WO2004001334A1 - 静電容量式液体センサ - Google Patents

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WO2004001334A1
WO2004001334A1 PCT/JP2003/007633 JP0307633W WO2004001334A1 WO 2004001334 A1 WO2004001334 A1 WO 2004001334A1 JP 0307633 W JP0307633 W JP 0307633W WO 2004001334 A1 WO2004001334 A1 WO 2004001334A1
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container
electrode
liquid sensor
conductive
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PCT/JP2003/007633
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Mitsuhiro Urano
Takashi Toda
Eisaku Yokota
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Ubukata Industries Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitive liquid sensor using a conductive liquid, which is suitable as an inclination sensor, an acceleration sensor, and a seismic sensor.
  • the tilt sensor is a sensor used to measure the tilt angle of the DUT to which it is attached from the horizontal or vertical axis.
  • an acceleration sensor and a seismic sensor are sensors used to measure the acceleration applied to an object to which it is fixed. Since rainy people have different measurement targets, different sensors suitable for measuring each physical quantity are usually selected and used.
  • a liquid sensor using a conductive liquid has been known as a sensor that can be used for measuring both the inclination angle and the acceleration while using the same sensor.
  • This liquid sensor is based on the principle that the surface of the liquid is always horizontal when the liquid is at rest, and when the container of the sensor with the liquid inside tilts, the angle of the container with respect to the liquid surface inside is detected. Measure the angle of inclination of the container. Conversely, when a horizontal acceleration is applied to the sensor container placed horizontally, the liquid surface in the sensor is tilted, and the tilt angle is detected to measure the applied acceleration. Things.
  • a sensor that measures the inclination angle and the acceleration using such a principle is called a liquid sensor.
  • a resistance type and a capacitance type are known as a method of detecting the inclination angle between the surface of the liquid contained therein and the container in the liquid sensor.
  • a resistance type for example, a technique is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-131600. As shown in the vertical cross-sectional view of Fig. 20, this sensor encloses an appropriate amount of conductive liquid 102 in a cylindrical metal container 101 with one end closed, and the opening is a metal circle. It is covered with plate 103. Further, a pair or two pairs of metal electrodes 104 from the lower disc 103 are fixed to the disc 103 in a state of being electrically insulated therethrough.
  • the angle between the container 101 and the internal liquid surface 105 changes, and the metal electrode 104 becomes conductive.
  • the contact area with the ionic liquid 102 changes, and the electrical resistance between the metal container 101 and each metal electrode 104 changes. Therefore, the change in the resistance value is measured to detect the inclination angle of the container 101 or the magnitude of the acceleration applied to the container 101.
  • this sensor has almost half the volume inside a container 1 1 2 with both ends of a conductive cylindrical frame 1 1 0 placed horizontally and covered with insulating plates 1 1 1.
  • a conductive liquid 1 1 3 and the insulating liquid 1 1 4 with a smaller specific gravity than this, and the outer surface of the insulating plate 1 1 1 at both ends 1 15 is provided.
  • this capacitance type sensor a normal insulating plate is used as a dielectric for forming a capacitor. Since this insulating plate constitutes a part of the container 112, its thickness cannot be reduced too much. Therefore, it is difficult to increase the capacitance of the capacitor, the detection sensitivity is low, and it is difficult to increase the detection accuracy.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-118418 discloses a position displacement signal generator using a capacitance type.
  • this device one electrode alone and two electrodes of a dielectric structure having electrodes such as aluminum conversion foil are immersed in an electrolytic solution placed in a container, and an electric element is placed between the electrodes. It has a connected configuration.
  • the container containing the electrolyte or the electrode itself is displaced, the contact area between the electrode of the dielectric structure and the electrolyte changes, and the capacitance between the electrode alone and the electrode changes. Therefore, it is a device that attempts to detect the displacement by measuring the change.
  • Aluminum foil is used for the electrodes of the dielectric structure.
  • Aluminum conversion foil is formed by forming an aluminum oxide film, which is a dielectric, by anodizing the surface of aluminum foil. Since the aluminum film formation has a problem in stability, it is difficult to secure the stability and reliability of the sensor over a long period of time. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a capacitance type liquid sensor capable of maintaining stability and reliability over a long period of time. To provide.
  • An object of the present invention is to provide an electrically insulating cylindrical closed container having two parallel side surfaces, wherein openings are provided on the two side surfaces, and silicon oxide skin is provided on at least one side.
  • the plate-shaped main electrode on which the film is formed is brought into contact with the side surface with the oxide film inside the container to close the opening, and a sealing agent is interposed liquid-tightly in the gap between the plate-shaped main electrode and the side surface. Insert and fix.
  • a capacitance type liquid sensor characterized in that a conductive liquid having a volume approximately equal to 1/2 of the internal volume is sealed in the container, and a sub-electrode electrically contacting the conductive liquid is provided in the container. This is achieved by providing
  • the liquid sensor with such a configuration has excellent electrical and chemical stability for the dielectric forming the capacitor and uses a very thin silicon oxide film, so that the stability and reliability are maintained over a long period of time. It has the advantage that it can be maintained and can be made small.
  • an object of the present invention is to provide a closed container, a conductive liquid sealed therein and occupying approximately one-half of the inner volume of the closed container, and an electric connection from one end face of the closed container to the closed container.
  • a pair of lead terminals insulated and fixed in an insulated manner, and an electrode having a silicon oxide film formed on the surface thereof, which is attached to each end of the lead terminal and which is connected to the electrode when the closed container is stationary.
  • a capacitance comprising: a main electrode disposed so that a part thereof is positioned on a liquid surface of the conductive liquid; and a sub-electrode which is brought into conductive contact with the conductive liquid. This is also achieved by providing a liquid based sensor.
  • the liquid sensor with this configuration also has excellent electrical and chemical stability for the dielectric forming the capacitor, and uses a very thin silicon oxide film, so that the stability and reliability over a long period of time are maintained. , And has the advantage of being compact.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a liquid sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the liquid sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the liquid sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid sensor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the case where the liquid sensor according to the first embodiment of the present invention is used as an inclination sensor.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram when the liquid sensor according to the first embodiment of the present invention is used as an acceleration sensor.
  • FIG. 7 is an example of an AC bridge circuit that converts a difference in capacitance of a capacitor on a main electrode surface into a voltage.
  • FIG. 8 is an external perspective view of a liquid sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a liquid sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of a method of attaching a main electrode to a cylindrical container.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a liquid sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an electrode arrangement inside a container of a liquid sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram when the liquid sensor according to the third embodiment of the present invention is used as an inclination sensor.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram when the liquid sensor according to the third embodiment of the present invention is used as an acceleration sensor.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of a liquid sensor according to a fourth embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows a pole arrangement.
  • FIG. 16 is a perspective view showing another embodiment of the internal electrode arrangement of the liquid sensor according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram when a liquid sensor having the electrode arrangement shown in FIG. 16 is used as a tilt sensor.
  • FIG. 18 is a perspective view showing another embodiment of the internal electrode arrangement of the liquid sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a longitudinal sectional view in the case where a sub-electrode penetrating the lower disk is provided in the liquid sensor according to the third and fourth embodiments.
  • FIG. 20 is a longitudinal section of an example of a resistance type liquid sensor according to the related art.
  • FIG. 21 is an example of a capacitance type liquid sensor according to the related art.
  • FIG. 2 is a perspective view of the appearance of the liquid sensor of the present embodiment
  • FIG. 3 is a front view thereof
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view thereof (A-A sectional view)
  • FIG. A cross-sectional view (BB cross section) is shown.
  • openings 13 and 14 are provided on two parallel side surfaces 2 and 3 of a cylindrical container 6 that seals the rain end, and the surfaces of the openings 13 and 14 are oxidized with silicon.
  • the plate-shaped main electrodes 4 and 5 covered with the film are fitted and sealed, and a suitable amount of the conductive liquid 7 is sealed inside, and the metal sub-electrode rod 8 is inserted into the conductive liquid 7 from the upper lid 11.
  • the container 6 is a cylindrical container having two parallel sides 2 and 3. It suffices to have two faces parallel to the side, and the cross section does not necessarily have to be rectangular.
  • the upper and lower openings 9 and 10 are sealed by an upper lid 11 and a lower lid 12.
  • the cylindrical container 6 including the upper lid 11 and the lower lid 12 is formed of an electrically insulating material such as ceramic, hard glass, and synthetic resin.
  • the two parallel side surfaces 2 and 3 are formed with rectangular openings 13 and 14 that are elongated in the vertical direction.
  • Each of the four end faces 15 and 16 forming the openings 13 and 14 is formed by cutting all outer corners 17 and 18 into a rectangular cross-section in the extending direction of each end face 15 and 16.
  • Notched portions 19 and 20 are formed to be cut out and into which a plate-like member can be fitted.
  • the cutouts 19, 20 allow the cross-sectional area of the openings 13, 14 to be smaller than the cross-sectional area of the openings 13, 14 inside the container, starting from the middle of the sides 2, 3 in the thickness direction. However, the cross-sectional area of the openings 21 and 22 on the outside of the container is smaller.
  • the plate-like main electrodes 4 and 5 are fitted into the openings 21 and 22.
  • the plate-like main electrodes 4 and 5 are made of silicon (Si) and have a silicon oxide film formed on at least the entire surface on one side.
  • the shape is such that the area is larger than the cross-sectional area of the openings 13 and 14 inside the container and slightly smaller than the cross-sectional area of the openings 21 and 22 outside the container.
