外力檢測裝置及外力檢測傳感器的制造方法【專利摘要】本發(fā)明提供一種外力檢測裝置及外力檢測傳感器，若對壓電板施加外力而引起壓電板撓曲或壓電板撓曲的程度變化，則壓電板側(cè)的可動(dòng)電極(5)與對向于可動(dòng)電極(5)的固定電極(6)之間的距離變化。因此兩電極(5)與電極(6)間的電容發(fā)生變化，將電容變化及壓電板的撓曲程度作為壓電板的振蕩頻率的變化來獲取。也可將壓電片的輕微的變形作為振蕩頻率的變化來檢測，而可高精度地測量施加至壓電片的外力，且裝置構(gòu)成簡單。本發(fā)明的外力檢測裝置及外力檢測傳感器可利用簡易構(gòu)造，高精度地檢測施加至壓電板的外力?！緦＠f明】外力檢測裝置及外力檢測傳感器【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及通過使用壓電板例如晶體板，且基于振蕩頻率來檢測作用于壓電板的外力的大小，而檢測加速度、壓力、流體的流速、磁力或靜電力等外力的【
技術(shù)領(lǐng)域：
】?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]作為作用于系統(tǒng)的外力，有基于加速度的作用于物體的力、壓力、流速、磁力、靜電力等，但大多情形時(shí)必須準(zhǔn)確測量這些外力。例如在開發(fā)汽車的階段進(jìn)行如下測量，即當(dāng)汽車碰撞到物體時(shí)測量座椅的沖擊力。此外為調(diào)查地震時(shí)的振動(dòng)能量或振幅，而必須盡可能精密地調(diào)查搖擺的加速度等。進(jìn)而此外，也可列舉準(zhǔn)確調(diào)查液體或氣體的流速并使其檢測值反映至控制系統(tǒng)的情形、或測量磁鐵的性能的情形等作為外力的測量例。在進(jìn)行該測量時(shí)，要求測量裝置為盡可能簡單的構(gòu)造，且高精度地測量。[0003]專利文獻(xiàn)I中，記載利用懸臂來支撐壓電膜，通過周圍的磁力的變化而使壓電膜變形，從而流過壓電膜的電流變化。[0004]進(jìn)而此外，可列舉準(zhǔn)確調(diào)查液體或氣體的流速并使其檢測值反映至控制系統(tǒng)的情形、或測量磁鐵的性能的情形等作為外力的測量例。[0005]在進(jìn)行該測量時(shí)，要求盡可能簡單的構(gòu)造且高精度地測量。[0006]此外，專利文獻(xiàn)2中，記載設(shè)置電容耦合型壓力傳感器、及配置在與該壓力傳感器的配置區(qū)域隔開的空間中的晶體振蕩器，將這些壓力傳感器的可變電容與晶體振蕩器并聯(lián)連接，通過壓力傳感器的電容變化而使晶體振蕩器的反共振點(diǎn)(ant1-resonancepoint)變化，以此來檢測壓力。[0007]這些專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的原理與本發(fā)明完全不同。[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)[0009]專利文獻(xiàn)[0010]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2006-138852號公報(bào)(段落0021、段落0028)[0011]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2008-39626號公報(bào)(圖1及圖3)【
發(fā)明內(nèi)容】[0012]本發(fā)明是在所述背景下完成的，其提供一種可利用簡易的構(gòu)造，高精度地檢測施加至壓電板的外力的外力檢測裝置及外力檢測傳感器。[0013]本發(fā)明是一種外力檢測裝置，檢測作用于壓電板的外力，其特征在于包括:[0014]容器，包含絕緣體；[0015]支撐部，用以在所述容器內(nèi)支撐所述壓電板；[0016]一方的激振電極及另一方的激振電極，為使所述壓電板振動(dòng)而分別設(shè)置在該壓電板的一面?zhèn)燃傲硪幻鎮(zhèn)?；[0017]振蕩電路，與所述一方的激振電極電性連接；[0018]可變電容形成用的可動(dòng)電極，設(shè)置在與所述壓電板的支撐部分開的位置，與所述另一方的激振電極電性連接；[0019]固定電極，以與所述壓電板分離且與所述可動(dòng)電極對向的方式設(shè)置，并且與所述振蕩電路連接，通過壓電板的撓曲而使所述固定電極與所述可動(dòng)電極之間的電容變化，由此形成可變電容；[0020]頻率信息檢測部，用以檢測與所述振蕩電路的振蕩頻率對應(yīng)的頻率信息、即信號；以及[0021]導(dǎo)電體，設(shè)置在所述壓電板的與所述可動(dòng)電極為相反側(cè)的面、通過外力撓曲的部位與和該部位對向的部位中的至少一者，且[0022]形成有自所述振蕩電路經(jīng)過一方的激振電極、另一方的激振電極、可動(dòng)電極及固定電極并返回至振蕩電路的振蕩環(huán)路(loop)，[0023]由所述頻率信息檢測部檢測出的頻率信息是用以對作用于壓電板的外力進(jìn)行評估的信息。