JP2007286875A - 振動検出装置とそれを備えた侵入検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】振動検知領域が長距離な場合でも、圧電ケーブルセンサの出力信号の減衰が少なく確実に振動が検出できる振動検出装置を提供すること。
【解決手段】人または物体の接触時の振動により電荷を発生する圧電ケーブルセンサ５１と、前記圧電ケーブルセンサ５１の電荷を検出する制御回路５２と、制御回路５２内に前記圧電ケーブルセンサ５１で発生する電荷を蓄える電荷検出用コンデンサ５３と、前記電荷検出用コンデンサ５３の電荷を増幅するオペアンプ５４と、前記オペアンプ５４の信号から振動を判定する判定手段５５とを備えて、記圧電ケーブルセンサが長くなった場合に生じる圧電ケーブルセンサ内のコンデンサ容量の影響を低減して振動を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定区域の人為的行為あるいは動物、落石、土砂崩れなどの外乱状態の検知、あるいはこの検知に基づいて警報などで報知する振動検知装置に関する。

立ち入り禁止区域に沿って設置されている防護フェンスに沿って振動検知ケーブルを埋設し、防護フェンスへの侵入行為によって発生する振動を振動検知ケーブルで検知して、侵入行為を防止するようにした振動検知システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、図１１に示すように、鉄道線路に沿って配置されている振動検知領域である図示していない防護フェンスに振動検知ケーブル１を設置して、前記振動検知ケーブル１に振動が与えられると前記振動検知ケーブル１から電気信号が発せられることに基づいて前記振動領域内における振動検知を行う振動検知システムであって、複数の振動検知ケーブル１が直列に中継回路２を介して始端側振動検知ケーブル１から終端側の振動検知ケーブル１に向かって接続されている。前記各中継回路２は、前記始端側振動検知ケーブル１に振動が与えられることにより発せられる電気信号をデータに変換して前記終端側振動検知ケーブル１へ前記データを出力すると共に、前記始端側振動検知ケーブル１からの前記データの入力についても前記終端側振動検知ケーブル１へ前記データを出力するようにしている。

中継回路２は、第１の区間の振動検知ケーブル１から出力される信号に基づいて、防護フェンスをよじ登った場合など鉄道線路内への侵入行為による振動かそれ以外の例えば風などによる振動かを判別する判別回路３と、第２区間の振動検知ケーブル１の終端側に接続されているスイッチ回路４と、振動検知ケーブル１の終端抵抗５とを備えている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６４−６４７８号公報 特開平１０−１６２２７２号公報

鉄道線路に沿って配置される防護フェンスに配備される場合は、振動検知ケーブル１の設置距離が長くなる。振動検知ケーブル１が長くなると振動検知箇所で発生した振動検知信号がケーブル内を伝送するうちに大きく減衰してＳＮ比が低下するため、振動の検知出力を得るのが困難であった。また、振動検知信号のＳＮ比が維持されて振動検知に影響がない一定距離に分割した場合は、中継回路２が必要となり中継回路２の部位で振動検知の不感領域が発生するという虞があった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係わり、圧電センサからなる振動検知ケーブルが長く配設される場合でも、振動検知信号が減衰することなく高感度に振動が検知できる振動検知装置を提供することである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の振動検出装置は、人または物体の接触時の振動により電荷を発生する圧電センサと、前記圧電センサの電荷を検出する制御回路と、制御回路内に前記圧電センサで発生する電荷を蓄える電荷検出用コンデンサと、前記電荷検出用コンデンサの電荷を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの信号から振動を判定
する判定手段とを設けたものである。
これによって、圧電センサが長くなった場合に、圧電体のコンデンサ容量が大きくなるが、これに影響されることなく圧電センサのコンデンサ容量の影響を低減して振動が検出できる。

