專利名稱：慣性力傳感器及其使用的檢測(cè)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于航空器、汽車、機(jī)器人、船舶等移動(dòng)體的姿勢(shì)控制、或者游戲機(jī)或?qū)Ш絻x的位置檢測(cè)等各種電子設(shè)備的慣性力傳感器及其使用的檢測(cè)元件。
背景技術(shù)：
下面，對(duì)現(xiàn)有的慣性力傳感器之一即角速度傳感器進(jìn)行說(shuō)明?，F(xiàn)有的角速度傳感器具有音叉形狀或H形狀或T形狀或圓盤形狀等的檢測(cè)元件。使該檢測(cè)元件振動(dòng)，電氣探測(cè)伴隨科里奧利力的發(fā)生的檢測(cè)元件的應(yīng)變而檢測(cè)出角速度。例如，在相互大致正交的X 軸和Y軸和Z軸上，在X軸和Y軸的XY平面上配置車輛的情況下，通過(guò)導(dǎo)航裝置用角速度傳感器檢測(cè)車輛圍繞Z軸的角速度。圖11是現(xiàn)有的角速度傳感器的檢測(cè)元件的立體圖，圖12是圖11的12-12線的剖面圖。檢測(cè)元件51為音叉形狀，具有將兩個(gè)臂52(52A、52B)和臂52連結(jié)的基部53。在臂52上分別配置有使臂52驅(qū)動(dòng)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電極M及感應(yīng)起因于角速度的臂 52的應(yīng)變的感應(yīng)電極55。例如，各驅(qū)動(dòng)電極M及感應(yīng)電極55由介設(shè)有壓電體56的上部電極57和下部電極58形成。檢測(cè)元件51例如相對(duì)于XY平面在Z軸方向豎立配置。該狀態(tài)下，使臂52在X軸方向上驅(qū)動(dòng)振動(dòng)，由臂52感應(yīng)起因于圍繞Z軸的角速度的應(yīng)變。通過(guò)該檢測(cè)，檢測(cè)圍繞Z 軸的角速度。臂52的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)面OCZ平面)和臂52的應(yīng)變面( 平面)相互正交，在臂 52Α和臂52Β上應(yīng)變的方向相反。例如，如果臂52Α在Y軸的正方向上發(fā)生應(yīng)變，則臂52Β 在Y軸的負(fù)方向上發(fā)生應(yīng)變。這樣的角速度傳感器例如公開(kāi)于專利文獻(xiàn)1。通常，在檢測(cè)角速度時(shí)，減小激勵(lì)用的頻率和感應(yīng)用的頻率的頻率差(失諧頻率)，能夠有利于提高感應(yīng)用電極陽(yáng)的靈敏度。據(jù)此，其結(jié)果是角速度的檢測(cè)靈敏度也提高。另外，激勵(lì)用的頻率和感應(yīng)用的頻率分別以成為檢測(cè)元件51的共振頻率的方式被設(shè)計(jì)。但是，基于僅這些指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)檢測(cè)元件51時(shí)，有時(shí)得不到充分的增益。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開(kāi)2001-208546號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種提高了對(duì)檢測(cè)軸的慣性力進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的增益并提高了靈敏度特性的檢測(cè)元件和使用該檢測(cè)元件慣性力傳感器。本發(fā)明的慣性力傳感器用檢測(cè)元件具有質(zhì)量部、激勵(lì)部、檢測(cè)部。激勵(lì)部在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的第三方向激勵(lì)質(zhì)量部。檢測(cè)部輸出與質(zhì)量部向第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。 