JP2021063674A - Apparatus for testing vibration device having mems structure and method for presenting driving performance - Google Patents

Apparatus for testing vibration device having mems structure and method for presenting driving performance Download PDF

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將裕 森田
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Abstract

To provide a testing apparatus for a vibration device excellent in cost and portability.SOLUTION: A testing apparatus 1 for a vibration device 2 having a MEMS structure includes: a vibration speaker 4 driven by a vibration signal; an excitation table 3 on which the vibration device 2 having the MEMS structure is mounted and to which the vibration of the vibration speaker 4 is transmitted; and a measurement device 6 as a presentation unit which receives the output of the vibration device 2 excited by the vibration of the excitation table 3 and presents the driving performance of the vibration device 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置および駆動性能提示方法に関する。 The present invention relates to a test device for a vibration device having a MEMS structure and a method for presenting drive performance.

振動デバイスには種々のものがあるが、一例として環境振動により発電を行う振動発電デバイスが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の振動発電デバイスは、櫛歯電極が形成された固定電極と可動電極とを備え、そのいずれか一方にエレクトレットが形成されている。振動発電デバイスに外乱が加わると固定電極に対して可動電極が変位し、それにより振動発電が行われる。 There are various types of vibration devices, and as an example, a vibration power generation device that generates power by environmental vibration is known (see, for example, Patent Document 1). The vibration power generation device described in Patent Document 1 includes a fixed electrode on which a comb tooth electrode is formed and a movable electrode, and an electret is formed on one of them. When a disturbance is applied to the vibration power generation device, the movable electrode is displaced with respect to the fixed electrode, whereby vibration power generation is performed.

振動発電デバイスによる発電を評価するためには、振動発電デバイスを所定条件で加振して出力波形を計測する必要がある。一般には、振動試験装置の加振機に振動発電デバイスを装着し、加振機により振動発電デバイスを加振して振動発電デバイスの出力波形を計測している。 In order to evaluate the power generation by the vibration power generation device, it is necessary to vibrate the vibration power generation device under predetermined conditions and measure the output waveform. Generally, a vibration power generation device is attached to a vibration generator of a vibration test device, and the vibration power generation device is vibrated by the vibration power generator to measure the output waveform of the vibration power generation device.

特開2018−88780号公報JP-A-2018-88780

しかしながら、汎用の加振機はMEMS(Microelectromechanical Systems)加工技術で形成される振動デバイスに比べて必要以上に大きく、さらに、加振機を振動駆動するためのファンクションジェネレータやアンプが必要であった。そのため、振動試験装置がコスト高になると共に試験装置全体が大きく、評価デモンストレーション等で試験装置を移送する場合の可搬性も悪かった。 However, the general-purpose vibration exciter is larger than necessary compared to the vibration device formed by the MEMS (Microelectromechanical Systems) processing technology, and further, a function generator or an amplifier for vibrating the exciter is required. Therefore, the cost of the vibration test device is high, the entire test device is large, and the portability when the test device is transferred for an evaluation demonstration or the like is also poor.

本発明の第1の態様によるMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置は、振動信号で駆動される振動スピーカと、MEMS構造を有する振動デバイスが載置され、前記振動スピーカの振動が伝達される加振台と、前記加振台の振動で加振された前記振動デバイスの出力を受信して前記振動デバイスの駆動性能を提示する提示部と、を備える。
本発明の第2の態様によるMEMS構造を有する振動デバイスの駆動性能提示方法は、振動スピーカとMEMS構造を有する振動デバイスとを加振台に載置し、前記振動スピーカに振動信号を印加して前記加振台を加振し、前記加振台の加振により加振された前記振動デバイスの出力を受信して前記振動デバイスの駆動性能を提示する。
In the test device for a vibration device having a MEMS structure according to the first aspect of the present invention, a vibration speaker driven by a vibration signal and a vibration device having a MEMS structure are mounted, and the vibration of the vibration speaker is transmitted. It includes a shaking table and a presenting unit that receives the output of the vibrating device vibrated by the vibration of the vibrating table and presents the driving performance of the vibrating device.
In the method of presenting the drive performance of a vibration device having a MEMS structure according to the second aspect of the present invention, a vibration speaker and a vibration device having a MEMS structure are placed on a vibration table, and a vibration signal is applied to the vibration speaker. The vibration table is vibrated, and the output of the vibration device excited by the vibration of the vibration table is received to present the driving performance of the vibration device.

本発明によれば、コストや可搬性に優れた振動デバイス用の試験装置を提供することができる。また、本発明の駆動性能提示方法によれば、振動デバイスの試験や評価を簡単に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to provide a test device for a vibration device having excellent cost and portability. Further, according to the drive performance presentation method of the present invention, the vibration device can be easily tested and evaluated.

図1は、試験装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a test device. 図2は、加振台の他の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another example of the vibration table. 図3は、振動発電デバイスの一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a vibration power generation device. 図4は、評価試験の手順を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the procedure of the evaluation test. 図5は、試験装置の比較例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparative example of the test apparatus. 図6は、試験装置の第1の変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a first modification of the test device. 図7は、試験装置の第2の変形例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a second modification of the test device.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は試験装置1の概略構成を示す図である。試験装置1は、試験対象である振動デバイス2が搭載される加振台3と、加振台3を振動させる加振機として機能する振動スピーカ4と、振動スピーカ4を制御するコントローラ5と、振動デバイス2の出力を計測する計測装置6とを備えている。図1では、計測装置6として、計測用の振動測定用ソフトウェアがインストールされたPC(パーソナルコンピュータ)を使用している。また、計測装置6としてオシロスコープなどを用いても良い。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the test apparatus 1. The test device 1 includes a vibration table 3 on which the vibration device 2 to be tested is mounted, a vibration speaker 4 that functions as a vibration machine that vibrates the vibration table 3, a controller 5 that controls the vibration speaker 4. It is provided with a measuring device 6 for measuring the output of the vibration device 2. In FIG. 1, a PC (personal computer) in which vibration measurement software for measurement is installed is used as the measurement device 6. Further, an oscilloscope or the like may be used as the measuring device 6.

一般に、通常のスピーカは、スピーカ内に内蔵されている振動板で直接空気を振動させて音を出している。一方、振動スピーカは、それ自体では空気を大きく振動させる機能がないため大きな音は出ないが、振動スピーカの振動部を天井板や壁板等に密着設置することにより、その密着された天井板や壁板が空気を振動させることで、通常のスピーカのような音を出すことができる。本実施の形態では、そのような振動スピーカ4を加振台3に密着設置することで加振台3を振動させ、加振台3に搭載された振動デバイス2を加振するようにしたものである。なお、振動スピーカの形態および大きさに関しては種々のものがある。後述するが、本実施の形態の振動デバイスとして、図3の支持部22の寸法がx=20mm、y=20mm程度である振動デバイス2を対象としている。実施の形態の振動デバイスの加振であれば、高さ50〜100mm程度で重量は数100g程度の振動スピーカ4を利用することができる。この程度の振動スピーカ4の場合は小さいデバイスに向いており、上記サイズかそれよりも小さなデバイスの振動測定に適している。 In general, a normal speaker emits sound by directly vibrating air with a diaphragm built in the speaker. On the other hand, the vibrating speaker does not make a loud sound because it does not have the function of vibrating the air greatly by itself, but by installing the vibrating part of the vibrating speaker in close contact with the ceiling plate, wall plate, etc. And the wall plate vibrates the air to make a sound like a normal speaker. In the present embodiment, such a vibration speaker 4 is placed in close contact with the vibration table 3 to vibrate the vibration table 3 and vibrate the vibration device 2 mounted on the vibration table 3. Is. There are various forms and sizes of the vibrating speaker. As will be described later, as the vibration device of the present embodiment, the vibration device 2 in which the dimensions of the support portion 22 in FIG. 3 are about x = 20 mm and y = 20 mm is targeted. For the vibration of the vibration device of the embodiment, the vibration speaker 4 having a height of about 50 to 100 mm and a weight of about several hundred g can be used. A vibration speaker 4 of this size is suitable for a small device, and is suitable for vibration measurement of a device of the above size or smaller.

図1に示す振動スピーカ4は、種々の形態の振動スピーカの内の一例を模式的に示したものである。振動スピーカ4は、デジタル信号化されたオーディオ信号が無線通信により入力される形態のものであり、そのオーディオ信号に基づいて振動部48が振動駆動される。振動スピーカ4の筐体41内には、磁石42、ボイスコイル43、通信部44、DA変換部45、駆動部46およびバッテリ47を備えている。筐体41の外部に露出している振動部48は、ボイスコイル43に固定されている。振動部48の固定面には吸盤49 が設けられており、吸盤49により振動部48を加振台3に吸着固定することができる。 The vibration speaker 4 shown in FIG. 1 schematically shows an example of various types of vibration speakers. The vibration speaker 4 is in a form in which an audio signal converted into a digital signal is input by wireless communication, and the vibration unit 48 is vibrated and driven based on the audio signal. A magnet 42, a voice coil 43, a communication unit 44, a DA conversion unit 45, a drive unit 46, and a battery 47 are provided in the housing 41 of the vibration speaker 4. The vibrating portion 48 exposed to the outside of the housing 41 is fixed to the voice coil 43. A suction cup 49 is provided on the fixing surface of the vibrating portion 48, and the sucking cup 49 can attract and fix the vibrating portion 48 to the vibration table 3.

なお、吸盤49を省略して、振動部48が加振台3に接するように振動スピーカ4を載置しても良いし、加振台3に振動部48を接着したりビス等で固定したりしても良い。加振台3は床や机等の上に配置される。その場合、加振台3は床や机等に直接配置すると、加振台3の振動がそれらに吸収されやすいので、振動を伝達しにくい部材を介して配置するのが好ましい。また、図6に示す第1の変形例のように、振動スピーカ4の筐体41を床FLの上に逆さまに配置し、筐体41の図示上側に位置する振動板48の上に加振台3を吸着固定し、その加振台3の上に振動デバイス2を配置するような構成としても良い。このような構成とすれば、振動が床FLに吸収されるのを抑制することができる。 The suction cup 49 may be omitted, and the vibration speaker 4 may be placed so that the vibration unit 48 is in contact with the vibration table 3, or the vibration unit 48 may be adhered to the vibration table 3 or fixed with screws or the like. You may do it. The vibration table 3 is arranged on a floor, a desk, or the like. In that case, if the vibration table 3 is arranged directly on the floor, desk, or the like, the vibration of the vibration table 3 is easily absorbed by them, so it is preferable to arrange the vibration table 3 through a member that does not easily transmit the vibration. Further, as in the first modification shown in FIG. 6, the housing 41 of the vibration speaker 4 is arranged upside down on the floor FL and vibrated on the diaphragm 48 located on the upper side of the housing 41 in the drawing. The table 3 may be sucked and fixed, and the vibration device 2 may be arranged on the vibration table 3. With such a configuration, it is possible to suppress the vibration from being absorbed by the floor FL.

通信部44はコントローラ5と無線通信を行うための通信回路を有し、例えば、Bluetooth(登録商標)などの近距離無線通信用の通信部が用いられる。なお、無線通信に代えて有線通信を用いても良い。コントローラ5から送信されたオーディオ信号(デジタル信号)は通信部44により受信される。通信部44で受信されたデジタル信号は、DA変換部45によりデジタル−アナログ変換される。駆動部46は、DA変換部45でデジタル−アナログ変換されたオーディオ信号に基づいて、ボイスコイル43に駆動電流を供給する。その結果、磁石42に対してボイスコイル43が図示上下方向に振動し、ボイスコイル43と一体に振動する振動部48によって加振台3が加振される。 The communication unit 44 has a communication circuit for performing wireless communication with the controller 5, and for example, a communication unit for short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) is used. Wired communication may be used instead of wireless communication. The audio signal (digital signal) transmitted from the controller 5 is received by the communication unit 44. The digital signal received by the communication unit 44 is digital-analog converted by the DA conversion unit 45. The drive unit 46 supplies a drive current to the voice coil 43 based on the audio signal digitally-analog converted by the DA conversion unit 45. As a result, the voice coil 43 vibrates with respect to the magnet 42 in the vertical direction shown in the drawing, and the vibration table 3 is vibrated by the vibrating portion 48 that vibrates integrally with the voice coil 43.

コントローラ5は、通信部51、CPU52および記憶部53等を備えている。CPU52は、記憶部53に格納されている振動試験用の制御プログラムに従い、オーディオ信号を生成する。振動スピーカ4の本来の用途は、ガラス窓やテーブル等を振動部で加振して通常のスピーカで得られる音響を出力させるものであり、振動スピーカの振動部には、例えば、音楽を出力させるためのオーディオ信号が印加される。その意味で、実施の形態でも振動スピーカ4の振動部48に印加する信号をオーディオ信号と呼ぶ。 The controller 5 includes a communication unit 51, a CPU 52, a storage unit 53, and the like. The CPU 52 generates an audio signal according to a vibration test control program stored in the storage unit 53. The original use of the vibrating speaker 4 is to vibrate a glass window, a table, or the like with a vibrating unit to output sound obtained by a normal speaker, and to output, for example, music to the vibrating unit of the vibrating speaker. Audio signal is applied. In that sense, the signal applied to the vibrating unit 48 of the vibrating speaker 4 is also referred to as an audio signal in the embodiment.

オーディオ信号は通信部51から送信される。実施の形態では、振動試験用の制御プログラムにより試験用のオーディオ信号を自動生成する構成としたが、例えば、オペレータがコントローラ5の入力操作部(不図示)を操作して周波数や振動波形等を設定して、所望の振動波形の信号がオーディオ信号として生成される構成であっても良い。 The audio signal is transmitted from the communication unit 51. In the embodiment, the audio signal for the test is automatically generated by the control program for the vibration test. For example, the operator operates the input operation unit (not shown) of the controller 5 to obtain the frequency, vibration waveform, and the like. It may be set so that a signal having a desired vibration waveform is generated as an audio signal.

なお、振動スピーカ4に対して上述したような専用のコントローラ5を設ける代わりに、スマートフォンやタブレット等の携帯機器にファンクションジェネレータアプリケーションをインストールして、ファンクションジェネレータアプリケーションにより生成された振動信号を携帯機器から振動スピーカ4に送信するようにしても良い。 Instead of providing the dedicated controller 5 as described above for the vibration speaker 4, the function generator application is installed in a mobile device such as a smartphone or tablet, and the vibration signal generated by the function generator application is transmitted from the mobile device. It may be transmitted to the vibration speaker 4.

