JPS5810661A - 加速度測定器 - Google Patents

加速度測定器

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JPS5810661A
JPS5810661A JP57115304A JP11530482A JPS5810661A JP S5810661 A JPS5810661 A JP S5810661A JP 57115304 A JP57115304 A JP 57115304A JP 11530482 A JP11530482 A JP 11530482A JP S5810661 A JPS5810661 A JP S5810661A
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flap
acceleration
support
electrode
accelerometer
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    • 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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    • G01P15/131—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 by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electrostatic counterbalancing means

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に加速度を測定するための装置に関し、例
えば集積電子回路技術による製造に適した加速度測定器
に関する。
集積回路製造方法と類似の方法を用いて製造される加速
度測定器は既に公知である。このような加速度測定器に
ついて以下の論文の中で記述されている：　ＩＥＥＥＴ
ｒａｎｓｅｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅ　−ｖｉｃｅ
ｓ、ｖｏｌ、ＥＤ−２６、Ａ　１１　、　Ｎｏｖｅｎｂ
ｅｒ　１９７９記載の”５ｉｌｉｃｏｎ　ｃａｎｔｉｌ
ｅｖｅｒ　ｂｅｅｍ　ａｃｃｅｌｅｒｏｍ−ｅｔｅｒ　
ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ａ　ＰＩ−ＦＥＴ　ｃａｐａｃｉ
ｔｉｖｅ　ｔｒａ　−ｎｓｄｕｃｅｒ’　：　　ＩＥＥ
Ｅ　　Ｔｒａｎｓ、ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉ
ｃ　−ｅｓ、ｖｏｌａＢＤ−２６、ＡＩ　　２　　Ｄｅ
ｃｅｍｂｅｒ　　１　９　７　９記載の’Ａ　ｂａｔｃ
ｈｆａｂｒｉｃａｔｅｄ　５ｉｌｉｃｏｎ　ａｃｃｅｌ
ｅ−ｒ　ｏｍｅｔｌｅｒ　”他の集積加速度測定器ｕ、
　　ｔ　９８０　年１２月８・９・１０日にワシントン
で六ＭＩｃｒａ”ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ａｃｃｅｌｅ
ｒｏｍｅｔｅｒ　；ｎｔｅｇｒａｔｓｉ、　ｗｉｔｈＭ
Ｏ８ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ＃という
題で行われたインタナショナルエレクトロンデノ々イス
ミーティングに提出された。このような加速度測定器は
基本的に矩形ダイアフラム、支持体に固定されたダイア
フラムの側部、及び加速度の影響をうけるダイアフラム
の運動を検出するための装置から成る。ダイアフラムを
固定する方法は加速度測定器のばね定数が比較的大きな
値を有し。
このため高い感度にするのが難しい。さらにこのような
装置は所望されない方向における加速度影響に対しても
敏感である。
本発明の目的は、電子集積回路に使用される技術を用い
た製造に適しまた上述した欠点を克服したい加速度測定
器を提供することである。
本発明の他の目的は、特定の方向における加速度影響に
対して高い感度を有する加速度測定器を提供することで
ある。
さらに本発明の別の目的は、特定の方向と異なる方向に
おける加速度影響に対しては実質的に鈍感である加速度
測定器を提供することである。
本発明によれば加速度測定器は、２つの向い合う位置に
ある弾性取付は部分にょシ支持体に取付けられたフラッ
プを具備しフラップは該支持体の面に垂直な加速度の影
響をうけてその取付は部分の周囲を回転でき、さらにフ
ラップに向かい合いかつその面が支゛持体の面に面平行
に設けられた少なくとも１つの電極及び、フラップと電
極の間のキャパシタンスの測定に基づきフラップがうけ
