JPH06230027A - Acceleration sensor - Google Patents
Acceleration sensorInfo
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- JPH06230027A JPH06230027A JP5020339A JP2033993A JPH06230027A JP H06230027 A JPH06230027 A JP H06230027A JP 5020339 A JP5020339 A JP 5020339A JP 2033993 A JP2033993 A JP 2033993A JP H06230027 A JPH06230027 A JP H06230027A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小形で高精度、かつ同時に3軸方向の加速度検
知が可能な加速度センサーを提供する。
【構成】軟磁性材料で構成されて3軸方向に変位自由度
を有する支持部材2と、当該支持部材2で支えられた永
久磁石1と、当該永久磁石1の周囲を囲繞して磁束変化
を検知する磁場センサー4a〜4dとを備えてなること
を特徴とする。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a small and highly accurate acceleration sensor capable of simultaneously detecting acceleration in three axes. [Structure] A support member 2 made of a soft magnetic material and having displacement degrees of freedom in three axial directions, a permanent magnet 1 supported by the support member 2, and a circumference of the permanent magnet 1 are surrounded to change a magnetic flux. It is characterized by comprising magnetic field sensors 4a to 4d for detecting.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、小形軽量で、3次元方
向の加速度を検出することが可能な加速度センサーに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small, lightweight acceleration sensor capable of detecting acceleration in three dimensions.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自動車の衝突検出等に用いるもの
として小形で軽量のセンサーが必要とされ、ばね支持し
た物体の加速度による変位を静電容量の変化として検出
するものや、圧電素子にかかる応力ひずみをピエゾ電圧
として検出するものが用いられていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a small and lightweight sensor has been required for detecting a collision of an automobile, and a sensor for detecting displacement due to acceleration of a spring-supported object as a change in capacitance or a piezoelectric element has been used. The one that detects stress strain as a piezo voltage has been used.
【0003】これらは、いずれも一軸方向の加速度を検
出するものであり、3次元方向の加速度を検出するため
には、上記検出素子を3軸に組み合わせて用いる必要が
あった。一方、飛行機の姿勢制御等には、基本的には3
軸加速度を検出する必要があることから、高速回転を行
うコマを用いた機械式ジャイロが一般的である。All of them detect acceleration in one axis direction, and in order to detect acceleration in three-dimensional directions, it is necessary to use the detecting elements in combination with three axes. On the other hand, there are basically three
Since it is necessary to detect the axial acceleration, a mechanical gyro using a top that rotates at high speed is generally used.
【0004】また、振動している物体に回転角速度を加
えると、その振動と直角方向にコリオリの力When a rotational angular velocity is applied to a vibrating object, Coriolis force is applied in the direction perpendicular to the vibration.
【数1】Fc=2m×V×ωp 但し、Fc:コリオリの力,m:質量,V:速度,ω
p:角速度 が発生することを利用し、当該コリオリの力を圧電素子
で検出する圧電ジャイロもある。Fc = 2m × V × ωp where Fc: Coriolis force, m: mass, V: velocity, ω
There is also a piezoelectric gyro that utilizes the occurrence of p: angular velocity to detect the Coriolis force with a piezoelectric element.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、飛行機の姿
勢制御等に用いられる機械式ジャイロでは、精度を高め
るためには、どうしてもコマの質量を大きくして回転速
度を早めることが要求され、小形化は困難である。ま
た、圧電ジャイロは、カーナビゲーションや4輪操舵シ
ステム,カメラの手ぶれ防止等に使用されているが、振
動子の小形化が困難であった。However, in the mechanical gyro used for controlling the attitude of the airplane and the like, in order to improve the accuracy, it is inevitable that the mass of the top is increased to accelerate the rotation speed, and the size is reduced. It is difficult. Further, the piezoelectric gyro is used for car navigation, a four-wheel steering system, a camera shake prevention, etc., but it is difficult to downsize the vibrator.
