JP2022109080A

JP2022109080A - Acoustic sensor device

Info

Publication number: JP2022109080A
Application number: JP2021004421A
Authority: JP
Inventors: 真也鵜戸; Shinya Uto; 征幸佐藤; Masayuki Sato; 智春矢田; Chiharu Yada
Original assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-07-27

Abstract

To provide an acoustic sensor device capable of automatically receiving an abnormality detection signal by a sensor and a fault diagnostic result of the sensor at all times on the side of a data processing part without adding a cable even when the acoustic sensor device uses a sensor capable of detecting very small change and transmits an analog signal as the output signal of the sensor.SOLUTION: An acoustic sensor device comprises: a sensor circuit part 10 which includes an acoustic sensor 11 and a first capacitor 13 cutting a DC component of an output signal of the acoustic sensor 11; a data processing part 20 which receives the output signal of the sensor circuit part 10 and processes the output signal of the sensor circuit part 10; and a cable 30 which transmits the output signal of the sensor circuit part 10 to the data processing part 20. The sensor circuit part 10 has a fault detection circuit 12 which detects a fault of the acoustic sensor 11, and the data processing part 20 has a fault signal receiving circuit 21 which receives the fault signal superposed on the output signal of the sensor circuit part 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、音響センサを用いた産業用製造装置等の稼働センシングに関する。 The present invention relates to operation sensing of industrial manufacturing equipment using acoustic sensors.

特にベアリングや回転軸などを有する産業用製造装置は、部品などの消耗が進むと急激に故障になるため、その稼働状態を常時検知する必要がある。また、これらは故障に至る前に予め故障になりそうだという予兆を発するのでそれを検出することも重要となる。そのために種々のセンサが用いられ、検出したい装置の部品の近くにセンサが設置される。一方、この種のセンサの出力は、センサの設置場所とは離れた場所に設置されたセンサ装置の後段としてのデータ処理部で管理される。 In particular, industrial manufacturing equipment that has bearings, rotating shafts, etc., rapidly breaks down as the parts wear out, so it is necessary to constantly detect the operating state of the equipment. In addition, since these give signs that failures are likely to occur before failures occur, it is important to detect them. Various sensors are used for this purpose, and the sensors are installed near the parts of the device that are to be detected. On the other hand, the output of this type of sensor is managed by a data processing section as a post-stage of the sensor device installed at a location remote from the installation location of the sensor.

これらの産業用製造装置は、それほど短期間で異常をきたすことは少なく、設置されたセンサは長期間に亘って故障予兆の検出作業が続けられる。そのため、その間にセンサが故障する可能性もある。特に高湿度、高温などといった環境条件の厳しい場所などに設置される場合には、産業用製造装置と同じようにセンサも破損する。そのため、センサの故障の有無も検出する必要がある。 These industrial manufacturing apparatuses rarely develop anomalies in such a short period of time, and installed sensors can continue detecting signs of failure over a long period of time. Therefore, the sensor may fail during that time. In particular, if the sensor is installed in a place with severe environmental conditions such as high humidity and high temperature, the sensor will be damaged in the same way as industrial manufacturing equipment. Therefore, it is necessary to detect the presence or absence of sensor failure.

現在同様の用途で主に使用される加速度センサにおいては、センサにより２種類の方法が一般的である。すなわち、例えばピエゾ素子を用いたＤＣ出力型センサ装置では、図３に示されるように、センサ回路部５０の出力が、ケーブル７０を介してデータ処理部６０に送られ、データ処理部６０においてはセンサ回路部５０から送られる出力信号を処理すると共に、出力信号の直流電位を故障検出回路６１で検出することができる（特許文献１参照）。また、多軸の加速度ＭＥＭＳセンサでは、デジタルＩ／Ｆで処理され、双方向の通信でデータ処理部側から診断情報を読みに行く方法がとられている。 In acceleration sensors that are mainly used for similar applications at present, two types of methods are generally used depending on the sensor. That is, for example, in a DC output type sensor device using a piezo element, as shown in FIG. The output signal sent from the sensor circuit section 50 can be processed, and the DC potential of the output signal can be detected by the fault detection circuit 61 (see Patent Document 1). Further, in a multi-axis acceleration MEMS sensor, processing is performed by a digital I/F, and a method of reading diagnostic information from the data processing unit side through two-way communication is adopted.

図３において、センサ回路部５０は、センサ５１、抵抗５２及び増幅回路５３からなっており、データ処理部６０は、故障検出回路６１、定電流源６５、キャパシタ６６、増幅回路６２、ＡＤＣ６４、制御回路６３からなっている。ケーブル７０は同軸ケーブルなど、信号線７１の周囲をシールド線で被覆した、外部ノイズが混入し難い配線になっている。 In FIG. 3, the sensor circuit section 50 comprises a sensor 51, a resistor 52 and an amplifier circuit 53, and the data processing section 60 comprises a failure detection circuit 61, a constant current source 65, a capacitor 66, an amplifier circuit 62, an ADC 64, a control It consists of a circuit 63 . The cable 70 is a wiring, such as a coaxial cable, in which the periphery of the signal line 71 is covered with a shielded wire to prevent external noise from entering.

特開平４－３５０５６５号公報JP-A-4-350565

センサ回路部５０は監視しようとする産業用製造装置の近傍に設置され、データ処理部６０は、一般的に各産業用製造装置の制御盤や分電盤などに設置されるため、両者は通常離れた場所に設置される。前述のように、センサの出力がＤＣ信号の場合には、データ処理部６０にセンサの故障検出回路６１を形成して、常時センサの故障も検出することができる。しかし、センサの出力がＡＣ信号の場合には、データ処理部６０に伝送される前に直流成分がカットされているため、データ処理部６０ではセンサの直流電位を検出することができず、センサの故障を直接検出することができない。このような場合でも、センサの故障をデータ処理部６０側で検出するには、例えば容量型センサなどのセンサ回路部５０の出力は、ケーブル７０とは別のケーブルを用いて後段のデータ処理部６０に入力する必要があり、配線が１本増えるという問題がある。すなわち、センサ回路部５０と後段のデータ処理部６０との間には、電源線（図示せず）、信号線７１、ＧＮＤ線（図示せず）に加えてセンサの故障検出線（図示せず）の合計４本の配線が必要となり複雑になる。 The sensor circuit unit 50 is installed in the vicinity of the industrial manufacturing equipment to be monitored, and the data processing unit 60 is generally installed in the control panel or distribution board of each industrial manufacturing equipment. installed in a remote location. As described above, when the output of the sensor is a DC signal, the sensor failure detection circuit 61 is formed in the data processing unit 60 so that the failure of the sensor can always be detected. However, when the output of the sensor is an AC signal, the DC component is cut before it is transmitted to the data processing unit 60, so the data processing unit 60 cannot detect the DC potential of the sensor. failure can not be detected directly. Even in such a case, in order for the data processing unit 60 to detect the failure of the sensor, the output of the sensor circuit unit 50 such as a capacitive sensor may be sent to the data processing unit in the subsequent stage using a cable different from the cable 70 . 60, and there is a problem that one wiring is added. That is, in addition to a power supply line (not shown), a signal line 71 and a GND line (not shown), a sensor failure detection line (not shown) is provided between the sensor circuit unit 50 and the subsequent data processing unit 60. ) are required, which complicates the process.

一方、前述の多軸の加速度ＭＥＭＳセンサのように、双方向通信をする構成にすると、出力信号線でセンサ回路部５０の出力とセンサの故障の有無の信号とを切り替えて検出することができる。しかし、この場合には、出力を切り替える制御が必要となるとともに、センサ５１の出力信号とセンサの故障検出信号とを常時、自動的に監視することができないという問題がある。 On the other hand, if two-way communication is configured as in the multi-axis acceleration MEMS sensor described above, the output signal line can be used to switch between the output of the sensor circuit unit 50 and the signal indicating the presence or absence of a failure in the sensor. . However, in this case, there is a problem that control for switching the output is required and the output signal of the sensor 51 and the failure detection signal of the sensor cannot be automatically monitored at all times.

監視しようとする産業用製造装置は、材料が変形又は破損する際、内部に蓄えられている弾性エネルギーを音波（超音波）として放出する。前述の産業用製造装置などの信頼性を高めるため、このような音波を検出することによって、産業用製造装置などの故障の予兆をも検出し得る。すなわち、ベアリングやモータ軸などから発する超音波などに重畳される、疲労などによる僅かな異常を検出することができる。そのためには、例えば微小信号でも超音波帯域まで高精度で検出し得る容量型センサを用い、アナログによるＡＣ信号を増幅して検出する必要がある。 The industrial manufacturing equipment to be monitored releases internally stored elastic energy as sound waves (ultrasound) when materials deform or break. In order to increase the reliability of the industrial manufacturing equipment and the like, by detecting such sound waves, signs of failure of the industrial manufacturing equipment and the like can also be detected. That is, it is possible to detect slight abnormalities due to fatigue or the like superimposed on ultrasonic waves emitted from bearings, motor shafts, and the like. For this purpose, for example, it is necessary to amplify and detect an analog AC signal by using a capacitive sensor capable of detecting minute signals up to the ultrasonic band with high accuracy.

このようにセンサ回路部からの出力をＡＣ信号にすると、センサ回路部からの直流電位により、前述の図３に示されるようなデータ処理部で直接センサの故障を検出することができない。そのため、上述したようにセンサの故障を検出するケーブルをセンサの出力用のケーブルとは別に設ける必要が生じる。また、センサが故障して取り換える場合、センサのレベルが変わると、センサを取り換えるごとにデータ処理部にある故障検出回路を対で取り換えるか、新しいセンサと故障検出回路との整合を図る必要があるが、センサの設置される場所と故障検出回路が設置される場所が離れているので、そのレベル調整が煩雑になる。 When the output from the sensor circuit section is an AC signal in this way, the direct current potential from the sensor circuit section prevents the data processing section shown in FIG. 3 from directly detecting a failure of the sensor. Therefore, as described above, it is necessary to provide a cable for detecting sensor failure separately from the sensor output cable. Also, when a sensor fails and needs to be replaced, if the level of the sensor changes, the failure detection circuit in the data processing unit must be replaced as a pair each time the sensor is replaced, or the new sensor and failure detection circuit must be matched. However, since the location where the sensor is installed and the location where the failure detection circuit is installed are separated, the level adjustment is complicated.

そこで、本発明は、このような非常に微小な変化を検出し得るセンサを用い、センサの出力信号としてアナログ信号を伝送する音響センサ装置の場合でも、ケーブルを増やすことなく、常時データ処理部側で、そのセンサによる異常検出信号とセンサの故障診断結果とを自動的に受信できる音響センサ装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention uses a sensor capable of detecting such very minute changes, and even in the case of an acoustic sensor device that transmits an analog signal as an output signal of the sensor, the data processing unit side can always be detected without increasing the number of cables. An object of the present invention is to provide an acoustic sensor device capable of automatically receiving an abnormality detection signal from the sensor and a failure diagnosis result of the sensor.

本発明の音響センサ装置の一実施形態は、音響センサ及び該音響センサに直列接続され、前記音響センサの出力信号の直流成分をカットする第１キャパシタを含むセンサ回路部と、前記センサ回路部の出力信号を受信し、前記センサ回路部の出力信号を処理するデータ処理部と、前記センサ回路部の出力信号を前記データ処理部に伝送するケーブルと、を備え、前記センサ回路部が前記音響センサの故障を検出する故障検出回路をさらに有し、前記故障検出回路からの故障信号を前記音響センサの出力信号に重畳して前記センサ回路部の出力信号とし、前記データ処理部が前記故障検出回路からの前記故障信号を受信する故障信号受信回路をさらに有している。 An embodiment of the acoustic sensor device of the present invention comprises: a sensor circuit section including an acoustic sensor and a first capacitor connected in series with the acoustic sensor for cutting a DC component of an output signal of the acoustic sensor; a data processing unit that receives an output signal and processes the output signal of the sensor circuit unit; and a cable that transmits the output signal of the sensor circuit unit to the data processing unit, wherein the sensor circuit unit is connected to the acoustic sensor. further comprising a failure detection circuit for detecting a failure of the failure detection circuit, the failure signal from the failure detection circuit being superimposed on the output signal of the acoustic sensor to be the output signal of the sensor circuit unit, and the data processing unit performing the failure detection circuit and a fault signal receiving circuit for receiving the fault signal from.

本発明の音響センサ装置によれば、センサ回路部に音響センサと共に、音響センサの故障を検出する故障検出回路が設けられているので、音響センサからの出力の直流電位によって音響センサの故障を検出し、故障がある場合には、故障検出回路から故障信号、例えばＬｏｗ信号を出力してセンサ回路部の出力信号線に重畳し、データ処理部に伝送される。そのため、センサ回路部からの１本の信号線によって、データ処理部で常時音響センサの出力信号と、音響センサの故障の有無とを自動的に別々に取得できる。 According to the acoustic sensor device of the present invention, since the sensor circuit section is provided with the failure detection circuit for detecting failure of the acoustic sensor together with the acoustic sensor, the failure of the acoustic sensor is detected by the DC potential of the output from the acoustic sensor. However, if there is a failure, the failure detection circuit outputs a failure signal, for example, a Low signal, superimposes it on the output signal line of the sensor circuit section, and transmits it to the data processing section. Therefore, the output signal of the acoustic sensor and the presence/absence of failure of the acoustic sensor can be automatically and separately acquired by the data processing unit at all times through one signal line from the sensor circuit unit.

本発明の音響センサ装置の一実施形態のブロック図である。1 is a block diagram of one embodiment of an acoustic sensor device of the present invention; FIG. 図１の音響センサ部分のさらに具体的な接続回路である。It is a more specific connection circuit of the acoustic sensor portion of FIG. 従来のこの種のセンサ装置のブロック図である。1 is a block diagram of a conventional sensor device of this type; FIG.

つぎに、図面を参照しながら本発明の音響センサ装置の実施形態が説明されるが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Next, an embodiment of the acoustic sensor device of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this embodiment.

本発明の音響センサ装置１の一実施形態は、図１に示されるように、音響センサ１１及び音響センサ１１に直列接続され、音響センサ１１の出力信号の直流成分をカットする第１キャパシタ１３を含むセンサ回路部１０と、センサ回路部１０の出力信号を受信し、センサ回路部１０の出力信号を処理するデータ処理部２０と、センサ回路部１０の出力信号をデータ処理部２０に伝送するケーブル３０とを備えている。そして、センサ回路部１０が音響センサ１１の故障を検出する故障検出回路１２をさらに有し、音響センサ１１の故障を検出すると故障信号をセンサ回路部１０の出力信号に重畳して出力する。データ処理部２０はセンサ回路部１０の出力信号に重畳された故障信号を受信する故障信号受信回路２１をさらに有し、故障信号受信回路２１からの故障を示す出力に基づき報知処理などをし得る構成になっている。 An embodiment of the acoustic sensor device 1 of the present invention, as shown in FIG. a data processing unit 20 that receives the output signal of the sensor circuit unit 10 and processes the output signal of the sensor circuit unit 10; and a cable that transmits the output signal of the sensor circuit unit 10 to the data processing unit 20 30. The sensor circuit section 10 further includes a failure detection circuit 12 for detecting a failure of the acoustic sensor 11, and when a failure of the acoustic sensor 11 is detected, a failure signal is superimposed on the output signal of the sensor circuit section 10 and output. The data processing unit 20 further has a failure signal receiving circuit 21 that receives the failure signal superimposed on the output signal of the sensor circuit unit 10, and can perform notification processing based on the output indicating the failure from the failure signal receiving circuit 21. It is configured.

すなわち、本実施形態の音響センサ装置１は、検出信号が非常に微細で、ＡＣの検出信号をセンサ回路部１０とは離れた場所にあるデータ処理部２０に送り、音響センサ１１により検出した信号に応じて処理をする音響センサ装置に特に適している。本実施形態においては、センサ回路部１０に音響センサ１１の故障を検出する故障検出回路１２が形成されており、その故障検出回路１２の出力が音響センサ１１の出力信号に重畳して信号線３１を介してデータ処理部２０に送られて、データ処理部２０で故障の有無を検出でき、センサの本来の信号と共に、センサの故障診断結果も常時取得できる構成になっていることに特徴がある。その結果、音響センサ１１の出力の直流成分を第１キャパシタ１３によってカットしても、直流成分をカットする前の音響センサ１１の出力が有する直流電圧を検出することによって音響センサ１１の故障を検出することができる。そして、その故障信号を音響センサ１１の出力信号に重畳するため、音響センサ１１の出力信号と音響センサ１１の故障がある場合の故障信号を１本の信号線３１で伝送することができる。以下に、詳細に説明される。 In other words, the acoustic sensor device 1 of the present embodiment generates a very fine detection signal, sends the AC detection signal to the data processing unit 20 located away from the sensor circuit unit 10, and detects the signal detected by the acoustic sensor 11. It is particularly suitable for acoustic sensor devices that process according to In this embodiment, a failure detection circuit 12 for detecting a failure of the acoustic sensor 11 is formed in the sensor circuit section 10 , and the output of the failure detection circuit 12 is superimposed on the output signal of the acoustic sensor 11 to form a signal line 31 . is sent to the data processing unit 20 via the , the data processing unit 20 can detect the presence or absence of a failure, and the sensor failure diagnosis result can always be obtained along with the original signal of the sensor. . As a result, even if the DC component of the output of the acoustic sensor 11 is cut by the first capacitor 13, the failure of the acoustic sensor 11 is detected by detecting the DC voltage of the output of the acoustic sensor 11 before the DC component is cut. can do. Since the failure signal is superimposed on the output signal of the acoustic sensor 11 , the output signal of the acoustic sensor 11 and the failure signal when the acoustic sensor 11 has a failure can be transmitted through one signal line 31 . A detailed description is given below.

本実施形態のセンサ回路部１０は、音響センサ１１と、音響センサ１１の故障を検出する故障検出回路１２と、音響センサ１１の直流成分をカットする第１キャパシタ１３と、直流成分がカットされた検出信号のＡＣ成分を増幅する増幅回路１４と、増幅後の出力信号に一定の直流電位を付与する直流電位設定回路１５とを含んでいる。 The sensor circuit unit 10 of this embodiment includes an acoustic sensor 11, a failure detection circuit 12 that detects a failure of the acoustic sensor 11, a first capacitor 13 that cuts a DC component of the acoustic sensor 11, and a It includes an amplifier circuit 14 for amplifying the AC component of the detection signal and a DC potential setting circuit 15 for applying a constant DC potential to the amplified output signal.

音響センサ１１は、前述のように、産業用製造装置のベアリングや回転軸などの消耗、故障の予兆などを超音波帯域で検出し得るものが好ましい。そのような高周波帯域の微小信号を検出するには、容量型センサが好ましい。容量型センサを用いた音響センサ１１は、図２に示されるように、２枚の電極が設けられることによって両電極間に電極間の距離ｄなどに応じた容量が形成され、通電されると両電極間に電荷が蓄積されるセンサ素子１１１を含む。この電荷Ｑによって電極間に電圧Ｖが発生する。電極間の容量をＣとすると、発生する電圧Ｖは、Ｖ＝Ｑ／Ｃとなる。超音波によって電極の一方が振動すると電極間の距離ｄが変化し、容量Ｃが変化する（Ｃ＝ε・Ｓ／ｄ、ここでεは電極間の媒体の誘電率、Ｓは電極の面積である）。そのため、容量の変化、すなわち距離ｄの変化をもたらす音響の変化を両電極間の電圧Ｖによって検出することができる。 As described above, the acoustic sensor 11 is preferably one capable of detecting signs of wear and failure of bearings and rotating shafts of industrial manufacturing equipment in the ultrasonic band. A capacitive sensor is preferable for detecting minute signals in such a high frequency band. As shown in FIG. 2, the acoustic sensor 11 using a capacitive sensor is provided with two electrodes so that a capacitance corresponding to the distance d between the electrodes is formed between the two electrodes. It includes a sensor element 111 in which charge is stored between the electrodes. This charge Q generates a voltage V between the electrodes. Assuming that the capacitance between the electrodes is C, the generated voltage V is V=Q/C. When one of the electrodes is vibrated by ultrasonic waves, the distance d between the electrodes changes, and the capacitance C changes (C = ε S/d, where ε is the dielectric constant of the medium between the electrodes, and S is the area of the electrodes. be). Therefore, a change in capacitance, that is, a change in sound that causes a change in the distance d, can be detected by the voltage V between the two electrodes.

この容量の変化は、非常に微小であるため、センサ素子１１１に直結した増幅回路１１２で増幅される。すなわち、音響センサ１１は、センサ素子１１１と増幅回路１１２とが一体化したセンサモジュールとして形成されている。 Since this capacitance change is very small, it is amplified by an amplifier circuit 112 directly connected to the sensor element 111 . That is, the acoustic sensor 11 is formed as a sensor module in which the sensor element 111 and the amplifier circuit 112 are integrated.

この音響センサ１１には、図２に示されるように、バイアス電源が抵抗１７を介して接続される。なお、図２は音響センサ１１をＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）で構成した回路例である。この回路で、センサ素子１１１に所望のバイアス電圧が印加され、その両端の電圧が増幅回路１１２により増幅され、交流のセンサ出力として図１の第１キャパシタ１３及び増幅回路１４を介して出力される。また、増幅回路１１２により増幅されたセンサ素子１１１の両端の電圧は、図１の故障検出回路１２に印加され、センサ出力に異常があるか否か、すなわちセンサ素子１１１に異常があるか否かが監視される。 A bias power supply is connected to the acoustic sensor 11 through a resistor 17, as shown in FIG. Note that FIG. 2 is a circuit example in which the acoustic sensor 11 is configured by an ECM (Electret Condenser Microphone). In this circuit, a desired bias voltage is applied to the sensor element 111, the voltage across it is amplified by the amplifier circuit 112, and output as an AC sensor output via the first capacitor 13 and the amplifier circuit 14 in FIG. . The voltage across the sensor element 111 amplified by the amplifier circuit 112 is applied to the failure detection circuit 12 of FIG. is monitored.

センサ素子１１１は、容量型センサが用いられると、水分などの侵入、又は異物の付着などによってセンサなどの動作に異常が生じる場合が想定される。特に、前述のように、産業用製造装置の故障の予兆を検出しようとする場合には、非常に長期間連続的に監視を行うこととなり、特に環境状態が過酷な場所にセンサが設置される場合には、センサ自体の故障が生じ得る。そのため、センサの故障を検出することが不可欠になる。一方で、前述のように、微小の異常を検出するセンサにおいては、ＡＣ信号で増幅回路によって増幅する必要があり、センサの出力を交流信号にする必要がある。そのため、キャパシタによって直流成分をカットするが、本実施形態では、第１キャパシタ１３によって直流成分をカットする前に故障検出回路１２によって音響センサ１１の故障の有無を検出し、その結果を出力信号に重畳するようになっている。 If a capacitive sensor is used as the sensor element 111, it is assumed that the operation of the sensor or the like may be abnormal due to the intrusion of moisture or the like or the adhesion of foreign matter. In particular, as described above, when trying to detect signs of failure in industrial manufacturing equipment, monitoring must be performed continuously for a very long period of time, and sensors must be installed in places where the environmental conditions are particularly severe. In some cases, failure of the sensor itself can occur. Therefore, it is essential to detect sensor failure. On the other hand, as described above, in a sensor that detects minute abnormalities, it is necessary to amplify the AC signal with an amplifier circuit, and the output of the sensor must be an AC signal. Therefore, the DC component is cut by the capacitor, but in this embodiment, before the DC component is cut by the first capacitor 13, the fault detection circuit 12 detects whether the acoustic sensor 11 is faulty or not, and the result is output as an output signal. It is superimposed.

故障検出回路１２は、第１コンパレータ１２１と、その比較結果が故障と診断された場合には、例えばＬｏｗ信号などの故障信号を出力するトランジスタ１２２を有している。図１に示される第１コンパレータ１２１は、ウインドウコンパレータが用いられ、上位の閾値１２１ａと下位の閾値１２１ｂとの間に入力信号があれば故障なしと診断してトランジスタ１２２はオープン状態となり、入力信号がその間からいずれかに外れていれば故障と診断して第１コンパレータ１２１の出力によりトランジスタ１２２がオン状態となって例えばＧＮＤ（Ｌｏｗ電位）に接続されたソースとドレインとが導通することによってＬｏｗ信号が出力される。このトランジスタ１２２のドレインがセンサ回路部１０の出力端子１０ａに接続されている。 The failure detection circuit 12 has a first comparator 121 and a transistor 122 that outputs a failure signal such as a Low signal when the comparison result indicates a failure. A window comparator is used for the first comparator 121 shown in FIG. is out of the range, it is diagnosed as a failure, and the output of the first comparator 121 turns on the transistor 122. For example, the source and drain connected to GND (Low potential) are connected to the Low potential. A signal is output. The drain of this transistor 122 is connected to the output terminal 10 a of the sensor circuit section 10 .

ウインドウコンパレータは、簡単な例としては、２つのコンパレータを有し、一方のコンパレータが上位閾値以下であるか否かを検出し、もう１つのコンパレータが下位の閾値以上であるか否かを検出することにより比較結果が得られる。しかし、第１コンパレータ１２１はウインドウコンパレータに限定されるものではない。なお、この第１コンパレータ１２１に入力される信号は、抵抗１２３及び一方の電極がＧＮＤに接続されるキャパシタ１２４を含むフィルタ回路を介して入力される。 As a simple example, the window comparator has two comparators, one comparator detects whether or not the upper threshold is below, and the other comparator detects whether or not the lower threshold is above. A comparison result is obtained. However, the first comparator 121 is not limited to a window comparator. A signal input to the first comparator 121 is input via a filter circuit including a resistor 123 and a capacitor 124 having one electrode connected to GND.

第１キャパシタ１３は、音響センサ１１の出力信号から直流成分をカットするために設けられている。 A first capacitor 13 is provided to cut a DC component from the output signal of the acoustic sensor 11 .

増幅回路１４は、音響センサ１１の出力信号のＡＣ成分を増幅する。ＡＣ成分だけになっているので、出力電圧を増幅回路１４の出力電圧範囲内とすることが容易である。 The amplifier circuit 14 amplifies the AC component of the output signal of the acoustic sensor 11 . Since only the AC component is present, it is easy to set the output voltage within the output voltage range of the amplifier circuit 14 .

直流電位設定回路１５は、増幅されたＡＣ信号に一定の直流電位を付与する。これは、前述の故障検出回路１２のＬｏｗ信号が信号線３１に入力された場合に、そのＬｏｗ信号を認識できるようにするためである。 A DC potential setting circuit 15 applies a constant DC potential to the amplified AC signal. This is so that when the Low signal of the fault detection circuit 12 is input to the signal line 31, the Low signal can be recognized.

この直流電位設定回路１５では、増幅回路１４でのオフセットの除去のためキャパシタ１５３を介した信号線３１が、電源とＧＮＤとの間に接続された２個の抵抗器１５１と１５２の接続点に接続されている。その結果、信号線３１には、電源電圧とＧＮＤとの間の電圧が２個の抵抗器１５１、１５２の抵抗値の比で分圧された直流電位が付与される。 In this DC potential setting circuit 15, a signal line 31 via a capacitor 153 is connected to a connection point between two resistors 151 and 152 connected between the power supply and GND in order to remove the offset in the amplifier circuit 14. It is connected. As a result, the signal line 31 is applied with a DC potential obtained by dividing the voltage between the power supply voltage and GND by the ratio of the resistance values of the two resistors 151 and 152 .

データ処理部２０は、センサ回路部１０とは離れた場所に設置されており、故障信号受信回路２１と、直流成分をカットする第２キャパシタ２２と、増幅回路２３と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ回路２４と、センサ回路部１０の出力信号を重畳する故障信号に応じて処理をする制御回路２５とを有している。 The data processing unit 20 is installed at a location separate from the sensor circuit unit 10, and includes a failure signal receiving circuit 21, a second capacitor 22 for cutting a DC component, an amplifier circuit 23, and an analog signal to a digital signal. It has an ADC circuit 24 for conversion, and a control circuit 25 for processing according to a failure signal superimposed on the output signal of the sensor circuit section 10 .

故障信号受信回路２１は、第２コンパレータ２１１を有しており、第２コンパレータ２１１の一方の入力端子２１１ａはセンサ回路部１０の出力端子１０ａから送られてきた信号が入力されるように信号線３１に接続され、第２コンパレータ２１１の他方の入力端子２１１ｂは、閾値を設定する基準電位２１２に接続されており、入力された出力信号は閾値である基準電位２１２と比較される。比較の結果を示す第２コンパレータ２１１の出力が制御回路２５に送られるように、第２コンパレータ２１１の出力端子は制御回路２５に接続されている。例えば、入力端子２１１ａが非反転入力端子である場合、入力端子２１１ａに入力されたセンサ回路部１０の出力信号が基準電位よりも小さい場合、第２コンパレータ２１１からはＬｏｗレベル信号が出力され、このＬｏｗレベル信号が、音響センサ１１の異常の検出信号として制御回路２５によって認識されてもよい。 The failure signal receiving circuit 21 has a second comparator 211, and one input terminal 211a of the second comparator 211 is connected to a signal line so that the signal sent from the output terminal 10a of the sensor circuit section 10 is input. 31, and the other input terminal 211b of the second comparator 211 is connected to a reference potential 212 that sets a threshold, and the input output signal is compared with the reference potential 212 that is the threshold. The output terminal of the second comparator 211 is connected to the control circuit 25 so that the output of the second comparator 211 indicating the comparison result is sent to the control circuit 25 . For example, when the input terminal 211a is a non-inverting input terminal and the output signal of the sensor circuit unit 10 input to the input terminal 211a is lower than the reference potential, the second comparator 211 outputs a Low level signal. The Low level signal may be recognized by the control circuit 25 as a detection signal indicating that the acoustic sensor 11 is abnormal.

第２キャパシタ２２は、センサ回路部１０の出力信号から直流成分をカットするために設けられている。すなわち、センサ回路部１０で第１キャパシタ１３によって出力信号の直流成分はカットされているが、その後、故障検出回路１２による故障検出状態の識別のために、直流電位設定回路１５によって所定の直流電位が付与されているため、その直流電位をカットするものである。 The second capacitor 22 is provided to cut DC components from the output signal of the sensor circuit section 10 . That is, in the sensor circuit section 10, the DC component of the output signal is cut by the first capacitor 13, but after that, in order to identify the failure detection state of the failure detection circuit 12, the DC potential setting circuit 15 sets a predetermined DC potential. is applied, the DC potential is cut.

増幅回路２３は、直流成分がカットされた音響センサ１１の出力信号をさらに増幅して信号処理を行いやすくするものである。 The amplifier circuit 23 further amplifies the output signal of the acoustic sensor 11 from which the DC component has been cut, thereby facilitating signal processing.

ＡＤＣ回路２４は、アナログ信号をデジタル信号に変換して、信号処理を行う後段の制御回路２５に出力する。本実施形態では、アナログ信号の状態でデータ処理部２０にセンサ信号を伝送していることに特徴がある。 The ADC circuit 24 converts the analog signal into a digital signal and outputs the digital signal to the subsequent control circuit 25 that performs signal processing. This embodiment is characterized in that the sensor signal is transmitted to the data processing unit 20 in the form of an analog signal.

制御回路２５は、音響センサ１１により検出した産業用製造装置の故障の予兆を分析し、その予兆の程度に応じて産業用製造装置の修理又は部品の取り換えなどの処置を指示する。また、故障信号受信回路２１から音響センサ１１の故障信号が送られてきた際には、ＬＥＤなどからなる警告灯などによってセンサの交換をすべきことを報知する。 The control circuit 25 analyzes the predictor of failure of the industrial manufacturing equipment detected by the acoustic sensor 11 and instructs measures such as repairing the industrial manufacturing equipment or replacing parts according to the degree of the predictor. Further, when a failure signal of the acoustic sensor 11 is sent from the failure signal receiving circuit 21, a warning light made up of an LED or the like informs that the sensor should be replaced.

音響センサ１１が故障して取り換える場合、音響センサ１１によって、そのレベルが異なり、故障検出回路１２とのレベル調整をする必要があるが、本実施形態では故障検出回路１２がデータ処理部２０ではなく、センサ回路部１０に形成されているため、センサ素子１１１の近くであり、そのレベル調整を容易に行うことができる。 When the acoustic sensor 11 fails and needs to be replaced, the level differs depending on the acoustic sensor 11, and it is necessary to adjust the level with the failure detection circuit 12. , is formed in the sensor circuit section 10, it is near the sensor element 111, and its level can be easily adjusted.

ケーブル３０は、外部ノイズが混入しないように同軸ケーブルなどが好ましい。非常に微小の変化を検出するため、外部からの信号などが入り込まないようにＧＮＤ線によりシールド線で保護されていることが好ましい。図１では、信号線３１をケーブル３０としているが、ＧＮＤ線（図示せず）や電源線（図示せず）を含めることもできる。 The cable 30 is preferably a coaxial cable or the like so as not to mix external noise. Since very minute changes are to be detected, it is preferable that they are protected by a shield wire with a GND wire so that signals from the outside do not enter. Although the cable 30 is used as the signal line 31 in FIG. 1, a GND line (not shown) and a power supply line (not shown) can also be included.

次に、この音響センサ装置の動作について説明する。 Next, the operation of this acoustic sensor device will be described.

センサ回路部１０は、産業用製造装置の特に監視したい部品などの近傍に設置される。そのセンサ回路部１０には、電源がバイアス電圧生成回路及び抵抗１７を介して音響センサ１１の、例えば容量型のセンサ素子１１１（図２参照）の一方の電極に接続される。このセンサ素子１１１の他方の電極はＧＮＤに接続される。 The sensor circuit unit 10 is installed in the vicinity of a component or the like that is particularly desired to be monitored in an industrial manufacturing apparatus. A power source is connected to the sensor circuit unit 10 via a bias voltage generation circuit and a resistor 17 to one electrode of, for example, a capacitive sensor element 111 (see FIG. 2) of the acoustic sensor 11 . The other electrode of this sensor element 111 is connected to GND.

その結果、両電極間に電流が流れ、両電極間の距離ｄ及び各電極の面積Ｓ並びに両電極間の媒体の誘電率εに応じて定まる容量Ｃに応じた電荷Ｑが蓄積され、両電極間の電圧ＶがＶ＝Ｑ／Ｃで定まる。この音響センサ１１が設置された近傍の産業用製造装置の回転軸などの部品に疲労変位が生じると、疲労の生じていない場合にその部品から発せられる超音波と、疲労が発生している場合の超音波との間に変化が生じる。疲労の初期段階での非常に僅かな変化で、人間の耳には聞こえない異常でも、超音波の変化の検出により異常の予兆を検知し得る。そのような超音波がセンサ素子１１１に達すると、一方の電極が振動し、電極間の間隔が変動するため、容量も変動する。そのため図２に示される回路で、抵抗１７とセンサ素子１１１との間の接続点１８の電位が変動する。すなわち、センサ素子１１１の出力として接続点１８に交流信号が現れる。 As a result, a current flows between the two electrodes, and a charge Q corresponding to the capacitance C determined according to the distance d between the electrodes, the area S of each electrode, and the dielectric constant ε of the medium between the electrodes is accumulated. A voltage V between them is determined by V=Q/C. When a fatigue displacement occurs in a part such as a rotating shaft of an industrial manufacturing device near where the acoustic sensor 11 is installed, an ultrasonic wave emitted from the part when fatigue does not occur and an ultrasonic wave emitted from the part when fatigue occurs A change occurs between the ultrasonic waves of Even if there is a very slight change in the initial stage of fatigue and the abnormality is not audible to the human ear, it is possible to detect a sign of abnormality by detecting changes in ultrasonic waves. When such ultrasonic waves reach the sensor element 111, one of the electrodes vibrates and the spacing between the electrodes varies, so the capacitance also varies. Therefore, in the circuit shown in FIG. 2, the potential at the connection point 18 between the resistor 17 and the sensor element 111 fluctuates. That is, an alternating signal appears at the connection point 18 as the output of the sensor element 111 .

その接続点１８に現れる信号を増幅回路１１２で増幅した信号が音響センサ１１の出力信号で、第１キャパシタ１３によって直流成分をカットし、増幅回路１４で増幅したアナログのＡＣ信号が出力される。一方、音響センサ１１の出力は、故障検出回路１２にも接続されている。この故障検出回路１２に入力する信号は第１キャパシタ１３を経由していないので、センサ素子１１１の出力信号の直流成分を有している。この直流成分を含む入力信号は抵抗１２３及びキャパシタ１２４を含むフィルタ回路によりＡＣ信号がカットされて直流成分が故障検出回路１２の第１コンパレータ１２１に入力され、その閾値１２１ａ、１２１ｂと比較して、センサ素子１１１に異常があるか否かが検出される。 The output signal of the acoustic sensor 11 is obtained by amplifying the signal appearing at the connection point 18 by the amplifier circuit 112. The DC component is cut by the first capacitor 13, and the analog AC signal amplified by the amplifier circuit 14 is output. On the other hand, the output of acoustic sensor 11 is also connected to fault detection circuit 12 . Since the signal input to the failure detection circuit 12 does not pass through the first capacitor 13 , it contains the DC component of the output signal of the sensor element 111 . The AC signal of the input signal containing the DC component is cut by a filter circuit including a resistor 123 and a capacitor 124, and the DC component is input to the first comparator 121 of the failure detection circuit 12, and compared with the threshold values 121a and 121b, It is detected whether or not the sensor element 111 has an abnormality.

すなわち、容量型センサの故障は、電極間に水分が付着したり、異物が付着したりすることによる場合が多く、電極間に異常が生じ、大きな異常の場合には電極間がショートして電圧が低下したり、異常が軽微の場合でも、電極間の容量が変化したりする。前述のように、電極間の容量が変化すると、電極間の電圧が変わる。この電極間の電圧の変化は、付着した異物などによっては変化しないので、定常的な電圧の変化として現れる。そのため、超音波などの変化とは区別され、直流電位の変化で検出し得る。従って、第１コンパレータ１２１で閾値と比較することによって、音響センサ１１が異常、すなわち故障が生じているか否かを検出することができる。 In other words, the failure of a capacitive sensor is often caused by the adhesion of moisture or foreign matter between the electrodes, causing an abnormality between the electrodes. decreases, and even if the abnormality is minor, the capacitance between the electrodes changes. As mentioned above, when the capacitance between the electrodes changes, the voltage between the electrodes changes. This change in voltage between the electrodes does not change due to adhering foreign matter or the like, so it appears as a steady change in voltage. Therefore, it can be detected as a change in DC potential, which is distinguished from changes in ultrasonic waves and the like. Therefore, by comparing with the threshold value by the first comparator 121, it is possible to detect whether or not the acoustic sensor 11 is abnormal, that is, has a failure.

ウインドウコンパレータは、前述のように、上位の閾値１２１ａと、下位の閾値１２１ｂの両方と比較し、その両方の間にある場合は正常とする判定をすることができる。センサ素子１１１の故障がショートになるような場合は、下位の閾値だけで判定し得るが、電極間に何が付着するか不明であるし、どういう故障が生じるか分らないので、両方の閾値を有するウインドウコンパレータで検査することが好ましい。 As described above, the window comparator can compare both the upper threshold value 121a and the lower threshold value 121b, and determine normality if the value is between the two. If the failure of the sensor element 111 causes a short circuit, it can be determined only by the lower threshold. preferably with a window comparator.

故障検出回路１２で故障が検出された場合は、前述のように、トランジスタ１２２がオン状態となって、故障信号（Ｌｏｗ信号）の出力として、センサ回路部１０の出力端子１０ａがトランジスタ１２２のソース電位（例えばＧＮＤ）に接続される。すなわち、信号線を伝送する音響センサ１１により検出した出力信号と故障検出回路１２により検出した故障を示す故障信号が信号線３１で重畳される。 When a failure is detected by the failure detection circuit 12, the transistor 122 is turned on as described above, and the output terminal 10a of the sensor circuit section 10 is the source of the transistor 122 as a failure signal (Low signal) output. It is connected to a potential (eg GND). That is, the output signal detected by the acoustic sensor 11 transmitting the signal line and the failure signal indicating the failure detected by the failure detection circuit 12 are superimposed on the signal line 31 .

一方、第１キャパシタ１３で直流成分がカットされ、増幅回路１４で増幅されたＡＣの出力信号は、再度キャパシタ１５３で直流成分をカットし、電源とＧＮＤとの間に接続された２個の抵抗器１５１と１５２の接続部に信号線３１を接続して、信号線３１が２個の抵抗器１５１、１５２で分圧された電位が付与されている。その結果、センサ回路部１０の出力端子１０ａでは、出力信号は所定の直流成分を有しているが、故障検出回路１２で故障が検出されると、センサ回路部１０の信号線３１の電位はＬｏｗ電位（例えばＧＮＤレベル）になる。 On the other hand, the first capacitor 13 cuts the DC component, and the AC output signal amplified by the amplifier circuit 14 cuts the DC component again by the capacitor 153, and the two resistors connected between the power supply and GND are used. A signal line 31 is connected to a connecting portion of the resistors 151 and 152, and a potential divided by two resistors 151 and 152 is applied to the signal line 31. FIG. As a result, the output signal at the output terminal 10a of the sensor circuit section 10 has a predetermined DC component. Low potential (for example, GND level).

音響センサ１１により検出した産業用製造装置の異常検出信号とセンサ素子１１１の故障を検出する故障検出回路１２の故障信号が信号線３１に重畳されて、データ処理部２０に入力される。センサ素子１１１の故障が検出された場合は、故障検出回路１２の故障信号が重畳された出力信号の直流電位は、Ｌｏｗ電位になっている。そのため、故障検出回路１２の故障信号が重畳された場合には、データ処理部２０に入力された信号は故障信号受信回路２１の第２コンパレータ２１１の閾値から外れ、故障を示す信号が第２コンパレータ２１１から出力され、制御回路２５に送られる。信号線３１を伝送した出力信号は、故障信号受信回路２１と第２キャパシタ２２の両方に接続されているので、センサ素子１１１の故障の有無は常時故障信号受信回路２１で検出される。センサ素子１１１に故障がない場合には、故障検出回路１２の出力はオープン状態なので、出力信号がそのまま、すなわち直流電位設定回路１５で設定された直流成分を含んだままの出力信号が、故障信号受信回路２１に入力される。従って、この場合、故障信号受信回路２１に入力される信号は、第２コンパレータ２１１の閾値以上となり、故障を示す信号は出力されない。 The abnormality detection signal of the industrial manufacturing equipment detected by the acoustic sensor 11 and the failure signal of the failure detection circuit 12 for detecting the failure of the sensor element 111 are superimposed on the signal line 31 and input to the data processing unit 20 . When a failure of the sensor element 111 is detected, the DC potential of the output signal superimposed with the failure signal of the failure detection circuit 12 is Low potential. Therefore, when the failure signal of the failure detection circuit 12 is superimposed, the signal input to the data processing unit 20 is out of the threshold of the second comparator 211 of the failure signal reception circuit 21, and the signal indicating the failure is exceeded by the second comparator. 211 and sent to the control circuit 25 . Since the output signal transmitted through the signal line 31 is connected to both the failure signal receiving circuit 21 and the second capacitor 22, the presence or absence of failure of the sensor element 111 is always detected by the failure signal receiving circuit 21. FIG. When there is no failure in the sensor element 111, the output of the failure detection circuit 12 is in an open state, so the output signal as it is, that is, the output signal containing the DC component set by the DC potential setting circuit 15 is the failure signal. It is input to the receiving circuit 21 . Therefore, in this case, the signal input to the failure signal receiving circuit 21 is greater than or equal to the threshold value of the second comparator 211, and no signal indicating failure is output.

一方、音響センサ１１で検出した産業用製造装置の異常の有無を検出する異常検出信号は、これも常時第２キャパシタ２２を経て処理に適したレベルに増幅される。そして、アナログ信号である異常検出信号（センサ回路部１０の出力信号）がＡＤＣ回路２４でデジタル信号に変換され、制御回路２５に送られる。この音響センサ１１によって検出した異常検出信号も常時データ処理部２０に送られ、産業用製造装置に異常のない場合の超音波の信号も受信される。従って、異常な波形になれば制御回路２５からアラームを出すことによって非常にわずかな予兆でも検出し得る。 On the other hand, the abnormality detection signal for detecting the presence or absence of abnormality in the industrial manufacturing equipment detected by the acoustic sensor 11 is also constantly amplified to a level suitable for processing through the second capacitor 22 . Then, the analog abnormality detection signal (the output signal of the sensor circuit section 10 ) is converted into a digital signal by the ADC circuit 24 and sent to the control circuit 25 . An abnormality detection signal detected by the acoustic sensor 11 is also constantly sent to the data processing unit 20, and an ultrasonic signal is also received when there is no abnormality in the industrial manufacturing apparatus. Therefore, if an abnormal waveform occurs, an alarm can be issued from the control circuit 25 to detect even a very slight symptom.

一方、故障信号受信回路２１から故障を示す信号が制御回路２５に送られた場合には、ＬＥＤなどによってアラームを出すことにより、直ちに音響センサ１１の交換手続きを行うことができる。 On the other hand, when a signal indicating a failure is sent from the failure signal receiving circuit 21 to the control circuit 25, the replacement procedure for the acoustic sensor 11 can be performed immediately by issuing an alarm using an LED or the like.

(まとめ)
（１）本発明の音響センサ装置は、音響センサ及び該音響センサに直列接続され、前記音響センサの出力信号の直流成分をカットする第１キャパシタを含むセンサ回路部と、前記センサ回路部の出力信号を受信し、前記センサ回路部の出力信号を処理するデータ処理部と、前記センサ回路部の出力信号を前記データ処理部に伝送するケーブルと、を備え、前記センサ回路部が前記音響センサの故障を検出する故障検出回路をさらに有し、前記故障検出回路からの故障信号を前記音響センサの出力信号に重畳して前記センサ回路部の出力信号とし、前記データ処理部が前記故障検出回路からの前記故障信号を受信する故障信号受信回路をさらに有している。 (summary)
(1) An acoustic sensor device of the present invention comprises: an acoustic sensor; a sensor circuit unit connected in series with the acoustic sensor and including a first capacitor for cutting a DC component of an output signal of the acoustic sensor; a data processing unit that receives a signal and processes the output signal of the sensor circuit unit; and a cable that transmits the output signal of the sensor circuit unit to the data processing unit, wherein the sensor circuit unit is the acoustic sensor. a fault detection circuit for detecting a fault, wherein a fault signal from the fault detection circuit is superimposed on the output signal of the acoustic sensor to be output from the sensor circuit unit; and a fault signal receiving circuit for receiving the fault signal.

