中心を固定したディスク型圧電ノックセンザの最適設計

摘要

自動車エンジンのノッキングを検知する素子として2008年まで主流であった本センサは，圧電ディスクと，より半径の大きい円形金属振動板を接着し，その共通の中心をエンジンに結合する導波棒に固定した堅牢な構造を持つ。本センサの応答性を最良にする条件「振動板径(r_2)と圧電素子径(r_1)の比を√2にすることによって共振利得Qを最小化する」という試作/実験結果を，r_2/r_1≥√2において，この比が大きいほど外周自由端の先端放射質量の急激な増大，r_2/r_2＜√2において，この比が小さいほど実質的中性面による外周自由端の振動板曲げ剛性の増大，実質的支持径の振動板厚，圧電素子径による比例的変化，の3点の仮説によって理論的に検証した。