【0006】更に、静電容量を構成する2枚の電極の
内、一方に質量を付加してバネ支持し、加速度による微
小単位を静電容量変化として検出する静電容量変化形加
速度計が存在するが、センサー部分のインピーダンスが
容量性で高いことから外来雑音に弱く、検出回路との接
続距離が制限される等、制約が大きい問題点が存在す
る。ここにおいて本発明は、前記従来の技術の問題点に
鑑み、小形で高精度、かつ同時に3軸方向の加速度検知
が可能な加速度センサーを提供せんとするものである。Further, there is a capacitance-changing type accelerometer that detects the minute unit due to acceleration as a capacitance change by adding a mass to one of the two electrodes constituting the capacitance and supporting it by a spring. However, since the impedance of the sensor portion is high in capacitance, it is weak against external noise, and the connection distance to the detection circuit is limited, which poses a serious problem. In view of the above-mentioned problems of the conventional technique, the present invention provides a small-sized acceleration sensor capable of high-accuracy and simultaneously detecting acceleration in three axial directions.
【0007】[0007]
【課題を解決する為の手段】前記課題の解決は、本発明
の次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用することに
より達成される。すなわち、本発明の第1の特徴は、軟
磁性材料で構成されて3軸方向に変位自由度を有する支
持部材と、当該支持部材で支えられた永久磁石と、当該
永久磁石の周囲を取り囲んで磁束変化を検知する磁場セ
ンサーとを備えてなる加速度センサーである。The solution to the above problems can be achieved by adopting the novel characteristic constitutional means listed below the present invention. That is, a first feature of the present invention is that a support member made of a soft magnetic material and having three degrees of freedom of displacement, a permanent magnet supported by the support member, and a periphery of the permanent magnet are surrounded. An acceleration sensor including a magnetic field sensor that detects a change in magnetic flux.
【0008】本発明の第2の特徴は、前記第1の特徴に
おける加速度センサーの支持部材を構成する軟磁性材料
が、磁歪定数がゼロ近傍に設定されてなる加速度センサ
ーである。A second feature of the present invention is an acceleration sensor in which the soft magnetic material forming the support member of the acceleration sensor in the first feature has a magnetostriction constant set to near zero.
【0009】本発明の第3の特徴は、前記第1又は第2
の特徴における磁場センサーが、永久磁石にそれぞれ一
端を臨ませて同円上90°角等間隔に囲繞配列してなる
加速度センサーである。A third feature of the present invention is that the first or second
The magnetic field sensor having the above-mentioned feature is an acceleration sensor formed by surrounding one end of each permanent magnet at regular intervals of 90 ° on the same circle.
【0010】本発明の第4の特徴は、前記第1,第2又
は第3の特徴における永久磁石が、一極端を正方体形に
かつ他極端をピラミッド状の正角錐形に一体形成してな
る加速度センサーである。A fourth feature of the present invention is that the permanent magnets of the first, second or third features are integrally formed in a rectangular shape at one extreme and in a pyramidal regular pyramid at the other extreme. It is an acceleration sensor.
【0011】本発明の第5の特徴は、前記第1,第2,
第3又は第4の特徴における支持部材が、それぞれ基端
を片持ちしかつ中間部を渦巻き形に形成するとともに、
中央に集中臨む先端相互を永久磁石載置片で結合する加
速度センサーである。A fifth feature of the present invention is that the first, second, and
The support member according to the third or fourth feature has a base end that is cantilevered and an intermediate portion that is formed in a spiral shape,
It is an acceleration sensor that connects the tips that are concentrated in the center with a permanent magnet mounting piece.
