JP2009041938A - Vibration sensing apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration sensing apparatus for reducing the restriction on duration during which a vibration sensor section is used and a usage environment, simplifying the constitution, and accurately measuring the vibration. <P>SOLUTION: An interrogator 17 and the vibration sensor section 11 are separated, and result of the external vibration detected is transmitted from the vibration sensor section 11 to the interrogator 17 through a second electromagnetic wave 16. The vibration sensor section 11 does not have a complex power supply circuit, and a piezoelectric element 14 for sensing the external vibration and a diode 13 are connected to an antenna 12, in parallel. The frequency and the intensity of the external vibration can be measured, by making the interrogator 17 analyze the second electromagnetic wave 16 that is radiated from the antenna 12 in the vibration sensor section 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、機械的な外部振動を検知する振動検知装置に関し、とくに、無線によって遠方の機械的な振動を検出することが可能な振動検知装置に関する。   The present invention relates to a vibration detection device that detects mechanical external vibrations, and more particularly to a vibration detection device that can detect mechanical vibrations far away by radio.

車両盗難防止装置や住居侵入の検知装置などの防犯装置として用いる目的で、本体とは分離したセンサ部にて外部の振動を検知して無線通信によって本体に異常を送信する、振動検知装置の開発が進められている。本体である質問器とセンサ部とを分離し、両者の間の情報伝達を無線により行うシステムは、車両盗難防止装置など、センサ部の取り付け対象が移動しうる場合にとくに有利な方式である。   Development of a vibration detection device that detects external vibration with a sensor unit separated from the main body and transmits anomaly to the main body by wireless communication for the purpose of use as a security device such as a vehicle anti-theft device or an intrusion detection device Is underway. A system that separates the interrogator, which is the main body, and the sensor unit and wirelessly transmits information between them is a particularly advantageous method when the attachment target of the sensor unit can move, such as a vehicle anti-theft device.

特許文献1には、このような取り付け対象に加えられた機械的な外部振動などの各種異常を検知装置によって検知し、無線によって異常状態情報として本体である質問器に伝える、異常監視システムの例が開示されている。この異常監視システムの構成について、図5をもとに説明する。図5は、特許文献1に記載の異常監視システムにおける振動検知装置の要部の構成図の例である。振動検知装置51は、振動センサ57や電源部56を含み、さらにCPU(中央処理装置)を有する各種処理回路を含む振動センサ部52と、本体である質問器53より構成されている。このうち質問器53の各種設定は、制御装置54から設定指示情報55を前記質問器53に送信することによって変更可能である。   Patent Document 1 discloses an example of an abnormality monitoring system in which various abnormalities such as mechanical external vibration applied to such an attachment target are detected by a detection device, and are transmitted wirelessly to an interrogator as abnormal state information. Is disclosed. The configuration of this abnormality monitoring system will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an example of a configuration diagram of a main part of a vibration detection device in the abnormality monitoring system described in Patent Document 1. The vibration detection device 51 includes a vibration sensor 57 and a power supply unit 56, and further includes a vibration sensor unit 52 including various processing circuits having a CPU (central processing unit), and an interrogator 53 as a main body. Among these, various settings of the interrogator 53 can be changed by transmitting setting instruction information 55 from the control device 54 to the interrogator 53.

外部振動を検出するセンサ装置である振動センサ部52の構成は以下の通りである。振動センサ57によって外部振動が検知された場合、その振動情報は制御部60内の検知情報取得部62に送られる。さらに異常判定部63に送られ、異常判定部63は記憶部61内に記憶されている閾値情報66を読み出して前記振動情報と比較する。ここで異常振動であると判定された場合には、振動情報は情報送信指示部64に送られて無線送信部59に伝えられ、そこから異常状態情報67として質問器53に送信される。なお電源部56は電池であり、振動センサ部52の各所に電力供給を行っている。   The configuration of the vibration sensor unit 52 which is a sensor device that detects external vibration is as follows. When external vibration is detected by the vibration sensor 57, the vibration information is sent to the detection information acquisition unit 62 in the control unit 60. Further, it is sent to the abnormality determination unit 63, and the abnormality determination unit 63 reads the threshold information 66 stored in the storage unit 61 and compares it with the vibration information. If it is determined that the vibration is abnormal, the vibration information is transmitted to the information transmission instruction unit 64 and transmitted to the wireless transmission unit 59, and is transmitted to the interrogator 53 as abnormal state information 67 therefrom. The power supply unit 56 is a battery and supplies power to various parts of the vibration sensor unit 52.

一方、前記の外部振動が検知された場合とは別に、電力供給判定部65の指示によって計時部58が経過時間をカウントし、2分経過するごとに、情報送信指示部64に指示して無線信号を質問器53に送信させる。この無線信号は異常状態情報67とは異なり、振動センサ57が外部振動を検知していない場合であっても、振動センサ部52が正常に稼動していることを質問器53に知らせるためのものである。この無線信号の送信間隔を2分ごとに固定することによって、それ以前には正常時にも随時行っていた質問器53への無線送信を取り止めとして、電源部56での電池寿命の向上を図っている。なお非特許文献1は、アンテナから放射された電磁波が散乱されて、再びアンテナに戻る場合の散乱波の強度に関して考察した内容の、一般的な参考文献である。   On the other hand, separately from the case where the external vibration is detected, the time measuring unit 58 counts the elapsed time according to the instruction of the power supply determining unit 65, and instructs the information transmission instruction unit 64 every time 2 minutes pass. The signal is transmitted to the interrogator 53. Unlike the abnormal state information 67, this wireless signal is used to notify the interrogator 53 that the vibration sensor unit 52 is operating normally even when the vibration sensor 57 does not detect external vibration. It is. By fixing the transmission interval of this radio signal every 2 minutes, the wireless transmission to the interrogator 53, which has been performed at any time even before normal operation, is canceled, and the battery life in the power supply unit 56 is improved. Yes. Non-Patent Document 1 is a general reference document that discusses the intensity of scattered waves when electromagnetic waves radiated from an antenna are scattered and returned to the antenna again.

