、１対の圧電素子を外側から内側に向かって
分極し、別の１対の圧電素子を内側から外側に向かって
分極することができる。
体と、振動体を挟んで複数箇所で対向するように形成さ
れる圧電素子と、振動体がその長さ方向の中央部の両側
で伸びと縮みとが逆となるような長さ振動をするように
圧電素子に駆動信号を与えるための発振回路と、対向す
る１対の圧電素子の出力信号の差をとるための第１の差
動回路と、対向する別の１対の圧電素子の出力信号の差
をとるための第２の差動回路と、第１の差動回路の出力
信号と第２の差動回路の出力信号との差をとるための第
３の差動回路とを含み、振動体は温度変化によって一様
に変形するように形成された、加速度センサである。温
度変化によって、振動体を一様に変形させるために、た
とえば、振動体を熱膨張係数の異なる２つの材料を貼り
合わせることによって形成することができる。さらに、
振動体の一端に重りを形成してもよい。また、振動体が
その長さ方向の中央部の両側で伸びと縮みとが逆となる
ように振動するように、たとえば、対向する圧電素子を
２対形成し、１対の圧電素子を外側から内側に向かって
分極し、別の１対の圧電素子を内側から外側に向かって
分極することができる。
【０００８】
【作用】雰囲気温度の変化によって振動体が一様に変形
すれば、１対の圧電素子の出力信号の差と別の１対の圧
電素子の出力信号の差は等しくなる。したがって、第１
の差動回路の出力信号と第２の差動回路の出力信号の差
は０となり、第３の差動回路からは温度変化に伴う信号
は出力されない。熱膨張係数の異なる２つの材料を貼り
合わせて振動体を形成すれば、いわゆるバイメタルと同
じ作用によって、雰囲気温度の変化に対して一様な曲率
で変形する。振動体の一端に重りを形成すれば、重りに
加速度が加わり、振動体は重りと反対側で大きく変形
し、第１の差動回路および第２の差動回路から異なる信
号が出力される。したがって、第３の差動回路から、加
速度に対応した信号が得られる。２対の圧電素子を形成
し、１対の圧電素子を外側から内側に向かって分極し、
別の１対の圧電素子を内側から外側に向かって分極すれ
ば、同位相で同レベルの駆動信号を与えることによっ
て、２対の圧電素子が逆の振動を行う。それによって、
振動体は、その中央部の両側で伸びと縮みとが逆となる
長さ振動をする。
すれば、１対の圧電素子の出力信号の差と別の１対の圧
電素子の出力信号の差は等しくなる。したがって、第１
の差動回路の出力信号と第２の差動回路の出力信号の差
は０となり、第３の差動回路からは温度変化に伴う信号
は出力されない。熱膨張係数の異なる２つの材料を貼り
合わせて振動体を形成すれば、いわゆるバイメタルと同
じ作用によって、雰囲気温度の変化に対して一様な曲率
で変形する。振動体の一端に重りを形成すれば、重りに
加速度が加わり、振動体は重りと反対側で大きく変形
し、第１の差動回路および第２の差動回路から異なる信
号が出力される。したがって、第３の差動回路から、加
速度に対応した信号が得られる。２対の圧電素子を形成
し、１対の圧電素子を外側から内側に向かって分極し、
別の１対の圧電素子を内側から外側に向かって分極すれ
ば、同位相で同レベルの駆動信号を与えることによっ
て、２対の圧電素子が逆の振動を行う。それによって、
振動体は、その中央部の両側で伸びと縮みとが逆となる
長さ振動をする。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、雰囲気温度の変化に
よって出力される信号を相殺することができる。そのた
め、雰囲気温度の変化による加速度の誤検知を防止する
ことができる。さらに、振動体をその中央部の両側で伸
びと縮みとが逆となるように振動させれば、振動体の全
長が変わらず、振動体を安定して支持することができ
る。そのため、振動漏れなどを防ぐことができ、感度の
よい加速度センサを得ることができる。
よって出力される信号を相殺することができる。そのた
め、雰囲気温度の変化による加速度の誤検知を防止する
ことができる。さらに、振動体をその中央部の両側で伸
びと縮みとが逆となるように振動させれば、振動体の全
長が変わらず、振動体を安定して支持することができ
る。そのため、振動漏れなどを防ぐことができ、感度の
よい加速度センサを得ることができる。
【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
る。加速度センサ１０は、振動子１２を含む。振動子１
２は、板状の振動体１４を含む。振動体１４は、図２に
示すように、たとえば熱膨張係数の異なる２つの板材１
６，１８を貼り合わせることによって形成される。振動
体１４の一端には、重り２０が形成される。そして、振
動体１４の他端が支持される。
る。加速度センサ１０は、振動子１２を含む。振動子１
２は、板状の振動体１４を含む。振動体１４は、図２に
示すように、たとえば熱膨張係数の異なる２つの板材１
６，１８を貼り合わせることによって形成される。振動
体１４の一端には、重り２０が形成される。そして、振
動体１４の他端が支持される。
【００１２】振動体１４の長手方向の中央部の両側に
は、圧電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄが形
成される。圧電素子２２ａ，２２ｂは振動体１４を挟ん
で対向するように形成され、別の圧電素子２２ｃ，２２