  • the notches 19 and 20 are fitted so that the surfaces of the notches 19 and 20 come into contact with the bottom surfaces 23 and 24.
  • Lead wires 25 and 26 for extracting the potential of the main electrodes are connected to the outer surfaces of the main electrodes 4 and 5 by a conductive paste and soldering or the like to the electrode surface portions from which the silicon oxide film has been removed.
  • the silicon (S i) that is the material of the main electrodes 4 and 5 As the silicon (S i) that is the material of the main electrodes 4 and 5, single crystal silicon, amorphous silicon, polycrystalline silicon, or the like is used.
  • the silicon oxide film can be formed by a general method used in an IC manufacturing process such as a thermal oxidation method or a CVD method.
  • a thermal oxidation method or a CVD method When the plate-shaped main electrodes 4 and 5 are fitted, the gaps between the main electrodes 4 and 5 and the bottom portions 23 and 24 of the notches 19 and 20 and the main electrodes 4 and 5
  • the gap between the outer peripheral surface of the notch and the side surfaces of the notches 19, 20 is filled with a sealing agent 28, such as low-melting glass or a synthetic resin adhesive, and the main electrodes 4, 5 are filled in a cylindrical container 6. It is tightly fixed.
  • a conductive liquid 7 of approximately 2 of the inner volume of the cylindrical container 6 is sealed inside the sealed cylindrical container 6, a conductive liquid 7 of approximately 2 of the inner volume of the cylindrical container 6 is sealed.
  • the metallic sub-electrode rod 8 is fixedly penetrated to the upper lid 11 such that its tip is immersed sufficiently deep in the conductive liquid 7.
  • the sealant 28 When the conductive liquid 7 comes into contact with the sealant 18, the sealant 28 swells to lower the adhesive strength, or the components of the sealant 28 dissolve into the conductive liquid 7 to change the electrical conductivity. Therefore, it is desirable that the contact area between the conductive liquid 7 and the sealant 28 be as small as possible. For this reason, when fitting the main electrodes 4 and 5 into the openings 13 and 14, apply an appropriate amount of sealant 28 to the bottom surfaces 23 and 24 of the notch so as not to protrude, and press it. Fit. Then, in order to firmly fix the main electrodes 4 and 5, a sufficient amount of the sealing agent 28 from the outside of the closed container 6 is applied to the outer peripheral surfaces of the main electrodes 4 and 5 and the container opening adjacent to the outer peripheral surfaces. Apply to raise.
  • a liquid prepared by dissolving an electrolyte such as lithium nitrate or potassium iodide in a solvent is used.
  • a solvent methyl alcohol, ethyl alcohol, Organic solvents such as alcohols such as isopropyl alcohol, ketones such as acetate and methylethyl ketone, and ethers such as diethylene glycol monobutyl ether are suitable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the remaining upper space in the cylindrical container 6 is filled with an inert gas.
  • the operation of the liquid sensor 1 thus configured will be described.
  • the inner surfaces of the main electrodes 4 and 5 are covered with a silicon oxide film. Since this silicon oxide film is a dielectric, a parallel plate capacitor C 1 having the main electrode 4 as one electrode and the conductive liquid 7 as the other electrode and the main electrode 5 as one electrode with the silicon oxide film interposed therebetween. And a parallel plate capacitor C2 using the conductive liquid 7 as the other electrode.
  • the contact areas between the main electrodes 4 and 5 and the conductive liquid 7 are S 1 and S 2 respectively, the thickness of the silicon oxide film is t, and the dielectric constant is ⁇ , the electrostatic capacitance of the capacitors C 1 and C 2
  • the capacitances C 1 and C 2 are represented by the following equations.
  • the values of the capacitances C 1 and C 2 of the capacitors C 1 and C 2 are calculated from the contact areas S 1 and S 2 between the main electrodes 4 and 5 and the conductive liquid 7. Conversely, if the values of the capacitances C 1 and C 2 are known, the contact areas S 1 and S 2 between the main electrodes 4 and 5 and the conductive liquid 7 can be calculated. .
  • the liquid sensor 1 of the present embodiment is used as an inclination sensor using such a relationship. Assume that the cylindrical container 6 is placed so that its central axis is perpendicular to the liquid surface 17 of the conductive liquid 7 as shown in FIG. In this state, since the contact areas S 1 and S 2 between the main electrodes 4 and 5 and the conductive liquid 7 are equal, the values of the capacitances C 1 and C 2 are equal.
  • the liquid sensor 1 can be used as an inclination sensor.
  • the liquid sensor 1 of the present embodiment is used as an acceleration sensor.
  • the cylindrical container 6 is fixed to a horizontal object so that the central axis is vertical, and as shown in FIG.
  • horizontal acceleration is applied in the vertical linear direction.
  • the conductive liquid 7 in the cylindrical container 6 is moved to the side opposite to the acceleration direction due to its inertia, and the liquid level 27 is horizontal. Tilt from position to tilt angle S.
  • a difference occurs between the values of the capacitances C 1 and C 2
  • the tilt angle 0 can be obtained by measuring the difference.
  • the liquid sensor 1 can be used also as an acceleration sensor. Since the seismic sensor is a kind of acceleration sensor, the liquid sensor 1 can be used as a seismic sensor.
  • Fig. 7 shows a so-called AC bridge circuit that measures the difference between the capacitances C1 and C2 by converting the difference into a voltage change.
  • the capacitors C 3 and C 4 in the figure are fixed capacitors with the same capacitance.
  • the connection point ⁇ 1 between the capacitors C 1 and C 2 corresponds to the conductive liquid 7, and the connection points X 1 and X 2 correspond to the lead wires 25 and 26 connected to the outer surfaces of the main electrodes 4 and 5.
  • the potential of the conductive liquid 7 is taken out by the sub electrode rod 8.
  • an AC voltage source 32 is connected between a connection point Y between the capacitors C 3 and C 4 and the connection point Y 1. Since the conductivity of the conductive liquid 7 is adjusted so as to be sufficiently lower than the impedance of the capacitors C1 and C2, the resistance can be ignored.
  • the voltmeter 31 When an AC voltage is applied to the connection points Yl and ⁇ 2 by the AC voltage source 32, if the difference between the capacitances of the capacitors C1 and C2 is small, the voltmeter 31 will have the capacitors C1 and C2. A voltage appears that is approximately proportional to the difference in capacitance. Therefore, By measuring the voltage of the capacitor C1, the difference between the capacitances of the capacitors C1 and C2 can be determined. When the difference between the capacitances is obtained, the inclination angle of the liquid sensor 1 or the acceleration applied to the liquid sensor 1 can be obtained from the value.
  • the capacitors C3 and C4 in the AC bridge circuit in Fig. 7 can be measured even if they are replaced with fixed resistors.
  • the liquid sensor of the first embodiment could measure only the inclination angle or acceleration along a line perpendicular to the surface of the main electrode because the main electrode was a pair.
  • the liquid sensor of the second embodiment is a liquid sensor having a configuration capable of measuring an inclination angle or acceleration along two directions orthogonal to each other in a horizontal plane.
  • FIG. 8 is an external perspective view of the liquid sensor 1a of the present embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view thereof. Note that the liquid sensor 1a of the present embodiment has many parts having the same structure as the liquid sensor 1 of the first embodiment, and thus the same or corresponding parts as those of the liquid sensor 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the cylindrical container 6 is formed in a rectangular tube shape.
  • the difference from the liquid sensor 1 of the first embodiment is that the plate-shaped main electrodes 4a and 5a are additionally provided, and the other points are the same.
  • the mounting structure of the plate-shaped main electrodes 4, 5, 4a, and 5a on the side surface of the cylindrical container 6 is the same as that of the first embodiment.
  • the plate-shaped main electrodes 4, 5.4a, 5a By arranging the plate-shaped main electrodes 4, 5.4a, 5a in this manner, the inclination angle or angular velocity along a line perpendicular to the surface of the main electrodes 4, 5 and the main electrodes 4a, 5a
  • the inclination angle or angular velocity along a line perpendicular to the surface of a can be measured simultaneously. That is, it is possible to simultaneously measure the inclination angle or acceleration along two directions orthogonal to each other in the horizontal plane. Therefore Calculate the maximum tilt direction and acceleration direction on a two-dimensional surface and the magnitudes of those values by combining the tilt angles or accelerations in the two directions measured in such a way simultaneously. Can be.
  • the liquid sensors 1 and la of the first and second embodiments described above may be modified as follows.
  • the bottom surfaces of the main electrodes 4 and 5 and the notches 19 and 20 are formed.
  • the electrodes 4 and 5 were fixed to the cylindrical container 6 in a liquid-tight manner. In order to further assure this fixation and liquid tightness, as shown in Fig.
  • the bottoms 23, 24 of the notches 19, 20 are concave, U-shaped, V-shaped, etc. It is preferable that the grooves 29, 30 are formed, and the space formed by the formed grooves 29, 30 and the main electrodes 4, 5 is filled with the sealing agent 28 in a liquid-tight manner.
  • the main electrodes 4 and 5 are fixed to the cylindrical container 6 by the three peripheral surfaces, so that the fixing is strengthened and the effect of preventing liquid leakage is improved.
  • a metal electrode rod 8 was fixed as a sub-electrode so as to penetrate the upper lid 11 and to be immersed sufficiently in the conductive liquid 7.
  • all or part of the lower lid 12 is formed of a conductive material to serve as a sub-electrode, and a lead wire is attached to that part to form the conductive liquid 7. It may be configured to take out the electric potential of the element.
