JP2006038710A - 曲げ変形センサおよび変形測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 変形測定装置は、対象物表面に密着して、該対象物表面の曲げ変形に追従して変形する二枚の圧電フィルム1a・1bである圧電フィルム対と測定部5とを備えている。圧電フィルム1a・1bは、延伸方向が一致するように貼り合わされている。測定部5は、対象物の曲げ変形によって生じた各圧電フィルム1a・1bの起電力の差分信号を基に、対象物の曲率変化を測定する。
【選択図】 図1
Description
本発明の一実施形態について図1ないし図10に基づいて説明すると以下の通りである。
ε11=−d/2r、 ε12=d/2r … 式(1)
となる。圧電フィルム1a,1bからの出力信号は、歪み速度に比例した電圧信号である。よって、測定部5が測定する圧電フィルム1a・1bで生じた電圧の差分(つまり、圧電フィルム対の出力電圧信号)Vは、
V=C(dε12/dt−dε11/dt) …式(2)
となる。ここで、Cは定数である。
さらに式(3)に式(1)を代入すると、時間積分値V2は、次式(4)のように、変形測定装置10の圧電フィルム1a・1bに生じた曲率rに反比例した信号となる。
なお、出力電圧信号Vを測定後に数値的に時間積分する代わりに、出力電圧信号Vを電荷増幅回路(チャージアンプ)に接続すると、電荷増幅回路の出力電圧として、時間積分値V2と同等な値が得られる。
図11は、本発明の実施形態2に係る変形センサを示す斜視図である。本実施形態の変形センサ10’は、変形を検知する圧電フィルム1a,1b(1bは、図示せず)の表面に電極3a,3bを蒸着していない仕様のものを用い、長さの異なる複数の導電フィルム(電極)31・32・33・34・35・36を、図に示すように並べて配置している。各導電フィルム31〜36は、2枚(31a〜36aおよび31b〜36b)が一対となっており、圧電フィルム1a・1bを介して対向した位置に配置されており、この2枚の電圧差を出力する。一方の導電フィルム31a〜36aは、圧電フィルム1aの上面(圧電フィルム1bと対向する面と異なる面、ここでは陰極面)に、他方の導電フィルム31b〜36bは、図示しない圧電フィルム1bの下面(圧電フィルム1aと対向する面と異なる面、ここでは陰極面)に接着されている。さらに、導電フィルム31〜36が接着された圧電フィルム1a・1b全体を絶縁性材料7により覆い、外部の力による損傷から保護している。
図12は、本発明の実施形態3に係る変形測定装置を示す斜視図である。図に示されるように、本変形測定装置は、変形センサ10”と、該変形センサ10”の出力信号を基に曲率変化を測定する測定部5aとを備えている。
2 弾性体
3a・3b・4・4a・4b アルミニウム電極(電極)
5・5a 測定部(測定手段)
6 対象物
31a〜36f,31b〜36f 導電フィルム(電極)
61 サポータ(人体に装着される装着物)
62 取り付け部材
63 フィルム(摩擦低減部材)
101・201 圧電フィルム対
Claims (10)
- 対象物の曲げ変形を検出する曲げ変形センサであって、
前記対象物の表面に取り付けられ、該対象物表面の曲げ変形に追従して変形する二枚の圧電フィルムが重ねられ一体化した圧電フィルム対を備えており、
前記二枚の圧電フィルムは、異方性を有する場合、その異方性方向が一致するように重ねられており、
前記圧電フィルム対は、前記対象物の曲げ変形によって生じた各圧電フィルムの起電力の差分信号を出力することを特徴とする曲げ変形センサ。 - 前記二枚の圧電フィルム間に柔軟な弾性体を挿入したことを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。
- 前記圧電フィルム対が長方形状であり、この長手方向と前記圧電フィルムの異方性方向とが同じであることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。
- 前記圧電フィルム対を複数備えており、
該複数の圧電フィルム対を並べて配置したことを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。 - 前記二枚の圧電フィルムは、同じ極性の面同士が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。
- 前記圧電フィルム対を前記対象物に取り付けるための取り付け部材を備えており、
前記取り付け部材は、前記対象物との間に前記圧電フィルム対を挟んだ状態で、前記対象物に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の曲げ変形センサ。 - 前記取り付け部材は、前記圧電フィルム対と接触する面に、前記取り付け部材よりも摩擦係数の小さい摩擦低減部材を取り付けたことを特徴とする請求項6に記載の曲げ変形センサ。
- 前記圧電フィルム対を二対備えており、
少なくとも一方の圧電フィルム対において、曲げ変形の位置に対して、前記起電力の差分信号が変化し、
曲げ変形の位置に対する前記起電力の差分信号の波形が、前記二対の圧電フィルム対間で異なっていることを特徴とする請求項4に記載の曲げ変形センサ。 - 前記対象物が人体あるいは人体に装着される装着物であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の曲げ変形センサ。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の曲げ変形センサと、該曲げ変形センサから出力される前記差分信号を基に、前記対象物表面の曲率を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする曲げ変形測定装置。
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