特開2006−79284号公報JP 2006-79284 A 虫明康人著「アンテナ・電波伝搬」コロナ社 2002年12月25日発行 第39版 p.41Yasuto Mushiaki “Antenna / Radio Wave Propagation” Corona, Inc. Published December 25, 2002 39th Edition p. 41

特許文献1に開示されているように、従来の振動検知装置においては、振動センサ部の検知素子として例えば圧電素子を用い、外部振動によって圧電素子に誘起される起電力による電位差を電気信号として検出していた。そして振動センサ部内の制御部で、前記電気信号の増幅、フィルタリング等の信号処理、および外部振動の有無の判定のための一連の演算処理を行って、その後に無線送信部からこの外部振動の情報を質問器に電磁波として送信していた。このように従来の振動検知装置のシステムにおいては、振動センサ、制御部、無線送信部、および各部を駆動させるための電源部の存在が必要不可欠であった。従って振動センサ部は煩雑なシステム処理のための構成と、少なくとも電源を必要とするために、一般的なタグ形状のような小型軽量化は困難であった。また、電池などの電源を内蔵していることから、その稼動時間や使用環境上の制限があった。   As disclosed in Patent Document 1, in a conventional vibration detection device, for example, a piezoelectric element is used as a detection element of a vibration sensor unit, and a potential difference due to an electromotive force induced in the piezoelectric element by external vibration is detected as an electric signal. Was. The control unit in the vibration sensor unit performs signal processing such as amplification and filtering of the electrical signal, and a series of arithmetic processing for determining the presence or absence of external vibration, and then information on the external vibration from the wireless transmission unit. To the interrogator as electromagnetic waves. As described above, in the system of the conventional vibration detection device, the presence of the vibration sensor, the control unit, the wireless transmission unit, and the power supply unit for driving each unit is indispensable. Therefore, since the vibration sensor unit requires a complicated system processing configuration and at least a power source, it is difficult to reduce the size and weight of a general tag shape. In addition, since a power source such as a battery is built in, there are restrictions on the operating time and usage environment.

ここで振動センサ部に、質問器から送信される電磁波から起電力を取り出すレクテナ回路などの電源回路を搭載するなら、電池を省略して稼動時間や使用環境上の制限を回避することが可能である。しかしこの場合は、振動センサ部に比較的複雑な構成を持つレクテナ回路がさらに付加されることになるため、小型化が困難になる。また、レクテナ回路による電力供給量は一般に小さいため、特許文献1の場合のようなCPUを有する各種処理回路を振動センサ部に搭載することは困難であり、消費電力の小さい検出回路や検出結果の送信回路を別途開発する必要がある。   If the vibration sensor unit is equipped with a power supply circuit such as a rectenna circuit that extracts electromotive force from electromagnetic waves transmitted from the interrogator, it is possible to omit the battery and avoid restrictions on operating time and usage environment. is there. However, in this case, since a rectenna circuit having a relatively complicated configuration is further added to the vibration sensor unit, it is difficult to reduce the size. In addition, since the amount of power supplied by the rectenna circuit is generally small, it is difficult to mount various processing circuits having a CPU as in the case of Patent Document 1 in the vibration sensor unit. It is necessary to develop a transmission circuit separately.

従って、本発明の課題は、振動センサ部と質問器とを備えた振動検知装置であって、前記振動センサ部と前記質問器との間の情報通信が無線により行われるとともに、前記振動センサ部が電池だけではなく、レクテナ回路などの複雑な電源回路を有していない、振動検知装置を提供することである。また、振動センサ部にて検知された、外部振動を含む情報を質問器に対して送信する回路を単純な構成とすることで、振動センサ部を小型化することが可能な振動検知装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is a vibration detection device including a vibration sensor unit and an interrogator, wherein information communication between the vibration sensor unit and the interrogator is performed wirelessly, and the vibration sensor unit Is to provide a vibration detection device that does not have a complicated power supply circuit such as a rectenna circuit as well as a battery. In addition, a vibration detection device that can downsize the vibration sensor unit by providing a simple circuit for transmitting information including external vibration detected by the vibration sensor unit to the interrogator is provided. It is to be.

本発明によれば、一対の電極端子を有するアンテナと、前記一対の電極端子の間に電気的に接続され、外部振動を検知可能な圧電素子と、前記圧電素子と電気的に並列に接続されたダイオードとを有する振動センサ部と、前記振動センサ部に電磁波を放射する機能と、前記振動センサ部が受信した前記電磁波を散乱してなる散乱波を受信して、前記散乱波を監視する機能とを有する質問器とを備えた振動検知装置であって、前記外部振動により前記圧電素子に誘起される電位差によって、前記電磁波の周波数帯における、前記ダイオードのインピーダンスが変化することによって生じる、前記散乱波の強度もしくは周波数の少なくともいずれかの変化を検出することにより、前記外部振動を検知する振動検知装置が得られる。   According to the present invention, an antenna having a pair of electrode terminals, a piezoelectric element electrically connected between the pair of electrode terminals and capable of detecting external vibration, and electrically connected in parallel with the piezoelectric element. A vibration sensor unit having a diode, a function of radiating electromagnetic waves to the vibration sensor unit, and a function of receiving the scattered waves formed by scattering the electromagnetic waves received by the vibration sensor unit and monitoring the scattered waves A vibration detection device comprising: an interrogator comprising: the scattering caused by a change in impedance of the diode in a frequency band of the electromagnetic wave due to a potential difference induced in the piezoelectric element by the external vibration. By detecting a change in at least one of wave intensity and frequency, a vibration detection device for detecting the external vibration can be obtained.

ここで、本発明における解決手段として、振動センサ部のアンテナが備える1対の電極端子である、第1端子と第2端子の間には、ダイオードが接続されているとともに、このダイオードに対して電気的に並列に接続された、外部振動を検知可能な圧電素子を有する構成とする。この振動センサ部に質問器から特定の周波数の電磁波が放射されると、外部振動によってこの圧電素子に励起される起電力による電位差と前記ダイオードとの作用によって、放射された前記電磁波の周波数から一定の値だけ周波数がシフトした第2電磁波が、アンテナに散乱波として励起される。   Here, as a solution in the present invention, a diode is connected between the first terminal and the second terminal, which are a pair of electrode terminals provided in the antenna of the vibration sensor unit. The piezoelectric element is electrically connected in parallel and can detect external vibration. When an electromagnetic wave of a specific frequency is radiated from the interrogator to the vibration sensor unit, the frequency difference of the radiated electromagnetic wave is constant due to the potential difference due to the electromotive force excited by the piezoelectric element due to external vibration and the action of the diode. The second electromagnetic wave whose frequency is shifted by the value of is excited as a scattered wave in the antenna.

