專利名稱：加速度傳感器和加速度檢測裝置及定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對施加在各種電子儀器上的沖擊所引起的角加速度(轉(zhuǎn)動加速度)以及并進加速度進行檢測。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子儀器的小型化，筆記本電腦等便攜式電子儀器得到了普及。為了提高和確保這些電子儀器受到?jīng)_擊后的可靠性，對小型并可表面安裝的高性能加速度(沖擊)傳感器的需求有所提高。例如，如果在向高密度磁記錄裝置寫入動作中施加了沖擊，就會產(chǎn)生磁磁頭的位置偏移。其結(jié)果，有可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)寫入錯誤甚至引起磁磁頭的破損。為此，有必要檢測出施加在磁記錄裝置上的沖擊，停止寫入動作，讓磁磁頭退避在安全的位置上。
進一步，在磁記錄裝置中記錄密度已經(jīng)高密度化，盤面上的軌跡窄小。為此，即使是極小振動，也容易產(chǎn)生磁磁頭的位置偏移(軌跡錯位)。不僅是從磁記錄裝置的外部施加來的沖擊和振動，而且磁記錄裝置內(nèi)部的電機等的轉(zhuǎn)動所引起的小的振動也可能引起磁磁頭偏移軌跡。
作為施加在磁記錄裝置上的振動，不僅是并進振動，轉(zhuǎn)動振動的情況也可能發(fā)生。因此，在控制過程中，有必要區(qū)分并進加速度和角加速度(以下轉(zhuǎn)稱為轉(zhuǎn)動加速度)，需要可以檢測并進加速度和轉(zhuǎn)動加速度的傳感器。并進加速度利用1個現(xiàn)有的加速度傳感器就可以檢測。還有，為了檢測轉(zhuǎn)動加速度，如果從轉(zhuǎn)動中心相互盡量隔開的二個以上的位置上分別配置加速度傳感器，可以靈敏度最好檢測出來。這時，二個加速度傳感器在轉(zhuǎn)動中心兩側(cè)等距離配置時，如果施加轉(zhuǎn)動加速度，其分別的輸出信號為符號相反大小相同的信號。但是，上述條件僅限于轉(zhuǎn)動中心的位置兩個加速度傳感器的中間的情況。還有，特性實質(zhì)上相同的兩個加速度傳感器如果配置相對于轉(zhuǎn)動中心在同一側(cè)時，由于并進加速度相對于各加速度傳感器為相同大小，對于并進加速度而言，分別從這些加速度傳感器輸出的信號大小相同。另一方面，如果是施加轉(zhuǎn)動加速度，由于從兩個加速度傳感器輸出的信號的大小隨轉(zhuǎn)動中心到各加速度傳感器之間的距離而不同，因而從各加速度傳感器輸出的信號的大小不同。因此，通過獲取兩個輸出信號的差，可以檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
還有，作為加速度傳感器，周知有施加應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變而產(chǎn)生電壓的壓電體所構(gòu)成的壓電元件(特開平10-96742號公報)。作為加速度傳感器用的壓電元件，有板狀的壓電體等的具有梁部的板狀形狀。由加速度產(chǎn)生的應(yīng)變變形引起壓電體的梁部的振動，通過檢測由此產(chǎn)生的電壓就可以檢測出加速度。
但是，當加速度傳感器由多個壓電元件構(gòu)成時，各壓電元件在特性上有差異，還有，在兩個壓電元件以相隔一定位置設(shè)置的加速度傳感器中，設(shè)置位置的狀態(tài)對各壓電元件的靈敏度有影響。例如，由于設(shè)置位置不同，有可能由于兩者的溫度差引起的各壓電元件的靈敏度上的偏差。在上述這種情況下，即使在只施加了并進加速度，由于各壓電元件之間的輸出信號之間產(chǎn)生偏差，結(jié)果錯位作為轉(zhuǎn)動加速度檢測出來，不能正確區(qū)分轉(zhuǎn)動加速度。另一方面，如果在一個包裝內(nèi)所限定的空間內(nèi)收容兩個壓電元件，縮短壓電元件之間的距離，檢測信號的差變小，不能高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以在限定的空間內(nèi)設(shè)置、能高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度的加速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
上述課題可以通過以下的本發(fā)明解決。
即，本發(fā)明的加速度傳感器，其特征是由設(shè)置了為輸出由應(yīng)變產(chǎn)生的電荷的電極的第1以及第2壓電元件構(gòu)成，上述第1以及第2壓電元件分別至少由一個壓電體4構(gòu)成、具有支撐上述壓電體的支撐體部、同時上述電極至少分別設(shè)置在上述壓電元件的相對的面上，上述第1壓電元件的一方的面和第2壓電元件的一方的面設(shè)置成實質(zhì)上相互平行。
這里，如果將第1壓電元件的一方的面和第2壓電元件的一方的面設(shè)置成實質(zhì)上相互平行，對于同一方向的加速度由于各壓電元件在相同方向振動，振動面分別與各壓電元件平行。還有，優(yōu)選第1壓電元件的一方的面和第2壓電元件的一方的面在同一平面內(nèi)。此外，壓電元件，通常由于在和梁部的面垂直方向上振動，所以優(yōu)選將各壓電元件的梁部的面實質(zhì)上相互平行配置。還有，構(gòu)成壓電元件的壓電體，可以將支撐體部和梁部由連續(xù)一體物品構(gòu)成，或者支撐體部分離構(gòu)成。
這樣，在限定的空間內(nèi)可以設(shè)置第1以及第2壓電元件能檢測同一方向的加速度，根據(jù)支撐各壓電元件的壓電體的支撐體部之間的距離，可以高靈敏度地檢測轉(zhuǎn)動加速度。還有，可以不受設(shè)置位置的環(huán)境的影響檢測轉(zhuǎn)動加速度。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件為具有包含支撐上述壓電體的支撐體部和上述壓電體的主面的梁部的單端固定型，讓上述第1以及第2壓電元件的各自的長軸方向成同一方向，將上述各支撐體部相對于各自的上述長軸方向相互遠隔配置在外側(cè)，讓上述梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)，讓上述梁部的端面實質(zhì)上相互平行配置。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個分別由一個壓電體構(gòu)成，上述各壓電體的分極方向相互相反。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個分別由一個壓電體構(gòu)成，上述各壓電體的分極方向相互相同。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個分別由多個壓電體接合層壓構(gòu)成。
這樣，通過多個壓電體接合構(gòu)成壓電元件，可以獲得更大的輸出信號。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在上述第1以及第2壓電元件每一個中，構(gòu)成上述各壓電元件的所有壓電體的分極方向為同一方向。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是構(gòu)成上述第1以及第2壓電元件的每一個的各壓電體的分極方向為相互相反方向。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是構(gòu)成上述第1以及第2壓電元件的每一個的各壓電體的分極方向為相互相同方向。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個是將分極方向相互相反的至少2個壓電體按分極極性相同的面相互對向進行接合。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是構(gòu)成上述第1以及第2壓電元件的每一個，所對應(yīng)的各壓電體的分極方向為相互相反方向。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是構(gòu)成上述第1以及第2壓電元件的每一個，所對應(yīng)的各壓電體的分極方向為相互相同方向。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在上述一個壓電元件中，構(gòu)成上述壓電元件的各壓電體，通過介入墊片材料接合。
在此，作為墊片材料只要是可以和壓電體能接合的材料即可，并不需要特別限定。優(yōu)選可以將加速度引起的振動傳遞給壓電體的材料。優(yōu)選硅基板。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在上述壓電元件是將多個上述壓電體通過直接接合進行接合。
這樣，由于在壓電體之間的界面上沒有形成粘接層，由加速度引起的振動不會由該粘接層吸收，可以實現(xiàn)高靈敏度檢測加速度，穩(wěn)定的元件。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在至少通過氧原子和羥基中的一個將多個上述壓電體通過直接接合進行接合。
這樣，壓電體之間通過羥基或者氧原子可以強固接合。
還有，有關(guān)本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是進一步包括與上述第1以及第2壓電元件的每一個的各電極對應(yīng)的輸出端子。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是對于上述第1以及第2壓電元件的每一個，包括按所產(chǎn)生的電荷的極性相互不同的電極之間將不同的壓電元件連接的至少一個的輸出端子。
在上述那樣的第1以及第2壓電元件的每一個中，所產(chǎn)生的電荷的極性不同的電極之間將不同的壓電元件連接，并以此作為輸出端子，讓各壓電元件的電極之間的電荷相互抵消，余下的電荷作為各壓電元件的輸出的差分輸出。在此，當施加轉(zhuǎn)動加速度時，根據(jù)離開轉(zhuǎn)動中心的距離發(fā)生在每個壓電元件上的電荷量不同。另一方面，由并進加速度產(chǎn)生的電荷量對于每個壓電元件相同，取差分后相互抵消。因此，根據(jù)該輸出的差分可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。換句話說，在各壓電元件之間通過上述那樣的布線，可以獲得輸出的差分。在此，沒有必要在外部設(shè)置差分電路。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是對于上述第1以及第2壓電元件的每一個，包括按所產(chǎn)生的電荷的極性相互相同的電極之間將不同的壓電元件連接，從上述連接后的電極之外的電極的輸出端子。
在上述中，在第1以及第2壓電元件的每一個中，通過所產(chǎn)生的電荷的極性相同的電極之間串聯(lián)連接，相同極性的電荷之間相互抵消，可以獲得產(chǎn)生在各壓電元件上的電荷量的差的輸出。這樣，余下的電荷作為各壓電元件的輸出的差分輸出，根據(jù)該輸出的差分可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。換句話說，在各壓電元件之間通過上述那樣的布線，可以獲得輸出的差分。在此，沒有必要在外部設(shè)置差分電路。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是包括輸出在上述第1以及第2壓電元件的各自的各電極上產(chǎn)生的電荷的至少一組輸出端子。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1壓電元件調(diào)整成和第2壓電元件的靈敏度實質(zhì)上相同的靈敏度。
構(gòu)成該加速度傳感器的第1以及第2壓電元件，通常一方的壓電元件的尺寸與另一方壓電元件的尺寸實質(zhì)上按相同尺寸構(gòu)成，可以讓各自的靈敏度大致相同。進一步，為了提高加速度的檢測精度，優(yōu)選將一方的壓電元件的靈敏度調(diào)整到實質(zhì)上和另一方的壓電元件的靈敏度相同。壓電元件的靈敏度的調(diào)整，例如，可以通過削去梁部的一部分，或者在梁部上粘接重量物等靈敏度調(diào)整體的方法來進行。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1壓電元件將梁部的一部分削去。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1壓電元件在梁部的一部分上粘接靈敏度調(diào)整體。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在包裝殼內(nèi)將上述第1以及第2壓電元件的每一個用上述支撐體部讓上述梁部可以振動地固定。
在該加速度傳感器中，將第1以及第2壓電元件安裝在包裝殼內(nèi)，可以容易取出來自設(shè)置在各壓電元件的各面上的輸出。
