JPH095176A - 振動する梁を有する力−周波数トランスジューサ - Google Patents
振動する梁を有する力−周波数トランスジューサInfo
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- JPH095176A JPH095176A JP7204549A JP20454995A JPH095176A JP H095176 A JPH095176 A JP H095176A JP 7204549 A JP7204549 A JP 7204549A JP 20454995 A JP20454995 A JP 20454995A JP H095176 A JPH095176 A JP H095176A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 力を作用させる要素からの梁への干渉力の伝
達を低減する力−周波数トランスジューサを提供する。 【解決手段】 振動する梁を有する力−周波数トランス
ジューサは平坦な長尺ブレード１０に長手方向の力を与
えるための２つの要素１２、１４間に介在するよう設計
される平坦な長尺ブレードを備え、ブレードの中央部分
は、間隙により分離されかつブレードの端部部分２６、
２８により相互接続される２つの横梁２４ａ、２４ｂを
構成し、かつブレードの主面に平行な平面内において梁
を振動させるための手段と、振動の周波数を測定するた
めの手段との両方を支持する。端部部分は、梁に平行で
ありかつブレードの中央部分に向かって長手方向に延び
る延長部３０、３２を含み、延長部は、端部部分同士よ
りも互いに接近するゾーンでそれらを上記２つの要素に
接続するための手段を備える。
達を低減する力−周波数トランスジューサを提供する。 【解決手段】 振動する梁を有する力−周波数トランス
ジューサは平坦な長尺ブレード１０に長手方向の力を与
えるための２つの要素１２、１４間に介在するよう設計
される平坦な長尺ブレードを備え、ブレードの中央部分
は、間隙により分離されかつブレードの端部部分２６、
２８により相互接続される２つの横梁２４ａ、２４ｂを
構成し、かつブレードの主面に平行な平面内において梁
を振動させるための手段と、振動の周波数を測定するた
めの手段との両方を支持する。端部部分は、梁に平行で
ありかつブレードの中央部分に向かって長手方向に延び
る延長部３０、３２を含み、延長部は、端部部分同士よ
りも互いに接近するゾーンでそれらを上記２つの要素に
接続するための手段を備える。
Description
【０００１】この発明は、小さい質量および体積の、力
を測定する装置を構成し得る、振動する梁を有する力−
周波数トランスジューサに関する。
を測定する装置を構成し得る、振動する梁を有する力−
周波数トランスジューサに関する。
【０００２】より特定的には、この発明は平坦な長尺ブ
レードに長手軸方向の力を与えるための２つの要素間に
介在させるための平坦な長尺ブレードを備えるタイプの
トランスジューサに関連し、前記ブレードの中央部分
は、間隙により分離されかつブレードの端部部分により
相互接続される２つの横梁を構成し、かつブレードの主
面の大部分において梁を振動させるための手段と振動の
周波数を測定するための手段とを支持する。
レードに長手軸方向の力を与えるための２つの要素間に
介在させるための平坦な長尺ブレードを備えるタイプの
トランスジューサに関連し、前記ブレードの中央部分
は、間隙により分離されかつブレードの端部部分により
相互接続される２つの横梁を構成し、かつブレードの主
面の大部分において梁を振動させるための手段と振動の
周波数を測定するための手段とを支持する。
【０００３】このようなトランスジューサは、梁に与え
られる引っ張り力または圧縮力を測定することを可能に
する。特に重要ではあるが限定的ではない適用例は、サ
イズモ質量をヒンジを介して台に接続させてそれをヒン
ジに直交する感知方向において振子として作用させる、
非サーボ制御の振子加速度計に見られる。長手軸方向の
力を与えるための要素はここでは台とサイズモ質量とに
よって構成される。
られる引っ張り力または圧縮力を測定することを可能に
する。特に重要ではあるが限定的ではない適用例は、サ
イズモ質量をヒンジを介して台に接続させてそれをヒン
ジに直交する感知方向において振子として作用させる、
非サーボ制御の振子加速度計に見られる。長手軸方向の
力を与えるための要素はここでは台とサイズモ質量とに
よって構成される。
【０００４】上述のタイプの数多くのトランスジューサ
は既に公知である。このようなトランスジューサにおい
ては、端部部分は力を作用させる要素に固定されるよう
設計される。１つの実施例は、文書ＵＳ−Ａ−３ ２３
８ ７８９およびＦＲ−Ａ−２ ４５４ ６１４（米国
エネルギ省）に見られる。はっきりと示すために尺度決
めされていない、図１のこの適用例は、台１２とヒンジ
１６によって台に接続される振子サイズモ質量１４との
間に取付けられるそのようなトランスジューサの機械的
部分を示す。トランスジューサは、台および振子サイズ
モ質量の両方へのそれぞれの接続部（固定端接続と考え
られてもよい）を端部部分が設ける長尺水晶ブレードに
より構成される。ブレードの中央部分では、スロット１
８は２つの横梁２４ａおよび２４ｂを分離する。一般的
