JP2002122614A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/097—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by vibratory elements
- G01P15/0975—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by vibratory elements by acoustic surface wave resonators or delay lines
-
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- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
- G01P15/0922—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】温度変化などの加速度以外の要因による影響を
排除しうる高感度な加速度センサを提供する。 【解決手段】圧電基板３ａ，４ａの表面にＩＤＴ電極３
ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃよりなる一対の電極を設けた一対
の表面波共振子３，４を、その裏面どうしを対面接合し
てバイモルフ型加速度検出素子２を構成し、加速度検出
素子２を加速度Ｇの印加に伴って板厚方向に撓むよう
に、長手方向の両端部をケース部材６で固定支持する。
加速度Ｇの印加によって加速度検出素子２が撓み、その
撓みによって生じる表面波共振子３，４の周波数変化ま
たはインピーダンス変化を差動的に検出することによ
り、加速度を検出可能とした。
排除しうる高感度な加速度センサを提供する。 【解決手段】圧電基板３ａ，４ａの表面にＩＤＴ電極３
ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃよりなる一対の電極を設けた一対
の表面波共振子３，４を、その裏面どうしを対面接合し
てバイモルフ型加速度検出素子２を構成し、加速度検出
素子２を加速度Ｇの印加に伴って板厚方向に撓むよう
に、長手方向の両端部をケース部材６で固定支持する。
加速度Ｇの印加によって加速度検出素子２が撓み、その
撓みによって生じる表面波共振子３，４の周波数変化ま
たはインピーダンス変化を差動的に検出することによ
り、加速度を検出可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は加速度センサ、特に
表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた加速度センサに関す
るものである。
表面波素子（ＳＡＷ素子）を用いた加速度センサに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳＡＷ素子を用いた加速度センサ
が特公平４−７９４１９号公報により知られている。こ
の加速度センサは、圧電基板の表面にくし状電極（ＩＤ
Ｔ電極）を設けた表面波素子を用い、この素子に対して
被測定加速度に伴う荷重を負荷する手段として、素子の
両端を支持してその両端に近い位置に加速度発生用質量
を取り付ける４点曲げ方式を用いたものである。
が特公平４−７９４１９号公報により知られている。こ
の加速度センサは、圧電基板の表面にくし状電極（ＩＤ
Ｔ電極）を設けた表面波素子を用い、この素子に対して
被測定加速度に伴う荷重を負荷する手段として、素子の
両端を支持してその両端に近い位置に加速度発生用質量
を取り付ける４点曲げ方式を用いたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記表面波素子はケー
ス等にその両端部が固定される。しかしながら、温度変
化などによってケースおよび表面波素子が熱膨張する
と、その熱膨張係数の差によって表面波素子に応力が発
生したり、あるいは表面波素子自体の温度による特性変
化により、加速度以外の要因で共振周波数が変化してし
まう。そのため、正確に加速度を検出できないという問
題があった。
ス等にその両端部が固定される。しかしながら、温度変
化などによってケースおよび表面波素子が熱膨張する
と、その熱膨張係数の差によって表面波素子に応力が発
生したり、あるいは表面波素子自体の温度による特性変
化により、加速度以外の要因で共振周波数が変化してし
まう。そのため、正確に加速度を検出できないという問
題があった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、温度変化などの
加速度以外の要因による影響を排除しうる高精度な加速
度センサを提供することにある。
加速度以外の要因による影響を排除しうる高精度な加速
度センサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１〜
４に記載の発明によって達成される。すなわち、請求項
１に係る発明は、圧電基板の表面にＩＤＴ電極よりなる
一対の電極を設けた一対の表面波共振子を、その裏面ど
うしを対面接合してバイモルフ型加速度検出素子を構成
し、上記加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚
方向に撓むようにその端部を固定支持し、上記加速度検
出素子の撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の
周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出す
ることにより、加速度を検出可能としたことを特徴とす
る加速度センサを提供する。また、請求項２に係る発明
は、１枚の圧電基板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対
の電極をそれぞれ設けることにより、２つの表面波共振
子からなるバイモルフ型加速度検出素子を構成し、上記
加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓
むようにその端部を固定支持し、上記加速度検出素子の
撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の周波数変
化またはインピーダンス変化を差動的に検出することに
より、加速度を検出可能としたことを特徴とする加速度
センサを提供する。請求項３に係る発明は、ガラス基板
の表面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極を設け、これら
電極が設けられたガラス基板上に圧電膜を付着させた一
対の表面波共振子を、その裏面どうしを対面接合してバ
イモルフ型加速度検出素子を構成し、上記加速度検出素
子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓むようにその
端部を固定支持し、上記加速度検出素子の撓みによって
生じる上記２つの表面波共振子の周波数変化またはイン
ピーダンス変化を差動的に検出することにより、加速度
を検出可能としたことを特徴とする加速度センサを提供
する。請求項４に係る発明は、１枚のガラス基板の表裏
面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれぞれ設け、こ
れら電極が設けられたガラス基板上に圧電膜をそれぞれ
付着させることにより、２つの表面波共振子からなるバ
イモルフ型加速度検出素子を構成し、上記加速度検出素
子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓むようにその
端部を固定支持し、上記加速度検出素子の撓みによって
生じる上記２つの表面波共振子の周波数変化またはイン
ピーダンス変化を差動的に検出することにより、加速度
を検出可能としたことを特徴とする加速度センサを提供
する。
４に記載の発明によって達成される。すなわち、請求項
１に係る発明は、圧電基板の表面にＩＤＴ電極よりなる
一対の電極を設けた一対の表面波共振子を、その裏面ど
うしを対面接合してバイモルフ型加速度検出素子を構成
し、上記加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚
方向に撓むようにその端部を固定支持し、上記加速度検
出素子の撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の
周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出す
ることにより、加速度を検出可能としたことを特徴とす
る加速度センサを提供する。また、請求項２に係る発明
は、１枚の圧電基板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対
の電極をそれぞれ設けることにより、２つの表面波共振
子からなるバイモルフ型加速度検出素子を構成し、上記
加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓
むようにその端部を固定支持し、上記加速度検出素子の
撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の周波数変
化またはインピーダンス変化を差動的に検出することに
より、加速度を検出可能としたことを特徴とする加速度
センサを提供する。請求項３に係る発明は、ガラス基板
の表面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極を設け、これら
電極が設けられたガラス基板上に圧電膜を付着させた一
対の表面波共振子を、その裏面どうしを対面接合してバ
イモルフ型加速度検出素子を構成し、上記加速度検出素
子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓むようにその
端部を固定支持し、上記加速度検出素子の撓みによって
生じる上記２つの表面波共振子の周波数変化またはイン
ピーダンス変化を差動的に検出することにより、加速度
を検出可能としたことを特徴とする加速度センサを提供
する。請求項４に係る発明は、１枚のガラス基板の表裏
面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれぞれ設け、こ
れら電極が設けられたガラス基板上に圧電膜をそれぞれ
付着させることにより、２つの表面波共振子からなるバ
イモルフ型加速度検出素子を構成し、上記加速度検出素
子を、加速度の印加に伴って板厚方向に撓むようにその
端部を固定支持し、上記加速度検出素子の撓みによって
生じる上記２つの表面波共振子の周波数変化またはイン
ピーダンス変化を差動的に検出することにより、加速度
を検出可能としたことを特徴とする加速度センサを提供
する。
【０００６】請求項１では、加速度検出素子を２枚の表
面波共振子の裏面どうしを対面接合したバイモルフ構造
としてある。加速度検出素子の板厚方向に加速度が加わ
ると、加速度検出素子は加速度の印加に伴って板厚方向
に撓む。そのため、加速度検出素子の撓み変形から、一
方の表面波共振子に引張応力が作用すれば、他方の表面
波共振子には圧縮応力が作用することになる。表面波共
振子は、ＩＤＴ電極からなる一対の電極間に信号を入力
することによって圧電基板に弾性表面波（ＳＡＷ）を発
生させるものであり、一対の電極間で所定の共振インピ
ーダンスを持つ共振子が構成される。弾性表面波は、圧
電基板の表面でのみ伝播し、厚み方向には直ぐに減衰し
てしまい、電極のない裏面に表面波は殆ど伝播しない。
したがって、２枚の表面波共振子の裏面どうしを対面接
合しても、その振動は互いに分離され、各表面波共振子
はそれぞれの固有振動数で振動することができる。引張
側の表面波共振子の周波数は低くなり、圧縮側の表面波
共振子の周波数は高くなる。そこで、両表面波共振子の
周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に取り出
せば、加速度を高感度で検出することができる。特に、
２つの表面波共振子の周波数変化またはインピーダンス
変化を個別に取り出すのではなく、その周波数差または
インピーダンス差を検出するので、２つの表面波共振子
に共通に加わる応力（例えば温度変化による応力）は相
殺され、温度変化などの加速度以外の影響を排除でき、
高感度の加速度センサを得ることができる。
面波共振子の裏面どうしを対面接合したバイモルフ構造
としてある。加速度検出素子の板厚方向に加速度が加わ
ると、加速度検出素子は加速度の印加に伴って板厚方向
に撓む。そのため、加速度検出素子の撓み変形から、一
方の表面波共振子に引張応力が作用すれば、他方の表面
波共振子には圧縮応力が作用することになる。表面波共
振子は、ＩＤＴ電極からなる一対の電極間に信号を入力
することによって圧電基板に弾性表面波（ＳＡＷ）を発
生させるものであり、一対の電極間で所定の共振インピ
ーダンスを持つ共振子が構成される。弾性表面波は、圧
電基板の表面でのみ伝播し、厚み方向には直ぐに減衰し
てしまい、電極のない裏面に表面波は殆ど伝播しない。
したがって、２枚の表面波共振子の裏面どうしを対面接
合しても、その振動は互いに分離され、各表面波共振子
はそれぞれの固有振動数で振動することができる。引張
側の表面波共振子の周波数は低くなり、圧縮側の表面波
共振子の周波数は高くなる。そこで、両表面波共振子の
周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に取り出
せば、加速度を高感度で検出することができる。特に、
２つの表面波共振子の周波数変化またはインピーダンス
変化を個別に取り出すのではなく、その周波数差または
インピーダンス差を検出するので、２つの表面波共振子
に共通に加わる応力（例えば温度変化による応力）は相
殺され、温度変化などの加速度以外の影響を排除でき、
高感度の加速度センサを得ることができる。
【０００７】２枚の表面波共振子を対面接合する場合、
硬化状態で硬い接着剤を用いてもよいが、ある程度の柔
らかさ（弾性）を有する接着剤を用いてもよい。すなわ
ち、表面波振動は減衰しながらも内部に向かって伝播す
る。従って、表裏の振動が干渉しないためには、素子に
相応の厚みが必要であり、一般に波長の２〜１０倍程度
の厚みが必要である。ところが、素子の厚みが厚いと、
加速度によって撓みにくくなるので、厚みは薄い方が加
速度の検出感度の面ではよい。これに対して、弾性接着
剤を間にして接合したバイモルフ構造の場合、振動が接
着層で大きく減衰するので、素子の厚みを薄くしても振
動が表裏方向に伝播せず、加速度検出素子全体の厚みを
薄くすることができる。この場合の接着剤としては、エ
ポキシ系やアクリル系などの弾性接着剤を使用できる。
硬化状態で硬い接着剤を用いてもよいが、ある程度の柔
らかさ（弾性）を有する接着剤を用いてもよい。すなわ
ち、表面波振動は減衰しながらも内部に向かって伝播す
る。従って、表裏の振動が干渉しないためには、素子に
相応の厚みが必要であり、一般に波長の２〜１０倍程度
の厚みが必要である。ところが、素子の厚みが厚いと、
加速度によって撓みにくくなるので、厚みは薄い方が加
速度の検出感度の面ではよい。これに対して、弾性接着
剤を間にして接合したバイモルフ構造の場合、振動が接
着層で大きく減衰するので、素子の厚みを薄くしても振
動が表裏方向に伝播せず、加速度検出素子全体の厚みを
薄くすることができる。この場合の接着剤としては、エ
ポキシ系やアクリル系などの弾性接着剤を使用できる。
【０００８】請求項２では、２枚の表面波共振子を対面
接合するのではなく、１枚の圧電基板の表裏面にＩＤＴ
電極よりなる一対の電極をそれぞれ設けることにより、
２つの表面波共振子からなるバイモルフ型加速度検出素
子を構成したものである。この場合も、弾性表面波が圧
電基板の表面を伝播し、厚み方向には殆ど伝播しないと
いう特性を利用し、２つの弾性表面波が互いに干渉する
のを防止できる。
接合するのではなく、１枚の圧電基板の表裏面にＩＤＴ
電極よりなる一対の電極をそれぞれ設けることにより、
２つの表面波共振子からなるバイモルフ型加速度検出素
子を構成したものである。この場合も、弾性表面波が圧
電基板の表面を伝播し、厚み方向には殆ど伝播しないと
いう特性を利用し、２つの弾性表面波が互いに干渉する
のを防止できる。
【０００９】表面波共振子には、圧電基板の表面にＩＤ
Ｔ電極を形成したものと、ガラス基板の表面にＩＤＴ電
極を形成し、その上に圧電膜を付着させたものとがあ
る。請求項１，２は前者の表面波共振子を用いたもので
あり、請求項３，４は後者の表面波共振子を用いたもの
である。請求項３は、ガラス基板の表面にＩＤＴ電極よ
りなる一対の電極を設け、これら電極が設けられたガラ
ス基板上に圧電膜を付着させた一対の表面波共振子を、
その裏面どうしを対面接合してバイモルフ型加速度検出
素子を構成したものである。この場合も、ガラス基板の
裏面に弾性表面波は伝播しないので、表面波共振子の裏
面同士を対面接合しても、互いの振動は分離され、固有
の振動数で振動できる。また、請求項４は、１枚のガラ
ス基板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれ
ぞれ設け、これら電極が設けられたガラス基板上に圧電
膜をそれぞれ付着させることにより、２つの表面波共振
子からなるバイモルフ型加速度検出素子を構成したもの
である。この場合には、弾性表面波がガラス基板の表面
を伝播し、厚み方向には殆ど伝播しないという特性を利
用し、２つの弾性表面波が互いに干渉するのを防止でき
る。
Ｔ電極を形成したものと、ガラス基板の表面にＩＤＴ電
極を形成し、その上に圧電膜を付着させたものとがあ
る。請求項１，２は前者の表面波共振子を用いたもので
あり、請求項３，４は後者の表面波共振子を用いたもの
である。請求項３は、ガラス基板の表面にＩＤＴ電極よ
りなる一対の電極を設け、これら電極が設けられたガラ
ス基板上に圧電膜を付着させた一対の表面波共振子を、
その裏面どうしを対面接合してバイモルフ型加速度検出
素子を構成したものである。この場合も、ガラス基板の
裏面に弾性表面波は伝播しないので、表面波共振子の裏
面同士を対面接合しても、互いの振動は分離され、固有
の振動数で振動できる。また、請求項４は、１枚のガラ
ス基板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれ
ぞれ設け、これら電極が設けられたガラス基板上に圧電
膜をそれぞれ付着させることにより、２つの表面波共振
子からなるバイモルフ型加速度検出素子を構成したもの
である。この場合には、弾性表面波がガラス基板の表面
を伝播し、厚み方向には殆ど伝播しないという特性を利
用し、２つの弾性表面波が互いに干渉するのを防止でき
る。
【００１０】加速度検出素子のパッケージング方法とし
て、請求項５または請求項６に記載の構造を採用するこ
とにより、表面実装型部品に構成できる。請求項５の場
合には、加速度検出素子の加速度印加方向の二側面に、
少なくともＩＤＴ電極と対応する部分に空洞を有する一
対のケース部材を両端部で接着固定し、かつ加速度検出
素子とケース部材とで形成される２つの開放面に一対の
カバー部材を全周で接着固定する。そして、２つの表面
波共振子に形成されたＩＤＴ電極を、ケース部材の表面
に形成された電極を介してカバー部材の外表面に形成さ
れた外部電極に接続している。この場合には、加速度検
出素子の周囲をケース部材およびカバー部材によって完
全に包囲でき、表面実装型部品を構成できる。また、加
速度検出素子の両端のみを支持し、両側部は拘束されて
いないので、加速度に対し加速度検出素子が容易に撓む
ことができる。請求項６の場合には、加速度検出素子の
加速度印加方向の二側面に、少なくともＩＤＴ電極と対
応する部分に空洞を有する一対のケース部材を全周で接
着固定し、２つの表面波共振子に形成されたＩＤＴ電極
を、加速度検出素子の側縁に沿って設けられた端子電極
に接続し、端子電極をケース部材の外表面に形成された
外部電極に接続したものである。この場合には、加速度
検出素子の表裏両面にケース部材を積層接着することに
より、表面実装型部品を容易に構成できる。この場合に
は、加速度検出素子の周囲４辺がケース部材によって支
持される。
て、請求項５または請求項６に記載の構造を採用するこ
とにより、表面実装型部品に構成できる。請求項５の場
合には、加速度検出素子の加速度印加方向の二側面に、
少なくともＩＤＴ電極と対応する部分に空洞を有する一
対のケース部材を両端部で接着固定し、かつ加速度検出
素子とケース部材とで形成される２つの開放面に一対の
カバー部材を全周で接着固定する。そして、２つの表面
波共振子に形成されたＩＤＴ電極を、ケース部材の表面
に形成された電極を介してカバー部材の外表面に形成さ
れた外部電極に接続している。この場合には、加速度検
出素子の周囲をケース部材およびカバー部材によって完
全に包囲でき、表面実装型部品を構成できる。また、加
速度検出素子の両端のみを支持し、両側部は拘束されて
いないので、加速度に対し加速度検出素子が容易に撓む
ことができる。請求項６の場合には、加速度検出素子の
加速度印加方向の二側面に、少なくともＩＤＴ電極と対
応する部分に空洞を有する一対のケース部材を全周で接
着固定し、２つの表面波共振子に形成されたＩＤＴ電極
を、加速度検出素子の側縁に沿って設けられた端子電極
に接続し、端子電極をケース部材の外表面に形成された
外部電極に接続したものである。この場合には、加速度
検出素子の表裏両面にケース部材を積層接着することに
より、表面実装型部品を容易に構成できる。この場合に
は、加速度検出素子の周囲４辺がケース部材によって支
持される。
【００１１】２つの表面波共振子から得られる信号を差
動的に取り出し、加速度検出素子に作用する加速度に比
例した信号を得る方法としては、請求項７のように、２
つの表面波共振子をそれぞれの周波数で発振させ、各発
振周波数差を検出し、この周波数差から加速度に比例し
た信号を得る方法と、請求項８のように、２つの表面波
共振子を同一周波数で発振させ、各表面波共振子の電気
的インピーダンスの違いから位相差または振幅差を検知
し、これら位相差または振幅差から加速度に比例した信
号を得る方法とがある。いずれの方法を用いても、加速
度を高精度に検出することができる。
動的に取り出し、加速度検出素子に作用する加速度に比
例した信号を得る方法としては、請求項７のように、２
つの表面波共振子をそれぞれの周波数で発振させ、各発
振周波数差を検出し、この周波数差から加速度に比例し
た信号を得る方法と、請求項８のように、２つの表面波
共振子を同一周波数で発振させ、各表面波共振子の電気
的インピーダンスの違いから位相差または振幅差を検知
し、これら位相差または振幅差から加速度に比例した信
号を得る方法とがある。いずれの方法を用いても、加速
度を高精度に検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明にかかる加速
度センサの第１実施例を示す。この加速度センサ１Ａ
は、バイモルフ型加速度検出素子２を絶縁性セラミック
等からなる絶縁ケース６，７内に両持ち梁構造で収納支
持したものである。この実施例の加速度検出素子２は、
短冊形状の一対の表面波共振子３，４の裏面どうしを接
着層５を間にして対面接合したものである。
度センサの第１実施例を示す。この加速度センサ１Ａ
は、バイモルフ型加速度検出素子２を絶縁性セラミック
等からなる絶縁ケース６，７内に両持ち梁構造で収納支
持したものである。この実施例の加速度検出素子２は、
短冊形状の一対の表面波共振子３，４の裏面どうしを接
着層５を間にして対面接合したものである。
【００１３】この実施例の表面波共振子３，４は、図３
に示すように、ＰＺＴ系セラミックスやＬｉＴａＯ3 単
結晶のような圧電基板３ａ，４ａの中央部表面にＩＤＴ
電極３ｂ，３ｃおよび４ｂ，４ｃを形成するとともに、
圧電基板３ａ，４ａの異なる端部に、ＩＤＴ電極３ｂ，
３ｃおよび４ｂ，４ｃと接続された端子電極３ｄ，３ｅ
および４ｄ，４ｅを形成したものである。３ｆ，４ｆは
ＩＤＴ電極３ｂ，３ｃおよび４ｂ，４ｃから漏れ出た弾
性表面波を吸収する吸音材である。なお、図３では一方
の表面波共振子３の電極のみを示したが、他方の表面波
共振子４の電極形状は表面波共振子３と全く同様であ
る。
に示すように、ＰＺＴ系セラミックスやＬｉＴａＯ3 単
結晶のような圧電基板３ａ，４ａの中央部表面にＩＤＴ
電極３ｂ，３ｃおよび４ｂ，４ｃを形成するとともに、
圧電基板３ａ，４ａの異なる端部に、ＩＤＴ電極３ｂ，
３ｃおよび４ｂ，４ｃと接続された端子電極３ｄ，３ｅ
および４ｄ，４ｅを形成したものである。３ｆ，４ｆは
ＩＤＴ電極３ｂ，３ｃおよび４ｂ，４ｃから漏れ出た弾
性表面波を吸収する吸音材である。なお、図３では一方
の表面波共振子３の電極のみを示したが、他方の表面波
共振子４の電極形状は表面波共振子３と全く同様であ
る。
【００１４】端子電極３ｄ，３ｅ間、４ｄ，４ｅ間に所
定の信号を印加すると、圧電基板３ａ，４ａの表面に弾
性表面波が発生し、その表面波がＩＤＴ電極３ｂ，３ｃ
および４ｂ，４ｃと直交方向に伝播し、多数のＩＤＴ電
極によって反射される。表面波共振子３，４は、端子電
極３ｄ，３ｅ間、および４ｄ，４ｅ間で共振インピーダ
ンスを持つ一種の共振子として機能する。接着層５は、
２つの表面波共振子３，４を接合しており、一方の表面
波共振子の曲げ応力が他方の表面波共振子に伝わるだけ
の硬さを有する。なお、接着層５として、弾性接着剤を
用いてもよい。この実施例では、表面波共振子３，４は
同一形状の圧電基板よりなるので、加速度検出素子２の
加速度Ｇの印加に伴う曲げ中性面（図５に破線Ｎで示
す）が、２つの表面波共振子３，４の厚み方向の中央に
位置している。
定の信号を印加すると、圧電基板３ａ，４ａの表面に弾
性表面波が発生し、その表面波がＩＤＴ電極３ｂ，３ｃ
および４ｂ，４ｃと直交方向に伝播し、多数のＩＤＴ電
極によって反射される。表面波共振子３，４は、端子電
極３ｄ，３ｅ間、および４ｄ，４ｅ間で共振インピーダ
ンスを持つ一種の共振子として機能する。接着層５は、
２つの表面波共振子３，４を接合しており、一方の表面
波共振子の曲げ応力が他方の表面波共振子に伝わるだけ
の硬さを有する。なお、接着層５として、弾性接着剤を
用いてもよい。この実施例では、表面波共振子３，４は
同一形状の圧電基板よりなるので、加速度検出素子２の
加速度Ｇの印加に伴う曲げ中性面（図５に破線Ｎで示
す）が、２つの表面波共振子３，４の厚み方向の中央に
位置している。
【００１５】上記のように、２つの表面波共振子３，４
を接着層５によって強く接合しても、表面波共振子３，
４に発生する弾性表面波は圧電基板３ａ，４ａの表面に
のみ伝播し、厚み方向にはほとんど伝播しないので、そ
れぞれの表面波共振子の振動が完全に分離される。した
がって、一方の表面波共振子の振動が他方の表面波共振
子に影響を及ぼすことがない。
を接着層５によって強く接合しても、表面波共振子３，
４に発生する弾性表面波は圧電基板３ａ，４ａの表面に
のみ伝播し、厚み方向にはほとんど伝播しないので、そ
れぞれの表面波共振子の振動が完全に分離される。した
がって、一方の表面波共振子の振動が他方の表面波共振
子に影響を及ぼすことがない。
【００１６】加速度検出素子２の加速度Ｇの印加方向の
外側面は、左右一対のケース部材６，６によって覆われ
ている。ケース部材６はコ字形断面形状に形成されてお
り、その両端突出部６ａが加速度検出素子２の両端部外
側面（表面波共振子３，４の表面）に接着固定されてい
る。そのため、ケース部材６と加速度検出素子２との間
には、ケース部材６の凹部６ｂによって、加速度Ｇに伴
い加速度検出素子２が撓み得る空間が形成されている。
また、加速度検出素子２とケース部材６とで形成される
上下の開放面が上下一対のカバー部材７，７によって覆
われている。カバー部材７の内面には、加速度検出素子
２との接触を防止するための空洞形成用凹部７ａが形成
され、その外周部が開放面に全周で接着固定されてい
る。そのため、加速度検出素子２の加速度Ｇによる変位
部分は、ケース部材６およびカバー部材７によって完全
に密閉されている。上記ケース部材６およびカバー部材
７は共に絶縁材料で形成されている。具体的には、セラ
ミック板や樹脂板を用いることができる。
外側面は、左右一対のケース部材６，６によって覆われ
ている。ケース部材６はコ字形断面形状に形成されてお
り、その両端突出部６ａが加速度検出素子２の両端部外
側面（表面波共振子３，４の表面）に接着固定されてい
る。そのため、ケース部材６と加速度検出素子２との間
には、ケース部材６の凹部６ｂによって、加速度Ｇに伴
い加速度検出素子２が撓み得る空間が形成されている。
また、加速度検出素子２とケース部材６とで形成される
上下の開放面が上下一対のカバー部材７，７によって覆
われている。カバー部材７の内面には、加速度検出素子
２との接触を防止するための空洞形成用凹部７ａが形成
され、その外周部が開放面に全周で接着固定されてい
る。そのため、加速度検出素子２の加速度Ｇによる変位
部分は、ケース部材６およびカバー部材７によって完全
に密閉されている。上記ケース部材６およびカバー部材
７は共に絶縁材料で形成されている。具体的には、セラ
ミック板や樹脂板を用いることができる。
【００１７】この実施例では、ケース部材６として断面
コ字形の部材を用いたが、ケース６と加速度検出素子２
との間に設けられる接着剤層の厚みによって撓み空間を
形成すれば、ケース部材６として平板状の部材を用いる
ことも可能である。特に、加速度Ｇによる検出素子２の
撓み量は微少であるから、接着剤層の厚みでも十分な空
間を形成できる。同様に、カバー部材７の内面に枠形に
設けられる接着剤層の厚みによって空洞を形成できるの
で、カバー部材７の内面の空洞形成用凹部７ａも省略可
能である。
コ字形の部材を用いたが、ケース６と加速度検出素子２
との間に設けられる接着剤層の厚みによって撓み空間を
形成すれば、ケース部材６として平板状の部材を用いる
ことも可能である。特に、加速度Ｇによる検出素子２の
撓み量は微少であるから、接着剤層の厚みでも十分な空
間を形成できる。同様に、カバー部材７の内面に枠形に
設けられる接着剤層の厚みによって空洞を形成できるの
で、カバー部材７の内面の空洞形成用凹部７ａも省略可
能である。
【００１８】表面波共振子３，４の表面に形成された端
子電極３ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅのうち、一方の端子
電極３ｅ，４ｅは、加速度検出素子２とケース部材６と
で形成される開放面に設けられた帯状の内部電極６１に
よって互いに導通し、かつケース部材６の外側面まで引
き出されている。また、電極４ｄは上側の開放面に形成
された内部電極６２によってケース部材６の外側面まで
引き出され、電極３ｄは下側の開放面に形成された内部
電極６３によってケース部材６の異なる外側面まで引き
出されている。
子電極３ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅのうち、一方の端子
電極３ｅ，４ｅは、加速度検出素子２とケース部材６と
で形成される開放面に設けられた帯状の内部電極６１に
よって互いに導通し、かつケース部材６の外側面まで引
き出されている。また、電極４ｄは上側の開放面に形成
された内部電極６２によってケース部材６の外側面まで
引き出され、電極３ｄは下側の開放面に形成された内部
電極６３によってケース部材６の異なる外側面まで引き
出されている。
【００１９】ケース部材６およびカバー部材７の外表面
には、図１に示すように、外部電極７１，７２，７３が
形成されており、上記内部電極６１，６２，６３は、そ
れぞれ外部電極７１，７２，７３に接続されている。こ
れによって、表面実装型のチップ型加速度センサ１Ａを
得ることができる。なお、この実施例では、表面波共振
子３の一方の端子電極３ｅと表面波共振子４の一方の電
極４ｅとを内部電極６１によって相互に接続し、共通電
極としたが、４個の電極３ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅを
それぞれ独立して外部電極に引き出してもよい。この場
合には、内部電極および外部電極もそれぞれ４個設けら
れる。図４はこの加速度センサ１Ａを回路基板ＰＣＢの
回路パターンＰａに実装した状態を示す。
には、図１に示すように、外部電極７１，７２，７３が
形成されており、上記内部電極６１，６２，６３は、そ
れぞれ外部電極７１，７２，７３に接続されている。こ
れによって、表面実装型のチップ型加速度センサ１Ａを
得ることができる。なお、この実施例では、表面波共振
子３の一方の端子電極３ｅと表面波共振子４の一方の電
極４ｅとを内部電極６１によって相互に接続し、共通電
極としたが、４個の電極３ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅを
それぞれ独立して外部電極に引き出してもよい。この場
合には、内部電極および外部電極もそれぞれ４個設けら
れる。図４はこの加速度センサ１Ａを回路基板ＰＣＢの
回路パターンＰａに実装した状態を示す。
【００２０】図６は加速度センサの第２実施例を示す。
この加速度センサ１Ｂは、短冊型の１枚の圧電基板２ａ
の中央部表裏面にそれぞれ一対のＩＤＴ電極３ｂ，３ｃ
よび４ｂ，４ｃを形成することにより、２つの表面波共
振子からなるバイモルフ型の加速度検出素子２’を構成
したものである。なお、図５と共通する部分には同一符
号を付して説明を省略する。すなわち、弾性表面波は圧
