JPH11352145A - 圧電加速度センサ - Google Patents
圧電加速度センサInfo
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- JPH11352145A JPH11352145A JP11143788A JP14378899A JPH11352145A JP H11352145 A JPH11352145 A JP H11352145A JP 11143788 A JP11143788 A JP 11143788A JP 14378899 A JP14378899 A JP 14378899A JP H11352145 A JPH11352145 A JP H11352145A
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- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 7
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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】
【目的】 微小機械的構造でも短時間の加速度外乱衝撃
に対して感じ易くない圧電加速度センサを提供する。 【構成】 圧電加速度センサ１０は一端を支持される圧
電条片１を持ち、この圧電条片１は作用する加速力に応
じて曲がり、それに応じた圧電電圧を発生し、この電圧
が両側の接点を介して取出し可能である。本発明により
負帰還手段３，４が設けられて、加速度により生じる曲
げ運動とは逆向きの減衰力を圧電素子１へ及ぼす。
に対して感じ易くない圧電加速度センサを提供する。 【構成】 圧電加速度センサ１０は一端を支持される圧
電条片１を持ち、この圧電条片１は作用する加速力に応
じて曲がり、それに応じた圧電電圧を発生し、この電圧
が両側の接点を介して取出し可能である。本発明により
負帰還手段３，４が設けられて、加速度により生じる曲
げ運動とは逆向きの減衰力を圧電素子１へ及ぼす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の圧電加速度センサに関する。
念に記載の圧電加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１
９８４３号明細書はこのような圧電加速度センサ開示し
ている。このセンサは、逆の圧電極性を持ちかつ互いに
隣接する圧電板部分から成る圧電部材を持っている。圧
電部材の両方の表面は、電子評価装置の入力端に電気接
続される導電性電極を備えている。
９８４３号明細書はこのような圧電加速度センサ開示し
ている。このセンサは、逆の圧電極性を持ちかつ互いに
隣接する圧電板部分から成る圧電部材を持っている。圧
電部材の両方の表面は、電子評価装置の入力端に電気接
続される導電性電極を備えている。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４０
０７８号明細書には、圧電セラミツクから成る２つの梁
状曲げ素子を含む圧電加速度センサが記載されており、
これらの曲げ素子は外部電極を持ち、締付け装置から左
方及び右方へ突出して中央を締付けられているので、加
速度が作用する際、曲げ素子の両方の自由端が偏向せし
められる。それにより生じる圧電電圧は、加速度を求め
るため接続されている評価装置により評価することがで
きる。
０７８号明細書には、圧電セラミツクから成る２つの梁
状曲げ素子を含む圧電加速度センサが記載されており、
これらの曲げ素子は外部電極を持ち、締付け装置から左
方及び右方へ突出して中央を締付けられているので、加
速度が作用する際、曲げ素子の両方の自由端が偏向せし
められる。それにより生じる圧電電圧は、加速度を求め
るため接続されている評価装置により評価することがで
きる。
【０００４】特に微小機械的構造では、上記の種類の従
来の圧電加速度センサは、短時間の加速度外乱衝撃にも
反応し、例えば自動車に使用すると、センサ近くに作用
するハンマ打撃又は石の打撃によって反応する。これは
特定の場合望ましくなく、例えばエアバツグの制御の場
合このような短時間の加速度外乱衝撃によるその始動が
行われないようにする。
来の圧電加速度センサは、短時間の加速度外乱衝撃にも
反応し、例えば自動車に使用すると、センサ近くに作用
するハンマ打撃又は石の打撃によって反応する。これは
特定の場合望ましくなく、例えばエアバツグの制御の場
合このような短時間の加速度外乱衝撃によるその始動が
行われないようにする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になって
いる課題は、微小機械的構造でも短時間の加速度外乱衝
撃に対して感じ易くない、最初にあげた種類の圧電加速
度センサを提供することである。
いる課題は、微小機械的構造でも短時間の加速度外乱衝
撃に対して感じ易くない、最初にあげた種類の圧電加速
度センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴を持つ圧電加速度センサによって解決される。この加
速度センサは、加速度により生じる曲げ運動とは逆向き
の減衰力を圧電条片へ及ぼす負帰還手段を持っている。
こうしてセンサが非常に小さく、特に微小機械的構造に
形成され、加速度に反応する圧電条片は非常に小さい質
量を持つようにすることができる。この小さい質量は圧
電条片の非常に高い伝達振動を生じ、従って圧電条片は
原理的にハンマ打撃又は石の打撃のような高振動数加速
度の作用にも反応する。しかしこのような短時間の外乱
効果用の加速度センサの感度は、負帰還手段により減少
される。従って圧電加速度センサは、振動数に対して選
択性を持ちかつ両方向に反応するように設計され、例え
ば自動車のエアバツグ装置における安全トリガ開閉器の
ために使用されることができ、このような開閉器は、近
くで導入されるハンマ打撃又は石の打撃のような短時間
の衝撃によっては開閉せず、事故の危険の場合起こるよ
うに真の著しい車両減速度の場合にのみ開閉する。
徴を持つ圧電加速度センサによって解決される。この加
速度センサは、加速度により生じる曲げ運動とは逆向き
の減衰力を圧電条片へ及ぼす負帰還手段を持っている。
こうしてセンサが非常に小さく、特に微小機械的構造に
形成され、加速度に反応する圧電条片は非常に小さい質
量を持つようにすることができる。この小さい質量は圧
電条片の非常に高い伝達振動を生じ、従って圧電条片は
原理的にハンマ打撃又は石の打撃のような高振動数加速
度の作用にも反応する。しかしこのような短時間の外乱
効果用の加速度センサの感度は、負帰還手段により減少
される。従って圧電加速度センサは、振動数に対して選
択性を持ちかつ両方向に反応するように設計され、例え
ば自動車のエアバツグ装置における安全トリガ開閉器の
ために使用されることができ、このような開閉器は、近
くで導入されるハンマ打撃又は石の打撃のような短時間
の衝撃によっては開閉せず、事故の危険の場合起こるよ
うに真の著しい車両減速度の場合にのみ開閉する。
【０００７】請求項２に従って発展される圧電加速度セ
ンサでは、負帰還手段が２つの互いに離れた板電極を含
み、これらの板電極の間に圧電条片があり、これらの板
電極が圧電条片の曲げ運動に応じて負帰還電荷の作用を
受け、その結果生じる運動減衰が曲げ運動速度の増大と
共に大きくなる。それにより一層効果的で振動数に対し
て選択性を持ち即ち短時間の加速度衝撃を一層強く減衰
する負帰還手段の簡単な構造が実現される。
ンサでは、負帰還手段が２つの互いに離れた板電極を含
み、これらの板電極の間に圧電条片があり、これらの板
電極が圧電条片の曲げ運動に応じて負帰還電荷の作用を
受け、その結果生じる運動減衰が曲げ運動速度の増大と
共に大きくなる。それにより一層効果的で振動数に対し
て選択性を持ち即ち短時間の加速度衝撃を一層強く減衰
する負帰還手段の簡単な構造が実現される。
【０００８】請求項３に従って発展される圧電加速度セ
ンサでは、板電極が高域フイルタ及びダイオードを介し
て圧電条片の接触子に接続されている。こうして圧電信
号が、板電極により負帰還力を発生するのに利用され
る。ダイオードは正しい制御極性を保証し、高域フイル
タは短時間の加速度外乱衝撃のみが減衰されるようにす
る。
ンサでは、板電極が高域フイルタ及びダイオードを介し
て圧電条片の接触子に接続されている。こうして圧電信
号が、板電極により負帰還力を発生するのに利用され
る。ダイオードは正しい制御極性を保証し、高域フイル
タは短時間の加速度外乱衝撃のみが減衰されるようにす
る。
【０００９】請求項４により発展されるセンサでは、電
磁負帰還手段が設けられている。
磁負帰還手段が設けられている。
【００１０】本発明の有利が図面に示されており、以下
に説明される。
に説明される。
【００１１】
【実施例】図１及び２に示す圧電加速度センサ１０の中
核は、２つの隣接する部分１ａ，１ｂから構成される圧