ｄも振動体１４を挟んで対向するように形成される。圧
電素子２２ａは、たとえば圧電セラミックなどで形成さ
れた圧電板２４ａを含む。圧電板２４ａの両面には、電
極２６ａおよび２８ａが形成される。そして、一方の電
極２８ａが振動体１４に接着される。同様に、圧電素子
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは圧電板２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄを含み、その両面に電極２６ｂ，２８ｂ、電極２６
ｃ，２８ｃおよび電極２６ｄ，２８ｄが形成される。そ
して、一方の電極２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが、振動体１
４に接着される。対向する１対の圧電素子２２ａ，２２
ｂにおいては、圧電板２４ａ，２４ｂが外側から内側に
向かって分極される。また、対向する別の１対の圧電素
子２２ｃ，２２ｄにおいては、圧電板２４ｃ，２４ｄが
内側から外側に向かって分極される。
は、圧電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄが形
成される。圧電素子２２ａ，２２ｂは振動体１４を挟ん
で対向するように形成され、別の圧電素子２２ｃ，２２
ｄも振動体１４を挟んで対向するように形成される。圧
電素子２２ａは、たとえば圧電セラミックなどで形成さ
れた圧電板２４ａを含む。圧電板２４ａの両面には、電
極２６ａおよび２８ａが形成される。そして、一方の電
極２８ａが振動体１４に接着される。同様に、圧電素子
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは圧電板２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄを含み、その両面に電極２６ｂ，２８ｂ、電極２６
ｃ，２８ｃおよび電極２６ｄ，２８ｄが形成される。そ
して、一方の電極２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが、振動体１
４に接着される。対向する１対の圧電素子２２ａ，２２
ｂにおいては、圧電板２４ａ，２４ｂが外側から内側に
向かって分極される。また、対向する別の１対の圧電素
子２２ｃ，２２ｄにおいては、圧電板２４ｃ，２４ｄが
内側から外側に向かって分極される。
【００１３】圧電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ
には、それぞれ抵抗３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび３０
ｄが接続される。これらの抵抗３０ａ〜３０ｄと振動体
１４との間には、発振回路３２が接続される。発振回路
３２は、たとえば増幅回路と位相補正回路とで構成され
る。この発振回路３２の出力信号が、圧電素子２２ａ〜
２２ｄの電極２６ａ〜２６ｄに与えられる。そして、電
極２８ａ〜２８ｄから得られる信号が、振動体１４を介
して発振回路３２にフィードバックされる。それによっ
て、振動子１２は自励振駆動により長さ方向に振動す
る。
には、それぞれ抵抗３０ａ，３０ｂ，３０ｃおよび３０
ｄが接続される。これらの抵抗３０ａ〜３０ｄと振動体
１４との間には、発振回路３２が接続される。発振回路
３２は、たとえば増幅回路と位相補正回路とで構成され
る。この発振回路３２の出力信号が、圧電素子２２ａ〜
２２ｄの電極２６ａ〜２６ｄに与えられる。そして、電
極２８ａ〜２８ｄから得られる信号が、振動体１４を介
して発振回路３２にフィードバックされる。それによっ
て、振動子１２は自励振駆動により長さ方向に振動す
る。
【００１４】この実施例では、圧電素子２２ａ，２２ｂ
の圧電板２４ａ，２４ｂが外側から内側に向かって分極
され、圧電素子２２ｃ，２２ｄの圧電板２４ｃ，２４ｄ
が内側から外側に向かって分極されている。したがっ
て、これらの圧電素子２２ａ〜２２ｄに同じ信号を入力
すると、圧電素子２２ａ，２２ｂと圧電素子２２ｃ，２
２ｄは、逆方向の振動をする。そのため、振動体１４
は、その中央部の両側で伸びと縮みとが逆となるように
振動する。しかも、圧電素子２２ａ，２２ｂは対向し、
圧電素子２２ｃ，２２ｄも対向しているため、図２の実
線の矢印に示すように、振動体１４の一方側が伸びると
き他方側は収縮する。逆に、図２の一点鎖線の矢印に示
すように、振動体１４の一方側が収縮するとき他方側が
伸びる。このような振動をすることにより、振動体１４
の全長は変わらずに、振動体１４を長さ振動させること
ができる。このような振動により、振動体１４に慣性が
与えられる。また、加速度が加わったことにより振動体
１４が湾曲した際には、振動体１４の表裏の共振周波数
が異なり、入力信号と位相差を有した出力信号が得られ
る。
の圧電板２４ａ，２４ｂが外側から内側に向かって分極
され、圧電素子２２ｃ，２２ｄの圧電板２４ｃ，２４ｄ
が内側から外側に向かって分極されている。したがっ
て、これらの圧電素子２２ａ〜２２ｄに同じ信号を入力
すると、圧電素子２２ａ，２２ｂと圧電素子２２ｃ，２
２ｄは、逆方向の振動をする。そのため、振動体１４
は、その中央部の両側で伸びと縮みとが逆となるように
振動する。しかも、圧電素子２２ａ，２２ｂは対向し、
圧電素子２２ｃ，２２ｄも対向しているため、図２の実
線の矢印に示すように、振動体１４の一方側が伸びると
き他方側は収縮する。逆に、図２の一点鎖線の矢印に示
すように、振動体１４の一方側が収縮するとき他方側が
伸びる。このような振動をすることにより、振動体１４
の全長は変わらずに、振動体１４を長さ振動させること
ができる。このような振動により、振動体１４に慣性が
与えられる。また、加速度が加わったことにより振動体
１４が湾曲した際には、振動体１４の表裏の共振周波数
が異なり、入力信号と位相差を有した出力信号が得られ
る。
【００１５】対向する圧電素子２２ａ，２２ｂは、第１
の差動回路３４の入力端に接続される。また、別の対向
する圧電素子２２ｃ，２２ｄは、第２の差動回路３６に
接続される。さらに、２つの差動回路３４，３６の出力
端は、第３の差動回路３８の入力端に接続される。この
加速度センサ１０では、振動体１４の振動によって圧電
素子２２ａ，２２ｂに発生する信号の位相差が、第１の
差動回路３４で検出される。また、振動体１４の振動に
よって圧電素子２２ｃ，２２ｄに発生する信号の位相差
が、第２の差動回路３６で検出される。さらに、第１の
差動回路３４および第２の差動回路３６の出力信号の位
相差が、第３の差動回路３８で検出される。
の差動回路３４の入力端に接続される。また、別の対向
する圧電素子２２ｃ，２２ｄは、第２の差動回路３６に
接続される。さらに、２つの差動回路３４，３６の出力
端は、第３の差動回路３８の入力端に接続される。この
加速度センサ１０では、振動体１４の振動によって圧電
素子２２ａ，２２ｂに発生する信号の位相差が、第１の
差動回路３４で検出される。また、振動体１４の振動に
よって圧電素子２２ｃ，２２ｄに発生する信号の位相差
が、第２の差動回路３６で検出される。さらに、第１の
差動回路３４および第２の差動回路３６の出力信号の位
相差が、第３の差動回路３８で検出される。
【００１６】加速度センサ１０に加速度が加わっていな
いとき、圧電素子２２ａ，２２ｂに発生する信号は同じ
であり、第１の差動回路３４からは信号が出力されな
い。また、圧電素子２２ｃ，２２ｄに発生する信号は同
じであり、第２の差動回路３６からは信号が出力されな
い。そのため、第３の差動回路３８からも信号が出力さ
れず、加速度が加わっていないことがわかる。
いとき、圧電素子２２ａ，２２ｂに発生する信号は同じ
であり、第１の差動回路３４からは信号が出力されな
い。また、圧電素子２２ｃ，２２ｄに発生する信号は同
じであり、第２の差動回路３６からは信号が出力されな
い。そのため、第３の差動回路３８からも信号が出力さ
れず、加速度が加わっていないことがわかる。
【００１７】加速度センサ１０に加速度が加わると、振
動体１４および重り２０に力が働き、振動体１４が湾曲
する。そのため、湾曲した振動体１４の外側の圧電素子
と内側の圧電素子とで、発生する信号の位相に差が生じ
る。したがって、第１の差動回路３４および第２の差動
回路３６から信号が出力され、第３の差動回路３８から
も信号が出力される。この第３の差動回路３８の出力信
号は加速度に対応しているため、第３の出力信号を測定
することにより加速度を検出することができる。なお、
圧電素子２２ａ〜２２ｄに与えられる駆動信号は同じで
あるため、駆動信号成分は第１の差動回路３４および第
２の差動回路３６で相殺される。したがって、加速度の
有無にかかわらず、駆動信号成分は、第３の差動回路３
８から出力されない。
動体１４および重り２０に力が働き、振動体１４が湾曲
する。そのため、湾曲した振動体１４の外側の圧電素子
と内側の圧電素子とで、発生する信号の位相に差が生じ
る。したがって、第１の差動回路３４および第２の差動
回路３６から信号が出力され、第３の差動回路３８から
も信号が出力される。この第３の差動回路３８の出力信
号は加速度に対応しているため、第３の出力信号を測定
することにより加速度を検出することができる。なお、
圧電素子２２ａ〜２２ｄに与えられる駆動信号は同じで
あるため、駆動信号成分は第１の差動回路３４および第
２の差動回路３６で相殺される。したがって、加速度の
有無にかかわらず、駆動信号成分は、第３の差動回路３
８から出力されない。
【００１８】加速度センサ１０に加速度が加わっていな
いとき、振動体１４は湾曲していない。しかしながら、
熱膨張係数の異なる２つの板材１６，１８を貼り合わせ
ることによって振動体１４が形成されているため、雰囲
気温度が変化すると、バイメタルと同様に、図３に示す
ように一定の曲率で湾曲する。振動体１４は一定の曲率
で湾曲するため、湾曲の外側の圧電素子２２ａおよび２
２ｃに発生する信号の位相は等しくなる。同様に、湾曲
の内側の圧電素子２２ｂおよび２２ｄに発生する信号の
位相も等しくなる。したがって、第１の差動回路３４の
出力信号および第２の差動回路３６の出力信号は等しく
なる。そのため、第３の差動回路３８では、第１の差動
回路３４の出力信号と第２の差動回路３６の出力信号と
が相殺される。したがって、第３の差動回路３８からは
信号が出力されず、雰囲気温度が変化しても、加速度に
対応した信号と誤検知することがない。
いとき、振動体１４は湾曲していない。しかしながら、
熱膨張係数の異なる２つの板材１６，１８を貼り合わせ
ることによって振動体１４が形成されているため、雰囲
気温度が変化すると、バイメタルと同様に、図３に示す
ように一定の曲率で湾曲する。振動体１４は一定の曲率
で湾曲するため、湾曲の外側の圧電素子２２ａおよび２
