JPH08211090A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH08211090A JPH08211090A JP7017173A JP1717395A JPH08211090A JP H08211090 A JPH08211090 A JP H08211090A JP 7017173 A JP7017173 A JP 7017173A JP 1717395 A JP1717395 A JP 1717395A JP H08211090 A JPH08211090 A JP H08211090A
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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
- 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
- G01P2015/0805—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、ダンピング機構におけるダンピン
グ力の設計自由度を高め、また温度依存性を著しく小さ
くすることを目的とする。 【構成】 外力に応じて変位する質量部１の変位方向両
側部と枠体部３との間にそれぞれ反発力を生じる磁石対
６と７、６と８を設置し、この磁石対６と７、６と８に
より磁気ダンピング機構を構成したことを特徴とする。
グ力の設計自由度を高め、また温度依存性を著しく小さ
くすることを目的とする。 【構成】 外力に応じて変位する質量部１の変位方向両
側部と枠体部３との間にそれぞれ反発力を生じる磁石対
６と７、６と８を設置し、この磁石対６と７、６と８に
より磁気ダンピング機構を構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサに関し、
特にそのダンピング機構に関するものである。
特にそのダンピング機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】加速度センサには、外力に応じて変位す
る質量部を枠体内に梁部で支持し、この質量部の変位で
生じる歪量を歪ゲージで検出することにより加速度を検
知する歪ゲージ方式や、質量部の変位を静電容量の変化
として検出することにより加速度を検知する静電容量方
式等がある。
る質量部を枠体内に梁部で支持し、この質量部の変位で
生じる歪量を歪ゲージで検出することにより加速度を検
知する歪ゲージ方式や、質量部の変位を静電容量の変化
として検出することにより加速度を検知する静電容量方
式等がある。
【０００３】このような加速度センサにおける従来のダ
ンピング機構としては、例えばオイルの粘性を利用して
質量部の変位に対しダンピング作用を持たせるようにし
たオイル方式のものがある。また密閉空間に収容した空
気を質量部の動きで圧縮することにより質量部の変位に
対しダンピング力を発生させるようにしたエア方式のも
のがある。
ンピング機構としては、例えばオイルの粘性を利用して
質量部の変位に対しダンピング作用を持たせるようにし
たオイル方式のものがある。また密閉空間に収容した空
気を質量部の動きで圧縮することにより質量部の変位に
対しダンピング力を発生させるようにしたエア方式のも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の加速度センサに
おいてオイル方式のダンピング機構にあっては、加速度
センサが自動車等に用いられた場合、オイルの粘性がそ
の使用環境温度−３０℃〜＋１００℃の範囲で２桁から
３桁位変化する。このため、低温側では著しく粘度が増
大して位相遅れ特性が大幅に悪化してしまう。また高温
側では粘度が低下して感度の周波数特性が増大してしま
うという問題点があった。
おいてオイル方式のダンピング機構にあっては、加速度
センサが自動車等に用いられた場合、オイルの粘性がそ
の使用環境温度−３０℃〜＋１００℃の範囲で２桁から
３桁位変化する。このため、低温側では著しく粘度が増
大して位相遅れ特性が大幅に悪化してしまう。また高温
側では粘度が低下して感度の周波数特性が増大してしま
うという問題点があった。
【０００５】また、エア方式のダンピング機構にあって
は、空気の粘性は温度が１００℃変化しても３％程度し
か変化せず、ダンピング力の温度依存性は僅かである。
しかし、質量部の僅かの変位により空気を圧縮してダン
ピング力を生じさせる構造であるため、質量部と枠体間
の間隙を狭くする、質量部の面積を大きくする、或いは
空気の通路を絞り込むような枠体及び質量部構造とする
等、構造上の制約が存在し、またダンピング力の設計自
由度が低いという問題点があった。
は、空気の粘性は温度が１００℃変化しても３％程度し
か変化せず、ダンピング力の温度依存性は僅かである。
しかし、質量部の僅かの変位により空気を圧縮してダン
ピング力を生じさせる構造であるため、質量部と枠体間
の間隙を狭くする、質量部の面積を大きくする、或いは
空気の通路を絞り込むような枠体及び質量部構造とする
等、構造上の制約が存在し、またダンピング力の設計自
