JP2008216037A - Pressure sensor evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力センサに印加する圧力を変化させて圧力センサを評価する圧力センサ評価装置に関する。 The present invention relates to a pressure sensor evaluation apparatus that evaluates a pressure sensor by changing a pressure applied to the pressure sensor.
従来より、この種の圧力センサ評価装置としては、たとえば、特許文献1に記載されているような物品を動的に圧力試験するための装置が提案されている。
しかしながら、従来の圧力センサ評価装置は、急激な圧力変化を発生させるのに適した構成とはなっておらず、たとえば、3MPa/ms以上の圧力変化を発生させることはできなかった。 However, the conventional pressure sensor evaluation apparatus is not configured to generate a sudden pressure change, and cannot generate a pressure change of 3 MPa / ms or more, for example.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pressure sensor evaluation apparatus having a configuration suitable for generating a rapid pressure change.
上記目的を達成するため、本発明は、一端部側に圧力センサ(100)が接続されるセンサ接続部(201)を有するシリンダ(200)と、シリンダ(200)の他端部側からシリンダ(200)内に摺動可能に挿入されたピストン(210)と、シリンダ(200)内にてセンサ接続部(201)とピストン(210)との間に封入され圧力センサ(100)へ圧力を伝達する圧力伝達流体(220)と、シリンダ(200)の外部に設けられ、ピストン(210)に対してシリンダ(200)の軸方向への衝撃力を与える衝撃力付与手段(300〜340)とを備え、衝撃付与手段(300〜340)による衝撃力の付与を行うことにより、シリンダ(200)内にてピストン(210)を摺動させ圧力伝達流体(220)を介して圧力センサ(100)に印加する圧力を変化させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cylinder (200) having a sensor connecting part (201) to which a pressure sensor (100) is connected on one end side, and a cylinder (200) from the other end side of the cylinder (200). 200) and a piston (210) slidably inserted in the cylinder (200) and sealed between the sensor connection (201) and the piston (210) in the cylinder (200) to transmit pressure to the pressure sensor (100). Pressure transmission fluid (220) and an impact force applying means (300 to 340) provided outside the cylinder (200) and applying an impact force in the axial direction of the cylinder (200) to the piston (210). And by applying an impact force by the impact applying means (300 to 340), the piston (210) is slid in the cylinder (200) and the pressure is transmitted via the pressure transmission fluid (220). Characterized in that changing the pressure applied to the sensor (100).
それによれば、衝撃力の付与により、圧力センサ(100)に印加する圧力を変化させることができるため、急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置を提供することができる。 According to this, since the pressure applied to the pressure sensor (100) can be changed by applying an impact force, it is possible to provide a pressure sensor evaluation apparatus having a configuration suitable for generating a sudden pressure change. it can.
具体的に、本発明によれば、圧力センサ(100)に印加する圧力の変化は、3MPa/msec以上の圧力変化とすることができる。また、圧力伝達流体(220)としては、オイルを採用できる。 Specifically, according to the present invention, the change in pressure applied to the pressure sensor (100) can be a pressure change of 3 MPa / msec or more. Moreover, oil can be employ | adopted as a pressure transmission fluid (220).
また、衝撃力付与手段(300、310、320)は、物理的にピストン(210)を叩くことにより衝撃力の付与を行うものにできる。 Further, the impact force applying means (300, 310, 320) can apply the impact force by physically hitting the piston (210).
この場合、衝撃力付与手段(300)としては、先端側にハンマー(301)を有し当該ハンマー(301)に振り子運動を発生させる棒状部材(302)を備え、ハンマー(301)の振り子運動によってピストン(210)を叩くことにより衝撃力の付与を行うものにすれば、振り子運動の振幅やハンマー(301)の質量などを変えることで衝撃力を調整することができる。 In this case, as the impact force applying means (300), the hammer (301) is provided with a rod-like member (302) which has a hammer (301) on the tip side and generates a pendulum motion. If the impact force is applied by hitting the piston (210), the impact force can be adjusted by changing the amplitude of the pendulum motion, the mass of the hammer (301), or the like.
また、この場合、衝撃力付与手段(310)を、棒状のクランクロッド(312)とクランクロッド(312)の一端側に連結され回転運動を行うクランクディスク(313)とクランクロッド(312)の他端側に連結されクランクディスク(313)の回転運動に応じて往復運動を行うスライダ(311)とを備えるクランク機構よりなり、スライダ(311)を往復運動させてスライダ(311)によってピストン(210)を叩くことにより衝撃力の付与を行うものにしてもよい。それによれば、当該クランク機構の回転運動によって繰り返し衝撃力を付与することができるため、繰り返し測定に適したものとなる。 Further, in this case, the impact force applying means (310) is connected to one end side of the rod-like crank rod (312) and the crank rod (312), in addition to the crank disk (313) and the crank rod (312) that perform rotational motion. It comprises a crank mechanism having a slider (311) connected to the end side and reciprocating in accordance with the rotational movement of the crank disk (313). The slider (311) is reciprocated to move the piston (210) by the slider (311). The impact force may be applied by hitting. According to this, since the impact force can be repeatedly applied by the rotational movement of the crank mechanism, it is suitable for repeated measurement.
