以下、図面を参照して本開示に係る実施形態を説明する。
Below, embodiments of the present disclosure are described with reference to the drawings.
本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意図する。Unless otherwise specified in this specification, the numerical range "X to Y" means "X or more and Y or less."
<第1実施形態>
以下、図面を適宜用いて、本開示の第1実施形態に係るジャイロ式振動計1について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, the gyro vibrometer 1 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with appropriate reference to the drawings.
図1、図2、図3に、第1実施形態に係るジャイロ式振動計1の概略を示す。図1は、本実施形態に係るジャイロ式振動計1の上面図であり、ジャイロ式振動計1のZ軸正方向側から見た外形を示している。図2は、ジャイロ式振動計1の内部構造を示している。図3は、本実施形態に係るジャイロ式振動計1の膜20の構成をZ軸負方向側から示している。
Figures 1, 2 and 3 show an outline of the gyro vibrometer 1 according to the first embodiment. Figure 1 is a top view of the gyro vibrometer 1 according to this embodiment, showing the external shape of the gyro vibrometer 1 as viewed from the positive Z-axis direction. Figure 2 shows the internal structure of the gyro vibrometer 1. Figure 3 shows the configuration of the membrane 20 of the gyro vibrometer 1 according to this embodiment as viewed from the negative Z-axis direction.
ジャイロ式振動計1は、支持体10と、支持体10に配された膜20と、ジャイロセンサ30とを有している。具体的には、膜20は縁部21を有しており、縁部21が支持体10上に配されている。また、ジャイロセンサ30は、膜20の支持体10側に配されており、膜20の振動を検知することができる。The gyroscopic vibrometer 1 has a support 10, a membrane 20 arranged on the support 10, and a gyroscopic sensor 30. Specifically, the membrane 20 has an edge 21, and the edge 21 is arranged on the support 10. The gyroscopic sensor 30 is arranged on the support 10 side of the membrane 20, and can detect vibrations of the membrane 20.
ジャイロ式振動計1は、上記の構成を有することによって、対象物に接触させて、その対象物の振動を検出可能な振動計である。対象物が患者の身体である場合、ジャイロ式振動計1は、患者の胸部、背部、手首、頸部、および腹部などに対して接触させて使用されればよい。ジャイロ式振動計1は、対象物の振動を後述する膜20によって受容し、膜20に生じた振動を検出する構成であってもよい。ジャイロ式振動計1は、検出した振動に応じた検出信号を送信する。
The gyro vibrometer 1 has the above-mentioned configuration and is a vibrometer that can be brought into contact with an object to detect the vibrations of the object. When the object is a patient's body, the gyro vibrometer 1 may be used by being brought into contact with the patient's chest, back, wrist, neck, abdomen, etc. The gyro vibrometer 1 may be configured to receive the vibrations of the object through a membrane 20 described below and detect the vibrations generated in the membrane 20. The gyro vibrometer 1 transmits a detection signal corresponding to the detected vibrations.
支持体10は、ユーザが使用する際に、手に持つ部分として機能することができる。また、支持体10は、膜20を支持することができる。特に、支持体10は、支持体10の上面に、膜20に所定の張力を与えた状態で、膜20を支持することができる。また、支持体10は、図2に示すように、膜20を、支持体10の反対側(Z軸正方向)へ撓ませるように支持してもよい。その結果、ジャイロ式振動計1が対象物の振動を検知する際に、膜20と対象物との密着性を向上させることができる。また、支持体10と、膜20とは、接着剤等で固定されていてもよい。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料が挙げられる。The support 10 can function as a part to be held by the user when used. The support 10 can also support the membrane 20. In particular, the support 10 can support the membrane 20 on the upper surface of the support 10 with a predetermined tension applied to the membrane 20. The support 10 may also support the membrane 20 so as to bend it toward the opposite side of the support 10 (positive direction of the Z axis) as shown in FIG. 2. As a result, when the gyro vibrometer 1 detects the vibration of the object, the adhesion between the membrane 20 and the object can be improved. The support 10 and the membrane 20 may also be fixed with an adhesive or the like. Examples of the adhesive include a resin material such as an epoxy resin, or a metal material such as solder.
本実施形態においては、支持体10は、図2に示すように、開口部12を有する凹部11を有する。そして、本実施形態においては、膜20は、開口部12を覆うように配されている。また、支持体10は底部13と壁部14を有していてもよい。凹部11の深さは、特に限定されないが、膜20が振動する際に、膜20と、凹部11の内側面とが接触しない程度の深さであってもよい。また、凹部11は、底部13や壁部14に設けられた穴等や、底部13と壁部14との隙間等により、外部と通じていてもよい。また、支持体10は、凹部11や開口部12を有している形状に限定されず、例えば、筒状の形状や、円錐台の形状であってもよい。また、支持体10が筒状の形状の場合、Z軸正方向側の形状が、交互に凹凸を繰り返す、折れ線状や波線状の形状であってもよい。In this embodiment, the support 10 has a recess 11 having an opening 12, as shown in FIG. 2. In this embodiment, the film 20 is arranged to cover the opening 12. The support 10 may also have a bottom 13 and a wall 14. The depth of the recess 11 is not particularly limited, but may be deep enough that the film 20 does not come into contact with the inner surface of the recess 11 when the film 20 vibrates. The recess 11 may also be connected to the outside through a hole or the like provided in the bottom 13 or the wall 14, or a gap between the bottom 13 and the wall 14. The support 10 is not limited to a shape having the recess 11 or the opening 12, and may be, for example, a cylindrical shape or a truncated cone shape. In addition, when the support 10 has a cylindrical shape, the shape on the positive Z-axis direction side may be a broken line shape or a wavy line shape with alternating concaves and cones.
本実施形態において、支持体10の、Z軸方向から上面視した際の外形は、円形である。支持体10の、Z軸方向から上面視した際の外形は、円形に限らず、正方形、長方形、楕円形であってもよい。また、支持体10の、Z軸方向から上面視した際の外形は、膜20の、Z軸方向から上面視した際の外形と、同じであってもよい。特に、支持体10の耐衝撃性を考慮すると、Z軸方向から上面視した際の外形は、円形であってもよい。In this embodiment, the outer shape of the support 10 when viewed from above in the Z-axis direction is circular. The outer shape of the support 10 when viewed from above in the Z-axis direction is not limited to circular, and may be square, rectangular, or elliptical. Furthermore, the outer shape of the support 10 when viewed from above in the Z-axis direction may be the same as the outer shape of the membrane 20 when viewed from above in the Z-axis direction. In particular, taking into account the impact resistance of the support 10, the outer shape when viewed from above in the Z-axis direction may be circular.
支持体10は、例えば、樹脂、金属、セラミック等により構成されればよい。また、支持体10が、外界からの衝撃などによって振動しないように、支持体10は、外界からの衝撃に応じて、容易に変形できる物質で覆われていてもよい。容易に変形できる物質とは、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。The support 10 may be made of, for example, resin, metal, ceramic, etc. Also, to prevent the support 10 from vibrating due to an external shock, the support 10 may be covered with a material that can easily deform in response to an external shock. Examples of materials that can easily deform include silicone rubber and urethane rubber.
また、本実施形態においては、支持体10は、底部13と壁部14とが、一体として形成されている。ここで一体とは、複数の部材を繋ぎ合わせることなく、1つの部材として形成されていることを言う。支持体10は、底部13と壁部14を、それぞれの部材として製造した後、接着剤等で組み合わせることで、形成されてもよい。接着剤等としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料を用いることができる。また、支持体10は、ユーザが手に持ちやすいように、壁部14の外側面の一部が、凹状の形状や凸状の形状に形成されてもよい。また、支持体10の底部13や壁部14には、凹部11と外部とを繋ぐ穴などが形成されてもよい。支持体10が、凹部11と外部とを繋ぐ穴を有している場合、ユーザは、ジャイロ式振動計1を分解することなく、内部の構成の故障(例えば導線61a、61bの断線など)を確認することができる。In addition, in this embodiment, the support 10 is formed by integrally forming the bottom 13 and the wall 14. Here, integrally means that it is formed as one member without connecting multiple members. The support 10 may be formed by manufacturing the bottom 13 and the wall 14 as individual members and then combining them with an adhesive or the like. For example, a resin material such as epoxy resin or a metal material such as solder can be used as the adhesive or the like. In addition, the support 10 may be formed with a part of the outer surface of the wall 14 in a concave or convex shape so that the user can easily hold it in his/her hand. In addition, the bottom 13 or the wall 14 of the support 10 may be formed with a hole connecting the recess 11 to the outside. When the support 10 has a hole connecting the recess 11 to the outside, the user can check for a malfunction of the internal configuration (for example, a broken wire of the conductors 61a and 61b) without disassembling the gyro vibrometer 1.
膜20は、縁部21を有し、縁部21は支持体10上に配されている。膜20は、対象物からの振動を受容し、主に、上下方向(本実施形態ではZ軸方向を指す)に変位するように、受容した振動に応じて変形することができる。ここで、下方向とは、膜20に対し支持体10が配されている方向を指し、上方向とは膜20に対し、支持体10が配されていない方向を指す。また、膜20は対象物からの振動を、ジャイロセンサ30へ伝達することができる。The membrane 20 has an edge 21, which is disposed on the support 10. The membrane 20 receives vibrations from an object and can deform in response to the received vibrations so as to be displaced mainly in the up-down direction (the Z-axis direction in this embodiment). Here, the downward direction refers to the direction in which the support 10 is disposed relative to the membrane 20, and the upward direction refers to the direction in which the support 10 is not disposed relative to the membrane 20. The membrane 20 can also transmit vibrations from the object to the gyro sensor 30.
本実施形態においては、図2に示すように、膜20は、開口部12全体を覆うように配されている。また、膜20の支持体10側の面には、ジャイロセンサ30が配されている。本実施形態においては、図3に示すように、膜20の中央部に、ジャイロセンサ30が配されている。また、ジャイロ式振動計1は、ジャイロセンサ30を固定するために、膜20上に配された第1固定部40を有している。本実施形態においては、図3に示すように、膜20の、支持体10側の面の中央部に、第1固定部40が配されている。In this embodiment, as shown in Figure 2, the membrane 20 is arranged so as to cover the entire opening 12. In addition, a gyro sensor 30 is arranged on the surface of the membrane 20 facing the support 10. In this embodiment, as shown in Figure 3, the gyro sensor 30 is arranged in the center of the membrane 20. In addition, the gyro vibrometer 1 has a first fixing portion 40 arranged on the membrane 20 to fix the gyro sensor 30. In this embodiment, as shown in Figure 3, the first fixing portion 40 is arranged in the center of the surface of the membrane 20 facing the support 10.
図3に示すように、本実施形態において、膜20の、Z軸方向から上面視した際の外形は、円形である。膜20の、Z軸方向から上面視した際の外形は、円形に限らず、正方形、長方形、楕円形であってもよい。また、膜20の、Z軸方向から上面視した際の外形は、支持体10の、Z軸方向から上面視した際の外形と、同じであってもよい。As shown in FIG. 3, in this embodiment, the outer shape of the membrane 20 when viewed from above in the Z-axis direction is circular. The outer shape of the membrane 20 when viewed from above in the Z-axis direction is not limited to circular, and may be square, rectangular, or elliptical. In addition, the outer shape of the membrane 20 when viewed from above in the Z-axis direction may be the same as the outer shape of the support 10 when viewed from above in the Z-axis direction.
