(57)【要約】【課題】電気的に検出する分解能を高め、精度の高い傾き角度の測定が可能な水準器としての傾斜センサおよび傾き角度の測定方法を提供する。【解決手段】傾斜センサ１０は、傾きを所定の方向の力に変換するカンチレバー部３０と、カンチレバー部３０に接続され、力を受けて共振周波数が変化する双音叉振動子２０と、カンチレバー部３０に接続された錘部２７と、双音叉振動子２０の共振周波数の変化に基づいて傾き角度を算出する回路を含む制御回路部２９とが基台としての収納容器１１の凹部１２に収納されている。収納容器１１の凹部１２の開口部は、封止部としての蓋体３１によって気密に封止されている。【選択図】図１
2007192553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に固定された固定部と、
前記固定部と接続された可撓性を有する支持部と、
前記支持部を介して前記固定部と接続され、前記支持部の可撓性によって移動可能な揺動部と、
一対の振動腕と前記振動腕の両端にそれぞれ延設された基部とを有し、前記揺動部の移動方向に交差する方向が前記振動腕の振動方向となるように、前記基部の一方が前記固定部に固着され、前記基部の他方が前記揺動部に固着された双音叉振動子と、
前記双音叉振動子を発振させる駆動回路部と、前記双音叉振動子の共振周波数の変化に基づき傾き角度を算出する演算回路部とを含む制御回路部と、を有していることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の傾斜センサにおいて、
前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部とは一体的に形成されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の傾斜センサにおいて、
前記揺動部には、前記双音叉振動子の接続側と前記支持部を挟む反対側の部分に錘部が形成されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の傾斜センサにおいて、
前記支持部、前記揺動部および前記錘部は、中空に保持されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の傾斜センサにおいて、
前記基台は、少なくとも一面に開口部を有する凹部が形成された収納容器であり、
前記収納容器の内には、前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部と、前記双音叉振動子と、前記制御回路部とが収納されており、
前記開口部は、封止部によって閉口されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の傾斜センサにおいて、
前記収納容器は、表裏面にそれぞれ開口部を有する表側凹部と裏側凹部とが形成されており、
前記表側凹部には、前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部と、前記双音叉振動子とが収納され、前記裏側凹部には、前記制御回路部が収納されており、
前記それぞれの開口部は、封止部によって閉口されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の傾斜センサにおいて、
前記双音叉振動子が収納される前記凹部は、前記封止部によって低圧状態で閉口されていることを特徴とする傾斜センサ。
【請求項８】
基台に固着された固定部に接続され、可撓性を有する支持部を介し設けられた揺動部に生じる、前記基台が傾くことによって前記揺動部が移動しようとする力を、
前記揺動部の移動方向に交差する方向が振動腕の振動方向となるように、前記振動腕の両端に形成された基部が前記固定部と前記揺動部とに固着された双音叉振動子に伝え、伝えられた前記力の大きさによって変化する前記双音叉振動子の共振周波数の変化を測定し、前記測定された共振周波数の変化に基づいて傾きの大きさを算出することを特徴とする傾き角度の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体の被測定面に載置し、その被測定面の傾きの大きさを電気的に測定する傾斜センサおよび傾き角度の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物などの構造体の水平度或いは鉛直度を得るために、その構造体の被測定面である平面に載置して、その面の傾きを検出するものに水準器がある。近年、特許文献１に開示されるような電気的に傾きの大きさを測定する水準器（傾斜センサ）が提案されている。