振動検知領域が長く圧電センサが長く配設された場合でも、振動検知信号が減衰することなくＳＮ比が得られた検出ができ、確実に振動が検出できる。

第１の発明は、人または物体の接触時の振動により電荷を発生する圧電センサと、前記圧電センサの電荷を検出する制御回路と、制御回路内に前記圧電センサで発生する電荷を蓄える電荷検出用コンデンサと、前記電荷検出用コンデンサの電荷を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの信号から振動を判定する判定手段とを設けて、前記圧電センサが長くなった場合に生じる圧電センサ内のコンデンサ容量の影響を低減して振動を検出することができる。よって、出力信号の大きさも十分に大きくなり、それに伴って検出速度を早くすることができるので信号検出精度向上が実現できる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御回路を、オペアンプの出力信号を交流成分のみ抽出するコンデンサと、前記コンデンサの信号を増幅する増幅手段を備え、圧電センサで重畳される直流ノイズを低減することができる。

第３の発明は、特に第１の発明の制御回路を、圧電センサからの信号入力部に接続したコンデンサを設けて、前記コンデンサは一端を圧電センサに接続し他端をＧＮＤに接続して、圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

第４の発明は、特に第１の発明の制御回路を、磁性材料からなる回路ケースと、前記回路ケースと制御回路を接続するアース接続手段とを設けて、制御回路の周囲の電位を安定にして電気ノイズの影響を低減することができる。

第５の発明は、特に第１の発明の制御回路を、圧電センサが制御回路に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタとを設けて、圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

第６の発明は、特に第１の発明の制御回路を、制御回路を駆動する電源を供給するハーネスと、前記ハーネスが制御回路に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタとを設けて、ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

第７の発明は、特に第１の発明の圧電ケーブルセンサを、終端に芯線を遮蔽する遮蔽手段を設けて、終端から侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

第８の発明は、特に第１の発明の制御回路を、圧電センサの終端側に設けた終端抵抗と、圧電センサに電流を供給する抵抗と、圧電センサの信号を前記オペアンプの入力または前記抵抗に開閉して接続するスイッチと、前記圧電センサ側のスイッチの電圧を検出する電圧検出手段とを設けて、前記スイッチを開閉して圧電ケーブルセンサに電流を供給しスイッチの電圧の大きさによって前記圧電センサの断線または短絡の異常を検知することができる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの振動検出装置を備えた侵入検出システムである。これにより、長距離の検知領域で侵入検知が可能となり、検知領域の拡大が可
能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係わる第１の実施の形態の振動検出装置を表すブロック図、図２は図１に示した振動検出装置に用いる圧電センサのケーブル形状の構成図、図３は圧電センサの出力信号を示す図である。

本発明の第１の実施の形態は、人または物体の接触時の振動により電荷を発生する圧電センサであるケーブル状をなした圧電ケーブルセンサ５１と、前記圧電ケーブルセンサ５１の電荷を検出する制御回路５２と、制御回路５２内に前記圧電ケーブルセンサ５１で発生する電荷を蓄える電荷検出用コンデンサ５３と、前記電荷検出用コンデンサ５３の電荷を増幅するオペアンプ５４と、前記オペアンプ５４の信号から振動を判定する判定手段５５とを備えている。

制御回路５２は、バッテリーの電圧を安定化させる安定化電源５６によって、安定な電源で駆動している。バイアス電圧５７は、安定化電源５６の約１／２の電圧を供給して、オペアンプ５４を単電源で動作させている。放電抵抗５８は、電荷検出用コンデンサ５３と並列に接続され、電荷検出用コンデンサ５３に蓄えられた電荷を放電する。この放電抵抗５８と電荷検出用コンデンサ５３の定数によって、振動検出の応答性が設定できる。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その動作、作用を説明する。