また、物理的にピストン(210)を叩くことにより衝撃力の付与を行う衝撃力付与手段(320)としては、凸部ではピストン(210)に接触し凹部ではピストン(210)から離れるように配置された歯車(321)を備え、歯車(321)を回転させて凸部によってピストン(210)を叩くことにより衝撃力の付与を行うものであってもよい。この場合も、歯車(321)の回転運動によって繰り返し衝撃力を付与することができるため、繰り返し測定に適したものとなる。 Further, the impact force applying means (320) for applying an impact force by physically hitting the piston (210) is arranged so as to contact the piston (210) at the convex portion and away from the piston (210) at the concave portion. It is also possible to provide an impact force by rotating the gear (321) and hitting the piston (210) with the convex portion. Also in this case, since the impact force can be repeatedly applied by the rotational movement of the gear (321), it is suitable for repeated measurement.
また、ピストン(210)を磁性体により構成した場合、衝撃力付与手段(330、340)としては、ピストン(210)に衝撃力としての磁力を与えてピストン(210)の摺動を行う磁石部材(331、341)を備えるものとしてもよい。 When the piston (210) is made of a magnetic material, the impact force applying means (330, 340) is a magnet member that slides the piston (210) by applying a magnetic force as an impact force to the piston (210). (331, 341) may be provided.
この場合、磁石部材を、磁性体としてのピストン(210)に対する磁界強度を変化させる電磁石(331)により構成すれば、電磁石(331)の極性の切替周波数や磁界強度を、電気的に制御することで、圧力変化の調整を行えるという利点がある。 In this case, if the magnet member is composed of an electromagnet (331) that changes the magnetic field strength with respect to the piston (210) as a magnetic body, the polarity switching frequency and magnetic field strength of the electromagnet (331) can be electrically controlled. Thus, there is an advantage that the pressure change can be adjusted.
また、磁石部材としては、回転する磁性体(341)であって磁性体(341)の回転によりピストン(210)に対する磁界強度を変化させるものであってもよい。それによれば、回転する磁性体(341)の回転数や磁界強度を変えることで、圧力変化の調整を行えるという利点がある。 The magnet member may be a rotating magnetic body (341) that changes the magnetic field strength with respect to the piston (210) by the rotation of the magnetic body (341). According to this, there is an advantage that the pressure change can be adjusted by changing the rotation speed and magnetic field strength of the rotating magnetic body (341).
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサ評価装置S1を模式的に示す概略図である。この圧力センサ評価装置S1は、圧力センサ100に印加する圧力を変化させて圧力センサ100の検出性能等を評価するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a pressure sensor evaluation apparatus S1 according to the first embodiment of the present invention. The pressure sensor evaluation device S1 is for evaluating the detection performance and the like of the
図1に示されるように、圧力センサ評価装置S1は、大きくは、両端部が開口した筒状のシリンダ200と、シリンダ200内に摺動可能に挿入されたピストン210と、シリンダ200内に封入された圧力伝達流体としてのオイル220と、ピストン210に対して衝撃力を与える衝撃力付与手段300とを備えている。
As shown in FIG. 1, the pressure sensor evaluation apparatus S <b> 1 roughly includes a
ここで、これらシリンダ200、ピストン210、衝撃力付与手段300は、ネジ止め、接着、溶接などの図示しない固定手段によって基台230上に固定されており、基台230に支持されている。この基台230は、これら部材を固定支持できるものであれば、金属、樹脂、セラミックなど、特に材質を限定されない。
Here, the
シリンダ200は、圧力センサ100を確実に接続してこれを支持し、且つ、後述するようにピストン210の摺動によってオイル220の圧力変化を発生できるものであるならばよく、当該シリンダ200としては、金属、樹脂およびセラミックなど、特に材質を限定されるものではない。
The
そして、シリンダ200の一端部側は、圧力センサ100が接続されるセンサ接続部201として構成されている。本実施形態では、後述するように(後述の図2参照)、センサ接続部201はネジ部であり、圧力センサ100は、シリンダ200の一端部側の開口部から挿入されて、ネジ結合によりシリンダ200に固定されている。
And the one end part side of the
ピストン210は、シリンダ200の他端部側からシリンダ200内に挿入されており、シリンダ200内を当該シリンダ200の軸方向、すなわち、図1中の左右方向に摺動可能となっている。このピストン210も、当該ピストン210自身の機能が発揮できるものであるならばよく、金属、樹脂およびセラミックなど、特に材質を限定されるものではない。
The
