JP5470724B2 - 振動試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動試験装置に関し、特に車載用の角速度センサ及び加速度センサの特性を検査する振動試験装置に関する。

従来から、テスト音波をスピーカから出力し、空気振動によって慣性センサ（構造体）の可動部を振動させることにより、３軸加速度センサの特性を検査できる振動試験装置（検査装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記従来の振動試験装置では、テスト音波をスピーカから出力する。スピーカから出力される疎密波であるテスト音波の到達すなわち空気振動により検出チップＴＰの構造体である３軸加速度センサの可動部が動く。この動きに基づいて変化する抵抗値の変化を、プローブ針を介して与えられる出力電圧に基づいて測定する。制御部は、測定された特性値すなわち測定データに基づいて３軸加速度センサの特性を検査する。
特開２００６−３１３１３７号公報

しかしながら、上記従来の構成の振動試験装置は、空気振動によって、慣性センサ（構造体）の可動部を振動させる構成であるので、慣性センサの可動部を特定の方向へ安定した周波数で振動させ難い。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試験体を特定の直線方向へ安定した周波数で振動させる振動試験装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
一部を固定端とし、試験体を支持する端面を自由端として曲げ振動する板バネと、
前記板バネの前記一部を固定する固定手段と、
前記板バネに対して音波を出力することで、前記板バネを共振させ、前記板バネの自由端で支持される前記試験体を振動させる音波出力手段とを備え、
同じ形状を有し且つ同じ位相で振動する複数の前記板バネで前記試験体の一面を支持する、振動試験装置が提供される。

本発明によれば、試験体を特定の直線方向へ安定した周波数で振動させる振動試験装置を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の振動試験装置の構成の第１実施例を示す概略図であり、（ａ）は正面から見た全体図、（ｂ）は上面から見た要部図、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ａ−Ａから見た要部断面図である。本実施例の振動試験装置は、慣性センサの振動試験を行うものである。慣性センサは、例えば、車載用の角速度センサや加速度センサ等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）センサである。尚、慣性センサは、振動試験装置の試験対象であって、振動試験装置の構成要素でない。

第１実施例の振動試験装置１０は、図１に示すように、支持手段２０と、固定手段３０と、音波出力手段４０とを備える。以下、各構成について詳説する。

支持手段２０は、慣性センサ１を弾性支持するものであり、慣性センサ１を所定の直線方向に振動させるように共振する構成を備える。例えば、支持手段２０は、図１に示すように、互いに平行な２枚の板バネ２１を備える。各板バネ２１は、直方体状の同一形状であって、高さ方向、厚さ方向、幅方向が、それぞれ、互いに直交する上下方向Ｚ、左右方向Ｘ、前後方向Ｙに対して平行になるよう配置されている。また、各板バネ２１は、左右方向Ｘと平行な方向に沿って所定間隔で配置されている。

支持手段２０は、上述のように、互いに平行な２枚の板バネ２１を備え、各板バネ２１の主面２１ａが左右方向Ｘに対して垂直に配置されている。したがって、各板バネ２１が同位相で左右方向Ｘに曲げ振動でき、支持手段２０が所定の共振周波数で左右方向Ｘに曲げ振動できる。このため、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、慣性センサ１を左右方向Ｘと平行に振動させることができる。

また、支持手段２０は、各板バネ２１の側面２１ｂが前後方向Ｙに対して垂直に配置されている。したがって、各板バネ２１が同位相で前後方向Ｙに曲げ振動でき、支持手段２０が所定の共振周波数で左右方向Ｙに曲げ振動できる。このため、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、慣性センサ１を前後方向Ｙと平行に振動させることができる。

この支持手段２０は、剛性が左右方向Ｘについて低く、前後方向Ｙについて高くなっている。これは、各板バネ２１の剛性が左右方向Ｘについて低く、前後方向Ｙについて高くなるよう、各板バネ２１が配置されているからである。このため、支持手段２０が左右方向Ｘへ曲げ振動する際の共振周波数と、前後方向Ｙへ曲げ振動する際の共振周波数との差を大きくすることができる。これによって、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、慣性センサ１を左右方向Ｘ又は前後方向Ｙのいずれか一方向と平行に安定して振動させることができる。

２枚の板バネ２１は、上述したように、左右方向Ｘと平行な方向に沿って所定間隔で配置されている。各板バネ２１の上面２１ｃは、図１に示すように、同一平面内に配置され、慣性センサ１の下面を支持する。また、各板バネ２１の上面２１ｃには、図１に示すように、慣性センサ１を接着固定するための接着シート２２が設置されている。このように、複数の板バネ２１の上面２１ｃで慣性センサ１の下面を支持することによって、慣性センサ１を安定して支持することができる。

慣性センサ１が板バネ２１に支持された状態で、慣性センサ１の互いに直交する３つの基準軸は、それぞれ、左右方向Ｘ、前後方向Ｙ、上下方向Ｚに対して平行に配置されてよい。例えば、３軸角速度センサの場合、３軸角速度センサの３つのスピン軸は、それぞれ、左右方向Ｘ、前後方向Ｙ、上下方向Ｚに対して平行に配置されてよい。また、３軸加速度センサの場合、３軸加速度センサの３つの検出軸は、それぞれ、左右方向Ｘ、前後方向Ｙ、上下方向Ｚに対して平行に配置されてよい。このように配置することによって、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、慣性センサ１を慣性センサ１の基準軸と平行に振動させることができる。

この板バネ２１は、樹脂、セラミックス、金属、又はこれらの複合材料で成形される。例えば、板バネ２１は、樹脂とセラミックスとの複合材料で成形されてよい。樹脂とセラミックスとの割合を連続的に変更することによって、板バネ２１のヤング率、ポアソン比、密度等の物性を連続的に変更できる。この結果、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、共振周波数を連続的に変更でき、所望の振動周波数で慣性センサ１の振動試験を行うことができる。

図２は、図１の固定手段３０の構成を示す詳細図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａから見た断面図、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ｂ−Ｂから見た断面図、（ｄ）は（ｂ）の矢視Ｃ−Ｃから見た断面図である。固定手段３０は、台座３１と、支柱３２と、クランプ３３とを含み構成されている。

台座３１は、直方体状の形状であり、台座３１の上面３１ａには、左右一対の支柱３２が上方向に向けて突設されている。

左右一対の支柱３２は、クランプ３３を台座３１から所定の高さで水平に支持するものである。また、左右一対の支柱３２は、台座３１に対して左右方向Ｘと平行にスライド可能に固定され、クランプ３３の左右方向Ｘの寸法変化に対応することができる。この左右一対の支柱３２の上部には、図２（ｃ）に示すように、ネジ孔３２ａが左右方向Ｘと平行に貫通形成され、ネジ孔３２ａには、ボルト３４の軸部が螺嵌されている。また、ボルト３４の先端部は、クランプ３３に遊嵌挿入されており、クランプ３３を水平支持している。なお、クランプ３３の左右端面には、ボルト３４の先端部を内側に遊嵌挿入するための凹部３７ａが穿設されている。

クランプ３３は、各板バネ２１の主面２１ａの一部を締め付け固定するものである。クランプ３３は、例えば、図２（ａ）（ｂ）に示すように、左右方向Ｘに沿って所定間隔で配置される３つのクランプ部３５、３６、３７からなる。各クランプ部３５、３６、３７の互いに対向する端面には、図２（ｃ）に示すように、板バネ２１を内側に挿入するための溝部３８が穿設されている。

支柱３２とクランプ３３との間隙を広げる方向にボルト３４を締め付けると、各クランプ部３５、３６、３７間の間隙が狭窄される。これにより、板バネ２１がクランプ３３に対して締め付け固定される。この状態で、各板バネ２１は、クランプ３３によって締め付け固定される部位を固定端とし、慣性センサ１を接着固定する上面２１ｃを自由端として、片持ち梁として振動することができる。

また、クランプ３３による締め付け固定を解除した状態では、各板バネ２１を各板バネ２１の高さ方向Ｚに沿って移動させることができる。このため、板バネ２１の固定端から自由端までの上下方向寸法Ｌｚ１を連続的に変更できる。したがって、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、共振周波数を変更でき、所望の振動周波数で慣性センサ１の振動試験を行うことができる。

