JP2020197514A - 振動センサー - Google Patents

Abstract

【課題】 振動検出で低周波数振動を効率的に検出する振動センサーの提供。【解決手段】密閉空間を作って、そこの気圧変動をマイクで検出することによって安易に振動を検出できるセンサーを特徴とする。【選択図】図２

Description

この発明は、簡易な構造で安価に提供できる振動センサーの構造に係る。

振動センサーは、各種構造が知られていて実用化も図られている。しかし、低周波領域の安価で高出力のものは無かった。

非常に簡易な構造で、大出力の振動センサーを提供せんとするものである。

振動を検出するためには変位を測定するか、加速度を測定するかが必要である。図１は従来の加速度検出方式振動センサーの模式図である。
図１においては、振動体１に加速度センサー２を圧接させて振動を検出する。加速度検出方式は振動の加速度を検出するのであるから、振動周波数が低いと出力が著しく低下する。
また、なんらかの接触子３によって振動体１に接触させてその加速度を測定する為、その接触によって振動が制約させて重大な影響を受ける欠点がある。

図２は新たに提示される振動センサーの構造例である。図においては振動体１に密接させるカップ４を設け、その内部にマイク５を内蔵する。カップ４と振動体１を密接させるとそこに密閉空間ができる。
振動体１が振動するとカップ４内の気圧が変動する。マイク５はこれを高感度で検出して電気信号に変換して出力する。
原理的には振動体１が一体として振動した場合は、カップ内の気圧は影響を受けないので出力は生じない。しかし、振動体１が軟性面、例えば皮膚面などであるとカップ４との接合周辺部と中央部とで振動に差異が生じて出力が発生する。
このように本発明の主要な用途は、皮膚面振動など軟性表面の部分的振動の検出である。用途の実例としては声帯振動を頸部皮膚から検出すること、その他、人体局部振動の検出に最高性能を発揮する。

従来加速度センサーを使用して検出していた信号、心臓の鼓動（心拍）の検出や声帯振動の検出などが、極めて安易に大出力で行うことができる。
図３は本発明の別の実施態様である。この例ではカップ４に変えて吸盤６を用いる。吸盤６は弾性を持つ柔軟な構造で、裾野の平面で振動体１表面に密着する。その効用によって安易に密閉空間を現出させることができる。

マイクとしてはエレクトレットコンデンサマイクなどが最適である。カップの形状は随意であるが、その内部体積をできるだけ小さくすることが感度向上に有効である。また、カップの開口面積は出来るだけ大きいほうが感度を上昇させる。しかし、面積増大は振動検出の地点分解能を低下させる。
図４は本発明の別の実施態様である。この例ではカップ４に変えて耳栓７を用いる。耳栓７は耳穴に挿入密接される構造で、その効用によって振動体を含めて安易に密閉空間を現出させることができる。この構造では、耳穴が密閉空間になり鼓膜など聴組織が振動面になる。
人体表面、特に顔面に密閉空間を作るとき困難を覚えるのは、簡単に表面に密着させることである。耳穴を利用するのは非常に有効で、何ら固定用部品を使用せずに極めて安易に脱着ができる。

本発明の更なる有効な用途は、生体の微細振動（マイクロヴァイブレーションＭＶ）の検出である。
ＭＶは生体表面（皮膚面）の振動であって、数１０Ｈｚの微細振動が存在する事が知られている。これは発生原因が不明で現象分析が進んでいないが、今後進展が予想される分野になる。
従来このＭＶの検出には加速度センサーが使用されていたが、先に述べたように感度が非常に低く、数１０ｍｖ程度の出力しか得られなかった。本発明の構造を用いると容易に数１００ｍｖないし１Ｖの出力が得られて、大幅な検出器の簡易化が可能になる。

従来の加速度センサーによる振動センサーの構造図である。 新たに提案する振動センサーの構造図である。 吸盤を用いた別の構造図である。 耳栓を用いた別の構造図である。

１ 振動体
２ 加速度センサー
３ 接触子
４ カップ
５ マイク
６ 吸盤
７ 耳栓
８ 耳穴

Claims (3)

1. マイクロホンを開口部を持つ密閉空間に設置して構成されるセンサーであって、その開口部を振動する側面に密着させて、その振動を測定する事を特徴とするセンサーの構造。
2. 密閉空間の形状がカップ状であることを特徴とする請求項１に示すセンサーの構造。
3. 密閉空間を形成する材料が弾性を持ち、吸盤として作用することを特徴とする請求項１及び請求項２に示すセンサーの構造。

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