また、図2に記載した、ジャイロ式振動計1の断面から見た場合の膜20の形状は、例えば、片面側に凸である撓んだ曲面状であってもよい、特に、本実施形態においては、振動を検出する対象物に対して凸状、換言すれば支持体10の底面に対して凹状である。片面側に凸である撓んだ曲面状である場合、例えば、膜20は凹状の形状を保持する程度の剛性を備えた材料で形成され、膜20の形成時に、片面側に凸である撓んだ曲面状に形成されればよい。また、膜20を片面側に凸である撓んだ曲面状とする別の例として、膜20を板状に形成し、支持体10に撓ませるように固定してもよい。本実施形態に係る支持体10は、凹部11を有しているが、膜20が片面側に凸である撓んだ曲面状であり、膜20が振動可能な空間を確保できていれば、支持体10は必ずしも凹部11を有していなくてもよい。また、膜20は、平坦であってもよい。すなわち、膜20は、開口部12に沿った平面形状であってもよい。
In addition, the shape of the membrane 20 when viewed from the cross section of the gyro vibrometer 1 shown in FIG. 2 may be, for example, a curved surface that is convex on one side. In particular, in this embodiment, it is convex with respect to the object to detect vibration, in other words, concave with respect to the bottom surface of the support 10. In the case of a curved surface that is convex on one side, for example, the membrane 20 is formed of a material that has enough rigidity to maintain a concave shape, and when the membrane 20 is formed, it is sufficient to form the curved surface that is convex on one side. In addition, as another example of forming the membrane 20 into a curved surface that is convex on one side, the membrane 20 may be formed into a plate shape and fixed to the support 10 so as to bend. The support 10 according to this embodiment has a recess 11, but as long as the membrane 20 has a curved surface that is convex on one side and a space in which the membrane 20 can vibrate is secured, the support 10 does not necessarily have to have a recess 11. The membrane 20 may also be flat. That is, the membrane 20 may have a planar shape along the opening 12.
膜20の膜厚としては、例えば、10~5000μmであってよい。特に、振動を感度よく受容する観点より、20~2000μmであってよく、50~1000μmであってもよい。膜20の膜厚は、膜20全体が均一であってもよく、膜20の部分によって異なっていてもよい。The thickness of the membrane 20 may be, for example, 10 to 5000 μm. In particular, from the viewpoint of receiving vibrations with good sensitivity, it may be 20 to 2000 μm, or 50 to 1000 μm. The thickness of the membrane 20 may be uniform throughout the membrane 20, or may vary depending on the part of the membrane 20.
また、膜20のヤング率としては、例えば、0.1MPa~1000GPaであってよい。特に、振動を感度よく受容する観点より、0.5~500GPaであってよく、1MPa~400GPaであってもよい。ここで、膜20のヤング率の測定方法としては、特に限定されないが、例えば、3点曲げ試験の方法で測定される。The Young's modulus of the film 20 may be, for example, 0.1 MPa to 1000 GPa. In particular, from the viewpoint of receiving vibrations with good sensitivity, it may be 0.5 to 500 GPa, or 1 MPa to 400 GPa. Here, the method for measuring the Young's modulus of the film 20 is not particularly limited, but is measured, for example, by a three-point bending test.
膜20の密度は、例えば、100~5000kg/m3であってよい。特に、振動を感度よく受容する観点より、500~4000kg/m3であってよく、800~2000kg/m3であってもよい。
The density of the film 20 may be, for example, 100 to 5000 kg/m 3. In particular, from the viewpoint of receiving vibrations with good sensitivity, the density may be 500 to 4000 kg/m 3 , or 800 to 2000 kg/m 3 .
また、膜20の振動受容感度は、受容できる振動の音速(m/s)によって評価できる。膜20が受容できる振動の音速が高い程、膜20の振動受容感度が高いと言える。音速は、ヤング率の値を密度の値で割ることにより求められるため、膜20は、ヤング率が高く、密度が低いほど、高い音速、すなわち高い感度を有しているといえる。例えば、膜20が受容できる振動の音速は、10~20000m/sであってよい。特に、振動を感度良く受容する観点より、膜20が受容できる振動の音速は、100~15000m/sであってよく、1000~15000m/sであってもよい。
The vibration reception sensitivity of the membrane 20 can also be evaluated based on the sound speed (m/s) of vibration that it can receive. It can be said that the higher the sound speed of vibration that the membrane 20 can receive, the higher the vibration reception sensitivity of the membrane 20. Since the sound speed is calculated by dividing the Young's modulus value by the density value, it can be said that the membrane 20 has a higher sound speed, i.e., a higher sensitivity, as the membrane 20 has a higher Young's modulus and a lower density. For example, the sound speed of vibration that the membrane 20 can receive may be 10 to 20,000 m/s. In particular, from the viewpoint of receiving vibrations with good sensitivity, the sound speed of vibration that the membrane 20 can receive may be 100 to 15,000 m/s, or may be 1,000 to 15,000 m/s.
膜20の材料は、特に限定されないが、例えば、シリコーン、ガラスエポキシ、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)、ウレタン、エポキシなどであってよい。特に、振動を感度よく受容する観点より、シリコーン、ガラスエポキシ、およびCFRPであってよい。The material of the membrane 20 is not particularly limited, but may be, for example, silicone, glass epoxy, ABS (acrylonitrile butadiene styrene), CFRP (carbon fiber reinforced plastic), urethane, epoxy, etc. In particular, from the viewpoint of receiving vibrations with good sensitivity, silicone, glass epoxy, and CFRP may be used.
検出対象の振動の周波数に応じて、異なる物性を有する膜20を選択してもよい。高周波数の振動を検出する場合は、例えば、膜20として、硬い材料、すなわちヤング率が高い材料を選択してもよく、または膜厚が大きい材料を選択してもよい。また、低周波数の振動を検出する場合は、膜20として、軟らかい材料、すなわちヤング率が低い材料を選択してもよく、または膜厚が小さい材料を選択してもよい。また、電子機器が複数のジャイロ式振動計1を有する場合には、例えば、ジャイロ式振動計1毎に異なる物性を有する膜20を有していてもよい。A membrane 20 having different physical properties may be selected depending on the frequency of the vibration to be detected. When detecting high-frequency vibration, for example, a hard material, i.e., a material with a high Young's modulus, or a material with a large film thickness may be selected as the membrane 20. When detecting low-frequency vibration, a soft material, i.e., a material with a low Young's modulus, or a material with a small film thickness may be selected as the membrane 20. When an electronic device has multiple gyro vibrometers 1, for example, each gyro vibrometer 1 may have a membrane 20 with different physical properties.
膜20は、上述の通り、縁部21を有する。縁部21は、膜20の、上下方向に支持体10と重なる部分である。本実施形態においては、縁部21は、膜20の外縁部に該当し、支持体10上に配される部分である。また、本実施形態においては、図2に示す通り、縁部21は、支持体10の壁部14のZ軸正方向側の面に配されている。また、縁部21は、支持体10への固定がより確実になるように、支持体10との固定面と同じ形状であってもよい。本実施形態においては、膜部20は、縁部21の形状が、支持体10の、Z軸方向から上面視した際の外形と同じになるように、形成されている。As described above, the membrane 20 has an edge portion 21. The edge portion 21 is a portion of the membrane 20 that overlaps with the support 10 in the vertical direction. In this embodiment, the edge portion 21 corresponds to the outer edge of the membrane 20 and is a portion that is arranged on the support 10. Also, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the edge portion 21 is arranged on the surface of the wall portion 14 of the support 10 on the positive Z-axis direction side. Also, the edge portion 21 may have the same shape as the fixing surface with the support 10 so that the fixation to the support 10 is more secure. In this embodiment, the membrane portion 20 is formed so that the shape of the edge portion 21 is the same as the outer shape of the support 10 when viewed from above in the Z-axis direction.
また、縁部21は、支持体10とは、接着剤等で固定されていてもよい。接着剤等としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料を用いることが出きる。特に、接着剤等は、膜20の振動が支持体10に伝達するのを低減するという観点からは、樹脂材料などであってよい。また、本実施形態においては、膜20は、縁部21の全体が接着剤により支持体10上に固定されている。縁部21は、一部のみが、支持体10上に固定されていてもよい。縁部21は、膜20と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。
The edge portion 21 may be fixed to the support 10 with an adhesive or the like. For example, a resin material such as epoxy resin or a metal material such as solder may be used as the adhesive or the like. In particular, the adhesive or the like may be a resin material or the like from the viewpoint of reducing the transmission of vibration of the membrane 20 to the support 10. In this embodiment, the membrane 20 has the entire edge portion 21 fixed onto the support 10 with an adhesive. Only a portion of the edge portion 21 may be fixed onto the support 10. The edge portion 21 may be made of the same material as the membrane 20, or a different material.
また、本実施形態のジャイロ式振動計1は、膜20の上面(図1、図2におけるZ軸の正方向側の面)を覆うカバー22をさらに有している。カバー22を有するジャイロ式振動計1は、膜20が対象物に直接触れることを防ぎ、膜20の劣化を軽減することができる。In addition, the gyro vibrometer 1 of this embodiment further has a cover 22 that covers the upper surface of the membrane 20 (the surface on the positive side of the Z axis in Figures 1 and 2). The gyro vibrometer 1 with the cover 22 prevents the membrane 20 from directly touching the object, and can reduce deterioration of the membrane 20.
本実施形態においては、カバー22は支持体10上に、支持体10の開口部12全体を覆うように配されている。カバー22と支持体10とは、膜20と支持体10との固定と同様、接着剤等で固定されていてもよい。本実施形態では、カバー22は、ジャイロ式振動計1が対象物の振動を検知する際に、膜20と対象物との間に配されている。カバー22が膜20に振動を伝えるという観点からは、カバー22と膜20が接していてもよい。In this embodiment, the cover 22 is disposed on the support 10 so as to cover the entire opening 12 of the support 10. The cover 22 and the support 10 may be fixed with an adhesive or the like, similar to the fixing of the membrane 20 and the support 10. In this embodiment, the cover 22 is disposed between the membrane 20 and the object when the gyro vibrometer 1 detects the vibration of the object. From the viewpoint of the cover 22 transmitting vibration to the membrane 20, the cover 22 and the membrane 20 may be in contact with each other.
また、カバー22は、膜20と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。カバー22は、例えば、防水性を有する材料で構成されてもよい。これにより、ジャイロ式振動計1の対象物に接触する部分を水道水等で洗浄することができ、ジャイロ式振動計1を衛生的に保つことができる。Furthermore, the cover 22 may be made of the same material as the membrane 20 or a different material. The cover 22 may be made of, for example, a waterproof material. This allows the part of the gyro vibrometer 1 that comes into contact with the object to be washed with tap water or the like, and keeps the gyro vibrometer 1 hygienic.
ジャイロセンサ30は、対象物が発する振動を角速度として検出するためのセンサである。ジャイロセンサ30は、対象物が発する振動に伴う膜20の振動を検出する。ジャイロセンサ30は、振動を角速度として検出できるセンサであればよく、本実施形態のような水晶を用いたジャイロセンサや、例えば、セラミクスを用いたジャイロセンサ、シリコーンを用いたジャイロセンサであってよい。The gyro sensor 30 is a sensor for detecting vibrations emitted by an object as angular velocity. The gyro sensor 30 detects vibrations of the membrane 20 that accompany vibrations emitted by the object. The gyro sensor 30 may be any sensor that can detect vibrations as angular velocity, and may be a gyro sensor using quartz as in this embodiment, a gyro sensor using ceramics, or a gyro sensor using silicone.
ジャイロセンサ30は、膜20の支持体10側に配されている。特に、本実施形態においては、ジャイロセンサ30は、膜20の中央部に配されている。ジャイロセンサ30は、膜20の中央部以外に配されていてもよい。The gyro sensor 30 is disposed on the support 10 side of the membrane 20. In particular, in this embodiment, the gyro sensor 30 is disposed in the center of the membrane 20. The gyro sensor 30 may be disposed in a location other than the center of the membrane 20.