には、ブレードはたとえば水晶のような圧電性材料から
作られ、梁をその平面において振動させるための手段は
電源および測定回路に接続される電極（図示せず）によ
り構成される。
は既に公知である。このようなトランスジューサにおい
ては、端部部分は力を作用させる要素に固定されるよう
設計される。１つの実施例は、文書ＵＳ−Ａ−３ ２３
８ ７８９およびＦＲ−Ａ−２ ４５４ ６１４（米国
エネルギ省）に見られる。はっきりと示すために尺度決
めされていない、図１のこの適用例は、台１２とヒンジ
１６によって台に接続される振子サイズモ質量１４との
間に取付けられるそのようなトランスジューサの機械的
部分を示す。トランスジューサは、台および振子サイズ
モ質量の両方へのそれぞれの接続部（固定端接続と考え
られてもよい）を端部部分が設ける長尺水晶ブレードに
より構成される。ブレードの中央部分では、スロット１
８は２つの横梁２４ａおよび２４ｂを分離する。一般的
には、ブレードはたとえば水晶のような圧電性材料から
作られ、梁をその平面において振動させるための手段は
電源および測定回路に接続される電極（図示せず）によ
り構成される。
【０００５】このような公知のトランスジューサは、特
に、２つの梁が互いと全く同一に作られることができ
ず、その結果わずかに異なる固有共振周波数を有すると
いう事実に関連するさまざまな欠点を有する。約３５ｋ
Ｈｚの共振周波数を有する、フォトリソグラフィにより
作られるミニチュアトランスジューサの場合には、一方
の梁の共振周波数ｆ０ａは他方の梁の共振周波数ｆ０ｂ
と数十Ｈｚだけ異なるかもしれない。２つの梁の間にお
ける結合のために、それらはｆ０ａとｆ０ｂとの間にあ
る単一の周波数ｆ０で振動する。この周波数は梁の各々
の共振周波数とはわずかに異なり、それによって梁のＱ
を有意に低減する。
に、２つの梁が互いと全く同一に作られることができ
ず、その結果わずかに異なる固有共振周波数を有すると
いう事実に関連するさまざまな欠点を有する。約３５ｋ
Ｈｚの共振周波数を有する、フォトリソグラフィにより
作られるミニチュアトランスジューサの場合には、一方
の梁の共振周波数ｆ０ａは他方の梁の共振周波数ｆ０ｂ
と数十Ｈｚだけ異なるかもしれない。２つの梁の間にお
ける結合のために、それらはｆ０ａとｆ０ｂとの間にあ
る単一の周波数ｆ０で振動する。この周波数は梁の各々
の共振周波数とはわずかに異なり、それによって梁のＱ
を有意に低減する。
【０００６】この非対称の別の影響は、受感軸ｘに直交
して、特定的にはブレードの面に平行してｚ方向に与え
られる傾向がある干渉力が２つの梁のそれぞれに異なる
ように影響するという点である。
して、特定的にはブレードの面に平行してｚ方向に与え
られる傾向がある干渉力が２つの梁のそれぞれに異なる
ように影響するという点である。
【０００７】そのような干渉力Ｆｚが梁の基部において
ｚ軸に沿ってかけられると、その力は梁の一方に引っ張
りを生じさせかつ他方に圧縮を生じさせ、２つの梁の間
の距離が小さいほどその力は大きくなる。このような干
渉力の影響下では、共振周波数ｆ０ｂは引っ張りの影響
下で増加する一方、共振周波数ｆ０ａは圧縮の影響下で
減少する。方向に依存する力Ｆはしたがって、初期の不
均衡を増大させ得るか、またはそれを結果的に相殺し得
る。第１の例ではＱは低減し、第２の例ではそれは増大
してその最大値に向かう結果となる。いずれの例におい
ても周波数が変化するので出力に直接の誤差が生じる。
これらの現象は二乗現象であり、力が２倍になると周波
数は４倍に変化する。
ｚ軸に沿ってかけられると、その力は梁の一方に引っ張
りを生じさせかつ他方に圧縮を生じさせ、２つの梁の間
の距離が小さいほどその力は大きくなる。このような干
渉力の影響下では、共振周波数ｆ０ｂは引っ張りの影響
下で増加する一方、共振周波数ｆ０ａは圧縮の影響下で
減少する。方向に依存する力Ｆはしたがって、初期の不
均衡を増大させ得るか、またはそれを結果的に相殺し得
る。第１の例ではＱは低減し、第２の例ではそれは増大
してその最大値に向かう結果となる。いずれの例におい
ても周波数が変化するので出力に直接の誤差が生じる。
これらの現象は二乗現象であり、力が２倍になると周波
数は４倍に変化する。
【０００８】固定用ゾーンにおいてこのような干渉力が
現れることは避けられない。図１に示される構成では、
ヒンジ１６の端部間におけるいかなる非対称も、たとえ
ば、こわばりの度合における非対称を生じさせる。温度
の変動中は、変化するモーメントが端部部分においてｙ
軸について現れ、それによりトランスジューサの周波数
ｆ０において干渉を及ぼす変化を生じさせる。
現れることは避けられない。図１に示される構成では、
ヒンジ１６の端部間におけるいかなる非対称も、たとえ
ば、こわばりの度合における非対称を生じさせる。温度
の変動中は、変化するモーメントが端部部分においてｙ
軸について現れ、それによりトランスジューサの周波数
ｆ０において干渉を及ぼす変化を生じさせる。
【０００９】金を堆積し次いでそれをレーザショットで
部分的に蒸発させて梁の均衡をとることによりこれらの
欠陥を低減する提案が既になされている。しかしなが
ら、この解決法は全く十分なわけではない。梁上の金の
荷重がＱを低減するのである。金の層の揮発は、その下
にある水晶の表面層を乱し、さらにＱを低減する。所与