由度が低いという問題点があった。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、質量部や枠体部等に構造上の制約
をもたらすことなく、ダンピング力の設計自由度が高
く、またダンピング力の温度依存性が著しく小さい磁気
ダンピング機構を備えた加速度センサを提供することを
目的とする。
してなされたもので、質量部や枠体部等に構造上の制約
をもたらすことなく、ダンピング力の設計自由度が高
く、またダンピング力の温度依存性が著しく小さい磁気
ダンピング機構を備えた加速度センサを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、外力に応じて変位する質量
部を枠体部内に梁部で支持し、該梁部には前記質量部の
変位で生じる歪量を検出する歪ゲージを設けてなる加速
度センサにおいて、前記質量部における変位方向両側部
と前記枠体部との間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石
対を設置し、該磁石対により磁気ダンピング機構を構成
してなることを要旨とする。
に、請求項１記載の発明は、外力に応じて変位する質量
部を枠体部内に梁部で支持し、該梁部には前記質量部の
変位で生じる歪量を検出する歪ゲージを設けてなる加速
度センサにおいて、前記質量部における変位方向両側部
と前記枠体部との間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石
対を設置し、該磁石対により磁気ダンピング機構を構成
してなることを要旨とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、外力に応じて変位
する質量部を枠体部内に梁部で支持し、前記質量部と前
記枠体部の間には該質量部の変位を静電容量の変化とし
て検出する電極対を設けてなる加速度センサにおいて、
前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部との間
にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、該磁石
対により磁気ダンピング機構を構成してなることを要旨
とする。
する質量部を枠体部内に梁部で支持し、前記質量部と前
記枠体部の間には該質量部の変位を静電容量の変化とし
て検出する電極対を設けてなる加速度センサにおいて、
前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部との間
にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、該磁石
対により磁気ダンピング機構を構成してなることを要旨
とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、外力に応じて変位
する質量部を複数の磁石対により３次元方向に発生させ
た各平衡反発力で浮き状態で枠体内に保持するとともに
前記複数の磁石対で磁気ダンピング機構を構成し、前記
質量部と前記枠体との間には該質量部の少なくとも２次
元方向の変位をそれぞれ静電容量の変化として検出する
複数の電極対を設けてなることを要旨とする。
する質量部を複数の磁石対により３次元方向に発生させ
た各平衡反発力で浮き状態で枠体内に保持するとともに
前記複数の磁石対で磁気ダンピング機構を構成し、前記
質量部と前記枠体との間には該質量部の少なくとも２次
元方向の変位をそれぞれ静電容量の変化として検出する
複数の電極対を設けてなることを要旨とする。
【００１０】請求項４記載の発明は、上記請求項２又は
３記載の加速度センサにおいて、前記質量部の一方向の
変位に対し静電容量値が相対的に増減する２組の前記電
極対を設け、該２組の電極対の静電容量値の差に対応し
た差動出力を検出出力としてなることを要旨とする。
３記載の加速度センサにおいて、前記質量部の一方向の
変位に対し静電容量値が相対的に増減する２組の前記電
極対を設け、該２組の電極対の静電容量値の差に対応し
た差動出力を検出出力としてなることを要旨とする。
【００１１】請求項５記載の発明は、上記請求項１，２
又は３記載の加速度センサにおいて、前記磁石対は希土
類磁石で構成してなることを要旨とする。
又は３記載の加速度センサにおいて、前記磁石対は希土
類磁石で構成してなることを要旨とする。
【００１２】
【作用】請求項１記載の発明において、印加加速度に応
じて質量部が変位し梁部に歪が発生する。この歪量が歪
ゲージで検出され、その抵抗変化率から印加加速度の大
きさが検知される。このような加速度検出作用時に、加
速度の印加方向と反対側の質量部側部と枠体部との間に
設けられた磁石対の反発力が増大し、質量部の変位が抑
えられてダンピング作用が生じる。磁石対の反発力、即
ちダンピング力は印加加速度の大きさに応じて自在に変
るので、低加速度から高加速度まで有効にダンピング作
用が生じる。
じて質量部が変位し梁部に歪が発生する。この歪量が歪
ゲージで検出され、その抵抗変化率から印加加速度の大
きさが検知される。このような加速度検出作用時に、加
速度の印加方向と反対側の質量部側部と枠体部との間に