ここで、本実施形態におけるジャイロセンサ30の外形等について、図4を用いて説明する。図4は、ジャイロ式振動計1のジャイロセンサ30等の構成について示した図である。ジャイロセンサ30の本実施形態において、ジャイロセンサ30の外形は、例えば、長方形である。ジャイロセンサ30の外形は長方形に限らず、正方形や円形、台形等であってもよい。Here, the external shape of the gyro sensor 30 in this embodiment will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a diagram showing the configuration of the gyro sensor 30 of the gyro type vibrometer 1. In this embodiment of the gyro sensor 30, the external shape of the gyro sensor 30 is, for example, rectangular. The external shape of the gyro sensor 30 is not limited to a rectangle, and may be a square, a circle, a trapezoid, or the like.
また、ジャイロセンサ30は、互いに対向した第1端31および第2端32を有している。本実施形態においては、第1端31は、図4に示すように、ジャイロセンサ30が検知可能な角速度の回転軸と平行な辺のうち、膜20側に固定された1辺である。また、第2端32は、本実施形態においては、図4に示すように、ジャイロセンサ30が検知可能な角速度の回転軸と平行な辺のうち、膜20側に固定された1辺の対辺である。The gyro sensor 30 has a first end 31 and a second end 32 that face each other. In this embodiment, the first end 31 is one side that is fixed to the membrane 20 side among the sides that are parallel to the rotation axis of the angular velocity that the gyro sensor 30 can detect, as shown in Fig. 4. In this embodiment, the second end 32 is the opposite side to one side that is fixed to the membrane 20 side among the sides that are parallel to the rotation axis of the angular velocity that the gyro sensor 30 can detect, as shown in Fig. 4.
また、ジャイロセンサ30の第1端31または第2端32のいずれか一方が他方に対して変位可能なように、ジャイロセンサ30は第1固定部40および第2固定部50に固定されている。本実施形態においては、ジャイロセンサ30は、第1端31が第2端32に対し変位可能なように、固定されている。In addition, the gyro sensor 30 is fixed to the first fixing portion 40 and the second fixing portion 50 so that either the first end 31 or the second end 32 of the gyro sensor 30 can be displaced relative to the other. In this embodiment, the gyro sensor 30 is fixed so that the first end 31 can be displaced relative to the second end 32.
また、本実施形態においては、ジャイロセンサ30は、屈曲振動を励振する駆動アームと、屈曲振動を検出する検出アームと、それぞれのアームの振動を電気信号に変換する電極とを備える。また、ジャイロセンサ30は、水晶を原料とする水晶振動子であってもよい。In this embodiment, the gyro sensor 30 includes a drive arm that excites bending vibration, a detection arm that detects bending vibration, and electrodes that convert the vibration of each arm into an electrical signal. The gyro sensor 30 may also be a quartz crystal oscillator made of quartz crystal.
ジャイロセンサ30が、膜20の振動を検出する仕組みについて説明する。ジャイロセンサ30の一例を示す。ジャイロセンサ30は、駆動アーム301、302、検出アーム303、および基部304から構成される。図示はしないが、ジャイロセンサ30は、駆動アーム301、302の振動を電気信号に変換するための電極と、検出アーム303の振動を電気信号に変換するための電極とを備えていてもよい。駆動アーム301、302、および検出アーム303は、X軸方向に長手方向を有する。駆動アーム301、302は、Y軸方向へ屈曲振動を励振する。駆動アーム301、302が屈曲振動を励振した状態でX軸回りの角速度が印加された場合、検出アーム303により屈曲振動を検出することでX軸回りの角速度を検出する。これにより、ジャイロセンサ30は、膜20の振動を角速度として検出することができる。A mechanism by which the gyro sensor 30 detects the vibration of the membrane 20 will be described. An example of the gyro sensor 30 is shown. The gyro sensor 30 is composed of drive arms 301 and 302, a detection arm 303, and a base 304. Although not shown, the gyro sensor 30 may be provided with an electrode for converting the vibration of the drive arms 301 and 302 into an electrical signal, and an electrode for converting the vibration of the detection arm 303 into an electrical signal. The drive arms 301 and 302 and the detection arm 303 have a longitudinal direction in the X-axis direction. The drive arms 301 and 302 excite bending vibration in the Y-axis direction. When an angular velocity around the X-axis is applied while the drive arms 301 and 302 are excited to bend, the detection arm 303 detects the bending vibration to detect the angular velocity around the X-axis. This allows the gyro sensor 30 to detect the vibration of the membrane 20 as an angular velocity.
振動を感度よく検出する観点より、ジャイロセンサ30は、第1固定部40の中心c1と第2固定部50の中心c2とを結んだ仮想直線L1と、ジャイロセンサ30が検知可能な角速度の回転軸R1とが交わるように配されていてもよい。ここで、第1固定部40と第2固定部50を結んだ仮想直線とは、特に、第1固定部40の中心と、第2固定部50の中心を結んだ直線である。From the viewpoint of detecting vibrations with high sensitivity, the gyro sensor 30 may be disposed so that an imaginary straight line L1 connecting the center c1 of the first fixed part 40 and the center c2 of the second fixed part 50 intersects with a rotation axis R1 of an angular velocity that can be detected by the gyro sensor 30. Here, the imaginary straight line connecting the first fixed part 40 and the second fixed part 50 is, in particular, a straight line connecting the center of the first fixed part 40 and the center of the second fixed part 50.
また、ジャイロセンサ30は、膜20が対象物の振動を受容して変形した場合に、膜20における、単位時間当たりの変位が最大となる位置に配されてもよい。膜20が対象物の振動を受容して変形する場合、膜20には、振幅が最大となり変位が最大となるが、傾きがゼロである「腹部a」と、振幅がゼロであるが、傾きが最大となる「節部b」とが現れる。膜20の変位が最大になる位置とは、腹部aの位置である。また、腹部aと節部bとは、振動の周波数によって異なる位置に現れる。一例として、3次振動の場合、腹部aと節部bとは、図5に示すような位置関係で現れる。ここで図5は、縦軸が単位時間当たりの膜20の変位を、横軸に膜20上の相対的な位置を例示したものである。本実施形態においては、特に、1次振動の検知を想定しているため、ジャイロセンサ30は、膜20の中央部に配されている。
The gyro sensor 30 may be disposed at a position where the displacement per unit time of the membrane 20 is maximum when the membrane 20 receives the vibration of the object and deforms. When the membrane 20 receives the vibration of the object and deforms, the membrane 20 has an "abdomen a" where the amplitude is maximum and the displacement is maximum, but the inclination is zero, and a "node b" where the amplitude is zero but the inclination is maximum. The position where the displacement of the membrane 20 is maximum is the position of the abdomen a. Furthermore, the abdomen a and the node b appear at different positions depending on the frequency of the vibration. As an example, in the case of a third-order vibration, the abdomen a and the node b appear in a positional relationship as shown in FIG. 5. Here, FIG. 5 illustrates an example of the displacement of the membrane 20 per unit time on the vertical axis and the relative position on the membrane 20 on the horizontal axis. In this embodiment, the gyro sensor 30 is disposed in the center of the membrane 20, since it is assumed that the primary vibration is detected in particular.
第1固定部40は、膜20上に配されている。また、本実施形態においては、図2に示すように、第1固定部40は、膜20の支持体10側に配されている。また、本実施形態においては、図3に示すように、第1固定部40は、膜20の中央部に配されている。第1固定部40は、膜20の中央部以外に配されていてもよい。また、本実施形態において、第1固定部40は、図4に示すように、ジャイロセンサ30の第1端31のうち中心を含む部分を固定している。第1固定部40は、ジャイロセンサ30の第1端31の全体を固定してもよいし、中心部以外の一部を固定してもよい。The first fixing part 40 is disposed on the membrane 20. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first fixing part 40 is disposed on the support 10 side of the membrane 20. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the first fixing part 40 is disposed in the center of the membrane 20. The first fixing part 40 may be disposed in a part other than the center of the membrane 20. In this embodiment, the first fixing part 40 fixes a part of the first end 31 of the gyro sensor 30 including the center, as shown in FIG. 4. The first fixing part 40 may fix the entire first end 31 of the gyro sensor 30, or may fix a part other than the center.
第1固定部40は、ジャイロセンサ30の第1端31を固定している。また、第1固定部40は、ジャイロセンサ30の第1端31または第2端32のいずれか一方が他方に対して変位可能なように、ジャイロセンサ30の第1端31を固定している。本実施形態においては、膜20が振動した際に、膜20とジャイロセンサ30の成す角の角度が変化可能なように、第1固定部40は、ジャイロセンサ30の第1端31を固定している。これにより、ジャイロセンサ30の第1端31が第2端32に対し変位可能となる。The first fixing part 40 fixes the first end 31 of the gyro sensor 30. The first fixing part 40 also fixes the first end 31 of the gyro sensor 30 so that either the first end 31 or the second end 32 of the gyro sensor 30 can be displaced relative to the other. In this embodiment, the first fixing part 40 fixes the first end 31 of the gyro sensor 30 so that the angle between the membrane 20 and the gyro sensor 30 can change when the membrane 20 vibrates. This allows the first end 31 of the gyro sensor 30 to be displaced relative to the second end 32.
第1固定部40は、例えば、接着剤、樹脂、半田、銀ペースト、両面テープ、またはそれらの組み合わせなどから形成されればよい。この場合、第1固定部40は、ジャイロセンサ30の第1端31が第2端32に対し変位可能な程度に、ジャイロセンサ30の第1端31を固定してもよい。The first fixing portion 40 may be formed of, for example, an adhesive, a resin, solder, a silver paste, a double-sided tape, or a combination thereof. In this case, the first fixing portion 40 may fix the first end 31 of the gyro sensor 30 to such an extent that the first end 31 of the gyro sensor 30 can be displaced relative to the second end 32.
例えば、第1固定部40に、膜20の振動時に変形可能な程度に柔らかい材料を用いた場合、膜20の振動時に第1固定部40が変形することで、第1端31が第2端32に対し変位可能となる。また、第1固定部40に、膜20の振動時に変形しない程度に硬い材料を用いた場合、膜20の振動時にジャイロセンサ30がしなることで、第1端31が第2端32に対し変位可能となる。また、第1固定部40は、アルミ合金やステンレス等により形成された、丁番のような構造を備えることにより、ジャイロセンサ30の第1端31が第2端32に対し変位可能な程度に、ジャイロセンサ30の第1端31を固定してもよい。For example, if the first fixing part 40 is made of a material soft enough to be deformed when the membrane 20 vibrates, the first fixing part 40 deforms when the membrane 20 vibrates, allowing the first end 31 to be displaced relative to the second end 32. If the first fixing part 40 is made of a material hard enough not to be deformed when the membrane 20 vibrates, the gyro sensor 30 bends when the membrane 20 vibrates, allowing the first end 31 to be displaced relative to the second end 32. The first fixing part 40 may be provided with a hinge-like structure made of aluminum alloy, stainless steel, or the like, to fix the first end 31 of the gyro sensor 30 to a degree that allows the first end 31 of the gyro sensor 30 to be displaced relative to the second end 32.
また、膜20の製造時に、第1固定部40が配される部分に目印を設けることで、量産時等の際に第1固定部40の配される位置のばらつきを低減させてもよい。これにより、ジャイロ式振動計1の検出感度や検出周波数帯等の、品質のばらつきを低減することができる。またこの場合、膜20の目印としては、膜20に突起形状を設けたり、一部において膜厚の異なる領域を設けてもよい。
When the membrane 20 is manufactured, a mark may be provided at the portion where the first fixing portion 40 is disposed, thereby reducing variation in the position where the first fixing portion 40 is disposed during mass production, etc. This reduces variation in quality, such as the detection sensitivity and detection frequency band of the gyro vibrometer 1. In this case, the mark on the membrane 20 may be a protrusion shape provided on the membrane 20, or an area with a different film thickness may be provided in a portion of the membrane 20.
第2固定部50は、ジャイロセンサ30の第2端32から伸びており、ジャイロセンサ30の第2端32を固定している。また、本実施形態においては、第2固定部50は、ジャイロセンサ30の、第1端31が第2端32に対して変位可能なように、ジャイロセンサ30の第2端32を固定している。The second fixing portion 50 extends from the second end 32 of the gyro sensor 30 and fixes the second end 32 of the gyro sensor 30. In this embodiment, the second fixing portion 50 fixes the second end 32 of the gyro sensor 30 such that the first end 31 of the gyro sensor 30 is displaceable relative to the second end 32.
本実施形態においては、第2固定部50はジャイロセンサ30の第2端32から、後述する制御用基板60へと伸びている。第2固定部50は、ジャイロセンサ30の第2端32から、支持体10の一部へと伸びていてもよい。また、第2固定部50は両端以外の一部において、例えば、支持体10の底部13や壁部14に固定されていてもよい。また、本実施形態においては、図4に示すように、第2固定部50は、ジャイロセンサ30の第2端32の中心部から延びている。In this embodiment, the second fixing portion 50 extends from the second end 32 of the gyro sensor 30 to the control board 60 described below. The second fixing portion 50 may extend from the second end 32 of the gyro sensor 30 to a part of the support 10. The second fixing portion 50 may also be fixed to a part other than both ends, for example, to the bottom 13 or wall 14 of the support 10. In this embodiment, the second fixing portion 50 extends from the center of the second end 32 of the gyro sensor 30, as shown in FIG. 4.
本実施形態においては、第2固定部50は線状に形成されている。第2固定部50の断面は、特に限定されないが、円形や楕円形、長方形などであればよい。In this embodiment, the second fixing portion 50 is formed in a linear shape. The cross section of the second fixing portion 50 is not particularly limited, but may be circular, elliptical, rectangular, or the like.
第2固定部50の材料は特に限定はされないが、第2固定部50が導線61aを含む場合、銅、銀、金などの導電性の材料を含んで構成されていればよい。また、第2固定部50が導線61aを含む場合、導電性の部位を保護するために、ゴム、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)等を含んで構成されていてもよい。また、第2固定部50が導線61aとは別々に形成されている場合、ゴム、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)等の樹脂や、金属、セラミックなどにより形成されてもよい。また、第2固定部50は可撓性を有する材料で構成されていてもよい。また、本実施形態においては、第2固定部50は、膜20の振動時に、ジャイロセンサ30の第2端32の位置がずれない程度に、剛性を有している。The material of the second fixing part 50 is not particularly limited, but when the second fixing part 50 includes the conductor 61a, it may be made of a conductive material such as copper, silver, or gold. When the second fixing part 50 includes the conductor 61a, it may be made of rubber, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics), GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics), etc. to protect the conductive part. When the second fixing part 50 is formed separately from the conductor 61a, it may be made of a resin such as rubber, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics), GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics), metal, ceramic, etc. The second fixing part 50 may be made of a material having flexibility. In this embodiment, the second fixing part 50 has a rigidity to such an extent that the position of the second end 32 of the gyro sensor 30 does not shift when the membrane 20 vibrates.
また、本実施形態のジャイロ式振動計1は、支持体10上に配され、ジャイロセンサ30を制御する制御用基板60を備える。本実施形態においては、制御用基板60は、ジャイロセンサ30から入力された振動の角速度に基づく電気信号を、振動や音の電気信号に変換することができる基板である。また、支持体10は、制御用基板60を支持することができる。言い換えれば、制御用基板60は、支持体10に設けられていてもよい。また、支持体10と、制御用基板60とは、接着剤等で固定されていてもよい。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料が挙げられる。The gyro vibrometer 1 of this embodiment is provided with a control board 60 that is disposed on the support 10 and controls the gyro sensor 30. In this embodiment, the control board 60 is a board that can convert an electrical signal based on the angular velocity of the vibration input from the gyro sensor 30 into an electrical signal of vibration or sound. The support 10 can support the control board 60. In other words, the control board 60 may be provided on the support 10. The support 10 and the control board 60 may be fixed together with an adhesive or the like. Examples of the adhesive include a resin material such as an epoxy resin, or a metal material such as solder.
本実施形態においては、図2に示すように、制御用基板60は支持体10の底部13に配されている。また、本実施形態においては、制御用基板60とジャイロセンサ30とは、導線61aを介して接続されている。本実施形態においては、導線61aは、第2固定部50に含まれて、形成されている。導線61aと、第2固定部50とは、別々に形成されてもよい。この場合、導線61aは、膜20の開口部12を覆う側の面または支持体10の壁部14の内面にプリントすることで、形成されていてもよい。また、制御用基板60は、ジャイロセンサ30の検出信号を外部機器に送信する構成を備えてもよい。In this embodiment, as shown in FIG. 2, the control board 60 is disposed on the bottom 13 of the support 10. In this embodiment, the control board 60 and the gyro sensor 30 are connected via a conductor 61a. In this embodiment, the conductor 61a is formed and included in the second fixing portion 50. The conductor 61a and the second fixing portion 50 may be formed separately. In this case, the conductor 61a may be formed by printing on the surface covering the opening 12 of the membrane 20 or on the inner surface of the wall portion 14 of the support 10. The control board 60 may also be configured to transmit the detection signal of the gyro sensor 30 to an external device.
制御用基板60としては、プリント基板などの電子基板を用いることができる。また、導線61aは、上述の通り、銅、銀、金などの導電性の材料を含んで構成されていればよく、また、導電性の部位を保護するために、ゴム、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)等を含んで構成されていてもよい。An electronic board such as a printed circuit board can be used as the control board 60. As described above, the conductor 61a may be made of a conductive material such as copper, silver, or gold, and may be made of rubber, carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber reinforced plastics (GFRP), or the like to protect the conductive parts.
また、ジャイロ式振動計1は、制御用基板60に電気を供給するためのバッテリー62を備えてもよい。本実施形態においては、バッテリー62と、制御用基板60とは、導線61bを介して接続されている。ジャイロ式振動計1がバッテリー62を備えることにより、ジャイロ式振動計1の持ち運びが容易であり、ジャイロ式振動計1の使用場所が限定されないという利点がある。ジャイロ式振動計1は、バッテリー62の代わりに電池を備えてもよいし、外部電源を接続する形態であってもよい。
The gyro vibrometer 1 may also include a battery 62 for supplying electricity to the control board 60. In this embodiment, the battery 62 and the control board 60 are connected via a conductor 61b. Providing the gyro vibrometer 1 with the battery 62 has the advantage that the gyro vibrometer 1 is easy to carry and the place where the gyro vibrometer 1 can be used is not limited. The gyro vibrometer 1 may include a battery instead of the battery 62, or may be configured to be connected to an external power source.
本実施形態のジャイロ式振動計1について、検出原理を図6に示す。図6は図2と同じ視点で、ジャイロセンサ30と第1固定部40について拡大した図であり、膜20が振動した際のジャイロセンサ30の動きを示した模式図である。本実施形態のジャイロ式振動計1は、上述の通り、ジャイロセンサ30の第1端31が第2端32に対し変位可能なように、ジャイロセンサ30は第1固定部40および第2固定部50に固定されている。そのため、膜20が対象物からの振動を受容し、受容した振動に応じて変形すると、膜20の変形に伴い、ジャイロセンサ30の第1端31が変位する。その結果、ジャイロセンサ30には、第2端32を中心とした振動が発生する。本実施形態においては、この振動のY軸周りの角速度を検知することで、対象物の振動を検知することができる。
The detection principle of the gyro vibrometer 1 of this embodiment is shown in FIG. 6. FIG. 6 is an enlarged view of the gyro sensor 30 and the first fixed part 40 from the same viewpoint as FIG. 2, and is a schematic diagram showing the movement of the gyro sensor 30 when the membrane 20 vibrates. As described above, in the gyro vibrometer 1 of this embodiment, the gyro sensor 30 is fixed to the first fixed part 40 and the second fixed part 50 so that the first end 31 of the gyro sensor 30 can be displaced relative to the second end 32. Therefore, when the membrane 20 receives vibration from an object and deforms in response to the received vibration, the first end 31 of the gyro sensor 30 is displaced in accordance with the deformation of the membrane 20. As a result, the gyro sensor 30 generates vibrations centered on the second end 32. In this embodiment, the vibration of the object can be detected by detecting the angular velocity of this vibration around the Y axis.
また、図7は、ジャイロ式振動計1の膜20、ジャイロセンサ30、第1固定部40のみを示した図である。また、ジャイロセンサ30の一面を膜20に固定した形態も併せて示しており、矢印はジャイロセンサ30の1端の変位を示している。本実施形態のジャイロ式振動計1は、図6に示すように、ジャイロセンサ30の一面を膜20上に固定する形態と比較して、膜20の変位に対する振動が大きくなる。よって、本実施形態のような構成を採用することにより、高感度なジャイロ式振動計1が実現可能である。
Figure 7 shows only the membrane 20, gyro sensor 30, and first fixed part 40 of the gyro vibrometer 1. Also shown is a configuration in which one surface of the gyro sensor 30 is fixed to the membrane 20, with the arrow indicating the displacement of one end of the gyro sensor 30. As shown in Figure 6, the gyro vibrometer 1 of this embodiment generates larger vibrations in response to the displacement of the membrane 20 compared to a configuration in which one surface of the gyro sensor 30 is fixed onto the membrane 20. Thus, by adopting a configuration such as that of this embodiment, a highly sensitive gyro vibrometer 1 can be realized.
本実施形態においては、ジャイロセンサ30の第1端31が変位する形態を記載しているが、それに限られない。例えば、ジャイロセンサ30の第1端31と第2端32が共に変位し、第1端31と第2端32との相対的な変位を検知する形態でもよい。In this embodiment, the first end 31 of the gyro sensor 30 is displaced, but the present invention is not limited to this. For example, the first end 31 and the second end 32 of the gyro sensor 30 may both be displaced, and the relative displacement between the first end 31 and the second end 32 may be detected.
また、本実施形態のジャイロ式振動計1は、支持体10上に配され、ジャイロセンサ30を制御する制御用基板60と、ジャイロセンサ30と制御用基板60を接続する導線61aを備え、第2固定部50は導線61aを有している。本構成を有するジャイロ式振動計1は、第2固定部50が信号伝達用の導線61を兼ねているため、構造をシンプルにできると共に、製造工程の省略やコスト削減が可能である。
The gyro vibrometer 1 of this embodiment is arranged on the support 10 and includes a control board 60 that controls the gyro sensor 30 and a conductor 61a that connects the gyro sensor 30 and the control board 60, and the second fixed part 50 has the conductor 61a. Since the second fixed part 50 of the gyro vibrometer 1 having this configuration also serves as the conductor 61 for signal transmission, the structure can be simplified and manufacturing processes can be omitted and costs can be reduced.
また、第2固定部50は可撓性を有していてもよい。本構成を有するジャイロ式振動計1は、第2固定部50が、外部からの衝撃により、位置ズレすることや、ジャイロセンサ30との固定が外れる危険性を低減することができる。The second fixing part 50 may be flexible. The gyro vibrometer 1 having this configuration can reduce the risk of the second fixing part 50 being displaced or coming loose from the gyro sensor 30 due to an external impact.
また、第1固定部40は、膜20が振動したときに、膜20における、単位時間当たりの変位が最大となる位置に配されている。本構成を有するジャイロ式振動計1は、膜20の振動を効率よく角速度に変換することができるため、感度を向上させることができる。特に、本実施形態のジャイロ式振動計1においては、第1固定部40は膜20の中央部に配されている。膜20の中央部は、1次振動時に最も変位が大きくなるため、特に低周波数帯における感度を向上させることができる。
Furthermore, the first fixed portion 40 is disposed at a position on the membrane 20 where the displacement per unit time is maximum when the membrane 20 vibrates. The gyro vibrometer 1 having this configuration can efficiently convert the vibration of the membrane 20 into angular velocity, thereby improving sensitivity. In particular, in the gyro vibrometer 1 of this embodiment, the first fixed portion 40 is disposed at the center of the membrane 20. The center of the membrane 20 is the location where the displacement is greatest during the primary vibration, and therefore sensitivity can be improved, particularly in the low frequency band.
