JPH06230026A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH06230026A JPH06230026A JP2005293A JP2005293A JPH06230026A JP H06230026 A JPH06230026 A JP H06230026A JP 2005293 A JP2005293 A JP 2005293A JP 2005293 A JP2005293 A JP 2005293A JP H06230026 A JPH06230026 A JP H06230026A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- capacitance
- acceleration sensor
- acceleration
- output
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 環境温度に影響されずに、圧電素子の微小な
破損などの故障を精度よく自己診断できる加速度センサ
を提供する。 【構成】 圧電セラミックスから成る圧電体11の第1
の面に容量検出用電極14、16を、第2の面に容量検
出用電極15、17を設け、第1および第2の面の対向
方向に、圧電体11を誘電体とする第1および第2の容
量検出用電極対を構成し、第1および第2の容量電極対
の各容量を比較可能としている。
破損などの故障を精度よく自己診断できる加速度センサ
を提供する。 【構成】 圧電セラミックスから成る圧電体11の第1
の面に容量検出用電極14、16を、第2の面に容量検
出用電極15、17を設け、第1および第2の面の対向
方向に、圧電体11を誘電体とする第1および第2の容
量検出用電極対を構成し、第1および第2の容量電極対
の各容量を比較可能としている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の衝突時におけ
る安全確保のために用いられるエアバックシステムや悪
路における乗り心地の改善などに用いられるサスペンシ
ョン制御装置などに適した加速度センサに関する。
る安全確保のために用いられるエアバックシステムや悪
路における乗り心地の改善などに用いられるサスペンシ
ョン制御装置などに適した加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から加速度の検出には種々の方式の
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が比較的簡素であり、ま
た、高温下での使用が可能であることから、前述のエア
バックシステムおよびサスペンション制御装置に加え
て、エンジンのノッキング検出装置、さらには、各種機
器の振動検出装置などに広く使用されつつある。
ものが実用化されている。その中でも圧電セラミックス
を用いた加速度センサは構造が比較的簡素であり、ま
た、高温下での使用が可能であることから、前述のエア
バックシステムおよびサスペンション制御装置に加え
て、エンジンのノッキング検出装置、さらには、各種機
器の振動検出装置などに広く使用されつつある。
【0003】図5は、従来の加速度センサに用いられる
圧電素子を示す斜視図である。図5において、圧電素子
80は、圧電セラミックスから成る板状の圧電体81
と、その一面(図中上面)に形成された出力電極82お
よび容量検出用電極84と、他面(図中下面)に形成さ
れたアース電極83および容量検出用電極85とを有
し、ベース90に取付けられている。この圧電素子は、
出力電極82とアース電極83とが対をなす方向、即
ち、圧電体81の厚さ(分極)方向(図中矢印aで示
す)の加速度を検出するものである。
圧電素子を示す斜視図である。図5において、圧電素子
80は、圧電セラミックスから成る板状の圧電体81
と、その一面(図中上面)に形成された出力電極82お
よび容量検出用電極84と、他面(図中下面)に形成さ
れたアース電極83および容量検出用電極85とを有
し、ベース90に取付けられている。この圧電素子は、
出力電極82とアース電極83とが対をなす方向、即
ち、圧電体81の厚さ(分極)方向(図中矢印aで示
す)の加速度を検出するものである。
【0004】図6は、この圧電素子80を含む従来の加
速度センサを示す構成図である。図6において、従来の
加速度センサは、圧電素子80の出力電極82に接続さ
れた電荷増幅器71と、これに接続され、加速度信号出
力端子73を備えた出力調整部72と、容量検出用電極
84に接続された発振器61と、容量検出用電極85に
接続された自己診断信号出力端子64とを有している。
そして、この加速度センサは、通常の加速度検出モード
と後述する自己診断モードとの2つの動作モードを有し
ている。まず、加速度検出モードでは、圧電素子80が
圧電体81の厚さ方向(矢印a方向)に印加される加速
度(振動)に応じて出力電極82とアース電極83との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器71
および出力調整部72でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子73から
出力する。
速度センサを示す構成図である。図6において、従来の
加速度センサは、圧電素子80の出力電極82に接続さ
れた電荷増幅器71と、これに接続され、加速度信号出
力端子73を備えた出力調整部72と、容量検出用電極
84に接続された発振器61と、容量検出用電極85に
接続された自己診断信号出力端子64とを有している。
そして、この加速度センサは、通常の加速度検出モード
と後述する自己診断モードとの2つの動作モードを有し
ている。まず、加速度検出モードでは、圧電素子80が
圧電体81の厚さ方向(矢印a方向)に印加される加速
度(振動)に応じて出力電極82とアース電極83との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器71
および出力調整部72でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子73から
出力する。
【0005】ところで、従来の加速度センサを使用した
後、あるいは、センサの組立て工程中に、圧電素子80
に過度の加速度が印加された場合、その圧電体81が破
損したり劣化したりするなどの故障が生ずることがあ
る。従来の加速度センサは、この故障を診断する手段と
しての自己診断モードを有している。自己診断モードで
は、発振器61から容量検出用電極84に交流信号(パ
ルス信号でもよい)を入力して、圧電体81を介した容
量検出用電極84と容量検出用電極85との間の静電容
量結合により容量検出用電極85から出力される容量検
出信号を自己診断検出信号として診断信号出力端子64
から検出し、この信号が入力信号に応じた出力であるか
否かを判別することで故障を診断するものである。
後、あるいは、センサの組立て工程中に、圧電素子80
に過度の加速度が印加された場合、その圧電体81が破
損したり劣化したりするなどの故障が生ずることがあ
る。従来の加速度センサは、この故障を診断する手段と
しての自己診断モードを有している。自己診断モードで
は、発振器61から容量検出用電極84に交流信号(パ
ルス信号でもよい)を入力して、圧電体81を介した容
量検出用電極84と容量検出用電極85との間の静電容
量結合により容量検出用電極85から出力される容量検
出信号を自己診断検出信号として診断信号出力端子64
から検出し、この信号が入力信号に応じた出力であるか
否かを判別することで故障を診断するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の加速度
センサでは、圧電体81の静電容量の変化に基づいて自
己診断を行っているため、例えば、環境温度の影響など
圧電体81の故障以外の要因により静電容量が変化した
場合には、正確な自己診断が行えないという問題点があ
る。特に、圧電体81の微小な破損などを診断するとき
には、静電容量の微小な変化を検出しなければならず、
環境温度の影響による静電容量の変化は問題である。
センサでは、圧電体81の静電容量の変化に基づいて自
己診断を行っているため、例えば、環境温度の影響など
圧電体81の故障以外の要因により静電容量が変化した
場合には、正確な自己診断が行えないという問題点があ
る。特に、圧電体81の微小な破損などを診断するとき
には、静電容量の微小な変化を検出しなければならず、
環境温度の影響による静電容量の変化は問題である。
【0007】本発明の課題は、環境温度に影響されず
に、圧電素子の微小な破損などの故障を精度よく診断で
きる加速度センサを提供することである。
に、圧電素子の微小な破損などの故障を精度よく診断で
きる加速度センサを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電セ
ラミックスから成り、互いに対向する第1および第2の
面を備えた圧電体と、前記第1の面に備えられた出力電
極と、前記第2の面に備えられたアース電極とを有し、
前記第1および第2の面の対向方向である第1の方向に
印加される加速度に応じた加速度信号を前記出力電極か
ら出力する加速度センサにおいて、前記第1および第2
の面にそれぞれ2つの容量検出用電極を設け、前記第1
の方向に前記圧電体を誘電体とする第1および第2の容
量検出用電極対を構成し、第1および第2の容量電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
ラミックスから成り、互いに対向する第1および第2の
面を備えた圧電体と、前記第1の面に備えられた出力電
極と、前記第2の面に備えられたアース電極とを有し、
前記第1および第2の面の対向方向である第1の方向に
印加される加速度に応じた加速度信号を前記出力電極か
ら出力する加速度センサにおいて、前記第1および第2
の面にそれぞれ2つの容量検出用電極を設け、前記第1
の方向に前記圧電体を誘電体とする第1および第2の容
量検出用電極対を構成し、第1および第2の容量電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
【0009】本発明によればまた、前記第1および第2
の面にそれぞれ容量検出用電極を設け、前記第1の方向
に前記圧電体を誘電体とする第1の容量検出用電極対を
構成すると共に、前記圧電セラミックスから成り、互い
に対向する第2の容量電極対を備えた誘電体を該第2の
容量電極対の対向方向が前記第1の方向とは異なる第2
の方向となるように設け、前記第1および第2の電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
の面にそれぞれ容量検出用電極を設け、前記第1の方向
に前記圧電体を誘電体とする第1の容量検出用電極対を
構成すると共に、前記圧電セラミックスから成り、互い
に対向する第2の容量電極対を備えた誘電体を該第2の
容量電極対の対向方向が前記第1の方向とは異なる第2
の方向となるように設け、前記第1および第2の電極対
の各容量を比較可能としたことを特徴とする加速度セン
サが得られる。
【0010】本発明によればさらに、前記第1および第
2の電極対の各容量を比較する比較手段を有する加速度
センサであって、前記比較手段は、前記第1および第2
の電極対の各一方の容量電極にそれぞれ、互いに同波形
かつ逆位相の交流信号を印加する発振器と、前記第1お
よび第2の電極対の各他方の容量電極からの出力信号を
加算する検波整流回路とを有することを特徴とする前記
加速度センサが得られる。
2の電極対の各容量を比較する比較手段を有する加速度
センサであって、前記比較手段は、前記第1および第2
の電極対の各一方の容量電極にそれぞれ、互いに同波形
かつ逆位相の交流信号を印加する発振器と、前記第1お
よび第2の電極対の各他方の容量電極からの出力信号を
加算する検波整流回路とを有することを特徴とする前記
加速度センサが得られる。
【0011】即ち、本発明は、出力電極とアース電極を
有する圧電素子からなる加速度センサにおいて、前記圧
電素子と同一の圧電素子上に、更に2つの電極により静
電容量をもつ容量検出用電極を形成し、更に同一または
他の圧電素子に2つの電極により前記静電容量とほぼ等
しい静電容量をもつ容量検出用電極を形成する。
有する圧電素子からなる加速度センサにおいて、前記圧
電素子と同一の圧電素子上に、更に2つの電極により静
電容量をもつ容量検出用電極を形成し、更に同一または
他の圧電素子に2つの電極により前記静電容量とほぼ等
しい静電容量をもつ容量検出用電極を形成する。
【0012】もしくは、前述の加速度センサにおいて、
該圧電素子の出力電極からの出力信号を電荷増幅等を行
う信号処理回路を設け、かつ該2組の容量検出用電極の
静電容量を比較検出する回路を設ける。
該圧電素子の出力電極からの出力信号を電荷増幅等を行
う信号処理回路を設け、かつ該2組の容量検出用電極の
静電容量を比較検出する回路を設ける。
【0013】
【作用】本発明では、対を成す容量検出用電極を圧電素
子に2組設け、各一方の容量検出用電極に発振器から同
波形の交流信号を入力する。各他方の容量検出用電極か
らは、圧電体を介した各々の容量検出用電極対間の静電
容量結合により、容量検出信号がそれぞれ出力される。
子に2組設け、各一方の容量検出用電極に発振器から同
波形の交流信号を入力する。各他方の容量検出用電極か
らは、圧電体を介した各々の容量検出用電極対間の静電
容量結合により、容量検出信号がそれぞれ出力される。
【0014】ここで、2組の容量検出用電極は互いに同
じ環境下におかれているため、環境温度に変化が生じて
も、圧電体の破損、電極の剥がれ、断線などのない正常
状態であれば、各信号の大きさ(波形)は互いに同じ値
となる。逆にいえば、異常状態で初めて出力差が生じる
ことになるため、これにより加速度センサの故障を診断
することができる。また、2組の容量検出用電極に互い
に同波形かつ逆位相の交流信号を入力し、各容量検出信
号を加算するようにすれば、加算後の自己診断信号が、
出力ゼロであれば正常、出力されれば異常ありと診断で
きる。
じ環境下におかれているため、環境温度に変化が生じて
も、圧電体の破損、電極の剥がれ、断線などのない正常
状態であれば、各信号の大きさ(波形)は互いに同じ値
となる。逆にいえば、異常状態で初めて出力差が生じる
ことになるため、これにより加速度センサの故障を診断
することができる。また、2組の容量検出用電極に互い
に同波形かつ逆位相の交流信号を入力し、各容量検出信
号を加算するようにすれば、加算後の自己診断信号が、
出力ゼロであれば正常、出力されれば異常ありと診断で
きる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例によ
る加速度センサを説明する。
る加速度センサを説明する。
【0016】[実施例1]図1は、実施例1による加速
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図2は、
実施例1による加速度センサを示す構成図である。尚、
図1および図2において、従来例と同一部あるいは同様
部には、図5および図6と同符号を付している。図1に
おいて、ベース20に取り付けられた圧電素子10は、
圧電セラミックスから成る板状の圧電体11と、その一
面(図中上面)に形成された出力電極12、容量検出用
電極14および16と、各電極それぞれに対向して他面
(図中下面)に形成されたアース電極13、容量検出用
電極15および17とを有している。一面と他面との間
には分極処理が施されており、出力電極12とアース電
極13、容量検出用電極14と15、ならびに、容量検
出用電極16と17はそれぞれ、対を成している。容量
検出用電極14、15、16および17は全て互いに同
じ面積を有している。本圧電素子は、出力電極12とア
ース電極13とが対をなす方向、即ち、圧電体11の厚
さ(分極)方向(図中矢印aで示す)の加速度を検出す
るものである。
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図2は、
実施例1による加速度センサを示す構成図である。尚、
図1および図2において、従来例と同一部あるいは同様
部には、図5および図6と同符号を付している。図1に
おいて、ベース20に取り付けられた圧電素子10は、
圧電セラミックスから成る板状の圧電体11と、その一
面(図中上面)に形成された出力電極12、容量検出用
電極14および16と、各電極それぞれに対向して他面
(図中下面)に形成されたアース電極13、容量検出用
電極15および17とを有している。一面と他面との間
には分極処理が施されており、出力電極12とアース電
極13、容量検出用電極14と15、ならびに、容量検
出用電極16と17はそれぞれ、対を成している。容量
検出用電極14、15、16および17は全て互いに同
じ面積を有している。本圧電素子は、出力電極12とア
ース電極13とが対をなす方向、即ち、圧電体11の厚
さ(分極)方向(図中矢印aで示す)の加速度を検出す
るものである。
【0017】図2も併せ参照すると、本加速度センサ
は、従来例と同様に、圧電素子10の出力電極12に接
続された電荷増幅器71と、電荷増幅器71に接続さ
れ、加速度信号出力端子73を備えた出力調整部72と
を有している。さらに、本加速度センサは、所定の交流
信号(またはパルス信号)を出力する発振器61を有し
ており、その出力は2分岐して、一方が反転回路62を
介して容量検出用電極14に接続され、他方が容量検出
用電極16に直接接続されている。さらに、容量電極1
5および17は合流して検波整流回路63の入力側に接
続され、検波整流回路63の出力は自己診断信号出力端
子64に接続されている。
は、従来例と同様に、圧電素子10の出力電極12に接
続された電荷増幅器71と、電荷増幅器71に接続さ
れ、加速度信号出力端子73を備えた出力調整部72と
を有している。さらに、本加速度センサは、所定の交流
信号(またはパルス信号)を出力する発振器61を有し
ており、その出力は2分岐して、一方が反転回路62を
介して容量検出用電極14に接続され、他方が容量検出
用電極16に直接接続されている。さらに、容量電極1
5および17は合流して検波整流回路63の入力側に接
続され、検波整流回路63の出力は自己診断信号出力端
子64に接続されている。
【0018】次に、本実施例による加速度センサの動作
を説明する。本加速度センサも、従来例と同様に、加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。まず、
加速度検出モードは、従来例と同様に、圧電素子10が
圧電体11の厚さ方向(矢印a方向)に印加される加速
度(振動)に応じて出力電極12とアース電極13との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器71
および出力調整部72でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子73から
出力する。
を説明する。本加速度センサも、従来例と同様に、加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。まず、
加速度検出モードは、従来例と同様に、圧電素子10が
圧電体11の厚さ方向(矢印a方向)に印加される加速
度(振動)に応じて出力電極12とアース電極13との
間に検出電圧を発生し、この検出電圧を電荷増幅器71
および出力調整部72でインピーダンス変換および出力
調整し、加速度検出信号を加速度信号出力端子73から
出力する。
【0019】他方、自己診断モードでは、加速度センサ
に加速度が印加されていない時に、発振器61から所定
の交流信号(またはパルス信号)を圧電体10の容量検
出用電極16に入力すると共に、反転回路62を通して
同波形逆位相の交流信号を容量検出用電極14に入力す
る。圧電体11を介した容量検出用電極16と容量検出
用電極17との間、ならびに、容量検出用電極14と容
量検出用電極15との間の静電容量結合により、容量検
出用電極17および15それぞれからは、互いに逆位相
の容量検出信号が出力される。さらに、両容量検出信号
を、加算する形で検波整流回路63に入力して発振器6
1の信号と検波整流することにより、自己診断信号出力
端子64から自己診断信号を得る。
に加速度が印加されていない時に、発振器61から所定
の交流信号(またはパルス信号)を圧電体10の容量検
出用電極16に入力すると共に、反転回路62を通して
同波形逆位相の交流信号を容量検出用電極14に入力す
る。圧電体11を介した容量検出用電極16と容量検出
用電極17との間、ならびに、容量検出用電極14と容
量検出用電極15との間の静電容量結合により、容量検
出用電極17および15それぞれからは、互いに逆位相
の容量検出信号が出力される。さらに、両容量検出信号
を、加算する形で検波整流回路63に入力して発振器6
1の信号と検波整流することにより、自己診断信号出力
端子64から自己診断信号を得る。
【0020】ここで、両電極対、即ち、容量検出用電極
14と15との対および容量検出用電極16と17との
対は共に、同じ圧電体11に形成されているため、環境
温度の変化等に対しては、各々から出力される容量検出
信号に差異は生じず、加算後の自己診断信号の出力は実
質的にゼロとなる。一方、圧電体11の破損などの故障
が生じた場合には、両容量検出信号の波形に差異が生
じ、加算後の自己診断信号に出力が生じる。このよう
に、本実施例においては、自己診断信号出力端子64か
ら出力される自己診断信号によって故障を診断できる。
14と15との対および容量検出用電極16と17との
対は共に、同じ圧電体11に形成されているため、環境
温度の変化等に対しては、各々から出力される容量検出
信号に差異は生じず、加算後の自己診断信号の出力は実
質的にゼロとなる。一方、圧電体11の破損などの故障
が生じた場合には、両容量検出信号の波形に差異が生
じ、加算後の自己診断信号に出力が生じる。このよう
に、本実施例においては、自己診断信号出力端子64か
ら出力される自己診断信号によって故障を診断できる。
【0021】[実施例2]図3は、実施例2による加速
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図4は、
実施例2による加速度センサを示す構成図である。尚、
図3および図4において、実施例1と同一部あるいは同
様部には、図1および図2と同符号を付している。
度センサに用いられる圧電素子を示す斜視図、図4は、
実施例2による加速度センサを示す構成図である。尚、
図3および図4において、実施例1と同一部あるいは同
様部には、図1および図2と同符号を付している。
【0022】図3において、圧電素子30はその一部
が、容量素子40は全体がベース50に取り付けられて
いる。圧電素子30は、圧電セラミックスから成る板状
の圧電体31と、その一面(図中上面)に形成された出
力電極32および容量検出用電極34と、両電極それぞ
れに対向して他面(図中下面)に形成されたアース電極
33および容量検出用電極35とを有している。一面と
他面との間には分極処理が施されており、出力電極32
とアース電極33、ならびに、容量検出用電極34と3
5はそれぞれ、対を成している。本圧電素子は、出力電
極32とアース電極3とが対をなす方向、即ち、圧電体
31の厚さ(分極)方向(図中矢印aで示す)の加速度
を検出するものである。
が、容量素子40は全体がベース50に取り付けられて
いる。圧電素子30は、圧電セラミックスから成る板状
の圧電体31と、その一面(図中上面)に形成された出
力電極32および容量検出用電極34と、両電極それぞ
れに対向して他面(図中下面)に形成されたアース電極
33および容量検出用電極35とを有している。一面と
他面との間には分極処理が施されており、出力電極32
とアース電極33、ならびに、容量検出用電極34と3
5はそれぞれ、対を成している。本圧電素子は、出力電
極32とアース電極3とが対をなす方向、即ち、圧電体
31の厚さ(分極)方向(図中矢印aで示す)の加速度
を検出するものである。
【0023】他方、容量素子40は、圧電体31と同じ
材質および厚さを有する圧電体41と、その一面(図中
左奥面)に形成された容量検出用電極42と、他面(図
中右手前面)に形成された容量検出用電極43とを有し
ている。両電極は対を成し、容量電極34および35と
同じ面積を有していて、その静電容量は、容量電極34
と容量電極35との間の静電容量と実質的に同等であ
る。さらに、圧電体40は、容量電極42と容量電極4
3との対向方向(図中矢印bで示す)が、圧電素子30
の出力電極32とアース電極33との対向方向、即ち、
加速度検出方向に直交するように、ベース50に対して
取り付けられている。
材質および厚さを有する圧電体41と、その一面(図中
左奥面)に形成された容量検出用電極42と、他面(図
中右手前面)に形成された容量検出用電極43とを有し
ている。両電極は対を成し、容量電極34および35と
同じ面積を有していて、その静電容量は、容量電極34
と容量電極35との間の静電容量と実質的に同等であ
る。さらに、圧電体40は、容量電極42と容量電極4
3との対向方向(図中矢印bで示す)が、圧電素子30
の出力電極32とアース電極33との対向方向、即ち、
加速度検出方向に直交するように、ベース50に対して
取り付けられている。
【0024】図4も併せ参照すると、本加速度センサ
は、実施例1と同様に、電荷増幅器71と、出力調整部
72と、加速度信号出力端子73と、発振器61と、反
転回路62と、検波整流回路63と、自己診断信号出力
端子64とを有している。
は、実施例1と同様に、電荷増幅器71と、出力調整部
72と、加速度信号出力端子73と、発振器61と、反
転回路62と、検波整流回路63と、自己診断信号出力
端子64とを有している。
【0025】次に、実施例2による加速度センサの動作
を説明する。本加速度センサも、実施例1と同様に加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。加速度
検出モードでは、実施例1と同様に、矢印a方向の加速
度に応じた圧電素子30からの検出電圧をインピーダン
ス変換および出力調整し、加速度信号出力端子73から
加速度検出信号を出力する。
を説明する。本加速度センサも、実施例1と同様に加速
度検出モードと自己診断モードとを有している。加速度
検出モードでは、実施例1と同様に、矢印a方向の加速
度に応じた圧電素子30からの検出電圧をインピーダン
ス変換および出力調整し、加速度信号出力端子73から
加速度検出信号を出力する。
【0026】他方、自己診断モードでは、加速度センサ
に加速度が印加されていない時に、発振器61から所定
の交流信号(またはパルス信号)を容量素子40の容量
検出用電極42に入力すると共に、反転回路62を通し
て同波形逆位相の交流信号を圧電素子30の容量検出用
電極34に入力する。圧電体41を介した容量検出用電
極42と容量検出用電極43との間、ならびに、圧電体
31を介した容量検出用電極34と容量検出用電極45
との間の静電容量結合により、容量検出用電極43およ
び35それぞれからは、互いに逆位相の容量検出信号が
出力される。さらに、両容量検出信号を、加算する形で
検波整流回路63に入力して発振器61の信号と検波整
流することにより、自己診断信号出力端子64から自己
診断信号を得る。
に加速度が印加されていない時に、発振器61から所定
の交流信号(またはパルス信号)を容量素子40の容量
検出用電極42に入力すると共に、反転回路62を通し
て同波形逆位相の交流信号を圧電素子30の容量検出用
電極34に入力する。圧電体41を介した容量検出用電
極42と容量検出用電極43との間、ならびに、圧電体
31を介した容量検出用電極34と容量検出用電極45
との間の静電容量結合により、容量検出用電極43およ
び35それぞれからは、互いに逆位相の容量検出信号が
出力される。さらに、両容量検出信号を、加算する形で
検波整流回路63に入力して発振器61の信号と検波整
流することにより、自己診断信号出力端子64から自己
診断信号を得る。
【0027】ここで、圧電体31と圧電体41とが実質
的に同じ静電特性を有すると共に、容量検出用電極34
と35との対と容量検出用電極42と43との対とが等
しい静電容量値を有しているため、環境温度の変化等に
対しては、容量検出用電極35および43それぞれから
出力される容量検出信号に差異は生じず、加算後の自己
診断信号の出力は実質的にゼロとなる。一方、圧電体3
1の破損などの故障が生じた場合には、両容量検出信号
の波形に差異が生じ、加算後の自己診断信号に出力が生
じる。このように、本実施例においては、自己診断信号
出力端子64から出力される自己診断信号によって故障
を診断できる。
的に同じ静電特性を有すると共に、容量検出用電極34
と35との対と容量検出用電極42と43との対とが等
しい静電容量値を有しているため、環境温度の変化等に
対しては、容量検出用電極35および43それぞれから
出力される容量検出信号に差異は生じず、加算後の自己
診断信号の出力は実質的にゼロとなる。一方、圧電体3
1の破損などの故障が生じた場合には、両容量検出信号
の波形に差異が生じ、加算後の自己診断信号に出力が生
じる。このように、本実施例においては、自己診断信号
出力端子64から出力される自己診断信号によって故障
を診断できる。
【0028】また、実施例2による加速度センサは、容
量素子40を圧電素子30とは別に、ベース50に対し
て全体を固定すると共に、容量検出用電極42と容量検
出用電極43との対向方向を加速度検出方向(矢印a方
向)に直交する方向(矢印b方向)に形成したため、セ
ンサを実使用(矢印a方向に加速度が印加される)して
いく上で、容量体40は圧電体30に比べて故障しにく
い。したがって、2組の容量電極対双方が故障する可能
性は実施例1に比べても低く、信頼性の高いものとな
る。
量素子40を圧電素子30とは別に、ベース50に対し
て全体を固定すると共に、容量検出用電極42と容量検
出用電極43との対向方向を加速度検出方向(矢印a方
向)に直交する方向(矢印b方向)に形成したため、セ
ンサを実使用(矢印a方向に加速度が印加される)して
いく上で、容量体40は圧電体30に比べて故障しにく
い。したがって、2組の容量電極対双方が故障する可能
性は実施例1に比べても低く、信頼性の高いものとな
る。
【0029】尚、本発明においては、加速度を検出する
ための電極対(出力電極およびアース電極)と、2組の
容量検出用電極対とを個別に設けたが、加速度を検出す
るための電極対を容量検出用電極対の1組として用いる
ことも可能である。
ための電極対(出力電極およびアース電極)と、2組の
容量検出用電極対とを個別に設けたが、加速度を検出す
るための電極対を容量検出用電極対の1組として用いる
ことも可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明による加速度センサは、ため、環
境温度に影響されずに、圧電素子の微小な破損などの故
障を精度よく診断できる。
境温度に影響されずに、圧電素子の微小な破損などの故
障を精度よく診断できる。
【図1】本発明の実施例1による加速度センサに用いる
圧電素子を示す斜視図である。
圧電素子を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施例1による加速度センサを示す構
成図である。
成図である。
【図3】本発明の実施例2による加速度センサに用いる
圧電素子を示す斜視図である。
圧電素子を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施例2による加速度センサを示す構
成図である。
成図である。
【図5】従来例による加速度センサに用いる圧電素子を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図6】従来例による加速度センサを示す構成図であ
る。
る。
10、30、80 圧電素子 11、31、41、81 圧電体 12、32、82 出力電極 13、33、83 アース電極 14〜17、34、35、42、43、84、85
容量検出用電極 20、50、90 ベース 40 容量体 61 発振器 62 反転回路 63 検波整流回路 64 自己診断信号出力端子 71 電荷増幅器 72 出力調整部 73 加速度信号出力端子
容量検出用電極 20、50、90 ベース 40 容量体 61 発振器 62 反転回路 63 検波整流回路 64 自己診断信号出力端子 71 電荷増幅器 72 出力調整部 73 加速度信号出力端子
Claims (3)
- 【請求項1】 圧電セラミックスから成り、互いに対向
する第1および第2の面を備えた圧電体と、前記第1の
面に備えられた出力電極と、前記第2の面に備えられた
アース電極とを有し、前記第1および第2の面の対向方
向である第1の方向に印加される加速度に応じた加速度
信号を前記出力電極から出力する加速度センサにおい
て、前記第1および第2の面にそれぞれ2つの容量検出
用電極を設け、前記第1の方向に前記圧電体を誘電体と
する第1および第2の容量検出用電極対を構成し、第1
および第2の容量電極対の各容量を比較可能としたこと
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項2】 圧電セラミックスから成り、互いに対向
する第1および第2の面を備えた圧電体と、前記第1の
面に備えられた出力電極と、前記第2の面に備えられた
アース電極とを有し、前記第1および第2の面の対向方
向である第1の方向に印加される加速度に応じた加速度
信号を前記出力電極から出力する加速度センサにおい
て、前記第1および第2の面にそれぞれ容量検出用電極
を設け、前記第1の方向に前記圧電体を誘電体とする第
1の容量検出用電極対を構成すると共に、前記圧電セラ
ミックスから成り、互いに対向する第2の容量電極対を
備えた誘電体を該第2の容量電極対の対向方向が前記第
1の方向とは異なる第2の方向となるように設け、前記
第1および第2の電極対の各容量を比較可能としたこと
を特徴とする加速度センサ。 - 【請求項3】 前記第1および第2の電極対の各容量を
比較する比較手段を有する加速度センサであって、前記
比較手段は、前記第1および第2の電極対の各一方の容
量電極にそれぞれ、互いに同波形かつ逆位相の交流信号
を印加する発振器と、前記第1および第2の電極対の各
他方の容量電極からの出力信号を加算する検波整流回路
とを有することを特徴とする請求項1または2記載の加
速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02005293A JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02005293A JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06230026A true JPH06230026A (ja) | 1994-08-19 |
JP3250085B2 JP3250085B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=12016303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02005293A Expired - Fee Related JP3250085B2 (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3250085B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103217552A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 厦门乃尔电子有限公司 | 带自激诊断的压电式加速度传感*** |
JP2014157154A (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Meggitt Sa | 測定装置 |
CN108931292A (zh) * | 2017-05-24 | 2018-12-04 | 赫拉胡克两合公司 | 用于校准至少一个传感器的方法 |
CN110045150A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种在线自检测压电加速度传感器 |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP02005293A patent/JP3250085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014157154A (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Meggitt Sa | 測定装置 |
CN103217552A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 厦门乃尔电子有限公司 | 带自激诊断的压电式加速度传感*** |
CN108931292A (zh) * | 2017-05-24 | 2018-12-04 | 赫拉胡克两合公司 | 用于校准至少一个传感器的方法 |
US11706990B2 (en) * | 2017-05-24 | 2023-07-18 | HELLA GmbH & Co. KGaA | Method for calibrating at least one sensor |
CN108931292B (zh) * | 2017-05-24 | 2023-11-14 | 赫拉胡克两合公司 | 用于校准至少一个传感器的方法 |
CN110045150A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种在线自检测压电加速度传感器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3250085B2 (ja) | 2002-01-28 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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