設けられた磁石対の反発力が増大し、質量部の変位が抑
えられてダンピング作用が生じる。磁石対の反発力、即
ちダンピング力は印加加速度の大きさに応じて自在に変
るので、低加速度から高加速度まで有効にダンピング作
用が生じる。
【００１３】請求項２記載の発明においては、印加加速
度に応じた質量部の変位が電極対により静電容量の変化
として検出され、この静電容量の変化から印加加速度の
大きさが検出される。このような加速度検出作用時に、
磁気ダンピング機構により上記と同様のダンピング作用
が生じる。
度に応じた質量部の変位が電極対により静電容量の変化
として検出され、この静電容量の変化から印加加速度の
大きさが検出される。このような加速度検出作用時に、
磁気ダンピング機構により上記と同様のダンピング作用
が生じる。
【００１４】請求項３記載の発明においては、少なくと
も２次元方向の印加加速度がそれぞれ静電容量の変化と
して検出されて印加加速度の大きさが検知される。この
加速度検出作用時に、何れの次元方向の印加加速度に対
しても、これに対応した磁気ダンピング機構が働いて有
効にダンピング作用が生じる。
も２次元方向の印加加速度がそれぞれ静電容量の変化と
して検出されて印加加速度の大きさが検知される。この
加速度検出作用時に、何れの次元方向の印加加速度に対
しても、これに対応した磁気ダンピング機構が働いて有
効にダンピング作用が生じる。
【００１５】請求項４記載の発明において、質量部の例
えば変位方向両側部に、質量部の変位に対し静電容量値
が相対的に増減する２組の電極対を設け、この２組の電
極対の静電容量値の差に対応した差動出力を検出出力と
することにより、２倍の大きさの検出出力が得られると
ともに温度ドリフトを含むノイズを打消すことが可能と
なる。
えば変位方向両側部に、質量部の変位に対し静電容量値
が相対的に増減する２組の電極対を設け、この２組の電
極対の静電容量値の差に対応した差動出力を検出出力と
することにより、２倍の大きさの検出出力が得られると
ともに温度ドリフトを含むノイズを打消すことが可能と
なる。
【００１６】請求項５記載の発明において、各磁石対を
希土類磁石で構成することにより、希土類磁石は温度変
化に対する磁束密度の変化が極めて小さいことからダン
ピング力の温度依存性を著しく小さくすることが可能と
なる。
希土類磁石で構成することにより、希土類磁石は温度変
化に対する磁束密度の変化が極めて小さいことからダン
ピング力の温度依存性を著しく小さくすることが可能と
なる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第１実施例を示す図である。本
実施例は、加速度検知部が片持ち梁構造で歪ゲージ検知
方式となっている。まず加速度センサの構成を説明する
と、外力に応じて変位する質量部１が枠体３内に梁部２
で支持され、梁部２上には質量部１の変位で生じる歪量
を検出する歪ゲージ４が取り付けられている。５は梁部
２を枠体３に固定させるための固定部材である。また梁
部２が、地球Ｇが印加された状態で水平になるように質
量部１の一部を形成する磁石６が質量部１に一体化され
ている。磁石６は厚み方向に着磁されており、例えば図
の上側がＮ極で下側がＳ極になっている。磁石６の両極
と対向する枠体３の位置にそれぞれ磁石７，８が配置さ
れている。磁石７，８はそれぞれ上側がＳ極、下側がＮ
極で、磁石６と磁石７の対向面及び磁石６と磁石８の対
向面はそれぞれ同一極性となって反発力が生じるように
なっており、これらの磁石６，７，８で磁気ダンピング
機構が構成されている。磁石６，７，８には温度特性の
小さい希土類磁石が用いられており、例えば温度が１０
０℃変化しても磁束の変化は僅か３％程度であり、ダン
ピング力の温度依存性は著しく小さくなっている。
する。図１は、本発明の第１実施例を示す図である。本
実施例は、加速度検知部が片持ち梁構造で歪ゲージ検知
方式となっている。まず加速度センサの構成を説明する
と、外力に応じて変位する質量部１が枠体３内に梁部２
で支持され、梁部２上には質量部１の変位で生じる歪量
を検出する歪ゲージ４が取り付けられている。５は梁部
２を枠体３に固定させるための固定部材である。また梁
部２が、地球Ｇが印加された状態で水平になるように質
量部１の一部を形成する磁石６が質量部１に一体化され
ている。磁石６は厚み方向に着磁されており、例えば図
の上側がＮ極で下側がＳ極になっている。磁石６の両極
と対向する枠体３の位置にそれぞれ磁石７，８が配置さ
れている。磁石７，８はそれぞれ上側がＳ極、下側がＮ
極で、磁石６と磁石７の対向面及び磁石６と磁石８の対
向面はそれぞれ同一極性となって反発力が生じるように
なっており、これらの磁石６，７，８で磁気ダンピング
機構が構成されている。磁石６，７，８には温度特性の
小さい希土類磁石が用いられており、例えば温度が１０
０℃変化しても磁束の変化は僅か３％程度であり、ダン
ピング力の温度依存性は著しく小さくなっている。
【００１８】次に、上述のように構成された加速度セン
サの作用を説明する。検出する加速度が図１のＺ方向
（図の上下方向）に加わると、この印加加速度に応じて
質量部１が変位し、梁部２に歪が発生する。この歪量が