各板バネ２１間に位置するクランプ部３６は、左右方向Ｘと平行に伸縮可能なものである。例えば、クランプ部３６は、図２（ｄ）に示すように、左右方向Ｘと平行に延びる凹部を備える第１片部３６ａと、凹部に遊嵌挿入される凸部を備える第２片部３６ｂとからなる。第１片部３６ａ及び第２片部３６ｂには、左右方向Ｘに沿って所定間隔で挿通孔３６ｃが貫通形成され、挿通孔３６ｃには、凸部と凹部とを横断して支持棒３６ｄが挿通される。

第１片部３６ａと第２片部３６ｂとを所定間隔毎にスライドさせ、凸部と凹部とを縦断するように支持棒３６ｄを挿通孔３６ｃに挿通させると、各板バネ２１間に位置するクランプ部３６が左右方向Ｘと平行に伸縮される。これにより、各板バネ２１間の左右方向Ｘの間隙Ｗを伸縮させて、様々な大きさの慣性センサ１に対応させることができる。

この固定手段３０は、支持手段２０の共振に応じて振動しないよう、十分な剛性を有する材料で形成される。例えば、固定手段３０は、鋳鉄、ステンレス鋼等で形成される。また、固定手段３０の各構成間には、振動の伝達を防止するため、振動を吸収する免震機構を設置してもよい。これらによって、後述の音波出力手段４０によって支持手段２０を共振させる際に、支持手段２０を目標の共振周波数で安定して共振させることができる。

音波出力手段４０は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の共振周波数の音波を支持手段２０に対して出力するものである。この音波出力手段４０は、例えば、スピーカ４１と、制御部４２とを備える。

スピーカ４１は、例えば、交流電圧に応じて振動して音波を出力する圧電素子からなる振動子を備える。スピーカ４１の音波の出力面は、図１に示すように、板バネ２１の上面２１ｃに対面されている。スピーカ４１から支持手段２０に対して音波を出力すると、空気振動によって、支持手段２０を振動させることができる。なお、音波の出力により支持手段２０を振動させることができる限り、スピーカ４１の配置に制限はない。

制御部４２は、マイクロコンピュータによって構成され、電源（図示せず）からスピーカ４１の振動子へ供給される交流電圧の周波数、実効値を制御して、スピーカ４１から出力される音波の周波数、大きさを制御する。これによって、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の共振周波数の音波を支持手段２０に対して出力することができ、支持手段２０を共振させることができる。

図３は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の１次モードの共振状態を示す概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。また、図４は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の２次モードの共振状態を示す概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図３、図４において、実線で示される状態が静止状態であり、２点鎖線で示される状態が共振状態である。図３に示すように、１次モードの共振状態では、慣性センサ１が左右方向Ｘと平行に振動する。また、図４に示すように、２次モードの共振状態では、慣性センサ１が前後方向Ｙと平行に振動する。

共振状態では、一般的に、振幅が著しく増大する。したがって、第１実施例の振動試験装置１０によれば、慣性センサ１を弾性支持した状態での支持手段２０に対して、１次モードの共振周波数の音波を出力することにより、慣性センサ１を左右方向Ｘと平行に安定した周波数で振動させることができる。また、慣性センサ１を弾性支持した状態での支持手段２０に対して、２次モードの共振周波数の音波を出力することにより、慣性センサ１を前後方向Ｙと平行に安定した周波数で振動させることができる。この結果、慣性センサ１を特定の直線方向へ安定した周波数で振動させることができる。

また、第１実施例の振動試験装置１０によれば、一般的な同種の振動試験装置とは異なり、ターンテーブルや、ターンテーブルを駆動する電動モータを用いることなく、慣性センサ１を特定の直線方向に安定した周波数で振動させることができる。このため、一般的な同種の振動試験装置で問題となるターンテーブルと電動モータとの摩擦抵抗や、電動モータの振動による影響を排除することができ、慣性センサ１を特定の直線方向に安定した周波数で振動させることができる。

また、第１実施例の振動試験装置１０によれば、上述したように、板バネ２１の固定端から自由端までの上下方向寸法Ｌｚ１を連続的に変更でき、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の共振周波数を変更できる。