の温度で共振周波数の均衡をとっても、梁の長さの差に
よる欠点は除かれない。
部分的に蒸発させて梁の均衡をとることによりこれらの
欠陥を低減する提案が既になされている。しかしなが
ら、この解決法は全く十分なわけではない。梁上の金の
荷重がＱを低減するのである。金の層の揮発は、その下
にある水晶の表面層を乱し、さらにＱを低減する。所与
の温度で共振周波数の均衡をとっても、梁の長さの差に
よる欠点は除かれない。
【００１０】この発明の目的は、力を与える要素からの
梁への干渉力の伝達を低減する、上に定義される種類の
力−周波数トランスジューサを提供することである。
梁への干渉力の伝達を低減する、上に定義される種類の
力−周波数トランスジューサを提供することである。
【００１１】この目的のために、この発明は、前記端部
部分は梁に平行でありかつブレードの中央部分に向かっ
て長手軸方向に延びる延長部を含み、その延長部は端部
部分同士よりも互いに接近するゾーンにおいてそれらを
前記要素に接続するための手段を設けることを特徴とす
るトランスジューサを提供することである。
部分は梁に平行でありかつブレードの中央部分に向かっ
て長手軸方向に延びる延長部を含み、その延長部は端部
部分同士よりも互いに接近するゾーンにおいてそれらを
前記要素に接続するための手段を設けることを特徴とす
るトランスジューサを提供することである。
【００１２】この配置により、梁の間における避けられ
ない初期の不均衡を妨げることを回避し、特にｚ方向に
沿った干渉力の作用により引起こされる全体的な共振周
波数における変化を回避することが可能となる。
ない初期の不均衡を妨げることを回避し、特にｚ方向に
沿った干渉力の作用により引起こされる全体的な共振周
波数における変化を回避することが可能となる。
【００１３】上述したことは、梁の端部と、力を与える
要素に固定されるブレードの部分との間に、柔軟性のあ
る接続を介在させることに実質的に等しいと考えてもよ
い。
要素に固定されるブレードの部分との間に、柔軟性のあ
る接続を介在させることに実質的に等しいと考えてもよ
い。
【００１４】この発明の第１の実施例において、各端部
部分からの延長部はフォーク形式であり、２つの梁の組
はそのフォークによって一体化され、したがって２つの
梁を狭いスロットのみによって分離することを可能に
し、したがってそれらの間の接近した結合を保証する。
別の実施例においては、２つの端部部分からの延長部は
梁の間におかれ、それによりトランスジューサの全長を
短くすることを可能にする。
部分からの延長部はフォーク形式であり、２つの梁の組
はそのフォークによって一体化され、したがって２つの
梁を狭いスロットのみによって分離することを可能に
し、したがってそれらの間の接近した結合を保証する。
別の実施例においては、２つの端部部分からの延長部は
梁の間におかれ、それによりトランスジューサの全長を
短くすることを可能にする。
【００１５】上述および他の特性は、非限定的な例とし
て与えられる特定の実施例の以下の説明を読めばより明
らかとなる。説明は添付の図面を参照する。
て与えられる特定の実施例の以下の説明を読めばより明
らかとなる。説明は添付の図面を参照する。
【００１６】図２に図示されるトランスジューサは、典
型的には水晶である圧電性材料の、共振器を構成するモ
ノリシックブレードにより構成される。ブレードは、間
隙により分離される２つの平行する梁２４ａおよび２４
ｂにより相互接続される２つの端部部分２６および２８
を有すると考えてもよい。ミニチュアトランスジューサ
を作るためには、使用されるブレードは薄く、一般的に
は、１ミリメータの約１０分の１の厚さである。
型的には水晶である圧電性材料の、共振器を構成するモ
ノリシックブレードにより構成される。ブレードは、間
隙により分離される２つの平行する梁２４ａおよび２４
ｂにより相互接続される２つの端部部分２６および２８
を有すると考えてもよい。ミニチュアトランスジューサ
を作るためには、使用されるブレードは薄く、一般的に
は、１ミリメータの約１０分の１の厚さである。
【００１７】端部部分２６および２８は、図２の例にお
いては、ブレードの中央平面の方向に延びかつ梁の間に
位置する延長部３０および３２を有する。
いては、ブレードの中央平面の方向に延びかつ梁の間に
位置する延長部３０および３２を有する。
【００１８】延長部の端部は、固定端接続（つまり、端
部の固定される方向を維持する接続）として考えられ得
る接続を介して圧縮力および引っ張り力を作用させるた
めの要素に固定されるよう構成され、その端部は平坦で
あり、たとえば、力を作用させる要素の対応する面に孔
３４を通るピンによって当接されてもよく、または接合
されてもよい。これらの延長部端部とブレードの端部部
分との間で、延長部は力を作用させる要素と振動する梁
との間の接続の横方向の柔軟性を増すよう、幅の狭いゾ
ーンをそれぞれ有してもよい。梁の基部周辺における対
称の度合を保証するために、端部部分の両側にスタブ３
６が設けられてもよい。延長部３０および３２はヒンジ
として作用し、それらの柔軟性は梁により構成されるダ
ブル音さおよび端部部分を外部の干渉応力から切離す結
果となる。
部の固定される方向を維持する接続）として考えられ得
る接続を介して圧縮力および引っ張り力を作用させるた
めの要素に固定されるよう構成され、その端部は平坦で
