JPH0862242A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JPH0862242A JPH0862242A JP17832394A JP17832394A JPH0862242A JP H0862242 A JPH0862242 A JP H0862242A JP 17832394 A JP17832394 A JP 17832394A JP 17832394 A JP17832394 A JP 17832394A JP H0862242 A JPH0862242 A JP H0862242A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電体から構成され梁状に支持されたセンサ
体を備えた加速度センサにおいて、センサ体を、衝撃に
強く取扱いが容易で、しかもＳＮ比が大きくてダイナミ
ックレンジも広く、出力バラツキも小さくなるように構
成する。 【構成】 センサ体10は、圧電体セラミックス11とこの
圧電体セラミックスの片面に貼着された金属基板12とか
らなる。そして、金属基板12の肉厚Ｔ2 は、圧電体セラ
ミックス11の肉厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5
〜1.3 の範囲内となるように設定されている。
体を備えた加速度センサにおいて、センサ体を、衝撃に
強く取扱いが容易で、しかもＳＮ比が大きくてダイナミ
ックレンジも広く、出力バラツキも小さくなるように構
成する。 【構成】 センサ体10は、圧電体セラミックス11とこの
圧電体セラミックスの片面に貼着された金属基板12とか
らなる。そして、金属基板12の肉厚Ｔ2 は、圧電体セラ
ミックス11の肉厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5
〜1.3 の範囲内となるように設定されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電体から構成され梁
状に一端または両端を支持された長尺の素子をセンサ体
として用いた加速度センサに関するものである。
状に一端または両端を支持された長尺の素子をセンサ体
として用いた加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の加速度センサは、梁状に支持さ
れた長尺のセンサ体に加速度が作用するとセンサ体が撓
み、その際にセンサ体から発生する圧電気を検出するこ
とにより、センサ体に作用した加速度を計測できるよう
に構成されており、通常、センサ体は圧電気を検出する
ために構成される回路（以下、場合により単に回路とい
う）にリード（リード線）を介して接続される。また、
この種の加速度センサでは、センサ体を樹脂等のパッケ
ージ内に収容保持し加速度センサの取扱いを容易にする
ことも一般に行われている。
れた長尺のセンサ体に加速度が作用するとセンサ体が撓
み、その際にセンサ体から発生する圧電気を検出するこ
とにより、センサ体に作用した加速度を計測できるよう
に構成されており、通常、センサ体は圧電気を検出する
ために構成される回路（以下、場合により単に回路とい
う）にリード（リード線）を介して接続される。また、
この種の加速度センサでは、センサ体を樹脂等のパッケ
ージ内に収容保持し加速度センサの取扱いを容易にする
ことも一般に行われている。
【０００３】この種の加速度センサに用いられるセンサ
体としては、主として次のような２つのタイプのものが
従来知られている。
体としては、主として次のような２つのタイプのものが
従来知られている。
【０００４】１つは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
系圧電体セラミックスを接着剤等により２枚重ねて貼り
合わせた素子により構成されたタイプのセンサ体であ
る。このタイプのセンサ体はさらに、分極した２枚のＰ
ＺＴ系圧電体セラミックスを分極方向が逆となるように
貼り合わせたいわゆるバイモルフ構造のタイプと、分極
したＰＺＴ系圧電体セラミックスと未分極のＰＺＴ系圧
電体セラミックスとを貼り合わせたタイプとに分けられ
る。
系圧電体セラミックスを接着剤等により２枚重ねて貼り
合わせた素子により構成されたタイプのセンサ体であ
る。このタイプのセンサ体はさらに、分極した２枚のＰ
ＺＴ系圧電体セラミックスを分極方向が逆となるように
貼り合わせたいわゆるバイモルフ構造のタイプと、分極
したＰＺＴ系圧電体セラミックスと未分極のＰＺＴ系圧
電体セラミックスとを貼り合わせたタイプとに分けられ
る。
【０００５】圧電体セラミックスを２枚重ねて貼り合わ
せたタイプは、同一の組成をもつ圧電体セラミックを貼
り合わせるため、貼り合わせる２枚の肉厚比を同一にし
て貼り合わせた梁状のセンサ体が実施されている。
せたタイプは、同一の組成をもつ圧電体セラミックを貼
り合わせるため、貼り合わせる２枚の肉厚比を同一にし
て貼り合わせた梁状のセンサ体が実施されている。
【０００６】もう１つは、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリ
デン）という圧電体ポリマと金属板とを貼り合わせた素
子により構成されたタイプのセンサ体である。
デン）という圧電体ポリマと金属板とを貼り合わせた素
子により構成されたタイプのセンサ体である。
【０００７】どちらのタイプのセンサ体も、圧電体の表
面に銀やアルミニウムを被着して、圧電体の電極を形成
することが多い。
面に銀やアルミニウムを被着して、圧電体の電極を形成
することが多い。
【０００８】圧電体ポリマと金属板とを貼り合わせたタ
イプは、圧電体ポリマの弾性率が金属の弾性率の100 分
の１と小さいために、圧電体ポリマの弾性率を無視し
て、0.1 〜0.3 ｍｍの金属板に0.02〜0.1 ｍｍの圧電体
ポリマを貼り合わせた梁を有する加速度センサが実施さ
れている。
イプは、圧電体ポリマの弾性率が金属の弾性率の100 分
の１と小さいために、圧電体ポリマの弾性率を無視し
て、0.1 〜0.3 ｍｍの金属板に0.02〜0.1 ｍｍの圧電体
ポリマを貼り合わせた梁を有する加速度センサが実施さ
れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】圧電体セラミックスを
貼り合わせてなるタイプのセンサ体は、脆くて衝撃に弱
いという問題がある。脆いためセンサ体の取扱いが困難
で、特にパッケージ化する場合などにはセンサ体を破損
してしまう可能性が高い。
貼り合わせてなるタイプのセンサ体は、脆くて衝撃に弱
いという問題がある。脆いためセンサ体の取扱いが困難
で、特にパッケージ化する場合などにはセンサ体を破損
してしまう可能性が高い。
【００１０】また、加速度センサのセンサ体としては、
静電容量が大きいことが望ましいが、このタイプのセン
サ体において静電容量を大きくするためには、センサ体
を構成する圧電体セラミックスの面積を大きくするか、
厚みを薄くすることが必要となる。しかし、このタイプ
のセンサ体では、センサ体にある程度の強度を持たせる
ために、貼り合わせるセラミックスの厚みを一定以上
（通常、100 μｍ以上）確保しなければならず、薄くす
ることにより静電容量を大きくすることは困難である。
また、貼り合わせるセラミックスの面積を大きくすれ
ば、それだけセンサ体が大型化してしまうので、加速度
センサを小型化することが困難になる。
静電容量が大きいことが望ましいが、このタイプのセン
サ体において静電容量を大きくするためには、センサ体
を構成する圧電体セラミックスの面積を大きくするか、
厚みを薄くすることが必要となる。しかし、このタイプ
のセンサ体では、センサ体にある程度の強度を持たせる
ために、貼り合わせるセラミックスの厚みを一定以上
（通常、100 μｍ以上）確保しなければならず、薄くす
ることにより静電容量を大きくすることは困難である。
また、貼り合わせるセラミックスの面積を大きくすれ
ば、それだけセンサ体が大型化してしまうので、加速度
センサを小型化することが困難になる。
【００１１】さらに、このタイプのセンサ体は、セラミ
ックス同士を貼り合わせて構成されているので、製造さ
れた各センサ体間において厚みの精度や、温度特性のバ
ラツキが大きいなどの問題もある。
ックス同士を貼り合わせて構成されているので、製造さ
れた各センサ体間において厚みの精度や、温度特性のバ
ラツキが大きいなどの問題もある。
【００１２】一方、ＰＶＤＦという圧電体ポリマを金属
板に貼り合わせてなるタイプのセンサ体は、金属板が補
強板としての機能を有するため、衝撃に強く取扱いも容
易であるという利点を有している。
板に貼り合わせてなるタイプのセンサ体は、金属板が補
強板としての機能を有するため、衝撃に強く取扱いも容
易であるという利点を有している。
【００１３】しかし、ＰＶＤＦはセンサ体として用いる
場合、その比誘電率がＰＺＴ系セラミックスより小さい
ため、静電容量を大きくすることができない。ＰＶＤＦ
をセンサ体として用いる場合、その実用的な静電容量は
通常20［ｐＦ］以下となる。静電容量がこの程度しかな
いセンサ体を、低域カットオフ周波数20［Ｈｚ］程度で
使用する場合には、回路中に非常に大きな抵抗（数百
［ＭΩ］から数［ＧΩ］程度のもの）を使用しなければ
ならないが、このような抵抗は特殊であり高価なため、
回路を構成するために高いコストが必要になるという問
題もある。
場合、その比誘電率がＰＺＴ系セラミックスより小さい
ため、静電容量を大きくすることができない。ＰＶＤＦ
をセンサ体として用いる場合、その実用的な静電容量は
通常20［ｐＦ］以下となる。静電容量がこの程度しかな
いセンサ体を、低域カットオフ周波数20［Ｈｚ］程度で
使用する場合には、回路中に非常に大きな抵抗（数百
［ＭΩ］から数［ＧΩ］程度のもの）を使用しなければ
ならないが、このような抵抗は特殊であり高価なため、
回路を構成するために高いコストが必要になるという問
題もある。
【００１４】さらに、ＰＶＤＦは、キュリー点温度が12
5 ℃程度と低く、熱に弱いという問題がある。このた
め、回路が形成された基板などに、このタイプのセンサ
体を用いた加速度センサをＳＭＴ実装することなどは困
難となる。半田をリフロさせる際の熱が、リードを介し
てセンサ体に伝わり、センサ体の特性が変化するおそれ
があるからである。
5 ℃程度と低く、熱に弱いという問題がある。このた
め、回路が形成された基板などに、このタイプのセンサ
体を用いた加速度センサをＳＭＴ実装することなどは困
難となる。半田をリフロさせる際の熱が、リードを介し
てセンサ体に伝わり、センサ体の特性が変化するおそれ
があるからである。
【００１５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、その目的は、出力バラツキが小さく、またＳＮ比が
大きくてダイナミックレンジも広く、しかも衝撃に強く
て取り扱いやすく、また熱にも強く、さらに小型でも静
電容量を大きくできるセンサ体を備えた加速度センサを
提供することにある。
り、その目的は、出力バラツキが小さく、またＳＮ比が
大きくてダイナミックレンジも広く、しかも衝撃に強く
て取り扱いやすく、また熱にも強く、さらに小型でも静
電容量を大きくできるセンサ体を備えた加速度センサを
提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、上述したような長尺のセンサ体として、肉厚
Ｔ1 の圧電セラミックスとこのセラミックスの片面に被
着された金属基板の肉厚が0.5 Ｔ1 以上でかつ1.3 Ｔ1
以下の範囲内にある金属基板とから構成されたセンサ体
を加速度センサに用いることを特徴とするものである。
本発明は、上述したような長尺のセンサ体として、肉厚
Ｔ1 の圧電セラミックスとこのセラミックスの片面に被
着された金属基板の肉厚が0.5 Ｔ1 以上でかつ1.3 Ｔ1
以下の範囲内にある金属基板とから構成されたセンサ体
を加速度センサに用いることを特徴とするものである。
【００１７】金属基板には、圧電体セラミックスの補強
板としての機能を有する種々のものを用いることができ
るが、圧電体セラミックスの熱膨張係数と近い熱膨張係
数を有する金属基板の方が好ましい。また金属基板に
は、圧電セラミックスがたわむ際に発生する圧電気の導
通路としての機能を持たせることができる。
板としての機能を有する種々のものを用いることができ
るが、圧電体セラミックスの熱膨張係数と近い熱膨張係
数を有する金属基板の方が好ましい。また金属基板に
は、圧電セラミックスがたわむ際に発生する圧電気の導
通路としての機能を持たせることができる。
【００１８】圧電体セラミックスとしては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＢａＴｉＯ3 系圧電体セラミ
ックスを用いることができる。また圧電体セラミックス
の表面には、圧電セラミックスがたわむ際に発生する圧
電気の導通路としての機能を持たせるため、銀やアルミ
ニウム等の金属を被着させた電極を形成せねばならな
い。
ルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＢａＴｉＯ3 系圧電体セラミ
ックスを用いることができる。また圧電体セラミックス
の表面には、圧電セラミックスがたわむ際に発生する圧
電気の導通路としての機能を持たせるため、銀やアルミ
ニウム等の金属を被着させた電極を形成せねばならな
い。
【００１９】圧電体セラミックスの肉厚Ｔ1 は、静電容
量を大きくする観点からは小さい方が好ましいけれど
も、センサ体の耐湿度性、ポーリングする際の耐電圧、
製造上の取扱いの面から限度がある。一般的には0.03〜
0.2 ｍｍの範囲で使用可能であり、特に0.05〜0.1 ｍｍ
の範囲が好ましい。貼り合わせる金属基板の肉厚Ｔ2 に
関しては、下記の理由によって決定される範囲内の肉厚
を有する金属基板を貼り合わせねば、実用に耐えるセン
サとはなり得ない。
量を大きくする観点からは小さい方が好ましいけれど
も、センサ体の耐湿度性、ポーリングする際の耐電圧、
製造上の取扱いの面から限度がある。一般的には0.03〜
0.2 ｍｍの範囲で使用可能であり、特に0.05〜0.1 ｍｍ
の範囲が好ましい。貼り合わせる金属基板の肉厚Ｔ2 に
関しては、下記の理由によって決定される範囲内の肉厚
を有する金属基板を貼り合わせねば、実用に耐えるセン
サとはなり得ない。
【００２０】金属基板の厚みを厚くするとセンサ体の剛
性が大きくなるためセンサ体がたわみにくくなる。この
ため単位加速度あたりの圧電体セラミックスに発生する
圧電気量も減少してしまい、センサ体としての感度が低
下する。
性が大きくなるためセンサ体がたわみにくくなる。この
ため単位加速度あたりの圧電体セラミックスに発生する
圧電気量も減少してしまい、センサ体としての感度が低
下する。
【００２１】一方、金属基板の厚みを薄くして零に近づ
けると、センサ体の曲げの中立線が圧電体セラミックス
の厚みの中心線側へ偏倚する。センサ体の曲げの中立線
が圧電体の中心線に近づくと、圧電体セラミックスの曲
げ応力による発生電荷が、センサ体の中立線を中心に伸
びる側と縮む側とで打ち消し合い、結果として発生する
圧電気量が減少してしまい、やはりセンサ体としての感
度が低下する。
けると、センサ体の曲げの中立線が圧電体セラミックス
の厚みの中心線側へ偏倚する。センサ体の曲げの中立線
が圧電体の中心線に近づくと、圧電体セラミックスの曲
げ応力による発生電荷が、センサ体の中立線を中心に伸
びる側と縮む側とで打ち消し合い、結果として発生する
圧電気量が減少してしまい、やはりセンサ体としての感
度が低下する。
【００２２】圧電体セラミックスと金属基板を単純に任
意の肉厚比で貼り合わせてもダイナミックレンジが広く
て、ＳＮ比が大きく、しかも出力のバラツキの小さいセ
ンサを得ることはできない。実用可能な加速度センサを
得るには、両者の間に適当な肉厚比が存在する。
意の肉厚比で貼り合わせてもダイナミックレンジが広く
て、ＳＮ比が大きく、しかも出力のバラツキの小さいセ
ンサを得ることはできない。実用可能な加速度センサを
得るには、両者の間に適当な肉厚比が存在する。
【００２３】使用する圧電体セラミックスの性能、梁の
寸法、静電容量等の設計値より圧電体セラミックスの肉
厚Ｔ1 が決められ、このＴ1 に0.5 〜1.3 を乗じた肉厚
の金属基板を貼り合わせてセンサ体とする。
寸法、静電容量等の設計値より圧電体セラミックスの肉
厚Ｔ1 が決められ、このＴ1 に0.5 〜1.3 を乗じた肉厚
の金属基板を貼り合わせてセンサ体とする。
【００２４】
【作用および発明の効果】本発明によれば、センサ体を
金属基板と圧電体セラミックスとにより構成したことに
より、センサ体を耐熱性に優れたものとすることがで
き、またセンサ体の強度も高められる。
金属基板と圧電体セラミックスとにより構成したことに
より、センサ体を耐熱性に優れたものとすることがで
き、またセンサ体の強度も高められる。
【００２５】センサ体が耐熱性に優れているので、加速
度センサを基板等に取り付ける際、リードの一端を基板
に対し半田付けしても問題がない。このため、加速度セ
ンサを基板に対してＳＭＴ実装できるなど、取付作業性
が良好となる。またセンサ体の強度が高いので、センサ
体の取扱いが容易であり、パッケージ化する際にセンサ
体を破損させる可能性も大幅に低減できる。
度センサを基板等に取り付ける際、リードの一端を基板
に対し半田付けしても問題がない。このため、加速度セ
ンサを基板に対してＳＭＴ実装できるなど、取付作業性
が良好となる。またセンサ体の強度が高いので、センサ
体の取扱いが容易であり、パッケージ化する際にセンサ
体を破損させる可能性も大幅に低減できる。
【００２６】圧電体セラミックスは金属基板に被着され
るので、圧電体を従来に比べ大幅に薄く（例えば50μｍ
程度）することが可能となり、センサ体をコンパクトに
構成しつつ、静電容量を増大させることができる。
るので、圧電体を従来に比べ大幅に薄く（例えば50μｍ
程度）することが可能となり、センサ体をコンパクトに
構成しつつ、静電容量を増大させることができる。
【００２７】特に、金属基板の肉厚を、被着する圧電体
セラミックスの肉厚Ｔ1 の0.5 〜1.3 倍の範囲内に設定
とすることによって実用に耐え得るＳＮ比の大きな、ダ
イナミックレンジの広い、出力バラツキの小さなセンサ
体とすることができる。
セラミックスの肉厚Ｔ1 の0.5 〜1.3 倍の範囲内に設定
とすることによって実用に耐え得るＳＮ比の大きな、ダ
イナミックレンジの広い、出力バラツキの小さなセンサ
体とすることができる。
【００２８】このように本発明によれば、圧電体セラミ
ックスに一定の範囲内にある肉厚の金属基板を被着して
なるセンサ体を使用したことにより、衝撃に強く取扱い
が容易で、安価に回路構成が可能で、しかもＳＮ比の大
きな、ダイナミックレンジの広い、出力バラツキの小さ
な加速度センサを得ることが可能である。
ックスに一定の範囲内にある肉厚の金属基板を被着して
なるセンサ体を使用したことにより、衝撃に強く取扱い
が容易で、安価に回路構成が可能で、しかもＳＮ比の大
きな、ダイナミックレンジの広い、出力バラツキの小さ
な加速度センサを得ることが可能である。
【００２９】
【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００３０】図１は本発明の加速度センサに用いるセン
サ体の一実施例を示す斜視図である。図示のようにセン
サ体10は、長さＬ，幅Ｗ，肉厚Ｔ1 の圧電体セラミック
ス11と、長さＬ，幅Ｗ，肉厚Ｔ2 の金属基板12とが貼り
合わされてなり、圧電セラミックス11の片面には銀や銅
等で構成される電極層13が形成されている。そして、金
属基板11の肉厚Ｔ2 は、圧電体セラミックス11の肉厚Ｔ
1 の0.5 〜1.3 倍に設定されている。
サ体の一実施例を示す斜視図である。図示のようにセン
サ体10は、長さＬ，幅Ｗ，肉厚Ｔ1 の圧電体セラミック
ス11と、長さＬ，幅Ｗ，肉厚Ｔ2 の金属基板12とが貼り
合わされてなり、圧電セラミックス11の片面には銀や銅
等で構成される電極層13が形成されている。そして、金
属基板11の肉厚Ｔ2 は、圧電体セラミックス11の肉厚Ｔ
1 の0.5 〜1.3 倍に設定されている。
【００３１】圧電体セラミックス11に用いる材料として
は、（株）メガセラ製のＰＺＴ系圧電体セラミックスＭ
材や同じくＴ材，Ｕ材，Ｄ材，Ｂ材の各種材料を用いる
ことができる。これらの圧電体セラミックス材料の特性
を表１に示す。
は、（株）メガセラ製のＰＺＴ系圧電体セラミックスＭ
材や同じくＴ材，Ｕ材，Ｄ材，Ｂ材の各種材料を用いる
ことができる。これらの圧電体セラミックス材料の特性
を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】金属基板12に用いる材料としては、アルミ
ニウムやリン青銅、銅、42アロイ、ステンレン鋼などを
用いることができる。これらの金属基板材料の特性を表
２に示す。
ニウムやリン青銅、銅、42アロイ、ステンレン鋼などを
用いることができる。これらの金属基板材料の特性を表
２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】次に、上述した各種圧電体セラミックス材
料と金属基板材料とを、両者の肉厚比（Ｔ2 ／Ｔ1 ）を
変えながら組み合わせて構成したセンサ体の感度等を調
べた試験について説明する。図２はセンサ体の固定治具
の斜視図、図３は図２におけるIII-III 線断面図、図４
は試験装置を概略的に示す図、図５は図４に示す試験回
路の構成図である。
料と金属基板材料とを、両者の肉厚比（Ｔ2 ／Ｔ1 ）を
変えながら組み合わせて構成したセンサ体の感度等を調
べた試験について説明する。図２はセンサ体の固定治具
の斜視図、図３は図２におけるIII-III 線断面図、図４
は試験装置を概略的に示す図、図５は図４に示す試験回
路の構成図である。
【００３６】まず、センサ体10を図２に示す固定治具20
に片持梁状に取り付ける。固定治具20は金属製の上型21
および下型22と、上型21と下型22との間に配置され両者
を絶縁する樹脂製の中型23とから構成されており、上型
21と下型22とでセンサ体10の一端を上下から挟み込んで
保持する。詳しくは、上型21は電極層13に、下型22は金
属基板12にそれぞれ接触し、また固定治具20が保持する
センサ体10の範囲はセンサ体10の長さＬの５分の１とさ
れている。
に片持梁状に取り付ける。固定治具20は金属製の上型21
および下型22と、上型21と下型22との間に配置され両者
を絶縁する樹脂製の中型23とから構成されており、上型
21と下型22とでセンサ体10の一端を上下から挟み込んで
保持する。詳しくは、上型21は電極層13に、下型22は金
属基板12にそれぞれ接触し、また固定治具20が保持する
センサ体10の範囲はセンサ体10の長さＬの５分の１とさ
れている。
【００３７】センサ体10を保持した固定治具20は、図４
に示すように取付台31を介してＢ＆Ｋの加振器32上に設
置される。加振器32には、ダイナミックシグナルアナラ
イザ（ビューレッドパッカード社製ＨＰ3562）33に内蔵
された発振器33ａからの信号がパワーアンプ（Ｂ＆Ｋ27
06）で増幅され入力される。加振器32の振動強度と周波
数は、取付台31上に設置された標準ピックアップ（Ｂ＆
Ｋ2635）からチャージアンプ36を介し、マルチメータ37
に入力されモニタリングされる信号に基づき設定してい
る。
に示すように取付台31を介してＢ＆Ｋの加振器32上に設
置される。加振器32には、ダイナミックシグナルアナラ
イザ（ビューレッドパッカード社製ＨＰ3562）33に内蔵
された発振器33ａからの信号がパワーアンプ（Ｂ＆Ｋ27
06）で増幅され入力される。加振器32の振動強度と周波
数は、取付台31上に設置された標準ピックアップ（Ｂ＆
Ｋ2635）からチャージアンプ36を介し、マルチメータ37
に入力されモニタリングされる信号に基づき設定してい
る。
【００３８】固定治具20の上型21の端子は試験回路40に
接続され、下型22の端子は接地されている。図５に示す
ように圧電体セラミックス11の信号ラインは、試験回路
40内のＦＥＴ41のゲート電極に接続されている。ＦＥＴ
41のドレインからの出力値をオシロスコープ（ＣＯＲ55
02）、マルチメータ52あるいはダイナミックシグナルア
ナライザ33に接続して、センサ体10の感度［ｍＶ／
Ｇ］、最小検出加速度、−３ｄＢカットオフ周波数［Ｈ
ｚ］等を観測した。
接続され、下型22の端子は接地されている。図５に示す
ように圧電体セラミックス11の信号ラインは、試験回路
40内のＦＥＴ41のゲート電極に接続されている。ＦＥＴ
41のドレインからの出力値をオシロスコープ（ＣＯＲ55
02）、マルチメータ52あるいはダイナミックシグナルア
ナライザ33に接続して、センサ体10の感度［ｍＶ／
Ｇ］、最小検出加速度、−３ｄＢカットオフ周波数［Ｈ
ｚ］等を観測した。
【００３９】その結果を図６，図７および図８に示す。
【００４０】図６には、上述した（株）メガセラ製のＭ
材（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚50μｍ）とＭ材の肉
厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5 〜1.3 の範囲内
にある肉厚Ｔ2 を有する各種金属基板材料（長さ５ｍ
ｍ、幅1.2 ｍｍ）とを組み合わせた具体例１乃至15が示
されている。
材（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚50μｍ）とＭ材の肉
厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5 〜1.3 の範囲内
にある肉厚Ｔ2 を有する各種金属基板材料（長さ５ｍ
ｍ、幅1.2 ｍｍ）とを組み合わせた具体例１乃至15が示
されている。
【００４１】図７には、同じＭ材（長さ５ｍｍ、幅1.2
ｍｍ、肉厚50μ）と、Ｍ材の肉厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ
2 ／Ｔ1 が0.4 または1.4 となる肉厚Ｔ2 を有する各種
金属基板材料（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ）とを組み合わ
せた比較例１乃至10、および（株）ＡＭＰ製のＰＶＤＦ
（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚28μｍ）と、リン青銅
基板（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚200 μｍ）とを組
み合わせた比較例11が示されている。
ｍｍ、肉厚50μ）と、Ｍ材の肉厚Ｔ1 に対する肉厚比Ｔ
2 ／Ｔ1 が0.4 または1.4 となる肉厚Ｔ2 を有する各種
金属基板材料（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ）とを組み合わ
せた比較例１乃至10、および（株）ＡＭＰ製のＰＶＤＦ
（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚28μｍ）と、リン青銅
基板（長さ５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚200 μｍ）とを組
み合わせた比較例11が示されている。
【００４２】図８には、（株）メガセラ製のＤ材（長さ
５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚50μｍ）と，Ｍ材の肉厚Ｔ1
に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5 〜1.3 の範囲内にある
肉厚Ｔ2 を有する各種金属基板材料（長さ５ｍｍ、幅1.
2 ｍｍ）とを組み合わせた具体例16乃至30が示されてい
る。
５ｍｍ、幅1.2 ｍｍ、肉厚50μｍ）と，Ｍ材の肉厚Ｔ1
に対する肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5 〜1.3 の範囲内にある
肉厚Ｔ2 を有する各種金属基板材料（長さ５ｍｍ、幅1.
2 ｍｍ）とを組み合わせた具体例16乃至30が示されてい
る。
【００４３】図６乃至図８から明らかなように、具体例
１乃至30のセンサ体は、感度が高く、しかも製品間の感
度のバラツキが少ないのに対し、比較例１乃至11のセン
サ体は感度が低く、しかも、製品間の感度のバラツキが
多いため、実用に供することができない。なお、図６乃
至図８中の「○」は優れていることを、「×」は劣って
いることをそれぞれ示している。
１乃至30のセンサ体は、感度が高く、しかも製品間の感
度のバラツキが少ないのに対し、比較例１乃至11のセン
サ体は感度が低く、しかも、製品間の感度のバラツキが
多いため、実用に供することができない。なお、図６乃
至図８中の「○」は優れていることを、「×」は劣って
いることをそれぞれ示している。
【００４４】次に、肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 が0.5 〜1.3 の範
囲内でより細かく変え、どの肉厚比が最適であるかを調
べた。試験は、上述したＭ，Ｔ，Ｕ，Ｄ，Ｂ材（肉厚50
μｍ）に肉厚の異なる各種金属基板（肉厚は25μｍ，30
μｍ，35μｍ，40μｍ，45μｍ，50μｍ，60μｍ，65μ
ｍのいずれか）を貼り合わせてセンサ体を形成し、それ
らのセンサ体の感度を測定することにより行った。
囲内でより細かく変え、どの肉厚比が最適であるかを調
べた。試験は、上述したＭ，Ｔ，Ｕ，Ｄ，Ｂ材（肉厚50
μｍ）に肉厚の異なる各種金属基板（肉厚は25μｍ，30
μｍ，35μｍ，40μｍ，45μｍ，50μｍ，60μｍ，65μ
ｍのいずれか）を貼り合わせてセンサ体を形成し、それ
らのセンサ体の感度を測定することにより行った。
【００４５】表３にその結果を示す。表３には、圧電体
セラミックス材料と金属基板材料との組合せ別に、それ
ぞれ最大の感度を示したセンサ体の金属基板材料の肉厚
（μｍ）が示されている。
セラミックス材料と金属基板材料との組合せ別に、それ
ぞれ最大の感度を示したセンサ体の金属基板材料の肉厚
（μｍ）が示されている。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３に示すように、金属基板材料の弾性
率、密度、ポアソン比はその種類ごとに異なっている
（表２参照）にもかかわらず、どれも同じ程度の肉厚
（40μｍ〜50μｍ）の金属基板材料を用いたものがセン
サ体として最も良い感度を示している。このことから
も、センサ体としての感度は、センサ体を構成する圧電
体セラミックス材料や金属基板材料の種類よりも、その
肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 に大きく左右され、適正な肉厚比（0.
5 ≦Ｔ2 ／Ｔ1 ≦1.3 ）とすることによって、感度の良
いセンサ体を構成できることがわかる。
率、密度、ポアソン比はその種類ごとに異なっている
（表２参照）にもかかわらず、どれも同じ程度の肉厚
（40μｍ〜50μｍ）の金属基板材料を用いたものがセン
サ体として最も良い感度を示している。このことから
も、センサ体としての感度は、センサ体を構成する圧電
体セラミックス材料や金属基板材料の種類よりも、その
肉厚比Ｔ2 ／Ｔ1 に大きく左右され、適正な肉厚比（0.
5 ≦Ｔ2 ／Ｔ1 ≦1.3 ）とすることによって、感度の良
いセンサ体を構成できることがわかる。
【００４８】なお、センサ体の共振周波数が、加速度を
測定しようとする機器の固有振動数またはその高調波に
近い場合には、圧電体セラミックスまたは金属基板の上
に、ダンピング材として高分子体を貼り合わせることが
実施される。しかし、高分子体の弾性率は、圧電体セラ
ミックスや金属基板の弾性率の約100 分の１と小さいた
め、このような場合にも本発明のセンサ体は適用するこ
とが可能である。
測定しようとする機器の固有振動数またはその高調波に
近い場合には、圧電体セラミックスまたは金属基板の上
に、ダンピング材として高分子体を貼り合わせることが
実施される。しかし、高分子体の弾性率は、圧電体セラ
ミックスや金属基板の弾性率の約100 分の１と小さいた
め、このような場合にも本発明のセンサ体は適用するこ
とが可能である。
【図１】本発明の加速度センサに用いるセンサ体の一実
施例を示す斜視図
施例を示す斜視図
【図２】図１に示すセンサ体を保持する固定軸の斜視図
【図３】図２におけるIII-III 線断面図
【図４】試験方法を説明する図
【図５】図４の試験回路の構成を示す図
【図６】センサ体の具体例１乃至15の特性を示す表
【図７】センサ体の比較例１乃至11の特性を示す表
【図８】センサ体の具体例16乃至30の特性を示す表
10 センサ体 11 圧電体セラミックス 12 金属基板 13 電極層 20 固定治具 40 試験回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 隆一 東京都府中市日鋼町１−１ Ｊタワー ア ンプ・テクノロジー・ジャパン株式会社内 (72)発明者 白井 浩史 東京都府中市日鋼町１−１ Ｊタワー ア ンプ・テクノロジー・ジャパン株式会社内 (72)発明者 大森 靖男 埼玉県日高市大字原宿７番地５ 株式会社 メガセラ内
Claims (1)
- 【請求項１】 肉厚Ｔ1 の圧電体セラミックスと、0.5
Ｔ1 以上でかつ1.3Ｔ1 以下の範囲内にある肉厚を有す
る金属基板とを貼り合わせてなる梁状のセンサ体を有し
てなることを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832394A JPH0862242A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 加速度センサ |
| TW85219570U TW393009U (en) | 1994-07-29 | 1995-02-25 | Accelerometer sensor |
| EP19950305275 EP0694785B1 (en) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | Acceleration sensor |
| ES95305275T ES2149320T3 (es) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | Detector de aceleracion. |
| DE1995617561 DE69517561T2 (de) | 1994-07-29 | 1995-07-28 | Beschleunigungsmessaufnehmer |
| CN 95116343 CN1127360A (zh) | 1994-07-29 | 1995-07-29 | 加速度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832394A JPH0862242A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862242A true JPH0862242A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16046481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17832394A Pending JPH0862242A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 加速度センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0694785B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0862242A (ja) |
| CN (1) | CN1127360A (ja) |
| DE (1) | DE69517561T2 (ja) |
| ES (1) | ES2149320T3 (ja) |
| TW (1) | TW393009U (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080904A1 (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | 株式会社村田製作所 | 生体測定装置 |
| US8514050B1 (en) | 2009-08-28 | 2013-08-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thermistor and method for manufacturing the same |
| WO2016027613A1 (ja) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電フィルムの積層体、及び曲げ検出センサ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006011370A1 (de) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Eppendorf Ag | Vorrichtung zum Mischen insbesondere von Laborgefäß-Inhalten mit einem Sensor |
| DE102006062714B4 (de) | 2006-03-09 | 2013-02-21 | Eppendorf Ag | Vorrichtung zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten |
| FR3015686B1 (fr) | 2013-12-23 | 2015-12-04 | Snecma | Banc d'essais, en particulier pour accelerometres |
| CN113656984B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-05-02 | 北京建筑大学 | 一种基于蒙特卡洛法的梁结构固有频率和振型计算方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613719U (ja) * | 1979-07-13 | 1981-02-05 | ||
| US4505014A (en) * | 1983-12-19 | 1985-03-19 | Litton Resources Systems, Inc. | Accelerometer manufacturing method |
| US4752053A (en) * | 1984-06-25 | 1988-06-21 | Dsl Dynamic Sciences Limited | Railway vehicle motion detector |
| EP0312384B1 (en) * | 1987-10-14 | 1993-03-17 | Fujikura Ltd. | Piezo-electric acceleration sensor |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17832394A patent/JPH0862242A/ja active Pending
-
1995
- 1995-02-25 TW TW85219570U patent/TW393009U/zh not_active IP Right Cessation
- 1995-07-28 ES ES95305275T patent/ES2149320T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-28 DE DE1995617561 patent/DE69517561T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-07-28 EP EP19950305275 patent/EP0694785B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-29 CN CN 95116343 patent/CN1127360A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8514050B1 (en) | 2009-08-28 | 2013-08-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thermistor and method for manufacturing the same |
| US8598975B2 (en) | 2009-08-28 | 2013-12-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thermistor and method for manufacturing the same |
| WO2013080904A1 (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | 株式会社村田製作所 | 生体測定装置 |
| WO2016027613A1 (ja) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電フィルムの積層体、及び曲げ検出センサ |
| JPWO2016027613A1 (ja) * | 2014-08-18 | 2017-06-01 | 株式会社村田製作所 | 圧電フィルムの積層体、及び曲げ検出センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69517561D1 (de) | 2000-07-27 |
| EP0694785A1 (en) | 1996-01-31 |
| ES2149320T3 (es) | 2000-11-01 |
| EP0694785B1 (en) | 2000-06-21 |
| CN1127360A (zh) | 1996-07-24 |
| TW393009U (en) | 2000-06-01 |
| DE69517561T2 (de) | 2001-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041109 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |