[发明专利]振动型传感器

说明书

技术领域

本发明涉及振动型传感器，该振动型传感器对因施加有与加速度等的影响相伴的力而产生的压电振动片的共振频率的变化进行检测。

背景技术

作为对所施加的与加速度等的影响相伴的力进行测量的力传感器，已知有振动型传感器。该振动型传感器通过对因施加有与加速度等的影响相伴的力而产生的压电振动片的共振频率的变化进行检测，来检测力的大小(例如，参照非专利文献1、专利文献1)。

下面，作为振动型传感器的一个示例，使用加速度传感器对其结构进行说明。图6是表示现有的加速度传感器的概略的立体图。如图6所示，加速度传感器500具有：形成于基座101的两个连接座102、103；以及与连接座102、103连接的振动片100。振动片100使用水晶等压电材料形成，该振动片100形成有：被贯通孔104分割开的振动臂105、106；以及从振动臂105、106的两端部延伸设置的第一基部107、第二基部108这两个基部。

在此，使用对加速度传感器500在振动片100的厚度方向(P方向)上施加加速度的例子，简单说明加速度的检测动作。当有加速度施加于加速度传感器500时，由于第二基部108侧的第二基座部101a以形成于基座101的节点109为支点向旋转方向移动，所以基座101挠曲。加速度传感器500通过对由于由该挠曲产生的振动臂105、106的变形而引起的共振频率的变化进行检测，来检测所施加的加速度的大小。此时的检测灵敏度如算式1所示，可知振动臂的长度l(L的小写)越长检测灵敏度越好。

算式1

Δf=a1mal2Etw3...(1)]]>

a1：由支撑等确定的常数；m：质量；a：加速度；E：弹性常数；l：振动臂的臂长；t：振动片的厚度；w：振动臂的臂宽。

此外，从振动臂105、106泄漏的振动传播至第一基部107、第二基部108。当存在该泄漏的振动时，振动片100的Q值会变低，因而共振频率发生波动，难以高精度地进行加速度的检测。为了抑制该振动的泄漏，提出了如图7所示的加速度传感器(例如，参照专利文献2)。图7是表示使用于加速度传感器的现有振动片的俯视图。

如图7所示，振动片200一体地形成有：一对振动臂205和206、第一基部207和第二基部208这两个基部、第一收缩部209和第二收缩部210、以及支撑部211和212。振动臂205、206形成为被贯通孔204分割开的两个梁状，其延伸方向(长度方向)的两端延伸设置到第一基部207和第二基部208。第一基部207和第二基部208在振动臂205、206的延伸方向上延伸设置。在第一基部207上形成有第一收缩部209，该第一收缩部209是以使第一基部207的一部分俯视时宽度变窄的方式从两端切出凹槽而形成的。同样地，在第二基部208上形成有第二收缩部210，该第二收缩部210是以使第二基部208的一部分俯视时宽度变窄的方式从两端切出凹槽而形成的。另外，将与振动臂205、206的延伸方向正交的方向作为宽度方向，将该方向上的尺寸称为宽度，另外，在第一基部207一方形成有支撑部211，在第二基部208一方形成有支撑部212。通过形成该第一收缩部209和第二收缩部210，能够抑制由振动臂205、206的振动泄漏到支撑部211、212而引起的振动。

专利文献1：日本特表平4-505509号公报(图1)

专利文献2：日本特开昭63-284440号公报(图4)

非专利文献1：W.C.Albert，“Force sensing using quartz crystal flexureresonators”，38th Annual Frequency Control Symposium 1984，pp233-239