電条片１であり、この圧電条片１は２つの側方板電極３
及び４の間にあり、一端を機械的支持片２に保持されて
いる。図１の圧電条片１は偏向しない中間の初期位置に
あるが、図２は矢印１１の方向に加速度の発生する際、
圧電条片１の偏向の振幅に応じて、その対向する外側電
極１ａ，１ｂの間で電荷の移動が生じるので、これらの
電極の間に適当な電圧が形成される。この圧電電圧は接
続接触子を介して取出され、差動増幅器９により増幅さ
れ、それから加速度センサ１０が受ける加速度の程度と
してこの加速度センサの出力信号を示す。
核は、２つの隣接する部分１ａ，１ｂから構成される圧
電条片１であり、この圧電条片１は２つの側方板電極３
及び４の間にあり、一端を機械的支持片２に保持されて
いる。図１の圧電条片１は偏向しない中間の初期位置に
あるが、図２は矢印１１の方向に加速度の発生する際、
圧電条片１の偏向の振幅に応じて、その対向する外側電
極１ａ，１ｂの間で電荷の移動が生じるので、これらの
電極の間に適当な電圧が形成される。この圧電電圧は接
続接触子を介して取出され、差動増幅器９により増幅さ
れ、それから加速度センサ１０が受ける加速度の程度と
してこの加速度センサの出力信号を示す。
【００１２】圧電素子１の外側電極１ａ，１ｂは抵抗８
を介して接地されているので、特有の時間後にこれらの
外側電極の間で電荷平衡が行われる。同時に２つの並列
接続されるダイオード６を介して、圧電条片１の両方の
外側電極１ａ，１ｂが高域フイルタ７の入力端に接続さ
れて、この高域フイルタ７が圧電条片１の両方の外側電
極１ａ，１ｂのうち１つのみに起因する正の電圧信号の
みを印加されるようにする。高域フイルタ７を通過した
信号は増幅のため増幅器５へ供給され、この増幅器５の
出力端は板電極３及び４に接続されている。従って圧電
条片１の偏向の際板電極３及び４は正に帯電させられ
る。図２に示す圧電条片１の偏向の際、同じ極性によ
り、圧電条片１は圧電条片１が近づく右の板電極３によ
り反発され、異なる極性により、圧電条片１が左の板電
極４により吸引される。
を介して接地されているので、特有の時間後にこれらの
外側電極の間で電荷平衡が行われる。同時に２つの並列
接続されるダイオード６を介して、圧電条片１の両方の
外側電極１ａ，１ｂが高域フイルタ７の入力端に接続さ
れて、この高域フイルタ７が圧電条片１の両方の外側電
極１ａ，１ｂのうち１つのみに起因する正の電圧信号の
みを印加されるようにする。高域フイルタ７を通過した
信号は増幅のため増幅器５へ供給され、この増幅器５の
出力端は板電極３及び４に接続されている。従って圧電
条片１の偏向の際板電極３及び４は正に帯電させられ
る。図２に示す圧電条片１の偏向の際、同じ極性によ
り、圧電条片１は圧電条片１が近づく右の板電極３によ
り反発され、異なる極性により、圧電条片１が左の板電
極４により吸引される。
【００１３】従って圧電条片１はその偏向を妨げる力を
受け、負帰還が生じる。高域フイルタ７のため、この負
帰還は振動数に関して選択的である。高域フイルタ７の
特有濾波時間に対して早い圧電条片１の偏向は著しく妨
げられ、これに対し緩慢な偏向は大幅に影響を受けな
い。
受け、負帰還が生じる。高域フイルタ７のため、この負
帰還は振動数に関して選択的である。高域フイルタ７の
特有濾波時間に対して早い圧電条片１の偏向は著しく妨
げられ、これに対し緩慢な偏向は大幅に影響を受けな
い。
【００１４】図示した加速度センサは、例えば自動車の
エアバツグ装置の安全トリガが開閉器として適してい
る。このような開閉器は、例えばハンマ打撃の短時間の
機械的外乱衝撃によるエアバツグ始動を防止するのに役
立ち、他方事故による強い車両減速の際エアバツグ始動
を可能にするのに役立つ。圧電条片１の非常に小さい質
量のためそれに応じて高い伝達振動数を高域フイルタを
介する静電負帰還減衰により妨げることによって、図示
したセンサが微小機械技術で非常に小さく製造されてい
ても、このセンサは前述した要求を満たす。
エアバツグ装置の安全トリガが開閉器として適してい
る。このような開閉器は、例えばハンマ打撃の短時間の
機械的外乱衝撃によるエアバツグ始動を防止するのに役
立ち、他方事故による強い車両減速の際エアバツグ始動
を可能にするのに役立つ。圧電条片１の非常に小さい質
量のためそれに応じて高い伝達振動数を高域フイルタを
介する静電負帰還減衰により妨げることによって、図示
したセンサが微小機械技術で非常に小さく製造されてい
ても、このセンサは前述した要求を満たす。
【００１５】図示した例のほかに、本発明による圧電加
