[发明专利]外力检测方法和外力检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用压电板例如水晶板，并且通过基于振荡频率检测出作用于压电板上的外力的大小，来检测出加速度、压力、流体的流速、磁力或者静电力等这些外力的技术领域。

背景技术

作为作用于线上的外力，有基于加速度的作用于物体上的力、压力、流速、磁力、静电力等，需要正确地测定这些外力的情况很多。例如在汽车的开发阶段，进行测定在汽车碰撞物体时座椅中的冲击力。另外，为了调查地震时的振动能量和振幅，要求尽量精密地调查摇晃的加速度等。

另外，在正确地调查液体和气体的流速而使其检测值反映在控制系统中的情况和测定磁铁的性能的情况等，都能够列举作为外力的测定例子。

在进行这样的测定时，要求尽量简单的构造，且要高精度地进行测定。

在专利文献1中记载了以下内容：以悬臂支承压电薄片(film)，通过周围的磁力变化而压电薄片变形，流经压电薄片的电流发生变化。

另外，在专利文献2中记载了以下内容：设置电容耦合型的压力传感器和配置于对该压力传感器的配置区域分隔出来的空间的水晶振子，并联连接这些压力传感器的可变电容和水晶振子，通过根据压力传感器中的电容发生变化而水晶振子的反谐振点变化，来检测出压力。

专利文献1、2的原理与本发明完全不同。

在专利文献3中记载了对被悬臂支承在装置内部的压电振动元件在将自由端一侧略微降低以使其自由端不会触碰内部底面的状态下进行固定的发明，但是这可以认为是为了有效利用装置的内部空间的设计，其目的与本发明不同。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2006-138852号公报(0021段落、0028段落)

专利文献2：日本特开2008-39626号公报(图1和图3)

专利文献3：日本特开2002-171152号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是在这样的背景下产生的，目的在于提供一种能够高精度且容易地检测出施加在压电板上的外力的技术。

用于解决课题的方法

本发明的使用传感器的外力检测方法，其特征在于：

该传感器包括：一端被支承在基座上的悬臂式的压电板；为了使该压电板振动，分别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另一个激励电极；与上述一个激励电极电连接的振荡电路；设置于上述压电板中从上述一端离开的部位，且与上述另一个激励电极电连接的可变电容形成用的可动电极；和固定电极，其与上述压电板隔开间隔，按照与上述可动电极相向的方式设置并且与上述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而与上述可动电极之间的电容变化，来形成可变电容，上述外力检测方法包括：按照与作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极的上述压电板的长度方向所成的角度为30°～60°的方式，来设定上述传感器的工序；利用频率信息检测部检测出作为与上述振荡电路的振荡频率对应的频率信息的信号的工序；和根据在上述频率信息检测部中所检测出的频率信息，评价作用在上述压电板的外力的工序。

与作为上述目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极中的上述压电板的长度方向所成角度优选为40°～50°。

本发明的外力检测装置，是一种检测出作用在压电板上的外力的外力检测装置，其特征在于，包括：一端被支承在基座上的悬臂式的上述压电板；为了使该压电板振动，分别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另一个激励电极；与上述一个激励电极电连接的振荡电路；设置于上述压电板的另一端，且与上述另一个激励电极电连接的可变电容形成用的可动电极；固定电极，其与上述压电板隔开间隔，按照与上述可动电极相向的方式设置并且与上述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而与上述可动电极之间的电容变化，来形成可变电容；用来检测出作为与上述振荡电路的振荡频率对应的频率信息的信号的频率信息检测部；和显示作为目标测定对象的外力的方向的方向显示部，与上述作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极中的上述压电板的长度方向所成的角度被设定为30°～60°，形成从上述振荡电路经过上述一个激励电极、上述另一个激励电极、上述可动电极和上述固定电极后返回上述振荡电路的振荡环，在上述频率信息检测部检测出的频率信息用来评价作用在压电板上的外力。

另外在本发明的方法或装置中，能够采用以下结构：为了防止在外力施加在上述压电板上时设置有激励电极的部位弯曲，在上述基座设置支承上述压电板的下表面一侧的激励电极与可动电极之间的部位的支承部。在该情况下，上述支承部的前端部与压电板例如通过粘着材料相互固定。