【0012】[0012]
【作用】本発明は、前記のような手段を採用するので、
磁気回路としてはほぼ閉磁路構造となるため、同様の磁
気回路構造となるリング形磁気ヘッドと同様に、外来の
磁場雑音に対して耐性が高い。また、磁場雑音そのもの
も自然界では電場雑音に比べて小さいことから、圧電素
子や静電容量変化を用いる加速度センサーと比較して電
磁雑音の多い場所でも使いやすくなる。Since the present invention adopts the above-mentioned means,
Since the magnetic circuit has an almost closed magnetic circuit structure, it has high resistance to external magnetic field noise, like a ring-shaped magnetic head having a similar magnetic circuit structure. Further, since the magnetic field noise itself is smaller than the electric field noise in the natural world, it becomes easier to use even in a place where there is much electromagnetic noise, as compared with an acceleration sensor using a piezoelectric element or capacitance change.
【0013】[0013]
【実施例】本発明の実施例を図面につき説明する。図1
は本実施例の全体構造を説明する斜視図、図2は図1中
II−II線視断面図である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
Is a perspective view for explaining the overall structure of this embodiment, and FIG.
It is a II-II line sectional view.
【0014】図中、Aは本実施例の加速度センサー、1
は下S極が正方体形かつ上N極がピラミッド状四角錐形
の永久磁石、2は永久磁石1の3軸方向の移動自由を確
保する支持部材たる対称状渦巻形双方向支持ばね、3は
基板、4a〜4dは磁極棒、5a〜5dは検出コイル、
6a〜6dは駆動コイル、7a〜7dは磁極棒支持ブロ
ック、8は永久磁石載置片、9は基台、9aは凹陥部で
ある。なお、図1中の実線矢印で示しているX軸及びY
軸は、説明の便宜のための座標軸である。In the figure, A is the acceleration sensor of this embodiment, 1
Is a permanent magnet in which the lower S pole is a cuboid and the upper N pole is a pyramidal quadrangular pyramid, 2 is a symmetrical spiral bidirectional support spring which is a support member for ensuring the freedom of movement of the permanent magnet 1 in the three axial directions, Substrate, 4a to 4d are magnetic pole bars, 5a to 5d are detection coils,
6a to 6d are drive coils, 7a to 7d are magnetic pole rod support blocks, 8 is a permanent magnet mounting piece, 9 is a base, and 9a is a recess. The X-axis and the Y-axis indicated by the solid arrow in FIG.
The axis is a coordinate axis for convenience of description.
【0015】支持ばね2は磁歪定数がゼロ近傍に設定さ
れた軟磁性材料、例えばNiFe合金とかCoZr系ア
モルファスの箔で構成されており、永久磁石1の一方の
磁極棒4a〜4dに基板3及び磁極棒支持ブロック7a
〜7dを介して接続されている。平面内の同円上にそれ
ぞれ内端を臨ませて直交方向に配置された磁極棒4a〜
4dは軟磁性材料で構成されており、支持ばね2に磁極
棒支持ブロック7a〜7d及び基板3を介して接続され
ている。The support spring 2 is made of a soft magnetic material whose magnetostriction constant is set to near zero, for example, a NiFe alloy or a CoZr type amorphous foil. Magnetic pole bar support block 7a
Are connected via ~ 7d. Magnetic pole rods 4a arranged in the orthogonal direction with their inner ends facing the same circle in the plane.
4d is made of a soft magnetic material and is connected to the support spring 2 via the pole bar support blocks 7a to 7d and the substrate 3.
【0016】本実施例の加速度センサーAは、磁極棒4
a〜4d及び支持ばね2で構成する磁気回路の中に永久
磁石1と空間が挿入された形で構成される。永久磁石1
から発生する磁束は近接する磁極棒4a〜4dの内端か
ら入り、磁極棒支持ブロック7a〜7d及び支持ばね2
の磁気回路を通過して永久磁石1に還流する。磁極棒4
a〜4dを巻回する駆動コイル6a〜6dには、交流電
流を通電してある。The acceleration sensor A according to this embodiment has a magnetic pole bar 4
The permanent magnet 1 and the space are inserted in the magnetic circuit formed by a to 4d and the support spring 2. Permanent magnet 1
The magnetic flux generated from the magnetic poles enters from the inner ends of the adjacent magnetic pole rods 4a to 4d, and the magnetic pole rod support blocks 7a to 7d and the support spring 2 are generated.
