JP2000329613A - 振動変位検出装置 - Google Patents
振動変位検出装置Info
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体中に含まれる物体の振動変位を検出し、
電気信号として表すこと。 【解決手段】 入力用すだれ状電極２に入力電気信号が
印加されると、圧電基板１に漏洩弾性波が励振される。
この漏洩弾性波は細胞質中にジェル溶液を介して縦波と
して伝搬され、血管壁によって反射される。反射された
縦波は、出力用すだれ状電極３によって遅延電気信号と
して検出される。血管の振動変位は遅延電気信号の変化
をもたらすが、この遅延電気信号の変化は信号分析手段
４によって検出され、表示画面５によって表示される。
電気信号として表すこと。 【解決手段】 入力用すだれ状電極２に入力電気信号が
印加されると、圧電基板１に漏洩弾性波が励振される。
この漏洩弾性波は細胞質中にジェル溶液を介して縦波と
して伝搬され、血管壁によって反射される。反射された
縦波は、出力用すだれ状電極３によって遅延電気信号と
して検出される。血管の振動変位は遅延電気信号の変化
をもたらすが、この遅延電気信号の変化は信号分析手段
４によって検出され、表示画面５によって表示される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体中に含まれる
物体の振動変位を検出する振動変位検出装置に関する。
物体の振動変位を検出する振動変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】振動変位を検出する従来のセンサは、接
触型と非接触型の２つに分類される。微小変位測定用の
電気マイクロメータ、微小変位測定用のデジタルゲー
ジ、回転軸測定用のロータリエンコーダ、長変位測定用
リニアスケールなどは接触型センサに属する。ロータリ
エンコーダは回転する被測定物の回転数や回転速度を制
御するために用いられ、電気マイクロメータ、デジタル
ゲージおよびロータリエンコーダは被測定物の長さの基
準用などとして用いられている。これらの接触型センサ
は測定精度、応答時間などに問題を有する。レーザ型セ
ンサおよび電気音響型センサなどは非接触型センサに属
する。レーザ型センサは、被測定物の変位であってレー
ザ光の伝搬方向に対し垂直な方向に沿った変位の測定な
どに用いられているが、レーザ光自身のゆらぎによる光
路長の増大により測定精度が悪化するなどの欠点を有す
るとともに、装置の規模が大きいことや測定方法が複雑
であることなどの問題を有している。電気音響型センサ
は被測定部物の変位の測定範囲が狭いという欠点を有す
るとともに、測定精度にも問題がある。
触型と非接触型の２つに分類される。微小変位測定用の
電気マイクロメータ、微小変位測定用のデジタルゲー
ジ、回転軸測定用のロータリエンコーダ、長変位測定用
リニアスケールなどは接触型センサに属する。ロータリ
エンコーダは回転する被測定物の回転数や回転速度を制
御するために用いられ、電気マイクロメータ、デジタル
ゲージおよびロータリエンコーダは被測定物の長さの基
準用などとして用いられている。これらの接触型センサ
は測定精度、応答時間などに問題を有する。レーザ型セ
ンサおよび電気音響型センサなどは非接触型センサに属
する。レーザ型センサは、被測定物の変位であってレー
ザ光の伝搬方向に対し垂直な方向に沿った変位の測定な
どに用いられているが、レーザ光自身のゆらぎによる光
路長の増大により測定精度が悪化するなどの欠点を有す
るとともに、装置の規模が大きいことや測定方法が複雑
であることなどの問題を有している。電気音響型センサ
は被測定部物の変位の測定範囲が狭いという欠点を有す
るとともに、測定精度にも問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小型
軽量で、検出感度が高く、高速応答に優れ、低消費電力
駆動が可能な振動変位検出装置を提供することにある。
軽量で、検出感度が高く、高速応答に優れ、低消費電力
駆動が可能な振動変位検出装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の振動変
位検出装置は、圧電基板、入力用すだれ状電極、出力用
すだれ状電極、前記入力用すだれ状電極と前記出力用す
だれ状電極の間に電気的に接続された信号検出手段、お
よび前記信号分析手段に接続された表示画面から成る振
動変位検出装置であって、前記入力用および出力用すだ
れ状電極は、前記圧電基板の上端面に設けられており、
それぞれが円弧状を成すとともに互いに同心を有する位
置関係を形成し、前記圧電基板の厚さは前記入力用およ
び出力用すだれ状電極の電極周期長よりも小さく、前記
入力用すだれ状電極は、前記電極周期長に対応する中心
周波数にほぼ等しい周波数の入力電圧信号を印加される
ことにより前記圧電基板に漏洩弾性波を励振し、前記漏
洩弾性波を前記圧電基板の下端面に接触する液体中に縦
波として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる物体
で反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射された前