図２を用いて、圧電ケーブルセンサ５１について説明する。軸方向中心に銅系金属による単線導線の芯線（中心電極）５９と、この芯線５９の周囲に圧電セラミックであるピエゾ素子材料（複合圧電体層）６０を被覆し、さらにピエゾ素子材料６０の周囲に外電極６１を配設して、最外周にＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）等の被覆層６２を有して同軸ケーブル状に形成している。圧電素子材６０は、優れた可撓性を有し、変形時の変形加速度に応じた出力信号を発生する。圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸鉛、又はチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体やニオブ酸ナトリウム等の非鉛系圧電セラミック焼結粉体を用いる。圧電素子材６０がフレキシブル性を有する樹脂と圧電性セラミックから構成され、また、コイル状金属の芯線５９及びフィルム状の外側電極６１から成るフレキシブル電極を用いて構成しており、通常のビニールコード並みのフレキシブル性を有している。この芯線５９と外電極６１を制御回路５２に接続する際には、例えば、加締めや、ハトメにより接続することができる。また、外電極６１のアルミ薄膜の周りに金属単線コイルや金属編線を制御回路５２の接続用に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので、作業の効率化が図れる。なお、圧電素子材６０を外部環境の電気的雑音からシールドするために、外電極６１は部分的に重なるようにして圧電素子材６０の周囲に巻き付けることが好ましい。

振動時の圧電ケーブルセンサ５１で発生した電荷は、コンデンサ５３に蓄えられる。コンデンサ５３に蓄えられた電荷は、オペアンプ５４の高い増幅率によって、電圧に変換されて出力される。オペアンプ５４は、バイポーラ型より入力インピーダンスが高いＦＥＴ入力型を用いて、入力時の信号減衰を低減することができる。オペアンプ５４の出力信号を図３に示す。圧電ケーブルセンサ５１に振動である荷重が加わった時に、オペアンプの出力電圧は加速度に比例して出力される。バイアス電圧５７の電圧Ｖａを基準に約１〜５Ｈｚの低周波交流信号が出力される。この周波数は、振動検出部位の設置形状によって異なるが、ゴムなどの弾性体や金属材料の機械的振動係数によって変動されるが、振動時の
固有振動を検出するようにオペアンプ５４の周辺電子部品の定数を設定することで、適切に振動が検出できる。判定手段５５が、前記オペアンプ５４の出力電圧の大きさあるいは周期を判定して振動の有無を判定する。判定閾置（ＵＰＰＥＲ）あるいは判定閾置（ＬＯＷＥＲ）を越える信号の場合は、振動と判定する。前記閾置以下の場合は、風などによる弱い振動であり、外乱振動と判定する。また、信号の周期を判定して、より外乱振動とのＳＮ比を向上させている。

従来、センサが長くなると信号が減衰するのは、圧電ケーブルセンサ５１が圧電材料であり、コンデンサ容量と抵抗値の影響で信号検出を困難としていた。圧電ケーブルセンサ５１の長さに比例して、コンデンサ容量が大きくなり、抵抗値が小さくなる。一般的にセンサの検出方式としては、電圧型増幅器が用いられている。この電圧型増幅器では、センサの抵抗値が小さくなると、オペアンプの入力インピーダンスと比べて差が小さくなり、振動信号が減衰する。またコンデンサ容量が大きくなると、このコンデンサ容量の影響で周波数特性が劣るという現象が発生する。本発明の狙いは、センサを長くした場合でも確実に振動が検出できるものであり、振動時に発生する電荷をコンデンサ５３によって検出し、この電荷を入力インピーダンスの高いオペアンプ５４で増幅して抽出する。これによって、センサの抵抗値が小さくなっても振動の電荷を検出でき、かつ検出した電荷を増幅するのでセンサのコンデンサ容量の影響を低減している。

以上のように本実施の形態においては、圧電ケーブルセンサ５１が長くなった場合に生じる圧電ケーブルセンサ５１内のコンデンサ容量の影響を低減して振動を検出することができる。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態の振動検出装置について説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同一のものには同一の符号を付与して、重複する説明は省略する。

図４は、本発明の係わる第２の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態との相違点は、制御回路は、オペアンプ５４の出力信号を交流成分のみ抽出するコンデンサ６３と、前記コンデンサ６３の信号を増幅する増幅手段６４を備えている。増幅手段６４は、オペアンプなどで形成して、検出する振動の周波数に適した周波数特性を有している。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その動作、作用を説明する。

