[發明專利]加速度測量裝置

有效

• 申請號: 201210187166.X
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102818915A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 小山光明;武藤猛;巖井宏樹;市川了一
• 申請（專利權）人: 日本電波工業株式會社
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及使用壓電板例如晶體板并且基于振蕩頻率來檢測加速度的技術。

背景技術

為了測量地震等，微弱且低頻的加速度的檢測是重要的課題，在進行這樣的測定時，要求盡可能簡單的結構且盡可能高精度地測定。作為檢測這樣的微弱且低頻的加速度的傳感器，經常使用伺服式的加速度測量裝置。

一般而言，伺服式加速度測量裝置包括：振子、振子位置檢測器、對振子施加力的致動器、基于振子位置檢測器的檢測結果控制致動器的調整部。振子由錘和彈簧構成，彈簧的一端固定在加速度測量裝置的容器上，對加速度測量裝置施加加速度時錘的位置因慣性力的作用而相對于容器產生位移。振子的共振頻率設定為非常低，微小的加速度也會使振子產生較大位移。振子相對于容器的位移，在低于振子的共振頻率的頻率區域內與施加的加速度成比例。振子位置檢測器是檢測振子相對于容器的位置位移的傳感器。致動器由設置于振子的線圈和設置于容器上的磁回路構成，通過在線圈中流過電流產生的電磁力能夠使振子的位置產生位移。調整部用于基于用振子位置檢測器得到的振子的位置位移數據使致動器的線圈中流過電流。

對該加速度測量裝置施加由外力引起的加速度時，振子的位置因慣性力而產生位移。此時，從調整部向致動器流過電流，使與慣性力相同大小相反方向的電磁力作用于振子，由此能夠使振子保持為靜止狀態。因而，利用振子位置檢測器檢測振子的位置位移，以使其位置位移為零的方式使致動器動作，由此反饋控制振子的位置位移，通過測量此時的致動器的輸出、例如線圈中流過的電流值，能夠測定外力的加速度。該伺服式加速度測量裝置，具有能夠以高精度且高分辨率測定的頻率為0～400Hz程度的特征。

作為伺服式加速度測量裝置的伺服機構中的振子的位置檢測方法，主要使用光學式和電容方式。其中，光學式振子位置檢測器使用激光二極管、兩元件分割型光電二極管、透鏡，其檢測方法采用一種差動法。但是，該光學式振子位置檢測器，存在結構復雜、且光電二極管的壽命短的課題。電容方式的振子位置檢測器，是以因振子的位置位移而變化的方式形成靜電電容的結構，通過檢測該靜電電容的變化而檢測振子位置，但不能夠排除噪聲的影響。因此，難以高精度地檢測加速度。

專利文獻1中，記載了使恒定電流對可動電極通電，檢測與該可動電極相對的固定電極中產生的感應電流的脈沖數來檢測加速度的加速度傳感器，這與本發明不同。專利文獻2中，記載了靜電電容變化檢測型的加速度傳感器，在可動式的中央板與在其兩側設置的固定板之間形成2個可變電容，對這2個固定板分別施加反相的脈沖電壓。因產生加速度而中央板的位置產生位移，由此兩個可變電容變化，檢測此時從兩個固定板對中央板施加的電壓的脈沖的相位偏移而檢測加速度。但是，這與本發明不同。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開平7-167885號公報

專利文獻2：日本特開2004-198310號公報

發明內容

發明要解決的課題

本發明是在這樣的背景下而完成的，目的在于提供一種能夠高精度且容易地檢測加速度的加速度測量裝置。

用于解決課題的方法

本發明的加速度測量裝置，其特征在于：

檢測因慣性力而有搖動趨勢的振子（振動子）部件距離基準位置的位移量，基于其檢測結果以使該振子部件在基準位置上靜止的方式通過操作部對上述振子部件施加外力，基于此時的上述外力的大小，評價對上述振子部件作用的加速度，

上述加速度測量裝置包括：

壓電板；

為了使上述壓電板振動而在該壓電板的一面側和另一面側分別設置的一個激勵電極和另一個激勵電極；

與上述一個激勵電極電連接的振蕩電路；

設置于上述振子部件并且與上述另一個激勵電極電連接的可變電容形成用的可動電極；

固定電極，與上述振子部件隔開距離，與上述可動電極相對地設置并與上述振蕩電路連接，利用上述振子部件的搖動使上述固定電極與上述可動電極之間的電容變化，由此形成可變電容；和

頻率信息檢測部，用于檢測作為與上述振蕩電路的振蕩頻率對應的頻率信息的信號，

形成從上述振蕩電路經過上述一個激勵電極、上述另一個激勵電極、上述可動電極和上述固定電極回到上述振蕩電路的振蕩環路，

用上述頻率信息檢測部檢測出的頻率信息，用于評價上述振子部件的位置的位移量。

此外，本發明的加速度測量裝置，還可以：