JP2000214005A - 圧力検出装置 - Google Patents

圧力検出装置

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JP2000214005A
JP2000214005A JP11019490A JP1949099A JP2000214005A JP 2000214005 A JP2000214005 A JP 2000214005A JP 11019490 A JP11019490 A JP 11019490A JP 1949099 A JP1949099 A JP 1949099A JP 2000214005 A JP2000214005 A JP 2000214005A
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pressure
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JP11019490A
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English (en)
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Yuko Fujii
優子 藤井
Takeshi Nagai
彪 長井
Masahiko Ito
雅彦 伊藤
Hiroyuki Ogino
弘之 荻野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のこの種のバイモルフ型の圧力検出装置
は物体の接触の有無を検出することはできたが、物体の
接触による圧力レベルを検出することができないという
課題があった。 【解決手段】 振動検出手段に圧力が印加されると前記
圧力に応じて変化する振動検出手段の振動特性を振動検
出手段により算出するため、簡単な構成で圧力レベルを
検出することができる。また、振動発生手段も前記振動
検出手段も同軸状であるので、細長い湾曲部などへの装
着が容易であるという装着自由度が大きいなどの効果が
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバイモルフ型の圧力
検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の圧力検出装置は以下のよ
うなものであった。
【０００３】先ず、ｌＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ， Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏ
ｌ．ＥＤ−２６，Ｎｏ．５，ｐ８１５〜ｐ８１７，１９
７９（以下、引例１とする）では図１１のようなバイモ
ルフ型の圧力検出装置が提案された。これは同図のよう
に、圧電フィルム１ａ及び２ａの画面に電極１ｂ，１ｃ
及び２ｂ，２ｃを設けた帯状の圧電フィルム１，２を２
枚貼りあわせ、その一端を支持部３により片持ち梁型に
支持し、圧電フィルム１に発信部４から電圧を印加して
振動させ、圧電フィルム２から前記振動による出力を取
り出すように構成したものであった。そして上記構成に
より物体５が圧電フィルム２に接触すると圧電フィルム
２の出力信号が変化することに基づき物体の接触を検出
していた。図１２はこの際の物体５の接触位置Ｌ、発信
部４の印加電圧の周波数ｆ、及び圧電フィルム２の出力
信号Ｖとの関係を示したものである。同図より、ＶはＬ
やｆにより変化する。
【０００４】また、特開平８−６２０６８号公報（以
下、引例２とする）では指紋のような微細な山と谷の分
布を検出する圧力検出装置が開示された。これは図１３
のように圧電フィルム６の表面と裏面に複数の走査電極
６ａ，６ｂをマトリクス状に形成し、それに絶縁保護フ
ィルム７，絶縁フィルム８，高周波振動体９を積層した
ものであった。そして上記構成により絶縁保護フィルム
７上に物体が接触するとその物体の山と谷による起伏を
圧電センサの多数の圧力検出ポイントで受け、マトリス
ク状の走査電極６ａ，６ｂで走査することによって前記
の山と谷の分布を検出していた。一例として図１４に指
１０で絶縁保護フィルム７を触れた際に指紋の山と谷の
分布を検出する様子を示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、引例１
の圧力検出装置では、図１２のような特性に基づき物体