圧電ケーブルセンサ５１で発生した電荷を検出するオペアンプ５４の信号をコンデンサ６３が増幅手段６４に送る。圧電ケーブルセンサ５１で発生する振動信号は交流成分であり、コンデンサ６３が前記交流成分のみ抽出する。この交流成分の信号を増幅手段６４が増幅して、振動信号のＳＮ比を向上させて振動を検出することができる。圧電ケーブルセンサ５１の電荷を増幅するオペアンプ５４では、周囲温度の影響により、オペアンプ５４のバイアス電流などが変動して、オペアンプ５４の出力の電位が変動する。この時の温度変動に対する出力の電位は、直流に近い超低周波であり、振動の周波数は低周波であるが超低周波と比べて交流成分がある。この違いを利用して、周囲温度の影響を低減して振動を検出している。

以上のように本実施の形態においては、コンデンサ６３が振動の交流成分のみ抽出して、増幅手段６４が増幅することで振動信号をより確実に検出できる。

（実施の形態３）
図５は、本発明に係わる第３の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第３の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、圧電ケーブルセンサ５１からの信号入力部に接続したコンデンサ６５（ａ）、６５（ｂ）を備えている。
コンデンサ６５（ａ）は、一端を圧電ケーブルセンサ５１の芯線側に接続し他端をＧＮＤに接続している。コンデンサ６５（ｂ）は、一端を圧電ケーブルセンサ５１の外電極に接続し他端をＧＮＤに接続して、圧電ケーブルセンサ５１から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その動作、作用を説明する。

圧電ケーブルセンサ５１が制御回路５２に接続する入力近傍にコンデンサ６５（ａ）、６５（ｂ）が接続され、圧電ケーブルセンサ５１から侵入するノイズをバイパスさせて、バッテリーに流すことができる。このように圧電ケーブルセンサ５１から制御回路５２内へ侵入するノイズを低減させて、安定に振動信号が検出できる。

以上のように本実施の形態においては、圧電ケーブルセンサ５１から侵入するノイズの影響を低減して、確実に振動が検出できる振動検出装置ができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明に係わる第４の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第４の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路は、磁性材料からなる回路ケース６６と、前記回路ケース６６と制御回路５２を接続するアース接続手段６７とを備え、制御回路５２の周囲の電位を安定にして電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成された振動検出装置において、その作用、動作を説明する。

制御回路５２は、磁性材料である鉄などの金属材料で形成した回路ケース６６で覆われている。アース接続手段６７は、制御回路５２のＧＮＤを回路ケース６６とを電気的に接続している。この接続は、制御回路５２の入力近傍で接続され、バッテリーの接地側に接続される。アース接続手段６７は、バネ性を利用したアース端子などで回路ケース６６に接続されて、これによって制御回路５２の周囲の電位が安定する。また、回路ケース６６が接地されることになり、電波などの外乱ノイズを遮蔽することができる。

なお、鉄など磁性材料や、導電性樹脂塗料の塗布、導電性樹脂によって構成しても効果は得られる。また磁性材料より耐ノイズ特性は劣るがアルミ材料で構成しても良い。

以上のように本実施の形態においては、制御回路５２を磁性材料からなる回路ケース６６で覆い、アース接続手段６７で接地することによって、制御回路５２の周囲の電位を安定にして電気ノイズの影響が低減できる。

（実施の形態５）
図７は、本発明に係わる第５の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第５の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路５２は、圧電ケーブルセンサ５１が制御回路５２に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタ６８とを備えて、圧電ケーブルセンサ５１から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

コモンフィルタ６８は、フェライトビーズを２つ用いてコモンモードフィルタを形成して、高周波ノイズが除去できる構成としている。なお、コモンフィルタ６８は、圧電ケーブルセンサ５１から制御回路へ侵入するノイズが除去できれば良く、例えば巻き線型のコモンフィルタで形成しても良い。さらにコンデンサを追加してＬＣ複合フィルタにして、ノイズの周波数に適した周波数特性に選択することで、よりフィルタ効果が得られるものである。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その動作、作用を説明する。