た加速度を表わす信号全発生する装置を備えている。
本発明の実施例によると、加速度測定器はフラップのそ
れぞれの両側に設けられた２つの電４、ヲ有し、フラッ
プが受ける加速度の影響を補償しかつフラップをその静
止位置に戻すことのできる戒圧をフラップと２つの電極
の間に加えるために負帰還装置が設けられている。ねじ
り振動モードにおいて動作する２つの対称な取付は部分
を使用することは加速度測定器の感度を高めつっばね定
数の低い値を得ることを可能にする。加えて、フラップ
のそれぞれの側に取付は部分を設けることは、フラップ
が取付は部分の軸の周囲を回る回転運動以外のいかなる
運動からも影響され嬢くする一方、フラップが十分にそ
の位置に維持されることを保証する。
本発明による他の目的、特徴、利点は以下の特定の実施
例に関する説明からさらに明白になる。以下本発明につ
き図を用いて詳しく説明する。
実施例の説明 第１図は本発明の原理による装置の概略図を示す。この
装置の重要な構成要素はフラップまたは翼２であり、こ
のフラップは２つの弾性取付は部分３により支持体１に
取付けられている。
支持体１はプレート４の上に設けられてお＃）。
このプレート４の上に電極５が設けられている。
このような装置は、集積電子回路において用いられるの
に似た技術によシ製造できる。実施例においては、支持
体ｌはｎ形のけい素基板から作られ、フラップ２とその
取付は部分３とは基板を切除して形成されてｐ形のドー
ピング材でドーピングされ、プレート４は上にアルミニ
ウム電極を設けており、ガラスから成る。
本装置は次のように動作する。
フラップ２は慣性質量及びコンデンサの電極プレート、
即ち電極５により形成されているコンデンサの他方の電
極プレー）１構成する。本装置が電極プレート４の面に
垂直に加速される場合、取付は部分３により加わるもど
りトルクすなわち復帰トリクが加速度によりフラップに
生ずるモーメントに釣り合うまでフラップはその弾性取
付は部分３の回りを回転する。フラップが回転したその
角度は加速度に比例する。フラップの回転運動はフラッ
プと電極５の間のキャノ々シ？ンスの相応する変化を生
ぜしめ、それは測定可能である。
フラップの構造は慣性力と復帰力との間の非常に有利な
関係を得ることを可能にする。実際復帰力は、フラップ
を適当に支持したままで、蝋付は部分の断面の縮小によ
り低減させられる。
取付は部分の復帰力の低減は装置の感度を増大させ、そ
の周波数応答を高める。このような構造の他の利点は、
もしそれが取付は部分の周囲でのフラップの回転運動を
増大するならば、取付は部分の長さを増加させることに
関連する他のいかなる運動をも妨害する。このことは特
定の方向、即ち支持体の面に垂直な方向における加速度
を測定することに関して装置の良好な性能を保証する。
この利点は以下の場合さらに高められる、即ち支持体ｌ
が単一結晶けい素から成り、またフラップと取付は部分
が硼素（１０１９ａ　ｔ　ｏｍｓ／ｃｄ以上の濃度）に
より濃くドーピングされる場合である。硼素でドーピン
グするとフラップ取付は部分で長手方向応力を高め、そ
れは特定の運動以外の運動との関係においてフラップを
より剛性にする。
第２図は本発明による加速度測定器の実施例の断面図を
示す。断面図は翼またはフラップの回転軸、例えば第１
図の軸Ａ−Ａに沿って切断して示されている。第１図に
示されているのに類似した構成要素には同じ符号を付し
である。
従って第２図は再び支持体１．フラップ２及びその取付
は部分、電極５．プレート４を示す。
第２図にはまた加速度計と共働する測定回路を含むブロ
ック７と接続部分が示されており、測定回路は同じ支持
体１上に有利に集積されている。例えばアルミニウムか
ら作られるこのような接続部分は、接続部分７１を用い
てフラップを測定回路７に接続し電極５ｉＰ＋拡散領域
５２を介して接触接続面５１に、或いは領域５２゜接触
接続面５１．接触接続面７３及びＰ十拡散領域７２を介
して測定回路７に接続するために設けられている。支持
体ｌはｎ″″形のけい素基板で作られる。支持体の底面
は５ｉ０２の絶縁している層６により保護されている。
５ｉ０２絶縁層は表面にも設けられており接続部を支持
体から絶縁する。プレート４は電極５を形、或するため
に部分的にアルミニウム付着により金属化されたガラス
から作られ、アノードデンディング法を用いて支持体ｌ
に固着されている。凹部８がプレート４の測定回路７に
面している測に設けられている。
″　　　第２図に匹敵する構造ｆ４造するための工程は
、ＩＲＢｇ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ＼ｏｎ　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉ　−ｃｅｓ、Ｖｏ重ｇＤ−２７
、Ｊ１６５　、　Ｍａｙ　１９８０の中の論文％Ａｍｏ
