(57)【要約】【課題】加速度検出感度、精度が優れ、温度特性のよい小型の加速度検知ユニットを得る。【解決手段】加速度検知ユニット１は、第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０と、固定部及び可動部３０、３３と、この固定部及び可動部３０、３３と第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０の夫々の基部とを連結する接続部１７、１８及び２７、２８と、を備えている。第１の双音叉振動素子１０は、夫々並列に配置された２本の振動腕１１、１２と、２本の振動腕１１、１２の延伸方向の両端を夫々結合する２つの基部１４、１５と、を有し、各振動腕１１、１２は延伸方向が同一方向で且つ同一平面上に配置されている。【選択図】図１
2010048643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々並列に配置された２本の振動腕、及び該２本の振動腕の延伸方向の両端を夫々結合
する２つの基部を夫々が有し、前記各振動腕は延伸方向が同一方向で且つ同一平面上に配
置された第１及び第２の双音叉振動素子と、
前記基部の両側に前記第１及び第２の双音叉振動素子を挟むように配置される２つの端
部と、
前記各端部と該端部に隣接する基部とを接続する接続部と、
前記第１及び第２の双音叉振動素子の隣接する基部の内、少なくとも一方の基部同士を
結合する結合腕と、
を備えることを特徴とする加速度検知ユニット。
【請求項２】
前記２つの端部は、一方が固定部、他方が可動部であり、
前記固定部と前記可動部との間に前記結合腕と、前記基部に接触しない梁とを設け、前
記梁の一方を前記固定部に連結し、他方を前記可動部に連結したこと特徴とする請求項１
に記載の加速度検知ユニット。
【請求項３】
少なくとも、請求項１又は２に記載の加速度検知ユニットと、前記加速度検知ユニット
の一方の双音叉振動素子を用いて構成される発振回路と、前記加速度検知ユニットの他方
の双音叉振動素子を用いて構成される移相回路と、前記移相回路の出力信号と前記発振回
路の出力信号とを乗算する乗算器と、を備え、前記移相回路の入出力信号の移相角度の変
化に対応した値から加速度を求めることを特徴とする加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度検知ユニット、及び加速度センサに関し、特に加速度処理回路におけ
る９０°移相部の機能を、共振子間を連結する結合腕の機能で代替えし、温度特性を改良
した加速度検知ユニット、及び加速度センサ関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは従来から自動車、航空機、ロッケットから各種プラントの異常振動監視
等まで、広く使用されている。特許文献１には、２個の音叉振動素子を用いた加速度セン
サが開示されている。
図４は特許文献１に開示されている従来の加速度センサ素子の平面図である。
加速度センサ素子６０は、第１及び第２圧電振動片６１、６５と、パッケージ７０と、
を備え、第１圧電振動片６１と第２圧電振動片６５とは、パッケージ７０内に並列に実装
されている。第１圧電振動片６１は、屈曲振動する振動腕６２及び６３を備え、振動腕６
２及び６３は、基端部６４から互いに平行に延出している。そして、第２圧電振動片６５
は、屈曲振動する振動腕６６及び６７を備え、振動腕６６及び６７は、基端部６８から互
いに平行に延出している。振動腕６２及び６３とは、発振回路と電気的に接続された図示
しない励振電極を備える。
第１圧電振動片６１と第２圧電振動片６５とは、パッケージ７０の底面の同一平面に実
装され、第１圧電振動片６１と第２圧電振動片６５とは、互いに逆向きに実装されている
。
加速度センサ素子６０に、例えば図４の矢印７１のように加速度が右方向から左方向に
向けて作用した場合、第１圧電振動片６１は、基端側６４から振動腕６２、６３の先端側
