JP2004085237A - Piezoelectric material utilizing sensor, gyro sensor, acceleration sensor, and pressure sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gyro sensor, an acceleration sensor, a pressure sensor, or the like for improving detection sensitivity in the sensor and obtaining sufficient detection sensitivity, even when made compact. <P>SOLUTION: In the sensor 10 that is formed by a piezoelectric material and detects vibration in the piezoelectric material based on force operating from the outside, a plurality of pairs of electrodes 26a, 26b are formed at least at detection sections 23, 23 in the piezoelectric material, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電材料の振動や変位等を検出することで、角速度や加速度等の種々の計測を行うためのジャイロセンサや加速度センサ、圧力センサ等のセンサの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電材料の振動や変位等を利用して、加速度や角速度等を検出する各種のセンサが広く利用されている。
図９は、このような圧電材料を利用したセンサの簡単な構成例を示している。図において、センサ１は、圧電材料により形成された四角柱状の検出体４を備えている。図１０は、図９のＳ−Ｓ線切断断面図であり、検出体４の各外面には、それぞれ電極２，２と電極３，３とが形成されており、図１０に示すように電極２，２と電極３，３どうしを接続し、これらの電位差を取り出すように接続されている。
【０００３】
図１１は、このようなセンサ１について、例えば、矢印の方向に、振動Ｔが加えられた場合が示されており、図１１（ａ）のセンサ１の検出体４の部分が、図１１（ｂ）に示されている。
図において、矢印方向に振動Ｔが働くと、センサ１の検出体４は、図１１（ｂ）に示すように変位（変形）する。つまり、検出体４の右側４ａは延びて、左側４ｂは縮むように振動もしくは変位（変形）する。
【０００４】
この検出体４の振動もしくは変位（変形）により、図１１のＵ−Ｕ線切断断面図である図１２（ａ）に示すように、検出体４の外面の各電極２，２，３，３間には、矢印で示すような電界が生じる。この検出体４の振動もしくは変位（変形）に基づく電界は、図１２（ｂ）に示すように、それぞれ電位差を持った、検出体４の外面における各電極２，３の並列回路として構成されるという原理に基づいて、信号として取り出され、かくして振動Ｔの検出を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、センサ１により検出する振動Ｔが小さい場合には、発生する電位差も小さいことから、その分検出が困難となる。また、装置を小型化すると、センサ本体である検出体４も小さくなり、電位差がより小さくなることから、その検出がますます困難となる。
【０００６】
ところが、従来のセンサ１では、図１２（ｂ）の等価回路に示されているように、複数対の電極２，２，３，３が、並列に接続されているために、検出される電圧が大きくならない。このため、検出する振動Ｔが小さかったり、小型のセンサである場合には、検出が難しくなる。
【０００７】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、センサの検出感度を向上させることができ、小型に構成しても十分な検出感度を得ることができるジャイロセンサや加速度センサ、圧力センサ等のセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、請求項１の発明によれば、圧電材料で形成され、外部から作用する力に基づいて、前記圧電材料の振動や変位もしくは変形等（以下、これらを全て「振動」という）を検出するセンサであって、前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、これら複数対の電極が直列に接続されている、圧電材料を利用したセンサにより、達成される。
請求項１の構成によれば、このセンサの検出部を構成する圧電材料には、複数対の電極を形成している。しかもこの複数対の電極が直列に接続されている。
これにより、検出部を構成する圧電材料が、検出対象としての圧力や、角速度等の所定方向に作用する力に応じて、振動すると、この部分に設けられた前記複数対の複数の電極が、対とされた電極の数に応じて、高いレベルの検出信号を生成することができるので、検出感度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記検出部として、一方向に延びるように形成した検出腕を備えて、この検出腕に設けた電極が、腕の方向と平行に、複数対に分割されることで複数対の電極とされており、これら複数対の電極を直列に接続したことを特徴とする。
請求項２の構成によれば、振動検出用に圧電材料で形成した検出腕を設ける。検出腕は加速度を受けると変形し易く容易に電荷が発生するので、この検出腕に関して、その腕と平行に電極を分割して直列に接続するようにすれば、分割した分だけ検出電圧を高くすることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの構成において、前記圧電材料が単結晶材料であることを特徴とする。
請求項３の構成によれば、圧電材料が単結晶材料である場合には、一般に単結晶材料は多結晶材料に比べて安定性は高いが電気的結合係数が低いので、電極を分割して直列に接続することで、検出信号のレベルを高めて高い検出感度を得ることができるという利点がある。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成において、前記圧電材料が水晶であることを特徴とする。
請求項４の構成によれば、水晶は、電気機械結合係数が低いので、特に、電極を分割して、直列に接続することで、検出信号のレベルを高めて、高い検出感度を得ることができる。
【００１２】
上記目的は、請求項５の発明にあっては、圧電材料で形成され、外部から作用する力に基づいて、前記圧電材料の振動を検出するセンサ本体を備えるジャイロセンサであって、センサ本体を励振する手段と、前記センサ本体からの検出信号を処理する手段とを有し、前記センサ本体の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、これら複数対の電極が直列に接続されている構成としたジャイロセンサにより、達成される。
請求項５の構成によれば、センサ本体の検出部を構成する圧電材料には、複数対の電極を形成している。しかもこの複数対の電極が直列に接続されていることにより、対とされた電極の数に応じて、検出電圧を高くすることができるので、ジャイロセンサの検出感度を向上させることができる。
【００１３】
また、上述の目的は、請求項６の発明によれば、圧電材料で形成され、外部から与えられる加速に基づいて前記圧電材料の振動を検出するセンサであって、前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、これら複数対の電極が直列に接続されている、加速度センサにより、達成される。
請求項６の構成によれば、このセンサの検出部を構成する圧電材料には、複数対の電極を形成している。しかもこの複数対の電極が直列に接続されている。
これにより、対とされた電極の数に応じて、検出電圧を高くすることができるので、加速度センサの検出感度を向上させることができる。
【００１４】
また、上述の目的は、請求項７の発明によれば、圧電材料で形成され、外部から与えられる振動に基づいて前記圧電材料の振動を検出するセンサであって、前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、これら複数対の電極が直列に接続されている、圧力センサにより、達成される。
請求項７の構成によれば、このセンサの検出部を構成する圧電材料には、複数対の電極を形成している。しかもこの複数対の電極が直列に接続されている。
これにより、対とされた電極の数に応じて、検出電圧を高くすることができるので、圧力センサの検出感度を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態による圧電材料を利用したセンサの第１の実施形態としてのジャイロセンサの概略構成を示すブロック図である。
図において、ジャイロセンサ１０は、センサ本体２０と、このセンサ本体２０を励振させ駆動するための回路及び、センサ本体２０からの信号を検出する回路を備えている。
センサ本体２０は、例えば、圧電材料等で形成され図示しないパッケージやケース内で、その振動を妨げないように、固定されている。
このセンサ本体２０は、励振部としての一対の励振用振動片２２，２２と、検出部としての一対の検出用振動片２３，２３とを固定部２１により一体に形成することで、ほぼＨ字状の形態を備えている。固定部２１は、接着剤等により、上述のパッケージ等へ固定されている。
【００１６】
そして、ジャイロセンサ１０は、励振手段としての励振回路１１により、励振用振動片２２，２２に駆動電圧を印加して、矢印Ｘの方向に沿って、所謂音叉振動させるようになっている。この際に、Ｙ軸の回りに回転角速度ωが作用すると、励振用振動片２２，２２は、Ｘ軸方向の振動の方向と、回転角速度ωとのベクトル積の方向に働くコリオリの力Ｆｃを受けて、次式にしたがって、Ｚ軸に沿って（プラスＺ方向とマイナスＺ方向に交互に）振動するようになっている（ウオーク振動）。この振動はＹ方向に検出用振動片２３，２３に伝えられる。
Ｆｃ＝２ｍＶ・ω（ｍは、駆動用振動片２２，２２の振動部分の質量、Ｖは駆動用振動片２２，２２の速度）・・・・・・（１）式
【００１７】
検出用振動片２３，２３の振動による検出信号は、その処理手段を経て出力されるようになっている。この検出信号の処理手段として、例えば、検出バランス調整回路１４と、この検出バランス調整回路１４の処理信号が入力される増幅回路１５と、増幅された信号が入力される同期検波回路１６と、同期検波回路１６により同期を取った信号が入力される積分回路１７と、積分回路１７の処理信号が入力される増幅出力回路１８とを備えている。
【００１８】
すなわち、検出用振動片２３，２３の各振動による検出信号は、検出バランス調整回路１４により、バランス調整される。このバランス調整後の信号は増幅回路１５により増幅され同期検波回路１６に入力される。同期検波回路１６は、励振回路１１と接続されており、励振回路１１からの出力信号に基づいて、その交流電圧を負の部分を反転して整流することで、同期検波を行い積分回路１７に入力される。積分回路１７では、正電圧化された電気信号を整流電圧の電気信号とし、この電気信号は増幅出力回路１８によって、所定の信号レベルで出力される。
特に、このジャイロセンサ１０では、後述する構成により、検出用振動片２３，２３の検出信号レベルが高められることで、高感度な回転角度検出を行うことができるようになっている。
【００１９】
図２は、センサ本体２０を示す概略斜視図である。
図において、センサ本体２０は、圧電材料で形成されており、好ましくは、単結晶の圧電材料で、例えば、タンタル酸リチウムが使用されている。この場合、タンタル酸リチウム以外の圧電材料として、例えば、水晶，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態のジャイロセンサを小型化する場合、検出信号のレベルが低くなるが、以下の構成とすることで、検出感度を向上させることができるものである。
【００２０】
図２において、Ｘ方向はタンタル酸リチウムのＸ軸、Ｙ、Ｚ方向はタンタル酸リチウムのＹ，Ｚ方向をＸ軸まわりに４０度回転した方向を示している。
図において、センサ本体２０は一方向（図において右斜めの方向）に延びる固定部２１と、この固定部２１から、励振部として、図において左方に平行に延びる一対の励振用振動片２２，２２と、固定部２１から、検出部として、図において右方に平行に延びる一対の検出用振動片２３，２３とを備えている。
【００２１】
励振用振動片２２，２２の表面には、駆動電圧を印加するための励振電極２４，２４が形成されている。この励振用電極２４，２４は、種々の形態があるが、励振用振動片２２，２２に所謂音叉振動を生じさせるものであれば、特に特定の形態である必要はない。
検出部である検出用振動片２３，２３には、それぞれ検出用電極２５，２６が形成されている。
各検出用振動片２３，２３にそれぞれ形成された検出用電極２５，２６は同じ構成なので、手前側の一方の検出用振動片２３の検出用電極２５，２６についてだけ説明する。
【００２２】
検出用電極２５は、図において、検出用振動片２３の両側面の各面にひとつずつ形成されている。これに対して、検出用電極２６は、検出用電極２５と分離されていて、検出用振動片２３の上面と下面にそれぞれ形成されている。検出用電極２５と検出用電極２６は分離されており、検出用電極２５が一方の極（例えば、正極）となり、検出用電極２６が他方の極（例えば、負極）となる。そして、各検出用振動片２３の上下面において、それぞれ、振動と直交する方向（図において、Ｘ方向）に沿って複数、この場合は２つずつに分割されて、分割電極２６ａ、２６ｂとされている。
【００２３】
図３は、このようなジャイロセンサ本体２０のひとつの検出用振動片２３の部分を拡大して示した図であり、図３（ａ）は電極が形成された状態で、図２における検出用振動片２３の上面部を正面に位置させて、電極の分割の様子を示し、図３（ｂ）は、検出用振動片２３の検出体である圧電材料だけを示している。
また、図４（ａ）は、図１のジャイロセンサ本体２０に角速度が作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図として矢印により示したもので、図４（ｂ）は、図４（ａ）の等価回路である。
【００２４】
これらを参照しながら、ジャイロセンサ本体２０の動作を説明する。
ジャイロセンサ本体２０の励振用振動片２２，２２は、図１で説明した駆動手段としての励振回路１１から、駆動用電圧が印加されることにより、図２において矢印Ａに示すように、その先端部どうしが接近したり離間したりするようにして、Ｘ方向に沿って音叉振動する。この際に、Ｙ軸回りに、回転角速度ωが働くと、コリオリの力Ｆｃを受けて、上述した（１）式にしたがって、駆動用振動片２２，２２は、図２のＺ方向に振動する。この振動は、固定部２１を介して、Ｙ方向に伝えられ、検出用振動片２３，２３も矢印Ｂに示す方向に振動する。
【００２５】
これを図３（ａ）について見ると、検出用振動片２３の上記Ｂ方向の振動によって、図４（ａ）に示すように、検出用振動片２３の検出用電極２５と分割された電極２６ａの間、及び検出用電極２５と分割された他の電極２６ｂの間には、矢印で示すような電界が生じる。この検出用振動片２３の振動に基づく電界は、図４（ｂ）に示すように、検出用振動片２３の外面における各電極２６ａと２５、電極２６ｂと２５とがそれぞれ電位差を持って、直列に接続された回路として構成されるという原理に基づいて、信号として取り出される。このようにして、回転角速度ωの検出を行うことができる。
【００２６】
したがって、本実施形態によれば、このジャイロセンサ本体２０の検出部である検出用振動片２３が回転角速度ωに応じて振動すると、複数対とされた検出用電極２５と２６ａと、検出用電極２５と２６ｂが直列に接続された構成に基づいて、高い電圧の検出信号を生成することができるので、検出感度を向上させることができる。このため、全体を小型に構成しても十分な検出感度を得ることができる。
【００２７】
図５は、本発明による圧電材料を利用したセンサの第２の実施形態としてのジャイロセンサの概略構成を示す概略平面図であり、圧電材料としては水晶が使用されている。本実施形態で使用する水晶は電気機械結合係数が低いので、検出信号のレベルが低くなるが、以下の構成とすることで、検出感度を向上させることができるものである。図５において、Ｘ方向は水晶の電気軸、Ｙ方向は水晶の機械軸、方向は水晶の光軸（成長軸）を示している。特に、図５では、図１のようなブロック構成を省略し、圧電材料で形成されたセンサ本体だけを示している。図６（ａ）は、図５のジャイロセンサ３０に角速度ωが作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図５のＤ−Ｄ線断面図として矢印により示したもので、図６（ｂ）は、図６（ａ）の等価回路である。
これらの図において、第１の実施形態と共通の符号を付した箇所は、第１の実施形態と同じ構成であるから、重複する説明は省略する。
【００２８】
図５において、ジャイロセンサ３０は、センサ本体３１が、圧電材料等を使用したパッケージ２８内に収容されており、このパッケージ２８内は、第１の実施形態で説明したのとほぼ同様に、センサ本体３１を励振する励振回路等の駆動手段と、センサ本体３１からの振動を検出する回路等を備えている。
【００２９】
センサ本体３１は、第１の実施形態と同様の圧電材料で形成されており、図５において、ほぼ正方形の固定部３２がパッケージ２８に対して固定されている。固定部３２からは、それぞれ左右の方向に固定部３２と一体に形成された支持部３３，３３が延びている。
各支持部３３，３３の端部には、各支持部３３，３３の延びる方向と直交する方向に、各支持部３３，３３の端部を起点として、両方向に延出された励振用振動片３４，３４が設けられている。そして、各励振用振動片３４，３４には、それぞれ励振用電極２４，２４が設けられている。
【００３０】
さらに、図５において固定部３２の上下の辺のほぼ中央部には、上記各支持部３３，３３の延びる方向と直交する方向に、２つの検出用振動片３５，３５が形成されている。一方の検出用振動片３５は、図５において上方に延びており、他方の検出用振動片３５は、図５において下方に延びていて、検出用振動片３５，３５と、各支持部３３，３３の端部に設けられた各励振用振動片３４，３４は、互いに平行とされている。
【００３１】
図５において、ジャイロセンサ３０の励振用振動片３４，３４は、駆動手段としての図示しない励振回路から、駆動用電圧が印加されることにより、矢印Ｅ，Ｅに示すように、その先端部どうしが接近したり離間したりするようにして振動する。この際に、図５に示すように、紙面の平面内で固定部３２の中心Ｏの回りに、回転角速度ωが働くと、コリオリの力Ｆｃは、図５のＦ，Ｆの方向に働く。この振動は、支持部３３，３３と固定部３２を介して検出用振動片３５，３５に伝えられる。このため、上述の（１）式にしたがって、検出用振動片３５，３５は、図５の矢印Ｈ，Ｈに示す方向に振動する。
【００３２】
これを図６（ａ）について見ると、検出用振動片３５の上記Ｈ方向の振動によって、検出用振動片３５の検出用電極２５と分割された電極２６ａの間、及び検出用電極２５と分割された他の電極２６ｂの間には、矢印で示すような電界が生じる。この検出用振動片３５の振動に基づく電界は、図６（ｂ）の等価回路で示す原理に基づいて、信号として取り出され、かくして回転角速度ωの検出を行うことができる。
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ジャイロセンサ３０の検出部である検出用振動片３５，３５が回転角速度ωに応じて振動すると、複数対とされた検出用電極２５と２６ａと、検出用電極２５と２６ｂが直列に接続された構成に基づいて、高い電圧の検出信号を生成することができるので、検出感度を向上させることができる。このため、全体を小型に構成しても十分な検出感度を得ることができる。
特に、本実施形態のように、使用している圧電材料が水晶である場合には、水晶は、電気機械結合係数が低いので、特に、電極を分割して、直列に接続することで、検出信号のレベルを高めて、高い検出感度を得ることができる。したがって、電極が、さらに多数に分割されることで、より検出信号のレベルを高めることができる。
そして、第１及び第２の実施形態に示されたように、ジャイロセンサを構成する場合に、圧電材料によるセンサ本体の形態がどのような形態であっても、検出用の電極を、振動方向に沿って複数に分割し、直列に接続することにより、高い電圧の検出信号を生成することができるので、検出感度を向上させることができる。
【００３３】
図７は、本発明による圧電材料を利用したセンサの第３の実施形態としての加速度センサの要部を示す正面図である。
図８（ａ）は、図７の加速度センサ４０に加速度が作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図７のＧ−Ｇ線断面図として矢印により示したもので、図８（ｂ）は、図８（ａ）の等価回路である。
これらの図において、第１及び第２の実施形態と共通の符号を付した箇所は、第１の実施形態と同じ構成であるから、重複する説明は省略する。
【００３４】
図７において、加速度センサ４０は、圧電材料により形成された四角柱状の検出体４１を備えており、図示しないパッケージやケース内で、加速度の働く方向Ｉが、検出体４１の延びる方向と直交する方向となるように支持されている。
検出体４１の図において左右の側面には、検出用電極２５，２５が形成されている。また、検出体４１の図において手前の面と、紙面の背面側に位置する面（図示せず）には、それぞれもうひとつの検出用電極２６がそれぞれ設けられている。検出用電極２５と検出用電極２６は分離されており、検出用電極２５が一方の極（例えば、正極）となり、検出用電極２６が他方の極（例えば、負極）となる。また、一方の検出用電極２６は、加速度の方向Ｉと一致する振動方向に関して、複数、この場合２つに分割されている。これにより、検出用電極２６は、電極２６ａと電極２６ｂに分割されている。
【００３５】
図７において、加速度がＩ方向に働くと、加速度センサ４０は、点線で示すように振動する。つまり、加速度センサ４０を構成する検出体４１の右側と左側が交互に延びたり縮んだりする。
この検出体４１の振動により、図８（ａ）に示すように、検出体４１内で矢印で示すような電界が生じる。この検出体４１の振動に基づく電界は、図８（ｂ）に示すように、検出体４１の外面における各電極２６ａと２５、電極２６ｂと２５とがそれぞれ電位差を持って、直列に接続された回路として構成されるという原理に基づいて、信号として取り出される。このようにして、加速度の検出を行うことができる。
【００３６】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、加速度センサ４０が加速度に応じて振動すると、複数対とされた検出用電極２５と２６ａと、検出用電極２５と２６ｂが直列に接続された構成に基づいて、高い電圧の検出信号を生成することができるので、検出感度を向上させることができる。このため、全体を小型に構成しても十分な検出感度を得ることができる。
尚、この図７および図８の構成と同様の構成により、図７の矢印Ｉ方向に働く圧力を検出対象とした圧力センサを構成した場合においても、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
本発明は上述の実施形態に限定されない。センサに働くなんらかの力に対して、検出電極を直列に接続する構成のものであれば、ジャイロセンサ、加速度センサ、圧力センサ等のいかなる名称のセンサにも適用される。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、センサの検出感度を向上させることができ、小型に構成しても十分な検出感度を得ることができるジャイロセンサや加速度センサ、圧力センサ等のセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるジャイロセンサの構成を示すブロック図。
【図２】図１のジャイロセンサのセンサ本体部分の概略斜視図。
【図３】図１のジャイロセンサの検出用振動片の部分的構成を示す図であり、（ａ）は電極配置を示す概略斜視図、（ｂ）は電極を省略した検出体の概略斜視図。
【図４】図１のジャイロセンサ１０に角速度が作用した場合の説明図であり、（ａ）は図１のジャイロセンサ１０に角速度が作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図３（ａ）のＣ−Ｃ線断面図として矢印により示した図、（ｂ）は（ａ）の等価回路図。
【図５】本発明の第２の実施形態によるジャイロセンサの構成を示す概略平面図。
【図６】図５のジャイロセンサ３０に角速度が作用した場合の説明図であり、（ａ）は図５のジャイロセンサ３０に角速度が作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図５のＤ−Ｄ線断面図として矢印により示した図、（ｂ）は（ａ）の等価回路図。
【図７】本発明の第３の実施形態による加速度センサの要部を示す正面図。
【図８】図７の加速度センサに加速度が作用した場合の説明図であり、（ａ）は図７の加速度センサに加速度が作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図７のＧ−Ｇ線断面図として矢印により示した図、（ｂ）は（ａ）の等価回路図。
【図９】従来の圧電材料を利用したセンサの概略斜視図。
【図１０】図９のＳ−Ｓ線断面図。
【図１１】図９のセンサに矢印の方向に、振動Ｔが加えられた場合の説明図であり、（ａ）は図９のセンサの電極配置を示す概略斜視図、（ｂ）は電極を省略した検出体の概略斜視図。
【図１２】センサに対して矢印の方向に、振動Ｔが加えられた場合の説明図であり、（ａ）は図９のセンサに振動Ｔが作用した場合に、各電極間に生じる電界の様子を、図１１のＵ−Ｕ線断面図として矢印により示した図、（ｂ）は（ａ）の等価回路図。
【符号の説明】
１０，３０・・・ジャイロセンサ、２０，３１・・・センサ本体、２１・・・固定部、２２，２２・・・励振用振動片、２３，２３・・・検出用振動片、２５，２６・・・検出用電極、３２・・・固定部、３３，３３・・・支持部、３４，３４・・・励振用振動片、３５，３５・・・検出用振動片、４０・・・加速度センサ（圧力センサ）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to improvements in sensors such as a gyro sensor, an acceleration sensor, and a pressure sensor for performing various measurements such as angular velocity and acceleration by detecting vibration, displacement, and the like of a piezoelectric material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various sensors that detect acceleration, angular velocity, and the like by using vibration, displacement, and the like of a piezoelectric material have been widely used.
FIG. 9 shows a simple configuration example of a sensor using such a piezoelectric material. In the figure, a sensor 1 includes a quadrangular prism-shaped detection body 4 formed of a piezoelectric material. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line S--S of FIG. 9, in which electrodes 2 and 2 and electrodes 3 and 3 are formed on each outer surface of the detection body 4, respectively. The electrodes 2 and 2 are connected to the electrodes 3 and 3 so as to take out the potential difference therebetween.
[0003]
FIG. 11 shows a case in which a vibration T is applied to such a sensor 1 in the direction of an arrow, for example, and the portion of the detection body 4 of the sensor 1 in FIG. This is shown in b).
In the figure, when the vibration T acts in the direction of the arrow, the detection body 4 of the sensor 1 is displaced (deformed) as shown in FIG. That is, the right side 4a of the detection body 4 extends or vibrates or displaces (deforms) so that the left side 4b contracts.
[0004]
Due to the vibration or displacement (deformation) of the detector 4, the electrodes 2, 2, 3, 3 on the outer surface of the detector 4 as shown in FIG. An electric field as shown by an arrow is generated between them. The electric field based on the vibration or displacement (deformation) of the detection body 4 is configured as a parallel circuit of the electrodes 2 and 3 on the outer surface of the detection body 4, each having a potential difference as shown in FIG. On the basis of the principle described above, the vibration T can be detected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the vibration T detected by the sensor 1 is small, the generated potential difference is small, so that it becomes difficult to detect the potential difference. Further, when the size of the apparatus is reduced, the size of the detection body 4 as the sensor body also becomes smaller and the potential difference becomes smaller, so that the detection becomes more difficult.
[0006]
However, in the conventional sensor 1, since a plurality of pairs of electrodes 2, 2, 3, and 3 are connected in parallel as shown in an equivalent circuit of FIG. Does not grow. For this reason, when the vibration T to be detected is small or the sensor is small, detection becomes difficult.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and can improve the detection sensitivity of a sensor, and can achieve a sufficient detection sensitivity even when configured in a small size, such as a gyro sensor or an acceleration sensor. It is an object to provide a sensor such as a pressure sensor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the above object is made of a piezoelectric material, and vibration, displacement or deformation of the piezoelectric material based on an externally applied force (hereinafter, these are all referred to as “vibration”). A sensor for detecting a piezoelectric material, wherein at least a detecting portion of the piezoelectric material has a plurality of pairs of electrodes formed therein, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series. You.
According to the configuration of the first aspect, a plurality of pairs of electrodes are formed on the piezoelectric material constituting the detection unit of the sensor. Moreover, the plural pairs of electrodes are connected in series.
Accordingly, when the piezoelectric material constituting the detection unit vibrates according to the pressure acting as a detection target or a force acting in a predetermined direction such as an angular velocity, the plurality of pairs of the plurality of electrodes provided in this portion, Since a high-level detection signal can be generated according to the number of pairs of electrodes, detection sensitivity can be improved.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the detection unit includes a detection arm formed so as to extend in one direction, and a plurality of electrodes provided on the detection arm are provided in parallel with the direction of the arm. By being divided into pairs, a plurality of pairs of electrodes are formed, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series.
According to the configuration of the second aspect, a detection arm formed of a piezoelectric material is provided for vibration detection. The detection arm is easily deformed and easily generates an electric charge when it is subjected to acceleration, so if this detection arm is divided in parallel with the arm and connected in series, the detection voltage is increased by the divided amount. can do.
[0010]
According to a third aspect of the invention, in any one of the first and second aspects, the piezoelectric material is a single crystal material.
According to the configuration of claim 3, when the piezoelectric material is a single-crystal material, the single-crystal material generally has higher stability but a lower electrical coupling coefficient than the polycrystalline material. By connecting them in series, there is an advantage that the level of the detection signal can be increased and high detection sensitivity can be obtained.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the piezoelectric material is quartz.
According to the configuration of the fourth aspect, since the crystal has a low electromechanical coupling coefficient, in particular, it is possible to increase the level of the detection signal and obtain high detection sensitivity by dividing the electrodes and connecting them in series. it can.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a gyro sensor including a sensor body formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on an externally applied force. Means for exciting, and means for processing a detection signal from the sensor main body, at least a detecting portion of the sensor main body is formed with a plurality of pairs of electrodes, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series. This is achieved by the gyro sensor configured as described above.
According to the configuration of the fifth aspect, a plurality of pairs of electrodes are formed on the piezoelectric material constituting the detection unit of the sensor main body. Moreover, since the plurality of pairs of electrodes are connected in series, the detection voltage can be increased in accordance with the number of paired electrodes, so that the detection sensitivity of the gyro sensor can be improved.
[0013]
Further, according to the invention of claim 6, the above-mentioned object is a sensor formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on externally applied acceleration, wherein at least a detecting portion of the piezoelectric material is provided. Is achieved by an acceleration sensor in which a plurality of pairs of electrodes are formed, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series.
According to the configuration of the sixth aspect, a plurality of pairs of electrodes are formed on the piezoelectric material constituting the detection unit of the sensor. Moreover, the plural pairs of electrodes are connected in series.
Thus, the detection voltage can be increased in accordance with the number of paired electrodes, so that the detection sensitivity of the acceleration sensor can be improved.
[0014]
Further, according to the invention of claim 7, the above-mentioned object is a sensor formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on externally applied vibration, wherein at least a detecting portion of the piezoelectric material is provided. This is achieved by a pressure sensor in which a plurality of pairs of electrodes are formed, and the plurality of pairs of electrodes are connected in series.
According to the configuration of the seventh aspect, a plurality of pairs of electrodes are formed on the piezoelectric material constituting the detection unit of the sensor. Moreover, the plural pairs of electrodes are connected in series.
Thus, the detection voltage can be increased in accordance with the number of paired electrodes, so that the detection sensitivity of the pressure sensor can be improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gyro sensor as a first embodiment of a sensor using a piezoelectric material according to the present embodiment.
In the figure, the gyro sensor 10 includes a sensor main body 20, a circuit for exciting and driving the sensor main body 20, and a circuit for detecting a signal from the sensor main body 20.
The sensor main body 20 is formed of, for example, a piezoelectric material and fixed in a package or a case (not shown) so as not to hinder the vibration.
The sensor main body 20 is substantially H-shaped by forming a pair of excitation vibrating reeds 22, 22 serving as an excitation unit and a pair of detection vibrating reeds 23, 23 serving as a detection unit integrally with a fixed unit 21. Shape. The fixing portion 21 is fixed to the above-described package or the like by an adhesive or the like.
[0016]
The gyro sensor 10 is configured to apply a driving voltage to the excitation vibrating reeds 22, 22 by an excitation circuit 11 serving as excitation means, so as to cause a so-called tuning fork vibration along the direction of the arrow X. At this time, when the rotational angular velocity ω acts around the Y axis, the excitation vibrating reeds 22 and 22 generate the Coriolis force Fc acting in the direction of the vibration in the X-axis direction and the direction of the vector product of the rotational angular velocity ω. Then, according to the following equation, the vibrator is configured to vibrate along the Z axis (alternately in the plus Z direction and the minus Z direction) (walk vibration). This vibration is transmitted to the detecting vibrating pieces 23 in the Y direction.
Fc = 2 mV · ω (m is the mass of the vibrating portion of the driving vibrating reeds 22, 22, V is the speed of the driving vibrating reeds 22, 22) (1)
A detection signal due to the vibration of the detecting vibrating reeds 23, 23 is output through the processing means. As means for processing the detection signal, for example, a detection balance adjustment circuit 14, an amplification circuit 15 to which the processing signal of the detection balance adjustment circuit 14 is input, a synchronous detection circuit 16 to which the amplified signal is input, An integration circuit 17 to which a signal synchronized by the detection circuit 16 is input, and an amplification output circuit 18 to which a processing signal of the integration circuit 17 is input.
[0018]
That is, the detection signals due to the vibrations of the detecting vibrating reeds 23, 23 are balanced by the detection balance adjusting circuit 14. The signal after the balance adjustment is amplified by the amplifier circuit 15 and input to the synchronous detection circuit 16. The synchronous detection circuit 16 is connected to the excitation circuit 11, and performs synchronous detection by inverting and rectifying the negative portion of the AC voltage based on the output signal from the excitation circuit 11, and performs synchronous detection on the integration circuit 17. Is entered. In the integration circuit 17, the electric signal converted into a positive voltage is used as a rectified voltage electric signal, and this electric signal is output at a predetermined signal level by the amplification output circuit 18.
In particular, in the gyro sensor 10, the detection signal level of the detecting vibrating reeds 23, 23 is increased by the configuration described later, so that highly sensitive rotation angle detection can be performed.
[0019]
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the sensor main body 20.
In the figure, the sensor body 20 is formed of a piezoelectric material, and is preferably a single-crystal piezoelectric material, for example, lithium tantalate. In this case, as the piezoelectric material other than lithium tantalate, for example, a piezoelectric material such as quartz or lithium niobate can be used. When the gyro sensor according to the present embodiment is downsized, the level of the detection signal is low. However, the following configuration can improve the detection sensitivity.
[0020]
In FIG. 2, the X direction indicates the X axis of lithium tantalate, and the Y and Z directions indicate directions obtained by rotating the Y and Z directions of lithium tantalate by 40 degrees around the X axis.
In the figure, a sensor body 20 has a fixed portion 21 extending in one direction (in the direction obliquely right in the figure), and a pair of excitation vibrating reeds 22 extending in parallel from the fixed portion 21 to the left as viewed in FIG. 22, and a pair of detection vibrating pieces 23, 23 extending in parallel to the right in FIG.
[0021]
Excitation electrodes 24, 24 for applying a drive voltage are formed on the surfaces of the excitation vibrating reeds 22, 22, respectively. The excitation electrodes 24, 24 have various forms, but need not have a specific form as long as they generate so-called tuning fork vibration in the excitation vibrating reeds 22, 22.
Detection electrodes 25 and 26 are formed on the detection vibrating reeds 23 and 23, which are detection units, respectively.
Since the detecting electrodes 25 and 26 formed on the respective detecting vibrating pieces 23 and 23 have the same configuration, only the detecting electrodes 25 and 26 of the one detecting vibrating piece 23 on the near side will be described.
[0022]
In the figure, one detection electrode 25 is formed on each side surface of the detection vibration piece 23. On the other hand, the detection electrode 26 is separated from the detection electrode 25, and is formed on the upper surface and the lower surface of the detection vibration piece 23, respectively. The detection electrode 25 and the detection electrode 26 are separated, and the detection electrode 25 becomes one pole (for example, a positive electrode), and the detection electrode 26 becomes the other pole (for example, a negative electrode). Then, on the upper and lower surfaces of each of the detecting vibrating pieces 23, each is divided into a plurality of, in this case, two in the direction perpendicular to the vibration (the X direction in the figure) to form divided electrodes 26a and 26b. ing.
[0023]
FIG. 3 is an enlarged view of one detection vibrating piece 23 of such a gyro sensor main body 20. FIG. 3A shows a state in which electrodes are formed, and FIG. The upper surface of the vibrating reed 23 is positioned at the front to show how the electrodes are divided, and FIG. 3B shows only the piezoelectric material that is the detection body of the detecting vibrating reed 23.
FIG. 4A shows an electric field generated between the electrodes when an angular velocity acts on the gyro sensor main body 20 shown in FIG. 1 by arrows as a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 3A. FIG. 4 (b) is an equivalent circuit of FIG. 4 (a).
[0024]
The operation of the gyro sensor main body 20 will be described with reference to these.
The excitation vibrating reeds 22, 22 of the gyro sensor main body 20, when a driving voltage is applied from the excitation circuit 11 as the driving means described with reference to FIG. 1, as shown by an arrow A in FIG. The tuning fork vibrates along the X direction as the parts approach and separate from each other. At this time, when the rotational angular velocity ω acts around the Y axis, the driving vibrating reeds 22 vibrate in the Z direction in FIG. 2 according to the above-described equation (1) by receiving the Coriolis force Fc. . This vibration is transmitted in the Y direction via the fixed part 21, and the detecting vibrating reeds 23, 23 also vibrate in the direction indicated by the arrow B.
[0025]
Referring to FIG. 3A, the detection electrode 25 of the detection vibration piece 23 and the divided electrode 26a are divided by the vibration of the detection vibration piece 23 in the direction B as shown in FIG. Between the detection electrode 25 and the other divided electrode 26b, an electric field as indicated by an arrow is generated. As shown in FIG. 4 (b), the electric field based on the vibration of the detecting vibrating reed 23 has a potential difference between the electrodes 26a and 25 and the electrodes 26b and 25 on the outer surface of the detecting vibrating reed 23. Is extracted as a signal based on the principle that it is configured as a circuit connected to. In this manner, the rotation angular velocity ω can be detected.
[0026]
Therefore, according to the present embodiment, when the detection vibrating piece 23, which is the detection unit of the gyro sensor main body 20, vibrates according to the rotational angular velocity ω, the detection electrodes 25 and 26a which are a plurality of pairs and the detection electrodes Since a high-voltage detection signal can be generated based on the configuration in which 25 and 26b are connected in series, the detection sensitivity can be improved. For this reason, sufficient detection sensitivity can be obtained even if the whole is made compact.
[0027]
FIG. 5 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a gyro sensor as a second embodiment of a sensor using a piezoelectric material according to the present invention, wherein quartz is used as the piezoelectric material. Although the crystal used in the present embodiment has a low electromechanical coupling coefficient, the detection signal level is low. However, the following configuration can improve the detection sensitivity. In FIG. 5, the X direction indicates the electric axis of the crystal, the Y direction indicates the mechanical axis of the crystal, and the direction indicates the optical axis (growth axis) of the crystal. In particular, FIG. 5 omits the block configuration as in FIG. 1 and shows only a sensor main body formed of a piezoelectric material. FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 5 showing the state of the electric field generated between the electrodes when the angular velocity ω acts on the gyro sensor 30 in FIG. 6 (b) is an equivalent circuit of FIG. 6 (a).
In these drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have the same configuration as those in the first embodiment, and thus redundant description will be omitted.
[0028]
In FIG. 5, a gyro sensor 30 has a sensor main body 31 housed in a package 28 using a piezoelectric material or the like, and the inside of the package 28 is substantially the same as that described in the first embodiment. A driving unit such as an excitation circuit for exciting the main body 31 and a circuit for detecting vibration from the sensor main body 31 are provided.
[0029]
The sensor main body 31 is formed of the same piezoelectric material as in the first embodiment, and a substantially square fixing portion 32 is fixed to the package 28 in FIG. From the fixing portion 32, support portions 33, 33 integrally formed with the fixing portion 32 extend in the left and right directions, respectively.
Exciting vibrating reeds extending in both directions starting from the ends of the support portions 33, 33 in the direction orthogonal to the direction in which the support portions 33, 33 extend are provided at the ends of the support portions 33, 33. 34, 34 are provided. The excitation vibrating reeds 34, 34 are provided with excitation electrodes 24, 24, respectively.
[0030]
Further, in FIG. 5, two detection vibrating reeds 35, 35 are formed substantially in the center of the upper and lower sides of the fixed portion 32 in a direction orthogonal to the direction in which the support portions 33, 33 extend. One detecting vibrating reed 35 extends upward in FIG. 5, and the other detecting vibrating reed 35 extends downward in FIG. 5, and the detecting vibrating reeds 35, 35 and each support 33, The excitation vibrating reeds 34, 34 provided at the end of 33 are parallel to each other.
[0031]
In FIG. 5, the excitation vibrating reeds 34, 34 of the gyro sensor 30 are connected to each other at their tips as indicated by arrows E, E by applying a driving voltage from an excitation circuit (not shown) as a driving means. Vibrate as they approach or move away. At this time, as shown in FIG. 5, when the rotational angular velocity ω acts around the center O of the fixed portion 32 in the plane of the paper, the Coriolis force Fc acts in the directions of F and F in FIG. This vibration is transmitted to the detecting vibrating reeds 35, 35 via the support parts 33, 33 and the fixed part 32. Therefore, the detecting vibrating reeds 35, 35 vibrate in directions indicated by arrows H, H in FIG.
[0032]
6A, the vibration of the detecting vibrating piece 35 in the H direction causes the detecting vibrating piece 35 to divide between the detecting electrode 25 and the divided electrode 26a, and to separate from the detecting electrode 25. An electric field as shown by an arrow is generated between the other electrodes 26b. The electric field based on the vibration of the detecting vibrating piece 35 is extracted as a signal based on the principle shown by the equivalent circuit of FIG. 6B, and thus the rotation angular velocity ω can be detected.
Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, when the detecting vibrating reeds 35, 35, which are the detecting units of the gyro sensor 30, vibrate according to the rotational angular velocity ω, a plurality of pairs of detecting vibrating pieces are detected. Since a high-voltage detection signal can be generated based on the configuration in which the electrodes 25 and 26a and the detection electrodes 25 and 26b are connected in series, the detection sensitivity can be improved. For this reason, sufficient detection sensitivity can be obtained even if the whole is made compact.
In particular, when the piezoelectric material used is quartz as in the present embodiment, the quartz has a low electromechanical coupling coefficient. By increasing the signal level, high detection sensitivity can be obtained. Therefore, the level of the detection signal can be further increased by dividing the electrode into a larger number.
Then, as shown in the first and second embodiments, when configuring the gyro sensor, regardless of the form of the sensor body made of a piezoelectric material, the detection electrode is moved in the vibration direction. , A high-voltage detection signal can be generated, and the detection sensitivity can be improved.
[0033]
FIG. 7 is a front view showing a main part of an acceleration sensor as a third embodiment of the sensor using the piezoelectric material according to the present invention.
FIG. 8A shows the state of the electric field generated between the electrodes when an acceleration acts on the acceleration sensor 40 of FIG. 7 as an arrow in a cross-sectional view taken along line GG of FIG. FIG. 8B is an equivalent circuit of FIG.
In these drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments have the same configuration as those in the first embodiment, and thus redundant description will be omitted.
[0034]
7, the acceleration sensor 40 includes a quadrangular prism-shaped detection body 41 formed of a piezoelectric material. In a package or a case (not shown), the direction I in which acceleration acts is orthogonal to the direction in which the detection body 41 extends. It is supported to be in the direction.
Detection electrodes 25 are formed on the left and right side surfaces of the detection body 41 in the drawing. Further, in the drawing of the detection body 41, another detection electrode 26 is provided on each of a front surface and a surface (not shown) located on the back side of the paper surface. The detection electrode 25 and the detection electrode 26 are separated, and the detection electrode 25 becomes one pole (for example, a positive electrode), and the detection electrode 26 becomes the other pole (for example, a negative electrode). The one detection electrode 26 is divided into a plurality of, in this case, two, vibration directions that coincide with the acceleration direction I. Thereby, the detection electrode 26 is divided into the electrode 26a and the electrode 26b.
[0035]
In FIG. 7, when the acceleration acts in the I direction, the acceleration sensor 40 vibrates as shown by a dotted line. That is, the right and left sides of the detection body 41 constituting the acceleration sensor 40 extend and contract alternately.
Due to the vibration of the detection body 41, an electric field as shown by an arrow is generated in the detection body 41 as shown in FIG. As shown in FIG. 8B, the electric field based on the vibration of the detector 41 is such that the electrodes 26a and 25 and the electrodes 26b and 25 on the outer surface of the detector 41 are connected in series with a potential difference, respectively. It is extracted as a signal based on the principle of being configured as a circuit. Thus, the acceleration can be detected.
[0036]
Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment, when the acceleration sensor 40 vibrates according to the acceleration, a plurality of pairs of the detection electrodes 25 and 26a and the detection electrodes 25 and 26b are connected in series. Since a high-voltage detection signal can be generated based on the configuration connected to, the detection sensitivity can be improved. For this reason, sufficient detection sensitivity can be obtained even if the whole is made compact.
It should be noted that the same operation and effect as in the third embodiment can be obtained even when a pressure sensor that detects the pressure acting in the direction of arrow I in FIG. Obtainable.
[0037]
The invention is not limited to the embodiments described above. The present invention can be applied to any type of sensor such as a gyro sensor, an acceleration sensor, and a pressure sensor as long as the detection electrodes are connected in series for any force acting on the sensor.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a sensor such as a gyro sensor, an acceleration sensor, and a pressure sensor, which can improve the detection sensitivity of a sensor and can obtain sufficient detection sensitivity even when configured small, can be used. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gyro sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a sensor main body of the gyro sensor of FIG. 1;
3A and 3B are diagrams showing a partial configuration of a detecting vibrating reed of the gyro sensor of FIG. 1, wherein FIG. 3A is a schematic perspective view showing an electrode arrangement, and FIG. .
4A and 4B are explanatory diagrams when an angular velocity acts on the gyro sensor 10 in FIG. 1; FIG. 4A shows a state of an electric field generated between the electrodes when the angular velocity acts on the gyro sensor 10 in FIG. 1; FIG. 3A is a diagram indicated by an arrow as a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 3B, and FIG. 3B is an equivalent circuit diagram of FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration of a gyro sensor according to a second embodiment of the present invention.
6A and 6B are explanatory diagrams when an angular velocity acts on the gyro sensor 30 in FIG. 5; FIG. 6A illustrates a state of an electric field generated between the electrodes when the angular velocity acts on the gyro sensor 30 in FIG. 5; The figure shown by the arrow as a DD sectional view taken on the line of FIG. 5, (b) is an equivalent circuit diagram of (a).
FIG. 7 is a front view showing a main part of an acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.
8A and 8B are explanatory diagrams when acceleration acts on the acceleration sensor shown in FIG. 7. FIG. 8A shows the state of an electric field generated between the electrodes when acceleration acts on the acceleration sensor shown in FIG. (B) is an equivalent circuit diagram of (a).
FIG. 9 is a schematic perspective view of a sensor using a conventional piezoelectric material.
FIG. 10 is a sectional view taken along the line SS in FIG. 9;
11A and 11B are explanatory views of a case where a vibration T is applied to the sensor of FIG. 9 in the direction of an arrow, where FIG. 11A is a schematic perspective view showing the electrode arrangement of the sensor of FIG. 9 and FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view of the omitted detection body.
12A and 12B are explanatory diagrams when a vibration T is applied to a sensor in a direction of an arrow. FIG. 12A is a diagram illustrating an electric field generated between electrodes when the vibration T acts on the sensor of FIG. FIG. 12B is a diagram showing the state by arrows as a cross-sectional view taken along the line UU of FIG. 11, and FIG. 12B is an equivalent circuit diagram of FIG.
[Explanation of symbols]
10, 30, a gyro sensor, 20, 31, a sensor main body, 21 a fixed portion, 22, 22, a vibration piece for excitation, 23, 23, a vibration piece for detection, 25, 26 ... Detection electrode, 32 ... Fixed part, 33,33 ... Support part, 34,34 ... Exciting vibration piece, 35,35 ... Detection vibration piece, 40 ... Acceleration Sensor (pressure sensor).

Claims (7)

圧電材料で形成され、外部から作用する力に基づいて、前記圧電材料の振動を検出するセンサであって、
前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、
これら複数対の電極が直列に接続されている
ことを特徴とする、圧電材料を利用したセンサ。A sensor that is formed of a piezoelectric material and detects vibration of the piezoelectric material based on an externally applied force,
At least a detecting portion of the piezoelectric material has a plurality of pairs of electrodes formed thereon,
A sensor using a piezoelectric material, wherein the plurality of pairs of electrodes are connected in series. 前記検出部として、一方向に延びるように形成した検出腕を備えて、この検出腕に設けた電極が、腕の方向と平行に、複数対に分割されることで複数対の電極とされており、これら複数対の電極を直列に接続したことを特徴とする、請求項１に記載の圧電材料を利用したセンサ。The detection unit includes a detection arm formed so as to extend in one direction, and an electrode provided on the detection arm is divided into a plurality of pairs in parallel with the direction of the arm to form a plurality of pairs of electrodes. 2. The sensor according to claim 1, wherein the plurality of pairs of electrodes are connected in series. 前記圧電材料が単結晶材料であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の圧電材料を利用したセンサ。The sensor using the piezoelectric material according to claim 1, wherein the piezoelectric material is a single crystal material. 前記圧電材料が水晶であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電材料を利用したセンサ。The sensor using a piezoelectric material according to claim 1, wherein the piezoelectric material is quartz. 圧電材料で形成され、外部から作用する力に基づいて、前記圧電材料の振動を検出するセンサ本体を備えるジャイロセンサであって、
センサ本体を励振する手段と、
前記センサ本体からの検出信号を処理する手段と
を有し、
前記センサ本体の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、
これら複数対の電極が直列に接続されている構成とした
ことを特徴とする、ジャイロセンサ。A gyro sensor comprising a sensor body formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on an externally applied force,
Means for exciting the sensor body;
Means for processing a detection signal from the sensor body,
A plurality of pairs of electrodes are formed on at least the detection unit of the sensor body,
A gyro sensor, wherein the plurality of pairs of electrodes are connected in series. 圧電材料で形成され、外部から与えられる加速に基づいて前記圧電材料の振動を検出するセンサであって、
前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、
これら複数対の電極が直列に接続されている
ことを特徴とする、加速度センサ。A sensor formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on externally applied acceleration,
At least a detecting portion of the piezoelectric material has a plurality of pairs of electrodes formed thereon,
An acceleration sensor, wherein the plurality of pairs of electrodes are connected in series. 圧電材料で形成され、外部から与えられる振動に基づいて前記圧電材料の振動を検出するセンサであって、
前記圧電材料の少なくとも検出部に、複数対の電極が形成されており、
これら複数対の電極が直列に接続されている
ことを特徴とする、圧力センサ。A sensor formed of a piezoelectric material and detecting vibration of the piezoelectric material based on externally applied vibration,
At least a detecting portion of the piezoelectric material has a plurality of pairs of electrodes formed thereon,
A pressure sensor comprising a plurality of pairs of electrodes connected in series.

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