歪ゲージ４で検出され、その抵抗変化率から加速度が検
出される。このような加速度検出作用時に磁気ダンピン
グ機構が次のように動作する。加速度が上方向に加わる
と、質量部１が上方向に変位する。この質量部１の上方
向への変位により上側に配置された磁石対６，７間の間
隙が狭まり、この磁石対６，７の間に作用する反発力が
増大して質量部１は下方向に押しやられる。また加速度
が下方向に加わった場合は下側に配置された磁石対６，
８間の間隙が狭まり、この磁石対６，８の間に作用する
反発力が増大して質量部１は上方向に押しやられる。こ
のように外部から加えられた加速度に応じて質量部１が
変位し、加速度が検出されるが、この質量部１の変位を
抑える作用として各磁石対６と７、６と８の間の反発力
が働き、質量部１の変位に対しダンピング作用が生じ
る。
サの作用を説明する。検出する加速度が図１のＺ方向
（図の上下方向）に加わると、この印加加速度に応じて
質量部１が変位し、梁部２に歪が発生する。この歪量が
歪ゲージ４で検出され、その抵抗変化率から加速度が検
出される。このような加速度検出作用時に磁気ダンピン
グ機構が次のように動作する。加速度が上方向に加わる
と、質量部１が上方向に変位する。この質量部１の上方
向への変位により上側に配置された磁石対６，７間の間
隙が狭まり、この磁石対６，７の間に作用する反発力が
増大して質量部１は下方向に押しやられる。また加速度
が下方向に加わった場合は下側に配置された磁石対６，
８間の間隙が狭まり、この磁石対６，８の間に作用する
反発力が増大して質量部１は上方向に押しやられる。こ
のように外部から加えられた加速度に応じて質量部１が
変位し、加速度が検出されるが、この質量部１の変位を
抑える作用として各磁石対６と７、６と８の間の反発力
が働き、質量部１の変位に対しダンピング作用が生じ
る。
【００１９】上述したように、本実施例によれば、検出
する加速度の大きさに応じて、即ち質量部１の変位の大
きさに応じて磁気ダンピング機構のダンピング力が自在
に変るので±２Ｇという低Ｇセンサとして或いは±５０
Ｇより高い高Ｇセンサと機能するような磁気ダンピング
機構を質量部１及び梁部２等の構造を極端に変更するこ
となく実現することができる。また磁気ダンピング機構
は、非接触で質量部１を押えるストッパとして機能させ
ることができる。即ち、落下衝撃等で過大Ｇが加わった
場合、質量部の過大変位を抑えて梁部の破断を防止する
ため従来はストッパを別部品として設けていたが、本実
施例では磁気ダンピング機構にそのままストッパとして
の機能を持たせることができ、かつ非接触式であるため
質量部及び梁部等に損傷をもたらすことがない。
する加速度の大きさに応じて、即ち質量部１の変位の大
きさに応じて磁気ダンピング機構のダンピング力が自在
に変るので±２Ｇという低Ｇセンサとして或いは±５０
Ｇより高い高Ｇセンサと機能するような磁気ダンピング
機構を質量部１及び梁部２等の構造を極端に変更するこ
となく実現することができる。また磁気ダンピング機構
は、非接触で質量部１を押えるストッパとして機能させ
ることができる。即ち、落下衝撃等で過大Ｇが加わった
場合、質量部の過大変位を抑えて梁部の破断を防止する
ため従来はストッパを別部品として設けていたが、本実
施例では磁気ダンピング機構にそのままストッパとして
の機能を持たせることができ、かつ非接触式であるため
質量部及び梁部等に損傷をもたらすことがない。
【００２０】図２には、本発明の第２実施例を示す。本
実施例は、加速度検知部が前記と同様に片持ち梁構造で
静電容量方式となっている。なお、図２において前記図
１における部材及び部位と同一ないし均等のものは、前
記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。
本実施例では、質量部１における変位方向両側部（図２
の質量部１の上下）と枠体３との間に、質量部１の変位
を静電容量値の変化として検出するための円形状の電極
対９ａと９ｂ、１０ａと１０ｂがそれぞれ設けられてい
る。電極対９ａと９ｂでコンデンサＣ1 が形成され、電
極対１０ａと１０ｂでコンデンサＣ2 が形成されてい
る。２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の静電容量値は、後述
する図５に示すように交流ブリッジ等で電圧信号に変換
されたのち差動増幅器に入力され、その２つの静電容量
値の差に対応した差動出力をとることにより２倍の検出
出力が得られるようになっている。１１ａと１１ｂ及び
１２ａと１２ｂはストレーキャパシタンスを固定してし
まうためのガード電極対であり、検出用の電極対９ａと
９ｂ、１０ａと１０ｂの周囲にそれぞれリング形状に形
成されている。
実施例は、加速度検知部が前記と同様に片持ち梁構造で
静電容量方式となっている。なお、図２において前記図
１における部材及び部位と同一ないし均等のものは、前
記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。
本実施例では、質量部１における変位方向両側部（図２
の質量部１の上下）と枠体３との間に、質量部１の変位
を静電容量値の変化として検出するための円形状の電極
