JP2007171073A - Pressure detection device - Google Patents
Pressure detection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007171073A JP2007171073A JP2005371443A JP2005371443A JP2007171073A JP 2007171073 A JP2007171073 A JP 2007171073A JP 2005371443 A JP2005371443 A JP 2005371443A JP 2005371443 A JP2005371443 A JP 2005371443A JP 2007171073 A JP2007171073 A JP 2007171073A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- response
- static
- voltage
- static pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
可撓性を有する感圧体を用い外部からの圧力を検出する圧力検出装置に関するものである。 The present invention relates to a pressure detection device that detects pressure from the outside using a flexible pressure sensitive body.
従来、この種の圧力検出装置には図12に示すようなものがある。図12に断面図を示すように、可撓性感圧体1の上下に電極2が形成され、表面を保護層3が覆うシート状の積層構造を有している。図12では、可撓性感圧体1内の残留分極の方向は示していないが、通常、電極2の間に高電圧を印加して分極を形成するために、電極2の面の垂直方向に残留分極が形成されている。
Conventionally, there is such a pressure detection device as shown in FIG. As shown in the cross-sectional view of FIG. 12, the
上記の可撓性感圧体1として、合成ゴムや合成樹脂の中にチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス粉末を添加した複合体が用いられる。電極2は、可撓性感圧体1に、銅、アルミニウム、金等の金属箔が接着剤等により接着されるか、上記の金属が蒸着されて構成される。
As the flexible pressure-
上記の圧力検出装置に外部から動的圧力が加えられると、可撓性感圧体1に加速度を伴う歪みが発生し、同時に圧電効果により電圧が発生する、この電圧を二つの電極2を介して測定することで動的圧力が検出される。
When a dynamic pressure is applied from the outside to the pressure detection device, the flexible pressure-
また、従来知られている圧力検出装置として図13(例えば、特許文献1参照)に示すようなケーブル状のものもある。図13のうち(a)はケーブルの長手方向の断面を、(b)は(a)のA-A線位置での断面を示している。具体的には、中心には内部電極4、その周りに可撓性感圧体1、さらにその外部に、順に外部電極5、保護層3が形成されている。図13では、可撓性感圧体1内の残留分極の方向は示していないが、通常、内部電極4と外部電極5の間に高電圧を印加して分極を形成するために、内部電極2から外部電極5へ放射状に残留分極が形成される。
Moreover, there exists a cable-shaped thing as shown in FIG. 13 (for example, refer patent document 1) as a conventionally known pressure detection apparatus. 13A shows a cross section in the longitudinal direction of the cable, and FIG. 13B shows a cross section taken along the line AA in FIG. Specifically, the inner electrode 4 is formed at the center, the flexible pressure-
図13の可撓性感圧体1には、シート状の可撓性感圧体と同様の複合体が用いられる。内部電極4は、金属等の導電体を線状とした線状導電材が用いられる。また、外部電極5は可撓性感圧体1の表面に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着したものが用いられている。圧力の検知は、シート状の可撓性感圧体を用いた圧力検出装置と同様に、動的圧力の印加による加速度を伴う歪に起因して発生する電圧を測定することにより行われる。
For the flexible pressure-
ここで、上記で使用した動的圧力と、さらに静的圧力に関して、その定義を説明する。本明細書では、圧力を動的圧力と静的圧力とに分けて記載する。このうち動的圧力は、この動的圧力に対応する応力とは釣り合っていない圧力であり、結果的に動的圧力が印加された物体に加速度を生じさせる圧力である。 Here, the definition regarding the dynamic pressure used above and also a static pressure is demonstrated. In this specification, the pressure is divided into dynamic pressure and static pressure. Among these, the dynamic pressure is a pressure that is not balanced with the stress corresponding to the dynamic pressure, and as a result, is a pressure that causes acceleration to an object to which the dynamic pressure is applied.
これに対し、静的圧力は、この静的圧力に対応する応力と完全に釣り合っている圧力であり、結果的に静的圧力の印加された物体に加速度を生じさせない圧力である。このため、静的圧力は、上記の可撓性感圧体圧を利用して電圧変化を測定する従来の技術では検出されない圧力であった。
しかしながら、前記従来の圧力検出装置は、圧力センサや振動センサとして用いる場合、動的な圧力の検出は可能であるが、静的な圧力を検出できないという課題を有していた。 However, when the conventional pressure detection device is used as a pressure sensor or a vibration sensor, it has a problem that it can detect a dynamic pressure but cannot detect a static pressure.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、動的な圧力に加え、静的な圧力の検出も可能な圧力検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a pressure detection device capable of detecting a static pressure in addition to a dynamic pressure.
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧力検出装置は、残留分極を有する可撓性感圧体と前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極とを有する圧力応答手段と、前記圧力応答手段の電極間に発生する応答電圧を測定して前記測定した応答電圧をもとに前記圧力応答手段に印加される静的圧力と動的圧力とを算出する圧力算出手段とを備え、前記圧力算出手段によって前記電極を介して測定される複数の応答電圧が、前記圧力応答手段に印加される静的圧力に対して異なった依存性を有する構成とした。 In order to solve the above-described conventional problems, a pressure detection device according to the present invention includes a pressure-responsive unit including a flexible pressure-sensitive body having remanent polarization and a plurality of electrodes configured to sandwich the flexible pressure-sensitive body. Pressure calculating means for measuring a response voltage generated between the electrodes of the pressure response means and calculating a static pressure and a dynamic pressure applied to the pressure response means based on the measured response voltage. And a plurality of response voltages measured via the electrodes by the pressure calculation means have different dependencies on the static pressure applied to the pressure response means.
この構成により、異なる依存性を有する複数の応答電圧を測定することで、依存性に応じた測定によって印加される動的圧力に加えて静的圧力も検出可能となる。 With this configuration, by measuring a plurality of response voltages having different dependencies, it becomes possible to detect a static pressure in addition to a dynamic pressure applied by measurement according to the dependency.
本発明の圧力検出装置により、動的圧力の検出に加えて静的圧力の検出が可能となる。 The pressure detection apparatus of the present invention enables detection of static pressure in addition to detection of dynamic pressure.
第1の発明の圧力検出装置は、残留分極を有する可撓性感圧体と前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極とを有する圧力応答手段と、前記圧力応答手段の電極間に発生する応答電圧を測定して前記測定した応答電圧をもとに前記圧力応答手段に印加される静的圧力と動的圧力とを算出する圧力算出手段とを備え、前記圧力算出手段によって前記電極を介して測定される複数の応答電圧が、前記圧力応答手段に印加される静的圧力に対して異なった依存性を有する構成とした。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure detection device comprising: a pressure response means having a flexible pressure sensitive body having remanent polarization; and a plurality of electrodes sandwiched between the flexible pressure sensitive bodies; and an electrode between the pressure response means Pressure calculating means for measuring a response voltage generated in the pressure and calculating a static pressure and a dynamic pressure applied to the pressure response means based on the measured response voltage. A plurality of response voltages measured through the electrodes have different dependencies on the static pressure applied to the pressure response means.