記縦波を遅延電気信号に変換し、前記信号検出手段は、
前記物体の振動変位を前記遅延電気信号の変化によって
検出し、前記表示画面は前記遅延電気信号の変化を表示
する。
位検出装置は、圧電基板、入力用すだれ状電極、出力用
すだれ状電極、前記入力用すだれ状電極と前記出力用す
だれ状電極の間に電気的に接続された信号検出手段、お
よび前記信号分析手段に接続された表示画面から成る振
動変位検出装置であって、前記入力用および出力用すだ
れ状電極は、前記圧電基板の上端面に設けられており、
それぞれが円弧状を成すとともに互いに同心を有する位
置関係を形成し、前記圧電基板の厚さは前記入力用およ
び出力用すだれ状電極の電極周期長よりも小さく、前記
入力用すだれ状電極は、前記電極周期長に対応する中心
周波数にほぼ等しい周波数の入力電圧信号を印加される
ことにより前記圧電基板に漏洩弾性波を励振し、前記漏
洩弾性波を前記圧電基板の下端面に接触する液体中に縦
波として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる物体
で反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射された前
記縦波を遅延電気信号に変換し、前記信号検出手段は、
前記物体の振動変位を前記遅延電気信号の変化によって
検出し、前記表示画面は前記遅延電気信号の変化を表示
する。
【０００５】請求項２に記載の振動変位検出装置は、前
記圧電基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミッ
クの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である。
記圧電基板が圧電セラミックで成り、前記圧電セラミッ
クの分極軸の方向がその厚さ方向と平行である。
【０００６】請求項３に記載の振動変位検出装置は、
前記圧電基板が圧電性高分子フィルムで成る。
前記圧電基板が圧電性高分子フィルムで成る。
【０００７】請求項４に記載の振動変位検出装置は、前
記圧電基板が、圧電セラミック薄板とアクリル薄板との
２層体で成る。
記圧電基板が、圧電セラミック薄板とアクリル薄板との
２層体で成る。
【０００８】請求項５に記載の振動変位検出装置は、前
記液体が細胞質で成り、前記物体が血管で成る。
記液体が細胞質で成り、前記物体が血管で成る。
【０００９】請求項６に記載の振動変位検出装置は、前
記信号分析手段が増幅器および周波数カウンタで成り、
前記増幅器によって増幅された前記遅延電気信号の一部
は、前記入力用すだれ状電極に再び印加され、前記増幅
器、前記入力用および出力用すだれ状電極は遅延線発振
器を構成し、前記周波数カウンタは、前記遅延電気信号
の周波数の変化によって前記振動変位を検出する。
記信号分析手段が増幅器および周波数カウンタで成り、
前記増幅器によって増幅された前記遅延電気信号の一部
は、前記入力用すだれ状電極に再び印加され、前記増幅
器、前記入力用および出力用すだれ状電極は遅延線発振
器を構成し、前記周波数カウンタは、前記遅延電気信号
の周波数の変化によって前記振動変位を検出する。
【００１０】請求項７に記載の振動変位検出装置は、前
記信号分析手段が増幅器および周波数／電圧変換器で成
り、前記増幅器によって増幅された前記遅延電気信号の
一部は、前記入力用すだれ状電極に再び印加され、前記
増幅器、前記入力用および出力用すだれ状電極は遅延線
発振器を構成し、前記周波数／電圧変換器は、前記遅延
電気信号の周波数を電圧に変換し、前記電圧の変化によ
って前記振動変位を検出する。
記信号分析手段が増幅器および周波数／電圧変換器で成
り、前記増幅器によって増幅された前記遅延電気信号の
一部は、前記入力用すだれ状電極に再び印加され、前記
増幅器、前記入力用および出力用すだれ状電極は遅延線
発振器を構成し、前記周波数／電圧変換器は、前記遅延
電気信号の周波数を電圧に変換し、前記電圧の変化によ
って前記振動変位を検出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の振動変位検出装置は、圧
電基板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、信
号分析手段および表示画面から成る簡単な構造を有す
る。信号分析手段は入力用および出力用すだれ状電極の
間に電気的に接続されており、表示画面は信号分析手段
に接続されている。入力用および出力用すだれ状電極
は、圧電基板の上端面に設けられており、それぞれが円
弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を形成
している。圧電基板の厚さは入力用および出力用すだれ
状電極の電極周期長よりも小さい。もしも、入力用すだ
れ状電極の電極周期長に対応する中心周波数にほぼ等し
い周波数の入力電圧信号を入力用すだれ状電極に印加す
ると、圧電基板に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾
性波は圧電基板の下端面と接触する液体中に縦波として
照射される。このとき、入力用すだれ状電極が円弧状を
成すことにより、漏洩弾性波が効率よく液体中に縦波と
してモード変換される。液体中の縦波は液体中に含まれ