[0024]此外，本發(fā)明的外力檢測裝置的特征也可為如下，即所述壓電板包括:主體部分，形成有可動(dòng)電極；以及支撐梁，沿該主體部分的周方向設(shè)置有多個(gè)，且分別向外側(cè)伸出，并且由支撐部支撐。[0025]進(jìn)而，本發(fā)明的外力檢測裝置的特征也可為如下，即在所述壓電板的與形成有可動(dòng)電極的面為相反側(cè)的面，設(shè)置有一方的激振電極，所述可動(dòng)電極兼用作另一方的激振電極，本發(fā)明的外力檢測裝置的特征也可為如下，即所述支撐梁形成有用以使所述壓電板易于撓曲的切口。[0026]本發(fā)明的外力檢測傳感器用于本發(fā)明的外力檢測裝置，其特征在于包括:[0027]容器，包含絕緣體；[0028]支撐部，用以在所述容器內(nèi)支撐所述壓電板；[0029]一方的激振電極及另一方的激振電極，為使所述壓電板振動(dòng)而分別設(shè)置在該壓電板的一面?zhèn)燃傲硪幻鎮(zhèn)龋籟0030]可變電容形成用的可動(dòng)電極，設(shè)置在與所述壓電板的支撐部分開的位置，與所述另一方的激振電極電性連接；[0031]固定電極，以與所述壓電板分離且與所述可動(dòng)電極對向的方式設(shè)置，并且與所述振蕩電路連接，通過壓電板的撓曲而使所述固定電極與所述可動(dòng)電極之間的電容變化，由此形成可變電容；以及[0032]導(dǎo)電體，設(shè)置在:所述壓電板的與所述可動(dòng)電極為相反側(cè)的面、通過外力撓曲的部位與和該部位對向的部位中的至少一者。[0033]發(fā)明的效果[0034]本發(fā)明中，如果對壓電板施加外力而引起壓電板撓曲或壓電板撓曲的程度變化，則壓電板側(cè)的可動(dòng)電極與和該可動(dòng)電極對向的固定電極之間的距離變化。因此，兩電極間的電容變化，將該電容變化與壓電板的撓曲程度作為壓電板的振蕩頻率的變化來獲取。也可將壓電片的輕微的變形作為振蕩頻率的變化來檢測，因此，可高精度地測量施加至壓電片的外力，而且裝置構(gòu)成簡單。[0035]此外，在壓電板上施加有外力時(shí)撓曲的部位、或與該部位對向的容器側(cè)的部位設(shè)置導(dǎo)電體，因此，不會(huì)有壓電板因靜電引力而被吸引至容器側(cè)的顧慮，從而可穩(wěn)定地測量?！緦＠綀D】【附圖說明】[0036]圖1是表示將本發(fā)明的外力檢測裝置應(yīng)用作加速度檢測裝置的第I實(shí)施方式的主要部分的縱斷側(cè)視圖。[0037]圖2(a)與圖2(b)是表示用于第I實(shí)施方式的晶體振蕩器的上表面及下表面的俯視圖。[0038]圖3是表示加速度檢測裝置的電路構(gòu)成的方塊圖。[0039]圖4是表示所述加速度檢測裝置的等效電路的電路圖。[0040]圖5是表示使用所述加速度檢測裝置獲取的加速度與頻率差的關(guān)系的特性圖。[0041]圖6是表示將本發(fā)明的外力檢測裝置應(yīng)用作加速度檢測裝置的實(shí)施方式的縱斷側(cè)視圖。[0042]圖7是沿圖6的A-A’線的橫斷俯視圖。[0043]圖8是沿圖6的B-B’線的橫斷俯視圖。[0044]圖9是表示用于所述實(shí)施方式的晶體板的背面?zhèn)鹊母┮晥D。[0045]圖10是表示所述實(shí)施方式中晶體板通過外力而撓曲的情況、與各部的尺寸的縱斷側(cè)視圖。[0046]圖11是表示所述實(shí)施方式的加速度檢測裝置的一部分的外觀的外觀圖。[0047]圖12是表示所述實(shí)施方式的加速度檢測裝置的電路的電路方塊圖。[0048]圖13是表示將本發(fā)明的外力檢測裝置應(yīng)用作加速度檢測裝置的第2實(shí)施方式的縱斷側(cè)視圖。[0049]圖14是表示將本發(fā)明的外力檢測裝置應(yīng)用作加速度檢測裝置的第2實(shí)施方式的俯視圖。[0050]圖15是表示用于第3實(shí)施方式的晶體板、與晶體板的支撐部的立體圖。[0051]圖16是表示第3實(shí)施方式中晶體板通過外力而撓曲的情況、與各部的尺寸的縱斷側(cè)視圖。[0052]符號的說明[0053]1......容器[0054]2、20......晶體板[0055]2A……第I晶體板[0056]2B......第2晶體板[0057]5......可動(dòng)電極[0058]6......固定電極[0059]7……突起部[0060]8......導(dǎo)電體[0061]10......導(dǎo)電性黏著劑[0062]11、19......臺(tái)座[0063]12......導(dǎo)電路[0064]13......