複数の圧力検出手段から互いに独立な応答電圧を測定できるために、これを基に動的圧力と静的圧力の両方の検出が可能となる効果が得られる。 Since response voltages independent from each other can be measured from a plurality of pressure detection means, an effect is obtained that enables detection of both dynamic pressure and static pressure based on this.
第2の発明の圧力検出装置は、特に第一の発明のおいて、圧力応答手段がケーブル状である構成を有する。ケーブル状であるため、残留分極は通常中心から放射状に形成され、圧力の印加方向と分極方向とが異なる。このため、静的圧力印加による初期的な歪が拡大され、応答電圧の静的圧力依存性も大きくなり、静的圧力の検出の精度も上昇する。また、ケーブル状であることにより、製造が容易で、配設の自由度も高くなる。 The pressure detection device of the second invention has a configuration in which the pressure response means is in the form of a cable, particularly in the first invention. Because of the cable shape, the remanent polarization is usually formed radially from the center, and the pressure application direction and the polarization direction are different. For this reason, the initial distortion due to the application of static pressure is expanded, the dependence of the response voltage on the static pressure is increased, and the accuracy of detection of the static pressure is also increased. In addition, the cable shape facilitates manufacturing and increases the degree of freedom of arrangement.
第3の発明の圧力検出装置は、特に第2の発明において、ケーブル状の圧力応答手段が、前記ケーブル状の圧力応答手段の概中心部に位置する内部電極と、前記内部電極に密着した可撓性感圧体と、可撓性感圧体に密着した外部電極とを含んでなり、前記内部電極と前記外部電極とが応答電圧の測定に用いられる構成を有する。分極は、ケーブルの断面において中心から等方的に形成されるため、圧力の検出感度も等方的となり、配設時に回転や捻れが生じても、応答電圧が安定化し、圧力検出の精度が向上する効果が得られる。 The pressure detection device according to the third invention is the pressure detection device according to the second invention, particularly in the second invention, wherein the cable-like pressure response means is in close contact with the internal electrode located at the approximate center of the cable-like pressure response means. A flexible pressure-sensitive body and an external electrode in close contact with the flexible pressure-sensitive body are included, and the internal electrode and the external electrode are used for measuring a response voltage. Since polarization is isotropically formed from the center in the cross section of the cable, the pressure detection sensitivity is also isotropic, and even if rotation or twist occurs during installation, the response voltage is stabilized and pressure detection accuracy is improved. An improving effect is obtained.
第4の発明の圧力検出装置は、特に第1から3のいずれかの発明において、複数の圧力応答手段を含む構成を有する。このことにより、各圧力応答手段毎に、分極状態を変化させることにより、容易に応答電圧の静的圧力依存性を調整することが可能となり、動的圧力、静的圧力の検出がより容易になる効果が得られる。 A pressure detection device according to a fourth aspect of the invention has a configuration including a plurality of pressure response means, particularly in any one of the first to third aspects of the invention. This makes it possible to easily adjust the static pressure dependence of the response voltage by changing the polarization state for each pressure response means, making it easier to detect dynamic pressure and static pressure. The effect becomes.
第5の発明の圧力検出装置は、特に第1から4のいずれかの発明において、圧力応答手段が複数の内部電極をそれぞれが導通しない状態で有する構成を持つ。このことにより、圧力応答手段として1体であって、複数の電極の組み合わせをすることにより、圧力応答手段の数を減少させても、同様の測定が可能となり、製造および配設が容易となる効果が得られる。 The pressure detection device according to a fifth aspect of the present invention is the pressure detection device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the pressure response means has a plurality of internal electrodes in a state where they are not electrically connected. As a result, the pressure response means is a single body, and by combining a plurality of electrodes, the same measurement can be performed even if the number of pressure response means is reduced, and the manufacture and arrangement are facilitated. An effect is obtained.
第6の発明の圧力検出装置は、特に第1から5のいずれかの発明において、圧力応答手段に生じる応答電圧の少なくとも一つが立ち上がり始める静的圧力が、他の応答電圧が立ち上がり始める静的圧力とは異なる構成を有する。このことにより、応答電圧間の大きさの差異が大きくなり、静的圧力算出時の精度が上昇する効果が得られる。 In the pressure detection device of the sixth invention, in particular, in any one of the first to fifth inventions, a static pressure at which at least one of the response voltages generated in the pressure response means starts rising is a static pressure at which another response voltage starts rising. It has a different configuration. As a result, the difference in magnitude between the response voltages is increased, and the effect of increasing the accuracy when calculating the static pressure can be obtained.
第7の発明の圧力検出装置は、特に第1から6のいずれかの発明において、圧力応答手段に生じる応答電圧の少なくとも一つが飽和し始める静的圧力が、他の応答電圧が飽和し始める静的圧力とは異なる構成を有する。このことにより、応答電圧間の大きさの差異が大きくなり、静的圧力算出時の精度が上昇する効果が得られる。 In the pressure detection device of the seventh invention, in particular, in any one of the first to sixth inventions, the static pressure at which at least one of the response voltages generated in the pressure response means starts to saturate, and the static pressure at which other response voltages start to saturate. It has a configuration different from the dynamic pressure. As a result, the difference in magnitude between the response voltages is increased, and the effect of increasing the accuracy when calculating the static pressure can be obtained.
第8の発明の圧力検出方法は、特に第1から5のいずれかの発明において、圧力算出手段が、複数の応答電圧間の強度比を用いて、圧力応答手段に印加される静的圧力および動的圧力との算出を行う構成を有する。このことにより、簡単な比較で、動的圧力、静的圧力の検出が可能となる。 In the pressure detection method according to the eighth invention, in particular, in any one of the first to fifth inventions, the pressure calculation means uses the intensity ratio between a plurality of response voltages, and the static pressure applied to the pressure response means and It has the structure which calculates with a dynamic pressure. This makes it possible to detect dynamic pressure and static pressure with a simple comparison.
第9の発明の圧力検出方法は、特に第1から8のいずれかの発明において、圧力算出手段により測定される複数の応答電圧のうち、一つの応答電圧が立ち上がり、少なくとも他の一つの応答電圧が立ち上がっていない静的圧力の範囲において、前記圧力算出手段が、前記応答電圧間の強度比を用いて、圧力検出手段に印加される静的圧力および動的圧力とを算出する構成を有する。このことにより、測定される応答電圧間の強度比が大きくなり、静的圧力、動的圧力算出時の精度が上昇する効果が得られる。 In the pressure detection method of the ninth invention, in particular, in any one of the first to eighth inventions, one of the plurality of response voltages measured by the pressure calculating means rises, and at least one other response voltage. In a static pressure range where the pressure does not rise, the pressure calculating means calculates the static pressure and the dynamic pressure applied to the pressure detecting means using the intensity ratio between the response voltages. As a result, the intensity ratio between the measured response voltages is increased, and the effect of increasing the accuracy in calculating the static pressure and the dynamic pressure can be obtained.