この第2電磁波は、質問器から放射される第1電磁波から、周波数が高い向きと低い向きとにそれぞれ一定の周波数だけシフトした2種類の周波数の成分の電磁波を含むものであり、この周波数のシフト量が、それぞれ振動センサ部により検知された外部振動の周波数に相当する。また受信された第1電磁波に対する第2電磁波の相対的な強度が、検知された外部振動の強度によって変動する。このとき、振動センサ部に外部振動が加えられていない場合は、周波数がシフトした成分の電磁波が第2電磁波に含まれることはない。しかし第1電磁波と同じ周波数の成分の電磁波は、振動センサ部が動作可能である限り、第2電磁波に常時含まれ続けることとなる。従って、本発明による振動検知装置は、第2電磁波に含まれる、第1電磁波と同じ周波数の成分の電磁波を検知することにより、この振動検知装置が正常に動作しているかどうかをいつでも確認できるという特徴を持つ。   This second electromagnetic wave includes electromagnetic waves of two types of frequency components shifted from the first electromagnetic wave radiated from the interrogator by a fixed frequency in the high frequency direction and the low frequency direction. The shift amount corresponds to the frequency of the external vibration detected by the vibration sensor unit. Further, the relative intensity of the second electromagnetic wave with respect to the received first electromagnetic wave varies depending on the intensity of the detected external vibration. At this time, when the external vibration is not applied to the vibration sensor unit, the electromagnetic wave of the component whose frequency is shifted is not included in the second electromagnetic wave. However, the electromagnetic wave having the same frequency component as that of the first electromagnetic wave is always included in the second electromagnetic wave as long as the vibration sensor unit can operate. Therefore, the vibration detection device according to the present invention can always check whether the vibration detection device is operating normally by detecting the electromagnetic wave having the same frequency component as the first electromagnetic wave, which is included in the second electromagnetic wave. Has characteristics.

即ち、本発明は、一対の電極端子を有するアンテナと、前記一対の電極端子の間に電気的に接続され、外部振動を検知可能な圧電素子と、前記圧電素子と電気的に並列に接続されたダイオードとを有する振動センサ部と、前記振動センサ部に電磁波を放射する機能と、前記振動センサ部が受信した前記電磁波を散乱してなる散乱波を受信して、前記散乱波を監視する機能とを有する質問器とを備えた振動検知装置であって、前記外部振動により前記圧電素子に誘起される電位差によって、前記電磁波の周波数帯における、前記ダイオードのインピーダンスが変化することによって生じる、前記散乱波の強度もしくは周波数の少なくともいずれかの変化を検出することにより、前記外部振動を検知することを特徴とする振動検知装置である。   That is, the present invention provides an antenna having a pair of electrode terminals, a piezoelectric element electrically connected between the pair of electrode terminals and capable of detecting external vibration, and electrically connected in parallel with the piezoelectric element. A vibration sensor unit having a diode, a function of radiating electromagnetic waves to the vibration sensor unit, and a function of receiving the scattered waves formed by scattering the electromagnetic waves received by the vibration sensor unit and monitoring the scattered waves A vibration detection device comprising: an interrogator comprising: the scattering caused by a change in impedance of the diode in a frequency band of the electromagnetic wave due to a potential difference induced in the piezoelectric element by the external vibration. The vibration detection device detects the external vibration by detecting a change in at least one of wave intensity and frequency.

また、本発明は、前記質問器がアンテナを備え、前記質問器が備えるアンテナと、前記振動センサ部が備えるアンテナとの少なくとも一方がダイポールアンテナであることを特徴とする振動検知装置である。   The interrogator includes an antenna, and at least one of the antenna included in the interrogator and the antenna included in the vibration sensor unit is a dipole antenna.

本発明によれば、質問器と振動センサ部を分離して、振動センサ部での外部振動の検知結果を電磁波により質問器に送信する振動検知装置において、振動センサ部の側に電池やレクテナ回路などの複雑な電源回路を有しておらず、そのため振動センサ部の使用期間や使用環境の面での制約が少ない振動検知装置を構成することができる。また振動センサ部での外部振動の検知や検知結果の送信回路も部品点数が少なく単純な構成である。このため振動センサ部の小型軽量化が容易であり、また振動センサ部をタグ形状のような小さな形状とすることができるので、振動測定の対象である振動試験体への取り付け箇所への制約を小さくすることができる。さらに振動センサ部が小型軽量であるために、振動試験体の振動を拘束する可能性が小さく、そのため精度の高い振動測定が可能である。また外部振動が与えられていないときにも、振動センサ部からの電磁波を受信することで、振動検知装置が正常に動作しているかどうかを確認することができる。   According to the present invention, in the vibration detection device that separates the interrogator and the vibration sensor unit and transmits the detection result of the external vibration in the vibration sensor unit to the interrogator by electromagnetic waves, a battery or a rectenna circuit is provided on the vibration sensor unit side. Therefore, it is possible to configure a vibration detection device that has few restrictions on the period of use and the environment of use of the vibration sensor unit. In addition, the detection of external vibration in the vibration sensor unit and the transmission circuit of the detection result also have a simple configuration with a small number of parts. For this reason, it is easy to reduce the size and weight of the vibration sensor part, and the vibration sensor part can be made into a small shape such as a tag shape, so that there is a restriction on the attachment location to the vibration test object that is the object of vibration measurement. Can be small. Furthermore, since the vibration sensor unit is small and light, there is little possibility of restraining the vibration of the vibration test specimen, so that highly accurate vibration measurement is possible. Even when no external vibration is applied, it is possible to confirm whether the vibration detection device is operating normally by receiving the electromagnetic wave from the vibration sensor unit.

