2012 年 12 月 3 日日本電波工業株式会社代表取締役社長竹内寛重力・加速度・傾斜・変位を、広いダイナミックレンジで高感度に検出できる、小型・軽量な水晶センサモジュールを開発水晶デバイスの総合メーカーである日本電波工業(株)は、センサ素子に水晶を用いて、極めて微小なレベルの重力・加速度・傾斜・変位といった物理量の変化を、周波数によって検出することが出来る、高性能・小型・軽量なセンサモジュールを開発致しました。このセンサモジュールは、加速度検出範囲（上限値）が±50,000Gal（±50 キロガル注１：使用単位）、分解能（下限値）が 0.001Gal（１ミリガル）と、従来のシリコン MEMS センサと比較して上限値・下限値とも一桁広いダイナミックレンジ（0.001Gal～50,000Gal）での、連続的に高い精度での検出が可能です。この性能により、今までのセンサでは検出出来なかった震動・揺れ・位置のずれ・崩落などを、より早く正確に読み取ることが出来るようになります。サイズは、感度をより安定させるための温度補償用の恒温槽を付加した場合でも最大 W100×D100× H75ｍｍ、重量は 550g と、従来の高精度センサと比較して一段と小型化・軽量化をはかりました。また、シンプルな構造と、検出データを電圧から周波数に変換する装置の必要が無くそのまま無線伝送することが出来ることにより、センサ単体としてのコストダウンに加えて、測定・探査システム用設備のコストダウンと、設置・撤収作業の負荷軽減、時間短縮にも貢献出来るものと考えております。水晶は物理的・化学的な安定性が高い物質であり、低コストで量産される人工水晶を用いた各種のデバイスが、情報通信分野を中心に周波数を安定的に制御し選択するために広く活用されております。また、他のセンサ素材と比較して弾力性が高いため（シリコンの約 1600 倍の弾力）外部衝撃耐性にも優れております。また、従来のシリコン MEMS センサが電圧で検出するのに対して、水晶を用いて周波数で検出することにより、２桁（100 倍）以上の高い感度を実現出来ます。こうした水晶の特長とコストパフォーマンスにより、従来のシリコン MEMS センサでは実現出来なかった高感度・高精度で応用範囲の広いセンサとしての活用が望まれてきました。しかし、他の物質と比較して電気機械結合係数の少ない水晶をセンサとして活用するためには、素子としての高安定・微細加工製造技術、検出信号としての周波数安定化技術など高度な技術が必要です。当社は、今回の開発にあたり、水晶デバイスの総合メーカーとして培ってきたこれらの技術をさらに追究して高めることにより、水晶の特性を最大限に引き出すことに成功致しました。構造面では、微小な変化を検出するためセンサ素子を片持ち梁形状とし、自由端に設けた電極と向かいの電極間の距離の変化を静電容量の変化に変換させて、さらに周波数に変換する仕組みを採用しております。素材には最高グレードの人工水晶を使い、温度変化による周波数変化が最も少ない AT カット水晶振動子を採用し、当社独自のさまざまな工夫を加えております。また、より高い周波数温度特性（安定度）が要求される場合にも、分解能と検出速度の要求条件に合わせて、当社独自の温度補償回路技術により個別対応できる様に準備しております。（注２：主要発表論文）今回の開発品は、こうした優れた性能により、重力・加速度・傾斜・変位を、より精密に測定し検出することが要求される、地震計測、資源探査、構造物の震動計測、傾斜計、土木調査、機械・車両のバランス調整・速度検出、人工触覚、磁気検出、自立型無人機械用、等々の多様な分野で活用いただけるものと考えております。以上【注記】１）当社では単位として Gal を使用しております。＊１Gal＝0.01 m/s2 または１cm/s2 ＊１G（地球表面における重力加速度（重力））はおよそ 980 Gal。２）主要発表論文 ①T.Mutoh, M.Koyama, T.Aizawa, T.Matsuoka, “Experimental Study of Quartz Crystal Gravity Sensor by MEMS Technology”, IEEE International Frequency Control Symposium, pp265-269, 2011. ②2012.02.27 超音波テクノ武藤猛, “AT-cut MEMS 水晶重力センサの実験結果”, 超音波テクノ, 第 24 巻, 4 号, pp57-61, 2012 他【サンプル価格】【開発品の外観写真】試作品の仕様（温度補償付きモジュール）における参考価格 1 セット 15 万円【開発品の仕様・性能】検出方向 1 軸/3 軸加速度検出範囲 ±5×104 Gal（±50 kGal）分解能 1×10-3 Gal （1mGal）寸法 W100×D100×H75mm 重量 550g 温度範囲 -10℃～+60℃ 【お問い合わせ先】日本電波工業株式会社営業代表 TEL ： 03-5453-6751 E-Mail ： [email protected] 【リーフレット】当製品のリーフレットをご用意しております。こちらをクリックしてご覧ください。