あり、たとえば、力を作用させる要素の対応する面に孔
３４を通るピンによって当接されてもよく、または接合
されてもよい。これらの延長部端部とブレードの端部部
分との間で、延長部は力を作用させる要素と振動する梁
との間の接続の横方向の柔軟性を増すよう、幅の狭いゾ
ーンをそれぞれ有してもよい。梁の基部周辺における対
称の度合を保証するために、端部部分の両側にスタブ３
６が設けられてもよい。延長部３０および３２はヒンジ
として作用し、それらの柔軟性は梁により構成されるダ
ブル音さおよび端部部分を外部の干渉応力から切離す結
果となる。
【００１９】ブレードは１枚の平坦な水晶から形成され
てもよく、延長部から梁を分離するスロットは、十分に
制御されかつバッチでの作製に好適な技術を用いて、フ
ォトリソグラフィにより形成されてもよい。フォトリソ
グラフィは、非常に幅の狭い、１ミリメータの１０分の
１よりも薄い厚みを有するスロット１８を形成すること
を可能にする。
てもよく、延長部から梁を分離するスロットは、十分に
制御されかつバッチでの作製に好適な技術を用いて、フ
ォトリソグラフィにより形成されてもよい。フォトリソ
グラフィは、非常に幅の狭い、１ミリメータの１０分の
１よりも薄い厚みを有するスロット１８を形成すること
を可能にする。
【００２０】図２の要素に対応する要素は同じ参照番号
を付与される図３に示される実施例においては、振動す
る梁２４ａおよび２４ｂは、端部部分２６および２８か
らの外部延長部３６ａ、３６ｂ、３８ａ、および３８ｂ
により形成される枠の内側に位置する。この例において
も、延長部またはタブは、測定される力を与える要素に
平坦に固定するための端部が各々設けられる。柔軟性を
増し、外部の干渉応力に対するダブル音さの感度を低減
するために、延長部またはタブはそれらの基部付近に幅
の狭い部分をそれぞれ有してもよい。
を付与される図３に示される実施例においては、振動す
る梁２４ａおよび２４ｂは、端部部分２６および２８か
らの外部延長部３６ａ、３６ｂ、３８ａ、および３８ｂ
により形成される枠の内側に位置する。この例において
も、延長部またはタブは、測定される力を与える要素に
平坦に固定するための端部が各々設けられる。柔軟性を
増し、外部の干渉応力に対するダブル音さの感度を低減
するために、延長部またはタブはそれらの基部付近に幅
の狭い部分をそれぞれ有してもよい。
【００２１】図４ａは、先行技術に従って固定されたト
ランスジューサの、非常に概略化された図である。梁は
枠によってＦ×Ｌに等しいトルクＭ１を受けて、上側の
梁に引っ張り力を生じさせ、下側の梁に圧縮力を生じさ
せる。
ランスジューサの、非常に概略化された図である。梁は
枠によってＦ×Ｌに等しいトルクＭ１を受けて、上側の
梁に引っ張り力を生じさせ、下側の梁に圧縮力を生じさ
せる。
【００２２】図４ｂは、この発明の原理の１つを実現す
る、図２により詳細に図示されるトランスジューサを、
同様の方法で示す。この例においては、２つの対向する
トルクモーメントが梁に作用する。これらはＭ２＝Ｆ×
ｌ２およびＭ１＝Ｆ×ｌ１である。これらの干渉応力の
合力はしたがって差Ｍ１−Ｍ２＝Ｆ（ｌ１−ｌ２）に減
少する。干渉力の影響はしたがって、特に力およびモー
メントが二乗の適用における周波数の変化を生じさせる
ために、かなり低減されている。理論上は力Ｆはｌ１＝
ｌ２のときのみ全く影響を及ぼさないものの、この改善
はこのように非常に有効なものであり、周波数の変化が
低いレベルに抑えられる。
る、図２により詳細に図示されるトランスジューサを、
同様の方法で示す。この例においては、２つの対向する
トルクモーメントが梁に作用する。これらはＭ２＝Ｆ×
ｌ２およびＭ１＝Ｆ×ｌ１である。これらの干渉応力の
合力はしたがって差Ｍ１−Ｍ２＝Ｆ（ｌ１−ｌ２）に減
少する。干渉力の影響はしたがって、特に力およびモー
メントが二乗の適用における周波数の変化を生じさせる
ために、かなり低減されている。理論上は力Ｆはｌ１＝
ｌ２のときのみ全く影響を及ぼさないものの、この改善
はこのように非常に有効なものであり、周波数の変化が
低いレベルに抑えられる。
【００２３】図３のトランスジューサに作用する力Ｆの
場合も実質的に同じ結果が得られることが、同様の分析
により示される。
場合も実質的に同じ結果が得られることが、同様の分析
により示される。
【００２４】図２の例および図３の例の両方において、
従来のマウントに対するさらなる利点は接続ゾーンが互
いに接近していることにあり、たとえば水晶のような、
トランスジューサを構成する材料と、一般的には金属製
である、力を作用させる要素との間における熱膨張の差
は、より短い長さにわたって作用する。温度変化の影響
は大幅に低減される。
従来のマウントに対するさらなる利点は接続ゾーンが互
いに接近していることにあり、たとえば水晶のような、
トランスジューサを構成する材料と、一般的には金属製
である、力を作用させる要素との間における熱膨張の差
は、より短い長さにわたって作用する。温度変化の影響
は大幅に低減される。
【００２５】図５および図６は、ブレードの平面におい
て梁を振動させるための電極の、１つの可能な構成を示
す。電極は、参照し得る文書ＦＲ−Ａ−２ ６４０ ０
４５に記載されている配置と上面において同様の配置で
２つのグループに形成された金属被覆された領域により