以下、本発明の実施の形態による振動検知装置の動作について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the vibration detecting apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明における振動検知装置での外部振動の検出の原理を示した図であり、振動センサ部が備えるアンテナの第1端子と第2端子の間に、ダイオードおよび圧電素子が電気的に並列に接続された場合を示している。図1において、振動検知装置は質問器17および振動センサ部11からなり、質問器17はアンテナ部18を備えている。このアンテナ部18から第1電磁波15が放射されると、その送信電力のうちの一部は振動センサ部11が備えるアンテナ12により散乱され、散乱された電磁波のうちの一部の電力は、第2電磁波として再び質問器17のアンテナ18により受信される。ここで振動センサ部11は、アンテナ12が備える第1端子と第2端子の間に、ダイオード13と圧電素子14が電気的に互いに並列に接続された構成であって、それ以外の回路素子は基本的に不要である。このため必要な回路素子の部品点数が少なく、装置の小型化に適した回路を構成することが可能である。   FIG. 1 is a diagram showing the principle of detection of external vibration in the vibration detection device according to the present invention. A diode and a piezoelectric element are electrically connected between a first terminal and a second terminal of an antenna provided in the vibration sensor unit. The case where it is connected in parallel is shown. In FIG. 1, the vibration detection device includes an interrogator 17 and a vibration sensor unit 11, and the interrogator 17 includes an antenna unit 18. When the first electromagnetic wave 15 is radiated from the antenna unit 18, a part of the transmission power is scattered by the antenna 12 provided in the vibration sensor unit 11, and a part of the scattered electromagnetic wave is Two electromagnetic waves are received again by the antenna 18 of the interrogator 17. Here, the vibration sensor unit 11 has a configuration in which a diode 13 and a piezoelectric element 14 are electrically connected in parallel between a first terminal and a second terminal of the antenna 12, and other circuit elements are Basically unnecessary. For this reason, it is possible to configure a circuit suitable for miniaturization of the apparatus with a small number of necessary circuit elements.

回路を構成する圧電素子14に外部振動が加えられた場合は、この振動により圧電素子14の両極間に電位差が誘起され、これによってダイオード13のインピーダンスが変化する。つまり、圧電素子14の起電力による電位差がダイオード13に対して順方向バイアスが加えられる向きに与えられる場合には、ダイオード13のインピーダンスは小さな値を示す。一方、圧電素子14からダイオード13に対して逆方向バイアスとなる電位差が与えられる場合は、ダイオード13のインピーダンスは大きな値を示すこととなる。従って、アンテナ12の給電点である第1端子と第2端子の間に接続されたダイオード13のインピーダンスが加えられる外部振動の周期に応じて変動し、またこのインピーダンス変化の大きさは外部振動の強度に関係している。よって、後述のインピーダンスと散乱波の関係に従って、振動センサ部11のアンテナ12により散乱され、質問器17のアンテナ部18により受信される第2電磁波16の電力強度および周波数成分が変化することとなる。このため、受信したこの第2電磁波16を解析することで、振動センサ部11に与えられた外部振動についての情報を知ることができる。   When an external vibration is applied to the piezoelectric element 14 constituting the circuit, a potential difference is induced between both electrodes of the piezoelectric element 14 due to the vibration, and thereby the impedance of the diode 13 changes. That is, when the potential difference due to the electromotive force of the piezoelectric element 14 is given in a direction in which a forward bias is applied to the diode 13, the impedance of the diode 13 shows a small value. On the other hand, when a potential difference that is a reverse bias is applied from the piezoelectric element 14 to the diode 13, the impedance of the diode 13 shows a large value. Therefore, the impedance of the diode 13 connected between the first terminal and the second terminal, which is the feeding point of the antenna 12, varies according to the period of the external vibration applied, and the magnitude of this impedance change is It is related to strength. Therefore, the power intensity and frequency component of the second electromagnetic wave 16 that is scattered by the antenna 12 of the vibration sensor unit 11 and received by the antenna unit 18 of the interrogator 17 changes according to the relationship between the impedance and the scattered wave described later. . Therefore, by analyzing the received second electromagnetic wave 16, it is possible to know information about external vibration given to the vibration sensor unit 11.

本発明の振動検知装置における、質問器が放射する第1電磁波と受信される第2電磁波との関係は以下のようになる。はじめに、振動センサ部のアンテナに負荷抵抗Rlが接続されている場合に、質問器のアンテナ部が受信する散乱波による受信電力について考える。まず、負荷抵抗Rlが接続された1対の電極端子を有する振動センサ部のアンテナの実効散乱断面積Asは、非特許文献1の41ページの記述より、数1と表される。   In the vibration detection device of the present invention, the relationship between the first electromagnetic wave radiated by the interrogator and the received second electromagnetic wave is as follows. First, consider the received power due to the scattered wave received by the antenna unit of the interrogator when the load resistance Rl is connected to the antenna of the vibration sensor unit. First, the effective scattering cross-section As of the antenna of the vibration sensor unit having a pair of electrode terminals to which the load resistance Rl is connected is expressed by Equation 1 from the description on page 41 of Non-Patent Document 1.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、Rは振動センサ部のアンテナの放射抵抗、λは第1電磁波の波長、Grは振動センサ部のアンテナの利得である。数1によって、振動センサ部のアンテナの放射抵抗Rに対して負荷抵抗Rlが変化する場合には、それに伴い実効散乱断面積Asが変動することがわかる。 Here, R is the radiation resistance of the antenna of the vibration sensor unit, λ is the wavelength of the first electromagnetic wave, and Gr is the gain of the antenna of the vibration sensor unit. The number 1, when the load resistance R l varies relative to the radiation resistance R of the antenna of the vibration sensor unit is seen to vary the effective scattering cross section A s accordingly.

次に、質問器から第1電磁波として放射された送信電力Wtが、実効散乱断面積Asを有する振動センサ部のアンテナにおいて散乱される効果を考える。このときの前記アンテナにおける散乱波である第2電磁波の一部は再び質問器のアンテナ部で受信される。質問器が受信する第2電磁波の最大有効電力Weは、数2と表される。 Next, the transmission power W t emitted as a first electromagnetic wave from the interrogator is, consider the effect that is scattered at the antenna of the vibration sensor unit having an effective scattering cross section A s. At this time, a part of the second electromagnetic wave that is a scattered wave in the antenna is received again by the antenna unit of the interrogator. Maximum active power W e of the second electromagnetic wave interrogator receives is expressed as the number 2.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、Gaは質問器のアンテナ部の利得、dは質問器のアンテナ部と振動センサ部のアンテナの間の伝搬距離である。なお、Aeは質問器のアンテナ部が取り出しうる最大電力実効面積であり、前記非特許文献1の同じく41ページの記述より、数3と表される。 Here, G a gain of the antenna of the interrogator, d is the propagation distance between the antenna of the vibration sensor portion and the antenna portion of the interrogator. A e is the maximum effective power area that can be taken out by the antenna unit of the interrogator, and is expressed by Equation 3 from the description on page 41 of Non-Patent Document 1.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、数3を数2に代入すると、数4と表される。   Here, when Expression 3 is substituted into Expression 2, Expression 4 is obtained.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