２ｃに発生する信号の位相は等しくなる。同様に、湾曲
の内側の圧電素子２２ｂおよび２２ｄに発生する信号の
位相も等しくなる。したがって、第１の差動回路３４の
出力信号および第２の差動回路３６の出力信号は等しく
なる。そのため、第３の差動回路３８では、第１の差動
回路３４の出力信号と第２の差動回路３６の出力信号と
が相殺される。したがって、第３の差動回路３８からは
信号が出力されず、雰囲気温度が変化しても、加速度に
対応した信号と誤検知することがない。
【００１９】振動体１４の一端に重り２０が取り付けら
れ、他端が支持されているため、加速度センサ１０に加
速度が加わると、図４に示すように、支持側の振動体１
４部分が大きく湾曲し、重り２０側の振動体１４部分の
湾曲は小さい。そのため、湾曲の外側の圧電素子２２
ａ，２２ｃの出力信号は異なる位相を有し、湾曲の内側
の圧電素子２２ｂ，２２ｄの出力信号も異なる位相を有
する。そのため、第１の差動回路３４の出力信号および
第２の差動回路３６の出力信号は異なる位相を有し、第
３の差動回路３８から加速度に対応した信号が得られ
る。
れ、他端が支持されているため、加速度センサ１０に加
速度が加わると、図４に示すように、支持側の振動体１
４部分が大きく湾曲し、重り２０側の振動体１４部分の
湾曲は小さい。そのため、湾曲の外側の圧電素子２２
ａ，２２ｃの出力信号は異なる位相を有し、湾曲の内側
の圧電素子２２ｂ，２２ｄの出力信号も異なる位相を有
する。そのため、第１の差動回路３４の出力信号および
第２の差動回路３６の出力信号は異なる位相を有し、第
３の差動回路３８から加速度に対応した信号が得られ
る。
【００２０】このように、この加速度センサ１０では、
雰囲気温度の変化に対して、振動体１４が一様に変形す
ることにより、雰囲気温度の変化に対応した信号を相殺
することができる。したがって、温度変化のある場所に
加速度センサ１０を設置しても、正確に加速度を測定す
ることができる。また、振動体１４は全長が変化せずに
長さ振動しているため、支持が容易であり、振動の漏れ
も少ない。そのため、感度よく加速度を検出することが
できる。
雰囲気温度の変化に対して、振動体１４が一様に変形す
ることにより、雰囲気温度の変化に対応した信号を相殺
することができる。したがって、温度変化のある場所に
加速度センサ１０を設置しても、正確に加速度を測定す
ることができる。また、振動体１４は全長が変化せずに
長さ振動しているため、支持が容易であり、振動の漏れ
も少ない。そのため、感度よく加速度を検出することが
できる。
【００２１】なお、上述の実施例では、熱膨張係数の異
なる板材を貼り合わせて振動体１４を形成したが、たと
えば１枚の板材の厚みを部分的に変えたり、１枚の板材
で形成された振動体に熱膨張係数の大きい材料を付加す
るなどの方法を用いてもよい。また、圧電素子２２ａ，
２２ｂと圧電素子２２ｃ，２２ｄとは、互いに逆方向と
なるように分極したが、全ての圧電素子２２ａ〜２２ｄ
を外側から内側に向かって分極するなど、同じ方向に分
極してもよい。この場合、圧電素子２２ａ，２２ｂと圧
電素子２２ｃ，２２ｄに逆位相の駆動信号を与えること
により、振動体１４の中央部の両側で伸びと縮みとが逆
となる振動をさせることができる。
なる板材を貼り合わせて振動体１４を形成したが、たと
えば１枚の板材の厚みを部分的に変えたり、１枚の板材
で形成された振動体に熱膨張係数の大きい材料を付加す
るなどの方法を用いてもよい。また、圧電素子２２ａ，
２２ｂと圧電素子２２ｃ，２２ｄとは、互いに逆方向と
なるように分極したが、全ての圧電素子２２ａ〜２２ｄ
を外側から内側に向かって分極するなど、同じ方向に分
極してもよい。この場合、圧電素子２２ａ，２２ｂと圧
電素子２２ｃ，２２ｄに逆位相の駆動信号を与えること
により、振動体１４の中央部の両側で伸びと縮みとが逆
となる振動をさせることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】図１の加速度センサに用いられる振動子を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】雰囲気温度が変化したときの振動子の変形状態
を示す図解図である。
を示す図解図である。
【図４】加速度が加わったときの振動子の変形状態を示
す図解図である。
す図解図である。
【図５】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。
る。
１０ 加速度センサ １２ 振動子 １４ 振動体 １６，１８ 板材 ２０ 重り ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 圧電素子 ３２ 発振回路 ３４ 第１の差動回路 ３６ 第２の差動回路 ３８ 第３の差動回路
Claims (4)
- 【請求項１】 板状の振動体、 前記振動体を挟んで複数箇所で対向するように形成され
る圧電素子、 前記振動体がその長さ方向の中央部の両側で伸びと縮み
とが逆となるような長さ振動をするように前記圧電素子
に駆動信号を与えるための発振回路、 対向する１対の前記圧電素子の出力信号の差をとるため
の第１の差動回路、 対向する別の１対の前記圧電素子の出力信号の差をとる
ための第２の差動回路、および 前記第１の差動回路の出力信号と前記第２の差動回路の