  • the entire outer surfaces of the plate-shaped main electrodes 4 and 5 fitted into the notches 19 and 20 are covered with a sealant. In this way, the outer surfaces of the plate-shaped main electrodes 4 and 5 can be protected.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the liquid sensor of the present embodiment
  • FIG. 12 is a perspective view showing the arrangement of electrodes inside the sensor. '
  • the liquid sensor 40 of the present embodiment is a liquid sensor having a pair of main electrodes, and includes a container 41, a conductive liquid 42, a disk 43, and first and second lead terminals 44, 45. , And the first and second main electrodes 46 and 47.
  • the container 41 is a substantially cylindrical container having one end closed, and is made of a conductive material.
  • a metal resistant to corrosion for example, stainless steel is used.
  • the opening of the cylindrical container 41 is closed by a disk 43 to form a closed structure as a whole.
  • the disk 43 is also made of a conductive material.
  • the inside of a closed container 48 composed of the container 41 and the disk 43 is filled with a conductive liquid 42 in an amount of about 1 / the internal volume.
  • As the conductive liquid 42 the same liquid as that described in the first embodiment is used.
  • An inert gas is sealed in the upper space of the sealed container 48.
  • the first and second lead terminals 44, 55 are fixed through the disk 43 while being electrically insulated from the disk 43.
  • First and second main electrodes 46 and 47 are attached to the ends of the lead terminals 44 and 55 protruding into the sealed container 48.
  • the portions of the lead terminals 44, 55 protruding into the sealed container 48 are covered with an insulating resin so as not to make electrical contact with the conductive liquid 42.
  • the connection between the lead terminals 44, 55 and the main electrodes 46.47 is also covered and protected by insulating resin.
  • the main electrodes 46 and 47 have the same shape and are both formed in a strip shape. This is to increase the surface area of the electrode to increase the capacitance, and to easily measure the change in the capacitance.
  • the main electrodes 46 and 47 are arranged such that the strip-shaped surfaces face each other and the main electrode surfaces are parallel as shown in FIG. In other words, they are mounted facing each other so that the line connecting the two lead terminals 44, 55 is perpendicular to the respective surfaces of the main electrodes 46, 47.
  • the main electrodes 46 and 47 are electrodes having a thin silicon oxide film formed on the surface of a conductive material. With a thin silicon oxide film serving as a dielectric interposed therebetween, a parallel plate contenser having the main electrode as one electrode and the conductive liquid 2 as the other electrode is formed.
  • a silicon material such as monocrystalline silicon, amorphous silicon, or polycrystalline silicon is used as in the first embodiment because of the necessity of forming a silicon oxide film on the surface thereof. Similar to the first embodiment, the silicon oxide film is formed by a general method used in the IC manufacturing process such as a thermal oxidation method or a CVD method.
  • the liquid sensor 40 of the present embodiment can be used as a tilt sensor, or as an acceleration sensor or a seismic sensor, like the liquid sensor 1 of the first embodiment.
  • Fig. 13 shows the case where the sealed container 48 is used as a tilt sensor.
  • the sealed container 48 is tilted from the vertical axis by a tilt angle ⁇ along the line connecting the lead terminals 44, 55, the main The contact area between the electrode 46 and the conductive liquid 42 increases, and the capacitance of the capacitor composed of the main electrode 46, the silicon oxide film, and the conductive liquid 42 increases. Conversely, the capacitance of the capacitor composed of the main electrode 47, the silicon oxide film, and the conductive liquid 42 decreases.
  • the value of the inclination angle e can be obtained by measuring the difference in the capacitance with the bridge circuit shown in FIG.
  • the potential of the conductive liquid 42 is taken out of the closed container 48 made of a conductive material.
  • Fig. 14 shows the case where the liquid sensor 40 is used as an acceleration sensor.
  • the capacitance of the capacitor composed of the main electrode 46, the silicon oxide film, and the conductive liquid 42 also increases. Conversely, the capacitance of the capacitor composed of the main electrode 47, the silicon oxide film, and the conductive liquid 42 decreases. Therefore, the magnitude of the acceleration applied to the closed container 48 can be determined by measuring the difference in the capacitance.
  • the liquid sensor 40 of the third embodiment can measure only the inclination angle or acceleration along the line connecting the lead terminals 44 and 55 because the main electrode is a pair.
  • the liquid sensor of the fourth embodiment is a sensor obtained by expanding the liquid sensor 40 of the third embodiment so as to measure the inclination angle or acceleration along two directions orthogonal to each other in the horizontal plane. is there.
  • FIG. 15 is a perspective view showing the arrangement of the main electrodes inside the container of the liquid sensor 40a of the present embodiment.
  • the present liquid sensor 40a is obtained by additionally providing a pair of main electrodes 50 and 51 inside a closed container 48.
  • the four main electrodes 46, 47, 50, 51 are arranged so that the surfaces of adjacent electrodes are perpendicular to each other, that is, the lines connecting the lead terminals of each pair are orthogonal to each other, and The wires are attached so that they are perpendicular to the surface of the main electrode attached to each lead terminal.
  • the inclination angle or acceleration along a line perpendicular to the surface of the main electrodes 46, 47 and the main electrode 5 can be measured simultaneously. That is, it is possible to simultaneously measure the tilt angle or acceleration along two directions orthogonal to each other in the horizontal plane. Therefore, by combining the two inclination angles or accelerations measured simultaneously in this way in a vector manner, the maximum inclination on the two-dimensional surface is calculated. Oblique directions and directions of acceleration, and the magnitudes of these values can be obtained (modifications of the third and fourth embodiments).
  • the liquid sensors 40 and 40a of the third and fourth embodiments described above may be modified as follows.
  • the surface of the main electrode 46.47 provided in the closed container 48 is mounted so as to be placed on the same plane as shown in FIG. Is also good.
  • the contact area between each main electrode and the conductive liquid 42 changes as shown in FIG. Therefore, the inclination angle of the sealed container 48 can be obtained by measuring the difference. Acceleration can also be determined in a similar manner.
  • each main electrode surface has an effect of suppressing undesired rotational movement of the conductive liquid 42 in the closed container 48.
  • the potential of the conductive liquid 42 was taken out of the closed container 48 made of a conductive material, but as shown in FIG.
  • the conductive sub-electrode 52 may be attached and taken out through the disk 43 closing the portion.
  • the liquid sensors 40 and 40a were used in a posture in which the disc 3 was the bottom, but the disc 3 was turned upside down and the closed container 48 was used. It may be used in a posture in which is set downward.
  • the main electrodes facing each other are parallel.However, as long as the difference in capacitance between the electrodes facing each other can be detected by a bridge circuit.
  • the main electrodes may not be parallel.
  • the main electrode surface does not necessarily have to be flat.
  • the main electrode may be rod-shaped.
  • the main electrode in order to increase the contact area with the conductive liquid and increase the capacitance, the main electrode is placed in the conductive liquid with a triangular or half cross section. It may be configured to protrude so as to form a circle.
  • the main electrodes are constituted by pairs, but the main electrodes may be constituted by one electrode.
  • one main electrode is arranged at a position shifted from the center of the closed container.
  • the capacitance value in this case can be measured by connecting a capacitor consisting of a raw electrode, a silicon oxide film, and a conductive liquid to one side of the bridge circuit.
  • the liquid sensor according to the present invention is suitable as a sensor for detecting the inclination angle of an object or the direction and magnitude of acceleration applied to an object in a horizontal direction. It is also suitable as a seismic sensor.

Abstract

本発明は、液体表面が常に水平面を維持することを利用して物体の傾斜角、加速度を検出する静電容量式の液体センサに関する。平行する２つの側面(２、３)を有する電気絶縁体製の筒状密閉容器(６)の２つの側面に開口（１３、１４）を設け、少なくとも片面にシリコン酸化皮膜を形成した板状主電極（４、５）を酸化皮膜を容器内側にして前記側面に当接させて開口を塞ぐ。板状主電極と側面との隙間にシール剤（２８）を液密に介挿し、容器内に内容積の略１／２の量の導電性液体（２７）を封入する。該導電性液体に電気的に接触する副電極（８）を容器内に設ける。

Description

明 細 書 静電容量式液体センサ 技術分野
本発明は、 傾斜センサと してまた加速度センサ、 感震器として好適な 、 導電性液体を使用した静電容量式液体センサに関する。 背景技術
傾斜センサは、 それが取り付けられた被測定物の水平面あるいは鉛直 軸からの傾斜角の測定に使用されるセンサである。 一方、 加速度センサ 、 感震器は、 それが固定された物体が受ける加速度の測定に使用される センサである。 雨者は測定対象が異なるため、 通常は各々の物理量の測 定に適した別々のセンサが選択使用される。
しかし、 同じセンサでありながら傾斜角と加速度の双方の測定に使用 可能なセンサと して、 従来より導電性液体を使用した液体センサが知ら れている。 この液体センサは、 液体の表面が静止状態では常に水平を保 つ原理を利用したもので、 内部に液体を入れたセンサの容器が傾いた時 に、 内部の液体表面に対する容器の角度を検出して容器の傾斜角を測定 する。 逆に、 水平に置かれたセンサの容器に水平方向の加速度が加えら れた場合には、 センサ内の液体表面が傾く ことから、 その傾斜角を検出 して加えられた加速度を測定するというものである。 本明細書では、 こ のような原理を使って傾斜角や加速度を測定するセンサを液体センサと 呼んでいる。
液体センサにおける、 内部に入れた液体の表面と容器との傾斜角を検 出する方式としては、 抵抗式と静電容量式とが知られている。 抵抗式に関しては、 例えば特開 2 0 0 1 - 1 3 1 6 0号公報に技術が 開示されている。 このセンサは、 第 2 0図の縦断面図に示すように、 一 端を閉じた円筒状の金属製容器 1 0 1内に導電性液体 1 0 2を適量封入 し、 開口部は金属製円板 1 0 3で塞いである。 そして、 下部の円板 1 0 3から金属製電極 1 0 4を一対あるいは 2対、 円板 1 0 3に電気絶縁的 に貫通固定させた構造をしている。 容器 1 0 1が傾くか、 あるいは容器 1 0 1に水平方向の加速度が加わると、 容器 1 0 1 と内部の液体表面 1 0 5 とのなす角度が変化して金属製電極 1 0 4 と導電性液体 1 0 2 との 接触面積が変わり、 金属製容器 1 0 1 と各金属製電極 1 0 4 との間の電 気抵抗が変化する。 従って、 その抵抗値の変化を測定して容器 1 0 1の 傾斜角、 あるいは容器 1 0 1に加えられた加速度の大きさを検出しよう とするものである。
しかし、 この抵抗式液体センサの場合は、 金属製電極が導電性液体 （ 電解液） と直接に接しているため、 その境界面を通して抵抗値を測定す るための電流が流れる。 このため、 電極を構成する金属の溶出、 導電性 液体の電気分解といった化学変化が生じるため、 センサの安定性、 信頼 性を長期に渡って確保することが難しいという問題がある。
他方、 静電容量式に関しては、 例えば特開平 5 - 1 7 2 5 7 1号公報 に技術が開示されている。 このセンサは、 第 2 1図に示すように、 水平 に置いた導電材性の筒状フレーム 1 1 0の両端開口部を絶縁板 1 1 1で 覆った容器 1 1 2内にほぼ半分の容積の導電性液体 1 1 3と、 これより 比重の小さい絶縁性液体 1 1 4とを封入し、 両端の絶縁板 1 1 1の外面 に半円あるいは円形を複数個に分割した弧状の外部電極 1 1 5を設けた ものである。 容器 1 1 2が傾く と、 両端絶縁板 1 1 1 とそれを挟む弧状 外部電極 1 1 5、 導電性液体 1 1 3 とで構成されるコンデンサの静電容 量に変化が生ずるので、 その変化量を測定して容器の傾きを検出しょう とするものである。
しかし、 この静電容量式センサの場合、 コンデンサを形成する誘電体 として通常の絶縁板を使用している。 この絶縁板は、 容器 1 1 2の一部 を構成しているため厚みをあまり薄くできない。 従って、 コンデンサの 静電容量を大きくすることが困難で、 検出感度が低く、 検出精度を高め ることが難しいという問題がある。
また、 特開平 1 1— 1 1 8 4 1 2号公報には、 静電容量式を使用した 位置変位信号発生装置が開示されている。 この装置は、 容器に入れた電 解液の中に 1本の電極単体と、 アルミ化成箔のような電極を有する 2本 の誘電体構造体の電極を浸漬し、 その電極間に電気素子を接続した構成 をなしている。 電解液を入れた容器あるいは電極自体が位置変位すると 、 誘電体構造体の電極と電解液との接触面積が変わり、 電極単体と電極 間の静電容量に変化が生ずる。 従って、 その変化を測定して位置変位を 検出しょうとする装置である。
しかし、 この静電容量式センサの場合は、 誘電体構造体の電極にアル ミ化成箔を使用している。 アルミ化成箔は、 アルミ箔の表面を陽極酸化 して誘電体であるアルミ酸化皮膜を形成したものである。 このアルミィ匕 成膜は安定性に問題があるため、 長期に渡ってセンサの安定性と信頼性 を確保することが困難である。 発明の開示
本発明は、 このような従来技術の問題点を解決するためになされたも ので、 その目的は、 長期に渡って安定性と信頼性を維持することができ る静電容量式の液体センサを提供することにある。
本発明の目的は、 平行する 2つの側面を有する電気絶縁体製の筒状密 閉容器の該 2つの側面に開口を設け、 少なくとも片面にシリコン酸化皮 膜を形成した板状主電極を酸化皮膜を容器内側にして前記側面に当接さ せて該開口を塞ぎ、 前記板状主電極と前記側面との隙間にシ一ル剤を液 密に介挿して固定する。 そして容器内に内容積の略 1 / 2の量の導電性 液体を封入し、 該導電性液体に電気的に接触する副電極を容器内に設け たことを特徴とする静電容量式液体センサを提供することによって達成 される。
このような構成の液体センサは、 コンデンサを形成する誘電体に電気 的、 化学的安定性に優れ、 且つ非常に薄いシリコン酸化皮膜を使用して いるため、 長期に渡って安定性、 信頼性を維持することができ、 且つ小 型に製作できる利点を有する。
また、 本発明の目的は、 密閉容器と、 その内部に封入され前記密閉容 器の略 1 / 2の内容積を占める導電性液体と、 前記密閉容器の一方の端 面から前記密閉容器に電気絶縁的に貫通固定された一対のリ一ド端子と 、 表面にシリコン酸化皮膜が形成された電極であつて前記リ一ド端子の 各々の先に取り付けられ前記密閉容器が静止状態ではその電極の一部が 前記導電性液体の液面上に位置するように配設された主電極と、 前記導 電性液体に導電的に接触させた副電極とを具備することを特徴とする静 電容量式液体センサを提供することによつても達成される。
このような構成の液体センサも、 コンデンサを形成する誘電体に電気 的、 化学的安定性に優れ、 且つ非常に薄いシリ コン酸化皮膜を使用して いるため、 長期に渡って安定性、 信頼性を維持することができ、 且つ小 型に製作できる利点を有する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサの縦断面図である 第 2図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサの外観斜視図であ る。
第 3図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサの正面図である。 第 4図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサの横断面図である 第 5図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサを傾斜センサとし て使用する場合の説明図である。
第 6図は、 本発明の第 1の実施例に係る液体センサを加速度センサと して使用する場合の説明図である。
第 7図は、 主電極表面上のコンデンサの静電容量の差を電圧に変換す る交流プリッジ回路の例である。
第 8図は、 本発明の第 2の実施例に係る液体センサの外観斜視図であ る。
第 9図は、 本発明の第 2の実施例に係る液体センサの横断面図である 。
第 1 0図は、 筒状容器への主電極の取り付け方の他の実施例を示す横 断面図である。
第 1 1図は、 本発明の第 3の実施例に係る液体センサの縦断面図であ る。
第 1 2図は、 本発明の第 3の実施例に係る液体センサの容器内部の電 極配置を示す斜視図である。
第 1 3図は、 本発明の第 3の実施例に係る液体センサを傾斜センサと して使用する場合の説明図である。
第 1 4図は、 本発明の第 3の実施例に係る液体センサを加速度センサ として使用する場合の説明図である。
第 1 5図は、 本発明の第 4の実施例に係る液体センサの容器内部の電 極配置を示す斜視図である。
第 1 6図は、 本発明の第 3の実施例に係る液体センサの内部電極配置 'の他の実施例を示す斜視図である。
第 1 7図は、 第 1 6図に示す電極配置を有する液体センサを傾斜セン サとして使用する場合の説明図である。
第 1 8図は、 本発明の第 4の実施例に係る液体センサの内部電極配置 の他の実施例を示す斜視図である。
第 1 9図は、 第 3、 第 4の実施例に係る液体センサに下部円板を貫通 する副電極を設けた場合の縦断面図である。
第 2 0図は、 従来技術に係る抵抗式液体センサの一例の縦断面である 第 2 1図は、 従来技術に係る静電容量式液体センサの一例である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に明らかにするために、 添付の図面に従ってこれを 説明する。 '
(第 1 の実施例）
本発明の第 1の実施例を図面を参照して説明する。 第 2図に本実施例 の液体センサの外観斜視図を、 第 3図にはその正面図を、 第 1図にはそ の縦断面図 （A— A断面図） を、 第 4図には横断面図 （B— B断面図） を示す。
本実施例の液体センサ 1は、 雨端を封じた筒状容器 6の平行な 2つの 側面 2、 3に開口 1 3、 1 4を設け、 該開口 1 3、 1 4に表面をシリコ ン酸化皮膜で覆った板状主電極 4、 5を嵌め込んで密閉し、 内部に導電 性液体 7を適量封入して上蓋 1 1から金属性副電極棒 8を導電性液体 7 中に差し込んだ構造をなしている。 容器 6は、 平行な 2つの側面 2、 3を有する筒状容器である。 側面に 平行な 2つの面を有すればよく、 横断面は必ずしも矩形である必要はな い。 上下の開口部 9、 1 0は上蓋 1 1、 下蓋 1 2により密閉されている 。 この筒状容器 6は、 上蓋 1 1、 下蓋 1 2 も含めてセラミック、 硬質ガ ラス、 合成樹脂等の電気絶縁性材料で形成されている。
平行する 2つの側面 2、 3には、 上下方向に細長く延びる長方形の開 口 1 3、 1 4が形成されている。 その開口 1 3、 1 4を形成する各 4つ の端面 1 5、 1 6は、 全ての外側の角 1 7、 1 8が断面長方形形状に各 端面 1 5、 1 6の延在方向にわたって切り欠かれて板状部材を嵌め込み 可能な切欠き部 1 9、 2 0が形成されている。 この切欠き部 1 9、 2 0 によって、 開口 1 3、 1 4の開口断面積は、 側面 2、 3の厚さ方向途中 位置を境として、 容器内側の開口 1 3、 1 4の断面積が、 容器外側の開 口 2 1、 2 2の断面積よりも小さくなつている。
この開口 2 1、 2 2には、 板状主電極 4、 5が嵌め込まれる。 この板 状主電極 4、 5はシリ コン （ S i ) 製で、 少なく とも片側表面全体にシ リコン酸化皮膜が形成されたものである。 その形状は、 面積が容器内側 の開口 1 3、 1 4の断面積より大きく、 容器外側の開口 2 1、 2 2の断 面積より も僅かに小さく形成されたものであり、 シリ コン酸化皮膜を有 する面が前記切欠き部 1 9、 2 0の底面 2 3、 2 4に当接するように嵌 め込まれる。 主電極 4、 5の外面には、 主電極の電位を取り出すための リード線 2 5、 2 6が、 シリコン酸化皮膜を取り除いた電極表面部分に 導電性ペーストゃハンダ付け等により接続されている。
なお、 主電極 4、 5の材料であるシリコン （ S i ) としては、 単結晶 シリコン、 アモルファスシリコン、 多結晶シリ コン等を使用する。 また 、 シリ コン酸化皮膜は、 熱酸化法、 C V D法など、 I C製造プロセスで 使われる一般的な方法で成膜することができる。 この板状主電極 4、 5の嵌め込みの際には、 主電極 4、 5 と切欠き部 1 9、 2 0の底面 2 3、 2 4 との当接部分の隙間、 および主電極 4、 5 の外周面と切欠き部 1 9、 2 0の側面との隙間に低溶融点ガラスや合成 樹脂性接着剤等のシール剤 2 8が充填され、 主電極 4、 5を筒状容器 6 に液密に固定している。
密閉された筒状容器 6の内部には、 筒状容器 6の内容積の略 1 / 2の 量の導電性液体 7が封入されている。 金属性副電極棒 8は、 その先端が 導電性液体 7中に十分深く浸かるようにして、 上蓋 1 1に貫通固定され ている。
導電性液体 7 とシール剤 1 8とが接触すると、 シール剤 2 8が膨潤し て接着力が低下したり、 導電性液体 7中にシール剤 2 8の成分が溶け込 んで導電率が変化するおそれがあるので、 導電性液体 7とシール剤 2 8 との接触面積は極力小さくすることが望ましい。 このため主電極 4、 5 を開口 1 3、 1 4に嵌め込む際には、 はみ出さない程度に適量のシール 剤 2 8を切欠き部の底面 2 3、 2 4に塗布して押しつけるように嵌め込 む。 その後、 主電極 4、 5を強固に固定するために、 密閉容器 6の外側 から十分な量のシール剤 2 8を主電極 4、 5の外周面とその外周面に隣 接する容器開口部付近に盛り上げるように塗布する。
このようにすることで、 アルコールを主成分とする導電性液体 7にシ ール剤 2 8が触れる部分は、 主電極 4、 5と密閉容器 6との間の僅かな 隙間に介挿された部分だけとなり、 シール剤 2 8が膨潤して接着力が低 下したり、 導電性液体 7にシール剤 2 8の成分が溶け込んで導電率が低 下することが防止される。
なお、 導電性液体 7の電気導電度は十分に高くする必要があるので、 溶媒に硝酸リチウム、 ヨウ化カリウム等の電解質を溶解させて調製した ものを用いる。 溶媒としては、 メチルアルコール、 エチルアルコール、 イソプロピルアルコールなどのアルコール類、 アセ ト ン、 メチルェチル ケ ト ンなどのケトン類、 ジエチレングリ コールモノブチルエーテルなど のエーテル類等の有機溶媒が適している。 これらの溶媒は単独でも、 ま た複数を組み合わせて使用してもよい。
これらの中の何れの溶媒、 電解質が適しているかは、 その液体センサ の用途により異なる。 例えば、 液体センサを地震の強度を測定する感震 器として用いる例を挙げると、 この場合、 加速度は数 H zの周波数で正 負の方向に繰り返し変化する。 このように周期的に変化する加速度を測 定するためには、 その周波数に十分追随できる応答性が要求される。 加 えてセンサの共振周波数が地震波の周波数に一致しない設計が求められ る。 これら要件を満たすために導電性液体 7に求められる比重、 粘性、 表面張力等の条件は、 主として容器 6の内部断面形状との関係で決まつ てくる。 従って、 使用する溶媒及び電解質の種類は、 これらの要求、 更 には使用温度範囲等を考慮して決定されることになる。
なお、 筒状容器 6内の残りの上部空間には、 不活性ガスを封入してお 次に、 このように構成した液体センサ 1の作用について説明する。 主 電極 4、 5の容器内側表面はシリ コン酸化皮膜で覆われている。 このシ リコン酸化皮膜は誘電体であるので、 このシリコン酸化皮膜を挟んで主 電極 4を一方の電極とし導電性液体 7を他方の電極とする平行板コンデ ンサ C 1 と、 主電極 5を一方の電極とし導電性液体 7を他方の電極とす る平行板コンデンサ C 2とが形成されている。
主電極 4、 5と導電性液体 7 との接触面積をそれぞれ S 1、 S 2、 シ リ コン酸化皮膜の厚さを t、 その誘電率を εとすると、 コンデンサ C 1 、 C 2の静電容量 C 1、 C 2は次式で表わされる。
C 1 = ε · S 1 / t C 2 = ε · S 2 / t
すなわち、 コンデンサ C 1、 C 2の静電容量 C 1、 C 2の値は、 主電極 4、 5 と導電性液体 7 との接触面積 S 1、 S 2から計算される。 逆に、 静電容量 C 1、 C 2の値が判明すれば、 主電極 4、 5と導電性液体 7と の接触面積 S 1、 S 2を計算で求めることができる。 。
このような関係を利用して、 本実施例の液体センサ 1 を傾斜センサと して使用する場合を説明する。 第 ί図に示すように筒状容器 6の中心軸 が導電性液体 7の液面 1 7に垂直になるように置かれていた場合を考え る。 この状態では、 主電極 4、 5 と導電性液体 7 との接触面積 S 1、 S 2は等しいため静電容量 C 1、 C 2の値は等しくなる。
この状態から、 第 5図に示すように筒状容器 6の中心軸が傾斜角 Θだ け、 主電極 4、 5の表面に垂直な線に沿って鉛直軸から傾いたとする。 すると、 主電極 4 と導電性液体 7 との接触面積 S 1は増加して静電容量 C 1 の値は増加する。 反対に、 主電極 5 と導電性液体 7 との接触面積 S 2は減少して静電容量 C 1の値は減少する。 ここで、 接触面積 S 1、 S 2の差と傾斜角 Θ との間には、 筒状容器 6の横断面形状で決まる一定の 関係がある。 従って、 静電容量 C 1 と C 2 との差を測定して接触面積 S ι、 s 2の差を求めれば、 その関係式を使用して傾斜角 eの値を計算で 求めることができる。 このような作用により、 この液体センサ 1は傾斜 センサと して使用することができる。
次に、 本実施形態の液体センサ 1 を、 加速度センサとして使用する場 合を説明する。 同じく筒状容器 6を第 1図に示すように、 中心軸が鉛直 になるように水平な物体に固定しておいて、 これに第 6図に示すように 、 主電極 4、 5の表面に垂直な線方向に水平加速度が加えられたとする 。 筒状容器 6が傾かないとすると、 筒状容器 6の導電性液体 7は、 その 有する慣性により加速度方向とは反対の側に寄せられて液面 2 7が水平 位置から傾斜角 Sだけ傾く。 これにより、 前記傾斜センサとしての使用 の場合と同様に、 静電容量 C 1 と C 2の値に差が生ずるので、 その差を 測定することにより傾斜角 0を求めることができる。 傾斜角 0が求まれ ば、 筒状容器 6に加えられた加速度の大きさを計算あるいは予め実験に より求めておいた較正曲線を利用して求めることができる。 このような 作用により、 この液体センサ 1は、 加速度センサとしても使用すること ができる。 なお、 感震器は加速度センサの一種であるので、 この液体セ ンサ 1は感震器としても使用することができる。
次に、 これまで述べてきた主電極 4、 5の表面に形成されたコンデン サ C 1、 C 2の静電容量 C 1、 C 2の差を検出する方法について説明す る。 第 7図は、 静電容量 C 1、 C 2の差を電圧の変化に変換して計測す るいわゆる交流ブリッジ回路である。 図中のコンデンサ C 3、 C 4は、 静電容量の等しい固定コンデンサである。 コンデンサ C 1 と C 2 との接 続点 γ 1が導電性液体 7に、 接続点 X 1、 X 2が主電極 4、 5の外面に 接続されたリード線 2 5、 2 6に相当する。 導電性液体 7の電位は、 副 電極棒 8により取り出す。
直列に接続されたコンデンサ C 1 と C 3の接続点 X 1 と、 同じく直列 に接続されたコンデンサ C 2と C 4 との接続点 X 2との間には、 内部ィ ンピ一ダンスの高い電圧計 3 1 を接続する。 一方、 コンデンサ C 3 と C 4 との接続点 Y と、 前記接続点 Y 1 との間には交流電圧源 3 2を接続 する。 導電性液体 7の有する抵抗値は、 コンデンサ C l、 C 2のイ ンピ 一ダンスに比べて十分低くなるように導電性が調整してあるので、 その 抵抗値は無視できる。
交流電圧源 3 2によって接続点 Y l、 Υ 2に交流電圧が印加されると 、 コンデンサ C 1 と C 2の容量の差が少ない場合、 電圧計 3 1 にはコン デンサ C 1、 C 2の容量の差にほぼ比例した電圧が現れる。 従って、 こ の電圧を測定することでコンデンサ C 1 と C 2の静電容量の差が判明す る。 静電容量の差が求まれば、 その値から液体センサ 1の傾斜角あるい は、 液体センサ 1 に加えられた加速度を求めることができる。 なお、 第 7図の交流ブリッジ回路のコンデンサ C 3、 C 4は、 固定抵抗に置き換 えても測定可能である。
(第 2の実施例）
第 1の実施例の液体センサは、 主電極が一対であるために主電極の表 面に垂直な線に沿つた傾斜角あるいは加速度しか測定することができな かった。 これに対して本第 2の実施例の液体センサは、 水平面内で直交 する 2方向に沿った傾斜角あるいは加速度を測定できる構成の液体セン サである。 第 8図に本実施例の液体センサ 1 aの外観斜視図を、 第 9図 にその横断面図を示す。 なお、 本液体センサ 1 aは、 第 1の実施例の液 体センサ 1 と同一構造部分が多いので、 液体センサ 1 と同一または相当 部分には同一符号が付してある。
本実施例の液体センサ 1 aは、 筒状容器 6が四角筒状に形成されてい る。 そして、 四角筒状の 4つの側面の各々に、 第 1の実施例の場合と同 様にシリコン酸化皮膜を有する 4枚の板状主電極 4、 5、 4 a、 5 aが 取り付けられた構造となっている。 この板状主電極 4 a、 5 aを追加し て設けたことが第 1の実施例の液体センサ 1 と異なる点で、 その他の点 は同じである。 板状主電極 4、 5、 4 a、 5 aの筒状容器 6の側面への 取り付け構造は、 第 1の実施例の場合と同様である。
板状主電極 4、 5 . 4 a . 5 aをこのように配置したことによ り、 主 電極 4、 5の表面に垂直な線に沿った傾斜角あるいは角速度と、 主電極 4 a、 5 aの表面に垂直な線に沿った傾斜角あるいは角速度とを同時に 測定することができる。 すなわち、 水平面内で互いに直交する 2つの方 向に沿つた傾斜角あるいは加速度を同時測定することができる。 従って 、 そのようにして同時測定した 2方向の傾斜角あるいは加速度をべク ト ル的に合成することで、 二次元表面上における最大傾斜方向や加速度の 方向、 及びそれらの値の大きさを求めることができる。
(第 1、 第 2の実施例の変形実施態様）
前述した第 1、 第 2の実施例の液体センサ 1、 l aは、 次のように変 形して実施してもよい。 例えば、 第 1の実施例の液体センサ 1における 板状主電極 4、 5の嵌め込みの際には、 第 4図に示したように主電極 4 、 5と切欠き部 1 9、 2 0の底面 2 3、 2 4 との当接部分の隙間、 およ び主電極 4、 5の外周面と切欠き部 1 9、 2 0の側面との隙間にシール 剤 2 8を介挿して板状主電極 4、 5を筒状容器 6に液密に固定した。 この固定と液密状態とを一層確実にするために、 第 1 0図に示すよう に、 切欠き部 1 9、 2 0の底面 2 3、 2 4に凹形、 U字形、 V字型等の 溝 2 9、 3 0を形成し、 形成した溝 2 9、 3 0 と主電極 4、 5 とにより 形成される空間にシール剤 2 8を液密に充填する構造とするとよい。 こ のようにすると主電極 4、 5は、 その周辺部の 3面によって筒状容器 6 に固定されるため、 固定が強固になると共に液漏れ防止効果が向上する また、 前記第 1、 第 2の実施例では、 副電極として金属製電極棒 8を 、 上蓋 1 1を貫通して導電性液体 7中に十分深く浸かるようにして固定 した。 このようにして導電性液体 7の電位を取り出す代わりに、 下蓋 1 2の全部または一部を導電性材料で形成して副電極とし、 その部分にリ ―ド線を取り付けて導電性液体 7の電位を取り出すような構造としても よい。
また、 切欠き部 1 9、 2 0に嵌め込んだ前記板状主電極 4、 5の外面 全体をシール剤で覆うようにするとよい。 このようにすれば、 板状主電 極 4、 5の外面を保護することができる。 (第 3の実施例）
次に、 本発明の液体センサの第 3の実施例について図面を参照して説 明する。 第 1 1図は、 本実施例の液体センサの縦断面図、 第 1 2図はそ のセンサ内部の電極配置を示す斜視図である。 '
本実施例の液体センサ 4 0は、 主電極が一対である液体センサであつ て、 容器 4 1、 導電性液体 4 2、 円板 4 3、 第 1、 第 2 のリード端子 4 4、 4 5、 第 1、 第 2の主電極 4 6、 4 7とから構成されている。 容器 4 1は、 一端が閉じられたほぼ円筒状の容器で、 導電性材料で形 成されている。 導電性材料としては腐食に強い金属、 例えばステンレス を使用する。 円筒状の容器 4 1の開口部は円板 4 3で塞がれ、 全体とし て密閉構造を成している。 円板 4 3 も導電性材料で形成されている。 容器 4 1 と円板 4 3 とからなる密閉容器 4 8の内部には、 内容積の略 1 / の量の導電性液体 4 2が封入してある。 導電性液体 4 2としては 、 第 1 の実施例に記載したものと同じものを使用する。 密閉容器 4 8の 上部空間には、 不活性ガスが封入してある。
第 1、 第 2のリード端子 4 4、 5 5は、 円板 4 3とは電気的に絶縁さ れた状態で、 円板 4 3を貫通して固定されている。 密閉容器 4 8の内部 に突き出たリ―ド端子 4 4、 5 5の先には、 第 1、 第 2の主電極 4 6、 4 7が取り付けられている。 リード端子 4 4、 5 5の密閉容器 4 8内に 突き出た部分は、 導電性液体 4 2 と電気的に接触しないように、 その表 面を絶縁性樹脂で覆ってある。 同様に、 リード端子 4 4、 5 5と主電極 4 6 . 4 7との接続部分も絶縁性樹脂で覆って保護してある。
主電極 4 6、 4 7は、 同じ形状で共に短冊状に形成されている。 これ は、 電極の表面積を大きく して静電容量を増し、 静電容量の変化量の測 定を容易にするためである。 この主電極 4 6、 4 7は、 第 1 2図に示す ように短冊状の面が互いに向き合い主電極面が平行になるように、 すな わち、 2つのリード端子 4 4、 5 5を結ぶ線が主電極 4 6、 4 7の各面 に垂直となるように対向して取り付けてある。 そして、 密閉容器 4 8が 垂直状態では、 主電極 4 6、 4 7の上部 1 / 3〜 1 / 2が導電性液体 4 2の表面上に露出するようにしてある。
主電極 4 6、 4 7は、 導電性材料の表面に薄いシリコン酸化皮膜を形 成した電極である。 この誘電体である薄いシリコン酸化皮膜を挟んで、 主電極を一方の電極、 導電性液体 2を他方の電極とする平行板コンテン ザが形成されている。 主電極材料としては、 その表面にシリ コン酸化皮 膜を形成する必要性から、 第 1の実施例の場合と同様に単結晶シリコン 、 アモルファスシリコン、 多結晶シリ コン等のシリコン素材を使用する 。 シリ コン酸化皮膜の形成も、 第 1の実施例の場合と同様に熱酸化法や C V D法など、 I Cの製造プロセスで使われる一般的な方法を用いで形 成する。
本実施例の液体センサ 4 0の場合も、 第 1の実施例の液体センサ 1 と 同様に傾斜センサとして、 または加速度センサ、 感震器として使用する ことができる。 第 1 3図は傾斜センサと して使用する場合の様子を示し たもので、 密閉容器 4 8がリード端子 4 4、 5 5を結ぶ線に沿って鉛直 軸から傾斜角 Θだけ傾斜すると、 主電極 4 6と導電性液体 4 2 との接触 面積は増加して、 主電極 4 6、 シリコン酸化皮膜、 導電性液体 4 2によ り構成されるコンデンサの静電容量は増加する。 逆に、 主電極 4 7、 シ リコン酸化皮膜、 導電性液体 4 2により構成されるコンデンサの静電容 量は減少する。 従って、 第 1 の実施例で説明したと同様に、 第 7図に示 したプリッジ回路でその静電容量の差を測定すれば、 傾斜角 eの値を求 めることができる。 なお、 この場合、 導電性液体 4 2の電位は、 導電性 材料で形成された密閉容器 4 8から取り出す。
第 1 4図は、 液体センサ 4 0を加速度センサとして使用する場合の様 子を示したもので、 この場合も第 1の実施例の第 6図の場合と同様、 主 電極 4 6、 シリコン酸化皮膜、 導電性液体 4 2により構成されるコンデ ンサの静電容量は増加し、 逆に、 主電極 4 7、 シリコン酸化皮膜、 導電 性液体 4 2により構成されるコンデンサの静電容量は減少する。 従って 、 その静電容量の差を測定することで、 密閉容器 4 8に加えられた加速 度の大きさを求めることができる。
(第 4の実施例）
前記第 3の実施例の液体センサ 4 0は、 主電極が一対であるためにリ 一ド端子 4 4、 5 5を結ぶ線に沿った傾斜角あるいは加速度しか測定す ることができなかった。 本第 4の実施例の液体センサは、 前記第 3の実 施例の液体センサ 4 0を、 水平面内で直交する 2方向に沿った傾斜角あ るいは加速度を測定できるように拡張したセンサである。
第 1 5図に本実施例の液体センサ 4 0 aの容器内部の主電極配置を斜 視図で示す。 本液体センサ 4 0 aは、 密閉容器 4 8の内部に更に一対の 主電極 5 0、 5 1 を追加して設けたものである。 4個の主電極 4 6、 4 7、 5 0、 5 1は、 隣り合う電極の表面が互いに直角になるように、 す なわち、 各対のリード端子を結ぶ線が互いに直交し、 且つそれらの線が それぞれのリ一ド端子に取り付けられた主電極の面に垂直となるように して取り付けられている。
このような構成によれば、 前記第 2の実施例の液体センサ 1 aの場合 と同様に、 主電極 4 6、 4 7の表面に垂直な線に沿った傾斜角あるいは 加速度と、 主電極 5 0、 5 1 の表面に垂直な線に沿った傾斜角あるいは 加速度とを同時に測定することができる。 すなわち、 水平面内で互いに 直交する 2つの方向に沿った傾斜角あるいは加速度を同時に測定するこ とができる。 従って、 そのようにして同時測定した 2つの傾斜角あるい は加速度をべク トル的に合成することで、 二次元表面上における最大傾 斜方向や加速度の方向、 及ぴそれらの値の大きさを求めることができる (第 3、 第 4の実施例の変形実施態様）
前述した第 3、 第 4の実施例の液体センサ 4 0、 4 0 aは、 次のよう に変形して実施してもよい。 例えば、 第 3の実施例の液体センサ 4 0の 場合、 密閉容器 4 8内に設ける主電極 4 6 . 4 7の表面が、 第 1 6図に 示すように同一平面上に載るように取り付けてもよい。 このような構造 の場合も、 密閉容器 4 8が傾いた場合には、 第 1 7図に示すように、 各 主電極と導電性液体 4 2 との接触面積が変化して静電容量に差が生ずる ため、 その差を測定することにより密閉容器 4 8の傾斜角を求めること ができる。 加速度もまた、 同様にして求めることができる。
また、 第 4の実施例の場合、 密閉容器 4 8内に設ける二対の主電極を 第 1 8図に示すように、 隣り合う 4個の主電極 4 6、 4 7、 5 0、 5 1 の各表面が 9 0 ° の角度で放射状をなすように取り付けてもよい。 この ように取り付けた場合も、 第 4の実施例の場合と同様に、 対を構成する 主電極を結ぶ 2つの線に沿った傾斜角あるいは加速度を測定することが できる。 また、 この構造の場合は、 各主電極面が密閉容器 4 8内の導電 性液体 4 2の好ましくない回転運動を抑制する効果がある。
また、 前記第 3、 第 4の実施例の場合、 導電性液体 4 2の電位は導電 性材料で形成された密閉容器 4 8から取り出したが、 第 1 9図に示すよ うに、 代わりに開口部を塞ぐ円板 4 3を貫通して導電性副電極 5 2を取 り付けて取り出すようにしてもよい。
また、 第 3、 第 4の実施例では、 液体センサ 4 0、 4 0 aを円板 3が 底になる姿勢で使用したが、 上下を逆にして円板 3を上に、 密閉容器 4 8を下にした姿勢で使用してもよい。
(その他の変形実施態様） これまで説明した第 1〜第 4の実施例では、 対向する 2つの主電極が 平行であるとして説明してきたが、 対向する電極間の静電容量の差をブ リッジ回路により検出することさえできれば、 主電極が平行でない構成 としてもよい。 また主電極表面も必ずしも平面である必要はない。 例え ば、 第 3、 第 4実施例の場合、 主電極を棒状としてもよい。 また、 第 1 、 第 2実施例の場合には、 導電性液体との接触面積を大きく して静電容 量を増加させるために、 主電極を導電性液体中に断面形状が三角形ある いは半円形をなすように突出させた構成としてもよい。
また、 これまでの実施例では、 主電極は対で構成してきたが、 主電極 を一つの電極で構成してもよい。 例えば、 主電極を密閉容器の中心から ずらした位置に一つ配置した構成とする。 この場合、 導電性液体の液面 の傾きが変化すると主電極の浸漬深さが変化し、 主電極と導電性液体と の間の静電容量が変化する。 この変化を測定することで主電極の傾きや 密閉容器に加わった加速度を検出することができる。 この場合の静電容 量の値は、 生電極、 シリコン酸化皮膜、 導電性液体とで構成されるコン デンサを、 プリッジ回路の一辺に接続することで測定することができる
産業上の利用の可能性
以上説明してきたように、 本発明に係る液体センサは、 物体の傾斜角 あるいは、 物体に水平方向に加わる加速度の方向と大きさを検出するセ ンサとして好適である。 また、 感震器としても好適である。

Claims

請求の範囲
1. 容器内に導電性液体を満たし、 表面に誘電体皮膜を形成した電極の 一部を該導電性液体に接触させ、 前記導電性液体の液面の移動に伴う該 電極と前記導電性液体の接触面積の変化を前記電極と前記導電性液体と の間の静電容量の変化から測定し、 該測定値の変化から前記導電性液体 の液面に対する前記電極の傾斜角の変化または前記容器に加わった加速 度を検出する液体センサにおいて、 前記誘電体皮膜としてシリユン酸化 皮膜を使用することを特徴とする液体センサ。
2. 平行する 2つの側面 （ 2、 3 ) を有する電気絶縁体製の筒状密閉容 器 （ 6 ) の該 2つの側面に開口 （ 1 3、 1 4 ) を設け、 少なく とも片面 にシリコン酸化皮膜を形成した板状主電極 （ 4、 5 ) を酸化皮膜を容器 内側にして前記側面に当接させて該開口を塞ぎ、 前記板状主電極と前記 側面との隙間にシール剤 （ 2 8 ) を液密に介挿し、 前記容器内に内容積 の略 1 / 2の量の導電性液体 （ 7 ) を封入し、 該導電性液体に電気的に 接触する副電極 （ 8 ) を容器内に設けたことを特徴とする静電容量式液 体センサ。
3. 平行する 1つの側面 （ 2、 3 ) を有し上下の開口部 （ 9、 1 0 ) を 蓋 （ 1 1、 1 2 ) で密閉した電気絶縁体製の筒状容器 （ 6 ) の前記 1つ の側面に上下方向に延びる長方形の開口 （ 1 3、 1 4 ) を設け、 該開口 の端面の全てについて容器外側に位置する角 （ 1 7、 1 8 ) を切り欠い て板状部材を嵌め込み可能な切欠き部 （ 1 9、 2 0 ) を設け、 該切欠き 部に少なく とも片面にシリ コン酸化皮膜を形成した板状主電極 （ 4、 5 ) を酸化皮膜を容器内側にして前記切欠き部の底面 （ 2 3、 2 4 ) に当 接するように嵌め込むと共に、 該切欠き部の底面と板状主電極との当接 部分の隙間及び板状主電極の外周面と前記切欠き部側面との隙間にシ一 ル剤 （ 2 8 ) を液密に介挿し、 該容器内に内容積の略 1 / 2の量の導電 性液体 （ 7 ) を封入し、 前記容器上蓋 （ 1 1 ) の略中央より金属製副電 極棒 （ 8 ) を先端が容器内導電性液体中に十分深く浸かるように装入し たことを特徴とする静電容量式液体センサ。
4. 前記筒状容器を四角筒状とし、 平行する 1つの側面を 2組有し、 該 4側面に開口を設け、 該開口をそれぞれシリコン酸化皮膜を有する板状 主電極 （ 4、 4 a、 5、 5 a ) で塞いだことを特徴とする請求項 2に記 載の静電容量式液体センサ。
5. 前記筒状容器を四角筒状とし、 平行する 2つの側面を 2組有し、 該 4側面に開口を設け、 該開口をそれぞれシリコン酸化皮膜を有する板状 主電極 （ 4、 4 a、 5、 5 a ) で塞いだことを特徴とする請求項 3に記 載の静電容量式液体センサ。
6. 前記切欠き部の底面 （ 2 3、 2 4 ) に溝 （ 2 9 ) を設け、 該溝と前 記板状主電極とにより形成される空間にもシール剤 （ 2 8 ) を液密に充 填したことを特徴とする請求項 3または 5に記載の静電容量式液体セン サ。
7. 前記金属製副電極棒 ( 8 ) の代わりに、 前記容器の下蓋 （ 1 2 ) の 全部または一部を導電性材料で形成して副電極として使用することを特 徴とする請求項 3または 5に記載の静電容量式液体センサ。
8. 前記板状主電極の、 前記容器外側を向く面全体を、 シール剤で覆う ことを特徴とする請求項 2ないし 5の何れか一つの請求項に記載の静電 容量式液体センサ。
9. 前記シール剤として、 低溶融点ガラスを使用することを特徴とする 請求項 2ないし 5の何れか一つの請求項に記載の静電容量式液体センサ
1 0. 密閉容器 （ 4 8 ) と、 その内部に封入され前記密閉容器の略 1 / 2の内容積を占める導電性液体 （ 4 2 ) と、 前記密閉容器の一方の端面 から前記密閉容器に電気絶縁的に貫通固定された一対のリ一ド端子 （ 4 4、 4 5 ) と、 表面にシリコン酸化皮膜が形成された電極であって前記 リ一ド端子の各々の先に取り付けられ前記密閉容器が静止状態ではその 電極の一部が前記導電性液体の液面上に位置するように配設された主電 極 （ 4 6、 4 7 ) と、 前記導電性液体に導電的に接触する副電極とを具 備することを特徴とする静電容量式液体センサ。
1 1 . 前記一対のリード端子に代えて二対のリード端子を貫通固定させ 、 該リード端子の各々の先に前記主電極を取り付け、 該ニ対の主電極は 各対の 2つの主電極の中心を結ぶ線が互いに直交するように配設されて いることを特徴とする請求項 1 0に記載の静電容量式液体センサ。
1 2 . 前記主電極は短冊状に形成され、 前記密閉容器内において各対の 2つの主電極の中心を結ぶ線がそれぞれの面に垂直となるように、 各対 の 2つの主電極面が対向して配設されていることを特徴とする請求項 1 0または 1 1に記載の静電容量式液体センサ。
1 3 . 前記主電極は短冊状に形成され、 前記密閉容器の略中心より、 隣 り合う主電極面のなす角度が等しい放射状に配設されていることを特徴 とする請求項 1 0または 1 1に記載の静電容量式液体センサ。
1 4 . 前記副電極は、 前記密閉容器を導電性材料で構成したものである ことを特徴とする請求項 1 0または 1 1に記載の静電容量式液体センサ
1 5 . 前記副電極は、 前記密閉容器の一方の端面から導電性電極を貫通 固定させたものであることを特徴とする請求項 1 0または 1 1 に記載の 静電容量式液体センサ。
1 6 . 前記主電極は、 単結晶シリ コン、 アモルファスシリ コン、 多結晶 シリコンのうちの一つの材料で形成されていることを特徴とする請求項 2ないし 5、 請求項 1 0、 1 1の何れか一つの請求項に記載の静電容量 式液体センサ。
1 7 . 前記導電性液体は、 メチルアルコール、 エチルアルコール、 イソ プロピルアルコールなどのアルコール類、 アセ トン、 メチルェチルケト ンなどのケ トン類、 ジェチレングリ コールモノブチルエーテルなどのェ 一テル類のうちの一つ又は複数を組み合わせた液体に、 硝酸リチウム、 ヨウ化力リゥムなどの電解質を加えた液体であることを特徴とする請求 項 2ないし 5、 請求項 1 0、 1 1の何れか一つの請求項に記載の静電容 量式液体センサ。
1 8 . 前記密閉容器内に不活性ガスを封入したことを特徴とする請求項 ないし 5、 請求項 1 0、 1 1の何れか一つの請求項に記載の静電容量 式液体センサ。
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1900381B (zh) * 2006-07-04 2010-05-12 浙江大学 单面阳极氧化铝模板的制备装置
US7697187B2 (en) * 2006-09-29 2010-04-13 Sony Corporation Electrowetting device and varifocal lens, optical pickup device, optical recording/reproduction device, droplet operation device, optical element, zoom lens, imaging device, light modulating device, and display device using the same
KR100907826B1 (ko) * 2007-08-29 2009-07-14 한국전자통신연구원 3차원 경사각 연산 회로
CN102778221A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 重庆师范大学 一种微小倾角传感方法及装置
US20130061671A1 (en) * 2011-07-05 2013-03-14 William E. McCracken, Sr. Accelerometer