５の圧電フィルム２への接触の有無や接触位置を検出す
ることはできるが、物体５の接触による圧力レベルを検
出することはできないという課題を有していた。また、
片持ち梁型の構造のため物体が繰り返し接触すると圧電
フィルムにへたりが生じて検出感度が低下してしまうと
いう課題を有していた。
【０００６】また、引例２の圧力検出装置では、上記の
ような片持ち梁型の構造による耐久性の課題は無いが、
圧電センサの多数の圧力検出ポイントで検出できるの
は、例えば図１３のように各交点に指紋パターンの山の
部分が当たっているのか谷の部分が当たっているのかと
いうことでしかない。すなわち、引例２は上記各ポイン
トにおける物体の接触の有無を検出するものであり、各
ポイントで物体の圧力レベルを検出することはできない
という課題を有していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生
手段の端部に設けた同軸状振動検出手段と、前記振動検
出手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段とを備
え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振動さ
せ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧力に
応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により検出
し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力を前
記圧力算出手段により算出する。
【０００８】上記発明によれば、前記振動検出手段に圧
力が印加されると前記圧力に応じて変化する振動検出手
段の振動特性を前記振動検出手段により算出するので、
簡単な構成で圧力レベルを検出することができる。ま
た、前記振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であ
るので、細長い部分への装着が容易であるという装着自
由度が大きい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる圧力検
出装置は、同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生手
段の端部に設けた同軸状振動検出手段と、前記振動検出
手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段とを備
え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振動さ
せ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧力に
応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により検出
し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力を前
記圧力算出手段により算出する。
【００１０】そして、前記振動検出手段に圧力が印加さ
れると前記圧力に応じて変化する前記振動検出手段の振
動特性を前記振動検出手段により算出するため、簡単な
構成で圧力レベルを検出することができる。また、前記
振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であるので、
細長い部分への装着が容易であるという装着自由度が大
きい。
【００１１】本発明の請求項２にかかる圧力検出装置で
は、同軸状振動発生手段は、中心部に配置された線状振
動発生用内部電極と前記線状振動発生用内部電極の周囲
に密着した可撓性圧電体と前記可撓性圧電体に密着した
振動発生用外部電極とから構成される。
【００１２】そして、線状振動発生用内部電極を中心に
して、可撓性圧電体と振動発生用外部電極が同軸状に配
置されているので、簡単な構成で印加された圧力の圧力
分布を検出することができる。また、可撓性圧電体を用
いているので、湾曲部への装着が容易であるという装着
自由度が大きい。
【００１３】本発明の請求項３にかかる圧力検出装置で
は、振動発生手段および振動検出手段は円筒状である。
【００１４】そして、中心部に配置された線状振動発生
用内部電極の半径方向に対して等方的であるので、効率
的な振動の発生や伝達ができる。また、この円筒状の形
状は、容易に加工できる。
【００１５】本発明の請求項４にかかる圧力検出装置で
は、振動検出手段は、振動検出用内部電極と前記振動検
出用内部電極に密着した可撓性圧電体と前記可撓性圧電
体に密着した振動検出用外部電極とから構成される。
【００１６】そして、線状振動検出用内部電極を中心に
して、可撓性圧電体と振動検出用外部電極が同軸状に配
置されているので、簡単な構成で印加された圧力の圧力
分布を検出することができる。また、可撓性圧電体を用
いているので、湾曲部への装着が容易であるという装着
自由度が大きい。
【００１７】本発明の請求項５にかかる圧力検出装置で
は、振動発生用内部電極と振動検出用内部電極を共通電
極とした構成である。
【００１８】そして、共通電極を用いているので、電極
の数が少なくてよく、簡素な構成である。
【００１９】本発明の請求項６にかかる圧力検出装置で
は、可撓性圧電体がゴムと圧電セラミック粒子の混合物
または高分子圧電体で構成される。
【００２０】そして、ゴムと圧電セラミック粒子の混合
物または高分子圧電体を用いているので、可撓性に優れ
ると共に加工性にも優れる。
【００２１】本発明の請求項７にかかる圧力検出装置
は、信号発生部が振動発生手段の共振周波数の振動を発
生するものである。
【００２２】そして、振動発生部が振動発生手段の共振
周波数の振動を発生するので、より大きな振動を発生す
ることができ、圧力検出のダイナミックレンジを大きく
することができる。
【００２３】本発明の請求項８にかかる圧力検出装置
は、信号発生部が振動発生手段と振動検出手段を含む全
体の共振周波数の振動を発生するものである。
【００２４】そして、振動発生手段と振動検出手段を含
む全体の共振周波数の振動を発生するので、より大きな
振動を発生することができ、圧力検出のダイナミックレ
ンジを大きくすることができる。
【００２５】本発明の請求項９にかかる圧力検出装置
は、振動検出手段により検出される積層体の振動特性が
振動の振幅，位相，周波数の少なくとも１つである。
【００２６】そして、振動発生手段と振動検出手段を含
む全体の振動特性として振動の振幅，位相，周波数の少
なくとも１つを検出して積層体に印加される圧力を算出
するので、簡便でかつ実用的に圧力を算出できる。
【００２７】本発明の請求項１０にかかる圧力検出装置
では、圧力算出手段は、振動検出手段の出力信号から振
動発生手段が発生する振動周波数成分のみを分離する第
１の濾波部と、前記振動検出手段の出力信号から前記振
動周波数以外の成分を分離する第２の濾波部とを有し、
分離したこれらの成分に基づき積層体に印加される圧力
を算出するとともに前記積層体に印加される前記振動周
波数以外の振動成分を検出する。
【００２８】そして、前記第１の濾波部の出力信号に基
づき前記積層体に印加される圧力を算出し、前記第２の
濾波部の出力信号に基づき前記積層体に印加される前記
振動周波数以外の振動成分を検出するので、一つの積層
体を用いて圧力と振動、すなわち静的な圧力と動的な圧
力の双方を同時に検出することができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。
【００３０】（実施例１）図１（ａ）は本発明の実施例
１の圧力検出装置の構成を示す断面図で、図１（ｂ）は
図１（ａ）に示したＡ部の見取図である。図１におい
て、１１ａと１１ｂはそれぞれ振動発生用内部電極と振
動発生用外部電極、１２は可撓性圧電体で両者より振動
発生手段１３が構成される。また、１４ａと１４ｂはそ
れぞれ振動検出用内部電極と振動検出用外部電極であ
り、可撓性圧電体１２で両者によって振動検出手段１５
が構成される。図１に示したＡ部は、振動発生手段１３
と振動検出手段１５の端部であり、その見取図を図１
（ｂ）に示す。同図に示すように、振動発生手段１３
は、振動発生用内部電極１１ａを中心にして、可撓性圧
電体１２と振動発生用外部電極１１ｂが同軸状に配置さ
れている。振動検出手段１５も同様にして、振動検出用
内部電極１４ａを中心にして、可撓性圧電体１２と振動
検出用外部電極１４ｂとが同軸状に配置されている。つ
まり振動発生手段１３と、振動検出手段１５は同一の可
撓性圧電体１２を介して形成され、振動検出用内部電極
１４ａと振動発生用内部電極１１ａ、及び振動検出用外
部電極１４ｂと振動発生用外部電極１１ｂ、とは可撓性
圧電体１２の所定の隙間設けて隣り合う構成となる。振
動発生用内部電極１１ａは、中空円筒状であってもよい
が、中空部は圧力検出に何ら作用しないので、構成の簡
素な線状が好ましい。更に、振動発生用内部電極１１ａ
は中心部に配置されるので、その半径方向に対して印加
電圧が等方的に作用するためには、単一の線状が好まし
い。しかし、複数の細線の撚り線であっても、平均的に
半径方向に対して等方的に作用するので、振動発生用内
部電極１１ａを撚り線で構成してもよい。また、振動発
生手段１３および振動検出手段１５もまた、それぞれの
振動が半径方向に対して等方的になるためには、円筒状
が好ましい。例えば、振動発生手段１３や振動検出手段
１５が角筒状の場合、半径方向に対して等方的でないの
で、振動発生手段１３や振動検出手段１５での効率的な
振動の発生や伝達が困難である。この円筒状の形状は、
容易に加工できる点でも優れている。振動発生用外部電
極１１ｂ，振動検出用外部電極１４ｂは、金属細線の網
線や金属箔などで構成される。可撓性圧電体１２とし
て、例えば、ゴムと圧電セラミック粒子の混合物やポリ
フッ化ビニリデン等の高分子圧電材料が好ましい。これ
ら材料は可撓性に富むと共に容易に加工できるからであ
る。可撓性圧電体１２全体が可撓性を有する同軸状であ
るので、例えば接触する物体の圧力を検出する場合、細
長い湾曲部や広い面積の湾曲部もしくは平面部の適切な
部分に感圧部を物体に沿って装着することができるとい
う装着の自由度がある。
【００３１】振動発生用内部電極１１ａ，振動発生用外
部電極１１ｂは信号発生部１６と接続されており、信号
発生部１６で発生する発振信号に応じて可撓性圧電体１
２が振動する。振動検出用内部電極１４ａ，振動検出用
外部電極１４ｂは圧力算出手段１７と接続されており、
振動検出手段１５で発生する検出電圧に対応した圧力を
算出する。
【００３２】次に動作，作用について説明する。振動発
生手段１３では信号発生部１６で発生する発振信号に応
じて可撓性圧電体１２が振動する。ここで、前記発振信
号の周波数をｆ1とする。この振動は振動検出手段１５
に伝播し、振動発生手段１３と振動検出手段１５を含め
た全体がある特性をもって振動する。上記発振信号の周
波数は振動発生手段１３の共振周波数、又は全体１３の
共振周波数に設定したとき、他の周波数の場合に比べて
振動発生手段１３又は全体が共振してより大きく振動す
る。そしてその振動に応じて振動検出手段１５では検出
電圧（圧電起電力）が発生する。
【００３３】図２はこの際の上記発振信号Ｖ0と上記検
出電圧Ｖ1の信号波形を示した特性図である。同図にお
いて縦軸はＶ0とＶ1、横軸は時間ｔである。振動検出手
段１５に圧力が印加されていない場合（ｔ＜ｔ1）、Ｖ0
に同期してＶ1が出力される。また、振動発生手段１３
から振動検出手段１５への振動伝播による位相差Ｌ0が
生じる。次に、時刻ｔ1で例えばある物体が振動検出手
段１５に接触したり、振動検出手段１５周囲の気体や液
体の圧力により圧力Ｗ1がかかると、圧力印加により振
動検出手段１５の振動が阻害されてＶ1の振幅はＤ0から
Ｄ1へと変化し、位相もＬ0からＬ1へと変化する。ま
た、時刻ｔ1前後ではＶ1の周波数にも一般的な変化が生
じる。これらの変化の度合いは、振動発生手段１３や振
動検出手段１５を構成する部材の振動特性に依存する。
これらの部材の振動特性は用途によって最適化すればよ
い。上記のような圧力印加時の振動検出手段１５の振動
特性の変化に基づいて圧力算出手段１７では印加された
圧力を算出する。
【００３４】圧力算出のための圧力Ｗと振動特性との関
係を図３〜図６に示す。図３は振幅Ｄと圧力Ｗとの関係
を示す特性図で、圧力印加後のＤ1を検出することによ
りＷ1が算出できる。図４は位相差Ｌと圧力Ｗとの関係
を示す特性図で、圧力印加後のＬ1を検出することによ
りＷ1が算出できる。図５は時刻ｔ1前後でのＶ1の周波
数変化Ｆと圧力Ｗとの関係を示す特性図で、圧力印加前
後のＦ1を検出することによりＷ1が算出できる。上記は
いずれも圧力算出を一つの振動特性に基づきて算出する
ものであるが、複数の振動特性を用いて圧力を算出する
ようにしてもよい。例えば、図６は振幅Ｄ，位相差Ｌと
圧力Ｗとの関係を示す特性図である。同図よりＤ1とＬ1
からＷ1を算出できる。
【００３５】上記作用により、振動検出手段１５に圧力
が印加されると印加圧力に応じて変化する振動検出手段
１５の振動特性を圧力算出手段１７により算出するた
め、簡単な構成で圧力レベルを検出することができる。
【００３６】また、振動検出手段１５の振動特性として
振動の振幅，位相，周波数の少なくとも１つを検出して
振動検出手段１５に印加される圧力を算出するので、簡
便でかつ実用的に圧力を算出できる。
【００３７】また、信号発生部１６が振動発生手段１３