出力信号との差をとるための第３の差動回路を含み、 前記振動体は温度変化によって一様に変形するように形
成された、加速度センサ。 - 【請求項２】 前記振動体は、熱膨張係数の異なる２つ
の材料を貼り合わせることによって形成される、請求項
１に記載の加速度センサ。 - 【請求項３】 前記振動体の一端に重りが形成される、
請求項１または請求項２に記載の加速度センサ。 - 【請求項４】 対向する前記圧電素子は２対形成され、
１対の圧電素子は外側から内側に向かって分極され、別
の１対の圧電素子は内側から外側に向かって分極され
る、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加速度
センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06266366A JP3129120B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 加速度センサ |
| EP95115484A EP0706053B1 (en) | 1994-10-04 | 1995-09-29 | Acceleration sensor |
| DE69515242T DE69515242T2 (de) | 1994-10-04 | 1995-09-29 | Beschleunigungsmessaufnehmer |
| US08/538,363 US5677485A (en) | 1994-10-04 | 1995-10-03 | Acceleration sensor with compensation for ambient temperature change |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06266366A JP3129120B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 加速度センサ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105912A true JPH08105912A (ja) | 1996-04-23 |
| JP3129120B2 JP3129120B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=17429951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06266366A Expired - Fee Related JP3129120B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | 加速度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5677485A (ja) |
| EP (1) | EP0706053B1 (ja) |
| JP (1) | JP3129120B2 (ja) |
| DE (1) | DE69515242T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6588276B2 (en) | 2001-02-19 | 2003-07-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08317946A (ja) * | 1995-05-26 | 1996-12-03 | Kazuhiro Tsuda | 脊柱矯正機 |
| JP3536497B2 (ja) * | 1995-12-21 | 2004-06-07 | 株式会社デンソー | 振動型角速度検出装置 |
| US6557419B1 (en) * | 1996-12-31 | 2003-05-06 | Honeywell International Inc. | Zero TCF thin film resonator |
| WO1998045677A2 (en) * | 1997-02-28 | 1998-10-15 | The Penn State Research Foundation | Transducer structure with differing coupling coefficients feature |
| JP2000097707A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Fujitsu Ltd | 加速度センサ |
| US6400062B1 (en) | 2000-03-21 | 2002-06-04 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for temperature compensating a piezoelectric device |
| JP4066786B2 (ja) * | 2001-12-28 | 2008-03-26 | 株式会社村田製作所 | 力学量センサ |
| JP4779423B2 (ja) * | 2005-04-26 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | 振動型圧電加速度センサ素子とこれを用いた振動型圧電加速度センサ |