【０００３】
この特許文献１に示す水準器について図１３を用いて説明する。なお、図１３は、従来の水準器の概略の構成を示す正面図である。図１３によれば、従来の水準器１０００は、載置面１０１６を有した本体部１０１０に、小球体１０１１を内包し、円弧状に形成された管１０１２と、管１０１２の外壁に沿って配列された複数のセンサ１０１３からなるセンサアレイ１０１４とを有している。小球体１０１１は浮力を有しており、管１０１２が傾くことによって管１０１２内を自由に移動できるように設けられている。さらに、本体部１０１０には、測定信号を処理し傾きの大きさ（角度）を算出する電子回路部１０１５が設けられている。
【０００４】
水準器１０００の傾斜の大きさの検出方法について説明する。先ず、複数のセンサ１０１３を順次切換ながら走査して、管１０１２内へパルス信号を送信し、管１０１２内の小球体１０１１からの反射信号或いは透過信号の有無によって小球体１０１１と対向するセンサ１０１３ａを検出する。この検出されたセンサ１０１３ａの位置に基づいて電子回路部１０１５が傾きの大きさを算出する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の水準器１０００は、複数のセンサ１０１３それぞれが、所定の長さを有しているため、小球体１０１１の位置が変わっても、それぞれのセンサ１０１３の長さ方向の間にあれば、検出されるセンサ１０１３は変わらない。換言すれば、小球体１０１１の位置が、順次配列されたそれぞれのセンサ１０１３の境を越えるまで移動しないと隣りのセンサ１０１３が検出されない。即ち、従来の水準器１０００は、検出波形が階段状となることから検出の分解能が低くなり、さらに精度の高い傾き角度を測定することが困難であるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、電気的に検出する分解能を高め、精度の高い傾き角度の測定が可能な水準器としての傾斜センサおよび傾き角度の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の傾斜センサは、基台に固定された固定部と、前記固定部と接続された可撓性を有する支持部と、前記支持部を介して前記固定部と接続され、前記支持部の可撓性によって移動可能な揺動部と、一対の振動腕と前記振動腕の両端にそれぞれ延設された基部とを有し、前記揺動部の移動方向に交差する方向が前記振動腕の振動方向となるように、前記基部の一方が前記固定部に固着され、前記基部の他方が前記揺動部に固着された双音叉振動子と、前記双音叉振動子を発振させる駆動回路部と前記双音叉振動子の共振周波数の変化に基づき傾き角度を算出する演算回路部とを含む制御回路部と、を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の傾斜センサによれば、傾き角度の測定分解能を高くすることが可能となり、精度の高い傾き角度を測定できる傾斜センサを提供することが可能となる。本発明の傾斜センサは、基台に固定された固定部と可撓性を有する支持部を介して接続された揺動部を有している。揺動部は、支持部の有している可撓性により移動することが可能であり、基台を傾けることにより、支持部近傍を支点として重力と釣合うように回転方向に移動しようとする力（以下、「力」と呼ぶ。）を生じる。双音叉振動子は、この力を振動腕の振動方向と交差する方向に受けるように固定部と揺動部とにそれぞれの基部が固着されており、受けた力の大きさにより共振周波数が所定量変化する。この力は、基台の傾き角度に伴って変化するため、制御回路部によって双音叉振動子の共振周波数の変化量を測定し、この測定された共振周波数の変化量に基づいて傾き角度を算出することが可能となる。双音叉振動子の共振周波数の変化は、傾き角度の変化に伴って連続的に変化するため、傾き角度の測定分解能が高まり精度の高い傾き角度を測定できる傾斜センサを提供することが可能となる。
【００１０】
また、前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部とは一体的に形成されていることが望ましい。
【００１１】
このようにすれば、一つの材料から一体的に形成されることにより、それぞれの接続が不要となり簡易な形成が可能となる。
【００１２】
また、前記揺動部には、前記双音叉振動子の接続側と前記支持部を挟む反対側の部分に錘部が形成されていることが望ましい。
【００１３】
このようにすれば、揺動部の自重に錘部の重量が加えられるため、揺動部の重量が重くなり、傾きを与えられることにより生じる力が大きくなる。これによって、双音叉振動子の共振周波数の変化量が大きくなり、傾き角度の検出の感度を高めることが可能となる。
【００１４】
前記支持部、前記揺動部および前記錘部は、中空に保持されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすれば、傾きを与えられた揺動部および錘部が自由に移動することができることから、生じる力を減衰させることなくそのまま双音叉振動子に伝えることが可能となる。即ち、傾き角度の測定精度を高めることが可能となる。
【００１６】
また、前記基台は、少なくとも一面に開口部を有する凹部が形成された収納容器であり、前記収納容器の内には、前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部と、前記双音叉振動子と、前記制御回路部とが収納されており、前記開口部は、封止部によって閉口されていることが望ましい。
【００１７】
このようにすれば、傾き角度の測定部分と制御回路とが同じ収納容器に収納されていることから、傾き角度の測定と演算処理を一括で行うことが可能な傾斜センサを提供することができる。
【００１８】
また、前記収納容器は、表裏面にそれぞれ開口部を有する表側凹部と裏側凹部とが形成されており、前記表側凹部には、前記固定部と、前記支持部と、前記揺動部と、前記双音叉振動子とが収納され、前記裏側凹部には、前記制御回路部が収納されており、前記それぞれの開口部は、封止部によって閉口されていることが望ましい。
【００１９】
このようにすれば、表側凹部と裏側凹部とを、それぞれ別々に加工を行うことが可能となり、より精度を高めた調整を行うことが可能となる。
【００２０】
前記双音叉振動子が収納される前記凹部は、前記封止部によって低圧状態で閉口されていることが望ましい。
【００２１】
このようにすれば、双音叉振動子の振動を阻害する空気抵抗を抑えることができ、双音叉振動子の、より安定した振動特性を得ることが可能となる。
【００２２】
本発明の、傾き角度の測定方法は、基台に固着された固定部に接続され、可撓性を有する支持部を介し設けられた揺動部に生じる、前記基台が傾くことによって前記揺動部が移動しようとする力を、前記揺動部の移動方向に交差する方向が振動腕の振動方向となるように、前記振動腕の両端に形成された基部が前記固定部と前記揺動部とに固着された双音叉振動子に伝え、伝えられた前記力の大きさによって変化する前記双音叉振動子の共振周波数の変化を測定し、前記測定された共振周波数の変化に基づいて傾きの大きさを算出することを特徴とする。
【００２３】
本発明の傾き角度の測定方法によれば、傾き角度の測定分解能を高くすることが可能となり、精度の高い傾き角度を測定できる傾斜の測定方法を提供することが可能となる。本発明の傾き角度の測定方法は、基台の傾きにより、この基台に固定された固定部と可撓性を有する支持部を介して接続された揺動部が移動しようとする力が伝えられた双音叉振動子の共振周波数の変化に基づいて算出される。この力は、基台の傾き角度に伴って連続的に変化し、双音叉振動子の共振周波数もこの力の大きさによって変化するため傾き角度の測定分解能が高まり精度の高い傾き角度を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る傾斜センサの最良の形態について、以下に図面を用いて説明する。
（第一実施形態）
【００２５】
先ず、図１、図２および図３を参照して第一実施形態の傾斜センサの構成について説明する。図１は、第一実施形態の傾斜センサの概略を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す正面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面を示す右側面図である。
【００２６】
図１、図２および図３に示すように、傾斜センサ１０は、傾きを所定の方向の力に変換するカンチレバー部３０と、カンチレバー部３０に接続された双音叉振動子２０および錘部２７と、制御回路部２９とが基台としての収納容器１１の凹部１２に収納されている。収納容器１１の凹部１２の開口部は、封止部としての蓋体３１によって気密に封止されている。
【００２７】
次に、上述の傾斜センサ１０を構成部位の詳細を順次説明する。先ず、双音叉振動子２０の概略について説明するが、構成、動作等についての詳細につては後段で説明する。
