JPH0954111A - 圧電センサ - Google Patents

圧電センサ

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JPH0954111A
JPH0954111A JP7209794A JP20979495A JPH0954111A JP H0954111 A JPH0954111 A JP H0954111A JP 7209794 A JP7209794 A JP 7209794A JP 20979495 A JP20979495 A JP 20979495A JP H0954111 A JPH0954111 A JP H0954111A
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JP
Japan
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base member
recess
piezoelectric
piezoelectric sensor
piezoelectric element
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JP7209794A
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Inventor
Katsumi Yamauchi
克己 山内
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Original Assignee
TDK Corp
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】使用する際に、外部に別途抵抗体を設置する必
要のない圧電センサを提供する。 【解決手段】ベース部材1は、凹部11と、素子取り付
け部12とを有する。凹部11はベース部材1の一面上
に設けられており、素子取り付け部12は凹部11と隣
接してベース部材1の一面上に設けられている。圧電素
子2は素子取り付け部12に固定されるとともに、凹部
11内に配置され、凹部11の底面111との間に間隔g
を有している。端子導体13、14のそれぞれは、凹部
11の周りのベース部材1の一面上に設けられ、圧電素
子2の電極に個別に導通している。抵抗体6は、凹部1
1の周りのベース部材1の一面上に設けられ、端子導体
13、14間に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電センサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の圧電センサは、例えばハードデ
ィスクドライブ装置、CDプレイヤー、エアバックシス
テム、電子制御サスペンションシステム等において、加
速度や衝撃を検知するために使用される。従って、高度
の信頼性と共に、部品点数が少なく、小型であることが
極めて重要になる。先行技術文献としては、特開昭64
ー72012号公報、特開平2ー93370号公報が知
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した先行
技術文献に開示された技術は、信頼性の向上、部品点数
の削減及び小型化について、改善すべき余地が残されて
いた。
【0004】また、この種の圧電センサは、不要な低周
波数領域のノイズを遮断するため、通常、センサと抵抗
体が電気的に、並列接続されて使用される。従来は、抵
抗体は、圧電センサとは独立して備えられ、プリント基
板上において、圧電センサと抵抗体とを電気的に接続し
ていた。このため、プリント基板上に圧電センサと、抵
抗体のためのスペースが必要であった。
【0005】本発明の課題は、加速度または衝撃を受け
たとき、圧電素子がベース部材から干渉を受けることな
く応答動作をする高信頼度の圧電センサを提供すること
である。
【0006】本発明のもう一つの課題は、加速度または
衝撃に応答して生じた信号を、確実、かつ、容易に外部
に取り出すことができる圧電センサを提供することであ
る。
【0007】本発明の更にもう一つの課題は、不要な周
波数領域のノイズを遮断し得る圧電センサを提供するこ
とである。
【0008】本発明の更にもう一つの課題は、使用する
際に、外部に別途抵抗体を設置する必要のない圧電セン
サを提供することである。
【0009】本発明の更にもう一つの課題は、簡単な構