に向けて慣性力（加速度×質量）が作用し、振動腕６２、６３に引っ張り応力が作用する
。このため、第１圧電振動片６１の共振周波数は、高周波数側に偏倚し、共振周波数が（
ｆ０＋Δｆ）になる。これに対して、第２圧電振動片６５は、振動腕６６、６７の先端側
から基端側６８に向けて慣性力が作用し、振動腕６６、６７に圧縮の応力が作用して、共
振周波数が低周波数側に偏倚し、共振周波数が（ｆ０−Δｆ）になる。すなわち、Δｆは
加速度に対応した値となる。
【０００３】
図６は、従来の加速度センサの説明図である。
この図６に示す加速度センサ８０は、発振部８１と、波形整形部８２と、９０°移相部
８３と、移相回路部８４と、波形整形部８５と、乗算器８６と、ローパスフィルタ８７と
、微分回路８８と、を備えている。発振部８１は、加速度センサ素子６０の第１圧電振動
片６１と、発振回路８１ａとから構成されている。移相回路部８４は、加速度センサ素子
６０の第２圧電振動片６５と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とのπ型回路から構成されている。
図５は、移相回路部８４の周波数−移相特性であり、加速度が無印加のときは同図（イ
）の曲線で示す周波数−移る相特性を呈する。加速度が印加されると伸長応力、圧縮応力
により図５（ハ）、（ロ）に示す特性となる。
図４に示す加速度センサ素子６０のように、第１及び第２圧電振動片６１、６５を互い
に逆向きに配置することにより、加速度が印加された場合、移相回路部８４の位相変化は
、移相回路部８４の位相変化がない場合に比べて、約２倍の移相角度となる。
加速度センサは、発振部８１の周波数を波形整形した矩形波と、９０°移相部８３、移
相回路部８４を経由した矩形波を乗算器８６で乗算し、それをローパスフィルタ８７と、
微分回路８８と、を経て電圧に変換し、加速度を求める。
【特許文献１】特開２００８−１０７３１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された加速度センサ素子６０の第１及び第２圧電振動
片６１、６５は、音叉振動素子を用いており、加速度の測定感度と精度が不十分であると
いう問題があった。
また、９０°移相部８３は電子部品で構成されており、移相部８３の温度特性により、
位相がずれ、加速度の測定精度が落ちるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、加速度の測定感度と精度を改善し
た加速度検知ユニットと、温度特性を改善した加速度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］夫々並列に配置された２本の振動腕、及び該２本の振動腕の延伸方向の両
端を夫々結合する２つの基部を有し、前記各振動腕は延伸方向が同一方向で且つ同一平面
上に配置された第１及び第２の双音叉振動素子と、前記基部の両側に前記第１及び第２の
双音叉振動素子を挟むように配置される２つの端部と、前記各端部と該端部に隣接する基
部とを接続する接続部と、前記第１及び第２の双音叉振動素子の隣接する基部の内、少な
くとも一方の基部同士を結合する結合腕と、を備える加速度検知ユニットを特徴とする。
【０００７】
以上のように２つの双音叉振動素子の基部同士を結合する結合腕を設けることにより、
結合腕が９０°移相部として機能し、従来は電子部品で構成していた９０°移相部を双音
叉振動素子と同じ材質で構成することが可能となるので、９０°移相部が不要となるため
回路が簡素化、小型になると共に、振動もれによる精度劣化を防ぎ、温度特性の優れた加
速度検知ユニットを構成することができるという効果がある。
【０００８】
［適用例２］前記２つの端部は、一方が固定部、他方が可動部であり、前記固定部と前
記可動部との間に前記結合腕と、前記基部に接触しない梁とを設け、前記梁の一方を前記
固定部に連結し、他方を前記可動部に連結した適用例１に記載の加速度検知ユニットを特
徴とする。
【０００９】