還有，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個，在上述梁部和上述包裝殼的平面成一定傾斜的狀態(tài)下，安裝在該包裝殼中。
通過讓壓電元件的梁部相對于包裝殼的平面傾斜，梁部的振動方向相對于包裝殼的平面傾斜。為此，不僅可以檢測和包裝殼的平面平行方向的加速度，而且可以和包裝殼的平面垂直方向的加速度。
進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個，在上述梁部和上述包裝殼的平面所成的傾斜角相互不同的狀態(tài)下，安裝在該包裝殼中。
又進一步，本發(fā)明的加速度傳感器，是上述加速度傳感器，其特征是在上述包裝殼中安裝2組壓電元件，第1組的上述第1以及第2壓電元件的每一個在上述梁部和上述包裝殼的平面相對垂直的狀態(tài)下安裝，第2組的上述第1以及第2壓電元件的每一個在上述梁部和上述包裝殼的平面相對平行的狀態(tài)下安裝。
通過這樣安裝2組讓壓電元件的梁部和包裝殼的平面垂直以及平行的壓電元件，可以分別獨立檢測與包裝殼的平面相對垂直方向以及相對平行方向上的加速度成份。此外，并不限定于檢測上述2軸方向的加速度，可以進一步安裝第3組壓電元件，檢測3軸方向的加速度成份。
本發(fā)明的加速度檢測裝置，其特征是包括上述加速度傳感器和處理上述壓電元件的輸出信號的信號處理電路。
這樣，由于可以將加速度傳感器，和作為信號處理電路例如半導體元件等收容在一個包裝殼內(nèi)，可以縮短布線，減少噪音的影響，高靈敏度地檢測加速度。
還有，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述第1以及第2壓電元件的每一個，與對于相同方向的加速度輸出相同極性的輸出信號的上述信號處理電路連接，對上述信號處理電路中的上述輸出信號進行差分處理。
進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述第1以及第2壓電元件，與對于相同方向的加速度分別輸出相反極性的輸出信號的上述信號處理電路連接，對上述信號處理電路中的上述輸出信號進行加算處理。
又進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述信號處理電路包括根據(jù)由上述第1以及第2壓電元件的每一個輸出的差分檢測角加速度的電路。
在此，施加在距轉(zhuǎn)動中心不同距離的第1以及第2壓電元件上的轉(zhuǎn)動加速度的大小分別不同。另一方面，施加在各壓電元件上的并進加速度相同。為此，通過檢測出2個壓電元件的輸出的差分，對由并進加速度產(chǎn)生的輸出信號相互抵消，可以檢測出由轉(zhuǎn)動加速度產(chǎn)生的輸出信號。
又進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述信號處理電路按照讓上述第1以及第2壓電元件的每一個的靈敏度實質(zhì)上相等來進行輸出調(diào)整。
還有，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述信號處理電路包含將上述壓電元件的輸出信號的阻抗變換的1個阻抗變換電路和對上述變換的輸出信號進行放大的放大電路。
進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述信號處理電路包含將上述第1以及第2壓電元件的輸出信號的阻抗變換的2個阻抗變換電路和對上述變換的輸出信號進行加算的加算電路。
又進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是上述信號處理電路包含將上述第1以及第2壓電元件的輸出信號的阻抗變換的2個阻抗變換電路和檢測上述變換的輸出信號的差對該輸出信號差進行放大的差動放大電路。
還有，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是具有同時向外部輸出將上述壓電元件的輸出進行阻抗變換后的變換輸出和在阻抗變換后對上述變換輸出進行放大的放大輸出的多個輸出端子。
進一步，本發(fā)明的加速度檢測裝置，是上述加速度檢測裝置，其特征是在包裝殼內(nèi)將上述第1以及第2壓電元件的每一個用上述支撐體部讓上述梁部可以振動地固定，同時收容上述信號處理電路。
本發(fā)明的對象物的位置定位裝置，是由檢測加速度的上述加速度檢測裝置、對象物的移動裝置、控制上述移動裝置的控制裝置所構(gòu)成的對象物的位置定位裝置，其特征是上述控制裝置根據(jù)從上述加速度檢測裝置檢測出的加速度上述對應(yīng)的輸出信號，可以上述移動裝置，讓上述對象物移動進行位置定位。
這樣，即使在位置定位裝置上產(chǎn)生外部干擾，施加加速度，也能正確確定對象物的位置。
還有，本發(fā)明的位置定位裝置，是上述位置定位裝置，其特征是將構(gòu)成上述加速度檢測裝置的上述第1以及第2壓電元件的每一個的上述梁部配置成實質(zhì)上與支撐上述對象物的裝置平行。
本發(fā)明的盤片記錄·播放裝置，是由檢測加速度的上述加速度檢測裝置、讓對盤片進行記錄·播放的磁頭移動的磁頭移動裝置、控制上述磁頭移動裝置的控制裝置所構(gòu)成的盤片記錄·播放裝置，其特征是上述控制裝置根據(jù)從上述加速度檢測裝置檢測出的加速度上述對應(yīng)的輸出信號，計算出所最好的上述磁頭的移動量，由上述磁頭移動裝置讓上述磁頭移動進行上述磁頭的位置定位。
這樣，即使產(chǎn)生外部干擾，施加加速度，由于也能正確確定磁頭的位置，可以提高盤片記錄·播放裝置的耐振動性，達成盤片記錄·播放裝置的高密度化。
還有，本發(fā)明的盤片記錄·播放裝置，是上述盤片記錄·播放裝置，其特征是將構(gòu)成上述加速度檢測裝置的上述第1以及第2壓電元件的每一個的上述梁部配置成實質(zhì)上與支撐上述磁頭的臂平行。


圖1(a)為表示實施例1的加速度傳感器的透視圖，(b)為其俯視圖。
圖2(a)為表示在實施例1中為進行由直接接合方式進行接合而接近親水化處理的面的階段的截面圖，(b)為表示界面是由氫接合等直接接合的樣子的剖視圖，(c)為表示通過氧原子直接接合的接合界面的界面圖。
圖3為表示實施例1的轉(zhuǎn)動加速度傳感器檢測方法的檢測原理圖。
圖4為表示實施例2的加速度傳感器的透視圖。
圖5為表示采用實施例2的加速度傳感器的加速度檢測用方框圖。
圖6為表示采用實施例2的加速度傳感器的加速度檢測用電路圖。
圖7為表示采用實施例2的加速度傳感器的其他形式的加速度檢測用方框圖。
圖8為表示采用實施例2的加速度傳感器的其他形式的加速度檢測用電路圖。
圖9為表示實施例3的加速度傳感器的透視圖。
圖10為表示實施例4的加速度檢測裝置的方框圖。
圖11為表示實施例4的加速度檢測裝置中的電路圖。
圖12為表示本發(fā)明的加速度傳感器的其他配置的俯視圖，(a)為兩個壓電元件均配置在同一方向時的情況，(b)為配置中央支撐型的壓電元件的情況，(c)為配置兩端固定梁型壓電元件的情況。
圖13(a)為表示實施例5的加速度傳感器的透視圖，(b)為其俯視圖。
圖14為表示實施例6的加速度傳感器的透視圖。
圖15為表示實施例6的加速度檢測用的方框圖。
圖16為表示實施例6的加速度檢測用的電路圖。
圖17為表示實施例7的加速度檢測用的方框圖。
圖18為表示實施例7的加速度檢測用的電路圖。
圖19為表示實施例7的加速度檢測用的電路圖。
圖20為表示采用實施例7的加速度傳感器的其他形式的加速度檢測用方框圖。
圖21為表示采用實施例7的加速度傳感器的其他形式的加速度檢測用電路圖。
圖22為表示實施例8的加速度傳感器的透視圖。
圖23為表示實施例9的加速度檢測用的電路圖。
圖24為表示實施例10的加速度檢測裝置的方框圖。
圖25為表示實施例10的加速度檢測裝置中的電路圖。
圖26為表示本發(fā)明的加速度傳感器的其他配置的俯視圖，(a)為兩個壓電元件均配置在同一方向時的情況，(b)為配置中央支撐型的壓電元件的情況，(c)為配置兩端固定梁型壓電元件的情況。
圖27為表示實施例11的加速度傳感器的俯視圖。
圖28為表示實施例11的加速度檢測用的方框圖。
圖29為表示實施例12的加速度傳感器的俯視圖。
圖30為表示實施例13的加速度傳感器的俯視圖。
圖31為表示實施例13的加速度檢測用的方框圖。
圖32為表示實施例14的加速度傳感器的俯視圖。
圖33為表示實施例15的加速度傳感器的俯視圖。
圖34為表示實施例15的加速度檢測用的方框圖。
圖35為表示實施例16的加速度傳感器的俯視圖。
圖36為表示實施例17的加速度傳感器的俯視圖。
圖37為表示實施例17的加速度檢測用的方框圖。
圖38為表示實施例18的加速度傳感器的俯視圖。
圖39為表示實施例19的加速度傳感器的分解透視圖。
圖40(a)為表示實施例20的加速度傳感器的透視圖，(b)為其側(cè)視圖。
圖41為表示有關(guān)實施例20的加速度傳感器的其他配置的側(cè)視圖，(a)為分極方向相同、梁部的傾斜相對于垂直面是面對稱的情況，(b)為分極方向相反、梁部的傾斜相同的情況，(c)為分極方向相反、梁部的傾斜相對于垂直面是面對稱的情況。
圖42為表示實施例21的加速度傳感器中的壓電元件的靈敏度調(diào)整方法的示意圖。
圖43(a)為表示實施例22的盤片記錄·播放裝置的概略構(gòu)成圖，(b)為其控制方框圖。
在上述附圖中，1、2—壓電元件，3—支撐體部，4—壓電體，6a、6b—包裝殼，7—槽部、8a、8b、8c、8d—外部電極，9—導電膠，10—加速度傳感器，11a、11b、21a、21b—電極，12—信號檢測裝置，13—差動放大裝置，14a、14b—場效應(yīng)管，15、15a、25、26—運算放大器，16—半導體元件，22—基準電位產(chǎn)生裝置，23—累加電路，24a、24b—緩沖放大器，25—研削部，26—靈敏度調(diào)整體，30—硅基板，31—盤片，32—磁頭，40—磁頭移動裝置，41—樞軸，42—臂，50—位置檢測裝置，60—控制裝置，70—信號檢測裝置，100—加速度檢測裝置，200—盤片記錄·播放裝置。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的實施例。
實施例1圖1(a)為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例1的加速度傳感器的壓電元件的透視圖，圖1(b)為其俯視圖。該加速度傳感器由兩個壓電元件1、2構(gòu)成。各壓電元件1、2具有分別將2張壓電體按分極方向相互成相反方向接合的雙壓電晶片型的梁部在一端由支撐體部3支撐的單端固定梁構(gòu)造。在各壓電元件1、2梁的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b。設(shè)置了支撐體部3的面上的電極11b、21b，由于梁部和支撐體部3之間有段差，段差面也為電連接，讓梁部和支撐體部3成電導通。和支撐體部3相反側(cè)的面上的電極11a、21a在表面整體形成。該壓電元件1、2由于是將兩張壓電體4接合的雙壓電晶片型的單端固定梁構(gòu)造，經(jīng)過支撐體部3傳來的加速度使得梁部產(chǎn)生彎曲振動而在壓電體上所產(chǎn)生的電位差可以從設(shè)置在相對面上的電極11a、11b、21a、21b上取出。將這樣的壓電體按1張或者多張層壓接合，在各面上設(shè)置電極的構(gòu)造體稱為壓電元件。在該加速度傳感器10中，各壓電元件1、2配置成一方的面相互平行，具體講配置成讓梁部的面實質(zhì)上在同一平面內(nèi)。還有，在該加速度傳感器10中，在長軸方向基本上式并排成一直線，讓各壓電元件的梁部的前端相互接近，各支撐體部3在長軸方向相互分離配置在外側(cè)。
在構(gòu)成該加速度傳感器10的壓電元件1和壓電元件2中，讓分極方向相互相反的兩張壓電體4按分極極性相同的面對向?qū)訅航雍希瑯?gòu)成一個壓電元件。在壓電元件1和壓電元件2中，讓對應(yīng)的壓電體的分極方向成相互相反的方向。如果用另外的表現(xiàn)方式，在接合面對向的面的分極極性對于壓電元件1和壓電元件2來說是相互不同的。在圖1(b)中，各壓電體的分極方向由箭磁頭表示。箭磁頭表示從極性的+面指向-面。為此，箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。在壓電元件1中，兩張壓電體的極性的-面之間相互接合，在壓電元件2中兩張壓電體的極性的+面之間相互接合。
一般，壓電元件的共振頻率由壓電元件的長度和厚度確定。由于壓電元件的靈敏度對于接近共振頻率的頻率的加速度高，只要根據(jù)測定頻率范圍讓共振頻率變高來確定壓電元件的形狀即可。在本實施例1中，壓電元件的厚度為100μm，長度為2mm，共振頻率為20kHz。壓電元件是由厚度為50μm的兩張壓電體接合構(gòu)成，作為壓電體，采用壓電單晶的鈮酸鋰(LiNbO3)。
下面說明構(gòu)成各加速度傳感器的壓電元件的制造方法。首先，壓電體由厚度400μm的兩張鈮酸鋰基板直接接合方式接合。在直接接合的工序中將基板的表面研磨讓表面成均勻的鏡面，通過洗凈將表面的灰塵和污染物除去。對該基板進行親水化處理讓表面活性化，在干燥之后將兩張基板重合。
