KR102504933B1 - High-sensitivity compression type piezoelectric accelerometer - Google Patents

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KR102504933B1
KR102504933B1 KR1020220116297A KR20220116297A KR102504933B1 KR 102504933 B1 KR102504933 B1 KR 102504933B1 KR 1020220116297 A KR1020220116297 A KR 1020220116297A KR 20220116297 A KR20220116297 A KR 20220116297A KR 102504933 B1 KR102504933 B1 KR 102504933B1
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piezoelectric
sensor
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piezoelectric sensor
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KR1020220116297A
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김경섭
서희선
최홍수
노태현
노용래
조치영
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국방과학연구소
경북대학교 산학협력단
재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

A high sensitivity compression type piezoelectric accelerometer according to an embodiment may include: a base housing having an inner space; a mass body disposed in the inner space while being spaced apart from an inner wall of the inner space; a first sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along the first axis direction; and a control unit configured to measure an acceleration in the first axis direction based on a voltage measured by the pair of piezoelectric sensors of the first sensor unit.

Description

고감도 압축형 압전 가속도계{HIGH-SENSITIVITY COMPRESSION TYPE PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER}High-sensitivity compression type piezoelectric accelerometer {HIGH-SENSITIVITY COMPRESSION TYPE PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER}

이하의 설명은 고감도 압축형 압전 가속도계에 관한 것이다.The following description relates to a highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer.

일반적으로 PZT 기반의 압전 소자를 사용하는 가속도계는 높은 감도 특성을 얻기 위해 전단 모드로 작동하도록 설계된다. 종래의 전단형 가속도계의 경우, 수직 방향으로 가속도를 측정하기 위해 원기둥 형태의 압전 소자를 사용하고, 그 바깥에 띠 형태의 내진 질량을 사용하는 형태로 설계된다. 이때 가속도계의 성능을 개선하기 위한 Pre-load를 가하기 위해 띠 형태의 링을 사용해 압력을 가한다.Generally, accelerometers using PZT-based piezoelectric elements are designed to operate in shear mode to obtain high sensitivity characteristics. In the case of a conventional shear type accelerometer, a cylindrical piezoelectric element is used to measure acceleration in a vertical direction, and a belt-type earthquake-resistant mass is used outside the cylindrical piezoelectric element. At this time, pressure is applied using a band-shaped ring to apply a pre-load to improve the performance of the accelerometer.

종래기술과 같은 고감도 압축형 압전 가속도계의 경우에는 중심축을 관통하는 볼트를 사용해 볼트의 체결압력을 조절해 프리로드를 가할 수 있는 형태로 설계된다. 이 경우 균일한 프리로드가 가해질 수 있도록 내진 질량과 압전소자를 관통해 볼트가 설치된다. 이를 위해 압전소자에 추가적인 홀 가공이 필요하며, 이는 소자 부피 감소로 인한 출력 저하로 이어질 수 있는 문제가 존재하였다.In the case of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer like the prior art, it is designed in a form that can apply a preload by adjusting the fastening pressure of the bolt using a bolt penetrating the central axis. In this case, a bolt is installed through the seismic mass and the piezoelectric element so that a uniform preload can be applied. To this end, additional hole processing is required in the piezoelectric element, which may lead to a decrease in output due to a decrease in the volume of the element.

한편, 압전 소자를 가공하지 않고, 내진질량을 이용해 단결정에 프리 로딩을 가하는 종래 기술의 경우, 하우징에 압력이 가해지거나, 공진에 의해 특정한 방향으로 하우징이 변형되는 경우, 변형에 의한 힘이 볼트를 통해 압전 소자에 전달되어 신호가 발생하는 문제가 존재하였다.On the other hand, in the case of the prior art in which pre-loading is applied to a single crystal using an earthquake-resistant mass without processing the piezoelectric element, when pressure is applied to the housing or the housing is deformed in a specific direction by resonance, the force caused by the deformation pushes the bolt. There was a problem in that a signal was transmitted to the piezoelectric element through the piezoelectric element.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.

일 실시 예에 따른 목적은 고감도 압축형 압전 가속도계를 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a highly sensitive compression type piezoelectric accelerometer.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계는, 내부 공간을 구비하는 베이스 하우징; 상기 내부 공간의 내벽으로부터 이격된 상태로 상기 내부 공간에 배치되는 질량체; 상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 1 센서부; 및 상기 제 1 센서부의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서에서 계측되는 전압에 기초하여 상기 제 1 축 방향으로의 가속도를 측정하는 제어부;를 포함할 수 있다.A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment includes a base housing having an inner space; a mass body disposed in the inner space while being spaced apart from an inner wall of the inner space; a first sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along the first axis direction; and a controller configured to measure an acceleration in the first axis direction based on a voltage measured by the pair of piezoelectric sensors of the first sensor unit.

상기 제 1 센서부는, 상기 제 1 축을 기준으로, 일측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서; 및 상기 제 1 축을 기준으로, 타측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 역방향 압전 센서;를 포함하고, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대 방향으로 형성될 수 있다.The first sensor unit may include: a first positive piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at one side with respect to the first axis; and a first reverse piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at the other side with respect to the first axis, wherein the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor each have a polling direction. They may be formed in opposite directions relative to each other.

상기 베이스 하우징이 상기 제 1 축 방향을 따라서 가속될 경우, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서 중 어느 하나의 압전 센서에는 압축 힘이 인가되고 다른 하나의 압전 센서에는 인장 힘이 인가되되, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에서 생성되는 전압의 방향은 서로 동일할 수 있다.When the base housing is accelerated along the first axial direction, a compressive force is applied to one of the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor and a tensile force is applied to the other piezoelectric sensor. However, directions of voltages generated by the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor may be the same.

상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서는, 상기 제 1 축을 따라 마주하는 변을 갖는 육면체 형상을 가질 수 있다.The first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor may have a hexahedral shape having sides facing along the first axis.

상기 베이스 하우징이 외력에 의해 제 1 축 방향을 따라서 변형될 경우, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에 인가되는 힘의 방향은 동일하되, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에서 생성되는 전압의 방향은 서로에 대해 반대 방향일 수 있다.When the base housing is deformed along the first axial direction by an external force, the direction of the force applied to the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor is the same, but the first forward piezoelectric sensor and the first piezoelectric sensor The directions of the voltages generated in the reverse piezoelectric sensor may be opposite to each other.

상기 제 1 센서부는, 상기 한 쌍의 압전 센서에 프리 로드를 인가하기 위해 상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 베이스 하우징에 나사 결합하여 상기 제 1 정방향 압전 센서 또는 상기 제 1 역방향 압전 센서를 가압하도록 체결되는 제 1 가압 볼트;를 더 포함할 수 있다.The first sensor unit is fastened to press the first forward piezoelectric sensor or the first reverse piezoelectric sensor by screwing to the base housing along the first axial direction in order to apply a preload to the pair of piezoelectric sensors. A first pressure bolt to be; may further include.

상기 제 1 가압 볼트는, 일측은 상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 베이스 하우징의 상기 내부 공간으로 돌출되고, 타측은 상기 베이스 하우징의 외부로부터 돌출되는 부분 없이 나사 결합하는 무두 볼트로 형성될 수 있다.The first pressing bolt may be formed of a headless bolt having one side protruding into the inner space of the base housing along the first axial direction and the other side screwed together without a portion protruding from the outside of the base housing.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계는, 상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 2 센서부; 및 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축에 직교하는 제 3 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 3 센서부;를 더 포함하고, 상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은, 상기 질량체를 기준으로 대칭적으로 직렬로 배치되는 정방향 압전 센서와, 역방향 압전 센서를 포함하고, 상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각의 상기 정방향 압전 센서와, 상기 역방향 압전 센서는, 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대 방향으로 형성될 수 있다.A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment includes a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a second axis direction orthogonal to the first axis. 2 sensor units; and a third sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between the inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a third axis direction orthogonal to the first axis and the second axis. wherein each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit includes a forward piezoelectric sensor and a reverse piezoelectric sensor disposed symmetrically and in series with respect to the mass body, wherein the first sensor unit , The forward piezoelectric sensor and the reverse piezoelectric sensor of each of the second sensor unit and the third sensor unit may have polling directions opposite to each other.

상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은, 각각의 상기 정방향 압전 센서 또는 상기 역방향 압전 센서를 가압하기 위해 상기 베이스 하우징에 나사 결합하여 각각의 상기 정방향 압전 센서 또는 상기 역방향 압전 센서를 가압하도록 체결되는 가압 볼트를 더 포함할 수 있다.Each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit is screwed to the base housing to press each of the forward piezoelectric sensor or the reverse piezoelectric sensor, and respectively the forward piezoelectric sensor or the reverse piezoelectric sensor. A pressure bolt fastened to press the sensor may be further included.

상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각의 무게 중심이 동일할 수 있다.The center of gravity of each of the first axis, the second axis, and the third axis may be the same.

상기 질량체 및 상기 내부 공간은, 상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각을 마주보는 면으로 구성되는 정육면체 형상을 가질 수 있다.The mass body and the inner space may have a cube shape including a surface facing each of the first axis, the second axis, and the third axis.

상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 한 쌍의 압전 소자 센서는, 상기 제어부에 직렬로 연결되되, 상기 한 쌍의 압전 소자 센서 각각이 상기 제어부로부터 통전되는 방향은 제 1 축 방향을 따라서 서로 반대 방향일 수 있다.The pair of piezoelectric element sensors along the first axis direction are connected in series to the control unit, and the direction in which each of the pair of piezoelectric element sensors is energized from the control unit is opposite to each other along the first axis direction. can

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계는, 상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되고 상기 제어부에 직렬로 연결되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 2 센서부; 및 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축에 직교하는 제 3 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되 고 상기 제어부에 직렬로 연결되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 3 센서부;를 더 포함하고, 상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은, 각각의 상기 제1축, 제2축 및 제3축을 따라서 각각의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서 각각이 상기 제어부로부터 통전되는 방향이 서로 반대 방향일 수 있다.A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment includes a pair of pairs installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a second axis direction orthogonal to the first axis and connected in series to the control unit. A second sensor unit having a piezoelectric element sensor; and a pair of piezoelectric sensors installed between the inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a third axis direction orthogonal to the first axis and the second axis and connected in series to the control unit. And a third sensor unit that does; wherein each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit is respectively the pair of sensors along each of the first axis, the second axis, and the third axis. Directions in which each piezoelectric element sensor is energized from the control unit may be opposite to each other.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계에 의하면, 축 방향으로 볼트를 관통시켜 조립하는 종래의 압축형 압전 가속도계의 설계와 달리, 가압 볼트를 이용해 세 축 방향으로 프리 로드를 가할 수 있어, 압전 센서 소자 또는 질량체에 별도의 볼트 구멍을 가공할 필요가 없어 제작 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 이를 통해 조립 및 준비 과정에서 압전 소자의 파손을 줄이고, 같은 부피의 센서 대비 더 큰 감도를 얻을 수 있다.According to the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment, unlike the design of conventional compression-type piezoelectric accelerometers that are assembled by passing bolts in the axial direction, preloads can be applied in three axial directions using pressure bolts, so that the piezoelectric sensor Manufacturing time and cost can be reduced as there is no need to process separate bolt holes in the element or mass body, and through this, damage to the piezoelectric element can be reduced during assembly and preparation, and greater sensitivity can be obtained compared to sensors of the same volume. .

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계에 의하면, 압전 센서 소자들을 단순한 육면체 형상으로 가공하여 사용할 수 있어서, 우수한 감도 특성을 갖는 압전 단결정 재료를 최소한의 가공만으로 사용할 수 있는 이점이 존재하며, 더불어 공정의 단순화로 인한 비용 저감과 납기 단축효과, 수율 향상 및 조립성 개선이 가능하며, 센서의 성능 측면에서도 부피 대비 감도 증가의 이점을 얻을 수 있다.According to the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment, since piezoelectric sensor elements can be processed into a simple hexahedral shape and used, there is an advantage in that a piezoelectric single crystal material having excellent sensitivity characteristics can be used with minimal processing. Due to the simplification of the sensor, it is possible to reduce cost, reduce delivery time, improve yield and improve assemblability, and gain the advantage of increased sensitivity to volume in terms of sensor performance.

도 1은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 내부 구조가 투시되도록 도시된 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 단면도이다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계가 제 1 축의 일 방향으로 가속될 경우 한 쌍의 압전 센서로부터 인가되고 측정되는 힘과 전압의 크기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4b는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계가 제 1 축의 타 방향으로 가속될 경우 한 쌍의 압전 센서로부터 인가되고 측정되는 힘과 전압의 크기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계가 제 1 축 방향으로 압축되어 변형될 경우 한 쌍의 압전 센서로부터 인가되고 측정되는 힘과 전압의 크기를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 구조를 나타내는 도면이다.
1 is a perspective view illustrating an internal structure of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram of a highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer according to an exemplary embodiment.
3 is a cross-sectional view of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an exemplary embodiment.
4A is a diagram schematically illustrating magnitudes of force and voltage applied and measured from a pair of piezoelectric sensors when a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer is accelerated in one direction along a first axis according to an embodiment.
4B is a diagram schematically illustrating magnitudes of force and voltage applied and measured from a pair of piezoelectric sensors when a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer is accelerated in another direction of a first axis according to an embodiment.
5 is a diagram showing magnitudes of force and voltage applied and measured from a pair of piezoelectric sensors when a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer is compressed and deformed in a first axial direction according to an embodiment.
6 is a diagram showing the structure of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the embodiments, and the following description forms part of a detailed description of the embodiments.

다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing an embodiment, a detailed description of a known function or configuration will be omitted to clarify the gist of the present invention.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 다축 고감도 압축형 압전 가속도계의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 한다.In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be interpreted in a conventional or dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that there is, it is a meaning and concept corresponding to the technical idea of a multi-axis high-sensitivity compression type piezoelectric accelerometer according to an embodiment.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one most preferred embodiment of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment, and all of the technical ideas of the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment are Since it is not a representative, it should be understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of this application.

도 1은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 내부 구조가 투시되도록 도시된 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 단면도이다.1 is a perspective view showing an internal structure of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment, FIG. 2 is a block diagram of the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment, and FIG. Cross-sectional view of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)는, 서로 직교하는 적어도 2 개 이상의 축 방향을 따라서 설치되는 압전 소자 센서 배열을 통해, 가속도 물리량을 측정하는 압축형 타입(Compression Type)의 가속도계이다.The high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment is a compression-type accelerometer that measures a physical quantity of acceleration through an array of piezoelectric elements installed along at least two or more axis directions orthogonal to each other. .

일 실시 예에 따른 다축 고감도 압축형 압전 가속도계(1)는 하나의 질량체(12)를 이용하여 서로 직교하는 3 개의 축(예를 들어 x축, y축, z축) 각각에서 가진되는 가속도를 계측할 수 있다.A multi-axis high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment measures accelerations excited in each of three axes (eg, x-axis, y-axis, and z-axis) orthogonal to each other using one mass body 12 can do.

도면 및 이하의 설명으로부터 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)는 서로 직교하는 3 개의 축 방향을 따라서, 각각의 축 별로 가속도를 측정하는 구성을 갖는 것으로 도시되고 상술될 것이지만, 통상의 기술자들은 본원의 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 단일의 축 또는 두개 이상의 축 방향으로의 가속도를 측정하는 실시 예들로 구성될 수 있다는 점을 충분히 이해할 것이다.From the drawings and the following description, the highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment will be shown and described as having a configuration for measuring acceleration for each axis along three axis directions orthogonal to each other, but will be described in detail. Technologists will fully understand that the highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer 1 of the present disclosure may be configured in embodiments that measure acceleration in a single axis or two or more axis directions.

일 실시 예에 따른 다축 고감도 압축형 압전 가속도계(1)는, 베이스 하우징(11), 질량체(12), 제 1 센서부(131), 제 2 센서부(132), 제 3 센서부(133) 및 제어부(14)를 포함할 수 있다.A multi-axis high-sensitivity compression type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment includes a base housing 11, a mass body 12, a first sensor unit 131, a second sensor unit 132, and a third sensor unit 133. and a control unit 14.

베이스 하우징(11)는, 외부의 힘 또는 진동에 따라 가속도가 가해지는 케이스 형태의 부재로서, 내부에 질량체(12)를 비롯하여 제 1 내지 제 3 센서부(133)를 수용하는 내부 공간(111)을 포함할 수 있다.The base housing 11 is a case-shaped member to which acceleration is applied according to external force or vibration, and has an internal space 111 accommodating the first to third sensor units 133 as well as the mass body 12 therein can include

질량체(12)는, 베이스 하우징(11)의 내부 공간(111)에 설치되고, 내부 공간(111)의 내벽으로부터 이격된 상태로 제 1 내지 제 3 센서부(131, 132, 133)를 통해 연결될 수 있다.The mass body 12 is installed in the inner space 111 of the base housing 11, and is connected through the first to third sensor units 131, 132, and 133 while being spaced apart from the inner wall of the inner space 111. can

예를 들어 제 1 내지 제 3 센서부(133) 각각은 질량체(12)를 기준으로, 각각의 제 1 축, 제 2 축 또는 제 3 축을 따라서 대칭적으로 설치되는 구조를 가질 수 있고, 이에 따라 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각은 질량체(12)의 위치에서 서로 직교할 수 있다.For example, each of the first to third sensor units 133 may have a structure installed symmetrically along the first axis, the second axis, or the third axis with respect to the mass body 12, and accordingly Each of the first axis, the second axis, and the third axis may be orthogonal to each other at the position of the mass body 12 .

예를 들어, 고감도 압축형 압전 가속도계(1)의 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각에서의 무게 중심은 모두 질량체(12)의 무게 중심 상에 위치할 수 있다.For example, all of the centers of gravity of the first axis, the second axis, and the third axis of the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 may be located on the center of gravity of the mass body 12 .

이상의 구조에 의하면, 제 1 내지 제 3 센서부(133) 각각 동일한 질량체(12)를 공유하도록 설치할 수 있고, 압축형 압전 가속도계(1)의 하우징 및 센서 구성을 무게 중심을 기준으로 대칭형으로 설계할 수 있어서, 설계 또는 제작에 있어서 단순화의 이점을 기대할 수 있고, 소형/경량의 컴팩트한 설계 역시 가능할 수 있다.According to the above structure, the first to third sensor units 133 can be installed to share the same mass body 12, and the housing and sensor configuration of the compression type piezoelectric accelerometer 1 can be designed symmetrically with respect to the center of gravity. Therefore, the advantage of simplification in design or manufacturing can be expected, and a small/lightweight compact design can also be possible.

예를 들어, 질량체(12)는 제 1 축, 제 2 축, 및 제 3 축 각각을 마주하는 양면을 갖는 육면체 형상을 가질 수 있고, 이에 따라, 내부 공간(111) 역시 제 1 축, 제 2 축, 및 제 3 축 각각을 마주하는 앙면을 갖는 육면체 형상을 가질 수 있다.For example, the mass body 12 may have a hexahedron shape having both sides facing the first axis, the second axis, and the third axis, respectively. Accordingly, the internal space 111 also has the first axis, the second axis, and the second axis. It may have a hexahedron shape having opposite sides facing each of an axis and a third axis.

다만, 질량체(12)는 육면체 형상 외에도 서로 직교하는 제 1 축, 제 2 축, 및 제 3 축을 기준으로 대칭적인 형상을 갖는 다면체 또는 구형의 형상을 가질 수도 있다는 점을 밝혀둔다.However, it should be noted that, in addition to the hexahedral shape, the mass body 12 may have a polyhedral or spherical shape having a symmetrical shape with respect to the first axis, the second axis, and the third axis orthogonal to each other.

제 1 센서부(131), 제 2 센서부(132) 및 제 3 센서부(133)는 각각 서로 직교하는 3축, 즉 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각의 방향을 따라서 베이스 하우징(11)의 서로 마주보는 양측 내벽으로부터 질량체(12)의 양측 단부에 연결되는 압전 소자 센서 구조를 가질 수 있다.The first sensor unit 131, the second sensor unit 132, and the third sensor unit 133 are formed along three axes orthogonal to each other, that is, along directions of the first axis, the second axis, and the third axis, respectively, in the base housing. It may have a piezoelectric element sensor structure connected to both ends of the mass body 12 from both inner walls facing each other of (11).

설명의 편의를 위해, 도면에 상에서 제 1 축은 x축에 대응하고, 제 2 축은 y 축에 대응하며, 제 3 축은 z 축에 대응하는 것으로 도시될 것이지만, 전술한 바와 같이 축의 개수 및 축의 배열이 상이하게 형성되는 구성 역시 가능할 수 있다는 점을 밝혀둔다.For convenience of description, the first axis corresponds to the x-axis, the second axis corresponds to the y-axis, and the third axis corresponds to the z-axis, but as described above, the number and arrangement of axes It should be noted that differently shaped configurations are also possible.

제 1 센서부(131)는, 제 1 축을 기준으로, 일측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서(1311)와, 반대편 타측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 1 역방향 압전 센서(1312)와, 압전 센서에 프리 로드를 인가하기 위해 제 1 축 방향을 따라서 베이스 하우징(11)의 적어도 일부에 나사 체결되어 제 1 정방향 압전 센서(1311) 또는 제 1 역방향 압전 센서(1312)를 가압하는 제 1 가압 볼트(1313)를 포함할 수 있다.The first sensor unit 131 includes a first positive piezoelectric sensor 1311 connected between the mass body 12 and the base housing 11 on one side and the mass body 12 and the base on the other side with respect to the first axis. A first reverse piezoelectric sensor 1312 connected between the housing 11 and a first forward piezoelectric sensor 1312 screwed to at least a part of the base housing 11 along the first axial direction to apply a preload to the piezoelectric sensor 1311 or a first pressing bolt 1313 for pressing the first reverse piezoelectric sensor 1312.

제 1 정방향 압전 센서(1311)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The first positive piezoelectric sensor 1311 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to the magnitude of applied force.

제 1 역방향 압전 센서(1312)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The first reverse piezoelectric sensor 1312 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to an applied force.

예를 들어, 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312)는, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이 제 1 축 방향을 따라서 질량체(12)에 대칭적으로 연결되는 직렬형 배열로 설치될 수 있다.For example, the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312 are serially connected symmetrically to the mass body 12 along the first axial direction as shown in FIGS. 1 and 3 . Can be installed in mold arrangement.

제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312)는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대일 수 있다. 다시 말해, 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312)는 각각의 내부 결정을 구성하는 분자 또는 이온을 포함하는 쌍극자가 정렬되어 있는 방향은 서로 반대인 방향으로 형성될 수 있다.The first positive piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312 may each have a polling direction opposite to each other. In other words, the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312 may be formed in opposite directions in which dipoles including molecules or ions constituting the respective internal crystals are aligned. .

따라서, 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각에 동일한 방향으로의 압축 힘 또는 인장 힘을 인가할 경우, 각각의 센서(1311, 1312)에서 발생하는 전압의 크기는 동일하되, 그 전압의 방향은 서로의 반대 방향으로 형성될 수 있다.Therefore, when compressive force or tensile force in the same direction is applied to each of the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312, the magnitude of the voltage generated by each of the sensors 1311 and 1312 is The same, but the directions of the voltages may be formed in opposite directions to each other.

제 1 가압 볼트(1313)는, 베이스 하우징(11)의 부분 중, 제 1 축 방향을 따라서 직렬로 배열되는 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312)와 동일 선상의 부분에 나사 체결되는 볼트형 부재일 수 있다.The first pressure bolt 1313 is a portion of the base housing 11 that is collinear with the first positive piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312 arranged in series along the first axial direction. It may be a bolt-type member screwed to.

예를 들어, 제 1 가압 볼트(1313)는 제 1 축 방향을 기준으로 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312) 중 어느 한쪽의 압전 센서(1311, 1312)를 가압하도록 설치될 수 있다.For example, the first pressing bolt 1313 presses either one of the piezoelectric sensors 1311 and 1312 of the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312 based on the first axial direction. can be installed

예를 들어, 제 1 가압 볼트(1313)는 볼트의 헤드 부분이 없는 무두 볼트로 형성될 수 있고, 베이스 하우징(11) 내부로 돌출되는 일측은 내부 공간(111)의 제 1 정방향 압전 센서(1311) 또는 제 1 역방향 압전 센서(1312)를 가압할 수 있고, 타측은 베이스 하우징(11) 외부로 돌출되지 않도록 베이스 하우징(11)의 외면으로부터 함몰된 위치를 갖도록 설치될 수 있다.For example, the first pressure bolt 1313 may be formed as a headless bolt without a bolt head, and one side protruding into the base housing 11 is the first forward piezoelectric sensor 1311 of the internal space 111. ) or the first reverse piezoelectric sensor 1312 may be pressed, and the other side may be installed to have a recessed position from the outer surface of the base housing 11 so as not to protrude outside the base housing 11.

제 2 센서부(132)는, 제 2 축을 기준으로, 일측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서(1311)와, 반대편 타측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 2 역방향 압전 센서(1322)와, 압전 센서에 프리 로드를 인가하기 위해 제 2 축 방향을 따라서 베이스 하우징(11)의 적어도 일부에 나사 체결되어 제 2 정방향 압전 센서(1321) 또는 제 2 역방향 압전 센서(1322)를 가압하는 제 2 가압 볼트(1323)를 포함할 수 있다.The second sensor unit 132 includes a first positive piezoelectric sensor 1311 connected between the mass body 12 and the base housing 11 on one side and the mass body 12 and the base on the other side with respect to the second axis. A second reverse piezoelectric sensor 1322 connected between the housing 11 and a second forward piezoelectric sensor screwed to at least a part of the base housing 11 along the second axial direction to apply a preload to the piezoelectric sensor 1321 or a second pressing bolt 1323 for pressing the second reverse piezoelectric sensor 1322.

제 2 정방향 압전 센서(1321)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The second positive piezoelectric sensor 1321 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to the magnitude of applied force.

제 2 역방향 압전 센서(1322)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The second reverse piezoelectric sensor 1322 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to an applied force.

예를 들어, 제 2 정방향 압전 센서(1321) 및 제 2 역방향 압전 센서(1322)는, 도 3 내지 도 4b에 도시되는 바와 같이 제 2 축 방향을 따라서 질량체(12)에 대칭적으로 연결되는 직렬형 배열로 설치될 수 있다.For example, the second forward piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322 are connected in series symmetrically to the mass body 12 along the second axial direction as shown in FIGS. 3 to 4B. Can be installed in mold arrangement.

제 2 정방향 압전 센서(1321) 및 제 2 역방향 압전 센서(1322)는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대일 수 있다. 다시 말해, 제 2 정방향 압전 센서(1321) 및 제 2 역방향 압전 센서(1322)는 각각의 내부 결정을 구성하는 분자 또는 이온을 포함하는 쌍극자가 정렬되어 있는 방향은 서로 반대인 방향으로 형성될 수 있다.The second positive piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322 may each have a polling direction opposite to each other. In other words, the second forward piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322 may be formed in opposite directions in which dipoles including molecules or ions constituting the respective internal crystals are aligned. .

따라서, 제 2 정방향 압전 센서(1321) 및 제 2 역방향 압전 센서(1322) 각각에 동일한 방향으로의 압축 힘 또는 인장 힘을 인가할 경우, 각각의 센서(1311, 1312)에서 발생하는 전압의 크기는 동일하되, 그 전압의 방향은 서로의 반대 방향으로 형성될 수 있다.Therefore, when compressive force or tensile force in the same direction is applied to each of the second forward piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322, the magnitude of the voltage generated by each of the sensors 1311 and 1312 is The same, but the directions of the voltages may be formed in opposite directions to each other.

제 2 가압 볼트(1323)는, 베이스 하우징(11)의 부분 중, 제 2 축 방향을 따라서 직렬로 배열되는 제 2 정방향 압전 센서(1321) 및 제 2 역방향 압전 센서(1322)와 동일 선상의 부분에 나사 체결되는 볼트형 부재일 수 있다.The second pressure bolt 1323 is a part of the base housing 11 that is collinear with the second positive piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322 arranged in series along the second axial direction. It may be a bolt-type member screwed to.

예를 들어, 제 2 가압 볼트(1323)는 제 2 축 방향을 기준으로 제 2 정방향 압전 센서(1321)와 제 2 역방향 압전 센서(1322) 중 어느 한쪽의 압전 센서(1321, 1322)를 가압하도록 설치될 수 있다.For example, the second pressure bolt 1323 presses one of the piezoelectric sensors 1321 and 1322 of the second positive piezoelectric sensor 1321 and the second reverse piezoelectric sensor 1322 based on the second axial direction. can be installed

예를 들어, 제 2 가압 볼트(1323)는 볼트의 헤드 부분이 없는 무두 볼트로 형성될 수 있고, 베이스 하우징(11) 내부로 돌출되는 일측은 내부 공간(111)의 제 2 정방향 압전 센서(1321) 또는 제 2 역방향 압전 센서(1322)를 가압할 수 있고, 타측은 베이스 하우징(11) 외부로 돌출되지 않도록 베이스 하우징(11)의 외면으로부터 함몰된 위치를 갖도록 설치될 수 있다.For example, the second pressure bolt 1323 may be formed as a headless bolt without a bolt head, and one side protruding into the base housing 11 is the second forward piezoelectric sensor 1321 of the inner space 111. ) or the second reverse piezoelectric sensor 1322 may be pressed, and the other side may be installed to have a recessed position from the outer surface of the base housing 11 so as not to protrude outside the base housing 11.

제 3 센서부(133)는, 제 3 축을 기준으로, 일측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 3 정방향 압전 센서(1331)와, 반대편 타측에서 질량체(12) 및 베이스 하우징(11) 사이에 연결되는 제 3 역방향 압전 센서(1332)와, 압전 센서에 프리 로드를 인가하기 위해 제 3 축 방향을 따라서 베이스 하우징(11)의 적어도 일부에 나사 체결되어 제 3 정방향 압전 센서(1331) 또는 제 3 역방향 압전 센서(1332)를 가압하는 제 3 가압 볼트(1333)를 포함할 수 있다.The third sensor unit 133 includes a third forward piezoelectric sensor 1331 connected between the mass body 12 and the base housing 11 on one side and the mass body 12 and the base on the other side with respect to the third axis. A third reverse piezoelectric sensor 1332 connected between the housing 11 and a third forward piezoelectric sensor screwed to at least a part of the base housing 11 along the third axial direction to apply a preload to the piezoelectric sensor. 1331 or a third pressing bolt 1333 for pressing the third reverse piezoelectric sensor 1332.

제 3 정방향 압전 센서(1331)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The third positive piezoelectric sensor 1331 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to the magnitude of applied force.

제 3 역방향 압전 센서(1332)는, 가해지는 힘의 크기에 따라 전압이 형성되는 압전 소자를 포함할 수 있다.The third reverse piezoelectric sensor 1332 may include a piezoelectric element in which a voltage is formed according to an applied force.

예를 들어, 제 3 정방향 압전 센서(1331) 및 제 3 역방향 압전 센서(1332)는, 도 3 내지 도 4b에 도시되는 바와 같이 제 3 축 방향을 따라서 질량체(12)에 대칭적으로 연결되는 직렬형 배열로 설치될 수 있다.For example, the third forward piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332 are connected in series symmetrically to the mass body 12 along the third axis direction as shown in FIGS. 3 to 4B. Can be installed in mold arrangement.

제 3 정방향 압전 센서(1331) 및 제 3 역방향 압전 센서(1332)는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대일 수 있다. 다시 말해, 제 3 정방향 압전 센서(1331) 및 제 3 역방향 압전 센서(1332)는 각각의 내부 결정을 구성하는 분자 또는 이온을 포함하는 쌍극자가 정렬되어 있는 방향은 서로 반대인 방향으로 형성될 수 있다.The third forward piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332 may each have a polling direction opposite to each other. In other words, the third forward piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332 may be formed in opposite directions in which dipoles including molecules or ions constituting the respective internal crystals are aligned. .

따라서, 제 3 정방향 압전 센서(1331) 및 제 3 역방향 압전 센서(1332) 각각에 동일한 방향으로의 압축 힘 또는 인장 힘을 인가할 경우, 각각의 센서(1311, 1312)에서 발생하는 전압의 크기는 동일하되, 그 전압의 방향은 서로의 반대 방향으로 형성될 수 있다.Therefore, when compressive force or tensile force in the same direction is applied to each of the third forward piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332, the magnitude of the voltage generated by each of the sensors 1311 and 1312 is The same, but the directions of the voltages may be formed in opposite directions to each other.

제 3 가압 볼트(1333)는, 베이스 하우징(11)의 부분 중, 제 3 축 방향을 따라서 직렬로 배열되는 제 3 정방향 압전 센서(1331) 및 제 3 역방향 압전 센서(1332)와 동일 선상의 부분에 나사 체결되는 볼트형 부재일 수 있다.The third pressure bolt 1333 is a portion of the base housing 11 that is collinear with the third positive piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332 arranged in series along the third axial direction. It may be a bolt-type member screwed to.

예를 들어, 제 3 가압 볼트(1333)는 제 3 축 방향을 기준으로 제 3 정방향 압전 센서(1331)와 제 3 역방향 압전 센서(1332) 중 어느 한쪽의 압전 센서(1331, 1332)를 가압하도록 설치될 수 있다.For example, the third pressing bolt 1333 presses one of the piezoelectric sensors 1331 and 1332 of the third positive piezoelectric sensor 1331 and the third reverse piezoelectric sensor 1332 based on the third axial direction. can be installed

예를 들어, 제 3 가압 볼트(1333)는 볼트의 헤드 부분이 없는 무두 볼트로 형성될 수 있고, 베이스 하우징(11) 내부로 돌출되는 일측은 내부 공간(111)의 제 3 정방향 압전 센서(1331) 또는 제 3 역방향 압전 센서(1332)를 가압할 수 있고, 타측은 베이스 하우징(11) 외부로 돌출되지 않도록 베이스 하우징(11)의 외면으로부터 함몰된 위치를 갖도록 설치될 수 있다. For example, the third pressure bolt 1333 may be formed as a headless bolt without a bolt head, and one side protruding into the base housing 11 is the third forward piezoelectric sensor 1331 of the internal space 111. ) or the third reverse piezoelectric sensor 1332, and the other side may be installed to have a recessed position from the outer surface of the base housing 11 so as not to protrude outside the base housing 11.

제어부(14)는, 제 1 센서부(131), 제 2 센서부(132) 및 제 3 센서부(133) 각각에서 계측되는 전압에 기초하여 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각의 방향으로의 가속도를 측정할 수 있다.The controller 14 controls the first, second, and third axes based on the voltages measured by each of the first sensor unit 131, the second sensor unit 132, and the third sensor unit 133. Acceleration in a direction can be measured.

제어부(14)가 각각의 센서부(131, 132, 133)를 통해 가속도를 측정하는 과정은 이하의 도 4a 및 도 4b를 통해 후술될 것이다.A process in which the control unit 14 measures the acceleration through each of the sensor units 131, 132, and 133 will be described below with reference to FIGS. 4A and 4B.

도 4a 및 도 4b는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계에 인가되는 가속도 방향에 따라 한 쌍의 압전 센서로부터 인가되고 측정되는 힘과 전압의 크기를 도식적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계가 제 1 축 방향으로 압축되어 변형될 경우 한 쌍의 압전 센서로부터 인가되고 측정되는 힘과 전압의 크기를 나타내는 도면이다.설명과 이해의 편의를 위해, 이하의 설명과 도 4a 및 도 4b 상에서, 3 개의 축 중 제 1 축을 따라서 설치되는 제 1 센서부(131)의 구성을 대표하여 설명할 것이지만, 통상의 지식을 갖춘 기술자들은, 이하의 설명과 도면상의 구성이 모두 나머지 축들(제 2 축, 제 3 축)에 동일하게 적용될 수 있다는 점을 이해할 것이다.4A and 4B are views schematically showing magnitudes of force and voltage applied and measured from a pair of piezoelectric sensors according to the direction of acceleration applied to a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an exemplary embodiment, and FIG. This diagram shows the magnitude of force and voltage applied and measured from a pair of piezoelectric sensors when the highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer according to the example is compressed and deformed in the first axial direction. For convenience of description and understanding, the following description 4A and 4B, the configuration of the first sensor unit 131 installed along the first axis of the three axes will be described as a representative, but those skilled in the art will understand that the following description and the configuration in the drawings It will be appreciated that all are equally applicable to the remaining axes (2nd axis, 3rd axis).

구체적으로, 도 4a는 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 제 1 축의 일 방향으로 가속될 경우 한 쌍의 압전 소자(1311, 1312) 각각에 인가되는 힘과, 형성되는 전압의 크기 및 방향을 도시하고, 도 4b는 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 제 1 축의 타 방향으로 가속될 경우 한 쌍의 압전 소자(1311, 1312) 각각에 인가되는 힘과, 형성되는 전압의 크기 및 방향을 도시한다.Specifically, FIG. 4A shows the force applied to each of the pair of piezoelectric elements 1311 and 1312 when the high-sensitivity compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in one direction of the first axis, and the magnitude and direction of the voltage formed. 4B shows the force applied to each of the pair of piezoelectric elements 1311 and 1312, and the magnitude and direction of the voltage formed when the high-sensitivity compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in the other direction of the first axis. .

먼저 도 4a를 참조하면, 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 제 1 축 방향을 기준으로 일 방향(도면의 상측 방향)으로 가속될 경우, 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각에 인가되는 힘과, 형성되는 전압의 방향 및 크기를 확인할 수 있다.Referring first to FIG. 4A , when the highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in one direction (upward direction in the drawing) based on the first axis direction, a first forward piezoelectric sensor 1311 and a first reverse piezoelectric sensor (1312) It is possible to check the force applied to each and the direction and magnitude of the voltage formed.

도 4a에 도시되는 바와 같이 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 상측 방향으로 가속될 경우, 먼저 베이스 하우징(11)이 상측 방향으로 가속되는 시점에서, 질량체(12)의 관성에 의해 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312)는 각각 서로 다른 방향으로의 힘이 인가된다.As shown in FIG. 4A, when the high-sensitivity compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in the upward direction, first, at the time when the base housing 11 is accelerated in the upward direction, the first forward piezoelectric charge is generated by the inertia of the mass body 12. Forces in different directions are applied to the sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312, respectively.

구체적으로, 질량체(12)의 하측에 위치하는 제 1 정방향 압전 센서(1311)의 경우, 정지 상태를 유지하려는 질량체(12)와 하측으로 마주보는 베이스 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 축소됨에 따라 제 1 정방향 압전 센서(1311)에는 압축 힘이 인가되는 반면, 질량체(12)의 상측에 위치하는 제 1 역방향 압전 센서(1312)의 경우, 정지 상태를 유지하려는 질량체(12)와 상측으로 마주보는 베이스 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 증가함에 따라 제 1 역방향 압전 센서(1312)에는 인장 힘이 인가될 수 있다.Specifically, in the case of the first positive piezoelectric sensor 1311 located on the lower side of the mass body 12, the distance between the mass body 12 to maintain a stationary state and the inner wall of the base housing 11 facing downward is reduced. Accordingly, a compressive force is applied to the first forward piezoelectric sensor 1311, while the first reverse piezoelectric sensor 1312 located on the upper side of the mass body 12 faces upwardly to the mass body 12 to maintain a stationary state. As the distance between the inner walls of the viewing base housing 11 increases, a tensile force may be applied to the first reverse piezoelectric sensor 1312 .

따라서, 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각은 서로 반대 방향으로의 힘이 인가되지만, 각각의 폴링 방향이 서로 반대임에 따라, 결과적으로 서로 동일한 방향의 전압을 형성할 수 있다.Therefore, although forces are applied in opposite directions to each of the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312, their respective poling directions are opposite to each other, resulting in voltages in the same direction as each other. can form

도 4b를 참조하면, 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 제 1 축 방향을 기준으로 타 방향(도면의 하측 방향)으로 가속될 경우, 제 1 정방향 압전 센서(1311) 및 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각에 인가되는 힘과, 형성되는 전압의 방향 및 크기를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4B , when the highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in another direction (downward direction in the drawing) based on the first axis direction, a first forward piezoelectric sensor 1311 and a first reverse piezoelectric sensor ( 1312) It is possible to check the force applied to each and the direction and magnitude of the voltage formed.

도 4b에 도시되는 바와 같이 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 하측 방향으로 가속될 경우, 먼저 베이스 하우징(11)이 하측 방향으로 가속되는 시점에서, 질량체(12)의 관성에 의해 제 1 정방향 압전 센서(1311)에는 인장 힘이 인가되고, 제 1 역방향 압전 센서(1312)는 압축 힘이 인가될 수 있다.As shown in FIG. 4B, when the high-sensitivity compressive piezoelectric accelerometer 1 is accelerated in the downward direction, first, at the time when the base housing 11 is accelerated in the downward direction, the first forward piezoelectric charge is generated by the inertia of the mass body 12. A tensile force may be applied to the sensor 1311, and a compressive force may be applied to the first reverse piezoelectric sensor 1312.

구체적으로, 질량체(12)의 하측에 위치하는 제 1 정방향 압전 센서(1311)의 경우, 정지 상태를 유지하려는 질량체(12)와 하측으로 마주보는 베이스 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 증가함에 따라 제 1 정방향 압전 센서(1311)에는 인장 힘이 인가되는 반면, 질량체(12)의 상측에 위치하는 제 1 역방향 압전 센서(1312)의 경우, 정지 상태를 유지하려는 질량체(12)와 상측으로 마주보는 베이스 하우징(11)의 내벽 사이의 간격이 축소됨에 따라 제 1 역방향 압전 센서(1312)에는 압축 힘이 인가될 수 있다.Specifically, in the case of the first positive piezoelectric sensor 1311 located on the lower side of the mass body 12, the distance between the mass body 12 to maintain a stationary state and the inner wall of the base housing 11 facing downward increases. Accordingly, a tensile force is applied to the first positive piezoelectric sensor 1311, while the first reverse piezoelectric sensor 1312 located on the upper side of the mass body 12 faces upwardly to the mass body 12 to maintain a stationary state. As the distance between the inner walls of the viewing base housing 11 is reduced, a compressive force may be applied to the first reverse piezoelectric sensor 1312 .

도 4a와 마찬가지로, 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각은 서로 반대 방향으로의 힘이 인가되지만, 각각의 폴링 방향이 서로 반대임에 따라, 결과적으로 서로 동일한 방향의 전압을 형성할 수 있다.As in FIG. 4A , forces in opposite directions are applied to the first forward piezoelectric sensor 1311 and the first reverse piezoelectric sensor 1312, but as their respective poling directions are opposite to each other, consequently in the same direction as each other. of voltage can be formed.

이상의 구조에 의하면, 서로 폴링 방향이 반대로 형성된 압전 센서(1311, 1312)를 축 방향을 따라서 질량체(12)에 대칭적으로 직렬 연결함으로써, 가속에 의해 제어부(14)로부터 측정되는 전압의 크기를 증폭시킬 수 있으며, 결과적으로 고감도 압축형 압전 가속도계(1)의 감도 및 해상력을 크게 증가시킬 수 있다.According to the above structure, the magnitude of the voltage measured from the controller 14 by acceleration is amplified by symmetrically connecting the piezoelectric sensors 1311 and 1312 formed in opposite poling directions to the mass body 12 in series along the axial direction. As a result, the sensitivity and resolving power of the highly sensitive compression type piezoelectric accelerometer 1 can be greatly increased.

한편, 베이스 하우징(11)이 압축되거나 인장되는 등 베이스 하우징(11)의 변형이 발생할 경우, 베이스 하우징(11)에 인가되는 압축 힘 또는 인장 힘은 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312) 각각에 동일한 방향으로 인가되지만, 각각으로부터 형성되는 전압의 방향이 서로 반대로 형성됨에 따라, 결과적으로 각각의 압전 센서(1311, 1312)에서 형성되는 전압의 신호가 상쇄되어 해당 베이스 하우징(11)의 변형에 의한 노이즈 신호를 효과적으로 감쇄할 수 있다.Meanwhile, when deformation of the base housing 11 occurs, such as compression or tension of the base housing 11, the compression force or tensile force applied to the base housing 11 is applied to the first positive piezoelectric sensor 1311 and the first reverse direction. Although applied in the same direction to each of the piezoelectric sensors 1312, as the directions of the voltages formed from each are opposite to each other, as a result, the signals of the voltages formed in each of the piezoelectric sensors 1311 and 1312 are canceled so that the corresponding base housing The noise signal by the modification of (11) can be effectively attenuated.

도 5에 도시되는 바와 같이, 베이스 하우징(11)에 제 1 축 방향으로의 압축힘이 발생하여 압축에 따른 변형이 발생할 경우, 서로 폴링 방향이 반대로 형성된 제 1 정방향 압전 센서(1311)와 제 1 역방향 압전 센서(1312)의 연결 구조에 따라서, 각각의 압전 센서(1311, 1312)는 같은 압축힘을 인가받지만 전압의 방향이 서로 반대 방향으로 형성되게 되며, 결과적으로 베이스 하우징(11)의 변형에 의해 유발되는 한 쌍의 압전 센서(1311, 1312)에서 형성되는 신호는 서로의 신호를 상쇄시킬 수 있다.As shown in FIG. 5 , when a compressive force in the first axial direction is generated in the base housing 11 and deformation due to compression occurs, the first positive piezoelectric sensor 1311 formed in opposite pole directions to the first piezoelectric sensor 1311 and the first According to the connection structure of the reverse piezoelectric sensor 1312, each of the piezoelectric sensors 1311 and 1312 receives the same compression force, but the directions of the voltage are formed in opposite directions, and as a result, the deformation of the base housing 11 Signals formed by the pair of piezoelectric sensors 1311 and 1312 caused by the signal may cancel each other's signals.

이상의 구조에 의하면, 종래의 가속도계의 경우 하우징의 변형에 따른 신호가 발생하는 것을 막기 위해 하우징과 내부 구조물 사이에 빈 공간을 두는 것과 달리, 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)의 설계에서는 압전 센서들(131, 132, 133)의 대칭적인 배치를 통해 감도를 높이는 동시에, 베이스 하우징(11)의 변형에 의한 신호를 줄일 수 있다.According to the structure described above, in the case of conventional accelerometers, unlike the case of leaving an empty space between the housing and the internal structure to prevent the generation of signals due to deformation of the housing, the design of the highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment In the case of piezoelectric sensors 131 , 132 , and 133 , it is possible to increase sensitivity through symmetrical arrangement and at the same time reduce a signal caused by deformation of the base housing 11 .

더불어, 베이스 하우징(11)의 변형에 따른 신호가 상쇄되기 때문에 베이스 하우징(11) 그 자체가 기저(base)로 사용될 수 있으며, 이는 기저, 또는 베이스 하우징과 내부의 구조물 사이에 낭비되는 공간이 필요 없음을 의미한다.In addition, since the signal according to the deformation of the base housing 11 is canceled, the base housing 11 itself can be used as a base, which requires a wasted space between the base or the base housing and the internal structure. means no

일 실시 예에 따른 압축형 압전 가속도계(1)에 의하면, 질량체(12) 및 압전 센서 소자들(1311, 1312, 1321, 1322, 1331, 1332)을 단순한 육면체 형상으로 가공하여 사용할 수 있어서, 설계 및 제작 과정을 단순화시킬 수 있는 것은 물론, 질량체(12) 및 압전 센서 소자들(1311, 1312, 1321, 1322, 1331, 1332)의 크기를 변경하는 것만으로도 쉽게 원하는 감도와 작동 주파수 대역과 같은 설계조건을 변경하는 것도 용이할 수 있다.According to the compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment, the mass body 12 and the piezoelectric sensor elements 1311, 1312, 1321, 1322, 1331, and 1332 can be processed and used in a simple hexahedron shape, so that design and Not only can the manufacturing process be simplified, but the design such as the desired sensitivity and operating frequency band can be easily achieved by simply changing the size of the mass body 12 and the piezoelectric sensor elements 1311, 1312, 1321, 1322, 1331, and 1332. It may also be easy to change the conditions.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)에 의하면, 축 방향으로 볼트를 관통시켜 조립하는 종래의 압축형 압전 가속도계의 설계와 달리, 가압 볼트(1313, 1323, 1333)를 이용해 세 축 방향으로 프리 로드를 가할 수 있어, 압전 센서 소자(1311, 1312, 1321, 1322, 1331, 1332) 또는 질량체(12)에 별도의 볼트 구멍을 가공할 필요가 없어 제작 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 이를 통해 조립 및 준비 과정에서 압전 소자의 파손을 줄이고, 같은 부피의 센서 대비 더 큰 감도를 얻을 수 있다.According to the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment, unlike the design of a conventional compression-type piezoelectric accelerometer assembled by penetrating bolts in the axial direction, three axial-direction accelerometers are Since the preload can be applied, there is no need to process separate bolt holes in the piezoelectric sensor elements (1311, 1312, 1321, 1322, 1331, 1332) or the mass body 12, thereby reducing manufacturing time and cost, Through this, damage to the piezoelectric element can be reduced during assembly and preparation, and greater sensitivity can be obtained compared to sensors of the same volume.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)에 의하면, 압전 센서 소자들(1311, 1312, 1321, 1322, 1331, 1332)을 단순한 육면체 형상으로 가공하여 사용할 수 있어서, 우수한 감도 특성을 갖는 압전 단결정 재료를 최소한의 가공만으로 사용할 수 있는 이점이 존재하며, 더불어 공정의 단순화로 인한 비용 저감과 납기 단축효과, 수율 향상 및 조립성 개선이 가능하며, 센서의 성능 측면에서도 부피 대비 감도 증가의 이점을 얻을 수 있다.According to the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment, the piezoelectric sensor elements 1311, 1312, 1321, 1322, 1331, and 1332 can be processed and used in a simple hexahedron shape, so that the piezoelectric sensor has excellent sensitivity characteristics. There is an advantage of using single crystal material with minimal processing, and in addition, cost reduction and delivery time reduction effect due to process simplification, yield improvement and assemblyability improvement are possible, and in terms of sensor performance, there is an advantage of increased sensitivity to volume. You can get it.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)에 의하면, 3개의 축 방향을 따라서, 즉 6방향에서 압전 센서(131, 132, 133)를 이용해 중심의 내진 질량에 해당하는 질량체(12)을 받쳐주는 설계를 통해, 질량체(12)가 진동 방향의 수직방향으로 굽혀지며 발생할 수 있는 횡감도를 줄일 수 있는 효과가 존재한다.According to the highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometer 1 according to an embodiment, the mass body 12 corresponding to the seismic mass at the center is measured by using the piezoelectric sensors 131, 132, and 133 along three axial directions, that is, in six directions. Through the supporting design, there is an effect of reducing lateral sensitivity that may occur when the mass body 12 is bent in the vertical direction of the vibration direction.

도 6은 일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계의 구조를 나타내는 도면이다.6 is a diagram showing the structure of a high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 실시 예의 고감도 압축형 압전 가속도계(1)와는 상이한 압전 센서의 연결 구조를 갖는 고감도 압축형 압전 가속도계(2)의 구성을 확인할 수 있다.일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(2)는 베이스 하우징(21), 질량체(22), 제 1 센서부(23) 및 제어부(24)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the configuration of a highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer 2 having a connection structure of a piezoelectric sensor different from that of the highly sensitive compressible piezoelectric accelerometer 1 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 5 can be confirmed. The high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 2 according to the example may include a base housing 21, a mass body 22, a first sensor unit 23, and a control unit 24.

예를 들어, 고감도 압축형 압전 가속도계(2)는 서로 직교하는 3 개의 축(예를 들어 x축, y축, z축) 각각으로부터 가진되는 가속도를 계측하기 위해 제 2 센서부(미도시), 제 3 센서부(미도시)를 포함할 수 있으며, 다축의 가속도를 계측하는 실시 예의 구성은 후술할 제 1 센서부(23)의 구성을 다른 축으로 확장/적용함으로써 달성할 수 있다는 점을 밝혀둔다.For example, the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 2 includes a second sensor unit (not shown) to measure accelerations excited from each of three mutually orthogonal axes (eg, x-axis, y-axis, and z-axis); It may include a third sensor unit (not shown), and it is revealed that the configuration of the embodiment for measuring multi-axis acceleration can be achieved by extending/applying the configuration of the first sensor unit 23 to be described later to other axes. put

일 실시 예에 따른 제 1 센서부(23)는 제 1 축을 기준으로, 일측에서 질량체(22) 및 베이스 하우징(21) 사이에 연결되는 압전 센서 소자와, 그 반대편 타측에서 질량체(22) 및 베이스 하우징(21) 사이에 연결되는 압전 센서 소자를 포함하는 한 쌍의 압전 소자 센서의 구성일 수 있다.The first sensor unit 23 according to an embodiment includes a piezoelectric sensor element connected between the mass body 22 and the base housing 21 on one side with respect to a first axis, and the mass body 22 and the base on the other side opposite to the piezoelectric sensor element. It may be a configuration of a pair of piezoelectric sensor elements including a piezoelectric sensor element connected between the housing 21 .

도 1 내지 도 5에 도시된 실시 예의 제 1 센서부(13)의 한 쌍의 압전 센서(1311, 1312)가 축 방향을 따라서 폴링 방향이 서로 반대로 형성되는 것에 반해, 일 실시 예에 따른 제 1 센서부(23)는, 제 1 축 방향을 따라서 각각 동일한 폴링 방향을 갖도록 설치되되, 한 쌍의 압전 센서 소자 각각은 제어부(22)에 통전되도록 연결되는 극의 단자 위치가 서로 반대가 되도록 연결되는 구성을 가질 수 있다.In contrast to the fact that the pair of piezoelectric sensors 1311 and 1312 of the first sensor unit 13 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 5 have opposite polaring directions along the axial direction, the first sensor unit 13 according to the exemplary embodiment The sensor unit 23 is installed to have the same poling direction along the first axis direction, and each of the pair of piezoelectric sensor elements is connected so that the terminal positions of the poles connected to the control unit 22 are opposite to each other can have a configuration.

도 6에 도시되는 바와 같이, 제 1 센서부(23), 즉 한 쌍의 압전 센서 소자(23) 중 전류의 방향을 기준으로 상대적으로 제어부(22)에 먼저 연결되는 압전 센서 소자(23)는 일 방향을 따라서 직렬 연결되되, 이후 나머지 하나의 압전 센서 소자(23)는 그와 반대인 타 방향을 따라서 직렬로 연결되는 구성을 가질 수 있다.As shown in FIG. 6, the first sensor unit 23, that is, the piezoelectric sensor element 23 connected to the control unit 22 first relative to the direction of the current among the pair of piezoelectric sensor elements 23 They are connected in series along one direction, and then the other piezoelectric sensor element 23 may have a configuration in which they are connected in series along the other direction opposite to that.

일 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(2)에 의하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 실시 예의 고감도 압축형 압전 가속도계(1)와 같이 마주보는 한 쌍의 압전 센서 소자의 폴링 방향이 서로 반대가 되도록 설치하는 것이 아닌, 마주보는 한 쌍의 압전 센서 소자(23) 각각이 제어부(22)에 직렬로 통전되는 극의 방향만을 서로 반대가 되도록 설치함으로써, 전술한 실시 예에 따른 고감도 압축형 압전 가속도계(1)가 갖는 특징 및 효과를 동일하게 달성할 수 있다.According to the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 2 according to an embodiment, like the high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the polaring directions of a pair of facing piezoelectric sensor elements are opposite to each other. Rather than being installed so that each of the pair of piezoelectric sensor elements 23 facing each other is installed so that only the directions of poles that are energized in series to the control unit 22 are opposite to each other, the highly sensitive compression type piezoelectric according to the above-described embodiment. The same characteristics and effects of the accelerometer 1 can be achieved.

이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the embodiments, the embodiments have been described by specific details such as specific components, limited embodiments, and drawings, but these are provided to help overall understanding. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

Claims (13)

내부 공간을 구비하는 베이스 하우징;
상기 내부 공간의 내벽으로부터 이격된 상태로 상기 내부 공간에 배치되는 질량체;
제 1 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 1 센서부;
상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 2 센서부;
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축에 직교하는 제 3 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 3 센서부; 및
상기 제 1 센서부의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서에서 계측되는 전압에 기초하여 상기 제 1 축 방향으로의 가속도를 측정하는 제어부;를 포함하고,
상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은, 상기 질량체를 기준으로 대칭적으로 직렬로 배치되는 정방향 압전 센서와, 역방향 압전 센서를 포함하고,
상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각의 상기 정방향 압전 센서와, 상기 역방향 압전 센서는, 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
a base housing having an inner space;
a mass body disposed in the inner space while being spaced apart from an inner wall of the inner space;
a first sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a first axial direction;
a second sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a second axis direction orthogonal to the first axis;
a third sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a third axis direction orthogonal to the first axis and the second axis; and
A control unit for measuring the acceleration in the first axis direction based on the voltage measured by the pair of piezoelectric sensors of the first sensor unit;
Each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit includes a forward piezoelectric sensor and a reverse piezoelectric sensor symmetrically arranged in series with respect to the mass body,
The forward piezoelectric sensor and the reverse piezoelectric sensor of each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit are highly sensitive compression-type piezoelectric accelerometers, characterized in that their respective poling directions are formed in opposite directions to each other. .
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서부는,
상기 제 1 축을 기준으로, 일측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서; 및
상기 제 1 축을 기준으로, 타측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 역방향 압전 센서;를 포함하고,
상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대로 형성된 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 1,
The first sensor unit,
a first positive piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at one side with respect to the first axis; and
A first reverse piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing on the other side with respect to the first axis; includes,
The first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor are each formed with a falling direction opposite to each other, a highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer.
제 2 항에 있어서,
상기 베이스 하우징이 상기 제 1 축 방향을 따라서 가속될 경우, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서 중 어느 하나의 압전 센서에는 압축 힘이 인가되고 다른 하나의 압전 센서에는 인장 힘이 인가되되, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에서 생성되는 전압의 방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 2,
When the base housing is accelerated along the first axial direction, a compressive force is applied to one of the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor and a tensile force is applied to the other piezoelectric sensor. However, the direction of the voltage generated by the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor are the same, characterized in that, a highly sensitive compression type piezoelectric accelerometer.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서는,
상기 제 1 축을 따라 마주하는 변을 갖는 육면체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 3,
The first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor,
A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer, characterized in that it has a hexahedral shape with opposite sides along the first axis.
제 2 항에 있어서,
상기 베이스 하우징이 외력에 의해 제 1 축 방향을 따라서 변형될 경우, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에 인가되는 힘의 방향은 동일하되, 상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서에서 생성되는 전압의 방향은 서로에 대해 반대 방향인 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 2,
When the base housing is deformed along the first axial direction by an external force, the direction of the force applied to the first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor is the same, but the first forward piezoelectric sensor and the first piezoelectric sensor A highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer, characterized in that directions of voltages generated by the reverse piezoelectric sensor are opposite to each other.
내부 공간을 구비하는 베이스 하우징;
상기 내부 공간의 내벽으로부터 이격된 상태로 상기 내부 공간에 배치되는 질량체;
제 1 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 1 센서부; 및
상기 제 1 센서부의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서에서 계측되는 전압에 기초하여 상기 제 1 축 방향으로의 가속도를 측정하는 제어부;를 포함하고,
상기 제 1 센서부는,
상기 제 1 축을 기준으로, 일측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서;
상기 제 1 축을 기준으로, 타측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 역방향 압전 센서; 및
상기 한 쌍의 압전 센서에 프리 로드를 인가하기 위해 상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 베이스 하우징에 나사 결합하여 상기 제 1 정방향 압전 센서 또는 상기 제 1 역방향 압전 센서를 가압하도록 체결되는 제 1 가압 볼트;를 포함하고,
상기 제 1 정방향 압전 센서 및 상기 제 1 역방향 압전 센서는 각각 폴링 방향이 서로에 대해 반대로 형성된 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
a base housing having an inner space;
a mass body disposed in the inner space while being spaced apart from an inner wall of the inner space;
a first sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a first axial direction; and
A control unit for measuring the acceleration in the first axis direction based on the voltage measured by the pair of piezoelectric sensors of the first sensor unit;
The first sensor unit,
a first positive piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at one side with respect to the first axis;
a first reverse piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at the other side with respect to the first axis; and
a first pressing bolt fastened to press the first forward piezoelectric sensor or the first reverse piezoelectric sensor by screwing into the base housing along the first axial direction to apply a preload to the pair of piezoelectric sensors; including,
The first forward piezoelectric sensor and the first reverse piezoelectric sensor are each formed with a falling direction opposite to each other, a highly sensitive compressive piezoelectric accelerometer.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 가압 볼트는,
일측은 상기 제 1 축 방향을 따라서 상기 베이스 하우징의 상기 내부 공간으로 돌출되고, 타측은 상기 베이스 하우징의 외부로부터 돌출되는 부분 없이 나사 결합하는 무두 볼트로 형성되는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 6,
The first pressure bolt,
One side protrudes into the inner space of the base housing along the first axis direction, and the other side is formed of a headless bolt screwed together without a protruding part from the outside of the base housing.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은,
각각의 상기 정방향 압전 센서 또는 상기 역방향 압전 센서를 가압하기 위해 상기 베이스 하우징에 나사 결합하여 각각의 상기 정방향 압전 센서 또는 상기 역방향 압전 센서를 가압하도록 체결되는 가압 볼트를 더 포함하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 1,
Each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit,
A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer further comprising a pressure bolt screwed into the base housing to press each of the forward piezoelectric sensor or the reverse piezoelectric sensor to press each of the forward piezoelectric sensor or the reverse piezoelectric sensor. .
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각의 무게 중심이 동일한 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 1,
A highly sensitive compression type piezoelectric accelerometer, characterized in that the center of gravity of each of the first axis, the second axis and the third axis is the same.
제 10 항에 있어서,
상기 질량체 및 상기 내부 공간은,
상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축 각각을 마주보는 면으로 구성되는 정육면체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
According to claim 10,
The mass body and the inner space,
A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer, characterized in that it has a regular hexahedral shape composed of surfaces facing each of the first axis, the second axis and the third axis.
삭제delete 내부 공간을 구비하는 베이스 하우징;
상기 내부 공간의 내벽으로부터 이격된 상태로 상기 내부 공간에 배치되는 질량체;
제 1 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 1 센서부;
상기 제 1 센서부의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서에서 계측되는 전압에 기초하여 상기 제 1 축 방향으로의 가속도를 측정하는 제어부;
상기 제 1 축에 직교하는 제 2 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되고 상기 제어부에 직렬로 연결되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 2 센서부; 및
상기 제 1 축 및 상기 제 2 축에 직교하는 제 3 축 방향을 따라서 상기 내부 공간의 내벽 및 상기 질량체의 양측 사이에 각각 설치되 고 상기 제어부에 직렬로 연결되는 한 쌍의 압전 소자 센서를 구비하는 제 3 센서부;를 포함하고,
상기 제 1 센서부는,
상기 제 1 축을 기준으로, 일측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 정방향 압전 센서; 및
상기 제 1 축을 기준으로, 타측에서 상기 질량체 및 상기 베이스 하우징의 내벽 사이에 연결되는 제 1 역방향 압전 센서;를 포함하고,
상기 제 1 센서부, 제 2 센서부 및 제 3 센서부 각각은,
각각의 상기 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축을 따라서 각각의 상기 한 쌍의 압전 소자 센서 각각이 상기 제어부로부터 통전되는 방향이 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는, 고감도 압축형 압전 가속도계.
a base housing having an inner space;
a mass body disposed in the inner space while being spaced apart from an inner wall of the inner space;
a first sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between an inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a first axial direction;
a control unit measuring an acceleration in the first axis direction based on a voltage measured by the pair of piezoelectric sensors of the first sensor unit;
a second sensor unit including a pair of piezoelectric sensors installed between the inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a second axis direction orthogonal to the first axis and connected in series to the control unit; and
A pair of piezoelectric sensors installed between the inner wall of the inner space and both sides of the mass body along a third axis direction orthogonal to the first axis and the second axis and connected in series to the controller A third sensor unit; including,
The first sensor unit,
a first positive piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing at one side with respect to the first axis; and
A first reverse piezoelectric sensor connected between the mass body and an inner wall of the base housing on the other side with respect to the first axis; includes,
Each of the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit,
A high-sensitivity compression-type piezoelectric accelerometer, characterized in that directions in which each of the pair of piezoelectric element sensors are energized from the control unit along each of the first axis, the second axis, and the third axis are opposite to each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06201380A (en) * 1992-09-30 1994-07-19 Eaton Corp Gradient angle / acceleration sensor
JP2000206140A (en) * 1999-01-07 2000-07-28 Rion Co Ltd Piezoelectric acceleration sensor
KR20100129217A (en) * 2009-05-29 2010-12-08 토렉스 세미컨덕터 가부시키가이샤 Acceleration sensor element and acceleration sensor having the same

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