JPH01107109A - 力学量センサ - Google Patents
力学量センサInfo
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- JPH01107109A JPH01107109A JP26342087A JP26342087A JPH01107109A JP H01107109 A JPH01107109 A JP H01107109A JP 26342087 A JP26342087 A JP 26342087A JP 26342087 A JP26342087 A JP 26342087A JP H01107109 A JPH01107109 A JP H01107109A
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- Pending
Links
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はアモルファス合金等の磁歪材料や圧電材料など
の力学量（機械量）−電気量変換特性を利用した、力や
加速度を検出す乞力学量センサに関するものである。
の力学量（機械量）−電気量変換特性を利用した、力や
加速度を検出す乞力学量センサに関するものである。
従来の技術
従来、力、加速度等の力学量を検出するセンサとしては
アモルファス合金等の磁歪材料や圧電材料などの力学量
（機械量）−電気量変換特性を利用した力学量センサが
作製されている。例えば、前者では、特開昭６１−１４
１９３１号公報にみられるように、アモルファス合金に
外部から力が与えられると応力−磁気効果（磁歪効果）
により、その磁気特性が変化し、このため、磁気回路を
構成したコイルのインピーダンスが変化し、これを電気
的に検出するものである。一方、特開昭５９−７０９２
３号公報には圧電効果を利用した加速度（振動）センサ
が記載されている。外部から与えられた振動などの加速
度が圧電材料に応力を発生させ、これによって圧電材料
に発生した電荷を出力として検出するセンサである。
アモルファス合金等の磁歪材料や圧電材料などの力学量
（機械量）−電気量変換特性を利用した力学量センサが
作製されている。例えば、前者では、特開昭６１−１４
１９３１号公報にみられるように、アモルファス合金に
外部から力が与えられると応力−磁気効果（磁歪効果）
により、その磁気特性が変化し、このため、磁気回路を
構成したコイルのインピーダンスが変化し、これを電気
的に検出するものである。一方、特開昭５９−７０９２
３号公報には圧電効果を利用した加速度（振動）センサ
が記載されている。外部から与えられた振動などの加速
度が圧電材料に応力を発生させ、これによって圧電材料
に発生した電荷を出力として検出するセンサである。
発明が解決しようとする問題点
アモルファス合金の応力−磁気効果（磁歪効果）により
圧力などの力学量を検出するセンサにおいては、その検
出に磁気回路を構成するため、外部から強力な磁界がセ
ンサに加えられるとそれによって異常な電圧が発生し、
力学量検出に大きな誤差を生じる。また、圧電材料をト
ランスジューサ材料として用いた加速度センサでは、加
速度を検出すると同時に、該材料が外界によって温度変
化を受ければやはり電荷を発生する。このパイロ電気の
発生は次式によって与えられる。
圧力などの力学量を検出するセンサにおいては、その検
出に磁気回路を構成するため、外部から強力な磁界がセ
ンサに加えられるとそれによって異常な電圧が発生し、
力学量検出に大きな誤差を生じる。また、圧電材料をト
ランスジューサ材料として用いた加速度センサでは、加
速度を検出すると同時に、該材料が外界によって温度変
化を受ければやはり電荷を発生する。このパイロ電気の
発生は次式によって与えられる。
ｄＱ／ｄ ｔ＝ｋ −ｄＴ／ｄ ｔ （１）こ
こでＱは電荷、Ｔは温度、ｔは時間、モしてｋは比例定
数をあられす。即ち、この電荷の発生は検出すべき加速
度によって発生した電荷と区別することが不可能であり
、加速度の計測に大きな誤差をもたらす。この場合熱は
センサに空気を通じて伝達される他にふ（射熱として伝
わり、高温熱源が近傍に存在する場合、後者がより大き
な影響を与える。このように、これらの力学量センサに
おいて、磁気やふく射熱のような所謂電磁波がセンサの
出力を発生し、本来計測すべき力学量が性格に計測でき
な（なるという問題があった。
こでＱは電荷、Ｔは温度、ｔは時間、モしてｋは比例定
数をあられす。即ち、この電荷の発生は検出すべき加速
度によって発生した電荷と区別することが不可能であり
、加速度の計測に大きな誤差をもたらす。この場合熱は
センサに空気を通じて伝達される他にふ（射熱として伝
わり、高温熱源が近傍に存在する場合、後者がより大き
な影響を与える。このように、これらの力学量センサに
おいて、磁気やふく射熱のような所謂電磁波がセンサの
出力を発生し、本来計測すべき力学量が性格に計測でき
な（なるという問題があった。
そこで、本発明はこれらの電磁波による影響をな（し、
外部に過酷な磁界、あるいは熱源が存在する場合でも、
高精度に力学量のみを計測できる力学量センサを供給し
ようとするものである。
外部に過酷な磁界、あるいは熱源が存在する場合でも、
高精度に力学量のみを計測できる力学量センサを供給し
ようとするものである。
問題点を解決するための手段
力、加速度等の力学量を電気量に変換する力学量センサ
において、該センサ筺体の表面層に超伝導材料からなる
層をすくなくとも一層形成する。
において、該センサ筺体の表面層に超伝導材料からなる
層をすくなくとも一層形成する。
作 用
センサ筺体の表面層に超伝導材料からなる層をすくなく
とも一層形成することにより、該材料が超伝導状態を示
すとき、電磁波を遮蔽する特性をを有する。これによっ
て電磁波である電波、磁場、及び熱線等をことごとく遮
断することによって計測対象である力学量のみを精度良
（検出しうる力学量センサが得られる。
とも一層形成することにより、該材料が超伝導状態を示
すとき、電磁波を遮蔽する特性をを有する。これによっ
て電磁波である電波、磁場、及び熱線等をことごとく遮
断することによって計測対象である力学量のみを精度良
（検出しうる力学量センサが得られる。
実施例
本発明を実施例をもって詳述する。
実施例１
第１図は、本発明の一実施例である加速度センサを示し
、（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、その
上面断面図、側面断面図、片持ち梁構造の屈曲型圧電撮
動子の断面図、及びその斜視図を示す。１は超伝導材料
であり、Ｙ２Ｏ３，ＢａＣＯ３及びＣＵＯ３を、ＹＢａ
２Ｃｕ２Ｏ７−ｄ（ｄは微量）の組成比となるよう秤量
、混合し、９００℃、６時間、大気中で仮焼後粉砕した
。この粉砕粉を有機バインダーで塗布、乾燥して超伝導
材料層とし、センサの周囲を覆った。その層の内側にア
ルミナ磁器などの比較的熱伝導の悪いセラミックス２を
配置し、さらに、その内側に熱伝導の良好な銅合金３と
固着している。さらに、その内部に圧電材料を保持する
保持具４、及び厚み方向に互いに反対方向に分極軸を有
し互いに接着した２枚の長方形状圧電素子を内蔵してい
る。この圧電長方形板の中央にレーザ加工によって″コ
″の字型のスリット（切り抜き）６を形成し、スリット
６で囲まれた部分は片持ち梁構造の屈曲振動子７となる
。この上下面には電極を有し出力取り出し電極となる。
、（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、その
上面断面図、側面断面図、片持ち梁構造の屈曲型圧電撮
動子の断面図、及びその斜視図を示す。１は超伝導材料
であり、Ｙ２Ｏ３，ＢａＣＯ３及びＣＵＯ３を、ＹＢａ
２Ｃｕ２Ｏ７−ｄ（ｄは微量）の組成比となるよう秤量
、混合し、９００℃、６時間、大気中で仮焼後粉砕した
。この粉砕粉を有機バインダーで塗布、乾燥して超伝導
材料層とし、センサの周囲を覆った。その層の内側にア
ルミナ磁器などの比較的熱伝導の悪いセラミックス２を
配置し、さらに、その内側に熱伝導の良好な銅合金３と
固着している。さらに、その内部に圧電材料を保持する
保持具４、及び厚み方向に互いに反対方向に分極軸を有
し互いに接着した２枚の長方形状圧電素子を内蔵してい
る。この圧電長方形板の中央にレーザ加工によって″コ
″の字型のスリット（切り抜き）６を形成し、スリット
６で囲まれた部分は片持ち梁構造の屈曲振動子７となる
。この上下面には電極を有し出力取り出し電極となる。
この振動子は外部から加えられた加速度によって振動し
、このとき電極に生じる電圧によって加速度の大きさが
計測できる。このような構成の加速度センサは外部から
の電磁波による外的かく乱に対するノイズに強（、近傍
に熱源が存在する場合もその熱ふく射の影響を殆ど受け
ず圧電材料のｄＴ／ｄｔを極めて小さ（できる。従って
加速度のみの信号を精度よ（出力することができる。
、このとき電極に生じる電圧によって加速度の大きさが
計測できる。このような構成の加速度センサは外部から
の電磁波による外的かく乱に対するノイズに強（、近傍
に熱源が存在する場合もその熱ふく射の影響を殆ど受け
ず圧電材料のｄＴ／ｄｔを極めて小さ（できる。従って
加速度のみの信号を精度よ（出力することができる。
実施例２
第２図は本特許の他の実施例であるトルクセンサの断面
図である。１１はセンサの最外層に円筒形状に設けた超
伝導材料の層であり、実施例１と同様な方法でこの層を
作製した。その内部にコイル１２を配置し、トルク伝達
