JPH036461A - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

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Publication number
JPH036461A
JPH036461A JP14050789A JP14050789A JPH036461A JP H036461 A JPH036461 A JP H036461A JP 14050789 A JP14050789 A JP 14050789A JP 14050789 A JP14050789 A JP 14050789A JP H036461 A JPH036461 A JP H036461A
Authority
JP
Japan
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circuit
piezoelectric
conductive layer
linear expansion
vibrator
Prior art date
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Pending
Application number
JP14050789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonobu Tomita
冨田 知伸
Fumio Ota
文夫 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH036461A publication Critical patent/JPH036461A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent external inductive trouble and to make temp. dependence constant by bonding a piezoelectric vibrator wherein electrodes are provided to both surfaces of a piezoelectric body to one surface of a printed circuit board low in the coefficient of linear expansion and forming a signal processing electronic circuit to the other surface thereof. CONSTITUTION:A piezoelectric vibrator 6 wherein electrodes are provided to both surfaces of a piezoelectric body is bonded to one surface of a printed circuit board 7 low in the coefficient of linear expansion. The whole is covered with three layers of an internal conductive layer 10, a heat insulating layer 9 and an external conductive layer 10. By this constitution, the drift of output due to pyroelectric properties is reduced and output stable to a temp. change is obtained. The vibrator 6 is held to the board 7 having the coefficient of linear expansion lower than that of the piezoelectric body to make the temp. dependence of sensor sensitivity constant and, by the use of a soft adhesive in the fixing of the board 7 to three layers, the strain between them due to the difference in the coefficient of linear expansion is absorbed. Further, the whole of the vibrator 6 and the board 7 is covered with the conductive layer 10 connected to the signal ground of a signal processing electronic circuit to be protected from electromagnetic noise and high frequency effect is removed by connecting the conductor layer 11 to feedthrough capacitors 25 - 27.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電振動子を用いて加速度を検出する加速度セ
ンサに係り、特に、温度変化や電圧変動、電磁ノイズな
どの影響を受けに<<、車両搭載用として優れた低周波
用の加速度センサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an acceleration sensor that detects acceleration using a piezoelectric vibrator, and is particularly sensitive to the effects of temperature changes, voltage fluctuations, electromagnetic noise, etc. , relates to a low-frequency acceleration sensor that is excellent for use in vehicles.

(先行技術〕 加速度は変位の2重微分で得られるので、低周波になる
ほど大きな変位でも実際の加速度は小さくなってくる。
(Prior Art) Since acceleration is obtained by double differentiation of displacement, the lower the frequency, the smaller the actual acceleration even for a large displacement.

例えば160 Hz  、 10μmの変位で加速度は
I G 、 0.16H2では10mの変位量でIGと
なる。低周波の振動測定を行う場合、実際の変位はせい
ぜい1m以下であり、例えば1.6 Hzでは、0.1
 Gで、l cmの変位となる。
For example, at 160 Hz and a displacement of 10 μm, the acceleration is IG, and at 0.16H2, the acceleration is IG with a displacement of 10 m. When making low-frequency vibration measurements, the actual displacement is at most 1 m or less; for example, at 1.6 Hz, the displacement is 0.1 m or less.
G, resulting in a displacement of l cm.

従って、0,1〜10Hzの振動を測定するためには0
.1〜0.OIGの小さな加速度を測定できるものでな
ければならない。
Therefore, in order to measure vibrations from 0.1 to 10Hz, 0.
.. 1~0. It must be able to measure small OIG accelerations.

本発明者等は低周波用の加速度センサを実願昭63−1
03602号として既に提案した。この加速度センサは
、圧電振動子を導電性樹脂、断熱体及び熱伝導体により
順次被覆し、これを絶縁性基台に取付けると共に、導電
性樹脂と導電性の熱伝導体との間に、外部誘導障害防止
用コンデンサを接続してなるもので、このように構成す
ることにより、圧電振動子を導電性樹脂により電磁シー
ルドしているので、電気的ノイズに影響されず、また断
熱体と熱伝導体により外部からの加熱あるいは冷却によ
る温度変化を大幅に緩和できるばかりでなく、絶縁性基
台により圧電振動子を被測定物から電気的に絶縁してい
るので、静電誘導やアース間電位などの誘導障害を受け
にくいと共に、導電性樹脂と導電性の熱伝導体との間に
外部誘導障害防止用コンデンサを接続しているので、外
部高周波ノイズをバイパスさせることができるため、低
周波低加速度の計測もより一層高精度に行うことができ
るという作用効果を奏する。
The inventors of the present invention applied for a low-frequency acceleration sensor in 1983-1.
It has already been proposed as No. 03602. In this acceleration sensor, a piezoelectric vibrator is sequentially coated with a conductive resin, a heat insulator, and a heat conductor, and this is mounted on an insulating base. It is made by connecting a capacitor to prevent inductive disturbances. By configuring it in this way, the piezoelectric vibrator is electromagnetically shielded by conductive resin, so it is not affected by electrical noise, and it also has excellent insulation and thermal conductivity. Not only can the body significantly reduce temperature changes caused by external heating or cooling, but the insulating base electrically isolates the piezoelectric vibrator from the object being measured, reducing electrostatic induction, ground potential, etc. In addition to being less susceptible to inductive interference, an external inductive interference prevention capacitor is connected between the conductive resin and the conductive heat conductor, allowing external high frequency noise to be bypassed, thereby reducing low frequency and low acceleration. This has the advantage of being able to measure with even higher precision.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら」−記先行例にあっては、外部高周波ノイ
ズをバイパスさせるため、導電性樹脂と導電性の熱伝導
体との間に外部誘導障害防止用コンデンサを接続する必
要があり、それだけ構造が煩雑になるという課題がある
ばかりでなく、圧電振動子の出力を別設した信号処理、
信号安定化電子回路にケーブルにより接続することにな
り、構造が小形、コンパクトにできず、圧電振動子と電
子回路間で外部誘導障害を受りるおそれがあり、また、
圧電体がこれよりも線膨張率の小さい材料によって保持
されていないので、センサ感度の温度依存性を一定にで
きないという課題もある。
However, in the previous example mentioned above, in order to bypass external high-frequency noise, it is necessary to connect an external induction failure prevention capacitor between the conductive resin and the conductive thermal conductor, which makes the structure complicated. Not only is there the issue of configuring the
Since it is connected to the signal stabilization electronic circuit by cable, the structure cannot be made small and compact, and there is a risk of external induction interference between the piezoelectric vibrator and the electronic circuit.
Since the piezoelectric body is not supported by a material with a coefficient of linear expansion smaller than this, there is also the problem that the temperature dependence of sensor sensitivity cannot be made constant.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明センサは上記の課題を解決するため、図示のよう
に圧電体1の両面に電極を設けて圧電振動子6を構成し
、この圧電振動子6を線膨張率の小さな回路基板7の一
面に接着し、この回路基板7の他面に信号処理電子回路
8を形成せしめ、全体を、内部導電層10.断熱層9及
び外部導電層11の3層で被覆してなる構成としたもの
である。
In order to solve the above-mentioned problems, the sensor of the present invention has electrodes provided on both sides of a piezoelectric body 1 to form a piezoelectric vibrator 6 as shown in the figure, and this piezoelectric vibrator 6 is attached to one side of a circuit board 7 having a small coefficient of linear expansion. A signal processing electronic circuit 8 is formed on the other side of the circuit board 7, and the entire circuit board 7 is bonded to an internal conductive layer 10. It has a structure in which it is coated with three layers: a heat insulating layer 9 and an external conductive layer 11.

本発明では電子回路8中に外部誘導障害防止用コンデン
サを組込むことによりそれだけ構造が簡便になり、該コ
ンデンサの設置に苦慮することがないばかりでなく、圧
電振動子6の出力を信号処理電子回路8に接続するに際
してケーブルを別設する必要もないので、構造が小形、
コンパクトにでき、圧電振動子6と電子回路8間で外部
誘導障害を受けるおそれがないし、また圧電体1がこれ
より線膨張率の小さい材料によって保持されているので
、センサ感度の温度依存性を一定にできることになる。
In the present invention, by incorporating an external induction interference prevention capacitor into the electronic circuit 8, the structure is simplified and there is no need to worry about installing the capacitor. There is no need to install a separate cable when connecting to 8, so the structure is compact and
It can be made compact, there is no risk of external induction interference occurring between the piezoelectric vibrator 6 and the electronic circuit 8, and since the piezoelectric body 1 is held by a material with a smaller linear expansion coefficient, the temperature dependence of the sensor sensitivity can be reduced. This will be possible to a certain extent.

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

以下図面に基いて本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below based on the drawings.

第1図は本発明センサの一実施例の構成を示す概略断面
図、第2図は本実施例の外観を示す斜視図、第3図は本
実施例における構成の説明用斜視図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of an embodiment of the sensor of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of this embodiment, and FIG. 3 is a perspective view for explaining the structure of this embodiment.

第3図ta+ 、 (bl 、第4図中、1は圧電体で
ある。
Fig. 3 ta+, (bl) In Fig. 4, 1 is a piezoelectric material.

圧電体1としては体積固有抵抗が20℃で10′2〜1
0′6Ωcmの範囲にある、厚さ10〜500μmの圧
電樹脂シートである。
The piezoelectric material 1 has a volume resistivity of 10'2 to 1 at 20°C.
It is a piezoelectric resin sheet with a thickness of 10 to 500 μm and in the range of 0'6 Ωcm.

例えば、高分子圧電体では、PVDF=ポリフッカビニ
リデン樹脂やP (VDCN/VCA)=ポリ (ビニ
リデンシアナイド/酢酸ビニル)共重合樹脂などであり
、高分子複合系では、PZT−チタン酸ジルコン酸鉛・
POM−ポリアセタール樹脂・NBR−アクリルニトリ
ル・ブタジェン共重合ゴム・カーボンからなる組成物の
圧電体である。ゴムは加硫することで耐久性を向上でき
る。
For example, in polymeric piezoelectric materials, PVDF=polyvinylidene resin and P (VDCN/VCA)=poly(vinylidene cyanide/vinyl acetate) copolymer resin, etc., and in polymer composite systems, PZT-zirconate titanate resin. lead·
It is a piezoelectric body made of a composition consisting of POM-polyacetal resin, NBR-acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, and carbon. The durability of rubber can be improved by vulcanizing it.

PCT−カルシウム置換型チタン酸鉛、u−POM−ウ
レタン変性ポリアセタール樹脂からなる組成物の圧電体
でもよい。
A piezoelectric body made of a composition consisting of PCT-calcium-substituted lead titanate and u-POM-urethane modified polyacetal resin may be used.

圧電体の両面には、蒸着、スパッタ、導電塗料の印刷等
の手段に依って電極が設けられて圧電振動子6が構成さ
れるが、例えば、圧電体1の一面に一対の正、負電極2
,3を設け、他面に中立電極4を設けた構造の圧電振動
子6 (第3図参照)にすると、焦電性を減じるのに効
果がある。この効果は、正、負電極2,3の面積を等し
くすると更に高められる。
The piezoelectric vibrator 6 is constructed by providing electrodes on both sides of the piezoelectric body by means such as vapor deposition, sputtering, or printing with conductive paint. 2
, 3 and a neutral electrode 4 on the other surface (see FIG. 3) is effective in reducing pyroelectricity. This effect is further enhanced when the areas of the positive and negative electrodes 2 and 3 are made equal.

また、圧電体1の一面の中心側に正電極2を。In addition, a positive electrode 2 is placed on the center side of one surface of the piezoelectric body 1.

外側に負電極3を配置すると、電気ノイズ低減に効果が
ある。
Placing the negative electrode 3 on the outside is effective in reducing electrical noise.

尚、内側正電極2と外側負電極3の間には、電気的絶縁
帯が設けられることは勿論である。
It goes without saying that an electrically insulating band is provided between the inner positive electrode 2 and the outer negative electrode 3.

この圧電振動子6ば線膨張率の小さい回路基板7の一面
に接着されており、この回路基板7の他面には信号処理
電子回路8が形成されている。
This piezoelectric vibrator 6 is bonded to one side of a circuit board 7 having a small coefficient of linear expansion, and a signal processing electronic circuit 8 is formed on the other side of this circuit board 7.

回路基板7としては、線膨張率が5xlO−5/’c以
下で高い剛性を有するガラスエポキシ樹脂、セラミック
(アルミナ、シリコンウェーハーなと)、金属等が用い
られる。
As the circuit board 7, glass epoxy resin, ceramic (alumina, silicon wafer, etc.), metal, etc., which has a coefficient of linear expansion of 5xlO-5/'c or less and high rigidity, is used.

圧電体1上の正、負電極2,3を電子回路8に接続する
ために、接続回路が形成される。接続回路は、ワイヤー
ボンデングによるリード線の接続、蒸着やスパッタ等に
よる薄膜形成、厚膜回路印刷、導電塗装等の方法で形成
される。
A connection circuit is formed to connect the positive and negative electrodes 2, 3 on the piezoelectric body 1 to the electronic circuit 8. The connection circuit is formed by connecting lead wires by wire bonding, forming a thin film by vapor deposition, sputtering, etc., thick film circuit printing, conductive coating, or the like.

回路形成に先だって、圧電体1の端面に露出している中
立電極4と電気的に短絡するのを避けるため、当該部分
は絶縁体12でコートされる。そして圧電振動子6の正
、負電極2.3は、それぞれ回路基板7の一面に形成さ
れた正、負電極用パターン15 、16に、正、負電極
用リードパターン1314で接続され、(第3図参照)
、更にこれらの正負電極用パターン15 、16はスル
ーポール17 、18で回路基板7の他面に形成された
信号処理電子回路8に接続されている。24は負電極用
パターン16と一体に形成された回路基準電位電極であ
る。
Prior to circuit formation, this portion is coated with an insulator 12 in order to avoid electrical short-circuiting with the neutral electrode 4 exposed on the end face of the piezoelectric body 1. The positive and negative electrodes 2.3 of the piezoelectric vibrator 6 are connected to positive and negative electrode patterns 15 and 16 formed on one surface of the circuit board 7, respectively, by positive and negative electrode lead patterns 1314. (See Figure 3)
Further, these positive and negative electrode patterns 15 and 16 are connected to a signal processing electronic circuit 8 formed on the other surface of the circuit board 7 through through poles 17 and 18. 24 is a circuit reference potential electrode formed integrally with the negative electrode pattern 16.

信号処理電子回路8は、例えば第1図示のように回路基
板7,7aに分けて形成してもよ<、19は当該電子回
路8を構成する部品である。
The signal processing electronic circuit 8 may be formed separately on circuit boards 7 and 7a, for example, as shown in the first diagram. Reference numeral 19 denotes a component constituting the electronic circuit 8.

信号処理電子回路8は例えば第4図示のようにインピー
ダンス変換部20.フィルタ部21.ミューティング部
22、増幅部23および電源回路30より構成されてい
る。
The signal processing electronic circuit 8 includes, for example, an impedance conversion section 20 .as shown in FIG. 4 . Filter section 21. It is composed of a muting section 22, an amplification section 23, and a power supply circuit 30.

インピーダンス変換部20の電界効果トランジスタQ1
に1〜100GΩのゲート抵抗Rを挿入することで、焦
電性による出力のドリフトが低減され、温度変化に対し
て安定した出力が得られる。
Field effect transistor Q1 of impedance conversion section 20
By inserting a gate resistor R of 1 to 100 GΩ in , output drift due to pyroelectricity is reduced, and stable output can be obtained against temperature changes.

フィルタ部21の定数は、最低測定周波数によって決定
されるバイパス・フィルタのカッ1−オフ周波数から算
出される。
The constant of the filter section 21 is calculated from the cut-off frequency of the bypass filter determined by the lowest measured frequency.

フィルタ部21の後段にはミューティング部22を接続
し、電源投入直後の出力立ち上がりを早くする。
A muting section 22 is connected after the filter section 21 to speed up the output rise immediately after power is turned on.

回路基板7の振動子6側には回路基準電位電極24を設
け、高インピーダンスの圧電体1を電磁ノイズから保護
する。
A circuit reference potential electrode 24 is provided on the vibrator 6 side of the circuit board 7 to protect the high impedance piezoelectric body 1 from electromagnetic noise.

センサ外との接続線(電源線、信号線など)には貫通コ
ンデンサ25 、26 、27を挿入し、外部高岡ノイ
ズが回路部に入らないように保護する。
Feedthrough capacitors 25, 26, and 27 are inserted into the connection lines to the outside of the sensor (power supply lines, signal lines, etc.) to protect the circuit from external Takaoka noise.

増幅部23には温度補償回路28が組み合わせられ、環
境温度の変化に対して安定な感度が得られると共に利得
調整回路29も設けられ、これにより出力信号■、の大
きさが調整される。
The amplifier section 23 is combined with a temperature compensation circuit 28 to obtain stable sensitivity to changes in environmental temperature, and is also provided with a gain adjustment circuit 29, which adjusts the magnitude of the output signal (2).

電源回路30は耐逆電圧用素子を挿入、異常な逆方向電
圧に対して回路を保護する。
A reverse voltage withstand element is inserted into the power supply circuit 30 to protect the circuit against abnormal reverse voltage.

また、瞬低・瞬断対策用回路を挿入し、異常な電圧の低
下や切断に対して回路の動作を保護する。
In addition, a voltage drop/interruption countermeasure circuit is inserted to protect circuit operation against abnormal voltage drops or disconnections.

32 、33はそれぞれケーブル及びコネクタである。32 and 33 are a cable and a connector, respectively.

以上の構成によると、圧電体1が、自身よりも線膨張率
の小さい材料の回路基板7によって保持されるので、モ
ンサ感度の温度依存性を一定にすることができる。
According to the above configuration, the piezoelectric body 1 is held by the circuit board 7 made of a material having a coefficient of linear expansion smaller than that of the piezoelectric body 1, so that the temperature dependence of the Monsa sensitivity can be made constant.

基板7上には、振動子6を固定しない側に部品19を実
装するなど、ハイブリッド化した電子回路8を形成する
ことができる。
A hybrid electronic circuit 8 can be formed on the substrate 7 by mounting components 19 on the side to which the vibrator 6 is not fixed.

回路基板7,7aは更にきょう体と固定される。The circuit boards 7, 7a are further fixed to the housing.

固定に際して、シリコン樹脂、ウレタン樹脂などの軟質
接着剤を用いると、両者の線膨張率差による歪を吸収で
きる利点がある。
When fixing, using a soft adhesive such as silicone resin or urethane resin has the advantage of being able to absorb distortion due to the difference in linear expansion coefficient between the two.

第5図は本発明における電子回路30の一例を示す接続
図で、6は圧電振動子、Vcは回路基準電位、R1はソ
ース抵抗、Vc(は電圧端、Rはゲート抵抗、Q、はイ
ンピーダンス変換用電界効果トランジスタ、T、は直流
電圧阻止用コンデンサCIと抵抗R2とよりなる第1時
定数回路、T2は直流電圧阻止用コンデンサC2と抵抗
R3とよりなる第2時定数回路で、これらの第1.第2
時定数回路T + 、 T 2はフィルタ部を構成する
。A I’ 、 A zは初段、後段アンプ、R3’ 
、R,+  、Rh  、R7は0 それぞれ利得調整回路29を構成する初段、後段アンプ
A +  、 A zのゲイン設定用抵抗で、温度補償
回路28は図示していない。Q2.Q、はそれぞれ抵抗
R2,R5に並列に抵抗した第1.第2スイツチング用
電界効果トランジスタ、Dl、D2はダイオード、Mc
はミューティング回路22である。
FIG. 5 is a connection diagram showing an example of the electronic circuit 30 according to the present invention, where 6 is a piezoelectric vibrator, Vc is a circuit reference potential, R1 is a source resistance, Vc (is a voltage terminal, R is a gate resistance, and Q is an impedance. The conversion field effect transistor T is a first time constant circuit consisting of a DC voltage blocking capacitor CI and a resistor R2, and T2 is a second time constant circuit consisting of a DC voltage blocking capacitor C2 and a resistor R3. 1st. 2nd
The time constant circuits T + and T 2 constitute a filter section. A I', A z are first stage, second stage amplifier, R3'
, R. Q2. Q, is the first resistor resistor R2 and R5, respectively. Second switching field effect transistor, Dl and D2 are diodes, Mc
is the muting circuit 22.

ミューティング回路Mcより出力される電界効果トラン
ジスタQ2.Q3のオン、オフ用信号M + 。
Field effect transistor Q2 outputted from muting circuit Mc. Signal M + for turning on and off Q3.

M2は第6図示のように電源投入直後同時に出力される
が、停止する時期については先にMlが停止し、一定期
間後M2が停止するように形成される。
As shown in FIG. 6, M2 is output at the same time immediately after the power is turned on, but M1 is stopped first and M2 is stopped after a certain period of time.

電源投入直後、基準電位Vcより高電圧に設定されたミ
ューティング信号M、、M、がミューティング回路Mc
よりダイオードDI、D2に印加すると、電界効果トラ
ンジスタQ2.Q、はダイオードリーク電流によりゲー
ト、ソース間電圧VCS−〇■となり、オンする。一定
期間1..12の後ミューティング信号M、、M、が基
準電位Vcより電界効果トランジスタピンチオフ電圧以
下に低くなると電界効果トランジスタQ、、Q、はそれ
ぞれオフする。ここで電界効果トランジスタQ2゜Q、
のオン設定時間tI+t2は1.<12に設定される。
Immediately after the power is turned on, the muting signals M, , M, which are set to a higher voltage than the reference potential Vc, are applied to the muting circuit Mc.
When applied to the diodes DI, D2, the field effect transistor Q2. Q becomes the gate-source voltage VCS-〇■ due to diode leakage current, and turns on. For a certain period of time 1. .. After 12, when the muting signals M, , M, become lower than the reference potential Vc to below the field effect transistor pinch-off voltage, the field effect transistors Q, , Q, respectively turn off. Here, the field effect transistor Q2゜Q,
The ON setting time tI+t2 is 1. <12.

このような構成において電源を投入すると、インピーダ
ンス変換用電界効果トランジスタQ1およびアンプA、
、A2に電源電圧Vccが印加される。同時に、ミュー
ティング回路Mcが作動し第1時定数回路T1の抵抗R
2に並列に接続されたスイッチング用電界効果トランジ
スタQ2がダイオードD、を介してミューティング信号
M1により設定時間t1オンし、その後オフせしめられ
る。
When the power is turned on in such a configuration, the impedance conversion field effect transistor Q1 and the amplifier A,
, A2 are applied with power supply voltage Vcc. At the same time, the muting circuit Mc is activated and the resistance R of the first time constant circuit T1 is
The switching field effect transistor Q2 connected in parallel with the switching field effect transistor Q2 is turned on for a set time t1 by the muting signal M1 via the diode D, and then turned off.

また、第2時定数回路T2の抵抗R5に並列に接続され
たスイッチング用電界効果トランジスタQ3もダイオー
ドD2を介してミューティング信号M2により設定時間
t2オンし、その後オフせしめられる。
Furthermore, the switching field effect transistor Q3 connected in parallel to the resistor R5 of the second time constant circuit T2 is also turned on for a set time t2 by the muting signal M2 via the diode D2, and then turned off.

本動作により第1時定数回路T、にて、1.期間Rz=
OΩとなり直流阻止用コンデンサC1は速やかに所定の
電圧迄充電される。t1期間後第1 2 1時定数回路T1は正規の時定数にてインピーダンス変
換されたセンサ検出信号出力Vsを初段アンプA、へ伝
達する。
This operation causes the first time constant circuit T to perform 1. Period Rz=
0Ω, and the DC blocking capacitor C1 is quickly charged to a predetermined voltage. After the t1 period, the 1 2 1 time constant circuit T1 transmits the impedance-converted sensor detection signal output Vs to the first stage amplifier A using a regular time constant.

同様に、第2時定数回路T2にて、t2期期間1#OΩ
となり、直流阻止用コンデンサC2は基準電位Vcに対
する初段アンプA1の直流オフセント電圧変動に対し速
やかに充電される。t2期間後第2時定数回路T2は正
規の時定数にて初段アンプA1にて増幅されたセンサ検
出信号出力■を後段アンプA2へ伝達する。
Similarly, in the second time constant circuit T2, during the t2 period 1#OΩ
Therefore, the DC blocking capacitor C2 is quickly charged against the DC offset voltage fluctuation of the first stage amplifier A1 with respect to the reference potential Vc. After the period t2, the second time constant circuit T2 transmits the sensor detection signal output (2) amplified by the first stage amplifier A1 to the second stage amplifier A2 at a regular time constant.

上記の動作結果、センサアンプ出力信号Voは、電源投
入後t2期間、基準電位Vcとなり、その後安定したセ
ンサ検出信号増幅出力信号となり、入力応答の七トリン
グ時間送れを短くすることが可能となる。
As a result of the above operation, the sensor amplifier output signal Vo becomes the reference potential Vc for a period t2 after the power is turned on, and then becomes a stable sensor detection signal amplified output signal, making it possible to shorten the seven-tring time delay of the input response.

例えば、低域カットオフ周波数を0.1 Hz程度に設
定した場合、本発明センサアンプでは、出力安定に必要
となる時間は、約6秒となる。
For example, when the low cutoff frequency is set to about 0.1 Hz, the sensor amplifier of the present invention requires about 6 seconds to stabilize its output.

圧電振動子6.及び回路基板7,7aは内部導電層10
.断熱層9及び外部導電層11よりなるきょう体31内
に収納される。32は各貫通コンデンサ25〜27に接
続されたケーブル、33はケーブル32に接続されたコ
ネクタである。
Piezoelectric vibrator6. and the circuit board 7, 7a has an internal conductive layer 10
.. It is housed in a housing 31 consisting of a heat insulating layer 9 and an external conductive layer 11. 32 is a cable connected to each feedthrough capacitor 25 to 27, and 33 is a connector connected to the cable 32.

振動子6および電子回路8を電磁ノイズから保護するた
めに全体は内部導電層10で囲まれ、導電層10は電子
回路8の信号グランドと接続される。
In order to protect the vibrator 6 and the electronic circuit 8 from electromagnetic noise, the whole is surrounded by an internal conductive layer 10, and the conductive layer 10 is connected to the signal ground of the electronic circuit 8.

内部導電層10は、カーボンもしぐは/およびカーボン
ファイバーを混合した導電樹脂、樹脂メツキ、導電塗装
などで形成される。
The internal conductive layer 10 is formed of a conductive resin mixed with carbon and/or carbon fiber, resin plating, conductive coating, or the like.

また、フェライト混合により、併せて高周波もシールド
することができる。
Furthermore, by mixing ferrite, high frequencies can also be shielded.

圧電体lの焦電効果によって出力ゼロドリフトの起こる
のを防止するために、断熱層9で全体が囲まれる。断熱
層9は、ヒダのついた樹脂成型体や、発泡樹脂体などで
形成される。
In order to prevent output zero drift from occurring due to the pyroelectric effect of the piezoelectric material 1, the entire structure is surrounded by a heat insulating layer 9. The heat insulating layer 9 is formed of a pleated resin molded body, a foamed resin body, or the like.

また、高周波電磁波の影響を除去するために、貫通コン
デンサ25〜27の接地端子と接続した、外部導電層1
1が金属などで形成され被測定物に接地される。
In addition, in order to eliminate the influence of high-frequency electromagnetic waves, the outer conductive layer 1 is connected to the ground terminals of the feedthrough capacitors 25 to 27.
1 is made of metal or the like and is grounded to the object to be measured.

本発明を具体的に示すと、圧電体lとして、PI3 4 (VDCN/VCA)−ポリ (ビニリデンシアナイド
/酢酸ビニル)共重合樹脂を用いた。
To specifically illustrate the present invention, a PI3 4 (VDCN/VCA)-poly(vinylidene cyanide/vinyl acetate) copolymer resin was used as the piezoelectric body 1.

この圧電体1を、厚さ20μm直径19酊の円板状に形
成した。
This piezoelectric body 1 was formed into a disk shape with a thickness of 20 μm and a diameter of 19 μm.

圧電体1の一面に直径13.5φの正電極2、内径14
φ外形19φの負電極3を、他面には全面に中立電極4
を導電塗料の印刷によって設は振動子6とした。
A positive electrode 2 with a diameter of 13.5φ and an inner diameter of 14 are placed on one surface of the piezoelectric body 1.
A negative electrode 3 with an outer diameter of 19φ is placed on the other side, and a neutral electrode 4 is placed on the entire surface on the other side.
The vibrator 6 was created by printing conductive paint.

振動子6を、ハイブリッド化された電子回路8を搭載し
た厚さ0.8 ++++ 、 23m1角のアルミナ基
板にエポキシ系接着剤を用いて接着した。
The vibrator 6 was bonded using an epoxy adhesive to an alumina substrate having a thickness of 0.8 ++++ and a size of 23 square meters on which a hybrid electronic circuit 8 was mounted.

ハイブリッド化された電子回路8には、接続回路と、信
号処理回路と、電源回路とを設けた。
The hybridized electronic circuit 8 was provided with a connection circuit, a signal processing circuit, and a power supply circuit.

前記の基板を、導電性樹脂層10と、絶縁性を有する断
熱性樹脂層9と、金属層11の3層からなるきょう体3
1に納め、本発明のセンサを完成させた。
The above-mentioned substrate is formed into a housing 3 consisting of three layers: a conductive resin layer 10, an insulating heat-insulating resin layer 9, and a metal layer 11.
1 and completed the sensor of the present invention.

上述の説明より理解されるように本発明によれば、圧電
体1の両面に電゛極を設けて圧電振動子6を構成し、こ
の圧電振動子6を線膨張率の小さな回路基板7の一面に
接着し、この回路基板7の他面に信号処理電子回路8を
形成せしめ、全体を、内部導電層10.断熱層9及び外
部導電層11の3層で被覆してなるので、焦電性による
出力のドリフトを低減でき、温度変化に対して安定した
出力V。
As can be understood from the above description, according to the present invention, electrodes are provided on both sides of the piezoelectric body 1 to constitute the piezoelectric vibrator 6, and the piezoelectric vibrator 6 is mounted on a circuit board 7 having a small coefficient of linear expansion. A signal processing electronic circuit 8 is formed on the other side of the circuit board 7, and the entire circuit board 7 is bonded to an inner conductive layer 10. Since it is coated with three layers, the heat insulating layer 9 and the external conductive layer 11, output drift due to pyroelectricity can be reduced, and the output V is stable against temperature changes.

を得ることができる。また、圧電体1よりも線膨張率の
小さい回路基板7により圧電振動子6を保持したので、
センサ感度の温度依存性を一定にすることができると共
に回路基板7を内部導電層10゜断熱層9及び外部導電
層11の3層に固定するに際し軟質接着剤を用いること
により回路基板7と3層の線膨張率差による歪を吸収で
きる。更に振動子6及び回路基板7の全体が、電子回路
8の信号グランドに接続された内部導電層10により被
覆されているので、電磁ノイズから保護することができ
るばかりでなく、貫通コンデンサ25〜27の接地端子
に外部導電層11を接続することにより高周波電磁波の
影響を除去することができる。また、電子回路8中に外
部誘導障害防止用コンデンサを組込むことによりそれだ
け構造が簡便になり、小形。
can be obtained. Furthermore, since the piezoelectric vibrator 6 is held by the circuit board 7 which has a smaller coefficient of linear expansion than the piezoelectric body 1,
The temperature dependence of the sensor sensitivity can be made constant, and the circuit boards 7 and 3 can be fixed by using a soft adhesive when fixing the circuit board 7 to the three layers of the inner conductive layer 10°, the heat insulation layer 9, and the outer conductive layer 11. It can absorb the strain caused by the difference in linear expansion coefficient of the layers. Furthermore, since the vibrator 6 and the circuit board 7 are entirely covered with an internal conductive layer 10 connected to the signal ground of the electronic circuit 8, they are not only protected from electromagnetic noise but also protected from feedthrough capacitors 25 to 27. The influence of high frequency electromagnetic waves can be removed by connecting the external conductive layer 11 to the ground terminal. Furthermore, by incorporating an external induction interference prevention capacitor into the electronic circuit 8, the structure becomes simpler and more compact.

コンパクトにできる等の効果を奏する。It has the advantage of being compact.

5 65 6

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明センサの一実施例の構成を示す図、第4
図は本実施例における信号処理電子回路の一構成例を示
す接続図、第5図は本発明における電子回路の一例を示
す接続図、第6図はその動作説明図である。 1・・・・・・圧電体、2.3・・・・・・正、負電極
、4・・・・・・中立電極、6・・・・・・圧電振動子
、7,7a・・・・・・回路基板、8・・・・・・信号
処理電子回路、9・・・・・・断熱層、1o。 11・・・・・・内、外部導電層。 7 458− 手 続 補 正 書 (方式) %式% 発明の名称 加速度センサ 3゜ 補正をする者 事件との関係  特許出願人 605 三菱油化株式会社 4゜ 代 理 人 住 所 口143東京都大田区山王2丁目1番8号平成1年9月
26日 (発送口)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the sensor of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a connection diagram showing an example of the configuration of the signal processing electronic circuit in this embodiment, FIG. 5 is a connection diagram showing an example of the electronic circuit in the present invention, and FIG. 6 is an explanatory diagram of its operation. 1... Piezoelectric substance, 2.3... Positive and negative electrodes, 4... Neutral electrode, 6... Piezoelectric vibrator, 7, 7a... ... Circuit board, 8 ... Signal processing electronic circuit, 9 ... Heat insulation layer, 1o. 11... Inner and outer conductive layers. 7 458- Procedural amendment (method) % formula % Name of the invention Acceleration sensor 3゜Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant 605 Mitsubishi Yuka Co., Ltd. 4゜ Agent address 143 Sanno 2-chome, Ota-ku, Tokyo No. 1 No. 8 September 26, 1999 (Shipping port)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電体1の両面に電極を設けて圧電振動子6を構
成し、この圧電振動子6を線膨張率の小さな回路基板7
の一面に接着し、この回路基板7の他面に信号処理電子
回路8を形成せしめ、全体を、内部導電層10,断熱層
9及び外部導電層11の3層で被覆してなる加速度セン
サ。
(1) Electrodes are provided on both sides of the piezoelectric body 1 to form a piezoelectric vibrator 6, and this piezoelectric vibrator 6 is connected to a circuit board 7 with a small coefficient of linear expansion.
An acceleration sensor is formed by adhering to one side of the circuit board 7, forming a signal processing electronic circuit 8 on the other side of the circuit board 7, and covering the entire body with three layers: an inner conductive layer 10, a heat insulating layer 9, and an outer conductive layer 11.
(2)圧電振動子6は圧電体1の一面に一対の正,負電
極2,3を設け、その他面に中立電極4を設けてなる請
求項第1項記載の加速度センサ。
(2) The acceleration sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator 6 has a pair of positive and negative electrodes 2 and 3 provided on one surface of the piezoelectric body 1, and a neutral electrode 4 provided on the other surface.
(3)信号処理電子回路8は、圧電振動子6の出力に、
インピーダンス変換部20,フィルタ部21,増幅部2
3をこの順に接続し、フィルタ部21と増幅部23間に
、ミューテイング部22を接続すると共に、これら各部
を作動せしめる電源回路30を設け、増幅部23の出力
及び電源回路30の入力、信号グランドにそれぞれ貫通
コンデンサ26,25,27を接続せしめてなる請求項
第1項,第2項のいずれかに記載の加速度センサ。
(3) The signal processing electronic circuit 8 applies the output of the piezoelectric vibrator 6 to
Impedance conversion section 20, filter section 21, amplifier section 2
3 are connected in this order, and the muting section 22 is connected between the filter section 21 and the amplification section 23, and a power supply circuit 30 for operating these sections is provided, and the output of the amplification section 23, the input of the power supply circuit 30, and the signal 3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein feedthrough capacitors (26, 25, 27) are connected to the ground, respectively.
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