第10の発明の圧力検出方法は、特に第1から9のいずれかの発明において、圧力算出手段により測定される複数の応答電圧のうち、一つの応答電圧が飽和し、少なくとも他の一つの応答電圧が飽和していない静的圧力の範囲において、前記圧力算出手段が、前記応答電圧間の強度比を用いて、圧力検出手段に印加される静的圧力と動的圧力とを算出する構成を有する。このことにより、測定される応答電圧間の強度比が大きくなり、静的圧力、動的圧力算出時の精度が上昇する効果が得られる。 In the pressure detection method of the tenth invention, in particular, in any one of the first to ninth inventions, one of the plurality of response voltages measured by the pressure calculating means is saturated, and at least one other response is obtained. In a static pressure range where the voltage is not saturated, the pressure calculation means calculates a static pressure and a dynamic pressure applied to the pressure detection means using the intensity ratio between the response voltages. Have. As a result, the intensity ratio between the measured response voltages is increased, and the effect of increasing the accuracy in calculating the static pressure and the dynamic pressure can be obtained.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における圧力検出装置の模式図であり、(a)は本発明の実施の形態1における圧力検出装置の概観図(b)は同圧力検出装置の(a)におけるB−B線位置の断面図である。まずこれを用いて、構成と作用の概略とを説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a pressure detection device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is an overview of the pressure detection device according to
図1(a)に示すように、圧力検出装置8は、二つの圧力応答手段9と一つの圧力算出部10とからなっている。二つの圧力応答手段9は隣接して設置されており、図1(a)、図1(b)に示したように 二つの圧力応答手段9にまたがる静的圧力および動的圧力印加部Fに、圧力伝達部6を通して静的圧力が印加されている。この状態で、動的圧力が印加されると、各々の圧力応答手段9に電圧変化が生じ、この電圧変化を応答電圧として、独立に圧力算出手段10が測定し、動的圧力と静的圧力とを算出する。
以下で、圧力応答部9がケーブル状に構成されている場合を例に説明するが、例えばシート状の形態もとることができ、特にその形態に限定されるものではない。
但し、ケーブル状の形態は以下の理由のために好ましい。
As shown in FIG. 1A, the
Below, although the case where the
However, the cable-like form is preferable for the following reasons.
ケーブル状の場合、残留分極は通常、断面形状において中心から放射状に形成され、圧力の印加方向と分極方向とが異なる。このため、静的圧力印加による初期的な歪が拡大され、応答電圧の静的圧力依存性も大きくなり、静的圧力の検出の精度も上昇する。 In the case of a cable, the remanent polarization is usually formed radially from the center in the cross-sectional shape, and the pressure application direction and the polarization direction are different. For this reason, the initial distortion due to the application of static pressure is expanded, the dependence of the response voltage on the static pressure is increased, and the accuracy of detection of the static pressure is also increased.
また、上述のようにケーブルの断面形状において分極方向が中心から放射状に形成されているため、どの方向からの圧力印加に対しても同様に、等方的な検出が可能である。従って、圧力応答手段が配設時に回転したり捻れたりした場合でも、応答電圧に変化が生じ難い。この結果、配設の自由度が高くなり、安定した静的圧力、動的圧力の検出が可能となる。 In addition, since the polarization direction is formed radially from the center in the cross-sectional shape of the cable as described above, isotropic detection is possible in the same manner for pressure application from any direction. Therefore, even when the pressure response means rotates or twists during installation, the response voltage hardly changes. As a result, the degree of freedom of arrangement is increased, and stable static pressure and dynamic pressure can be detected.
さらに、ケーブル状であれば押し出し機により連続生産が可能であり、製造が容易で製造コストが低下する効果も得られる。また、長尺状のものが得易いため、長い距離、広い面積に配設して圧力検知を実施し易い効果も得られる。 Furthermore, if it is in the form of a cable, it can be continuously produced by an extruder, and the effect of facilitating production and reducing the production cost can be obtained. Moreover, since a long thing is easy to obtain, the effect which is easy to implement pressure detection by arrange | positioning in a long distance and a wide area is also acquired.
図2は、本発明の第1の実施の形態における圧力検出装置8の断面図である。図2のうち(a)は、ケーブル状に構成された圧力応答手段9の長手方向の断面図と圧力算出手段との接続の関係を示した図であり、(b)は(a)のB-B線位置での断面図である。尚、図2では、簡単のために、二つある圧力応答手段9のうち一方の断面のみを記載してあるが、他の断面も同様の構造を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図2(a)、(b)に示すように、圧力応答手段9は、内部電極14の周りに、可撓性感圧体11が設けられ、その外側に外部電極12、さらにその外側に保護層13が設けられて構成される。さらに、下部に上記全体を支えて固定するために支持固定部15が設けてある。もちろん、十分な強度が確保される場合には、保護層13は必ずしも必要ではない、また、図中のPoは、外部からの動的圧力、Psは静的圧力を示す。また、Ppは、可撓性感圧体11中に形成された残留分極の向きを表している。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the pressure response means 9 is provided with a flexible pressure-
可撓性感圧体11は、合成ゴムや合成樹脂の中に圧電セラミックス粉末が分散されて構成される。合成ゴムや合成樹脂としては、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂、塩素化ポリエチレン等の熱可塑性エラストマー、EPDM等の加硫ゴム等が用いられる。また、セラミック圧電体としては、チタン酸鉛、ジルコン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、ニオブ酸アルカリ等のペロブスカイト構造を有する化合物、ビスマス層状構造を有する化合物、タングステンブロンズ構造を有する化合物等圧電性を発現するセラミック材料が用いられる。
The flexible pressure
保護層13は、可撓性感圧体11に用いられる合成ゴムや合成樹脂が用いられ、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも一種が用いられるが、磨耗や電荷の漏れが低減されていれば特に必要ではない。
The
外部電極12としては、C,Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Ni、ステンレス等の線材あるいは線材を圧延して平たいテープ状にしたもの等が用いられる。あるいは前記テープ状の高分子フィルムに前記金属線材あるいは線材をテープ状にしたものをラミネートしたものを用いれば、より可撓性の高い外部電極が得られる。
As the
内部電極14としては、外部電極12で用いられる単数、複数の金属細線、複数のポリエステル等の繊維に前記金属線を巻いたもの等が用いられる。
As the
また、可撓性感圧体11、保護層13、外部電極12に関しては、以下の実施の形態でも同様のものが適用可能である。
Further, regarding the flexible pressure-
次に、上記のケーブル状の圧力応答手段の製造方法に関して、一般的な例を説明する。 Next, a general example will be described regarding the manufacturing method of the cable-like pressure response means.
