[发明专利]角加速度传感器及加速度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及根据梁上产生的弯曲应力来检测角加速度的角加速度传感器、以及根据梁上产生的弯曲应力来检测加速度的加速度传感器。

背景技术

有一种角加速度传感器和加速度传感器具备锤部、梁、以及检测部，根据支承锤部的梁所产生的弯曲应力来检测所用于锤部的角加速度或加速度(例如参照专利文献1)。

这里，对角加速度传感器的一般结构例进行说明。

图5(A)是角加速度传感器的第一现有结构例的俯视图。另外，以下说明中，将沿着梁的弯曲方向的轴设为直角坐标系的X轴，将沿着梁的延伸方向的轴设为直角坐标系的Y轴，将与X轴和Y轴正交的轴设为直角坐标系的Z轴。

第一现有结构例的角加速度传感器101包括固定部102、锤部103、梁104、以及两个压电电阻105A、105B。固定部102固定在配置于沿Z轴的方向上的未图示的壳体等上。梁104以从壳体等悬浮的状态沿着Y轴延伸设置，Y轴正方向侧的端部与锤部103相连，Y轴负方向侧的端部与固定部102相连。锤部103以从壳体等悬浮的状态保持在X-Y平面上离开固定部102的位置。压电电阻105A、105B分别是X-Y平面上以沿Y轴的方向为长边方向的长方形，且在X轴方向上排列设置在梁104上。

图5(B)是表示第一现有结构例的角加速度传感器101中、梁104向X轴负方向侧弯曲时在梁104上产生的弯曲应力的分布的轮廓图。

在角加速度传感器101中，若对锤部103施加从Z轴正方向观察为顺时针的角加速度，则梁104向X轴负方向侧弯曲。于是，对梁104的X轴负方向侧的侧面附近的区域施加压缩应力，对X轴正方向侧的侧面附近的区域施加拉伸应力。并且，通过梁104的宽度方向(X轴方向)中央的线(用单点划线表示)成为拉伸应力与压缩应力的边界。

图5(C)是对第一现有结构例的角加速度传感器101所具备的检测电路进行说明的图。

压电电阻105A、105B与恒压源串联连接，构成电阻分压电路。压电电阻105A、105B平行配置在通过梁104的宽度方向中央的线的两侧。因此，若梁104向沿X轴的方向弯曲，则以梁104的中立面为边界，对配置在一侧区域的压电电阻施加压缩应力，并对配置在另一侧区域的压电电阻施加拉伸应力。因此，压电电阻105A、105B的伸缩相反，伸长的压电电阻的电阻值增大，收缩的压电电阻的电阻值减小。因此，电阻分压电路中的压电电阻105A、105B的分压比产生变动，任一个压电电阻的两端电压与作用在锤部103上的角加速度相对应。

图6(A)是角加速度传感器的第二现有结构例的俯视图。

第二现有结构例的角加速度传感器201包括固定部202、锤部203、梁204、以及四个压电电阻205A、205B、205C、205D。固定部202、锤部203、梁204采用与上述第一现有结构例相同的结构。压电电阻205A、205B、205C、205D相对于通过梁204的宽度方向(X轴方向)中央的线(用单点划线表示)对称配置，且相对于通过梁204的延伸方向(Y轴方向)中央的线(未图示)对称配置。

图6(B)是对第二现有结构例的角加速度传感器201所具备的检测电路进行说明的图。

压电电阻205A、205B、205C、205D中，互为对称配置的压电电阻彼此串联连接，两组串联电路与恒压源或恒流源并联连接，构成桥式电路。在这种结构的桥式电路中，梁204的沿X轴方向的弯曲会使得两个输出端子的电位以互为相反极性的方式变化，能将该电位差作为电压变动来测量角加速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平08－160066号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

无论是哪一个现有结构例，在图5(B)所示那样梁弯曲的状态下，都会在梁上产生弯曲应力的分布。这里，对沿着梁的延伸方向即Y轴的方向上的弯曲应力分布进行详细研究，越接近梁的沿Y轴方向的中央，弯曲应力越大，越远离梁的沿Y轴方向的中央，弯曲应力越小。因此，在如第一现有结构例那样将压电电阻配置在沿Y轴的方向中央的情况下，会对压电电阻施加最大弯曲应力，但在如第二现有结构例那样使压电电阻从沿Y轴的方向中央错开配置的情况下，只会对压电电阻施加比最大弯曲应力要小的弯曲应力。