また、本実施形態のジャイロ式振動計1において、第2固定部50は、ジャイロセンサ30の第2端32が膜20に対して浮いている状態を保持しつつ、第2端32を固定することができる。本構成を有するジャイロ式振動計1は、振動検知時に、ジャイロセンサ30が膜20に衝突することによって発生するノイズを低減することができる。Furthermore, in the gyro vibrometer 1 of this embodiment, the second fixing part 50 can fix the second end 32 of the gyro sensor 30 while keeping the second end 32 floating relative to the membrane 20. The gyro vibrometer 1 having this configuration can reduce noise generated by the gyro sensor 30 colliding with the membrane 20 during vibration detection.
また、本実施形態のジャイロ式振動計1において、ジャイロセンサ30は、第1固定部40と第2固定部50を結ぶ仮想直線と、ジャイロセンサ30が検知可能な角速度の回転軸とが交わるように配されている。本構成を有するジャイロ式振動計1は、ジャイロセンサ30が、膜20の振動による変位を、効率よく角速度に変換することが可能となる。In addition, in the gyro vibrometer 1 of this embodiment, the gyro sensor 30 is arranged so that a virtual line connecting the first fixed part 40 and the second fixed part 50 intersects with the rotation axis of the angular velocity that can be detected by the gyro sensor 30. In the gyro vibrometer 1 having this configuration, the gyro sensor 30 can efficiently convert the displacement caused by the vibration of the membrane 20 into angular velocity.
<第2実施形態>
以下、図面を適宜用いて、本開示の第2実施形態に係るジャイロ式振動計2について説明する。
Second Embodiment
The gyro vibrometer 2 according to the second embodiment of the present disclosure will be described below with appropriate reference to the drawings.
第2実施形態において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。既に説明された実施形態の構成と対応(類似)する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様である。In the second embodiment, for configurations common to or similar to those of the already described embodiments, the same reference numerals are used, and illustrations and descriptions may be omitted. For configurations corresponding to (similar to) those of the already described embodiments, even if a different reference numeral is used, unless otherwise specified, the configurations are the same as those of the already described embodiments.
図8、図9、図10に、第2実施形態に係るジャイロ式振動計2の概略を示す。図8は、本実施形態に係るジャイロ式振動計2の上面図であり、ジャイロ式振動計2のZ軸正方向側から見た外形を示している。図9は、本実施形態に係るジャイロ式振動計2の内部構造を示している。図10は、ジャイロ式振動計2を図9に示すA-A線で切断した面から見たときの平面図であり、ジャイロ式振動計2の支持体10と、押圧機構70の配置を示している。
Figures 8, 9 and 10 show an outline of the gyro vibrometer 2 according to the second embodiment. Figure 8 is a top view of the gyro vibrometer 2 according to this embodiment, showing the external shape of the gyro vibrometer 2 as viewed from the positive Z-axis direction. Figure 9 shows the internal structure of the gyro vibrometer 2 according to this embodiment. Figure 10 is a plan view of the gyro vibrometer 2 as viewed from the surface cut along line A-A in Figure 9, showing the arrangement of the support body 10 of the gyro vibrometer 2 and the pressing mechanism 70.
第2実施形態のジャイロ式振動計2は、第1実施形態のジャイロ式振動計1に対し、さらに、支持体10に取り付けられ、膜20に接触可能な接触部71と、接触部71を変位可能な移動機構72と、を有する押圧機構70を有する点で異なっている。The gyro vibrometer 2 of the second embodiment differs from the gyro vibrometer 1 of the first embodiment in that it further includes a pressing mechanism 70 attached to the support 10 and having a contact portion 71 capable of contacting the membrane 20 and a moving mechanism 72 capable of displacing the contact portion 71.
押圧機構70は、接触部71が接触している膜20の領域の振動を低減することができる。また、押圧機構70は、図9に示すように、支持体10に取り付けられている。本実施形態のジャイロ式振動計2は、図9に示すように、押圧機構70として、第1押圧機構70aと第2押圧機構70bを有する。以降、第1押圧機構70aと第2押圧機構70bとを単に「押圧機構70」とも称する。本実施形態においては、押圧機構70は、支持体10の壁部14に取り付けられている。押圧機構70は、支持体10の底部13に取り付けられていてもよい。また、本実施形態においては、押圧機構70の大部分が、支持体10の凹部11内に位置していると共に、支持体10の壁部14に形成された穴を通じて、押圧機構70の一部が外部へと伸びている。押圧機構70は、全体が支持体10の凹部11の内部に位置してもよく、また支持体10の凹部11の外部に位置してもよい。また、本実施形態においては、押圧機構70は、支持体10の壁部14の内面をスライド可能に取り付けられている。The pressing mechanism 70 can reduce vibration in the region of the membrane 20 with which the contact portion 71 is in contact. The pressing mechanism 70 is attached to the support 10 as shown in FIG. 9. The gyro vibrometer 2 of this embodiment has a first pressing mechanism 70a and a second pressing mechanism 70b as the pressing mechanism 70 as shown in FIG. 9. Hereinafter, the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b are also simply referred to as the "pressing mechanism 70". In this embodiment, the pressing mechanism 70 is attached to the wall 14 of the support 10. The pressing mechanism 70 may be attached to the bottom 13 of the support 10. In this embodiment, most of the pressing mechanism 70 is located within the recess 11 of the support 10, and a part of the pressing mechanism 70 extends to the outside through a hole formed in the wall 14 of the support 10. The pressing mechanism 70 may be located entirely inside the recess 11 of the support 10, or outside the recess 11 of the support 10. In this embodiment, the pressing mechanism 70 is attached to be able to slide on the inner surface of the wall portion 14 of the support body 10 .
また、本実施形態においては、押圧機構70は、接触部71(接触部71aおよび接触部71bの総称)が膜20の支持体10側の面に接触可能となるように、支持体10に取り付けられている。押圧機構70は、接触部71が膜20の支持体10側の面とは反対側の面に接触可能となるように、支持体10に取り付けられていてもよい。また、本実施形態においては、押圧機構70は、接触部71が膜20に対向するように、支持体10に取り付けられている。In addition, in this embodiment, the pressing mechanism 70 is attached to the support 10 so that the contact portion 71 (a collective term for the contact portion 71a and the contact portion 71b) can contact the surface of the membrane 20 facing the support 10. The pressing mechanism 70 may be attached to the support 10 so that the contact portion 71 can contact the surface of the membrane 20 opposite to the surface facing the support 10. In this embodiment, the pressing mechanism 70 is attached to the support 10 so that the contact portion 71 faces the membrane 20.
ジャイロ式振動計2は、押圧機構70として、第1押圧機構70aのみを有していてもよい。また、ジャイロ式振動計2は、3つ以上の押圧機構70を有していてもよい。本実施形態においては、第1押圧機構70aと第2押圧機構70bとはそれぞれ、膜20の中央部と接触部71a、71bとの距離が異なるように配されている。また、本実施形態においては、第2押圧機構70bは、第1押圧機構70aの内面をスライド可能に配されている。また、本実施形態においては、第1押圧機構70aと第2押圧機構70bは同時に膜20に接触可能である。The gyro vibrometer 2 may have only the first pressing mechanism 70a as the pressing mechanism 70. The gyro vibrometer 2 may have three or more pressing mechanisms 70. In this embodiment, the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b are arranged so that the distances between the center of the membrane 20 and the contact portions 71a and 71b are different. In this embodiment, the second pressing mechanism 70b is arranged so as to be able to slide on the inner surface of the first pressing mechanism 70a. In this embodiment, the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b can contact the membrane 20 at the same time.
図10に示すように、ジャイロ式振動計2は、支持体10、押圧機構70、および接触部71の位置を変位可能なように押圧機構70を移動させるための移動機構72を備えている。本実施形態において、押圧機構70は円筒状の形状を有していてもよい。図10において、押圧機構70は、支持体10の壁部14に沿うような円筒状の形状をしている。押圧機構70は、円筒状に限らず、正方形や、多角形の筒状であってもよい。また、押圧機構70は、一体として形成されてもよい。ここで一体とは、複数の部材を繋ぎ合わせることなく、1つの部材として形成されていることを言う。図10では、一例として、押圧機構70が、接触部71と一体として形成されている。また、押圧機構70は、接触部71と移動機構72を、それぞれの部材として製造した後、接着剤等で組み合わせることで、形成されてもよい。接着剤等としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料を用いることが出きる。
As shown in FIG. 10, the gyro vibrometer 2 includes a support 10, a pressing mechanism 70, and a moving mechanism 72 for moving the pressing mechanism 70 so that the position of the contact portion 71 can be displaced. In this embodiment, the pressing mechanism 70 may have a cylindrical shape. In FIG. 10, the pressing mechanism 70 has a cylindrical shape that fits along the wall portion 14 of the support 10. The pressing mechanism 70 is not limited to a cylindrical shape, and may be a square or polygonal tubular shape. The pressing mechanism 70 may also be formed as an integral part. Here, "integral" means that a plurality of members are not joined together and are formed as one member. In FIG. 10, as an example, the pressing mechanism 70 is formed as an integral part with the contact portion 71. The pressing mechanism 70 may also be formed by combining the contact portion 71 and the moving mechanism 72 with an adhesive or the like after manufacturing them as individual members. For example, a resin material such as an epoxy resin or a metal material such as solder can be used as the adhesive or the like.
押圧機構70は、膜20に接触可能な接触部71を有する。また、接触部71は、膜20に接触することで、膜20の接触部71が接触した領域の振動を低減することができる。The pressing mechanism 70 has a contact portion 71 that can contact the membrane 20. Furthermore, by contacting the membrane 20, the contact portion 71 can reduce vibration in the area of the membrane 20 that is in contact with the contact portion 71.
本実施形態においては、接触部71は、支持体10の壁部14と平行に変位可能である。また、本実施形態においては、接触部71は、支持体10の底部13との距離が変位可能である。また、本実施形態においては、接触部71は、押圧機構70の膜20に対向する面に位置している。また、本実施形態においては、接触部71は、移動機構72を介して変位可能に配されている。In this embodiment, the contact portion 71 is displaceable parallel to the wall portion 14 of the support 10. Also, in this embodiment, the distance between the contact portion 71 and the bottom portion 13 of the support 10 is displaceable. Also, in this embodiment, the contact portion 71 is located on a surface of the pressing mechanism 70 that faces the membrane 20. Also, in this embodiment, the contact portion 71 is arranged so as to be displaceable via the moving mechanism 72.
本実施形態において、接触部71は、円筒状の形状を有している。また、接触部71は、膜20の中央部に空洞を有している。また、本実施形態において、接触部71の、膜20との接触面は、環状である。接触部71の、膜20との接触面は、正方形や、その他の多角形であってもよい。また、本実施形態において、接触部71の、膜20との接触面は、平面である。接触部71の、膜20との接触面は、凸曲面状であってもよいし、その他の形状であってもよい。In this embodiment, the contact portion 71 has a cylindrical shape. The contact portion 71 has a cavity in the center of the membrane 20. In this embodiment, the contact surface of the contact portion 71 with the membrane 20 is annular. The contact surface of the contact portion 71 with the membrane 20 may be a square or other polygonal shape. In this embodiment, the contact surface of the contact portion 71 with the membrane 20 is flat. The contact surface of the contact portion 71 with the membrane 20 may be a convex curved surface or another shape.
接触部71は特に限定されないが、膜20の振動に応じて変形しにくいという観点からは、例えば、エポキシ樹脂やポリ乳酸樹脂等の樹脂材料や、金属等により形成されてもよい。The contact portion 71 is not particularly limited, but from the viewpoint of being less likely to deform in response to the vibration of the membrane 20, it may be formed, for example, from a resin material such as epoxy resin or polylactic acid resin, or from a metal.
