JPS6246266A - 振動センサ - Google Patents

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】 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。

従来の技術 従来、振動物体における弾性振動を検出する圧電型セン
サとして、振動物体の固有振動数に共振周波数を合わせ
特定周波数成分のみを繰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、特に低周波にお
ける感度向上をはかった、屈曲振動モードの片持ち梁型
構造である矩形状貼り合わせ圧電振動子が広く知られて
いる。

片持ち梁型構造をとる振動センサの場合、振動子の一端
固定という固定条件の実現が難しいが、特開昭６９−７
０９２３号公報に示されているような、振動検出部分で
ある片持ち染型構造の屈曲振動子を円板状貼り合わせ圧
電素子中に溝を切ることによって作り込み、前記屈曲振
動子はその一端において貼り合わせ圧電素子円板と連続
一体であり円板の周辺部を固定支持した構造にすること
により、固定条件の安定化がはかれているものがある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは屈曲振動子の厚さ方
向の振動しか検出できず、振動センサの取付部分におけ
る多方向の振動検出を行なうには、各方向にセンサを取
付けなければならないという問題点があった。例えば、
直交座標系三軸（Ｘ。

ｙ、ｚ軸）の振動成分を検出するためには三方向にセン
サが必要で有り小型化が難しく、取付は側の直角精度を
出しておく必要があった。

そこで、本発明は貼り合わせ圧電素子中に作り込む振動
検出用片持ち梁構造の屈曲振動子を改良し、１個の貼り
合わせ圧電素子で三方向の振動を検出することができる
振動センサを提供することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚を貼り合わ
せた構造の貼り合わせ圧電素子に、３つの屈曲振動モー
ド振動子を作り込み、前記屈曲振動子の２つは互いに直
角に配置され上下面および貼り合わせ面にその幅方向に
２分された電極を設け、さらに残る屈曲撮動子には上下
面および貼り合わせ面に各々一体の電極を設は各屈曲振
動子の周囲を固定する固定部材を固着する。

作　　用 前記貼り合わせ圧電素子の面内方向の振動が加われば、
屈曲振動子の幅方向の屈曲振動を起こすので前記屈曲撮
動子の上下面および貼り合わせ面電極を２分している屈
曲振動子を用いて検出でき、厚さ方向の振動に対しては
残る屈曲振動子を用いて検出できる。

この結果、１つの貼り合わせ圧電素子を用いて直交する
三方向の振動を検出することができるので、小型化がは
かられ、取付けが簡単となる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、本発明にかかる振動センサの一実施例を示し
だ分解斜視図である。厚さ方向に分極軸を有する板状圧
電素子１ａ、１ｂを貼り合わせた構造の貼り合わせ圧電
素子１に、レーザ加工等によりパコ”の字状のスリット
（切抜き）２を３つ形成し、スリットで囲まれた部分を
片持ち染型構造の屈曲振動モード振動子３，４．５とす
る。屈曲振動子３，４．６が対向する部分に溝３’、４
’。

σを設けた金属等の導電性材料で作られた固定部材６を
、貼り合わせ圧電素子１に接着等で固着し、各屈曲振動
子の周囲を固定支持して用いる。各屈曲撮動子３，４．
５は、上下面と貼り合わせ面に後述のような電極を有し
、屈曲振動子３，４は互いに直角になるごとく配置し、
幅方向に電極が２分されている。

第２図は、前記屈曲振動子３を含む貼り合わせ圧電素子
１の一部分を詳細に示したもので、同図ａは上面図、同
図すは断面図である。屈曲振動子３の電極は、振動子の
幅方向に２分されており、上面が３ａ、３ｂ、下面で３
　ＫＪ！？、　３　ｂ’、貼り合わせ面で３ａ”、３ｂ
“である。同図すに示すように、電極３ａと３ｄ、電極
３ｂと３　ｂ’が各々接続され、それぞれ出力取出し用
端子７，８に接続されている。屈曲撮動子３の厚さ方向
の振動に対しては、電極３ａ、３ｂおよび電極３　ａ’
　、　３　ｄにはそれぞれ同じ極性の電荷が発生するの
で端子７，８には電位差が生じない。屈曲振動子３の幅
方向の振動に対しては、１懺３ａ、３．７には同一極性
電荷が発生し、電極３ｂ　、　３ｂ’にも電極３ａ、３
ｉと異なる極性の同一電荷が発生するので、端子７，８
には電位差が生じ、幅方向の振ｉ加速に比例した信号が
得られる。

同様な構成を有する屈曲振動子４は、屈曲振動子３と直
交していることから、屈曲振動子３の幅方向振動と９０
°異なった屈曲振動子３の長手方向の振動を検出する。

屈曲振動子５は、上下面電極を出力取出し用電極とする
ことにより厚さ方向の振動を検出することができる。

以上の説明でわかるように、１つの貼り合わせ圧電素子
を用いて、直交座標系三軸の振動検出を行なうことがで
き、小型化をはかることができる。

発明の効果 本発明は、貼り合わせ圧電素子に周辺を固定した３つの
屈曲振動モード振動子を作り込み、直交する２つの屈曲
振動子の上下面と貼り合わせ面の電極を２分して面内に
おける直交２方向の振動を検出し、他の１つの屈曲振動
子の上下面の電極により面に直交する方向の振動を検出
することにより、１つの貼り合わせ圧電素子から直交座
標系三軸方向の振動検出を行なうことができ、小型化が
はかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における振動センサの分解
斜視図、第２図は同振動センサの要部を示し、ａはその
上面図、ｂはその縦断面図である。 １・・・・・・貼り合わせ圧電素子、２・・・・・・ス
リット、３　、４　、５　・＝　・−・屈曲振動子、３
ａ、３ａ’、３ｂ。 ３ｂ′・・・・・・電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚さ方向に分極軸を有する板状圧電素子２枚を貼
   り合わせた構造の貼り合わせ圧電素子に切抜きを設ける
   ことにより形成された３つの矩形状の屈曲振動モード振
   動子と、前記屈曲振動子の周囲を固定する固定部材と、
   前記矩形状屈曲振動子の上下面と貼り合わせ面に設けら
   れた電極とを有し、前記屈曲振動子の２つは互いに直角
   になるように配置され前記２つの屈曲振動子の電極は幅
   方向に２分されてその両側が対として用いられ、他の１
   つの屈曲振動子はその上下面の電極が対として用いられ
   ることを特徴とする振動センサ。
2. （２）幅方向に電極が２分されている２つの屈曲振動子
   において、上下面電極の一側部電極を結線し他側部電極
   も結線して、それぞれの屈曲振動子の厚さ方向に垂直な
   振動を検出する出力取出し用電極とし、残る屈曲振動子
   の上下面電極を、屈曲振動子の厚さ方向の振動を検出す
   る出力信号取出し用電極と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。