構成される。図６に図示される例においては、必要な接
続がブレードの端縁周辺になされる状態で、下側の電極
の配置は上側の電極の配置に倣うことになる。しかしな
がら、梁の底面に、接地される金属層を設けることも可
能であろう。
て梁を振動させるための電極の、１つの可能な構成を示
す。電極は、参照し得る文書ＦＲ−Ａ−２ ６４０ ０
４５に記載されている配置と上面において同様の配置で
２つのグループに形成された金属被覆された領域により
構成される。図６に図示される例においては、必要な接
続がブレードの端縁周辺になされる状態で、下側の電極
の配置は上側の電極の配置に倣うことになる。しかしな
がら、梁の底面に、接地される金属層を設けることも可
能であろう。
【００２６】同じグループにある電極はすべて、周波数
メータ４４により測定される梁の共振周波数に同調され
る発振器４２の２つのアウトレットのうちの１つに接続
される。図５および図６に示されるような２つのトラン
スジューサを有するような異なる構成を用いて、一方が
測定されるべき力を受け、他方（その出力は図５におい
て破線の矢印で示される）が力を全く受けないかまたは
等しいが反対の力を受ける、２つの同一のトランスジュ
ーサの周波数の間における差を表わすうなりを周波数メ
ータ４４が測定することも可能である。
メータ４４により測定される梁の共振周波数に同調され
る発振器４２の２つのアウトレットのうちの１つに接続
される。図５および図６に示されるような２つのトラン
スジューサを有するような異なる構成を用いて、一方が
測定されるべき力を受け、他方（その出力は図５におい
て破線の矢印で示される）が力を全く受けないかまたは
等しいが反対の力を受ける、２つの同一のトランスジュ
ーサの周波数の間における差を表わすうなりを周波数メ
ータ４４が測定することも可能である。
【００２７】よりはっきりと示すために、同じグループ
に属する電極は、図５および図６において、他方の組に
属する電極とは異なるように影を付けられる。
に属する電極は、図５および図６において、他方の組に
属する電極とは異なるように影を付けられる。
【００２８】固定用ゾーンがドット領域により示され
る、図７に図示される実施例では、端部部分２６は、中
央平面方向に延び、かつ端部が固定されるよう構成され
る、外部延長部３６ａおよび３６ｂを有する。端部部分
２８は、同様に中央平面方向に延びる単一の中央延長部
３２を有する。
る、図７に図示される実施例では、端部部分２６は、中
央平面方向に延び、かつ端部が固定されるよう構成され
る、外部延長部３６ａおよび３６ｂを有する。端部部分
２８は、同様に中央平面方向に延びる単一の中央延長部
３２を有する。
【００２９】この発明は、数多くの修正される実施例が
可能である。特定的には、ブレードは水晶以外の圧電性
材料から作られてもよい。それは、ドーピングされたシ
リコンから作られ、静電的に、またはブレード上に堆積
される圧電性材料の薄い層によって、励振されてもよ
い。横梁がダブル音さを構成することに加えて、ブレー
ドは、ＧＢ−Ａ−８３ １５ ５６５に開示される３梁
構造と呼ばれ得る構造をブレードに与える付加的な要素
を有してもよい。
可能である。特定的には、ブレードは水晶以外の圧電性
材料から作られてもよい。それは、ドーピングされたシ
リコンから作られ、静電的に、またはブレード上に堆積
される圧電性材料の薄い層によって、励振されてもよ
い。横梁がダブル音さを構成することに加えて、ブレー
ドは、ＧＢ−Ａ−８３ １５ ５６５に開示される３梁
構造と呼ばれ得る構造をブレードに与える付加的な要素
を有してもよい。
【図１】公知の力−周波数トランスジューサが加速度計
にどのように取付けられるかを示す、非常に簡略化され
た斜視図である。
にどのように取付けられるかを示す、非常に簡略化され
た斜視図である。
【図２】より明瞭にするために尺度決めされていない、
電極が図示されていない、この発明の第１の実施例を構
成するトランスジューサの斜視図である。
電極が図示されていない、この発明の第１の実施例を構
成するトランスジューサの斜視図である。
【図３】特定の干渉力の影響を示す、同様に圧電性材料
から作られる、この発明の別の実施例を構成するトラン
スジューサの概略平面図である。
から作られる、この発明の別の実施例を構成するトラン
スジューサの概略平面図である。
【図４】（ａ）は公知のタイプのトランスジューサに伴
うパラメータを示すための理論上の図であり、（ｂ）は
この発明の実施例を構成するトランスジューサに伴うパ
ラメータを示すための理論上の図である。
うパラメータを示すための理論上の図であり、（ｂ）は
この発明の実施例を構成するトランスジューサに伴うパ
ラメータを示すための理論上の図である。
【図５】図２に概略的に示されるトランスジューサの上
面図である。
面図である。
【図６】図２に概略的に示されるトランスジューサの下
面図である。
面図である。
【図７】図３と同様である、さらに別の実施例の概略図
である。
である。
１０ ブレード ２４ａ 梁 ２４ｂ 梁 ２６ 端部部分 ２８ 端部部分 ３０ 延長部 ３２ 延長部 ３４ 孔 ３６ スタブ
Claims (5)
- 【請求項１】 平坦な長尺ブレードに長手軸方向の力を
与えるための２つの要素間に介在するよう設計される平
坦な長尺ブレードを備える、振動する梁を有する力−周