コモンフィルタ６８は、圧電ケーブルセンサ５１の入力部に形成して、圧電ケーブルセンサ５１から侵入する高周波ノイズを熱に変換すると共に、位相を打ち消し合うようにノイズを抑制する。この圧電ケーブルセンサ５１が長くなると、よりコモンノイズが大きくなり前記コモンフィルタの効果が期待できる。コモンフィルタ６８によって、圧電ケーブルセンサ５１の信号を増幅するオペアンプ５４の入力とにインピーダンスを形成することができるため、より圧電ケーブルセンサ５１から侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

なお、コモンフィルタ６８の出力側にコンデンサを接続して、ＬＣフィルタを形成することや、複数段にコモンフィルタを形成することで、よりノイズが低減できるものである。

以上のように本実施の形態においては、コモンフィルタ６８によって、圧電ケーブルセンサ５１から侵入するノイズの影響を低減して、確実に振動が検出できる。

（実施の形態６）
図８は、本発明に係わる第６の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第６の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路５２は、制御回路５２を駆動する電源を供給するハーネス６９と、前記ハーネス６９が制御回路５２に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタ７０とを備えて、ハーネス６９から侵入する電気ノイズの影響を低減している。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その動作、作用を説明する。

コモンフィルタ７０は、圧電ケーブルセンサ５１の入力部に形成して、圧電ケーブルセンサ５１から侵入する高周波ノイズを熱に変換すると共に、位相を打ち消し合うようにノイズを抑制する。また、コモンフィルタ７０によって、バッテリーなどの外部のＧＮＤと圧電ケーブルセンサ５１の信号を増幅する制御回路５２のＧＮＤとにインピーダンスを形成することができるため、よりハーネス６９から侵入する電気ノイズの影響を低減することができる。

なお、コモンフィルタ７０の出力側にコンデンサを接続して、ＬＣフィルタを形成することや、複数段にコモンフィルタを形成することで、よりノイズが低減できるものである。

以上のように本実施の形態においては、コモンフィルタ７０によって、ハーネス６９から侵入するノイズの影響を低減して、確実に振動が検出できる振動検出装置が提供できる。

（実施の形態７）
図９は、本発明に係わる第７の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第７の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、圧電ケーブルセンサ５１は、終端に芯線を遮蔽する遮蔽手段７１を備えて、終端から侵入する電気ノイズの影響を低減したものである。遮蔽手段７１は、外電極と電気的に接続されて圧電ケーブルセンサ５１の終端を覆うように形成している。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その作用、動作を説明する。

遮蔽手段７１は、導電性樹脂で外電極６１と接触して圧電ケーブルセンサ５１の終端を覆うように樹脂モールドしている。
芯線５９と遮蔽手段７１が導通しないように、図示していない絶縁体で被覆した後、遮蔽手段７１を形成する。このように遮蔽手段７１によって、圧電ケーブルセンサ５１の終端側の端面も芯線５９が覆うことができ、外電極６１の電位によって、遮蔽効果が得られる。この遮蔽効果によって、圧電ケーブルセンサ５１の芯線５９に外乱ノイズが重畳することが低減できる。なお、遮蔽手段７１は、金属材料からなる金属テープなど覆う構成で良い。また、遮蔽手段７１と外電極６１の接続方法としては、外電極との接続にかしめなどの機械的な保持方法で構成しても良い。

以上のように本実施の形態においては、遮蔽手段７１によって、圧電ケーブルセンサ５１の終端を覆うように形成して、外乱ノイズの影響を低減して、確実に振動が検出できる。

（実施の形態８）
図１０は、本発明に係わる第８の実施の形態の制御回路を表すブロック図である。

本発明の第８の実施の形態は、実施の形態１との相違点は、制御回路５２は、圧電ケーブルセンサ５１の終端側に設けた終端抵抗７２と、圧電ケーブルセンサ５１に電流を供給する抵抗７３と、圧電ケーブルセンサ５１の信号を前記オペアンプ５４の入力または前記抵抗７３に開閉して接続するスイッチ７４と、前記圧電ケーブルセンサ５１側のスイッチ７４の電圧を検出する電圧検出手段７５とを備えて、前記スイッチ７４を開閉して圧電ケーブルセンサ５１に電流を供給しスイッチ７４の電圧の大きさによって前記圧電ケーブルセンサ５１の断線または短絡の異常を検知するものである。

以上のように構成された振動検出装置において、以下その作用、動作を説明する。

終端抵抗７２は、圧電ケーブルセンサ５１の終端に芯線と外電極間に接続されている。前記圧電ケーブルセンサ５１の異常検知を行う場合は、スイッチ７４を圧電ケーブルセンサ５１に電流を供給する抵抗７３側に接続されて、終端抵抗７２に電流を供給する。この時、電圧検出手段７５は、スイッチ７４の電圧を検知しており、この電圧の大きさによって圧電ケーブルセンサ５１の異常を判定する。圧電ケーブルセンサ５１が正常の場合は、抵抗７３によって電流が供給されて終端抵抗７２との分圧した電圧が出力される。この電圧は、安定化電源５６の電源電圧からバイアス電圧５７を引いた電圧を抵抗７３と終端抵抗７２で分圧された電圧が出力される。

圧電ケーブルセンサ５１が断線した場合は、抵抗７３によって供給された電流は、圧電ケーブルセンサ５１が断線しているため終端抵抗７２に流れなくり、電源電圧が出力される。この断線した状態は、芯線あるいは外電極のどちらか一方また両方が断線したことを検出できる。また圧電ケーブルセンサ５１が短絡した場合、抵抗７３によって供給された電流は、圧電ケーブルセンサ５１が短絡しているため、バイアス電圧５７と短絡したこと
と同じ状態となり、バイアス電圧５７が出力される。このようにスイッチ７４側の電圧を電圧検出手段７５が検知することで、圧電ケーブルセンサ５１の断線あるいは短絡した異常状態が検知できる。

振動を検出する待機状態の場合は、スイッチ７４はオペアンプ５４の入力側に接続され、圧電ケーブルセンサ５１に電流を供給しない。この状態では、圧電ケーブルセンサ５１で振動が起こった場合の振動時に発生する電荷をコンデンサ５３で検出して振動が検出できる。

これらの異常状態の検出は、定期的にスイッチ７４を開閉することによって可能であり、施設など長期間設置されるシステムに有効である。

なお、スイッチ７４は、メカニカルなスイッチや半導体など電気スイッチで開閉して、終端抵抗に電流を供給あるいは遮断できれば良く、本実施の形態に限られたものではない。

以上のように本実施の形態においては、スイッチ７４によって圧電ケーブルセンサ５１の終端抵抗７２に電流を供給することで、圧電ケーブルセンサ５１の異常状態を検知することができる。

また、上記実施形態１〜８の振動検出装置を侵入検知システムに適用して、鉄道線路や学校あるいは駐車場などの施設周辺で使用する侵入検知に適用できる。図示していない侵入検知したいフェンスや外壁などの施設の周囲に圧電ケーブルセンサを埋設する。この圧電ケーブルセンサの信号を基に、音あるいは光など視聴覚効果で警報を行う侵入検知システムが提供できる。また、この侵入の状態を集中して監視する監視場所に伝達して、より侵入検知システムの効果を高めることもできる。

なお、本発明の振動検出装置の構成は、長尺形状の圧電センサ、もしくは長尺形状の圧電センサを形状加工して、例えば巻回形状や、渦巻き形状、これに順ずるような重畳構成としたもの、また、２次元的に配置して平面に配設したもの、さらに、圧電体が平板状で、広面積に配設されるものなど、センサ自体の形状や特殊な配設方法により、圧電体のコンデンサ容量が大きくならざるを得ないような取り付けがなされる場合の振動検知、変位検知の信号処理方式に適用できる。よって、本願発明においては、ケーブル状の同軸状に構成したセンサについて、説明したがこれにかぎらず、圧電体を長尺にしたもの、すなわちケーブル形状にしたもの、平面に延出させた形状としたものにも適用することも可能であり、これらのセンサを用いて特殊な配設方法や形状によって、圧電体のコンデンサ容量が大きくなっても、出力感度が低下することなく、振動、変位を精度よく検知することができるものである。

