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1、(10)申请公布号 CN 102607746 A (43)申请公布日 2012.07.25 C N 1 0 2 6 0 7 7 4 6 A *CN102607746A* (21)申请号 201210015265.X (22)申请日 2012.01.17 2011-006894 2011.01.17 JP 2011-079938 2011.03.31 JP 2011-137519 2011.06.21 JP G01L 1/10(2006.01) H03H 9/02(2006.01) (71)申请人日本电波工业株式会社 地址日本东京都 (72)发明人小山光明 武藤猛 岩井宏树 (74)专利代理机构。
2、北京尚诚知识产权代理有限 公司 11322 代理人龙淳 (54) 发明名称 外力检测方法和外力检测装置 (57) 摘要 提供一种能够高精度且容易地检测出施加在 压电板上的外力的技术。在容器内悬臂支承水晶 板。在水晶板的例如中央部分别在上表面和下表 面形成激励电极。在水晶板的下表面一侧的前端 部，形成通过引出电极与下表面一侧的激励电极 连接的可动电极，与该可动电极相向地在容器的 底部设置固定电极。将上表面一侧的激励电极和 固定电极连接振荡电路。在水晶板上施加外力而 弯曲时，可动电极与固定电极之间的电容变化，将 该电容变化与水晶板的变形作为振荡电路的振荡 频率的变化来掌握。另外，将外力的施加方向和。
3、沿 着施加外力之前的水晶板的长度方向的可动电极 的朝向所成的角度设定为3060，优选 4050，然后进行测定。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书10页 附图15页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 15 页 1/2页 2 1.一种使用传感器的外力检测方法，其特征在于： 所述传感器包括： 一端被支承在基座上的悬臂式的压电板； 为了使该压电板振动，分别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另 一个激励电极； 与所述一个激励电极电连接的振荡电路； 设置于所述压电板中从所述一端离开的部位，。
4、且与所述另一个激励电极电连接的可变 电容形成用的可动电极；和 固定电极，其与所述压电板隔开间隔，按照与所述可动电极相向的方式设置并且与所 述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而与所述可动电极之间的电容变化，来形成可变 电容， 所述外力检测方法包括： 按照与作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和所述可动电极的所述压电板的长 度方向所成的角度为3060的方式，来设定所述传感器的工序； 通过频率信息检测部检测出作为与所述振荡电路的振荡频率对应的频率信息的信号 的工序；和 根据在所述频率信息检测部检测出的频率信息，评价作用在所述压电板上的外力的工 序。 2.如权利要求1所述的外力检测方法，其特征在于。
5、： 与作为目标测定对象的外力的方向正交的面和所述可动电极的所述压电板的长度方 向所成角度是4050。 3.如权利要求1所述的外力检测方法，其特征在于： 为了防止外力施加在所述压电板上时设置有激励电极的部位弯曲，在所述基座上设置 支承所述压电板的下表面一侧的激励电极与可动电极之间的部位的支承部。 4.如权利要求3所述的外力检测方法，其特征在于： 所述支承部的前端部与压电板被相互固定。 5.如权利要求1所述的外力检测方法，其特征在于： 在所述容器内的设有固定电极的一侧的内壁部配备突起部，该突起部在所述压电板过 度弯曲时，与该压电板的一端和另一端之间的靠一端侧的部位接触以限制该部位的弯曲， 由此避免。
6、压电板的另一端碰撞到容器的内壁部。 6.如权利要求5所述的外力检测方法，其特征在于： 对于所述突起部中的与所述压电板相对的面，压电板的长度方向的纵断面的形状是山 形。 7.一种外力检测装置，是检测出作用在压电板上的外力的外力检测装置，其特征在于， 包括： 一端被支承在基座上的悬臂式的所述压电板； 为了使该压电板振动，分别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另 一个激励电极； 与所述一个激励电极电连接的振荡电路； 权 利 要 求 书CN 102607746 A 2/2页 3 设置于所述压电板的另一端，且与所述另一个激励电极电连接的可变电容形成用的可 动电极； 固定电极，其与所述压电板。
7、隔开间隔，按照与所述可动电极相向的方式设置并且与所 述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而与所述可动电极之间的电容变化，来形成可变 电容； 用来检测出作为与所述振荡电路的振荡频率对应的频率信息的信号的频率信息检测 部；和 显示作为目标测定对象的外力的方向的方向显示部， 与所述作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和所述可动电极的所述压电板的长 度方向所成的角度被设定在3060， 形成从所述振荡电路经过所述一个激励电极、所述另一个激励电极、所述可动电极和 所述固定电极后返回所述振荡电路的振荡环， 在所述频率信息检测部检测出的频率信息用来评价作用在压电板上的外力。 8.如权利要求7所述的外力检测装。
8、置，其特征在于： 作为由所述压电板、激励电极、可动电极和固定电极形成的组，设置第一组和第二组， 分别与第一组和第二组对应地设置振荡电路， 所述频率信息检测部求出按照与所述第一组对应的振荡频率和与所述第二组对应的 振荡频率的差的信号。 9.如权利要求7所述的外力检测装置，其特征在于： 与作为所述目标测定对象的外力的方向正交的面、和所述可动电极的所述压电板的长 度方向所成的角度是4050。 10.如权利要求7所述的外力检测装置，其特征在于： 为了防止外力施加在所述压电板上时设置有激励电极的部位弯曲，在所述基座上设置 支承所述压电板的下表面一侧的激励电极与可动电极之间的部位的支承部。 11.如权利要。
9、求10所述的外力检测装置，其特征在于： 所述支承部的前端部与压电板被相互固定。 12.如权利要求7所述的外力检测装置，其特征在于： 在所述容器内的设有固定电极的一侧的内壁部配备突起部，该突起部在所述压电板过 度弯曲时，与该压电板的一端和另一端之间的靠一端侧的部位接触以限制该部位的弯曲， 由此避免压电板的另一端碰撞到容器的内壁部。 13.如权利要求12所述的外力检测装置，其特征在于： 对于所述突起部中的与所述压电板相对的面，压电板的长度方向的纵断面的形状是山 形。 权 利 要 求 书CN 102607746 A 1/10页 4 外力检测方法和外力检测装置 技术领域 0001 本发明涉及一种使用压。
10、电板例如水晶板，并且通过基于振荡频率检测出作用于压 电板上的外力的大小，来检测出加速度、压力、流体的流速、磁力或者静电力等这些外力的 技术领域。 背景技术 0002 作为作用于线上的外力，有基于加速度的作用于物体上的力、压力、流速、磁力、静 电力等，需要正确地测定这些外力的情况很多。例如在汽车的开发阶段，进行测定在汽车碰 撞物体时座椅中的冲击力。另外，为了调查地震时的振动能量和振幅，要求尽量精密地调查 摇晃的加速度等。 0003 另外，在正确地调查液体和气体的流速而使其检测值反映在控制系统中的情况和 测定磁铁的性能的情况等，都能够列举作为外力的测定例子。 0004 在进行这样的测定时，要求尽量。
11、简单的构造，且要高精度地进行测定。 0005 在专利文献1中记载了以下内容：以悬臂支承压电薄片(film)，通过周围的磁力 变化而压电薄片变形，流经压电薄片的电流发生变化。 0006 另外，在专利文献2中记载了以下内容：设置电容耦合型的压力传感器和配置于 对该压力传感器的配置区域分隔出来的空间的水晶振子，并联连接这些压力传感器的可变 电容和水晶振子，通过根据压力传感器中的电容发生变化而水晶振子的反谐振点变化，来 检测出压力。 0007 专利文献1、2的原理与本发明完全不同。 0008 在专利文献3中记载了对被悬臂支承在装置内部的压电振动元件在将自由端一 侧略微降低以使其自由端不会触碰内部底面的。
12、状态下进行固定的发明，但是这可以认为是 为了有效利用装置的内部空间的设计，其目的与本发明不同。 0009 现有技术文献 0010 专利文献1：日本特开2006-138852号公报(0021段落、0028段落) 0011 专利文献2：日本特开2008-39626号公报(图1和图3) 0012 专利文献3：日本特开2002-171152号公报 发明内容 0013 发明要解决的课题 0014 本发明是在这样的背景下产生的，目的在于提供一种能够高精度且容易地检测出 施加在压电板上的外力的技术。 0015 用于解决课题的方法 0016 本发明的使用传感器的外力检测方法，其特征在于： 0017 该传感器包。
