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J-GLOBAL ID：200903040422057509

圧電素子を用いた加速度・角速度センサ

Inventor： 岡田 和廣
Applicant, Patent owner： 岡田 和廣
Agent (1)： 志村 浩
Gazette classification：公開公報
Application number (International application number)：1994258909
Publication number (International publication number)：1996094661
Application date： Sep. 28, 1994
Publication date： Apr. 12, 1996
Summary：

【要約】【目的】 三次元方向の加速度と角速度との双方を検出できる単純なセンサを実現する。【構成】 円盤状の圧電素子10の上面に上部電極A1〜A5が配置されている。圧電素子10の下面には、上部電極A1〜A5の下方に対応する位置に、原点Oを取り囲むような環状溝が形成されている。この環状溝が形成された部分において、圧電素子10は、肉厚の薄い可撓部を形成する。圧電素子10の周囲部を筐体に固定すると、環状溝の内部に位置する中心部は、可撓部によってつり下げられた錘りとして機能する。圧電素子10の下面には、下部電極Bが形成されている。加速度により錘りに力が作用すると、可撓部が撓み、上部電極A1〜A5に所定の電荷が発生するので、作用した加速度が検出できる。上部電極A1〜A5に所定の交流信号を供給すると、錘りが所定方向に振動するので、錘りに作用したコリオリ力に基づき角速度を検出できる。

Claim (excerpt)：

XYZ三次元座標系における各座標軸方向の加速度成分および各座標軸まわりの角速度成分を検出するための加速度・角速度センサであって、板状の圧電素子と、この圧電素子の上面に形成された5枚の上部電極と、この圧電素子の下面において前記各上部電極のそれぞれに対して向かい合う位置に形成された下部電極と、を備え、前記圧電素子の上面のほぼ中心位置に前記XYZ三次元座標系の原点を定義したときに、前記圧電素子は、その上面がXY平面に沿って延び、前記原点の周囲を取り囲むように可撓性をもった可撓部が形成され、この可撓部に囲まれた部分である中心部と、この可撓部の周囲の部分である周囲部とは、前記可撓部の撓みにより相互に変位を生じるように構成され、前記中心部および前記周囲部のいずれか一方は固定部としてセンサ筐体に固定され、他方は作用部として各座標軸方向に加えられた力により変位可能な状態に支持され、前記5枚の上部電極は、X軸に関して負の領域に形成されかつX軸に関して線対称な形状をもった第1の上部電極と、X軸に関して正の領域に形成されかつX軸に関して線対称な形状をもった第2の上部電極と、Y軸に関して負の領域に形成されかつY軸に関して線対称な形状をもった第3の上部電極と、Y軸に関して正の領域に形成されかつY軸に関して線対称な形状をもった第4の上部電極と、前記原点の周囲を取り囲む領域に形成された第5の上部電極と、によって構成され、これらの各上部電極の少なくとも一部分は、いずれも前記可撓部に形成され、所定の上部電極と前記下部電極との間に所定の交流電圧を印加することにより、前記作用部を所定方向に振動させる励振手段と、所定の上部電極に発生した電荷に基づいて、前記作用部に加えられた所定方向の力を検出する力検出手段と、を更に備え、所定軸方向の加速度検出を行うときには、この所定軸方向についての前記力検出手段による検出値を用い、所定軸まわりの角速度検出を行うときには、前記励振手段により、この所定軸に直交する方向に前記作用部を振動させた状態において、この所定軸方向および振動方向の双方に直交する第3の方向についての前記力検出手段による検出値を用いることを特徴とする圧電素子を用いた加速度・角速度センサ。

IPC (3)：

G01P 9/04 ,  G01C 19/56 ,  G01P 15/14