速度センサの別の実現が可能であり、例えば圧電条片の
偏向を静電界によるのではなく磁界により負帰還で妨げ
るような実現が可能である。このため一端を機械的軸受
に支持される圧電条片に、更に磁性被覆を設けることが
できる。図に示されている実施例の両方の側方板電極３
及び４の代わりに、同じように設けられる２つの電磁石
が使用される。圧電条片の偏向を妨げるために、これら
の電磁石が電圧−電流変換器を介して電流を印加され、
この変換器が、図示されている実施例と同じように、圧
電条片の偏向に応じてその入力電圧信号を、圧電条片の
外側電極から、２つのダイオードのそれぞれ１つ及びそ
の後に接続される高域フイルタを介して受ける。従って
この電圧−電流変換器をは、図示した実施例の増幅器５
に代わる電流の強さに応じてこれらの両方の電磁石は一
層大きいか小さい磁界を生じ、この磁界により圧電条片
の磁性被覆が相互作用するので、圧力条片の偏向を妨げ
る力が発生される。その際図示されている実施例におけ
るように、負帰還が振動数に関して選択的に行われる。
速度センサの別の実現が可能であり、例えば圧電条片の
偏向を静電界によるのではなく磁界により負帰還で妨げ
るような実現が可能である。このため一端を機械的軸受
に支持される圧電条片に、更に磁性被覆を設けることが
できる。図に示されている実施例の両方の側方板電極３
及び４の代わりに、同じように設けられる２つの電磁石
が使用される。圧電条片の偏向を妨げるために、これら
の電磁石が電圧−電流変換器を介して電流を印加され、
この変換器が、図示されている実施例と同じように、圧
電条片の偏向に応じてその入力電圧信号を、圧電条片の
外側電極から、２つのダイオードのそれぞれ１つ及びそ
の後に接続される高域フイルタを介して受ける。従って
この電圧−電流変換器をは、図示した実施例の増幅器５
に代わる電流の強さに応じてこれらの両方の電磁石は一
層大きいか小さい磁界を生じ、この磁界により圧電条片
の磁性被覆が相互作用するので、圧力条片の偏向を妨げ
る力が発生される。その際図示されている実施例におけ
るように、負帰還が振動数に関して選択的に行われる。
【００１６】圧電加速度センサの上述した実施例は、必
要な場合、圧電条片をその偏向に応じて負帰還しかつ時
間的に変化する電界又は磁界にさらすのではなく、電極
又は電磁石に起因する静電界又は静磁界のみにさらすこ
とによって、簡単化して変更されることができる。この
ような圧電加速度センサでは、ダイオード、高域フイル
タ及び増幅器又は電圧−電流変換器が不要になるので、
加速度センサがそれに応じて有利に製造可能である。圧
電加速度センサのこのような構成では、圧電条片の急速
な偏向及び緩慢な偏向がほぼ同じ強さで減衰される。
要な場合、圧電条片をその偏向に応じて負帰還しかつ時
間的に変化する電界又は磁界にさらすのではなく、電極
又は電磁石に起因する静電界又は静磁界のみにさらすこ
とによって、簡単化して変更されることができる。この
ような圧電加速度センサでは、ダイオード、高域フイル
タ及び増幅器又は電圧−電流変換器が不要になるので、
加速度センサがそれに応じて有利に製造可能である。圧
電加速度センサのこのような構成では、圧電条片の急速
な偏向及び緩慢な偏向がほぼ同じ強さで減衰される。
【００１７】本発明は、実施例に示すように一端を支持
される圧電条片を持つ圧電加速度センサにも、最初に引
用したドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４００７８
号明細書からも公知のように中央を支持される圧電条片
を持つ圧電加速度センサにも適用可能である。
される圧電条片を持つ圧電加速度センサにも、最初に引
用したドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４００７８
号明細書からも公知のように中央を支持される圧電条片
を持つ圧電加速度センサにも適用可能である。
【図１】初期位置にある圧電加速度センサのブロツクダ
イヤグラムである。
イヤグラムである。
【図２】図１に対応しているが偏向状態にある圧電加速
度センサのブロツクダイヤグラムである。
度センサのブロツクダイヤグラムである。
１ 圧電条片 ３，４ 負帰還手段 １０ 加速度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
フロントページの続き (72)発明者 フオルケル・ペトリ ドイツ連邦共和・国アイドリンゲン・カル ヴエル・シユトラーセ16