以上のように固定部と可動部との間に梁を設けることにより、加速度ユニットが堅牢に
なると共に、並列した２つの双音叉振動素子に加わる伸長応力、圧縮応力がより明確に働
くようになるという効果がある。
【００１０】
［適用例３］少なくとも、請求項１又は２に記載の加速度検知ユニットと、前記加速度
検知ユニットの一方の双音叉振動素子を用いて構成される発振回路と、前記加速度検知ユ
ニットの他方の双音叉振動素子を用いて構成される移相回路と、前記移相回路の出力信号
と前記発振回路の出力信号とを乗算する乗算器と、を備え、前記移相回路の入出力信号の
移相角度の変化に対応した値から加速度を求める加速度センサを特徴とする。
【００１１】
以上のように、加速度検知ユニットを用いて加速度センサを構成すると、双音叉振動素
子の特徴である振動もれによる精度不良が大幅に抑制され、加速度検出感度、精度、温度
特性が改善されると共に、加速度センサの小型化が図られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加速度検知ユニット１の構成を示す概略斜視図であ
る。加速度検知ユニット１は、第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０と、固定部及び
可動部３０、３３と、該固定部及び可動部３０、３３と前記第１及び第２の双音叉振動素
子１０、２０の夫々の基部とを連結する接続部１７、１８及び２７、２８と、を備えてい
る。
第１の双音叉振動素子（双音叉水晶振動素子）１０は、夫々並列に配置された２本の振
動腕１１、１２と、該２本の振動腕１１、１２の延伸方向の両端を夫々結合する２つの基
部１４、１５と、を有し、各振動腕１１、１２は延伸方向が同一方向で且つ同一平面上に
配置されている。振動腕１１、１２には励振電極１１ａ、１２ｂが断面方向の四面に形成
され、該励振電極１１ａ、１２ｂにより、基部１４、１５の端を振動の節、振動腕１１、
１２の中央部を振動の腹とする互いに対称な屈曲振動が励振されるように、構成されてい
る。なお、基部１４、１５は、振動腕１１、１２の振動エネルギーの漏洩を防ぐために設
けられている。
第２の双音叉振動素子（双音叉水晶振動素子）２０は、第１の双音叉振動素子と同様に
、夫々並列に配置された２本の振動腕２１、２２と、該２本の振動腕２１、２２の延伸方
向の両端を夫々結合する２つの基部２４、２５と、を有し、各振動腕２１、２２は延伸方
向が同一方向で且つ同一平面上に配置されている。振動腕２１、２２には、第１の双音叉
振動素子と同様に、励振電極が形成され、振動腕２１、２２に励起される振動モードは、
基部２４、２５の端を振動の節、振動腕２１、２２の中央部を振動の腹とする互いに対称
な屈曲振動である。
【００１３】
固定部３０は、矩形平板状に形成され、該固定部３０の中央より図中左寄りの端部が接
続部１７を介して第１の双音叉振動素子１０の基部１４と連結されている。また、固定部
３０の中央より図中右寄りの端部が接続部２７を介して第２の双音叉振動素子２０の基部
２４と連結されている。固定部３０の中央より図中左寄りの上面には、第１の双音叉振動
素子１０の励振電極１１ａ、１２ａと導通する端子電極１１ｂ、１２ｂが設けられている
。また、固定部３０の中央より図中右寄りの上面には、第２の双音叉振動素子２０の励振
電極２１ａ、２２ａと導通する端子電極２１ｂ、２２ｂが設けられている。なお、加速度
検知ユニット１を用いる際には、固定部３０をパッケージ等の匡体に固定して用いる。
可動部３３は、矩形平板状に形成され、該可動部３３の中央より図中左寄りの端部が接
続部１８を介して第１の双音叉振動素子１０の基部１５と連結されている。また、可動部
３３の中央より図中右寄りの端部が接続部２８を介して第２の双音叉振動素子２０の基部
２５と連結されている。なお、可動部３３は、加速度が印加された場合には自由に揺動す
るように構成されている。
【００１４】
図１に示す例では、第１の双音叉振動素子１０の基部１４、１５と、第２の双音叉振動
