JP7522341B2 - sensor - Google Patents
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Description
本発明は、振動を検出するセンサーに関する。 The present invention relates to a sensor that detects vibration.
図6は、測定対象に伝わる振動をピエゾセンサーで読み取る装置を例示した図である。図6に示す従来の装置においては、マウンティングスタッド(杭)を、直接、測定対象に打つことで、センサーを固定し、測定対象(床面)の振動を、電気信号に変えている。なお、特許文献1には、ピエゾ素子(圧電素子)の破壊を防止するための発明が開示されている。
Figure 6 is a diagram illustrating an example of a device that uses a piezoelectric sensor to read vibrations transmitted to a measurement object. In the conventional device shown in Figure 6, a mounting stud (stake) is driven directly into the measurement object to fix the sensor, and the vibrations of the measurement object (floor surface) are converted into an electrical signal.
例えば、道路で測定を実施する場合、公共物である道路に杭を打つには、管理当局への申請と、道路の修復と、が必要となるため、道路振動の測定を安易に行うことができないという問題がある。 For example, when conducting measurements on roads, the problem is that driving stakes into the road, which is public property, requires an application to the management authorities and repairs to the road, so road vibration measurements cannot be carried out easily.
本発明の目的は、測定対象に損傷等を与えることなく、容易に測定を行うことが可能な手段を提供することである。 The object of the present invention is to provide a means for easily performing measurements without causing damage to the object being measured.
第1の発明のセンサーは、ピエゾ素子と、前記ピエゾ素子と並べて配置される錘と、
前記錘の摺動を案内するガイドと、を備えることを特徴とする。
The sensor of the first invention includes a piezoelectric element, a weight arranged next to the piezoelectric element,
and a guide for guiding the sliding of the weight.
本発明では、ピエゾ素子と並べて配置される錘の摺動を案内するガイドが設けられている。このため、測定対象が振動したときに、慣性の法則でとどまろうとする錘と、測定対象と、の間で、ピエゾ素子が圧縮され、ピエゾ素子により、効率よく、電圧が発生する。これにより、センサーを測定対象に杭打ち等により固定する必要がないため、測定対象を損傷等させることなく、容易に測定を行うことができる。 In the present invention, a guide is provided to guide the sliding of the weight that is arranged alongside the piezoelectric element. Therefore, when the measurement object vibrates, the piezoelectric element is compressed between the measurement object and the weight that tends to stay in place due to the law of inertia, and the piezoelectric element efficiently generates a voltage. This eliminates the need to fix the sensor to the measurement object by driving a stake into the object, making it easy to perform measurements without damaging the measurement object.
第2の発明のセンサーは、第1の発明のセンサーにおいて、前記錘は、固定されていないことを特徴とする。 The sensor of the second invention is the sensor of the first invention, characterized in that the weight is not fixed.
本発明では、錘は、固定されていない。すなわち、錘は、浮いた(フローティングした)状態である。これにより、錘を拘束するものがほとんどない状態とすることができる。 In the present invention, the weight is not fixed. In other words, the weight is in a floating state. This allows the weight to be in a state where there is almost nothing restraining it.
第3の発明のセンサーは、第1又は第2の発明のセンサーにおいて、前記ガイドは、前記錘の外周を囲んでいることを特徴とする。 The sensor of the third invention is the sensor of the first or second invention, characterized in that the guide surrounds the outer periphery of the weight.
第4の発明のセンサーは、第3の発明のセンサーにおいて、前記ガイドに、前記ガイドの内径方向に突出した凸部が設けられていることを特徴とする。 The sensor of the fourth invention is the sensor of the third invention, characterized in that the guide is provided with a protrusion that protrudes in the inner diameter direction of the guide.
第5の発明のセンサーは、第4の発明のセンサーにおいて、前記錘に、前記凸部に対応した形状の凹部が設けられていることを特徴とする。 The sensor of the fifth invention is the sensor of the fourth invention, characterized in that the weight is provided with a recess having a shape corresponding to the protrusion.
第6の発明のセンサーは、第1又は第2の発明のセンサーにおいて、前記ガイドは、前記錘の軸方向に設けられた孔に挿通されていることを特徴とする。 The sixth invention is a sensor according to the first or second invention, characterized in that the guide is inserted into a hole provided in the axial direction of the weight.
第7の発明のセンサーは、第1又は第2の発明のセンサーにおいて、前記ガイドは、前記錘の外周を囲む第1ガイドと、前記錘の軸方向を貫通する孔に挿通される第2ガイドと、を有することを特徴とする。 The sensor of the seventh invention is the sensor of the first or second invention, characterized in that the guide has a first guide surrounding the outer periphery of the weight and a second guide inserted into a hole passing through the axial direction of the weight.
第8の発明のセンサーは、第1~第7のいずれかの発明のセンサーにおいて、前記ピエゾ素子と、前記錘と、前記ガイドと、を内部に収容するケースをさらに備えることを特徴とする。 The sensor of the eighth invention is a sensor of any one of the first to seventh inventions, further comprising a case that houses the piezoelectric element, the weight, and the guide inside.
第9の発明のセンサーは、第1~第8のいずれかの発明のセンサーにおいて、前記錘は、略円筒形状であることを特徴とする。 The sensor of the ninth invention is a sensor of any one of the first to eighth inventions, characterized in that the weight has a substantially cylindrical shape.
第10の発明のセンサーは、第9の発明のセンサーにおいて、前記ピエゾ素子と、前記錘と、前記ガイドと、を内部に収容するケースをさらに備え、前記ケースは、内部が中空の略円筒形状であることを特徴とする。 The sensor of the tenth invention is the sensor of the ninth invention, further comprising a case that houses the piezoelectric element, the weight, and the guide, and the case has a hollow, generally cylindrical shape.
第11の発明のセンサーは、第8又は第10の発明のセンサーにおいて、前記ケースを押さえるための錘をさらに備えることを特徴とする。 The sensor of the eleventh invention is the sensor of the eighth or tenth invention, further comprising a weight for pressing the case.
第12の発明のセンサーは、第1~第11のいずれかの発明のセンサーにおいて、測定対象に対する角度を調整するための調整機構をさらに備えることを特徴とする。 The sensor of the twelfth invention is characterized in that the sensor of any one of the first to eleventh inventions further includes an adjustment mechanism for adjusting the angle relative to the object to be measured.
本発明では、センサーは、測定対象に対する角度を調整するための調整機構を備える。これにより、測定対象が、傾斜していたり、平らでなく、測定対象に凹凸があったりする場合でも、センサーを測定対象に密着させることができる。 In the present invention, the sensor is provided with an adjustment mechanism for adjusting the angle with respect to the measurement object. This allows the sensor to be in close contact with the measurement object even if the measurement object is tilted, not flat, or has irregularities.
第13の発明のセンサーは、第12の発明のセンサーにおいて、前記調整機構は、測定対象と略平行に延び、略平行から揺動する調整バーを有することを特徴とする。 The sensor of the thirteenth invention is the sensor of the twelfth invention, characterized in that the adjustment mechanism has an adjustment bar that extends approximately parallel to the object to be measured and swings from approximately parallel.
本発明では、調整機構は、測定対象と略平行に延び、略平行から揺動する調整バーを有する。これにより、測定対象に対するセンサーの角度を調整することができる。 In the present invention, the adjustment mechanism has an adjustment bar that extends approximately parallel to the object to be measured and swings from approximately parallel. This allows the angle of the sensor relative to the object to be measured to be adjusted.
第14の発明のセンサーは、第13の発明のセンサーにおいて、前記調整機構は、前記調整バーを支持する支持部をさらに有することを特徴とする。 The sensor of the 14th invention is the sensor of the 13th invention, characterized in that the adjustment mechanism further has a support part that supports the adjustment bar.
第15の発明のセンサーは、第13又は第14の発明のセンサーにおいて、前記調整機構は、測定対象に接触する部分が、略錐状に形成された錐部を有することを特徴とする。 The sensor of the 15th invention is the sensor of the 13th or 14th invention, characterized in that the adjustment mechanism has a cone portion formed in a roughly cone shape at the portion that contacts the measurement object.
本発明によれば、測定対象を損傷等させることなく、容易に測定を行うことができる。 According to the present invention, measurements can be easily performed without damaging the object being measured.
