JPH0868807A - 衝撃検知識別機構用回路 - Google Patents
衝撃検知識別機構用回路Info
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- JPH0868807A JPH0868807A JP22902994A JP22902994A JPH0868807A JP H0868807 A JPH0868807 A JP H0868807A JP 22902994 A JP22902994 A JP 22902994A JP 22902994 A JP22902994 A JP 22902994A JP H0868807 A JPH0868807 A JP H0868807A
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 物体の各種衝突条件を衝突時に検知識別する
機構の信号処理を行う。 【構成】 物体の衝突によって生じる衝撃波を検知した
加速度センサ４の出力信号をフィルタ回路５で周波数帯
域別に弁別し、それぞれのフィルタ回路出力波形の第１
波形のみをゲート回路８で通過させ、該ゲート回路８の
出力の最大値をピークホールド回路９で保持し、該ピー
クホールド回路９の出力から演算回路６によって衝突速
度、衝突角度、衝突した物体の材質等の各種衝突条件を
算出する構成である。
機構の信号処理を行う。 【構成】 物体の衝突によって生じる衝撃波を検知した
加速度センサ４の出力信号をフィルタ回路５で周波数帯
域別に弁別し、それぞれのフィルタ回路出力波形の第１
波形のみをゲート回路８で通過させ、該ゲート回路８の
出力の最大値をピークホールド回路９で保持し、該ピー
クホールド回路９の出力から演算回路６によって衝突速
度、衝突角度、衝突した物体の材質等の各種衝突条件を
算出する構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の衝突時に衝突条
件を検知識別する機構に使用する衝撃検知識別機構用回
路に関するものである。
件を検知識別する機構に使用する衝撃検知識別機構用回
路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体の衝突を検知する機構として
は、慣性スイッチ、破壊スイッチ、振動センサ、加速度
センサ等が用いられており、衝突時の減加速度、物体変
形、振動を検知している。また、衝突条件の識別は、一
定値以上の減加速度、変形、振動を検出すること等によ
り衝突とそれ以外の衝撃の弁別を行っている。しかし、
これらの機構では、衝突速度、衝突角度、衝突した物体
の材質等の衝突条件の識別は不可能であった。また、物
体の衝突を検知するための回路構成としては、慣性スイ
ッチ及び破壊スイッチの接点信号を電圧または電流のレ
ベルの変化で検知する回路構成、並びに振動センサ、加
速度センサ等の出力信号のレベルが設定したしきい値を
超えた場合に衝突として検知する回路構成があるが、こ
れらは衝突条件の識別を行うものではなかった。
は、慣性スイッチ、破壊スイッチ、振動センサ、加速度
センサ等が用いられており、衝突時の減加速度、物体変
形、振動を検知している。また、衝突条件の識別は、一
定値以上の減加速度、変形、振動を検出すること等によ
り衝突とそれ以外の衝撃の弁別を行っている。しかし、
これらの機構では、衝突速度、衝突角度、衝突した物体
の材質等の衝突条件の識別は不可能であった。また、物
体の衝突を検知するための回路構成としては、慣性スイ
ッチ及び破壊スイッチの接点信号を電圧または電流のレ
ベルの変化で検知する回路構成、並びに振動センサ、加
速度センサ等の出力信号のレベルが設定したしきい値を
超えた場合に衝突として検知する回路構成があるが、こ
れらは衝突条件の識別を行うものではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実情
に鑑みてなされたもので、加速度センサを用いて衝突速
度、衝突角度、衝突した物体の材質等を衝突時に検知識
別する機構において、加速度センサの出力信号から衝突
条件を識別するための衝撃検知識別機構用回路を提供す
ることをその目的とするものである。
に鑑みてなされたもので、加速度センサを用いて衝突速
度、衝突角度、衝突した物体の材質等を衝突時に検知識
