JP4503010B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
・変形すると同時に電荷を発生する圧電材料。この電荷は信号(電圧および/または電流)に変換される。この信号は外部手段(電気アンテナ)によって検出されるか、またはこの信号を増強する低出力増幅器を駆動する。この増幅器はボディ自体の中に設置される。外部デバイスがこの増幅された信号を検出する。
・例えばストリップまたは磁性粒子などの磁性材料(永久磁石)。
・変形と同時にその磁化を変える磁気弾性材料。変形した材料がその変形していない状態に戻るとき、磁化は最初の状態に戻る。磁気アンテナ、例えば、コイルが磁性材料を検出し得る。
Claims (47)
- 動いたときに力を受ける弾性構造体(13、22、23、32、33、92、1202、1302、1402)の少なくとも1つの物理的特性を検出するシステムであって、
前記弾性構造体は少なくとも1つのセンサ(111、112、14、211、212、311、312、911、1211、1311、1411)を備え、
前記センサは第1および第2の電極と圧電材料とを含み、前記圧電材料は変形を生じさせる力に正比例し前記物理的特性を表す信号に変換される電圧を生じさせる電荷の変位を前記圧電材料内に発生し、そして
前記システムは前記信号を受信する受信機を含んだ少なくとも1つの検出器(16、416、516、916、1316、1416)を備え、
前記センサは前記第1の電極に接続された第1のセンサ導体と前記第2の電極に接続された第2のセンサ導体とを含み、前記第1および第2のセンサ導体はアンテナとして配置され、そして
前記検出器は、前記第1および第2のセンサ導体間の前記電圧を容量的に感知して前記特性の決定を可能にするために、前記弾性構造体に隣接して配置された受信アンテナを含む、
ことを特徴とするシステム。 - 前記構造体は平坦な構造体である請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体が、ベルト、コンベヤ、ワイヤ、シート材料、紙シート、生地、布、印刷用紙、紙幣、または銀行券であり、かつ前記構造体が少なくとも1つの実質的に円筒形の回転体と協働/相互作用する請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの実質的に円筒形の回転体はロールである請求項3に記載のシステム。
- 前記構造体が2つのロールと協働/相互作用する請求項4に記載のシステム。
- 前記構造体が3つのロールと協働/相互作用する請求項4に記載のシステム。
- 前記構造体が実質的に円筒形の回転体である請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体がタイヤを含む請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体が、ロール、ローラ、シリンダ、配達用ボウル、ゴムで被覆されたシリンダ、ドラム、ホール・シリンダ等を含む請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体がシート材料を送るロールまたはシリンダである請求項1に記載のシステム。
- 前記送信機を備えた前記センサが前記構造体上またはその内部に配置される請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体がプレス配置を通過する矩形構造体を含む請求項1に記載のシステム。
- 前記構造体がロールによって形成されたニップにおけるコンベヤ状構造体であり、かつ少なくとも1つのセンサが前記ロール間のニップの圧力と圧力分布を検出するために、前記コンベヤ状構造体の表面上か、または実質的に前記コンベヤ状構造体の中に配置される請求項1に記載のシステム。
- 前記ニップが、ニップ・ロール、ローラ・プレス、ヤンキー・マシン、シュー・プレス、または製紙機のスムージング・コーティング機内に存在する請求項13に記載のシステム。
- 検出された特性は、ニップ・ロール・プレス機のロールのニップ力、ニップの圧力/圧力分布、および/またはニップ幅である請求項である請求項14に記載のシステム。
- 前記センサが前記構造体の長手方向、半径方向、または横断方向の1つまたはいくつかに配置される請求項1に記載のシステム。
- 前記センサが1つまたはいくつかの前記構造体の絶対線速度または横滑り特性を提供するように配置される請求項1または16に記載のシステム。
- 前記ロールは製紙機内に配置され、前記構造体がベルトまたはコンベヤであり、かつセンサが前記ベルトの長手方向および/または横断方向のいずれかで前記ベルトの材料内部に配置される請求項4から6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ロールは印刷機内に配置され、前記構造体が印刷用紙であり、かつ少なくとも1つのセンサが前記印刷用紙の表面上または前記印刷用紙の実質的に内部に配置される請求項4から6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記センサが前記用紙の実質的に内部に組み込まれたフォイルを含む請求項19に記載のシステム。
- 1つまたはいくつかのセンサが前記構造体でバー・コードを構成する請求項1に記載のシステム。
- 前記センサがある時間間隔の間に変形し、これにより前記センサを含んだ前記構造体の一部はある表面と接触し、これによって前記時間間隔の間、電気信号(電圧/電流パルス)が生成され、かつ前記センサの長さがわかっている場合には、この長さを前記電圧/電流パルスの幅で割ることによって回転の線速度が取得される請求項7から10のいずれか一項に記載のシステム。
- さらなる情報が前記構造体の回転によりパルスが発生するときの周波数によって提供され、この両方の情報は相互に、かつ前記構造体の動きの線速度に関連しており、前記パルス幅から、および時間とともに変化する構造体の回転の周波数から算出される前記構造体の線速度の差は横滑りを示す請求項22に記載のシステム。
- 前記センサがケーブル、繊維、ストリップ、フォイル、糸、フィルム、または粒子等として形成される請求項1から23のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記受信導電素子が、2つの導電板(受信アンテナ)を含む請求項1に記載のシステム。
- 前記受信機が差動増幅器、アナログ/デジタル変換器、信号処理ユニットを備える請求項1に記載のシステム。
- いくつかのセンサが、信号を連続的に取得できるように、かつ前記構造体の幅の圧力分布を連続的に測定できるように前記構造体内に重複された配置で設置された請求項1または25のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記センサが前記センサの端部から延びる2つの導体を含み、折り曲げられたセンサが2つの脚部を構成し、そのうちの1つは前記センサが曲がった状態で動作するように力を受ける請求項1または25のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記送信アンテナはそれらの送信アンテナの間で電界線が最小またはヌルになるように離間され、かつ前記電界線の主要部分が送信アンテナと受信アンテナの各対の間に存在する請求項25に記載のシステム。
- 前記受信アンテナの延長部は前記送信アンテナの延長部よりも長い請求項25に記載のシステム。
- 1つの受信アンテナは送信アンテナの各々に対して使用される請求項1または25のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記圧電材料はポリフッ化ビニリデン(PVDF)である請求項1から31のいずれか一項に記載のシステム。
- 負荷がかかったセンサ(すなわち前記力を受けたセンサ)と負荷を受けていないセンサとの間の差動信号が使用される請求項1〜32のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記差動信号技術が温度変化を測定するために使用される請求項33に記載のシステム。
- 請求項1から34に記載のいずれか一項に記載の装置を用いて、動いたときに力を受ける弾性構造体(13、22、23、32、33、92、1202、1302、1402)の少なくとも1つの物理的特性を検出する方法であって、
前記弾性構造体を設ける工程であって、前記構造体は少なくとも1つのセンサ(111、112、14、211、212、311、312、911、1211、1311、1411)を備え、前記センサは第1および第2の電極と圧電材料を含み、前記圧電材料は変形を生じさせる力に正比例し前記特性を表す信号に変換可能な電圧を前記第1および第2の電極の間に生じさせる電荷の変位を前記圧電材料内に発生し、前記センサはさらに前記第1の電極に接続されている第1のセンサ導体と前記第2の電極に接続されている第2のセンサ導体とを備え、前記第1および第2のセンサ導体はアンテナとして配置されている、工程と、
受信アンテナを備える少なくとも1つの検出器を設ける工程であって、前記受信アンテナは前記弾性構造体に隣接して配置されている、工程と、そして
前記第1および第2のセンサ導体の間の電圧を前記受信アンテナにより容量的に感知する工程であって、前記物理的特性の決定を可能にする、工程と
を含む方法。 - 弾性構造体(13、22、23、32、33、92、1202、1302、1402)に組み込まれるとともに、動きの下で力を受けるときに前記構造体の少なくとも1つの物理的特性を提供するためのセンサ装置(111、112、14、211、212、311、312、911、1211、1311、1411)であって、
前記センサは第1および第2の電極と圧電材料とを含み、前記圧電材料は変形を生じさせる力に正比例し前記物理的特性を表す信号に変換される電圧を生じさせる電荷の変位を前記圧電材料内に発生し、前記電圧は前記物理的特性を表す信号に変換可能であり、
前記センサはさらに前記第1の電極に接続された第1のセンサ導体と前記第2の電極に接続された第2のセンサ導体とを含み、前記第1および第2のセンサ導体は、前記センサが前記弾性構造体に組み込まれるときに、前記第1および第2のセンサ導体の間の前記電圧の容量的な感知を可能にするアンテナとして配置される、
ことを特徴とするセンサ装置。 - 前記センサがケーブル、繊維、ストリップ、フォイル、糸、フィルム、粒子等として形成される請求項36に記載のセンサ装置。
- 前記送信アンテナは前記送信アンテナ間で電界線が最小またはヌルになるように離間された請求項36に記載のセンサ装置。
- 前記圧電材料はポリフッ化ビニリデン(PVDF)である請求項36から38のいずれか一項に記載のセンサ装置。
- 請求項36〜39のいずれかに記載のセンサ装置を埋め込んだベルトであって、前記センサ装置が前記ベルトに作用する力の検出を可能にする、ベルト。
- シート材料の少なくとも1つの物理的特性を検出するために、シート材料を送る少なくとも1つの実質的に円筒形の回転体を備えた装置において請求項1から34のいずれか一項に記載のシステムの使用。
- 動き、材料の存在、回転速度、および滑りのいずれか又はそれらのいくつか又は全ての組合せ特性が検出される請求項41に記載の使用。
- 前記センサがベルトを送る少なくとも1つの実質的に円筒形の回転体と協働または相互作用するベルトまたはコンベヤの特性を検出するために製紙器機器において使用され、前記センサが前記ベルトの長手方向および横断方向のいずれかに前記ベルトやコンベヤに組み込まれている請求項41に記載の使用。
- 前記シート材料はロールによって形成されたニップにおけるコンベヤ状構造体であり、前記センサが前記ロール間のニップの圧力と圧力分布を検出するために、前記コンベヤ状構造体の表面上か、または実質的に前記コンベヤ状構造体の中に配置される請求項41に記載の使用。
- 前記ニップがニップ・ロール、ローラ・プレス、ヤンキー・マシン、シュー・プレス、または製紙機のスムージング・コーティング機内に存在する請求項44に記載の使用。
- 検出された特性は、ニップ・ロール・プレス機のロールのニップ力、ニップの圧力/圧力分布、および/またはニップ幅である請求項である請求項45に記載の使用。
- 前記センサが印刷用紙を送る少なくとも1つの実質的に円筒形の回転体と協働/相互作用する印刷用紙の特性を検出するために印刷機において使用され、前記センサが前記印刷用紙の表面上か、または前記印刷用紙の実質的に内部に配置される請求項41に記載の使用。
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