図５は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の共振周波数と板バネ２１の上下方向寸法Ｌｚ１との関係の一例を示す図である。図５において、実線で示される関係が１次モードの関係であり、点線で示される関係が２次モードの関係である。これらの関係は、有限要素法解析を用いて算出した。この解析における板バネ２１は、左右方向寸法Ｌｘが１ｍｍ、前後方向寸法Ｌｙが１０ｍｍ、ヤング率が１９．６ＭＰａ、ポアソン比が０．４、密度が７．２ｇ／ｃｍ^３である。また、各板バネ２１間の左右方向Ｘの間隙Ｗは８ｍｍである。他方、慣性センサ１は、左右方向寸法Ｋｘが１５ｍｍ、前後方向寸法Ｋｙが１０ｍｍ、上下方向寸法Ｋｚが２ｍｍ、ヤング率が１５０ＧＰａ、ポアソン比が０．３６、密度が２．３４ｇ／ｃｍ^３である。慣性センサ１と弾性手段２０とは、上面視で中心が一致するよう配置されている。尚、接着シート２２は存在しないとして解析を行った。つまり、板バネ２１の上面２１ｃに慣性センサ１の下面が直接固定されるとして解析を行った。これは、接着シート２２が十分薄く、接着シート２２の有無による解析結果への影響が小さいこと、及び解析処理の負担を軽減することのためである。

図５から明らかなように、板バネ２１の上下方向寸法Ｌｚ１が長くなるほど、各モードの共振周波数が低下する。したがって、板バネ２１の上下方向寸法Ｌｚ１を調節して、各モードの共振周波数を調節することができる。これによって、所望の振動周波数で慣性センサ１の振動試験を行うことができる。

この第１実施例の振動試験装置１０を用いて、慣性センサ１の周波数特性を評価することができる。例えば、まずは、振動試験装置１０によって、所定の振動周波数で正規品の慣性センサ１の振動試験を行い、正規品の慣性センサ１によって検出される検出値のデータを収集し記録しておく。次に、正規品と同様にして検査品の慣性センサ１のデータを収集する。続いて、正規品のデータと検査品のデータとを比較する。両者のデータの差が規格範囲内であれば検査品を良品とし、規格範囲外であれば検査品を不良品とする。このようにして、慣性センサ１の周波数特性を評価することができる。尚、正規品のデータと比較する代わりに、レーザドップラー振動計（図示せず）によって実測される実測値のデータと比較しても良い。

図６は、振動試験装置の構成の第２実施例を示す概略図であり、（ａ）は正面から見た全体図、（ｂ）は上面から見た要部図、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ａ−Ａから見た断面図である。以下、第２実施例の各構成について詳説するが、第１実施例と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施例の振動試験装置１１は、第１実施例の振動試験装置１０とは異なり、各板バネ２１の上面２１ｃが、慣性センサ１を接着固定するための接着シート２２の代わりに、慣性センサ１を真空吸着するための吸着孔２３を備える。尚、第２実施例のその他の構成は、第１実施例と同様であるので、以下、吸着孔２３についてのみ詳説する。

吸着孔２３は、上下方向Ｚに沿って板バネ２１を貫通している。真空ポンプ（図示せず）によって吸着孔２３の空気が排気されると、気圧差によって慣性センサ１が板バネ２１の上面２１ｃに吸着固定され、吸着孔２３の空気が大気圧に戻ると、吸着固定が解除される。上面２１ｃと慣性センサ１との間には、間隙の凹凸を吸収し、気密を確保するためのＳｉゴム等のパッキンやグリスを設置してよい。このように、真空吸着によって慣性センサ１を支持するので、慣性センサ１を板バネ２１へ容易に脱着できる。

図７は、本発明の振動試験装置の構成の第３実施例を示す概略図であり、（ａ）は正面から見た全体図、（ｂ）は上面から見た要部図、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ａ−Ａから見た断面図である。第３実施例の振動試験装置５０は、支持手段６０と、固定手段７０と、音波出力手段８０とを備える。以下、第３実施例の各構成について詳説するが、第１実施例と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