在此，在圖2中說明將壓電基板4和壓電基板3通過直接接合進行接合的原理。圖2為表示在本發(fā)明實施例1中用于加速度傳感器中的壓電元件的制造方法中，通過直接接合進行接合的各階段中的壓電基板的界面狀態(tài)。在圖2中，L1、L2、L3表示壓電基板間的距離。首先將壓電基板的兩張鈮酸鋰(LiNbO3)基板21a、21b的兩面研磨成鏡面。然后，將這些鈮酸鋰21a、21b用氨、過氧化氫和水的混合液(氨∶過氧化氫∶水＝1∶1∶6(容量比))洗凈，對鈮酸鋰21a、21b進行親水化處理。如圖2(a)所示，用上述混合液洗凈后的壓電基板21a、21b的表面以羥基(-OH基)終結(jié)，成為親水性(接合以前的狀態(tài))。
然后，如圖2(b)所示，讓進行了親水化處理后的兩張壓電基板(LiNbO3)21a、21b按分極軸的方向相互相反進行接合(L1＞L2)。這樣，引起脫水，壓電基板(LiNbO3)21a和壓電基板(LiNbO3)21b由于羥基的重合和氫鍵等的引力而引向接合。這樣，通過將研磨成鏡面的面之間進行表面處理，讓其接觸，就可以在界面上不介入粘接劑等粘接層，而讓對向的面接合，并成為采用直接接合的接合。
在依據(jù)直接接合的接合中，由于不使用粘接劑，在接合界面上不存在粘接層。粘接層將吸收振動，使得靈敏度劣化，并且成為性能分散、溫度特性劣化的原因。通過采用依據(jù)直接接合的接合，在接合界面上沒有振動吸收，可以獲得沒有性能分散和溫度變化的接合。還有，一般，通過施行熱處理，從分子間力的接合變成共價鍵和離子鍵等原子水平的強有力的接合。
還有，根據(jù)需要，也可以對上述接合的壓電基板(LiNbO3)21a、21b施行溫度為450℃的熱處理。這樣，如圖2所示，在壓電基板(LiNbO3)21a的構(gòu)成原子和壓電基板(LiNbO3)21b的構(gòu)成原子之間成為通過氧原子0的共價鍵的狀態(tài)(L2＞L3)，壓電基板21a、21b在原子水平上進一步強固地直接接合。即，獲得在接合界面上不存在粘接劑等的粘接層的結(jié)合狀態(tài)。作為其他的情況，也可以在壓電基板(LiNbO3)21a的構(gòu)成原子和壓電基板(LiNbO3)21b的構(gòu)成原子之間成為通過羥基的共價鍵的狀態(tài)，壓電基板21a、21b在原子水平上強固地直接接合。
此外，當壓電基板熱弱時，沒有必要進行熱處理。還有，在進行熱處理時，最好在不超過讓壓電體的分極消失的居里點的溫度范圍內(nèi)進行熱處理。鈮酸鋰(LiNbO3)的居里點為1210℃，如果有該溫度附近的經(jīng)歷，將使得特性劣化，最好在上述居里點以下的溫度范圍內(nèi)進行熱處理。這樣，可以進行進一步強固地依據(jù)直接接合的接合。
將依據(jù)這樣的直接接合所接合的兩張鈮酸鋰基板中一方的基板采用平面研削對整個面研削，讓其厚度為50μm。另一方基板留下稱為支撐體部的部分其余研削成厚度為50μm。這樣，壓電元件的梁部的厚度合計為100μm，支撐體部分的厚度為450μm。在該研削加工后的基板的兩面先后蒸發(fā)上厚度為50nm的鉻和200nm的金作為電極。這時，由于一方的面為平面狀，可以形成平面的電極。在另一方的面上有支撐體部，在該支撐體部和梁部之間有段差。為了讓設(shè)置在該支撐體部和梁部的面上的電極之間能夠電導通，在支撐體部和梁部之間的段差面上蒸發(fā)上金屬掩膜。然后，用切片鋸在梁部的長軸方向切斷形成橫幅為0.5mm。
圖3為表示采用由2個壓電元件構(gòu)成的加速度傳感器檢測轉(zhuǎn)動加速度的原理。以下采用圖3說明檢測轉(zhuǎn)動加速度的原理。在此，壓電元件1、2設(shè)置在離轉(zhuǎn)動中心距離r處的地方。壓電元件1、2感知加速度的支撐體部3之間相隔距離為δr。當系統(tǒng)整體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動加速度d2θ/dt2時、在壓電元件1、2上在轉(zhuǎn)動的切線方向上施加加速度a1θ、a2θ。當轉(zhuǎn)動中心不變動時，a1θ和rd2θ/dt2成正比，a2θ和(r＋δr)d2θ/dt2成正比。為了輸出與各壓電元件感知的加速度的大小成正比的電位差，取具有相同比例系數(shù)的2個壓電元件1、2的輸出電位差V2－V1，成為和δr(d2θ/dt2)成正比大小，可以獲得和轉(zhuǎn)動加速度(角加速度)d2θ/dt2成正比大小的輸出信號。
在此，如果產(chǎn)生了并進加速度時，由于施加在壓電元件1、2上的并進加速度的大小相同，對應(yīng)于并進加速度的輸出信號的大小也大致相等，其差實質(zhì)上接近零。另一方面，如果產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動加速度時，在上述2個壓電元件1和壓電元件2之間存在著和間隔δr與轉(zhuǎn)動加速度d2θ/dt2的積成正比的輸出信號。因此，如果取2個壓電元件1、2的輸出信號的差，可以檢測出轉(zhuǎn)動加速度。這時，為了提高所獲得的轉(zhuǎn)動加速度的精度，只要盡可能增大2個壓電元件之間的間隔，增大輸出信號的差即可。對于圖1那樣的單端固定梁型的壓電元件，由于時通過支撐體部3將加速度傳遞給梁部，連接壓電元件的支撐體部3和梁部之間的距離可以看作為2個壓電元件之間的距離。因此，圖1所示的配置在限定的空間內(nèi)可以獲得對角加速度最高的靈敏度。對此，如果2個壓電元件的輸出信號雖然有一定的大小，但其差基本為零時，就可以認為轉(zhuǎn)動加速度實質(zhì)上是零，可以無視。這時，從任一個壓電元件的輸出中可以檢測出并進加速度。
實施例2圖4為表示有關(guān)本實施例2的加速度傳感器10的透視圖。該加速度傳感器10將有關(guān)實施例1的加速度傳感器組裝在包裝殼6a中，使得容易從設(shè)置在各壓電元件的各面的電極上取出輸出信號。構(gòu)成加速度傳感器10的各壓電元件1、2的壓電體4的分極方向等和有關(guān)實施例1的加速度傳感器的情況相同。構(gòu)成加速度傳感器10的各壓電元件1、2由支撐體部3固定在包裝殼6a上。在包裝殼6a上掘出不讓壓電元件的梁部與包裝殼6a接觸以至于妨礙由加速度的傳遞產(chǎn)生的彎曲的槽7。
在包裝殼6a的兩端形成成為輸出端子的外部電極8a、8b，壓電元件1的電極11a和壓電元件2的電極21a通過包裝殼6a的導電層與外部電極8a連接。還有，壓電元件1的電極11b和壓電元件2的電極21b通過包裝殼6a的導電層與外部電極8b連接。導電層和電極之間通過導電膠9電連接。在包裝殼6a上蓋上包裝殼6b后構(gòu)成加速度傳感器10。
在圖4的壓電元件1、2中在支撐體部3的表面上由于可以通過包裝殼上的導電層和導電膠獲得導通，不需要在振動部分的梁部上導通，不會產(chǎn)生由于向梁部涂敷的導電膠影響梁部的共振頻率。即，在成為一方的平面狀的面11a、11b上，通過從支撐體部3用導電膠與外部電極連接，可以減少壓電元件的共振頻率和靈敏度等特性的分散。即，如果從壓電元件的梁部涂敷導電膠等取出，由于涂敷量的差異和向梁部滲出的導電膠的量的差異將影響上述特性，結(jié)果使得性能分散。
另一方面，在支撐體部3上取出時，由于不直接影響振動，與導電膠的涂敷量無關(guān)，其特性僅僅取決于壓電元件的形狀，可以減少分散。還有，在另一方的面11b、21b上在支撐體部和梁部之間存在段差，雖然電極部分成2個，但在電氣上是導通的。對于該面，由于梁部的面積小，導電膠的涂布量受到限制，最好從支撐體部3一側(cè)的電極取出。還有，在平面狀的面上也同樣，如果從梁部涂敷導電膠等取出，由于涂敷量的差異和向梁部滲出的導電膠的量的差異將影響上述特性，結(jié)果使得性能分散。為此，最好從支撐體部3的電極進行與外部電極的連接。
還有，在使用焊錫等確保導通時，如果在梁部上直接用焊錫連接，向構(gòu)成壓電元件的壓電體傳遞熱而成為高溫，存在特性劣化，降低靈敏度的問題。另一方面，通過在支撐體部3用焊錫取出，則不容易向梁部傳遞熱，可以避免這樣的問題。
然后，說明采用該加速度傳感器進行加速度檢測的方法。圖5為表示采用有關(guān)本實施例2的加速度傳感器的加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11a、21a相互連接與信號檢測裝置12連接，另一方面，電極11b、21b相互連接與信號檢測裝置12連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
首先針對壓電元件1、2的分極方向進行說明。該壓電元件1、2是由具有相互相反的分極方向的2個壓電體讓同一極性的面對向進行接合。進一步讓壓電元件1和壓電元件2在2個壓電體接合的接合面的極性相互不同，和相對應(yīng)的壓電體的分極方向相反。在圖5中，分極方向如箭磁頭所示，該箭磁頭，從極性的+面指向-面。為此，箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。此外，該極性只是分極形成，與施加應(yīng)力時所產(chǎn)生的電荷的極性并不一定一致。
進一步，當在該加速度傳感器上施加轉(zhuǎn)動加速度時，在以下通過圖5說明從2個壓電元件1、2上可以獲得怎樣的輸出。轉(zhuǎn)動中心在壓電元件1、2的梁部的延長線上時，從圖5中的箭磁頭大小所示，施加在遠離轉(zhuǎn)動中心的壓電元件1上的加速度a1θ要比施加在壓電元件2上的加速度a2θ大。當分別施加如圖5的箭磁頭所示方向的加速度時，如虛線所示，壓電元件1的振幅要比壓電元件2的振幅大。
在圖5中，在壓電元件1中，結(jié)合在一起的2張壓電體中電極11b側(cè)的壓電體伸長，電極11a側(cè)的壓電體壓縮。為此，各壓電體壓縮時產(chǎn)生和分極的極性相同極性的電荷，另一方面，伸長時產(chǎn)生和分極的極性相反極性的電荷，在對向的面之間產(chǎn)生電位。這樣，在壓縮后的壓電體的電極11a側(cè)產(chǎn)生和分極極性相同的正電荷，在伸長后的壓電體的電極11b側(cè)產(chǎn)生和分極極性相反的負電荷。
另一方面，壓電元件2在2個壓電體的接合面上對向的壓電體的分極方向和壓電元件1的情況相反。為此，在壓電元件2中，在壓縮后的壓電體的電極21a側(cè)產(chǎn)生負電荷，在伸長后的壓電體的電極21b側(cè)產(chǎn)生正電荷。
還有，電極11a和電極21a，電極11b和電極21b分別連接輸出，為此，在各電極上產(chǎn)生的電荷分別移動，在壓電元件1和壓電元件2整體上獲取所產(chǎn)生電荷的差。這時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心的壓電元件1上所產(chǎn)生的電荷要比壓電元件2上所產(chǎn)生的電荷大，抵消產(chǎn)生在壓電元件2上的電荷，在接觸部上產(chǎn)生所產(chǎn)生的電荷量的差。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。這樣，通過在各壓電元件上所產(chǎn)生的電荷的極性不同的電極之間連接布線，所產(chǎn)生的電荷之間相互抵消，可以獲得輸出的差。因此，不需要設(shè)置差分電路，就可以獲得輸出的差，獲得轉(zhuǎn)動加速度。此外，由并進加速度所產(chǎn)生的電荷量在各壓電元件上實質(zhì)上相同，所以在上述布線上可以預先向抵消。還有，如圖5所示，雖然是以轉(zhuǎn)動中心在壓電元件1、2的梁部的延長線上時的情況進行了說明，由于轉(zhuǎn)動速度的大小和轉(zhuǎn)動中心和各壓電元件1、2之間的距離差成正比，對于任意的轉(zhuǎn)動中心的情況，也同樣可以檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
此外，考察轉(zhuǎn)動加速度的施加為瞬間施加的情況。在此，壓電體的振動隨轉(zhuǎn)動加速度的施加從最大振幅進行往返振動，可以通過檢測最大振幅檢測轉(zhuǎn)動加速度。
圖6為表示采用有關(guān)本實施例2的加速度傳感器的加速度檢測用信號檢測裝置的電路圖。該信號檢測裝置由包括場效應(yīng)三極管(FET)14和電阻的源極跟隨器電路和運算放大器15構(gòu)成。從壓電元件1、2的電極11b、21b的輸出輸入到場效應(yīng)三極管(FET)14的門極。電極11a和電極21a通過包裝殼的外部電極接地。場效應(yīng)三極管14的門極和接地之間連接電阻，將壓電元件的輸出變換成電壓。還有，在場效應(yīng)三極管14的源極上連接電阻，構(gòu)成源極跟隨器。該源極跟隨器構(gòu)成阻抗變換電路。場效應(yīng)三極管14的輸出，通過電阻輸入到運算放大器15進行放大。運算放大器15構(gòu)成放大電路?；鶞孰娢煌ㄟ^對電源電壓電阻分壓獲得。這樣，施加在2個壓電元件上的加速度的大小的差不需要用差動放大電路等電路，只要簡單的放大電路就可以檢測出來。
進一步，說明采用該加速度傳感器的其他的加速度檢測方法。圖7為表示采用有關(guān)實施例2的加速度傳感器的加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11b、21a相互連接，將電極11a、21b連接到信號檢測裝置12的輸入端子上。即，2個壓電元件串聯(lián)連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
進一步，當在該加速度傳感器上施加轉(zhuǎn)動加速度時，在以下通過圖7說明從2個壓電元件1、2上可以獲得怎樣的輸出。轉(zhuǎn)動中心在壓電元件1、2的梁部的延長線上時，如圖7中的箭磁頭大小所示，施加在遠離轉(zhuǎn)動中心的壓電元件1上的加速度a1θ要比施加在壓電元件2上的加速度a2θ大。當分別施加如圖7的箭磁頭所示方向的加速度時，如虛線所示，壓電元件1的振幅要比壓電元件2的振幅大。
在圖7中，在壓電元件1中，結(jié)合在一起的2張壓電體中電極11b側(cè)的壓電體伸長，電極11a側(cè)的壓電體壓縮。為此，各壓電體壓縮時產(chǎn)生和分極的極性相同極性的電荷，另一方面，伸長時產(chǎn)生和分極的極性相反極性的電荷，在對向的面之間產(chǎn)生電位。這樣，在壓縮后的壓電體的電極11a側(cè)產(chǎn)生和分極極性相同的正電荷，在伸長后的壓電體的電極11b側(cè)產(chǎn)生和分極極性相反的負電荷。
另一方面，壓電元件2在2個壓電體的接合面上對向的壓電體的分極方向和壓電元件1的情況相反。為此，在壓電元件2中，在壓縮后的壓電體的電極21a側(cè)產(chǎn)生正電荷，在伸長后的壓電體的電極21b側(cè)產(chǎn)生負電荷。
還有，由于電極11b和電極21a連接，為此，產(chǎn)生的電荷分別移動，在壓電元件1的電極11a和壓電元件2的電極21b產(chǎn)生相同極性的電荷，獲取所產(chǎn)生電荷的差分。當施加轉(zhuǎn)動加速度時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心的某一方的壓電元件所產(chǎn)生的電荷大，抵消另一方的壓電元件所產(chǎn)生的電荷，將所產(chǎn)生的電荷量的差輸入到信號處理裝置12中。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。由于2個壓電元件串聯(lián)連接，從信號檢測裝置12的輸入端觀察的加速度傳感器的靜電容量小，和圖5所示的連接的情況相比，即使產(chǎn)生相同的電荷，所產(chǎn)生的電壓高，即，具有靈敏度高的優(yōu)點。
圖8為表示采用有關(guān)本實施例2的加速度傳感器的另一加速度檢測用信號檢測裝置的電路圖。由于電路構(gòu)成和圖6相同，省略其說明。
此外，作為加速度傳感器的構(gòu)成例并不限定于本實施例所示的構(gòu)成，例如，也可以采用如圖12(a)所示2個壓電元件相同方向配置，如圖12(b)所示配置2個中央支撐型的壓電元件，如圖12(c)所示配置2個兩端固定梁型的壓電元件的構(gòu)成。
還有，在本實施例中，采用的是壓電元件的支撐體部只設(shè)置在梁部的一面的單端固定梁型，也可以在梁部的兩面設(shè)置。
進一步，在本實施例中，作為壓電體雖然采用的是鈮酸鋰，但并不限定于此，也可以采用鉭酸鋰、水晶、壓電單結(jié)晶等。進一步，也可以采用壓電陶瓷，或者將壓電陶瓷層壓后的壓電體。
此外，壓電體的接合雖然是依據(jù)直接接合的接合，但并不限定于此，也可以采用粘接劑進行接合。但優(yōu)選依據(jù)直接接合進行接合。
還有，作為信號處理電路，雖然采用的是場效應(yīng)三極管和運算放大器，但并不限定于此，也可以不采用場效應(yīng)三極管而直接輸入到運算放大器上。還有，也可以設(shè)置基準電壓電路和濾波電路。還有，也可以組合模擬/數(shù)字變換器。
進一步，壓電元件1、2上的電極與包裝殼6a上的導電層之間的連接雖然采用的是導電膠，但并不限定于此，也可以采用焊錫或者無鉛焊錫連接。通過采用焊錫，可以提高在高溫高濕條件下使用的可靠性。
實施例3圖9為表示本實施例3的加速度檢測裝置100的透視圖。該加速度檢測裝置100是將實施例1的加速度傳感器10組裝在包裝殼6a、6b中，與外部電極8a、8b、8c、8d連接同時在包裝殼內(nèi)組裝處理輸出的半導體器件16，在這一點上，與實施例1的加速度傳感器和實施例2的加速度傳感器不同。該加速度檢測裝置100由壓電元件1、2、半導體器件16、包裝殼6a、6b、外部電極8a、8b、8c、8d構(gòu)成。壓電元件1、2和構(gòu)成實施例1的加速度傳感器的壓電元件相同。半導體器件16采用裸芯片，采用裸芯片可以小型化。半導體器件16的上面的電極和包裝殼6a上的導電層采用引線接合連接，背面的電極采用鋼模接合。壓電元件的電極和導電層之間采用導電膠連接。外部電極8a、8b、8c、8d作為電源端子、接地端子、輸出端子等使用。半導體器件16是將有關(guān)實施例2的加速度傳感器中圖5所示的方框圖的電路集成化后的電路。具體講，半導體器件中的信號處理電路，由包括場效應(yīng)三極管(FET)和電阻的源極跟隨器電路和運算放大器構(gòu)成。該源極跟隨器電路構(gòu)成阻抗變換電路。還有，場效應(yīng)三極管的輸出，通過電阻輸入到運算放大器進行放大。運算放大器構(gòu)成放大電路。因此，這種情況下，信號處理電路由一個阻抗變換電路和放大電路構(gòu)成。各電路的動作和實施例2中的說明相同。作為采用場效應(yīng)管的半導體器件16的電路構(gòu)成，和圖6所示相同，其動作已經(jīng)在實施例2中進行了說明，在此省略。
雖然也可以在印刷電路板上配置各元件構(gòu)成檢測電路，但如果布線增長后，增大噪音的影響，S/N比劣化。通過將半導體器件和電阻與壓電元件鄰近收容在同一包裝殼中，可以降低噪音，提高S/N比。由于傳感器的檢測分辨率由S/N確定，通過在包裝殼內(nèi)同封半導體器件等，可以獲得高分辨率。特別是，對于采用鈮酸鋰等壓電單晶的壓電元件，由于靜電容量小，阻抗高，容易受到噪音的干擾。還有，低頻端的截止頻率低時，必須增大電流電壓變換的電阻值，容易受到噪音的影響。這時，采用本實施例的構(gòu)成極為有效。
還有，不僅壓電元件，而且將半導體器件收納在同一包裝殼內(nèi)，可以忽略由于溫度等環(huán)境變化所引起的放大率變化的差，可以極其正確地檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
此外，作為半導體器件的構(gòu)成電路，并不限定于本實施例所示的電路，也可以不采用緩沖放大器和阻抗變換電路，直接輸入到放大電路上，在后段設(shè)置為增大增益的放大器電路。還有，也可以在后段設(shè)置為增大增益的放大器電路和模擬—數(shù)字變換電路。
還有，也可以不將電路構(gòu)成的所有元件收納在包裝殼內(nèi)，只將一部分收納在包裝殼6a、6b內(nèi)，而其余元件設(shè)置在印刷電路板上。
此外，作為加速度傳感器的構(gòu)成例并不限定于實施例1所示的構(gòu)成，也可以采用如圖12(a)所示2個壓電元件相同方向配置，如圖12(b)所示配置2個中央支撐型的壓電元件，如圖12(c)所示配置2個兩端固定梁型的壓電元件等各種形狀的壓電元件。
這樣，可以在一個傳感器中高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度，并且可以實現(xiàn)S/N比優(yōu)異，分辨率高，小型化的加速度傳感器。
實施例4有關(guān)實施例4的加速度檢測裝置，和有關(guān)實施例3的加速度檢測裝置相比較，其外觀和圖9所示的東西實質(zhì)上相同，但在包裝殼6a、6b內(nèi)所收納的半導體器件16的電路構(gòu)成不同。圖10為表示該加速度檢測裝置100的方框圖。構(gòu)成該加速度檢測裝置的加速度傳感器10和實施例1的加速度傳感器相同。壓電元件1、2分別與信號檢測裝置12、基準電壓產(chǎn)生裝置22相連。壓電元件1、2左右相同側(cè)的電極分別與信號檢測裝置12的相同功能的端子連接。各壓電元件輸出的信號，輸入到加算電路23中。構(gòu)成壓電元件1、2的2張壓電體的接合面中的極性，由于2個壓電元件是相互相反的極性，信號檢測裝置12的輸出對于同方向的加速度為相反的極性。如果將這些輸出信號輸入到加算電路23中，施加在2個壓電元件上的加速度的差成正比的信號將從加算電路23中輸出，可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。
圖11為表示有關(guān)本實施例4的加速度檢測裝置的電路圖。該電路圖是將圖10的方框圖的電路構(gòu)成具體化后的電路。信號檢測裝置12包括緩沖放大器24a、24b和電阻。從加算電路23輸出轉(zhuǎn)動加速度的信號?；鶞孰娢划a(chǎn)生電路22由電阻分壓后稱。緩沖放大器、差動電路由于可以由運算放大器構(gòu)成，作為半導體器件可以使用運算放大器，簡單。在該電路中，信號處理電路，由緩沖放大器和電阻構(gòu)成的2個信號檢測裝置12、差動電路和電阻構(gòu)成的加算電路23所構(gòu)成。更具體地講，由2個阻抗變換電路和加算電路構(gòu)成。依據(jù)該電路，在加算電路的輸出端子上獲得和轉(zhuǎn)動加速度成正比的信號。此外，圖中將電源和接地等一部分布線省略了。
還有，將2個壓電元件輸出的信號加算后，由于實質(zhì)上是大小相同方極性相反，當差實質(zhì)上為零時可以實質(zhì)上忽略轉(zhuǎn)動加速度。這時，任何一方的信號檢測裝置的輸出信號可以認為是表示并進加速度的信號。在檢測該并進加速度時，例如，只要將圖9的緩沖放大器24a的輸出與外部電極連接即可。因此，依據(jù)該加速度檢測裝置，可以檢測轉(zhuǎn)動加速度，同時，當轉(zhuǎn)動加速度實質(zhì)上為零只接受到并進加速度時，可以采用同一加速度檢測裝置檢測并進加速度。
依據(jù)該加速度檢測裝置100，可以將加速度傳感器10和半導體器件16和表示實施例3的加速度檢測裝置的圖7相同，收納在一個包裝殼內(nèi)。因此，容易將壓電元件的相同側(cè)的電極連接在半導體器件的相同功能的端子上，布線簡單。還有，壓電元件1、2的輸出由于是相反極性，可以采用加算電路，沒有必要采用利用差動電路將同相除去的高運算放大器，可以更簡化半導體器件的構(gòu)成。
雖然也可以在印刷電路板上配置各元件構(gòu)成檢測電路，但如果布線增長后，增大噪音的影響，S/N比劣化。通過將半導體器件和電阻與壓電元件鄰近收容在同一包裝殼中，可以降低噪音，提高S/N比。由于傳感器的檢測分辨率由S/N確定，通過在包裝殼內(nèi)同封半導體器件等，可以獲得高分辨率。特別是，對于采用鈮酸鋰等壓電單結(jié)晶的壓電元件，由于靜電容量小，阻抗高，容易受到噪音的干擾。還有，低頻端的截止頻率低時，必須增大電流電壓變換的電阻值，容易受到噪音的影響。這時，采用本實施例的構(gòu)成極為有效。
還有，不僅壓電元件，而且將半導體器件收納在同一包裝殼內(nèi)，可以忽略由于溫度等環(huán)境變化所引起的放大率變化的差，可以極其正確地檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
此外，作為半導體器件的構(gòu)成電路，并不限定于本實施例所示的電路，也可以不采用緩沖放大器和阻抗變換電路，直接輸入到放大電路上，在后段設(shè)置為增大增益的放大器電路。還有，也可以在加算電路的后段設(shè)置為增大增益的放大器電路和模擬—數(shù)字變換電路。
還有，也可以不將電路構(gòu)成的所有元件收納在包裝殼內(nèi)，只將一部分收納，而其余元件設(shè)置在印刷電路板上。
此外，作為加速度傳感器的構(gòu)成例并不限定于有關(guān)實施例1的加速度傳感器10的構(gòu)成，也可以采用如圖12(a)所示2個壓電元件相同方向配置，如圖12(b)所示配置2個中央支撐型的壓電元件，如圖12(c)所示配置2個兩端固定梁型的壓電元件。
這樣，可以在一個傳感器中高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度，并且可以實現(xiàn)S/N比優(yōu)異，分辨率高，小型化的加速度傳感器。
實施例5圖13(a)為表示有關(guān)本發(fā)明的實施例5的加速度傳感器的透視圖，圖13(b)為其俯視圖。該加速度傳感器10，和實施例1的加速度傳感器進行比較，對于一個壓電元件是將分極方向相互相反的2個壓電體按分極極性相同的面對向進行接合，在這一點構(gòu)成上是相同的。但是，該加速度傳感器10，和實施例1的加速度傳感器的不同點在于壓電元件1和壓電元件2所對應(yīng)的壓電體的分極方向是相互相同的方向。具體講，在接合面上對向面的分極極性對于壓電元件1和壓電元件2按相互相同在同一方向接合各壓電體的分極方向。如果采用另外的表現(xiàn)，構(gòu)成一個壓電體的2張壓電體的分極方向在接合面上對稱朝向相互相反的方向，還有，2個壓電元件1、2在同一側(cè)的壓電體4的分極方向相同。
該加速度傳感器10由2個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有分別將2張壓電體按分極方向相互成相反方向接合的雙壓電晶片型的梁部在一端由支撐體部3支撐的單端固定梁構(gòu)造。在梁部的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b。具有支撐體部3的面上的電極，由于梁部和支撐體部之間有段差，為了電導通，在段差面的表面也為連續(xù)形成。和有支撐體部3相反側(cè)的面上的電極11a、21a在表面整體形成。單端固定梁由于是將兩張壓電體4接合的雙壓電晶片型的單端固定梁構(gòu)造，將加速度產(chǎn)生的振動變換成電信號，可以從電極上取出。為了同檢測由2個壓電元件一方向上的加速度，壓電元件1、2的單端固定梁的梁部的面實質(zhì)上并排配置在同一面上。這時，為了在限定空間內(nèi)盡可能提高檢測轉(zhuǎn)動加速度的精度，對于2個壓電元件，最好配置成讓傳遞加速度的支撐體部3相互隔開，而讓單端固定梁的梁部的前端之間接近。具體講，各壓電元件的長軸方向為同一方向，各支撐體部在長軸方向相互分離配置在外側(cè)，各梁部的端面相互接近配置在內(nèi)側(cè)。
還有，構(gòu)成該加速度傳感器10的壓電元件1、2和構(gòu)成實施例1的加速度傳感器的壓電元件相同，將2張壓電體通過直接接合制造。
實施例6圖14為表示本實施例6的加速度傳感器的透視圖。該加速度傳感器10與實施例5的加速度傳感器相比較，不同點在于將實施例5的加速度傳感器組裝在包裝殼6a、6b中，使得容易從外部電極取出各壓電元件的輸出信號。該加速度傳感器10將壓電元件1、2由支撐體部3固定在包裝殼6a上。在包裝殼6a上掘出不讓壓電元件的梁部與包裝殼6a接觸而妨礙彎曲的槽7。在包裝殼6a的兩端和中央形成成為輸出端子的外部電極8a、8b、8c，壓電元件1的電極11a、11b分別通過包裝殼6a的導電層與外部電極8c、8b連接。還有，壓電元件2的電極21a、21b分別通過包裝殼6a的導電層與外部電極8c、8a連接。導電層和電極之間通過導電膠9電連接。在包裝殼6a上蓋上包裝殼6b后構(gòu)成加速度傳感器10。
在該加速度傳感器10中，在支撐體部3的表面上由于可以通過包裝殼上的導電層和導電膠獲得導通，不會因為考慮梁部的共振頻率而影響向?qū)щ娔z的涂敷量。即，通過從支撐體部3用導電膠等與電極連接，可以減少壓電元件1、2的共振頻率和靈敏度等特性的分散。即，如果從壓電元件的梁部涂敷導電膠等取出，由于涂敷量的差異和向梁部滲出的導電膠的量的差異將影響上述特性，結(jié)果使得性能分散。通過從支撐體部取出，與導電膠的涂敷量無關(guān)，其特性僅僅取決于壓電元件的形狀，可以減少分散。在電極部分成2個的面上，由于連接部的面積小，導電膠的涂布量受到限制，最好從支撐體部的電極取出。
還有，在使用焊錫等確保導通時，如果在梁部上直接用焊錫連接，向構(gòu)成壓電元件的壓電體傳遞熱而成為高溫，存在特性劣化，降低靈敏度的問題。但是，通過在支撐體部3用焊錫取出，可以避免這樣的問題。
然后，說明采用該加速度傳感器10進行加速度檢測的方法。圖15為表示采用有關(guān)該加速度傳感器10的加速度檢測用方框圖。從加速度傳感器10的壓電元件1、2的輸出分別連接到信號檢測裝置12上，信號檢測裝置12的輸出連接到差動放大裝置13上。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。壓電元件1、2的梁部同側(cè)的電極(11a和21a、以及11b和21b)與信號檢測裝置12的相同功能的端子連接。還有，電極11a和電極21b連接到基準電位產(chǎn)生裝置22上。這樣，如果施加了圖中所示方向的加速度時，從信號檢測裝置12均輸出正的信號。
本實施例中的信號檢測裝置的電路圖如圖16所示。從壓電元件1、2的電極11b、21b的輸出分別輸入到場效應(yīng)三極管(FET)14a、14b的門極。電極11a和電極21a通過包裝殼的外部電極接地。和壓電元件1、2并聯(lián)連接有電阻將輸出變換成電壓。還有，場效應(yīng)三極管14a、14b的源極上連接電阻，構(gòu)成源極跟隨器。該源極跟隨器構(gòu)成阻抗變換電路?；鶞孰娢粸榻拥仉娢弧Ｈ绻a(chǎn)生圖中箭磁頭所示方向的加速度，均輸出正的信號。場效應(yīng)三極管14a、14b的輸出通過電阻輸入到運算放大器15中進行放大。運算放大器15構(gòu)成差動放大電路，輸出端子上輸出場效應(yīng)三極管14a、14b輸出信號的大小的差。因此，成為檢測2個壓電元件1、2的輸出信號的差。如以上所述，可以檢測施加在2個壓電元件上的加速度的大小的差。
如以上所述，根據(jù)差動輸出可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。轉(zhuǎn)動加速度的檢測靈敏度，如圖3所示，和2個壓電元件1、2的支撐體部3的間隔δr成正比。為此，要提高轉(zhuǎn)動加速度的檢測靈敏度，有必要盡可能增大δr。對于單端固定梁型的加速度傳感器，以從支撐體部施加加速度的固定端驅(qū)動模式動作。因此，最好增大2個壓電元件中支撐體部3之間的距離。在本實施例6中，支撐體部3配置在包裝殼6a、6b內(nèi)的兩端，可以獲得最大的距離差。
此外，作為信號檢測裝置12，雖然采用的是場效應(yīng)三極管和運算放大器，但并不限定于此，也可以不采用場效應(yīng)三極管而將壓電元件的輸出直接輸入到運算放大器上。還有，也可以設(shè)置基準電壓電路和濾波電路。還有，也可以組合模擬/數(shù)字變換器。
實施例7本實施例7的加速度傳感器和實施例6的加速度傳感器相比較，將實施例5的加速度傳感器組裝在包裝殼6a、6b中，在這一點上是相同的，不同點在成為輸出端子的外部電極中。即，該加速度傳感器具有一組用所產(chǎn)生的電荷的極性不同的電極將壓電元件之間連接形成外部電極。具體講，壓電元件1的電極11a和壓電元件2的電極21b連接，壓電元件1的電極11b和壓電元件2的電極21a連接，構(gòu)成成為一組輸出端子的外部電極。各電極之間通過包裝殼上的導電層連接。
進一步，采用該加速度傳感器10的加速度的檢測方法的方框圖如圖17所示。加速度傳感器10的壓電元件1、2的輸出，在將壓電元件之間按所產(chǎn)生的電荷極性不同的電極連接后再連接到信號檢測裝置12上。具體講，壓電元件1、2的梁部分別在不同側(cè)的電極(11a和21b、以及11b和21a)之間連接，然后，連接到信號檢測裝置12的端子上。這樣，如果施加圖中所述方向的加速度，從信號檢測裝置12獲得與2個壓電元件1、2之間所產(chǎn)生的電荷差對應(yīng)的輸出信號，可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。
然后，將圖17的方框圖具體化的一例的電路圖如圖18所示。該信號檢測裝置由包括場效應(yīng)三極管(FET)14和電阻的源極跟隨器電路和運算放大器15構(gòu)成。從壓電元件1、2的電極11b和電極21a的輸出輸入到場效應(yīng)三極管(FET)14的門極。電極11a和電極21b通過包裝殼的外部電極接地。場效應(yīng)三極管14的門極和接地之間連接電阻，將壓電元件的輸出變換成電壓。還有，在場效應(yīng)三極管14的源極上連接電阻，構(gòu)成源極跟隨器。該源極跟隨器構(gòu)成阻抗變換電路。場效應(yīng)三極管14的輸出，通過電阻輸入到運算放大器15進行放大。運算放大器15構(gòu)成放大電路?；鶞孰娢煌ㄟ^對電源電壓電阻分壓獲得。這樣，施加在2個壓電元件上的加速度的大小的差不需要用差動放大電路等電路，只要簡單的放大電路就可以檢測出來。
還有，將圖17的方框圖具體化的另一電路圖如圖19所示。該信號檢測裝置不采用場效應(yīng)三極管(FET)14，將壓電元件的輸出直接輸入到運算放大器，由2個運算放大器和電阻構(gòu)成。從壓電元件1、2的電極11b、21a的輸出輸入到運算放大器15a。電極11a和電極21b通過包裝殼的外部電極接地。運算放大器15a的輸出，通過電阻輸入到運算放大器15進行放大。運算放大器15構(gòu)成放大電路?；鶞孰娢煌ㄟ^對電源電壓電阻分壓獲得。這樣，施加在2個壓電元件上的加速度的大小的差通過由運算放大器構(gòu)成的簡單放大電路就可以檢測出來。
采用該加速度傳感器10的加速度的檢測方法的另一方框圖如圖20所示。加速度傳感器10的壓電元件1、2的輸出，在將壓電元件之間按所產(chǎn)生的電荷極性相同的電極連接，剩余的電極連接到信號檢測裝置12上。具體講，壓電元件1、2的梁部分別在相同側(cè)的電極(11a和21a)連接，相反側(cè)的電極(11b和21b)連接到信號檢測裝置12的端子上。即，2個壓電元件串聯(lián)連接。這樣，如果施加圖中所述方向的加速度，從信號檢測裝置12獲得與2個壓電元件1、2之間所產(chǎn)生的電荷差對應(yīng)的輸出信號，可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。由于2個壓電元件串聯(lián)連接，從信號檢測裝置12的輸入端觀察的加速度傳感器的靜電容量小，具有靈敏度高的優(yōu)點。
然后，將圖20的方框圖具體化的電路圖的一例如圖21所示。由于電路的構(gòu)成和圖18相同，省略其說明。此外，也可以采用和圖20相同的電路。
實施例8本實施例6的加速度檢測裝置100的透視圖如圖22所示。該加速度檢測裝置100，和實施例6的加速度傳感器相比較，不同點在于在包裝殼6a、6b中包括處理壓電元件的輸出的半導體器件16。該加速度檢測裝置100由壓電元件1、2、半導體器件16、包裝殼6a、6b、外部電極8a、8b、8c、8d構(gòu)成。壓電元件1、2和構(gòu)成實施例5的加速度傳感器的壓電元件相同。半導體器件16采用裸芯片，采用裸芯片可以小型化。該半導體器件16構(gòu)成信號處理電路，由2個阻抗變換電路和放大電路構(gòu)成。還有，半導體器件16的上面的電極和包裝殼6a上的導電層采用引線接合連接，背面的電極采用鋼模接合。壓電元件的電極和導電層之間采用導電膠連接。外部電極8a、8b、8c、8d作為電源端子、接地端子、輸出端子等使用。
半導體器件16是將圖15所示的方框圖的電路集成化后的電路。其動作和實施例5中說明的相同。還有，采用場效應(yīng)管時的半導體器件16的電路構(gòu)成為將圖16的電路構(gòu)成具體化的電路，其動作已經(jīng)在實施例5中進行了說明，在此省略。
實施例9實施例9的加速度檢測裝置，和實施例8的加速度檢測裝置相比較，其外觀和圖22所示的東西實質(zhì)上相同，但在包裝殼6a、6b內(nèi)所收納的半導體器件16的電路構(gòu)成不同。圖23為表示該加速度檢測裝置100的電路圖。該構(gòu)成和圖15的方框圖中圖16所示的電路圖不同的構(gòu)成之一。在此，作為信號檢測裝置12具有緩沖放大器24a、24b，在后段設(shè)置差動電路25，差動電路25的輸出獲得轉(zhuǎn)動加速度的信號。基準電位產(chǎn)生電路22由電阻分壓構(gòu)成。由于緩沖放大器、差動電路可以由運算放大器構(gòu)成，作為半導體器件可以使用運算放大器，簡單。此外，圖中將電源和接地等一部分布線省略了。
實施例10實施例10的加速度檢測裝置，和有關(guān)實施例8的加速度檢測裝置相比較，其外觀和圖22所示的東西實質(zhì)上相同，但在包裝殼6a、6b內(nèi)所收納的半導體器件16的電路構(gòu)成不同。圖24為表示該加速度檢測裝置100的電路圖。該構(gòu)成和圖15的方框圖不同，將壓電元件1、2的梁部相同側(cè)的電極(11a和21a、11b和21b)與信號檢測裝置12、基準電位產(chǎn)生裝置22連接。即，電極11a和電極21b與基準電位產(chǎn)生裝置22連接，電極11b和電極21a直接與信號檢測裝置12連接。為此，當施加圖中箭磁頭所示方向的加速度時，從壓電元件1、2通過信號檢測裝置12輸出的信號的極性相反。該輸出信號輸入到加算電路23中。由于壓電元件1、2的輸出的極性相反，從加算電路23輸出和施加在2個壓電元件的加速度的差成正比的信號，可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。
圖24的方框圖的電路構(gòu)成的電路圖的一例如圖25所示。該加速度檢測裝置100的電路和圖23相同采用運算放大器構(gòu)成。由于向緩沖放大器24的非反相輸入端子和基準電位產(chǎn)生裝置22連接的電極的配置，對于壓電元件1、2不同，緩沖放大器24a和24b輸出的極性相反。加算電路26同樣由運算放大器構(gòu)成。依據(jù)該電路，和轉(zhuǎn)動加速度成正比的信號通過加算電路的輸出端子獲得。此外，圖中將電源和接地等一部分布線省略了。
雖然也可以在印刷電路板上配置各元件構(gòu)成檢測電路，但如果布線增長后，增大噪音的影響，S/N比劣化。通過將半導體器件和電阻與壓電元件鄰近收容在同一包裝殼中，可以降低噪音，提高S/N比。由于傳感器的檢測分辨率由S/N確定，通過在包裝殼內(nèi)同封半導體器件等，可以獲得高分辨率。特別是，對于采用鈮酸鋰等壓電單結(jié)晶的壓電元件，由于靜電容量小，阻抗高，容易受到噪音的干擾。還有，低頻端的截止頻率低時，必須增大電流電壓變換的電阻值，容易受到噪音的影響。這時，采用本實施例的構(gòu)成極為有效。
還有，不僅壓電元件，而且將2個半導體器件收納在同一包裝殼內(nèi)，可以忽略由于溫度等環(huán)境變化所引起的放大率變化的差，可以極其正確地檢測出轉(zhuǎn)動加速度。
此外，作為半導體器件的構(gòu)成電路，并不限定于本實施例所示的電路，也可以不采用緩沖放大器和阻抗變換電路，直接輸入到放大電路上，在后段設(shè)置為增大增益的放大器電路。還有，也可以在加算電路和差動電路的后段設(shè)置為增大增益的放大器電路和模擬一數(shù)字變換電路。
還有，也可以不將電路構(gòu)成的所有元件收納在包裝殼內(nèi)，只將一部分收納，而其余元件設(shè)置在印刷電路板上。
此外，作為壓電元件并不限定于本實施例，也可以采用如圖26(a)所示2個壓電元件相同方向配置，如(b)所示配置2個中央支撐型的壓電元件，如(c)所示配置兩端固定梁型的壓電元件。
這樣，可以在一個傳感器中高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度，并且可以實現(xiàn)S/N比優(yōu)異，分辨率高，小型化的加速度傳感器。
實施例11圖27為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例11的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例1的加速度傳感器相比較，不同點在于各壓電元件為由一張壓電體構(gòu)成的單壓電晶片型，接合在成為支撐體部的硅基板上。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有將采用接合在硅基板30上的壓電體一張的單壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。還有，在壓電元件1和壓電元件2中，各壓電體的分極方向分別相反，在各壓電元件1、2梁的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b。接合在硅基板30上的面的電極11b、21b的輸出，從端部取出。和支撐體部3相反側(cè)的面的電極11a、21a在表面整體形成。由于該壓電元件1、2是單端固定梁構(gòu)造，經(jīng)過支撐體部3傳來的加速度使得梁部產(chǎn)生彎曲振動而在壓電體上所產(chǎn)生的電位差可以從設(shè)置在相對面上的電極11a、11b、21a、21b上取出。在該加速度傳感器10中，各壓電元件1、2配置成一方的面相互平行，讓梁部的面在同一平面上。具體講，以各壓電元件的長軸方向為相同方向，并排成一直線，支撐體部3在長軸方向相互分離配置在外側(cè)，各壓電元件的梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)。此外，成為支撐體部的硅基板與壓電體4的接合可以采用粘接劑接合，也可以采用直接接合的接合。優(yōu)選采用直接接合的接合。
在構(gòu)成該加速度傳感器10的壓電元件1和壓電元件2中，各壓電體4按分極極性不同配置。在圖27中，各壓電體的分極方向由箭磁頭表示。箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。在壓電元件1中，電極11a為+面，電極11b為-面。在壓電元件2中，電極21a為-面，電極21b為+面。
然后，說明采用該加速度傳感器進行加速度檢測的方法。圖28為表示加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11a、21a相互連接后，與信號檢測裝置12連接，另一方面，電極11b、21b相互連接后，與信號檢測裝置12的另一端子連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
當施加圖28中的箭磁頭所示方向的加速度時，在壓電元件1中，在電極11a側(cè)產(chǎn)生正電荷，在電極11b側(cè)產(chǎn)生負電荷。這時在2個壓電元件中，由于所構(gòu)成的壓電體的分極方向相互相反，在壓電元件2的電極21a側(cè)產(chǎn)生負電荷，在電極21b側(cè)產(chǎn)生正電荷。由于電極11a和電極21a，電極11b和電極21b連接，分別產(chǎn)生的電荷移動，在壓電元件1和壓電元件2整體上獲取所產(chǎn)生電荷的平衡。當施加加速度時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心一側(cè)的壓電元件上所產(chǎn)生的電荷大，抵消在另一方壓電元件上所產(chǎn)生的電荷，在接觸部上產(chǎn)生所產(chǎn)生的電荷量的差。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。
實施例12圖29為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例12的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例11的加速度傳感器相比較，不同點在于各壓電元件的分極方向為相同方向。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有將采用接合在硅基板30上的壓電體一張的單壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。在壓電元件1和壓電元件2中，各壓電體的分極方向為相同方向。
實施例13圖30為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例13的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例1的加速度傳感器相比較，不同點在于將各壓電元件的分極方向為相同方向的兩張壓電體接合構(gòu)成。換言之，構(gòu)成一個壓電元件的所有壓電體的分極方向為相同方向。還有，由于兩張壓電體的接合面上對向的面的極性不同，有必要采用接合面上的電位作為輸出，需要在接合面上設(shè)置電極。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2由分極方向相同的兩張壓電體接合構(gòu)成。還有，在壓電元件1和壓電元件2中，各壓電體的分極方向為相互相反方向。
各壓電元件具有將兩張壓電體接合的雙壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。在各壓電元件1、2梁的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b，在兩張壓電體的接合面上設(shè)置電極11c、21c。在梁部和支撐體部之間有段差，讓段差面成電連接。和支撐體部3相反側(cè)的面上電極11a、21a在表面整體形成。接合面的電極11c、21c優(yōu)選在兩張壓電體接合之前預先設(shè)置。由于該壓電元件1、2是單端固定梁構(gòu)造，經(jīng)過支撐體部3傳來的加速度使得梁部產(chǎn)生彎曲振動而在壓電體上所產(chǎn)生的電位差可以從設(shè)置在相對面上的電極11a、11b、21a、21b和設(shè)置在接合面上的11c、21c上取出。在該加速度傳感器10中，各壓電元件1、2配置成一方的面相互平行，讓梁部的面在同一平面上。具體講，以各壓電元件的長軸方向為相同方向，并排成一直線，支撐體部3在長軸方向相互分離配置在外側(cè)，各壓電元件的梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)。
該加速度傳感器10由壓電元件1和壓電元件2構(gòu)成。各壓電元件通過將分極方向相同的兩張壓電體4接合構(gòu)成。在相鄰的壓電元件1和壓電元件2中，各壓電體4的分極方向按相反方向配置。在圖30中，各壓電體的分極方向由箭磁頭表示。箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。在壓電元件1中，電極11a為+面，電極11b為-面，電極11c為+面和-面的界面。在壓電元件2中，電極21a為+面，電極21b為-面，電極21c為+面和-面的界面。
然后，說明采用該加速度傳感器進行加速度檢測的方法。圖31為表示加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11a、21a相互連接后，與信號檢測裝置12連接，另一方面，電極11b、21b相互連接后，與信號檢測裝置12的另一端子連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
當施加圖31中的箭磁頭所示方向的加速度時，在壓電元件1中，在電極11a側(cè)產(chǎn)生正電荷，在電極11b側(cè)產(chǎn)生正電荷，在電極11c側(cè)產(chǎn)生負電荷。這時在2個壓電元件中，由于所構(gòu)成的壓電體的分極方向相互相反，在壓電元件2的電極21a側(cè)產(chǎn)生負電荷，在電極21b側(cè)產(chǎn)生負電荷，在電極21c側(cè)產(chǎn)生正電荷。由于電極11a、電極11b和電極21a、電極21b連接，還有，電極11c和電極21c連接，分別產(chǎn)生的電荷移動，在壓電元件1和壓電元件2整體上獲取所產(chǎn)生電荷的平衡。當施加加速度時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心一側(cè)的壓電元件上所產(chǎn)生的電荷大，抵消在另一方壓電元件上所產(chǎn)生的電荷，在接觸部上產(chǎn)生所產(chǎn)生的電荷量的差。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。
實施例14圖32為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例14的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例13的加速度傳感器相比較，不同點在于構(gòu)成各壓電元件的壓電體的分極方向在壓電元件1和壓電元件2中為相同方向。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有將兩張壓電體接合的雙壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。
實施例15圖30為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例13的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例1的加速度傳感器相比較，不同點在于不是將構(gòu)成壓電元件的兩張壓電體直接貼上接合，而是通過墊片材料接合。具體講，該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2由分極方向相反的兩張壓電體通過墊片材料接合構(gòu)成。還有，在壓電元件1和壓電元件2中，對應(yīng)的壓電體的分極方向為相互相反方向。換言之，在壓電體和墊片材料的接合面上的分極極性與鄰近壓電元件相互不同，在鄰近壓電元件中對應(yīng)的壓電體的分極方向相反。
各壓電元件1、2具有將兩張壓電體通過墊片接合的雙壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。在各壓電元件1、2梁的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b。在設(shè)置了支撐體部3的面上的電極11b、21b，由于在梁部和支撐體部之間有段差，讓段差面成電連接。和支撐體部3相反側(cè)的面上的電極11a、21a在表面整體形成。由于該壓電元件1、2是單端固定梁構(gòu)造，經(jīng)過支撐體部3傳來的加速度使得梁部產(chǎn)生彎曲振動而在壓電體上所產(chǎn)生的電位差可以從設(shè)置在相對面上的電極11a、11b、21a、21b取出。在該加速度傳感器10中，各壓電元件1、2配置成一方的面相互平行，具體講，讓梁部的面在同一平面上。還有，以各壓電元件的長軸方向為相同方向，并排成一直線，支撐體部3在長軸方向相互分離配置在外側(cè)，各壓電元件的梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)。
在圖33中，各壓電體的分極方向由箭磁頭表示。箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。在壓電元件1中，電極11a與+面連接，電極11b與-面連接，在壓電元件2中，電極21a與-面連接，電極21b與-面連接。
然后，說明采用該加速度傳感器進行加速度檢測的方法。圖34為表示加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11a、21a相互連接后，與信號檢測裝置12連接，另一方面，電極11b、21b相互連接后，與信號檢測裝置12的另一端子連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
當施加圖34中的箭磁頭所示方向的加速度時，在壓電元件1中，在電極11a側(cè)產(chǎn)生正電荷，在電極11b側(cè)產(chǎn)生負電荷。這時在2個壓電元件中，由于所構(gòu)成的壓電體的分極方向相互相反，在壓電元件2的電極21a側(cè)產(chǎn)生負電荷，在電極21b側(cè)產(chǎn)生正電荷。由于電極11a和電極21a、電極11b和電極21b連接，分別產(chǎn)生的電荷移動，在壓電元件1和壓電元件2整體上獲取所產(chǎn)生電荷的平衡。當施加加速度時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心一側(cè)的壓電元件上所產(chǎn)生的電荷大，抵消在另一方壓電元件上所產(chǎn)生的電荷，在接觸部上產(chǎn)生所產(chǎn)生的電荷量的差。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。
實施例16圖35為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例16的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例15的加速度傳感器相比較，不同點在于壓電元件1和壓電元件2對應(yīng)的壓電體的分極方向為相同方向。換言之，構(gòu)成壓電元件的各壓電體的和墊片材料的接合面中分極極性對于壓電元件1和壓電元件2相同。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有將兩張壓電體通過墊片接合的雙壓電晶片型的梁在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。
實施例17
圖36為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例17的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例1的加速度傳感器相比較，不同點在于將4張壓電體接合構(gòu)成一個壓電元件。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2由分極方向相反的兩張壓電體接合后再將2組層壓后構(gòu)成。還有，在壓電元件1和壓電元件2中，對應(yīng)的壓電體的分極方向為相互相反方向。換言之，壓電體的接合面的極性對于壓電元件1和壓電元件2相互相反。
各壓電元件1、2具有由兩張壓電體接合后再將2組層壓組合、梁部在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。在各壓電元件1、2梁的相對向的兩個面上分別形成電極11a、11b、21a、21b。電極11a，如圖36所示，與施加加速度時產(chǎn)生同一極性的面電連接，電極11b也同樣與產(chǎn)生同一極性的面電連接。電極21a、21b也同樣連接。由于該壓電元件1、2是單端固定梁構(gòu)造，經(jīng)過支撐體部3傳來的加速度使得梁部產(chǎn)生彎曲振動而在壓電體上所產(chǎn)生的電位差可以從設(shè)置在相對面上的電極11a、11b、21a、21b取出。在該加速度傳感器10中，各壓電元件1、2配置成一方的面相互平行，讓梁部的面在同一平面上。還有，以各壓電元件的長軸方向為相同方向，并排成一直線，各支撐體部3在長軸方向相互分離配置在外側(cè)，各壓電元件的梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)。
在圖36中，各壓電體的分極方向由箭磁頭表示。箭磁頭的起點側(cè)為+面，箭磁頭的終點側(cè)為-面。在壓電元件1中壓電體的-面之間接合，在壓電元件2中壓電體的+面之間接合。
然后，說明采用該加速度傳感器進行加速度檢測的方法。圖37為表示加速度檢測用方框圖。壓電元件1、2的電極11a、21a相互連接后，與信號檢測裝置12連接，另一方面，電極11b、21b相互連接后，與信號檢測裝置12的另一端子連接。還有，設(shè)置有產(chǎn)生基準電位的基準電位產(chǎn)生裝置22。
當施加圖37中的箭磁頭所示方向的加速度時，在壓電元件1中，在電極11a側(cè)產(chǎn)生正電荷，在電極11b側(cè)產(chǎn)生負電荷。這時在2個壓電元件中，由于所構(gòu)成的壓電體的分極方向相互相反，在壓電元件2的電極21a側(cè)產(chǎn)生負電荷，在電極21b側(cè)產(chǎn)生正電荷。由于電極11a和電極21a、電極11b和電極21b連接，分別產(chǎn)生的電荷移動，在壓電元件1和壓電元件2整體上獲取所產(chǎn)生電荷的平衡。當施加加速度時，由于遠離轉(zhuǎn)動中心一側(cè)的壓電元件上所產(chǎn)生的電荷大，抵消在另一方壓電元件上所產(chǎn)生的電荷，在接觸部上產(chǎn)生所產(chǎn)生的電荷量的差。以該電荷作為信號，由信號檢測裝置12檢測，通過所獲得的輸出信號可以獲得轉(zhuǎn)動加速度。
實施例18圖38為表示構(gòu)成本發(fā)明實施例18的加速度傳感器的俯視圖。該加速度傳感器10，和本發(fā)明實施例17的加速度傳感器相比較，不同點在于壓電元件1和壓電元件2對應(yīng)的壓電體的分極方向為相同方向。換言之，在壓電體的和接合面中的極性對于壓電元件1和壓電元件2相同。該加速度傳感器10由兩個壓電元件1、2構(gòu)成，各壓電元件1、2具有由兩張壓電體接合后再將2組層壓組合、梁部在其一端由支撐體部3支撐的單端固定梁的構(gòu)造。
實施例19圖39為表示本實施例19的加速度傳感器的分解透視圖。本實施例的加速度傳感器分別可以檢測2軸方向的轉(zhuǎn)動加速度。即，在包裝殼6a的安裝面上可以分別檢測平行方向的轉(zhuǎn)動加速度成份和垂直方向的轉(zhuǎn)動加速度成份的2個方向的轉(zhuǎn)動加速度的各成分。平行方向的轉(zhuǎn)動加速度成份由壓電元件1a、2a組檢測。這和圖4所示的情況相同。還有，垂直方向的轉(zhuǎn)動加速度成份由壓電元件1b、2b組檢測。2個壓電元件1b、2b，將梁部的面成水平，讓梁的前端相互接近，配置成略直線，由支撐體部固定。這時，梁部在包裝殼的平面的上可以振動，沒有必要在包裝殼6a的平面上設(shè)置為梁部振動的槽部。進一步，支撐體底部用導電膠固定，與支撐體部導通的電極和包裝殼6a的外部電極8d電連接。還有，在梁部上側(cè)的電極通過引線接合與外部電極8d導通，通過這樣的配置，在一個包裝殼中可以分別獨立檢測2軸方向的轉(zhuǎn)動加速度成份。
此外，在此所用的壓電元件可以采用實施例1到18中的任一個構(gòu)成。還有，也可以采用壓電元件之間的電極連接和電路構(gòu)成。還有，可以內(nèi)藏2軸用的圖9所示的半導體電路。進一步，也可以包括能獨立分別檢測3軸方向的加速度成份。
實施例20本實施例20的加速度傳感器，是將所構(gòu)成的壓電元件的梁部的面相對安裝面以傾斜的狀態(tài)安裝。圖40(a)為表示構(gòu)成有關(guān)本實施例20的加速度傳感器的壓電元件的透視圖。圖40(b)為表示從圖40(a)中的箭磁頭方向觀察的加速度傳感器的側(cè)視圖。此外，在側(cè)視圖中，為了方便，將壓電元件1、2的側(cè)視圖分別橫放排列。還有，壓電元件1、2的構(gòu)成要素和有關(guān)本實施例5的加速度傳感器相同，1個壓電元件的壓電體的分極方向相互相反。但是，和有關(guān)本實施例5的加速度傳感器相比較，不同點在于梁部的主面相對于安裝面的垂線傾斜25°。梁部傾斜，其振動方向相對于安裝面傾斜，壓電元件1、2對水平方向、垂直方向的任一方向的加速度都有感度。使用該加速度傳感器，通過和采用在實施例5的壓電元件的信號處理方法相同的方法，雖然不能分離水平、垂直的2方向的轉(zhuǎn)動加速度成份，可以用在一個包裝的器件檢測包含2方向的轉(zhuǎn)動加速度成份的轉(zhuǎn)動加速度。
從圖41(a)到(c)為表示壓電元件的梁部的面相對于包裝殼的平面傾斜的亞電元件組的側(cè)視圖，是和圖40(b)所示的壓電元件的梁部的傾斜的組合不同的其他實施例。此外，為了方便，將2個壓電元件的側(cè)視圖分別橫放排列。圖41(a)雖然和圖40(b)的分極方向的組合相同，但梁部的傾斜方向相互不同。將圖41(a)的壓電元件1、2連接成圖15、圖17、圖20那樣的情況時，作為水平成份檢測轉(zhuǎn)動加速度，作為垂直成份檢測并進加速度。另一方面，當連接成圖5、圖7、圖10那樣的情況時，作為水平成份檢測并進加速度，作為垂直成份檢測轉(zhuǎn)動加速度。還有，圖41(b)為表示壓電元件1、2的壓電體的朝向相互相反，但傾斜方向相同。如果連接成圖5、圖7那樣的情況時，可以檢測水平方向、垂直方向轉(zhuǎn)動加速度。進一步，將圖41(c)壓電元件1、2連接成圖15、圖17、圖20那樣的情況時，水平成份檢測并進加速度，垂直成份檢測轉(zhuǎn)動加速度。如果連接成圖5、圖7那樣的情況時，水平成份檢測轉(zhuǎn)動加速度，垂直成份檢測并進加速度。
如上所述，通過讓主感度軸傾斜，可以檢測水平、垂直兩方向的轉(zhuǎn)動加速度。還有，通過改變傾斜方向，可以檢測并進加速度。
實施例21圖42(a)、(b)為表示實施例21的加速度傳感器中壓電元件的靈敏度調(diào)整方法的概念圖。采用2個壓電元件檢測轉(zhuǎn)動加速度時，如果2個壓電元件有靈敏度差，就不能從2個壓電元件的輸出中充分除去并進加速度的成份，降低測量精度。為此，最好2個壓電元件的靈敏度差盡可能小。2個加速度傳感器分別安裝檢測角加速度時，用戶在安裝之后進行調(diào)整之外沒有其他辦法，通常由于加速度傳感器已經(jīng)收容在包裝殼內(nèi)之后，本身不能調(diào)整壓電元件。但是，如本實施例所示，在將加速度傳感器安裝在一個包裝殼內(nèi)提供時，在出廠前可以由制造者調(diào)整壓電元件的靈敏度。
以下說明在該加速度傳感器中，調(diào)整2個壓電元件中一方的壓電元件的靈敏度和另一方壓電元件的靈敏度實質(zhì)上相同的方法。圖42(a)為表示作為壓電元件的靈敏度調(diào)整方法之一，將梁部的一部分削去的方法。通過削去一方的壓電元件1的梁部的一部分(研削部25)讓靈敏度變化，和壓電元件2的靈敏度實質(zhì)上相等。作為削去梁部的方法，有砥石等的加工，或者激光照射的方法。
還有，圖42(b)為表示作為壓電元件的靈敏度調(diào)整方法之一，在梁部上粘結(jié)重物等靈敏度調(diào)整體26的方法。通過在一方的壓電元件1的梁部上粘結(jié)重量的物質(zhì)26可以提高靈敏度，和壓電元件2的靈敏度實質(zhì)上相等。當在梁部上粘結(jié)物質(zhì)時，可以提高靈敏度。作為靈敏度調(diào)整體26粘結(jié)的物質(zhì)，可以采用樹脂或者金屬等。作為粘結(jié)該靈敏度調(diào)整體26的方法，有涂敷、粘結(jié)的方法。還有，也可以采用噴射和蒸發(fā)等方法。
依據(jù)以上所述，直接調(diào)整壓電元件的靈敏度可以在出廠之前讓并進加速度成份極小。此外，靈敏度調(diào)整的方法不僅是調(diào)整壓電元件的方法，如圖10、圖11、圖15、圖16、圖23、圖24、圖25所示，當針對每個壓電元件的輸出信號分別具有放大器時，通過調(diào)整該放大器的放大倍數(shù)，也可以調(diào)整靈敏度。
實施例22本實施例22的盤片記錄·播放裝置200的概略構(gòu)成圖如圖43(a)所示。在盤片記錄·播放裝置200中，包括記錄數(shù)據(jù)的盤片31、對盤片31進行記錄·播放的磁頭32、讓磁頭32移動的磁頭移動裝置40、檢測磁頭32的位置的位置檢測裝置50、控制磁頭移動裝置40的控制裝置60、判定轉(zhuǎn)動加速度的有無等的加速度判定裝置70。磁頭32由磁頭移動裝置40在盤片31的半徑方向移動，定位在盤片31上的指定位置上。當在該盤片記錄·播放裝置200上有外部干擾施加了加速度時，磁頭32的位置由于該加速度偏離了指定的位置。為了防止這種情況，設(shè)置加速度傳感器10，檢測施加在盤片記錄·播放裝置200上的轉(zhuǎn)動加速度和并進加速度控制磁頭32的位置反抗外部干擾。
一般，在盤片記錄·播放裝置上作為外部干擾施加的轉(zhuǎn)動振動的轉(zhuǎn)動中心位置不定。由磁頭移動裝置40讓磁頭高速移動時，其反向移動時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動振動的情況多。這時，在支撐磁頭的樞軸41附近容易成為轉(zhuǎn)動中心。還有，支撐磁頭的臂42容易在半徑方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)動運動。根據(jù)這些觀點，如果將構(gòu)成加速度傳感器10的壓電元件的梁部的長軸方向和臂42大致平行設(shè)置，可以高靈敏度地檢測轉(zhuǎn)動加速度。因此，加速度傳感器10最好其梁部的長軸方向和臂42平行設(shè)置。
