JP2015004667A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力センサと、圧力センサの電気信号を処理する処理部と、圧力センサと処理部を収納し、圧力センサに被測定流体を導く導入孔が形成されたハウジングと、を備えるセンサ装置に関するものである。 The present invention is a sensor device comprising: a pressure sensor; a processing unit that processes an electrical signal of the pressure sensor; and a housing that houses the pressure sensor and the processing unit and that has an introduction hole that guides a fluid to be measured to the pressure sensor. It is about.
従来、例えば特許文献1に示されるように、圧力検出用のセンサ素子がセンサ本体の内部に収容してなる圧力センサと、チャンバ空間が内部に形成され、車両バンパに配設されるチャンバ部材と、を備える車両用衝突検知装置が提案されている。この車両用衝突検知装置は、センサ素子によってチャンバ空間内の圧力を検出し、その圧力検出結果に基づいて車両バンパへの衝突を検知する。チャンバ部材には、チャンバ空間を外部に連通させる開口部と、センサ本体が固定される開口部とが設けられている。そしてセンサ本体にはチャンバ空間内の圧力を導入するための圧力導入口が設けられている。 Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1, a pressure sensor in which a sensor element for pressure detection is housed in a sensor body, a chamber member in which a chamber space is formed and disposed in a vehicle bumper, , A vehicle collision detection device has been proposed. This vehicle collision detection device detects a pressure in a chamber space by a sensor element, and detects a collision with a vehicle bumper based on the pressure detection result. The chamber member is provided with an opening for communicating the chamber space to the outside and an opening for fixing the sensor body. The sensor body is provided with a pressure inlet for introducing pressure in the chamber space.
上記したように、特許文献1に示される車両用衝突検知装置では、チャンバ部材の2つの開口部の内の一方にセンサ本体が固定されている。したがって、チャンバ部材(導入孔)のもう一方の開口部が異物(例えば氷など)によって閉塞された場合、所望の圧力を検出することができなくなる。 As described above, in the vehicle collision detection device disclosed in Patent Document 1, the sensor body is fixed to one of the two openings of the chamber member. Therefore, when the other opening of the chamber member (introduction hole) is blocked by a foreign substance (for example, ice), a desired pressure cannot be detected.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、導入孔が閉塞したか否かが判定可能とされたセンサ装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sensor device that can determine whether or not an introduction hole is blocked.
上記した目的を達成するために、本発明は、被測定流体の圧力を電気信号に変換する圧力センサ(10)と、圧力センサの電気信号を処理する処理部(20)と、圧力センサと処理部を収納し、圧力センサに被測定流体を導く導入孔(31)が形成されたハウジング(30)と、導入孔の被測定流体を振動することで、導入孔の形状と状態とによって決定される共鳴周波数を有する定常波を導入孔内に発生させる振動部(40,204)と、を有し、導入孔は、一端が開口され、他端が閉口され、その閉口された他端において圧力センサが導入孔内の被測定流体の圧力を検出できるようにハウジングに設けられており、圧力センサは、振動部によって定常波が導入孔内に発生された際、共鳴周波数に応じた、周期的に振幅が変動する電気信号を出力し、処理部は、共鳴周波数に応じた圧力センサの電気信号の周波数に基づいて、導入孔が異物によって閉塞されているか否かを判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pressure sensor (10) for converting the pressure of a fluid to be measured into an electrical signal, a processing unit (20) for processing the electrical signal of the pressure sensor, a pressure sensor, and a processing. Is determined by the shape and state of the introduction hole by vibrating the fluid to be measured in the introduction hole and the housing (30) in which the introduction hole (31) for guiding the measurement fluid to the pressure sensor is formed. And a vibration part (40, 204) for generating a standing wave having a resonance frequency in the introduction hole. The introduction hole has one end opened, the other end closed, and a pressure sensor at the other closed end. Is provided in the housing so that the pressure of the fluid to be measured in the introduction hole can be detected, and the pressure sensor periodically amplitudes according to the resonance frequency when a standing wave is generated in the introduction hole by the vibration unit. Electric signal with variable Output, processing unit, based on the frequency of the electrical signal of the pressure sensor corresponding to the resonant frequency, and judging whether it is closed introducing hole by foreign substances.
導入孔(31)の一端が開口され他端が閉口された場合(以下、便宜上、開口状態と示す)、導入孔(31)の一端側を腹、他端側を節とする定常波が導入孔(31)内に発生する。これとは異なり、導入孔(31)の一端が異物によって閉口されて導入孔(31)が閉塞された場合(以下、便宜上、閉塞状態と示す)、導入孔(31)の一端側と他端側それぞれを節とする定常波が導入孔(31)内に発生する。この2つの定常波の周波数(共鳴周波数)は互いに異なるため、圧力センサ(10)から出力される電気信号の周波数も異なる。そこで本発明では、圧力センサ(10)の電気信号の周波数に基づいて、導入孔(31)が異物によって閉塞されているか否かを判定する。これにより、導入孔(31)が異物によって閉塞されている場合、圧力センサ(10)から出力される電気信号が、所望の物理量とは異なることが認知される。 When one end of the introduction hole (31) is opened and the other end is closed (hereinafter referred to as an open state for the sake of convenience), a standing wave with the one end side of the introduction hole (31) as an abdomen and the other end side as a node is introduced into the introduction hole. (31). In contrast, when one end of the introduction hole (31) is closed by a foreign substance and the introduction hole (31) is closed (hereinafter, referred to as a closed state for convenience), one end side and the other end of the introduction hole (31) Standing waves having nodes on each side are generated in the introduction hole (31). Since the frequencies (resonance frequencies) of the two standing waves are different from each other, the frequency of the electric signal output from the pressure sensor (10) is also different. Therefore, in the present invention, based on the frequency of the electrical signal of the pressure sensor (10), it is determined whether or not the introduction hole (31) is blocked by foreign matter. Thereby, when the introduction hole (31) is obstruct | occluded with the foreign material, it is recognized that the electrical signal output from a pressure sensor (10) differs from a desired physical quantity.
処理部は、導入孔が完全に異物によって閉塞されていないときに圧力センサから出力される電気信号の周波数に基づいた閾値を有し、処理部は、圧力センサから出力される電気信号の周波数と閾値との大小関係に基づいて、導入孔が異物によって閉塞されているか否かを判定しても良い。 The processing unit has a threshold value based on the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is not completely blocked by the foreign matter, and the processing unit has a frequency of the electrical signal output from the pressure sensor. Based on the magnitude relationship with the threshold value, it may be determined whether or not the introduction hole is blocked by a foreign substance.
導入孔(31)の一部が異物によって閉塞された場合、導入孔(31)に形成される定常波の周波数(以下、共鳴周波数と示す)が、開口状態における定常波の共鳴周波数とは異なる可能性が高い。そのため、例えば、開口状態における圧力センサ(10)の電気信号の周波数そのものに基づいて、導入孔(31)が閉塞状態であるか否かを判定する場合、導入孔(31)の一部が閉口しているだけであるにも関わらず、閉塞状態であると判定する虞がある。そこで上記のように、閾値を、導入孔(31)が完全に閉塞されていないときに圧力センサ(10)から出力される電気信号に基づいて決定する。こうすることで、上記した比較構成と比べて、導入孔(31)の閉塞状態の判定を誤ることが抑制される。 When a part of the introduction hole (31) is blocked by a foreign substance, the frequency of the standing wave formed in the introduction hole (31) (hereinafter referred to as resonance frequency) may be different from the resonance frequency of the standing wave in the open state. Is expensive. Therefore, for example, when determining whether or not the introduction hole (31) is closed based on the frequency of the electrical signal of the pressure sensor (10) in the open state, a part of the introduction hole (31) is closed. There is a possibility that it is determined to be in a closed state even though it has only been performed. Therefore, as described above, the threshold value is determined based on the electrical signal output from the pressure sensor (10) when the introduction hole (31) is not completely closed. By doing so, it is possible to suppress erroneous determination of the closed state of the introduction hole (31) as compared with the above-described comparative configuration.
振動部は、導入孔の中に設けることができる。これによれば、導入孔(31)内に異物が付着したとしても、振動部(40)の振動によって、その異物を除去することができる。 The vibration part can be provided in the introduction hole. According to this, even if a foreign substance adheres in the introduction hole (31), the foreign substance can be removed by the vibration of the vibration part (40).
更に閾値は、導入孔が開口しているときに圧力センサから出力される電気信号の周波数よりも高く、導入孔が異物によって閉塞されたときに圧力センサから出力される電気信号の周波数よりも低く設定されており、処理部は、圧力センサから出力される電気信号の周波数が閾値よりも低いと判定した場合、導入孔は異物によって閉塞されていないと判定し、圧力センサから出力される電気信号の周波数が閾値以上であると判定した場合、導入孔は異物によって閉塞されていると判定しても良い。 Furthermore, the threshold value is higher than the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is open, and is lower than the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is blocked by foreign matter. If the processing unit determines that the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor is lower than the threshold value, the processing unit determines that the introduction hole is not blocked by a foreign object, and the electrical signal output from the pressure sensor. If it is determined that the frequency is equal to or higher than the threshold value, the introduction hole may be determined to be blocked by foreign matter.
振動部(40)が導入孔(31)の中に設けられている場合、導入孔(31)が閉塞されていようといまいと、振動部(40)によって導入孔(31)の中の被測定流体が振動され、導入孔(31)内に定常波が発生される。しかしながら上記したように、導入孔(31)内に発生する定常波の共鳴周波数は導入孔(31)が閉塞されているか否かによって異なる。開口状態の共鳴周波数よりも閉塞状態の共鳴周波数のほうが高く、およそ2倍である。そのため閾値は、開口状態において圧力センサ(10)から出力される電気信号の周波数よりも高く、閉塞状態において圧力センサ(10)から出力される電気信号の周波数よりも低く設定する。そして処理部(20)は、圧力センサ(10)から出力される電気信号の周波数が閾値よりも低いと判定した場合、導入孔(31)は開口状態であると判定し、圧力センサ(10)から出力される電気信号の周波数が閾値以上であると判定した場合、導入孔(31)は閉塞状態であると判定する。 When the vibration part (40) is provided in the introduction hole (31), whether the introduction hole (31) is closed or not, the object to be measured in the introduction hole (31) by the vibration part (40). The fluid is vibrated and a standing wave is generated in the introduction hole (31). However, as described above, the resonance frequency of the standing wave generated in the introduction hole (31) varies depending on whether or not the introduction hole (31) is closed. The resonance frequency in the closed state is higher than the resonance frequency in the open state, which is approximately twice. Therefore, the threshold is set higher than the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor (10) in the open state and lower than the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor (10) in the closed state. When the processing unit (20) determines that the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor (10) is lower than the threshold, the processing unit (20) determines that the introduction hole (31) is in the open state, and the pressure sensor (10). When it is determined that the frequency of the electric signal output from the input signal is equal to or higher than the threshold value, the introduction hole (31) is determined to be in a closed state.
振動部は、導入孔の内壁における一端側に設けても良い。これによれば、振動部(40)が導入孔(31)の内壁における他端側に設けられた構成とは異なり、振動部(40)にて発生される固有の周波数を有する振動が圧力センサ(10)に伝達されることが抑制される。そのため、導入孔(31)が異物によって閉塞されているか否かを判定する精度が低下することが抑制される。 The vibration part may be provided on one end side of the inner wall of the introduction hole. According to this, unlike the configuration in which the vibration part (40) is provided on the other end side of the inner wall of the introduction hole (31), the vibration having a specific frequency generated in the vibration part (40) is detected by the pressure sensor. Transmission to (10) is suppressed. Therefore, it is suppressed that the precision which determines whether the introduction hole (31) is obstruct | occluded with the foreign material is reduced.
振動部は、導入孔の内壁の一端側だけではなく、全面に設けても良い。これによれば、振動部(40)が導入孔(31)の内壁の一部に設けられた構成と比べて、導入孔(31)内に付着した異物を、その付着場所に依らずに除去することができる。 The vibration part may be provided not only on one end side of the inner wall of the introduction hole but on the entire surface. According to this, as compared with the configuration in which the vibrating portion (40) is provided on a part of the inner wall of the introduction hole (31), the foreign matter attached in the introduction hole (31) is removed regardless of the attachment location. can do.
以下、本発明によるセンサ装置が車両のドアに設けられ、側突用のエアバッグの駆動制御に活用された場合の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図6に基づいて、本実施形態に係るセンサ装置を説明する。なお、図3では導入孔31の断面形状を破線で表し、図3および図4ではインナーパネル200を省略している。また、図4では車両に搭載された制御回路203をブロックで模式的に示し、制御回路203とセンサ装置100との電気的な接続を破線で示している。
Hereinafter, an embodiment in which a sensor device according to the present invention is provided at a door of a vehicle and used for driving control of a side impact airbag will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
The sensor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the cross-sectional shape of the
以下においては、互いに直交の関係にある3方向を、x方向、y方向、z方向と示す。また、x方向とy方向とによって規定される平面をx−y平面、y方向とz方向とによって規定される平面をy−z平面、z方向とx方向とによって規定される平面をz−x平面と示す。 In the following, the three directions that are orthogonal to each other are referred to as an x direction, a y direction, and a z direction. A plane defined by the x direction and the y direction is an xy plane, a plane defined by the y direction and the z direction is a yz plane, and a plane defined by the z direction and the x direction is z−. Shown as x-plane.
図1に示すように、本実施形態にかかるセンサ装置100はドアの内部にあるインナーパネル200に設けられる。そして図4に示すように、センサ装置100は、圧力センサ10と、処理部20と、ハウジング30と、振動部40と、を有する。圧力センサ10は被測定流体の圧力を電気信号に変換するものである。圧力センサ10から出力された電気信号が処理部20に出力される。詳しくは後述するが、処理部20は受信した電気信号に基づいて異物の検出処理などの処理を行う。ハウジング30は圧力センサ10と処理部20それぞれを収納するものである。ハウジング30には圧力センサ10に被測定流体を導く導入孔31が形成されている。振動部40は導入孔31の中の被測定流体を振動させ、導入孔31の形状と状態(後述する開口状態若しくは閉塞状態)とによって決定される共鳴周波数を有する定常波を発生するものである。定常波が圧力センサ10に印加されると、共鳴周波数に応じた、周期的に振幅が変動する電気信号が圧力センサ10から出力される。本実施形態に係る被測定流体は空気である。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、通常、導入孔31は一端が開口され他端が閉口された状態(以下、便宜上、開口状態と示す)となっている。しかしながら、車両に吹き付けられた水や大気中の水が氷結してなる氷などの異物によって導入孔31の一端が閉口されると、導入孔31が閉塞された状態(以下、便宜上、閉塞状態と示す)となる。このように導入孔31の状態が変化すると、振動部40によって発生された定常波の共鳴周波数も変化する。この結果、圧力センサ10に印加される圧力も変動し、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数も変化する。処理部20は、この圧力センサ10の電気信号の周波数に基づいて、導入孔31の一端が閉口されているか否かを判定する。換言すれば、処理部20は、圧力センサ10の電気信号の周波数に基づいて、導入孔31が開口状態であるのか閉塞状態であるのかを判定する。以下、センサ装置100の構成要素10〜40それぞれを詳説する。
As shown in FIG. 4, the
圧力センサ10は、通常、車両に印加された外力による車両のインナーパネル200とアウターパネル201との間に構成された空間(以下、被検出空間202と示す)の圧力変動に応じた電気信号を出力する機能を果たす。この電気信号は、車両のエアバッグシステムを制御する制御回路203に出力される。制御回路203は、圧力センサ10の電気信号に基づいてエアバッグの駆動を制御する。なお、もちろんではあるが、上記したように圧力センサ10は、導入孔31の検査時において、上記した定常波の共鳴周波数に応じた電気信号を処理部20に出力する機能も果たす。
The
図4に示すように、圧力センサ10は配線基板11の一面11aに設けられている。この一面11aには、圧力センサ10のほかに処理部20も設けられており、その裏面11bにはコンデンサ12が設けられている。圧力センサ10、処理部20、および、コンデンサ12それぞれはワイヤ13および配線基板11の配線を介して電気的に接続され、回路が構成されている。
As shown in FIG. 4, the
処理部20は、導入孔31の一端が異物によって完全に閉口されていないときに圧力センサ10から出力される電気信号の周波数に基づいた閾値を有し、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数と閾値との大小関係に基づいて、導入孔31の一端が異物によって閉口されているか否かを判定する。後述するように、振動部40は導入孔31内に設けられている。したがって導入孔31の一端が閉口されていようといまいと、振動部40によって導入孔31の中の被測定流体が振動され、導入孔31内に定常波が発生される。ただし、導入孔31内に発生する定常波の共鳴周波数は、導入孔31が閉塞されているか否かによってその値が異なる。
The
図5に示すように、管の一端が開口され他端が閉口された状態(開口状態)では、一端を腹、他端を節とする定常波が管の中に発生する。これとは異なり、図6に示すように、管の両端が閉口された状態(閉塞状態)では、一端と他端それぞれを節とする定常波が管の中に発生する。このように開口状態と閉塞状態とでは、管の中に発生する定常波が異なり、その共鳴周波数も異なる。閉塞状態のほうが開口状態よりも共鳴周波数が高く、およそ2倍となる。そのため閾値は、開口状態において圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも高く、閉塞状態において圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも低く設定されている。処理部20は、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数が閾値よりも低いと判定した場合、導入孔31は開口状態であると判定し、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数が閾値以上であると判定した場合、導入孔31は閉塞状態であると判定する。
As shown in FIG. 5, in a state where one end of the tube is opened and the other end is closed (opened state), a standing wave having one end as an antinode and the other end as a node is generated in the tube. In contrast, as shown in FIG. 6, in a state where both ends of the tube are closed (closed state), a standing wave having nodes at one end and the other end is generated in the tube. Thus, the standing wave generated in the tube is different between the open state and the closed state, and the resonance frequency is also different. In the closed state, the resonance frequency is higher than that in the open state, which is about twice as high. Therefore, the threshold is set higher than the frequency of the electrical signal output from the
なお、導入孔31の一端の全てではなく一部が異物によって閉口された場合(一端の開口面積が減少された場合)、導入孔31に形成される定常波の共鳴周波数は、開口状態における定常波の共鳴周波数とは若干異なる可能性がある。詳しく言えば、定常波の共鳴周波数が、開口状態の共鳴周波数から閉塞状態の共鳴周波数に近づく可能性がある。このことも考慮して、上記したように閾値は、導入孔31の一端が異物によって全く閉口されていないときに圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも所定値だけ高めに設定されている。この所定値は、異物による導入孔31の閉塞具合が被検出流体の圧力の検出精度に影響するか否かによって決定される。すなわち、検出された共鳴周波数が開口状態における共鳴周波数よりも高く、且つ、閾値よりも低い場合、被検出流体の圧力の検出精度がそれほど落ちず、被検出流体の圧力が検出可能とみなされ、開口状態であるとみなされる。これとは反対に検出された共鳴周波数が閾値よりも高く、且つ、閉塞状態における共鳴周波数よりも低い場合、被検出流体の圧力の検出精度が著しく落ち、被検出流体の圧力が検出不可能とみなされ、閉塞状態であるとみなされる。
When a part, not all, of one end of the
図示しないが、本実施形態にかかる処理部20は、特定帯域の周波数を取り出すフィルタと、フィルタを介した圧力センサ10の電気信号の周波数を計測する計測部と、計測部によって計測された周波数と上記した閾値に相当する基準周波数とを比較する比較部と、を有する。この際、例えば比較部からHi信号が出力されたら導入孔31の一端が異物によって閉口されたと判定され、比較部からLo信号が出力されたら導入孔31の一端が異物によって閉口されていないと判定される。
Although not shown, the
ハウジング30は、圧力センサ10と処理部20を収納しつつ、インナーパネル200に取り付け固定されるものである。ハウジング30には複数のターミナル32がインサート成形されており、一部のターミナル32がワイヤ14を介して配線基板11に形成された回路と電気的に接続され、振動部40と電気的に接続された残りのターミナル32がワイヤ15を介して配線基板11と電気的に接続されている。
The
ハウジング30は、配線基板11を収納する収納空間を有する収納部33と、収納空間内に収納される配線基板11を支持する支持部34と、収納空間と被検出空間202とを連通することで、圧力センサ10に被測定流体を導く導入孔31が形成された導入部35と、を有する。支持部34は環状を成し、支持部34によって形成される2つの開口端の内の一方が導入孔31と連通されている。図4に示すように、支持部34の一端が導入孔31の他端を囲むように収納部33に固定され、残りの他端が配線基板11の一面11aと接触している。これにより、導入孔31の他端が支持部34と配線基板11とによって閉口されるとともに、一面11aの一部と支持部34の内環面とによって導入孔31に連通する空間が形成されている。この空間に圧力センサ10と処理部20とが位置し、閉口された導入孔31の他端において導入孔31内の被測定流体の圧力が圧力センサ10に印加される構成となっている。なお圧力センサ10と処理部20とが位置する空間の一部は、圧力センサ10と処理部20とを保護するゲル状の保護部材36によって満たされている。したがって振動部40が非駆動状態の場合、導入孔31と保護部材36とを介して、被検出空間202の被測定流体の圧力が圧力センサ10に伝達される。これとは異なり振動部40が駆動状態の場合、導入孔31と保護部材36とを介して、被検出空間202の被測定流体の圧力とともに、定常波が圧力センサ10に伝達される。なお、被検出空間202の被測定流体の圧力は、通常、大気圧に相当する。したがって、振動部40が駆動状態の場合、実質的に圧力センサ10に伝達されるのは、定常波だけである。
The
図2および図3に示すように、ハウジング30は、上記した構成要素31〜36のほかに、収納部33に連結された羽根部37を有する。2つの羽根部37が収納部33に形成されており、2つの羽根部37は収納部33を介してy方向に並んでいる。羽根部37におけるインナーパネル200との対向面37a、および、収納部33におけるインナーパネル200との対向面33aそれぞれが面一となり、対向面33a,37aとインナーパネル200との対向間隔が一定となっている。この対向面33a,37aとインナーパネル200との間に弾性を有するシール部材38が設けられることで、被検出空間202と外部空間との連通が抑制されている。図3に示すように、シール部材38はy−z平面における平面形状が環状を成しており、x方向の長さ(厚さ)が一定となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図示しないが、2つの羽根部37それぞれには第1貫通孔が形成され、インナーパネル200には、この第1貫通孔に対応する第2貫通孔が形成されている。2つの貫通孔それぞれはx方向に並んでおり、これら2つの貫通孔それぞれに、ネジ、ボルト、リベットなどからなる挿入部39が挿入される。なお、羽根部37に形成された第1貫通孔には、挿入部39の挿入に耐えるために、ハウジング30を構成する樹脂材料よりも剛性の高い材料(例えば、挿入部39と同一の金属材料)から成るカラーが設けられている。このカラーに挿入部39が直接接触する。
Although not shown, each of the two
振動部40は、導入孔31内の被測定流体を振動させることで導入孔31内に定常波を発生し、その定常波によって生じる圧力を圧力センサ10に印加するものである。図4に示すように、本実施形態では振動部40は導入孔31内に設けられている。詳しく言えば、振動部40は導入孔31の内壁の全てに設けられている。これにより振動部40は導入孔31の内壁と同一の形状を成し、管状となっている。この振動部40に電気信号が入力されると、その電気信号の周波数に応じて振動部40が振動する。そのため振動部40から音が発生され、導入孔31内に定常波が発生される。
The vibrating
次に、本実施形態に係るセンサ装置100の作用効果を説明する。上記したように、導入孔31が開口状態である場合と閉塞状態である場合とでは、導入孔31の中に発生する定常波が異なり、その共鳴周波数も異なるため、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数も異なる。このため、処理部20は、圧力センサ10の電気信号の周波数に基づいて、導入孔31が異物によって閉塞されているか否かを判定することができる。これにより、導入孔31が異物によって閉塞されている場合、圧力センサ10から出力される電気信号が、所望の物理量とは異なることが認知される。
Next, functions and effects of the
処理部20は、導入孔31が異物によって完全に閉塞されていないときに圧力センサ10から出力される電気信号の周波数に基づいた閾値を有し、この閾値は導入孔31が異物によって全く閉塞されていないときに圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも高めに設定されている。
The
導入孔31の一部が異物によって閉塞された場合、導入孔31に発生される定常波の周波数(共鳴周波数)が、開口状態における定常波の共鳴周波数とは異なる可能性が高い。そのため、例えば、開口状態における圧力センサ10の電気信号の周波数そのものに基づいて、導入孔31の閉塞状態であるか否かを判定する場合、導入孔31の一部が閉口しているだけであるにも関わらず、閉塞状態であると判定する虞がある。そこで上記のように、閾値を、導入孔31が完全に閉塞されていないときに圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも高めに決定する。こうすることで、上記した比較構成と比べて、導入孔31の閉塞状態の判定を誤ることが抑制される。
When a part of the
振動部40は、導入孔31の中に設けられている。これによれば、導入孔31内に異物が付着したとしても、振動部40の振動によって、その異物を除去することができる。
The
振動部40は、導入孔31の内壁の全面に設けられている。これによれば、振動部が導入孔の内壁の一部に設けられた構成と比べて、導入孔31内に付着した異物を、その付着場所に依らずに除去することができる。
The
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本実施形態では、振動部40が導入孔31の内壁の全てに設けられた構成を示した。しかしながら図7に示すように、振動部40が導入孔31の内壁の一部に設けられた構成を採用することもできる。特に図7に示すように、振動部40が導入孔31の内壁における一端側に形成された構成の場合、振動部が導入孔の内壁における他端側に形成された構成と比べて、振動部40にて発生される固有の周波数を有する振動(共鳴周波数とは異なる振動)が圧力センサ10に伝達されることが抑制される。そのため、導入孔31の一端が異物によって閉口されているか否かを判定する精度の低下が抑制される。また図7に示すように、振動部40を環状に形成することで、振動部がギャップを有するC字状に形成された構成と比べて、導入孔31の一端に付着した異物を、場所に依らずに除去することができる。
In the present embodiment, the configuration in which the
本実施形態では特に圧力センサ10の構造について言及していなかったが、図8に示す構成を採用することができる。すなわち、半導体基板10aにおける局所的に厚さの薄くなったメンブレン10bに歪ゲージ10cが形成された構成を採用することができる。
In the present embodiment, the structure of the
本実施形態では、振動部40が導入孔31の内壁に形成される例を示した。しかしながら図8に示すように、振動部40が半導体基板10aに形成された構成を採用することもできる。図8に示す構成では、半導体基板10aにおける局所的に厚さの薄くなったメンブレン10dに圧電素子10eが形成された構成となっている。図8に示すように1つの半導体基板10aに圧力センサ10と振動部40が構成される場合、振動部40にて生じる振動が半導体基板10aを介して圧力センサ10に直接伝達されることを抑制するために、両者の間に溝10fが形成された構成が好ましい。
In the present embodiment, an example in which the
本実施形態では、振動部40が導入孔31内に設けられる構成を示した。しかしながら、振動部40が導入孔31の外部に設けられた構成を採用することもできる。センサ装置100が車両に搭載される場合、振動部40としては、例えば図9に模式的に示すように、車両に搭載されたスピーカー204を採用することができる。この変形例の場合、導入孔31が開口状態であると、振動部40によって導入孔31の被測定流体が振動され、導入孔31内に定常波が発生される。しかしながら、導入孔31が異物によって閉塞されている場合、導入孔31内に定常波は発生せず、導入孔31内に共鳴周波数に基づく圧力は発生しない。そのため処理部20が有する閾値は、開口状態において圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも低く、閉塞状態において圧力センサ10から出力される電気信号の周波数よりも高く設定されている。処理部20は、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数が閾値以上であると判定した場合、導入孔31は開口状態であると判定し、圧力センサ10から出力される電気信号の周波数が閾値よりも低いと判定した場合、導入孔31は閉塞状態であると判定する。なお、上記したスピーカー204としては、音楽や音声通知などを行う車両に通常設けられている音源と、その音源から出力された音を被検出空間202に伝達する伝達部と、を有する構成を採用することができる。更に例示すれば、スピーカー204としては、上記した車両に通常設けられている音源とは別の専用の音源を有する構成であっても良い。
In the present embodiment, the configuration in which the
なお、上記したように振動部40として車両に設けられたスピーカー204を採用した場合、車両に設けられたスピーカーとは別に、ハウジング30に振動部40が設けられる構成と比べて、センサ装置100の部品点数の増大が抑制される。
In addition, when the
本実施形態では、処理部20がフィルタと計測部と比較部を有する例を示した。しかしながら、処理部20としては上記例に限定されない。図示しないが、処理部20がF/V変換回路とコンパレータを有する構成を採用することもできる。この場合、圧力センサ10の電気信号の周波数がF/V変換回路によって電圧に変換され、この変換された電圧がコンパレータに入力される。コンパレータには上記した電圧の他に閾値電圧が入力される。この閾値電圧が、この変形例における閾値に相当する。さらに例示すれば、処理部20がデジタル処理するべく、フーリエ変換部とデジタル処理部を有する構成を採用することもできる。以上示したように、圧力センサ10の電気信号の周波数を処理する構成としてはさまざまな構成を採用することができる。
In this embodiment, the example which the
本実施形態では、センサ装置100がインナーパネル200に設けられる例を示した。しかしながら、センサ装置100が取り付け固定される被取り付け部材としては上記例に限定されず、用途に応じて適宜採用される。
In the present embodiment, an example in which the
本実施形態では、圧力センサ10、配線基板11、処理部20、および、コンデンサ12それぞれがワイヤ13を介して電気的に接続されている例を示した。しかしながら、圧力センサ10、配線基板11、処理部20、および、コンデンサ12それぞれが半田(図示略)を介して電気的に接続された構成を採用することもできる。
In the present embodiment, an example in which each of the
本実施形態では、支持部34が環状を成す例を示した。しかしながら、支持部34の形状としては上記例に限定されない。
In this embodiment, the example which the
本実施形態では、圧力センサ10と処理部20それぞれがゲル状の保護部材36によって被覆保護されている例を示した。しかしながら、保護部材36はなくともよい。
In this embodiment, the example in which each of the
なお、本実施形態では特に導入孔31の形状と定常波との関係を明記していなかった。図4に示すように本実施形態に係る導入孔31は内径がほぼ一定であるがz−x平面においてL字を成し、屈曲している。そのために導入孔31内で音が発生した場合、その屈曲のために圧力損失が生じる。しかしながら結局のところ導入孔31の形状に応じた特定の周波数のみが強調されることとなり、近似的には図5および図6に示すように、導入孔31が屈曲していない形状である場合と同様にして、導入孔31内に定常波が生じる。したがって導入孔31の形状としては一端と他端とが連通されていれば適宜採用することができる。
In the present embodiment, the relationship between the shape of the
また、本実施形態では導入孔31内に設けられる振動部40の具体的な構成について特に詳しく言及していなかった。この振動部40としては、圧電効果を奏する超音波振動子を採用することができる。この超音波振動子は2つの電極とこの電極の間に設けられる圧電材料から成る。上記した2つの電極は圧電材料を介して導入孔31の径方向に並び、導入孔31の内壁の形状にならって管状に形成されている。このような屈曲性のある圧電材料としては、例えば圧電高分子膜を採用することができる。この圧電高分子膜に振幅が一定周期でプラスからマイナスへと変動する電気信号が入力されると径方向に伸び縮みし、その電気信号の周波数に応じた音が振動部40から発生され、導入孔31内に定常波が発生される。なお、厳密に言えば圧電高分子膜は径方向へと伸び縮する際に導入孔31の周方向にも振動する。したがって振動部40は厳密に言えば周方向に振動するための遊びとしてのギャップを有する管形状を成している。また、これは本実施形態で示したが、この定常波を発生させるための電気信号の振動部40への入力は、導入孔31の検査時において行われる。そしてこの電気信号を生成する生成回路を処理部20が有しても良いし、別の部材が有しても良い。
Further, in the present embodiment, the specific configuration of the vibrating
上記したように本実施形態では図4に示すように振動部40が導入孔31の内壁の全面に設けられる例を示したが、この場合、導入孔31の全域にて振動部40によって生成された音が生じる。したがって厳密に言うと図5,6に模式的に示した完全な定常波が生じるわけではない。しかしながら導入孔31が開口状態であるのかそれとも閉塞状態であるのかによって、導入孔31内の音の周波数が必ず変化する。したがって本実施形態で示したように、圧力センサ10の電気信号の周波数に基づいて、導入孔31が異物によって閉塞されているか否かを判定することができる。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the example in which the
10・・・圧力センサ
20・・・処理部
30・・・ハウジング
31・・・導入孔
40・・・振動部
100・・・センサ装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記圧力センサの電気信号を処理する処理部(20)と、
前記圧力センサと前記処理部を収納し、前記圧力センサに前記被測定流体を導く導入孔(31)が形成されたハウジング(30)と、
前記導入孔の前記被測定流体を振動することで、前記導入孔の形状と状態とによって決定される共鳴周波数を有する定常波を前記導入孔内に発生させる振動部(40,204)と、を有し、
前記導入孔は、一端が開口され、他端が閉口され、その閉口された前記他端において前記圧力センサが前記導入孔内の前記被測定流体の圧力を検出できるように前記ハウジングに設けられており、
前記圧力センサは、前記振動部によって前記定常波が前記導入孔内に発生された際、前記共鳴周波数に応じた、周期的に振幅が変動する電気信号を出力し、
前記処理部は、前記共鳴周波数に応じた前記圧力センサの電気信号の周波数に基づいて、前記導入孔が異物によって閉塞されているか否かを判定することを特徴とするセンサ装置。 A pressure sensor (10) for converting the pressure of the fluid to be measured into an electrical signal;
A processing unit (20) for processing an electrical signal of the pressure sensor;
A housing (30) in which the pressure sensor and the processing unit are housed, and an introduction hole (31) for guiding the fluid to be measured to the pressure sensor is formed;
And a vibrating section (40, 204) for generating a standing wave having a resonance frequency determined by the shape and state of the introduction hole by vibrating the fluid to be measured in the introduction hole. And
One end of the introduction hole is opened, the other end is closed, and the pressure sensor is provided in the housing so that the pressure sensor can detect the pressure of the fluid to be measured in the introduction hole at the other end. And
The pressure sensor outputs an electrical signal whose amplitude periodically varies according to the resonance frequency when the standing wave is generated in the introduction hole by the vibration unit,
The processing unit determines whether the introduction hole is blocked by a foreign substance based on a frequency of an electric signal of the pressure sensor according to the resonance frequency.
前記処理部は、前記圧力センサから出力される電気信号の周波数と前記閾値との大小関係に基づいて、前記導入孔が前記異物によって閉塞されているか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。 The processing unit has a threshold based on a frequency of an electric signal output from the pressure sensor when the introduction hole is not completely blocked by the foreign matter,
The said processing part determines whether the said introduction hole is obstruct | occluded by the said foreign material based on the magnitude relationship between the frequency of the electrical signal output from the said pressure sensor, and the said threshold value. 2. The sensor device according to 1.
前記処理部は、前記圧力センサから出力される電気信号の周波数が前記閾値よりも低いと判定した場合、前記導入孔は前記異物によって閉塞されていないと判定し、前記圧力センサから出力される電気信号の周波数が前記閾値以上であると判定した場合、前記導入孔は前記異物によって閉塞されていると判定することを特徴とする請求項3に記載のセンサ装置。 The threshold is higher than the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is open, and the electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is blocked by the foreign matter. Is set lower than the frequency of
When the processing unit determines that the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor is lower than the threshold value, the processing unit determines that the introduction hole is not blocked by the foreign matter, and outputs the electrical signal output from the pressure sensor. The sensor device according to claim 3, wherein when it is determined that the frequency of the signal is equal to or higher than the threshold value, the introduction hole is determined to be blocked by the foreign matter.
前記閾値は、前記導入孔が前記異物によって閉塞されていないときに前記圧力センサから出力される電気信号の周波数よりも低く、前記導入孔が前記異物によって閉塞されたときに前記圧力センサから出力される電気信号の周波数よりも高く設定されており、
前記処理部は、前記圧力センサから出力される電気信号の周波数が前記閾値以上であると判定した場合、前記導入孔は前記異物によって閉塞されていないと判定し、前記圧力センサから出力される電気信号の周波数が前記閾値よりも低いと判定した場合、前記導入孔は前記異物によって閉塞されていると判定することを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置。 The vibrating portion is provided outside the introduction hole,
The threshold is lower than the frequency of an electrical signal output from the pressure sensor when the introduction hole is not blocked by the foreign matter, and is output from the pressure sensor when the introduction hole is closed by the foreign matter. Is set higher than the frequency of the electrical signal
When the processing unit determines that the frequency of the electrical signal output from the pressure sensor is equal to or higher than the threshold value, the processing unit determines that the introduction hole is not blocked by the foreign matter, and outputs the electrical signal output from the pressure sensor. 3. The sensor device according to claim 2, wherein when the frequency of the signal is determined to be lower than the threshold value, it is determined that the introduction hole is blocked by the foreign matter.
前記ハウジングと前記インナーパネルとの間に設けられるシール部材(38)と、を有し、
前記シール部材は弾性を有する材料から成ることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のセンサ装置。 An insertion portion (39) for fixing the housing to the inner panel;
A seal member (38) provided between the housing and the inner panel;
The sensor device according to claim 9, wherein the seal member is made of an elastic material.
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