支持手段６０は、慣性センサ１を弾性支持するものであり、慣性センサ１を所定の直線方向に振動させるように共振する構成を備える。この支持手段６０は、図７に示すように、第１実施例の板バネ２１と、板バネ６１とを備える。２枚の板バネ６１は、板バネ２１と同一形状、同一材質であって、高さ方向、厚さ方向、幅方向が、それぞれ、互いに直交する上下方向Ｚ、左右方向Ｘ、前後方向Ｙに対して平行になるよう配置されている。また、各板バネ６１は、左右方向Ｘと平行な方向に沿って所定間隔で配置されている。

支持手段６０は、上述のように、互いに平行な４枚の板バネ２１、６１を備え、各板バネ６１の主面６１ａが左右方向Ｘに対して垂直に配置されている。したがって、各板バネ６１が同位相で左右方向Ｘに曲げ振動でき、支持手段６０が所定の共振周波数で左右方向Ｘに曲げ振動できる。このため、後述の音波出力手段８０によって支持手段６０を共振させる際に、慣性センサ１を左右方向Ｘと平行に振動させることができる。

また、支持手段６０は、各板バネ６１の側面６１ｂが前後方向Ｙに対して垂直に配置されている。したがって、各板バネ６１が同位相で前後方向Ｙに曲げ振動でき、支持手段６０が所定の共振周波数で左右方向Ｙに曲げ振動できる。このため、後述の音波出力手段８０によって支持手段６０を共振させる際に、慣性センサ１を前後方向Ｙと平行に振動させることができる。

この支持手段６０は、剛性が左右方向Ｘについて低く、前後方向Ｙについて高くなっている。これは、各板バネ２１、６１の剛性が左右方向Ｘについて低く、前後方向Ｙについて高くなるよう、各板バネ２１、６１が配置されているからである。このため、支持手段６０が左右方向Ｘへ曲げ振動する際の共振周波数と、前後方向Ｙへ曲げ振動する際の共振周波数との差を大きくすることができる。これによって、後述の音波出力手段８０によって支持手段６０を共振させる際に、慣性センサ１を左右方向Ｘ又は前後方向Ｙのいずれか一方向と平行に安定して振動させることができる。

２枚の板バネ６１は、上述したように、左右方向Ｘと平行な方向に沿って所定間隔で配置されている。各板バネ６１の下面６１ｃは、図７に示すように、同一平面内に配置され、慣性センサ１の上面を支持する。また、板バネ６１の下面６１ｃと板バネ２１の上面２１ｃとは、慣性センサ１の上下面を挟持する。このように、慣性センサ１の上下面を挟持することによって、慣性センサ１の上下方向Ｚへの振動を抑制することができる。尚、各板バネ６１の下面６１ｃには、図７に示すように、慣性センサ１を接着固定するための接着シート２２が設置されている。

固定手段７０は、図７に示すように、第１実施例の固定手段３０と、支柱７２と、クランプ７３とを含み構成されている。

台座３１の上面３１ａには、左右一対の支柱７２が上方向に向けて突設されている。

左右一対の支柱７２は、クランプ７３を台座３１から所定の高さで水平に支持するものである。また、左右一対の支柱７２は、台座３１に対して左右方向Ｘと平行にスライド可能に固定され、クランプ７３の左右方向Ｘの寸法変化に対応することができる。この左右一対の支柱７２の上部には、第１実施例の支柱３２と同様に、ネジ孔７２ａが左右方向Ｘと平行に貫通形成され、ネジ孔７２ａには、ボルト７４の軸部が螺嵌されている。また、ボルト７４の先端部は、クランプ７３に遊嵌挿入されており、クランプ７３を水平支持している。なお、クランプ７３の左右端面には、ボルト７４の先端部を内側に遊嵌挿入するための凹部（図示せず）が穿設されている。

クランプ７３は、各板バネ６１の主面６１ａの一部を締め付け固定するものである。また、クランプ７３は、支柱７１に対して上下方向Ｚにスライド可能に固定され、台座３１からの高さを変更することができる。

クランプ７３は、第１実施例のクランプ３３と同様に構成され、板バネ６１がクランプ７３に対して締め付け固定される。この状態で、各板バネ６１は、クランプ７３によって締め付け固定される部位を固定端とし、慣性センサ１を接着固定する下面６１ｃを自由端として、片持ち梁として振動することができる。