Of the permanent magnet 1. Pole stick 4
An alternating current is applied to the drive coils 6a to 6d around which a to 4d are wound.
【0017】本実施例の加速度センサーAはこのような
具体的実施態様を呈するが、次にその動作を図面に基づ
き説明する。まず、支持ばね2の揺れにより永久磁石載
置片8と一体に永久磁石1が変位すると、各磁極棒4a
〜4dと永久磁石1の距離が変化するので、各磁極棒4
a〜4d内を流れる磁束量が変化する。The acceleration sensor A of this embodiment has such a specific embodiment, and its operation will be described below with reference to the drawings. First, when the permanent magnet 1 is displaced integrally with the permanent magnet mounting piece 8 due to the swing of the support spring 2, each magnetic pole bar 4a is moved.
Since the distance between ~ 4d and the permanent magnet 1 changes, each pole bar 4
The amount of magnetic flux flowing in a to 4d changes.
【0018】磁極棒4a〜4dは交流で励磁されている
から、磁束内の変化は、磁極棒4a〜4dを構成する軟
磁性材料の動作点を変化させることとなり、磁極棒4a
〜4dの内端寄りに巻回した検出コイル5a〜5dの出
力には、磁束が無ければ発生しない駆動電流の周波数の
第2高調波成分が表れることになる。Since the magnetic pole rods 4a to 4d are excited by an alternating current, the change in the magnetic flux changes the operating point of the soft magnetic material forming the magnetic pole rods 4a to 4d, and thus the magnetic pole rod 4a.
The output of the detection coils 5a to 5d wound near the inner ends of 4d to 4d shows the second harmonic component of the frequency of the drive current that would not be generated without the magnetic flux.
【0019】ここで、磁極棒4a〜4dの磁化曲線等を
用いて、その動作を説明する。図3は、本実施例におけ
る各磁極棒4a〜4dの動作を説明するグラフである。
以下においては、磁極棒4aを例にとって説明するが、
磁極棒4b〜4dにおいても同様の動作を示すというこ
とはいうまでもない。The operation of the magnetic pole rods 4a to 4d will be described below with reference to the magnetization curves and the like. FIG. 3 is a graph illustrating the operation of each magnetic pole rod 4a to 4d in this embodiment.
In the following, the magnetic pole rod 4a will be described as an example.
It goes without saying that the magnetic pole rods 4b to 4d exhibit the same operation.
【0020】まず、図3(a)は、磁極棒4aに用いら
れる磁極材料の磁化曲線を表すグラフで、横軸は印加磁
場、縦軸は当該材料の磁化を表し、磁場が掛かると磁極
棒4aに磁場方向の磁化が発生することを表す。磁性材
料の磁化量には、それぞれの材質によって最大値が存在
する。また、図中の曲線の傾きで表される透磁率μは、
本実施例の場合、軟磁性材料を採用するため、かなり高
くなっている。First, FIG. 3A is a graph showing the magnetization curve of the magnetic pole material used for the magnetic pole rod 4a. The horizontal axis represents the applied magnetic field and the vertical axis represents the magnetization of the material. 4a indicates that magnetization in the magnetic field direction occurs. There is a maximum value for the magnetization amount of the magnetic material depending on the material. Further, the magnetic permeability μ represented by the slope of the curve in the figure is
In the case of the present embodiment, since the soft magnetic material is used, it is considerably high.
【0021】図3(b)は、磁極棒4aにおける時間的
に変化する出力磁束を示す。検出コイル5aに検出され
る電圧は、マックスウェルの電磁誘導の原理より、磁束
の時間変化であるから、この時間微分波形が表れること
となる。FIG. 3B shows the time-varying output magnetic flux in the pole bar 4a. Since the voltage detected by the detection coil 5a is the time change of the magnetic flux due to the Maxwell's principle of electromagnetic induction, this time differential waveform appears.