第一方向及第二方向的共振頻率被設(shè)定為比所述第三方向的共振頻率大。通過(guò)該構(gòu)成，在檢測(cè)圍繞第一方向或圍繞第二方向的慣性力時(shí)，能夠提高檢測(cè)靈敏度的靈敏度效率，且能夠抑制檢測(cè)靈敏度的偏差。因此，能夠提高靈敏度特性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的慣性力傳感器之一即角速度傳感器的檢測(cè)元件的立體圖；圖2A是圖1所示的檢測(cè)元件的局部剖面圖；圖2B是圖1所示的其它檢測(cè)元件的剖面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的慣性力傳感器的方塊圖；圖4是圖1所示的檢測(cè)元件的動(dòng)作狀態(tài)圖；圖5是表示角速度傳感器的檢測(cè)元件的共振導(dǎo)納特性波的圖；圖6是表示本實(shí)施方式中的檢測(cè)元件的共振導(dǎo)納特性波的圖；圖7是用于說(shuō)明本實(shí)施方式中的角速度傳感器的處理電路的角速度的計(jì)算處理之一例的圖；圖8是本實(shí)施方式中的慣性力傳感器的其它檢測(cè)元件的立體圖；圖9是本實(shí)施方式中的慣性力傳感器的其它檢測(cè)元件的俯視圖；圖10是本實(shí)施方式中的慣性力傳感器的其它檢測(cè)元件的剖面圖；圖11是現(xiàn)有的角速度傳感器的檢測(cè)元件的立體圖；圖12是圖11的12-12線的剖面圖。符號(hào)說(shuō)明1檢測(cè)元件2，2A，2B 第一臂4，41A，41B，42A，42B 第二臂4A，4C 寬度4B 厚度6支承部8，8A，8B 安裝用臂10，101A，101B，102A，102B 質(zhì)量部12第一激勵(lì)用電極14第二激勵(lì)用電極16第一感應(yīng)用電極18第二感應(yīng)用電極21，23 電極22壓電體25 蓋沈?qū)ο螂姌O31激勵(lì)方向32科里奧利力70，71，72，73 電極焊盤74，75，76，77，78，79 配線81驅(qū)動(dòng)部82處理電路91 基座
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的慣性力傳感器之一即角速度傳感器的檢測(cè)元件的立體圖。圖2A是圖1所示的檢測(cè)元件的局部剖面圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的角速度傳感器的方塊圖。圖4是圖1所示的檢測(cè)元件的動(dòng)作狀態(tài)圖。如圖3所示，該角速度傳感器具有檢測(cè)元件1、驅(qū)動(dòng)部81和處理電路82。如圖1 所示，檢測(cè)元件1具有從支承部6向左右(Z軸方向)延伸的兩個(gè)第一臂2(2A、2B)、從各第一臂2的支承部6側(cè)向上下(Y軸方向)延伸的兩個(gè)第二臂4。從第一臂2A延伸的第二臂 4由上側(cè)的第二臂41A和下側(cè)的第二臂42A構(gòu)成，從第一臂2B延伸的第二臂4由上側(cè)的第二臂41B和下側(cè)的第二臂42B構(gòu)成。這樣，該檢測(cè)元件1具有將第一臂2和第二臂4在正交方向上連結(jié)形成的兩個(gè)正交臂。該兩個(gè)正交臂中，第一臂2的一端通過(guò)支承部6相互連結(jié)。另外，第一臂2的另一端與用于安裝于基板的安裝用臂8 (8A、8B)連結(jié)。兩個(gè)第一臂2和支承部6配置于一直線上，安裝用臂8以相對(duì)于第一臂2正交的方式配置。即，第一臂2A、2B和支承部6配置于一直線上。而且，安裝用臂8A、8B以相對(duì)于第一臂2A、2B正交的方式配置。另外，第二臂4以相互非常接近的方式配置，以接近安裝用臂8的方式彎曲成U字形狀，在其前端形成有質(zhì)量部10。即，第二臂41A和第二臂41B、第二臂42A和第二臂42B 以相互非常接近的方式配置。而且，第二臂41A、41B以接近安裝用臂8A的方式彎曲成U字形狀，第二臂41B、42B以接近安裝用臂8B的彎曲成U字形狀。