る物体で反射される。反射された縦波は、出力用すだれ
状電極が円弧状を成すことと、入力用および出力用すだ
れ状電極が互いに同心を有する位置関係にあることか
ら、出力用すだれ状電極によって効率よく遅延電気信号
に変換される。液体中の物体が振動すると縦波の伝搬路
長が変化することから、遅延電気信号も変化する。この
遅延電気信号の変化は信号分析手段によって検出され、
表示画面に表示される。このようにして、本発明の振動
変位検出装置によれば液体中の物体の振動変位を電気信
号で表すことが可能となる。
電基板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、信
号分析手段および表示画面から成る簡単な構造を有す
る。信号分析手段は入力用および出力用すだれ状電極の
間に電気的に接続されており、表示画面は信号分析手段
に接続されている。入力用および出力用すだれ状電極
は、圧電基板の上端面に設けられており、それぞれが円
弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を形成
している。圧電基板の厚さは入力用および出力用すだれ
状電極の電極周期長よりも小さい。もしも、入力用すだ
れ状電極の電極周期長に対応する中心周波数にほぼ等し
い周波数の入力電圧信号を入力用すだれ状電極に印加す
ると、圧電基板に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾
性波は圧電基板の下端面と接触する液体中に縦波として
照射される。このとき、入力用すだれ状電極が円弧状を
成すことにより、漏洩弾性波が効率よく液体中に縦波と
してモード変換される。液体中の縦波は液体中に含まれ
る物体で反射される。反射された縦波は、出力用すだれ
状電極が円弧状を成すことと、入力用および出力用すだ
れ状電極が互いに同心を有する位置関係にあることか
ら、出力用すだれ状電極によって効率よく遅延電気信号
に変換される。液体中の物体が振動すると縦波の伝搬路
長が変化することから、遅延電気信号も変化する。この
遅延電気信号の変化は信号分析手段によって検出され、
表示画面に表示される。このようにして、本発明の振動
変位検出装置によれば液体中の物体の振動変位を電気信
号で表すことが可能となる。
【００１２】本発明の振動変位検出装置では、圧電基板
が圧電セラミックまたは圧電性高分子フィルムで成る構
造が可能である。このような構造を採用することによ
り、液体中の物体の振動変位の検出感度を向上させるこ
とが可能となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進
することができる。
が圧電セラミックまたは圧電性高分子フィルムで成る構
造が可能である。このような構造を採用することによ
り、液体中の物体の振動変位の検出感度を向上させるこ
とが可能となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進
することができる。
【００１３】本発明の振動変位検出装置では、圧電基板
が、圧電セラミック薄板とアクリル薄板との２層体で成
る構造が可能である。このような層状構造基板の採用に
より、機械的強度を高めることが可能となる。また、ア
クリル薄板の使用は液体層との音響結合のための整合性
において好都合である。
が、圧電セラミック薄板とアクリル薄板との２層体で成
る構造が可能である。このような層状構造基板の採用に
より、機械的強度を高めることが可能となる。また、ア
クリル薄板の使用は液体層との音響結合のための整合性
において好都合である。
【００１４】本発明の振動変位検出装置では、液体が細
胞質で成り、物体が血管で成る構造が可能である。この
ようにして、細胞質中にある血管の振動変位、つまり人
の脈拍を測定することが可能となる。
胞質で成り、物体が血管で成る構造が可能である。この
ようにして、細胞質中にある血管の振動変位、つまり人
の脈拍を測定することが可能となる。
【００１５】本発明の振動変位検出装置では、信号分析
手段が、増幅器および周波数カウンタで成る構造が可能
である。このような構造では、増幅器によって増幅され
た遅延電気信号の一部が入力用すだれ状電極に再び印加
されることから、増幅器、入力用および出力用すだれ状
電極によって遅延線発振器が構成される。また、遅延電
気信号の残部は周波数カウンタに伝えられ、その周波数
が測定される。このようにして、液体中の物体の振動変
位は、周波数カウンタにおいて遅延電気信号の周波数の
変化によって検出される。
手段が、増幅器および周波数カウンタで成る構造が可能
である。このような構造では、増幅器によって増幅され
た遅延電気信号の一部が入力用すだれ状電極に再び印加
されることから、増幅器、入力用および出力用すだれ状
電極によって遅延線発振器が構成される。また、遅延電
気信号の残部は周波数カウンタに伝えられ、その周波数
が測定される。このようにして、液体中の物体の振動変
位は、周波数カウンタにおいて遅延電気信号の周波数の
変化によって検出される。
【００１６】本発明の振動変位検出装置では、信号分析
手段が、増幅器および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器で