絕緣基板[0065]14......振蕩電路[0066]14A......第I振蕩電路[0067]14B……第2振蕩電路[0068]15、32、42......引出電極[0069]16......基座[0070]17......蓋部[0071]21……圓板部[0072]22......支撐梁[0073]23......切口[0074]31,41......激振電極[0075]100……頻率檢測部[0076]101……數(shù)據(jù)處理部[0077]102……頻率信息檢測部[0078]301......基座的下部分[0079]302......蓋體的上部分[0080]A-A，、B-B，、C_C，......線`[0081]C0......執(zhí)行并聯(lián)電容[0082]Cl......串聯(lián)電容[0083]CL......負(fù)載電容[0084]Cv......可變電容[0085]d0......深度[0086]dl……撓曲量/可動(dòng)電極5與固定電極6之間的分離距離[0087]d2......對晶體板2施加有加速度時(shí)的可動(dòng)電極5與固定電極6之間的分離距離[0088]L1......串聯(lián)電感[0089]Rl......串聯(lián)電阻[0090]S……長度尺寸/可動(dòng)電極5與固定電極6的對向區(qū)域的面積【具體實(shí)施方式】[0091]第I實(shí)施方式[0092]對將本發(fā)明應(yīng)用于加速度檢測裝置的例子進(jìn)行說明，圖1是表示加速度檢測裝置的傳感器部分、即相當(dāng)于外力檢測傳感器的加速度傳感器的圖。圖1中的I是長方體形狀的密閉型的，例如，包含例如晶體(crystal)的容器，內(nèi)部設(shè)為真空狀態(tài)。該容器I包含:基座16、及在周緣部上與該基座接合的蓋部17，例如，作為材質(zhì)，可使用玻璃等的陶瓷或晶體。另外，作為容器1，并非必須限定于密閉容器。在容器I內(nèi)設(shè)置包含晶體的臺(tái)座11，該臺(tái)座11成為支撐晶體板2的支撐部。作為壓電板的晶體板2的一端側(cè)是:通過導(dǎo)電性黏著劑10而固定在該臺(tái)座11的上表面。即，晶體板2由臺(tái)座11利用懸臂來支撐。晶體板2是例如將Z切割(cut)的晶體形成為短條狀者，厚度設(shè)定為例如0.03mm,由此通過向與晶體板2交叉的方向施加力，而使前端部撓曲。[0093]如圖2(a)所示般，晶體板2在上表面的中央部設(shè)置有一方的激振電極31，此外，如圖2(b)所示般，在下表面的與所述激振電極31對向的部位設(shè)置有另一方的激振電極41。在上表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O31連接有帶狀的引出電極32，該引出電極32在晶體板2的一端側(cè)向下表面?zhèn)然卣邸0094]在臺(tái)座11的上表面形成有包含金屬膜的導(dǎo)電路12，該導(dǎo)電路12貫通容器I，且與設(shè)置在支撐容器I的絕緣基板13上的振蕩電路14的一端連接。[0095]在下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41上連接有帶狀的引出電極42。該引出電極42引出至晶體板2的另一端側(cè)(前端側(cè))，且與形成可變電容的可動(dòng)電極5連接。在容器I的底部設(shè)置有包含凸圓狀(convex)的晶體的突起部7。該突起部7在俯視圖觀察時(shí)為四邊形，如果使晶體板2的長度方向作為前后方向，則在從左右方向觀察的截面中，上表面成為向上方凸起的曲線。即，突起部7構(gòu)成為:上表面彎曲為沿晶體板2的長度方向、而向晶體板2側(cè)突出的圓弧狀，且構(gòu)成為在晶體板2向突起部7側(cè)過度凸起時(shí)、與前端部相比靠基端的側(cè)與突起部7碰撞。在突起部7上與可動(dòng)電極5對向的位置，設(shè)置有與可動(dòng)電極5—同形成可變電容的固定電極6。[0096]在晶體板2的前端部的上表面?zhèn)?，通過濺鍍(sputtering)將例如Au，在與可動(dòng)電極5對向的位置設(shè)置作為導(dǎo)電體8的金屬膜。此外，在蓋部17的下表面，也在使晶體板2的前端部為水平姿勢時(shí)投影有所述導(dǎo)電體8的區(qū)域設(shè)置有包含金屬膜的導(dǎo)電體8。[0097]固定電極6經(jīng)由引出電極15而與振蕩電路14的另一端側(cè)連接，該引出電極15經(jīng)由絕緣基板13而布線。圖3表示外力檢測傳感器的布線的連接狀態(tài)，圖4表示顯示連接狀態(tài)的等效電路。