[發明專利]壓電傳感器

在審

• 申請號: 201780018579.6
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN108885151A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 中村里克;四方山正德
• 申請（專利權）人: 西鐵城精密器件株式會社;西鐵城時計株式會社
• 主分類號: G01L27/02
• 分類號: G01L27/02;G01L23/10;G01L23/22
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張謨煜;段承恩

從前的壓電傳感器使用的切斷配線圖案或者可調激光電阻的放大率調節方法在傳感器為成品的狀態下不能調節放大率，因此引起了制造工序的復雜與制造成本的上升。另外，在與成品的狀態不同的狀態進行放大率調節，因此也會發生無法正確地設定成品的放大率的問題。通過在集成了壓電傳感器的電路元件的集成電路(110)內置非易失性存儲器(111)并且從寫入端子(114)寫入數據，使放大電阻(a107)變化來進行放大率的調節。

技術領域

本發明涉及壓電傳感器，是涉及通過壓電元件檢測物理量，對檢測結果的電流信號積分、放大并且輸出的壓電傳感器。

背景技術

使用了根據物理變形量發生電荷的壓電元件的壓電傳感器，因為靈敏度優異、另外在高溫環境下精度也不會降低，所以常被用作檢測發動機的燃燒壓力的傳感器。

圖3是表示從前的壓電傳感器的結構的一例的圖。在圖3中，分別以301表示壓電元件，302表示直流斷流電容，303表示放電電阻，304表示充電電容，305表示積分用運算放大器，312表示反饋端子，313表示信號輸出端子，315表示信號輸入端子，306表示基準電壓源，307表示放大電阻a，308表示放大電阻b，309表示放大用運算放大器，310表示集成電路。

壓電元件301在該壓電元件301的表面具有一對電極，并且根據施加于壓電元件301的應力從該電極輸出電荷信號。因為從所述電極引繞配線而輸入到電路區塊的結構非常復雜，如圖3所示，壓電元件301普遍采用使電極的一方接地，并且從另一方的電極取得信號的結構。另一方的電極通過直流斷流電容302被連接于積分用運算放大器305的負側輸入端子。

積分用運算放大器305在負側輸入端子與輸出端子之間并聯了充電電容304與放電電阻303，在積分用運算放大器305的正側輸入端子連接了基準電壓源306，由積分用運算放大器305、充電電容304以及放電電阻303構成了積分電路。

從壓電元件301輸出的交流電荷信號經由用于阻斷直流成分的直流斷流電容302，在設置在積分用運算放大器305的輸入輸出之間的充電電容304被積累，并且被轉換為被積分的電壓信號Vo1。在此，通過在積分用運算放大器305使用高輸入阻抗，從而即使在壓電元件301的電荷信號為微弱的情況下也能夠正確地進行檢測。設置放電電阻303，該放電電阻303用于防止在交流電荷信號的正負平衡不均等的情況下的充電電容304的飽和，通過充電電容304與放電電阻303被確定的充放電時間常數與檢測信號的周期相比需要具有足夠的長度。

基準電壓源306用于向積分電路以及放大電路提供預定的偏壓，普遍使用利用了晶體管的帶隙電壓的穩壓(調壓)電路等。

在積分用運算放大器305的后段設置了放大電路，該放大電路放大積分用運算放大器305的輸出信號Vo1，并且輸出作為壓電傳感器的輸出信號Vout。放大電路由放大用運算放大器309、放大電阻a307以及放大電阻b308構成，為在放大用運算放大器309的負側輸入端子與輸出端子之間連接放大電阻b308，在正側輸入端子通過放大電阻a307連接基準電壓源306的結構。

電路區塊也能夠由分立元件構成，但考慮到空間、成本，制成在單一的集成電路中是有益的。在圖3所示的從前的例子中，使積分用運算放大器305、放大用運算放大器309，基準電壓源306、放大電阻a307以及放大電阻b308集成電路化而構成集成電路310。即使在使電路區塊單一集成電路化的情況下，通常也把充電電容304與放電電阻303設置于集成電路310的外部。這是因為在通常的情況下充電電容304與放電電阻303的值是大的，難以制成于集成電路310的內部。在集成電路310與該集成電路310的外部的連接部位設置了輸入輸出端子，在積分用運算放大器305與壓電元件301的連接部位具備信號輸入端子315；在積分用運算放大器305的輸出與放電電阻303、充電電容304的連接部位具備反饋端子312；在運算放大器309的輸出與外部的連接部位具備信號輸出端子313。