成る構造が可能である。このような構造では、増幅器に
よって増幅された遅延電気信号の一部が入力用すだれ状
電極に再び印加されることから、増幅器、入力用および
出力用すだれ状電極によって遅延線発振器が構成され
る。また、遅延電気信号の残部はＦ／Ｖ変換器に伝えら
れ、遅延電気信号の周波数は電圧に変換される。このよ
うにして液体中の物体の振動変位は、Ｆ／Ｖ変換された
電気信号の電圧の変化によって検出される。
手段が、増幅器および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器で
成る構造が可能である。このような構造では、増幅器に
よって増幅された遅延電気信号の一部が入力用すだれ状
電極に再び印加されることから、増幅器、入力用および
出力用すだれ状電極によって遅延線発振器が構成され
る。また、遅延電気信号の残部はＦ／Ｖ変換器に伝えら
れ、遅延電気信号の周波数は電圧に変換される。このよ
うにして液体中の物体の振動変位は、Ｆ／Ｖ変換された
電気信号の電圧の変化によって検出される。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の振動変位検出装置の一実施例
を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力用す
だれ状電極２、出力用すだれ状電極３、信号分析手段４
および表示画面５から成る。信号分析手段４は入力用す
だれ状電極２と出力用すだれ状電極３の間に電気的に接
続されている。圧電基板１は圧電セラミック薄板で成
る。本実施例では圧電基板１として圧電セラミック薄板
が用いられているが、圧電性の高分子フィルムを用いた
り、あるいは圧電セラミック薄板とアクリル薄板から成
る２層構造基板を用いることも可能である。入力用すだ
れ状電極２および出力用すだれ状電極３はともに円弧状
のアルミニウム薄板で成り、圧電基板１の上端面に設け
られている。もしも、液体中にある物体の振動変位を測
定する場合、その液体を圧電基板１の下端面に接触させ
る必要がある。たとえば人の脈拍を測定する場合、すな
わち、細胞質中にある血管の振動変位を測定する場合に
は、人の手首の内側に圧電基板１の下端面を接触させ
る。このとき、手首の内側の皮膚に予めジェル溶液を塗
っておき、皮膚と圧電基板１との間に空間ができないよ
うにするとよい。このようにして、図１の振動変位検出
装置は小型軽量で構造も簡単である。
を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力用す
だれ状電極２、出力用すだれ状電極３、信号分析手段４
および表示画面５から成る。信号分析手段４は入力用す
だれ状電極２と出力用すだれ状電極３の間に電気的に接
続されている。圧電基板１は圧電セラミック薄板で成
る。本実施例では圧電基板１として圧電セラミック薄板
が用いられているが、圧電性の高分子フィルムを用いた
り、あるいは圧電セラミック薄板とアクリル薄板から成
る２層構造基板を用いることも可能である。入力用すだ
れ状電極２および出力用すだれ状電極３はともに円弧状
のアルミニウム薄板で成り、圧電基板１の上端面に設け
られている。もしも、液体中にある物体の振動変位を測
定する場合、その液体を圧電基板１の下端面に接触させ
る必要がある。たとえば人の脈拍を測定する場合、すな
わち、細胞質中にある血管の振動変位を測定する場合に
は、人の手首の内側に圧電基板１の下端面を接触させ
る。このとき、手首の内側の皮膚に予めジェル溶液を塗
っておき、皮膚と圧電基板１との間に空間ができないよ
うにするとよい。このようにして、図１の振動変位検出
装置は小型軽量で構造も簡単である。
【００１８】図２は圧電基板１、入力用すだれ状電極２
および出力用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から
見たときの平面図である。入力用すだれ状電極２と出力
用すだれ状電極３の離間距離は６ｍｍで、それらはとも
に５対の電極指を有し、開口角が４５°、電極周期長が
３４０μｍである。また、入力用すだれ状電極２および
出力用すだれ状電極３は、互いに同心を有するように配
置されている。人の脈拍を測定する場合には、人の手首
の内側のちょうど血管のある部分の上に入力用すだれ状
電極２および出力用すだれ状電極３の中心が位置するよ
うに圧電基板１の下端面を接触させる。
および出力用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から
見たときの平面図である。入力用すだれ状電極２と出力
用すだれ状電極３の離間距離は６ｍｍで、それらはとも
に５対の電極指を有し、開口角が４５°、電極周期長が
３４０μｍである。また、入力用すだれ状電極２および
出力用すだれ状電極３は、互いに同心を有するように配
置されている。人の脈拍を測定する場合には、人の手首
の内側のちょうど血管のある部分の上に入力用すだれ状
電極２および出力用すだれ状電極３の中心が位置するよ
うに圧電基板１の下端面を接触させる。
【００１９】図３は信号分析手段４の第１の実施例を示
す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は増幅
器６および周波数カウンタ７から成る。
す構成図である。本実施例では、信号分析手段４は増幅
器６および周波数カウンタ７から成る。
【００２０】図3の信号分析手段４を備えた図１の振動
変位検出装置において、入力用すだれ状電極２の電極周
期長に対応する中心周波数にほぼ等しい周波数の入力電
気信号が入力用すだれ状電極２に印加されると、圧電基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は入力
用すだれ状電極２の電極周期長にほぼ対応する波長を有
しており、細胞質中にジェル溶液を介して縦波として伝
搬される。つまり、細胞質中において漏洩弾性波から縦
波へのモード変換が起こる。この縦波は血管壁によって
反射され、反射された縦波は、出力用すだれ状電極３に
よって出力用すだれ状電極３の電極周期長にほぼ対応す
る周波数を有する遅延電気信号として検出される。遅延
電気信号は増幅器６によって増幅され、増幅された遅延
電気信号の一部は再び入力用すだれ状電極２に印加され
る。このようにして、増幅器６、入力用すだれ状電極２
および出力用すだれ状電極３は自励発振型の遅延線発振
器を構成する。増幅された遅延電気信号の残部は周波数
カウンタ７に伝搬される。遅延電気信号の周波数は血管
の連続的な伸縮によって変化することから、血管の振動
変位は遅延電気信号の周波数の変化から検出され、その
遅延電気信号の周波数の変化は表示画面５に表示され
る。
変位検出装置において、入力用すだれ状電極２の電極周
期長に対応する中心周波数にほぼ等しい周波数の入力電
気信号が入力用すだれ状電極２に印加されると、圧電基
板１に漏洩弾性波が励振される。この漏洩弾性波は入力
用すだれ状電極２の電極周期長にほぼ対応する波長を有
しており、細胞質中にジェル溶液を介して縦波として伝
搬される。つまり、細胞質中において漏洩弾性波から縦
波へのモード変換が起こる。この縦波は血管壁によって
反射され、反射された縦波は、出力用すだれ状電極３に
よって出力用すだれ状電極３の電極周期長にほぼ対応す
る周波数を有する遅延電気信号として検出される。遅延
電気信号は増幅器６によって増幅され、増幅された遅延
電気信号の一部は再び入力用すだれ状電極２に印加され
る。このようにして、増幅器６、入力用すだれ状電極２
および出力用すだれ状電極３は自励発振型の遅延線発振
器を構成する。増幅された遅延電気信号の残部は周波数
カウンタ７に伝搬される。遅延電気信号の周波数は血管
の連続的な伸縮によって変化することから、血管の振動
変位は遅延電気信号の周波数の変化から検出され、その
遅延電気信号の周波数の変化は表示画面５に表示され
る。
【００２１】図４は細胞質中を伝搬する縦波の伝搬路を
矢印で示した図である。血管の連続的な伸縮は細胞質中
の縦波の伝搬路長の変化をもたらす。この伝搬路長の変
化は遅延電気信号の周波数を変化させることから、この
周波数の変化によって振動変位が高感度で検出され、そ
の遅延電気信号の周波数の変化は表示画面５に表示され
る。
矢印で示した図である。血管の連続的な伸縮は細胞質中
の縦波の伝搬路長の変化をもたらす。この伝搬路長の変
化は遅延電気信号の周波数を変化させることから、この
周波数の変化によって振動変位が高感度で検出され、そ
の遅延電気信号の周波数の変化は表示画面５に表示され
る。
【００２２】図５は圧電基板１に励振される各モードの
弾性波の位相速度の理論値と、周波数との関係を示す特
性図である。圧電基板１中を伝搬する横波の速度は２，
４５０ｍ/ｓであり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓであ
る。各モードにおいて大きな速度分散が認められる。
弾性波の位相速度の理論値と、周波数との関係を示す特
性図である。圧電基板１中を伝搬する横波の速度は２，
４５０ｍ/ｓであり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓであ
る。各モードにおいて大きな速度分散が認められる。
【００２３】図６は細胞質中への縦波照射の実効変換効
率ηの理論値と、周波数との関係を示す特性図である。
S0モードにおいて９．５ＭＨｚ近傍で最も高いピーク
がみられ、このピークの周波数は最適な動作周波数を示
している。
率ηの理論値と、周波数との関係を示す特性図である。
S0モードにおいて９．５ＭＨｚ近傍で最も高いピーク
がみられ、このピークの周波数は最適な動作周波数を示
している。
【００２４】図１の振動変位検出装置によれば、液体中
にある弾性チューブの中に水を注入することによる振動
変位を検出することができる。この場合、その液体は、
図１における細胞質とジェル溶液との液層に対応し、弾
性チューブは血管に対応する。もしも、弾性チューブの
中に水を注入すると、弾性チューブの径が変化すること
から、液体中の縦波の伝搬路長も変化する。従って、遅
延電気信号の周波数も変化する。このようにして、弾性
チューブの振動変位を検出することができる。
にある弾性チューブの中に水を注入することによる振動
変位を検出することができる。この場合、その液体は、
図１における細胞質とジェル溶液との液層に対応し、弾
性チューブは血管に対応する。もしも、弾性チューブの
中に水を注入すると、弾性チューブの径が変化すること
から、液体中の縦波の伝搬路長も変化する。従って、遅
延電気信号の周波数も変化する。このようにして、弾性
チューブの振動変位を検出することができる。
【００２５】図７は液体中にある弾性チューブの中に水
を注入した場合における遅延電気信号の周波数と、その
弾性チューブの半径の変化との関係を示す特性図であ
る。この場合、水は弾性チューブの一方の端から注入さ
れ、もう一方の端は密閉されている。図７より、周波数
と半径の変化の間に直線的な相関関係があることが分か
る。このようにして、弾性チューブに水を注入すること
による振動変位を周波数の変化で表すことが可能とな
る。
を注入した場合における遅延電気信号の周波数と、その
弾性チューブの半径の変化との関係を示す特性図であ
る。この場合、水は弾性チューブの一方の端から注入さ
れ、もう一方の端は密閉されている。図７より、周波数
と半径の変化の間に直線的な相関関係があることが分か
る。このようにして、弾性チューブに水を注入すること
による振動変位を周波数の変化で表すことが可能とな
る。
【００２６】図８は信号分析手段４の第２の実施例を示
す構成図である。本実施例では、信号分析手段は増幅器
８および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器９から成る。
す構成図である。本実施例では、信号分析手段は増幅器
８および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器９から成る。
【００２７】図８の信号分析手段４を備えた図１の振動
変位検出装置において、入力電気信号が入力用すだれ状
電極２に印加されると、圧電基板１に漏洩弾性波が励振
される。この漏洩弾性波は細胞質中にジェル溶液を介し
て縦波として照射され、その縦波は血管壁によって反射
された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信号
として検出される。遅延電気信号は増幅器８によって増
幅され、増幅された遅延電気信号の一部は再び入力用す
だれ状電極２に印加される。このようにして、増幅器
８、入力用すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３
は自励発振型の遅延線発振器を構成する。増幅された遅
延電気信号の残部はＦ／Ｖ変換器９に伝搬され、このよ
うにして遅延電気信号の周波数は電圧に変換される。こ
の電圧は血管の連続的な伸縮によって変化することか
ら、電圧の変化によって血管の振動変位が検出される。
電圧の変化は表示画面５に表示される。
変位検出装置において、入力電気信号が入力用すだれ状
電極２に印加されると、圧電基板１に漏洩弾性波が励振
される。この漏洩弾性波は細胞質中にジェル溶液を介し
て縦波として照射され、その縦波は血管壁によって反射
された後、出力用すだれ状電極３において遅延電気信号
として検出される。遅延電気信号は増幅器８によって増
幅され、増幅された遅延電気信号の一部は再び入力用す
だれ状電極２に印加される。このようにして、増幅器
８、入力用すだれ状電極２および出力用すだれ状電極３
は自励発振型の遅延線発振器を構成する。増幅された遅
延電気信号の残部はＦ／Ｖ変換器９に伝搬され、このよ
うにして遅延電気信号の周波数は電圧に変換される。こ
の電圧は血管の連続的な伸縮によって変化することか
ら、電圧の変化によって血管の振動変位が検出される。
電圧の変化は表示画面５に表示される。
【００２８】
【発明の効果】本発明の振動変位検出装置は、圧電基
板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、信号分
析手段および表示画面から成り、液体中の物体の振動変
位を電気信号で表すことができる。もしも、入力用すだ
れ状電極に入力電圧信号を印加すると、圧電基板に漏洩
弾性波が励振される。この漏洩弾性波は圧電基板の下端
面と接触する液体中に縦波として照射される。この縦波
は液体中に含まれる物体で反射される。反射された縦波
は、出力用すだれ状電極によって遅延電気信号に変換さ
れる。もしも液体中の物体が振動すると、たとえば細胞
質中の血管が振動すると、遅延電気信号が変化する。こ
の遅延電気信号の変化は信号分析手段によって検出さ
れ、表示画面に表示される。このようにして、本発明の
振動変位検出装置によれば液体中の物体の振動変位、た
とえば人の脈拍を電気信号で表すことが可能となる。ま
た、圧電基板が圧電セラミックまたは圧電性高分子フィ
ルムで成る構造を採用することにより、液体中の物体の
振動変位の検出感度を向上させることが可能となるばか
りでなく、装置の小型軽量化を促進することが可能とな
る。さらに、圧電基板が圧電セラミック薄板とアクリル
薄板との２層体で成る構造を採用することにより、基板
自体の機械的強度を高めることができるだけでなく、ア
クリル薄板の使用は液体層との音響結合のための整合性
において好都合である。
板、入力用すだれ状電極、出力用すだれ状電極、信号分
析手段および表示画面から成り、液体中の物体の振動変
位を電気信号で表すことができる。もしも、入力用すだ
れ状電極に入力電圧信号を印加すると、圧電基板に漏洩
弾性波が励振される。この漏洩弾性波は圧電基板の下端
面と接触する液体中に縦波として照射される。この縦波
は液体中に含まれる物体で反射される。反射された縦波
は、出力用すだれ状電極によって遅延電気信号に変換さ
れる。もしも液体中の物体が振動すると、たとえば細胞
質中の血管が振動すると、遅延電気信号が変化する。こ
の遅延電気信号の変化は信号分析手段によって検出さ
れ、表示画面に表示される。このようにして、本発明の
振動変位検出装置によれば液体中の物体の振動変位、た
とえば人の脈拍を電気信号で表すことが可能となる。ま
た、圧電基板が圧電セラミックまたは圧電性高分子フィ
ルムで成る構造を採用することにより、液体中の物体の
振動変位の検出感度を向上させることが可能となるばか
りでなく、装置の小型軽量化を促進することが可能とな
る。さらに、圧電基板が圧電セラミック薄板とアクリル
薄板との２層体で成る構造を採用することにより、基板
自体の機械的強度を高めることができるだけでなく、ア
クリル薄板の使用は液体層との音響結合のための整合性
において好都合である。
【００２９】本発明の振動変位検出装置では、信号分析
手段が、増幅器および周波数カウンタで成る構造を採用
することにより、増幅器、入力用および出力用すだれ状
電極によって遅延線発振器を構成することができる。ま
た、液体中の物体の振動変位は、周波数カウンタにおい
て遅延電気信号の周波数の変化によって検出される。
手段が、増幅器および周波数カウンタで成る構造を採用
することにより、増幅器、入力用および出力用すだれ状
電極によって遅延線発振器を構成することができる。ま
た、液体中の物体の振動変位は、周波数カウンタにおい
て遅延電気信号の周波数の変化によって検出される。
【００３０】本発明の振動変位検出装置では、信号分析
手段が、増幅器および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器で
成る構造を採用することにより、増幅器、入力用および
出力用すだれ状電極によって遅延線発振器が構成され
る。また、液体中の物体の振動変位は、Ｆ／Ｖ変換され
た電気信号の電圧の変化によって検出される。
手段が、増幅器および周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器で
成る構造を採用することにより、増幅器、入力用および
出力用すだれ状電極によって遅延線発振器が構成され
る。また、液体中の物体の振動変位は、Ｆ／Ｖ変換され
た電気信号の電圧の変化によって検出される。
【図１】本発明の振動変位検出装置の一実施例を示す構
成図。
成図。
【図２】圧電基板１、入力用すだれ状電極２および出力
用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から見たときの
平面図。
用すだれ状電極３で成るデバイスを上方から見たときの
平面図。
【図３】信号分析手段４の第１の実施例を示す構成図。
【図４】細胞質中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示し
た図。
た図。
【図５】圧電基板１に励振される各モードの弾性波の位
相速度の理論値と、周波数との関係を示す特性図。
相速度の理論値と、周波数との関係を示す特性図。
【図６】細胞質中への縦波照射の実効変換効率ηの理論
値と、周波数との関係を示す特性図。
値と、周波数との関係を示す特性図。
【図７】液体中にある弾性チューブの中に水を注入した
場合における遅延電気信号の周波数と、その弾性チュー
ブの半径の変化との関係を示す特性図。
場合における遅延電気信号の周波数と、その弾性チュー
ブの半径の変化との関係を示す特性図。
【図８】信号分析手段４の第２の実施例を示す構成図。
１ 圧電基板 ２ 入力用すだれ状電極 ３ 出力用すだれ状電極 ４ 信号分析手段 ５ 表示画面 ６ 増幅器 ７ 周波数カウンタ ８ 増幅器 ９ Ｆ／Ｖ変換器
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電基板、入力用すだれ状電極、出力用
すだれ状電極、前記入力用すだれ状電極と前記出力用す
だれ状電極の間に電気的に接続された信号検出手段、お
よび前記信号分析手段に接続された表示画面から成る振
動変位検出装置であって、前記入力用および出力用すだ
れ状電極は、前記圧電基板の上端面に設けられており、
それぞれが円弧状を成すとともに互いに同心を有する位
置関係を形成し、前記圧電基板の厚さは前記入力用およ
び出力用すだれ状電極の電極周期長よりも小さく、前記
入力用すだれ状電極は、前記電極周期長に対応する中心
周波数にほぼ等しい周波数の入力電圧信号を印加される
ことにより前記圧電基板に漏洩弾性波を励振し、前記漏
洩弾性波を前記圧電基板の下端面に接触する液体中に縦
波として照射し、前記縦波を前記液体中に含まれる物体
で反射させ、前記出力用すだれ状電極は、反射された前
記縦波を遅延電気信号に変換し、前記信号検出手段は、
前記物体の振動変位を前記遅延電気信号の変化によって
検出し、前記表示画面は前記遅延電気信号の変化を表示
する振動変位検出手段。 - 【請求項２】 前記圧電基板が圧電セラミックで成り、
前記圧電セラミックの分極軸の方向がその厚さ方向と平
行である請求項１に記載の振動変位検出装置。 - 【請求項３】 前記圧電基板が圧電性高分子フィルムで
成る請求項１に記載の振動変位検出装置。 - 【請求項４】 前記圧電基板が、圧電セラミック薄板と