まず、圧電セラミック粉末と、合成ゴムや合成樹脂としての熱可塑性エラストマーとを、混練して複合体とする。次に、押し出し機を用いて、この複合体を内部電極と共に押し出すことにより、内部電極14を中心にして、周囲に上記の複合体よりなる可撓性感圧体1が形成されたケーブルを得る。さらにケーブルの周囲を覆う分極用電極を用意し、この外部電極とケーブル中の内部電極14との間に電圧を印加することにより、内部電極から放射状に電極が形成され、対応する向きにセラミック圧電体中の残留分極が形成される。さらに、分極用電極を取り外した後、上記ケーブルの周りにテープ状の金属線材、テープ状金属、あるいはテープ状金属とテープ状高分子とがラミネートされたテープを巻き付けることにより、外部電極12を形成する。次に、この外部電極12が形成されたケーブルを中心にして、押し出し機により、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、未加硫ゴム等を押し出し、ケーブルの保護層13を形成することで圧力応答手段が得られる。一方、分極は、外部電極12が形成された後に、外部電極12と内部電極14との間に電圧を印加することでも可能である。また、未加硫ゴムは押し出し後に加硫させることも可能である。
First, a piezoelectric ceramic powder and a thermoplastic elastomer as a synthetic rubber or a synthetic resin are kneaded to form a composite. Next, this composite is extruded together with the internal electrode using an extruder, thereby obtaining a cable in which the flexible pressure-
以上のように構成された圧力検出装置8について、以下その動作、作用を説明する。
まず図2を用いて説明する。静荷重Psが、圧力伝達部6、保護層13、外部電極12を介して可撓性感圧体11に加えられる。その結果、可撓性感圧体11が静的圧力Psの方向に初期的な歪を生じ、さらに外部からの動的圧力Poが加えられると、圧電効果により可撓性感圧体11に電圧が発生する。このとき発生する応答電圧は、後述するように静的圧力Psが大きいと増加する。この応答電圧増加の機構は必ずしも明らかではないが、静荷重Psによる初期的な歪と、それに伴う、残留分極Ppと誘電率の向きと大きさの変化によると考えられる。
About the
First, a description will be given with reference to FIG. A static load Ps is applied to the flexible pressure
次に圧力応答手段9に発生する応答電圧の動的圧力に対する依存性、及び静的圧力に対する依存性について説明する。 Next, the dependency of the response voltage generated in the pressure response means 9 on the dynamic pressure and the dependency on the static pressure will be described.
応答電圧の上記依存性の測定は、加振機を用いて行った。まず、一定面積の圧子を圧力応答手段9の表面に押し付けて、一定の大きさの静的圧力Psを印加する。さらに、押し付けた位置を基準に一定の周波数で圧子を上下に振動させることで、動的圧力Poを印加する。このとき、静的圧力Psは、ロードセルにより振動前に圧子にかかる荷重を圧子面積で除することで求められる。また、動的圧力Poは、振動時の最大荷重をロードセルで測定し、前記荷重を圧子面積で除することにより求められる。この結果を定性的に示したものが、図3、図4である。 The measurement of the dependence of the response voltage was performed using a vibrator. First, an indenter having a certain area is pressed against the surface of the pressure response means 9 to apply a static pressure Ps having a certain magnitude. Further, the dynamic pressure Po is applied by vibrating the indenter up and down at a constant frequency with the pressed position as a reference. At this time, the static pressure Ps is obtained by dividing the load applied to the indenter before vibration by the load cell by the indenter area. The dynamic pressure Po is obtained by measuring the maximum load during vibration with a load cell and dividing the load by the indenter area. FIG. 3 and FIG. 4 show the results qualitatively.
まず、一定の静的圧力Psの下での、応答電圧の動的圧力依存性を示した図3に関して説明を行う。具体的には、図1に示した本発明の第1の実施の形態における二つの圧力応答手段9に一定の静的圧力Psを印加し、さらに動的圧力Poを変化させることによって、可撓性感圧体11に発生する電圧を、内部電極14と外部電極12を介して圧力算出手段10により測定される応答電圧として定性的に示した図である。尚、図3には、一方の圧力応答手段9の応答電圧を代表例として示している。
First, a description will be given with reference to FIG. 3 showing the dynamic pressure dependence of the response voltage under a constant static pressure Ps. Specifically, by applying a constant static pressure Ps to the two pressure response means 9 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is a diagram qualitatively showing a voltage generated in the sexual pressure
応答電圧は、動的圧力がPホまでは、動的圧力に比例して大きくなるが、動的圧力がPホ、応答電圧Vホとなる図3中の点ホよりも、動的圧力が高くなると飽和し始める。これは、動的圧力による歪が大きくなると、弾性領域から外れ、動的圧力に対する歪の変化が小さくなるためであると考えられる。 The response voltage increases in proportion to the dynamic pressure until the dynamic pressure reaches P ho, but the dynamic pressure is higher than the point ho in FIG. 3 where the dynamic pressure is P ho and the response voltage V ho. When it gets higher, it begins to saturate. This is considered to be because when the strain due to the dynamic pressure increases, the strain deviates from the elastic region, and the change in strain with respect to the dynamic pressure decreases.
このように、一定の静的圧力の条件では、応答電圧は、動的圧力に比例して増加し、ある圧力以上では応答電圧が飽和する。従って、静的圧力がわかれば、その静的圧力の下での、応答電圧の動的圧力依存性(例えば図3)から、測定した応答電圧より動的圧力を算出することができる。 Thus, under the condition of a constant static pressure, the response voltage increases in proportion to the dynamic pressure, and the response voltage saturates above a certain pressure. Therefore, if the static pressure is known, the dynamic pressure can be calculated from the measured response voltage from the dynamic pressure dependence (for example, FIG. 3) of the response voltage under the static pressure.
一方、図4は、一定の動的圧力の下での、応答電圧の静的圧力依存性を示したものである。具体的には、図1に示した本発明の第1の実施の形態における二つの圧力応答手段9に一定の動的圧力を印加し、さらに静的圧力Psを変化させることにより、可撓性感圧体11に発生する電圧を、内部電極14と外部電極12を介して圧力算出手段10により測定される応答電圧として定性的に示した図である。尚、図4も図3同様に、一方の圧力応答手段9の応答電圧を代表例として示している。
On the other hand, FIG. 4 shows the static pressure dependence of the response voltage under a constant dynamic pressure. Specifically, by applying a constant dynamic pressure to the two pressure response means 9 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and further changing the static pressure Ps, a flexible feeling is obtained. FIG. 3 is a diagram qualitatively showing a voltage generated in the
図4の静的圧力PsがPイより小さい領域では、応答電圧は0ではない一定値Vイに近い値をとる。これは、可撓性感圧体11の外側にある外部電極12、保護層13が静荷重Psを分散させるために、静荷重Psが小さい間は、静荷重Psのうち可撓性感圧体11に作用する割合が小さくなるためではないかと考えられる。
The static pressure Ps P i smaller area in FIG. 4, the response voltage takes a value close to a constant value V b is not zero. This is because the
静的圧力Psが、PイからPロの領域では、印加される静荷重Psにほぼ比例して、対応する応答電圧が増加し、応答電圧はVイからVロに増加する。さらに静的圧力Psが、Pロよりも増加すると応答電圧の増加傾向は飽和傾向を示すようになる。これは、静荷重Psと可撓性感圧体11に生じる初期的な歪との線型性が失われてくるためだと考えられる。
このように、一定の動的圧力Poの下では、静的圧力に対し単調に応答電圧が増加する。従って、動的圧力Poがわかれば、応答電圧から静的圧力Psを算出することが可能である。
Static pressure Ps, in the region of P b from P i, substantially in proportion to the static load Ps applied thereto increases corresponding response voltage and the response voltage increases from V b to V b. Furthermore the static pressure Ps, increasing the response voltage increases than P B will indicate a saturation tendency. This is considered to be because the linearity between the static load Ps and the initial strain generated in the flexible pressure-
Thus, the response voltage increases monotonously with respect to the static pressure under a certain dynamic pressure Po. Therefore, if the dynamic pressure Po is known, the static pressure Ps can be calculated from the response voltage.
上記のように、静的圧力と動的圧力は、互いに一方が分かれば他方を決めることができる関係にあるものの、一つの応答電圧だけでは、これらを決定することができない。本実施の形態では、これを、二つの圧力応答手段を用いて、静的圧力依存性の異なる二つの応答電圧を測定することにより解決するものである。以下、これに関して説明を行う。 As described above, the static pressure and the dynamic pressure have a relationship in which one can be determined if one is known, but cannot be determined by only one response voltage. In the present embodiment, this is solved by measuring two response voltages having different static pressure dependencies using two pressure response means. This will be described below.
図5は、図1で圧力算出手段10に接続された二つの圧力応答手段9に、動的圧力Poを印加することで発生する応答電圧Vの静的圧力Ps依存性を示したものである。ここで二つの圧力応答手段9を各々、圧力応答手段1、圧力応答手段2とし、圧力応答手段1、2に対応する応答電圧を順にV1、V2とすると、図5に示したように、圧力応答手段1と圧力応答手段2では、応答電圧の静的圧力Ps依存性が異なり、圧力応答手段1の方が、小さな静的圧力Pイで応答電圧が立ち上がり、応答電圧が立ち上がってからも圧力応答手段2に比較して、大きな傾きを持って増加することがわかる。 FIG. 5 shows the static pressure Ps dependence of the response voltage V generated by applying the dynamic pressure Po to the two pressure response means 9 connected to the pressure calculation means 10 in FIG. . Here, assuming that the two pressure response means 9 are the pressure response means 1 and the pressure response means 2, respectively, and the response voltages corresponding to the pressure response means 1 and 2 are V1 and V2, respectively, as shown in FIG. The response means 1 and the pressure response means 2 are different in the dependence of the response voltage on the static pressure Ps. The pressure response means 1 rises with a small static pressure P and the pressure rises even after the response voltage rises. Compared with the response means 2, it can be seen that it increases with a large inclination.
また、静的圧力がPイからPロに増加することで、前記の応答電圧の比(V1/V2)は単調に増加する。従って、一つの静的圧力に対して一つの(V1/V2)が対応する。このため、(V1/V2)を決めることにより、静的圧力を決めることができる。尚、図3より明らかなように、応答電圧が動的圧力に対して飽和していない限り、各応答電圧と動的圧力とは比例するため、(V1/V2)は、動的圧力の大きさに依らず一定の値を持つ。このため、動的圧力の絶対値がわからなくても静的圧力を一義的に決定することができる。 Further, as the static pressure increases from P A to P B, the response voltage ratio (V1 / V2) increases monotonously. Therefore, one (V1 / V2) corresponds to one static pressure. Therefore, the static pressure can be determined by determining (V1 / V2). As is clear from FIG. 3, each response voltage is proportional to the dynamic pressure unless the response voltage is saturated with respect to the dynamic pressure. Therefore, (V1 / V2) is the magnitude of the dynamic pressure. Regardless, it has a constant value. For this reason, the static pressure can be uniquely determined even if the absolute value of the dynamic pressure is not known.
上記の手順で、(V1/V2)より静的圧力を求めることができれば、さらに、一定の静的圧力の下での応答電圧の動的圧力依存性(図3)より、応答電圧から動的圧力を決めることができる。 If the static pressure can be obtained from (V1 / V2) by the above procedure, the dynamic pressure dependence of the response voltage under a constant static pressure (FIG. 3) The pressure can be determined.
最後に、上記のように図5で説明した本圧力検出装置による、外部からの静的圧力Ps、動的圧力P0の算出の手順を、図6を用いて説明する。 Finally, the procedure for calculating the static pressure Ps and the dynamic pressure P0 from the outside by the pressure detection apparatus described with reference to FIG. 5 as described above will be described with reference to FIG.
まず、二つの圧力応答手段1および2に対応する応答電圧V1(例えばV1a)、V2(例えばV2a)を、圧力算出手段により測定する(ST1)。次に、前記の応答電圧の比V1/V2(例えばV1a/V2a)を、圧力算出手段により算出する(ST2)。引き続き、前記の応答電圧の比V1/V2(例えばV1a/V2a)に対応する静的圧力Ps(例えばPsa)を、圧力算出手段を用いてメモリから読み出す(ST3)。そして、前記静的圧力Ps(例えばPsa)を出力する(ST4)。さらに、静的圧力Ps(例えばPsa)の際のV1(例えばV1a)あるいはV2(例えばV2a)に対応する動的圧力P0(例えばP0a)を、圧力算出手段を用いてメモリから読み出す(ST5)。最後に、前記動的圧力P0(例えばP0a)を出力する。
First, response voltages V1 (for example, V1a) and V2 (for example, V2a) corresponding to the two
但し、V1/V2とPsとの関係、静的圧力Ps=Psaの時のV1、V2とP0との関係は、あらかじめ実験的に求めて、上記のメモリに記録しておくことができる。 However, the relationship between V1 / V2 and Ps, and the relationship between V1, V2, and P0 when the static pressure Ps = Psa can be obtained experimentally in advance and recorded in the memory.
また、上記のST5において、応答電圧V1あるいはV2から対応する動的圧力P0を導く場合、両者から導かれる動的圧力の平均値を用いることも可能である。平均値を用いることで導出される動的圧力の精度を向上させることが可能となる。 In ST5, when the corresponding dynamic pressure P0 is derived from the response voltage V1 or V2, the average value of the dynamic pressure derived from both can be used. It is possible to improve the accuracy of the dynamic pressure derived by using the average value.
また、上記の静的圧力Ps、動的圧力P0の出力に際しては、必要に応じてスピーカ、モニタ等適した出力装置を選ぶことが可能である。 Further, when outputting the static pressure Ps and the dynamic pressure P0, a suitable output device such as a speaker or a monitor can be selected as necessary.
このように、本実施の形態では、二つの圧力応答手段を用いて、静的圧力依存性の異なる二つの応答電圧を測定することにより、動的圧力に加えて静的圧力を検出することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the two pressure response means are used to measure the two response voltages having different static pressure dependencies, thereby detecting the static pressure in addition to the dynamic pressure. It becomes possible.
このような動的圧力と静的圧力との同時検出により、介護ベッドや、椅子、乗り物の座席等の在床や着席の有無に加え、そこに居る人の体重あるいは置かれているものの重量を検出が可能となる。さらに、在床あるいは着席している人の動きや、心拍の状態に基づいた人数検出、心理、健康状態、睡眠の有無の判断等の幅広い用途に好適に用いることができるものである。 By detecting the dynamic pressure and the static pressure at the same time, in addition to the presence or absence of a nursing bed, chair, vehicle seat, etc., the weight of the person who is there or the weight of the person being placed is detected. Is possible. Furthermore, it can be suitably used for a wide range of uses such as the detection of the number of persons based on the movement of a person who is in bed or sitting, the number of persons based on the state of heartbeat, psychology, health condition, and the presence or absence of sleep.