LI是與晶體振蕩器的質(zhì)量對應(yīng)的串聯(lián)電感(inductance),Cl是串聯(lián)電容，Rl是串聯(lián)電阻，CO是包含電極間電容的執(zhí)行并聯(lián)電容(practiceparallelcapacity),CL是振蕩電路的負(fù)載電容。上表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O31及下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41是與振蕩電路14連接，但在下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41與振蕩電路14之間，介入有形成在所述可動(dòng)電極5與固定電極6之間的可變電容Cv。[0098]也可增大晶體板2的前端部的重量，而使施加有力時(shí)的撓曲量變大。例如，也可將可動(dòng)電極5的厚度形成得較大，也可在晶體板2的前端部下表面?zhèn)然蛏媳砻鎮(zhèn)仍O(shè)置重錘。[0099]此處，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60122-1，晶體振蕩電路的通式如以下的(I)式般表示。[0100]FL=FrX(1+x)[0101]x=(Cl/2)X1/(C0+CL)......(I)[0102]FL是對晶體振蕩器施加有負(fù)載時(shí)的振蕩頻率，F(xiàn)r是晶體振蕩器自身的共振頻率。[0103]本實(shí)施方式中，如圖3及圖4所示，晶體板2的負(fù)載電容為CL加上Cv而得的電容。由此，代入以(2)式表示的y，來代替⑴式中的CL。[0104]y=l/(l/Cv+1/CL)......(2)[0105]由此，晶體板2的撓曲量從狀態(tài)I變化為狀態(tài)2，借此，如果可變電容Cv從Cvl變化為Cv2，則頻率的變化AF以(3)式表示。[0106]dFL=FLl-FL2=AXCL2X(Cv2_Cvl)/(BXC)…(3)[0107]此處，[0108]A=ClXFr/2[0109]B=COXCL+(CO+CL)XCvI[0110]C=COXCL+(CO+CL)XCv2[0111]此外，如果將未對晶體板2施加有加速度時(shí)的、所謂的處于基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的可動(dòng)電極5與固定電極6之間的分離距離設(shè)為dl，將對晶體板2施加有加速度時(shí)的所述分離距離設(shè)為d2，則(4)式成立。[0112]Cvl=SXε/dl[0113]Cv2=SXε/d2......(4)[0114]其中，S為可動(dòng)電極5與固定電極6的對向區(qū)域的面積，ε為相對介電常數(shù)。[0115]dl為已知，因此，可知dFL與d2具有對應(yīng)關(guān)系。[0116]作為該實(shí)施方式的傳感器部分即加速度傳感器，即便在未施加與加速度對應(yīng)的外力的狀態(tài)下，晶體板2也處于稍許撓曲的狀態(tài)。另外，晶體板2是處于撓曲的狀態(tài)、還是保持水平姿勢，取決于晶體板2的厚度等。[0117]使用例如橫向搖擺檢測用的加速度傳感器與縱向搖擺檢測用的加速度傳感器作為該構(gòu)成的加速度傳感器，前者以晶體板2成為垂直的方式設(shè)置，后者以晶體板2成為水平的方式設(shè)置。[0118]而且，例如如果發(fā)生地震或施加模擬振動(dòng)，則對晶體板2的前端部施加向下的力，從而晶體板2如圖1的鏈線、或圖3的實(shí)線所示般撓曲。如果將無外力負(fù)載且晶體板2未撓曲的狀態(tài)下的、通過頻率檢測部100檢測出的頻率信息設(shè)為FL1，將在施加外力且晶體板2撓曲的情形時(shí)檢測出的頻率信息設(shè)為FL2，則頻率的差分FL1-FL2以(3)式表示。本【發(fā)明者】調(diào)查(FL1-FL2)/FLl與加速度的關(guān)系，而獲取圖5所示的關(guān)系。由此，意味著可通過測量所述頻率的差分而求出加速度。[0119]圖3中的101是包含例如個(gè)人計(jì)算機(jī)(personalcomputer)的數(shù)據(jù)處理部。數(shù)據(jù)處理部101具有如下功能:基于從頻率檢測部100獲取的頻率信息例如頻率，而求出未對晶體板2施加外力時(shí)的頻率f0與對晶體板2施加有外力時(shí)的頻率fl的差，求出該頻率差、并參照將該頻率差與負(fù)載的外力建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)表(datatable)，而求出施加至晶體板2的外力。作為頻率信息，并不限定于頻率差，也可為與頻率的差分對應(yīng)的信息、即頻率的變化率[(flf0)/f0]o[0120]根據(jù)第I實(shí)施方式，如果對晶體板2施加外力而引起晶體板2撓曲或晶體板2撓曲的程度變化，則晶體板2側(cè)的可動(dòng)電極5與和該可動(dòng)電極5對向的固定電極6之間的距離變化，從而可動(dòng)電極5與固定電極6之間的電容變化。因此，除了由晶體板2的撓曲所引起的振蕩頻率的變化以外，還通過電容變化而使振蕩頻率變化。因此,可將晶體板2的輕微的變形作為振蕩頻率的變化來檢測，因此可高精度地測量施加至晶體板2的外力。[0121]此外，如果晶體板2彎曲，則在晶體板2產(chǎn)生靜電荷，通過靜電感應(yīng)而也在與晶體板2對向的絕緣體即蓋部17的下表面產(chǎn)生電荷，從而有晶體板2與蓋部17通過靜電引力而相互吸引的顧慮。該情形時(shí)，存在如下情況:晶體板2的撓曲量與外力的關(guān)系失衡，或晶體板2的前端部的上表面貼在蓋部17上而無法測量。本發(fā)明的實(shí)施方式中，在對晶體板2施加有外力時(shí)的高度位置的變化量大的晶體板2的前端部的上表面部、與蓋部17的和晶體板2的前端部對向的位置的雙方，設(shè)置有導(dǎo)電體8。設(shè)置有導(dǎo)電體8的區(qū)域因未極化而抑制靜電引力。由此，可避免如下現(xiàn)象:晶體板2的前端部的上表面與蓋部17通過靜電引力而相互吸引，或晶體板2貼在蓋部17上。[0122]根據(jù)所述實(shí)施方式，如果對晶體板2施加外力而引起晶體板2撓曲或晶體板2撓曲的程度變化，則晶體板2側(cè)的可動(dòng)電極5與和該可動(dòng)電極5對向的固定電極6之間的距離變化。因此，兩電極5、電極6間的電容發(fā)生變化，可將該電容變化與壓電板的撓曲程度作為壓電板的振蕩頻率的變化來獲取。其結(jié)果是，可高精度地測量施加至壓電板的外力，而且裝置構(gòu)成簡單。[0123]此外，在晶體板2上施加有外力時(shí)撓曲的部位、或與該部位對向的容器側(cè)的部位設(shè)置有導(dǎo)電體，因此，不會(huì)有晶體板2通過靜電引力而被吸引至容器I側(cè)的顧慮，從而可穩(wěn)定地測量。[0124]導(dǎo)電體8也可設(shè)置在所述實(shí)施方式的晶體板2、與和晶體板2對向的容器I的雙方，但即便僅設(shè)置在其中一者，也可獲得相同的效果。此外，也可通過使容器I側(cè)的導(dǎo)電體8或晶體板2側(cè)的導(dǎo)電體8與地線(earth)連接而形成接地電位。[0125]第2實(shí)施方式[0126]其次，參照圖6?圖12，對將本發(fā)明應(yīng)用于加速度傳感器的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。該第2實(shí)施方式中，將上述晶體板2、激振電極31、激振電極41、可動(dòng)電極5、固定電極6及振蕩電路14的組設(shè)置有2組的方面，與第I實(shí)施方式不同。301是構(gòu)成容器I的下側(cè)的形成基座的下部分，302是構(gòu)成形成容器I的上側(cè)的蓋體的上部分。至于晶體板2及振蕩電路14，對一組零件添加符號“A”，且對另一組零件添加符號“B”。圖6中表示一側(cè)的晶體板2，該圖6作為從側(cè)面觀察的圖而與圖1相同。如果俯視觀察圖6的壓力傳感器的內(nèi)部，則如圖7所示般第I晶體板2A與第2晶體板2B橫向平行地配置。[0127]這些晶體板2A、晶體板2B為相同構(gòu)造，如果對一方的晶體板2A進(jìn)行說明，則在晶體板2A的一面?zhèn)?上表面?zhèn)?，寬度窄的引出電極32從一端側(cè)向另一端側(cè)延伸，且在該引出電極32的前端部以方形形狀形成有一方的激振電極31。而且，在晶體板2A的另一面?zhèn)?下表面?zhèn)?，如圖7及圖9所示般與一方的激振電極31對向而形成有另一方的激振電極41，寬度窄的引出電極42朝向該激振電極41的晶體板2的前端側(cè)延伸。進(jìn)而，在該引出電極42的所述前端側(cè)形成有短條狀的可變電容形成用的可動(dòng)電極5。這些電極31等是由導(dǎo)電性材料例如金屬膜形成。在各個(gè)晶體板2A、晶體板2B的前端部的上表面?zhèn)仍O(shè)置有導(dǎo)電體8。此外，也在容器I的蓋部的下表面?zhèn)扰c導(dǎo)電體8對向的位置，設(shè)置有導(dǎo)電體8。[0128]與圖1相同，在容器I的底部設(shè)置有包含凸圓狀的晶體的突起部7，突起部7的橫寬設(shè)定為與2片晶體板2A、晶體板2B的配置對應(yīng)的大小。即，突起部7設(shè)定為:包含2片晶體板2A、晶體板2B的投影區(qū)域的大小。而且，如圖8及圖9所示般，在突起部7上，針對晶體板2A的可動(dòng)電極5及晶體板2B的可動(dòng)電極5，而均設(shè)置有短條狀的固定電極6。另外，圖7等中，優(yōu)先考慮構(gòu)造的容易理解性，因此，并未準(zhǔn)確記載晶體板2A(2B)的撓曲形狀，但在根據(jù)后述的尺寸來制作的情形時(shí)，如果晶體板2A(2B)振動(dòng)過大，則與晶體板2A(2B)的前端相比的靠中央部與突起部7碰撞。[0129]關(guān)于晶體板2及其周邊部位，參照圖10對各部的尺寸的一例進(jìn)行說明。晶體板2的長度尺寸S及寬度尺寸分別為18mm及3mm。晶體板2的厚度為例如數(shù)μm。如果將晶體板2的一端側(cè)的支撐面設(shè)定為與水平面平行，則在未施加有加速度而放置的狀態(tài)下，成為因自重而撓曲的狀態(tài)，其撓曲量dl為例如150μm左右，容器I的下部分的凹部空間的深度d0為例如175μm。此外，突起部7的高度尺寸為例如55μπι?60μπι左右。這些尺寸只不過為一例。[0130]圖11中表示第2實(shí)施方式的加速度檢測裝置的電路。此外，圖12中表示加速度檢測裝置的一部分的外觀。與第I實(shí)施方式不同的部分是:分別與第I晶體板2A及第2晶體板2B對應(yīng)地連接有第I振蕩電路14A及第2振蕩電路14B，針對第I晶體板2A及第2晶體板2B而均形成有振蕩環(huán)路，所述振蕩環(huán)路包含:振蕩電路14A(14B)、激振電極31、激振電極41、可動(dòng)電極5及固定電極6。來自這些振蕩電路14A、振蕩電路14B的輸出是被輸送至頻率信息檢測部102，此處，檢測來自各振蕩電路14A、振蕩電路14B的振蕩頻率的差分或頻率的變化率的差。[0131]頻率的變化率為如下意思。在振蕩電路14A中，如果將晶體板2A因自重而撓曲的基準(zhǔn)狀態(tài)下的頻率稱作基準(zhǔn)頻率，則在晶體板2A通過加速度而進(jìn)一步撓曲從而使頻率變化時(shí)，該頻率的變化率為以頻率的變化量/基準(zhǔn)頻率來表示的值，例如以PPb的單位表示。同樣亦對晶體板2B運(yùn)算頻率的變化率，這些變化率的差分作為與頻率對應(yīng)的信息而輸出至數(shù)據(jù)處理部101。數(shù)據(jù)處理部101中，預(yù)先將例如使變化率的差分與加速度的大小建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(memory)中，可基于該數(shù)據(jù)與變化率的差分而檢測加速度。[0132]列舉晶體板2A(2B)的撓曲量(晶體板2以一直線延伸的狀態(tài)與撓曲時(shí)的前端部分的高度水平的差分)與頻率的變化量的關(guān)系的一例，例如，如果晶體板2的前端以10_5μm級(order)變化，則在振蕩頻率為70MHz的情形時(shí)，頻率的變化量為0.65ppb。由此可準(zhǔn)確地檢測極小的外力、例如加速度。[0133]根據(jù)第2實(shí)施方式，將晶體板2A及晶體板2B配置在相同的溫度環(huán)境中，因此即便晶體板2A及晶體板2B各自的頻率根據(jù)溫度而變化，也可抵消該變化量，作為結(jié)果，可僅檢測基于晶體板2A、晶體板2B的撓曲的頻率的變化量，因此具有檢測精度高的效果。[0134]本發(fā)明的實(shí)施方式的加速度傳感器也可構(gòu)成為:將激振電極31、激振電極41形成在晶體板2的前端側(cè)，且下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41兼用作可動(dòng)電極5。上表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O31發(fā)揮防止晶體板2帶電的導(dǎo)電體8的作用。[0135]第3實(shí)施方式[0136]作為第3實(shí)施方式的外力檢測裝置，也可利用多個(gè)部位支撐，來代替以懸臂進(jìn)行支撐。作為其例，也可為如下構(gòu)成:在例如使用玻璃等的陶瓷作為材質(zhì)的長方體的容器I內(nèi)部，圓板狀的晶體板20被從四側(cè)支撐。圖13表示第3實(shí)施方式的外力檢測裝置的縱斷側(cè)視圖，圖14表示沿圖13所示的外力檢測裝置中的C-C’切斷的俯視圖。[0137]例如，容器I包含:基座16及蓋部17?；?6構(gòu)成為上方開口的箱型形狀，沿側(cè)面部的內(nèi)周面在全周上設(shè)置有成為支撐部的臺(tái)座19，從上方觀察時(shí)形成為四邊形的環(huán)狀。如后述般在臺(tái)座19上設(shè)置晶體板20之后,通過利用蓋部17覆蓋基座16的開口部,而成為密閉的容器I。在設(shè)置在四側(cè)的臺(tái)座19中的一方的臺(tái)座19的上表面的固定晶體板20的位置，設(shè)置有導(dǎo)電路12。導(dǎo)電路12貫通容器I并向外部回繞。導(dǎo)電路12與設(shè)置在支撐容器I的絕緣基板13上的振蕩電路14的一端連接。[0138]晶體板20包含:圓板部21，從一片晶體切下而形成，成為設(shè)置有激振電極的主體部分，例如直徑5mm,厚度0.02mm;以及支撐梁22,沿圓板部21的圓周方向從等間隔的4個(gè)部位呈放射狀延伸。支撐梁22構(gòu)成為寬度0.3mm的大致長方體狀。如圖15所示般，在各個(gè)支撐梁22上，設(shè)置有從側(cè)面朝內(nèi)側(cè)以0.05mm的長度延伸的切口23。切口23是以:在支撐梁22的長度方向上以0.3mm間隔、且在左右兩側(cè)部相互錯(cuò)開的方式而設(shè)置，支撐梁22成為所謂的蛇腹?fàn)畹臉?gòu)造。[0139]在圓板部21的上表面?zhèn)燃跋卤砻鎮(zhèn)龋猿蔀榕c圓板部21同心的圓形而設(shè)置有激振電極31、激振電極41，各個(gè)激振電極31、激振電極41是以隔著圓板部21而相互對向的方式配置。各個(gè)激振電極31、激振電極41是以例如鉻(Cr)與金(Au)的2層構(gòu)造而形成為厚度0.1μm左右。帶狀的引出電極32是從晶體板20的上表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O31而延伸，弓丨出電極32在沿I根支撐梁22的方向延伸之后，在支撐梁22的前端回折、并回繞至支撐梁22的下表面?zhèn)取0140]晶體板20將各個(gè)支撐梁22的前端部通過導(dǎo)電性黏著劑10，而固定在沿基座16的內(nèi)側(cè)面設(shè)置的臺(tái)座19的上表面。借此，圓板部21由4根支撐梁22支撐在容器內(nèi)，而成為與容器I的底面水平的姿勢。回繞至支撐梁22的下表面的引出電極32，經(jīng)由導(dǎo)電性黏著劑10而與設(shè)置在臺(tái)座19上的導(dǎo)電路12連接。藉此，晶體板20的上表面?zhèn)鹊碾姌O與振蕩電路14的一端側(cè)連接。[0141]在形成容器I的基座16的底面部上，在與設(shè)置在晶體板20的下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41隔開間隙而對向的位置，設(shè)置有固定電極6。在蓋部17的下表面?zhèn)鹊闹醒氩?，在與激振電極31隔開間隙而對向的位置，設(shè)置有導(dǎo)電體8。固定電極6經(jīng)由引出電極15而與振蕩電路14的另一端側(cè)連接，該引出電極15經(jīng)由絕緣基板13而布線。[0142]第3實(shí)施方式中，設(shè)置在晶體板20的上表面的激振電極31成為一方的激振電極，設(shè)置在下表面的激振電極41成為另一方的激振電極。同時(shí),上表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O31與設(shè)置在蓋部17的下表面的導(dǎo)電體8，成為用以防止由靜電引力所引起的吸附的導(dǎo)電體8，該靜電引力通過晶體板20的帶電而產(chǎn)生。設(shè)置在晶體板2的下表面?zhèn)鹊募ふ耠姌O41，成為變更靜電電容的可動(dòng)電極，與設(shè)置在基座上的固定電極6—同構(gòu)成可變電容。[0143]如果對第3實(shí)施方式的外力檢測裝置施加外力，則如圖16的虛線所示般，晶體板20的中央部撓曲，從而其高度位置變化。通過該撓曲量而使設(shè)置在晶體板20的中央部的激振電極41與固定電極6的距離變化，從而兩電極41、電極6間的電容變化。該電容變化與晶體板20的變形表現(xiàn)為:晶體板20的振蕩頻率的變化。由此,可通過振蕩電路檢測外力的大小。此外，在晶體板20的中央部的上表面?zhèn)仍O(shè)置有激振電極31。此外，在與激振電極31對向的蓋部17的下表面?zhèn)鹊闹醒氩浚O(shè)置有導(dǎo)電體8。因此，在晶體板20的上表面?zhèn)燃吧w部17的下表面?zhèn)鹊闹醒氩坎划a(chǎn)生帶電，從而不會(huì)產(chǎn)生如下情況，即:在晶體板20上通過彎曲而產(chǎn)生靜電荷，且通過靜電感應(yīng)而也在與晶體板2對向的絕緣體即蓋部17的下表面產(chǎn)生電荷，晶體板2與蓋部17通過靜電引力而相互吸引。[0144]此外，支撐梁22的構(gòu)造也可構(gòu)成為:在上表面?zhèn)扰c下表面?zhèn)?，以相互錯(cuò)開的方式形成有切口23的蛇腹?fàn)?。此外，支撐?2也可為2根，也可為3根以上。進(jìn)而，主體部分也可為棱板狀。[0145]以上的本發(fā)明并不限定于測量加速度，也可應(yīng)用于磁力測量、被測量物的傾斜程度測量、流體的流量測量、風(fēng)速測量等。[0146]例如，作為外力檢測裝置的例子，對測量磁力的情形時(shí)的構(gòu)成例進(jìn)行說明。構(gòu)成為:在晶體板2、晶體板20中的可動(dòng)電極5與激振電極41之間的部位形成磁性體的膜，當(dāng)該磁性體位于磁場中時(shí)，晶體板2、晶體板20撓曲。