ファンクションジェネレータアプリケーションとは、正弦波、矩形波、三角波、ノコギリ波およびインパルス波形等の波形を有する振動信号を作成することができるソフトウェアである。コントローラ5としてスマートフォンを使用する場合、スマートフォンに事前にファンクションジェネレータアプリケーションをインストールしておく。振動デバイス2を振動させる際、Bluetooth等の近距離無線通信などによりスマートフォンから振動スピーカ4に振動信号を供給して振動部48を振動させる。 A function generator application is software that can create a vibration signal having waveforms such as a sine wave, a square wave, a triangular wave, a sawtooth wave, and an impulse waveform. When using a smartphone as the controller 5, the function generator application is installed on the smartphone in advance. When the vibrating device 2 is vibrated, a vibration signal is supplied from the smartphone to the vibrating speaker 4 by short-range wireless communication such as Bluetooth to vibrate the vibrating unit 48.

とくに、展示会会場などのブースで振動デバイス2の発電状態などをデモンストレーションする場合には、説明員のスマートフォンにファンクションジェネレータアプリケーションをインストールしておくだけで、気軽に振動デバイスを振動させることができる。 In particular, when demonstrating the power generation state of the vibrating device 2 at a booth such as an exhibition hall, the vibrating device can be easily vibrated simply by installing the function generator application on the smartphone of the explanation staff.

また、図7に示す第2の変形例のように、CPU、ROM、RAMなどを有するマイコン40を振動スピーカ4に搭載し、ファンクションジェネレータアプリケーションをあらかじめマイコン40にインストールしておき、マイコン40に振動信号出力開始指示を与えて振動スピーカ4を振動させてもよい。なお、図7では、図1に示した計測装置6に代えて、発光装置7を振動デバイス2の駆動性能を提示する提示部として設けた。発光装置7は、振動発電デバイスである振動デバイス2の発電電力で点灯するLED71を有する。振動スピーカ4の加振によって振動デバイス2が振動すると、発生する発電電力に応じて1つまたは2つのLED71が発光する。なお、LEDの数は2つに限定されず、1つでも3つ以上でも良く、適宜選択可能なものである。 Further, as in the second modification shown in FIG. 7, a microcomputer 40 having a CPU, ROM, RAM, etc. is mounted on the vibration speaker 4, a function generator application is installed in the microcomputer 40 in advance, and the microcomputer 40 vibrates. The vibration speaker 4 may be vibrated by giving a signal output start instruction. In FIG. 7, instead of the measuring device 6 shown in FIG. 1, a light emitting device 7 is provided as a presenting unit for presenting the driving performance of the vibration device 2. The light emitting device 7 has an LED 71 that lights up with the generated power of the vibration device 2 which is a vibration power generation device. When the vibrating device 2 vibrates due to the vibration of the vibrating speaker 4, one or two LEDs 71 emit light according to the generated power generated. The number of LEDs is not limited to two, and may be one or three or more, and can be appropriately selected.

図2は、加振台3の他の例を示す図である。図2(a)に示す加振台3Aには、周辺の枠部31と、厚さ寸法が枠部31よりも小さい薄板部32とが形成されている。この場合、振動スピーカ4および振動デバイス2は薄板部32の上に配置される。薄板部32の下方は空洞になっており、振動スピーカ4による加振に対して、加振台3Aの振動デバイス2が載置されている部分(薄板部32)は、図1に示す構造の加振台3に比べてより振動しやすい。 FIG. 2 is a diagram showing another example of the vibration table 3. The vibrating table 3A shown in FIG. 2A is formed with a peripheral frame portion 31 and a thin plate portion 32 having a thickness dimension smaller than that of the frame portion 31. In this case, the vibrating speaker 4 and the vibrating device 2 are arranged on the thin plate portion 32. The lower part of the thin plate portion 32 is hollow, and the portion (thin plate portion 32) on which the vibration device 2 of the vibration table 3A is placed has a structure shown in FIG. 1 with respect to the vibration by the vibration speaker 4. It is easier to vibrate than the vibration table 3.

また、図2(b)に示す加振台3Bのように、枠部31bの厚さを加振台3Aの枠部31よりも厚く設定し、薄板部32bの裏面側に振動スピーカ4を固定しても良い。図2(b)のように、薄板部32bの振動スピーカ固定面の反対側の面(図示上面)に振動デバイス2を配置することで、振動スピーカ4の振動が振動デバイス2をより効果的に伝達される。 Further, as in the vibration table 3B shown in FIG. 2B, the thickness of the frame portion 31b is set to be thicker than the frame portion 31 of the vibration table 3A, and the vibration speaker 4 is fixed to the back surface side of the thin plate portion 32b. You may. By arranging the vibration device 2 on the surface (upper surface in the drawing) opposite to the vibration speaker fixing surface of the thin plate portion 32b as shown in FIG. 2B, the vibration of the vibration speaker 4 makes the vibration device 2 more effective. Be transmitted.

本実施の形態の試験装置1の試験対象である振動デバイス2は、いわゆるMEMS加工技術によって形成される小型のデバイスであって、例えば、加速度センサや特許文献1に記載のような振動発電デバイス等が知られている。図3は振動デバイス2の一例を示したものであり、環境振動を利用して発電を行う振動発電デバイスを模式的に示した図である。 The vibration device 2 to be tested by the test device 1 of the present embodiment is a small device formed by so-called MEMS processing technology, such as an acceleration sensor, a vibration power generation device as described in Patent Document 1, and the like. It has been known. FIG. 3 shows an example of the vibration device 2, and is a diagram schematically showing a vibration power generation device that generates power by utilizing environmental vibration.

振動デバイス2は、SOI基板をMEMS加工技術により加工することにより形成される。振動デバイス2は、支持部22,固定電極23a,23b,可動部24,可動電極25a,25bおよび弾性支持部26を備えている。負荷28は、図示左側の固定電極23aと図示右側の固定電極23bとの間に接続される。可動部24は一対の弾性支持部26により弾性支持され、各弾性支持部26の他端は支持部22に固定されている。 The vibration device 2 is formed by processing an SOI substrate by a MEMS processing technique. The vibration device 2 includes a support portion 22, fixed electrodes 23a and 23b, a movable portion 24, movable electrodes 25a and 25b, and an elastic support portion 26. The load 28 is connected between the fixed electrode 23a on the left side of the drawing and the fixed electrode 23b on the right side of the drawing. The movable portion 24 is elastically supported by a pair of elastic support portions 26, and the other end of each elastic support portion 26 is fixed to the support portion 22.

支持部22はSOI基板の下部Si層に形成され、固定電極23a,23bおよび可動電極25a,25bはSOI基板の上部Si層により形成される。下部Si層と上部Si層との間には絶縁層(SiO層)が介在している。 The support portion 22 is formed on the lower Si layer of the SOI substrate, and the fixed electrodes 23a and 23b and the movable electrodes 25a and 25b are formed by the upper Si layer of the SOI substrate. An insulating layer (SiO 2 layer) is interposed between the lower Si layer and the upper Si layer.

固定電極23a,23bおよび可動電極25a,25bはそれぞれ櫛歯電極を構成しており、固定電極23a,23bにはx方向に細長い固定櫛歯230がy方向に複数配置され、可動電極25a,25bにはx方向に細長い可動櫛歯250がy方向に複数配置されている。y方向に交互に配置された固定櫛歯230および可動櫛歯250は隙間を介して互いに噛合し、固定櫛歯230の側面と可動櫛歯250の側面とがギャップを介して対向している。 The fixed electrodes 23a and 23b and the movable electrodes 25a and 25b form comb tooth electrodes, respectively. A plurality of fixed comb teeth 230 elongated in the x direction are arranged in the y direction on the fixed electrodes 23a and 23b, and the movable electrodes 25a and 25b are arranged. A plurality of movable comb teeth 250 elongated in the x direction are arranged in the y direction. The fixed comb teeth 230 and the movable comb teeth 250 alternately arranged in the y direction mesh with each other through a gap, and the side surface of the fixed comb tooth 230 and the side surface of the movable comb tooth 250 face each other through the gap.

振動デバイス2を加振台3に載置する際には、振動デバイス2の支持部22をケーシング等に保持させ、そのケーシングを加振台3の表面に載置する。その場合、図1に示すように、振動デバイス2の可動部24の振動方向と加振台3の振動方向とが一致するように載置するのが好ましい。ケーシングは粘着剤や接着剤等により加振台3に固着させても良いし、ビス等の締結材により加振台3に固定しても良い。振動デバイス2に外力が加わると、弾性支持部26が変形して可動部24が矢印Rで示すようにx方向に振動する。可動部24が振動すると固定電極23a,23bと可動電極25a,25bとの間の静電容量が変化し、発電が行われる。そのときの負荷28の電圧を計測装置6で計測することにより、出力波形が計測される。 When the vibration device 2 is placed on the vibration table 3, the support portion 22 of the vibration device 2 is held by a casing or the like, and the casing is placed on the surface of the vibration table 3. In that case, as shown in FIG. 1, it is preferable to place the vibration device 2 so that the vibration direction of the movable portion 24 and the vibration direction of the vibration table 3 coincide with each other. The casing may be fixed to the vibration table 3 with an adhesive, an adhesive or the like, or may be fixed to the vibration table 3 with a fastening material such as a screw. When an external force is applied to the vibrating device 2, the elastic support portion 26 is deformed and the movable portion 24 vibrates in the x direction as shown by the arrow R. When the movable portion 24 vibrates, the capacitance between the fixed electrodes 23a and 23b and the movable electrodes 25a and 25b changes, and power generation is performed. The output waveform is measured by measuring the voltage of the load 28 at that time with the measuring device 6.

試験装置1を用いた振動デバイス2の評価試験は、例えば、図4に示すような手順で行われる。手順1では、振動デバイス2を加振台3に設置する。なお、加振台3には振動スピーカ4が既に設置されている。手順2では、図1に示すように、振動デバイス2の出力端子に接続された出力配線200を計測装置6に接続する。手順3では、コントローラ5を操作して、生成されるオーディオ信号の条件設定、例えば、周波数や振動波形等の条件設定を行う。なお、自動的に振動試験用の信号を自動生成する構成のコントローラ5の場合には、振動試験用の制御プログラムを記憶部53に予め記憶させておく。 The evaluation test of the vibration device 2 using the test device 1 is performed, for example, by the procedure shown in FIG. In step 1, the vibration device 2 is installed on the vibration table 3. A vibration speaker 4 is already installed on the vibration table 3. In step 2, as shown in FIG. 1, the output wiring 200 connected to the output terminal of the vibration device 2 is connected to the measuring device 6. In step 3, the controller 5 is operated to set conditions for the generated audio signal, for example, conditions such as frequency and vibration waveform. In the case of the controller 5 having a configuration that automatically generates a signal for the vibration test, the control program for the vibration test is stored in the storage unit 53 in advance.

手順4では、コントローラ5を操作して振動スピーカ4への振動信号の送信を開始し、振動スピーカ4による振動デバイス2の加振を行う。手順5では、振動デバイス2の出力(例えば、電圧波形)を計測装置6によって計測する。なお、計測装置6で出力波形を計測する代わりに、出力配線200をLED装置に接続して、LEDが発光するか否かで発電が行われているか否かを判定するようにしても良い。 In step 4, the controller 5 is operated to start transmitting the vibration signal to the vibration speaker 4, and the vibration speaker 4 vibrates the vibration device 2. In step 5, the output (for example, voltage waveform) of the vibration device 2 is measured by the measuring device 6. Instead of measuring the output waveform with the measuring device 6, the output wiring 200 may be connected to the LED device to determine whether or not power generation is being performed based on whether or not the LED emits light.

従来、試験対象の振動評価を行う場合には、図5に示すような試験装置を用いるのが一般的である。振動デバイス2は、加振試験に用いる汎用の加振機100の振動テーブル100aに設置される。加振機100を駆動するにはアンプ101が必要であり、ファンクションジェネレータ102で生成した加振信号がアンプ101に入力され、その加振信号に基づく駆動電流がアンプ101から加振機100に供給される。その結果、所望の振動形態で振動デバイス2が加振される。 Conventionally, when evaluating the vibration of a test object, it is common to use a test device as shown in FIG. The vibration device 2 is installed on the vibration table 100a of the general-purpose vibration machine 100 used for the vibration test. An amplifier 101 is required to drive the vibrator 100, a vibration signal generated by the function generator 102 is input to the amplifier 101, and a drive current based on the vibration signal is supplied from the amplifier 101 to the vibration machine 100. Will be done. As a result, the vibration device 2 is vibrated in a desired vibration form.

このように、図5に示す試験装置では、加振機100、アンプ101およびファンクションジェネレータ102が加振装置として必要なため、試験装置が高価になるという問題があった。また、試験体である振動デバイス2に比べ加振機100が必要以上に大きくなり、また、アンプ101およびファンクションジェネレータ102が必要となるため、加振装置が必要以上に大型になってしまう。そのため、展示会等において振動デバイス2の評価試験デモンストレーションを行うような場合、装置の可搬性に問題があった。 As described above, in the test apparatus shown in FIG. 5, since the exciter 100, the amplifier 101, and the function generator 102 are required as the exciter, there is a problem that the test apparatus becomes expensive. Further, the vibrating device 100 becomes larger than necessary as compared with the vibration device 2 which is a test body, and the amplifier 101 and the function generator 102 are required, so that the vibrating device becomes larger than necessary. Therefore, when an evaluation test demonstration of the vibration device 2 is performed at an exhibition or the like, there is a problem in the portability of the device.

一方、図1に示す本実施の形態の試験装置1の場合には、片手で掴めるほど小型の振動スピーカ4と、振動スピーカ4および振動デバイス2が載置できる程度の大きさの設置面積を有する加振台3と、コントローラ5とで加振装置が構成される。そのため、装置全体の小型化および軽量化が図れ、可搬性に優れている。また、図5の加振機100、アンプ101およびファンクションジェネレータ102で構成される装置に比べて振動スピーカ4は安価であるため、試験装置1の低コスト化を図ることができる。 On the other hand, in the case of the test apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, the vibration speaker 4 is small enough to be grasped with one hand, and the installation area is large enough to mount the vibration speaker 4 and the vibration device 2. A vibration device is configured by the vibration table 3 and the controller 5. Therefore, the size and weight of the entire device can be reduced, and the portability is excellent. Further, since the vibration speaker 4 is cheaper than the device including the vibrator 100, the amplifier 101, and the function generator 102 of FIG. 5, the cost of the test device 1 can be reduced.

上述した実施の形態の作用効果をまとめると以下のようになる。
(1)MEMS構造を有する振動デバイス2の試験装置1は、振動信号で駆動される振動スピーカ4と、MEMS構造を有する振動デバイス2が載置され、振動スピーカ4の振動が伝達される加振台3と、加振台3の振動で加振された振動デバイス2の出力を受信して振動デバイス2の駆動性能を提示する提示部としての計測装置6または発光装置7と、を備える。振動デバイス2が載置された加振台3を振動スピーカ4で加振する構成であるため、加振台3および振動スピーカ4から成る加振装置をコンパクトに構成することができると共に、安価に製作することができる。すなわち、試験装置1の低コスト化および可搬性の向上を図ることができる。
The effects of the above-described embodiments can be summarized as follows.
(1) In the test device 1 of the vibration device 2 having a MEMS structure, a vibration speaker 4 driven by a vibration signal and a vibration device 2 having a MEMS structure are mounted, and the vibration of the vibration speaker 4 is transmitted. The table 3 is provided with a measuring device 6 or a light emitting device 7 as a presenting unit that receives the output of the vibrating device 2 vibrated by the vibration of the vibrating table 3 and presents the driving performance of the vibrating device 2. Since the vibrating table 3 on which the vibrating device 2 is mounted is vibrated by the vibrating speaker 4, the vibrating device including the vibrating table 3 and the vibrating speaker 4 can be compactly configured and inexpensively. Can be manufactured. That is, the cost of the test apparatus 1 can be reduced and the portability can be improved.

(2)また、図2に示すように、加振台3は、振動スピーカ4と振動デバイス2が載置される振動板である薄板部32,32bと、薄板部32,32bの周縁を支持する支持部である枠部31,31aとを有する。振動スピーカ4が載置される薄板部32,32bは枠部31,31aの振動よりも大きな振幅で振動し、より効果的に振動デバイス2を振動させることができる。 (2) Further, as shown in FIG. 2, the vibration table 3 supports the thin plate portions 32, 32b, which are the diaphragms on which the vibration speaker 4 and the vibration device 2 are mounted, and the peripheral edges of the thin plate portions 32, 32b. It has frame portions 31, 31a, which are supporting portions. The thin plate portions 32, 32b on which the vibration speaker 4 is placed vibrate with an amplitude larger than the vibration of the frame portions 31, 31a, and the vibrating device 2 can be vibrated more effectively.

(3)さらに、振動スピーカ4は、加振台3に吸着する吸着部である吸盤49を備えるのが好ましい。吸盤49が加振台3に吸着することで、単に載置する場合に比べて加振台3の加振がより効果的に行われる。また、振動スピーカ4の加振台3への固定を簡単に行うことができる。 (3) Further, it is preferable that the vibration speaker 4 is provided with a suction cup 49 which is a suction unit that sucks on the vibration table 3. By adsorbing the suction cup 49 to the vibration table 3, the vibration of the vibration table 3 is performed more effectively than when the suction cup 49 is simply placed. Further, the vibration speaker 4 can be easily fixed to the vibration table 3.

(4)また、振動信号を生成して振動スピーカ4に出力する制御部であるコントローラ5をさらに備えても良い。振動スピーカ4はコントローラ5から出力された振動信号で振動する。振動する振動スピーカ4とは別にコントローラ5を備えることで、振動スピーカ4の操作性が向上する。 (4) Further, a controller 5 which is a control unit that generates a vibration signal and outputs the vibration signal to the vibration speaker 4 may be further provided. The vibration speaker 4 vibrates with the vibration signal output from the controller 5. By providing the controller 5 separately from the vibrating speaker 4, the operability of the vibrating speaker 4 is improved.

(5)さらに、制御部であるコントローラ5を、近距離無線通信機能を有する携帯通信機器で構成し、携帯通信機器にインストールされたファンクションジェネレータアプリケーションにより振動信号を生成し、近距離無線通信により振動信号を振動スピーカ4に送信するようにしても良い。専用のコントローラ5の代わりにファンクションジェネレータアプリケーションがインストールされた携帯通信機器を利用することで、コスト低減を図ることができる。 (5) Further, the controller 5 which is a control unit is composed of a mobile communication device having a short-range wireless communication function, a vibration signal is generated by a function generator application installed in the mobile communication device, and vibration is performed by short-range wireless communication. The signal may be transmitted to the vibration speaker 4. Cost reduction can be achieved by using a mobile communication device in which a function generator application is installed instead of the dedicated controller 5.