進(jìn)一步在第二臂41A、41B、 41B、42B的前端分別形成有質(zhì)量部101A、102A、101B、102B。檢測(cè)元件1具有質(zhì)量部10、激勵(lì)部、檢測(cè)部。激勵(lì)部在相互正交的X軸方向、Y軸方向、Z軸方向中的、Z軸方向激勵(lì)質(zhì)量部10。檢測(cè)部檢測(cè)質(zhì)量部10向X軸方向、Y軸方向的至少任一方向的位移。檢測(cè)角速度時(shí)，在質(zhì)量部10的激勵(lì)方向?yàn)閆軸方向時(shí)，處理電路82 基于質(zhì)量部10向Y軸方向的位移并通過(guò)來(lái)自檢測(cè)部的輸出來(lái)檢測(cè)圍繞X軸的角速度。另外，基于質(zhì)量部10向X軸方向的位移并通過(guò)來(lái)自檢測(cè)部的輸出來(lái)檢測(cè)圍繞Y軸的角速度。具體而言，激勵(lì)部是在配置于Y軸的正側(cè)的第二臂4即第二臂41A、41B的支承部 6側(cè)分別配置第一激勵(lì)用電極12、第二激勵(lì)用電極14而形成。另一方面，檢測(cè)部是在配置于Y軸的負(fù)側(cè)的第二臂4即第二臂42A、42B的支承部6側(cè)分別配置第一感應(yīng)用電極16、第二感應(yīng)用電極18而形成。第一感應(yīng)用電極16感應(yīng)第二臂42A的應(yīng)變，第二感應(yīng)用電極18 感應(yīng)第二臂42B的應(yīng)變。激勵(lì)部、檢測(cè)部形成于檢測(cè)元件1的TL平面上。另外，檢測(cè)元件1具有電極焊盤70 73。電極焊盤70與第一激勵(lì)用電極12電連接，電極焊盤71與第二激勵(lì)用電極14電連接。另外，電極焊盤72與第一感應(yīng)用電極16電連接，電極焊盤73與第二感應(yīng)用電極18電連接。如圖3所示，驅(qū)動(dòng)部81經(jīng)由配線74、75與電極焊盤70、71電連接。另外，處理電路82經(jīng)由配線76 79與電極焊盤72、73電連接。因此，驅(qū)動(dòng)部81與第一、第二激勵(lì)用電極12、14電連接，處理電路82與第一、第二感應(yīng)用電極16、18電連接。如圖2A所示，第一、第二激勵(lì)用電極12、14及第一、第二感應(yīng)用電極16、18由介設(shè)有壓電體22的電極21、23形成?；蛘?，如圖2B的剖面圖所示，也可以設(shè)置覆蓋檢測(cè)元件1的蓋25，且配置與蓋25和質(zhì)量部IOlB電容耦合的對(duì)向電極沈。驅(qū)動(dòng)部81在電極21、23 間施加交流電壓而使壓電體22的壓電狀態(tài)變化。由此，第一、第二激勵(lì)用電極12、14激勵(lì)檢測(cè)元件1。第一、第二感應(yīng)用電極16、18的壓電體22的壓電狀態(tài)因?qū)z測(cè)元件1施加的角速度而發(fā)生變化，第一、第二感應(yīng)用電極16、18輸出由此產(chǎn)生的電流信號(hào)?；蛘撸部梢詫⒁蚴┘佑跈z測(cè)元件1的加速度而在對(duì)向電極26間產(chǎn)生的電容變化作為信號(hào)使用。使用對(duì)向電極26的構(gòu)成例如公開(kāi)于(日本)特開(kāi)2008-203070號(hào)公報(bào)。接著，參照?qǐng)D3、圖4，對(duì)本實(shí)施方式的角速度傳感器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在相互正交的X軸、Y軸、ζ軸上，例如，在Z軸方向上配置檢測(cè)元件1的第一臂2，在Y軸方向上配置第二臂4。該情況下，在從驅(qū)動(dòng)部81向第一、第二激勵(lì)用電極12、14施加交流電壓時(shí)，第二臂 41A、41B進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)，質(zhì)量部101A、101B也同步進(jìn)行激勵(lì)。而且，質(zhì)量部101A、101B的振動(dòng)向質(zhì)量部102A、102B傳遞，質(zhì)量部102A、102B也進(jìn)行激勵(lì)，其結(jié)果，第二臂42A、42B也進(jìn)行激勵(lì)。質(zhì)量部10的激勵(lì)方向31為Z軸方向，在與質(zhì)量部10相互遠(yuǎn)離的方向接近的方向上，四個(gè)質(zhì)量部10同步進(jìn)行激勵(lì)。S卩。質(zhì)量部IOlA和質(zhì)量部IOlB在與相互遠(yuǎn)離的方向接近的方向上進(jìn)行激勵(lì)，質(zhì)量部102A和質(zhì)量部102B在與相互遠(yuǎn)離的方向接近的方向上進(jìn)行激勵(lì)。另外，質(zhì)量部IOlA和質(zhì)量部102A在同一方向上同步進(jìn)行激勵(lì)。該狀態(tài)下，例如在圍繞X軸產(chǎn)生角速度的情況下，與質(zhì)量部10的激勵(lì)同步，相對(duì)于質(zhì)量部10在與激勵(lì)方向正交的Y軸方向上產(chǎn)生科里奧利力32，在第二臂41B、42B上產(chǎn)生向Y軸方向的應(yīng)變。在第一、第二感應(yīng)用電極16、18產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該應(yīng)變的電流信號(hào)。處理電路82基于該輸出檢測(cè)圍繞X軸的角速度。另外，在圍繞Y軸產(chǎn)生了角速度的情況下，與質(zhì)量部10的激勵(lì)同步，相對(duì)于質(zhì)量部 10在與激勵(lì)方向正交的X軸方向上產(chǎn)生科里奧利力，在第二臂41B、42B上產(chǎn)生向X軸方向的應(yīng)變。在第一、第二感應(yīng)用電極16、18產(chǎn)生對(duì)應(yīng)該應(yīng)變的電流信號(hào)。處理電路82基于該輸出檢測(cè)圍繞Y軸的角速度。另外，在圍繞X軸產(chǎn)生了角速度的情況和圍繞Y軸產(chǎn)生了角速度的情況下，在第一、第二感應(yīng)用電極16、18的各電極產(chǎn)生的信號(hào)的符號(hào)(正負(fù))的組合不同。因此，能夠區(qū)分處理電路82是圍繞X軸產(chǎn)生角速度還是圍繞Y軸產(chǎn)生角速度。另外，根據(jù)用途，也可以只檢測(cè)圍繞X軸或圍繞Y軸的任一方的角速度。通常，在檢測(cè)角速度時(shí)，將激勵(lì)用的頻率和感應(yīng)用的頻率的頻率差(失諧頻率)減小，能夠有利于提高第一、第二感應(yīng)用電極16、18的靈敏度。其結(jié)果是角速度的檢測(cè)靈敏度也提高。另外，激勵(lì)用的頻率和感應(yīng)用的頻率分別被設(shè)計(jì)為檢測(cè)元件1的共振頻率。即，圖 4中，激勵(lì)用的頻率被設(shè)計(jì)為激勵(lì)方向的Z軸方向上的共振頻率(Fzd)，感應(yīng)用的頻率被設(shè)計(jì)為應(yīng)變的發(fā)生方向即X軸方向的共振頻率(Fsx)及Y軸方向的共振頻率(Fsy)。這時(shí)，例如，檢測(cè)元件1的X軸、Y軸、Z軸方向的共振導(dǎo)納特性波如圖5所示。而且，F(xiàn)zcU Fsx、Fsy 的關(guān)系為 Fzd > Fsx > Fsy0第一、第二感應(yīng)用電極16、18的靈敏度輸出值(增益)在應(yīng)變的發(fā)生方向是X軸方向的情況下為(isx，在應(yīng)變的發(fā)生方向是Y軸方向的情況下為(isy。在此，Gsx和Gsy是指共振頻率O7Zd)下的X軸、Y方向的共振導(dǎo)納特性波的增益。X軸、Y軸方向的共振導(dǎo)納特性波如圖5所示，以共振頻率即FsX、Fsy為中心，反共振頻率側(cè)(高頻率域側(cè))為陡峭的波形，遠(yuǎn)離反共振頻率的側(cè)(低頻率域側(cè))為緩和的波形。即，如果內(nèi)(1> ^> ^，則即使減小和Fsx及Fsy的失諧頻率，由于是陡峭的波形，所以也難以得到充分的增益。另外，在Fsx及Fsy偏離至低頻率域側(cè)的情況下，增益顯著降低。因此，本實(shí)施方式中，如圖6所示，設(shè)為！^zd < Fsy <Fsx。如果！