磁性體的膜也可兼用作可動(dòng)電極5與激振電極41。[0147]進(jìn)而此外，可將晶體板2、晶體板20暴露在氣體或液體等流體中，且根據(jù)晶體板2、晶體板20的撓曲量而通過頻率信息來檢測流速。該情形時(shí)，晶體板2、晶體板20的厚度取決于流速的測量范圍等。進(jìn)而此外，本發(fā)明也可應(yīng)用于測量重力的情形?！緳?quán)利要求】1.一種外力檢測裝置，檢測作用于壓電板的外力，其特征在于包括:容器，包含絕緣體；支撐部，用以在所述容器內(nèi)支撐所述壓電板；一方的激振電極及另一方的激振電極，為使所述壓電板振動(dòng)而分別設(shè)置在所述壓電板的一面?zhèn)燃傲硪幻鎮(zhèn)?；振蕩電路，與所述一方的激振電極電性連接；可變電容形成用的可動(dòng)電極，設(shè)置在與所述壓電板的支撐部分開的位置，與所述另一方的激振電極電性連接；固定電極，以與所述壓電板分離且與所述可動(dòng)電極對向的方式設(shè)置，并且與所述振蕩電路連接，通過所述壓電板的撓曲而使所述固定電極與所述可動(dòng)電極之間的電容變化，由此形成可變電容；頻率信息檢測部，用以檢測與所述振蕩電路的振蕩頻率對應(yīng)的頻率信息、即信號；以及導(dǎo)電體，設(shè)置在:所述壓電板的與所述可動(dòng)電極為相反側(cè)的面、通過外力撓曲的部位與和所述部位對向的部位中的至少一者，且形成有自所述振蕩電路經(jīng)過所述一方的激振電極、所述另一方的激振電極、所述可動(dòng)電極及所述固定電極并返回至所述振蕩電路的振蕩環(huán)路，由所述頻率信息檢測部檢測出的頻率信息是:用以對作用于所述壓電板的外力進(jìn)行評估的信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述壓電板形成為帶狀，且長度方向的一端側(cè)由所述支撐部支撐，另一端側(cè)為自由端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述壓電板包括:主體部分以及支撐梁，所述主體部分形成有可動(dòng)電極，所述支撐梁沿所述主體部分的周方向設(shè)置有多個(gè)，且分別向外側(cè)伸出，并且由所述支撐部支撐。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述多個(gè)支撐梁包括:相對于所述壓電板的中心部而相互對向的2個(gè)支撐梁。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述支撐梁形成有用以使所述壓電板易于撓曲的切口。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述切口中，從一方的邊緣切入的切口、和從與所述一方的邊緣對向的另一方的邊緣切入的切口是:沿所述支撐梁的長度方向交替排列。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外力檢測裝置，其特征在于，在所述壓電板的與形成有所述可動(dòng)電極的面為相反側(cè)的面，設(shè)置有一方的激振電極，且所述可動(dòng)電極兼用作另一方的激振電極。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外力檢測裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電體接地。9.一種外力檢測傳感器，用于權(quán)利要求1所述的外力檢測裝置，其特征在于包括:容器，包含絕緣體；支撐部，用以在所述容器內(nèi)支撐所述壓電板；一方的激振電極及另一方的激振電極，為使所述壓電板振動(dòng)而分別設(shè)置在所述壓電板的一面?zhèn)燃傲硪幻鎮(zhèn)?；可變電容形成用的可?dòng)電極，設(shè)置在與所述壓電板的支撐部分開的位置，與所述另一方的激振電極電性連接；固定電極，以與所述壓電板分離且與所述可動(dòng)電極對向的方式設(shè)置，并且與所述振蕩電路連接，通過所述壓電板的撓曲而使所述固定電極與所述可動(dòng)電極之間的電容變化，由此形成可變電容；以及導(dǎo)電體，設(shè)置在:所述壓電板的與所述可動(dòng)電極為相反側(cè)的面、通過外力撓曲的部位與和所述部位對向的部位中的至少一者?！疚臋n編號】G01L1/14GK103674351SQ201310401322【公開日】2014年3月26日申請日期:2013年9月5日優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日【發(fā)明者】小山光明,武藤猛申請人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社