双音叉振動子２０は、例えば、厚み方向を結晶軸のＺ軸（光軸）とした、いわゆるＺ板水晶を用い、Ｙ軸方向（機械軸）に伸びる２つ（一対）の振動腕２１と、振動腕２１の両端をそれぞれ支持する基部２２ａ，２２ｂとにより形成されている。なお、振動腕２１は、Ｘ軸（電気軸）方向に振動する。
【００２８】
次に、カンチレバー部３０について説明する。カンチレバー部３０は、固定部１４と支持部１９と揺動部１７とから構成されている。カンチレバー部３０は、例えば、リン青銅、バネ性ステンレスなどの可撓性を有する材料を切削加工などによって一体的に形成されている。なお、固定部１４と支持部１９と揺動部１７とは、それぞれ個別に形成し、接続することも可能であるが、本第一実施形態のように一つの材料から一体的に形成すれば、それぞれの接続が不要となり簡易に形成することに好適である。
【００２９】
固定部１４は、収納容器１１の凹部１２の底面１３に固定ボルト１５などによって固定されている。このとき固定部１４は、収納容器１１を被測定物上に載置する載置面１１ａの垂線上に、カンチレバー部３０の支持部１９および錘部２７の接続位置が在るように固定される。固定部１４の一方には、固定部１４の表面１４ａと段差状の底面２４が形成されており、この底面２４に双音叉振動子２０の一方の基部２２ｂが固着されている。さらに、固定部１４には、双音叉振動子２０の振動腕２１の延伸方向と略同じ方向に延出する突出部１６が形成されている。この突出部１６の一方端には、突出部１６の延出方向と交差する方向に延出された支持部１９が形成されている。
【００３０】
支持部１９は、例えば、幅寸法が０．２ｍｍ程度の薄肉形状（板バネ形状）をなしている。支持部１９は、この薄肉形状（板バネ形状）により突出部１６との交点近傍を支点として撓むことができる、いわゆる可撓性（バネ性）を有している。支持部１９の一端は、揺動部１７から固定部１４に向かい突出するように形成された突出部１８と接続されている。支持部１９と突出部１８とは、突出部１８の突出方向と支持部１９の延在方向とが交差する方向に接続されている。
【００３１】
揺動部１７の一方には、突出部１６と接触しないように突出部１６を回り込んだ錘固定部２５が形成されており、この錘固定部２５に錘部２７が固定ボルト２６などにより固定されている。この揺動部１７、突出部１８および錘部２７は、可撓性を有する支持部１９が撓むことによって自由に移動することが可能である。なお、支持部１９、揺動部１７、突出部１８および錘部２７は、他の構成部位との接触による移動抵抗を防ぐため中空に保持されている。さらに、揺動部１７の他方には、揺動部１７の表面１７ａと段差状の底面２３が形成されており、この底面２３に双音叉振動子２０の一方の基部２２ａが固着されている。前述した揺動部１７の他方とは、錘部２７と支持部１９を挟み反対側の端部付近であって固定部１４に形成された段差状の底面２４と対向する部分を示している。
【００３２】
双音叉振動子２０は、振動腕２１が中空に保持されるように、それぞれの基部２２ｂ，２２ａが固定部１４の底面２４と揺動部１７の底面２３に固着される。これにより固定部１４と揺動部１７とが双音叉振動子２０によって橋渡し状に接続される。
【００３３】
前述のカンチレバー部３０が固定される収納容器１１は、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属板の表面に開口部を有する凹部１２が形成されている。凹部１２は、２つの底面１３，２８が設けられた多段形状であり、底面２８の方が底面１３よりも深く形成されている。これは、底面１３に固定部１４が固定されたカンチレバー部３０のうち、揺動部１７、錘部２７、双音叉振動子２０を中空に保持するためである。さらに、底面２８には、揺動部１７、錘部２７および双音叉振動子２０と接触しないように制御回路部２９が接続されている。
【００３４】
収納容器１１の外枠部３２の上面３３には、収納容器１１の凹部１２の開口部を覆うように蓋体３１が気密的に接合されている。このとき、凹部１２の中は、例えば、１×１０-1Ｐａ（パスカル）以下の真空度を有した低圧状態とされている。これは、双音叉振動子２０の振動効率を高める（振動特性を向上させる）ためである。
【００３５】
次に、制御回路部２９について説明する。制御回路部２９の構成を、図４のブロック図に示す。図４に示すように、双音叉振動子２０と接続された駆動回路部５０と、駆動回路部５０から出力される双音叉振動子２０の共振周波数の変化を検知する検知回路部５１と、検知回路部５１との情報に基づいて傾斜の角度を算出する演算回路部５２とを有している。制御回路部２９は、例えば、半導体回路チップ或いは種々の回路素子を搭載した回路基板等で構成されており、収納容器１１の凹部１２の底面２８に固着されている。
なお、演算回路部５２から出力される情報を表示する表示部５３と接続することも可能である。この場合、表示部５３は、図示しないが収納容器１１或いは蓋体３１に設けてもよく、さらには、傾斜センサ１０と別体として設けてもよい。
【００３６】
次に、図５および図６を用い、双音叉振動子２０の詳細な構成および動作について説明する。図５は、双音叉振動子の電極形状を示す概略図である。図６は、双音叉振動子の振動形態を示す模式図である。
【００３７】
双音叉振動子２０は、例えば、水晶などの圧電基材から形成される。本第一実施形態の双音叉振動子２０は、０．１ｍｍ程度の厚さの水晶基材を用いた双音叉型の水晶振動子である。双音叉振動子２０は、水晶の結晶軸のＸ軸回りに所定の角度回転させたＺ´軸方向を厚さ方向とし、Ｘ軸方向に並んだ２つの振動腕２１が、Ｙ軸方向に伸びており、振動腕２１の両端が基部２２ａ，２２ｂと接続されている。
【００３８】
振動腕２１の表面には、振動腕２１を励振させるための電極形状の一例としての、励振電極４６，４７が形成されている。励振電極４６，４７は、それぞれの振動腕２１の中央部に設けられた電極４０，４１と、振動腕２１の基部２２ａ，２２ｂとの接続部に近い部分（電極４０，４１の両側の部分）に設けられた電極４２，４３，４４，４５とから構成されている。なお、図示しないが、振動腕の裏面にも同様な構成の励振電極が形成されている。また、側面にも励振電極が設けられていることもある。
【００３９】
図６を参照しながら振動について説明する。先ず、図６（ｂ）に示すように、一方の励振電極４６を構成する電極４０にマイナス（−）電位、電極４２と電極４３にプラス（＋）電位を印加する。同時に他方の励振電極４７を構成する電極４１にプラス（＋）電位、電極４４と電極４５にマイナス（−）電位を印加する。このような電位を印加することにより、図６（ａ）で示すように略平行状態であったそれぞれの振動腕２１が、図６（ｂ）で示すように外側に撓む。
【００４０】
続いて、図６（ｃ）に示すように、それぞれの電極に図６（ｂ）の電位とは逆の電位を印加する。即ち、一方の励振電極４６を構成する電極４０にプラス（＋）電位、電極４２と電極４３にマイナス（−）電位を印加する。同時に他方の励振電極４７を構成する電極４１にマイナス（−）電位、電極４４と電極４５にプラス（＋）電位を印加する。このような電位を印加することにより、それぞれの振動腕２１は、図６（ｃ）で示すように内側に撓む。
【００４１】
上述の図６（ｂ）と図６（ｃ）の状態の電位を繰り返し印加することにより、所定の共振周波数で振動腕２１が振動することになる。本第一実施形態では、共振周波数が約４０ＫＨｚとなるように形成された双音叉振動子２０を用いている。
【００４２】
前述のように所定の共振周波数で振動する双音叉振動子２０に、振動腕２１の振動方向に交差する方向に圧縮の力が加えられたり、逆に引っ張りの力が加えられたりするとその共振周波数が変化する。本第一実施形態に示す傾斜センサ１０は、この双音叉振動子２０の特性を用いたものであり、この測定方法について図７および図８を用いて説明する。図７は、測定方法の概略を示す動作説明図であり、（ａ）は、被測定部に傾きがない場合を示し、（ｂ）は、被測定部が反時計回りの傾きを有する場合を示し、（ｃ）は、被測定部が時計回りの傾きを有する場合を示す。図８は、力を加えた時の双音叉振動子の周波数の変化を示すグラフである。
【００４３】
図７に沿って傾き角度の測定方法について説明するが、同図においては、収納容器は省略している。図７（ａ）に示す、鉛直線５５上に支持部１９および錘部２７の固定ボルト２６がある場合、即ちカンチレバー部３０に傾きがない場合は、揺動部１７に移動の力は発生しないため、双音叉振動子２０には力が加わらない。
【００４４】
図７（ｂ）に示す、カンチレバー部３０が反時計方向に角度θ１傾くと、錘部２７が接続された揺動部１７は重力によって、支持部１９の固定部１４との交点付近の支点Ｑを中心として矢印Ｒ１の方向に移動しようとする力が発生する。このとき、揺動部１７は、双音叉振動子２０によって固定部１４と橋渡し状に接続されているため、揺動部１７は実際には移動せず、この移動しようとする力は、矢印Ｐ１の方向の力、即ち圧縮の力として双音叉振動子２０に加わる。換言すれば、矢印Ｐ１の方向に加わる圧縮の力は、双音叉振動子２０の振動腕２１の振動方向に交差する方向に加わることになる。
【００４５】
また、図７（ｃ）に示すように、カンチレバー部３０が時計方向に角度θ２傾くと、錘部２７が接続された揺動部１７は重力によって、支持部１９の固定部１４との交点付近の支点Ｑを中心として矢印Ｒ２の方向に移動しようとする力が発生する。このとき、揺動部１７は、双音叉振動子２０によって固定部１４と橋渡し状に接続されているため、揺動部１７は実際には移動せず、この移動しようとする力は、矢印Ｐ２の方向の力、即ち引っ張りの力として双音叉振動子２０に加わる。
【００４６】
双音叉振動子２０は、振動腕２１の振動方向に交差する方向に圧縮の力を加えると、その共振周波数が低下し、逆に引っ張りの力が加わると共振周波数が上昇する特性を有している。従って、カンチレバー部３０に、図７（ｂ）に示す方向に角度θ１を与えた場合は、双音叉振動子２０の共振周波数は低下することになる。この共振周波数の変化は、双音叉振動子２０に加えられる力の大きさにほぼ比例関係を持っており、共振周波数の１０％程度の変化を生じる。前述の圧縮および引っ張りの力は、カンチレバー部３０の傾きの大きさによって変動するため、傾きの大きさによって双音叉振動子２０の共振周波数の変化量が変動する。従って、この共振周波数の変化量を検出することによってカンチレバー部３０の傾きを測定することが可能となる。
【００４７】
図８にカンチレバー部３０の傾き角度と双音叉振動子２０の共振周波数の変化の相関を測定した結果を示している。図８の縦軸は双音叉振動子２０の共振周波数の変化量を示し、横軸はカンチレバー部３０の傾きを示している。図８に示すように、カンチレバー部３０の傾きが小さい範囲では共振周波数の変化が少なく、傾きが大きくなるに連れて共振周波数の変化量が大きくなり、傾きが９０度で最大値を示す。
【００４８】
上述の、第一実施形態の傾斜センサ１０によれば、収納容器１１の凹部１２にカンチレバー部３０の固定部１４が固定されており、この固定部１４と可撓性を有する支持部１９を介して接続された揺動部１７を有している。この収納容器１１が傾いたとき、即ち、収納容器１１の載置面１１ａが、傾きを持った被測定面に置かれたとき、揺動部１７に支持部１９近傍を支点Ｑとして重力と釣合うように回転方向に移動しようとする力を生じる。この力が、振動腕２１の振動方向と交差する方向に受けるように固定部１４と揺動部１７とにそれぞれの基部２２ａ，２２ｂを固着された双音叉振動子２０が受け、受けた力の大きさにより双音叉振動子２０の共振周波数が所定量変化する。この力は、収納容器１１の載置面１１ａの傾き角度に伴って変化するため、制御回路部２９によって双音叉振動子２０の共振周波数の変化量を測定し、この測定された共振周波数の変化量に基づいて傾き角度を算出することが可能となる。双音叉振動子２０の共振周波数の変化は、傾き角度の変化に伴って連続的に変化するため、傾き角度の測定も連続的に行うことが可能となり、換言すれば測定分解能を高めることが可能となる。これらにより、第一実施形態に示す傾斜センサ１０は、精度の高い傾き角度を測定することが可能となる。
（第二実施形態）
【００４９】
図９および図１０を参照して第二実施形態の傾斜センサの構成について説明する。図９は、第二実施形態の傾斜センサの概略を示す平面図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面を示す正面図である。
【００５０】
図９および図１０に示すように、傾斜センサ７０は、傾きを所定の方向の力に変換するカンチレバー部８０と、カンチレバー部８０に接続された双音叉振動子２０および錘部２７と、制御回路部６９とが収納容器６１に収納されている。カンチレバー部８０は、固定部１４が収納容器６１の表面側に開口した表側凹部６２の底面７１に固定ボルト１５によって固定されている。カンチレバー部８０と、カンチレバー部８０に接続された双音叉振動子２０および錘部２７とは、表側凹部６２に収納され、収納容器６１の外枠７３の表面７４に接合された封止部としての蓋体６８により気密に封止されている。制御回路部６９は、収納容器６１の裏面側に開口した裏側凹部６４の底部６５に導電性接着剤等を用いて接合され、収納容器６１の外枠７３の部分の裏面７５に接合された封止部としての蓋体７６により気密に封止されている。
【００５１】
カンチレバー部８０が収納された表面側の表側凹部６２と制御回路部６９が収納された裏面側の裏側凹部６４とは、表側凹部６２と裏側凹部６４との間を結び収納容器の段差部６３ａ，６３ｂに設けられたハーメチックシール部６６，６７によって電気的接続がとられている。これにより表側凹部６２側と裏側凹部６４側に収納される種々の構成部品および素子間のデータの送受が可能となる。
【００５２】