また、圧力伝達流体としては非圧縮性流体を採用できるが、ここではオイル220を採用している。このオイル220としては、たとえば、シリコーンオイルやフッ素オイルなどを適用することができる。このオイル220は、シリンダ200内にてセンサ接続部201とピストン210との間に封入されており、ピストン210からの圧力を、圧力センサ100へ伝達するものである。
In addition, an incompressible fluid can be employed as the pressure transmission fluid, but
そして、衝撃力付与手段300は、シリンダ200の外部にて基台230上に固定支持されている。この衝撃力付与手段300は、シリンダ200の軸方向(図1中の左右方向)すなわちシリンダ200の他端部側からセンサ接続部201が存在する一端部側へ向かう方向に沿って、ピストン210に対して衝撃力を与えるものである。
The impact
この衝撃付与手段300による衝撃力の付与を行うことにより、シリンダ200内にてピストン210が摺動する。すると、この衝撃力がオイル220を介して圧力センサ100に印加される。それにより、圧力センサ100に印加される圧力が変化するようになっている。
By applying an impact force by the impact applying means 300, the
本実施形態の衝撃力付与手段300は、物理的にピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものである。ここで、物理的にピストン210を叩くとは、ピストン210に剛体を衝突させることである。剛体とは、外部から力が働いたときに、その変形が無視できると考えられる物体である。
The impact force applying means 300 of this embodiment applies impact force by physically striking the
本実施形態では、剛体としてハンマー301を用いている。つまり、本実施形態の衝撃力付与手段300は、先端側にハンマー301を有し当該ハンマー301に振り子運動を発生させる棒状部材302を備えている。
In this embodiment, a
この棒状部材302におけるハンマー301とは反対側の根元端部側は、支持柱303に固定された固定端となっており、この固定端を軸としハンマー301側を自由端として、棒状部材302は、振り子運動ができるようになっている。
The base end side of the rod-
これらハンマー301、棒状部材302および支持柱303の材質については、衝撃力付与手段300としての機能が発揮されるものであればよく、金属、樹脂およびセラミックなど、特に限定されない。
The material of the
この衝撃力付与手段300は、人手などによってハンマー301を所定の高さH(図1参照)まで上げておき、その状態からハンマー301を落下させて振り子運動をさせることにより、ハンマー301をピストン210に衝突させるものである。つまり、本実施形態の衝撃力付与手段300は、ハンマー301の振り子運動によってピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものである。
The impact force applying means 300 raises the
この衝突によりピストン210は、シリンダ200の軸方向に変位し、その衝撃をオイル220が受け、それが圧力の変化として圧力センサ100に伝達される。つまり、ピストン210の変位による圧力パルスが、オイル220を脈動させることにより、圧力変化が引き起こされる。
Due to this collision, the
このように、本実施形態によれば、衝撃力の付与によって一種のウォーターハンマー現象が発生することにより、圧力センサ100に印加する圧力を急激に変化させることが容易に行える。
As described above, according to the present embodiment, a kind of water hammer phenomenon occurs due to the application of the impact force, whereby the pressure applied to the
また、本実施形態では、図1に示されるように、ギャップセンサ240が設けられている。このギャップセンサ240は、基台230に固定支持されており、衝撃力付与手段300の衝撃力によるピストン210の移動量を計測するものである。このようなギャップセンサ240としては、たとえば一般的な光による変位計測を行うセンサを採用することができる。
In the present embodiment, a
そして、このギャップセンサ240により、衝撃力付与時のピストン210の移動量を計測すれば、当該移動量と圧力変化との相関を把握できる。そして、この相関関係を利用すれば、衝撃力付与手段300において、ハンマー301の上記高さHや質量を変えることによって、衝撃力を変え、圧力センサ100に対する圧力変化を調整することが容易に可能となる。
Then, by measuring the movement amount of the
ここで、本実施形態において、評価対象となる圧力センサ100の一例を図2に示す。図2は、本実施形態に係る圧力センサ100の全体概略を示す断面図である。この圧力センサ100は、たとえば、自動車に搭載され自動車のエアコンの冷媒配管内の冷媒圧力を検出するものに適用することができる。
Here, in the present embodiment, an example of the
圧力センサ100において、コネクタケース10は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)等の樹脂を型成形することにより作られ、本例では略円柱状をなしている。この樹脂ケースとしてのコネクタケース10の一端部(図2中、下方側の端部)には、凹部11が形成されている。
In the
この凹部11の底面には、印加される圧力に応じた電気信号を出力する圧力検出素子20が配設されている。この圧力検出素子20は、限定するものではないが、たとえば、その表面に受圧面としてのダイアフラムを有し、このダイアフラムが受けた圧力を電気信号に変換し、この電気信号をセンサ信号として出力する半導体ダイアフラム式のものとして構成されている。 A pressure detection element 20 that outputs an electrical signal corresponding to the applied pressure is disposed on the bottom surface of the recess 11. The pressure detecting element 20 is not limited, but has, for example, a diaphragm as a pressure receiving surface on the surface thereof, converts the pressure received by the diaphragm into an electric signal, and outputs the electric signal as a sensor signal. It is configured as a semiconductor diaphragm type.