の共振周波数の振動を発生するので、より大きな振動を
発生することができ、圧力検出のダイナミックレンジを
大きくすることができる。
【００３８】また、信号発生部１６が振動発生手段１３
と振動検出手段１５を含む全体の共振周波数の振動を発
生するので、より大きな振動を発生することができ、圧
力検出のダイナミックレンジを大きくすることができ
る。
【００３９】（実施例２）図７（ａ）は本発明の実施例
２の構成を示す断面図、図７（ｂ）はＢ部の見取図であ
る。実施例１と異なる点は、図１に示した振動発生用内
部電極１１ａと振動検出用内部電極１４ａとを、共通電
極１８で共用している点にある。従って、共通電極１８
は、信号発生部１６に接続されると共に圧力算出手段１
７にも接続されるので、両者に対して共通の電位になる
ように、通常、共通電極１８の電位はアース電位が選ば
れる。これにより、信号発生部１６で発生する発振信号
を可撓性圧電体１２に印加できると共に可撓性圧電体１
２の振動に応じた検出電圧が発生できる。本実施例で
は、実施例１に比べ、電極が一本少ないので、簡素な構
成である。
【００４０】（実施例３）図８は本発明の実施例３の圧
力検出装置のブロック図である。
【００４１】実施例１や実施例２と異なる点は圧力算出
手段１７が、振動検出手段１５の検出電圧から振動発生
手段１３が発生する振動周波数の成分のみを分離する第
１の濾波部１７ａと、振動検出手段１５の検出電圧から
振動発生手段１３が発生する振動周波数以外の成分を分
離する第２の濾波部１７ｂと、分離したこれらの成分に
基づき振動検出手段１５に印加される圧力を算出すると
ともに振動検出手段１５に印加される前記振動周波数以
外の振動成分を検出する算出部１７ｃとを有する点にあ
る。
【００４２】図９は第１の濾波部１７ａと第２の濾波部
１７ｂの濾波特性を示した特性図で、縦軸が透過度Ｑ、
横軸が周波数ｆである。同図より第１の濾波部１７ａと
第２の濾波部１７ｂは共にバンドパスフィルターであ
り、透過特性の中心周波数はそれぞれｆ1，ｆ2である。
また信号発生部１６で発生する信号の周波数はｆ1で、
振動発生手段１３の共振周波数、又は振動発生手段１３
と振動検出手段１５を含む全体の共振周波数に設定して
あるとする。尚、実施例１と同一符号のものは同一構造
を有し、説明は省略する。
【００４３】次に動作，作用について説明する。ここで
は重量Ｗ1の物体が振動検出手段１５上に置かれる場合
について述べる。物体は外部から周波数ｆ2の振動が印
加されるか、又は内部に周波数ｆ2の振動体を有し、物
体の全体が周波数ｆ2で振動しているものとする。実施
例１と同様に、振動発生手段１３では信号発生部１６で
発生する発振信号に応じて可撓性圧電体１２が振動す
る。この発振信号の周波数はｆ1である。上記より、振
動発生手段１３による周波数ｆ1の振動と物体の周波数
ｆ2の振動とが合成され、振動発生手段１３と振動検出
手段１５を含む全体がある特性をもって振動する。そし
てその振動に応じて振動検出手段１５では検出電圧が発
生する。発生した検出電圧は第１の濾波部１７ａと第２
の濾波部１７ｂで図９の濾波特性に基づき濾波される。
すなわち、第１の濾波部１７ａでは振動検出手段１５の
検出電圧のうちｆ1成分が濾波され、第２の濾波部１７
ｂでは振動検出手段１５の検出電圧のうちｆ2成分が濾
波される。この時の信号発生部１６の発振信号Ｖ0、第
１の濾波部１７ａの出力Ｖ1、第２の濾波部１７ｂの出
力Ｖ 2の信号波形は、それぞれ図１０のようになる。
【００４４】同図より振動検出手段１５に物体が置かれ
ていない状態（ｔ＜ｔ1）では、Ｖ1とＶ2の振幅はそれ
ぞれＤ0とＯである。そして時刻ｔ1で物体が振動検出手
段１５上に置かれるとすると、Ｖ1とＶ2の振幅はＤ1と
Ｄ2に変化する。算出部１７ｃでは物体の重量について
は実施例１と同様に図５に基づいてＷ1と算出される。
物体の周波数ｆ2の振動については例えば、算出部１７
ｃでその振幅Ｄ2の大きさを検出して振動の強度を算出
する。
【００４５】上記作用により、圧力算出手段１７が、振
動検出手段１５の検出電圧から振動発生手段１３が発生
する振動周波数の成分のみを分離する第１の濾波部１７
ａと、振動検出手段１５の検出電圧から振動発生手段１
３が発生する振動周波数以外の成分を分離する第２の濾
波部１７ｂとを有し、第１の濾波部１７ａの出力信号に
基づき振動検出手段１５に印加される圧力を算出し、第
２の濾波部１７ｂの出力信号に基づき振動検出手段１５
に印加される前記振動周波数以外の振動成分を検出する
ので、一つの同軸状感圧体を用いて圧力と振動、すなわ
ち静的な圧力と動的な圧力の双方を同時に検出すること
ができ使い勝手がよい。
【００４６】以上の実施例では、同軸状振動発生手段１
３を内側に、振動検出手段１５を外側に配置した構成で
あったが、振動検出手段１５を内側に、振動発生手段１
３を外側に配置した構成としてもよく、同様な効果が得
られる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
かかる圧力検出装置は、前記振動検出手段に圧力が印加
されると前記圧力に応じて変化する前記振動検出手段の
振動特性を前記振動検出手段により算出するため、簡単
な構成で圧力レベルを検出することができる。また、前
記振動発生手段も前記振動検出手段も同軸状であるの
で、細長い部分への装着が容易であるという装着自由度
が大きいなどの効果がある。
【００４８】また、請求項２にかかる圧力検出装置は、
線状振動発生用内部電極を中心にして、振動発生用可撓
性圧電体と振動発生用外部電極が同軸状に配置されてい
るので、簡単な構成で印加された圧力の圧力分布を検出
することができる。また、振動発生用可撓性圧電体を用
いているので、湾曲部への装着が容易であるという装着
自由度が大きいなどの効果がある。
【００４９】また、請求項３にかかる圧力検出装置は、
中心部に配置された線状振動発生用内部電極の半径方向
に対して等方的であるので、効率的な振動の発生や伝達
ができる。また、この円筒状の形状は、容易に加工でき
るなどの効果がある。
【００５０】また、請求項４にかかる圧力検出装置は、
線状振動発生用内部電極を中心にして、振動検出手段が
同軸状に配置されているので、簡単な構成で印加された
圧力の圧力分布を検出することができる。また、可撓性
圧電体を用いているので、湾曲部への装着が容易である
という装着自由度が大きいなどの効果がある。
【００５１】また、請求項５にかかる圧力検出装置は、
共通電極を用いているので、電極の数が少なくてよく、
簡素な構成であるという効果がある。
【００５２】また、請求項６にかかる圧力検出装置は、
ゴムと圧電セラミック粒子の混合物または高分子圧電体
を用いているので、可撓性に優れると共に加工性にも優
れるという効果がある。
【００５３】また、請求項７にかかる圧力検出装置は、
信号発生部が振動発生手段の共振周波数の振動を発生す
るので、より大きな振動を発生することができ、圧力検
出のダイナミックレンジを大きくすることができるとい
う効果がある。
【００５４】また、請求項８にかかる圧力検出装置は、
振動発生手段と振動検出手段を含む全体の共振周波数の
振動を発生するので、より大きな振動を発生することが
でき、圧力検出のダイナミックレンジを大きくすること
ができるという効果がある。
【００５５】また、請求項９にかかる圧力検出装置は、
振動発生手段と振動検出手段を含む全体の振動特性とし
て振動の振幅，位相，周波数の少なくとも１つを検出し
て積層体に印加される圧力を算出するので、簡便でかつ
実用的に圧力を算出できるという効果がある。
【００５６】また、請求項１０にかかる圧力検出装置
は、圧力算出手段が振動検出手段の出力信号から振動発
生手段が発生する振動周波数成分のみを分離する第１の
濾波部と、前記振動検出手段の出力信号から前記振動周
波数以外の成分を分離する第２の濾波部とを有し、前記
第１の濾波部の出力信号に基づき前記積層体に印加され
る圧力を算出し、前記第２の濾波部の出力信号に基づき
前記積層体に印加される前記振動周波数以外の振動成分
を検出しているので、一つの積層体を用いて圧力と振
動、すなわち静的な圧力と動的な圧力の双方を同時に検
出することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例１における圧力検出装置
の断面図 （ｂ）同圧力検出装置の要部見取図
【図２】同圧力検出装置の信号発生部と振動検出手段の
検出電圧の特性図
【図３】同圧力検出装置の振動検出手段の検出電圧の振
幅Ｄと圧力Ｗとの関係を示す特性図
【図４】同圧力検出装置の振動検出手段の検出電圧の位
相Ｌと圧力Ｗとの関係を示す特性図
【図５】同圧力検出装置の振動検出手段の検出電圧の周
波数変化Ｆと圧力Ｗとの関係を示す特性図
【図６】同圧力検出装置の振動検出手段の検出電圧の振
幅Ｄ、位相Ｌと圧力Ｗとの関係を示す特性図
【図７】（ａ）本発明の実施例２における圧力検出装置
の断面図 （ｂ）同圧力検出装置の要部見取図
【図８】本発明の実施例３における圧力検出装置の断面
図
【図９】同圧力検出装置の第１の濾波部と第２の濾波部
