JPS62226030A - 静電容量型圧力分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は物体上に作用する荷重の分布を測定する装置
に関するものである。

物体上に作用する荷重の分布を測定する必要がある場合
がある。例えば、自動車のシートの性能評価試験をする
場合に、従来は、運転者が実際に自動車のシートに座し
てみて、主としてその感触によりその性能を評価してい
たが、近来、運転者からの体重その他の荷重を運転台の
シートがどの部分でどのように受けるかの荷重分布を測
定することによって、シートの性能評価試験をすること
が行なわれている。

［従来の技術］ しかるにここで使用される荷重分布測定装置は、シート
上の多数点にロードレルを配置したしので、装置が大型
化し、実験室における評価試験は可能であるものの、実
際に走行中の自動車内で使用するには不適当である。

そこで本件出願の出願人は先に感圧導電ゴムを使用した
センサによる荷千分イＩｊ測定装置を提案した（昭和５
７年特許出願公開第１００３３１号参照）。

この新たに提案された荷ｍ分布測定装置は感圧導電ゴム
シートの両面に電極を設け、感圧導電ゴムシートに荷重
が作用した場合の電気抵抗の変化から、荷重及びその分
布を測定するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、ここで用いる感圧導電ゴムシート（まゴムシ
ートｍ材中に導電性粒子を分散させて構成したものであ
るが、その分散が必ずしも均一に行われないために、全
面にわたって均一な感圧導電性が保障されないこと、再
び除荷した時の復帰性が必ずしも良好でなく、これが測
定精度を低下さｌる原因となっている。

この発明は上記の如ぎ事情に鑑みてなされたしのであっ
て、物体上の拘重分布測定を容易かつ高精度に行うこと
ができ、かつ、小型で安価な装置を提供することを目的
とするものである。

（ロ）発明の構成 ［問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の静電容はを圧力分１５
測定装置は、一方の面に複数の電極素子をマトリックス
に配設した可）真性シート状の第１の電極板と一方の面
に複数の電極素子を前記マトリックスに配設した可撓性
シート状の第２の電極板とを誘電体からなるばね材シー
トの両面にそれぞれの前記一方の面が対向する状態に貼
合して構成したシート状センサを備え、前記第１の電極
板の前記電極素子を励振する励振装置と、前記第２の電
極板の前記電極素子からの出力を処理する処理装置とを
備え、指定した測定箇所において対向する前記電極素子
間の前記ばね材シー１への静電各組を検出するように構
成したことを特徴としている。

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

第１図において、１は圧力分布測定装置であり、圧力分
布測定装置１はセン９−２及び計測部３とを備えている
。計測部３は励振装置４と処理装置５とからなっている
。

センサ２は第１の電極板６、ばね板７、第２の電極板８
を唄ねて一体的に貼合して構成したものである。センサ
２は複数の測定箇所１１を第２図に示すようにマトリッ
クス状に備えている。

ばね材７はシート状をなし、誘電体からなる線形性及び
復元性の良好な可撓性のある弾性材で構成される。この
ようなばね材７を構成する材料の例としては天然ゴム、
シリコンゴムを挙げることができる。

第１の電極板６と第２の電極板８とはほぼ同じ構造をな
している。即ち第３図及び第４図に示す如く、両電極板
６，８はベース１２の上にシールド窓層１３、表面絶縁
層１４、電極層１５、裏面絶ＩＲＦＷ１６及びシールド
層１７を印刷によって形成している。

ベース１２は、例えば矩形のシート状をなし、その材料
はポリエステルまたはポリエチレンテレフタレート等の
可撓性の絶縁材料で構成する。シールド窓層１３は導電
性イン＝１−を使用してベース１２上に印刷によって形
成されるａ第５図に示すように、シールド窓層１３はほ
ぼべた塗りであるが、但し測定箇所に対応してマトリッ
クス状に白抜きの窓１８が形成されている。

表面絶縁層１４は絶縁性イン−にを使用してシ−ルド窓
層１３上に第６図に示すように、ベタ塗り印刷によって
形成する。

電極層１５は、導電性インキを使用して絶縁層１４の上
に印刷によって形成される。電極層１５は第７図に示す
ように、マトリックスの測定箇所１１の行または列に沿
って複数条に形成される。

裏面絶縁層１６は絶縁性インキを使用して電極層１５の
上に印刷によって形成される。表面絶縁層１６は第８図
に示すように、べた塗り印刷によって形成し、表面絶縁
層１４と協働して電極層１５の表裏面及びエツジ部を覆
うが、電極層１５の取出部２１は被覆せずに露出さヒる
ようにしである。

シールド層１７は導電性インキを使用して裏面絶縁層１
６の上に印刷によって形成される。シールド層１７は第
９図に示ずＪ：うにべた塗り印刷によって形成し、シー
ルド窓層１３と協働して表面絶縁層１４及び裏面絶縁層
１６を被覆するが、電極層１５の取出部２１は被覆せず
に露出させるようにしである。

このにうに構成された両電極板６，８はベース１２をば
ね材７に向けてばね材７の表裏面に貼合する。このとき
第１の電極板６は電極層１５が測定箇所１１のマトリッ
クスの行に・一致するように配置し、また電極板８は電
極層１５がそのマトリックスの列に一致するように配置
する。

従って、第１の電極板６の行方向の電極Ｆ！Ｂ１５と第
２の電極板８の列方向の電極層１５とは測定箇所１１に
設けられた窓１８を通して対向し、このそれぞれの窓１
８を通して対向する両電穫板の電極層１５が、電極素子
を構成し、その電極素子の対がそれぞれその測定箇所に
おける電極１０（第１２図）を構成する。

こうして構成されたセンサ２は、第１の電極板６及び第
２の電極板８のそれぞれの電極層１５の取出部２１がプ
リント基板２２．２３と導通して計測部３に接続する。

即ち、第１の電極板６の行方向の電極層１５はマルチプ
レクサ２４に接続し、マルチプレクサ２４は高周波ジェ
ネレータ２５に接続する。

一方、第２の電極板８の列方向の電ｉ層１５は検波器ア
レー２６を構成する検波器２７に接続する。このような
検波器２７としてはヘテロダイン検波器を使用すること
ができる。検波器アレー２６の出力は切替スイッチ２８
を通して処理装置５に入力される。

［作用］ このように構成された圧力分布測定装置において、セン
サ２に作用する圧力の分布を検出する場合の動作は次の
通りである。

高周波ジェネレータ２５が励振する。これをマルチプレ
クサ２４で第１の電極板６の行方向の複数の電極線２０
のうちの一本を選択して励振する。

マルチプレクサ２４の切替は処理装置５からの切替信号
によって制御される。選択された電極線２０が励振され
ると電極線２０の近傍に交流電界が形成され、対応する
第２の電極板８の列方向の電極線のうち窓１８において
対向している電極線２０が受信する。この受信の電圧は
第１の電極板６と第２の電極板８との間で測定箇所に介
在するばね材７の厚さに応じて変化する電極１０の静電
容量の情報を含ｌυでいる。

第２の電極板８の電極線２０が受信した信号は、同時に
検波器２７で検波され、かつＡＤ変換され、処理装置５
に入力される。

同様にして、マルチブレク＋ｊ２４の切替によって、順
次、第１の電極板６のすべての電極線２０が励振され、
電極１０における静電容量が測定されると、それらの信
号が処理装置５に入力され、演算によって、各電極１０
における静電容量から、各電極１０におＣノる測定箇所
の誘電率が搾出され、その誘電率から、測定箇所に作用
する圧力が特定される。

（ハ）発明の効果 この発明の圧り分布測定装置によれば、直交する格子状
電極の間のばね材の厚みの変化により電極の静電容量の
変化を精度よく高速で検出することができるので、これ
にもとずいて、誘電率の分布から、センサのばね材に作
用する圧力の状態を検出することができる。この発明で
は電極部分をなす格子点以外はすべてシールドされてい
る電極線を使用して電極格子を構成することにより、外
部からの静電ｙｈ導ノイズを抑え、局所的な誘電率の変
化を静電容量の変化として検出することが可能になった
。電極線及び電極板は印刷技術によって製造することが
できるので、’ｆ＜１１肉化が可能であり、製造が容易
であり、かつ安価である。しかも、この発明の圧力分布
測定装置ではセンサにばね材を使用し、）ｇ重粒子を混
入した感圧導電シートを使用しないので、センサとして
均質性を確保することができ、高精度の測定が可能であ
るとともに、除荷後の復帰も迅速であり、高速の測定を
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力分布測定装置の構成説明図、第２図は測定
箇所を示すセンサの平面説明図、第３図は電極板の平面
説明図、第４図は電極板の断面説明図、第５図はシール
ド窓層の印刷パターンを示す平面説明図、第６図は表面
絶縁層の印刷パターンを示す平面説明図、第７図は電極
層の印刷パターンを示ず平面説明図、第８図は裏面絶縁
層の印刷パターンを示す平面説明図、第９図はシールド
層の印刷パターンを示す平面説明図、第１０図はセンサ
の平面説明図、第１１図はセンサの断面説明図、及び第
１２図は圧力分布計測回路図である。 １・・・圧力分布測定装置　　２・・・センサ　　３・
・・甜測部　　４・・・励振装置　　５・・・処理￥Ａ
置　　６・・・第１の電極板　　７・・・ばね材　　８
・・・第２の電極板　　１０・・・電極　　１１・・・
測定箇所　　１２・・・ベース　　１３・・・シールド
窓層　　１４・・・表面絶縁層　　１５・・・電極層　
　１６・・・裏面絶縁層１７・・・シールドＦ′ｌ　　
１８・・・窓　　２０・・・電極線２１・・・取出部　
　２４・・・マルチプレクサ　　２５・・・高周波ジェ
ネレータ　　２６・・・検波器アレー２７・・・検波器 復代理人、代理人、弁理士　　川　月　冶　男第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方の面に複数の電極素子をマトリックスに配設した可
   撓性シート状の第１の電極板と一方の面に複数の電極素
   子を前記マトリックスに配設した可撓性シート状の第２
   の電極板とを誘電体からなるばね材シートの両面にそれ
   ぞれの前記一方の面が対向する状態に貼合して構成した
   シート状センサを備え、前記第１の電極板の前記電極素
   子を励振する励振装置と、前記第２の電極板の前記電極
   素子からの出力を処理する処理装置とを備え、指定した
   測定箇所において対向する前記電極素子間の前記ばね材
   シートの静電容量を検出するように構成したことを特徴
   とする静電容量型圧力分布測定装置