尚、図1では、可撓性感圧体11、内部電極14、外部電極12、保護層13としてケーブル状の構成を示したが、このケーブル状の構成は、図1(b)に示すように、長手方向に垂直な断面は略楕円となり、静的圧力Psが加えられる際の面積が小さくなるため、単位面積当たりに換算した静的圧力Psの大きさを大きくすることが容易となる。このため、可撓性感圧体11に生じる初期的な歪がさらに拡大され、外部から動的圧力Poが加わった際の応答電圧が高くなり、結果として精度良く圧力を検出できる効果が得られる。
In FIG. 1, a cable-like configuration is shown as the flexible pressure-
また、ケーブル状の構成以外でも、静的圧力Psが加えられる面積が小さくとれる形状であれば同様の効果が得られる。 In addition to the cable-like configuration, the same effect can be obtained as long as the area to which the static pressure Ps is applied is small.
また、ケーブル状の構成は、押し出し機等により容易に大量生産が可能なため好ましい。 A cable-like configuration is preferable because mass production can be easily performed by an extruder or the like.
さらに、可撓性感圧体11、内部電極14、外部電極12、保護層13としてケーブル状の構成をとる場合、初期的な分極は通常、内部電極14と外部電極12との間に高電圧を印加して行われるため、その方向は内部電極14から放射状となる。放射状の残留分極
に対して、静的圧力Psは通常、鉛直方向に加えられ、これらの方向は一致していないため、残留分極の向きの変化も大きくなる。この結果、外部から動的圧力Poが加わった際に可撓性感圧体に発生する電圧が高くなり、高い精度で圧力を検出することができるため好ましい。
Further, when the flexible pressure-
また、ケーブル状の構成を用いなくとも、初期的に形成される残留分極の方向が、静荷重Psの方向と異なる場合は、同様の効果が得られる。 Even if a cable-like configuration is not used, the same effect can be obtained when the direction of the remanent polarization formed initially is different from the direction of the static load Ps.
また、本実施の形態では、二つの圧力応答手段9に対応する応答電圧は、異なる静荷重依存性を示す必要があるが、これは、分極の強さ、外皮の弾性率、形状等によって調整可能である。例えば、分極を大きくすることで、図4に対応する傾きを大きくし、保護層13の弾性率を大きくすることで、傾きを小さくし、応答電圧が立ち上がる静的圧力を大きくすることが可能となる。
In the present embodiment, the response voltages corresponding to the two pressure response means 9 need to exhibit different static load dependencies, which are adjusted by the strength of polarization, the elastic modulus of the outer skin, the shape, etc. Is possible. For example, by increasing the polarization, the inclination corresponding to FIG. 4 can be increased, and by increasing the elastic modulus of the
また、本実施の形態では、圧力応答手段9の数は二つであったが、この数を増やすことにより、圧力検出精度の向上や、検出圧力範囲が拡大される効果が得られる。 Further, in the present embodiment, the number of pressure response means 9 is two, but by increasing this number, an effect of improving the pressure detection accuracy and expanding the detected pressure range can be obtained.
また、本実施の形態で使用される材料は以下の実施の形態でも好適に用いられる。 The materials used in this embodiment are also preferably used in the following embodiments.
(実施の形態2)
図7は、本実施の形態における圧力検出装置10の二つの圧力応答手段9に関して、一定の動的圧力Poの下での、応答電圧の静的圧力Ps依存性を示したものである。二つの圧力応答手段9は、図1のように、隣接して配置され、圧力算出手段10に接続されている。また、図7の応答電圧は、このような配置において、実施の形態1と同様に、加振機を用いて、静的圧力Ps、動的圧力P0を印加した際に、圧力算出手段10により測定された値を定性的に示したものである。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows the dependence of the response voltage on the static pressure Ps under a certain dynamic pressure Po for the two pressure response means 9 of the
図7に示すように、圧力応答手段1と圧力応答手段2では、実施の形態1同様、応答電圧Vの静的圧力Ps依存性が異なるが、実施の形態1の図5と異なるのは、圧力応答手段1の応答電圧が、低い静的圧力Pロで飽和し、圧力応答手段2に対応する応答電圧が立ち上がってから飽和するまでの広い領域で、圧力応答手段1に対応する応答電圧が、飽和状態にある点である。このため、図7に示した圧力応答手段1と圧力応答手段2との応答電圧比(V1/V2)は、静的圧力Psが、PヘからPトに増加する間で、図5に比較して大きく変化する。このことは、応答電圧比(V1/V2)から静的圧力Psを算出する精度が高くなることを意味する。 As shown in FIG. 7, the pressure response means 1 and the pressure response means 2 are different in the static pressure Ps dependency of the response voltage V as in the first embodiment, but different from FIG. 5 in the first embodiment. The response voltage of the pressure response means 1 is saturated at a low static pressure P and the response voltage corresponding to the pressure response means 1 is wide in a range from when the response voltage corresponding to the pressure response means 2 rises to saturation. It is a point that is in a saturated state. Therefore, the response voltage ratio (V1 / V2) between the pressure response means 1 and the pressure response means 2 shown in FIG. 7 is compared with FIG. 5 while the static pressure Ps increases from P to P. And change greatly. This means that the accuracy of calculating the static pressure Ps from the response voltage ratio (V1 / V2) is increased.
以上のように、圧力検出装置8が二つの静的圧力Ps依存性の異なる圧力応答手段9を有する場合に、一方の応答電圧Vが飽和しており、かつ他方の応答電圧Vが立ち上がった後に飽和し始めるまでの、静的圧力Psの範囲内で、圧力算出手段10による圧力算出を行うことにより、高い精度で静的圧力Ps、動的圧力P0を検出することが可能となる。
As described above, when the
(実施の形態3)
図8は、本実施の形態における圧力検出装置8の二つの圧力応答手段9に関して、一定の動的圧力Poに対する応答電圧Vの静的圧力Ps依存性を示したものである。二つの圧力応答手段9は、図1のように、隣接して配置され、圧力算出手段10に接続されている。図8の応答電圧は、このような配置において、実施の形態1と同様に、加振機を用いて、静的圧力、動的圧力を印加した際に、圧力算出手段により測定された値を定性的に表したものである。
(Embodiment 3)
FIG. 8 shows the dependence of the response voltage V on the static pressure Ps with respect to a constant dynamic pressure Po for the two pressure response means 9 of the
図8に示すように、圧力応答手段1と圧力応答手段2では、応答電圧Vの静的圧力Ps
依存性が異なるが、実施の形態1の図5と大きく異なるのは、圧力応答手段2に対応する応答電圧V2の立ち上がりが遅く、圧力応答手段1に対応する応答電圧V1の飽和が始まる静的圧力Pロよりもやや小さい静的圧力Pヘでようやく立ち上がり始めるところである。
As shown in FIG. 8, in the pressure response means 1 and the pressure response means 2, the static pressure Ps of the response voltage V
Although the dependency is different, the difference from FIG. 5 of the first embodiment is that the response voltage V2 corresponding to the pressure response means 2 rises slowly and the response voltage V1 corresponding to the pressure response means 1 starts to be saturated. It is a point where it finally begins to rise at a static pressure P slightly lower than the pressure P.
この場合、(V1/V2)は、静的圧力Psが大きくなるに従い大きくなるが、特に静的圧力Psが、Pイ以上、Pヘ以下では単調に増加し、実施の形態1に比較して、その変化が大きい。 In this case, (V1 / V2) increases as the static pressure Ps increases. In particular, the static pressure Ps increases monotonously when the static pressure Ps is greater than or equal to Pa and less than or equal to P, and compared with the first embodiment. The change is great.
このように、図6に示した圧力応答手段1と圧力応答手段2との応答電圧比(V1/V2)は、静的圧力Psが、PヘからPトに増加する間で、図5に比較して大きく変化する。このことは、応答電圧比(V1/V2)から静的圧力を算出する精度が上がることを意味する。 As described above, the response voltage ratio (V1 / V2) between the pressure response means 1 and the pressure response means 2 shown in FIG. 6 is shown in FIG. 5 while the static pressure Ps increases from P to P. Compared to a large change. This means that the accuracy of calculating the static pressure from the response voltage ratio (V1 / V2) increases.
(実施の形態4)
図9は、本実施の形態における圧力検出装置8の外観図である。まず、これを用いて、構成と作用の概略とを説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is an external view of the
図9に示すように、圧力検出装置8は、実施の形態1から3とは異なり、一つの圧力応答手段9と一つの圧力算出部10とから構成される。圧力応答手段9と圧力算出手段10の作用は基本的に、実施の形態1〜3と同じであるが、本実施の形態では、一つの圧力応答手段9中に、二種類の応答電圧Vが発生する点が異なる。以下で、図9により、さらに詳しくその構造と作用を説明する。
As shown in FIG. 9, unlike the first to third embodiments, the
図10は、本実施の形態における圧力検出装置8の断面図である。図10のうち(a)は、ケーブル状に構成された圧力応答手段9の長手方向の断面図と圧力算出手段10との接続の関係を示した図であり、(b)は(a)のC-C線位置での断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
図10(a)、(b)に示すように、実施の形態1の図2と同じく、圧力応答手段9は、内部電極14の周りに、可撓性感圧体11が設けられ、その外側に、外部電極12が設けられて構成される1つケーブル状圧力応答手段9とからなっている。図1と異なるのは、内部電極14が二つあることである。その各々と外部電極12との間に発生する応答電圧Vを独立に、圧力算出手段10により測定し、その測定値をもとに静的圧力Ps、動的圧力P0が算出される。
As shown in FIGS. 10A and 10B, as in FIG. 2 of the first embodiment, the pressure response means 9 is provided with a flexible pressure-
ここで、本実施の形態の応答電圧の静的圧力Ps依存性は、実施の形態1と同様に、図8で表される。また、図8の応答電圧V1は、図10(b)の左側の内部電極14と外部電極12との間に発生する電圧であり、応答電圧V2は、図10(b)の右側の内部電極14と外部電極12との間に発生する電圧である。
Here, the static pressure Ps dependence of the response voltage in the present embodiment is expressed in FIG. 8 as in the first embodiment. Further, the response voltage V1 in FIG. 8 is a voltage generated between the left
ところで、本実施の形態では、前記二つの応答電圧V1、V2の静的圧力Ps依存性に差異を生じさせるために、二つの構成上の特徴を有している。その一つは、可撓性感圧体11中に形成されている残留分極Ppの大きさが、左側の内部電極14付近で大きいのに対し、右側の内部電極14付近では小さくなっている点である。もう一つの特徴は、保護層13の上に形成され、静的圧力Ps、動的圧力Poを可撓性感圧体11に伝える圧力伝達部16に関して、その厚みが、左側で厚く、右側で薄くなっている点である。また、保護層13は、一体構造ではなく、図10(b)に示したように、右側と左側で二つに分かれた構造となっている。
By the way, in this embodiment, in order to make a difference in the static pressure Ps dependence of the two response voltages V1 and V2, there are two structural features. One of them is that the remanent polarization Pp formed in the flexible pressure-
一つ目の特徴のために、左側の内部電極14に対応する応答電圧V1が大きくなり、図
8における傾きも大きくなる。同時に、右側の内部電極14に対応する応答電圧V2が小さくなり、図8における傾きも小さくなる。また、二つ目の特徴により、右側の内部電極14への加わる静的圧力Psが小さくなる。この結果、右側の内部電極14では、対応する応答電圧V2が、より大きな静的圧力Psで立ち上がる。このようにして、図8に示したような、応答電圧V1、V2の静的圧力Ps依存性が実現される。
Because of the first feature, the response voltage V1 corresponding to the left
このように、本実施の形態では、一つの圧力応答手段9を用いて、複数の圧力応答手段9を用いた実施の形態1〜3と同様に、動的圧力P0の検出に加え、静的圧力Psの検出が可能となる。圧力応答手段9の数が複数から一つになることで、製造および配設が容易になる効果が得られる。 As described above, in the present embodiment, in addition to the detection of the dynamic pressure P0, in addition to the detection of the dynamic pressure P0, as in the first to third embodiments using a plurality of pressure response means 9, a single pressure response means 9 is used. The pressure Ps can be detected. Since the number of the pressure response means 9 is changed from a plurality to one, an effect of facilitating manufacture and arrangement can be obtained.
また、圧力伝達部16は、保護層13に接着して形成することも可能であり、あるいは保護層と一体化して同じ材料で形成することもできる。
Moreover, the pressure transmission part 16 can also be formed by adhering to the
(実施の形態5)
本実施の形態における圧力検出装置8の外観図は実施の形態4と同様図9で示される。
(Embodiment 5)
The external view of the
図9に示すように、圧力検出装置8は、実施の形態4と同様に、一つの圧力応答手段9と一つの圧力算出部10とから構成される。
As shown in FIG. 9, the
図12は、本実施の形態における圧力検出装置の断面図である。図12のうち(a)は、ケーブル状に構成された圧力応答手段9の長手方向の断面図と圧力算出手段10との接続の関係を示した図であり、同図12(b)は同図(a)のD-D線位置での断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view of the pressure detection device in the present embodiment. 12A is a diagram showing a longitudinal sectional view of the pressure response means 9 configured in the shape of a cable and the connection relationship between the pressure calculation means 10 and FIG. It is sectional drawing in the DD line position of figure (a).
本実施の形態は、圧力応答手段9が一つしかない点で実施の形態4と同じであるが、実施の形態4と異なるのは、一つの圧力応答手段9の中に可撓性感圧体11が二つに分かれて存在することである。そして、その各々に対して、内部電極14と外部電極12が各々独立に存在し、前記電極間に発生する二つの応答電圧を独立に、圧力算出手段により測定し、その測定値をもとに静的圧力、動的圧力とが検出される。
The present embodiment is the same as the fourth embodiment in that there is only one pressure response means 9, but the fourth embodiment is different from the fourth embodiment in that one pressure response means 9 is a flexible pressure sensitive body. 11 is divided into two. For each of them, the
ここで、本実施の形態の応答電圧Vの静的圧力Ps依存性は、実施の形態4と同様に、定性的に図8で表される。また、図8の応答電圧V1は、図11(b)の左側の内部電極14と外部電極12との間に発生する電圧であり、応答電圧V2は、図9(b)の右側の内部電極14と外部電極12との間に発生する電圧である。
Here, the static pressure Ps dependence of the response voltage V of the present embodiment is qualitatively expressed in FIG. 8 as in the fourth embodiment. The response voltage V1 in FIG. 8 is a voltage generated between the left
ところで、本実施の形態では、前記二つの応答電圧の静的圧力Ps依存性に差異を生じさせるために、実施の形態4と同じ、二つの構成上の特徴を有している。その一つは、左右の可撓性感圧体11中に形成されている残留分極の大きさの違いであり、もう一つの特徴は、圧力伝達部6の左右での厚みの違いである。実施の形態4と同様に、一つ目の特徴により応答電圧V1>V2となる。また、二つ目の特徴により、応答電圧が立ち上がる静的圧力について、Pイ<Pへの関係が成り立つ。このようにして、定性的に図8に示したように、応答電圧V1、V2が異なった静的圧力Ps依存性を持つようになる。このため、実施の形態1と同じ手順により、静的圧力Psと動的圧力P0との検出が可能となる。
By the way, in this embodiment, in order to make a difference in the dependency of the two response voltages on the static pressure Ps, there are the same two structural features as in the fourth embodiment. One of them is a difference in the magnitude of remanent polarization formed in the left and right flexible pressure-
このように、本実施の形態では、一つの圧力応答手段9を用いて、複数の圧力応答手段9を用いた実施の形態1〜3と同様に、動的圧力P0と静的圧力Psとの検出も可能となる。また、実施の形態4と同様に圧力応答手段9が一つで良いため、製造および配設が容易になる効果も得られる。 Thus, in this embodiment, the dynamic pressure P0 and the static pressure Ps are obtained by using one pressure response means 9 as in the first to third embodiments using a plurality of pressure response means 9. Detection is also possible. Further, since only one pressure response means 9 is required as in the fourth embodiment, an effect of facilitating manufacture and arrangement can be obtained.
ところで、特に、二つの内部電極14と可撓性感圧体11に対して、外部電極12を別々に形成し、別々に分極操作を施した後に、最後に共通の保護層13を形成することが出来る。これに対し、実施の形態4では、二つの内部電極14に対して外部電極12は一つであるため、二つの内部電極14の周りの分極操作を完全に独立に行うことはできない。従って、本実施の形態では実施の形態4に比較して、より高い独立性を持って残留分極Ppを導入することが可能となる。このことは、V1とV2をお互いに影響を与えることなく独立決めることが可能であり、V1とV2の差異を大きくし、V1/V2を大きくすることが出来ることを意味する。この結果、より精度の高い静的圧力Psと動的圧力P0の検出が可能となる効果が得られる。
By the way, in particular, the
また、圧力伝達部16は、保護層13に接着して形成することも可能であり、あるいは保護層と一体化して同じ材料で形成することもできる。
Moreover, the pressure transmission part 16 can also be formed by adhering to the
以上のように、本発明にかかる圧力検出装置は、動的圧力に加え、静的圧力の検出を簡単な構成にて可能にするものである。このため、人やものが置かれることで印加される静的圧力と、人やものが動くことによる動的圧力との両方を検出し判断する用途、例えば、介護ベッドや、椅子、乗り物の座席等の在床や着席の有無と、在床あるいは着席している人の動きと、それらをもとにした人数と場所及び状態を判定する用途等幅広い用途に適用できるものである。 As described above, the pressure detection device according to the present invention enables detection of static pressure in addition to dynamic pressure with a simple configuration. For this reason, applications that detect and determine both static pressure applied when a person or object is placed and dynamic pressure generated when a person or object moves, such as a nursing bed, chair, or vehicle seat The present invention can be applied to a wide range of uses such as the presence / absence of seating or seating, the movement of a person sitting or sitting, and the number of people, the location and the state based on them.
6 支持固定部
7 圧力伝達部
8 圧力検出装置
9 圧力応答手段
10 圧力算出手段
11 可撓性感圧体
12 外部電極
13 保護層
14 内部電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371443A JP2007171073A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Pressure detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005371443A JP2007171073A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Pressure detection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007171073A true JP2007171073A (en) | 2007-07-05 |
Family
ID=38297819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005371443A Pending JP2007171073A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Pressure detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007171073A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140032093A (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-14 | 삼성전자주식회사 | Pressure sensor and method for sensing pressure by using the same |
-
2005
- 2005-12-26 JP JP2005371443A patent/JP2007171073A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140032093A (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-14 | 삼성전자주식회사 | Pressure sensor and method for sensing pressure by using the same |
KR101974579B1 (en) * | 2012-09-05 | 2019-08-26 | 삼성전자주식회사 | Pressure sensor and method for sensing pressure by using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6829942B2 (en) | Pressure sensor | |
US4443730A (en) | Biological piezoelectric transducer device for the living body | |
KR102081892B1 (en) | Resistive pressure sensor including piezo-resistive electrode | |
US20080097250A1 (en) | Biological Information Measuring Panel, and Biological Information Measuring Device | |
JP2011213342A (en) | Occupant sensing system | |
AU2008300320A1 (en) | A sensor for intravascular measurements within a living body | |
KR102044939B1 (en) | Flexible multilayer pressure sensor for broad range pressure sensing | |
EP2240750B1 (en) | Piezoelectric vibration type force sensor | |
JP5290107B2 (en) | Tension sensor | |
US9972768B2 (en) | Actuator structure and method | |
JP2007171073A (en) | Pressure detection device | |
JPH0755598A (en) | Tactile sensor and tactile imager | |
JP2005351781A (en) | Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them | |
JP4860430B2 (en) | Load measuring device | |
US9321080B2 (en) | Electromechanical transducer and method for detecting sensitivity variation of electromechanical transducer | |
US20230160762A1 (en) | Pressure Sensing Element with Porous Structure Based Flexible Base | |
JP2002031503A (en) | Elastic strain sensor | |
JP5044974B2 (en) | Pressure sensor for pressure measurement of unvulcanized tires | |
JP7232937B2 (en) | Sensor element, sensor arrangement, sensor system and method for detecting force between foot and supporting surface | |
WO2021254249A1 (en) | Piezoresistive pressure sensor based on foam structure | |
KR102093697B1 (en) | Sensor using measurement of impedance and sensing method thereof | |
JP2007304085A (en) | Pressure detector | |
JP2008196874A (en) | Pressure detection element | |
JP2009265056A (en) | Pressure detection element and pressure detection method | |
JP2006284263A (en) | Flexible pressure-sensitive element |