ｎｏｌｉｔｈｉｃ　ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ　ｓｅｎ　−５ｏｒ　ｗｉｔｈ　ｐｕｌｓｅ−ｐ
ｅｒｉｏ＜Ｌ！　ｏｕｔｐｕｔｌの中に記載されている
。またＩＦｊＦｉＢ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ
ｓ　Ｌｅ−ｔｔｅｒａ、Ｖｏｌ　ＥＤ２−２．４２　、
　Ｆｅｂｒ、　　１９８１の中に・見られる論文％Ａｎ
　ｅｌｅｃｔｒｏｃ’ｈｅｍｉｃａｌ　Ｐ−Ｎｊｕｎｃ
ｔｉｏｎ　ｅｔｃｈ−ｓｔｏｐ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｏ
ｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆｓｉｌｉｃｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｔ
ｒｕｃｔｕｒ・Ｓｌ　には所望の薄さの膜を製造する工
程について記載されている。膜を作った後、フラップ２
及びその取付は部分はエツチングにより、有利にはガス
状媒体で（・例えばプラズマまたはイオンエツチング］
切夛取シ形成される。
第３図は第１図に示す装置の別の実施例の１つを示し、
そこには付加電極１０がフラップ２に関して電極５とは
反対側に設けられている。
付加電、甑１０はガラスプレート９に固定されたけい素
基体２０の上にアルミニウムを付着させることにより作
られる。けい素は始めアノードボンディング工程を用い
てプレート９に固着され、それからけい素は基体２ｏを
形吠するためエツチングされ電極１ｏが基体２ｏに付着
される。プレート９．基体２０．電極１ｏがら構成され
る組立体はアノードボンディングにょシ支持体１に固定
される。付加電極１ｏは接触接続面１２にＰ＋にドーピ
ングされた領域１１を介して接続している。電極ｌｏは
第５図の説明からよシ明らかなように、負帰還のために
用いられる。
第４図は本発明の装置と共働する加速度測定回路のブロ
ック図である。フラップ２と電極５は容量の変化するコ
ンデンサｃｌを構成し、このコンデンサはコンデンサｃ
２と２つの抵抗１０１．１０２とから成る測定ブリッジ
の一部であシ、２つの抵抗の共通の接続点はアースに接
続されている。コンデンサｃ１と抵抗１０１の共通接続
点は増幅器１０３の入力側に接続されている；増幅器１
０３の出力側信号が回路１ｏ５により整流されろ波され
て、差動増幅器１０７の一方の入力側に供給される、。
コンデンサｃ２と抵抗１０２とに共通な接続点は増幅器
１０４の入力側、に接続され、増幅器１０４の出方側信
号は回路ｌＯ゛６により整流されろ波されてから差動増
幅器１０７の他方の入力側に供給される。２つのコンデ
ンサｏ１と０２に共通の接続点には高周波数信号Ｕｍが
加わる。加速度の影響をうけているフラップ２の回転運
動は、信号Ｕ１の相応する振幅及び位相変調を受ける。
信号Ｕ１とＵ’　ｌの間の振動差は差動増幅器の出方信
号Ｕｓを取出すための回路１０３〜１０７により引き出
される。この信号Ｕｓはフラップ２が受けている加速度
を表わす。第４図は一例として示したにすぎないもので
ある。実際、信号ＵｌとＵＩ　ｔとの間の６１のキャパ
シタンスの変化ニよって生ずる位相差を測定してひいて
は加速度に関連する信号を発生することも可能である。
第５図は負帰還ループを組み込んだ測定回路のブロック
回路図を示す。第５図では容量の変化するコンデンサ０
１．、コンデンサｃ２及び測定回路１００を再び示しｔ
この回路！ｏｏはＣＩのキャパシタンスの変化を表わす
信号Ｕｓを発生する。もう１つのコンデンサＯ’ｌがフ
ラップ２と付加電極１０（第３図参照）にょシ構成され
る。信号Ｕｓは一方では演算増幅器１１０及び抵抗１０
８，１０９で示す増幅器装置に供給され。
他方では演算増幅器１２０及び２つの抵抗１１８．１１
９　から成る増幅器装置に供給される。
信号Ｕｓの極性はコンパレータ１１２により検出され、
その出力側はスイッチ１１１と１２１を制御する。回ｗ
１１１３は、スイッチ１１１と１２１が常に正反対の状
態をとるようにする。
スイダチ１１１と１２１は信号Ｕｓに比例する電圧を電
極１０か電極５のどちらかに供給し、フラップ２をその
平衡位置に近い位置へ動かす。
増幅器装置の利得はＣ１とｃｌ　１０間のキャパシタン
スの差を補償するように調整される。２つの抵抗１１４
と１２４は持続的に電極１０及び電極５ｆ、各々アース
に接続する。抵抗１１４と１２４の値はコンデンサＣ１
とＣ１０のインピーダンスよりも高くなければならない
。
負帰還ループを用いると加速度測定器の測定範囲を増大
させること、ができ、またフラップの回転運動が負帰還
により制限されるので、フラーツブと電極の間の距離ｔ
−輔小させることも可能である。
本発明を特定の実施例について説明したが、決してこれ