US8635908B2 (en) * 2011-09-23 2014-01-28 Lexmark International, Inc. Fluid tilt sensor within ink tank supply item for micro-fluid applications
US8975901B2 (en) * 2011-10-24 2015-03-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Measurement device and method thereof
TWI449882B (zh) * 2012-09-27 2014-08-21 Sagatek Co Ltd 液體電容式傾斜微感測器
CN103712601B (zh) * 2012-10-08 2016-06-01 硕英股份有限公司 液体多层电容倾斜微传感器
FR2996737B1 (fr) * 2012-10-12 2015-08-07 Commissariat Energie Atomique Recipient pour le stockage d'un fluide destine a interagir avec un utilisateur
CN104058366B (zh) * 2013-03-19 2016-05-18 硕英股份有限公司 微机电结构制作方法
CA2944616A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 University Of Utah Research Foundation Fluid analysis device and associated systems and methods
CN104019798B (zh) * 2014-04-28 2016-04-27 哈尔滨工业大学 同心共面三等分环-圆嵌套极板倾角测量方法与装置
CN104006801B (zh) * 2014-04-28 2016-10-19 哈尔滨工业大学 成对环-四等分环-圆嵌套极板相向交错放置式倾角测量方法与装置
US10557737B2 (en) * 2014-07-07 2020-02-11 Board Of Trustees Of Michigan State University System and methods for a smart water bottle converter
JP6293621B2 (ja) * 2014-09-03 2018-03-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 コネクタ端子組立体及びこれを使用した電子制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
CN105674958A (zh) * 2014-11-18 2016-06-15 刘伟 可用于人工智能设备姿态感应的姿态传感器、集群、应用
CN106033089A (zh) * 2015-03-17 2016-10-19 北京自动化控制设备研究所 一种小体积数字化分子电子角加速度计
CN104748726A (zh) * 2015-03-21 2015-07-01 朱增伟 简易倾斜仪表
JP6427078B2 (ja) * 2015-08-06 2018-11-21 本田技研工業株式会社 検知装置
CN105116169B (zh) * 2015-09-24 2018-05-01 京东方科技集团股份有限公司 加速度传感器、显示装置、检测系统和检测方法
US10448875B2 (en) 2015-10-15 2019-10-22 Stream DX, Inc Capacitive measurement device with integrated electrical and mechanical shielding
JP6739221B2 (ja) * 2016-04-27 2020-08-12 Ｋｙｂ株式会社 センサおよびセンサの製造方法
CN105953774A (zh) * 2016-06-30 2016-09-21 无锡中地钻探装备有限公司 一种井架防倾斜指示装置
CN106123861A (zh) * 2016-08-23 2016-11-16 苏州理欧电子科技有限公司 倾角传感器
CN106289168A (zh) * 2016-08-23 2017-01-04 苏州理欧电子科技有限公司 倾角传感器的电极安装结构
US11473958B2 (en) 2017-05-22 2022-10-18 Stream DX, Inc Capacitive measurement device with minimized sensitivity to manufacturing variability and environmental changes
TWI630394B (zh) * 2017-09-29 2018-07-21 中華精測科技股份有限公司 探針組件及其電容式探針
TWI630395B (zh) * 2017-11-03 2018-07-21 中華精測科技股份有限公司 探針組件及其榫接式電容探針
CN108303077B (zh) * 2018-01-19 2020-10-23 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 姿态检测传感器
CN108469534A (zh) * 2018-03-05 2018-08-31 深圳大学 一种液态惯性体加速度传感器
CN108592774B (zh) * 2018-04-25 2020-05-08 东南大学 一种用于d型便梁错动和桥墩倾角的测量装置及其测量方法
CA3122892C (en) 2018-12-19 2023-11-07 Thales Canada Inc. System and method for determining grade and acceleration due to motoring and braking
CN110836660A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 苏州车萝卜汽车电子科技有限公司 用于hud的水平校准方法以及系统
CN110986869A (zh) * 2019-12-11 2020-04-10 燕山大学 一种基于光纤光栅的空间姿态传感器及制作、测量方法
CN113465577A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 上海三航奔腾海洋工程有限公司 一种预制桩倾斜角度测量装置
CN112923955B (zh) * 2021-03-04 2022-06-07 西安交通大学 一种基于纸铝塑包装材料的柔性电容式传感器
CN113288187A (zh) * 2021-07-27 2021-08-24 深圳市丛峰科技有限公司 一种自适应剂量控制装置及方法
CN115468539A (zh) * 2022-09-28 2022-12-13 上海直川电子科技有限公司 一种医疗设备用倾角传感器及其使用方法
CN116045915B (zh) * 2023-04-03 2023-10-10 成都零一通途科技有限公司 一种边坡监测装置及方法
CN117433605A (zh) * 2023-09-14 2024-01-23 北京天海工业有限公司 电容传感器、电容式液位计及低温焊接绝热气瓶

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05172571A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Esuto:Kk 傾斜角センサ
JPH11118412A (ja) * 1997-10-13 1999-04-30 Fujitsu Towa Electron Ltd 位置変位に対応する電気信号発生装置
JP2001324513A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Ubukata Industries Co Ltd 加速度センサー
JP2002151353A (ja) * 2000-11-15 2002-05-24 Alps Electric Co Ltd 誘電体薄膜およびその製造方法ならびに温度補償用コンデンサ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2186693B (en) * 1986-01-23 1990-09-05 Duracell Int Inclination sensor
FR2647898A1 (fr) * 1989-05-31 1990-12-07 Jaeger Dispositif de mesure de niveau et/ou volume d'un liquide a sonde capacitive
CN2169129Y (zh) * 1993-06-24 1994-06-15 池毅 液体压力传感器
US5802728A (en) * 1995-08-17 1998-09-08 Watson Industries, Inc. Liquid level and angle detector
AU6211898A (en) * 1997-01-24 1998-08-18 Gerd Reime Acceleration sensor for detecting inertia forces
JP2001013160A (ja) 1999-06-28 2001-01-19 Ubukata Seisakusho:Kk 加速度応動素子及び加速度センサー

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05172571A (ja) * 1991-12-20 1993-07-09 Esuto:Kk 傾斜角センサ
JPH11118412A (ja) * 1997-10-13 1999-04-30 Fujitsu Towa Electron Ltd 位置変位に対応する電気信号発生装置
JP2001324513A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Ubukata Industries Co Ltd 加速度センサー
JP2002151353A (ja) * 2000-11-15 2002-05-24 Alps Electric Co Ltd 誘電体薄膜およびその製造方法ならびに温度補償用コンデンサ

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