【0022】そして、図3(c)は、磁極棒4aの磁極
材料に印加される磁場の時間的変化を示したグラフであ
る。実線で描いた波形が、磁極材料に駆動コイル6aに
よって、人為的に、外部から加えられる正弦波電流によ
って発生する磁場である。そして、計測対象である外部
磁場が加わった場合の磁場を示したのが、図3(c)に
示す点線である。FIG. 3 (c) is a graph showing the temporal change of the magnetic field applied to the magnetic pole material of the magnetic pole bar 4a. A waveform drawn by a solid line is a magnetic field generated by a sinusoidal current artificially applied to the magnetic pole material by the drive coil 6a from the outside. The dotted line shown in FIG. 3C shows the magnetic field when the external magnetic field, which is the measurement target, is applied.
【0023】このような磁場変化の検出は、高感度な磁
場センサーとして広く用いられているフラックスゲート
形磁場センサーと同じ原理であり、そのフラックスゲー
ト形磁場センサーのブロック・ダイアグラムを図4に示
す。図中、Bはフラックスゲート形磁場センサー、10
は発振器、11は増幅器、12は周波数逓倍器、13は
パーマロイ等の高透磁率の磁心、13aは本実施例の駆
動コイル6a〜6dと同様の役割を果たす一次コイル、
13bは本実施例の検出コイル5a〜5dと同様の役割
を果たす二次コイル、14は位相変換器、15はバンド
・パス・フィルタ(BPF)、16は位相検波器であ
る。The detection of such a magnetic field change is based on the same principle as a fluxgate type magnetic field sensor widely used as a highly sensitive magnetic field sensor, and a block diagram of the fluxgate type magnetic field sensor is shown in FIG. In the figure, B is a flux gate type magnetic field sensor, 10
Is an oscillator, 11 is an amplifier, 12 is a frequency multiplier, 13 is a magnetic core of high magnetic permeability such as permalloy, 13a is a primary coil which plays the same role as the drive coils 6a to 6d of this embodiment,
Reference numeral 13b is a secondary coil that plays the same role as the detection coils 5a to 5d of the present embodiment, 14 is a phase converter, 15 is a band pass filter (BPF), and 16 is a phase detector.
【0024】フラックスゲート形磁場センサーBの動作
は、まず、高透磁率磁心13に一次・二次のコイル13
a,13bを巻き、一次コイル13a側に正弦波電流を
流すと、飽和特性のために二次コイル13b側に誘導さ
れる出力が、外部から磁場が加わると対称性が崩れて、
高調波が含まれる出力となる。この高調波から偶数次高
調波を取り出して、その大きさと位相を見てみると外部
磁場に比例した外部磁場の大きさと方向を表す出力が得
られるので、高感度な磁場センサーとなる。The operation of the fluxgate type magnetic field sensor B is as follows. First, the high-permeability magnetic core 13 and the primary / secondary coil 13
When a and 13b are wound and a sinusoidal current is passed to the primary coil 13a side, the output induced to the secondary coil 13b side due to the saturation characteristic loses symmetry when a magnetic field is applied from the outside,
The output will include harmonics. When even-order harmonics are extracted from this harmonic and the magnitude and phase thereof are examined, an output indicating the magnitude and direction of the external magnetic field proportional to the external magnetic field is obtained, so that the magnetic field sensor has high sensitivity.
【0025】このフラックスゲート形磁場センサーBと
同じ原理を応用して、平面内の各軸の第2高調波成分を
比較すれば、永久磁石1がどの方向にどれくらい動いた
かが検出可能となる。例えば、図1で説明すると、X軸
の矢印側に永久磁石1が移動したとすると、磁極棒4a
の出力が増大し、磁極棒4bの出力が減少する。Y軸方
向に配置した磁極棒4c,4dの出力は変化しない。By applying the same principle as this fluxgate type magnetic field sensor B and comparing the second harmonic components of each axis in the plane, it becomes possible to detect in what direction and how much the permanent magnet 1 has moved. For example, referring to FIG. 1, if the permanent magnet 1 moves to the arrow side of the X axis, the pole bar 4a
Output increases and the output of the pole bar 4b decreases. The outputs of the magnetic pole rods 4c and 4d arranged in the Y-axis direction do not change.
【0026】このように、図1に示すX−Y平面内の2
次元的な動きは、各X軸及びY軸方向に設置された各磁
極棒の組である4aと4b,4cと4dの出力の差分を
比較することで得られる。また、Z軸方向への変位は、
どの磁極でも関わりなく磁束量が変化するので、各磁極
棒4a,4b,4c,4dに巻回した検出コイル5a,
5b,5c,5dの同相成分を比較することにより変位
が検出できる。As described above, 2 in the XY plane shown in FIG.
The dimensional movement can be obtained by comparing the output differences of 4a and 4b, 4c and 4d, which are sets of magnetic pole rods installed in the respective X-axis and Y-axis directions. Also, the displacement in the Z-axis direction is
Since the magnetic flux amount changes regardless of any magnetic pole, the detection coil 5a wound around each magnetic pole rod 4a, 4b, 4c, 4d,
The displacement can be detected by comparing the in-phase components of 5b, 5c and 5d.
【0027】上で述べたような処理は電気信号の処理で
あるから、センサー部分に搭載する必要はなく、同様の
微小変位で電極間隙を変化させて電気容量変化として検
出する静電容量形加速度計と比較して、出力インピーダ
ンスが低いから、センサー部分と信号処理部分を長いケ
ーブル等で分離することも極めて容易である。Since the above-described processing is processing of electric signals, it is not necessary to mount it on the sensor portion, and the capacitance type acceleration which detects the electric capacitance change by changing the electrode gap by the same minute displacement. Since the output impedance is lower than that of the meter, it is extremely easy to separate the sensor part and the signal processing part with a long cable or the like.
【0028】この場合、センサー部分は、図1に示す部
分だけで構わないから、非常に簡素に構成することがで
きる。また、センサー部分には半導体素子等の温度変化
に敏感な要素を用いないから、動作温度範囲が広いとい
う特徴もある。In this case, since the sensor portion may be only the portion shown in FIG. 1, it can be constructed very simply. In addition, since the sensor portion does not use an element sensitive to temperature change such as a semiconductor element, it has a feature that the operating temperature range is wide.
【0029】永久磁石1を自由空間中に置くと、自らの
磁化による減磁のために実際には少ない磁場しか発生で
きないため、感度を上げるためには、当該減磁を考慮し
て大きめの永久磁石が必要となるが、本実施例において
は、永久磁石1の磁束は支持ばね2の材料である軟磁性
材料によって還流するから、還流の際の磁気抵抗を極め
て低くすることが可能なので、永久磁石1は小さなもの
で十分である。When the permanent magnet 1 is placed in free space, only a small magnetic field can actually be generated due to demagnetization due to its own magnetization. Therefore, in order to increase sensitivity, a large permanent magnet is taken into consideration in consideration of the demagnetization. Although a magnet is required, in the present embodiment, since the magnetic flux of the permanent magnet 1 is circulated by the soft magnetic material that is the material of the support spring 2, the magnetic resistance at the time of circling can be made extremely low, so that it is permanent. A small magnet 1 is sufficient.
【0030】永久磁石1の微小変位を支えるため、支持
ばね2もたわむからその構成材料である軟磁性材料にも
応力がかかる。一般には応力がかかると軟磁気特性が変
化するが、本実施例では、支持ばね2の構成材料に磁歪
定数がほぼゼロである材料を採用するから問題はない。Since the support spring 2 is also flexed to support the minute displacement of the permanent magnet 1, the soft magnetic material as its constituent material is also stressed. In general, the soft magnetic characteristics change when stress is applied, but in this embodiment, there is no problem because a material having a magnetostriction constant of almost zero is used as the constituent material of the support spring 2.
