JPH0829249A

JPH0829249A - 振動検知センサとこの振動検知センサを用いた振動判別方法

Info

Publication number: JPH0829249A
Application number: JP18511594A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Hiramatsu; 成章平松; Satoshi Nozoe; 悟史野添; Yoshihito Koshiba; 美仁小柴; Hideo Tashiro; 秀夫田代
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3269269B2

Abstract

(57)【要約】【目的】センサ出力の直線性を向上させることができ
る振動検知センサを提供する。【構成】板状の固定電極３４と板状の可動電極３２と
をスペーサ３３を介して積層して、この積層体の周縁部
を押えばね３６で押圧固定してケースに収容した振動検
知センサにおいて、固定電極３４を、その振動の検知部
分３４Ａ以外の面積を減らす形状にすることにより、両
極間の周辺部の寄生容量を小さくし、振動検知センサの
出力の直線性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動に基づく加速度に
よって静電容量が変化するように構成した振動検知セン
サとこの振動検知センサを用いた振動判別方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動検知センサとして図２９、図
３０に示すものがある。この振動検知センサは、ベース
７０内に、基板７１に形成された固定電極７２と、スペ
ーサ７３と、可動電極７４とをこの順序に重ねて収容
し、カバー７５で密閉した構成であった。また、固定電
極７２と、スペーサ７３と、可動電極７４とで構成され
る振動検知部７６の構成が上記のものに限らず図３１に
示すように円板状の固定電極７２を使用したものもあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動検知センサにあっては、固定電極７２と
可動電極７４との間の静電容量は振動検知部以外の周辺
部の寄生容量が大きいためにセンサ出力の直線性が悪化
するという問題点があったし、固定電極７２と可動電極
７４との間が狭いためにこの極板間の空気の粘性によっ
て可動電極７３の動きが押さえられ周波数が高い振動に
対して感度が鈍くなる（周波数特性が高域で振幅が減衰
する）という問題点があった。

【０００４】また、従来の振動検出器、例えば地震の危
険を感知する検出器において、従来は、地震の被害の大
きい低周波数（周期の長い）の揺れをフーリエ変換等の
周波数分析演算や電気回路によるフィルタにより抽出し
地震の危険度（強さ）を検知していたので、処理部のソ
フトの負担が大きくなり、演算処理がリアルタイムで行
うにはコストが高くなり、回路的な処理を行うにもコス
トが上がるという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たもので、その第１の目的とするところは、センサ出力
の直線性を向上させることができる振動検知センサを提
供することにある。

【０００６】また、本発明の第２の目的とするところ
は、周波数が高くなっても振幅は減衰せず、周波数特性
が平坦になって、所望の周波数範囲において精度が向上
する振動検知センサを提供することにある。

【０００７】また、本発明の第３の目的とするところ
は、所望の周波数範囲において精度が向上するし、ま
た、減圧量を調整することにより所望の周波数特性を得
ることができる振動検知センサを提供することにある。

【０００８】また、本発明の第４の目的とするところ
は、安価に、簡単に、リアルタイムに所望の周波数成分
を抽出できる振動検知センサを提供することにある。

【０００９】また、本発明の第５の目的とするところ
は、安価に、より細かく所望の周波数の振幅値をリアル
タイムに検知できて、故障診断や地震の危険度検知に応
用が可能になる振動判別方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、本発明の振動検知センサは、固定電極と可
動電極とをスペーサを介して積層して、この積層体の周
縁部を弾性体で押圧固定してケースに収容した振動検知
のセンサにおいて、少なくとも固定電極と可動電極との
いずれか一方を、その振動の検知部分以外の面積を減ら
す形状にしたことを特徴とする。

【００１１】また、上記の第２の目的を達成するため
に、本発明の振動検知センサは、固定電極と可動電極と
をスペーサを介して積層して、この積層体の周縁部を弾
性体で押圧固定してケースに収容した振動検知センサに
おいて、少なくとも固定電極と可動電極とのいずれか一
方に空気の通る開口部を設けたことを特徴とする。

【００１２】また、上記の第３の目的を達成するため
に、本発明の振動検知センサは、固定電極と可動電極と
をスペーサを介して積層して、この積層体の周縁部を弾
性体で押圧固定してケースに収容した振動検知センサに
おいて、前記ケースの内部の空気を減圧し密閉したこと
を特徴とする。

【００１３】また、上記の第４の目的を達成するため
に、本発明の振動検知センサは、固定電極と可動電極と
をスペーサを介して積層して、この積層体の周縁部を弾
性体で押圧固定してケースに収容した振動検知センサに
おいて、固定電極と、スペーサと、固有周波数以外では
振幅が減衰する可動電極とからなる振動検知部を１組以
上有することを特徴とする。

【００１４】また、上記の第５の目的を達成するため
に、本発明の振動判別方法は、固定電極と、スペーサ
と、固有周波数以外では振幅が減衰する可動電極とから
なる振動検知部を複数有する振動検知センサを備え、一
の振動検知部の可動電極の固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ
１と他の振動検知部の可動電極の固有周波数ｆｎ２の振
幅値Ａ２とから危険度を計算し、この危険度をしきい値
と比較して危険度がしきい値と等しいか、それ以上の場
合に危険信号を出力するようにしたことを特徴とする。

【００１５】また、上記の第５の目的を達成するため
に、本発明の振動判別方法は、固定電極と、スペーサ
と、固有周波数以外では振幅が減衰する可動電極とから
なる振動検知部を複数有する振動検知センサを備え、一
の振動検知部の可動電極の固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ
１と他の振動検知部の可動電極の固有周波数ｆｎ２の振
幅値Ａ２とをそれぞれ積分して速度Ｖ１、Ｖ２を算出
し、これらの速度Ｖ１、Ｖ２を基に危険度を計算し、こ
の危険度をしきい値と比較して危険度がしきい値と等し
いか、それ以上の場合には危険信号を出力するようにし
たことを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１に係わる発明にあっては、少なくとも
固定電極と可動電極とのいずれか一方を、その振動の検
知部分以外の面積を減らす形状にすることにより、両極
板間の周辺部の寄生容量を小さくすることができて、振
動検知センサの出力の直線性を向上させることができ
る。

【００１７】また、請求項２に係わる発明にあっては、
少なくとも固定電極と可動電極とのいずれか一方に空気
の通る開口部を設けることにより、周波数が高くなって
も振幅は減衰せず、周波数特性が平坦になる。そのため
に所望の周波数範囲において精度が向上する。

【００１８】また、請求項３に係わる発明にあっては、
前記ケースの内部の空気を減圧し密閉することにより、
空気の粘性の影響を減らし、周波数特性が平坦になる。
そのために、所望の周波数範囲において精度が向上する
し、また、減圧量を調整することにより所望の周波数特
性を得ることができる。

【００１９】また、請求項４に係わる発明にあっては、
固定電極と、スペーサと、固有周波数以外では振幅が減
衰する可動電極とからなる振動検知部を１組以上有する
ことから、所望の周波数での振幅量を演算することなし
に検知でき、またそれを元に地震などの危険度を算出で
きる。そのために、安価に、簡単に、リアルタイムに所
望の周波数成分を抽出できる。また、地震などの危険度
を地震を特徴とする周波数成分を抽出することによって
正確に検知できる。

【００２０】また、請求項５に係わる発明の振動判別方
法によれば、安価に、より細かく所望の周波数の振幅値
をリアルタイムに検知できて、故障診断や地震の危険度
検知に応用が可能になる。

【００２１】また、請求項６に係わる発明の振動判別方
法によれば、安価に、より細かく所望の周波数の振幅値
をリアルタイムに検知できて、故障診断や地震の危険度
検知に応用が可能になる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】（実施例１）図１は本発明に係わる振動検
知センサを備えた振動検知装置の斜視図、図２の（１）
は同振動検知装置の一部破断した斜視図、同図（２）は
同振動検知装置の後面図、図３は同振動検知装置の全体
ブロック図、図４は発振回路の構成説明図、図５は本発
明に係わる静電容量式の振動検知センサの縦断面図、図
６は本発明に係わる振動検知センサの分解斜視図であ
る。

【００２４】振動検知装置は、電源電流を供給する電池
である乾電池１と、乾電池１の電圧を一定電圧に変換す
る定電圧電源回路２と、水平２軸方向の振動を検出する
２つの静電容量式の加速度センサである振動検知センサ
３ａ、３ｂと、振動検知センサ３ａ、３ｂの出力を発振
周波数の変化として取り出すための２つの発振回路４
ａ、４ｂと、動作状態を確認する際に押す確認ボタン５
と、地震発生その他の時に出力する音声を合成する音声
合成回路７と、音声合成回路７の信号を出力するスピー
カ８と、警報信号の出力条件を設定する設定スイッチ９
と、警報信号を出力する出力リレー１０と、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、Ｉ／Ｏポート
を内蔵し、地震の有無判別と地震値の計算および周辺回
路のコントロールを行うワンチップマイコン６とから構
成されている。

【００２５】そして、前記確認ボタン５は前記ハウジン
グ２０の全面部２０ａに突出した状態で設けてあり、こ
のハウジング２０の裏面側には開口部２４が形成してあ
り、この開口部２４内に、端子台部２１と、電池収容部
２２と、複数の設定スイッチ９とが設けてあり、開口部
２４は蓋体２５により開閉可能に閉じられている。ま
た、前記ハウジング２０の内部には、水平面上の直交す
る２軸方向の加速度を検知する２つの振動検知センサ３
ａ、３ｂが回路基板２６上に搭載されている。処理回路
はこの回路基板２６上に実装され、これらの電源は乾電
池１より供給される。振動検知センサ３ａ、３ｂで、あ
る程度の加速度を検知すると、処理回路により地震判別
とその震度階の算出を行い、その結果をＬＥＤ１で表示
するとともに、震度階に応じた音声メッセージをスピー
カ４より出力される。

【００２６】前記振動検知センサ３（３ａ、３ｂ）は、
図５及び図６に示すようにベース３０内に、スペーサ３
１と、板状の可動電極３２と、スペーサ３３と、板状の
固定電極３４と、スペーサ３５と、弾性体である押えバ
ネ３６とをこの順序に重ねて収容し、前記ベース３０の
上部に蓋体３７を被せて密封して構成してあり、前記固
定電極３４と可動電極３２の対向部分がコンデンサを形
成し、可動電極３２が加速度によって矢印方向に変位し
て電極間距離が変化することにより、静電容量が変化す
る構造となっている。そして、前記ベース３０と蓋体３
７とでケースを構成している。

【００２７】すなわち、前記ベース３０は樹脂製のベー
ス本体３０Ａを有し、このベース本体３０Ａの中央部に
収容凹部４０が、一側の一対の角部に端子装着部４１、
４２がそれぞれ形成してあり、ベース本体３０Ａの面部
には前記収容凹部４０から前記端子装着部４１、４２に
抜ける挿入溝部４３、４４が形成してあり、端子装着部
４１、４２には端子装着孔４５が形成してある。また、
ベース本体３０Ａの左右端部には取付部４６、４７とが
設けてある。一方の取付部４６は、水平な方向のうちＸ
−Ｘ方向からの振動を検知するように前記振動検知セン
サ３（３ａ、３ｂ）を回路基板２６に取付ける際に用い
られ、また、他方の取付部４７は水平な方向のうちＹ−
Ｙ方向からの振動を検知するように前記振動検知センサ
３（３ａ、３ｂ）を回路基板２６に取付ける際に用いら
れる。

【００２８】前記可動電極３２はほぼ円環状の固定部３
２Ａにばね性を有する支持部３２Ｂを介して可動部３２
Ｃを支持した円板体であり、前記固定部３２Ａには端子
脚部３２Ｄが突出形成してある。また、前記固定電極３
４は円板状の固定電極本体（振動の検知部分）３４Ａの
周部に四方に固定脚３４Ｂを突出形成すると共に、固定
電極本体３４Ａの周部に端子脚部３４Ｃを突出形成し、
固定電極本体３４Ａの中心部に開口部である透孔３４Ｄ
を設けた構成である。また、前記押えバネ３６は円錐状
のバネ本体３６Ａに放射状にスリット３６Ｂを形成し、
バネ本体３６Ａの頂部に係合孔３６Ｃを設けたものであ
る。

【００２９】したがって、前記可動電極３２がケースに
組み込まれた状態では、その固定部３２Ａがスぺーサ３
１、３３に挟持されており、前記端子脚部３２Ｄが前記
挿入溝部４３に挿入されている。また、前記固定電極３
４がケースに組み込まれた状態では、その四つの固定脚
３２Ｂがスぺーサ３３、３５に挟持されており、前記端
子脚部３４Ｄが前記挿入溝部４３に挿入されている。

【００３０】そして、前記固定電極３４の端子脚部４３
Ｃは、前記端子装着部４２において、この端子装着部４
２の端子装着孔４５に装着された端子４８にスポット溶
接により電気的接合されており、前記可動電極３２の端
子脚部３２Ｄは、前記端子装着部４１において、この端
子装着部４１の端子装着孔４５に装着された端子４９に
スポット溶接により電気的接合されている。また、前記
押えバネ３６は、その端部で前記スぺーサ３５を介して
固定電極３４以下を押さえており、前記押えバネ３６の
係合孔３６Ｃに前記蓋体３７の裏に突設した係合突起５
０が係合している。

【００３１】そして、一方の振動検知センサ３ａが、ハ
ウジング２０内において、図２の（１）に示すようにそ
の水平２軸Ｘ、ＹのうちＸ方向の振動を検出すべく、固
定電極３４と可動電極３２とを縦にして回路基板２６に
実装されており、また、他方の振動検知センサ３ｂがそ
の水平２軸Ｘ、ＹのうちＹ方向の振動を検出すべく、前
記固定電極３４と可動電極３２とを縦にして回路基板２
６に実装されている。

【００３２】前記振動検知センサ３（３ａ、３ｂ）の静
電容量Ｃは［数１］に示すように（１）式で求められ
る。

【００３３】

【数１】ただし、ε₀ ：真空中の誘電率Ｓ_D ：振動の検知部分の面積Ｄ：極板間距離 ε_s ：スペーサ比誘電率Ｓ_s ：検知部分以外の面積ｄ₀ ：スペーサ厚さＣ_s ：電極間寄生容量Ｃ_s2 ：その他の寄生容量となる。

【００３４】前記発振回路４（４ａ、４ｂ）は、図４に
示すように前記振動検知センサ３（３ａ、３ｂ）の静電
容量Ｃと、発振抵抗Ｒと、安定化抵抗Ｒｆと、インバー
タ４−１〜４−３とから構成されており、この発振回路
４（４ａ、４ｂ）の発振周波数ｆは［数２］に示す
（２）式で求められる。

【００３５】

【数２】（１）式において寄生容量Ｃ_sが０のとき、検出器出力
（発振周波数）ｆは（２）式より加速度（極板間距離
ｄ）に比例する。検知部分以外の面積Ｓ_sが０でないか
ら（２）式は図８のように曲線となり、電極間寄生容量
Ｃ_s が大きいほど検出器出力ｆの直線性が悪化する。そ
こで図８の（２）にように固定電極３４の形状を、円板
状の固定電極本体３４Ａの周部に四方に固定脚３４Ｂを
突出形成したものとして、加速度（振動）の検知部分以
外の極板面積Ｓ_s を小さくし寄生容量を低減した。この
ことによって、検出器出力ｆの直線性を向上させてい
る。なお、図３１は、改良前の加速度の検知部分（斜線
部分）の構成である。

【００３６】また、静電容量式の振動検知センサにおい
ては、静電容量を大きくするために極板間距離を狭くし
ている。そのために極板間の空気の粘性の影響を受け周
波数が高くなると振幅が減衰する（感度が鈍くなる）。
そこで、前記固定電極本体３４Ａの中心部に開口部であ
る透孔３２Ｄを設けて空気の粘性の影響を少なくして、
周波数特性を向上（所望の周波数範囲で平坦特性）させ
てあり、また、振動検知センサ３の内部構造をベース３
０及び蓋３７、すなわちケースにより密閉構造にし、こ
の内部を減圧することによって空気の粘性の影響を小さ
くし周波数特性を向上させている。

【００３７】また、前記振動検知センサ３の取付部４６
はベース３０の端面３０ａより中心寄りに位置し、また
端子４８、４９もベース３０の端面３０ａより奥まった
ところにあるが、取付部４６の位置よりはベース端面３
０ａ寄りである。回路基板２６に取付ける際は、図９の
ように回路基板２６の端に切欠き２６ａを入れ、横から
スライドするように挿入する。このとき、取付部４６と
端子４８、４９は図１１の（１）のように回路基板２６
をはさみこむ形で互いに反対側に位置する。

【００３８】また、他方の取付部４７は前記ベース３０
の裏面３０ｄよりさらに突出して配され、回路基板２６
への取付は図１０のようになり、取付け後の断面は図５
のようになる。前記取付部４７はベース３０の裏面３０
ｄより突出しているため、図１１の（２）のように回路
基板２６表面とベース３０との間に隙間イができ、振動
検知センサ３は取付部４７の２点で回路基板２６に固定
されるため、この回路基板２６の変形、そり等に対して
非常に安定に固定される。また、この隙間イに意図的に
発振器や処理回路等の電子部品を実装することにより、
実装スペースの効率的な使用が可能となる。

【００３９】さらに、前記取付部４６と端子４８、４９
とで回路基板２６を挟み込むかたちで取付けることによ
り、図１１の（１）のように各軸方向の振動検知センサ
３の機械的固定と電気的接続が回路基板２６の片側同方
向から可能であり、組立性の著しい向上とそれにともな
う振動検知装置の低価格化が可能となる。

【００４０】また、図１１の（１）の破線の位置に端子
４８、４９を配せば、図９のように回路基板２６端に切
欠き２６ａを入れてから横から挿入せずとも回路基板２
６の任意の場所に振動検知センサ４の大きさに見合う穴
を開ければ、第１１図の（１）で言えば下方向から挿入
するだけで取付け可能状態となる。このように、端子４
８、４９の位置が図１１の（１）の実線・破線にかかわ
らず、回路基板２６を振動検知センサ３の中側に位置さ
せて固定できるようにすることにより、図１１の（１）
に示すようにａ寸法が振動検知センサ３の高さ範囲ｈ内
スペースとして、外形を大きくせずに部品実装可能とな
り、結果的に振動検知センサ３の小型化に寄与する。

【００４１】前記振動検知センサ３の回路基板２６への
実装の場合には、図９、図１０に示すように振動検知セ
ンサ３の端子４８，４９が、前記回路基板２６のパッド
５１、５２にそれぞれがハンダ付けされて、回路基板２
６との導通がとられる。このように、可動、固定電極３
２、３４と回路基板２６との接続を別途端子４８，４９
を介して行うことにより、回路基板２６との電気的接続
に伴う応力が緩和され、各電極が歪みにくくなり、振動
検知センサ３の高性精度化、高分解能化につながる。

【００４２】さらに、可動、固定電極３２、３４の端子
脚３２Ｄ、３４Ｃと端子４８、４９とをスポット溶接で
電気的に接続することにより、耐腐食性には強いがハン
ダがのりにくかった金属が使用でき、振動検知センサ３
の耐環境性を著しく向上することが可能となる。もちろ
ん、レーザ溶接等でも可能であることは言うまでもな
い。

【００４３】また、前記可動、固定電極３２、３４を樹
脂等の絶縁物でコーティングすることにより、逆にハン
ダ付けし易い金属材料が腐食の心配なく使用でき、よっ
て比較的コストのかかるスポット、レーザ溶接を行わず
にハンダ付けで容易に製作可能となるばかりか、過大な
加速度を受けて可動電極３２が固定電極３４に接触した
ときにでも、両電極３２、３４は絶縁されているため発
振が停止することもなく、誤動作も発生しにくくなり、
信頼性が向上する。

【００４４】なお、上記の実施例では、前記固定電極３
４を、円板状の固定電極本体（振動の検知部分）３４Ａ
の周部に四方に固定脚３４Ｂを突出形成することによ
り、その振動の検知部分以外の面積を減らす形状にした
が、可動電極３２にも、その振動の検知部分以外の面積
を減らす形状にしてもよいし、また、固定電極本体３４
Ａの中心部に開口部である透孔３４Ｄを設けたが、可動
電極３２にも開口部を設けてもよい。

【００４５】（実施例２）図１２及び図１３に振動検知
センサ３の他の実施例を示す。この振動検知センサ３
は、上記した可動、固定電極３２、３４と回路基板２６
との電気的導通と、振動検知センサ３の機械的固定とを
兼ねることにより、さらに簡単な構成で低価格化を実現
した例である。

【００４６】この振動検知センサ３にあっては、図６に
示した端子４８、４９を持たず、可動電極３２と固定電
極３４との端子脚部３２Ｄ、３４Ｃの端部には取付環部
５２、５３が形成してあり、また、ベース３０に形成さ
れた挿入溝部４３、４４は前記取付部４７にまで及んで
いて、この取付部４７の取付孔４７ａの周部には凹部５
４が形成してある。他の構成は実施例１で説明した振動
検知センサ３と同じである。

【００４７】そして、前記可動電極３２がベース３０及
び蓋３７、すなわちケースに組み込まれた状態では、前
記端子脚部３２Ｄが前記挿入溝部４３に挿入され、取付
環部５２が凹部５４に挿入され、また、前記固定電極３
４がケース３０に組み込まれた状態では、その端子脚部
３４Ｃが前記挿入溝部４３に挿入され、取付環部５３が
凹部５４に挿入されて、図１３に示すようにビス５５と
ナット５６で回路基板２６に締め付け固定される。

【００４８】これにより、端子と各電極のわずらわしい
電気的接続や端子と回路基板２６のハンダ付け作業が不
要となるばかりか、端子の部材費や加工費も不要となる
うえ、可動、固定電極３２、３４には耐腐食性は高いが
ハンダが載りにくい金属もなんら問題なく使用できる。
よって、構造は簡単になり、低価格化が可能となる。

【００４９】（実施例３）図１４乃至図１７に振動検知
センサの他の実施例を示す。この実施例の場合は、固定
電極を廃して回路基板２６の固定電極５７をパターン形
成し、この固定電極５７の上に可動電極５８との隙間を
規定するスペーサ５９、可動電極５８、ケース６０の４
部品で振動検知センサ３が構成されている。

【００５０】前記ケース６０は、図１６に示すようにそ
の端部６０Ａに返し６１を有する係止爪部６２、天井部
６０Ｂに押えばね片部６３を有し、周壁部６０Ｃに切欠
き部６４を有する。また、前記可動電極５８には端子脚
部６７が突出形成してある。

【００５１】そして、固定電極５７をパターン形成した
回路基板２６にスペーサ５９と可動電極５８とを重ねて
設け、前記ケース６０を、その端部６０Ａの係止爪部６
２を回路基板２６に設けた係止孔６５に挿入係止して、
これの天井部６０Ｂの押えばね片部６３で前記可動電極
５８の取付部５８ａを押えて振動検知センサ３が構成し
てある。この場合、前記可動電極５８と回路基板２６と
の電気的接続は、前記端子脚部６７は切欠き部６４より
外部に突出して図１７に示すように回路基板２６上のパ
ッドパターン６８にハンダ付けもしくは必要によりスポ
ット溶接やレーザ溶接で接続されている。

【００５２】また、前記固定電極５７は回路基板２６上
のパターンで形成されるため、そのまま回路基板２６上
の処理回路に導電パターン６９で導かれる。このため
に、極めて簡単な構成、少ない部品点数で超ローコスト
な振動検知センサ３になる。

【００５３】ところで、本発明の振動検知センサ３を用
いた振動検知装置は、加速度にともなう振動検知部の容
量変化を発振周波数の変化としてとらえ、それを計数し
て加速度レベルを検出するのであるが、多軸方向で加速
度を検出する場合、従来は図１８のようにその電源はす
べて共通でとっていた。しかしながら、このような振動
検知装置にあっては発振波が互いに干渉し合い、正確な
発振が得られない。そこで、振動検出要素と発信器と変
換器とのセットで構成される一軸の振動検出部を順次切
り換えて発振・変換させて干渉を避ける方法が考えられ
る。こうすると、図１９のように変換器が一つですむが
逆に複数の振動検出を切り換えて発振させるために、精
度および分解能が振動検知センサの数に反比例して悪く
なる。

【００５４】よって、図２０のように各発振器毎に電源
ラインをもたせることにより、発振器同志の相互干渉と
分解能とを両立させることが可能となる。また、分解能
よりも低価格化が望まれる時は、図２１に示すように、
振動検出要素と発振器との接続を順次切り換えることに
より、発振器と変換器との接続を切り換えるよりもさら
に発振器まで共用でき、より低価格化が可能となる。

【００５５】上記した実施例によれば、振動検出要素
と、振動検出要素の出力を発振周波数に変換する発振器
と、その発振器の発振周波数を振動データに変換する処
理回路とを１枚の基板上に搭載したために、小形で組立
性、生産性にすぐれる振動検知装置を得ることができ
る。

【００５６】また、振動検出感度に方向性のある複数の
振動検知センサ３をも１枚の回路基板２６上に搭載した
ため、さらに小形化、簡単な構造にて多軸の振動検知装
置が得られる。

【００５７】（実施例４）この実施例を図２２乃至図２
６に示す。この実施例は二つの振動検知部を有する振動
検知センサ３である。すなわち、振動検知センサ３は、
ベース７０内に、スペーサ７１と、第１の可動電極７２
と、スペーサ７３と、第１の固定電極７４と、スペーサ
７５と、第２の可動電極７６と、スペーサ７７と、第２
の固定電極７８と、スペーサ７９と、押えバネ８０とを
この順序に重ねて収容し、前記ベース７０の上部に蓋体
８１を被せて密封して構成してあり、第１の可動電極７
４と第１の固定電極７４の対向部分、及び第２の可動電
極７６と第２の固定電極７８の対向部分がそれぞれコン
デンサを形成し、第１の可動電極７４とスペーサ７３と
第１の固定電極７４とで第１の振動検知部を構成し、第
２の可動電極７８とスペーサ７７と第２の固定電極７８
とで第２の振動検知部を構成しており、第１、第２の可
動電極７４、７６が加速度によって矢印方向に変位して
電極間距離が変化することにより、静電容量が変化する
構造となっている。

【００５８】そして、第１、第２の可動電極７４、７６
はそれぞれ図２３に示す所望の固有周波数ｆｎ１、ｆｎ
２をもち、固有周波数ｆｎ１、ｆｎ２以外では減衰する
特性である。

【００５９】地震の危険を感知する検出器において従来
は、地震の被害の大きい低周波数（周期の長い）の揺れ
をフーリエ変換等の周波数分析演算や電気回路によるフ
ィルタにより抽出し地震の危険度（強さ）を検知してい
たので、演算処理がリアルタイムで行うにはコストが高
くなり、回路的な処理を行うにもコストが上がるという
問題点があった。

【００６０】そこで、所望の固有周波数ｆｎ１、ｆｎ２
をもち、固有周波数ｆｎ１、ｆｎ２以外では減衰する特
性の第１、第２の可動電極７４、７６をもつ上記振動検
知センサ３により、被害に関係のある低周波数の加速度
振幅を検知し、それを基に簡単な演算をおこなって地震
の危険度（強さ）を求める。この振動検知センサ３を用
いることによって、安価なリアルタイム処理の容易な精
度の高い地震の危険度を検知する振動検知装置が提供で
きる。

【００６１】前記振動検知センサ３においては、図２４
のフローチャートに示すように第１の可動電極７４の固
有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ１を読み（ステップＳ１）、
次に第２の可動電極７６の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ
２を読み（ステップＳ２）、振幅値Ａ１、Ａ２を基に危
険度を計算し（ステップＳ３）、この危険度をしきい値
と比較して（ステップＳ４）、危険度がしきい値と等し
いか、それ以上の場合には危険信号を出力する（ステッ
プＳ５）。危険度がしきい値以下の場合にはステップＳ
１にかえる。

【００６２】前記危険度の計算は図２５に示すように固
有周波数ｆｎ１、ｆｎ２と振幅値Ａ１、Ａ２から面積
（斜線部分）を求め、この面積を、予め登録したまたは
設定した値と比べて行われる。

【００６３】また、図２６のフローチャートは振動検知
センサ３の出力を積分し速度に変換してから危険度を算
出した実施例である。すなわち、振動検知センサ３にお
いては、第１の可動電極７４の固有周波数ｆｎ１の振幅
値Ａ１を読み（ステップＳ１）、次に、振幅値Ａ１を積
分して速度Ｖ１を算出し（ステップＳ２）、第２の可動
電極７６の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ２を読み（ステ
ップＳ３）、振幅値Ａ２を積分して速度Ｖ２を算出し
（ステップＳ４）、速度ＶＡ１、Ｖ２を基に危険度を計
算し（ステップＳ５）、この危険度をしきい値と比較し
て（ステップＳ６）、危険度がしきい値と等しいか、そ
れ以上の場合には危険信号を出力する（ステップＳ
７）。危険度がしきい値以下の場合にはステップＳ１に
かえる。

【００６４】また、固有周波数ｆｎ１、ｆｎ２、ｆｎ
３、ｆｎ４の異なる可動電極を含む振動検知部を多数
（４つ）備えた振動検知センサ３を用いることにとっ
て、演算をすることなく被害の関係のある低周波数の加
速度振幅を検知することができる。これは、安価なリア
ルタイム処理の容易な精度の高い、地震の危険度を検知
する振動検知装置が提供できる。図２７に可動電極の周
波数特性を示し、図２８に簡易的な周波数分析計算結果
を示す。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係わる
発明の振動検知センサは、固定電極と可動電極とをスペ
ーサを介して積層して、この積層体の周縁部を弾性体で
押圧固定してケースに収容した振動検知センサにおい
て、少なくとも固定電極と可動電極とのいずれか一方
を、その振動の検知部分以外の面積を減らす形状にする
ことにより、両極間の周辺部の寄生容量を小さくするこ
とができて、振動検知センサの出力の直線性を向上させ
ることができる。

【００６６】また、請求項２に係わる発明の振動検知セ
ンサは、固定電極と可動電極とをスペーサを介して積層
して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定してケー
スに収容した振動検知センサにおいて、少なくとも固定
電極と可動電極とのいずれか一方に空気の通る開口部を
設けたから、周波数が高くなっても振幅は減衰せず、周
波数特性が平坦になって、所望の周波数範囲において精
度が向上する。

【００６７】また、請求項３に係わる発明の振動検知セ
ンサは、固定電極と可動電極とをスペーサを介して積層
して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定してケー
スに収容した振動検知センサにおいて、前記ケースの内
部の空気を減圧し密閉するようにしたから、空気の粘性
の影響を減らし、周波数特性が平坦になる。そのため
に、所望の周波数範囲において精度が向上するし、ま
た、減圧量を調整することにより所望の周波数特性を得
ることができる。

【００６８】また、請求項４に係わる発明の振動検知セ
ンサは、固定電極と可動電極とをスペーサを介して積層
して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定してケー
スに収容した振動検知センサにおいて、固定電極と、ス
ペーサと、固有周波数以外では振幅が減衰する可動電極
とからなる振動検知部を１組以上有する構成にしたか
ら、所望の周波数での振幅量を演算することなしに検知
でき、またそれを元に地震などの危険度を算出できる。
そのために、安価に、簡単に、リアルタイムに所望の周
波数成分を抽出できる。また、地震などの危険度を地震
を特徴とする周波数成分を抽出することによって正確に
検知できる。

【００６９】また、請求項５に係わる発明の振動判別方
法は、固定電極と、スペーサと、固有周波数以外では振
幅が減衰する可動電極とからなる振動検知部を複数有す
る振動検知センサを備え、一の振動検知部の可動電極の
固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ１と他の振動検知部の可動
電極の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ２とから危険度を計
算し、この危険度をしきい値と比較して危険度がしきい
値と等しいか、それ以上の場合に危険信号を出力するよ
うにしたから、安価に、より細かく所望の周波数の振幅
値をリアルタイムに検知できて、故障診断や地震の危険
度検知に応用が可能になる。

【００７０】また、請求項６に係わる発明の振動判別方
法は、固定電極と、スペーサと、固有周波数以外では振
幅が減衰する可動電極とからなる振動検知部を複数有す
る振動検知センサを備え、一の振動検知部の可動電極の
固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ１と他の振動検知部の可動
電極の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ２とをそれぞれ積分
して速度Ｖ１、Ｖ２を算出し、これらの速度ＶＡ１、Ｖ
２を基に危険度を計算し、この危険度をしきい値と比較
して危険度がしきい値と等しいか、それ以上の場合には
危険信号を出力するようにしたから、安価に、より細か
く所望の周波数の振幅値をリアルタイムに検知できて、
故障診断や地震の危険度検知に応用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる振動検知センサを備えた振動
（地震）検知装置の斜視図である。

【図２】（１）は同振動検知装置の一部破断した斜視図
である。（２）は同振動検知装置の後面図である。

【図３】同振動検知装置の全体ブロック図である。

【図４】発振回路の構成説明図である。

【図５】本発明の一実施例に係わる振動検知センサの縦
断面図である。

【図６】同振動検知センサの分解状態の斜視図である。

【図７】同振動検知センサの組立て後における図６のＡ
部の拡大詳細図である。

【図８】同振動検知センサの出力線図である。

【図９】同振動検知センサの回路基板への組付けの一例
を示す斜視図である。

【図１０】同振動検知センサの回路基板への組み付けの
他の例を示す斜視図である。

【図１１】（１）は図９に示す同振動検知センサの回路
基板への組付けにおけるこの組付け状態の説明図であ
る。（２）は図１０に示す同振動検知センサの回路基板
への組付けにおけるこの組付け状態の説明図である。

【図１２】本発明の他の実施例に係わる振動検知センサ
の分解斜視図である。

【図１３】可動及び固定電極の端子脚の取付け機構の分
解斜視図である。

【図１４】本発明の別の他の実施例に係わる振動検知セ
ンサの縦断面図である。

【図１５】同振動検知センサの分解斜視図である。

【図１６】同振動検知センサのケースの一部削除した斜
視図である。

【図１７】同振動検知センサにおける組立て後の端子部
分の斜視図である。

【図１８】従来の振動検知装置の全体ブロック図であ
る。

【図１９】従来の他の振動検知装置の全体ブロック図で
ある。

【図２０】振動検知装置の全体ブロック図である。

【図２１】他の振動検知装置の全体ブロック図である。

【図２２】本発明の別の他の実施例に係わる振動検知セ
ンサの縦断面図である。

【図２３】同振動検知センサにおける２つの振動検知部
のそれぞれの可動電極の周波数特性図である。

【図２４】危険度計算のフローチャートである。

【図２５】周波数分析計算結果のグラフ図である。

【図２６】危険度計算の他のフローチャートである。

【図２７】振動検知センサにおける４つの振動検知部の
それぞれの可動電極の周波数特性図である。

【図２８】周波数分析計算結果のグラフ図である。

【図２９】従来の振動検知センサの分解状態の斜視図で
ある。

【図３０】同振動検知センサの縦断面図である。

【図３１】従来の他の振動検知センサの振動検知部の斜
視図である。

【符号の説明】

３０ベース３２可動電極３３スペーサ３４固定電極３４Ａ振動の検知部分３６押えばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田代秀夫京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定電極と可動電極とをスペーサを介し
て積層して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定し
てケースに収容した振動検知センサにおいて、少なくと
も固定電極と可動電極とのいずれか一方を、その振動の
検知部分以外の面積を減らす形状にしたことを特徴とす
る振動検知センサ。
【請求項２】固定電極と可動電極とをスペーサを介し
て積層して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定し
てケースに収容した振動検知センサにおいて、少なくと
も固定電極と可動電極とのいずれか一方に空気の通る開
口部を設けたことを特徴とする振動検知センサ。
【請求項３】固定電極と可動電極とをスペーサを介し
て積層して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定し
てケースに収容した振動検知センサにおいて、前記ケー
スの内部の空気を減圧し密閉したことを特徴とする振動
検知センサ。
【請求項４】固定電極と可動電極とをスペーサを介し
て積層して、この積層体の周縁部を弾性体で押圧固定し
てケースに収容した振動検知センサにおいて、固定電極
と、スペーサと、固有周波数以外では振幅が減衰する可
動電極とからなる振動検知部を１組以上有することを特
徴とする振動検知センサ。
【請求項５】固定電極と、スペーサと、固有周波数以
外では振幅が減衰する可動電極とからなる振動検知部を
複数有する振動検知センサを備え、一の振動検知部の可
動電極の固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ１と他の振動検知
部の可動電極の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ２とから危
険度を計算し、この危険度をしきい値と比較して危険度
がしきい値と等しいか、それ以上の場合に危険信号を出
力するようにしたことを特徴とする振動判別方法。
【請求項６】固定電極と、スペーサと、固有周波数以
外では振幅が減衰する可動電極とからなる振動検知部を
複数有する振動検知センサを備え、一の振動検知部の可
動電極の固有周波数ｆｎ１の振幅値Ａ１と他の振動検知
部の可動電極の固有周波数ｆｎ２の振幅値Ａ２とをそれ
ぞれ積分して速度Ｖ１、Ｖ２を算出し、これらの速度Ｖ
Ａ１、Ｖ２を基に危険度を計算し、この危険度をしきい
値と比較して危険度がしきい値と等しいか、それ以上の
場合には危険信号を出力するようにしたことを特徴とす
る振動判別方法。