圖43(b)為盤片記錄·播放裝置200中的控制方框圖。當沒有外部干擾時，以記錄在盤片31上的位置信息為基礎(chǔ)由位置檢測裝置50識別磁頭32的位置，由控制裝置60確定磁頭32的移動量，由磁頭移動裝置40移動定位磁頭32。當發(fā)生外部干擾時，由加速度檢測裝置100檢測的輸出通過加速度判定裝置70判定轉(zhuǎn)動加速度的有無和其大小。當轉(zhuǎn)動加速度實質(zhì)上可以忽略時檢測并進加速度。以加速度判定裝置70的判定結(jié)果為基礎(chǔ)，控制裝置60計算出讓磁頭32移動到指定位置的移動量，向磁頭移動裝置40給出指示，由磁頭移動裝置40讓磁頭32移動。此外，如果加速度檢測裝置100的輸出只有轉(zhuǎn)動加速度輸出時，也可以不設(shè)置加速度判定裝置70。還有，在控制裝置60中，有關(guān)加速度的判定也將同樣處理，這時，加速度判定裝置70并不一定需要另外設(shè)置。進一步，在控制裝置60中，一并設(shè)置檢測磁頭32的位置的功能時，也可以不設(shè)置位置檢測裝置。依據(jù)這樣的控制，作為外部干擾，即使施加轉(zhuǎn)動加速度等，也可以定位磁頭32到指定位置上。因此，可以進行磁頭32的精密定位，實現(xiàn)盤片31的高密度化。
依據(jù)以上詳細說明的本發(fā)明的加速度傳感器，通過在限定空間內(nèi)讓支撐體部隔開一定距離配置的至少2個壓電元件，可以檢測出同一方向的加速度，根據(jù)壓電元件之間的輸出差可以檢測轉(zhuǎn)動加速度。這樣，可以提供一種不會被溫度等環(huán)境條件所左右，在一個加速度傳感器中可以高靈敏度并且高分辨率地檢測轉(zhuǎn)動加速度(角加速度)，還有，當轉(zhuǎn)動加速度基本上可以忽略時，也可以識別檢測并進加速度的加速度傳感器。還有，可以提供一種采用該加速度傳感器的加速度檢測裝置以及加速度檢測方法，進一步提供采用該加速度檢測裝置的位置定位裝置。
權(quán)利要求
1.一種加速度傳感器，其特征是由設(shè)置了為輸出由應(yīng)變產(chǎn)生的電荷的電極的第1以及第2壓電元件構(gòu)成，所述第1以及第2壓電元件分別至少由一個壓電體4構(gòu)成、具有支撐所述壓電體的支撐體部、同時所述電極至少分別設(shè)置在所述壓電元件的相對的面上，所述第1壓電元件的一方的面和第2壓電元件的一方的面設(shè)置成實質(zhì)上相互平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度傳感器，所述第1以及第2壓電元件為具有包含支撐所述壓電體的支撐體部和所述壓電體的主面的梁部的單端固定型，其特征是，讓所述第1以及第2壓電元件的各自的長軸方向成同一方向，將所述各支撐體部相對于各自的所述長軸方向相互遠隔配置在外側(cè)，讓所述梁部的前端相互接近配置在內(nèi)側(cè)，讓所述梁部的端面實質(zhì)上相互平行配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個分別由一個壓電體構(gòu)成，所述各壓電體的分極方向相互相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個分別由一個壓電體構(gòu)成，所述各壓電體的分極方向相互相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個分別由多個壓電體接合層壓構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加速度傳感器，其特征是在所述第1以及第2壓電元件每個中，構(gòu)成所述各壓電元件的所有壓電體的分極方向為同一方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其特征是構(gòu)成所述第1以及第2壓電元件的每一個的各壓電體的分極方向為相互相反方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加速度傳感器，其特征是構(gòu)成所述第1以及第2壓電元件的每一個的各壓電體的分極方向為相互相同方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個是將分極方向相互相反的至少2個壓電體按分極極性相同的面相互對向進行接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加速度傳感器，其特征是構(gòu)成所述第1以及第2壓電元件的每一個，所對應(yīng)的各壓電體的分極方向為相互相反方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加速度傳感器，其特征是構(gòu)成所述第1以及第2壓電元件的每一個，所對應(yīng)的各壓電體的分極方向為相互相同方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求5～11中任一項所述的加速度傳感器，其特征是在所述一個壓電元件中，構(gòu)成所述壓電元件的各壓電體，通過介入墊片材料接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求5～12中任一項所述的加速度傳感器，其特征是在所述壓電元件是將多個所述壓電體通過直接接合進行接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的加速度傳感器，其特征是在至少通過氧原子和羥基中的一個將多個所述壓電體通過直接接合進行接合。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14中任一項所述的加速度傳感器，其特征是進一步包括與所述第1以及第2壓電元件的每一個的各電極對應(yīng)的輸出端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任一項所述的加速度傳感器，其特征是對于所述第1以及第2壓電元件的每一個，包括按所產(chǎn)生的電荷的極性相互不同的電極之間將不同的壓電元件連接的至少一個的輸出端子。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～15中任一項所述的加速度傳感器，其特征是對于所述第1以及第2壓電元件的每一個，包括按所產(chǎn)生的電荷的極性相互相同的電極之間將不同的壓電元件連接、，從所述連接后的電極之外的電極的輸出端子。
18.根據(jù)權(quán)利要求1～17中任一項所述的加速度傳感器，其特征是包括輸出在所述第1以及第2壓電元件的各自的各電極上產(chǎn)生的電荷的至少一組輸出端子。
19.根據(jù)權(quán)利要求1～18中任一項所述的加速度傳感器，其特征是所述第1壓電元件調(diào)整成和第2壓電元件的靈敏度實質(zhì)上相同的靈敏度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加速度傳感器，其特征是所述第1壓電元件將梁部的一部分削去。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的加速度傳感器，其特征是所述第1壓電元件在梁部的一部分上粘接靈敏度調(diào)整體。
22.根據(jù)權(quán)利要求1～21中任一項所述的加速度傳感器，其特征是在包裝殼內(nèi)將所述第1以及第2壓電元件的每一個用所述支撐體部讓所述梁部可以振動地固定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個，在所述梁部和所述包裝殼的平面成一定傾斜的狀態(tài)下，安裝在該包裝殼中。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的加速度傳感器，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個，在所述梁部和所述包裝殼的平面所成的傾斜角相互不同的狀態(tài)下，安裝在該包裝殼中。
25.根據(jù)權(quán)利要求22～24中任一項所述的加速度傳感器，其特征是在所述包裝殼中安裝2組壓電元件，第1組的所述第1以及第2壓電元件的每一個在所述梁部和所述包裝殼的平面相對垂直的狀態(tài)下安裝，第2組的所述第1以及第2壓電元件的每一個在所述梁部和所述包裝殼的平面相對平行的狀態(tài)下安裝。
26.一種加速度檢測裝置，其特征是包括由權(quán)利要求1～25中任一項所述的加速度傳感器和處理所述壓電元件的輸出信號的信號處理電路。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的加速度檢測裝置，其特征是所述第1以及第2壓電元件的每一個，與對于相同方向的加速度輸出相同極性的輸出信號的所述信號處理電路連接，對所述信號處理電路中的所述輸出信號進行差分處理。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的加速度檢測裝置，其特征是所述第1以及第2壓電元件，與對于相同方向的加速度分別輸出相反極性的輸出信號的所述信號處理電路連接，對所述信號處理電路中的所述輸出信號進行加算處理。
29.根據(jù)權(quán)利要求26～28中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是所述信號處理電路包括根據(jù)由所述第1以及第2壓電元件的每一個輸出的差分檢測角加速度的電路。
30.根據(jù)權(quán)利要求26～29中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是所述信號處理電路按照讓所述第1以及第2壓電元件的每一個的靈敏度實質(zhì)上相等來進行輸出調(diào)整。
31.根據(jù)權(quán)利要求26～30中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是所述信號處理電路包含將所述壓電元件的輸出信號的阻抗變換的1個阻抗變換電路和對所述變換的輸出信號進行放大的放大電路。
32.根據(jù)權(quán)利要求26～30中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是所述信號處理電路包含將所述第1以及第2壓電元件的輸出信號的阻抗變換的2個阻抗變換電路和對所述變換的輸出信號進行加算的加算電路。
33.根據(jù)權(quán)利要求26～30中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是所述信號處理電路包含將所述第1以及第2壓電元件的輸出信號的阻抗變換的2個阻抗變換電路和檢測所述變換的輸出信號的差對該輸出信號差進行放大的差動放大電路。
34.根據(jù)權(quán)利要求26～33中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是具有同時向外部輸出將所述壓電元件的輸出進行阻抗變換后的變換輸出和在阻抗變換后對所述變換輸出進行放大的放大輸出的多個輸出端子。
35.根據(jù)權(quán)利要求26～34中任一項所述的加速度檢測裝置，其特征是在包裝殼內(nèi)將所述第1以及第2壓電元件的每一個用所述支撐體部讓所述梁部可以振動地固定，同時收容所述信號處理電路。
36.一種位置定位裝置，是由檢測加速度的權(quán)利要求26～35中任一項所述的加速度檢測裝置、對象物的移動裝置、控制所述移動裝置的控制裝置所構(gòu)成的對象物的位置定位裝置，其特征是所述控制裝置根據(jù)從所述加速度檢測裝置檢測出的加速度所述對應(yīng)的輸出信號，控制所述移動裝置，讓所述對象物移動進行位置定位。
37.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的位置定位裝置，其特征是將構(gòu)成所述加速度檢測裝置的所述第1以及第2壓電元件的每一個的所述梁部配置成實質(zhì)上與支撐所述對象物的裝置平行。
38.一種盤片記錄·播放裝置，是由檢測加速度的權(quán)利要求26～35中任一項所述的加速度檢測裝置、讓對盤片進行記錄·播放的磁頭移動的磁頭移動裝置、控制所述磁頭移動裝置的控制裝置所構(gòu)成的盤片記錄·播放裝置，其特征是所述控制裝置根據(jù)從所述加速度檢測裝置檢測出的加速度所述對應(yīng)的輸出信號，計算出所最好的所述磁頭的移動量，由所述磁頭移動裝置讓所述磁頭移動進行所述磁頭的位置定位。
39.根據(jù)權(quán)利要求37中所述的盤片記錄·播放裝置，其特征是將構(gòu)成所述加速度檢測裝置的所述第1以及第2壓電元件的每一個的所述梁部配置成實質(zhì)上與支撐所述磁頭的臂平行。
全文摘要
提供一種設(shè)置在限定空間內(nèi)、可以高靈敏度地檢測出轉(zhuǎn)動加速度的加速度傳感器。加速度傳感器10由設(shè)置了為輸出由應(yīng)變產(chǎn)生的電荷的電極11a、11b、21a、21b的第1以及第2壓電元件1、2構(gòu)成,上述第1以及第2壓電元件分別至少由一個壓電體4構(gòu)成,具有支撐上述壓電體的支撐體部3,同時上述電極至少分別設(shè)置在上述壓電元件的相對的面上,上述第1壓電元件的一方的面和第2壓電元件的一方的面相互實質(zhì)上平行設(shè)置。
文檔編號G01P15/09GK1334465SQ0112066
公開日2002年2月6日 申請日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月24日
發(fā)明者大土哲郎, 小池隆文, 谷口文彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社