押圧機構70は、接触部71を変位可能な移動機構72を有する。特に本実施形態においては、移動機構72は、接触部71を、Z軸方向に変位させることができる。また、移動機構72は、接触部71の膜20との接触面を、膜20に接触させた状態で維持することができる。The pressing mechanism 70 has a moving mechanism 72 capable of displacing the contact portion 71. In particular, in this embodiment, the moving mechanism 72 can displace the contact portion 71 in the Z-axis direction. In addition, the moving mechanism 72 can maintain the contact surface of the contact portion 71 with the membrane 20 in a state in which it is in contact with the membrane 20.
移動機構72は、支持体10に配されている。特に、本実施形態においては、移動機構72は、支持体10の壁部14に形成された穴の内部に配されており、壁部14に形成された穴内をZ軸方向に変位することで、接触部71を、手動で、Z軸方向に変位させることができる。この場合、壁部14に形成された穴に、移動機構72の形状と噛み合うことができる切り欠き等を形成することにより、移動機構72を固定する機構を設けてもよい。また、移動機構72がバネ等を有することにより、接触部71の変位のうち、一方向への変位をしやすくしてもよい。The moving mechanism 72 is disposed on the support 10. In particular, in this embodiment, the moving mechanism 72 is disposed inside a hole formed in the wall 14 of the support 10, and the contact portion 71 can be manually displaced in the Z-axis direction by displacing the inside of the hole formed in the wall 14 in the Z-axis direction. In this case, a mechanism for fixing the moving mechanism 72 may be provided by forming a notch or the like that can mesh with the shape of the moving mechanism 72 in the hole formed in the wall 14. In addition, the moving mechanism 72 may have a spring or the like to facilitate the displacement of the contact portion 71 in one direction.
また、移動機構72は、モーター等をさらに有することで、電動で変位してもよい。またこの場合、移動機構72は制御用基板60により制御されてもよい。さらにこの場合、移動機構72と制御用基板60とは、導線61で接続されてもよい。また別の形態では、移動機構72は、自身を制御する機構を備えていてもよく、外部機器等と無線で接続する機構を備え、外部機器等により制御されてもよい。
The moving mechanism 72 may further include a motor or the like, so that it is electrically displaced. In this case, the moving mechanism 72 may be controlled by a control board 60. In this case, the moving mechanism 72 and the control board 60 may be connected by a conductor 61. In another form, the moving mechanism 72 may include a mechanism for controlling itself, or may include a mechanism for wirelessly connecting to an external device or the like, and may be controlled by the external device or the like.
移動機構72は、接触部71と同じ材料で形成されてもよく、異なる材料で形成されてもよい。移動機構72は特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂やポリ乳酸樹脂等の樹脂材料や、金属等により形成されてもよい。The moving mechanism 72 may be formed of the same material as the contact portion 71, or may be formed of a different material. The moving mechanism 72 is not particularly limited, and may be formed of, for example, a resin material such as an epoxy resin or a polylactic acid resin, or a metal.
本実施形態のジャイロ式振動計2は、上記のような構成を備えることで、複数の周波数帯を精度よく検知可能となる。具体的には、ジャイロ式振動計2が、検知可能な周波数帯を決定する要因の一つに、膜20の振動可能な領域がある。本実施形態のジャイロ式振動計2は、押圧機構70の接触部71が膜20に接触した際に、膜20の接触部と接触している領域の振動が低減される。そのため、接触部71が膜20に接触していない場合と比較して、膜20が自由に振動可能な領域が変化する。よって、本実施形態のジャイロ式振動計2は、膜20の振動特性を変化させることができるため、ひいては検知可能な周波数帯を切り替えることができる。以上のような理由から、本実施形態のジャイロ式振動計2は、複数の周波数帯を精度よく検知可能となる。The gyro vibrometer 2 of this embodiment has the above-mentioned configuration, and is therefore capable of detecting multiple frequency bands with high accuracy. Specifically, one of the factors that determine the frequency bands that the gyro vibrometer 2 can detect is the region in which the membrane 20 can vibrate. When the contact portion 71 of the pressing mechanism 70 contacts the membrane 20, the gyro vibrometer 2 of this embodiment reduces the vibration of the region in contact with the contact portion of the membrane 20. Therefore, compared to when the contact portion 71 is not in contact with the membrane 20, the region in which the membrane 20 can vibrate freely changes. Therefore, the gyro vibrometer 2 of this embodiment can change the vibration characteristics of the membrane 20, and therefore can switch the detectable frequency bands. For the reasons described above, the gyro vibrometer 2 of this embodiment can detect multiple frequency bands with high accuracy.
本実施形態の押圧機構70は、本実施形態のようなメカニズム以外で振動を検知する振動計に対しても適用可能である。例えば、図11に示すように、ジャイロセンサ30の一面を膜20に固定した形態のジャイロ式振動計においても、押圧機構70は適用可能である。The pressing mechanism 70 of this embodiment can also be applied to a vibrometer that detects vibrations using a mechanism other than that of this embodiment. For example, as shown in FIG. 11, the pressing mechanism 70 can also be applied to a gyro type vibrometer in which one side of the gyro sensor 30 is fixed to the membrane 20.
また、本実施形態の押圧機構70は、第1押圧機構70aおよび第2押圧機構70bを有しており、第2押圧機構70bは、膜20の中央部と接触部71との距離が、第1押圧機構70aと異なるように配されている。本構成を有するジャイロ式振動計2は、1つのジャイロ式振動計2で、3つ以上の周波数帯を精度よく検知可能となる。In addition, the pressing mechanism 70 of this embodiment has a first pressing mechanism 70a and a second pressing mechanism 70b, and the second pressing mechanism 70b is arranged such that the distance between the center of the membrane 20 and the contact portion 71 is different from that of the first pressing mechanism 70a. The gyro vibrometer 2 having this configuration can accurately detect three or more frequency bands with one gyro vibrometer 2.
また、本実施形態のジャイロ式振動計2において、第1押圧機構70aの接触部71aと、第2押圧機構70bの接触部71bは、同時に膜20に接触可能である。本構成を有するジャイロ式振動計2は、より強固に膜20の振動を低減でき、膜20の接触部71が接触している領域における、不要な振動の低減が可能となる。In addition, in the gyro vibrometer 2 of this embodiment, the contact portion 71a of the first pressing mechanism 70a and the contact portion 71b of the second pressing mechanism 70b can simultaneously contact the membrane 20. The gyro vibrometer 2 having this configuration can more firmly reduce the vibration of the membrane 20, and can reduce unnecessary vibration in the area where the contact portion 71 of the membrane 20 is in contact.
また、本実施形態において、第1押圧機構70aは筒状の形状を有しており、第1押圧機構70aの接触部71aは、膜20に接触可能な環状の接触面を有している。本構成を有するジャイロ式振動計2は、接触部71aが膜20に接触した際に、膜20の振動可能な領域が円形となる。これにより、接触部71が膜20に接触した状態で膜20が振動した際に、接触部71と膜20との間に掛かる力を均一に分散することができ、膜20が破損する恐れを低減できる。In this embodiment, the first pressing mechanism 70a has a cylindrical shape, and the contact portion 71a of the first pressing mechanism 70a has an annular contact surface that can contact the membrane 20. In the gyro vibrometer 2 having this configuration, when the contact portion 71a contacts the membrane 20, the vibrating area of the membrane 20 becomes circular. As a result, when the membrane 20 vibrates with the contact portion 71 in contact with the membrane 20, the force applied between the contact portion 71 and the membrane 20 can be uniformly distributed, reducing the risk of damage to the membrane 20.
また、本実施形態において、第2押圧機構70bは、筒状の形状を有しているとともに、第1押圧機構70aの内面をスライド可能に配されている。本構成を有するジャイロ式振動計2は、第1押圧機構70aと第2押圧機構70bが個別に変位可能なため、膜20の形状等に合わせて、第1押圧機構70a、および、第2押圧機構70bを接触させることができる。これにより、第1押圧機構70a、および、第2押圧機構70bは、より効果的に、膜20の振動を低減することができる。In this embodiment, the second pressing mechanism 70b has a cylindrical shape and is arranged to be able to slide on the inner surface of the first pressing mechanism 70a. In the gyro vibrometer 2 having this configuration, the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b can be individually displaced, so that the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b can be brought into contact with each other in accordance with the shape of the membrane 20, etc. This allows the first pressing mechanism 70a and the second pressing mechanism 70b to more effectively reduce the vibration of the membrane 20.
また、本実施形態において、押圧機構70の接触部71は、凸曲面状の接触面を有していてもよい。本構成を有するジャイロ式振動計2は、接触部71が膜20に接触した状態で、対象物の振動を検知する際に、膜20と対象物との密着度を向上させることができ、感度向上が可能である。In this embodiment, the contact portion 71 of the pressing mechanism 70 may have a convex curved contact surface. The gyro vibrometer 2 having this configuration can improve the degree of contact between the membrane 20 and the object when detecting vibration of the object with the contact portion 71 in contact with the membrane 20, thereby improving sensitivity.
<第3実施形態>
以下、図面を適宜用いて、本開示の第3実施形態に係るジャイロ式振動計3について説明する。
Third Embodiment
Hereinafter, a gyro vibrometer 3 according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings as appropriate.
第3実施形態において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。既に説明された実施形態の構成と対応(類似)する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様である。In the third embodiment, for configurations common to or similar to those of the embodiments already described, the same reference numerals are used, and illustrations and descriptions may be omitted. For configurations corresponding to (similar to) those of the embodiments already described, even if a different reference numeral is used, unless otherwise specified, the configurations are the same as those of the embodiments already described.
図12、図13に、第3実施形態に係るジャイロ式振動計3の概略を示す。ジャイロ式振動計3のZ軸正方向側から見た外形は、図1と同様であるため、省略する。図12は、本実施形態に係るジャイロ式振動計3の内部構造を示している。図13は、ジャイロ式振動計3を図12に示すA-A線で切断した面から見たときの平面図であり、ジャイロ式振動計3の支持体10と、操作部74との配置を示している。
Figures 12 and 13 show an outline of the gyro vibrometer 3 according to the third embodiment. The external shape of the gyro vibrometer 3 as viewed from the positive Z-axis direction is the same as that shown in Figure 1, and is therefore omitted. Figure 12 shows the internal structure of the gyro vibrometer 3 according to this embodiment. Figure 13 is a plan view of the gyro vibrometer 3 as viewed from the plane cut along line A-A shown in Figure 12, and shows the arrangement of the support body 10 of the gyro vibrometer 3 and the operating unit 74.
第3実施形態のジャイロ式振動計3は、第2実施形態のジャイロ式振動計2と比較して、移動機構72の構造が異なる。本実施形態において移動機構72は、図12に示す通り、スライド部73と、操作部74と、を有する。スライド部73は、スライド部73の一面と接触部71の一面とがスライド可能なように、配されている。操作部74は、支持体10の底部13に取り付けられている。
The gyro vibrometer 3 of the third embodiment is different from the gyro vibrometer 2 of the second embodiment in the structure of the moving mechanism 72. In this embodiment, the moving mechanism 72 has a slide portion 73 and an operating portion 74, as shown in Fig. 12. The slide portion 73 is arranged so that one surface of the slide portion 73 and one surface of the contact portion 71 can slide. The operating portion 74 is attached to the bottom 13 of the support 10.
スライド部73は、第1接触部71a及び第2接触部71bを変位させ、膜20に接触させることができる。スライド部73は、X軸方向に変位可能なように配されている。本実施形態において、スライド部73は、図12に示す通り、支持体10の凹部11内に配されている。スライド部73は、その一部が、支持体10の凹部11外に位置してもよい。スライド部73の一面は、第1接触部71a及び第2接触部71bの一面と接触している。本実施形態において、スライド部73は、図12の通り、Z軸正方向に面する面として、XY平面に平行な面と、XY平面に平行な面に対しZ軸の負の方向に所定の角度の傾斜を有する面と、の2つの面を有している。スライド部73のZ軸方向に面する面は、第1接触部71a及び第2接触部71bの一面と接触した状態で、X軸方向に変位可能なように配されている。また、スライド部73は、本実施形態のような形状に限らず、例えば、曲面を有していてもよいし、台形形状でもよい。スライド部73は、例えば、樹脂、金属、セラミック等により構成されればよい。The slide portion 73 can displace the first contact portion 71a and the second contact portion 71b to contact the membrane 20. The slide portion 73 is arranged so as to be displaceable in the X-axis direction. In this embodiment, the slide portion 73 is arranged in the recess 11 of the support 10 as shown in FIG. 12. A part of the slide portion 73 may be located outside the recess 11 of the support 10. One surface of the slide portion 73 is in contact with one surface of the first contact portion 71a and the second contact portion 71b. In this embodiment, the slide portion 73 has two surfaces, a surface parallel to the XY plane and a surface having a predetermined angle inclined in the negative direction of the Z axis with respect to the surface parallel to the XY plane, as a surface facing the positive direction of the Z axis, as shown in FIG. The surface of the slide portion 73 facing the Z axis direction is arranged so as to be displaceable in the X-axis direction while in contact with one surface of the first contact portion 71a and the second contact portion 71b. The shape of the slide portion 73 is not limited to that of the present embodiment, and may be, for example, a curved surface or a trapezoidal shape. The slide portion 73 may be made of, for example, resin, metal, ceramic, or the like.
ユーザは、操作部74を介してスライド部73を変位させることができる。本実施形態において、ユーザは、操作部74を介して、スライド部73をX軸方向に変位させることができる。操作部74は、例えば、その一部が支持体10の凹部11内に配されている。操作部74は、その一部が、支持体10の底部13に形成された穴の内部に配されている。操作部74は、その一部が、支持体10の凹部11に対し底部13の外側に位置している。また、操作部74は、支持体10の底部13に対し、X軸方向に変位可能に配されている。ユーザは、操作部74の底部13の外側に位置している部分に対しX軸方向に力を加えることで、操作部74をX軸方向に変位させることができる。操作部74は、スライド部73と一体として形成されていてもよく、それぞれの部材として製造した後、接着剤等で組み合わせることで、形成されてもよい。接着剤等としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料を用いることができる。操作部74は、例えば、樹脂、金属、セラミック等により構成されればよい。A user can displace the slide portion 73 via the operation unit 74. In this embodiment, a user can displace the slide portion 73 in the X-axis direction via the operation unit 74. For example, a part of the operation unit 74 is arranged in the recess 11 of the support 10. A part of the operation unit 74 is arranged inside a hole formed in the bottom 13 of the support 10. A part of the operation unit 74 is located outside the bottom 13 with respect to the recess 11 of the support 10. In addition, the operation unit 74 is arranged so as to be displaceable in the X-axis direction with respect to the bottom 13 of the support 10. A user can displace the operation unit 74 in the X-axis direction by applying a force in the X-axis direction to the part of the operation unit 74 located outside the bottom 13. The operation unit 74 may be formed integrally with the slide portion 73, or may be formed by combining the operation unit 74 and the slide portion 73 with an adhesive or the like after manufacturing them as separate members. For example, a resin material such as an epoxy resin or a metal material such as a solder can be used as the adhesive or the like. The operation portion 74 may be made of, for example, resin, metal, ceramic, or the like.
本実施形態のジャイロ式振動計3は、ユーザが操作部74を介してスライド部73をX軸正方向に変位させることで、第1接触部71a、又は第1接触部71aと第2接触部71bと、をZ軸正方向に変位させ、膜20に接触させることができる。また、第1接触部71a及び第2接触部71bに対してZ軸負方向負側に力を加える機構を備える場合、ユーザは、操作部74を介してスライド部73をX軸負方向に変位させることができる。これにより、第2接触部71b、又は、第1接触部71aと第2接触部71b、をZ軸負方向に変位させ、膜20から離すことができる。第1接触部71a及び第2接触部71bに対してZ軸負方向側に力を加える機構は、例えば、支持体10と第1接触部71a及び第2接触部71bとの間にバネ等の弾性体を配することにより、構成されてもよい。In the gyro vibrometer 3 of this embodiment, the user can displace the first contact portion 71a, or the first contact portion 71a and the second contact portion 71b, in the positive direction of the Z axis by displacing the slide portion 73 in the positive direction of the X axis via the operation unit 74, and can contact the membrane 20. In addition, when a mechanism for applying a force to the first contact portion 71a and the second contact portion 71b in the negative direction of the Z axis is provided, the user can displace the slide portion 73 in the negative direction of the X axis via the operation unit 74. This can displace the second contact portion 71b, or the first contact portion 71a and the second contact portion 71b, in the negative direction of the Z axis and separate them from the membrane 20. The mechanism for applying a force to the first contact portion 71a and the second contact portion 71b in the negative direction of the Z axis may be configured, for example, by arranging an elastic body such as a spring between the support 10 and the first contact portion 71a and the second contact portion 71b.
本実施形態のジャイロ式振動計3は、移動機構72が、第1接触部71aの変位方向及び第2接触部71bの変位方向であるZ軸方向とは異なるX軸方向に変位可能である。また、ジャイロ式振動計3は、移動機構72が、X軸方向への変位に伴い第1接触部71a及び第2接触部71bをZ軸方向に変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計3は、上述のような構造を有することで、1つの移動機構72で、複数の接触部71を操作することができると共に、複数の接触部71を均等な圧力で、膜20に接触させることができる。In the gyro vibrometer 3 of this embodiment, the moving mechanism 72 can be displaced in the X-axis direction, which is different from the Z-axis direction, which is the displacement direction of the first contact portion 71a and the second contact portion 71b. Furthermore, in the gyro vibrometer 3, the moving mechanism 72 can displace the first contact portion 71a and the second contact portion 71b in the Z-axis direction as the moving mechanism 72 is displaced in the X-axis direction. By having the above-mentioned structure, the gyro vibrometer 3 of this embodiment can operate multiple contact portions 71 with one moving mechanism 72 and can bring the multiple contact portions 71 into contact with the membrane 20 with uniform pressure.
<第4実施形態>
以下、図面を適宜用いて、本開示の第4実施形態に係るジャイロ式振動計4について説明する。
Fourth Embodiment
Hereinafter, the gyro vibrometer 4 according to the fourth embodiment of the present disclosure will be described with appropriate reference to the drawings.
第4実施形態において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。既に説明された実施形態の構成と対応(類似)する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様である。In the fourth embodiment, for configurations common to or similar to those of the embodiments already described, the same reference numerals are used, and illustrations and explanations may be omitted. For configurations corresponding to (similar to) those of the embodiments already described, even if a different reference numeral is used, unless otherwise specified, the configurations are the same as those of the embodiments already described.
図14、図15に、第4実施形態に係るジャイロ式振動計4の概略を示す。ジャイロ式振動計4のZ軸正方向側から見た外形は、図1と同様であるため、省略する。図14は、本実施形態に係るジャイロ式振動計4の内部構造を示している。図15は、ジャイロ式振動計4を図14に示すA-A線で切断した面から見たときの平面図であり、ジャイロ式振動計4の支持体10と、接触部71との配置を示している。
Figures 14 and 15 show an outline of the gyro vibrometer 4 according to the fourth embodiment. The external shape of the gyro vibrometer 4 as viewed from the positive Z-axis direction is the same as that shown in Figure 1, and is therefore omitted. Figure 14 shows the internal structure of the gyro vibrometer 4 according to this embodiment. Figure 15 is a plan view of the gyro vibrometer 4 as viewed from the surface cut along line A-A shown in Figure 14, and shows the arrangement of the support body 10 and contact portion 71 of the gyro vibrometer 4.
第4実施形態のジャイロ式振動計4は、第3実施形態のジャイロ式振動計3と比較して、主に、接触部71の構造と数、及び、移動機構72の位置が異なる。
Compared to the gyro vibrometer 3 of the third embodiment, the gyro vibrometer 4 of the fourth embodiment differs mainly in the structure and number of the contact portion 71 and the position of the moving mechanism 72.
ジャイロ式振動計4は、押圧機構70を少なくとも1つ有するように設定すればよい。本実施形態では、押圧機構70を1つ有する場合である。押圧機構70は、膜20に対向する第1面と、第1面の反対側に位置する第2面とを有してもよい。また、第1~第3実施形態においては、押圧機構70は円筒形の例を示していたが、本実施形態における押圧機構70は、図15に示す通り、円筒形の底部に2本の梁状の部材を有し、それぞれが十字に交差したような構造である。また、押圧機構70は、図14に示す通り、中心部にZ軸負方向側に凸の形状である凸部を有する。押圧機構70は、膜20に接触可能な接触部71を有する。図14においては、膜20に対向する第1面が接触部71に相当する。
The gyro vibrometer 4 may be configured to have at least one pressing mechanism 70. In this embodiment, the gyro vibrometer 4 has one pressing mechanism 70. The pressing mechanism 70 may have a first surface facing the membrane 20 and a second surface located on the opposite side of the first surface. In the first to third embodiments, the pressing mechanism 70 is cylindrical, but in this embodiment, as shown in FIG. 15, the pressing mechanism 70 has two beam-shaped members at the bottom of the cylinder, each of which is crossed in a cross shape. In addition, as shown in FIG. 14, the pressing mechanism 70 has a convex portion in the center that is convex on the negative Z-axis direction side. The pressing mechanism 70 has a contact portion 71 that can contact the membrane 20. In FIG. 14, the first surface facing the membrane 20 corresponds to the contact portion 71.
移動機構72は、図14に示す通り、第3実施形態の移動機構72と比較して、ジャイロ式振動計4の中心部付近に位置する。本実施形態の移動機構72は、スライド部73のZ軸正方向に位置する面と、押圧機構70の凸部の負方向に位置する一面(押圧機構70の第2面)と、が接触した状態で、X軸方向に変位可能なように配されている。14, the moving mechanism 72 is located closer to the center of the gyro vibrometer 4 than the moving mechanism 72 of the third embodiment. The moving mechanism 72 of this embodiment is arranged so as to be displaceable in the X-axis direction with a surface of the slide portion 73 located in the positive direction of the Z axis in contact with a surface of the protrusion of the pressing mechanism 70 located in the negative direction (the second surface of the pressing mechanism 70).
操作部74は、図14に示す通り、第3実施形態の操作部74と比較して、ジャイロ式振動計4の中心部付近に位置する。また、本実施形態の操作部74は、その一部が、バッテリー62に形成された穴の内部に配されている。また、本実施形態においては、操作部74は、その一部が、バッテリー62の支持体10とは反対側の外側に位置している。14, the operation unit 74 is located near the center of the gyro vibrometer 4, compared to the operation unit 74 of the third embodiment. A part of the operation unit 74 of this embodiment is disposed inside a hole formed in the battery 62. In this embodiment, a part of the operation unit 74 is located outside the battery 62, on the side opposite the support 10.
本実施形態のジャイロ式振動計4は、ユーザが操作部74を介してスライド部73をX軸正方向に変位させることで、スライド部73から押圧機構70の中心に位置する凸部へ力を加え、押圧機構70全体をZ軸正方向に変位させることができる。これにより、接触部71の一面を膜20に接触させることができる。In the gyro vibrometer 4 of this embodiment, when the user displaces the slide portion 73 in the positive direction of the X-axis via the operation unit 74, the slide portion 73 applies force to the convex portion located at the center of the pressing mechanism 70, and the entire pressing mechanism 70 is displaced in the positive direction of the Z-axis. This allows one surface of the contact portion 71 to come into contact with the membrane 20.