また、クランプ７３による締め付け固定を解除した状態では、各板バネ６１を各板バネ６１の高さ方向Ｚに沿って移動させることができる。このため、板バネ６１の固定端から自由端までの上下方向寸法Ｌｚ２を連続的に変更できる。したがって、後述の音波出力手段８０によって支持手段６０を共振させる際に、共振周波数を変更でき、所望の振動周波数で慣性センサ１の振動試験を行うことができる。

また、クランプ７３は、第１実施例のクランプ３３と同様に、各板バネ６１間の左右方向Ｘの間隙Ｗを伸縮させて、様々な大きさの慣性センサ１に対応させることができる。

この固定手段７０は、第１実施例の固定手段３０と同様に、支持手段６０の共振に応じて振動しないよう構成されてよい。これによって、後述の音波出力手段８０によって支持手段６０を共振させる際に、支持手段６０を目標の共振周波数で安定して共振させることができる。

音波出力手段８０は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段６０の共振周波数の音波を支持手段６０に対して出力するものである。この音波出力手段８０は、第１実施例の音波出力手段４０と同様に、例えば、スピーカ４１と、制御部４２とを備えるが、第１実施例の音波出力手段４０とは異なり、スピーカ４１の音波の出力面は、図７に示すように、板バネ２１、６１の側面２１ｂ、６１ｂに対面されている。スピーカ４１から支持手段６０に対して音波を出力すると、空気振動によって、支持手段６０を共振させることができる。なお、音波の出力により支持手段６０を振動させることができる限り、スピーカ４１の配置に制限はない。

共振状態では、一般的に、振幅が著しく増大する。したがって、第３実施例の振動試験装置５０によれば、慣性センサ１を弾性支持した状態での支持手段６０に対して、１次モードの共振周波数の音波を出力することにより、慣性センサ１を左右方向Ｘと平行に安定した周波数で振動させることができる。また、慣性センサ１を弾性支持した状態での支持手段６０に対して、２次モードの共振周波数の音波を出力することにより、慣性センサ１を前後方向Ｙと平行に安定した周波数で振動させることができる。この結果、慣性センサ１を特定の直線方向へ安定した周波数で振動させることができる。

また、第３実施例の振動試験装置５０によれば、上述したように、板バネ６１の固定端から自由端までの上下方向寸法Ｌｚ２を連続的に変更でき、慣性センサ１を支持した状態での支持手段６０の共振周波数を変更できる。

図８は、慣性センサ１を支持した状態での支持手段６０の共振周波数と板バネ２１、６１の上下方向寸法Ｌｚ１、Ｌｚ２との関係の一例を示す図である。図８において、実線で示される関係が１次モードの関係であり、点線で示される関係が２次モードの関係である。これらの関係は、第１実施例の図５と同様に、有限要素法解析を用いて算出した。この解析において、板バネ２１、６１の形状及び寸法、各板バネ２１、６１間の左右方向Ｘの間隙Ｗ、並びに慣性センサ１の形状及び寸法は、第１実施例の図５と同一である。また、この解析において、板バネ２１の上下方向寸法Ｌｚ１と板バネ６１の上下方向寸法Ｌｚ２とは同一である。

図８から明らかなように、板バネ２１、６１の上下方向寸法Ｌｚ１、Ｌｚ２が長くなるほど、各モードの共振周波数が低下する。すなわち、板バネ２１、６１の上下方向寸法Ｌｚ１、Ｌｚ２を調節して、各モードの共振周波数を調節することができる。これによって、所望の振動周波数で慣性センサ１の振動試験を行うことができる。

表１は、第１実施例の図５、及び第３実施例の図８の解析結果における１次モードの共振について、慣性センサ１内の左右方向Ｘの最大変位量ΔＸｍａｘ、前後方向Ｙの最大変位量ΔＹｍａｘ、上下方向Ｚの最大変位量ΔＺｍａｘ、及びΔＺｍａｘ／ΔＸｍａｘ（％）を示すものである。表１において、各方向の最大変位量ΔＸｍａｘ、ΔＹｍａｘ、ΔＺｍａｘの数値は、慣性センサ１内の最大変位点での変位量で規格化してある。また、表１において、上下方向寸法Ｌｚ１、Ｌｚ２は、１．５ｍｍである。

表１から明らかなように、第３実施例では、第１実施例と比べて、１次モードで慣性センサ１を左右方向Ｘに振動させる際、上下方向Ｚの振動を抑制することができる。これは、第３実施例では、第１実施例と異なり、板バネ２１と板バネ６１とで慣性センサ１の上下面を挟持するからである。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本実施例の支持手段２０（６０）は、２枚の板バネ２１（４枚の板バネ２１、６１）を備えるとしたが、音波によって共振させる際に慣性センサ１を所定の直線方向に振動させることができる限り、板バネ２１（６１）の数に制限はなく、例えば、単数であってよい。

また、本実施例の支持手段２０（６０）は、互いに平行な複数の板バネ２１（６１）を備え、各板バネ２１（６１）の形状は直方体状であるとしたが、１次モードの共振と２次モードの共振とを独立して励起できる限り、その形状に制限はなく、例えば、上面視形状が円状、楕円状、多角形状であってよい。板バネ２１（６１）の上面視形状が円柱状であっても、複数の板バネ２１（６１）を所定方向に沿って所定間隔で配列すると、支持手段２０（６０）の剛性の異方性により、１次モードの共振と２次モードの共振とを独立して励起できる。また、板バネ２１（６１）の数が単数であっても、板バネ２１（６１）の上面視形状を例えば直方体状に成形すると、支持手段２０（６０）の剛性の異方性により、１次モードの共振と２次モードの共振とを独立して励起できる。

尚、１次モードの共振と２次モードの共振とを独立して励起するため、１次モードの共振周波数Ｆ１と、２次モードの共振周波数Ｆ２とが５％（｜Ｆ２−Ｆ１｜／Ｆ１×１００）以上、より好ましくは１０％以上離れていることが好ましい。５％以下であると、１次モードを励起する際に、２次モードも励起され易くなる。

また、本実施例の板バネ２１は、上面２１ｃで慣性センサ１の下面を支持するとしたが、慣性センサ１を特定の直線方向に振動させることができる限り、慣性センサ１を弾性支持する構成に制限はなく、例えば、板バネ２１の主面２１ａで慣性センサ１の前面（後面）を支持してよい。

本発明の振動試験装置の構成の第１実施例を示す概略図である。 図１の固定手段３０の構成を示す詳細図である。 慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の１次モードの共振状態を示す概略図である。 慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の２次モードの共振状態を示す概略図である。 慣性センサ１を支持した状態での支持手段２０の共振周波数と板バネ２１の上下方向寸法Ｌｚ１との関係の一例を示す図である。 振動試験装置の構成の第２実施例を示す概略図である。 振動試験装置の構成の第３実施例を示す概略図である。 慣性センサ１を支持した状態での支持手段６０の共振周波数と板バネ２１、６１の上下方向寸法Ｌｚ１、Ｌｚ２との関係の一例を示す図である。

符号の説明

１ 慣性センサ
１０、１１、５０ 振動試験装置
２０、６０ 支持手段
２１、６１ 板バネ
２１ａ 主面
２１ｂ 側面
２１ｃ 上面
６１ｃ 下面
２２ 接着シート
２３ 吸着孔
３０、７０ 固定手段
４０、８０ 音波出力手段

Claims (5)

1. 一部を固定端とし、試験体を支持する端面を自由端として曲げ振動する板バネと、
   前記板バネの前記一部を固定する固定手段と、
   前記板バネに対して音波を出力することで、前記板バネを共振させ、前記板バネの自由端で支持される前記試験体を振動させる音波出力手段とを備え、
   同じ形状を有し且つ同じ位相で振動する複数の前記板バネで前記試験体の一面を支持する、振動試験装置。
2. 前記試験体を挟んで両側に前記板バネが設けられる、請求項１記載の振動試験装置。
3. 前記固定手段は、前記板バネの固定端と自由端との間の寸法を変更可能に、前記板バネの一部を固定する、請求項１または２記載の振動試験装置。
4. 前記板バネの前記端面に前記試験体を接着固定するための接着シートを更に備える、請求項１〜３いずれか一項記載の振動試験装置。
5. 前記板バネの前記端面に前記試験体を真空吸着するための吸着孔を更に備える、請求項１〜３いずれか一項記載の振動試験装置。