13、括：一端被支承在基座上的悬臂式的压电板；为了使该压电板振动， 分别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另一个激励电极；与上述一个 说 明 书CN 102607746 A 2/10页 5 激励电极电连接的振荡电路；设置于上述压电板中从上述一端离开的部位，且与上述另一 个激励电极电连接的可变电容形成用的可动电极；和固定电极，其与上述压电板隔开间隔， 按照与上述可动电极相向的方式设置并且与上述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而 与上述可动电极之间的电容变化，来形成可变电容，上述外力检测方法包括：按照与作为目 标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极的上述压电板的长度方向所成的角度。
14、 为3060的方式，来设定上述传感器的工序；利用频率信息检测部检测出作为与上述 振荡电路的振荡频率对应的频率信息的信号的工序；和根据在上述频率信息检测部中所检 测出的频率信息，评价作用在上述压电板的外力的工序。 0018 与作为上述目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极中的上述压电 板的长度方向所成角度优选为4050。 0019 本发明的外力检测装置，是一种检测出作用在压电板上的外力的外力检测装置， 其特征在于，包括：一端被支承在基座上的悬臂式的上述压电板；为了使该压电板振动，分 别设置于该压电板的一面侧和另一面侧的一个激励电极和另一个激励电极；与上述一个激 励电极电连接的振荡电路；。
15、设置于上述压电板的另一端，且与上述另一个激励电极电连接 的可变电容形成用的可动电极；固定电极，其与上述压电板隔开间隔，按照与上述可动电极 相向的方式设置并且与上述振荡电路连接，通过根据压电板的弯曲而与上述可动电极之间 的电容变化，来形成可变电容；用来检测出作为与上述振荡电路的振荡频率对应的频率信 息的信号的频率信息检测部；和显示作为目标测定对象的外力的方向的方向显示部，与上 述作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极中的上述压电板的长度方向 所成的角度被设定为3060，形成从上述振荡电路经过上述一个激励电极、上述另一 个激励电极、上述可动电极和上述固定电极后返回上述振荡电路的振荡环。
16、，在上述频率信 息检测部检测出的频率信息用来评价作用在压电板上的外力。 0020 另外在本发明的方法或装置中，能够采用以下结构：为了防止在外力施加在上述 压电板上时设置有激励电极的部位弯曲，在上述基座设置支承上述压电板的下表面一侧的 激励电极与可动电极之间的部位的支承部。在该情况下，上述支承部的前端部与压电板例 如通过粘着材料相互固定。 0021 此外也可以采用以下结构：在上述容器内的设有固定电极一侧的内壁部配备突起 部，该突起部在上述压电板过度弯曲时与该压电板的一端和另一端之间的靠一端侧的部位 接触以限制该部位的弯曲，由此避免压电板的另一端碰撞到容器的内壁部。在此情况下，对 于上述突起部中的。
17、与上述压电板相对的面，压电板的长度方向的纵断面的形状是山形。 0022 上述可变电容形成用的可动电极既可以设置于压电板的一面侧和另一面侧中的 一个面上，也可以设置于两者上。 0023 作为本发明的优选的一个方式，能够列举以下的结构：作为由上述压电板、激励电 极、可动电极和固定电极形成的组，设置第一组和第二组，分别与第一组和第二组对应地设 置振荡电路，具有上述频率信息检测部求出按照与上述第一组对应的振荡频率和与上述第 二组对应的振荡频率的差的信号的功能。在该结构中，也能使振荡电路在第一组和第二组 中共用，在此情况下，可以在振荡电路与回路之间设置切换开关部，使得交替地形成第一组 的振荡环与第二组的。