シャフト１３の表面に磁歪を有するＦｅ系アモルファス
合金１４を巻回接着している。トルク伝達シャフトにト
ルクが伝達されるアモルファス合金内部に応力が発生し
、これによってコイルのインピーダンスが変化する。こ
の変化を検知することによってトルクが検出できる。こ
の構造を持つトルクセンサでは外部からの電磁波による
外的か（乱に対するノイズに強（、従ってトルクのみの
信号を精度よ（出力することができる。
図である。１１はセンサの最外層に円筒形状に設けた超
伝導材料の層であり、実施例１と同様な方法でこの層を
作製した。その内部にコイル１２を配置し、トルク伝達
シャフト１３の表面に磁歪を有するＦｅ系アモルファス
合金１４を巻回接着している。トルク伝達シャフトにト
ルクが伝達されるアモルファス合金内部に応力が発生し
、これによってコイルのインピーダンスが変化する。こ
の変化を検知することによってトルクが検出できる。こ
の構造を持つトルクセンサでは外部からの電磁波による
外的か（乱に対するノイズに強（、従ってトルクのみの
信号を精度よ（出力することができる。
発明の効果
本発明によれば、超伝導材料の層を機械量−電気量変換
センサの表面層１こ設けることによって、センサに熱変
化によって誘起される出力や電磁波により誘起されるノ
イズを太き（低減することができ、精度の良い力学量セ
ンサを作製することができる。
センサの表面層１こ設けることによって、センサに熱変
化によって誘起される出力や電磁波により誘起されるノ
イズを太き（低減することができ、精度の良い力学量セ
ンサを作製することができる。
第１図は本発明の一実施例における加速度センサを示し
、（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）及び（社）はそれぞれその上
面断面図、側面断面図、要部断面図、要部斜視図、１・
・・超伝導材料層、２・・・アルミナ磁器などのセラミ
ックス、３・・・銅合金、４・・・保持具、５・・・長
方形状圧電素子、６・・・”コ゛の字型のスリット（切
り抜き）、７・・・屈曲振動子、１１・・・超伝導材料
層、１２・・・コイル、１３・・・トルク伝達シャフト
、１４・・・Ｆｅ系アモルファス合金。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名１−−一超
４ｘ専材料層 第１図 ３−綱春全 ４−保持具 ５ ＝ −＆７形状圧電素子 ｃ１ （ｃｈ
、（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）及び（社）はそれぞれその上
面断面図、側面断面図、要部断面図、要部斜視図、１・
・・超伝導材料層、２・・・アルミナ磁器などのセラミ
ックス、３・・・銅合金、４・・・保持具、５・・・長
方形状圧電素子、６・・・”コ゛の字型のスリット（切
り抜き）、７・・・屈曲振動子、１１・・・超伝導材料
層、１２・・・コイル、１３・・・トルク伝達シャフト
、１４・・・Ｆｅ系アモルファス合金。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名１−−一超
４ｘ専材料層 第１図 ３−綱春全 ４−保持具 ５ ＝ −＆７形状圧電素子 ｃ１ （ｃｈ
Claims (1)
- 力、加速度等の力学量を電気量に変換する力学量セン
サにおいて、該センサ筺体の表面層に超伝導材料からな
る層をすくなくとも一層形成したことを特徴とする力学
量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26342087A JPH01107109A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26342087A JPH01107109A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107109A true JPH01107109A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17389245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26342087A Pending JPH01107109A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107109A (ja) |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP26342087A patent/JPH01107109A/ja active Pending
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