JPS618630A - 振動センサ - Google Patents
振動センサInfo
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- JPS618630A JPS618630A JP12981584A JP12981584A JPS618630A JP S618630 A JPS618630 A JP S618630A JP 12981584 A JP12981584 A JP 12981584A JP 12981584 A JP12981584 A JP 12981584A JP S618630 A JPS618630 A JP S618630A
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- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 102100027340 Slit homolog 2 protein Human genes 0.000 abstract description 3
- 101710133576 Slit homolog 2 protein Proteins 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、振動物体における弾性振動を検出するのに適
した振動センサ、特に所定の周波数について検出感度の
優れた共振型振動センサと非共振で用いられる加速度セ
ンサに関するものである。
した振動センサ、特に所定の周波数について検出感度の
優れた共振型振動センサと非共振で用いられる加速度セ
ンサに関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、振動物体における弾性振動を検出するセンサとし
て、振動物体の固有振動数に共振周波数を合わせ特定周
波数のみを検出する共振型あるいは所定周波数領域の振
動成分を検出する非共振型、特に感度向上をはかった、
屈曲振動モードの片持ち梁型構造である短形状貼り合わ
せ圧電振動子や、円板の面たわみモードを利用した周辺
支持固定の円板状貼シ合わせ圧電振動子が広く知られて
いる。
て、振動物体の固有振動数に共振周波数を合わせ特定周
波数のみを検出する共振型あるいは所定周波数領域の振
動成分を検出する非共振型、特に感度向上をはかった、
屈曲振動モードの片持ち梁型構造である短形状貼り合わ
せ圧電振動子や、円板の面たわみモードを利用した周辺
支持固定の円板状貼シ合わせ圧電振動子が広く知られて
いる。
矩形あるいは円板状素子は、その形状が単純で作製し易
いが、共振周波数を安定化するだめには、圧電振動子の
固定条件を安定化しなければなら々い。実際には、金属
等からなる固定部材で支持固定されるが、機械的にある
いは温度変化等の要因により発生する応用によシ支持固
定している部分にずれが生じ、安定な固定条件を得るこ
とが難しい。また、製造工程においても、部品の寸法誤
差あるいは組立誤差によって所定の共振周波数に・（ラ
ソキを生じ、周波数調整が必要となる。そのだめ、矩形
状貼り合わせ圧電振動子の場合には、振動部分の長さを
切削、研摩などの方法により適宜調整することが行なわ
れている。また、円板状貼シ合わせ用型振動子の場合に
は、固定部材を交換するなどの方法によって調整しなけ
ればならない。
いが、共振周波数を安定化するだめには、圧電振動子の
固定条件を安定化しなければなら々い。実際には、金属
等からなる固定部材で支持固定されるが、機械的にある
いは温度変化等の要因により発生する応用によシ支持固
定している部分にずれが生じ、安定な固定条件を得るこ
とが難しい。また、製造工程においても、部品の寸法誤
差あるいは組立誤差によって所定の共振周波数に・（ラ
ソキを生じ、周波数調整が必要となる。そのだめ、矩形
状貼り合わせ圧電振動子の場合には、振動部分の長さを
切削、研摩などの方法により適宜調整することが行なわ
れている。また、円板状貼シ合わせ用型振動子の場合に
は、固定部材を交換するなどの方法によって調整しなけ
ればならない。
このように、いずれの圧電振動子についても、その共振
周波数の調整は複雑で相当面倒なととである。さらに、
圧電振動子の厚さ方向の振動検出ということから屈曲振
動モード振動子は二枚の圧電素子を貼り合わせた構造と
なシ接着工程を必要とし、厚さ方向に垂直な振動に対し
ては検出できなかった。
周波数の調整は複雑で相当面倒なととである。さらに、
圧電振動子の厚さ方向の振動検出ということから屈曲振
動モード振動子は二枚の圧電素子を貼り合わせた構造と
なシ接着工程を必要とし、厚さ方向に垂直な振動に対し
ては検出できなかった。
発明の目的
本発明は、従来の振動センサが有していた欠点を解決せ
んとするものであり、振動物体において安定に屈曲振動
子の厚さ方向に垂直な弾性振動を検出することができ、
かつ量産性に富んだ振動センサを提供することを目的と
する。
んとするものであり、振動物体において安定に屈曲振動
子の厚さ方向に垂直な弾性振動を検出することができ、
かつ量産性に富んだ振動センサを提供することを目的と
する。
発明の５成
本発明は、周辺を固定された厚さ方向に分極軸を有する
板状圧電素子中に、矩形状の屈曲振動モード振動子を形
成し、上下面電極を長手方向に沿って真中でそれぞれ２
分させ出力信号取出し用電極とすることによって、上記
目的を実現したものである。
板状圧電素子中に、矩形状の屈曲振動モード振動子を形
成し、上下面電極を長手方向に沿って真中でそれぞれ２
分させ出力信号取出し用電極とすることによって、上記
目的を実現したものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１図は、本発明にかかる振動センサの振動検出部分を
示しだ分解斜視図である。厚さ方向に分極軸を有する円
板状圧電素子１に、レーザ加工等によって０コ″′の字
状スリット２を形成し、スリット２で囲まれた部分は、
圧電素子１の周辺を固定部材４，４′で固定すると片持
ち梁型構造の屈曲振動モード振動子３となる。
示しだ分解斜視図である。厚さ方向に分極軸を有する円
板状圧電素子１に、レーザ加工等によって０コ″′の字
状スリット２を形成し、スリット２で囲まれた部分は、
圧電素子１の周辺を固定部材４，４′で固定すると片持
ち梁型構造の屈曲振動モード振動子３となる。
第２図は、前記屈曲振動モード振動子３を局在させてい
る圧電素子１を示したもので、同図ａは上面図、同図す
は縦断面図である。前記圧電素子１の厚さ方向に振動が
加われば、屈曲振動モード振動子３は厚さ方向に屈曲振
動を起こし、前記屈曲振動モード振動子３の幅方向に振
動が加わると、幅方向での屈曲振動が誘起される。屈曲
振動モード振動子３の電極は、振動子の長手方向に真中
で２分されている形状で、上面がｓａ、ｓｂ、底面で３
ａ’、３ｂ’である。同図すに示すように、電極３ａと
ｓｂ’、電極３ａ’と３ｂを接続し、それぞれ出力取出
し用端子６．６としている。したがって、屈曲振動モー
ド振動子３の厚さ方向の振動に対しては、電極３ ａ
、 ３ａ’、 ３ ｂ、 ３ｂ’には同一極性電荷が発
生し、端子５，６には電位差が生じない゛ため信号が取
り出せないが、屈曲振動モード振動子３０幅方向の振動
に対しては、電極３ａ、３ｂ’には同一極性電荷、電極
３ａ’、３ｂにも３ａ、３ｂ’と異なった極性の電荷が
発生するので、端子６゜６には電位差が生じ、振動に対
する信号を取シ出すことができる。また、電極ｓａ、３
ｂには異なった極性の電荷が発生することから、電極３
ａ。
る圧電素子１を示したもので、同図ａは上面図、同図す
は縦断面図である。前記圧電素子１の厚さ方向に振動が
加われば、屈曲振動モード振動子３は厚さ方向に屈曲振
動を起こし、前記屈曲振動モード振動子３の幅方向に振
動が加わると、幅方向での屈曲振動が誘起される。屈曲
振動モード振動子３の電極は、振動子の長手方向に真中
で２分されている形状で、上面がｓａ、ｓｂ、底面で３
ａ’、３ｂ’である。同図すに示すように、電極３ａと
ｓｂ’、電極３ａ’と３ｂを接続し、それぞれ出力取出
し用端子６．６としている。したがって、屈曲振動モー
ド振動子３の厚さ方向の振動に対しては、電極３ ａ
、 ３ａ’、 ３ ｂ、 ３ｂ’には同一極性電荷が発
生し、端子５，６には電位差が生じない゛ため信号が取
り出せないが、屈曲振動モード振動子３０幅方向の振動
に対しては、電極３ａ、３ｂ’には同一極性電荷、電極
３ａ’、３ｂにも３ａ、３ｂ’と異なった極性の電荷が
発生するので、端子６゜６には電位差が生じ、振動に対
する信号を取シ出すことができる。また、電極ｓａ、３
ｂには異なった極性の電荷が発生することから、電極３
ａ。
３ｂを出力信号取出し用電極とすることもできる。
同様に電極３ａ’−３ｂ’間、３ａ−３ａ’間、３ｂ−
３ｂ′間にも互いに異なった極性の電荷が発生すること
からそれぞれ出力信号取出し用電極とすることができる
。
３ｂ′間にも互いに異なった極性の電荷が発生すること
からそれぞれ出力信号取出し用電極とすることができる
。
、屈曲振動モード振動子３の幅方向振動に対する共振周
波数は、振動子の長さぁ、厚さＴ、幅Ｗとすれば、Ｔ
＞Ｗと考えられる形状においてはＷ／１２に比例して定
まるので、所定の周波数に設定できる。
波数は、振動子の長さぁ、厚さＴ、幅Ｗとすれば、Ｔ
＞Ｗと考えられる形状においてはＷ／１２に比例して定
まるので、所定の周波数に設定できる。
以上述べてきたように本実施例の特徴は、圧電素子中に
、屈曲振動モードの振動子を局在させているため圧電素
子全体で屈曲振動モード振動子を支持している構造であ
シ、圧電素子の周辺を固定している固定部材のしめ付け
に変化が生じても屈曲振動モード振動子の共振周波数変
化は少なく安定である。したがって取り付は時において
も、固定部材の数句は位置を厳密に定める必要がなく、
組立てが簡単である。また、圧電素子中に屈曲振動モー
ド振動子を局在させているため、従来の片持ち梁型屈曲
振動子のような凸部を有せず、取扱い不注意による素子
の破損を防止できる。さらに屈曲振動モード振動子の共
振周波数調整は、レーザ加工機等による振動部のトリミ
ングで簡単に行なえ、量産性に富んでいる。さらに大き
な特徴は、従来では実現できなかった圧電素子の厚さ方
向に垂直な振動を検出できることであり、かつ単板の圧
電素子を用いるため貼り合わせ工程を必要としない点で
ある。
、屈曲振動モードの振動子を局在させているため圧電素
子全体で屈曲振動モード振動子を支持している構造であ
シ、圧電素子の周辺を固定している固定部材のしめ付け
に変化が生じても屈曲振動モード振動子の共振周波数変
化は少なく安定である。したがって取り付は時において
も、固定部材の数句は位置を厳密に定める必要がなく、
組立てが簡単である。また、圧電素子中に屈曲振動モー
ド振動子を局在させているため、従来の片持ち梁型屈曲
振動子のような凸部を有せず、取扱い不注意による素子
の破損を防止できる。さらに屈曲振動モード振動子の共
振周波数調整は、レーザ加工機等による振動部のトリミ