18、振荡环。 0024 另外，与上述作为目标测定对象的外力的方向正交的面、和上述可动电极中的上 说 明 书CN 102607746 A 3/10页 6 述压电板的长度方向所成的角度优选为4050。 0025 发明效果 0026 本发明在于，在压电板上施加外力而弯曲或者弯曲的程度变化时，压电板一侧的 可动电极和与该可动电极相向的固定电极之间的距离会变化，因此两个电极间的电容发生 变化，将该电容变化与压电板的弯曲程度作为压电板的振荡频率的变化来掌握。另外，通 过将压电板向与目标测定对象的外力方向正交的方向倾斜而进行测定，来使测定灵敏度提 高。由于也能检测出压电板的略微变形来作为振荡频率的变化，所以能够。
19、高精度地测定施 加在压电板上的外力，而且能够简化装置结构。 附图说明 0027 图1是表示将本发明的外力检测装置用作加速度检测装置的基本结构的主要部 分的纵断面侧视图。 0028 图2是表示上述基本结构中使用的水晶振子的上表面和下表面的平面图。 0029 图3是表示加速度检测装置的电路结构的块图。 0030 图4是表示上述加速度检测装置的等效电路的电路图。 0031 图5是表示使用上述加速度检测装置所取得的加速度与频率差的关系的特性图。 0032 图6是表示本发明的实施方式的纵断面侧视图。 0033 图7是表示使用图6所示的加速度检测装置，角度与灵敏度的关系的特性图。 0034 图8是表示上述。
20、实施方式的变形例的纵断面侧视图。 0035 图9是表示上述加速度检测装置的使用方法的一个例子的说明图。 0036 图10是表示图9所示的加速度检测装置的内部的纵断面侧视图。 0037 图11是表示本发明的实施方式的变形例的纵断面侧视图。 0038 图12是表示将本发明的外力检测装置作为加速度检测装置应用的实施方式的纵 断面侧视图。 0039 图13是沿着图12中的A-A线的横断面平面图。 0040 图14是表示上述实施方式中使用的水晶板的背面一侧的平面图。 0041 图15是沿着图12中的B-B线的横断面平面图。 0042 图16是表示在上述实施方式中，水晶板因外力而弯曲的样子和各个部分的尺寸。
21、 的纵断面侧视图。 0043 图17是表示上述实施方式的加速度检测装置的电路的块回路图。 0044 图18是表示上述实施方式的加速度检测装置的一部分的外观的外观图。 0045 图19是表示本发明的其他变形例的纵断面侧视图。 0046 图20是表示本发明的其他变形例的纵断面侧视图。 0047 图21是表示本发明的其他变形例的纵断面侧视图。 0048 图22是表示图21所示的加速度检测装置中使用的水晶板的立体图。 0049 图23是说明本发明中的方向显示部的示意图。 0050 图24是说明本发明中的方向显示部的示意图。 0051 图25是表示本发明的其他实施方式的主要部分的纵断面侧视图。 0052。
22、 图26是沿着图25中的C-C线的横断面平面图。 说 明 书CN 102607746 A 4/10页 7 0053 图27是表示本发明的另外的其他实施方式的主要部分的平面图。 0054 符号说明 0055 1 容器 0056 11 底座 0057 12 导电路 0058 14 振荡电路 0059 2 水晶板 0060 31、41 激励电极 0061 5 可动电极 0062 6 固定电极 0063 7 突起部 0064 100 频率检测部 0065 101 数据处理部 0066 102 频率信息检测部 具体实施方式 0067 【发明的基本结构】 0068 在说明将本发明应用于加速度检测装置中的实。
23、施方式之前，先对作为其前提的基 本结构进行阐述。图1是表示相当于作为加速度检测装置的传感器部分的外力检测传感 器的加速度传感器的图，在图1中，1是长方体形状的密闭式的例如由水晶构成的容器，在 内部封入惰性气体例如氮气。该容器由构成基座的下部分和与该下部分在周缘部接合的上 部分构成。另外，作为容器1未必限定于密闭式的容器。在容器1内设有由水晶构成的底 座11，作为压电板的水晶板2的一端被导电性粘接剂10固定在该底座11的上表面(上表 面)。即，水晶板2被悬臂支承在底座11上。水晶板2例如将X剪切(X cut)的水晶形成 长方形，厚度例如设定为数十m级，例如0.03mm。因此，通过在与水晶板2交叉。
24、的方向上 施加外力，前端部(前端部)弯曲。 0069 如图2(a)所示，水晶板2在上表面的中央部设有一个激励电极31，另外如图2(b) 所示，在下表面的与上述激励电极31相向的部位还设有另一个激励电极41。在上表面一侧 的激励电极31连接有带状的引出电极32，该引出电极32在水晶板2的一端向下表面折叠， 与导电性粘接剂10接触。在底座11的上表面设置由金属层构成的导电路12，该导电路12 借助支承容器1的绝缘基板13，与绝缘基板13上的振荡电路14的一端连接。 0070 在下表面一侧的激励电极41上连接带状的引出电极42，该引出电极42被引出至 水晶板2的另一端一侧(前端部一侧)，与可变电容形。
25、成用的可动电极5连接。另一方面， 在容器1一侧设有可变电容形成用的固定电极6。在容器1的底部设置有由凸状(convex) 的水晶构成的突起部7。该突起部7在平面图中看是四边形。 0071 固定电极6在该突起部7中按照大致与可动电极5相向的方式设置。水晶板2接 触过大而前端部对容器1的底部进行碰撞时，因“解理(裂开)”现象而有在结晶块中容易 残缺的性质。因此，按照在水晶板2过度摇晃时与可动电极5相比水晶板2的基端一侧(一 端一侧)的部位碰撞突起部7的方式来决定突起部的形状。在图1等中记载了与实际的装 说 明 书CN 102607746 A 5/10页 8 置形象略微改变的装置形象，实际上大幅振动。
26、容器1时，与水晶板2的前端部相比靠近中央 的部位碰撞到突起部7。 0072 固定电极6借助通过突起物7的表面和绝缘基板13而布线的导电路15与振荡电 路14的另一端连接。图3表示加速度传感器的布线的连接状态，图4表示等效电路。L1是 与水晶振子的质量对应的串联电感，C1是串联电容，R1的串联电阻，C0是包括电极间电容 的有效并联电容，CL是振荡电路14的负载电容。上表面一侧的激励电极31和下表面一侧 的激励电极41与振荡电路14连接，形成于上述可动电极5和固定电极6之间的可变电容 Cv介于下表面一侧的激励电极41与振荡电路14之间。 0073 也可以在水晶板2的前端部设置重锤，施加加速度时使弯。
27、曲量增大。在此情况下， 既可以增大可变电极5的厚度来兼用重锤，也可以在水晶板2的下表面一侧单独设置不同 于可变电极5的重锤，或者也可以在水晶板2的上表面一侧设置重锤。 0074 此处，根据国际规格IEC 60122-1，水晶振荡电路的一般公式如下式(1)所示。 0075 FLFr(1+x) 0076 x(C1/2)1/(C0+CL) (1) 0077 FL是在水晶振子上施加负载时的振荡频率，Fr是水晶振子本身的谐振频率。 0078 在本实施方式中，如图3和图4所示，水晶板2的负载电容是在CL加上Cv。因此， 取代公式(1)中的CL，代入公式(2)中所表示的y。 0079 y1/(1/Cv+1/。
28、CL) (2) 0080 因此，水晶板2的弯曲量从状态1变为状态2，由此可变电容Cv从Cv1变为Cv2 时，频率的变化FL用公式(3)表示。 0081 dFLFL1-FL2ACL 2 (Cv2-Cv1)/(BC) (3) 0082 此处 0083 AC1Fr/2 0084 BC0CL+(C0+CL)Cv1 0085 CC0CL+(C0+CL)Cv2 0086 另外，设在水晶板2上未施加加速度时的所谓基准状态下的可动电极5和固定电 极6之间的相距距离为d1，在水晶板2上施加加速度时的上述相距距离为d2时，则公式(4) 成立。 0087 Cv1S/d1 0088 Cv2S/d2 (4) 0089 。
29、但是S是可动电极5和固定电极6的相向区域的面积，是介电常数。 0090 由于d1已知，因此可知dFL与d2存在对应关系。 0091 作为这样的实施方式的传感器部分的加速度传感器，在未根据加速度施加外力的 状态下水晶板2也处于略微弯曲的状态。另外，水晶板2是处于弯曲状态还是被保持在水 平姿势，根据水晶板2的厚度等来决定。 0092 而且，将这种结构的加速度传感器用作例如横向摇动检测用的加速度传感器和纵 向摇动检测用的加速度传感器，前者按照水晶板2为垂直的方式设置，后者按照水晶板2为 水平的方式设置。 0093 而且发生地震或者施加模拟的振动时，水晶板2按照如图1的点划线所示或者如 说 明 书CN。
30、 102607746 A 6/10页 9 图3中实线所示的方式弯曲。设在未施加振动的状态下由作为频率信息检测部的频率检 测部100检测出的频率为FL1，施加了振动(加速度)的情况下的频率为FL2时，频率的差 FL1-FL2如公式(3)表示。本发明人调查(FL1-FL2)/FL1与加速度的关系，得到图5所示的 关系。因此，证实了通过测定上述频率的差来求出加速度。 0094 在图3中101是例如由个人电脑构成的数据处理部，该数据处理部101具有以下 功能：根据从频率检测部100得到的频率信息例如频率，求出未在水晶板2上施加加速度时 的频率f0和施加了加速度时的频率f1之差，参照将该频率差和加速度相。
31、关联的数据表求 出加速度。作为频率信息并不限于频率差，也可以是作为与频率的差对应的信息的频率的 变化率(f1-f0)/f0。 0095 根据图1所示的结构，在水晶板2上施加外力而弯曲或者弯曲的程度变化时，水晶 板2一侧的可动电极和与该可动电极5相向的固定电极6之间的距离会变化，而且两个电 极5、6间的电容变化。因此，该电容变化和水晶板2的变形表现为水晶板2的振荡频率的 变化。其结果是，由于水晶板2的细微变形也能作为振荡频率的变化而检测出来，所以不仅 能够高精度地测定施加在水晶板2上的外力，而且能够简化装置结构。 0096 (发明的实施方式) 0097 在本发明的实施方式中，如图6所示，相对与作。
32、为测定对象的、预定的(作为目标) 外力的施加方向正交的面P，沿着外力施加前的水晶板2的长度方向的可动电极5的朝向 (面P与可动电极5所成的角度)优选为3060，更优选4050。 0098 图7是从15至75改变角度，而在与上述面P正交的方向对水晶板2施加 了相同的加速度时的振荡频率的值。横坐标的0是45。由图7的结果可知，根 据这些各个曲线能推测振荡频率与角度的关系是抛物线，因此可知角度是30 60 (作为横轴的值，-15+15 )时灵敏度增大，角度是4050 (作为横轴 的值，-5+5)时灵敏度进一步增大。 0099 按照以下的方式能推测出现这样的结果的原因。使加速度传感器200倾斜时，随 。
33、着倾斜角度增大，外力中的使水晶板2弯曲的力成分(水晶板2的厚度方向的力成分) 减少，外力中的水晶板2的长度方向的力成分增加。因此，在090之间改变角度 而检测出相同大小的外力时，随着角度增大可变电容Cv的变化量变小，因此增大角度 是振荡频率的变化量变小的主要原因。但是另一方面，由于随着角度增大水晶板2的长 度方向的应力增加，因此增大角度也是振荡频率增大的主要原因。角度在045 的范围时，根据外力中的长度方向的力成分的主要原因与根据厚度方向的力成分的主要原 因相比，对检测出的振荡频率的影响大，由于角度在4590时相反，因此角度与 振荡频率变化量的关系可以认为当角度为45时振荡频率的变化量变为极大。
34、的抛物线 状。 0100 在调查水平方向的加速度的情况下，只要在将图6的加速度传感器旋转90度后的 状态下安装即可。另外如图8所示，也可以将水晶板2向上倾斜，在此情况下，水晶板2相 对上述面P所成的角度例如被设定为3060，更优选为4050。 0101 另外如图9所示，也可以安装相对容器的底部安装面水平地设置有图1所示的水 晶板2的加速度传感器200，并隔着安装部件80倾斜地固定在支承部件8上，由此相对上述 面P倾斜。在本例中，如图10所示，通过在相对上述面P倾斜角度的安装部件80的传 说 明 书CN 102607746 A 7/10页 10 感器安装面上固定加速度传感器200，由此相对上述面。
35、P形成角度。在此情况下，水晶板 2与面P(与在图9中箭头所示的成为测定对象的力的施加方向垂直的面)所成的角度 优选已经阐述的角度范围，这样能获得高的灵敏度。 0102 面P是例如在测定垂直方向的加速度的情况下的水平面。另外，如图9所示在安 装部件80上表示有箭头84，该箭头84的表示是用来指定作为测定对象的外力的方向的。 例如，该箭头84所表示的方向与可动电极5的方向成45，且按照使该箭头84所表示的方 向与外力的方向一致的方式来设置支承部件8。 0103 如图11所示，也可以借助旋转部件81将加速度传感器200固定在支承部件8上， 由此形成角度。在此情况下，能够配合外力的施加方向而容易地调整。
36、角度。 0104 图12表示加速度传感器的其他例子。该图12所示的加速度传感器200，如已经 阐述的图9和图10所示，搭载于安装部件80上，相对面P倾斜角度地安装在支承部件 8上。在本实施方式中，设有两组已经阐述的水晶板2、激励电极31、34、可变电极5、固定电 极6和振荡电路14的组，这一点与上述的基本结构不同。301是构成容器1的下侧的且形 成基座的下部分，302是构成容器1的上侧的盖体的上部分。对于水晶板2和振荡电路14， 在其中一组的部件上添加符号“A”，在另一组的部件上添加符号“B”。在图12中表示一个 水晶板2，作为从侧面看的图与图1相同。平面观察图12的压力传感器的内部时，如图1。
37、3 所示第一水晶板2A和第二水晶板2B横向平行地配置。 0105 由于这些水晶板2A、2B是相同的构造，因此对一个水晶板2A进行说明时，在水晶 板2A的一面侧(上表面一侧)中窄幅的引出电极32从一端一侧朝着另一端一侧延伸，在 该引出电极32的前端部成角形形成一个激励电极31。而且在水晶板2A的另一面侧(下 表面一侧)，如图13和图14所示，与一个激励电极31相向地形成另一个激励电极41，窄幅 的引出电极42朝着该激励电极41中的水晶板2A的前端部一侧延伸。而且，在该引出电极 42的上述前端部一侧还形成矩形的可变电容形成用的可动电极5。这些电极31等由导电 膜例如金属膜形成。 0106 在容器1。
38、的底部与图1同样地设置有凸状的由水晶构成的突起部7，突起部7的横 宽被设定成与两片水晶板2A、2B的配置对应的大小。即，突起部7被设定成包括两片水晶 板2A、2B的投影区域的大小。而且如图13和图15所示，在突起部7上按水晶板2A的可动 电极5和水晶板2B的可动电极5都设有矩形的固定电极6。此外，在图12等中，为了优先 便于理解构造，并未正确地记载水晶板2A(2B)的弯曲形状，但是在根据后述的尺寸制作的 情况下，水晶板2A(2B)振动过大时，比水晶板2A(2B)的前端部更靠近中央的部位碰撞突起 部7。 0107 关于水晶板2A(2B)和其周边部位，参照图16对各个部分的尺寸的一个例子进行 说明。
39、。水晶板2A(2B)的长度尺寸S和宽度尺寸分别是20mm和1.6mm。水晶板2A(2B)的 厚度例如是30m。与水平面平行地设定水晶板2A(2B)的一端的支承面时，在未施加加速 度而放置的状态下会成为因自重而弯曲的状态，其弯曲量d1例如是151m左右，容器1的 下部分的凹部空间的深度d0例如是156m。另外，突起部7的高度尺寸例如是105m左 右。这些尺寸仅是一个例子。 0108 在图17中表示本实施方式的加速度检测装置的电路。另外，图18中表示加速度 检测装置的一部分的外观。与上述的基本结构不同的地方是，与第一水晶板2A和第二水晶 说 明 书CN 102607746 A 10 8/10页 1。
40、1 板2B分别对应地连接有第一振荡电路14A和第二振荡电路14B，在第一水晶板2A和第二水 晶板2B上，均形成包括振荡电路14A(14B)、激励电极31、41、可动电极5和固定电极6的振 荡环。来自这些振荡电路14A、14B的输出被发送至频率信息检测部102，此处检测出来自各 个振荡电路14A、14B的振荡频率的差或者频率的变化率之差。 0109 频率的变化率是以下的意思。在振荡电路14A中，将水晶板2A因自重而弯曲的基 准状态下的频率称作基准频率时，是水晶板2A因加速度进一步弯曲而频率发生变化时用 频率的变化部分/基准频率所表示的值，例如用ppb单位表示。同样地对于水晶板2B也算 出频率的变。
41、化率，这些变化率的差作为与频率对应的信息对数据处理部101输出。在数据 处理部101中，例如将变化率的差和加速度的大小相关联后的数据保存在存储器中，根据 该数据与变化率的差能够检测出加速度。 0110 列举水晶板2A(2B)的弯曲量(水晶板成一直线延伸的状态时与弯曲时的前端部 分的高度等级的差)和频率的变化量的关系的一个例子，例如水晶板2A(2B)的前端部以 10 -5 m级进行变化时，振荡频率为70MHz时，频率的变化部分是0.65ppb。因此，也能正确 地检测出极小的外力例如加速度。 0111 根据上述实施方式，除了上述的基本结构的效果外，由于在相同的温度环境配置 水晶板2A和水晶板2B，。
42、因此即使水晶板2A和水晶板2B的各个频率因温度发生变化，该变 化部分也被消除，结果是仅能够检测出基于水晶板2A、2B的弯曲的频率的变化部分，所以 具有检测精度高这样的效果。 0112 在图13的例子中，分别与水晶板2A和水晶板2B对应地设置有固定电极6，但是对 于一个水晶板2B也可以采用不设置可动电极5和固定电极6的结构。在此情况下，对于一 个水晶板2B，激励电极41并不借助可变电容CV地与第二振荡电路14B连接。这样，在设置 两组激励电极31、41组的结构(设置两个水晶振子的结构)中，也可以取代在各组中使用 水晶板的方式，在各组中设置共用的水晶板。 0113 【本发明的变形例和应用例】 01。
43、14 图19图22记载了本发明的其他的变形例。 0115 图19所示的加速度传感器，在水晶板2的前端部一侧形成水晶板2的激励电极 31、41，下表面一侧的激励电极41兼用可动电极5。 0116 图20所示的加速度传感器采用作为包括水晶板2的水晶振子使在上述实施方式 中所使用的水晶板2A(2B)的上表面与下表面相反的构造。在此情况下，水晶板2介于可动 电极5与固定电极6之间，在该构造中也能获得同样的作用、效果。 0117 图21所示的加速度传感器在上述实施方式中使用的水晶板2A(2B)中，如图22所 示使下表面一侧的可动电极5转向上表面一侧，并且按照与该可动电极5相向的方式在容 器1的内部空间的。
44、内壁上表面一侧设置固定电极6。在此情况下也能获得同样的作用、效 果。 0118 图25和图26表示本发明的其他实施方式。该实施方式在水晶板2中通过在相当 于基座的容器1的下部分设置的支承部件来支承具有作为水晶振子的作用的部位与因外 力而发生弯曲的部位之间的例子。即，水晶板2中的被该支承部所支承的部位是在设置有 激励电极31、41的部位与设有可动电极5的部位之间。而且为了在外力施加在水晶板2上 时使水晶板2的弯曲程度增大，也就是为了获得高的灵敏度，优选确保从上述支承部位至 说 明 书CN 102607746 A 11 9/10页 12 水晶板2的前端部的距离为较大。 0119 图25和图26所示。
45、的加速度传感器，在容器1的底部设置角形的支承部8，利用该 支承部8的上表面支承比水晶板2的下表面的激励电极41靠近水晶板2的前端部一侧例 如0.1mm数mm的部位。支承部8的横宽优选为与水晶板2的宽度尺寸相同或者比其大， 但在能够发挥能充分防止设置有激励电极31、41的部位的弯曲的功能的情况下，也可以比 水晶板2的宽度尺寸小。支承部8的高度尺寸被设定为，在例如水晶板2从底座11的上表 面水平地伸出的状态下接触水晶板2的下表面的尺寸。 0120 在图25中，夸张地记载了容器内的构造，因此与实际的外力传感器的一例构造略 有不同。作为支承部8的尺寸的一个例子，高度例如是0.5mm1mm，厚度是0.3。
46、mm，横宽是 与水晶板2的宽度相同的1.6mm。该尺寸是一个例子，根据容器1的构造和水晶板2的设置 位置等来决定。 0121 支承部8与水晶板2的下表面(与固定电极6相向一侧的面)，例如通过导电性粘 接剂或者低感应玻璃等粘着材料相互固定。此外，还可以采用支承部8与水晶板2的下表 面不相互固定的结构。 0122 作为设置支承部8的方法，例如可以列举出在制造容器1的下部分301时通过蚀 刻形成的方法，但是也可以与下部分301单独地制造支承部8，利用粘接剂粘接。 0123 另外，使用支承部8的结构也可以应用于设置两组水晶振子然后求出这些水晶振 子的振荡频率的差的例子，即图13图17所示的例子等。在此。
47、情况下，在各组水晶板2A、 2B中，如图25、图26所示采用利用支承部8来支承激励电极31、41与可动电极5之间的部 位的结构。作为支承部8，既可以在各水晶板2A、2B中独立地设置，也可以利用从水晶板2A 的左边缘跨越延伸至水晶板2B的右边缘的共用的支承部8来支承水晶板2A、2B。图27表 示相对在共用的水晶板2上形成了两组水晶振子的结构，而使用支承部8的结构。 0124 此处，在图25所示的构造中，制作将激励电极41与振荡电路直接连接的样品，多 次测定载置于水平面上时的振荡频率f0、和载置于水晶板2的前端部一侧从水平面仅低10 度而倾斜的面上时的振荡频率f10。作为频率的变化率的(f0-f1。
48、0)/f0的值是0.1ppb 5ppb。 0125 对此，对于在上述样品中未设置支承部8的情况下的样品，进行了同样的试验时， 作为频率的变化率的(f0-f10)/f0的值是8ppb45ppb。由该结果可知，当水晶板2因外 力而弯曲时，对于在振荡频率的变化部分中因水晶板2的振动部位(设置有激励电极31、41 的部位)的弯曲而引起的频率的变化部分所占的比例，设置支承部8的构造小。即使水晶 板2中的支承部8的前端一侧弯曲，因支承部8的存在，振动部位也几乎不会弯曲，该结果 可以说是基于这一点的结果。 0126 振动部位的频率的变化缺少再现性，因此如上述通过采用设置支承部8的构造， 能够更加准确地得到与水晶板2的弯曲对应的频率变化。 0127 在以上说明中，本发明并不限定于测定加速度，也能应用于磁力的测定、被测定物 的倾斜程度的测定、流体的流量的测定、风速的测定等。 0128 对测定磁力时的结构例子进行阐述。在水晶板2中的可动电极5与激励电极41 之间的部位形成磁性体的膜，该磁性体位于磁场中时，水晶板2会弯曲。 0129。