JPH08271544A - 加速度センサ - Google Patents

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
ンサを提供する。 【構成】 加速度センサ１０は振動体１４を含む。振動
体１４は、たとえば、金属板などからなる板材１６ａお
よび１６ｂを含む。板材１６ａおよび１６ｂの一端に
は、重り１８ａおよび１８ｂが形成される。板材１６ａ
および１６ｂの他端は支持される。振動体１４の外側の
２つの主面には、振動体１４の熱膨張係数と異なった熱
膨張係数を有する同様の圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０
ｃおよび２０ｄが形成される。振動体１４は、増幅回路
３２および位相補正回路３４からなる駆動手段としての
発振回路３０の入力端に接続され、発振回路３０の出力
端は、抵抗２８ａ〜２８ｄを介して圧電素子２０ａ〜２
０ｄに接続される。圧電素子２０ａおよび２０ｂは、検
出手段としての差動回路３６の２つの入力端に接続され
る。差動回路３６の出力端は、同期検波回路３８の入力
端に接続される。同期検波回路３８の別の入力端には、
増幅回路３２の出力端が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は加速度センサに関し、
特に圧電素子が用いられ、たとえば自動車の速度センサ
としてカーナビゲーションシステムなどに用いられる加
速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、振動体と、
振動体の表面に固着手段を介して形成され、振動体の熱
膨張係数と異なる熱膨張係数を有する２つの圧電素子
と、２つの圧電素子に接続され、２つの圧電素子の出力
信号の差を検出するための検出手段とを含み、２つの圧
電素子は、雰囲気温度の変化によって同様に変形し、か
つ、振動体に加速度が加わることによってその加速度の
大きさに応じて互いに逆に変形するように形成される、
加速度センサである。

【０００８】なお、雰囲気温度の変化によって同様に変
形しかつ振動体に加速度が加わることによってその加速
度の大きさに応じて互いに逆に変形するように２つの圧
電素子を形成するためには、たとえば、振動体は、それ
らの主面が対向するように配置される２枚の板材を含
み、２つの圧電素子は、２枚の板材の外側の２つの主面
あるいは内側の２つの主面にそれぞれ形成されてもよ
い。この場合、２枚の板材の一端に重りがそれぞれ形成
されてもよい。

【０００９】また、雰囲気温度の変化によって同様に変
形しかつ振動体に加速度が加わることによってその加速
度の大きさに応じて互いに逆に変形するように２つの圧
電素子を形成するためには、たとえば、振動体は１枚の
板材を含み、板材の一端から中央にわたってスリットが
形成され、２つの圧電素子は、板材の一方主面および他
方主面においてスリットの両側にそれぞれ形成されても
よい。この場合、板材の一端においてスリットの両側に
重りがそれぞれ形成されてもよい。

【００１０】さらに、雰囲気温度の変化によって同様に
変形しかつ振動体に加速度が加わることによってその加
速度の大きさに応じて互いに逆に変形するように２つの
圧電素子を形成するためには、たとえば、振動体は１枚
の板材を含み、２つの圧電素子は、板材の一方主面の一
端側および他方主面の他端側にそれぞれ形成されてもよ
い。この場合、板材の一端および他端に重りがそれぞれ
形成されてもよく、あるいは、板材の一端に重りが形成
されてもよい。

【００１１】

【作用】雰囲気温度が変化すれば、２つの圧電素子は同
様に変形するため、２つの圧電素子には同様の信号が発
生する。加速度が振動体に加われば、２つの圧電素子は
その加速度の大きさに応じて互いに逆に変形するため、
２つの圧電素子には加速度の大きさに応じた異なった信
号が発生する。検出手段によって、２つの圧電素子の出
力信号の差が検出される。そのため、検出手段では、雰
囲気温度の変化によって２つの圧電素子に発生する信号
が相殺され、検出手段からは、加速度に対応した信号が
得られる。

【００１２】なお、上述のように振動体となる板材に重
りを形成すれば、加速度によって振動体および２つの圧
電素子に与えられる力が大きくなり、加速度による振動
体および２つの圧電素子の変形が大きくなる。そのた
め、加速度によって２つの圧電素子に発生する信号の差
が大きくなる。

【００１３】

【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２つの圧電素子に発生す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。したがって、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。

【００１４】また、上述のように振動体となる板材に重
りを形成すれば、加速度によって２つの圧電素子に発生
する信号の差が大きくなるので、加速度を検出する感度
がよくなる。

【００１５】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。

【００１６】

【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１２
は、図２に示すように、振動体１４を含む。振動体１４
は、たとえば、金属板などからなる短冊状の２枚の板材
１６ａおよび１６ｂを含む。これらの板材１６ａおよび
１６ｂの一端には、重り１８ａおよび１８ｂがそれぞれ
形成される。これらの板材１６ａおよび１６ｂは、それ
らの主面が間隔を隔てて対向するように配置される。そ
して、板材１６ａおよび１６ｂの他端すなわち振動体１
４の他端が支持される。

【００１７】振動体１４の板材１６ａおよび１６ｂの外
側の２つの主面には、振動体１４の熱膨張係数と異なっ
た熱膨張係数を有する同様の圧電素子２０ａ，２０ｂ，
２０ｃおよび２０ｄが形成される。この場合、圧電素子
２０ａは板材１６ａの外側の主面の一端側に形成され、
圧電素子２０ｂは板材１６ｂの外側の主面の一端側に形
成され、圧電素子２０ｃは板材１６ａの外側の主面の他
端側に形成され、圧電素子２０ｄは板材１６ｂの外側の
主面の他端側に形成される。なお、圧電素子２０ａは、
たとえば圧電セラミックなどで形成される圧電板２２ａ
を含み、圧電板２２ａの両面には、電極２４ａおよび２
６ａがそれぞれ形成される。そして、一方の電極２４ａ
が板材１６ａにたとえば接着剤などの固着手段で接着さ
れる。同様に、圧電素子２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄは
圧電板２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄをそれぞれ含み、そ
れらの一方主面に電極２４ｂ，２４ｃおよび２４ｄがそ
れぞれ形成され、それらの他方主面に電極２６ｂ，２６
ｃおよび２６ｄがそれぞれ形成される。そして、電極２
４ｂ，２４ｃおよび２４ｄが、振動体１４にたとえば接
着剤などの固着手段で接着される。また、圧電素子２０
ａおよび２０ｂの圧電板２２ａおよび２２ｂは、外側
（電極２６ａおよび２６ｂ側）から内側（電極２４ａお
よび２４ｂ側）に向かって分極される。さらに、圧電素
子２０ｃおよび２０ｄの圧電板２２ｃおよび２２ｄは、
内側（電極２４ｃおよび２４ｄ側）から外側（電極２６
ｃおよび２６ｄ側）に向かって分極される。

【００１８】圧電素子２０ａ〜２０ｄの電極２６ａ〜２
６ｄには、抵抗２８ａ，２８ｂ，２８ｃおよび２８ｄの
一端がそれぞれ接続される。これらの抵抗２８ａ〜２８
ｄの他端と振動体１４との間には、駆動手段としての発
振回路３０が接続される。発振回路３０は、たとえば直
列接続される増幅回路３２と位相補正回路３４とで構成
される。増幅回路３２は、圧電素子２０ａ〜２０ｄの電
極２４ａ〜２４ｄから得られる信号を増幅するためのも
のである。また、位相補正回路３４は、増幅回路３２か
ら得られる駆動信号の位相を補正し、その位相を補正し
た駆動信号を圧電素子２０ａ〜２０ｄの電極２６ａ〜２
６ｄに与えるためのものである。

【００１９】圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａ
および２６ｂは、検出手段としての差動回路３６の２つ
の入力端にそれぞれ接続される。差動回路３６は、圧電
素子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａおよび２６ｂに発
生する信号の差を検出するためのものである。差動回路
３６の出力端は、同期検波回路３８の入力端に接続され
る。同期検波回路３８の別の入力端には、増幅回路３２
の出力端が接続される。同期検波回路３８は、差動回路
３６から得られる信号を、発振回路３０の増幅回路３２
から出力される駆動信号に同期して検波するためのもの
である。

【００２０】この実施例では、発振回路３０の出力信号
が、抵抗２８ａ〜２８ｄを介して、圧電素子２０ａ〜２
０ｄの電極２６ａ〜２６ｄに与えられる。そして、圧電
素子２０ａ〜２０ｄの電極２４ａ〜２４ｄから得られる
信号が、振動体１４を介して発振回路３０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。

【００２１】さらに、この実施例では、圧電素子２０ａ
および２０ｂの圧電板２２ａおよび２２ｂが外側から内
側に向かって分極され、圧電素子２０ｃおよび２０ｄの
圧電板２２ｃおよび２２ｄが内側から外側に向かって分
極されている。そのため、これらの圧電素子２０ａ〜２
０ｄに同じ信号を入力すると、圧電素子２０ａおよび２
０ｂと圧電素子２０ｃおよび２０ｄとは、逆方向の振動
をする。したがって、振動体１４の板材１６ａおよび１
６ｂは、それらの一端側と他端側とで伸びと縮みとが逆
になるように振動する。すなわち、図２の実線の矢印で
示すように、板材１６ａおよび１６ｂの一端側が伸びる
ときに他端側は収縮し、逆に、図２の１点鎖線の矢印で
示すように、板材１６ａおよび１６ｂの一端側が収縮す
るときに他端側は伸びる。このような振動をすることに
より、板材１６ａおよび１６ｂの全長は変わらずに、板
材１６ａおよび１６ｂを長さ振動させることができる。
このような振動により、板材１６ａおよび１６ｂに慣性
が与えられる。

