(57)【要約】【課題】３軸方向または少なくとも２軸方向の加速度を測定する高精度、高分解能の加速度センサを提供する。【解決手段】加速度センサ１は、直交する３つの振動取付面２１〜２３を有するベースと、互いに直交する３つの素子接合面３１〜３３を有する所定質量の立方体からなるウエイト３と、３つの双音叉圧電振動素子４〜６とを有する。各双音叉圧電振動素子は、それぞれ異なる共振周波数となるように形成し、それぞれ一方の基端部４１ａ、５１ａ、６１ａをベースの振動取付面に結合し、且つ他方の基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂを対応するウエイトの素子接合面に結合し、それぞれ別個の発振器より励振する。【選択図】図１
2008076076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に延長する１対の振動ビーム、前記振動ビームの両端にそれぞれ結合する基端部、及び前記振動ビームの表面に形成された駆動電極からなる複数の応力感応素子と、
前記複数の応力感応素子に対応する複数の互いに異なる向きの素子接合面を有する所定質量のウエイトと、
前記複数の応力感応素子に対応する複数の、前記ウエイトの各素子接合面にそれぞれ対応し、且つ、互いに異なる向きの素子取付面を有するベースとを備え、
前記各応力感応素子がそれぞれ一方の前記基端部を前記ベースの前記素子取付面に結合し且つ他方の前記基端部を対応する前記ウエイトの前記素子接合面に結合すると共に、前記複数の応力感応素子の共振周波数をそれぞれ異ならせたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記複数の応力感応素子の共振周波数を少なくとも１０ｋＨｚ以上相互に異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記複数の応力感応素子の基端部と前記ウエイトの複数の素子接合面との結合を硬度の柔らかい接着剤で接着固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記複数の応力感応素子の基端部と前記ウエイトの複数の素子接合面との結合を接着剤で接着固定し、前記基端部の上に振動吸収物質を塗布したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子を用いて複数の軸方向に即ち２次元または３次元で加速度を検出するための加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対象物の移動や振動、姿勢の変化などを測定しまたは検出するために、加速度センサが広く使用されている。例えば、マス部と静電力の印加により共振振動する平行ビーム振動体とを支持基台に支持した振動型加速度センサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この加速度センサは、マス部に作用する加速度を、それによる平行ビーム振動体のビーム間隔の変化に基づく平行ビーム振動体の共振振動数の変化として直接検出することにより、伝達によるロスの発生を防止して、加速度を高精度且つ信頼性よく検出する。また、平行ビーム振動体と支持基台とを実質的に点接続することにより、熱応力の影響を回避して良好な温度特性を実現している。
【０００３】
また、２層の圧電体の各表面と中間部とに電極を有する梁の基端部をベース部材に固定して片持ち梁とし、且つ先端部に錘を固定した加速度センサが知られている（例えば、特許文献２を参照）。この梁の各電極に交流電圧を印加して横振動を発生させた状態で、梁の軸方向に加速度が加わると、錘の貫性力によって梁に作用する軸力Ｐが変化するので、梁の共振周波数から軸力が分かり、加速度の大きさを検出することができる。
加速度を２軸方向に検出するために、フレームに直線上に対向配置された１組の振動板を支持体に保持し、且つこの支持体を直線方向に摺動自在に保持し、この１組の振動板と直交するように別の１組の振動板を直線上に対向配置した圧電加速度センサが知られている（例えば、特許文献３を参照）。加速度が、つづら折り状に形成された保持部を介して支持体に伝搬されると、振動板が自在に伸縮してその固有振動周波数が変化するので、その共振周波数の変化率から、温度変化の影響を受けずに加速度を高精度で検出することができる。
【０００４】
他方、２個の音叉型振動素子をその振動腕を突き合わせる向きに接続するように、平行な２本の振動ビームとそれらの両端を結合する基端部とからなる構造の双音叉振動子を用いたセンサが知られている（例えば、特許文献４を参照）。この双音叉振動子は、その両端から圧縮方向又は引張方向の力を作用させると、その周波数は増加または減少するように変化する。
更に、双音叉振動子は、高いＱ値及び良好な直線性の周波数特性を有し、しかも印加される力に対する周波数の変化率が大きく、再現性及びヒステリシスに優れ、速い十分な応答速度をもつことが報告されている（例えば、非特許文献１を参照）。特に、双音叉圧電振動子を励振するための駆動電極は、振動ビームの長辺に対する変位の２次微係数が零となる点を境に電極を分割付着し、該分割点において相隣り合う電極に印加する電位が互いに逆になるようにしたものが知られている（例えば、特許文献５を参照）。この駆動電極は、振動ビームへの駆動力の向きと変位の向きとが一致するので、振動ビームの励振が容易になり且つ振動子のＱ値がより高くなり、感度が向上する。
【特許文献１】特開平９−２５７８３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３４７６公報
【特許文献３】特開２００５−２４９４４６公報
【特許文献４】特開２０００−７４６７３公報
【特許文献５】特開昭６０−３９９１１号公報
【非特許文献１】栗原正雄、外３名、「双音叉振動子を用いた水晶圧力センサ」、東洋通信機技報、東洋通信機株式会社、１９９０年、Ｎｏ．４６、ｐ．１−８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の加速度センサは、次のような問題点を有する。上記特許文献１に記載の加速度センサは、シリコン材料で形成されているため、平行ビームを振動させるために、その表面に圧電材料や電気回路からなる別個の励振手段必要がある。しかも、一般にシリコン材料は周波数温度特性が悪く、別個の回路手段などで温度補償しなければならない。また、この加速度センサは加速度を１軸方向しか検出することができず、複数の軸方向例えば３軸方向に検出するためには３個必要であり、装置全体が大型化すると共に、その組み付け構造が複雑になる。
上記特許文献２に記載の加速度センサは、圧電体からなる梁を電気信号で励振させる点において、上記非特許文献１に記載のものより優れているが、同様に加速度を１軸方向しか検出することができない。そのため、複数の軸方向に加速度を検出するためには、振動梁を複数組設ける必要があり、装置全体が大型化すると共に、その組み付け構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献３に記載の圧電加速度センサは、１枚のフレームにそれぞれ２個の振動板を直線状に対向配置したものを２組形成し、且つこれらを互いに直交させて配置するので、センサ素子の占有面積が非常に大きく、装置全体を大型化させるという問題がある。また、加速度を３次元で測定するためには、少なくとも２個のセンサ素子が必要であり、センサ全体が極めて大型化する。更に、センサ素子は、複雑な形状の振動板や保持部を含む全ての構成要素が１枚の基板にパターン加工されているので、その製造及び取扱いが難しく、製造コストが増大する。  他方、双音叉圧電振動子は、上述したようにその両端に作用する荷重に対する周波数の変化が良好な直線性を示すので高い分解能が得られ、センサとして使用するのに適している。
【０００７】
本願発明者は先の特願２００６−００３６３１において２次元または３次元で加速度を検出する加速度センサを提案した。しかしながら、先願に基づき３次元加速度センサを複数台試作し、その性能を精密に測定したところ、加速度の値に若干の変動、即ち測定精度が設計精度に到らないものがあるという問題があった。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の軸方向、好ましくは直交する３軸方向の加速度を測定し、それにより少なくとも２次元、好ましくは３次元における加速度の測定を可能にする高精度且つ高分解能の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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の加速度センサは、平行に延長する１対の振動ビーム、振動ビームの両端にそれぞれ結合する基端部、及び振動ビームの表面に形成された駆動電極からなる複数の応力感応素子と、複数の応力感応素子に対応する複数の互いに異なる向きの素子接合面を有する所定質量のウエイトと、複数の応力感応素子に対応する複数の、ウエイトの各素子接合面にそれぞれ対応し、且つ、互いに異なる向きの素子取付面を有するベースとを備え、各応力感応素子が、それぞれ一方の基端部をベースの素子取付面に結合し、且つ、他方の基端部を対応するウエイトの素子接合面に結合すると共に複数の応力感応素子の共振周波数をそれぞれ異ならせるようにした。
このように構成すると各応力感応素子の周波数が異なるため、ウエイトを介して互いに干渉することが大幅に低減され、設計精度にほぼ近い精度が得られるという効果がある。
【０００９】
本発明の加速度センサは、複数の応力感応素子の共振周波数を少なくとも１０ｋＨｚ以上相互に異ならせるようにした。
このように構成すると振動する複数の応力感応素子相互の干渉が大幅に低減され、加速度センサの精度が向上する。
【００１０】
本発明の加速度センサは、複数の応力感応素子の基端部とウエイトの複数の素子接合面との結合を硬度の柔らかい接着剤で接着固定するようにした。
このように構成すると振動する複数の応力感応素子相互の干渉が大幅に低減され、加速度センサの精度が向上する。
【００１１】
本発明の加速度センサは、複数の応力感応素子の基端部とウエイトの複数の素子接合面との結合を接着剤で接着固定し、基端部の上に振動吸収物質を塗布するようにした。
このように構成すると振動する複数の応力感応素子相互の干渉が大幅に低減され、加速度センサの精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の好適な実施例について、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した加速度センサの実施例の基本的構成を概略的に示している。加速度センサ１は、ベース２とウエイト３と３つの双音叉型水晶振動素子（応力感応素子）４〜６とを有する。ベース２は、立方形を作るように３つの正方形の壁部を互いに直交させて形成され、ＸＹＺ方向に互いに直交する３つの取付面２１〜２３を有する。ウエイト３は、所定の質量を有する立方体からなり、互いに直交する３つの接合面３１〜３３を有する。ベース２及びウエイト３は、例えばアルミニウム合金などの適当な材料を用いて形成される。
双音叉型水晶振動素子４〜６は、それぞれ長手方向の両端に設けられる基端部４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ、６１ａ、６１ｂと、それらの間を平行に延長する１対の振動ビーム４２、５２、６２とを有する。前記各双音叉型水晶振動素子は、それぞれ別個の発振回路（図示せず）に接続されている。
【００１３】
各双音叉型水晶振動素子４〜６は、一方の基端部４１ａ、５１ａ、６１ａをそれぞれベース２の素子取付面２１〜２３に接着剤で結合して、該ベースの前記各壁部に垂直に支持されている。前記各双音叉型水晶振動素子の他方の基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂは、それぞれ前記各素子取付面に対応するウエイト３の素子接合面３１〜３３に接着剤で結合されている。これにより、ウエイト３が、直交するＸＹＺ３方向から双音叉型水晶振動素子４〜６によって浮遊した状態に支持される。
このような加速度センサ１の構造は、前記双音叉型水晶振動素子がその長手方向には高い強度を有し、且つ直交する３方向からバランス良く支持するので、十分な機械的強度を発揮する。従って、ウエイト３に比較的大きな加速度が作用しても、各双音叉型水晶振動素子が撓んだり容易に壊れることはない。また、各双音叉型水晶振動素子に撓みが生じないことから、その周囲に余分なスペースを設ける必要が無く、全体をコンパクトに構成でき、装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
各双音叉型水晶振動素子４〜６の振動ビーム４２、５２、６２には、その上下主面及び両側面に駆動電極が、従来の音叉型振動素子と同様に電極膜を被着し、且つエッチングすることによりパターニングされている。双音叉型水晶振動素子４〜６の駆動電極は、同一のパターンを有するので、図２（Ａ）〜（Ｄ）を用いて双音叉型水晶振動素子４についてのみ説明する。
本実施例の駆動電極は、各基端部４１ａ、４１ｂ側部分とそれらの間の中央部分とに分割して設けられる。振動ビーム４２ａ、４２ｂの一方の基端部４１ａ側には、図２（Ｂ）に示すように、その上下主面に第１主面電極４３ａ、４３ｂが、両側面に第１側面電極４４ａ、４４ｂがそれぞれ形成されている。振動ビーム４２ａ、４２ｂの他方の基端部４１ｂ側には、図２（Ｃ）に示すように、その上下主面に第２主面電極４５ａ、４５ｂが、両側面に第２側面電極４６ａ、４６ｂがそれぞれ形成されている。振動ビーム４２ａ、４２ｂの中央部分には、図２（Ｄ）に示すように、その上下主面に第３主面電極４７ａ、４７ｂが、両側面に第３側面電極４８ａ、４８ｂがそれぞれ形成されている。
【００１５】
一方の振動ビーム４２ａにおいて、上下各第１主面電極４３ａは、それぞれ異なる一方の第３側面電極４８ａに電気的に接続され、更に連続してそれぞれ異なる一方の第２主面電極４５ａに電気的に接続されている。各第１側面電極４４ａは、それぞれ異なる一方の第３主面電極４７ａに電気的に接続され、更に連続してそれぞれ異なる一方の第２側面電極４６ａに電気的に接続されている。他方の振動ビーム４２ｂにおいて、上下各第１主面電極４３ｂは、それぞれ異なる一方の第３側面電極４８ｂに電気的に接続され、更に連続してそれぞれ異なる一方の第２主面電極４５ｂに電気的に接続されている。各第１側面電極４４ｂは、それぞれ異なる一方の第３主面電極４７ｂに電気的に接続され、更に連続してそれぞれ異なる一方の第２側面電極４６ｂに電気的に接続されている。
【００１６】
一方の基端部４１ａの上面には、長手方向の端縁側に左右１対の引出電極４９ａ、４９ｂが形成されている。一方の引出電極４９ｂは、振動ビーム４２ａの上側の第１主面電極４３ａと振動ビーム４２ｂの一方の第１側面電極４４ｂとに接続されている。他方の引出電極４９ａは、振動ビーム４２ｂの上側の第１主面電極４３ｂと振動ビーム４２ａの一方の第１側面電極４４ａとに接続されている。
他方の基端部４１ｂでは、その上面において振動ビーム４２ａの一方の第２側面電極４６ａと振動ビーム４２ｂの上側の第２主面電極４５ｂとが互いに電気的に接続されている。基端部４１ｂの下面では、図示していないが、振動ビーム４２ｂの下側の第２主面電極４５ｂと振動ビーム４２ａの他方の第２側面電極４４ａとが互いに電気的に接続されている。
【００１７】
このようにして、引出電極４９ｂから上側の第１主面電極４３ａ、一方の第３側面電極４８ａ、下側の第２主面電極４５ａに至り、一方の第２側面電極４６ｂから上側の第３主面電極４７ｂ、一方の第１側面電極４４ｂに至り、下側の第１主面電極４３ａから他方の第３側面電極４８ａ、上側の第２主面電極４５ａに至り、更に他方の第２側面電極４６ｂから下側の第３主面電極４７ｂ、他方の第１側面電極４４ｂを経て引出電極４９ｂに戻る第１駆動電極と、引出電極４９ａから一方の第１側面電極４４ａ、上側の第３主面電極４７ａから一方の第２側面電極４６ａに至り、下側の第２主面電極４５ｂから一方の第３側面電極４８ｂ、上側の第１主面電極４３ｂに至り、他方の第１側面電極４４ａから下側の第３主面電極４７ａ、他方の第２側面電極４６ａに至り、更に上側の第２主面電極４５ｂから他方の第３側面電極４８ｂ、下側の第１主面電極４４ｂを経て引出電極４９ａに戻る第２駆動電極とからなる前記駆動電極が形成される。引出電極４９ａ、４９ｂ間に所定の交流電圧を印加すると、隣接する前記第１駆動電極と第２駆動電極間で電界が交互に発生し、両振動ビーム４２ａ、４２ｂは互いに逆向きに即ち近接または離反する向きに所定の周波数で屈曲振動する。
【００１８】
各双音叉型水晶振動素子４〜６を前記発振回路により個別に所定の周波数で振動させた状態で、加速度センサ１に外力が作用してウエイト３に加速度が加わると、その大きさ及び向きに対応して、前記各双音叉型水晶振動素子には、その長手方向に圧縮方向または引張方向の力が作用する。双音叉型水晶振動素子４〜６の周波数は、圧縮方向の力が作用すると減少し、引張方向の力が作用すると増加するように変化する。従って、各双音叉型水晶振動素子４〜６における周波数の変化量を検出して、ＸＹＺ方向それぞれに作用する荷重を算出し、それらを綜合してウエイト３に作用した加速度の大きさ及び向きを３次元で決定することができる。
【００１９】
ここで、双音叉型圧電振動素子の特性、即ち外力Ｆを加えたときの共振周波数について説明しておく。
外力Ｆを２本の振動ビームに加えたときの共振周波数
2008076076.tif 000003
を求めると、
2008076076.tif 000004
但し  Ｋ：基本波モードによる定数（＝0.0458）で表され、断面２次モーメント
2008076076.tif 000005
より、（１）式は、次式のように変形することができる。
2008076076.tif 000006
但し
2008076076.tif 000007
2008076076.tif 000008
【００２０】
以上から双音叉振動素子に作用する力Ｆを圧縮方向のとき負、引張り方向を正としたとき、力Ｆと共振周波数
2008076076.tif 000009
の関係は力Ｆが圧縮で共振周波数
2008076076.tif 000010
が減少し、引張りでは増加する。また応力感度
2008076076.tif 000011
は振動ビームの
2008076076.tif 000012
の２乗に比例する。
【００２１】
なお、本実施形態では応力感応素子として双音叉型水晶振動素子を用いるようにしているが、これはあくまでも一例であり、引張・圧縮応力に反応する素子、例えば、他のＡＴカット圧電振動素子、ＳＡＷ素子、音叉型圧電振動素子等を用いることもできる。
上述したように、双音叉型水晶振動素子４〜６は優れた圧縮−周波数特性を有するので、本発明の加速度センサ１は、高精度且つ高分解能で加速度を検出することが可能である。しかも、水晶振動素子は優れた温度周波数特性を有するので、温度補償のために別個の回路手段などを設ける必要が無く、構成を簡単にし、且つ安価に製造することができる。また、精密な測定が可能なため、例えば３次元水準器など広範な用途に適用することができる。
【００２２】
図１に示した加速度センサを複数台試作し、その性能を精密に測定したところ、加速度の値に若干の変動、即ち測定精度が設計精度に到らないものがあることが分かった。加速度センサ１は双音叉圧電振動素子４、５、６を同一形状に、つまり共振周波数をほぼ同一の周波数で製作すると製作が容易であるし、コスト低減にもなるのでそのように試作した。加速度測定時には、本加速度センサ１の双音叉圧電振動素子４、５、６は電源をオンした発振回路と接続され、発振状態で用いられる。このとき、例えば双音叉圧電振動素子４の振動エネルギーがウエイト３に漏洩し、ウエイト３を介して他の双音叉圧電振動素子５、６に影響を及ぼすことが上記精度劣化の一因である考えられる。
【００２３】
そこで、ウエイト３を介して双音叉圧電振動素子４、５、６が互いに影響されないように双音叉圧電振動素子４、５、６の共振周波数をそれぞれ異ならせたことにした。一般的に圧電振動子は使用する振動モード以外に高調波振動モード、他の振動モードやその高次モード等多くの不要モードが励振される。双音叉圧電振動素子４、５、６の共振周波数を少なくとも互いに１０ｋＨｚ以上異なるように設定すると、当該双音叉圧電振動素子が他の双音叉圧電振動素子から受ける影響は大幅に低減され、加速度センサの測定精度が改善される。
あるいは、双音叉圧電振動素子４、５、６の相互の干渉を避けるためには、双音叉圧電振動素子４、５、６の基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂとウエイト３の素子接合面３１、３２、３３との結合を硬度の柔らかい接着剤で固着することにより、該接着剤が緩衝材となり双音叉圧電振動素子４、５、６からウエイト３への振動漏洩が大幅に低減され、加速度センサの測定精度が改善される。
【００２４】
または、図３は加速度センサ１をＺ軸方向からみた双音叉圧電振動素子とウエイトとの要部を示す図であって、音叉圧電振動素子４、５、６の基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂと、ウエイト３の素子接合面３１、３２、３３とを接着剤で固着した後に、基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂに振動吸収物質２５を塗布する。基端部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂを形成する水晶材のインピーダンスと、振動吸収物質２５のインピーダンスとのミスマッチにより、双音叉圧電振動素子４、５、６の漏洩振動エネルギーはほぼ吸収され、双音叉圧電振動素子４、５、６相互の干渉は大幅に低減され、加速度センサの測定精度が改善される。
【００２５】
本発明の加速度センサは、２次元即ち平面内の加速度を高精度に検出するために用いることができる。図４及び図５は、そのような本発明の変形例の要部を平面で示したものである。図４の変形例は図１の実施例と同様に立方体のウエイト１０を有する。ウエイト１０は、その上下面中央に設けられた支柱１１により上下方向から支持されている。前記ウエイトの直交する２側面には、これらを素子接合面１０ａ、１０ｂとして、それぞれ双音叉型水晶振動素子１２、１３がその一方の基端部を接着剤で固定することにより結合されている。双音叉型水晶振動素子１２、１３の他方の基端部は、例えば図１の実施例と同様の構造を有するベースに固定されている。この例においても、双音叉型水晶振動素子１２、１３の共振周波数を互いに異ならせることにより、ウエイト１０を介しての双音叉型水晶振動素子１２、１３の相互の干渉は大幅に低減される。また、素子接合面１０ａ、１０ｂと、双音叉型水晶振動素子１２、１３の基端部との接合を硬度の柔らかい接着剤にて接着、固定することにより、双音叉型水晶振動素子１２、１３の相互の干渉は低減される。
【００２６】
また、素子接合面１０ａ、１０ｂと、双音叉型水晶振動素子１２、１３の基端部との接合に接着剤を用い、該基端部の上に振動吸収物質を塗布しても同様な効果がある。
ウエイト１０にＸＹ方向の加速度が作用すると、双音叉型水晶振動素子１２、１３の周波数が増加または減少するように変化する。各双音叉型水晶振動素子１２、１３における周波数の変化量から、ＸＹ方向それぞれに作用する荷重を算出し、それらを綜合してウエイト１０に作用した加速度の大きさ及び向きを２次元で決定することができる。
【００２７】
図５の変形例は、互いに１２０°の角度をもって向きが異なる３つの素子接合面１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有するウエイト１４を使用する。ウエイト１４は、その上下面中央に設けられた支柱１５により上下方向から支持されている。各素子接合面１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、それぞれ双音叉型水晶振動素子１６〜１８がその一方の基端部を接着剤で固定することにより結合されている。双音叉型水晶振動素子１６〜１８の他方の基端部は、素子接合面１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対応する向きの素子取付面を有する適当なベースに固定されている。この例においても、双音叉型水晶振動素子１６、１７、１８の共振周波数を互いに異ならせることにより、ウエイト１４を介しての双音叉型水晶振動素子１６、１７、１８の相互の干渉は大幅に低減される。また、素子接合面１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、双音叉型水晶振動素子１２、１３の基端部との接合を硬度の柔らかい接着剤にて接着、固定することにより、双音叉型水晶振動素子１６、１７、１８の相互の干渉は低減される。また、素子接合面１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、双音叉型水晶振動素子１６、１７、１８の基端部との接合に接着剤を用い、該基端部の上に振動吸収物質を塗布しても同様な効果がある。
【００２８】
同様に、ウエイト１４にＸＹ平面内の加速度が作用すると、双音叉型水晶振動素子１６〜１８の周波数が増加または減少するように変化する。各双音叉型水晶振動素子１６〜１８における周波数の変化量からＸＹ平面内で３方向それぞれに作用する荷重を算出し、それらを綜合してウエイト１４に作用した加速度の大きさ及び向きを２次元で決定することができる。この変形例では、平面内の３方向から加速度を検出するので、図４の変形例よりも精密な測定が可能である。
【００２９】
図４及び図５の実施例では、ウエイト１０、１４を上下方向の支柱１１、１５によりＸＹ平面内に支持し、ウエイト１０、１４への加速度が各双音叉型水晶振動素子１２、１３、１６〜１８にその長手方向以外の方向から作用しないようにした。しかしながら、加速度センサに加わる外力及び加速度がそれほど大きくない場合には、上側の支柱１１、１５を省略しても良い。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲において様々に変形・変更を加えて実施することができる。例えば、双音叉型水晶振動素子４〜６に代えて、水晶以外の従来から公知の様々な圧電材料からなる双音叉型振動素子を使用することができる。また、上記各実施例では、ウエイトの外面に各双音叉型振動素子の基端部を貼り付けたが、ウエイトの外面に複数のスリットを形成し、その中に各双音叉型振動素子の基端部を差し込み、且つ接着剤で固定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による加速度センサの基本的構成を示す斜視図。
【図２】（Ａ）図は図１の双音叉型水晶振動素子を示す斜視図、（Ｂ）〜（Ｄ）はそれぞれそのＩＩＢ−ＩＩＢ線、ＩＩＣ−ＩＩＣ線、ＩＩＤ−ＩＩＤ線における断面図。
【図３】双音叉圧電振動素子とウエイトとの固定部上の振動吸収物質を示した図。
【図４】本発明による加速度センサの変形例の要部を示す部分断面図。
【図５】本発明による加速度センサの別の変形例の要部を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…加速度センサ、２…ベース、３、１０、１４…ウエイト、４〜６、１２、１３、１６〜１８…双音叉型水晶振動素子、１１、１５…支柱、１０ａ、１０ｂ、１４ａ〜１４ｃ、３１〜３３…素子接合面、２１〜２３…素子取付面、２５…振動吸収物質、４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂ、６１ａ、６１ｂ…基端部、４２、４２ａ、４２ｂ、５２、６２…振動ビーム、４３ａ、４３ｂ、４５ａ、４５ｂ、４７ａ、４７ｂ…第１〜第３主面電極、４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ…第１〜第３側面電極、４９ａ、４９ｂ…引出電極
【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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