^zd < Fsy < Fsx， 則X軸、Y軸方向的共振導(dǎo)納特性波變緩和，因此，即使減小Fzd和Fsx及Fzd和Fsy的失諧頻率，也能夠容易得到充分的增益。另外，即使在Fsx及Fsy偏離至低頻率側(cè)的情況下， 也不會(huì)使增益顯著降低。另外，F(xiàn)zd和Fsx和Fsy的關(guān)系可以是!^zd < Fsx < Fsy, Fsx和 Fsy只要比Fzd大即可。Fsx,Fsy,Fzd的大小關(guān)系例如可通過(guò)改變第二臂4的截面的縱橫比進(jìn)行設(shè)定。如圖1所示，第二臂4具有X軸方向的厚度4B、從支承部6向Y軸方向延伸的部分的寬度4C、 以接近安裝用臂8的方式彎曲且在Z軸方向延伸的部分的寬度4A。在此，將寬度4A、厚度 4B、寬度4C的值分別設(shè)為a、b、c。b/c越大則Fsx越大，b/c越小則Fsx越小。a/c越大則 Fsy越大，a/c越小則Fsy越小。另外，c/a越大且c/b越大則Fzd越大，c/a越小且c/b越小則Fzd越小。因此，如果基于這些關(guān)系適當(dāng)?shù)卦O(shè)定a、b、c，則能使Fsx和Fsy比Fzd大。如果以使共振頻率成為以上的關(guān)系的方式設(shè)計(jì)檢測(cè)元件1，則檢測(cè)靈敏度的靈敏度效率提高，且檢測(cè)靈敏度的偏差被抑制，靈敏度特性提高。尤其是，如果將Fsx和Fsy設(shè)為相等，則在對(duì)Gsx和Gsy的靈敏度輸出值進(jìn)行信號(hào)處理或放大處理時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)處理電路的共有化或共通化。由此，由于沒(méi)有必要設(shè)置各自的處理電路，所以不會(huì)受到處理電路中的誤差(偏差)的影響，能夠抑制檢測(cè)誤差(檢測(cè)偏差)，從而提高檢測(cè)靈敏度。這樣，利用圖7對(duì)將計(jì)算圍繞X軸的角速度、圍繞Y軸的角速度的處理電路共通化的情況下的傳感器中的處理進(jìn)行說(shuō)明。圖7是用于說(shuō)明該角速度傳感器的處理電路的角速度的計(jì)算處理之一例的圖。如圖3所示，處理電路82經(jīng)由配線76 79接收從第一感應(yīng)用電極16及第二感應(yīng)用電極18輸出的感應(yīng)信號(hào)，計(jì)算處理角速度。這時(shí)，如果將Fsx和Fsy設(shè)為相同的頻率， 則處理電路82能夠分時(shí)計(jì)算出圍繞X軸的角速度和圍繞Y軸的角速度。如圖7所示，處理電路82在時(shí)刻t0和時(shí)刻tl之間及時(shí)刻t2和時(shí)刻t3的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算圍繞χ軸的角速度的處理。而且，在時(shí)刻tl和時(shí)刻t2之間及時(shí)刻t3和時(shí)刻t4之間進(jìn)行計(jì)算圍繞Y軸的角速度的處理。即，處理電路82在第一時(shí)間檢測(cè)質(zhì)量部102A、102B 向第一方向的位移。而且，在與第一時(shí)間不同的第二時(shí)間檢測(cè)質(zhì)量部102A、102B向第二方向的位移。通過(guò)這樣對(duì)處理進(jìn)行分時(shí)，可利用單獨(dú)一個(gè)的處理電路82同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)算圍繞X 軸的角速度的處理、計(jì)算圍繞Y軸的角速度的處理。具體而言，在tO-tl間及t2_t3間，計(jì)算出從配線77輸入的信號(hào)(S77)和從配線 79輸入的信號(hào)(S79)之和(和A)。另一方面，計(jì)算從配線76輸入的信號(hào)(S76)和從配線 78輸入的信號(hào)(S78)之和(和B)。而且，通過(guò)計(jì)算和A與和B的差，能夠計(jì)算圍繞X軸的角速度作。即，圍繞X軸的角速度作可通過(guò)(式1)計(jì)算。Yx= (S77+S79)-(S76+S78)(式 1)另外，在tl_t2間及t3_t4間，計(jì)算從配線76輸入的信號(hào)(S76)和從配線77輸入的信號(hào)(S77)之和(和C)。另一方面，計(jì)算從配線78輸入的信號(hào)(S78)和從配線79輸入的信號(hào)(S79)之和(和D)。而且，通過(guò)計(jì)算和C與和D的差，能夠計(jì)算圍繞Y軸的角速度 Yy。即，圍繞Y軸的角速度Yy可通過(guò)(式2)計(jì)算。Yy= (S76+S77)-(S78+S79)(式 2)在此，為了從用于計(jì)算圍繞X軸的角速度的處理電路的狀態(tài)過(guò)渡到用于計(jì)算圍繞 Y軸的角速度的處理電路的狀態(tài)，需要切換時(shí)間τ。當(dāng)Fsx和Fsy顯著不同的情況下，需要在切換時(shí)間T之間切換處理電路82的增益及濾波器的常數(shù)等。另外，需要將處理電路82 切換為計(jì)算(式1)的構(gòu)成和計(jì)算(式2)的構(gòu)成。因此，需要將切換時(shí)間T設(shè)定為一定程度長(zhǎng)。但是，若在檢測(cè)元件1中將Fsx和Fsy設(shè)為相等，則不需要切換處理電路82的增益及濾波器的常數(shù)等。因此，能夠縮短處理電路82的切換時(shí)間T。另外，處理電路82 —般是利用邏輯IC等來(lái)實(shí)現(xiàn)，但并不限定于此。S卩，也可以使用數(shù)字信號(hào)處理器或微機(jī)等通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)處理電路82的全部功能或部分功能。另外，即使Fsx和Fsy完全不同，如果Fsx和Fsy之差在規(guī)定的范圍內(nèi)，則也可以實(shí)現(xiàn)處理電路的共有化或共通化。例如，處理電路的增益偏差的容許值一般為5%，因此，只要是靈敏度輸出值(增益)的差為5%以內(nèi)的范圍的頻率差即可。由此，即使進(jìn)行了計(jì)算圍繞X軸的角速度的處理電路和計(jì)算圍繞Y軸的角速度的處理電路的共有化或共通化，也能夠減小Fsx和Fsy之差的影響。另外，F(xiàn)sx和Fsy之差只要在起因于制造偏差的共振頻率的偏差的范圍內(nèi)(例如，以內(nèi))即可。由此，即使將計(jì)算圍繞X軸的角速度的處理電路和計(jì)算圍繞Y軸的角速度的處理電路共有化或共通化，也能夠?qū)@X軸的角速度的計(jì)算誤差和圍繞Y軸的角速度的計(jì)算誤差的差值抑制在制造偏差的范圍內(nèi)。以上，根據(jù)本實(shí)施方式，在相互正交的X軸、Y軸、Z軸，將檢測(cè)元件1的質(zhì)量部10 的激勵(lì)方向設(shè)為Z軸方向。此時(shí)，基于質(zhì)量部10向Y軸方向的位移檢測(cè)圍繞X軸的慣性力， 基于質(zhì)量部10向X軸方向的位移檢測(cè)圍繞Y軸的慣性力。這樣，可利用一個(gè)檢測(cè)元件1檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)軸的慣性力。因此，即使在檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)軸的慣性力的情況下，也不需要安裝多個(gè)檢測(cè)元件1或多個(gè)慣性力傳感器，因此，能夠使安裝面積減小，使搭載慣性力傳感器的各種電子設(shè)備小型化。另外，檢測(cè)元件1中，X軸方向及Y軸方向的共振頻率設(shè)定為比Z軸方向的共振頻率大。因此，當(dāng)檢測(cè)圍繞X軸或圍繞Y軸的慣性力時(shí)，能夠提高檢測(cè)靈敏度的效率。另外， 能夠抑制檢測(cè)靈敏度的偏差。因此，能夠提高靈敏度特性。另外，作為檢測(cè)元件1的形狀，即使是本實(shí)施方式以外的形狀也能夠得到同樣的效果。例如圖8所示，檢測(cè)元件也可以通過(guò)具有將第一臂2和第二臂4在正交方向上連結(jié)而形成的三個(gè)以上的正交臂的構(gòu)造而構(gòu)成。在這些正交臂中，第一臂2相互連結(jié)，同時(shí)在第二臂4的前端形成有質(zhì)量部10。