との濾波特性を示す特性図
【図１０】同圧力検出装置の信号発生部と第１の濾波部
と第２の濾波部の出力信号を示す特性図
【図１１】従来の圧力検出装置（引例１）のブロック図
【図１２】同圧力検出装置における物体の接触位置Ｌ、
発信部の印加電圧の周波数ｆ、及び圧電フィルムの出力
信号Ｖとの関係を示した特性図
【図１３】従来の圧力検出装置（引例２）の外観図
【図１４】同圧力検出装置において指で絶縁保護フィル
ムを触れた際の様子を示した外観図
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ 振動発生用電極 １２ 可撓性圧電体 １３ 振動発生手段 １４ａ，１４ｂ 振動検出用電極 １５ 振動検出手段 １６ 信号発生部 １７ 圧力算出手段 １７ａ 第１の濾波部 １７ｂ 第２の濾波部
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 荻野 弘之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC52 CC55 DD09 DD11 EE33 FF07 FF43 FF49

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同軸状振動発生手段と前記同軸状振動発生
    手段の端部に設けられた同軸状振動検出手段と、前記振
    動検出手段に印加される圧力を算出する圧力算出手段と
    を備え、前記振動発生手段により前記振動検出手段を振
    動させ、前記振動検出手段に圧力が印加されると前記圧
    力に応じて変化する振動特性を前記振動検出手段により
    検出し、前記振動検出手段の検出電圧に基づき前記圧力
    を前記圧力算出手段により算出する圧力検出装置。
  2. 【請求項２】同軸状振動発生手段は、中心部に配置され
    た線状振動発生用内部電極と前記線状振動発生用内部電
    極の周囲に密着した可撓性圧電体と可撓性圧電体に密着
    した振動発生用外部電極とから成る請求項１記載の圧力
    検出装置。
  3. 【請求項３】振動発生手段および振動検出手段は円筒状
    である請求項１または２記載の圧力検出装置。
  4. 【請求項４】振動検出手段は、振動検出用内部電極と前
    記振動検出用内部電極に密着した可撓性圧電体と前記可
    撓性圧電体に密着した振動検出用外部電極とから成る請
    求項１乃至３のいずれか１項記載の圧力検出装置。
  5. 【請求項５】振動発生用内部電極と振動検出用内部電極
    とが共通電極である請求項１乃至４のいずれか１項記載
    の圧力検出装置。
  6. 【請求項６】可撓性圧電体がゴムと圧電セラミック粒子
    の混合物または高分子圧電体である請求項１乃至５のい
    ずれか１項記載の圧力検出装置。
  7. 【請求項７】信号発生部は振動発生手段の共振周波数の
    振動を発生する請求項１乃至６のいずれか１項記載の圧
    力検出装置。
  8. 【請求項８】信号発生部は振動発生手段と振動検出を含
    む全体の共振周波数の振動を発生する請求項１乃至６の
    いずれか１項記載の圧力検出装置。
  9. 【請求項９】振動特性は振動の振幅，位相，周波数の少
    なくとも１つである請求項１乃至４のいずれか１項記載
    の圧力検出装置。
  10. 【請求項１０】圧力算出手段は、振動検出手段の出力信
    号から振動発生手段が発生する振動周波数成分のみを分
    離する第１の濾波部と、前記振動検出手段の出力信号か
    ら前記振動周波数以外の成分を分離する第２の濾波部と
    を有し、分離したこれらの成分に基づき積層体に印加さ
    れる圧力を算出するとともに前記積層体に印加される前
    記振動周波数以外の振動成分を検出する請求項１または
    ２記載の圧力検出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003016874A1 (en) * 2001-08-16 2003-02-27 Kanagawa Academy Of Science And Technology Vibration type probe sensor
CN110462356A (zh) * 2017-02-15 2019-11-15 迪知胜控股公司 振弦式传感器和用于振弦式传感器的振弦

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