アクリル薄板との２層体で成る請求項１に記載の振動変
位検出装置。 - 【請求項５】 前記液体が細胞質で成り、前記物体が血
管で成る請求項１，２，３または４に記載の振動変位検
出装置。 - 【請求項６】 前記信号分析手段が増幅器および周波数
カウンタで成り、前記増幅器によって増幅された前記遅
延電気信号の一部は、前記入力用すだれ状電極に再び印
加され、前記増幅器、前記入力用および出力用すだれ状
電極は遅延線発振器を構成し、前記周波数カウンタは、
前記遅延電気信号の周波数の変化によって前記振動変位
を検出する請求項１，２，３，４または５に記載の振動
変位検出装置。 - 【請求項７】 前記信号分析手段が増幅器および周波数
／電圧変換器で成り、前記増幅器によって増幅された前
記遅延電気信号の一部は、前記入力用すだれ状電極に再
び印加され、前記増幅器、前記入力用および出力用すだ
れ状電極は遅延線発振器を構成し、前記周波数／電圧変
換器は、前記遅延電気信号の周波数を電圧に変換し、前
記電圧の変化によって前記振動変位を検出する請求項
１，２，３，４または５に記載の振動変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14255199A JP4045585B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 振動変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14255199A JP4045585B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 振動変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000329613A true JP2000329613A (ja) | 2000-11-30 |
| JP4045585B2 JP4045585B2 (ja) | 2008-02-13 |
Family
ID=15317987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14255199A Expired - Fee Related JP4045585B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 振動変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4045585B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301037A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-15 | Seiko Instruments Inc | 脈検出装置 |
| KR101719433B1 (ko) * | 2015-12-22 | 2017-03-23 | 한양대학교 산학협력단 | 탄성 튜브를 이용하여 레이저 여기 표면파를 생성하기 위한 슬릿 마스크 |
| CN112880804A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 东莞理工学院 | 一种测试mems构件振动特性的系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337266B1 (en) | 1996-07-22 | 2002-01-08 | Micron Technology, Inc. | Small electrode for chalcogenide memories |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP14255199A patent/JP4045585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301037A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-15 | Seiko Instruments Inc | 脈検出装置 |
| JP4738621B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2011-08-03 | セイコーインスツル株式会社 | 脈検出装置 |
| KR101719433B1 (ko) * | 2015-12-22 | 2017-03-23 | 한양대학교 산학협력단 | 탄성 튜브를 이용하여 레이저 여기 표면파를 생성하기 위한 슬릿 마스크 |
| CN112880804A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-06-01 | 东莞理工学院 | 一种测试mems构件振动特性的系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4045585B2 (ja) | 2008-02-13 |
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