らの実施例に限定されず、本発明の範囲から逸脱するこ
となく種々変形することがテキル。特に、ゲルマニウム
のような他の半導体材を用いたりサファイアのような絶
縁材を支持体として用いることができる。しかしながら
支持体が絶縁支持体である場合は、フラップとその取付
は部分が導電材から作られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理による、フラップの構造とその取
付は部分の斜視略図、第２図は本発明による加速度測定
器の第１の実施例の断面略図、第３図は本発明による加
速度測定器の第２の実施例の断面略図、第４図は第２図
の加速度測定器による測定回路のブロック回路図、第５
図は第３図の加速度測定器によ名測定回路のブロック回
路図を示す。 ｌ・・・支持体、２・・・フラップ、３・・・取付は部
分、４・９・・・プレート、５・・・電極、６・・・絶
縁層、７・・・測定回路、８・・・凹部、ｌＯ・・・付
加電極、　２０・・・基体、ＣＩ＠Ｃ′１・Ｃ２・・・
コンデンサ、１０１・１０２・ｔｏｓ・１０９・１１４
・１１８・１１９・１２４・・・抵抗％　１０３・１０
４・・・増幅器、１０７・・・差動増幅器、１１ａ・１
２０・・・演算増幅器、１１２・・・コンパレータ、１
００・・・測定回路、１１１・１２１・・・スイッチ。 ＦＩＧ、１

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １．２つの向い合う位置にある弾性取り付は部分によシ
    支持体に取付けられたフラップを具備し該フラップは支
    持体の面に垂直な加速度の影響をうけてその取付は部分
    の周囲を回転でき、さらにフラップに向い合いかつその
    面が支持体の面に面平行に設けられた少なくとも１つの
    電極及び、フラップと電極の間のキヤ、ｅシタンスの測
    定に基づきフラップが受けた加速度を表わす信号を発生
    する装置とを備えていることを特徴とする加速度測定器
    。 ２、　加速度測定器がフラップのそれぞれの両側に設け
    られた電極を有し、フラップが受ける加速度の影響を補
    償しかつフラップをその静止位置に戻すことができる電
    圧をフラップと２つの電極のうちの１つとの間に加える
    ために負帰還装置が設けられている特許請求の範囲第１
    項記載の加速度測定器 ３、支持体、フラップ及び取付は部分がけい素から成シ
    、フラップとその取付は部分が支持体と異なる形にドー
    ピングをされた特許請求の範囲第１項記載の加速度測定
    器。 ４、加速度を表わす信号を発生するための装置が該支持
    体に集積されている特許請求の範囲第１項記載の加速度
    測定器。 ５、電極が支持体に固定されたプレート上に設けられて
    いる特許請求の範囲第１項記載の加速度測定器。 ６、　フラップとその取付は部分が硼素で濃くドーピン
    グされている特許請求の範囲第１項記載の加速度測定器
    。 Ｌ　加速度を表わす信号を発生するための装置が、少な
    くとも１つの固定されたコンデンサ、及びフラップと′
    １極により構成される容量の変化するコンデンサを含む
    測定ブリッジから成る特許請求の範囲第１項記載の加速
    度測定器。
JP57115304A 1981-07-02 1982-07-02 加速度測定器 Granted JPS5810661A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4361/81-9 1981-07-02
CH436181A CH642461A5 (fr) 1981-07-02 1981-07-02 Accelerometre.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5810661A true JPS5810661A (ja) 1983-01-21
JPH0339268B2 JPH0339268B2 (ja) 1991-06-13

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ID=4274663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57115304A Granted JPS5810661A (ja) 1981-07-02 1982-07-02 加速度測定器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4483194A (ja)
JP (1) JPS5810661A (ja)
CH (1) CH642461A5 (ja)
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