別する機構において、加速度センサの出力信号から衝突
条件を識別するための衝撃検知識別機構用回路を提供す
ることをその目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る衝撃検知識
別機構用回路は、上記課題を解決するため、 ａ 物体の衝突時の衝撃により生じる衝撃波を検知した
加速度センサの出力信号を周波数帯域別に弁別するフィ
ルタ回路と、 ｂ 該フィルタ回路出力を一定の時間だけ通過させるゲ
ート回路と、 ｃ 該ゲート回路出力の最大値を保持するピークホール
ド回路と、 ｄ 該ピークホールド回路出力から衝突条件を算出する
演算回路とを備えた構成としている。
別機構用回路は、上記課題を解決するため、 ａ 物体の衝突時の衝撃により生じる衝撃波を検知した
加速度センサの出力信号を周波数帯域別に弁別するフィ
ルタ回路と、 ｂ 該フィルタ回路出力を一定の時間だけ通過させるゲ
ート回路と、 ｃ 該ゲート回路出力の最大値を保持するピークホール
ド回路と、 ｄ 該ピークホールド回路出力から衝突条件を算出する
演算回路とを備えた構成としている。
【０００５】
【作用】本発明の衝撃検知識別機構用回路は、加速度セ
ンサ出力の高周波域と低周波域では、衝突速度、衝突角
度、衝突体の材質等に対する応答が異なることに着目
し、その加速度センサ出力の周波数帯域別波形の第１ピ
ーク値の値を演算することにより衝突条件を識別する機
構において、加速度センサ出力をフィルタ回路で周波数
帯域別に弁別し、ゲート回路でフィルタ回路出力の第１
波形のみを通過させ、そのゲート回路出力のピーク値を
ピークホールド回路で検出したものを演算回路に入力す
ることにより衝突条件を識別するようにしている。
ンサ出力の高周波域と低周波域では、衝突速度、衝突角
度、衝突体の材質等に対する応答が異なることに着目
し、その加速度センサ出力の周波数帯域別波形の第１ピ
ーク値の値を演算することにより衝突条件を識別する機
構において、加速度センサ出力をフィルタ回路で周波数
帯域別に弁別し、ゲート回路でフィルタ回路出力の第１
波形のみを通過させ、そのゲート回路出力のピーク値を
ピークホールド回路で検出したものを演算回路に入力す
ることにより衝突条件を識別するようにしている。
【０００６】
【実施例】以下、本発明に係る衝撃検知識別機構用回路
の実施例を図面に従って説明する。
の実施例を図面に従って説明する。
【０００７】図１は本発明に係る衝撃検知識別機構用回
路の実施例であり、図２は本発明を適用する衝撃検知識
別機構を示すブロック図である。
路の実施例であり、図２は本発明を適用する衝撃検知識
別機構を示すブロック図である。
【０００８】図２の如く構造体１と衝突体２が衝突する
と、衝撃波３が発生し、これを構造体内部の加速度セン
サ４で検出する。ここで、加速度センサ４は衝突時に発
生して構造体１を伝わる衝撃波を直接受け得るように当
該構造体１に取り付けられている。加速度センサ出力信
号は図１の回路構成をもつ衝撃検知識別機構用回路１０
に加えられる（構造体１内に収納されていても良いし、
構造体外部に配置されていてもよい。）。図３は加速度
センサ４の出力である検出波形の一例を示すものであ
る。この加速度センサ４で検出される衝撃波形は、衝突
速度、衝突角度、衝突した物体の材質等の衝突条件によ
る影響の受け方が周波数帯域によって異なる。
と、衝撃波３が発生し、これを構造体内部の加速度セン
サ４で検出する。ここで、加速度センサ４は衝突時に発
生して構造体１を伝わる衝撃波を直接受け得るように当
該構造体１に取り付けられている。加速度センサ出力信
号は図１の回路構成をもつ衝撃検知識別機構用回路１０
に加えられる（構造体１内に収納されていても良いし、
構造体外部に配置されていてもよい。）。図３は加速度
センサ４の出力である検出波形の一例を示すものであ
る。この加速度センサ４で検出される衝撃波形は、衝突
速度、衝突角度、衝突した物体の材質等の衝突条件によ
る影響の受け方が周波数帯域によって異なる。
【０００９】その一例として、図４に示すように構造体
１が鋼板２０に衝突しそれを貫徹した場合を考えると、
構造体内部の加速度センサ４で検出される加速度値（ピ
ーク値）の衝突速度及び鋼板板厚に対するグラフは図５
及び図６のようになる。これを、加速度センサ出力の高
周波と低周波について分離してみると（例えば１０kＨz
より上を高周波域、１０kＨzより下を低周波域とする
と）、図７に示すように衝突速度と加速度値の関係で
は、センサ出力ａの高周波域ｂ及び低周波域ｃはそれぞ
れ衝突速度の増加に伴って増大しているが、高周波域ｂ
は増大の程度が大きく低周波域ｃは増大の程度が小さ
い。また、図８の鋼板板厚と加速度値の関係でも、セン
サ出力ｄの高周波域ｅ及び低周波域ｆはそれぞれ鋼板板
厚の増加に伴って増大しているが、高周波域ｅは増大の
程度が小さく低周波域ｆは増大の程度が大きい。このよ
うに加速度センサ出力は、周波数帯域によって衝突条件
の影響の受け方が違う。
１が鋼板２０に衝突しそれを貫徹した場合を考えると、
構造体内部の加速度センサ４で検出される加速度値（ピ
ーク値）の衝突速度及び鋼板板厚に対するグラフは図５
及び図６のようになる。これを、加速度センサ出力の高
周波と低周波について分離してみると（例えば１０kＨz
より上を高周波域、１０kＨzより下を低周波域とする
と）、図７に示すように衝突速度と加速度値の関係で
は、センサ出力ａの高周波域ｂ及び低周波域ｃはそれぞ
れ衝突速度の増加に伴って増大しているが、高周波域ｂ
は増大の程度が大きく低周波域ｃは増大の程度が小さ
い。また、図８の鋼板板厚と加速度値の関係でも、セン
サ出力ｄの高周波域ｅ及び低周波域ｆはそれぞれ鋼板板
厚の増加に伴って増大しているが、高周波域ｅは増大の
程度が小さく低周波域ｆは増大の程度が大きい。このよ
うに加速度センサ出力は、周波数帯域によって衝突条件
の影響の受け方が違う。
【００１０】周波数帯域別に各種衝突条件からの影響の
受け方が違うことから、各種衝突条件を未知数とした方
程式を、周波数帯域別の加速度値を変数として作ること
が可能となる。この方程式に、周波数帯域別の加速度値
を代入することにより、各種衝突条件を求めることがで
きる。例えば図７の場合衝突速度の算出が、図８の場合
鋼板板厚の算出が可能となる。
受け方が違うことから、各種衝突条件を未知数とした方
程式を、周波数帯域別の加速度値を変数として作ること
が可能となる。この方程式に、周波数帯域別の加速度値
を代入することにより、各種衝突条件を求めることがで
きる。例えば図７の場合衝突速度の算出が、図８の場合
鋼板板厚の算出が可能となる。
【００１１】図１に回路構成を示す衝撃検知識別機構用
回路１０は、このような加速度センサ出力信号の特性を
利用して衝突条件を識別するものである。図１に示すよ
うに、衝撃検知識別機構用回路は、物体の衝突によって
生じる衝撃波を検知した加速度センサ４の出力信号を周
波数帯域別に弁別するフィルタ回路５と、該フィルタ回
路出力波形の第１波形を通過させるためのゲート回路８
と、該ゲート回路８の出力の最大値を保持するピークホ
ールド回路９と、該ピークホールド回路９の出力から衝
突条件を算出する演算回路６を有している。
回路１０は、このような加速度センサ出力信号の特性を
利用して衝突条件を識別するものである。図１に示すよ
うに、衝撃検知識別機構用回路は、物体の衝突によって
生じる衝撃波を検知した加速度センサ４の出力信号を周
波数帯域別に弁別するフィルタ回路５と、該フィルタ回
路出力波形の第１波形を通過させるためのゲート回路８
と、該ゲート回路８の出力の最大値を保持するピークホ
ールド回路９と、該ピークホールド回路９の出力から衝
突条件を算出する演算回路６を有している。
【００１２】図１の回路構成において、物体と構造体の
衝突時に発生した衝撃波に起因する加速度センサ４の検
出出力は、例えば図３の波形の如くなり、フィルタ回路
５に入力され、フィルタ回路５では加速度センサ出力を
周波数帯域別に弁別する。加速度センサ検出波形をフィ
ルタ回路５によって低周波域と高周波域に弁別した波形
は図９のようになる。この周波数帯域別のフィルタ出力
はそれぞれ衝突条件から異なった影響を受けている。ゲ
ート回路８は、フィルタ回路５の出力波形の第１波形の
時間長に設定したゲートによって、該フィルタ回路の出
力波形の第１波形のみを通過させる。図１０はフィルタ
回路出力の第１波形のみを検出するため、低周波域と高
周波域のそれぞれに設定したゲート時間だけフィルタ回
路出力波形を通過させたゲート回路８の出力波形であ
る。ゲート回路８の出力の最大値をピークホールド回路
９によって保持する。図１１はピークホールド回路９の
出力信号であり、該出力信号を演算回路６によって演算
し各種衝突条件７を算出する。演算回路６は、例えば、
各種衝突条件を未知数とし、周波数帯域別の加速度値を
変数とした方程式を用い、この方程式に周波数帯域別の
加速度値を代入して演算し、各種衝突条件を求める。
衝突時に発生した衝撃波に起因する加速度センサ４の検
出出力は、例えば図３の波形の如くなり、フィルタ回路
５に入力され、フィルタ回路５では加速度センサ出力を
周波数帯域別に弁別する。加速度センサ検出波形をフィ
ルタ回路５によって低周波域と高周波域に弁別した波形
は図９のようになる。この周波数帯域別のフィルタ出力
はそれぞれ衝突条件から異なった影響を受けている。ゲ
ート回路８は、フィルタ回路５の出力波形の第１波形の
時間長に設定したゲートによって、該フィルタ回路の出
力波形の第１波形のみを通過させる。図１０はフィルタ
回路出力の第１波形のみを検出するため、低周波域と高
周波域のそれぞれに設定したゲート時間だけフィルタ回
路出力波形を通過させたゲート回路８の出力波形であ
る。ゲート回路８の出力の最大値をピークホールド回路
９によって保持する。図１１はピークホールド回路９の
出力信号であり、該出力信号を演算回路６によって演算
し各種衝突条件７を算出する。演算回路６は、例えば、
各種衝突条件を未知数とし、周波数帯域別の加速度値を
変数とした方程式を用い、この方程式に周波数帯域別の
加速度値を代入して演算し、各種衝突条件を求める。
【００１３】以下の式（１）は衝突条件の一つである衝
突速度Ｖを未知数とし、高周波域の加速度値をＧ1、低
周波域の加速度値をＧ2とした場合の方程式の１例であ
る。 Ｖ＝αＧ1＋βＧ2＋γ …（１） （但し、α，β，γは加速度センサによって定まる定
数） α，β，γは実験により既知とすることができるから、
加速度値Ｇ1，Ｇ2を式（１）に代入することで衝突速度
Ｖを求めることができる。
突速度Ｖを未知数とし、高周波域の加速度値をＧ1、低
周波域の加速度値をＧ2とした場合の方程式の１例であ
る。 Ｖ＝αＧ1＋βＧ2＋γ …（１） （但し、α，β，γは加速度センサによって定まる定
数） α，β，γは実験により既知とすることができるから、
加速度値Ｇ1，Ｇ2を式（１）に代入することで衝突速度
Ｖを求めることができる。
【００１４】なお、演算式は演算回路６にプログラムし
ておく。また、フィルタ回路５及び演算回路６は、アナ
ログ回路又はデジタル回路を使用する。
ておく。また、フィルタ回路５及び演算回路６は、アナ
ログ回路又はデジタル回路を使用する。
【００１５】このように、図１に示した衝撃検知識別機
構用回路によって、物体の衝突時に生じた衝撃波を検知
した加速度センサ出力の第１波形のピーク値の周波数帯
域別相関を用いた各種衝突条件の識別を実現できる。
構用回路によって、物体の衝突時に生じた衝撃波を検知
した加速度センサ出力の第１波形のピーク値の周波数帯
域別相関を用いた各種衝突条件の識別を実現できる。
【００１６】なお、演算回路６としてデジタル回路を使
用する場合、（１）式のような方程式の演算を行う代わ
りに、フィルタ回路５の高周波域及び低周波域出力にそ
れぞれ対応したピークホールド回路９の出力信号につい
てそれぞれ特定のしきい値（１段階又は複数段階のしき
い値）を設定し、該しきい値を越えるか否かで未知の衝
突条件を求める演算処理を実行しても良い。演算回路６
の演算処理方法は種々変更可能である。
用する場合、（１）式のような方程式の演算を行う代わ
りに、フィルタ回路５の高周波域及び低周波域出力にそ
れぞれ対応したピークホールド回路９の出力信号につい
てそれぞれ特定のしきい値（１段階又は複数段階のしき
い値）を設定し、該しきい値を越えるか否かで未知の衝
突条件を求める演算処理を実行しても良い。演算回路６
の演算処理方法は種々変更可能である。
【００１７】また、衝突角度等の識別も同様に図１の実
施例で周波数帯域別のフィルタ回路出力を演算処理して
得られる。
施例で周波数帯域別のフィルタ回路出力を演算処理して
得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の衝撃検知
識別機構用回路は、物体の衝突によって発生する衝撃波
を検知し、その衝撃波の周波数帯域別の値から各種衝突