造で、加速度または衝撃を確実に検知し得る抵抗体内蔵
型の圧電センサを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る圧電センサは、 ベース部材と、圧電
素子と、少なくとも2つの端子導体と、抵抗体とを含
む。前記ベース部材は、凹部と、素子取り付け部とを有
しており、前記凹部は前記ベース部材の一面上に設けら
れており、前記素子取り付け部は前記凹部と隣接して前
記ベース部材の一面上に設けられている。前記圧電素子
は、前記素子取り付け部に固定されるとともに、前記凹
部内に配置され、前記凹部の底面との間に間隔を有して
いる。前記端子導体のそれぞれは、前記凹部の周りの前
記ベース部材の前記一面上に設けられ、前記圧電素子の
電極に個別に導通している。前記抵抗体は、前記凹部の
周りの前記ベース部材の前記一面上に設けられ、前記端
子導体間に接続されている。
【0011】上述したように、本発明に係る圧電センサ
は、ベース部材と、圧電素子とを含んでいる。ベース部
材は、凹部と、素子取り付け部とを有しており、凹部は
ベース部材の一面上に設けられており、素子取り付け部
は凹部と隣接してベース部材の一面上に設けられてい
る。圧電素子は、素子取り付け部に固定されるととも
に、凹部内に配置され、凹部の底面との間に間隔を有し
ている。従って、加速度または衝撃を受けたとき、圧電
素子がベース部材からなんらの干渉を受けることなく凹
部上で応答動作をし、それによって加わった加速度また
は衝撃が検知される。
【0012】また、本発明に係る圧電センサは、少なく
とも2つの端子導体を含む。端子導体のそれぞれは、圧
電素子の電極に個別に導通している。従って、加速度ま
たは衝撃に応答して圧電素子に生じた信号は、端子導体
を介して、外部に取り出すことができる。しかも、端子
導体のそれぞれは、凹部の周りのベース部材の一面上に
設けられている。従って、端子導体を印刷等の手段によ
って容易に形成することができる。
【0013】本発明に係る圧電センサは、更に、抵抗体
を含む。抵抗体は、ベース部材に設けられ、端子導体間
に接続されている。端子導体は圧電素子の電極に接続さ
れている。従って、圧電素子と抵抗体とが電気的に並列
接続される。圧電素子の静電容量Cと抵抗体の抵抗Rに
よりバイパスフィルターが形成され、これにより、不要
な低周波数領域のノイズを遮断することができる。
【0014】しかも、従来は、外部において接続してい
た抵抗体が、ベース部材上に形成されているため、セン
サを使用する際に、外部に別途抵抗体を設置する必要が
ない。
【0015】更に、抵抗体は、凹部の周りのベース部材
の一面上に設けられている。この構造によれば、端子導
体の場合と同様に、抵抗体を印刷等の手段によって容易
に形成することができる。
【0016】本発明に係る圧電センサは、基本要素とし
て、圧電素子とそれを支持するベース部材及び途中に抵
抗体を有するリード導体とを有すればよいから、簡単な
構造で、加速度または衝撃を確実に検知し得る抵抗内蔵
型圧電センサが得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る圧電センサの
外観斜視図、図3は図1に示された圧電センサにおいて
蓋を取り外した平面図、図4は図3のA4−A4線上に
おける断面図、図5は図3のA5−A5線上における断
面図、図6は図3のA6−A6線上における断面図であ
る。本発明に係る圧電センサは、ベース部材1と、圧電
素子2と、少なくとも2つの端子導体13、14と、抵
抗体6とを含む。参照符号3は蓋である。
【0018】ベース部材1は、凹部11と、素子取り付
け部12とを有しており、凹部11はベース部材1の一
面上に設けられており、素子取り付け部12は凹部11
と隣接してベース部材1の一面上に設けられている。圧
電素子2は素子取り付け部12に固定されるとともに、
凹部11内に配置され、凹部11の底面111との間に間
隔を有している。端子導体13、14のそれぞれは、凹
部11の周りのベース部材1の一面上に設けられ、圧電
素子2の電極に個別に導通している。抵抗体6は、凹部
11の周りのベース部材1の一面上に設けられ、端子導
体13、14間に接続されている。
【0019】上述したように、本発明に係る圧電センサ
は、ベース部材1と、圧電素子2とを含んでいる。ベー
ス部材1は、凹部11と、素子取り付け部12とを有し
ており、凹部11はベース部材1の一面上に設けられて
おり、素子取り付け部12は凹部11と隣接してベース
部材1の一面上に設けられている。圧電素子2は、素子
取り付け部12に固定されるとともに、凹部11内に配
置され、凹部11の底面111との間に間隔gを有して
いる。従って、加速度または衝撃を受けたとき、圧電素
子2がベース部材1からなんらの干渉を受けることなく
凹部11上で応答動作をし、それによって加わった加速
度または衝撃が検知される。
【0020】また、本発明に係る圧電センサは、少なく
とも2つの端子導体13、14を含む。端子導体13、
14のそれぞれは、圧電素子2の電極に個別に導通して
いる。従って、加速度または衝撃に応答して圧電素子2
に生じた信号は、端子導体13、14を介して、外部に
取り出すことができる。しかも、端子導体13、14の
それぞれは、凹部11の周りのベース部材1の一面上に
設けられている。従って、端子導体13、14を印刷等
の手段によって容易に形成することができる。
【0021】本発明に係る圧電センサは、更に、抵抗体
6を含む。抵抗体6は、ベース部材1に設けられ、端子
導体13、14間に接続されている。端子導体13、1
4は圧電素子2の電極に接続されている。従って、図6
に示すように、圧電素子2と抵抗体6とが電気的に並列
接続される。圧電素子の静電容量Cと抵抗体の抵抗Rに
よりバイパスフィルターが形成され、これにより、不要
な低周波数領域のノイズを遮断することができる。
【0022】また、従来は、外部において接続していた
抵抗体6が、ベース部材1上に形成されているため、セ
ンサを使用する際に、外部に別途に抵抗体を設置する必
要がない。しかも、抵抗体6は、凹部11の周りのベー
ス部材1の一面上に設けられている。この構造によれ
ば、端子導体13、14の場合と同様に、抵抗体6を印
刷等の手段によって容易に形成することができる。
【0023】本発明に係る圧電センサは、基本要素とし
て、圧電素子2とそれを支持するベース部材1及び途中
に抵抗体6を有するリード導体とを有すればよいから、
簡単な構造で、加速度または衝撃を確実に検知し得る抵
抗内蔵型圧電センサが得られる。
【0024】上述したように、圧電素子2を検知素子と
して用いることの利点は、耐衝撃性に優れた堅牢な構造
を容易に実現できることである。圧電素子2の好ましい
例は、バイモルフ圧電素子である。図はバイモルフ圧電
素子を示し、一対の圧電素子20、20を有している。
一対の圧電素子20、20は、圧電素体の両面に電極2
1、22を有しており、一方の圧電素子20の電極22
と他方の圧電素子20の電極22とが互いに面接触する
ようにして、重ね合わされ接合されている。一対の圧電
素子20、20は、温度変動によるノイズをキャンセル
するため、分極方向が互いに逆向きとなるように重ね合
わされる。別の例では、一対の圧電素子20、20は分
極方向が同一となるように重ねて結合されることもあ
る。この場合には、共通に接続された電極が例えばアー
スに接続される。共通に接続される電極間に、導電性を
有する金属弾性板で構成される振動板を介在させ、この
振動板をアースに接続する構成もよくとられる。バイモ
ルフ圧電素子を用いた圧電センサは特開昭64ー720
12号公報、特開平2ー93370号公報で公知であ
る。
【0025】圧電素子2を取り付ける素子取り付け部1
2は、好ましくは、凹溝で構成する。凹溝でなる素子取
り付け部12は、その底面が凹部11の底面111よりも
少し高く、かつ、ベース部材1の一面よりも低くなるよ
うに、オフセットを付する。素子取り付け部12の幅
は、圧電素子2の幅に対応した寸法に定める。上記構造
により、圧電素子2を素子取り付け部12に配置するだ
けで、素子取り付け部12の底面と凹部11の底面11
との間の段差を利用して、圧電素子2と凹部11の底面
111との間に必要な間隔gを確保すると共に、素子取り
付け部12の底面とベース部材1の一面との間の段差を
利用して圧電素子2を位置決めないしは固定できる。
【0026】圧電素子2と素子取り付け部12との間
は、例えば、絶縁性接着剤5を用いて接合することが望
ましい。こうすることにより、耐衝撃性を一層向上させ
ることができる。
【0027】ベース部材1は電気絶縁性セラミックまた
はプラスチック等によって形成される。用い得るセラミ
ック材料としては、アルミナ、フォルステライト、ステ
アタイト等がある。プラスチック材料を用いる場合は、
高耐熱性のもを用いることが望ましい。第1の端子導体
13及び第2の端子導体14及び抵抗体6は、印刷、ス
パッタ、蒸着、メッキあるいはそれらの組み合わせ等に