対９ａと９ｂ、１０ａと１０ｂがそれぞれ設けられてい
る。電極対９ａと９ｂでコンデンサＣ1 が形成され、電
極対１０ａと１０ｂでコンデンサＣ2 が形成されてい
る。２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の静電容量値は、後述
する図５に示すように交流ブリッジ等で電圧信号に変換
されたのち差動増幅器に入力され、その２つの静電容量
値の差に対応した差動出力をとることにより２倍の検出
出力が得られるようになっている。１１ａと１１ｂ及び
１２ａと１２ｂはストレーキャパシタンスを固定してし
まうためのガード電極対であり、検出用の電極対９ａと
９ｂ、１０ａと１０ｂの周囲にそれぞれリング形状に形
成されている。
【００２１】次に、本実施例の加速度センサの作用を説
明する。印加加速度の大きさに応じて質量部１が変位す
ると、両コンデンサＣ1 ，Ｃ2 のうちの一方のコンデン
サの電極間隙が狭まり他方のコンデンサの電極間隙が増
大して両コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の静電容量値は相対的に
増減する。２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の電極対９ａと
９ｂ、１０ａと１０ｂの形状、位置、間隙は対称的に同
一に形成されているので、２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2
の電極間隙の変化に対する静電容量値の変化の相関関係
は同一特性となる。この２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の
静電容量値を交流ブリッジ等で電圧信号に変換したのち
差動増幅器に入力して差動出力をとることにより２倍の
検出出力が得られる。さらに２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ
2 は同一のコンデンサであるため、ゼロ点の温度ドリフ
トは略同一の特性となり、差動増幅器に入力することに
より、この温度ドリフトを含むノイズが打消される。こ
のような加速度検出作用時における各磁石対６と７、６
と８によるダンピング作用は、前記第１実施例の場合と
略同様である。
明する。印加加速度の大きさに応じて質量部１が変位す
ると、両コンデンサＣ1 ，Ｃ2 のうちの一方のコンデン
サの電極間隙が狭まり他方のコンデンサの電極間隙が増
大して両コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の静電容量値は相対的に
増減する。２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の電極対９ａと
９ｂ、１０ａと１０ｂの形状、位置、間隙は対称的に同
一に形成されているので、２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2
の電極間隙の変化に対する静電容量値の変化の相関関係
は同一特性となる。この２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ2 の
静電容量値を交流ブリッジ等で電圧信号に変換したのち
差動増幅器に入力して差動出力をとることにより２倍の
検出出力が得られる。さらに２つのコンデンサＣ1 ，Ｃ
2 は同一のコンデンサであるため、ゼロ点の温度ドリフ
トは略同一の特性となり、差動増幅器に入力することに
より、この温度ドリフトを含むノイズが打消される。こ
のような加速度検出作用時における各磁石対６と７、６
と８によるダンピング作用は、前記第１実施例の場合と
略同様である。
【００２２】図３乃至図５には、本発明の第３実施例を
示す。本実施例は、質量部が磁気的な反発力により枠体
の内部空間に浮いた構造で、２次元方向の加速度を静電
容量で検知する方式となっている。図３、図４におい
て、１５は質量部、１６は枠体であり、質量部１５は、
Ｘ方向には２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１８ａと１８
ｂによる平衡反発力で、Ｙ方向には２組の磁石対１９ａ
と１９ｂ、２０ａと２０ｂによる平衡反発力で、またＺ
方向には２組の磁石対２１ａと２１ｂ、２２ａと２２ｂ
による平衡反発力で枠体１６の内部空間に浮いた状態で
保持されている。また２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１
８ａと１８ｂでＸ方向の磁気ダンピング機構が構成さ
れ、２組の磁石対１９ａと１９ｂ、２０ａと２０ｂでＹ
方向の磁気ダンピング機構が構成され、２組の磁石対２
１ａと２１ｂ、２２ａと２２ｂでＺ方向の磁気ダンピン
グ機構が構成されている。質量部１５におけるＸ変位方
向両側部と枠体１６との間には質量部１５のＸ方向変位
を静電容量値の変化として検出するための電極対２３ａ
と２３ｂからなるコンデンサＣ3 と電極対２４ａと２４
ｂからなるコンデンサＣ4 が設けられ、質量部１５にお
けるＹ変位方向両側部と枠体１６との間には質量部１５
のＹ方向変位を静電容量値の変化として検出するための
電極対２５ａと２５ｂからなるコンデンサＣ1 と電極対
２６ａと２６ｂからなるコンデンサＣ2 が設けられてい
る。２７はアース電極短絡部品でありばね体で形成され
ている。図５に示すように、質量部１５のＸ方向変位検
出用の２つのコンデンサＣ3 ，Ｃ4 の静電容量値は交流
ブリッジ２８ｃ，２８ｄでそれぞれ電圧信号に変換され
たのち差動増幅器２９ｂに入力され、その２つの静電容
量値の差に対応した差動出力をとることにより２倍の検
出出力が得られるようになっている。これと同様に、質
量部１５のＹ方向変位検出用の２つのコンデンサＣ1，
Ｃ2 の静電容量値は交流ブリッジ２８ａ，２８ｂでそれ
ぞれ電圧信号に変換されたのち差動増幅器２９ａに入力
され、２倍の検出出力が得られるようになっている。
示す。本実施例は、質量部が磁気的な反発力により枠体
の内部空間に浮いた構造で、２次元方向の加速度を静電
容量で検知する方式となっている。図３、図４におい
て、１５は質量部、１６は枠体であり、質量部１５は、
Ｘ方向には２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１８ａと１８
ｂによる平衡反発力で、Ｙ方向には２組の磁石対１９ａ
と１９ｂ、２０ａと２０ｂによる平衡反発力で、またＺ
方向には２組の磁石対２１ａと２１ｂ、２２ａと２２ｂ
による平衡反発力で枠体１６の内部空間に浮いた状態で
保持されている。また２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１
８ａと１８ｂでＸ方向の磁気ダンピング機構が構成さ
れ、２組の磁石対１９ａと１９ｂ、２０ａと２０ｂでＹ
方向の磁気ダンピング機構が構成され、２組の磁石対２
１ａと２１ｂ、２２ａと２２ｂでＺ方向の磁気ダンピン
グ機構が構成されている。質量部１５におけるＸ変位方
向両側部と枠体１６との間には質量部１５のＸ方向変位
を静電容量値の変化として検出するための電極対２３ａ
と２３ｂからなるコンデンサＣ3 と電極対２４ａと２４
ｂからなるコンデンサＣ4 が設けられ、質量部１５にお
けるＹ変位方向両側部と枠体１６との間には質量部１５
のＹ方向変位を静電容量値の変化として検出するための
電極対２５ａと２５ｂからなるコンデンサＣ1 と電極対
２６ａと２６ｂからなるコンデンサＣ2 が設けられてい
る。２７はアース電極短絡部品でありばね体で形成され
ている。図５に示すように、質量部１５のＸ方向変位検
出用の２つのコンデンサＣ3 ，Ｃ4 の静電容量値は交流
ブリッジ２８ｃ，２８ｄでそれぞれ電圧信号に変換され
たのち差動増幅器２９ｂに入力され、その２つの静電容
量値の差に対応した差動出力をとることにより２倍の検
出出力が得られるようになっている。これと同様に、質
量部１５のＹ方向変位検出用の２つのコンデンサＣ1，
Ｃ2 の静電容量値は交流ブリッジ２８ａ，２８ｂでそれ
ぞれ電圧信号に変換されたのち差動増幅器２９ａに入力
され、２倍の検出出力が得られるようになっている。
【００２３】コンデンサＣ1 ，Ｃ2 によるＹ方向印加加
速度の検出作用及びコンデンサＣ3，Ｃ4 によるＸ方向
印加加速度の検出作用は、前記第２実施例の場合と略同
様であり、また２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１８ａと
１８ｂによる質量部１５のＸ方向変位に対するダンピン
グ作用及び２組の磁石対１９ａと１９ｂ、２０ａと２０
ｂによる質量部１５のＹ方向変位に対するダンピング作
用は、前記第１実施例の場合と略同様である。なお、本
実施例では、質量部１５におけるＺ変位方向両側部と枠
体１６との間にもそれぞれ電極対を設けることにより、
３次元方向の加速度検知方式とすることもできる。
速度の検出作用及びコンデンサＣ3，Ｃ4 によるＸ方向
印加加速度の検出作用は、前記第２実施例の場合と略同
様であり、また２組の磁石対１７ａと１７ｂ、１８ａと
１８ｂによる質量部１５のＸ方向変位に対するダンピン
グ作用及び２組の磁石対１９ａと１９ｂ、２０ａと２０
ｂによる質量部１５のＹ方向変位に対するダンピング作
用は、前記第１実施例の場合と略同様である。なお、本
実施例では、質量部１５におけるＺ変位方向両側部と枠
体１６との間にもそれぞれ電極対を設けることにより、
３次元方向の加速度検知方式とすることもできる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、外力に応じて変位する質量部を枠体部内に
梁部で支持し、該梁部には前記質量部の変位で生じる歪
量を検出する歪ゲージを設けてなる加速度センサにおい
て、前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部と
の間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、該
磁石対により磁気ダンピング機構を構成したため、歪ゲ
ージ方式の加速度センサにおいて磁気ダンピング機構は
磁石対を設置するだけの比較的簡単な構造であり、また
磁石の材質、形状、着磁条件を変えることにより漏れ磁
束、云い換えれば磁石対としての反発力が決ることから
質量部や枠体部等に構造上の制約をもたらすことなくダ