以下、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るセンサー1を示す図である。センサー1は、ピエゾ素子2、錘3、ガイド4、ケース5等を備える。センサー1は、例えば、測定対象である道路の上に載置され、測定対象である道路で発生する振動を検出(測定)する。
First Embodiment
1 is a diagram showing a
ピエゾ素子(圧電素子)2は、圧電体に加えられた力を電圧に変換する。ピエゾ素子2は、例えば、扁平な略円盤状である。錘3は、ピエゾ素子2と並べて配置されている。具体的には、錘3は、ピエゾ素子2の上に並べて配置されている。錘3は、ガイド4によって案内され、上下方向(垂直方向)に摺動する。また、錘3は、他の部材等に接続されておらず、固定されていない。すなわち、錘3は、他の部材等から浮いた(フローティングした)状態である。錘3は、例えば、略円筒形状である。錘3の平面視の中心には、軸方向に延びる、後述する軸ガイド7を挿通するための孔が設けられている。なお、錘3に設けられている孔は、防水のため、錘3を貫通していないが、錘3を貫通していてもよい。
The
ガイド4は、錘3の上下方向(垂直方向)の摺動を案内する。ガイド4は、外周ガイド6(第1ガイド)と、軸ガイド7(第2ガイド)と、を有する。外周ガイド6は、略円筒形状の錘3の外周を囲っている。従って、外周ガイド6は、内部が中空の略円筒形状である。図2(a)は、錘3と外周ガイド6とを模式的に示す斜視図である。図2(b)は、一例の錘3と外周ガイド6との平面視を示す図である。図2(c)、及び、(d)は、他の例の錘3と外周ガイド6との平面視を示す図である。図2(c)に示すように、外周ガイド6に、外周ガイド6の内径方向に突出した凸部が設けられていてもよい。また、図2(d)に示すように、錘3に、外周ガイド6の凸部に対応した形状の凹部が設けられていてもよい。また、図2(b)に示すように、凸部、及び、凹部は、設けられていなくてもよい。
The
軸ガイド7は、錘3の軸方向に設けられた孔に挿通されている。ケース5は、ピエゾ素子2と、錘3と、ガイド4と、を内部に収容している。ケース5は、錘3の外形形状にあわせて、例えば、内部が中空の略円筒形状となっている。軸ガイド7の上端、及び、下端は、ケース5の上端、及び、下端に固定されている。また、センサー1は、ケース5を押さえるための錘8を備える。錘8は、例えば、扁平な略円盤状であり、ケース5の上に設けられている。なお、ガイド4は、外周ガイド6、軸ガイド7のいずれか一方のみであってもよい。
The
センサー1において、ケース5は、測定対象である道路の地面に密着し、錘3は、フローティング状態であるので、独立して動ける構造となっている。ただし、センサー1が地面に対して傾かず、且つ、錘3が垂直(上下)に動くように、ガイド4が設けられている。
In the
このような構成とすることで、センサー1を地面にボルト締めすることなく、センサーユニットを地面に追従させて動かし、錘3は、拘束されるものがほとんどない状態とすることができる。これにより、地面が振動したとき、慣性の法則でとどまろうとする錘3と地面との間で、ピエゾ素子2が圧縮され、ピエゾ素子2により、効率よく電圧が発生する。
This configuration allows the sensor unit to move in accordance with the ground without bolting the
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係るセンサー101を示す図である。第2実施形態に係るセンサー101は、第1実施形態に係る、図1に示すセンサー1と比較して、調整機構9が追加されている点が相違する。調整機構9は、測定対象に対する角度を調整するためのものである。調整機構9は、調整バー10、支持部11、錐部12を有する。調整バー10は、測定対象(地面)と略平行(水平方向)に延び、略平行状態から揺動する。調整バー10は、ケース10の外周を支持している。支持部11は、調整バー10を支持する。支持部11は、錘3の軸方向(垂直方向)に延びている。支持部11は、ケース5の外側に位置する。錐部12は、ケース5の下方に位置し、測定対象に接触する部分である。錐部12は、例えば、略円錐形状、又は、略三角錐形状に形成されている。また、センサー101には、錘3の上部に、気泡式水準器13が設けられている。
Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram showing a
図4は、センサー101の感度特性を示す図である。図4(a)は、錐部12が設けられている場合を示し、図4(b)は、錐部12が設けられていない場合を示している。図示するように、錐部12が設けられていても、感度が悪化することなく、例えば、傾いた地面等にも対応することが可能となる。
Figure 4 shows the sensitivity characteristics of the
以上説明したように、本実施形態では、ピエゾ素子2と並べて配置される錘3の摺動を案内するガイド4が設けられている。このため、測定対象が振動したときに、慣性の法則でとどまろうとする錘3と、測定対象と、の間で、ピエゾ素子2が圧縮され、ピエゾ素子2により、効率よく、電圧が発生する。これにより、センサー1、101を測定対象に杭打ち等により固定する必要がないため、測定対象を損傷等させることなく、容易に測定を行うことができる。
As described above, in this embodiment, a
また、本実施形態では、錘3は、固定されていない。すなわち、錘3は、浮いた(フローティングした)状態である。これにより、錘3を拘束するものがほとんどない状態とすることができる。
In addition, in this embodiment, the
第1実施形態に係るセンサー1では、センサー1を接地する歩道、又は、道路に傾斜があったり(例えば、歩道の場合、日本国内では、傾斜が最大8度である)、平らでなく、道路に凹凸があったりする場合には、センサー1を地面に密着させることができないという問題がある。第2実施形態では、センサー101は、測定対象に対する角度を調整するための調整機構9を備える。これにより、測定対象が、傾斜していたり、平らでなく、測定対象に凹凸があったりする場合でも、センサー101を測定対象に密着させることができる。
In the