本実施形態のジャイロ式振動計4は、移動機構72が、押圧機構70のZ軸負側の面の中央部に対して力を加えることで、接触部71を変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計4は、上述のような構造を有することで、押圧機構70の中心部へ力を加えて接触部71の一面を膜20に接触させることができるため、膜20に対して圧力のムラを低減することができる。In the gyro vibrometer 4 of this embodiment, the moving mechanism 72 can displace the contact portion 71 by applying force to the center of the surface on the negative side of the Z axis of the pressing mechanism 70. Since the gyro vibrometer 4 of this embodiment has the structure described above, it is possible to apply force to the center of the pressing mechanism 70 to bring one surface of the contact portion 71 into contact with the membrane 20, thereby reducing unevenness in pressure on the membrane 20.
<第5実施形態>
以下、図面を適宜用いて、本開示の第5実施形態に係るジャイロ式振動計5について説明する。
Fifth Embodiment
Hereinafter, a gyro vibrometer 5 according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings as appropriate.
第5実施形態において、既に説明された実施形態の構成と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態の構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。既に説明された実施形態の構成と対応(類似)する構成については、既に説明された実施形態の構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された実施形態の構成と同様である。In the fifth embodiment, for configurations common to or similar to those of the embodiments already described, the same reference numerals are used, and illustrations and explanations may be omitted. For configurations corresponding to (similar to) those of the embodiments already described, even if a different reference numeral is used, unless otherwise specified, the configurations are the same as those of the embodiments already described.
図16に、第5実施形態に係るジャイロ式振動計5の概略を示す。ジャイロ式振動計5のZ軸正方向側から見た外形は図1と、ジャイロ式振動計5の支持体10と押圧機構70の配置は図15と、それぞれ同様であるため、省略する。図16は、本実施形態に係るジャイロ式振動計5の内部構造を示している。
Figure 16 shows an outline of the gyro vibrometer 5 according to the fifth embodiment. The external shape of the gyro vibrometer 5 as viewed from the positive Z-axis direction is the same as that shown in Figure 1, and the arrangement of the support 10 and pressing mechanism 70 of the gyro vibrometer 5 is the same as that shown in Figure 15, so they are omitted here. Figure 16 shows the internal structure of the gyro vibrometer 5 according to this embodiment.
第5実施形態のジャイロ式振動計5は、第4実施形態のジャイロ式振動計4と比較して、主に、移動機構72の構造が異なる。The gyro vibrometer 5 of the fifth embodiment differs from the gyro vibrometer 4 of the fourth embodiment mainly in the structure of the moving mechanism 72.
移動機構72は、支持部75と、押圧制御部76と、を有する。The moving mechanism 72 has a support portion 75 and a pressing control portion 76.
支持部75は、押圧機構70を支持している。また、本実施形態において、支持部75は、押圧機構70の中央部と繋がっている。また、支持部75は押圧機構70と一体として形成されていてもよく、それぞれの部材として製造した後、接着剤等で組み合わせることで、形成されてもよい。接着剤等は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料、またははんだ等の金属材料を用いることができる。また、本実施形態において支持部75は円柱状である。支持部75は円柱状に限らず、例えば、三角柱状や四角柱状などの角柱状であってもよい。支持部75は、例えば、樹脂、金属、セラミック等により構成されればよい。The support portion 75 supports the pressing mechanism 70. In this embodiment, the support portion 75 is connected to the center of the pressing mechanism 70. The support portion 75 may be formed integrally with the pressing mechanism 70, or may be formed by manufacturing each member and then combining them with an adhesive or the like. The adhesive or the like may be, for example, a resin material such as epoxy resin, or a metal material such as solder. In this embodiment, the support portion 75 is cylindrical. The support portion 75 is not limited to a cylindrical shape, and may be, for example, a prismatic shape such as a triangular prism or a square prism. The support portion 75 may be made of, for example, a resin, a metal, a ceramic, or the like.
押圧制御部76は、支持部75を介して、押圧機構70を制御することができる。本実施形態においては、押圧制御部76は、支持部75をZ軸方向に変位させることで、押圧機構70をZ軸正方向に変位させる結果、接触部71の一面を膜20に接触させることができる。また、押圧制御部76は、支持部75を介して、接触部71の膜20への接触状態(例えば接触圧など)を制御可能であってもよい。また、本実施形態においては、押圧制御部76は、支持体10の底部13を貫通するように配されている。また、本実施形態においては、押圧制御部76は、バッテリー62を貫通するように配されている。押圧制御部76は、支持体10の底部13、及び、バッテリー62を貫通するように配されることで、ユーザがジャイロ式振動計5を使用する際に、手に持つ部分として機能することができる。押圧制御部76は、支持体10の底部13上に配されていてもよく、支持体10の底部13以外に配されていてもよい。また、本実施形態の押圧制御部76は、ボタン77を有する。本実施形態において、ユーザは、ボタン77を介して押圧制御部76を制御することができる。押圧制御部76は、ボタン77を有していなくてもよく、例えば、外部機器等と有線又無線で接続され、ユーザは外部機器等を介して、押圧制御部76を制御可能であってもよい。また、本実施形態において、押圧制御部76は電子的に制御される。本実施形態において、押圧制御部76は、バッテリー62と、導線61cを介して接続されている。The pressing control unit 76 can control the pressing mechanism 70 via the support unit 75. In this embodiment, the pressing control unit 76 displaces the support unit 75 in the Z-axis direction to displace the pressing mechanism 70 in the positive direction of the Z-axis, thereby causing one surface of the contact unit 71 to contact the membrane 20. The pressing control unit 76 may also be capable of controlling the contact state (e.g., contact pressure, etc.) of the contact unit 71 with the membrane 20 via the support unit 75. In this embodiment, the pressing control unit 76 is arranged to penetrate the bottom 13 of the support 10. In this embodiment, the pressing control unit 76 is arranged to penetrate the battery 62. The pressing control unit 76 is arranged to penetrate the bottom 13 of the support 10 and the battery 62, so that it can function as a part that a user holds in his/her hand when using the gyro vibrometer 5. The pressing control unit 76 may be arranged on the bottom 13 of the support 10, or may be arranged other than the bottom 13 of the support 10. Moreover, the press control unit 76 in this embodiment has a button 77. In this embodiment, the user can control the press control unit 76 via the button 77. The press control unit 76 does not have to have the button 77, and may be connected, for example, to an external device or the like by wire or wirelessly, allowing the user to control the press control unit 76 via the external device or the like. Furthermore, in this embodiment, the press control unit 76 is electronically controlled. In this embodiment, the press control unit 76 is connected to the battery 62 via a conductor 61c.
押圧制御部76の内部構造は、具体的には図示しないが、例えば、歯車や電動モーター等の部品を組み合わせることで構成されてもよい。押圧制御部76は、例えば、ボタン77が押下されたときの信号を検知し、押圧制御部76を電子的に制御するための制御基板を有していてもよい。ユーザがボタン77を介して押圧制御部76を制御するための、ボタン77の形態としては、具体的には図示しないが、例えば、メンブレンスイッチやメカニカルスイッチなどを採用し得る。また、ボタン77による、接触部71の、膜20へ接触状態の切り替え方式としては、具体的には図示しないが、例えば、モーメンタリ方式やオルタネイト方式を採用し得る。The internal structure of the pressing control unit 76 is not specifically shown, but may be configured by combining parts such as gears and an electric motor. The pressing control unit 76 may have a control board for detecting a signal when the button 77 is pressed and electronically controlling the pressing control unit 76. The form of the button 77 for the user to control the pressing control unit 76 via the button 77 is not specifically shown, but may be, for example, a membrane switch or a mechanical switch. In addition, the method of switching the contact state of the contact unit 71 with the membrane 20 by the button 77 is not specifically shown, but may be, for example, a momentary method or an alternate method.
本実施形態のジャイロ式振動計5は、移動機構72が、接触部71の変位方向に対し平行なZ軸方向に変位可能であり、Z軸方向への変位に伴い接触部71を変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計5は、上述のような構造を有することにより、ユーザは、接触部71を変位させたい場合、変位させたい方向と同じ方向へ移動機構72を変位させればよいため、より簡便に接触部71を変位させることができる。In the gyro vibrometer 5 of this embodiment, the moving mechanism 72 is displaceable in the Z-axis direction parallel to the displacement direction of the contact portion 71, and the contact portion 71 can be displaced in accordance with the displacement in the Z-axis direction. Since the gyro vibrometer 5 of this embodiment has the structure described above, when a user wishes to displace the contact portion 71, the user can displace the moving mechanism 72 in the same direction as the desired displacement, making it easier to displace the contact portion 71.
本実施形態のジャイロ式振動計5は、移動機構72が、押圧機構70のZ軸負側の面に対しZ軸方向に力を加えることで、接触部71を変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計5は、上述のような構造を有することにより、接触部71の膜20への接触状態(例えば接触圧など)をより精密に制御可能である。In the gyro vibrometer 5 of this embodiment, the moving mechanism 72 applies a force in the Z-axis direction to the surface of the pressing mechanism 70 on the negative side of the Z-axis, thereby displacing the contact portion 71. By having the above-described structure, the gyro vibrometer 5 of this embodiment can more precisely control the contact state (e.g., contact pressure) of the contact portion 71 with the membrane 20.
本実施形態のジャイロ式振動計5は、移動機構72が、押圧機構70のZ軸負側の面から伸びる支持部75を有しており、支持部75を変位させることで接触部71を変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計5は、上述のような構造を有することにより、支持部75を介して接触部71を制御することができ、ジャイロ式振動計5の設計の自由度が向上する。In the gyro vibrometer 5 of this embodiment, the moving mechanism 72 has a support part 75 extending from the surface on the negative side of the Z axis of the pressing mechanism 70, and the contact part 71 can be displaced by displacing the support part 75. Since the gyro vibrometer 5 of this embodiment has the structure described above, the contact part 71 can be controlled via the support part 75, improving the freedom of design of the gyro vibrometer 5.
本実施形態のジャイロ式振動計5は、支持部75を、接触部71が変位する方向と平行であるZ軸方向に変位させることができる。本実施形態のジャイロ式振動計5は、上述のような構造を有することにより、上述のような構造を有することにより、接触部71の膜20への接触状態(例えば接触圧など)をより精密に制御可能である。The gyro vibrometer 5 of this embodiment can displace the support portion 75 in the Z-axis direction, which is parallel to the direction in which the contact portion 71 is displaced. By having the above-described structure, the gyro vibrometer 5 of this embodiment can more precisely control the contact state (e.g., contact pressure) of the contact portion 71 with the membrane 20.
以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施例に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
The invention according to the present disclosure has been described above based on the drawings and examples. However, the invention according to the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments. In other words, the invention according to the present disclosure can be modified in various ways within the scope of the present disclosure, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the invention according to the present disclosure. In other words, it should be noted that a person skilled in the art can easily make various modifications or corrections based on the present disclosure. It should also be noted that these modifications or corrections are included in the scope of the present disclosure.
また、本開示に係るジャイロ式振動計は各種の電子機器等に適用することができる。電子機器としては、例えば、電子聴診器、また電子聴診システムや、製造設備監視システム、防犯システム、災害検知システム、骨伝導マイク等が挙げられる。また電子振動計としては、例えば、製造製品の打音検査や内部欠陥検査、水道管検査、真贋調査等が挙げられる。
The gyroscopic vibrometer according to the present disclosure can be applied to various electronic devices. Examples of electronic devices include electronic stethoscopes, electronic stethoscope systems, manufacturing facility monitoring systems, crime prevention systems, disaster detection systems, bone conduction microphones, etc. Examples of electronic vibrometers include hammering inspections and internal defect inspections of manufactured products, water pipe inspections, and authenticity investigations.