そして、圧力検出素子20は、ガラス等よりなる台座21に陽極接合等により一体化されており、この台座21を凹部11の底面に接着することで、圧力検出素子20はコネクタケース10に搭載されている。
The pressure detection element 20 is integrated with a base 21 made of glass or the like by anodic bonding or the like, and the pressure detection element 20 is mounted on the
また、コネクタケース10には、圧力検出素子20と外部の回路等とを電気的に接続するための複数本の金属製棒状のターミナルピン12が貫通している。このターミナルピン12は、インサートモールドによりコネクタケース10と一体に成形され、それによりコネクタケース10内に保持されている。
In addition, a plurality of metal rod-like terminal pins 12 for electrically connecting the pressure detection element 20 and an external circuit or the like penetrate through the
凹部11内に突出する各ターミナルピン12の一端部と圧力検出素子20とは、ボンディングワイヤ13によって結線され、電気的に接続されている。また、凹部11内にはシリコン系樹脂等からなるシール剤14が設けられている。
One end of each
一方、図2において、コネクタケース10の他端部(図2中、上方側の端部)側は開口部15となっており、この開口部15は、ターミナルピン12の他端部側を外部配線部材に電気的に接続するためのコネクタ部となっている。
On the other hand, in FIG. 2, the other end (the upper end in FIG. 2) side of the
つまり、開口部15内に露出する各ターミナルピン12の他端部側は、このコネクタ部によって外部と電気的に接続が可能となっている。こうして、圧力検出素子20と外部との間の信号の伝達は、ボンディングワイヤ13およびターミナルピン12を介して行われるようになっている。
That is, the other end side of each
また、図2に示されるように、コネクタケース10の一端部には、ハウジング30が組み付けられている。このハウジング30は、例えばステンレス(SUS)等の金属材料よりなるものであり、測定対象物からの測定圧力が導入される圧力導入孔31と、圧力センサS1を測定対象物に固定するためのネジ部32とを有する。
As shown in FIG. 2, a
さらに、薄い金属製のダイアフラム34と金属製の押さえ部材35とがハウジング30に全周溶接され、圧力導入孔31の一端に気密接合されたものとなっている。このハウジング30は、図1に示されるように、その端部をコネクタケース10の一端部にかしめることで、かしめ部36を形成しており、それによって、ハウジング30とコネクタケース10とが固定され一体化されている。
Further, a
こうして組み合わせられたコネクタケース10とハウジング30とにおいて、コネクタケース10の凹部11とハウジング30のダイアフラム34との間で、圧力検出室40が構成されている。
In the
この圧力検出室40には、圧力伝達媒体であり封入液であるフッ素オイル等よりなるオイル41が充填され封入されている。このオイル41の封入により、凹部11には圧力検出素子20およびボンディングワイヤ13等の電気接続部分を覆うようにオイル41が充填され、さらに、オイル41はダイアフラム34により覆われて封止された形となっている。
The
このような圧力検出室40を構成することにより、圧力導入孔31から導入された圧力は、ダイアフラム34、オイル41を介して、圧力検出室40内の圧力検出素子20、ボンディングワイヤ13、ターミナルピン12に印加されることになる。
By constructing such a
また、圧力検出室40の外周囲には、環状の溝42が形成され、この溝42内には、圧力検出室40を気密封止するためのOリング43が配設されている。こうして、ダイアフラム34とOリング43とにより圧力検出室40が封止され閉塞されている。
An
そして、かかる圧力センサ100は、上記図1に示されるように、圧力センサ評価装置S1に取り付けられる。つまり、ハウジング30のネジ部32を介して、シリンダ200におけるセンサ接続部201にネジ結合される。このとき、圧力センサ100とセンサ接続部201との間には、Oリング101を設けてシールを図る。
And this
これにより、シリンダ200内にてピストン210と圧力センサ100との間に、オイル220が封止された状態となる。そのため、シリンダ200内のオイル220の圧力がハウジング30の圧力導入孔31より圧力センサ100内に導入される。
As a result, the
すると、導入された圧力がダイアフラム34から圧力検出室40内のオイル41を介して、圧力検出素子20の表面すなわち受圧面に印加される。そして、印加された圧力に応じた電気信号がセンサ信号として、圧力検出素子20から出力される。
Then, the introduced pressure is applied from the
このセンサ信号は、圧力検出素子20からワイヤ13、ターミナルピン12を介して、外部へ出力される。このようにして、圧力センサ100における圧力検出が行われる。そして、上記したような衝撃力付与手段300によって、オイル220を介して圧力センサ100に印加される圧力が変化し、この変化は、上記した圧力検出の作用によって検出される。そのため、圧力センサ100の特性評価が可能となる。
This sensor signal is output from the pressure detection element 20 to the outside via the
ところで、本実施形態によれば、衝撃力の付与により、圧力センサ100に印加する圧力を変化させることができるため、急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置S1を提供することができる。
By the way, according to the present embodiment, the pressure applied to the
また、本実施形態によれば、衝撃力付与手段300は、上記したように、ハンマー301および棒状部材302を備えており、ハンマー301の振り子運動によってピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものである。
In addition, according to the present embodiment, the impact force applying means 300 includes the
そのため、上述したように、ハンマー301の高さH(図1参照)を変えて振り子運動の振幅を変えたり、ハンマー301の質量を変えたりすることで衝撃力を調整することができる。その結果、圧力センサ100に印加する圧力変化の調整が容易に行える。
Therefore, as described above, the impact force can be adjusted by changing the height H (see FIG. 1) of the
具体的に、本発明者の検討によれば、本実施形態では、圧力センサ100に印加する圧力の変化は、3MPa/msec以上の速度の圧力変化とすることができる。この圧力変化速度は、図3に示されるようにして求められる。図3は、本実施形態の評価装置S1において、圧力センサ100に印加される圧力の時間に対する変化を示す図である。
Specifically, according to the study by the present inventor, in this embodiment, the change in pressure applied to the
図3に示されるように、時間tとともに印加される圧力Pが変化するが、この印加された圧力が0から最大値P1となるまでの時間をt1とする。そして、圧力センサ100の評価における圧力変化速度は、この最大値P1を時間t1で除した値(P1/t1)にて表される。
As shown in FIG. 3, the applied pressure P changes with time t, and the time taken for the applied pressure to reach the maximum value P1 from 0 is assumed to be t1. The pressure change rate in the evaluation of the
そして、本実施形態では、この速度P1/t1が3MPa/msec以上の速度の圧力変化を発生させることができるのであり、このような大きな圧力変化は、従来の圧力センサ評価装置では決して実現できなかったものである。 In this embodiment, the speed P1 / t1 can generate a pressure change at a speed of 3 MPa / msec or more, and such a large pressure change can never be realized by a conventional pressure sensor evaluation apparatus. It is a thing.