波数トランスジューサであって、 前記ブレードの中央部分は、間隙により分離されかつブ
レードの端部部分により相互接続される２つの横梁（２
４ａ，２４ｂ）を備え、かつブレードの主面の平面にお
いて梁を振動させるための手段と振動の周波数を測定す
るための手段との両方を支持し、前記トランスジューサ
はさらに、 前記端部部分は梁に平行でありかつブレードの中央部分
に向かって長手方向に延びる延長部（３０、３２；３６
ａ、３６ｂ、３８ａ、３８ｂ）を含み、該延長部は、端
部部分同士よりも互いに接近するゾーンにおいてそれら
を前記要素に接続するための手段を設けることを特徴と
する、振動する梁を有する力−周波数トランスジュー
サ。 - 【請求項２】 各端部部分からの延長部は２つの梁の組
を一体化するフォーク形式であることを特徴とする、請
求項１に記載のトランスジューサ。 - 【請求項３】 ２つの端部部分からの延長部（３０、３
２）は梁（２４ａ、２４ｂ）の間に置かれることを特徴
とする、請求項１に記載のトランスジューサ。 - 【請求項４】 延長部は長さが前記ゾーン間の距離と実
質的に等しいことを特徴とする、請求項１、請求項２、
または請求項３に記載のトランスジューサ。 - 【請求項５】 ブレードは圧電性材料から作られ、梁は
それらを振動させるための手段に属する電極を支持する
ことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載
のトランスジューサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9409908 | 1994-08-10 | ||
| FR9409908A FR2723638B1 (fr) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Transducteur force-frequence a poutres vibrantes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095176A true JPH095176A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=9466232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7204549A Withdrawn JPH095176A (ja) | 1994-08-10 | 1995-08-10 | 振動する梁を有する力−周波数トランスジューサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5574220A (ja) |
| EP (1) | EP0696728B1 (ja) |
| JP (1) | JPH095176A (ja) |
| CA (1) | CA2155702A1 (ja) |
| DE (1) | DE69505320T2 (ja) |
| FR (1) | FR2723638B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008306621A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Epson Toyocom Corp | 双音叉型圧電振動素子及び加速度検知ユニット |
| JP2010060347A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Seiko Epson Corp | 振動型センサ |
| US8100016B2 (en) | 2008-09-17 | 2012-01-24 | Seiko Epson Corporation | Vibratory sensor |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6450032B1 (en) * | 2000-03-14 | 2002-09-17 | Pressure Systems, Inc. | Vibrating beam force sensor having improved producibility |
| US20040011144A1 (en) * | 2000-11-15 | 2004-01-22 | Claudio Cavalloni | Resonator chip sensor for pressure and force with mechanically separate partial regions (slots) and a soft membrane |
| US20040016307A1 (en) * | 2002-07-24 | 2004-01-29 | Albert William C. | Vibration isolation mechanism for a vibrating beam force sensor |
| DE10238721A1 (de) * | 2002-08-23 | 2004-03-11 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Messung einer Kraft, Vorrichtung zur Messung eines Drucks und Drucksensor |