本実施形態の音響センサ装置によれば、容量型センサのように、超音波を有効に検出し得るセンサでＡＣ信号を受信して増幅しているので、産業用製造装置などの部品の消耗など微小な変動を的確に検出することができる。しかも、音響センサが形成されたセンサ回路部にセンサの故障を検出する故障検出回路が形成され、音響センサの故障をその出力信号から検出しながら、その検出によりセンサに故障がある場合の故障信号を、本来の産業用製造装置の異常の有無を検出する異常検出信号と重畳しているので、センサ回路部からデータ処理部に１本の信号線で伝送することができる。 According to the acoustic sensor device of the present embodiment, a sensor capable of effectively detecting ultrasonic waves, such as a capacitive sensor, receives and amplifies an AC signal. Minor fluctuations can be accurately detected. Moreover, a failure detection circuit for detecting sensor failure is formed in the sensor circuit section in which the acoustic sensor is formed, and while detecting the failure of the acoustic sensor from its output signal, a failure signal is generated when there is a failure in the sensor. is superimposed on the abnormality detection signal for detecting the presence or absence of abnormality in the original industrial manufacturing equipment, it is possible to transmit from the sensor circuit section to the data processing section through a single signal line.

（２）前記故障検出回路は、第１コンパレータ及びトランジスタを有し、前記第１コンパレータは前記音響センサの出力で前記第１キャパシタに入力する前の信号を入力し、入力した信号が前記第１コンパレータの予め設定した閾値の範囲に入っていない場合に前記トランジスタを介して故障信号を出力し、前記トランジスタの出力が前記センサ回路部の出力端子に接続される構造にすることができる。その結果、センサの故障を検出しながら、センサの本来の異常検出信号と共に１本の信号線で伝送することができる。 (2) The failure detection circuit has a first comparator and a transistor. The first comparator receives a signal from the output of the acoustic sensor before being input to the first capacitor. A structure may be employed in which a fault signal is output via the transistor when the threshold is not within the preset threshold range of the comparator, and the output of the transistor is connected to the output terminal of the sensor circuit section. As a result, while detecting a failure of the sensor, it is possible to transmit it along with the original abnormality detection signal of the sensor through a single signal line.

（３）前記センサ回路部は、前記第１キャパシタの出力信号を増幅する増幅回路及び該増幅回路による増幅後の出力の直流電位を設定する直流電位設定回路をさらに含むことが好ましい。直流電位設定回路が設けられることによって、故障検出回路の故障信号を確実に検出することができる。 (3) Preferably, the sensor circuit section further includes an amplifier circuit for amplifying the output signal of the first capacitor and a DC potential setting circuit for setting a DC potential of the amplified output signal by the amplifier circuit. By providing the DC potential setting circuit, the failure signal of the failure detection circuit can be reliably detected.

（４）前記故障信号受信回路は第２コンパレータを有し、前記センサ回路部の出力信号を入力し、所定の閾値と比較して、前記音響センサの故障の有無を出力することにより、容易にセンサの故障を制御回路に伝送することができる。 (4) The failure signal receiving circuit has a second comparator, receives the output signal of the sensor circuit unit, compares it with a predetermined threshold value, and outputs the presence or absence of failure of the acoustic sensor. A sensor failure can be transmitted to the control circuit.

（５）前記音響センサが容量型センサであることが、微小な超音波信号でもＡＣ信号で正確に検出することができるので好ましい。なお、実施形態では容量型センサをＥＣＭで構成したが、ＭＥＭＳ構造の容量型センサとしてもよい。 (5) It is preferable that the acoustic sensor is a capacitive sensor, because even minute ultrasonic signals can be accurately detected as AC signals. In the embodiment, the capacitive sensor is composed of ECM, but it may be a capacitive sensor of MEMS structure.

１音響センサ装置
１０センサ回路部
１０ａ出力端子
１１音響センサ
１２故障検出回路
１２１第１コンパレータ
１３第１キャパシタ
１４増幅回路
１５直流電位設定回路
２０データ処理部
２１故障信号受信回路
２１１第２コンパレータ
２２第２キャパシタ
２３増幅回路
２４ＡＤＣ
２５制御回路
３０ケーブル
３１信号線 1 Acoustic Sensor Device 10 Sensor Circuit Section 10a Output Terminal 11 Acoustic Sensor 12 Fault Detection Circuit 121 First Comparator 13 First Capacitor 14 Amplifier Circuit 15 DC Potential Setting Circuit 20 Data Processing Section 21 Fault Signal Receiving Circuit 211 Second Comparator 22 Second Second Capacitor 23 Amplifier circuit 24 ADC
25 control circuit 30 cable 31 signal line

Claims

a sensor circuit unit including an acoustic sensor and a first capacitor connected in series with the acoustic sensor for cutting a DC component of an output signal of the acoustic sensor;
a data processing unit that receives an output signal of the sensor circuit unit and processes the output signal of the sensor circuit unit;
a cable for transmitting the output signal of the sensor circuit unit to the data processing unit;
with
the sensor circuit unit further includes a failure detection circuit for detecting a failure of the acoustic sensor, and a failure signal from the failure detection circuit is superimposed on an output signal of the acoustic sensor to produce an output signal of the sensor circuit unit;
The data processing unit further includes a failure signal receiving circuit that receives the failure signal from the failure detection circuit.
Acoustic sensor device.

The failure detection circuit has a first comparator and a transistor, the first comparator receives a signal from the output of the acoustic sensor before being input to the first capacitor, and the input signal presets the first comparator. 2. The acoustic sensor device according to claim 1, wherein a failure signal is output via said transistor when said threshold value is not within the range of said threshold value, and the output of said transistor is connected to the output terminal of said sensor circuit unit.

3. The acoustic according to claim 1, wherein the sensor circuit section further includes an amplifier circuit that amplifies the output signal of the first capacitor and a DC potential setting circuit that sets a DC potential of the amplified output signal by the amplifier circuit. sensor device.

4. The failure signal receiving circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the failure signal receiving circuit has a second comparator, receives the output signal of the sensor circuit unit, compares it with a predetermined threshold value, and outputs whether or not the acoustic sensor has failed. 1. The acoustic sensor device according to claim 1.

The acoustic sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the acoustic sensor is a capacitive sensor.