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る圧力センサ評価装置S2を模式的に示す概略図である。この圧力センサ評価装置S2は、上記第1実施形態の圧力センサ評価装置において、衝撃力付与手段310を変形したものであり、それ以外は同様であるため、以下、この相違点を中心に述べることとする。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view schematically showing a pressure sensor evaluation device S2 according to the second embodiment of the present invention. This pressure sensor evaluation device S2 is the same as the pressure sensor evaluation device according to the first embodiment, except that the impact force imparting means 310 is modified. And
図4に示されるように、本実施形態の圧力センサ評価装置S2における衝撃力付与手段310は、シリンダ200の外部に設けられたクランク機構であり、図示しない上記基台に固定支持された剛体としてのスライダ311をピストン210に衝突させるものである。つまり、本実施形態の衝撃力付与手段310も、物理的にピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものである。
As shown in FIG. 4, the impact force applying means 310 in the pressure sensor evaluation apparatus S2 of the present embodiment is a crank mechanism provided outside the
本実施形態の衝撃力付与手段310は、棒状のクランクロッド312と、このクランクロッド312の一端側に連結されたクランクディスク313と、クランクロッド312の他端側に連結された上記スライダ311とを備えるクランク機構により構成されている。なお、これら各部311〜313の材質は、本実施形態の衝撃力付与手段310としての機能が発揮されるならば、金属、樹脂およびセラミックなど、特に限定されるものではない。
The impact force applying means 310 of the present embodiment includes a rod-shaped
クランクディスク313は円板状のものであり、電動式のモータ314により回転できるようになっている。また、このクランクディスク313の回転速度はモータ314により調整が可能となっている。
The
そして、このクランクディスク313が回転すると、これに取り付けられているクランクロッド312は、その長手方向すなわちシリンダ200の軸方向に直線的に往復運動を行う。すると、クランクロッド312に取り付けられているスライダ311によって、ピストン210が繰り返し叩かれる。
When the
このスライダ311のピストン210への物理的な衝突により、ピストン210は、シリンダ200の軸方向に沿って圧力センサ100の方へ変位する。すると、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、その衝撃はオイル220を介して、急激な圧力変化として圧力センサ100に伝達される。そして、圧力センサ100は、この圧力変化に応じた信号を出力するため、圧力センサ100の評価が行われる。
Due to the physical collision of the
また、本実施形態の場合、クランクディスク313の回転数を変えることにより圧力周波数を調整したり、クランクディスク313の大きさを変えることで圧力振幅を調整したりすることができる。そして、これらにより、圧力変化速度を制御できる。
In the case of the present embodiment, the pressure frequency can be adjusted by changing the rotational speed of the
このように、本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様に、衝撃力の付与により、圧力センサ100に印加する圧力を変化させることができるため、3MPa/msec以上の急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置S2を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure applied to the
また、本実施形態の衝撃力付与手段310は、上記したクランクロッド312、クランクディスク313およびスライダ311を備えるクランク機構よりなり、スライダ311の往復運動によってピストン210に衝撃力の付与を行うものであるが、このようにクランク機構の回転運動によって繰り返し衝撃力を付与することができるため、繰り返し測定に適したものとなる。
Further, the impact force applying means 310 of the present embodiment includes a crank mechanism including the
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係る圧力センサ評価装置S3を模式的に示す概略図である。この圧力センサ評価装置S3は、上記第1実施形態の圧力センサ評価装置において、衝撃力付与手段320を変形したものであり、それ以外は同様であるため、以下、この相違点を中心に述べることとする。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic view schematically showing a pressure sensor evaluation device S3 according to the third embodiment of the present invention. This pressure sensor evaluation device S3 is the same as the pressure sensor evaluation device according to the first embodiment, except that the impact force imparting means 320 is modified. And
図5に示されるように、本実施形態の圧力センサ評価装置S3における衝撃力付与手段320は、シリンダ200の外部に設けられた歯車321を備えるものであり、この歯車321は図示しない上記基台に対して回転可能に支持された剛体である。
As shown in FIG. 5, the impact force applying means 320 in the pressure sensor evaluation apparatus S3 of the present embodiment includes a
そして、この歯車321をピストン210に衝突させることで衝撃力の付与を行うようになっており、本実施形態の衝撃力付与手段320も、物理的にピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものとして構成されている。
The
つまり、本実施形態の衝撃力付与手段320は、周面が凹凸形状をなす歯車321とこの歯車321を回転させる電動式のモータ322とにより構成される。この歯車321の回転速度はモータ322により調整が可能となっている。また、歯車321の材質は、本実施形態の衝撃力付与手段310としての機能が発揮されるならば、金属、樹脂およびセラミックなど、特に限定されるものではない。