素子２０の基部２４、２５とが、夫々細い結合腕１９、２９により連結されている。第１
及び第２の双音叉振動素子１０、２０の基部１４、１５及び２４、２５を連結する結合腕
１９、２９は、基部１４、１５、２４、２５から漏洩した振動エネルギーの伝搬路として
機能する。しかし、結合腕１９、２９は少なくとも一方があれば、本発明の加速度検知ユ
ニット１として機能する。
例えば、第１の双音叉振動素子１０が発振回路に接続されて励振される場合、第１の双
音叉振動素子１０の振動エネルギーの大部分は、基部１４、１５間に閉じ込められるが、
基部１４、１５からわずかに漏洩し、この漏洩した振動エネルギーが結合腕１９、２９を
伝わり、第２の双音叉振動素子２０の基部２４、２５に伝搬する。第２の双音叉振動素子
２０の固有の共振周波数が、漏洩した振動エネルギーの周波数に近い場合には、第２の双
音叉振動素子２０がこの漏洩振動エネルギーで励振され、第２の双音叉振動素子２０の固
有の共振周波数で共振する。結合腕１９、２９の構造により、第１及び第２の双音叉振動
素子１０、２０の結合度を調整することが可能である。
【００１５】
図１に示した加速度検知ユニット１の基板は、例えばＺカット水晶ウエハにフォトリソ
グラフィ技法を適用して形成することができる。励振電極１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２
ａと、端子電極１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂとは、基板を形成した後に真空中で蒸着
、スパッタ等の方法で形成する。
【００１６】
ここで、双音叉水晶振動素子について簡単に説明する。双音叉水晶振動素子は伸張・圧
縮応力に対する感度が良好であり、高度計用、或いは深度計用の応力感応素子として使用
した場合には、分解能力が優れているために僅かな気圧差から高度差、深度差を知ること
ができる。また、双音叉水晶振動素子が呈する周波数温度特性は、上に凸の二次曲線とな
り、その頂点温度が常温（２５℃）になるように各パラメータを設定する。
双音叉水晶振動素子の２本の振動腕に外力Ｆを加えたときの共振周波数ｆFは以下の如
くである。
ｆF＝ｆ0（１−（ＫＬ2Ｆ）／（２ＥＩ））1/2・・・（１）
ここで、ｆ0は外力がないときの双音叉水晶振動素子の共振周波数、Ｋは基本波モード
による定数（＝0.0458）、Ｌは振動腕の長さ、Ｅは縦弾性定数、Ｉは断面２次モーメント
である。断面２次モーメントＩはI＝ｄｗ3／１２より、式（１）は次式のように変形する
ことができる。ここで、ｄは振動腕の厚さ、ｗは幅である。
ｆF＝ｆ0（１−ＳFσ）1/2・・・（２）
但し、応力感度ＳFと、応力σとはそれぞれ次式で表される。
ＳF＝１２（Ｋ／Ｅ）（Ｌ／ｗ）2・・・（３）
σ＝Ｆ／（２Ａ）・・・（４）
ここで、Ａは振動腕の断面積（＝ｗ・ｄ）である。以上から双音叉振動子に作用する力
Ｆを圧縮方向のとき負、伸張方向（引張り方向）を正としたとき、力Ｆと共振周波数ｆF
の関係は、力Ｆが圧縮力で共振周波数ｆFが減少し、伸張（引張り）力では増加する。ま
た応力感度ＳFは振動腕のＬ／ｗの２乗に比例する。
しかし、応力感応素子３０としては、双音叉水晶振動素子に限らず、伸張・圧縮応力に
よって周波数が変化する圧電振動素子であれば、どのようなものを用いても良い。また、
応力と頂点温度との関係は、双音叉水晶振動素子に伸張応力を付加すると頂点温度は低音
側へシフトし、圧縮応力を加えると高温側へシフトする特性を有している。
【００１７】
図１に示す加速度検知ユニット１の動作について説明する。固定部３０はパッケージ等
の外部部材に固定され、可動部３３は揺動可能な自由端とする。第１及び第２の双音叉振
動素子１０、２０の共振周波数は、共にｆ０に設定する。加速度検出軸方向は、加速度検
知ユニット１の主面に平行なＹ軸方向とする。加速度ｋが矢印方向（＋Ｙ軸方向）に印加
されると、慣性力により−Ｙ軸方向にＭｋ（Ｍは加速度ユニット１の質量）の力Ｆが働く
。この力Ｆにより第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０は、Ｚ軸に垂直な平面（Ｚ面
）上を−Ｙ軸方向に撓むことになる。このとき、第１の双音叉振動素子１０には伸長応力
が働き、その共振周波数ｆ０は増加して（ｆ０＋Δｆ）に、第２の双音叉振動素子２０に
は圧縮応力が働き、その共振周波数ｆ０は減少して（ｆ０−Δｆ）となる。
また、加速度ｋが−Ｙ軸方向に印加される場合は、第１の双音叉振動素子１０には圧縮
応力が働き、その共振周波数ｆ０は減少して（ｆ０−Δｆ）に、第２の双音叉振動素子２
０には伸長応力が働き、その共振周波数ｆ０は増加して（ｆ０＋Δｆ）となる。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態に係る加速度センサ５の構成を示す図である。加速度セン
サ５は、加速度検知ユニット１と、発振回路４０と、波形整形部４１と、抵抗回路４２と
、波形整形部４３と、乗算器４４と、ローパスフィルタ４５と、微分回路４６と、を備え
ている。加速度検知ユニット１の第１の双音叉振動素子１０の端子電極１１ｂ、１２ｂは
、発振回路４０に接続され、共振周波数ｆ０で励振される。加速度検知ユニット１の第２
の双音叉振動素子２０の端子電極２１ｂ、２２ｂは、夫々抵抗回路４２の抵抗Ｒ１、Ｒ２
の一方の端子に接続され、抵抗Ｒ１、Ｒ２の他方の端子は夫々接地されている。つまり、
第２の双音叉振動素子２０と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とでπ型回路が形成され、図６に示す従来
の加速度センサの移相回路部８４と同様な移相回路Ｐが構成される。
従来の加速度センサの構成と大きく異なる点は、図６に示す９０°移相部８３の機能が
、加速度検知ユニット１の第１の双音叉振動素子１０の基部１４、１５と、第２の双音叉
振動素子２０の基部２４、２５と、を夫々連結する結合腕１９、２９の機能で代替えされ
た点である。つまり、９０°移相部８３の電子回路が、結合腕１９、２９というメカニカ
ル部材を用いて構成されているところである。複数の機械的振動体を結合子で結合して機
能デバイスを構成することは、メカニカルフィルタの分野では古くより例のあることであ
る。
加速度検知ユニット１の固定部３０の端子電極１１ｂ、１２ｂを発振回路４０に接続し
、第１の双音叉振動素子１０を励振すると、大部分の振動エネルギーは基部１４、１５間
に閉じ込められ、互いに対称な屈曲振動モードの共振状態となる。しかし、屈曲振動の振
動エネルギーがわずかに基部１４、１５に漏洩し、該基部１４、１５と結合腕１９、２９
とを伝搬して、第２の双音叉振動素子２０の基部２４、２５に伝搬する。基部２４、２５
に伝搬した振動エネルギーの周波数が、第２の双音叉振動素子２０の共振周波数にほぼ等
しければ、この漏洩した振動エネルギーにより第２の双音叉振動素子２０が励振され、互
いに対称な屈曲振動モードで共振する。
【００１９】
本発明の特徴は、振動エネルギーが結合腕１９、２９を伝搬する際に、結合腕１９、２
９が９０°移相部として機能することである。従来の９０°移相部は電子部品を用いて構
成していたため、温度特性に問題があったが、結合腕１９、２９は、双音叉振動素子１０
、２０と同じ材質で一体的に形成されるため、温度特性が大幅に改善されるという効果が
ある。
以上のように２つの双音叉振動素子の基部同士を結合する結合腕を設けることにより、
結合腕が９０°移相部として機能し、従来は電子部品で構成していた９０°移相部を双音
叉振動素子と同じ材質で構成することが可能となる。従って、加速度センサを構成する際
に、９０°移相部が不要となるため回路が簡素化、小型になると共に、振動もれによる精
度劣化を防ぎ、温度特性の優れた加速度検知ユニットを構成することができるという効果
がある。
【００２０】
図２は本発明係る加速度センサ５の構成を示す図であり、加速度センサ５は、加速度検
知ユニット１と、加速度検知ユニット１の一方の双音叉振動素子１０を発振させる発振回
路４０と、加速度検知ユニット１の他方の双音叉振動素子２０を備えた移相回路Ｐと、移
相回路Ｐの出力信号と発振回路の出力信号とを乗算する乗算器４４と、ローパスフィルタ
４５と、微分回路４６と、を備えている。
図２に示す加速度センサ５と、図６に示す従来例の加速度センサ８０とを対比して、そ
の動作を説明する。図２と図６では同じ機能の回路部の出力は、同じ符号Ａ、Ｂ、Ｃ…を
用いて表している。
始めに加速度検知ユニット１に加速度が印加されない場合の加速度センサ５の動作を説
明する。
第１の双音叉振動素子１０を接続した発振回路４０は、図７（Ａ）に示した正弦波で周
波数ｆ０の信号を出力する。この出力信号は、波形整形部４１に入力され、図７（Ｂ）に
示した矩形波の信号に変換されて、乗算器４４に入力される。
一方、発振回路４０で励振された第１の双音叉振動素子１０は、周波数ｆ０で共振し、
この共振時の振動エネルギーの大部分は基部１４、１５間に閉じ込められるが、僅かの振
動エネルギーは基部１４、１５に漏洩し、結合腕１９、２９を伝わって第２の双音叉振動
素子２０の基部２４、２５に到達する。基部２４、２５に到達した振動エネルギーは、基
部２４、２５より振動腕２１、２２に伝わり、振動エネルギーの周波数（ｆ０）が振動腕
２１、２２の共振周波数（ｆ０）とほぼ等しく設定されているため、第２の双音叉振動素
子２０は周波数ｆ０で共振する。
このとき、基部１４、１５から漏洩する振動エネルギーは、結合腕１９、２９を伝搬す
る際に振動周波数の位相が９０°遅らされることになる。つまり、図７（Ｃ）に示すよう
に、位相が９０°遅らされた振動エネルギーが第２の双音叉振動素子２０に伝わり、周波
数ｆ０の共振が生じる。
【００２１】
第２の双音叉振動素子２０と抵抗回路４２のＲ１、Ｒ２とで移相回路Ｐを構成すると、
その機能は図６に示す移相回路部８４の機能と同様である。つまり、加速度が無印加の場
合は、移相回路Ｐの第２の双音叉振動素子２０の共振周波数ｆ０は、第１の双音叉振動素
子１０の共振周波数ｆ０と同じである。このため、移相回路Ｐの周波数−移相特性は、図
５（イ）の曲線で示され、移相回路Ｐの出力信号の周波数はｆ０であり、図７（Ｄ）に示
すように、移相回路Ｐによる位相の変化は生じない。移相回路Ｐの出力信号は波形整形部
４３により波形整形され、図７（Ｅ）の実線に示した矩形波に変換されて、乗算器４４に
入力される。
乗算器４４は、例えばＥｘ．ＯＲ（排他的論理和回路）で構成されており、乗算器４４
に入力する波形整形部４１、４３の出力信号が、いずれか一方が「１」であって、いずれ
か他方が「０」のときに、Ｅｘ．ＯＲは「１」を出力する。つまり、図７（Ｆ）の実線の
信号を出力する。この矩形波信号は、ローパスフィルタ４５により時間について積分され
、出力される。加速度が印加されていない場合、乗算器４４の矩形波出力信号のデューテ
ィ比は５０％となるので、ローパスフィルタ４４は、図７（Ｆ）の実線の矩形波信号の平
均値Ｖ0を出力する。
【００２２】
次に、加速度検知ユニット１に図１の矢印方向（＋Ｙ軸方向）の加速度ｋが印加される
場合を考える。加速度ｋにより第１の双音叉振動素子１０には伸長応力が働き、共振周波
数がｆ０から、（ｆ０＋Δｆ）に変化する。移相回路Ｐを構成する第２の双音叉振動素子
２０には、圧縮応力が働き、共振周波数がｆ０から（ｆ０−Δｆ）に変化する。このため
、移相回路Ｐの周波数−移相特性が図５（ロ）に示した曲線（破線）のよう変化する。従
って、第１の双音叉振動素子１０の共振周波数（ｆ０＋Δｆ）が、結合腕１９、２９を経
由し、位相を９０°遅らされて移相回路Ｐに入力する。移相回路Ｐでは、加速度ｋにより
入力信号に対し、出力信号の位相がαだけ遅らされる（−α）ことになる。そのため、波
形整形部４３からは図７（Ｅ）の破線βで示した矩形波が出力される。このため、乗算器
４４の出力信号は、図７（Ｆ）の破線で示したデューティ比が５０％より大きな矩形信号
γとなり、該矩形信号γがローパスフィルタ４５に入力される。ローパスフィルタ４５は
、入力する矩形波信号γの平均値を求め、Ｖ0より大きな電圧信号を出力する。
微分回路４６は、ローパスフィルタ４５が出力する電圧が入力され、時間で微分した値
が出力される。つまり、結合腕１９、２９を経由した出力信号と、移相回路Ｐとの出力信
号と、の位相差のずれ量に応じた値の変化を出力する。また、ずれ量の変化は、移相角度
が変化し始めにおいて、加速度に対応するため、微分回路４６の出力によって加速度を求
めることができる。
以上のように、本発明の加速度検知ユニットを用いて加速度センサを構成すると、双音
叉振動素子の特徴である振動もれによる精度不良が大幅に抑制され、加速度検出感度、精
度、温度特性が改善されると共に、加速度センサの小型化が図られるという効果がある。
【００２３】
図３は、第２の実施例の加速度検知ユニット２の構成を示す図であり、（ａ）は平面図
、（ｂ）は側面図である。加速度検知ユニット２は、図１に示した加速度検知ユニット１
の一方の結合腕、例えば結合腕２９を除き、固定部３０と可動部３３とを連結する梁３５
を設けた構成になっている。梁３５は、弓状に形成され、固定部３０と可動部３３以外で
は第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０、結合腕１９等に接触しないように構成され
ている。
梁３５を設けたことにより、Ｙ軸方向に加速度が印加された場合に、第１の双音叉振動
素子１０と第２の双音叉振動素子２０とに、より明確に伸長応力、圧縮応力が作用するよ
うになる。加速度検知ユニット２においても第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０の
共振周波数をほぼ同一に設定し、第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０同士の結合は
、結合腕１９の形状寸法を調整することにより行う。
また、梁３５の材質は、第１及び第２の双音叉振動素子１０、２０と必ずしも同一の材
料を用いなくともよい。
以上のように固定部と可動部との間に梁を設けることにより、加速度ユニットが堅牢に
なると共に、並列した２つの双音叉振動素子に加わる伸長応力、圧縮応力がより明確に働
くようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る加速度検知ユニットの構造を示した概略斜視図。
【図２】加速度センサの構成を示す図。
【図３】第２の実施例の加速度検知ユニットの、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】従来の加速度センサ素子の構成を示す平面図。
【図５】移送回路部の周波数−移相特性を示す図。
【図６】従来の加速度センサの構成を示す図。
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は従来の加速度センサの作用を説明するタイムチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１、２…加速度検知ユニット、５…加速度センサ、１０…第１の双音叉振動素子、１１
、１２、２１、２２…振動腕、１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２ａ…励振電極、１１ｂ、１
２ｂ、２１ｂ、２２ｂ…端子電極、１４、１５、２４、２５…基部、１７、１８、２７、
２８…接続部、１９、２９…結合腕、２０…第２の双音叉振動素子、３０…固定部、３３
…可動部、３５…梁、４０…発振回路、４１、４３…波形整形部、４２…抵抗回路、４４
…乗算器、４５…ローパスフィルタ、４６…微分回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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