よって形成される。第1の端子導体13及び第2の端子
導体14は、素子取り付け部12の両側に付着されたリ
ード部131、141を有しており、リード部131、141が、導
電接着剤41、42により、圧電素子2の電極21、2
2と電気的に接続されている。
【0028】蓋3は電気絶縁性セラミックまたはプラス
チック等によって形成される。用い得るセラミック材料
としては、アルミナ、フォルステライト、ステアタイト
等がある。プラスチック材料を用いる場合は、高耐熱性
のもを用いることが望ましい。蓋3はベース部材1の一
面側に圧電素子2を包囲するように配置され、接触端面
が接着その他の手段によって、ベース部材1に接合され
る。接合面の周囲は樹脂封止することが望ましい。
【0029】図8は本発明に係る圧電センサの別の実施
例を示す斜視図、図9は図8に示された圧電センサにお
いて蓋を取り外して示した分解斜視図、図10は図8に
示された圧電センサにおいて蓋を取り外した平面図であ
る。図において、図1〜図5と同一の参照符号は同一の
構成部分を示している。第1の端子導体13及び第2の
端子導体14は、ベース部材1の長さ方向Lの両端側に
おいて、幅方向Wの両側面に設けられている。抵抗体6
は第1の端子導体13の端部と、第2の端子導体14の
中間部との間に設けられている。
【0030】図11は本発明に係る圧電センサの更に別
の実施例を示す断面図である。圧電素子2は、ベース部
材1の幅方向に傾斜して取り付けられている。このよう
な構造であると、ベース部材1の底面111に対して垂直
に作用する加速度及び水平に作用する加速度の両者を感
知し得る圧電センサが得られる。
【0031】図12は本発明に係る圧電センサの更に別
の実施例を示す分解斜視図、図13は図12に示した圧
電センサの組立状態を示す斜視図であり、蓋を取り除い
た状態で示してある。この実施例では、2つの圧電素子
200、210が用いられている。圧電素子200は電極21、
22が横方向を向くように、ベース部材1に取り付けら
れ、圧電素子210は電極21、22が上下方向を向くよ
うに、ベース部材1に取り付けられている。このような
構造であると、垂直に作用する加速度を圧電素子210で
検出し、水平に作用する加速度を圧電素子200で検出す
る圧電センサが得られる。
【0032】ベース部材1は、凹部11及び素子取り付
け部12の組み合わせを、2組有している。圧電素子20
0、210は素子取り付け部12、12に固定されるととも
に、凹部11、11内に配置されている。端子導体1
3、14は、2個の圧電素子200、210に対して、2組備
えられている。抵抗体60、61も2つ備えられ、それ
ぞれは、凹部11、11の周りのベース部材1の一面上
に設けられ、端子導体13ー14、13ー14間に接続
されている。
【0033】図14は本発明に係る圧電センサの更に別
の実施例を示す断面図である。この実施例では、蓋3の
外周にシールド膜7を有する。シールド膜7は金属膜で
ある。蓋3は、シールド膜7が端子導体13、14に電
気的に接触しないように絶縁層8を介してベース部材1
の上に取り付けられる。端子導体13、14の何れか一
方と、シールド膜7は導電性接着剤9によって電気的に
接続する。
【0034】圧電素子2は絶縁抵抗が非常に高い。この
ため、圧電センサが、周囲の信号線あるいは外部電界等
により雑音重畳を受け易い。この実施例によれば、この
ような雑音の重畳を防止できる。
【0035】以上、好ましい実施例を参照して本発明を
説明したが、基本的思想及び範囲に従い、本発明が種々
変形され得ることは、当業者に自明である。例えば、説
明されていないけれども、複数示された実施例の組み合
わせが可能である。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果が得られる。 (a)加速度または衝撃を受けたとき、圧電素子がベー
ス部材から干渉を受けることなく応答動作をする圧電セ
ンサを提供することができる。 (b)加速度または衝撃に応答して生じた信号を、確
実、かつ、容易に外部に取り出し得る圧電センサを提供
することができる。 (c)不要な周波数領域のノイズを遮断し得る圧電セン
サを提供することができる。 (d)使用する際に、外部に別途抵抗体を設置する必要
のない圧電センサを提供することができる。 (e)簡単な構造で、加速度または衝撃を確実に検知し
得る抵抗体内蔵型の圧電センサを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電センサの外観斜視図である。
【図2】図1に示された圧電センサにおいて蓋を取り外
した分解斜視図である。
【図3】図1に示された圧電センサにおいて蓋を取り外
した平面図である。
【図4】図3のA4−A4線上における断面図である。
【図5】図3のA5−A5線上における断面図である。
【図6】図3のA6−A6線上における断面図である。
【図7】図1〜図6に示した圧電センサの電気回路図で
ある。
【図8】本発明に係る圧電センサの別の実施例を示す斜
視図である。
【図9】図8に示された圧電センサにおいて蓋を取り外
して示した分解斜視図である。
【図10】図8に示された圧電センサにおいて蓋を取り
外した平面図である。
【図11】本発明に係る圧電センサの更に別の実施例を
示す断面図である。
【図12】本発明に係る圧電センサの更に別の実施例を
示す分解斜視図である。
【図13】図12に示した圧電センサの組立状態を示す
斜視図であり、蓋を取り除いた状態で示してある。
【図14】本発明に係る圧電センサの更に別の実施例を
示す断面図である。
【符号の説明】
1 ケース部材 2 圧電素子 11 凹部 12 素子取り付け部 13、14 端子導体 131 リード電極 141 リード電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベース部材と、圧電素子と、少なくとも
    2つの端子導体と、抵抗体とを含む圧電センサであっ
    て、 前記ベース部材は、凹部と、素子取り付け部とを有して
    おり、前記凹部は前記ベース部材の一面上に設けられて
    おり、前記素子取り付け部は前記凹部と隣接して前記ベ
    ース部材の一面上に設けられており、 前記圧電素子は、前記素子取り付け部に固定されるとと
    もに、前記凹部内に配置され、前記凹部の底面との間に
    間隔を有しており、 前記端子導体のそれぞれは、前記凹部の周りの前記ベー
    ス部材の前記一面上に設けられ、前記圧電素子の電極に
    個別に導通しており、 前記抵抗体は、前記凹部の周りの前記ベース部材の前記
    一面上に設けられ、前記端子導体間に接続されている圧
    電センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された圧電センサであっ
    て、 前記素子取り付け部は、前記ベース部材の前記一面上に
    幅方向及び長さ方向を仮想したとき、前記凹部の長さ方
    向の中間に設けられている圧電センサ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載された圧電センサであっ
    て、 前記素子取り付け部は、凹溝で構成され、前記凹溝は、
    その底面が前記凹部の底面よりは少し高くなっており、 前記圧電素子は、前記凹溝内に配置されている圧電セン
    サ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載された圧電センサであっ
    て、 前記端子導体の内、第1の端子導体は、前記凹溝の一端
    縁側から前記ベース部材の長さ方向の一端側に導かれて
    おり、 第2の端子導体は、前記凹溝の他端縁側から前記ベース
    部材の長さ方向の他端側に導かれており、 前記抵抗体は、前記ベース部材の前記一面側において、
    前記第1の端子導体及び前記第2の端子導体の間に生じ
    る間隔内に形成されている圧電センサ。
JP7209794A 1995-08-17 1995-08-17 圧電センサ Withdrawn JPH0954111A (ja)

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Cited By (3)

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WO1999060413A1 (fr) * 1998-05-19 1999-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Detecteur d'acceleration et appareil d'acceleration comprenant ce detecteur d'acceleration
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