以上のように、本発明に係わる振動検出装置は、長距離に圧電ケーブルセンサを配設しても確実に振動が検出することが可能となるので、長距離な検出領域が求められる鉄道線路や学校あるいは駐車場などの施設周辺で使用する振動検出装置に適用できる。

本発明の実施の形態１における制御回路を示すブロック図 同実施形態における圧電センサの構成図 （ａ）同実施の形態における圧電ケーブルセンサに対する曲げ荷重を示す図（ｂ）同実施の形態における圧電センサの曲げ荷重に対して出力されるセンサ出力図 本発明の実施の形態２における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態３における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態４における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態５における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態６における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態７における制御回路を示すブロック図 本発明の実施の形態８における制御回路を示すブロック図 従来例の振動検出装置の構成説明図

符号の説明

５１ 圧電ケーブルセンサ（圧電センサ）
５２ 制御回路
５３ 電荷検出用コンデンサ
５４ オペアンプ
５５ 判定手段
６３ コンデンサ
６４ 増幅手段
６５（ａ）、６５（ｂ） コンデンサ
６６ 回路ケース
６７ アース接続手段
６８ コモンフィルタ
６９ ハーネス
７０ コモンフィルタ
７１ 遮蔽手段
７２ 終端抵抗
７３ 抵抗
７４ スイッチ
７５ 電圧検出手段

Claims (9)

1. 人または物体の接触時の振動により電荷を発生する圧電センサと、前記圧電センサの電荷を検出する制御回路と、制御回路内に前記圧電センサで発生する電荷を蓄える電荷検出用コンデンサと、前記電荷検出用コンデンサの電荷を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの信号から振動を判定する判定手段とを備え、前記圧電センサが長くなった場合に生じる圧電センサ内のコンデンサ容量の影響を低減して振動を検出する振動検出装置。
2. 制御回路は、オペアンプの出力信号を交流成分のみ抽出するコンデンサと、前記コンデンサの信号を増幅する増幅手段を備え、圧電センサで重畳される直流ノイズを低減した請求項１記載の振動検出装置。
3. 制御回路は、圧電センサからの信号入力部に接続したコンデンサを備えて、前記コンデンサは一端を圧電センサに接続し他端をＧＮＤに接続して、圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１または請求項２のいずれか１項に記載した振動検出装置。
4. 制御回路は、磁性材料からなる回路ケースと、前記回路ケースと制御回路を接続するアース接続手段とを備え、制御回路の周囲の電位を安定にして電気ノイズの影響を低減した請求項１〜３のいずれか１項に記載した振動検出装置。
5. 制御回路は、圧電センサが制御回路に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタとを備えて、圧電センサから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１〜４のいずれか１項に記載した振動検出装置。
6. 制御回路は、制御回路を駆動する電源を供給するハーネスと、前記ハーネスが制御回路に接続する入力近傍に設けたコモンフィルタとを備えて、ハーネスから侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１〜５のいずれか１項に記載した振動検出装置。
7. 圧電センサは、終端に芯線を遮蔽する遮蔽手段を備えて、終端から侵入する電気ノイズの影響を低減した請求項１〜６のいずれか１項に記載した振動検出装置。
8. 制御回路は、圧電センサの終端側に設けた終端抵抗と、圧電ケーブルセンサに電流を供給する抵抗と、圧電センサの信号を前記オペアンプの入力または前記抵抗に開閉して接続するスイッチと、前記圧電センサ側のスイッチの電圧を検出する電圧検出手段とを備えて、前記スイッチを開閉して圧電センサに電流を供給しスイッチの電圧の大きさによって前記圧電センサの断線または短絡の異常を検知した請求項１〜７のいずれか１項に記載した振動検出装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動検出装置を備えた侵入検知システム。

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