JPH1137762A - 圧電式加速度センサ - Google Patents
圧電式加速度センサInfo
- Publication number
- JPH1137762A JPH1137762A JP9209953A JP20995397A JPH1137762A JP H1137762 A JPH1137762 A JP H1137762A JP 9209953 A JP9209953 A JP 9209953A JP 20995397 A JP20995397 A JP 20995397A JP H1137762 A JPH1137762 A JP H1137762A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- piezoelectric
- piezoelectric elements
- elements
- acceleration sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 片持梁構造を有する圧電式加速度センサに於
いては、小型，軽量且つ高感度が得られる利点がある。
しかし、その反面その構造故に脆性劣り加速度の検出範
囲は狭く限定されるという問題点がある。 【解決手段】 バイモルフ振動子に於いて、梁の長さの
異なる圧電素子を積層組合わせる構成としたことによ
り、加速度の検出感度の低下を最小としつつ耐応力性を
高めることができる。故に、広いダイナミックレンジを
有する加速度センサを得ることが可能となる。
いては、小型，軽量且つ高感度が得られる利点がある。
しかし、その反面その構造故に脆性劣り加速度の検出範
囲は狭く限定されるという問題点がある。 【解決手段】 バイモルフ振動子に於いて、梁の長さの
異なる圧電素子を積層組合わせる構成としたことによ
り、加速度の検出感度の低下を最小としつつ耐応力性を
高めることができる。故に、広いダイナミックレンジを
有する加速度センサを得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子により加
速度を検出する圧電式加速度センサに関する。
速度を検出する圧電式加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の片持梁構造の圧電式加速度センサ
としては、図５に示すように均一な平面と同一な形状を
有する圧電素子を組み合わせバイモルフ型とされた圧電
振動子とその一端を固定する台座によって片持支持され
ている構造となっている。この様な構成によって、加速
度が加わればその大きさに応じ振動子はたわみを生じそ
の結果圧電効果により、加速度を電気信号に変換して検
出する。
としては、図５に示すように均一な平面と同一な形状を
有する圧電素子を組み合わせバイモルフ型とされた圧電
振動子とその一端を固定する台座によって片持支持され
ている構造となっている。この様な構成によって、加速
度が加わればその大きさに応じ振動子はたわみを生じそ
の結果圧電効果により、加速度を電気信号に変換して検
出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】長方形を有する片持梁
構造の振動子に於いて荷重を自由端で受けた場合、振動
子に加わる最大応力は固定端で生じ、最大たわみは自由
端で生じる。それらの大きさは、圧電材料及び振動子の
形状で決まる。特に振動子の長さと厚みは大きなファク
タとなる均一平板構造の振動子に於いては、長さを一定
とすれば耐応力性とたわみ特性は相反し、厚みを増し耐
応力性を求めれば検出感度は低くなり、又、厚みを薄く
し高感度を得ようとすれば最大検出加速度は低いものと
なる。故に、この構成とされた圧電式加速度センサに於
いては広いダイナミックレンジを有する加速度を検出す
る振動子を得ることは困難である。
構造の振動子に於いて荷重を自由端で受けた場合、振動
子に加わる最大応力は固定端で生じ、最大たわみは自由
端で生じる。それらの大きさは、圧電材料及び振動子の
形状で決まる。特に振動子の長さと厚みは大きなファク
タとなる均一平板構造の振動子に於いては、長さを一定
とすれば耐応力性とたわみ特性は相反し、厚みを増し耐
応力性を求めれば検出感度は低くなり、又、厚みを薄く
し高感度を得ようとすれば最大検出加速度は低いものと
なる。故に、この構成とされた圧電式加速度センサに於
いては広いダイナミックレンジを有する加速度を検出す
る振動子を得ることは困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】梁の長さの異なる圧電素
子を梁の各々の断面の断面係数を曲げモーメントに対応
して変化させるために積層する。つまり、振動子の自由
端近傍では積層数を少なくし、その厚みを薄くし最も曲
げ応力の加わる固定端近傍では積層数を増しその厚みを
厚くする。この様な構成による振動子によれば、感度の
低下を最小としつつ広いダイナミックレンジを有する加
速度検出を可能となる圧電式加速度センサが実現でき
る。又、梁の長さに沿って（圧電素子の）長さと厚みに
変化をもたせ一体成型された圧電素子で振動子を構成し
ても同様なる効果を得ることが可能である。
子を梁の各々の断面の断面係数を曲げモーメントに対応
して変化させるために積層する。つまり、振動子の自由
端近傍では積層数を少なくし、その厚みを薄くし最も曲
げ応力の加わる固定端近傍では積層数を増しその厚みを
厚くする。この様な構成による振動子によれば、感度の
低下を最小としつつ広いダイナミックレンジを有する加
速度検出を可能となる圧電式加速度センサが実現でき
る。又、梁の長さに沿って（圧電素子の）長さと厚みに
変化をもたせ一体成型された圧電素子で振動子を構成し
ても同様なる効果を得ることが可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態を示
す。梁の長さに沿って長さの異なる圧電素子を積層する
応力の最も加わる固定端近傍では最も多層とし自由端近
傍では層を少なくする。バイモルフ型の場合、上部の多
層各部の長さと下部の多層各部の長さを異ならせ非対象
とし各断面の断面係数を曲げモーメントに対応して変化
させる。
す。梁の長さに沿って長さの異なる圧電素子を積層する
応力の最も加わる固定端近傍では最も多層とし自由端近
傍では層を少なくする。バイモルフ型の場合、上部の多
層各部の長さと下部の多層各部の長さを異ならせ非対象
とし各断面の断面係数を曲げモーメントに対応して変化