条件を識別する機構に対し、極めて有効な信号処理回路
を提供できるものであり、しかも加速度センサ出力の周
波数帯域別波形の第１ピーク値を抽出、演算することで
簡単な回路構成で所期の目的を達成できる。
識別機構用回路は、物体の衝突によって発生する衝撃波
を検知し、その衝撃波の周波数帯域別の値から各種衝突
条件を識別する機構に対し、極めて有効な信号処理回路
を提供できるものであり、しかも加速度センサ出力の周
波数帯域別波形の第１ピーク値を抽出、演算することで
簡単な回路構成で所期の目的を達成できる。
【図１】本発明に係る衝撃検知識別機構用回路の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用する衝撃検知識別機構の構成図で
ある。
ある。
【図３】加速度センサ検出波形の一例を示す波形図であ
る。
る。
【図４】鋼板に衝突し貫徹した構造体の状態の説明図で
ある。
ある。
【図５】図４で示す衝突において、衝突速度に対応した
加速度センサ出力の加速度値を示すグラフである。
加速度センサ出力の加速度値を示すグラフである。
【図６】図４で示す衝突において、鋼板板厚に対応した
加速度センサ出力の加速度値を示すグラフである。
加速度センサ出力の加速度値を示すグラフである。
【図７】図５の加速度値を周波数帯域別に示したグラフ
である。
である。
【図８】図６の加速度値を周波数帯域別に示したグラフ
である。
である。
【図９】フィルタ回路出力波形の一例を示す波形図であ
る。
る。
【図１０】ゲート回路出力波形の一例を示す波形図であ
る。
る。
【図１１】ピークホールド回路出力波形の一例を示す波
形図である。
形図である。
１ 構造体 ２ 衝突体 ３ 衝撃波 ４ 加速度センサ ５ フィルタ回路 ６ 演算回路 ７ 衝突条件算出結果 ８ ゲート回路 ９ ピークホールド回路
Claims (1)
- 【請求項１】 物体の衝突によって生じる衝撃波を検知
した加速度センサ出力信号を周波数帯域別に弁別するフ
ィルタ回路と、該フィルタ回路出力波形の第１波形を通
過させるためのゲート回路と、該ゲート回路の出力の最
大値を保持するピークホールド回路と、該ピークホール
ド回路の出力から衝突条件を算出する演算回路とを有す
ることを特徴とする衝撃検知識別機構用回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22902994A JP2708089B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 衝撃検知識別機構用回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22902994A JP2708089B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 衝撃検知識別機構用回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868807A true JPH0868807A (ja) | 1996-03-12 |
| JP2708089B2 JP2708089B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=16885636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22902994A Expired - Lifetime JP2708089B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 衝撃検知識別機構用回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708089B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP22902994A patent/JP2708089B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2708089B2 (ja) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |