JPH05107260A - Acceleration sensor - Google Patents
Acceleration sensorInfo
- Publication number
- JPH05107260A JPH05107260A JP3265893A JP26589391A JPH05107260A JP H05107260 A JPH05107260 A JP H05107260A JP 3265893 A JP3265893 A JP 3265893A JP 26589391 A JP26589391 A JP 26589391A JP H05107260 A JPH05107260 A JP H05107260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- metal
- photodetector
- acceleration
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は産業機器分野で用いられ
る、機械振動や構造物の揺れなどを計測、制御するため
の加速度センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor used in the field of industrial equipment for measuring and controlling mechanical vibrations, structural vibrations and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、FA化が進み、産業用ロボットや
精密自動機器の重要性が高まるにつれて、機械量を計る
センサへの要望が高まっており、機械量センサへの期待
は大きい。なかでも、加速度センサは単に加速度の検出
をするばかりでなく、振動、力、傾斜、地震、衝撃等の
検出も行えるため、幅広く使用されており、安価で小
型、高性能な加速度センサが望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, as FA has advanced and the importance of industrial robots and precision automatic equipment has increased, the demand for sensors for measuring the mechanical quantity has increased, and expectations for the mechanical quantity sensors are great. Among them, the acceleration sensor is widely used because it can detect not only acceleration but also vibration, force, inclination, earthquake, shock, etc., and an inexpensive, compact, and high-performance acceleration sensor is desired. ing.
【0003】以下、従来の加速度センサについて説明す
る。図2は従来の加速度センサの構造図を示すものであ
る。図2において、21は発光ダイオード、22はフォ
トダイオード、23は発光ダイオード21からの光を送
光する光ファイバA、24はフォトダイオード22に光
を送光する光ファイバB、25は光ファイバ23からの
光を平行光にするマイクロレンズA、26は光ファイバ
24に光を集光するマイクロレンズB、27は光弾性素
子、28はおもり、29は偏光子、30は検光子、31
は1/4波長板である。A conventional acceleration sensor will be described below. FIG. 2 is a structural diagram of a conventional acceleration sensor. In FIG. 2, 21 is a light emitting diode, 22 is a photodiode, 23 is an optical fiber A for sending light from the light emitting diode 21, 24 is an optical fiber B for sending light to the photodiode 22, and 25 is an optical fiber 23. Microlens A for converting the light from the light into parallel light, 26 is a microlens B for condensing the light on the optical fiber 24, 27 is a photoelastic element, 28 is a weight, 29 is a polarizer, 30 is an analyzer, 31
Is a quarter-wave plate.
【0004】以上のように構成された加速度センサにつ
いて、以下その動作について説明する。まず、発光ダイ
オード21からの光は光ファイバA23によって導かれ
マイクロレンズA25によって平行光となる。この光は
偏光子29を通過し、直線偏光波として光弾性素子27
に入射される。今、図2に示す矢印方向に加速度が加わ
ると光弾性素子27にはおもり28の質量と加速度に比
例した応力が加わって複屈折率を呈し、光弾性素子27
の射出端で楕円偏光になる。この光は、1/4波長板3
1と検光子30によって光強度変化に変換され、光ファ
イバ24でフォトダイオード22へ導かれ、加速度に対
応した光強度として検出される。The operation of the acceleration sensor constructed as above will be described below. First, the light from the light emitting diode 21 is guided by the optical fiber A23 and becomes parallel light by the microlens A25. This light passes through the polarizer 29 and is converted into a linearly polarized wave by the photoelastic element 27.
Is incident on. Now, when acceleration is applied in the direction of the arrow shown in FIG. 2, stress proportional to the mass of the weight 28 and the acceleration is applied to the photoelastic element 27 so that the photoelastic element 27 exhibits a birefringence index.
It becomes elliptically polarized light at the exit end of. This light is a quarter wave plate 3
The light intensity change is converted into a light intensity change by 1 and the analyzer 30, is guided to the photodiode 22 by the optical fiber 24, and is detected as a light intensity corresponding to the acceleration.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来のような構成では、おもりが1方向の加速度を受けた
ときだけしか光強度の変化は生じないため、センサを単
独で使用する場合は1方向に生じる加速度しか検出でき
ないという課題を有していた。However, in the above-mentioned conventional structure, the light intensity changes only when the weight is subjected to acceleration in one direction. Therefore, when the sensor is used alone, the light intensity changes in one direction. However, there is a problem that only the acceleration that occurs in can be detected.
【0006】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、3次元の加速度を単独で検出可能とする加速度セ
ンサを提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an acceleration sensor capable of independently detecting three-dimensional acceleration.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、2次元状に複
数の光検出素子を配列した第1の光検出器と、前記第1
の光検出器全体を照射する第1の光源と、前記第1の光
検出器と垂直な面に存在し、前記第1の光検出器に対し
て平行な方向に多段に直線状の光検出素子を配列した第
2の光検出器と、前記第2の光検出器全体を照射する第
2の光源と、前記第1、第2の光源と前記第1、第2の
光検出器の中間に存在し、前記第1、第2の光源からの
光に対する透過率が100%未満の物体と、前記物体を
保持する伸縮材とを設けたものである。According to the present invention, there is provided a first photodetector having a plurality of photodetection elements arranged in a two-dimensional form, and the first photodetector.
First light source for irradiating the entire photodetector and a linear photodetection existing in a plane perpendicular to the first photodetector and in multiple stages in a direction parallel to the first photodetector. A second photodetector in which elements are arranged, a second light source that illuminates the entire second photodetector, an intermediate between the first and second light sources and the first and second photodetectors Which has a transmittance of less than 100% with respect to the light from the first and second light sources, and an elastic material for holding the object.
【0008】[0008]
【作用】この構成によってセンサに加速度が加わると、
光源と光検出器の間に介在する物体に加速度に対応した
慣性力と伸縮材からの力が生じ、物体は変位する。物体
の存在する位置において、光の透過率が変化するので物
体の変位に対応して光源の光出射方向に存在する光検出
器を構成するいくつかの光検出素子において光強度は変
化する。この光強度の変化している光検出素子の位置か
ら粘性流体中の物体の3次元の位置を求めることがで
き、物体の位置と時刻との関係からセンサに加わった3
次元の加速度を得ることができる。With this configuration, when acceleration is applied to the sensor,
An inertial force corresponding to the acceleration and a force from the elastic material are generated in the object interposed between the light source and the photodetector, and the object is displaced. Since the light transmittance changes at the position where the object exists, the light intensity changes at some of the photodetector elements constituting the photodetector existing in the light emission direction of the light source corresponding to the displacement of the object. The three-dimensional position of the object in the viscous fluid can be obtained from the position of the photodetection element whose light intensity is changing, and it is added to the sensor from the relationship between the position of the object and time
Dimensional acceleration can be obtained.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0010】図1は本発明の一実施例における加速度セ
ンサの構造図である。図1において、1は面発光レーザ
を2次元マトリクス状に配列した光源A、2は光源A1
と垂直な面に配置された面発光レーザを2次元マトリク
ス状に配列した光源B、3はフォトダイオードA、4は
フォトダイオードB、5はフォトダイオードA3を2次
元マトリクス状に配列した光検出器Aであり、光源A1
の光出射方向に配置されている。6はフォトダイオード
B4を直線状に配列した光検出器Bであり、光源B2の
光出射方向に配置されている。7は光源A1、B2から
の光に対する透過率が0%である立方体の金属、8は金
属7を保持するための8本のばねである。なお、それぞ
れの光検出器A5及び光検出器B6は光電変換を行なう
公知の構成で実現されている。FIG. 1 is a structural diagram of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a light source A in which surface emitting lasers are arranged in a two-dimensional matrix, and 2 is a light source A1.
A light source B in which surface emitting lasers arranged in a plane perpendicular to the plane are arranged in a two-dimensional matrix, 3 is a photodiode A, 4 is a photodiode B, and 5 is a photodetector in which a photodiode A3 is arranged in a two-dimensional matrix. A and light source A1
Are arranged in the light emission direction. Reference numeral 6 denotes a photodetector B in which photodiodes B4 are linearly arranged, and is arranged in the light emitting direction of the light source B2. Reference numeral 7 is a cubic metal having a transmittance of 0% for the light from the light sources A1 and B2, and 8 is a spring for holding the metal 7. Each photodetector A5 and photodetector B6 is realized by a known configuration for performing photoelectric conversion.
【0011】以上のように構成された加速度センサにつ
いてその動作を説明する。まず、センサに加速度が加わ
っていない状態では、金属7はばね8によって光源A1
と光検出器A5及び光源B2と光検出器B6の中間の位
置に常に保持されている。The operation of the acceleration sensor configured as described above will be described. First, in a state where acceleration is not applied to the sensor, the metal 7 is moved by the spring 8 to the light source A1.
It is always held at an intermediate position between the photodetector A5 and the light source B2 and the photodetector B6.
【0012】加速度aが加わったとき、金属7の質量を
mとすると、金属7には加速度aに対応した感性力−m
aと8本のばね8からの合力Fが加わり、金属7はその
位置を変える。このときの時刻tにおける金属7の位置
をpとすれば(数1)が成立する。When the acceleration a is applied, and the mass of the metal 7 is m, the metal 7 has a sensitivity-m corresponding to the acceleration a.
The resultant force F from a and the eight springs 8 is applied, and the metal 7 changes its position. If the position of the metal 7 at time t at this time is p, then (Equation 1) holds.
【0013】[0013]
【数1】 [Equation 1]
【0014】(数1)のa、F、pは、図1に示すx方
向、y方向、z方向の成分を持つベクトル量である。
(数1)より加速度aを知るには、位置pと時刻tとの
関係がわかればよい。A, F, and p in (Equation 1) are vector quantities having components in the x, y, and z directions shown in FIG.
To know the acceleration a from (Equation 1), it suffices to know the relationship between the position p and the time t.
【0015】金属7は光に対する透過率が0%であるか
ら、光源A1、光源B2からの光は金属7によって遮ら
れる。したがって、光検出器A5、B6を構成するフォ
トダイードA3、B4のうち、金属7の位置に対応した
ところでは検知する光強度が弱くなっているので光強度
が弱くなったフォトダイオードA3の位置からx,y方
向での2次元的な金属7の位置と、更に、光強度が弱く
なったフォトダイオードB4の位置からz方向での金属
7の位置より、3次元的な位置pを求めることができ
る。Since the metal 7 has a light transmittance of 0%, the light from the light sources A1 and B2 is blocked by the metal 7. Therefore, in the photodiodes A3 and B4 forming the photodetectors A5 and B6, the light intensity to be detected is weak at the position corresponding to the position of the metal 7, so that x from the position of the photodiode A3 where the light intensity is weakened. , A three-dimensional position p can be obtained from the two-dimensional position of the metal 7 in the y direction and the position of the metal 7 in the z direction from the position of the photodiode B4 where the light intensity is weakened. ..
【0016】このように求めた位置pと時刻tから(数
1)を用いてセンサに加わった3次元の加速度を得るこ
とができる。From the position p and the time t thus obtained, the three-dimensional acceleration applied to the sensor can be obtained by using (Equation 1).
【0017】なお、本実施例において光源A1、B2は
面発光レーザを2次元マトリクス状に配列したが光検出
器A5、B6の受光面の範囲に光が広がる点光源として
もよい。また、光源A1、B2は面発光レーザを、光検
出器A5はフォトダイオードA3を2次元マトリクス状
に配列したが、マトリクス状配列に限られることはな
い。また、ばね8はゴムなど他の伸縮材であってもよい
ことは言うまでもない。In this embodiment, the light sources A1 and B2 are surface emitting lasers arranged in a two-dimensional matrix, but may be point light sources in which light spreads within the light receiving surface of the photodetectors A5 and B6. Further, the surface emitting lasers are arranged as the light sources A1 and B2 and the photodiodes A3 are arranged in the photodetector A5 in a two-dimensional matrix, but the arrangement is not limited to the matrix arrangement. Further, it goes without saying that the spring 8 may be another elastic material such as rubber.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上のように本発明は、2次元状に複数
の光検出素子を配列した第1の光検出器と、前記第1の
光検出器全体を照射する第1の光源と、前記第1の光検
出器と垂直な面に存在し、前記第1の光検出器に対して
平行な方向に多段に直線状の光検出素子を配列した第2
の光検出器と、前記第2の光検出器全体を照射する第2
の光源と、前記第1、第2の光源と前記第1、第2の光
検出器の中間に存在し、前記第1、第2の光源からの光
に対する透過率が100%未満の物体と、前記物体を保
持する伸縮材とを設けることにより、単独で3次元の加
速度を検出することができ、製作プロセスに半導体プロ
セス技術等を用いることにより小型化が図れ、高性能な
優れた加速度センサを実現できるものである。As described above, according to the present invention, a first photodetector in which a plurality of photodetection elements are arranged two-dimensionally, and a first light source for irradiating the entire first photodetector, A second photodetector, which is present on a plane perpendicular to the first photodetector and has linear photodetector elements arranged in multiple stages in a direction parallel to the first photodetector.
Second photodetector and a second illuminator for illuminating the entire second photodetector
A light source, and an object that is present between the first and second light sources and the first and second photodetectors and has a transmittance of less than 100% for the light from the first and second light sources. By providing a stretchable material for holding the object, it is possible to independently detect three-dimensional acceleration, and by using semiconductor process technology or the like in the manufacturing process, miniaturization can be achieved, and a high-performance excellent acceleration sensor Can be realized.
【図1】本発明の一実施例における加速度センサの概念
構造図FIG. 1 is a conceptual structural diagram of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の加速度センサの構造図FIG. 2 is a structural diagram of a conventional acceleration sensor
1 光源A 2 光源B 3 フォトダイオードA 4 フォトダイオードB 5 光検出器A 6 光検出器B 7 金属 8 ばね 21 発光ダイオード 22 フォトダイオード 23 光ファイバA 24 光ファイバB 25 マイクロレンズA 26 マイクロレンズB 27 光弾性素子 28 おもり 29 偏光子 30 検光子 31 1/4波長板 1 Light source A 2 Light source B 3 Photodiode A 4 Photodiode B 5 Photodetector A 6 Photodetector B 7 Metal 8 Spring 21 Light emitting diode 22 Photodiode 23 Optical fiber A 24 Optical fiber B 25 Microlens A 26 Microlens B 27 Photoelastic Element 28 Weight 29 Polarizer 30 Analyzer 31 1/4 Wave Plate
Claims (1)
1の光検出器と、前記第1の光検出器全体を照射する第
1の光源と、前記第1の光検出器と垂直な面に存在し、
前記第1の光検出器に対して平行な方向に多段に直線状
の光検出素子を配列した第2の光検出器と、前記第2の
光検出器全体を照射する第2の光源と、前記第1、第2
の光源と前記第1、第2の光検出器の中間に存在し、前
記第1、第2の光源からの光に対する透過率が100%
未満の物体と、前記物体を保持する伸縮材とを備えた加
速度センサ。1. A first photodetector in which a plurality of photodetection elements are arranged two-dimensionally, a first light source for irradiating the entire first photodetector, and the first photodetector. Exists on a vertical surface,
A second photodetector in which linear photodetection elements are arranged in multiple stages in a direction parallel to the first photodetector; and a second light source for irradiating the entire second photodetector, The first and second
Present between the light source and the first and second photodetectors, and has a transmittance of 100% for the light from the first and second light sources.
An acceleration sensor including an object smaller than and an elastic material that holds the object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3265893A JPH05107260A (en) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3265893A JPH05107260A (en) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | Acceleration sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05107260A true JPH05107260A (en) | 1993-04-27 |
Family
ID=17423567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3265893A Pending JPH05107260A (en) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | Acceleration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05107260A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6789425B2 (en) | 2001-08-01 | 2004-09-14 | Nagano Fujitsu Component Limited | Acceleration-sensing system |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP3265893A patent/JPH05107260A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6789425B2 (en) | 2001-08-01 | 2004-09-14 | Nagano Fujitsu Component Limited | Acceleration-sensing system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101409644B1 (en) | Three-dimensional shape measuring apparatus | |
US9885556B2 (en) | Dual-frequency grating interferometer displacement measurement system | |
US4239963A (en) | Fiber optic accelerometer | |
US5437186A (en) | Integrated optical acceleration sensor | |
US6215605B1 (en) | Driving device | |
US20070127038A1 (en) | Optical measuring device | |
WO2014201951A1 (en) | Three-dof heterodyne grating interferometer displacement measurement system | |
US5448358A (en) | Optical apparatus and displacement-information measuring apparatus using the same | |
CN1841071A (en) | Optical accelerometer, optical inclinometer and seismic sensor system | |
US5689107A (en) | Displacement-based opto-electronic accelerometer and pressure sensor | |
WO2014071807A1 (en) | Heterodyne grating interferometer displacement measurement system | |
US4403144A (en) | Fiber optic accelerometer | |
GB2162314A (en) | Transducer | |
HU196259B (en) | Optoelktromechanical measuring transducer | |
US20140076050A1 (en) | Optical accelerometer | |
JPH05107260A (en) | Acceleration sensor | |
CN111521203B (en) | Photon sensitive sensing chip | |
JPH0560780A (en) | Acceleration sensor | |
JP2003107104A (en) | Vibration sensor | |
CN2783284Y (en) | Three-component optical vibration measurer | |
CN207197536U (en) | Centrifugal tri-axis angular rate sensor based on Moire fringe detection | |
CN207197534U (en) | Decoupling microthrust test device certainly based on Moire fringe detection | |
JP2002055115A (en) | Acceleration sensor | |
JPH0418252B2 (en) | ||
US20240230706A9 (en) | Photonic accelerometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |