JPS6281572A - 圧電加速度センサ - Google Patents
圧電加速度センサInfo
- Publication number
- JPS6281572A JPS6281572A JP22205385A JP22205385A JPS6281572A JP S6281572 A JPS6281572 A JP S6281572A JP 22205385 A JP22205385 A JP 22205385A JP 22205385 A JP22205385 A JP 22205385A JP S6281572 A JPS6281572 A JP S6281572A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric plate
- piezoelectric
- acceleration sensor
- base
- noise
- 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.)
- Granted
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は圧電加速度センサに関し、特に圧電素子に応
力を生じたときに発生する電荷を検出する、圧電加速度
センサに関する。
力を生じたときに発生する電荷を検出する、圧電加速度
センサに関する。
（従・来技術）
第４図はこの発明の背景となる従来の圧電加速度センサ
の一例を示す構成図である。この第４図に示す例は、「
Ｇ、３型」と呼ばれるものであり、圧電素子ｌの厚み方
向振動を利用するものである。
の一例を示す構成図である。この第４図に示す例は、「
Ｇ、３型」と呼ばれるものであり、圧電素子ｌの厚み方
向振動を利用するものである。
圧電素子１は、矢印方向に、すなわちその主面に直交す
る方向に分極されていて、この圧電素子１の両主面には
１対の′電極２および３が形成される。一方の電極２上
に質量Ｍの付加質量５が設けられ、この付加質Ｍ５に加
速度に比例した力ＭＧが印加される。この力ＭＧによっ
て１対の電極２および３上に電荷が発生し、その電荷が
検出器４によって検出される。
る方向に分極されていて、この圧電素子１の両主面には
１対の′電極２および３が形成される。一方の電極２上
に質量Ｍの付加質量５が設けられ、この付加質Ｍ５に加
速度に比例した力ＭＧが印加される。この力ＭＧによっ
て１対の電極２および３上に電荷が発生し、その電荷が
検出器４によって検出される。
（発明が解決しようとする問題点）
第４図に示す従来の例では、環境温度の変化によって１
対の電極２および３上に焦電電荷が発生し、この焦電電
荷が検出器４によって検出されてしまい、それが大きな
ノイズとなってしまう。それとともに、圧電素子の厚み
方向振動を利用するため、数１０Ｈｚ以上の高い周波数
における利用には適するものの、低い周波数での使用の
要求には応じられないという問題点もあった。
対の電極２および３上に焦電電荷が発生し、この焦電電
荷が検出器４によって検出されてしまい、それが大きな
ノイズとなってしまう。それとともに、圧電素子の厚み
方向振動を利用するため、数１０Ｈｚ以上の高い周波数
における利用には適するものの、低い周波数での使用の
要求には応じられないという問題点もあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、ノイズが少なく
、しかも低い周波数での使用に対応できる、圧電加速度
センサを提供することである。
、しかも低い周波数での使用に対応できる、圧電加速度
センサを提供することである。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、簡単にいえば、その主面に平行な方向に分
極された圧電プレート、圧電プレートの対向する両主面
に形成される１対の電極、および圧電プレートと同一も
しくは近似した熱膨張係数を有する材料で形成され、圧
電プレートの一方主面側からその圧電プレートを支持す
るためのベースを備え、圧電プレートの他方主面側から
加速度に比例した力を受ける、圧電加速度センサである
。
極された圧電プレート、圧電プレートの対向する両主面
に形成される１対の電極、および圧電プレートと同一も
しくは近似した熱膨張係数を有する材料で形成され、圧
電プレートの一方主面側からその圧電プレートを支持す
るためのベースを備え、圧電プレートの他方主面側から
加速度に比例した力を受ける、圧電加速度センサである
。
（作用）
加速度に比例した力によって圧電プレートの両主面上に
形成された１対の電極に電荷が生じ、それが検出器によ
って検出される。他方、焦電電荷は分極方向に直交する
面上すなわち圧電プレートの側面に発生するが、その側
面には電極がないので、焦電電荷は検出されない。さら
に、圧電プレートおよびベースの熱膨張係数が同一もし
くは近似しているため、その差による応力によって発生
する電荷も小さい。
形成された１対の電極に電荷が生じ、それが検出器によ
って検出される。他方、焦電電荷は分極方向に直交する
面上すなわち圧電プレートの側面に発生するが、その側
面には電極がないので、焦電電荷は検出されない。さら
に、圧電プレートおよびベースの熱膨張係数が同一もし
くは近似しているため、その差による応力によって発生
する電荷も小さい。
（発明の効果）
この発明によれば、焦電電荷によるノイズ成分や、圧電
プレートとベースとの熱膨張係数の差による応力によっ
て発生される電荷などのノイズ成分を可及的抑制するこ
とができる。さらに、この発明によれば、このようにノ
イズ成分の影響を小さくできるので、出力側の負荷イン
ピーダンスを高くでき、また圧電プレートとして薄型の
ものを用いて容量を大きくすることができる。このため
、充放電時間を長くして、より低い周波数での使用の要
求にも応じることができる。
プレートとベースとの熱膨張係数の差による応力によっ
て発生される電荷などのノイズ成分を可及的抑制するこ
とができる。さらに、この発明によれば、このようにノ
イズ成分の影響を小さくできるので、出力側の負荷イン
ピーダンスを高くでき、また圧電プレートとして薄型の
ものを用いて容量を大きくすることができる。このため
、充放電時間を長くして、より低い周波数での使用の要
求にも応じることができる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
（実施例）
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。圧電
加速度センサ１０は比較的薄い圧電プレート１２を含み
、この圧電プレート１２は矢印方向すなわちその両主面
に平行な方向に分極されている。圧電プレート１２の両
主面上には、１対の電極１４および１６が形成される。
加速度センサ１０は比較的薄い圧電プレート１２を含み
、この圧電プレート１２は矢印方向すなわちその両主面
に平行な方向に分極されている。圧電プレート１２の両
主面上には、１対の電極１４および１６が形成される。
圧電プレート１２は、その一方主面側すなわち電極１６
側において、ベース１８によって固定的に支持される。
側において、ベース１８によって固定的に支持される。
また、圧電プレート１２の他方主面側すなわち電極１４
側に付加質量２０が設けられている。
側に付加質量２０が設けられている。
１対の電極１４および１６の間には、これら電極１４お
よび１６上に生じた電荷（電気量）を検出するための検
出器２２が接続される。
よび１６上に生じた電荷（電気量）を検出するための検
出器２２が接続される。
そして、圧電プレート１２の分極方向に直交する方向に
、付加質１ｔ２０に、加速度に比例した力ＭＧが印加さ
れる。
、付加質１ｔ２０に、加速度に比例した力ＭＧが印加さ
れる。
加速度に比例した力ＭＧが印加されると、圧電プレート
１２上には、第２図に示すように電荷が発生する。この
電荷が検出器２２によって検出され、その電気量が加速
度として検出される。
１２上には、第２図に示すように電荷が発生する。この
電荷が検出器２２によって検出され、その電気量が加速
度として検出される。
第３２図に示すように、焦電電荷は、圧電プレート１２
の分極方向に直交する方向の面すなわち圧電プレート１
２の側面に発生する。しかしながら、この圧電プレート
１２の側面には電荷検出用の電極はないのでこの焦電電
荷は検出されることがなく、したがって焦電効果による
ノイズの影響を受けることがない。
の分極方向に直交する方向の面すなわち圧電プレート１
２の側面に発生する。しかしながら、この圧電プレート
１２の側面には電荷検出用の電極はないのでこの焦電電
荷は検出されることがなく、したがって焦電効果による
ノイズの影響を受けることがない。
第１図に示す実施例では、圧電プレート１２゜ベース１
８および付加質量２０を、ともに、たとえばＰＺＴのよ
うな同じセラミック材料で一体焼成している。したがっ
て、圧電プレート１２の熱膨張係数と、ベース１８およ
び付加質量２０の熱膨張係数とが同じである。そのため
、環境温度の変化による熱変形による応力によって発生
する電荷を少なくすることができ、上述のように焦電効
果によるノイズのみならず、熱応力によるノイズもまた
低減することができる。
８および付加質量２０を、ともに、たとえばＰＺＴのよ
うな同じセラミック材料で一体焼成している。したがっ
て、圧電プレート１２の熱膨張係数と、ベース１８およ
び付加質量２０の熱膨張係数とが同じである。そのため
、環境温度の変化による熱変形による応力によって発生
する電荷を少なくすることができ、上述のように焦電効
果によるノイズのみならず、熱応力によるノイズもまた
低減することができる。
このように、ノイズ成分を小さくできるので、出力側の
負荷インピーダンスを高くすることができる。すなわち
、加速度センサの場合、Ｓ／Ｎは、はぼ、力ＭＧに対す
る出力電圧とノイズとの比である。負荷インピーダンス
が高いほど感度は高くなるがノイズもまた大きくなって
しまう。ところが、この実施例のようにノイズが小さい
と、負荷インピーダンスを高くしてもノイズによる電圧
は小さくでき、したがって負荷インピーダンスは、要求
される力ＭＧおよび周波数の最小値で十分な感度を得ら
れる値に設定されればよく、結果的に、従来に比べて、
それをより大きくすることができるのである。さらに、
圧電プレート１２を肉薄比すれば、その容量が大きくな
り、そのため負荷インピーダンスとによって決まる充放
電時間が長くなり、低い周波数で使用することができる
。
負荷インピーダンスを高くすることができる。すなわち
、加速度センサの場合、Ｓ／Ｎは、はぼ、力ＭＧに対す
る出力電圧とノイズとの比である。負荷インピーダンス
が高いほど感度は高くなるがノイズもまた大きくなって
しまう。ところが、この実施例のようにノイズが小さい
と、負荷インピーダンスを高くしてもノイズによる電圧
は小さくでき、したがって負荷インピーダンスは、要求
される力ＭＧおよび周波数の最小値で十分な感度を得ら
れる値に設定されればよく、結果的に、従来に比べて、
それをより大きくすることができるのである。さらに、
圧電プレート１２を肉薄比すれば、その容量が大きくな
り、そのため負荷インピーダンスとによって決まる充放
電時間が長くなり、低い周波数で使用することができる
。
上述の実施例では、圧電プレート１２．ベース１８およ
び付加質量２０を全て同じ材料で構成してそれらの熱膨
張係数を一致させるようにした。
び付加質量２０を全て同じ材料で構成してそれらの熱膨
張係数を一致させるようにした。
しかしながら、たとえば圧電プレート１２をＰＺＴで形
成し、ベース１８および／または付加質量２０をたとえ
ば４２Ｎｉ−Ｆｅあるいは２９Ｎｉ１７Ｃｏ−Ｆｅなど
の金属によって形成しても、それらの間の熱膨張係数を
ほぼ近似させることができる。たとえば、ＰＺＴの熱膨
張係数は４．６５ Ｘ １０−’／ｌであり、４２Ｎｉ
−Ｆｅは４．２ｘ１０−ｂ／℃であり、また２９Ｎｉ−
１７Ｃｏ−Ｆｅは４． ８ Ｘ １０−’／’Ｃである
。このようにして、圧電プレート１２とベース１８およ
び／または付加質量２０を異なる材料で構成しても、そ
れらの間の熱膨張係数をほぼ近似させることができる。
成し、ベース１８および／または付加質量２０をたとえ
ば４２Ｎｉ−Ｆｅあるいは２９Ｎｉ１７Ｃｏ−Ｆｅなど
の金属によって形成しても、それらの間の熱膨張係数を
ほぼ近似させることができる。たとえば、ＰＺＴの熱膨
張係数は４．６５ Ｘ １０−’／ｌであり、４２Ｎｉ
−Ｆｅは４．２ｘ１０−ｂ／℃であり、また２９Ｎｉ−
１７Ｃｏ−Ｆｅは４． ８ Ｘ １０−’／’Ｃである
。このようにして、圧電プレート１２とベース１８およ
び／または付加質量２０を異なる材料で構成しても、そ
れらの間の熱膨張係数をほぼ近似させることができる。
しかしながら、上述のように、同じ圧電材料たとえばＰ
ＺＴによって一体焼成するようにすれば、圧電プレート
やベースなどの接着工程が不要であり、しかも全体の強
度が大きいという利点がある。
ＺＴによって一体焼成するようにすれば、圧電プレート
やベースなどの接着工程が不要であり、しかも全体の強
度が大きいという利点がある。
なお、用いられるセラミック材料としては、上述のＰＺ
Ｔの他ＰｂＴｉ０ユなども考えられる。
Ｔの他ＰｂＴｉ０ユなども考えられる。
また、上述の実施例では付加質ｆｆ１２０が設けられて
いるが、必ずしもこれは設けられなくてもよく、要は、
その位置に加速度に比例した力ＭＧが印加されるように
すればよいのである。
いるが、必ずしもこれは設けられなくてもよく、要は、
その位置に加速度に比例した力ＭＧが印加されるように
すればよいのである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。
第２図および第３図は第１図実施例の動作を説明するた
めの図解図である。 第４図はこの発明の背景となる従来の圧電加速度センサ
の一例を示す構成図である。 図において、１０は圧電加速度センサ、１２は圧電プレ
ート、１４．１６は電極、１８はベース、２０は付加質
量、２２は検出器を示す。 特許出願人 株式会社 村田製作所 代理人 弁理士 山 １） 義 人 （ばか１名） 第１図 第２ｒＭ 第３図
めの図解図である。 第４図はこの発明の背景となる従来の圧電加速度センサ
の一例を示す構成図である。 図において、１０は圧電加速度センサ、１２は圧電プレ
ート、１４．１６は電極、１８はベース、２０は付加質
量、２２は検出器を示す。 特許出願人 株式会社 村田製作所 代理人 弁理士 山 １） 義 人 （ばか１名） 第１図 第２ｒＭ 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ その主面に平行な方向に分極された圧電プレート、 前記圧電プレートの対向する両主面に形成される１対の
電極、および 前記圧電プレートと同一もしくは近似した熱膨張係数を
有する材料で形成され、前記圧電プレートの一方主面側
からその圧電プレートを支持するためのベースを備え、 前記圧電プレートの前記他方主面側から加速度に比例し
た力を受ける、圧電加速度センサ。 ２ 前記圧電プレートと同一もしくは近似した熱膨張係
数を有する材料で形成され、前記圧電プレートの前記他
方主面側に配置される付加質量を備える、特許請求の範
囲第１項記載の圧電加速度センサ。 ３ 前記圧電プレート，ベースおよび付加質量はともに
セラミックで構成され、一体焼成されてなる、特許請求
の範囲第２項記載の圧電加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222053A JPH0769347B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 圧電加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222053A JPH0769347B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 圧電加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281572A true JPS6281572A (ja) | 1987-04-15 |
| JPH0769347B2 JPH0769347B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=16776357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60222053A Expired - Lifetime JPH0769347B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 圧電加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769347B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0350153A2 (en) * | 1988-05-09 | 1990-01-10 | Hitachi, Ltd. | Piezoelectric physical quantity detector |
| WO2016027495A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサ及び検出装置 |
| RU2702401C1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-10-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ реализации и устройство чувствительного элемента для контроля параметров движения в составе многоуровневого многокристального модуля |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418786A (en) * | 1977-07-12 | 1979-02-13 | Kobayashi Rigaku Kenkiyuushiyo | 33way detection type acceleration pickup |
| JPS57112962U (ja) * | 1981-01-05 | 1982-07-13 | ||
| JPS5927466U (ja) * | 1982-08-17 | 1984-02-20 | リオン株式会社 | 圧電形加速度ピツクアツプ |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60222053A patent/JPH0769347B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5418786A (en) * | 1977-07-12 | 1979-02-13 | Kobayashi Rigaku Kenkiyuushiyo | 33way detection type acceleration pickup |
| JPS57112962U (ja) * | 1981-01-05 | 1982-07-13 | ||
| JPS5927466U (ja) * | 1982-08-17 | 1984-02-20 | リオン株式会社 | 圧電形加速度ピツクアツプ |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0350153A2 (en) * | 1988-05-09 | 1990-01-10 | Hitachi, Ltd. | Piezoelectric physical quantity detector |
| WO2016027495A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサ及び検出装置 |
| JPWO2016027495A1 (ja) * | 2014-08-22 | 2017-04-27 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサ及び検出装置 |
| US10429255B2 (en) | 2014-08-22 | 2019-10-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric sensor and detecting device |
| RU2702401C1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-10-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Способ реализации и устройство чувствительного элемента для контроля параметров движения в составе многоуровневого многокристального модуля |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0769347B2 (ja) | 1995-07-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |