(57)【要約】【課題】小型、堅牢で温度特性の優れた３軸加速度検知ユニットと加速度センサを得る。【解決手段】加速度検知ユニット１の圧電基板３は、重り部３ａ、固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）、これら固定部３ｂと重り部３ａとを連結する可撓性のある薄肉部３ｃを有する。圧電基板３上には弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤＴ電極５、６、７、８、９と、弾性表面波を反射する複数のグレーティング反射器１２、１３が形成されている。更に、圧電基板３上には、ＩＤＴ電極５で励振する弾性表面波を３方向に分波する分波器１１が設けられている。【選択図】図１
2009092622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重り部、固定部、及び前記固定部と前記重り部とを連結する可撓性のある薄肉部を有す
る圧電基板と、
弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波を所定の方向へ分波する分波器と、
前記ＩＤＴ電極により励振された弾性表面波を所定の方向へ反射する複数のグレーティ
ング反射器と、を備え、
前記ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波が伝搬する経路の遅延時間に基づいて加速度の
大きさと、方向を検知することを特徴とする加速度検知ユニット。
【請求項２】
少なくとも１個の前記ＩＤＴ電極と、前記分波器とを前記圧電基板の重り部上に配置し
、他のＩＤＴ電極と前記グレーティング反射器とを前記圧電基板の薄肉部上に配置したこ
とを特徴とする請求項１に記載の加速度検知ユニット。
【請求項３】
重り部、固定部、及び固定部と前記重り部とを連結する可撓性のある薄肉部を有する圧
電基板と、
弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤＴ電極と、
前記ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波を所定の方向へ分波する分波器と、
前記ＩＤＴ電極により励振された弾性表面波を所定の方向へ反射する複数のグレーティ
ング反射器と、を備え、
前記圧電基板の固定部上に前記ＩＤＴ電極の一部、前記グレーティング反射器の一部、
及び前記分波器を配置し、
前記薄肉部上に他の前記ＩＤＴ電極、及び他の前記グレーティング反射器を配置し、
前記ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波が固定部上を伝搬する遅延時間と、前記弾性表
面波が薄肉部上を伝搬する遅延時間とに基づいて加速度の大きさと、方向を検知すること
を特徴とする加速度検知ユニット。
【請求項４】
前記重り部に重りを付加したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の加速度
検知ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の加速度検知ユニットを備えた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、特に圧電基板上を伝搬する弾
性表面波の伝搬時間に基づいて加速度を検知する加速度検知ユニット、及びそれを用いた
加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサは、従来から自動車、航空機、ロ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、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化を利用した３軸
の加速度センサが開示されている。加速度センサ５０は、図９（ａ）の断面図に示すよう
に、Ｓｉ単結晶基板５１の中央部に形成した厚肉部からなる中央重錘体５３とそれを取り
囲むように配置した固定部５２と、重錘体５３及び固定部５２とを連結するＳｉ単結晶基
板の薄肉部よりなるダイヤフラム状の可撓部５４と、可撓部５４上の２つの方向（Ｘ、Ｙ
）及び可撓部５４に垂直な方向（Ｚ）に対応するように設けられた各軸に複数個のピエゾ
抵抗素子とから構成されている。加速度の検出原理について説明する。図９（ｂ）は、Ｘ
方向の加速度（αｘ）による力Ｆｘ（＝ｍ×αｘ、ｍは質量）のため可撓部５４が変形し
た様子を模式的に示す断面図で、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ３に引っ張り応力Ｐが、ピ
エゾ抵抗素子Ｒｘ２、Ｒｘ４には圧縮応力Ｃが作用し、この時、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１、
Ｒｘ３及びＲｘ２、Ｒｘ４の抵抗値は夫々増加及び減少する。図９（ｃ）は、Ｚ方向の加
速度による力Ｆｚのため可撓部５４が変形した様子を示す断面図である。
【０００３】
図１０にブリッジの組み方及びＸ方向の加速度の検出回路の例を示す。Ｘ方向の加速度
により重錘体５３にＦｘの力を受けた時、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ３は増加し、Ｒｘ
２、Ｒｘ４は減少する。このピエゾ抵抗素子の値の変化により、図１０に示す検出回路に
より、Ｘ方向の電圧が検出され、この電圧からＸ方向の力、ひいては加速度が求められる
。Ｙ方向についても検出原理は同様である。図９（ｃ）に示したようにＺ軸方向の加速度
によりＦｚの力を受けた時には、ピエゾ抵抗Ｒｚ１、Ｒｚ４は引っ張り応力が加わり、そ
の値は増加し、Ｒｚ２、Ｒｚ３には圧縮応力が加わり、その値は減少する。ブリッジの組
み方により、電圧変化を検出し、この電圧からＺ方向の加速度等が求められる。
【０００４】
特許文献２には、図１１に示すような弾性表面波を用いた超音波干渉計が開示されてい
る。超音波干渉計６０は、シリコン基板６１の中央部に圧電薄膜６２を形成し、この圧電
薄膜６２の下部に励振用の２個のＩＤＴ電極６３ａ、６３ｂを、溝６７を挟んで配置する
と共に、圧電薄膜６２の上部には受信用のＩＤＴ電極６４を配置する。シリコン基板６１
の四隅には弾性表面波を反射する溝６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂを設ける。ＩＤＴ電
極６３ａで励振された弾性表面波は図中左方ＰLへ進み、溝６５ａにより上方ＰUへ反射さ
れ、溝６６ａにより再度右方ＰRへ反射されて、ＩＤＴ電極６４により受信される。また
、ＩＤＴ電極６３ｂで励振された弾性表面波は図中右方ＰRへ進み、溝６５ｂにより上方
ＰUへ反射され、溝６６ｂにより再度左方ＰLへ反射されて、ＩＤＴ電極６４により受信さ
れる。ＩＤＴ電極６３ａにより励振される弾性表面波の左方へのパスと、ＩＤＴ電極６３
ｂにより励振される弾性表面波の右方へのパスと、を等しく形成することにより、両方の
パスを経由した弾性表面波の位相は、ＩＤＴ電極６４上で逆位相となって加算され、弾性
表面波の検出は零となる。何れかのパスが物理的に変化すると、ＩＤＴ電極６４に電荷が
発生することになる。
【特許文献１】特開２００３−９２４１３公報
【特許文献２】ＵＳ００５３６５７７０Ａ
【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、特許文献１のピエゾ抵抗素子の抵抗変化を利用した加速度センサでは、
ピエゾ抵抗素子の精度、温度特性、エージング特性等に問題があった。
また、特許文献２の弾性表面波を用いた超音波干渉計では、弾性表面波励振用の圧電薄
膜の形成、弾性表面を反射させる溝の形成等に工数が掛かり、コストが上昇するという問
題があった。また溝では弾性表面波を完全に反射させることは難しく、反射用の溝で弾性
表面波が減衰し、検出感度が不十分であ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、小型で、高精度の３軸方向の加
速度検知ユニットと、それを用い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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る加速度検知ユニットは、重り部、固定部、及び
固定部と重り部とを連結する可撓性のある薄肉部を有する圧電基板と、弾性表面波を励振
又は受信する複数のＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波を所定の方向へ分
波する分波器と、ＩＤＴ電極により励振された弾性表面波を所定の方向へ反射する複数の
グレーティング反射器と、を備え、ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波が伝搬する経路の
遅延時間に基づいて加速度の大きさと、方向を検知することを特徴とする。
このように構成すると、小型で薄型の加速度検知ユニットが構成でき、例えば、水晶を
用いて圧電基板を形成すれば、エッチング加工により容易に量産が可能となる。更に温度
特性の優れた堅牢な加速度検知ユニットが得られるという効果がある。
【０００７】
また、本発明の加速度検知ユニットは、少なくとも１個のＩＤＴ電極と、分波器とを圧
電基板の重り部上に配置し、他のＩＤＴ電極とグレーティング反射器とを圧電基板の薄肉
部上に配置したことを特徴とする。
このように構成すると、１つのＩＤＴ電極により四方に伝搬する弾性表面波を励振する
ことができ、重り部の近傍周辺の歪みを用いることが可能となるので、小型化が可能とな
るという効果がある。
【０００８】
また、本発明の加速度検知ユニットは、重り部、固定部、及び固定部と重り部とを連結
する可撓性のある薄肉部を有する圧電基板と、弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤ
Ｔ電極と、ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波を所定の方向へ分波する分波器と、ＩＤＴ
電極により励振された弾性表面波を所定の方向へ反射する複数のグレーティング反射器と
、を備え、圧電基板の固定部上にＩＤＴ電極の一部、グレーティング反射器の一部、及び
分波器を配置し、薄肉部上に他のＩＤＴ電極、及び他のグレーティング反射器を配置し、
ＩＤＴ電極で励振された弾性表面波が固定部上を伝搬する遅延時間と、弾性表面波が薄肉
部上を伝搬する遅延時間とに基づいて加速度の大きさと、方向を検知することを特徴とす
る。
このように構成すると、弾性表面波の伝搬路が加速度に影響しない経路と、影響を受け
る経路とが同時に構成するので、基準の遅延時間を記憶するメモリが必要でなく、温度に
よる遅延時間の影響も相殺され、加速度の精度が向上するという効果がある。
【０００９】
また、本発明の加速度検知ユニットは、重り部に重りを付加したことを特徴とする。こ
のように構成すると、付加の重りを適切に選ぶことにより、感度を改善することができる
と利点がある。
【００１０】
また、本発明の加速度検知センサは、本発明の加速度検知ユニットを備えたことを特徴
とする。このように構成すると、弾性表面波を用いているので加速度センサの構造が簡素
になり、小型で堅牢で且つ高精度な加速度センサを構成することが可能であり、量産性に
適するという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、本発明の第１の
実施の形態に係る加速度検知ユニット１の構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図、同図（ｃ）は−Ｘ方向に加速度−αｘが印加されたと
き、加速度検知ユニット１の変形の様子を示す断面図である。
加速度検知ユニット１の圧電基板３は、重り部３ａ、固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）、
これら固定部３ｂと重り部３ａとを連結する可撓性のある薄肉部３ｃを有する。圧電基板
３上には弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤＴ電極５、６、７、８、９と、弾性表
面波を反射する複数のグレーティング反射器（以下、反射器と称す）１２、１３が形成さ
れている。更に、圧電基板３上には、ＩＤＴ電極５で励振する弾性表面波を３方向に分波
する分波器１１が設けられている。ここで、符号５ａ、５ｂ〜９ａ、９ｂはＩＤＴ電極５
〜ＩＤＴ電極９の端子電圧である。
【００１２】
ＩＤＴ電極５の電極端子５ａ、５ｂに高周波電圧を印加すると、弾性表面波が励振され
、この弾性表面波は図中に矢示により示した分波器１１の方向とＩＤＴ電極９の方向の二
方向に伝搬する。ＩＤＴ電極９の方向に伝搬する弾性表面波は、ＩＤＴ電極９により受信
され、分波器１１の方向に伝搬する弾性表面波は分波器１１により、弾性表面波の一部は
９０°曲げられて反射器１２の方向へ、一部は直進してＩＤＴ電極７の方向へ、一部は９
０°曲げられて反射器１３の方向へそれぞれ分波される。
反射器１２の方向に分波された弾性表面波は反射器１２により反射されて進路を９０°
曲げられてＩＤＴ電極６により受信される。分波器１１を直進した弾性表面波はＩＤＴ電
極７により受信される。そして、分波器１１により反射器１３の方向に進路を９０°曲げ
られた弾性表面波は、反射器１３により進行方向を更に９０°曲げられてＩＤＴ電極８に
より受信される。
【００１３】
このように加速度検知ユニット１に−Ｘ軸方向の加速度−αｘを印加すると、加速度印
加時、圧電基板３は、図１（ｃ）に示すように慣性力により重り部３ａが＋Ｘ軸方向に傾
き、可撓性のある薄肉部３ｃには引っ張り応力（伸張応力）Ｐと圧縮応力Ｃが生じること
になる。つまり、重り部３ａ近傍の固定部３ｂ１側の薄肉部３ｃには圧縮応力Ｃが、重り
部３ａ近傍の固定部３ｂ２側の薄肉部３ｃには伸張応力Ｐが生じる。そして、固定部３ｂ
１近傍の重り部３ａ側の薄肉部３ｃには伸張応力Ｐが、固定部３ｂ２近傍の重り部３ａ側
の薄肉部３ｃには圧縮応力Ｃが生じる。また、加速度検知ユニット１にＹ軸方向の加速度
を印加した場合も、図１（ｃ）と同様な変形を生じ、伸張応力Ｐと、圧縮応力Ｃが生じる
。
また、図１の加速度検知ユニット１にＺ軸方向の加速度を印加すると、圧電基板３は図
２の断面図に示すように変形する。つまり、重り部３ａ近傍の両側の薄肉部３ｃには圧縮
応力Ｃが生じ、固定部３ｂ１近傍の重り部３ａ側の薄肉部３ｃと、固定部３ｂ２近傍の重
り部３ａ側の薄肉部３ｃとには夫々伸張応力Ｐが生じる。
【００１４】
加速度検知ユニット１に加速度を印加しない加速度無印加時、ＩＤＴ電極５の端子電極
５ａ、５ｂに高周波電圧を加えて弾性表面波を励振させ、この弾性表面波が圧電基板３上
を伝搬し、ＩＤＴ電極６、７、８、９で受信されるまでの時間（遅延時間）を、夫々ｔ６
、ｔ７、ｔ８、ｔ９とし、この遅延時間を記憶する。次に、例えば、加速度検知ユニット
１に−Ｘ方向の加速度−αｘを印加する加速度印加時、図１（ｃ）の断面図に示すように
伸張応力Ｐ、圧縮応力Ｃが作用し、応力が生じた薄肉部３ｃの近傍に歪みが生じる。この
歪みの領域は、図１（ａ）の領域Ａ１、Ａ２であり、加速度−αｘによって影響される遅
延時間はｔ６、ｔ８である。領域Ａ１の歪みにより遅延時間ｔ６はｔ’６に、領域Ａ２の
歪みにより遅延時間ｔ８はｔ’８に変化する。遅延時間差（ｔ６−ｔ’６）、（ｔ８−ｔ
’８）、（ｔ’６−ｔ’８）を測定することにより、歪みの大きさ、応力の大きさが演算
され、応力の大きさより加速度の大きさが求まることになる。
【００１５】
また、＋Ｘ軸方向の加速度＋αｘの場合は、図１（ｃ）の伸張応力Ｐと圧縮応力Ｃとは
互いに逆となり、歪みも逆の歪みが生じるので、遅延時間はそれぞれｔ’’６、ｔ’’８
に変化する。これらと加速度無印加時の遅延時間ｔ６、ｔ８との夫々の遅延時間差を測定
することにより、加速度αｘの大きさと、向きとが演算され、求まる。
また、Ｙ方向の加速度αｙによって生じる歪みで、弾性表面波の遅延時間に関係する薄
肉部３ｃの領域は、領域はＢ１、Ｂ２であり、上記の場合と同様に遅延時間ｔ７、ｔ９の
変化を測定することにより、Ｙ方向の加速度αｙの大きさとその方向を検知することがで
きる。
加速度検知ユニット１にＺ方向に加速度αｚが作用すると、加速度検知ユニット１は図
２の断面図のように変形し、伸張応力Ｐ、圧縮応力Ｃが生じ、それに伴って歪みが生じる
。Ｚ方向の加速度αｚの測定に関係する薄肉部３ｃの領域は領域Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２
である。加速度αｚの印加による遅延時間の差（ｔ６−ｔ’６）、（ｔ７−ｔ’７）、（
ｔ８−ｔ’８）、（ｔ９−ｔ’９）を測定することにより、歪みの大きさ、応力の大きさ
より、加速度Ｇｚの大きさを求めることができる。
【００１６】
以上のように、本実施形態の加速度検知ユニット１は、圧電基板の加工が、エッチング
加工を用いることが可能であり、且つ大型基板を採用すればバッチ処理が可能であり、量
産性に適している。また、弾性表面波を用いているので小型で堅牢な加速度検知ユニット
を構成でき、例えば水晶基板を用いることにより、温度特性も良好なものが得られる。
図３は、図１に示した加速度検知ユニット１の変形例であり、重り部３ａの下部に重り
１６を付加し、固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）の下部に固定枠１５を接着、固定した加速
度検知ユニット１である。重り１６を付加することにより、加速度検知ユニット１の検知
感度が改善される。
【００１７】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は分波器の他の形態を示す平面図である。図４（ａ）は反
射器Ｒ１、Ｒ２を用いて分波器を形成した例で、反射器Ｒ１は入射する弾性表面波Ａの１
／３の強度の弾性表面波Ｂを図中左方へ反射させ、２／３の強度の弾性表面波Ａ’を透過
させる。反射器Ｒ２は入射する弾性表面波Ａ’の半分の強度の弾性表面波Ｄを透過させて
、半分の強度の弾性表面波Ｃを右方へ反射させるように、反射器Ｒ１、Ｒ２を構成する。
図４（ｂ）は、三波に分波する分波器の構成を示す他の例の平面図である。例えば、入力
の弾性表面波Ａの１／３の強度の弾性表面波を三方向に夫々分波する分波器である。図４
（ｃ）の分波器も同様に、弾性表面波を三方向に夫々分波する機能を有する。周知のよう
に、反射器を構成する電極指の反射係数は、圧電基板の材質、電極指の厚さ、金属材料等
に依存する。また、反射器はグレーティング反射器のみに限定することなく他の反射器で
あってもよい。
【００１８】
図５（ａ）は、第２の実施の形態の加速度検知ユニット２の構成を示す平面図、同図（
ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図である。
加速度検知ユニット２の圧電基板３は、重り部３ａ、固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）、
これら固定部３ｂと重り部３ａとを連結する可撓性のある薄肉部３ｃとを有する。圧電基
板３上には弾性表面波を励振又は受信する複数のＩＤＴ電極２０〜２８、弾性表面波を反
射する複数の反射器３０〜３６、及びＩＤＴ電極２０で励振した弾性表面波を分波する複
数の分波器３７、３８が形成されている。
圧電基板３の固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）の表面上には、ＩＤＴ電極２０、２１、２
３、２５、２８、反射器３０、３２、３３、３４、３６、及び分波器３７、３８を配置す
る。そして、薄肉部３ｃの表面上にＩＤＴ電極２２、２４、２６、２７と、反射器３１、
３５とを配置する。さらに、重り部３ａの上に弾性表面波吸収物質４０を塗布して、加速
度検知ユニット２を構成する。なお、符号２０ａ、２０ｂ〜２８ａ、２８ｂは、ＩＤＴ電
極２０〜２８の端子電極である。
また、図５（ｂ）の例では、加速度検知ユニット２の重り部３ａに付加する重り１６を
接着して固定し、固定部３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）に固定枠１５を接着して固定した場合を
示している。重り１６と固定枠１５とがなくても加速度検知ユニットとして機能するが、
重り１６を付加すると加速度検知感度が改善される。
【００１９】
図５（ａ）に基づいて加速度検知ユニット２を説明する。ＩＤＴ電極２０は、弾性表面
波を励振する電極であり、例えば一方向性のＩＤＴ電極を用いるとエネルギ損失が改善さ
れる。ＩＤＴ電極２０で励振された弾性表面波は、反射器３０の方向に伝搬し、弾性表面
波の一部は反射器３０を透過して直進し、ＩＤＴ電極２１で受信される。ＩＤＴ電極２０
と２１との遅延時間をｔ２１とする（以後は単に遅延時間ｔ２１と表す）。反射器３０で
反射された弾性表面波は、反射器３１で全反射されてＩＤＴ電極２２で受信される。ＩＤ
Ｔ電極２２の受信時の遅延時間をｔ２２とする。ＩＤＴ電極２１を透過した弾性表面波は
反射器３２の方向に直進して、反射器３２で分波器３７の方向へ全反射され、分波器３７
でＩＤＴ電極２３、ＩＤＴ電極２４、及び反射器３３の三方向へ分波され、ＩＤＴ電極２
３の方向へ進んだ弾性表面波がＩＤＴ電極２３で受信される。ＩＤＴ電極２３の受信時の
遅延時間をｔ２３とする。一方、分波器３７でＩＤＴ電極２４の方向へ反射された弾性表
面波はＩＤＴ電極２４で受信され、この遅延時間をｔ２４とする。
【００２０】
分波器３７を通過した弾性表面波は反射器３３で全反射され、反射器３４の方向に進み
、反射器３４でＩＤＴ電極２５の方向へ直進し、ＩＤＴ電極２５で受信される。この遅延
時間をｔ２５とする。また反射器３４で反射器３５の方向へ反射された弾性表面波は、反
射器３５で全反射され、ＩＤＴ電極２６の方向へ進み、ＩＤＴ電極２６で受信される。こ
の遅延時間をｔ２６とする。ＩＤＴ電極２５を透過した弾性表面波は反射器３６の方向へ
進み、反射器３６で全反射され、分波器３８の方向へ進み、分波器３８でさらにＩＤＴ電
極２７及びＩＤＴ電極２８の方向へ分波される。ＩＤＴ電極２７の方向へ分波された弾性
表面波はＩＤＴ電極２７で受信される。この遅延時間をｔ２７とする。分波器３８でＩＤ
Ｔ電極２８の方向へ分波された弾性表面波はＩＤＴ電極２８で受信され、この遅延時間を
ｔ２８とする。
【００２１】
加速度検知ユニット２に加速度が印加されても、固定部３ｂの表面を伝搬する弾性表面
波は応力、歪みの影響を受けないので、遅延時間ｔ２１、ｔ２３、ｔ２５、ｔ２８は、温
度等の環境条件を保った場合、印加される加速度度に関係なく一定である。しかるに、薄
肉部３ｃに設けたＩＤＴ電極２２、２４、２６、２７は、薄肉部３ｃを伝搬する弾性表面
波を受信するので、加速度による歪みの影響を受け、遅延時間が変動する。そこで、加速
度検知ユニット２に加速度を加えないとき、ＩＤＴ電極２１、２２及び反射器３１の位置
を調整し、遅延時間ｔ２１とｔ２２とを等しくする。Ｘ軸方向に加速度αｘを印加すると
、重り部３ａ近傍の薄肉部３ｃに歪みが生じ、遅延時間ｔ２２がｔ’２２に変化する。遅
延時間差（ｔ２１−ｔ’２２）を測定すれば加速度αｘの大きさを求めることができる。
遅延時間ｔ２６についても同様にＸ軸方向に加速度αｘの影響を受ける。加速度無印加時
に、遅延時間ｔ２５、ｔ２６が等しくなるように、ＩＤＴ電極２５、２６及び反射器３５
の位置を設定する。加速度αｘの印加時の遅延時間ｔ’２６を測定することにより、遅延
時間差（ｔ２５−ｔ’２６）より加速度αｘの大きさを求めることができる。ｔ２１、ｔ
’２２、ｔ２５、ｔ’２６より加速度αｘの大きさ、加速度の方向を求めることができる
。
【００２２】
Ｙ軸方向に加速度が印加された場合に遅延時間が影響を受けるのは、遅延時間ｔ２４、
ｔ２７である。加速度無印加時に、遅延時間ｔ２３、ｔ２４が等しくなるようにＩＤＴ電
極２３、２４の位置を設定する。同様に遅延時間ｔ２７、ｔ２８が等しくなるようにＩＤ
Ｔ電極２７、２８の位置を設定する。Ｙ軸方向に加速度が印加されると、重り部３ａ及び
薄肉部３ｃが変形するので、重り部３ｃ近傍の薄肉部３ｃに歪みが生じ、歪みのある領域
を伝搬する弾性表面波の伝搬速度が変化し遅延時間が変化する。そこで、加速度印加時の
遅延時間ｔ’２４、ｔ’２７を測定し、遅延時間差（ｔ２３−ｔ’２４）、（ｔ２８−ｔ
’２７）を測定することにより、Ｙ軸方向の加速度αｙと方向とを求めることができる。
同様に、Ｚ軸方向の加速度αｚが印加された場合に影響される遅延時間は、ｔ２２、ｔ
２４、ｔ２６、ｔ２７であり、加速度印加時の遅延時間は夫々ｔ’２２、ｔ’２４、ｔ’
２６、ｔ’２７に変化する。加速度印加時も遅延時間が変化しないｔ２１、ｔ２３、ｔ２
５、ｔ２８との差、（ｔ２１−ｔ’２２）、（ｔ２３−ｔ’２４）、（ｔ２５−ｔ’２６
）、（ｔ２８−ｔ’２７）を測定することにより、加速度αｚの大きさと方向を求めるこ
とができる。
本実施の形態の加速度検知ユニット２は、弾性表面波の伝搬路が加速度に影響しない固
定部の表面上と、影響を受ける薄肉部の表面上と２つの伝搬経路を有するので、基準の遅
延時間を記憶するメモリが必要でなく、温度による遅延時間の影響も相互いに殺され、加
速度の測定精度が向上するという効果がある。
【００２３】
図６は、本実施の形態の加速度検知ユニット１を用いた加速度センサの構成を示す機能
ブロック回路図であり、加速度センサは、インターバルパルス発生回路４５と、加速度検
知ユニット１と、４個のＲＳフリップフロップ４６（４６ａ〜４６ｄ）と、演算処理回路
４７と、を備えている。インターバルパルス発生回路４５で発生したパルスは、加速度検
知ユニット１のＩＤＴ電極５の入力端子５ａ、５ｂと、４個のＲＳフリップフロップ４６
ａ〜４６ｄのＳ端子に加えられる。入力端子５ａ、５ｂに加えられたパルスはＩＤＴ電極
５の電極指間に電界を生じさせ、電極指の間隔に依存する周波数を有する弾性表面波を励
振する。この弾性表面波が圧電基板３の薄肉部３ｃを伝搬し、ＩＤＴ電極６、７、８、９
に受信される。ＩＤＴ電極６、７、８、９で受信したパルスは４個のＲＳフリップフロッ
プ４６ａ〜４６ｄのＲ端子に加えられる。ＲＳフリップフロップのＳ端子に加えられるパ
ルスの立ち上がりと、圧電基板３の夫々の経路を伝搬した弾性表面波のパルスの立ち下が
りが、４個のＲＳフリップフロップ４６ａ〜４６ｄのＲ端子に加えられることにより、圧
電基板３の夫々の経路を伝搬した遅延時間ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９が計測され、これらの
遅延時間を演算回路で処理して、加速度が求められる。
【００２４】
図７は、加速度検知ユニット１にＸ軸方向の加速度αｘが印加される場合の遅延時間を
示す図で、左側の図は加速度無印加時のＩＤＴ電極６、８が受信する遅延時間ｔ６、ｔ８
である。加速度無印加時は遅延時間ｔ６、ｔ８を等しくなるように加速度検知ユニット１
を構成する。加速度印加時は圧電基板３の重り部３ａの近傍の薄肉部３ｃに歪みが生じる
、この歪みにより弾性表面波の伝搬速度が変化し、遅延時間ｔ６、ｔ８がｔ’６、ｔ’８
に変化する。（ｔ６−ｔ’６）、（ｔ８−ｔ’８）、（ｔ’６−ｔ’８）を演算すること
により、Ｘ軸方向に加えられる加速度の大きさと、向きを求めることができる。また、Ｙ
軸方向の加速度αｙについても同様であるが、遅延時間としてはｔ７、ｔ９を用いる点が
異なる。
【００２５】
図８は、加速度検知ユニット１にＺ軸方向の加速度αｚが印加される場合の遅延時間を
示す図で、左側の図は加速度無印加時のＩＤＴ電極６、７、８、９が受信する遅延時間ｔ
６、ｔ７、ｔ８、ｔ９である。加速度無印加時には、遅延時間ｔ６とｔ８とが等しく、ｔ
７とｔ９が等しくなるように、加速度検知ユニット１のＩＤＴ電極６、７、８、９の位置
を設定する。加速度印加時は遅延時間ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９は、ｔ’６、ｔ’７、ｔ’
８、ｔ’９に変化する。（ｔ６−ｔ’６）、（ｔ７−ｔ’７）、（ｔ８−ｔ’８）、（ｔ
９−ｔ’９）を演算回路４７で処理することにより、Ｚ軸方向の加速度が求まる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る加速度検知ユニット１の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は加速度が印加された場合の変形と応力を示す図。
【図２】Ｚ軸方向に加速度が印加された場合の変形と応力を示す図。
【図３】加速度検知ユニット１の変形例を示す断面図。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は分波器の形態を示す平面図。
【図５】第２の実施の形態の加速度検知ユニット２の構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図を示す図。
【図６】本発明の加速度センサの構成を示すブロック図。
【図７】Ｘ軸方向の加速度を求めるための説明図。
【図８】Ｚ軸方向の加速度を求めるための説明図。
【図９】従来の３軸の加速度センサの構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はＸ軸方向に加速度が加わった場合の変形、そのときの応力、（ｃ）はＺ軸方向に力が加速度わった場合の変形、そのときの応力を示す図。
【図１０】従来のブリッジ回路。
【図１１】弾性表面波を用いた超音波干渉計の構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００２７】
１、２  加速度検知ユニット、３  圧電基板、３ａ  重り部、３ｂ１、３ｂ２  固定部
、３ｃ  薄肉部、５、６、７、８、９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２
７、２８  ＩＤＴ電極、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ
電極端子、１１、３７、３８  分波器、１２、１３、３１、３２、３３、３４、３５、
３６  反射器、１５  固定枠、１６  重り、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、
２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ、２７ａ、
２７ｂ、２８ａ、２８ｂ  電極端子、４０  弾性表面波吸収物質、４５  インターバルパ
ルス発生器、４６ａ〜４６ｄ  ＲＳフリップフロップ回路、４７  演算回路、ｔ６、ｔ’
６、ｔ７、ｔ’７、ｔ８、ｔ’８、ｔ９、ｔ’９  遅延時間
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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