【００２２】また、この実施例では、振動体１４の板材
１６ａおよび１６ｂの外側の２つの主面に、振動体１４
の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を有する同様の圧電
素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄが形成されて
いる。そのため、雰囲気温度が変化すれば、板材１６
ａ，圧電素子２０ａおよび２０ｃと、板材１６ｂ，圧電
素子２０ｂおよび２０ｄとは、たとえば図３の実線ある
いは１点鎖線で示すように、対称的に同様に変形する。
したがって、雰囲気温度の変化によって、２つの圧電素
子２０ａおよび２０ｂには、同様の信号が発生する。

【００２３】さらに、この実施例では、たとえば図４に
示すように、加速度が加わることによって板材１６ａお
よび１６ｂが変形した場合、圧電素子２０ａおよび２０
ｂが互いに逆に変形し、圧電素子２０ａおよび２０ｂに
は、加速度の大きさに応じた異なった信号が発生する。

【００２４】そして、この実施例では、差動回路３６に
よって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差
が検出される。そのため、差動回路３６では、雰囲気温
度の変化によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生す
る信号が相殺され、加速度が加わることによって圧電素
子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が検出され
る。また、差動回路３６の出力信号は、同期検波回路３
８によって、駆動信号に同期して検波される。そのた
め、同期検波回路３８からは、雰囲気温度の変化によっ
て圧電素子に発生する信号は得られず、加速度に対応し
た信号が得られる。したがって、この実施例では、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。

【００２５】なお、圧電素子２０ａおよび２０ｂに与え
られる駆動信号は同じであるため、駆動信号成分は差動
回路３６で相殺される。したがって、加速度の有無や雰
囲気温度の変化にかかわらず、駆動信号成分は、差動回
路３６および同期検波回路３８から出力されない。

【００２６】また、この実施例では、振動体１４となる
板材１６ａおよび１６ｂの一端に重り１８ａおよび１８
ｂがそれぞれ形成されているので、加速度によって振動
体１４，圧電素子２０ａおよび２０ｂに与えられる力が
大きく、加速度による振動体１４，圧電素子２０ａおよ
び２０ｂの変形が大きい。そのため、加速度によって圧
電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が大き
く、加速度を検出する感度がよい。

【００２７】さらに、この実施例では、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。

【００２８】図５は図１に示す実施例の変形例を示す図
解図である。図５に示す実施例は、図１に示す実施例と
比べて、発振回路３０の増幅回路３２の入力端には、振
動体１４が接続されず、圧電素子２０ａおよび２０ｂの
電極２６ａおよび２６ｂが抵抗２９ａおよび２９ｂを介
して接続される。さらに、発振回路３０の位相補正回路
３４の出力端は、抵抗２８ｃおよび２８ｄを介して圧電
素子２０ｃおよび２０ｄの電極２６ｃおよび２６ｄのみ
に接続される。また、圧電素子２０ａの電極２６ａと差
動回路３６の一方の入力端との間に、可変抵抗３５が接
続される。この可変抵抗３５は、差動回路３６の一方の
入力端に入力される信号の大きさを調整するためのもの
である。

【００２９】図６は図１に示す実施例の他の変形例を示
す図解図である。図６に示す実施例は、図１に示す実施
例と比べて、発振回路３０の増幅回路３２の入力端に
は、振動体１４が接続されず、圧電素子２０ａの電極２
６ａが接続される。さらに、発振回路３０の位相補正回
路３４の出力端は、抵抗２８ｃおよび２８ｄを介して圧
電素子２０ｃおよび２０ｄの電極２６ｃおよび２６ｄの
みに接続される。

【００３０】図５および図６に示す各実施例では、図１
に示す実施例と比べて、駆動信号が圧電素子２６ｃおよ
び２６ｄのみに与えられるため、振動体１４の板材１６
ａおよび１６ｂが長さ振動するとき、板材１６ａおよび
１６ｂの全長が変化する。しかしながら、それ以外は、
図５および図６に示す各実施例は、図１に示す実施例と
同様に動作し、図１に示す実施例と同様の効果を奏す
る。

【００３１】また、図５に示す実施例では、可変抵抗３
５によって、差動回路３６の一方の入力端に入力される
信号の大きさを調整することができる。

【００３２】なお、図１，図５および図６に示す各実施
例では板材１６ａおよび１６ｂの外側の２つの主面に圧
電素子が形成されているが、板材１６ａおよひ１６ｂの
外側の２つの主面の代わりに内側の２つの主面に圧電素
子が形成されてもよい。

【００３３】また、図１，図５および図６に示す各実施
例では板材１６ａの他端と板材１６ｂの他端とが接続さ
れているが、板材１６ａの一端および他端と板材１６ｂ
の一端および他端とがそれぞれ接続されてもよい。

【００３４】さらに、図１，図５および図６に示す各実
施例では圧電素子２０ａおよび２０ｂが差動回路３６に
接続され検出用として用いられているが、圧電素子２０
ａおよび２０ｂに代えて圧電素子２０ｃおよび２０ｄが
差動回路３６に接続され検出用として用いられてもよ
い。

【００３５】図７はこの発明の他の実施例を示す図解図
である。図７に示す実施例は振動子１２を含む。振動子
１２は、図８に示すように、振動体１４を含む。振動体
１４は、たとえば、金属板などからなる矩形の１枚の板
材１６を含む。この板材１６には、その一端から中央に
わたって、スリット１７が形成される。この板材１６の
一端においてスリット１７の両側には、重り１８ａおよ
び１８ｂがそれぞれ形成される。そして、この板材１６
の他端すなわち振動体１４の他端が支持される。

【００３６】振動体１４の板材１６の２つの主面には、
振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を有する
同様の圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄが
形成される。この場合、圧電素子２０ａは板材１６の一
方主面においてスリット１７の一方側に形成され、圧電
素子２０ｂは板材１６の他方主面においてスリット１７
の他方側に形成され、圧電素子２０ｃは板材１６の一方
主面の他端側に形成され、圧電素子２０ｄは板材１６の
他方主面の他端側に形成される。なお、圧電素子２０
ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄは、たとえば圧電セラ
ミックなどで形成される圧電板２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
および２２ｄをそれぞれ含み、それらの一方主面には、
電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび２４ｄがそれぞれ形
成され、それらの他方主面には、電極２６ａ，２６ｂ，
２６ｃおよび２６ｄがそれぞれ形成される。そして、電
極２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび２４ｄが、板材１６に
接着される。また、圧電素子２０ａおよび２０ｂの圧電
板２２ａおよび２２ｂは、外側（電極２６ａおよび２６
ｂ側）から内側（電極２４ａおよび２４ｂ側）に向かっ
て分極される。さらに、圧電素子２０ｃおよび２０ｄの
圧電板２２ｃおよび２２ｄは、内側（電極２４ｃおよび
２４ｄ側）から外側（電極２６ｃおよび２６ｄ側）に向
かって分極される。

【００３７】そして、図７に示す実施例は、図５に示す
実施例の回路構成と同様の回路構成を有する。すなわ
ち、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａおよび２
６ｂは、抵抗２９ａおよび２９ｂを介して、発振回路３
０の増幅回路３２の入力端に接続される。増幅回路３２
の出力端は、位相補正回路３４の入力端に接続される。
位相補正回路３４の出力端は、抵抗２８ｃおよび２８ｄ
を介して、圧電素子２０ｃおよび２０ｄの電極２６ｃお
よび２６ｄに接続される。また、圧電素子２０ａの電極
２６ａは、可変抵抗３５を介して、差動回路３６の一方
の入力端に接続され、圧電素子２０ｂの電極２６ｂは、
差動回路３６の他方の入力端に接続される。差動回路３
６の出力端は、同期検波回路３８の入力端に接続され
る。同期検波回路３８の別の入力端には、増幅回路３２
の出力端が接続される。

【００３８】図７に示す実施例では、発振回路３０の出
力信号が、抵抗２８ｃおよび２８ｄを介して、圧電素子
２０ｃおよび２０ｄの電極２６ｃおよび２６ｄに与えら
れる。そして、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２６
ａおよび２６ｂから得られる信号が、抵抗２９ａおよび
２９ｂを介して、発振回路３０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。

【００３９】さらに、図７に示す実施例では、圧電素子
２０ｃおよび２０ｄの圧電板２２ｃおよび２２ｄが内側
から外側に向かって分極されている。そのため、これら
の圧電素子２０ｃおよび２０ｄに同じ信号を入力する
と、圧電素子２０ｃおよび２０ｄは、同方向の振動をす
る。したがって、振動体１４の板材１６は、伸びと縮み
とが交互になるように振動する。このような振動によ
り、板材１６に慣性が与えられる。

【００４０】また、図７に示す実施例では、振動体１４
の板材１６の２つの主面においてスリット１７の両側
に、振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を有
する同様の圧電素子２０ａおよび２０ｂが形成されてい
る。そのため、雰囲気温度が変化すれば、板材１６のス
リット１７の一方側の部分および圧電素子２０ａと、板
材１６のスリット１７の他方側の部分および圧電素子２
０ｂとは、たとえば図９に示すように、対称的に同様に
変形する。したがって、雰囲気温度の変化によって、２
つの圧電素子２０ａおよび２０ｂには、同様の信号が発
生する。

【００４１】さらに、図７に示す実施例では、たとえば
図１０に示すように、加速度が加わることによって板材
１６が変形した場合、圧電素子２０ａおよび２０ｂが互
いに逆に変形し、圧電素子２０ａおよび２０ｂには、加
速度の大きさに応じた異なった信号が発生する。

【００４２】そして、図７に示す実施例では、差動回路
３６によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信
号の差が検出される。そのため、差動回路３６では、雰
囲気温度の変化によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに
発生する信号が相殺され、加速度が加わることによって
圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が検出
される。また、差動回路３６の出力信号は、同期検波回
路３８によって、駆動信号に同期して検波される。その
ため、同期検波回路３８からは、雰囲気温度の変化によ
って圧電素子に発生する信号は得られず、加速度に対応
した信号が得られる。したがって、この実施例では、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。

【００４３】また、図７に示す実施例では、振動体１４
となる板材１６の一端においてスリット１７の両側に重
り１８ａおよび１８ｂがそれぞれ形成されているので、
加速度によって振動体１４，圧電素子２０ａおよび２０
ｂに与えられる力が大きく、加速度による振動体１４，
圧電素子２０ａおよび２０ｂの変形が大きい。そのた
め、加速度によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生
する信号の差が大きく、加速度を検出する感度がよい。

【００４４】図１１はこの発明のさらに他の実施例を示
す図解図である。図１１に示す実施例は振動子１２を含
む。振動子１２は、図１２に示すように、振動体１４を
含む。振動体１４は、たとえば、金属板などからなる短
冊状の１枚の板材１６を含む。この板材１６の一端およ
び他端には、重り１８ａおよび１８ｂがそれぞれ形成さ
れる。そして、この板材１６の中央の両側部分すなわち
振動体１４の中央の両側部分（図１２の矢印Ａで示す部
分）が支持される。

【００４５】振動体１４の板材１６の２つの主面には、
振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を有する
同様の圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄが
形成される。この場合、圧電素子２０ａは板材１６の一
方主面の一端側に形成され、圧電素子２０ｂは板材１６
の他方主面の他端側に形成され、圧電素子２０ｃは板材
１６の一方主面の中央に形成され、圧電素子２０ｄは板
材１６の他方主面の中央に形成される。なお、圧電素子
２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄは、たとえば圧電
セラミックなどで形成される圧電板２２ａ，２２ｂ，２
２ｃおよび２２ｄをそれぞれ含み、それらの一方主面に
は、電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび２４ｄがそれぞ
れ形成され、それらの他方主面には、電極２６ａ，２６
ｂ，２６ｃおよび２６ｄがそれぞれ形成される。そし
て、電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよび２４ｄが、板材
１６に接着される。また、圧電素子２０ａおよび２０ｂ
の圧電板２２ａおよび２２ｂは、外側（電極２６ａおよ
び２６ｂ側）から内側（電極２４ａおよび２４ｂ側）に
向かって分極される。さらに、圧電素子２０ｃおよび２
０ｄの圧電板２２ｃおよび２２ｄは、内側（電極２４ｃ
および２４ｄ側）から外側（電極２６ｃおよび２６ｄ
側）に向かって分極される。

【００４６】そして、図１１に示す実施例は、図５およ
び図７に示す各実施例の回路構成と同様の回路構成を有
する。すなわち、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２
６ａおよび２６ｂは、抵抗２９ａおよび２９ｂを介し
て、発振回路３０の増幅回路３２の入力端に接続され
る。増幅回路３２の出力端は、位相補正回路３４の入力
端に接続される。位相補正回路３４の出力端は、抵抗２
８ｃおよび２８ｄを介して、圧電素子２０ｃおよび２０
ｄの電極２６ｃおよび２６ｄに接続される。また、圧電
素子２０ａの電極２６ａは、可変抵抗３５を介して、差
動回路３６の一方の入力端に接続され、圧電素子２０ｂ
の電極２６ｂは、差動回路３６の他方の入力端に接続さ
れる。差動回路３６の出力端は、同期検波回路３８の入
力端に接続される。同期検波回路３８の別の入力端に
は、増幅回路３２の出力端が接続される。

【００４７】図１１に示す実施例では、発振回路３０の
出力信号が、抵抗２８ｃおよび２８ｄを介して、圧電素
子２０ｃおよび２０ｄの電極２６ｃおよび２６ｄに与え
られる。そして、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２
６ａおよび２６ｂから得られる信号が、抵抗２９ａおよ
び２９ｂを介して、発振回路３０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。

【００４８】さらに、図１１に示す実施例では、圧電素
子２０ｃおよび２０ｄの圧電板２２ｃおよび２２ｄが内
側から外側に向かって分極されている。そのため、これ
らの圧電素子２０ｃおよび２０ｄに同じ信号を入力する
と、圧電素子２０ｃおよび２０ｄは、同方向の振動をす
る。したがって、振動体１４の板材１６は、伸びと縮み
とが交互になるように振動する。このような振動によ
り、板材１６に慣性が与えられる。

【００４９】また、図１１に示す実施例では、振動体１
４の板材１６の一方主面の一端側および他方主面の他端
側に、振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を
有する同様の圧電素子２０ａおよび２０ｂが形成されて
いる。そのため、雰囲気温度が変化すれば、板材１６の
一端側の部分および圧電素子２０ａと、板材１６の他端
側の部分および圧電素子２０ｂとは、たとえば図１３に
示すように、対称的に同様に変形する。したがって、雰
囲気温度の変化によって、２つの圧電素子２０ａおよび
２０ｂには、同様の信号が発生する。

【００５０】さらに、図１１に示す実施例では、たとえ
ば図１４に示すように、加速度が加わることによって板
材１６が変形した場合、圧電素子２０ａおよび２０ｂが
互いに逆に変形し、圧電素子２０ａおよび２０ｂには、
加速度の大きさに応じた異なった信号が発生する。

【００５１】そして、図１１に示す実施例では、差動回
路３６によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する
信号の差が検出される。そのため、差動回路３６では、
雰囲気温度の変化によって圧電素子２０ａおよび２０ｂ
に発生する信号が相殺され、加速度が加わることによっ
て圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が検
出される。また、差動回路３６の出力信号は、同期検波
回路３８によって、駆動信号に同期して検波される。そ
のため、同期検波回路３８からは、雰囲気温度の変化に
よって圧電素子に発生する信号は得られず、加速度に対
応した信号が得られる。したがって、この実施例では、
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。

【００５２】また、図１１に示す実施例では、振動体１
４となる板材１６の一端および他端に重り１８ａおよび
１８ｂがそれぞれ形成されているので、加速度によって
振動体１４，圧電素子２０ａおよび２０ｂに与えられる
力が大きく、加速度による振動体１４，圧電素子２０ａ
および２０ｂの変形が大きい。そのため、加速度によっ
て圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が大
きく、加速度を検出する感度がよい。

【００５３】さらに、図１１に示す実施例では、可変抵
抗３５によって、差動回路３６の一方の入力端に入力さ
れる信号の大きさを調整することができる。

【００５４】図１５はこの発明の別の実施例を示す図解
図である。図１５に示す実施例は振動子１２を含む。振
動子１２は、図１６に示すように、振動体１４を含む。
振動体１４は、たとえば、金属板などからなる短冊状の
１枚の板材１６を含む。この板材１６の一端には、重り
１８が形成される。そして、この板材１６の他端すなわ
ち振動体１４の他端が支持される。

【００５５】振動体１４の板材１６の２つの主面には、
振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を有する
同様の圧電素子２０ａおよび２０ｂが形成される。この
場合、圧電素子２０ａは板材１６ａの一方主面の一端側
に形成され、圧電素子２０ｂは板材１６の他方主面の他
端側に形成される。なお、圧電素子２０ａおよび２０ｂ
は、たとえば圧電セラミックなどで形成される圧電板２
２ａおよび２２ｂをそれぞれ含み、それらの一方主面に
は、電極２４ａおよび２４ｂがそれぞれ形成され、それ
らの他方主面には、電極２６ａおよび２６ｂがそれぞれ
形成される。そして、電極２４ａおよび２４ｂが、板材
１６に接着される。また、圧電素子２０ａおよび２０ｂ
の圧電板２２ａおよび２２ｂは、外側（電極２６ａおよ
び２６ｂ側）から内側（電極２４ａおよび２４ｂ側）に
向かって分極される。

【００５６】圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａ
および２６ｂは、可変抵抗２９の両端にそれぞれ接続さ
れる。この可変抵抗２９の可動端子は、発振回路３０の
増幅回路３２の入力端に接続される。増幅回路３２の出
力端は、位相補正回路３４の入力端に接続される。位相
補正回路３４の出力端は、抵抗２８ａおよび２８ｂを介
して、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａおよび
２６ｂに接続される。また、圧電素子２０ａおよび２０
ｂの電極２６ａおよび２６ｂは、差動回路３６の２つの
入力端にそれぞれ接続される。差動回路３６の出力端
は、同期検波回路３８の入力端に接続される。同期検波
回路３８の別の入力端には、増幅回路３２の出力端が接
続される。

【００５７】図１５に示す実施例では、発振回路３０の
出力信号が、抵抗２８ａおよび２８ｂを介して、圧電素
子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａおよび２６ｂに与え
られる。そして、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２
６ａおよび２６ｂから得られる信号が、可変抵抗２９を
介して、発振回路３０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。

【００５８】さらに、図１５に示す実施例では、圧電素
子２０ａおよび２０ｂの圧電板２２ａおよび２２ｂが外
側から内側に向かって分極されている。そのため、これ
らの圧電素子２０ａおよび２０ｂに同じ信号を入力する
と、圧電素子２０ａおよび２０ｂは、同方向の振動をす
る。したがって、振動体１４の板材１６は、伸びと縮み
とが交互になるように振動する。このような振動によ
り、板材１６に慣性が与えられる。

【００５９】また、図１５に示す実施例では、振動体１
４の板材１６の一方主面の一端側および他方主面の他端
側に、振動体１４の熱膨張係数と異なった熱膨張係数を
有する同様の圧電素子２０ａおよび２０ｂが形成されて
いる。そのため、雰囲気温度が変化すれば、板材１６の
一端側の部分および圧電素子２０ａと、板材１６の他端
側の部分および圧電素子２０ｂとは、たとえば図１７に
示すように、対称的に同様に変形する。したがって、雰
囲気温度の変化によって、２つの圧電素子２０ａおよび
２０ｂには、同様の信号が発生する。

【００６０】さらに、図１５に示す実施例では、たとえ
ば図１８に示すように、加速度が加わることによって板
材１６が変形した場合、圧電素子２０ａおよび２０ｂが
互いに逆に変形し、圧電素子２０ａおよび２０ｂには、
加速度の大きさに応じた異なった信号が発生する。

【００６１】そして、図１５に示す実施例では、差動回
路３６によって圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する
信号の差が検出される。そのため、差動回路３６では、
雰囲気温度の変化によって圧電素子２０ａおよび２０ｂ
に発生する信号が相殺され、加速度が加わることによっ
て圧電素子２０ａおよび２０ｂに発生する信号の差が検
出される。また、差動回路３６の出力信号は、同期検波
回路３８によって、駆動信号に同期して検波される。そ
のため、同期検波回路３８からは、雰囲気温度の変化に
よって圧電素子に発生する信号は得られず、加速度に対
応した信号が得られる。したがって、この実施例では、
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。

【００６２】また、図１５に示す実施例では、振動体１
４となる板材１６の一端に重り１８が形成されているの
で、加速度によって振動体１４，圧電素子２０ａおよび
２０ｂに与えられる力が大きくなり、加速度による振動
体１４，圧電素子２０ａおよび２０ｂの変形が大きい。
そのため、加速度によって圧電素子２０ａおよび２０ｂ
に発生する信号の差が大きく、加速度を検出する感度が
よい。

【００６３】さらに、図１５に示す実施例では、圧電素
子２０ａおよび２０ｂの電極２６ａおよび２６ｂが可変
抵抗２９の両端に接続され、可変抵抗２９の可動端子が
発振回路３０の増幅回路３２の入力端に接続されている
ので、可変抵抗２９によって、圧電素子２０ａおよび２
０ｂの電極２６ａおよび２６ｂから得られる信号におい
て発振回路３０にフィードバックされる割合を調整する
ことができる。

【００６４】図１９は図１５に示す実施例の変形例を示
す図解図である。図１９に示す実施例は、図１５に示す
実施例と比べて、可変抵抗２９が設けられず、発振回路
３０の増幅回路３２の入力端には、振動体１４が接続さ
れる。

【００６５】図１９に示す実施例では、図１５に示す実
施例と比べて、圧電素子２０ａおよび２０ｂの電極２４
ａおよび２４ｂから得られる信号が振動体１４を介して
発振回路３０の増幅回路３２の入力端に与えられる。そ
して、図１９に示す実施例は、図１５に示す実施例と同
様に動作し、図１５に示す実施例と同様の効果を奏す
る。

【００６６】図２０は図１９に示す実施例の変形例を示
す図解図である。図２０に示す実施例は、図１９に示す
実施例と比べて、発振回路３０の増幅回路３２の入力端
には、振動体１４が接続されず、圧電素子２０ａおよび
２０ｂの電極２６ａおよび２６ｂが抵抗２８ａおよび２
８ｂを介して接続される。さらに、発振回路３０の位相
補正回路３４の出力端は、振動体１４を介して、圧電素
子２０ａおよび２０ｂの電極２４ａおよび２４ｂに接続
される。すなわち、図２０に示す実施例は、図１９に示
す実施例と比べて、発振回路３０の増幅回路３２および
位相補正回路３４が逆向きに接続される。そのため、図
２０に示す実施例は、図１９に示す実施例と比べて、駆
動信号が逆向きになるが、図１９に示す実施例と同様に
動作し、図１９に示す実施例と同様の効果を奏する。

【００６７】なお、上述の各実施例では振動体の板材に
重りが形成されているが、この発明では、振動体に重り
が形成されなくてもよい。また、振動体に２つの重りが
形成される場合、２つの重りの重さを異ならせれば、振
動体において一方の重りが形成されている部分と他方の
重りが形成されている部分とが共振しにくくなる。その
ため、加速度が加わることによって振動体に生じる振動
が、長引かない。すなわち、振動体に生じる振動の過渡
特性がよくなる。したがって、加速度を検出する応答性
もよくなる。

【００６８】また、上述の各実施例では振動体が長さ振
動するが、この発明では、振動体を他のモードで振動さ
せてもよく、あるいは、発振回路およびそれに関連する
抵抗や圧電素子を除去することによって振動体を振動さ
せなくてもよい。

【００６９】さらに、圧電素子の圧電板の分極方向は、
駆動手段や検出手段の位相に対応して変更されてもよ
い。たとえば、すべての圧電素子の圧電板の分極方向
が、逆に、横に、あるいは斜めにされてもよい。

【００７０】また、図１，図５および図６に示す各実施
例において、振動体１４の板材１６ａおよび１６ｂを、
振動が伝わりにくいたとえば軟性合成樹脂，軟性ゴムな
どの緩衝材からなる接続部材で接続すれば、振動が板材
１６ａおよび１６ｂ間で相互に伝わりにくくなる。その
ため、加速度が加わることによって板材１６ａおよび１
６ｂに生じる振動が、長引かない。すなわち、板材１６
ａおよび１６ｂに生じる振動の過渡特性がよくなる。し
たがって、加速度を検出する応答性もよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１に示す実施例に用いられる振動子を示す断
面図である。

【図３】図１に示す実施例において、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。

【図４】図１に示す実施例において、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。

【図５】図１に示す実施例の変形例を示す図解図であ
る。

【図６】図１に示す実施例の他の変形例を示す図解図で
ある。

【図７】この発明の他の実施例を示す図解図である。

【図８】図７に示す実施例に用いられる振動子を示す斜
視図である。

【図９】図７に示す実施例において、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。

【図１０】図７に示す実施例において、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。

【図１１】この発明のさらに他の実施例を示す図解図で
ある。

【図１２】図１１に示す実施例に用いられる振動子を示
す斜視図である。

【図１３】図１１に示す実施例において、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。

【図１４】図１１に示す実施例において、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。

【図１５】この発明の別の実施例を示す図解図である。

【図１６】図１５に示す実施例に用いられる振動子を示
す斜視図である。

【図１７】図１５に示す実施例において、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。

【図１８】図１５に示す実施例において、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。

【図１９】図１５に示す実施例の変形例を示す図解図で
ある。

【図２０】図１９に示す実施例の変形例を示す図解図で
ある。

【図２１】従来の加速度センサの一例を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 加速度センサ １２ 振動子 １４ 振動体 １６，１６ａ，１６ｂ 板材 １７ スリット １８，１８ａ，１８ｂ 重り ２０ａ〜２０ｄ 圧電素子 ２２ａ〜２２ｄ 圧電板 ２４ａ〜２４ｄ，２６ａ〜２６ｄ 電極 ２８ａ〜２８ｄ，２９ａ，２９ｂ 抵抗 ２９，３５ 可変抵抗 ３０ 発振回路 ３２ 増幅回路 ３４ 位相補正回路 ３６ 差動回路 ３８ 同期検波回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動体、 前記振動体の表面に固着手段を介して形成され、前記振
   動体の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する２つの圧
   電素子、および前記２つの圧電素子に接続され、前記２
   つの圧電素子の出力信号の差を検出するための検出手段
   を含み、 前記２つの圧電素子は、雰囲気温度の変化によって同様
   に変形し、かつ、前記振動体に加速度が加わることによ
   ってその加速度の大きさに応じて互いに逆に変形するよ
   うに形成される、加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記振動体は、それらの主面が対向する
   ように配置される２枚の板材を含み、 前記２つの圧電素子は、前記２枚の板材の外側の２つの
   主面あるいは内側の２つの主面にそれぞれ形成される、
   請求項１に記載の加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記２枚の板材の一端に重りがそれぞれ
   形成される、請求項２に記載の加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記振動体は１枚の板材を含み、 前記板材の一端から中央にわたってスリットが形成さ
   れ、 前記２つの圧電素子は、前記板材の一方主面および他方
   主面において前記スリットの両側にそれぞれ形成され
   る、請求項１に記載の加速度センサ。
5. 【請求項５】 前記板材の一端において前記スリットの
   両側に重りがそれぞれ形成される、請求項４に記載の加
   速度センサ。
6. 【請求項６】 前記振動体は１枚の板材を含み、 前記２つの圧電素子は、前記板材の一方主面の一端側お
   よび他方主面の他端側にそれぞれ形成される、請求項１
   に記載の加速度センサ。
7. 【請求項７】 前記板材の一端および他端に重りがそれ
   ぞれ形成される、請求項６に記載の加速度センサ。
8. 【請求項８】 前記板材の一端に重りが形成される、請
   求項６に記載の加速度センサ。