ンピング力の設計自由度が高いという効果が得られる。
明によれば、外力に応じて変位する質量部を枠体部内に
梁部で支持し、該梁部には前記質量部の変位で生じる歪
量を検出する歪ゲージを設けてなる加速度センサにおい
て、前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部と
の間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、該
磁石対により磁気ダンピング機構を構成したため、歪ゲ
ージ方式の加速度センサにおいて磁気ダンピング機構は
磁石対を設置するだけの比較的簡単な構造であり、また
磁石の材質、形状、着磁条件を変えることにより漏れ磁
束、云い換えれば磁石対としての反発力が決ることから
質量部や枠体部等に構造上の制約をもたらすことなくダ
ンピング力の設計自由度が高いという効果が得られる。
【００２５】請求項２記載の発明によれば、外力に応じ
て変位する質量部を枠体部内に梁部で支持し、前記質量
部と前記枠体部の間には該質量部の変位を静電容量の変
化として検出する電極対を設けてなる加速度センサにお
いて、前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部
との間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、
該磁石対により磁気ダンピング機構を構成したため、静
電容量方式の加速度センサにおいて磁気ダンピング機構
は上記と同様の効果が得られる。
て変位する質量部を枠体部内に梁部で支持し、前記質量
部と前記枠体部の間には該質量部の変位を静電容量の変
化として検出する電極対を設けてなる加速度センサにお
いて、前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部
との間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、
該磁石対により磁気ダンピング機構を構成したため、静
電容量方式の加速度センサにおいて磁気ダンピング機構
は上記と同様の効果が得られる。
【００２６】請求項３記載の発明によれば、外力に応じ
て変位する質量部を複数の磁石対により３次元方向に発
生させた各平衡反発力で浮き状態で枠体内に保持すると
ともに前記複数の磁石対で磁気ダンピング機構を構成
し、前記質量部と前記枠体との間には該質量部の少なく
とも２次元方向の変位をそれぞれ静電容量の変化として
検出する複数の電極対を設けたため、簡単な構造で静電
容量方式により少なくとも２次元方向の印加加速度の大
きさを検知することができる。また上記何れの方向の印
加加速度に対しても前記請求項１記載の発明の効果と同
様の効果を有する磁気ダンピング機構により有効にダン
ピング作用を生じさせることができる。
て変位する質量部を複数の磁石対により３次元方向に発
生させた各平衡反発力で浮き状態で枠体内に保持すると
ともに前記複数の磁石対で磁気ダンピング機構を構成
し、前記質量部と前記枠体との間には該質量部の少なく
とも２次元方向の変位をそれぞれ静電容量の変化として
検出する複数の電極対を設けたため、簡単な構造で静電
容量方式により少なくとも２次元方向の印加加速度の大
きさを検知することができる。また上記何れの方向の印
加加速度に対しても前記請求項１記載の発明の効果と同
様の効果を有する磁気ダンピング機構により有効にダン
ピング作用を生じさせることができる。
【００２７】請求項４記載の発明によれば、前記質量部
の一方向の変位に対し静電容量値が相対的に増減する２
組の前記電極対を設け、該２組の電極対の静電容量値の
差に対応した差動出力を検出出力としたため、上記請求
項２又は３記載の発明の効果に加えて、さらに２倍の大
きさの検出出力を得ることができるとともにその検出出
力から温度ドリフトを含むノイズを打消すことができ
る。
の一方向の変位に対し静電容量値が相対的に増減する２
組の前記電極対を設け、該２組の電極対の静電容量値の
差に対応した差動出力を検出出力としたため、上記請求
項２又は３記載の発明の効果に加えて、さらに２倍の大
きさの検出出力を得ることができるとともにその検出出
力から温度ドリフトを含むノイズを打消すことができ
る。
【００２８】請求項５記載の発明によれば、前記磁石対
は希土類磁石で構成したため、上記請求項１，２又は３
記載の各発明の効果に加えて、さらに希土類磁石は温度
変化に対する磁束密度の変化が極めて小さいことからダ
ンピング力の温度依存性を著しく小さくすることができ
る。
は希土類磁石で構成したため、上記請求項１，２又は３
記載の各発明の効果に加えて、さらに希土類磁石は温度
変化に対する磁束密度の変化が極めて小さいことからダ
ンピング力の温度依存性を著しく小さくすることができ
る。
【図１】本発明に係る加速度センサの第１実施例の内部
構成を示す構成図である。
構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施例の内部構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第３実施例の内部構成を示す構成図で
ある。