従って、Weは、数1、数4より、数5と表される。 Thus, W e is the number 1, than the number 4, is expressed as the number 5.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、改めてWeは散乱波である第2電磁波の最大有効電力、Rは振動センサ部のアンテナの放射抵抗、Rlは振動センサ部のアンテナに接続された負荷抵抗、λは第1電磁波の波長、Gaは質問器のアンテナ部の利得、Grは振動センサ部のアンテナの利得、dは両アンテナ間の伝搬距離、Wtは質問器からの送信電力である。従って、数5により、センサ部のアンテナによる散乱波の最大有効電力とその負荷抵抗の関係が導かれる。 Here, again W e is the maximum active power of the second electromagnetic wave is scattered wave, R represents the radiation resistance of the antenna of the vibration sensor unit, the load resistance R l is connected to the antenna of the vibration sensor unit, lambda first wave , G a is the gain of the antenna of the interrogator, G r is the gain of the antenna of the vibration sensor, d is the propagation distance between the two antennas, and W t is the transmission power from the interrogator. Therefore, the relationship between the maximum effective power of the scattered wave by the antenna of the sensor unit and the load resistance is derived from Equation 5.

ここで、振動センサ部の負荷抵抗Rlが周期的に変化する場合を考える。外部振動によって図1の圧電素子に電位差が誘起される場合には、ダイオードには交流バイアスが印加されることになるので、そのインピーダンスは外部振動の周波数とともに変動し、大きな値と小さな値を繰り返すことになる。従って、振動センサ部のアンテナに接続された負荷抵抗Rlは、数6と表される。 Here, consider a case where the load resistance R l of the vibration sensor unit periodically changes. When a potential difference is induced in the piezoelectric element of FIG. 1 by external vibration, an AC bias is applied to the diode, so that the impedance varies with the frequency of the external vibration and repeats a large value and a small value. It will be. Therefore, the load resistance R l connected to the antenna of the vibration sensor unit is expressed by Equation 6.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、ΔRlは負荷抵抗Rlの最大変化量、fvは外部振動による変動周波数、tは時間、Rlbはバイアス抵抗である。 Here, ΔR l is the maximum change amount of the load resistance R l , f v is a fluctuation frequency due to external vibration, t is time, and R lb is a bias resistance.

また、質問器からセンサ部に放射される送信電力Wtは、数7と表される。 Further, the transmission power W t radiated from the interrogator to the sensor unit is expressed by Equation 7.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、Wt0とf0は、それぞれ質問器から放射される最大電力およびその周波数である。一般にはf0はfvよりも遙かに大きい値である。 Here, W t0 and f 0 are the maximum power radiated from the interrogator and its frequency, respectively. In general, f 0 is much larger than f v .

よって、質問器が受信する第2電磁波の最大有効電力Weは、数6および数7を前記の数5に代入して、数8と表される。 Therefore, the maximum active power W e of the second electromagnetic wave interrogator receives substitutes the number 6 and number 7 to number 5 above, expressed as the number 8.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

ここで、数9が成立するとすれば、前記の第2電磁波の最大有効電力Weは、数10と表される。 Here, if the number 9 is established, the maximum active power W e of the second wave of the is expressed as the number 10.

Figure 2009041938
Figure 2009041938

Figure 2009041938
Figure 2009041938

数10のカッコ{}内の第1項は、第2電磁波のうち、質問器から放射される第1電磁波と同一周波数であるf0成分を示し、同じくカッコ{}内の第2項および第3項は、振動センサ部のアンテナに接続された負荷抵抗Rlのうち、変動周波数fvによって変調された成分である、f0−fvおよびf0+fvの成分をそれぞれ示している。従って、この第2項および第3項の成分を解析することで、振動センサ部の負荷抵抗Rlの変動成分を決定することが可能である。ここで前記の通り、振動センサ部の負荷抵抗Rlの変動はセンサ部が測定している外部振動に同期しているのであるから、この装置においては、センサ部が質問器とは離れた地点での外部振動を検知して、その情報を質問器に無線通信によって伝搬することが可能となる。つまり、無線によって遠方の振動を検知することのできる、振動検知装置として機能させることができる。 The first term in the parentheses {} of the formula 10 indicates the f 0 component having the same frequency as that of the first electromagnetic wave radiated from the interrogator among the second electromagnetic waves. Item 3 shows components of f 0 −f v and f 0 + f v , which are components modulated by the variation frequency fv, of the load resistance R 1 connected to the antenna of the vibration sensor unit. Therefore, by analyzing the components of the second and third terms, it is possible to determine the variation component of the load resistance R l of the vibration sensor unit. Wherein the street, the point variation of the load resistance R l of the vibration sensor unit because than synchronized to an external vibration sensor unit is measuring, in this apparatus, the sensor unit is separate from the interrogator It is possible to detect external vibrations at and to propagate the information to the interrogator by wireless communication. That is, it can function as a vibration detection device that can detect vibrations in the distance by radio.

図2は、本発明の振動検知装置による、振動センサ部のアンテナに接続された負荷抵抗Rlの値と、第2電磁波の側波帯強度との関係を模式的に示したグラフであり、横軸は抵抗値、縦軸は電磁波の強度である。図2によれば、負荷抵抗Rlの値が大きくなるにつれて第2電磁波の側波帯強度は低下していく。これは前記の数5に表された、質問器からの送信電力Wtが一定の場合のRlとWeとの関係に合致するものである。また、図2において振動センサ部のアンテナの放射抵抗Rが増加した場合は、放射抵抗Rの値が小の場合21から、Rの値が中の場合22、Rの値が大の場合23の順に、第2電磁波の側波帯強度が次第に増加することが示されている。この変化は振動センサ部での負荷抵抗Rlの値に関わらず生じるものである。 FIG. 2 is a graph schematically showing the relationship between the value of the load resistance R l connected to the antenna of the vibration sensor unit and the sideband intensity of the second electromagnetic wave by the vibration detection device of the present invention, The horizontal axis is the resistance value, and the vertical axis is the electromagnetic wave intensity. According to FIG. 2, the sideband intensity of the second electromagnetic wave decreases as the value of the load resistance R l increases. This is what has been represented in Equation 5 above, the transmission power W t from the interrogator to meet the relationship between the R l and W e in the case of the constant. In addition, in FIG. 2, when the radiation resistance R of the antenna of the vibration sensor unit is increased, the radiation resistance R is from 21 when the value of the radiation resistance R is small, 22 when the value of R is medium, and 23 when the value of R is large. In turn, it is shown that the sideband intensity of the second electromagnetic wave gradually increases. This change occurs regardless of the value of the load resistance R l at the vibration sensor unit.

図3は、本発明の振動検知装置において、振動センサ部に外部振動が与えられた場合の第2電磁波のスペクトルを模式的に示したグラフであり、横軸は周波数、縦軸は電磁波強度である。質問器のアンテナ部により受信された第2電磁波は、第1電磁波と同一の周波数成分である搬送波31と、その両側に存在する振動情報を有する2本の側波帯32、33からなるスペクトルを示す。本発明の第1の解決手段の場合には、2本の側波帯32、33の強度はセンサ部によって測定された外部振動の強さに依存し、また2本の側波帯の周波数は、搬送波31の周波数f0を中心に、それぞれ測定された外部振動の周波数fvだけ左右にシフトしたスペクトルを示す。なお2本の側波帯の強度は前記の数10により、互いにほぼ同じ値となる。 FIG. 3 is a graph schematically showing the spectrum of the second electromagnetic wave when external vibration is applied to the vibration sensor unit in the vibration detection device of the present invention, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents electromagnetic wave intensity. is there. The second electromagnetic wave received by the antenna unit of the interrogator has a spectrum composed of a carrier wave 31 having the same frequency component as the first electromagnetic wave and two sidebands 32 and 33 having vibration information existing on both sides thereof. Show. In the case of the first solution of the present invention, the strength of the two sidebands 32 and 33 depends on the strength of the external vibration measured by the sensor unit, and the frequency of the two sidebands is The spectrum shifted left and right by the frequency f v of the external vibration measured around the frequency f 0 of the carrier wave 31 is shown. It should be noted that the intensity of the two sidebands becomes substantially the same value due to the above-described equation (10).

図4は、本発明の振動検知装置において質問器のアンテナ部により受信された第2電磁波の、搬送波41および側波帯42のそれぞれの強度と伝搬距離との関係を模式的に示したグラフであり、横軸は伝搬距離、縦軸は電磁波強度である。側波帯42の強度は伝搬距離が伸びるに従い当初は急激に低下するものの、その後は緩やかに低下するようになり、伝搬距離が多少あっても、質問器のアンテナ部が側波帯42をそれなりの強度にて受信可能であることが伺える。   FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between the intensity and propagation distance of the carrier wave 41 and the sideband 42 of the second electromagnetic wave received by the antenna unit of the interrogator in the vibration detection device of the present invention. Yes, the horizontal axis represents the propagation distance, and the vertical axis represents the electromagnetic wave intensity. Although the intensity of the sidebands 42 suddenly decreases as the propagation distance increases, the intensity gradually decreases thereafter, and even if there is some propagation distance, the interrogator antenna section changes the sidebands 42. It can be seen that it is possible to receive at the strength of.

本発明の振動センサ部に搭載され、外部振動を検知して電位差を発生させる圧電素子は、想定される外部振動の形態に応じてそれぞれ最適な振動モードを有するような、片持ち梁構造、両持ち梁構造、あるいはダイヤフラム構造の圧電素子とすることが好適である。例えば片持ち梁構造を持つ圧電素子を作製する場合には、構造体として片持ち梁構造を形成したシリコン片に、RF−スパッタリング法やエアロゾルデポジッション法などの成膜技術を用い、10μm厚程度のPZT膜を積層して圧電振動子を形成するとよい。また、圧電体であるPZT膜の厚み方向には、同様の手法によって電極としてPt/Ti膜を形成することが好適である。この電極を、振動センサ部に設けたアンテナの第1端子および第2端子に電気的に接続する。なお、片持ち梁構造をなす振動子の共振周波数および歪量は、その寸法、ヤング率、密度により規定されることは周知の通りである。   The piezoelectric element mounted on the vibration sensor unit of the present invention, which detects an external vibration and generates a potential difference, has a cantilever structure, both of which have an optimal vibration mode according to the assumed form of external vibration. A piezoelectric element having a cantilever structure or a diaphragm structure is preferable. For example, when a piezoelectric element having a cantilever structure is manufactured, a film formation technique such as an RF-sputtering method or an aerosol deposition method is used on a silicon piece having a cantilever structure as a structure, and the thickness is about 10 μm. A PZT film may be laminated to form a piezoelectric vibrator. In addition, it is preferable to form a Pt / Ti film as an electrode in the thickness direction of the PZT film that is a piezoelectric body by the same method. This electrode is electrically connected to a first terminal and a second terminal of an antenna provided in the vibration sensor unit. As is well known, the resonance frequency and strain amount of a vibrator having a cantilever structure are defined by its dimensions, Young's modulus, and density.

振動検知装置の感度を向上させて、質問器と振動センサ部との間の伝搬距離を伸ばすためには、振動センサ部には小さな電位差であっても大きなインピーダンス変化を示す半導体素子を用いることが望ましく、PINダイオードが使用可能である。一般的なダイオードは0.6V程度の順方向の立ち上がり電圧を持っているが、ショットキーダイオードはこれよりも立ち上がり電圧が低く、しかも第1電磁波として使用される周波数帯域に対応する高周波駆動が可能であることから、やはり好適に使用することができる。   In order to improve the sensitivity of the vibration detection device and extend the propagation distance between the interrogator and the vibration sensor unit, it is necessary to use a semiconductor element that exhibits a large impedance change even for a small potential difference in the vibration sensor unit. Preferably, a PIN diode can be used. A general diode has a forward rising voltage of about 0.6 V, but a Schottky diode has a lower rising voltage than that and can be driven at a high frequency corresponding to the frequency band used as the first electromagnetic wave. Therefore, it can also be used suitably.

本発明の解決手段に基づく振動検知装置を以下のように作製し、その無線伝送距離を測定した。まず質問器のアンテナ部および振動センサ部のアンテナとして、それぞれ半波長ダイポールアンテナを用いた。質問器からの第1電磁波の放射電力は、電波法上の特定小電力無線局の出力の上限として規定されている10dBm(周波数:2.45GHz)とした。また、質問器の受信感度は、一般的な目安としての環境ノイズを考慮した上で、−80dBmを選定した。前述の半波長ダイポールアンテナは、FR−4基板(FR−4グレードの耐然性ガラス布基材エポキシ樹脂積層板)上に積層された36μm厚の銅箔を全長約30mm(中央に2mmの間隙を設け、その間にダイオードおよび振動検知素子である圧電素子を搭載した)、幅約10mmの寸法の矩形パターンとしたものを用いた。   A vibration detector based on the solution of the present invention was manufactured as follows, and the wireless transmission distance was measured. First, half-wave dipole antennas were used as antennas of the interrogator and vibration sensor, respectively. The radiated power of the first electromagnetic wave from the interrogator was 10 dBm (frequency: 2.45 GHz) defined as the upper limit of the output of the specific low-power radio station in the Radio Law. In addition, the reception sensitivity of the interrogator was selected to be −80 dBm in consideration of environmental noise as a general guide. The half-wave dipole antenna described above has a 36 μm-thick copper foil laminated on an FR-4 substrate (FR-4 grade weather-resistant glass cloth base epoxy resin laminate) with a total length of about 30 mm (a gap of 2 mm in the center). Between which a diode and a piezoelectric element as a vibration detecting element were mounted), and a rectangular pattern having a width of about 10 mm was used.

振動センサ部にはダイオードとして、PINダイオード:品番BAP50−03(オランダPhilips社製)を使用した。また前記の片持ち梁構造を形成したシリコン片にRF−スパッタリング法によって厚み10μmのPZT膜を積層して圧電素子を形成し、これをパッケージ化して、振動検知素子として前記PINダイオードに対して並列に接続した。この振動検知素子が防犯装置として用いられる際に、振動検知の対象となるものは主にガラスの振動である。実施例における振動検知素子は、板ガラスを強く叩いた際に発生する振動である数kHzから、ガラスの破壊の際に強く検知される200kHz程度の周波数にかけて振動検知の感度が高くなるように設計されていて、このような周波数の振動による1G(9.8m/s2)の加速度を検知した場合に、0.1Vp-p(Peak to Peak)の出力電圧を有している。なおこの振動検知素子が検知する加速度の大きさと、その時の出力電圧とはほぼ比例関係にある。この振動検知素子を20個作製し、以下の測定に供した。 As the diode in the vibration sensor unit, a PIN diode: product number BAP50-03 (manufactured by Philips, The Netherlands) was used. In addition, a piezoelectric element is formed by laminating a PZT film having a thickness of 10 μm on the silicon piece having the cantilever structure by RF-sputtering, and this is packaged to be parallel to the PIN diode as a vibration detection element. Connected to. When this vibration detection element is used as a security device, the object of vibration detection is mainly glass vibration. The vibration detection element in the embodiment is designed so that the sensitivity of vibration detection increases from a few kHz, which is a vibration generated when the glass sheet is struck strongly, to a frequency of about 200 kHz, which is strongly detected when the glass is broken. Therefore, when an acceleration of 1 G (9.8 m / s 2 ) due to vibration of such a frequency is detected, it has an output voltage of 0.1 V pp (Peak to Peak). Note that the magnitude of acceleration detected by the vibration detection element and the output voltage at that time are in a substantially proportional relationship. Twenty vibration detection elements were produced and used for the following measurements.

1kHzから、前記の200kHzまでの振動を発生する超音波トランスデューサを金属板に設置して、この金属板に本発明の振動センサ部の振動検知素子を取り付けた。金属板に設置した超音波トランスデューサの出力強度は、振動検知素子に2Gの加速度が加えられるように調整してある。この加速度は、窓ガラスとして使用される一般的なガラス板を破壊した際に生じる振動の強度と同程度である。超音波トランスデューサにこれらの周波数の超音波振動を発生させ、その振動を振動検知素子が検知して、振動センサ部が送信する第2電磁波を質問器が受信するようにアンテナ部を配置した。ここで質問器と振動センサ部との距離を順次変化させて、前記第2電磁波が質問器にて有意な信号として測定されうる最大距離を最大無線伝搬距離と定義して、その距離を測定した。超音波トランスデューサが発生する振動の周波数によってこの最大無線伝搬距離は変化し、また振動検知素子によってもばらつきがある。しかし1kHz〜200kHzの間のいずれの周波数、および20個のいずれの振動検知素子を用いた場合であっても、振動センサ部と質問器の組み合わせにおける最大無線伝搬距離は0.8〜2mの範囲であった。この伝搬距離は車両盗難防止装置などを想定した場合において、振動検知装置として用いることが十分に可能な距離である。   An ultrasonic transducer that generates vibrations from 1 kHz to 200 kHz was installed on a metal plate, and the vibration detection element of the vibration sensor unit of the present invention was attached to the metal plate. The output intensity of the ultrasonic transducer installed on the metal plate is adjusted so that 2G acceleration is applied to the vibration detecting element. This acceleration is comparable to the strength of vibration generated when a general glass plate used as a window glass is broken. An ultrasonic vibration of these frequencies is generated in the ultrasonic transducer, the vibration detection element detects the vibration, and the interrogator receives the second electromagnetic wave transmitted by the vibration sensor. Here, the distance between the interrogator and the vibration sensor unit was sequentially changed, the maximum distance at which the second electromagnetic wave could be measured as a significant signal by the interrogator was defined as the maximum radio propagation distance, and the distance was measured. . The maximum wireless propagation distance varies depending on the frequency of vibration generated by the ultrasonic transducer, and varies depending on the vibration detecting element. However, the maximum wireless propagation distance in the combination of the vibration sensor unit and the interrogator is in the range of 0.8 to 2 m regardless of the frequency between 1 kHz and 200 kHz and any of the 20 vibration detection elements. Met. This propagation distance is a distance that can be sufficiently used as a vibration detection device when a vehicle antitheft device is assumed.

次いで車両盗難防止装置としての用途を想定して、乗用車のドアガラスに本発明における振動検知素子を取り付けて自動車用ドアの窓ガラスの破壊試験を行った。前記20個の振動検知素子の中から、0.8mの最短の最大無線伝搬距離が測定された素子を選択し、これをドアガラスに取り付けて、振動センサ部から0.8mの距離の位置に質問器のアンテナ部を配置した。この状態でドアガラスをハンマーで叩いて破壊し、その際に生じる振動をこの振動検知素子が検知して、質問器に有意な信号として伝達することができるかを測定した。その結果、質問器は振動センサ部からの第2電磁波を有意な信号として受信することに成功した。このことから、本発明における振動検知装置は、防犯用途としての使用に充分に耐えうるものであるといえる。   Next, assuming a use as a vehicle antitheft device, the vibration detection element according to the present invention was attached to a door glass of a passenger car, and a window glass destructive test was performed. From the 20 vibration detection elements, an element having the shortest maximum radio propagation distance of 0.8 m is selected, and this is attached to the door glass, and is positioned at a distance of 0.8 m from the vibration sensor unit. An interrogator antenna was placed. In this state, the door glass was smashed with a hammer, and the vibration generated at that time was detected by the vibration detection element, and it was measured whether it could be transmitted as a significant signal to the interrogator. As a result, the interrogator succeeded in receiving the second electromagnetic wave from the vibration sensor unit as a significant signal. From this, it can be said that the vibration detection device according to the present invention can sufficiently withstand use for crime prevention.

以上示したように、本発明によれば、質問器と振動センサ部を分離して、振動センサ部での外部振動の検知結果を電磁波により質問器に送信する構成の振動検知装置を実現することができる。これによって振動センサ部に電池やレクテナ回路などの複雑な電源回路を有しておらず、また振動センサ部での外部振動の検知素子や検知結果の送信回路についても、少ない部品点数の単純な構成で実現することが可能である。それにより振動センサ部の小型軽量化や、振動測定の対象である振動試験体の振動の拘束が小さくなることでの精度の高い振動測定を実現することができる。なお、上記説明は、本発明の実施の形態に係る場合の効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記の実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a vibration detection device configured to separate an interrogator and a vibration sensor unit and transmit an external vibration detection result in the vibration sensor unit to the interrogator using electromagnetic waves. Can do. As a result, the vibration sensor unit does not have a complicated power supply circuit such as a battery or a rectenna circuit, and the external vibration detection element and the detection result transmission circuit in the vibration sensor unit have a simple configuration with a small number of parts. Can be realized. As a result, it is possible to realize highly accurate vibration measurement by reducing the size and weight of the vibration sensor unit and reducing the vibration restraint of the vibration test object that is the object of vibration measurement. It should be noted that the above description is for explaining the effects in the case of the embodiment of the present invention, and is not intended to limit the invention described in the claims or to reduce the scope of the claims. Absent. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.

本発明の解決手段における振動検知装置での外部振動の検出の原理を示した図。The figure which showed the principle of the detection of the external vibration in the vibration detection apparatus in the solution means of this invention. 本発明の振動検知装置における振動センサ部のアンテナでの負荷抵抗Rlと第2電磁波の側波帯強度との関係を示したグラフ。Graph showing the relationship between the load resistance R l and sideband intensity of the second electromagnetic wave at the antenna of the vibration sensor unit in the vibration detecting device of the present invention. 本発明の振動検知装置における第2電磁波のスペクトルを模式的に示したグラフ。The graph which showed typically the spectrum of the 2nd electromagnetic wave in the vibration detection device of the present invention. 本発明の振動検知装置における第2電磁波の搬送波および側波帯の強度と伝搬距離の関係を模式的に示したグラフ。The graph which showed typically the relationship between the intensity | strength of the carrier wave and sideband of 2nd electromagnetic waves, and propagation distance in the vibration detection apparatus of this invention. 振動検知装置の従来技術における検知装置の要部の構成図の例。The example of the block diagram of the principal part of the detection apparatus in the prior art of a vibration detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11 振動センサ部
12 アンテナ
13 ダイオード
14 圧電素子
15 第1電磁波
16 第2電磁波
17 質問器
18 アンテナ部
21 放射抵抗Rが小の場合
22 放射抵抗Rが中の場合
23 放射抵抗Rが大の場合
31,41 搬送波
32,33,42 側波帯
51 振動検知装置
52 振動センサ部
53 質問器
54 制御装置
55 設定指示情報
56 電源部
57 振動センサ
58 計時部
59 無線送信部
60 制御部
61 記憶部
62 検知情報取得部
63 異常判定部
64 情報送信指示部
65 電力供給判定部
66 閾値情報
67 異常状態情報
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Vibration sensor part 12 Antenna 13 Diode 14 Piezoelectric element 15 1st electromagnetic wave 16 2nd electromagnetic wave 17 Interrogator 18 Antenna part 21 When radiation resistance R is small 22 When radiation resistance R is medium 23 When radiation resistance R is large 31 , 41 Carrier waves 32, 33, 42 Sideband 51 Vibration detection device 52 Vibration sensor unit 53 Interrogator 54 Control device 55 Setting instruction information 56 Power supply unit 57 Vibration sensor 58 Timekeeping unit 59 Wireless transmission unit 60 Control unit 61 Storage unit 62 Detection Information acquisition unit 63 Abnormality determination unit 64 Information transmission instruction unit 65 Power supply determination unit 66 Threshold information 67 Abnormal state information

Claims (2)

一対の電極端子を有するアンテナと、前記一対の電極端子の間に電気的に接続され、外部振動を検知可能な圧電素子と、前記圧電素子と電気的に並列に接続されたダイオードとを有する振動センサ部と、
前記振動センサ部に電磁波を放射する機能と、前記振動センサ部が受信した前記電磁波を散乱してなる散乱波を受信して、前記散乱波を監視する機能とを有する質問器とを備えた振動検知装置であって、
前記外部振動により前記圧電素子に誘起される電位差によって、前記電磁波の周波数帯における、前記ダイオードのインピーダンスが変化することによって生じる、前記散乱波の強度もしくは周波数の少なくともいずれかの変化を検出することにより、前記外部振動を検知することを特徴とする振動検知装置。
A vibration having an antenna having a pair of electrode terminals, a piezoelectric element electrically connected between the pair of electrode terminals and capable of detecting external vibration, and a diode electrically connected in parallel with the piezoelectric element. A sensor unit;
A vibration provided with an interrogator having a function of radiating electromagnetic waves to the vibration sensor unit and a function of receiving scattered waves formed by scattering the electromagnetic waves received by the vibration sensor unit and monitoring the scattered waves. A detection device,
By detecting a change in at least one of the intensity and frequency of the scattered wave caused by a change in impedance of the diode in the frequency band of the electromagnetic wave due to a potential difference induced in the piezoelectric element by the external vibration. A vibration detection apparatus for detecting the external vibration.
前記質問器がアンテナを備え、前記質問器が備えるアンテナと、前記振動センサ部が備えるアンテナとの少なくとも一方がダイポールアンテナであることを特徴とする請求項1に記載の振動検知装置。   The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein the interrogator includes an antenna, and at least one of the antenna included in the interrogator and the antenna included in the vibration sensor unit is a dipole antenna.
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