また、第2実施形態では、調整機構9は、測定対象と略平行に延び、略平行から揺動する調整バー10を有する。これにより、測定対象に対するセンサー101の角度を調整することができる。
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態にかかるセンサー101を示す図である。第3実施形態においては、支持部11が伸縮することで、錘3の摺動方向が重力と同じ方向になるように調整可能であり、斜面に対応可能である。
Third Embodiment
5 is a diagram showing a
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the forms to which the present invention can be applied are not limited to the above-mentioned embodiments, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、振動を検出するセンサーに好適に採用され得る。 The present invention can be suitably used in sensors that detect vibrations.
1、101 センサー
2 ピエゾ素子
3 錘
4 ガイド
5 ケース
6 外周ガイド(第1ガイド)
7 軸ガイド(第2ガイド)
8 錘
9 調整機構
10 調整バー
11 支持部
12 錐部
13 気泡式水準器
1, 101
7 Axis guide (second guide)
8: weight 9: adjustment mechanism 10: adjustment bar 11: support portion 12: weight portion 13: bubble level
Claims (16)
前記検出素子と並べて配置される錘と、
前記錘の摺動を案内するガイドと、
を備え、
前記錘は、前記検出素子と前記錘との並び方向が重力方向と一致する姿勢の場合に、前記検出素子に接触していることを特徴とするセンサー。 A detection element;
A weight arranged next to the detection element;
A guide for guiding the sliding of the weight;
Equipped with
The sensor is characterized in that the weight is in contact with the detection element when the sensor is in a position in which the alignment direction of the detection element and the weight coincides with the direction of gravity .
前記錘の外周を囲む第1ガイドと、
前記錘の軸方向に設けられた孔に挿通される第2ガイドと、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサー。 The guide is
A first guide surrounding an outer periphery of the weight;
A second guide is inserted into a hole provided in the axial direction of the weight;
3. The sensor according to claim 1, further comprising:
前記ケースは、内部が中空の略円筒形状であることを特徴とする請求項9に記載のセンサー。 The sensor further includes a case that accommodates the detection element, the weight, and the guide therein,
10. The sensor according to claim 9, wherein the case has a generally hollow cylindrical shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2020114660A JP7522341B2 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2020114660A JP7522341B2 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | sensor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022012660A JP2022012660A (en) | 2022-01-17 |
| JP2022012660A5 JP2022012660A5 (en) | 2023-06-27 |
| JP7522341B2 true JP7522341B2 (en) | 2024-07-25 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2020114660A Active JP7522341B2 (en) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | sensor |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005077326A (en) | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Hosiden Corp | Vibration sensor |
-
2020
- 2020-07-02 JP JP2020114660A patent/JP7522341B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005077326A (en) | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Hosiden Corp | Vibration sensor |
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