| US7997133B2 (en) * | 2005-10-18 | 2011-08-16 | Kistler Holding Ag | Temperature compensating sensor |
| US7802475B2 (en) * | 2006-10-13 | 2010-09-28 | Seiko Epson Corporation | Acceleration sensor |
| US8689426B2 (en) | 2008-12-17 | 2014-04-08 | Sand 9, Inc. | Method of manufacturing a resonating structure |
| US8661899B2 (en) | 2010-03-01 | 2014-03-04 | Sand9, Inc. | Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods |
| US8833161B2 (en) | 2010-04-20 | 2014-09-16 | Sand 9, Inc. | Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods |
| US9075077B2 (en) | 2010-09-20 | 2015-07-07 | Analog Devices, Inc. | Resonant sensing using extensional modes of a plate |
| CN102353814B (zh) * | 2011-06-30 | 2012-10-17 | 江苏省无线电科学研究所有限公司 | 风向传感器输出信号故障的检测方法 |
| US9383208B2 (en) | 2011-10-13 | 2016-07-05 | Analog Devices, Inc. | Electromechanical magnetometer and applications thereof |
| CN102520211B (zh) * | 2011-12-31 | 2013-08-07 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 用于格雷码盘风向传感器的故障检测装置 |
| CN114280328B (zh) * | 2021-12-24 | 2022-09-13 | 西安交通大学 | 一种基于对称式同模态温度补偿的mems谐振式加速度传感器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8714886U1 (de) * | 1987-11-09 | 1987-12-17 | Dietrich Grünau GmbH & Co KG, 7778 Markdorf | Temperaturkompensierter Sensor zur Erfassung von Bewegungen |
| JP3129022B2 (ja) | 1993-03-19 | 2001-01-29 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| DE69423667T2 (de) * | 1993-03-01 | 2000-11-23 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Piezoelektrischer Vibrator und diesen verwendenden Beschleunigungssensor |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP06266366A patent/JP3129120B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-29 EP EP95115484A patent/EP0706053B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-29 DE DE69515242T patent/DE69515242T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-03 US US08/538,363 patent/US5677485A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6588276B2 (en) | 2001-02-19 | 2003-07-08 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Acceleration sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0706053B1 (en) | 2000-03-01 |
| EP0706053A1 (en) | 1996-04-10 |
| JP3129120B2 (ja) | 2001-01-29 |
| DE69515242T2 (de) | 2000-09-07 |
| US5677485A (en) | 1997-10-14 |
| DE69515242D1 (de) | 2000-04-06 |
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