[發明專利]振動型傳感器

有效

• 申請號: 200910166604.2
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101676730A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 西澤竜太;龜田高弘
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社;愛普生拓優科夢株式會社
• 主分類號: G01P15/097
• 分類號: G01P15/097;G01L1/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 堅

技術領域

本發明涉及振動型傳感器，該振動型傳感器對因施加有與加速度等的影響相伴的力而產生的壓電振動片的共振頻率的變化進行檢測。

背景技術

作為對所施加的與加速度等的影響相伴的力進行測量的力傳感器，已知有振動型傳感器。該振動型傳感器通過對因施加有與加速度等的影響相伴的力而產生的壓電振動片的共振頻率的變化進行檢測，來檢測力的大小(例如，參照非專利文獻1、專利文獻1)。

下面，作為振動型傳感器的一個示例，使用加速度傳感器對其結構進行說明。圖6是表示現有的加速度傳感器的概略的立體圖。如圖6所示，加速度傳感器500具有：形成于基座101的兩個連接座102、103；以及與連接座102、103連接的振動片100。振動片100使用水晶等壓電材料形成，該振動片100形成有：被貫通孔104分割開的振動臂105、106；以及從振動臂105、106的兩端部延伸設置的第一基部107、第二基部108這兩個基部。

在此，使用對加速度傳感器500在振動片100的厚度方向(P方向)上施加加速度的例子，簡單說明加速度的檢測動作。當有加速度施加于加速度傳感器500時，由于第二基部108側的第二基座部101a以形成于基座101的節點109為支點向旋轉方向移動，所以基座101撓曲。加速度傳感器500通過對由于由該撓曲產生的振動臂105、106的變形而引起的共振頻率的變化進行檢測，來檢測所施加的加速度的大小。此時的檢測靈敏度如算式1所示，可知振動臂的長度l(L的小寫)越長檢測靈敏度越好。

算式1

Δf=a1mal2Etw3...(1)]]>

a1：由支撐等確定的常數；m：質量；a：加速度；E：彈性常數；l：振動臂的臂長；t：振動片的厚度；w：振動臂的臂寬。

此外，從振動臂105、106泄漏的振動傳播至第一基部107、第二基部108。當存在該泄漏的振動時，振動片100的Q值會變低，因而共振頻率發生波動，難以高精度地進行加速度的檢測。為了抑制該振動的泄漏，提出了如圖7所示的加速度傳感器(例如，參照專利文獻2)。圖7是表示使用于加速度傳感器的現有振動片的俯視圖。

如圖7所示，振動片200一體地形成有：一對振動臂205和206、第一基部207和第二基部208這兩個基部、第一收縮部209和第二收縮部210、以及支撐部211和212。振動臂205、206形成為被貫通孔204分割開的兩個梁狀，其延伸方向(長度方向)的兩端延伸設置到第一基部207和第二基部208。第一基部207和第二基部208在振動臂205、206的延伸方向上延伸設置。在第一基部207上形成有第一收縮部209，該第一收縮部209是以使第一基部207的一部分俯視時寬度變窄的方式從兩端切出凹槽而形成的。同樣地，在第二基部208上形成有第二收縮部210，該第二收縮部210是以使第二基部208的一部分俯視時寬度變窄的方式從兩端切出凹槽而形成的。另外，將與振動臂205、206的延伸方向正交的方向作為寬度方向，將該方向上的尺寸稱為寬度，另外，在第一基部207一方形成有支撐部211，在第二基部208一方形成有支撐部212。通過形成該第一收縮部209和第二收縮部210，能夠抑制由振動臂205、206的振動泄漏到支撐部211、212而引起的振動。

專利文獻1：日本特表平4-505509號公報(圖1)

專利文獻2：日本特開昭63-284440號公報(圖4)

非專利文獻1：W.C.Albert，“Force?sensing?using?quartz?crystal?flexureresonators”，38th?Annual?Frequency?Control?Symposium?1984，pp233-239