電基板２ａの表面のみを伝播し、厚み方向には殆ど伝播
しないという特性を有するので、その特性を利用して１
枚の圧電基板２ａで２つの表面波共振子を構成してあ
る。この場合には、２枚の圧電基板を対面接着する必要
がないので、加速度検出素子２’の厚みをさらに薄くす
ることが可能である。なお、表裏の弾性表面波が干渉し
ないようにするには、圧電基板２ａは、弾性表面波の波
長の２〜１０倍以上の厚みとするのが望ましい。
この加速度センサ１Ｂは、短冊型の１枚の圧電基板２ａ
の中央部表裏面にそれぞれ一対のＩＤＴ電極３ｂ，３ｃ
よび４ｂ，４ｃを形成することにより、２つの表面波共
振子からなるバイモルフ型の加速度検出素子２’を構成
したものである。なお、図５と共通する部分には同一符
号を付して説明を省略する。すなわち、弾性表面波は圧
電基板２ａの表面のみを伝播し、厚み方向には殆ど伝播
しないという特性を有するので、その特性を利用して１
枚の圧電基板２ａで２つの表面波共振子を構成してあ
る。この場合には、２枚の圧電基板を対面接着する必要
がないので、加速度検出素子２’の厚みをさらに薄くす
ることが可能である。なお、表裏の弾性表面波が干渉し
ないようにするには、圧電基板２ａは、弾性表面波の波
長の２〜１０倍以上の厚みとするのが望ましい。
【００２１】図７は加速度センサの第３実施例を示す。
この加速度センサ１Ｃは、短冊型のガラス基板８ａ，９
ａの上に一対のＩＤＴ電極８ｂ，９ｂを形成し、その上
にＺｎＯなどの圧電膜８ｃ，９ｃを付着させることによ
り、２つの表面波共振子８，９からなるバイモルフ型の
加速度検出素子を構成している。この場合も、第１実施
例と同様に、表面波共振子８，９の圧電膜８ｃ，９ｃが
形成された表面を外側にし、その裏面どうしを対面接着
してある。この実施例では、ＩＤＴ電極８ｂ，９ｂによ
って発生した弾性表面波はガラス基板８ａ，９ａの表面
のみを伝播するので、両方の弾性表面波が相互干渉する
のを防止できる。
この加速度センサ１Ｃは、短冊型のガラス基板８ａ，９
ａの上に一対のＩＤＴ電極８ｂ，９ｂを形成し、その上
にＺｎＯなどの圧電膜８ｃ，９ｃを付着させることによ
り、２つの表面波共振子８，９からなるバイモルフ型の
加速度検出素子を構成している。この場合も、第１実施
例と同様に、表面波共振子８，９の圧電膜８ｃ，９ｃが
形成された表面を外側にし、その裏面どうしを対面接着
してある。この実施例では、ＩＤＴ電極８ｂ，９ｂによ
って発生した弾性表面波はガラス基板８ａ，９ａの表面
のみを伝播するので、両方の弾性表面波が相互干渉する
のを防止できる。
【００２２】図８は加速度センサの第４実施例を示す。
この加速度センサ１Ｄは、短冊型の１枚のガラス基板１
０ａの中央部表裏面にそれぞれ一対のＩＤＴ電極８ｂ，
９ｂを形成し、その上に圧電膜８ｃ，９ｃを付着させる
ことにより、２つの表面波共振子からなるバイモルフ型
の加速度検出素子１０を構成したものである。なお、図
７と共通する部分には同一符号を付して説明を省略す
る。この場合も、第３実施例と同様に、２つの表面波素
子を独立して振動させることができる。ガラス基板１０
ａは、弾性表面波の波長の２〜１０倍以上の厚みとする
のが望ましい。
この加速度センサ１Ｄは、短冊型の１枚のガラス基板１
０ａの中央部表裏面にそれぞれ一対のＩＤＴ電極８ｂ，
９ｂを形成し、その上に圧電膜８ｃ，９ｃを付着させる
ことにより、２つの表面波共振子からなるバイモルフ型
の加速度検出素子１０を構成したものである。なお、図
７と共通する部分には同一符号を付して説明を省略す
る。この場合も、第３実施例と同様に、２つの表面波素
子を独立して振動させることができる。ガラス基板１０
ａは、弾性表面波の波長の２〜１０倍以上の厚みとする
のが望ましい。
【００２３】図９は加速度センサの第５実施例を示す。
この加速度センサ１Ｅの場合は、略正方形状の２枚の表
面波共振子１２，１３の裏面同士を接着層１４を介して
対面接着したバイモルフ型の加速度検出素子１１を用い
たものである。表面波共振子１２，１３は、圧電セラミ
ック基板１２ａ，１３ａの表面にＩＤＴ電極１２ｂ，１
２ｃおよび１３ｂ，１３ｃと、これらＩＤＴ電極から対
向する側縁に延びる端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３
ｄ，１３ｅを形成するとともに、弾性表面波の漏れを吸
収する吸音材１２ｆ，１３ｆを設けたものである。な
お、端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３ｄ，１３ｅは圧
電セラミック基板１２ａ，１３ａの異なる４辺に引き出
されている。図７には、下側の表面波共振子１３の電極
パターンも示されている。加速度検出素子１１の上下面
には、内面中央部に空洞１５ａ，１６ａ（但し、１５ａ
は図示せず）を有する一対のケース部材１５，１６が全
周で接着固定されている。ケース部材１５，１６の４辺
の外表面には、４つの外部電極１５ｂ〜１５ｅ，１６ｂ
〜１６ｅ（但し、１６ｃ，１６ｅは図示せず）が形成さ
れており、これら外部電極と加速度検出素子１１の４つ
の端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３ｄ，１３ｅとがそ
れぞれ電気的に接続されている。なお、表面波共振子１
１のいずれか一方の端子電極と表面波共振子１２のいず
れか一方の端子電極とを共通電極として互いに接続して
もよい。この場合には、加速度Ｇが上下方向、つまり加
速度検出素子１５の板厚方向に作用すると、周辺部が固
定された加速度検出素子１１の中央部が板厚方向に撓
み、一方の表面波共振子には引張応力、他方の表面波共
振子には圧縮応力が作用する。この実施例では、２枚の
表面波共振子１２，１３と上下のケース部材１５，１６
とを積層するだけで、簡単に表面実装型部品を構成する
ことができる。
この加速度センサ１Ｅの場合は、略正方形状の２枚の表
面波共振子１２，１３の裏面同士を接着層１４を介して
対面接着したバイモルフ型の加速度検出素子１１を用い
たものである。表面波共振子１２，１３は、圧電セラミ
ック基板１２ａ，１３ａの表面にＩＤＴ電極１２ｂ，１
２ｃおよび１３ｂ，１３ｃと、これらＩＤＴ電極から対
向する側縁に延びる端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３
ｄ，１３ｅを形成するとともに、弾性表面波の漏れを吸
収する吸音材１２ｆ，１３ｆを設けたものである。な
お、端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３ｄ，１３ｅは圧
電セラミック基板１２ａ，１３ａの異なる４辺に引き出
されている。図７には、下側の表面波共振子１３の電極
パターンも示されている。加速度検出素子１１の上下面
には、内面中央部に空洞１５ａ，１６ａ（但し、１５ａ
は図示せず）を有する一対のケース部材１５，１６が全
周で接着固定されている。ケース部材１５，１６の４辺
の外表面には、４つの外部電極１５ｂ〜１５ｅ，１６ｂ
〜１６ｅ（但し、１６ｃ，１６ｅは図示せず）が形成さ
れており、これら外部電極と加速度検出素子１１の４つ
の端子電極１２ｄ，１２ｅおよび１３ｄ，１３ｅとがそ
れぞれ電気的に接続されている。なお、表面波共振子１
１のいずれか一方の端子電極と表面波共振子１２のいず
れか一方の端子電極とを共通電極として互いに接続して
もよい。この場合には、加速度Ｇが上下方向、つまり加
速度検出素子１５の板厚方向に作用すると、周辺部が固
定された加速度検出素子１１の中央部が板厚方向に撓
み、一方の表面波共振子には引張応力、他方の表面波共
振子には圧縮応力が作用する。この実施例では、２枚の
表面波共振子１２，１３と上下のケース部材１５，１６
とを積層するだけで、簡単に表面実装型部品を構成する
ことができる。
【００２４】図１０は加速度センサの第６実施例を示
す。この加速度センサ１Ｆの場合は、１枚の略正方形状
の圧電セラミック基板２１の表裏面にＩＤＴ電極２２
ａ，２２ｂおよび２３ａ，２３ｂと、ＩＤＴ電極２２
ａ，２２ｂおよび２３ａ，２３ｂから対向する側縁に延
びる端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３ｃ，２３ｄと、
弾性表面波の漏れを吸収する吸音材２２ｅ，２３ｅとを
設けた表面波共振子２０ａ，２０ｂを用いてバイモルフ
型の加速度検出素子２０を構成したものである。なお、
端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３ｃ，２３ｄは圧電セ
ラミック基板２１の異なる４辺に引き出されている。図
８には、裏面の電極パターンも示されている。加速度検
出素子２０の上下面には、図７と同様なケース部材２
４，２５が全周で接着固定されている。すなわち、ケー
ス部材２４，２５の内面中央部に空洞２４ａ，２５ａ
（但し、２４ａは図示せず）が形成され、ケース部材２
４，２５の４辺の外表面には、４つの外部電極２４ｂ〜
２４ｅ，２５ｂ〜２５ｅ（但し、２５ｃ，２５ｅは図示
せず）が形成されており、これら外部電極と加速度検出
素子２０の４つの端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３
ｃ，２３ｄとがそれぞれ電気的に接続されている。な
お、表面波共振子２０ａのいずれか一方の端子電極と表
面波共振子２０ｂのいずれか一方の端子電極とを共通電
極として互いに接続してもよい。この場合も、第５実施
例と同様に、加速度Ｇが上下方向、つまり加速度検出素
子２０の板厚方向に作用すると、周辺部が固定された加
速度検出素子２０の中央部が板厚方向に撓み、一方の表
面波共振子には引張応力、他方の表面波共振子には圧縮
応力が作用する。この実施例では、１枚の圧電セラミッ
ク板よりなる加速度検出素子２０と上下のケース部材２
４，２５とを積層するだけで、簡単に表面実装型部品を
構成することができる。
す。この加速度センサ１Ｆの場合は、１枚の略正方形状
の圧電セラミック基板２１の表裏面にＩＤＴ電極２２
ａ，２２ｂおよび２３ａ，２３ｂと、ＩＤＴ電極２２
ａ，２２ｂおよび２３ａ，２３ｂから対向する側縁に延
びる端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３ｃ，２３ｄと、
弾性表面波の漏れを吸収する吸音材２２ｅ，２３ｅとを
設けた表面波共振子２０ａ，２０ｂを用いてバイモルフ
型の加速度検出素子２０を構成したものである。なお、
端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３ｃ，２３ｄは圧電セ
ラミック基板２１の異なる４辺に引き出されている。図
８には、裏面の電極パターンも示されている。加速度検
出素子２０の上下面には、図７と同様なケース部材２
４，２５が全周で接着固定されている。すなわち、ケー
ス部材２４，２５の内面中央部に空洞２４ａ，２５ａ
（但し、２４ａは図示せず）が形成され、ケース部材２
４，２５の４辺の外表面には、４つの外部電極２４ｂ〜
２４ｅ，２５ｂ〜２５ｅ（但し、２５ｃ，２５ｅは図示
せず）が形成されており、これら外部電極と加速度検出
素子２０の４つの端子電極２２ｃ，２２ｄおよび２３
ｃ，２３ｄとがそれぞれ電気的に接続されている。な
お、表面波共振子２０ａのいずれか一方の端子電極と表
面波共振子２０ｂのいずれか一方の端子電極とを共通電
極として互いに接続してもよい。この場合も、第５実施
例と同様に、加速度Ｇが上下方向、つまり加速度検出素
子２０の板厚方向に作用すると、周辺部が固定された加
速度検出素子２０の中央部が板厚方向に撓み、一方の表
面波共振子には引張応力、他方の表面波共振子には圧縮
応力が作用する。この実施例では、１枚の圧電セラミッ
ク板よりなる加速度検出素子２０と上下のケース部材２
４，２５とを積層するだけで、簡単に表面実装型部品を
構成することができる。
【００２５】図１１は上記加速度センサ１Ａを用いた加
速度検出装置の一例を示す。この検出装置は表面波共振
子３，４の独立発振を利用したものであり、加速度セン
サ１Ａの外部電極７２と７１が発振回路３０に接続さ
れ、外部電極７３と７１が発振回路３１に接続されてい
る。発振回路３０，３１としては、例えば公知のコルピ
ッツ型発振回路などを使用できる。表面波共振子３，４
を発振回路３０，３１によってそれぞれ独自に発振さ
せ、その発振周波数ｆ1 ，ｆ2 が周波数差カウンタ３２
に入力され、その周波数差に比例した信号Ｖ0 を出力す
る。
速度検出装置の一例を示す。この検出装置は表面波共振
子３，４の独立発振を利用したものであり、加速度セン
サ１Ａの外部電極７２と７１が発振回路３０に接続さ
れ、外部電極７３と７１が発振回路３１に接続されてい
る。発振回路３０，３１としては、例えば公知のコルピ
ッツ型発振回路などを使用できる。表面波共振子３，４
を発振回路３０，３１によってそれぞれ独自に発振さ
せ、その発振周波数ｆ1 ，ｆ2 が周波数差カウンタ３２
に入力され、その周波数差に比例した信号Ｖ0 を出力す
る。
【００２６】加速度センサ１Ａに加速度Ｇが印加されて
いない状態では、２個の表面波共振子３，４は独立した
表面波共振子として一定の周波数で発振している。これ
ら表面波共振子３，４が全く同一構造であれば、同じ周
波数で発振するので、周波数差カウンタ３２の出力信号
Ｖ0 は零である。一方、加速度センサ１Ａに加速度Ｇが
加わると、検出素子２には加速度の印加方向と逆方向の
慣性力が作用し、検出素子２の中央部分が加速度Ｇの印
加方向と逆方向に撓む。検出素子２の撓みに伴って発生
する応力によって、図５の例では、一方の表面波共振子
４には引張応力が作用し、他方の表面波共振子３には圧
縮応力が作用する。そのため、引張応力の表面波共振子
４の発振周波数は低くなり、圧縮応力の表面波共振子３
の発振周波数は高くなる。その周波数差を端子電極３
ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅから内部電極６１，６２，６
３を介して外部電極７１，７２，７３へと取り出すこと
によって、加速度Ｇに比例した信号Ｖ0 を得ることがで
きる。なお、信号Ｖ0 によって、加速度Ｇの大きさだけ
でなく、加速度Ｇの方向も検出することができる。
いない状態では、２個の表面波共振子３，４は独立した
表面波共振子として一定の周波数で発振している。これ
ら表面波共振子３，４が全く同一構造であれば、同じ周
波数で発振するので、周波数差カウンタ３２の出力信号
Ｖ0 は零である。一方、加速度センサ１Ａに加速度Ｇが
加わると、検出素子２には加速度の印加方向と逆方向の
慣性力が作用し、検出素子２の中央部分が加速度Ｇの印
加方向と逆方向に撓む。検出素子２の撓みに伴って発生
する応力によって、図５の例では、一方の表面波共振子
４には引張応力が作用し、他方の表面波共振子３には圧
縮応力が作用する。そのため、引張応力の表面波共振子
４の発振周波数は低くなり、圧縮応力の表面波共振子３
の発振周波数は高くなる。その周波数差を端子電極３
ｄ，３ｅおよび４ｄ，４ｅから内部電極６１，６２，６
３を介して外部電極７１，７２，７３へと取り出すこと
によって、加速度Ｇに比例した信号Ｖ0 を得ることがで
きる。なお、信号Ｖ0 によって、加速度Ｇの大きさだけ
でなく、加速度Ｇの方向も検出することができる。
【００２７】加速度センサ１Ａを温度変化がある環境で
使用すると、表面波共振子３，４、ケース部材６、カバ
ー部材７が熱膨張を起こす。表面波共振子３，４とケー
ス部材６、カバー部材７との熱膨張係数が異なる場合に
は、温度変化によって表面波共振子３，４に応力が発生
する。その結果、加速度以外の要因で周波数差に変化が
生じることになる。しかしながら、表面波共振子３，４
が互いに同一材料，同一形状に形成されておれば、温度
変化に伴う応力も同一に現れる。そのため、周波数差カ
ウンタ３２で２個の表面波共振子３，４の周波数変化を
差動的に取り出すことにより、各表面波共振子３，４が
同一に受ける温度変化などによる出力信号の変化を相殺
することができる。したがって、加速度Ｇに対してのみ
感度を持つ加速度検出装置を得ることができる。
使用すると、表面波共振子３，４、ケース部材６、カバ
ー部材７が熱膨張を起こす。表面波共振子３，４とケー
ス部材６、カバー部材７との熱膨張係数が異なる場合に
は、温度変化によって表面波共振子３，４に応力が発生
する。その結果、加速度以外の要因で周波数差に変化が
生じることになる。しかしながら、表面波共振子３，４
が互いに同一材料，同一形状に形成されておれば、温度
変化に伴う応力も同一に現れる。そのため、周波数差カ
ウンタ３２で２個の表面波共振子３，４の周波数変化を
差動的に取り出すことにより、各表面波共振子３，４が
同一に受ける温度変化などによる出力信号の変化を相殺
することができる。したがって、加速度Ｇに対してのみ
感度を持つ加速度検出装置を得ることができる。
【００２８】図１２は上記加速度センサ１Ａを用いた加
速度検出装置の他の例を示す。この検出装置は表面波共
振子３，４の単一発振を利用したものである。加速度セ
ンサ１Ａの外部電極７２と７３はインピーダンス差動検
出回路３３に接続され、共通電極である外部電極７１は
発振回路３４に接続されている。なお、３５，３６はマ
ッチング用抵抗である。この場合には、両方の表面波共
振子３，４を発振回路３４によって同一の周波数で発振
させ、それぞれの表面波共振子３，４の電気的インピー
ダンスの違いから、位相差または振幅差を検知し、加速
度Ｇに比例した出力Ｖ0 をインピーダンス差動検出回路
３３から取り出すものである。同一周波数で発振させる
には、どちらか一方の表面波共振子の出力、または両方
の表面波共振子の合算された出力をフィードバックして
発振回路３４を構成すればよい。この場合も、図９の例
と同様に、加速度Ｇに比例した信号を取り出すことがで
きるとともに、温度変化等による出力変化を相殺できる
ので、加速度Ｇに対してのみ感度を持つ加速度検出装置
を得ることができる。
速度検出装置の他の例を示す。この検出装置は表面波共
振子３，４の単一発振を利用したものである。加速度セ
ンサ１Ａの外部電極７２と７３はインピーダンス差動検
出回路３３に接続され、共通電極である外部電極７１は
発振回路３４に接続されている。なお、３５，３６はマ
ッチング用抵抗である。この場合には、両方の表面波共
振子３，４を発振回路３４によって同一の周波数で発振
させ、それぞれの表面波共振子３，４の電気的インピー
ダンスの違いから、位相差または振幅差を検知し、加速
度Ｇに比例した出力Ｖ0 をインピーダンス差動検出回路
３３から取り出すものである。同一周波数で発振させる
には、どちらか一方の表面波共振子の出力、または両方
の表面波共振子の合算された出力をフィードバックして
発振回路３４を構成すればよい。この場合も、図９の例
と同様に、加速度Ｇに比例した信号を取り出すことがで
きるとともに、温度変化等による出力変化を相殺できる
ので、加速度Ｇに対してのみ感度を持つ加速度検出装置
を得ることができる。
【００２９】上記実施例は本発明のほんの数例を示すに
過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可
能であることは言うまでもない。図１１および図１２の
加速度検出装置では、加速度センサとして第１実施例の
加速度センサ１Ａを用いたが、第２〜第６実施例の加速
度センサ１Ｂ〜１Ｆでも同様に使用できる。上記実施例
の加速度センサ１Ａ〜１Ｆは、加速度検出素子の両端部
あるいは周辺部がケース部材によって固定支持された両
持ち梁構造のものを示したが、一端部のみがケース部材
によって固定支持されたもの、つまり片持ち梁構造とし
てもよい。この場合には、加速度の印加に伴う自由端の
変位量が大きいので、大きな周波数変化またはインピー
ダンス変化を得ることが可能である。２枚の表面波共振
子３，４を接合する接着層５は、一方の表面波共振子の
曲げ応力が他方の表面波共振子に伝わるだけの硬さは必
要であるが、その範囲で弾性表面波が厚み方向に伝播し
ないような弾性接着剤を用いるのが好ましい。
過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可
能であることは言うまでもない。図１１および図１２の
加速度検出装置では、加速度センサとして第１実施例の
加速度センサ１Ａを用いたが、第２〜第６実施例の加速
度センサ１Ｂ〜１Ｆでも同様に使用できる。上記実施例
の加速度センサ１Ａ〜１Ｆは、加速度検出素子の両端部
あるいは周辺部がケース部材によって固定支持された両
持ち梁構造のものを示したが、一端部のみがケース部材
によって固定支持されたもの、つまり片持ち梁構造とし
てもよい。この場合には、加速度の印加に伴う自由端の
変位量が大きいので、大きな周波数変化またはインピー
ダンス変化を得ることが可能である。２枚の表面波共振
子３，４を接合する接着層５は、一方の表面波共振子の
曲げ応力が他方の表面波共振子に伝わるだけの硬さは必
要であるが、その範囲で弾性表面波が厚み方向に伝播し
ないような弾性接着剤を用いるのが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、２個の表面波共振子の裏面どう
しを対面接合したバイモルフ構造の加速度検出素子を用
いたので、加速度が加わった際に生じる加速度検出素子
の撓み変形から、一方の表面波共振子に圧縮応力を、他
方の表面波共振子に引張応力を効率的に発生させること
ができる。特に、表面波共振子はその表面のみに弾性表
面波が発生するので、２枚の表面波共振子の裏面どうし
を対面接合しても、その振動は互いに分離され、各表面
波共振子はそれぞれの固有振動数で振動することができ
る。したがって、両方の表面波共振子の圧縮または引張
による周波数変化またはインピーダンス変化を取り出す
ことによって、加速度に比例した信号を得ることがで
き、検出感度のよい加速度センサを実現できる。また、
温度変化などによる応力は両方の表面波共振子に共通に
加わるので、両方の表面波共振子の出力を差動的に取り
出すことで、加速度以外の要因による応力を相殺でき、
加速度にのみ感度を持つ加速度センサを得ることができ
る。さらに、加速度検出素子が簡単な構造であり、電極
の引出も容易であるため、小型に構成できるとともに、
表面実装型部品（チップ部品）にも容易に構成できる。
に記載の発明によれば、２個の表面波共振子の裏面どう
しを対面接合したバイモルフ構造の加速度検出素子を用
いたので、加速度が加わった際に生じる加速度検出素子
の撓み変形から、一方の表面波共振子に圧縮応力を、他
方の表面波共振子に引張応力を効率的に発生させること
ができる。特に、表面波共振子はその表面のみに弾性表
面波が発生するので、２枚の表面波共振子の裏面どうし
を対面接合しても、その振動は互いに分離され、各表面
波共振子はそれぞれの固有振動数で振動することができ
る。したがって、両方の表面波共振子の圧縮または引張
による周波数変化またはインピーダンス変化を取り出す
ことによって、加速度に比例した信号を得ることがで
き、検出感度のよい加速度センサを実現できる。また、
温度変化などによる応力は両方の表面波共振子に共通に
加わるので、両方の表面波共振子の出力を差動的に取り
出すことで、加速度以外の要因による応力を相殺でき、
加速度にのみ感度を持つ加速度センサを得ることができ
る。さらに、加速度検出素子が簡単な構造であり、電極
の引出も容易であるため、小型に構成できるとともに、
表面実装型部品（チップ部品）にも容易に構成できる。
【００３１】請求項２にかかる発明では、１枚の圧電基
板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれぞれ
設けることにより、２つの表面波共振子からなるバイモ
ルフ型加速度検出素子を構成したので、加速度によって
加速度検出素子が撓むと、その表裏面に引張応力と圧縮
応力とを確実に発生させることができる。そのため、表
裏の２つの表面波共振子に発生する周波数変化またはイ
ンピーダンス変化の差を検出することで、高感度でかつ
温度変化などの影響を受けない加速度センサを実現でき
る。また、加速度検出素子が１枚の圧電基板で構成され
るので、さらに小型（薄型）の加速度センサを実現でき
る。
板の表裏面にＩＤＴ電極よりなる一対の電極をそれぞれ
設けることにより、２つの表面波共振子からなるバイモ
ルフ型加速度検出素子を構成したので、加速度によって
加速度検出素子が撓むと、その表裏面に引張応力と圧縮
応力とを確実に発生させることができる。そのため、表
裏の２つの表面波共振子に発生する周波数変化またはイ
ンピーダンス変化の差を検出することで、高感度でかつ
温度変化などの影響を受けない加速度センサを実現でき
る。また、加速度検出素子が１枚の圧電基板で構成され
るので、さらに小型（薄型）の加速度センサを実現でき
る。
【００３２】請求項３にかかる発明の場合も、請求項１
と同様に、ＩＤＴ電極を形成したガラス基板の表面に圧
電膜を付着させた２個の表面波共振子の裏面どうしを対
面接合したバイモルフ構造の加速度検出素子を用いるの
で、検出感度がよく、温度変化などによる応力の影響を
受けず、加速度にのみ感度を持つ加速度センサを得るこ
とができる。請求項４にかかる発明では、１枚のガラス
基板の表裏面にＩＤＴ電極を形成したので、請求項３に
かかる発明に比べてさらに小型（薄型）の加速度センサ
を実現できる。
と同様に、ＩＤＴ電極を形成したガラス基板の表面に圧
電膜を付着させた２個の表面波共振子の裏面どうしを対
面接合したバイモルフ構造の加速度検出素子を用いるの
で、検出感度がよく、温度変化などによる応力の影響を
受けず、加速度にのみ感度を持つ加速度センサを得るこ
とができる。請求項４にかかる発明では、１枚のガラス
基板の表裏面にＩＤＴ電極を形成したので、請求項３に
かかる発明に比べてさらに小型（薄型）の加速度センサ
を実現できる。
【図１】本発明にかかる加速度センサの第１実施例の全
体斜視図である。
体斜視図である。
【図２】図１に示した加速度センサの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】図１に示した加速度センサのカバー部材を省略
した分解斜視図である。
した分解斜視図である。
【図４】図１に示した加速度センサを回路基板に実装し
た状態の側面図である。
た状態の側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明にかかる加速度センサの第２実施例のＶ
−Ｖ線断面図である。
−Ｖ線断面図である。
【図７】本発明にかかる加速度センサの第３実施例のＶ
−Ｖ線断面図である。
−Ｖ線断面図である。
【図８】本発明にかかる加速度センサの第４実施例のＶ
−Ｖ線断面図である。
−Ｖ線断面図である。
【図９】本発明にかかる加速度センサの第５実施例の分
解斜視図である。
解斜視図である。
【図１０】本発明にかかる加速度センサの第６実施例の
分解斜視図である。
分解斜視図である。
【図１１】本発明にかかる加速度センサを用いた加速度
検出装置の一例の回路図である。
検出装置の一例の回路図である。
【図１２】本発明にかかる加速度センサを用いた加速度
検出装置の他の例の回路図である。
検出装置の他の例の回路図である。
１Ａ〜１Ｆ 加速度センサ ２ 加速度検出素子 ３，４ 表面波共振子 ３ａ，４ａ 圧電基板 ３ｂ，３ｃ，４ｂ，４ｃ ＩＤＴ電極 ６ ケース部材 ７ カバー部材 ６１〜６３ 内部電極 ７１〜７３ 外部電極
Claims (8)
- 【請求項１】圧電基板の表面にＩＤＴ電極よりなる一対
の電極を設けた一対の表面波共振子を、その裏面どうし
を対面接合してバイモルフ型加速度検出素子を構成し、
上記加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚方向
に撓むようにその端部を固定支持し、上記加速度検出素
子の撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の周波
数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出するこ
とにより、加速度を検出可能としたことを特徴とする加
速度センサ。 - 【請求項２】１枚の圧電基板の表裏面にＩＤＴ電極より
なる一対の電極をそれぞれ設けることにより、２つの表
面波共振子からなるバイモルフ型加速度検出素子を構成
し、上記加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板厚
方向に撓むようにその端部を固定支持し、上記加速度検
出素子の撓みによって生じる上記２つの表面波共振子の
周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出す
ることにより、加速度を検出可能としたことを特徴とす
る加速度センサ。 - 【請求項３】ガラス基板の表面にＩＤＴ電極よりなる一
対の電極を設け、これら電極が設けられたガラス基板上
に圧電膜を付着させた一対の表面波共振子を、その裏面
どうしを対面接合してバイモルフ型加速度検出素子を構
成し、上記加速度検出素子を、加速度の印加に伴って板
厚方向に撓むようにその端部を固定支持し、上記加速度
検出素子の撓みによって生じる上記２つの表面波共振子
の周波数変化またはインピーダンス変化を差動的に検出
することにより、加速度を検出可能としたことを特徴と
する加速度センサ。 - 【請求項４】１枚のガラス基板の表裏面にＩＤＴ電極よ
りなる一対の電極をそれぞれ設け、これら電極が設けら
れたガラス基板上に圧電膜をそれぞれ付着させることに
より、２つの表面波共振子からなるバイモルフ型加速度
検出素子を構成し、上記加速度検出素子を、加速度の印
加に伴って板厚方向に撓むようにその端部を固定支持
し、上記加速度検出素子の撓みによって生じる上記２つ
の表面波共振子の周波数変化またはインピーダンス変化
を差動的に検出することにより、加速度を検出可能とし
たことを特徴とする加速度センサ。 - 【請求項５】上記加速度検出素子の加速度印加方向の二
側面に、少なくともＩＤＴ電極と対応する部分に空洞を
有する一対のケース部材が両端部で接着固定され、かつ
上記加速度検出素子とケース部材とで形成される２つの
開放面に一対のカバー部材が全周で接着固定されてお
り、２つの表面波共振子に形成されたＩＤＴ電極は、ケ
ース部材の表面に形成された電極を介してカバー部材の
外表面に形成された外部電極に接続されていることを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の加速度セ
ンサ。 - 【請求項６】上記加速度検出素子の加速度印加方向の二
側面に、少なくともＩＤＴ電極と対応する部分に空洞を
有する一対のケース部材が全周で接着固定されており、
２つの表面波共振子に形成されたＩＤＴ電極は、加速度
検出素子の側縁に沿って設けられた端子電極に接続さ
れ、上記端子電極はケース部材の外表面に形成された外
部電極に接続されていることを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の加速度センサ。 - 【請求項７】上記２つの表面波共振子をそれぞれの周波
数で発振させ、各発振周波数差を検出し、この周波数差
から加速度に比例した信号を得ることを特徴とする請求
項１ないし６のいずれかに記載の加速度センサ。 - 【請求項８】上記２つの表面波共振子を同一周波数で発
振させ、各表面波共振子の電気的インピーダンスの違い
から位相差または振幅差を検知し、これら位相差または
振幅差から加速度に比例した信号を得ることを特徴とす
る請求項１ないし６のいずれかに記載の加速度センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311510A JP2002122614A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 加速度センサ |
| US09/973,600 US6803698B2 (en) | 2000-10-12 | 2001-10-09 | Acceleration sensor |
| DE10150505A DE10150505B4 (de) | 2000-10-12 | 2001-10-12 | Beschleunigungssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311510A JP2002122614A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122614A true JP2002122614A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18791257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311510A Pending JP2002122614A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 加速度センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6803698B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002122614A (ja) |
| DE (1) | DE10150505B4 (ja) |
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| KR100691160B1 (ko) * | 2005-05-06 | 2007-03-09 | 삼성전기주식회사 | 적층형 표면탄성파 패키지 및 그 제조방법 |
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