【0031】また、軟磁性材料は通常のばね材料に比べ
てややヤング率が低いが、磁石質量が小さいから機械共
振を高くすることは十分に可能である。もし、例えば、
より高いヤング率とするときには、軟磁性材料にチタン
等の硬質金属をメッキ加工等で、積層すればよい。Further, the soft magnetic material has a slightly lower Young's modulus than the ordinary spring material, but since the mass of the magnet is small, it is possible to sufficiently increase the mechanical resonance. If, for example,
To obtain a higher Young's modulus, a hard metal such as titanium may be laminated on the soft magnetic material by plating or the like.
【0032】次に本実施例の製作方法を述べる。本実施
例の加速度センサーAは、個々の部品を組み立てること
により製作することも可能であるが、フォトリソグラフ
ィやスパッタリング等の薄膜成膜技術により、最初から
一体加工とすることも可能である。Next, the manufacturing method of this embodiment will be described. The acceleration sensor A of this embodiment can be manufactured by assembling individual parts, but it can also be integrally processed from the beginning by a thin film forming technique such as photolithography or sputtering.
【0033】即ち、薄膜磁気ヘッド等と同様にシリコン
等の基板3の上に支持ばね2材料を成膜・パターニング
したのち、永久磁石1を永久磁石載置片8上に形成す
る。その上を、可溶性のレジストで平坦化して磁極棒4
a〜4d及び各検出コイル5a〜5d,各駆動コイル6
a〜6dを形成する。しかる後に可溶性レジストを溶解
除去し、さらに支持ばね2の下のシリコンを異方性エッ
チングで除去すればよい。That is, like the thin-film magnetic head and the like, the support spring 2 material is formed and patterned on the substrate 3 such as silicon, and then the permanent magnet 1 is formed on the permanent magnet mounting piece 8. The magnetic pole bar 4 is then flattened with a soluble resist.
a-4d, each detection coil 5a-5d, each drive coil 6
a to 6d are formed. Then, the soluble resist may be dissolved and removed, and further the silicon under the support spring 2 may be removed by anisotropic etching.
【0034】また、逆に、最初に磁極棒4a〜4d及び
各検出コイル5a〜5d,各駆動コイル6a〜6dを形
成した後、可溶性レジストで平坦化し、永久磁石1を形
成した後再度平坦化を行い、最後に平坦化レジストを除
去すれば、ちょうど図1をひっくり返した形の加速度セ
ンサーAが完成する。更に、薄膜成膜技術によれば、軟
磁性材料と硬質金属を積層して支持ばね2に最適な機械
特性を実現することも極めて容易である。On the contrary, first, the magnetic pole rods 4a to 4d, the detection coils 5a to 5d, and the drive coils 6a to 6d are formed, then flattened with a soluble resist, the permanent magnet 1 is formed, and then flattened again. Then, by removing the flattening resist at the end, an acceleration sensor A having a shape just like that of FIG. 1 is completed. Furthermore, according to the thin film forming technique, it is extremely easy to stack the soft magnetic material and the hard metal to realize the optimum mechanical characteristics of the support spring 2.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、3軸方
向の加速度が同時に検知可能であり、かつ小形でしかも
広範囲の動作温度で高精度の加速度センサーを安価に提
供可能である等、優れた有用性,経済性を発揮する。As described above, according to the present invention, accelerations in the three axial directions can be detected at the same time, and it is possible to provide a small-sized and highly accurate acceleration sensor at a wide operating temperature at low cost. Demonstrate excellent utility and economy.
【図1】本発明の加速度センサーの全体構造を説明する
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating the overall structure of an acceleration sensor of the present invention.
【図2】同上、図1中II−II線視断面図である。2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図3】(a),(b),(c)はそれぞれ同上磁極棒
の磁気動作を説明する特性グラフである。3 (a), (b), (c) are characteristic graphs for explaining the magnetic operation of the same magnetic pole bar, respectively.
【図4】フラックスゲート形磁場センサーの構成を示す
ブロック・ダイアグラムである。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a fluxgate type magnetic field sensor.
A…加速度センサー B…フラックスゲート形磁場センサー 1…永久磁石 2…支持ばね 2a…片持ち基端 2b…先端 3…基板 4a〜4d…磁極棒 5a〜5d…検出コイル 6a〜6d…駆動コイル 7a〜7d…磁極棒支持ブロック 8…永久磁石載置片 9…基台 9a…凹陥部 10…発振器 11…増幅器 12…周波数逓倍器 13…磁心 13a…一次コイル 13b…二次コイル 14…位相変換器 15…バンド・パス・フィルタ(BPF) 16…位相検波器 A ... Acceleration sensor B ... Fluxgate type magnetic field sensor 1 ... Permanent magnet 2 ... Support spring 2a ... Cantilever base end 2b ... Tip 3 ... Substrate 4a-4d ... Magnetic pole bar 5a-5d ... Detection coil 6a-6d ... Drive coil 7a 7d ... Magnetic pole rod support block 8 ... Permanent magnet mounting piece 9 ... Base 9a ... Recessed portion 10 ... Oscillator 11 ... Amplifier 12 ... Frequency multiplier 13 ... Magnetic core 13a ... Primary coil 13b ... Secondary coil 14 ... Phase converter 15 ... Band pass filter (BPF) 16 ... Phase detector
Claims (5)
由度を有する支持部材と、 当該支持部材で支えられた永久磁石と、 当該永久磁石の周囲を取り囲んで磁束変化を検知する磁
場センサーと、 を備えてなることを特徴とする加速度センサー。1. A support member made of a soft magnetic material and having three degrees of freedom of displacement, a permanent magnet supported by the support member, and a magnetic field surrounding the periphery of the permanent magnet to detect a change in magnetic flux. An acceleration sensor comprising a sensor and.
数がゼロ近傍に設定されていることを特徴とする請求項
1記載の加速度センサー。2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the soft magnetic material forming the support member has a magnetostriction constant set to near zero.
を臨ませて同円上90°角等間隔に囲繞配列することを
特徴とする請求項1又は2記載の加速度センサー。3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the magnetic field sensors are arranged so that one end faces a permanent magnet, and the magnetic field sensors are surrounded by 90 degrees at regular intervals on the same circle.
端をピラミッド状の正角錐形に一体形成することを特徴
とする請求項1,2又は3記載の加速度センサー。4. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the permanent magnet is integrally formed with one extreme in a rectangular parallelepiped shape and the other extreme in a pyramidal regular pyramid shape.
中間部を渦巻き形に形成するとともに、中央に集中臨む
先端相互を永久磁石載置片で結合することを特徴とする
請求項1,2,3又は4記載の加速度センサー。5. The supporting member has a base end that is cantilevered and a middle portion that is formed in a spiral shape, and that the front ends that are concentrated in the center are connected by a permanent magnet mounting piece. , 2, 3 or 4 acceleration sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020339A JPH06230027A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020339A JPH06230027A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Acceleration sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06230027A true JPH06230027A (en) | 1994-08-19 |
Family
ID=12024386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5020339A Pending JPH06230027A (en) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | Acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06230027A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151771A (en) * | 2008-11-27 | 2010-07-08 | S G:Kk | Load sensor and displacement sensor |
| JP2010169564A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Nsd Corp | Multi-axis load sensor |
| US8118485B2 (en) * | 2008-09-04 | 2012-02-21 | AGlobal Tech, LLC | Very high speed thin film RTD sandwich |
| JP2014038103A (en) * | 2007-06-20 | 2014-02-27 | Headway Technologies Inc | Sensing unit |
| CN105804605A (en) * | 2016-03-14 | 2016-07-27 | 南京赛百联人防科技有限公司 | Multidimensional operation and maintenance monitoring sensor of protective door and protective door |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP5020339A patent/JPH06230027A/en active Pending
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