作為與該形狀相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)信息，有(日本)特開(kāi) 2004-245605號(hào)公報(bào)及(日本)特開(kāi)2005-221361號(hào)公報(bào)。這些公報(bào)中公開(kāi)的檢測(cè)元件1 使用三個(gè)以上的正交臂而形成。或者，如圖9所示，檢測(cè)元件也可以通過(guò)具有將第一臂2和第二臂4以交叉的方式連結(jié)而形成的交叉臂的構(gòu)造而構(gòu)成。而且，在該交叉臂的中央形成有質(zhì)量部10。作為與該形狀相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)信息，有(日本)特開(kāi)平6-174739號(hào)公報(bào)及(日本)特開(kāi)平7-190782號(hào)公報(bào)。該構(gòu)造以第一臂2及第二臂4作為梁而形成?；蛘?，如圖10所示，檢測(cè)元件也可以具有平板狀的基座91、和在基座91的中央形成了質(zhì)量部10的構(gòu)造。作為與該形狀相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)信息，有(日本)特開(kāi)平
8-145683號(hào)公報(bào)及(日本)特開(kāi)平10-185582號(hào)公報(bào)。該構(gòu)造中，代替第一臂2及第二臂 4形成有隔膜(平板狀的基座91)。在任一種情況下，如果將X軸方向及Y軸方向的共振頻率設(shè)定為比Z軸方向的共振頻率大，則可實(shí)現(xiàn)與圖1所示的檢測(cè)元件1同樣的效果。另外，以上的說(shuō)明中，對(duì)將質(zhì)量部10的激勵(lì)方向設(shè)為Z軸方向的情況進(jìn)行了說(shuō)明， 但檢測(cè)元件的配置并不限定于此。例如，將質(zhì)量部10的激勵(lì)方向設(shè)為Y軸方向的情況下， 處理電路82計(jì)算圍繞Z軸的角速度、圍繞X軸的角速度。即，X軸方向、Y軸方向、Z軸方向?yàn)橄嗷フ坏牡谝环较?、第二方向、第三方向。另外，本?shí)施方式中檢測(cè)角速度，但也可以使用檢測(cè)元件檢測(cè)加速度。另外，以上的說(shuō)明中，作為慣性力傳感器以角速度傳感器為中心進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以適用于加速度傳感器等。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的慣性力傳感器可以檢測(cè)多個(gè)檢測(cè)軸的慣性力，可以適用于各種電子設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種慣性力傳感器用檢測(cè)元件，具備 質(zhì)量部；激勵(lì)部，其在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的所述第三方向激勵(lì)所述質(zhì)量部；檢測(cè)部，其輸出與所述質(zhì)量部向所述第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，將所述第一方向及所述第二方向的共振頻率設(shè)為比所述第三方向的共振頻率大。
2.如權(quán)利要求1所述的慣性力傳感器用檢測(cè)元件，其中，將所述第一方向的共振頻率和所述第二方向的共振頻率設(shè)為相等。
3.如權(quán)利要求1所述的慣性力傳感器用檢測(cè)元件，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有將第一臂和第二臂在正交方向連結(jié)而形成的多個(gè)的正交臂，多個(gè)的所述正交臂的所述第一臂相互連結(jié)，而且，在所述第二臂的前端形成有所述質(zhì)量部。
4.如權(quán)利要求1所述的慣性力傳感器用檢測(cè)元件，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有將第一臂和第二臂以交叉的方式連結(jié)而形成的交叉臂， 在所述交叉臂的中央形成有所述質(zhì)量部。
5.如權(quán)利要求1所述的慣性力傳感器用檢測(cè)元件，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有平板狀的基座，在所述基座的中央形成有所述質(zhì)量部。
6.一種慣性力傳感器，具備檢測(cè)元件、驅(qū)動(dòng)部和處理電路， 所述檢測(cè)元件具有質(zhì)量部；激勵(lì)部，其在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的所述第三方向激勵(lì)所述質(zhì)量部；檢測(cè)部，其輸出與所述質(zhì)量部向所述第一方向、第二方向的任一方向的位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，將所述第一方向及所述第二方向的共振頻率設(shè)為比所述第三方向的共振頻率大， 所述驅(qū)動(dòng)部與所述激勵(lì)部連接，向所述激勵(lì)部輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述處理電路與所述檢測(cè)部連接，基于從所述檢測(cè)部輸出的信號(hào)檢測(cè)所述質(zhì)量部向所述第一方向、第二方向的任一方向的位移。
7.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，將所述第一方向的共振頻率和所述第二方向的共振頻率設(shè)為相等。
8.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有將第一臂和第二臂在正交方向連結(jié)而形成的多個(gè)的正交臂，多個(gè)的所述正交臂的所述第一臂相互連結(jié)，而且，所述第二臂的前端形成有所述質(zhì)量部。
9.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有將第一臂和第二臂以交叉的方式連結(jié)而形成的交叉臂， 且在所述交叉臂的中央形成有所述質(zhì)量部。
10.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，所述激勵(lì)部和所述檢測(cè)部具有平板狀的基座，在所述基座的中央形成有所述質(zhì)量部。
11.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，所述處理電路基于所述質(zhì)量部向第二方向的位移來(lái)檢測(cè)圍繞第一方向的慣性力，而且，基于所述質(zhì)量部向第一方向的位移來(lái)檢測(cè)圍繞第二方向的慣性力。
12.如權(quán)利要求6所述的慣性力傳感器，其中，將所述第一方向的共振頻率和所述第二方向的共振頻率設(shè)為相等，而且，所述處理電路在第一時(shí)間檢測(cè)所述質(zhì)量部向所述第一方向的位移，在與所述第一時(shí)間不同的第二時(shí)間檢測(cè)所述質(zhì)量部向所述第二方向的位移。
全文摘要
該慣性力傳感器用檢測(cè)元件具有質(zhì)量部、激勵(lì)部、檢測(cè)部。激勵(lì)部在相互正交的第一方向、第二方向、第三方向中的第三方向激勵(lì)質(zhì)量部。檢測(cè)部輸出與質(zhì)量部向第一方向、第二方向的至少任一方向的位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。第一方向及第二方向的共振頻率Fsx、Fsy設(shè)為比第三方向的共振頻率Fzd大。
文檔編號(hào)G01P15/125GK102292615SQ201080004909
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者植村猛 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社