ある。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】上記第３実施例において２組のコンデンサの静
電容量による差動出力方式を示すブロック図である。
電容量による差動出力方式を示すブロック図である。
１，１５ 質量部 ２ 梁部 ３，１６ 枠体 ４ 歪ゲージ ６，７，８，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９
ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２
ａ，２２ｂ 磁石 ９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４
ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ 電極
ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２
ａ，２２ｂ 磁石 ９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４
ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ 電極
Claims (5)
- 【請求項１】 外力に応じて変位する質量部を枠体部内
に梁部で支持し、該梁部には前記質量部の変位で生じる
歪量を検出する歪ゲージを設けてなる加速度センサにお
いて、前記質量部における変位方向両側部と前記枠体部
との間にそれぞれ反発力を生じさせる磁石対を設置し、
該磁石対により磁気ダンピング機構を構成してなること
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項２】 外力に応じて変位する質量部を枠体部内
に梁部で支持し、前記質量部と前記枠体部の間には該質
量部の変位を静電容量の変化として検出する電極対を設
けてなる加速度センサにおいて、前記質量部における変
位方向両側部と前記枠体部との間にそれぞれ反発力を生
じさせる磁石対を設置し、該磁石対により磁気ダンピン
グ機構を構成してなることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項３】 外力に応じて変位する質量部を複数の磁
石対により３次元方向に発生させた各平衡反発力で浮き
状態で枠体内に保持するとともに前記複数の磁石対で磁
気ダンピング機構を構成し、前記質量部と前記枠体との
間には該質量部の少なくとも２次元方向の変位をそれぞ
れ静電容量の変化として検出する複数の電極対を設けて
なることを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項４】 前記質量部の一方向の変位に対し静電容
量値が相対的に増減する２組の前記電極対を設け、該２
組の電極対の静電容量値の差に対応した差動出力を検出
出力としてなることを特徴とする請求項２又は３記載の
加速度センサ。 - 【請求項５】 前記磁石対は希土類磁石で構成してなる
ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の加速度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7017173A JPH08211090A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7017173A JPH08211090A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211090A true JPH08211090A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=11936572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7017173A Pending JPH08211090A (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211090A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7289009B1 (en) * | 2004-09-15 | 2007-10-30 | Sandia Corporation | Eddy-current-damped microelectromechanical switch |
-
1995
- 1995-02-03 JP JP7017173A patent/JPH08211090A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7289009B1 (en) * | 2004-09-15 | 2007-10-30 | Sandia Corporation | Eddy-current-damped microelectromechanical switch |
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