(6)MEMS構造を有する振動デバイス2の駆動性能提示方法は、振動スピーカ4とMEMS構造を有する振動デバイス2とを加振台3に載置し、振動スピーカ4に振動信号を印加して加振台3を加振し、加振台3の加振により加振された振動デバイス2の出力を受信して振動デバイス2の駆動性能を提示する。安価な振動スピーカ4により加振される加振台3に振動デバイス2を載置するだけで振動デバイス2の駆動性能が提示されるので、低コストかつ容易に振動デバイス2の駆動性能の提示を行うことができる。 (6) In the method of presenting the drive performance of the vibration device 2 having the MEMS structure, the vibration speaker 4 and the vibration device 2 having the MEMS structure are placed on the vibration table 3, and the vibration signal is applied to the vibration speaker 4 to apply the vibration. The shaking table 3 is vibrated, and the output of the vibrating device 2 excited by the vibration of the shaking table 3 is received to present the driving performance of the vibrating device 2. Since the drive performance of the vibration device 2 is presented only by placing the vibration device 2 on the vibration table 3 which is vibrated by the inexpensive vibration speaker 4, the drive performance of the vibration device 2 can be presented easily at low cost. It can be carried out.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1…試験装置、2…振動デバイス、3,3A,3B…加振台、4…振動スピーカ、5…コントローラ、6…計測装置、31,31b…枠部、32,32b…薄板部、48…振動部、49…吸盤 1 ... Test device, 2 ... Vibration device, 3, 3A, 3B ... Vibration table, 4 ... Vibration speaker, 5 ... Controller, 6 ... Measuring device, 31, 31b ... Frame part, 32, 32b ... Thin plate part, 48 ... Vibrating part, 49 ... Sucker

Claims (7)

振動信号で駆動される振動スピーカと、
MEMS構造を有する振動デバイスが載置され、前記振動スピーカの振動が伝達される加振台と、
前記加振台の振動で加振された前記振動デバイスの出力を受信して前記振動デバイスの駆動性能を提示する提示部と、を備えるMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
A vibration speaker driven by a vibration signal and
A vibration table on which a vibration device having a MEMS structure is mounted and the vibration of the vibration speaker is transmitted, and
A test device for a vibration device having a MEMS structure, comprising a presentation unit that receives an output of the vibration device that is vibrated by the vibration of the vibration table and presents the driving performance of the vibration device.
請求項1に記載のMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置において、
前記加振台は、前記振動スピーカと前記振動デバイスが載置される振動板と、前記振動板の周縁を支持する支持部とを有し、
前記振動板は前記支持部の振動よりも大きな振幅で振動する、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
In the test apparatus for a vibration device having the MEMS structure according to claim 1.
The vibration table has a vibration plate on which the vibration speaker and the vibration device are placed, and a support portion that supports the peripheral edge of the vibration plate.
A test device for a vibrating device having a MEMS structure, in which the diaphragm vibrates with an amplitude larger than that of the support portion.
請求項1に記載のMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置において、
前記振動スピーカは、
前記振動スピーカの設置場所に設置される筐体と、
前記加振台が固定され、前記筐体から外部に露出して前記筐体に対して振動する振動部と、
前記筐体に設けられて前記振動部を振動させる駆動部とを備える、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
In the test apparatus for a vibration device having the MEMS structure according to claim 1.
The vibration speaker is
The housing installed at the installation location of the vibration speaker and
A vibrating portion in which the vibration table is fixed and is exposed to the outside from the housing and vibrates with respect to the housing.
A test device for a vibration device having a MEMS structure, which is provided in the housing and includes a drive unit that vibrates the vibration unit.
請求項1から3までのいずれか一項に記載のMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置において、
前記振動スピーカは前記加振台に吸着する吸着部を備える、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
In the test apparatus for a vibration device having the MEMS structure according to any one of claims 1 to 3.
The vibration speaker is a test device for a vibration device having a MEMS structure, which includes a suction portion that sucks on the vibration table.
請求項1から4までのいずれか一項に記載のMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置において、
前記振動信号を生成して前記振動スピーカに出力する制御部をさらに備え、
前記振動スピーカは前記制御部から出力された前記振動信号で振動する、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
In the test apparatus for a vibration device having the MEMS structure according to any one of claims 1 to 4.
A control unit that generates the vibration signal and outputs the vibration signal to the vibration speaker is further provided.
The vibration speaker is a test device for a vibration device having a MEMS structure that vibrates with the vibration signal output from the control unit.
請求項5に記載のMEMS構造を有する振動デバイスの試験装置において、
前記制御部は、近距離無線通信機能を有する携帯通信機器であり、前記携帯通信機器にインストールされたファンクションジェネレータアプリケーションにより前記振動信号を生成し、近距離無線通信により前記振動信号を前記振動スピーカに送信する、MEMS構造を有する振動デバイスの試験装置。
In the test apparatus for a vibration device having the MEMS structure according to claim 5.
The control unit is a mobile communication device having a short-range wireless communication function, generates the vibration signal by a function generator application installed in the mobile communication device, and transmits the vibration signal to the vibration speaker by short-range wireless communication. A test device for a vibrating device having a MEMS structure to transmit.
振動スピーカとMEMS構造を有する振動デバイスとを加振台に載置し、
前記振動スピーカに振動信号を印加して前記加振台を加振し、
前記加振台の加振により加振された前記振動デバイスの出力を受信して前記振動デバイスの駆動性能を提示する、MEMS構造を有する振動デバイスの駆動性能提示方法。
A vibration speaker and a vibration device having a MEMS structure are placed on a vibration table.
A vibration signal is applied to the vibration speaker to vibrate the vibration table.
A method for presenting the drive performance of a vibration device having a MEMS structure, which receives the output of the vibration device excited by the vibration of the vibration table and presents the drive performance of the vibration device.
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