2015 Fiscal Year Annual Research Report
２軸加速度１軸角速度検出用圧電振動型センサの高性能化に関する研究
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25390118
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| Research Institution | Ishinomaki Senshu University |
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Principal Investigator |
菅原 澄夫 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (00007197)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 圧電振動型センサ / ２軸加速度センサ / １軸角速度センサ / 複合型振動センサ / 振動型角速度センサ / ４脚音さ振動子 / 振動型力センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の最終年度である今年度は、ステンレススチール（SUS304）で構成される２軸加速度１軸角速度検出用圧電振動型センサの詳細設計と特性解明に絞って研究を推進した。
１．２軸加速度センサ部の詳細設計と特性解明
２軸加速度センサに使用される横振動子として、昨年度考案した直角横振動子を用いたセンサ構成について、さらに振動子の板厚を変化させてセンサ感度の異なる場合の設計についても検討した。その結果、振動子の板厚の増減により感度を可変できること、また直角横振動子を構成する２個の横振動子間の機械的結合現象を避ける設計条件も明らかになった。このような直角振動子の接合部を、スペーサーを介して４本の折り曲げ支持棒を持つ質量の重心に接合させた構造とすることで、加速度により２軸方向に質量がそれぞれ直線運動するようになり、従来の構造に発生する質量の回転運動が皆無となり、他軸感度の殆ど無い高性能のセンサ特性が実現できることが、実験的にも検証された。
２．１軸角速度センサ部の詳細設計と特性解明
２軸加速度センサと複合化する観点から、センサ面に垂直な軸回りの角速度を検出させるため、本研究では１軸角速度センサとなる４脚音さ振動子の面内振動を利用したが、３脚音さ振動子を利用することも可能である。この場合も加速度センサと同様に、スチール振動子の各アームに歪み分布を考慮して接着された圧電セラミックスにより、駆動及び検出を実施した。各セラミックスは表面電極のみが長さ方向に２分割され、互いに逆方向に分極して使用される。このような試作センサを用いて、その角速度特性が実測された。
以上の結果から、従来の２軸加速度１軸角速度検出用圧電振動型センサのよりMEMS構造に適した構造改良を行ったところ、特に２軸加速度センサの特性の高性能化が実現された。
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