That is, the impact force imparting means 320 of the present embodiment is configured by a
この歯車321は、その回転に伴い、凸部ではピストン210に接触し凹部ではピストン210から離れるように配置されたものであり、モータ322によって歯車321が回転すると、歯車321の凸部によって、ピストン210が繰り返し叩かれるようになっている。
The
すると、この歯車321のピストン210への物理的な衝突により、ピストン210は、シリンダ200の軸方向に沿って圧力センサ100の方へ変位する。そして、その衝撃はオイル220を介して、急激な圧力変化として圧力センサ100に伝達される。そして、圧力センサ100は、この圧力変化に応じた信号を出力するため、圧力センサ100の評価が行われる。
Then, the
また、本実施形態の場合、歯車321の山の数すなわち凸部の数や回転数を変えることで圧力周波数を調整することができ,歯車321の凸部の高さを変えることで圧力振幅の調整ができる。そして、これらにより、圧力変化速度を制御できる。
In the case of this embodiment, the pressure frequency can be adjusted by changing the number of peaks of the
このように、本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様に、衝撃力の付与により、圧力センサ100に印加する圧力を変化させることができるため、3MPa/msec以上の急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置S3を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure applied to the
また、本実施形態の衝撃力付与手段320は、上記した歯車321を備えるものであり、歯車321の回転運動によってピストン210に衝撃力の付与を行うものであるが、この歯車321の回転運動によって繰り返し衝撃力を付与することができるため、繰り返し測定に適したものとなる。
Further, the impact force imparting means 320 of the present embodiment includes the
(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係る圧力センサ評価装置S4を模式的に示す概略図である。この圧力センサ評価装置S4は、上記第1実施形態の圧力センサ評価装置において、衝撃力付与手段330を変形したものであり、それ以外は同様であるため、以下、この相違点を中心に述べることとする。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a pressure sensor evaluation device S4 according to the fourth embodiment of the present invention. This pressure sensor evaluation apparatus S4 is the same as the pressure sensor evaluation apparatus according to the first embodiment, except that the impact force imparting means 330 is modified. And
上記第1〜第3実施形態では衝撃力付与手段は、振り子機構、クランク機構あるいは歯車によって、物理的にピストン210を叩くことにより衝撃力の付与を行うものであった。それに対して、本第4実施形態の圧力センサ評価装置S4における衝撃力付与手段330は、ピストン210に衝撃力としての磁力を与えてピストン210の摺動を行う磁石部材331を備えるものである。
In the first to third embodiments, the impact force applying means applies the impact force by physically hitting the
図6に示されるように、本実施形態では、ピストン210は磁性体により構成されている。たとえば、ピストン210はフェライトなどの永久磁性材料などにより形成されたものである。そして、本実施形態の衝撃力付与手段としての磁石部材331は、電磁石331である。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
この電磁石331は、コイルに軟鉄心を差し入れたような一般的な電磁石の構成を有する。また、交流電源332は、電磁石331への通電を制御し磁力をオンオフするものである。そして、交流電源332によって電磁石331の磁力が制御されることで、電磁石331からのピストン210への磁界強度が変化するようになっている。
The
この電磁石331によって、当該電磁石331とピストン210との間に反力となる磁力が印加されることにより、ピストン210に衝撃力としての磁力が付与される。そして、この反力としての磁力のピストン210への付与により、ピストン210は、シリンダ200の軸方向に沿って圧力センサ100の方へ変位する。
The
このピストン210の変位による衝撃は、オイル220を介して、急激な圧力変化として圧力センサ100に伝達される。そして、圧力センサ100は、この圧力変化に応じた信号を出力するため、本実施形態においても圧力センサ100の評価を適切に行うことができる。
The impact due to the displacement of the
本実施形態の場合、電磁石331の極性の切替周波数を変えることで圧力周波数を調整することができ,また、電磁石331の磁界強度を変えることで圧力振幅の調整ができる。そして、これらにより、圧力変化速度を制御できる。
In the case of the present embodiment, the pressure frequency can be adjusted by changing the polarity switching frequency of the
このように、本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様に、衝撃力の付与により、圧力センサ100に印加する圧力を変化させることができるため、3MPa/msec以上の急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置S4を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the pressure applied to the
また、本実施形態の衝撃力付与手段330は、上記した電磁石331を備えるものであり、電磁石331の極性の切替周波数や磁界強度を、交流電源332によって電気的に制御することで、圧力変化の調整を行えるという利点がある。
In addition, the impact force applying means 330 of the present embodiment includes the above-described
(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態に係る圧力センサ評価装置S5を模式的に示す概略図である。この圧力センサ評価装置S5は、上記第1実施形態の圧力センサ評価装置において、衝撃力付与手段340を変形したものであり、それ以外は同様であるため、以下、この相違点を中心に述べることとする。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a schematic view schematically showing a pressure sensor evaluation device S5 according to the fifth embodiment of the present invention. This pressure sensor evaluation device S5 is the same as the pressure sensor evaluation device of the first embodiment except that the impact force imparting means 340 is modified, and the rest is the same. Therefore, this difference will be mainly described below. And
本実施形態の圧力センサ評価装置S5においても、ピストン210は磁性体により構成されており、衝撃力付与手段340は、上記第4実施形態と同様に、ピストン210に衝撃力としての磁力を与えてピストン210の摺動を行う磁石部材341を備えるものである。
Also in the pressure sensor evaluation device S5 of the present embodiment, the
図7に示されるように、本実施形態の磁石部材は、フェライトなどの永久磁性材料により構成された棒状の磁性体341である。ここでは、この磁性体341は、一端部がN極、他端部がS極であり、その中間部が図示しない上記基台に固定され、この固定部分を軸にして上記両端部が回転可能となっている。
As shown in FIG. 7, the magnet member of this embodiment is a rod-shaped
この磁性体341の回転は、電動式のモータ342により行われるようになっている。つまり、本実施形態の衝撃力付与手段340は、これら磁性体341およびモータ342により構成される。そして、この磁性体341の回転速度はモータ342により調整が可能となっている。
The rotation of the
この場合、磁性体341の回転に伴い、ピストン210に対する磁界強度、すなわち、磁性体341によるピストン210への磁力の大きさが、変化するようになっている。つまり、この磁性体341の回転によって当該磁性体341とピストン210との間に反力となる磁力と引力となる磁力が繰り返し印加される。
In this case, with the rotation of the
そして、反力となる磁力が印加されたときに、ピストン210に衝撃力としての磁力が付与される。このとき、ピストン210は、シリンダ200の軸方向に沿って圧力センサ100の方へ変位する。
And when the magnetic force used as reaction force is applied, the magnetic force as an impact force is provided to the
その衝撃はオイル220を介して、急激な圧力変化として圧力センサ100に伝達される。そして、圧力センサ100は、この圧力変化に応じた信号を出力するため、本実施形態においても、圧力センサ100の評価が行われる。
The impact is transmitted to the
本実施形態の場合、磁性体341の回転数を変えることで圧力周波数を調整することができ、また、磁性体341の材質を変えて磁界強度を変えることで圧力振幅の調整ができる。そして、これらにより、圧力変化速度を制御できる。
In the present embodiment, the pressure frequency can be adjusted by changing the number of rotations of the
このように、本実施形態によっても、衝撃力付与手段340による衝撃力の付与により、圧力センサ100に印加する圧力を変化させることができるため、3MPa/msec以上の急激な圧力変化を発生させるのに適した構成を有する圧力センサ評価装置S5を提供することができる。
As described above, also according to the present embodiment, the pressure applied to the
また、本実施形態の衝撃力付与手段340は、上記した回転により磁界強度を変化させる磁性体341を備えるものであり、電動式のモータ342によって、回転する磁性体341の回転数や磁界強度を変えることで、電気的に圧力変化の調整を行えるという利点がある。
Further, the impact force applying means 340 of the present embodiment includes a
また、本実施形態の衝撃力付与手段340としての磁性体341は、磁性体341の回転に伴い、ピストン210に対する磁界強度が変化するようになっているものであればよく、上記図7に示したような棒状のものに限定されるものではない。
Further, the
(他の実施形態)
なお、上記第2実施形態〜第5実施形態では、各図において圧力センサ評価装置に上記ギャップセンサ240が設けられていなかったが、これら実施形態においても上記第1実施形態と同様に、ピストン210の移動量を計測する移動量計測手段としてのギャップセンサが設けられていてもよい。
(Other embodiments)
In the second to fifth embodiments, the
この場合、ギャップセンサからの情報に基づいて、衝撃力付与手段を構成する上記モータ314、322、342あるいは交流電源332を調整すれば、衝撃力の制御が可能である。
In this case, the impact force can be controlled by adjusting the
また、上記各実施形態では、シリンダ200には、評価対象となる圧力センサ100を1個取り付けるものであったが、シリンダ200においてセンサ接続部を並列に2個以上設けることにより、圧力センサを複数個取り付けるようにしてもよい。それにより、複数個の圧力センサを同時に評価できるようにしてもよい。
Further, in each of the above embodiments, one
また、上記各実施形態において、評価対象となる圧力センサ100は上記図2に示したようなメタルダイアフラム式のものに限定するものではない。当該圧力センサとしては、上記各実施形態の圧力センサ評価装置におけるシリンダ200のセンサ接続部201に接続され、シリンダ200内のオイル220から圧力を受圧できるものであれば、特に限定されるものではない。
In each of the above embodiments, the
なお、圧力センサとシリンダ200のセンサ接続部201との接続は、上述したようなネジ結合に限定されるものではなく、装着および取り外しが可能であるならば、たとえば、圧入や爪嵌合などであってもよい。さらには、圧力センサとセンサ接続部との間に、別体の接続部材を介在させて、圧力センサの接続を行ってもよい。
Note that the connection between the pressure sensor and the
また、上記各実施形態において、圧力伝達流体は、上記したようなピストン210からの衝撃力を圧力センサ100に適切に伝達できるものならば、上記したフッ素オイルやシリコーンオイルなどよりなるオイル220に限定されるものではない。
Further, in each of the above embodiments, the pressure transmission fluid is limited to the
たとえば、これらオイル以外にも水などの非圧縮性流体を採用してもよく、これらによって、上記した一種のウォーターハンマー現象を発生させ、圧力センサに対して急激な圧力変化を起こすことが可能になる。 For example, in addition to these oils, incompressible fluids such as water may be adopted, which can cause the above-mentioned kind of water hammer phenomenon and cause a sudden pressure change to the pressure sensor. Become.
