JPH0627134A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPH0627134A JPH0627134A JP20457692A JP20457692A JPH0627134A JP H0627134 A JPH0627134 A JP H0627134A JP 20457692 A JP20457692 A JP 20457692A JP 20457692 A JP20457692 A JP 20457692A JP H0627134 A JPH0627134 A JP H0627134A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- cantilever
- acceleration
- circuit
- movable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 変位検出部によって可動部の変位を高精度に
検出し、加速度検出の検出精度や信頼性等を向上する。 【構成】 可動部としての片持梁25の支持部25A上
に設けた圧電体27と、該圧電体27に隣接して支持部
25Aの突出端側に設けられ、圧電体27から電極28
を介して出力された電荷信号を電圧値に変換する変位検
出回路29とによって変位検出部26を形成し、変位検
出部26からの変位検出信号に基づいて、駆動部31の
静電駆動回路34から各電極32,33に駆動電圧信号
を出力し、各電極32,33と質量部25Bとの間に所
定の静電力を発生させることにより、駆動部31で片持
梁25の位置を制御する構成とした。これにより、片持
梁25の振動による変位は、圧電体27によって電荷信
号として検出され、この電荷信号は変位検出回路29に
よって電圧信号に変換される。
検出し、加速度検出の検出精度や信頼性等を向上する。 【構成】 可動部としての片持梁25の支持部25A上
に設けた圧電体27と、該圧電体27に隣接して支持部
25Aの突出端側に設けられ、圧電体27から電極28
を介して出力された電荷信号を電圧値に変換する変位検
出回路29とによって変位検出部26を形成し、変位検
出部26からの変位検出信号に基づいて、駆動部31の
静電駆動回路34から各電極32,33に駆動電圧信号
を出力し、各電極32,33と質量部25Bとの間に所
定の静電力を発生させることにより、駆動部31で片持
梁25の位置を制御する構成とした。これにより、片持
梁25の振動による変位は、圧電体27によって電荷信
号として検出され、この電荷信号は変位検出回路29に
よって電圧信号に変換される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車等の運動
体の加速度を検出するのに用いて好適な加速度センサに
関し、特に、可動部の変位に応じて駆動部の信号をフィ
ードバック制御するサーボ型加速度センサに関する。
体の加速度を検出するのに用いて好適な加速度センサに
関し、特に、可動部の変位に応じて駆動部の信号をフィ
ードバック制御するサーボ型加速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、加速度センサとしては、シリコ
ン材料から形成され、基端側が固定端となり先端側が質
量部となった可動部と、該可動部の変位を検出する変位
検出部と、該変位検出部からの変位検出信号に基づき、
可動部の変位が零となるように該可動部を復帰させる駆
動部とから構成され、前記変位検出部は静電容量変化に
基づいて可動部の変位を検出し、前記駆動部は静電力に
よって可動部を復帰させるようにしたものが知られてい
る。
ン材料から形成され、基端側が固定端となり先端側が質
量部となった可動部と、該可動部の変位を検出する変位
検出部と、該変位検出部からの変位検出信号に基づき、
可動部の変位が零となるように該可動部を復帰させる駆
動部とから構成され、前記変位検出部は静電容量変化に
基づいて可動部の変位を検出し、前記駆動部は静電力に
よって可動部を復帰させるようにしたものが知られてい
る。
【0003】一方、この種の検出系,駆動系のいずれに
も静電力(静電容量)を利用した加速度センサにおいて
は、検出系と駆動系との間の寄生容量によって信号干渉
が生じ易く、加速度の検出精度が低いため、変位検出部
にピエゾ抵抗素子を用い、該ピエゾ抵抗素子の抵抗変化
に基づいて可動部の変位を検出するようにした加速度セ
ンサが例えば特開平1−240865号公報等によって
提案されている。
も静電力(静電容量)を利用した加速度センサにおいて
は、検出系と駆動系との間の寄生容量によって信号干渉
が生じ易く、加速度の検出精度が低いため、変位検出部
にピエゾ抵抗素子を用い、該ピエゾ抵抗素子の抵抗変化
に基づいて可動部の変位を検出するようにした加速度セ
ンサが例えば特開平1−240865号公報等によって
提案されている。
【0004】そこで、図2に、この種の従来技術による
加速度センサとして、特開平1−240865号公報に
記載の加速度センサを例に挙げて説明する。
加速度センサとして、特開平1−240865号公報に
記載の加速度センサを例に挙げて説明する。
【0005】図において、1は加速度センサのセンサ本
体を示し、該センサ本体1は、後述のスイッチング回路
9等と共に加速度センサを構成している。
体を示し、該センサ本体1は、後述のスイッチング回路
9等と共に加速度センサを構成している。
【0006】2はガラス材料等の絶縁材料から形成され
た下側基板、3は該下側基板2上に後述の片持梁5を介
して設けられ、ガラス材料等の絶縁性材料から形成され
た上側基板をそれぞれ示し、該各基板2,3間には片持
梁5が変位可能に設けられる空間4が画成されている。
た下側基板、3は該下側基板2上に後述の片持梁5を介
して設けられ、ガラス材料等の絶縁性材料から形成され
た上側基板をそれぞれ示し、該各基板2,3間には片持
梁5が変位可能に設けられる空間4が画成されている。
【0007】5は各基板2,3間に設けられ、単結晶シ
リコン材料から形成された可動部としての片持梁を示
し、該片持梁5は、基端側が各基板2,3間に挟持され
た厚肉な固定端となり、先端側が空間4内に延びる自由
端となった支持部5Aと、該支持部5Aの先端側に一体
形成され、所定の質量を有するように厚肉に形成された
質量部5Bとから構成されている。また、該片持梁5は
アースされている。そして、該片持梁5は、加速度が加
わると、この加速度に応じて質量部5Bが空間4内を
上,下方向に振動(変位)するものである。
リコン材料から形成された可動部としての片持梁を示
し、該片持梁5は、基端側が各基板2,3間に挟持され
た厚肉な固定端となり、先端側が空間4内に延びる自由
端となった支持部5Aと、該支持部5Aの先端側に一体
形成され、所定の質量を有するように厚肉に形成された
質量部5Bとから構成されている。また、該片持梁5は
アースされている。そして、該片持梁5は、加速度が加
わると、この加速度に応じて質量部5Bが空間4内を
上,下方向に振動(変位)するものである。
【0008】6は片持梁5の支持部5Aに設けられた変
位検出部を示し、該変位検出部6はピエゾ抵抗素子から
構成され、後述の位相進み回路8に接続されている。そ
して、該変位検出部6は、加速度に応じて振動する片持
梁5の変位を支持部5Aのひずみによる抵抗値変化とし
て検出し、これを位相進み回路8に出力するものであ
る。
位検出部を示し、該変位検出部6はピエゾ抵抗素子から
構成され、後述の位相進み回路8に接続されている。そ
して、該変位検出部6は、加速度に応じて振動する片持
梁5の変位を支持部5Aのひずみによる抵抗値変化とし
て検出し、これを位相進み回路8に出力するものであ
る。
【0009】7は変位検出部6に接続されたアンプ、8
は該アンプ7を介して変位検出部6に接続された位相進
み回路、9は該位相進み回路8に接続されたスイッチン
グ回路をそれぞれ示し、これらアンプ7,位相進み回路
8,スイッチング回路9によってサーボ回路が形成され
ている。そして、変位検出部6からの抵抗値変化に基づ
く変位検出信号がアンプ7,位相進み回路8を介してス
イッチング回路9に入力されると、該スイッチング回路
9は、この変位検出信号に基づいた駆動電圧信号を後述
する下側駆動電極10,上側駆動電極11のいずれかに
選択的に出力するようになっている。
は該アンプ7を介して変位検出部6に接続された位相進
み回路、9は該位相進み回路8に接続されたスイッチン
グ回路をそれぞれ示し、これらアンプ7,位相進み回路
8,スイッチング回路9によってサーボ回路が形成され
ている。そして、変位検出部6からの抵抗値変化に基づ
く変位検出信号がアンプ7,位相進み回路8を介してス
イッチング回路9に入力されると、該スイッチング回路
9は、この変位検出信号に基づいた駆動電圧信号を後述
する下側駆動電極10,上側駆動電極11のいずれかに
選択的に出力するようになっている。
【0010】10は片持梁5の質量部5B下側に位置し
て下側基板2の上面側に設けられた下側駆動電極、11
は該下側駆動電極10と対向するように上側基板3の下
面側に設けられ、該下側駆動電極10と共に静電型の駆
動部を構成する上側駆動電極をそれぞれ示し、該各電極
10,11はスイッチング回路9にそれぞれ接続されて
いる。そして、該各電極10,11はスイッチング回路
9から選択的に出力された駆動電圧信号によって、アー
スされた片持梁5の質量部5Bとの間に静電力を発生せ
しめ、この静電力によって片持梁5の変位を零、即ち無
振動状態(原点)に復帰させるものである。
て下側基板2の上面側に設けられた下側駆動電極、11
は該下側駆動電極10と対向するように上側基板3の下
面側に設けられ、該下側駆動電極10と共に静電型の駆
動部を構成する上側駆動電極をそれぞれ示し、該各電極
10,11はスイッチング回路9にそれぞれ接続されて
いる。そして、該各電極10,11はスイッチング回路
9から選択的に出力された駆動電圧信号によって、アー
スされた片持梁5の質量部5Bとの間に静電力を発生せ
しめ、この静電力によって片持梁5の変位を零、即ち無
振動状態(原点)に復帰させるものである。
【0011】12はスイッチング回路9に接続された演
算処理回路を示し、該演算処理回路12は、スイッチン
グ回路9から各電極10,11に出力されたフィードバ
ック信号たる駆動電圧信号に基づき、外部のコントロー
ルユニット(図示せず)等に加速度検出信号を出力する
ようになっている。
算処理回路を示し、該演算処理回路12は、スイッチン
グ回路9から各電極10,11に出力されたフィードバ
ック信号たる駆動電圧信号に基づき、外部のコントロー
ルユニット(図示せず)等に加速度検出信号を出力する
ようになっている。
【0012】従来技術による加速度センサは上述の如き
構成を有するもので、センサ本体1に加速度が加わる
と、片持梁5の質量部5Bは支持部5Aによって支持さ
れつつ空間4内を上,下方向に振動し、この振動によっ
て片持梁5の支持部5Aには歪みが生じる。そして、変
位検出部6がこの歪みによる抵抗値変化を検出し、片持
梁5の変位検出信号を出力すると、この変位検出信号は
アンプ7,位相進み回路8を介してスイッチング回路9
に入力され、該スイッチング回路9は、片持梁5の変位
を零にすべく、変位検出信号に応じた駆動電圧信号を各
電極10,11に出力する。これにより、各電極10,
11と片持梁5の質量部5Bとの間には静電力が生じ、
この静電力によって片持梁5が復帰し、その位置が制御
される。
構成を有するもので、センサ本体1に加速度が加わる
と、片持梁5の質量部5Bは支持部5Aによって支持さ
れつつ空間4内を上,下方向に振動し、この振動によっ
て片持梁5の支持部5Aには歪みが生じる。そして、変
位検出部6がこの歪みによる抵抗値変化を検出し、片持
梁5の変位検出信号を出力すると、この変位検出信号は
アンプ7,位相進み回路8を介してスイッチング回路9
に入力され、該スイッチング回路9は、片持梁5の変位
を零にすべく、変位検出信号に応じた駆動電圧信号を各
電極10,11に出力する。これにより、各電極10,
11と片持梁5の質量部5Bとの間には静電力が生じ、
この静電力によって片持梁5が復帰し、その位置が制御
される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による加速度センサでは、変位検出部6にピエゾ
抵抗素子を用い、該ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に基づい
て片持梁5の変位を検出し、各電極10,11による静
電力によって該片持梁5を復帰させる構成であるから、
検出系(変位検出部6)と駆動系(各電極10,11)
との信号の種類が異なり、寄生容量による信号干渉の発
生を防止できるようになっている。
来技術による加速度センサでは、変位検出部6にピエゾ
抵抗素子を用い、該ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に基づい
て片持梁5の変位を検出し、各電極10,11による静
電力によって該片持梁5を復帰させる構成であるから、
検出系(変位検出部6)と駆動系(各電極10,11)
との信号の種類が異なり、寄生容量による信号干渉の発
生を防止できるようになっている。
【0014】しかし、一般に、ピエゾ抵抗素子は感度が
低いため、片持梁5の変位を高精度に検出することがで
きず、加速度検出の検出精度、信頼性等が低いという問
題がある。
低いため、片持梁5の変位を高精度に検出することがで
きず、加速度検出の検出精度、信頼性等が低いという問
題がある。
【0015】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、変位検出部によって可動部の変位を高精
度に検出することができ、加速度検出の検出精度や信頼
性等を向上できるようにした加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
されたもので、変位検出部によって可動部の変位を高精
度に検出することができ、加速度検出の検出精度や信頼
性等を向上できるようにした加速度センサを提供するこ
とを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する構成は、シリコン材料または
一部がシリコンの化合物材料から形成され、基端側が固
定端となり先端側が加速度に応じて変位する質量部とな
った可動部と、該可動部の基端側に設けられた圧電体か
らなり、該可動部の変位を検出する変位検出部と、該変
位検出部からの変位検出信号に基づき、前記可動部の変
位が零となるように静電力を発生させて該可動部の位置
を制御する駆動部とからなる。
ために、本発明が採用する構成は、シリコン材料または
一部がシリコンの化合物材料から形成され、基端側が固
定端となり先端側が加速度に応じて変位する質量部とな
った可動部と、該可動部の基端側に設けられた圧電体か
らなり、該可動部の変位を検出する変位検出部と、該変
位検出部からの変位検出信号に基づき、前記可動部の変
位が零となるように静電力を発生させて該可動部の位置
を制御する駆動部とからなる。
【0017】
【作用】加速度が加わると、この加速度によって可動部
は変位し、変位検出部は該可動部の変位を圧電体に生じ
た電荷に基づいて検出する。そして、駆動部は、該変位
検出部からの変位検出信号に基づいて可動部の変位が零
となるように静電力を発生させ、該可動部の位置を制御
する。
は変位し、変位検出部は該可動部の変位を圧電体に生じ
た電荷に基づいて検出する。そして、駆動部は、該変位
検出部からの変位検出信号に基づいて可動部の変位が零
となるように静電力を発生させ、該可動部の位置を制御
する。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1に基づいて説明
する。
する。
【0019】図中、21は本実施例による加速度センサ
のセンサ本体を示し、該センサ本体21は後述の静電駆
動回路34等と共に加速度センサを構成している。
のセンサ本体を示し、該センサ本体21は後述の静電駆
動回路34等と共に加速度センサを構成している。
【0020】22はガラス等の絶縁性材料から形成され
た下側基板、23は該下側基板22に後述の片持梁25
を介して設けられ、ガラス等の絶縁性材料から形成され
た上側基板をそれぞれ示し、各基板22,23間には片
持梁25が変位可能に設けられる空間24が画成されて
いる。また、該下側基板22の一端側(図中、左側)は
外部に突出して突出部22Aとなり、該突出部22A上
には後述の変位検出回路29が形成されている。
た下側基板、23は該下側基板22に後述の片持梁25
を介して設けられ、ガラス等の絶縁性材料から形成され
た上側基板をそれぞれ示し、各基板22,23間には片
持梁25が変位可能に設けられる空間24が画成されて
いる。また、該下側基板22の一端側(図中、左側)は
外部に突出して突出部22Aとなり、該突出部22A上
には後述の変位検出回路29が形成されている。
【0021】25は各基板22,23間に設けられ、単
結晶シリコン材料から形成された可動部としての片持梁
を示し、該片持梁25は、基端側が各基板22,23間
に挟持された固定端となり、先端側が空間24内に延び
る自由端となった薄肉平板状の支持部25Aと、該支持
部25Aの先端側に一体形成され、所定の質量を有する
ように厚肉に形成された質量部25Bとから構成され、
かつ該片持梁25はアースされている。また、該片持梁
25の突出端側は下側基板22の突出部22A上に延設
され、変位検出回路29が形成されている。そして、該
片持梁25は、センサ本体21に加速度が加わると、こ
の加速度に応じて質量部25Bが空間24内を上,下方
向に振動するものである。
結晶シリコン材料から形成された可動部としての片持梁
を示し、該片持梁25は、基端側が各基板22,23間
に挟持された固定端となり、先端側が空間24内に延び
る自由端となった薄肉平板状の支持部25Aと、該支持
部25Aの先端側に一体形成され、所定の質量を有する
ように厚肉に形成された質量部25Bとから構成され、
かつ該片持梁25はアースされている。また、該片持梁
25の突出端側は下側基板22の突出部22A上に延設
され、変位検出回路29が形成されている。そして、該
片持梁25は、センサ本体21に加速度が加わると、こ
の加速度に応じて質量部25Bが空間24内を上,下方
向に振動するものである。
【0022】26は本実施例による変位検出部を示し、
該変位検出部26は、片持梁25の支持部25A上に設
けられ、ZnO薄膜等の圧電材料から平板状に形成され
た圧電体27と、該圧電体27の上面側に設けられた電
極28と、圧電体27に隣接して片持梁25の支持部2
5A突出端側に設けられ、該電極28を介して圧電体2
7に接続された電界効果型トランジスタ(FET)等か
らなる変位検出回路29とから構成されている。ここ
で、該変位検出回路29は、シリコン材料からなる片持
梁25の支持部25A上にエッチング技術等の半導体製
造技術を用いて一体的に形成されるもので、圧電体27
から出力された電荷を電圧値に変換する等の処理を行う
ものである。そして、該変位検出部26は、空間24内
を上,下に振動する片持梁25の変位を、片持梁25の
支持部25Aに生じた歪みにより圧電体27に発生した
電荷に基づいて検出し、この電荷信号たる変位検出信号
を変位検出回路29を介して信号処理回路30に出力す
るものである。
該変位検出部26は、片持梁25の支持部25A上に設
けられ、ZnO薄膜等の圧電材料から平板状に形成され
た圧電体27と、該圧電体27の上面側に設けられた電
極28と、圧電体27に隣接して片持梁25の支持部2
5A突出端側に設けられ、該電極28を介して圧電体2
7に接続された電界効果型トランジスタ(FET)等か
らなる変位検出回路29とから構成されている。ここ
で、該変位検出回路29は、シリコン材料からなる片持
梁25の支持部25A上にエッチング技術等の半導体製
造技術を用いて一体的に形成されるもので、圧電体27
から出力された電荷を電圧値に変換する等の処理を行う
ものである。そして、該変位検出部26は、空間24内
を上,下に振動する片持梁25の変位を、片持梁25の
支持部25Aに生じた歪みにより圧電体27に発生した
電荷に基づいて検出し、この電荷信号たる変位検出信号
を変位検出回路29を介して信号処理回路30に出力す
るものである。
【0023】31は本実施例による駆動部を示し、該駆
動部31は、片持梁25の質量部25B下側に位置して
下側基板22の上面側に設けられた下側駆動電極32
と、該下側駆動電極32に対向して上側基板23の下面
側に設けられた上側駆動電極33と、該各電極32,3
3に接続された静電駆動回路34とからなる静電力型の
駆動部として構成されている。そして、該駆動部31
は、変位検出部26から信号処理回路30を介して出力
された変位検出信号に基づき、片持梁25の変位を零に
すべく、駆動電圧信号を各電極32,33に選択的に出
力し、これにより、片持梁25の質量部25Bと各電極
32,33との間に所定の静電力を発生させて、該片持
梁25の位置を制御するようになっている。
動部31は、片持梁25の質量部25B下側に位置して
下側基板22の上面側に設けられた下側駆動電極32
と、該下側駆動電極32に対向して上側基板23の下面
側に設けられた上側駆動電極33と、該各電極32,3
3に接続された静電駆動回路34とからなる静電力型の
駆動部として構成されている。そして、該駆動部31
は、変位検出部26から信号処理回路30を介して出力
された変位検出信号に基づき、片持梁25の変位を零に
すべく、駆動電圧信号を各電極32,33に選択的に出
力し、これにより、片持梁25の質量部25Bと各電極
32,33との間に所定の静電力を発生させて、該片持
梁25の位置を制御するようになっている。
【0024】35は静電駆動回路34に接続された演算
処理回路を示し、該演算処理回路35は、静電駆動回路
34から出力されたフィードバック信号たる駆動電圧信
号に基づき、外部のコントロールユニット(図示せず)
等に加速度検出信号を出力するものである。
処理回路を示し、該演算処理回路35は、静電駆動回路
34から出力されたフィードバック信号たる駆動電圧信
号に基づき、外部のコントロールユニット(図示せず)
等に加速度検出信号を出力するものである。
【0025】本実施例による加速度センサは上述の如き
構成を有するもので、センサ本体21に加速度が加わる
と、片持梁25の質量部25Bは支持部25Aによって
支持されつつ空間24内を上,下方向に振動し、この振
動によって該支持部25Aには応力(歪み)が発生す
る。そして、この支持部25Aに生じた応力は、圧電体
27により片持梁25の変位に応じた電荷信号に変換さ
れ、この電荷信号たる変位検出信号は変位検出回路29
によって電圧値に変換された後、信号処理回路30に出
力され、該信号処理回路30から静電駆動回路34に出
力される。
構成を有するもので、センサ本体21に加速度が加わる
と、片持梁25の質量部25Bは支持部25Aによって
支持されつつ空間24内を上,下方向に振動し、この振
動によって該支持部25Aには応力(歪み)が発生す
る。そして、この支持部25Aに生じた応力は、圧電体
27により片持梁25の変位に応じた電荷信号に変換さ
れ、この電荷信号たる変位検出信号は変位検出回路29
によって電圧値に変換された後、信号処理回路30に出
力され、該信号処理回路30から静電駆動回路34に出
力される。
【0026】次に、駆動部31を構成する静電駆動回路
34は、変位検出部26からの変位検出信号に応じた駆
動電圧信号を各電極32,33に選択的に出力し、該各
電極32,33と質量部25Bとの間に所定の静電力を
発生させ、該駆動部31は片持梁25の変位を無振動状
態(原点)に復帰させる。
34は、変位検出部26からの変位検出信号に応じた駆
動電圧信号を各電極32,33に選択的に出力し、該各
電極32,33と質量部25Bとの間に所定の静電力を
発生させ、該駆動部31は片持梁25の変位を無振動状
態(原点)に復帰させる。
【0027】これにより、演算処理回路35は、静電駆
動回路34から出力された駆動電圧信号に基づき、コン
トロールユニット等に加速度検出信号を出力する。
動回路34から出力された駆動電圧信号に基づき、コン
トロールユニット等に加速度検出信号を出力する。
【0028】かくして、本実施例によれば、片持梁25
の支持部25A上に設けた圧電体27と、該圧電体27
に隣接して支持部25A上に設けられ、圧電体27から
電極28を介して出力された電荷信号を電圧値に変換す
る変位検出回路29とによって変位検出部26を構成し
たから、圧電体27の有する優れた電気量−機械量変換
特性を利用して、片持梁25の変位を高感度で検出する
ことができる。
の支持部25A上に設けた圧電体27と、該圧電体27
に隣接して支持部25A上に設けられ、圧電体27から
電極28を介して出力された電荷信号を電圧値に変換す
る変位検出回路29とによって変位検出部26を構成し
たから、圧電体27の有する優れた電気量−機械量変換
特性を利用して、片持梁25の変位を高感度で検出する
ことができる。
【0029】この結果、変位検出部26からの高感度な
変位検出信号に基づき、駆動部31は正確に片持梁25
の位置を制御することができ、加速度の検出精度や信頼
性等を大幅に向上することができる。
変位検出信号に基づき、駆動部31は正確に片持梁25
の位置を制御することができ、加速度の検出精度や信頼
性等を大幅に向上することができる。
【0030】また、片持梁25の支持部25A基端側を
下側基板22の突出部22A上まで延設し、該支持部2
5Aの突出端側に半導体製造技術を用いてFET等から
なる変位検出回路29を一体形成する構成としたから、
圧電体27からの電荷信号を速やかに電圧値に変換する
ことができる。この結果、変位検出信号に生じるノイズ
を効果的に低減して、加速度の検出精度を大幅に向上す
ることができ、低周波までの加速度検出を正確に行うこ
とができ、性能や信頼性等を向上することができる。
下側基板22の突出部22A上まで延設し、該支持部2
5Aの突出端側に半導体製造技術を用いてFET等から
なる変位検出回路29を一体形成する構成としたから、
圧電体27からの電荷信号を速やかに電圧値に変換する
ことができる。この結果、変位検出信号に生じるノイズ
を効果的に低減して、加速度の検出精度を大幅に向上す
ることができ、低周波までの加速度検出を正確に行うこ
とができ、性能や信頼性等を向上することができる。
【0031】さらに、変位検出部26を圧電体27等か
ら構成し、駆動部31を各電極32,33等から静電力
型の駆動部として構成したから、検出系と駆動系との間
に寄生容量による信号干渉が生じるのを確実に防止し、
加速度の検出精度を大幅に向上することができる。
ら構成し、駆動部31を各電極32,33等から静電力
型の駆動部として構成したから、検出系と駆動系との間
に寄生容量による信号干渉が生じるのを確実に防止し、
加速度の検出精度を大幅に向上することができる。
【0032】なお、前記実施例では、圧電体27はZn
O圧電性薄膜から形成するものとして述べたが、本発明
はこれに限らず、例えばPZT薄膜,チタン酸鉛薄膜等
の圧電性薄膜や、PZT,チタン酸鉛,ZnO等の圧電
セラミックス薄片を用いる構成としてもよい。
O圧電性薄膜から形成するものとして述べたが、本発明
はこれに限らず、例えばPZT薄膜,チタン酸鉛薄膜等
の圧電性薄膜や、PZT,チタン酸鉛,ZnO等の圧電
セラミックス薄片を用いる構成としてもよい。
【0033】また、前記実施例では、各基板22,23
はガラス等の絶縁性材料から形成するものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、各基板および片持梁をシリ
コン材料から形成する構成としてもよい。この場合に
は、各電極と基板との間等に絶縁膜を形成すればよい。
はガラス等の絶縁性材料から形成するものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、各基板および片持梁をシリ
コン材料から形成する構成としてもよい。この場合に
は、各電極と基板との間等に絶縁膜を形成すればよい。
【0034】さらに、片持梁25をシリコン材料から形
成するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、片
持梁25のうち変位検出回路29を形成する部分を除く
残りの全体または一部を窒化シリコンや酸化シリコン等
のシリコン化合物材料で形成してもよい。この場合は、
シリコン化合物材料の表面にアース電極形成用の導電性
薄膜を形成する。
成するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、片
持梁25のうち変位検出回路29を形成する部分を除く
残りの全体または一部を窒化シリコンや酸化シリコン等
のシリコン化合物材料で形成してもよい。この場合は、
シリコン化合物材料の表面にアース電極形成用の導電性
薄膜を形成する。
【0035】さらにまた、前記実施例では、変位検出回
路29のみを片持梁25上に一体形成する場合を例に挙
げて説明したが、これに限らず、場合によっては信号処
理回路30や静電駆動回路34等の他の回路も片持梁2
5の突出端側に一体形成する構成としてもよい。また、
下側基板,上側基板をシリコン材料から形成する場合に
は、該各基板の表面にこれら変位検出回路29等を一体
形成してもよい。
路29のみを片持梁25上に一体形成する場合を例に挙
げて説明したが、これに限らず、場合によっては信号処
理回路30や静電駆動回路34等の他の回路も片持梁2
5の突出端側に一体形成する構成としてもよい。また、
下側基板,上側基板をシリコン材料から形成する場合に
は、該各基板の表面にこれら変位検出回路29等を一体
形成してもよい。
【0036】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、シ
リコン材料から形成され、基端側が固定端となり先端側
が加速度に応じて変位する質量部となった可動部と、該
可動部の基端側に設けられた圧電体からなり、該可動部
の変位を検出する変位検出部と、該変位検出部からの変
位検出信号に基づき、前記可動部の変位が零となるよう
に静電力を発生させて該可動部の位置を制御する駆動部
とから構成したから、加速度が加わると、この加速度に
よって可動部は変位し、変位検出部は該可動部の変位を
圧電体に生じた電荷に基づいて検出し、駆動部は、該変
位検出部からの変位検出信号に基づいて可動部の変位が
零となるように静電力を発生させ、該可動部の位置を制
御することができる。この結果、圧電体の有する優れた
電気量−機械量変換特性を利用して、可動部の変位を高
感度で検出することができ、駆動部によって正確に可動
部の位置を制御することができ、加速度の検出精度や信
頼性等を向上することができる。
リコン材料から形成され、基端側が固定端となり先端側
が加速度に応じて変位する質量部となった可動部と、該
可動部の基端側に設けられた圧電体からなり、該可動部
の変位を検出する変位検出部と、該変位検出部からの変
位検出信号に基づき、前記可動部の変位が零となるよう
に静電力を発生させて該可動部の位置を制御する駆動部
とから構成したから、加速度が加わると、この加速度に
よって可動部は変位し、変位検出部は該可動部の変位を
圧電体に生じた電荷に基づいて検出し、駆動部は、該変
位検出部からの変位検出信号に基づいて可動部の変位が
零となるように静電力を発生させ、該可動部の位置を制
御することができる。この結果、圧電体の有する優れた
電気量−機械量変換特性を利用して、可動部の変位を高
感度で検出することができ、駆動部によって正確に可動
部の位置を制御することができ、加速度の検出精度や信
頼性等を向上することができる。
【図1】本発明の実施例による加速度センサを示す全体
構成図である。
構成図である。
【図2】従来技術による加速度センサを示す全体構成図
である。
である。
25 片持梁(可動部) 25A 支持部 25B 質量部 26 変位検出部 27 圧電体 31 駆動部 32 下側駆動電極 33 上側駆動電極
Claims (1)
- 【請求項1】 シリコン材料または一部がシリコンの化
合物材料から形成され、基端側が固定端となり先端側が
加速度に応じて変位する質量部となった可動部と、該可
動部の基端側に設けられた圧電体からなり、該可動部の
変位を検出する変位検出部と、該変位検出部からの変位
検出信号に基づき、前記可動部の変位が零となるように
静電力を発生させて該可動部の位置を制御する駆動部と
から構成してなる加速度センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20457692A JPH0627134A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20457692A JPH0627134A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 加速度センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0627134A true JPH0627134A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16492759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20457692A Pending JPH0627134A (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 加速度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0627134A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102313819A (zh) * | 2010-07-02 | 2012-01-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于测量加速度、压力和类似参数的微机械的传感器装置 |
JP2017009562A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 国立大学法人 東京大学 | 圧力センサ |
CN107064561A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-18 | 华南理工大学 | 一种单轴加速度传感器的标定装置及标定方法 |
CN110849468A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 清华大学 | 振动传感器及其制备方法 |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP20457692A patent/JPH0627134A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102313819A (zh) * | 2010-07-02 | 2012-01-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于测量加速度、压力和类似参数的微机械的传感器装置 |
DE102010030878B4 (de) | 2010-07-02 | 2023-08-17 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanische Sensorvorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks und dergleichen |
JP2017009562A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 国立大学法人 東京大学 | 圧力センサ |
CN107064561A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-08-18 | 华南理工大学 | 一种单轴加速度传感器的标定装置及标定方法 |
CN107064561B (zh) * | 2017-03-21 | 2023-04-21 | 华南理工大学 | 一种单轴加速度传感器的标定装置及标定方法 |
CN110849468A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 清华大学 | 振动传感器及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2776142B2 (ja) | 加速度センサ | |
US7313958B2 (en) | Rotational rate sensor | |
KR100563868B1 (ko) | 압전형 가속도센서, 가속도 검출방법 및 압전형 가속도센서의 제조방법 | |
US6508126B2 (en) | Dynamic quantity sensor having movable and fixed electrodes with high rigidity | |
US7302847B2 (en) | Physical quantity sensor having movable portion | |
JPH1090299A (ja) | 静電容量式加速度センサ | |
JPH0627137A (ja) | 加速度センサ | |
JP2004069562A (ja) | 容量式力学量センサ | |
JPH02248865A (ja) | 加速度検出装置 | |
JP3009104B2 (ja) | 半導体センサおよび半導体センサ用パッケージ | |
JPH0627134A (ja) | 加速度センサ | |
JPH08247768A (ja) | 角速度センサ | |
JP2001044450A (ja) | 半導体力学量センサ | |
JP3136888B2 (ja) | 加速度センサの感度調整装置 | |
JP3284921B2 (ja) | 加速度センサならびに角加速度センサおよびそれらの製造方法 | |
JPH04278464A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP2002005954A (ja) | 半導体力学量センサ | |
JPH1096745A (ja) | 静電容量型外力検出装置 | |
JPH06194381A (ja) | 加速度センサ | |
JP3289069B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
JPH01240865A (ja) | 加速度センサ | |
CN220872772U (zh) | 一种基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜 | |
JPH0275963A (ja) | 半導体センサ | |
JPH05107262A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP2001099861A (ja) | 容量式物理量検出装置 |