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電加速度センサ（１０）が圧電条片
（１）を持ち、この圧電条片（１）が作用する加速度に
応じて曲がって、適当な圧電電圧を発生し、この圧電電
圧が両側の接触子を介して取出し可能であるものにおい
て、負帰還手段（３，４）が設けられて、加速度により
生じる曲げ運動とは逆向きの減衰力を圧電条片（１）へ
及ぼすことを特徴とする、圧電加速度センサ。 - 【請求項２】 負帰還手段が２つの互いに離れた板電極
（３，４）を含み、これらの板電極（３，４）の間に圧
電条片（１）があり、これらの板電極（３，４）が圧電
条片（１）の曲げ運動に応じて負帰還電荷の作用を受
け、その結果生じる運動減衰が曲げ運動速度の増大と共
に大きくなることを特徴とする、請求項１に記載の圧電
加速度センサ。 - 【請求項３】 板電極（３，４）が高域フイルタ（７）
及びダイオード（６）を介して圧電条片（１ａ，１ｂ）
の接触子に接続されていることを特徴とする、請求項２
に記載の圧電加速度センサ。 - 【請求項４】 圧電条片（１）が磁性被覆を持ち、負帰
還手段が２つの互いに離れた電磁石により形成され、こ
れらの電磁石の間に圧電条片があり、これらの電磁石が
圧電条片の曲げ運動に応じて負帰還するように制御さ
れ、その結果生じる運動減衰が曲げ運動速度の増大と共
に大きくなることを特徴とする、請求項１に記載の圧電
加速度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19816802A DE19816802C2 (de) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | Piezoelektrischer Beschleunigungssensor |
| DE19816802.0 | 1998-04-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352145A true JPH11352145A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=7864673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11143788A Pending JPH11352145A (ja) | 1998-04-16 | 1999-04-15 | 圧電加速度センサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11352145A (ja) |
| DE (1) | DE19816802C2 (ja) |
| FR (1) | FR2777657B1 (ja) |
| GB (1) | GB2336436B (ja) |
| IT (1) | IT1307556B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007263916A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | アクティブ型加速度センサ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10131284A1 (de) * | 2001-06-28 | 2003-01-09 | Krupp Berco Bautechnik Gmbh | Vorrichtung zur Umwandlung von Meßsignalen, die durch Schlagvorgänge eines hydraulischen Schlagaggregats in einem Piezo-Sensor ausgelöst werden, in Digital-Signale |
| GB2454466A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-13 | Haldex Brake Products Ltd | Vehicle odometer system |
| CN107402099B (zh) * | 2017-09-12 | 2024-04-23 | 沈阳振科仪表有限公司 | 撞击变送器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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