| US20050061081A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-24 | Butler Andrew G. | Dual wire differential strain based sensor |
| US6848307B1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-02-01 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Dual beam frequency-output accelerometer |
| DE102006037947B3 (de) * | 2006-08-12 | 2007-12-13 | National Rejectors, Inc. Gmbh | Münzgerät mit Gewichtsmessung |
| DE102006037948B3 (de) * | 2006-08-12 | 2007-12-13 | National Rejectors, Inc. Gmbh | Münzgerät mit Gewichtsmessung |
| US8143768B2 (en) * | 2009-06-26 | 2012-03-27 | Hanson Richard A | Miniature mechanical resonator device |
| IT1395419B1 (it) * | 2009-09-07 | 2012-09-14 | Milano Politecnico | Accelerometro risonante mems con migliorate caretteristiche elettriche |
| JP2011117944A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-06-16 | Seiko Epson Corp | 加速度センサー |
| IT1405796B1 (it) | 2010-11-26 | 2014-01-24 | St Microelectronics Srl | Struttura di accelerometro biassiale risonante di tipo microelettromeccanico |
| FR2970776B1 (fr) * | 2011-01-24 | 2014-05-02 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Dispositif de mesure de la temperature d'une poutre vibrante et application a l'amelioration de la precision de mesure d'un capteur a poutre vibrante |
| US9759739B2 (en) | 2011-02-02 | 2017-09-12 | Honeywell International Inc. | MEMS vibrating-beam accelerometer with piezoelectric drive |
| US9750124B2 (en) * | 2015-04-03 | 2017-08-29 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Piezoelectric particle accelerator |
| EP3336485B1 (en) | 2016-12-15 | 2020-09-23 | Safran Landing Systems UK Limited | Aircraft assembly including deflection sensor |
| CH718762A1 (de) * | 2021-06-23 | 2022-12-30 | Digi Sens Holding Ag | Schwingbrücke für einen Schwingsaitensensor und Schwingsaitensensor. |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3238789A (en) | 1961-07-14 | 1966-03-08 | Litton Systems Inc | Vibrating bar transducer |
| US4215570A (en) | 1979-04-20 | 1980-08-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Miniature quartz resonator force transducer |
| US4321500A (en) * | 1979-12-17 | 1982-03-23 | Paroscientific, Inc. | Longitudinal isolation system for flexurally vibrating force transducers |
| US4658174A (en) * | 1986-03-20 | 1987-04-14 | The Singer Company-Kearfott Division | Vibrating beam force transducer with angled isolator springs |
| WO1988000334A1 (en) * | 1986-07-01 | 1988-01-14 | Sensor International | Vibration type weight measuring apparatus |
| IL80550A0 (en) * | 1986-11-07 | 1987-02-27 | Israel Aircraft Ind Ltd | Resonant element force transducer for acceleration sensing |
| US4856350A (en) * | 1987-10-22 | 1989-08-15 | Hanson Richard A | Force sensing device and method |
| FR2622970B1 (fr) * | 1987-11-05 | 1990-06-01 | Esselte Moreau Sa | Transducteur de force feuillete en forme de double diapason,son procede de fabrication,et son application dans une cellule de charge |
| FR2640045B1 (fr) * | 1988-12-02 | 1991-03-08 | Sagem | Transducteur force-frequence a poutres vibrantes et accelerometre pendulaire en comportant application |
| US5036715A (en) * | 1989-06-30 | 1991-08-06 | Richard Hanson | Cantilevered force sensing assembly utilizing one or two resonating force sensing devices |
| US5367217A (en) * | 1992-11-18 | 1994-11-22 | Alliedsignal Inc. | Four bar resonating force transducer |
-
1994
- 1994-08-10 FR FR9409908A patent/FR2723638B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-08 DE DE69505320T patent/DE69505320T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-08 EP EP95401860A patent/EP0696728B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-09 CA CA002155702A patent/CA2155702A1/fr not_active Abandoned
- 1995-08-09 US US08/512,906 patent/US5574220A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-10 JP JP7204549A patent/JPH095176A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008306621A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Epson Toyocom Corp | 双音叉型圧電振動素子及び加速度検知ユニット |
| JP2010060347A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Seiko Epson Corp | 振動型センサ |
| US8100016B2 (en) | 2008-09-17 | 2012-01-24 | Seiko Epson Corporation | Vibratory sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2723638A1 (fr) | 1996-02-16 |
| DE69505320D1 (de) | 1998-11-19 |
| US5574220A (en) | 1996-11-12 |
| CA2155702A1 (fr) | 1996-02-11 |
| DE69505320T2 (de) | 1999-06-17 |
| EP0696728B1 (fr) | 1998-10-14 |
| EP0696728A1 (fr) | 1996-02-14 |
| FR2723638B1 (fr) | 1996-10-18 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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