100…圧力センサ、200…シリンダ、201…センサ接続部、
210…ピストン、220…圧力伝達流体としてのオイル、
300、310、320、330、340…衝撃力付与手段、
301…ハンマー、302…棒状部材、311…スライダ、
312…クランクロッド、313…クランクディスク、321…歯車、
331…磁石部材としての電磁石、341…磁石部材としての磁性体。
100 ... Pressure sensor, 200 ... Cylinder, 201 ... Sensor connection part,
210 ... piston, 220 ... oil as pressure transmission fluid,
300, 310, 320, 330, 340 ... impact force applying means,
301 ... Hammer, 302 ... Bar member, 311 ... Slider,
312 ... Crank rod, 313 ... Crank disc, 321 ... Gear,
331: Electromagnet as a magnet member, 341: Magnetic body as a magnet member.
Claims (10)
一端部側に前記圧力センサ(100)が接続されるセンサ接続部(201)を有するシリンダ(200)と、
前記シリンダ(200)の他端部側から前記シリンダ(200)内に摺動可能に挿入されたピストン(210)と、
前記シリンダ(200)内にて前記センサ接続部(201)と前記ピストン(210)との間に封入され前記圧力センサ(100)へ圧力を伝達する圧力伝達流体(220)と、
前記シリンダ(200)の外部に設けられ、前記ピストン(210)に対して前記シリンダ(200)の軸方向への衝撃力を与える衝撃力付与手段(300、310、320、330、340)とを備え、
前記衝撃付与手段(300〜340)による前記衝撃力の付与を行うことにより、前記シリンダ(200)内にて前記ピストン(210)を摺動させ前記圧力伝達流体(220)を介して前記圧力センサ(100)に印加する圧力を変化させることを特徴とする圧力センサ評価装置。 A pressure sensor evaluation apparatus for evaluating the pressure sensor (100) by changing a pressure applied to the pressure sensor (100),
A cylinder (200) having a sensor connection (201) to which the pressure sensor (100) is connected on one end side;
A piston (210) slidably inserted into the cylinder (200) from the other end side of the cylinder (200);
A pressure transmission fluid (220) that is enclosed between the sensor connection (201) and the piston (210) in the cylinder (200) and transmits pressure to the pressure sensor (100);
Impact force applying means (300, 310, 320, 330, 340) provided outside the cylinder (200) and applying an impact force in the axial direction of the cylinder (200) to the piston (210). Prepared,
By applying the impact force by the impact applying means (300 to 340), the pressure sensor is slid through the pressure transmission fluid (220) by sliding the piston (210) in the cylinder (200). The pressure sensor evaluation apparatus characterized by changing the pressure applied to (100).
前記ハンマー(301)の振り子運動によって前記ピストン(210)を叩くことにより前記衝撃力の付与を行うものであることを特徴とする請求項4に記載の圧力センサ評価装置。 The impact force applying means (300) includes a rod-shaped member (302) having a hammer (301) on the tip side and generating a pendulum motion on the hammer (301).
The pressure sensor evaluation apparatus according to claim 4, wherein the impact force is applied by hitting the piston (210) by a pendulum movement of the hammer (301).
前記スライダ(311)を前記往復運動させて前記スライダ(311)によって前記ピストン(210)を叩くことにより前記衝撃力の付与を行うものであることを特徴とする請求項4に記載の圧力センサ評価装置。 The impact force applying means (310) includes a rod-like crank rod (312), a crank disk (313) connected to one end side of the crank rod (312), and the other end side of the crank rod (312). And a slider (311) that reciprocates according to the rotational movement of the crank disk (313).
The pressure sensor evaluation according to claim 4, wherein the impact force is applied by reciprocating the slider (311) and hitting the piston (210) by the slider (311). apparatus.
前記歯車(321)を回転させて前記凸部によって前記ピストン(210)を叩くことにより前記衝撃力の付与を行うものであることを特徴とする請求項4に記載の圧力センサ評価装置。 The impact force applying means (320) includes a gear (321) arranged so as to contact the piston (210) at a convex portion and away from the piston (210) at a concave portion,
The pressure sensor evaluation apparatus according to claim 4, wherein the impact force is applied by rotating the gear (321) and hitting the piston (210) by the convex portion.
前記衝撃力付与手段(330、340)は、前記ピストン(210)に前記衝撃力としての磁力を与えて前記ピストン(210)の摺動を行う磁石部材(331、341)を備えるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧力センサ評価装置。 The piston (210) is made of a magnetic material,
The impact force applying means (330, 340) includes magnet members (331, 341) for applying a magnetic force as the impact force to the piston (210) to slide the piston (210). The pressure sensor evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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