ングで簡単に行なえ、量産性に富んでいる。さらに大き
な特徴は、従来では実現できなかった圧電素子の厚さ方
向に垂直な振動を検出できることであり、かつ単板の圧
電素子を用いるため貼り合わせ工程を必要としない点で
ある。
第３図は、前述の屈曲振動モード振動子を局在させてい
る圧電素子を用いた振動センサの一実施例を示したもの
で、同図ａは構成部品斜視図で同図すは縦断面図である
。同図において、７は圧電素子の片側固定部材を兼ねた
筐体でネジ部８によって振動物体に取シ付けられる。４
は他方の固定部材で、締め付は部材９によって圧電素子
１の周辺を締め付け、固定を行なっている。１ｏは屈曲
振動モード振動子３の上下面電極を結ぶリード線１１を
通す貫通穴で、１２は信号を取り出すリード線で、一端
子を筐体と共通にすることによってリード線１２は一端
子分で済ませることができる。
る圧電素子を用いた振動センサの一実施例を示したもの
で、同図ａは構成部品斜視図で同図すは縦断面図である
。同図において、７は圧電素子の片側固定部材を兼ねた
筐体でネジ部８によって振動物体に取シ付けられる。４
は他方の固定部材で、締め付は部材９によって圧電素子
１の周辺を締め付け、固定を行なっている。１ｏは屈曲
振動モード振動子３の上下面電極を結ぶリード線１１を
通す貫通穴で、１２は信号を取り出すリード線で、一端
子を筐体と共通にすることによってリード線１２は一端
子分で済ませることができる。
第４図は、本発明による他の一実施例を示し、同図ａは
、上面図、同図すは、同図ｄのＡＡ’面における縦断面
図である。これは、厚さ方向に垂直な振動を検出する２
つの前記屈曲振動モード振動子３，３′を互いに直角に
なるように、圧電素子中に局在させたものである。この
構造により、厚さ方向に垂直な振動を、全方向にわたっ
て検知することができる。前記屈曲振動子３，３′が互
いに垂直でなくても、角度を規定すれば、同様に全方向
の振動を検知できることは当然のことである。
、上面図、同図すは、同図ｄのＡＡ’面における縦断面
図である。これは、厚さ方向に垂直な振動を検出する２
つの前記屈曲振動モード振動子３，３′を互いに直角に
なるように、圧電素子中に局在させたものである。この
構造により、厚さ方向に垂直な振動を、全方向にわたっ
て検知することができる。前記屈曲振動子３，３′が互
いに垂直でなくても、角度を規定すれば、同様に全方向
の振動を検知できることは当然のことである。
第５図は屈曲振動モード振動子の出力信号を処理する処
理回路をセンサ内部に設けた場合の一実施例を示し、１
４が処理回路を構成しているプリント基板である。処理
回路は、電荷増幅器、電圧増幅器、フィルタ回路等用途
に応じた最適回路が選ばれて構成される。
理回路をセンサ内部に設けた場合の一実施例を示し、１
４が処理回路を構成しているプリント基板である。処理
回路は、電荷増幅器、電圧増幅器、フィルタ回路等用途
に応じた最適回路が選ばれて構成される。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は厚さ方向に分
極軸を有する圧電素子中に屈曲振動モード振動子を局在
させているため、その周辺固定条件が従来の片持ち梁型
屈曲振動子の固定条件に比べよシ確実に満足させられ、
屈曲振動モード振動子の共振周波数が安定となシ、圧電
素子の厚さ方向に垂直な振動を検出できるという大きな
特徴を有している。さらに、従来の屈曲振動子のような
貼シ合わせ構造をとらないため組立てが簡単で量産性に
富んだものである。
極軸を有する圧電素子中に屈曲振動モード振動子を局在
させているため、その周辺固定条件が従来の片持ち梁型
屈曲振動子の固定条件に比べよシ確実に満足させられ、
屈曲振動モード振動子の共振周波数が安定となシ、圧電
素子の厚さ方向に垂直な振動を検出できるという大きな
特徴を有している。さらに、従来の屈曲振動子のような
貼シ合わせ構造をとらないため組立てが簡単で量産性に
富んだものである。
第１図は本発明の一実施例の振動センサの振動検出部分
の分解斜視図、第２図ａは屈曲振動モード振動子を局在
させた圧電素子の上面図、同図すは縦断面図、第３図と
は前記実施例を示す構成部品の分解斜視図、同図すは縦
断面図、第４図ａは本発明による他の実施例の圧電素子
上面図、同図すは縦断面図、第６図は処理回路を内部に
設けた本発明による振動センサの一実施例を示した縦断
面図である。 １・・・・円板状圧電素子、２−・・・スリット、３゜
３′・・・・・屈曲振動モード振動子、３ａ、３ａ’、
３ａ’；３ｂ 、 ３ｂ’、 ３ｂ”・・・・電極、４
，４′・・・・固定部材、７・・・筐体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （ａ） （ｂン 第 ４ 図 １０ン；５図 ″ｌ
の分解斜視図、第２図ａは屈曲振動モード振動子を局在
させた圧電素子の上面図、同図すは縦断面図、第３図と
は前記実施例を示す構成部品の分解斜視図、同図すは縦
断面図、第４図ａは本発明による他の実施例の圧電素子
上面図、同図すは縦断面図、第６図は処理回路を内部に
設けた本発明による振動センサの一実施例を示した縦断
面図である。 １・・・・円板状圧電素子、２−・・・スリット、３゜
３′・・・・・屈曲振動モード振動子、３ａ、３ａ’、
３ａ’；３ｂ 、 ３ｂ’、 ３ｂ”・・・・電極、４
，４′・・・・固定部材、７・・・筐体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 （ａ） （ｂン 第 ４ 図 １０ン；５図 ″ｌ
Claims (5)
- （１）厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子と、前記
圧電素子の周辺を固定する固定部材と、前記圧電素子の
中心近傍に切抜きを設けることにより形成された矩形状
の屈曲振動モード振動子と、前記矩形状屈曲振動子の両
面には形成された上下面電極を有し、前記上下面電極は
長手方向に沿って２分されて成ることを特徴とする振動
センサ。 - （２）上下面電極を、反対面の対角方向の電極と結線し
、出力信号取出し用電極として構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の振動センサ。 - （３）上下面電極の一方を出力信号取出し用電極として
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
振動センサ。 - （４）上下面電極の一方の出力取出し用電極として構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動
センサ。 - （５）矩形状屈曲振動子を、圧電素子の中心近傍に複数
個形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12981584A JPS618630A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12981584A JPS618630A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 振動センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618630A true JPS618630A (ja) | 1986-01-16 |
| JPH0257252B2 JPH0257252B2 (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=15018902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12981584A Granted JPS618630A (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618630A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS638565A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
| JPH0749530A (ja) * | 1994-08-02 | 1995-02-21 | Olympus Optical Co Ltd | 一眼レフレックスカメラの可動ミラー装置 |
| CN105181114A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | 双悬臂振动传感器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559198A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-23 | Bosch Gmbh Robert | Device for measuring vibration generated at internal combustion engine knocking |
| JPS5970923A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動センサ |
-
1984
- 1984-06-22 JP JP12981584A patent/JPS618630A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559198A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-23 | Bosch Gmbh Robert | Device for measuring vibration generated at internal combustion engine knocking |
| JPS5970923A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動センサ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS638565A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度検出装置 |
| JPH0749530A (ja) * | 1994-08-02 | 1995-02-21 | Olympus Optical Co Ltd | 一眼レフレックスカメラの可動ミラー装置 |
| CN105181114A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | 双悬臂振动传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257252B2 (ja) | 1990-12-04 |
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