させる。
【０００６】
【実施例】本発明を図１，図２，図３，図４を用いて説
明する。図１に示す通り圧電素子により形成された梁の
長さに沿って長さの異なる圧電素子を積層する。梁の自
由端近傍では圧電素子（６），（７）、梁の中央部では
圧電素子（６），（７），（５），（８）、梁の固定端
近傍では圧電素子（６），（７），（５），（８），
（４），（９）によりバイモルフ振動体を構成する。こ
の様な圧電振動子を台座（１）に取り付ける。振動子に
より検出された電気信号は圧電素子（４），（９）電極
より引き出された配線端子（２），（３）により外部に
取り出される。振動体をこの様な構成とすることで梁の
長さ各部における曲げ強度を向上させ広いダイナミック
レンジを有する加速度の検出が可能となる。図２は、長
さ方向に沿って素子の長さと厚みを変え一体成型された
圧電素子を２枚組み合わせバイモルフ形振動子とした梁
の構成図、図３，図４は梁の形状を２等辺３角形とした
場合の構成図である。
明する。図１に示す通り圧電素子により形成された梁の
長さに沿って長さの異なる圧電素子を積層する。梁の自
由端近傍では圧電素子（６），（７）、梁の中央部では
圧電素子（６），（７），（５），（８）、梁の固定端
近傍では圧電素子（６），（７），（５），（８），
（４），（９）によりバイモルフ振動体を構成する。こ
の様な圧電振動子を台座（１）に取り付ける。振動子に
より検出された電気信号は圧電素子（４），（９）電極
より引き出された配線端子（２），（３）により外部に
取り出される。振動体をこの様な構成とすることで梁の
長さ各部における曲げ強度を向上させ広いダイナミック
レンジを有する加速度の検出が可能となる。図２は、長
さ方向に沿って素子の長さと厚みを変え一体成型された
圧電素子を２枚組み合わせバイモルフ形振動子とした梁
の構成図、図３，図４は梁の形状を２等辺３角形とした
場合の構成図である。
【０００７】
【発明の効果】以上の実施例から明かな様に、本発明の
効果は片持梁圧電式加速度センサの欠点とされていた高
感度ではあるが、耐応力性に劣るという特徴を向上させ
得、広いダイナミックレンジを有する加速度センサを実
現でき工業的に価値がある。
効果は片持梁圧電式加速度センサの欠点とされていた高
感度ではあるが、耐応力性に劣るという特徴を向上させ
得、広いダイナミックレンジを有する加速度センサを実
現でき工業的に価値がある。
【図１】本発明請求項１の圧電多層形梁振動子（長方
形）のＡは投影図、Ｂは側面図
形）のＡは投影図、Ｂは側面図
【図２】本発明請求項２の圧電一体成型形振動子
【図３】本発明請求項１の圧電多層形振動子（３角形）
【図４】本発明請求項１の圧電多層形振動子（３角形）
【図５】従来の圧電式片持梁振動子のＡは投影図、Ｂは
側面図
側面図
１ 台座 ２ 配線端子 ３ 配線端子 ４ 第１の圧電素子 ５ 第２の圧電素子 ６ 第３の圧電素子 ７ 第４の圧電素子 ８ 第５の圧電素子 ９ 第６の圧電素子 １０ 第７の圧電素子 １１ 第８の圧電素子
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電素子により加速度を検出する片持梁
構造の加速度センサに於いて、梁の長さの異なる圧電素
子を梁の各々の断面の断面係数を曲げモーメントに対応
して変化させ曲げ強度を向上するために積層し、振動子
を構成させたことを特徴とする圧電式加速度センサ。 - 【請求項２】 圧電素子により加速度を検出する片持梁
構造の加速度センサに於いて、上記目的のために梁の長
さと厚みに変化を持たせて一体成型された圧電素子で振
動子を構成したことを特徴とする圧電式加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209953A JPH1137762A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 圧電式加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209953A JPH1137762A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 圧電式加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137762A true JPH1137762A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16581408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9209953A Pending JPH1137762A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 圧電式加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1137762A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039405A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-05-15 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种压电元件、压电传感器和速度及位移检测装置 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP9209953A patent/JPH1137762A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039405A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-05-15 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种压电元件、压电传感器和速度及位移检测装置 |
| CN108039405B (zh) * | 2018-01-11 | 2023-10-20 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 一种压电元件、压电传感器和速度及位移检测装置 |
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