なお、カンチレバー部８０、双音叉振動子２０および錘部２７については、先述した第一実施形態と同じ構成であるため本第二実施形態での説明は省略する。また、傾き角度の測定方法についても先述した第一実施形態と同じ構成であるため本第二実施形態での説明は省略する。
【００５３】
上述の、第二実施形態の傾斜センサ７０によれば、前述の第一実施形態の効果に加えて、二つの凹部６２，６４に異なる構成部位が収納されている。これにより、それぞれの凹部６２，６４毎に加工および調整を行うことが可能となり、より高い傾き角度の測定精度を有した傾斜センサ７０を提供することが可能となる。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、収納容器１１，６１の開口部の封止部として蓋体３１，６８，７６を用いて閉口する例で説明したが、封止部として他の形態を用いてもよく、例えば、充填された樹脂等を用いてもよい。
【００５５】
また、上述の第一実施形態および第二実施形態においては、収納容器１１，６１の載置面１１ａ，６１ａと略直交する方向（鉛直方向）に支持部１９および錘部２７の固定部がある場合を示して説明したがこれに限らない。図１１に示すように、カンチレバー部３０の固定部１４が、収納容器１１の載置面１１ａに対して支持部１９と錘部２７の固定ボルト２６とを結ぶ仮想線が、例えば、所定の角度をもって固定されていてもよい。なお、本例では、載置面１１ａと仮想線との角度を４５度とした例を示している。
【００５６】
図１２には、図１１に示す傾斜センサ６０の傾きと、内蔵された双音叉振動子２０の共振周波数の周波数変化量との相関を示している。図１２に示すように、図１１に示す傾斜センサ６０は、傾きが０度（水平状態）付近の傾き角度毎の周波数変化量を大きくすることができる。即ち、傾き角度に対する測定感度を高めることが可能となる。
【００５７】
また、双音叉振動子２０は、Ｚ板の水晶を用いることで説明したが、これに限らず、他の圧電性を有する材料を用いて形成されていてもよい。この圧電性を有する材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等がある。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第一実施形態の傾斜センサの概略を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す正面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面を示す右側面図。
【図４】制御回路部の構成を示すブロック図。
【図５】双音叉振動子の電極形状を示す概略図。
【図６】双音叉振動子の振動形態を示す模式図。
【図７】検出方法の概略を示す動作説明図。
【図８】カンチレバー部の傾き角度と双音叉振動子の共振周波数の変化の相関を示すグラフ。
【図９】第二実施形態の傾斜センサの概略を示す平面図。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面を示す正面図。
【図１１】収納容器の載置面とカンチレバー部とが４５度の角度で配置された傾斜センサの一例を示す平面図。
【図１２】図１１に示す傾斜センサの傾き角度と双音叉振動子の共振周波数との相関を示すグラフ。
【図１３】従来の水準器の概略の構成を示す正面図。
【符号の説明】
【００５９】
１０…傾斜センサ、１１…基台としての収納容器、１１ａ…載置面、１２…凹部、１３，２３，２４，２８…底面、１４…固定部、１４ａ…固定部の表面、１５，２６…固定ボルト、１６，１８…突出部、１７…揺動部、１７ａ…揺動部の表面、１９…支持部、２０…双音叉振動子、２１…振動腕、２２ａ，２２ｂ…基部、２５…錘固定部、２７…錘部、２９…制御回路部、３０…カンチレバー部、３１…封止部としての蓋体、３２…枠部、３３…枠部上面。
【図１】
2007192553.tif 000003
【図２】
2007192553.tif 000004
【図３】
2007192553.tif 000005
【図４】
2007192553.tif 000006
【図５】
2007192553.tif 000007
【図６】
2007192553.tif 000008
【図７】
2007192553.tif 000009
【図８】
2007192553.tif 000010
【図９】
2007192553.tif 000011
【図１０】
2007192553.tif 000012
【図１１】
2007192553.tif 000013
【図１２】
2007192553.tif 000014
【図１３】
2007192553.tif 000015