(57)【要約】【課題】簡易な構成で加速度センサを診断すること。【解決手段】診断装置は、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて加速度を示す信号を生成する加速度センサを備える。診断装置は、可動電極を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する加振部を備える。診断装置は、加振部によって可動電極が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に加速度センサがそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサが正常であるか否かを診断する診断部を備える。【選択図】図２
2019100710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて加速度を示す信号を生成する加速度センサと、
前記可動電極を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する加振部と、
前記加振部によって前記可動電極が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に前記加速度センサがそれぞれ生成した信号に基づいて、前記加速度センサが正常であるか否かを診断する診断部と
を備える診断装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記可動電極の共振周波数とは異なる第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号、及び、前記可動電極の共振周波数とは異なる第２の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさの少なくとも一方が予め定められた値以上である場合に、前記加速度センサが正常でないと判断する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記可動電極の共振周波数とは異なる第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、前記可動電極の共振周波数とは異なる第２の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、前記加速度センサが正常であると判断する
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記第１の周波数は、前記共振周波数より低く、前記第２の周波数は、前記共振周波数より高い
請求項２又は３に記載の診断装置。
【請求項５】
前記診断部は、
前記第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上の場合に、前記加速度センサが異常であると判断し、
前記第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、前記第２の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、前記加速度センサが前記異常の状態より異常度が低い状態にあると判断する
請求項４に記載の診断装置。
【請求項６】
前記第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、前記加振部及び前記診断部に、前記第２の周波数で前記可動電極を加振させて、前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させる診断制御部
をさらに備える請求項５に記載の診断装置。
【請求項７】
前記診断制御部は、前記第１の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、前記第２の周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であることを条件として、前記加振部及び前記診断部に、前記共振周波数で前記可動電極を加振させて、前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させる
請求項６に記載の診断装置。
【請求項８】
前記診断部は、前記共振周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、前記加速度センサが前記異常より異常度が低い状態であると判断し、前記共振周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、前記加速度センサが異常であると判断する
請求項７に記載の診断装置。
【請求項９】
前記可動電極の共振周波数で前記加振部に前記可動電極を加振させ、前記共振周波数で前記可動電極を加振した場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、前記共振周波数とは異なる周波数で前記加振部に前記可動電極を加振させる診断制御部
をさらに備え、
前記診断部は、前記加振部が前記共振周波数で前記可動電極が加振された場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、前記加速度センサが正常であると判断し、前記共振周波数とは異なる周波数で前記可動電極が加振された場合に前記加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、前記加速度センサが正常でないと判断する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項１０】
前記加振部は、前記共振周波数で前記可動電極を加振させる場合に、前記共振周波数とは異なる周波数で前記可動電極を加振させる場合より弱い強度で前記可動電極を加振させる
請求項７から９のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記固定電極は、第１の固定電極及び第２の固定電極を含み、
前記可動電極は、前記第１の固定電極と前記第２の固定電極との間に位置し、前記第１の固定電極及び前記第２の固定電極に対して可動に設けられ、
前記加速度センサは、
前記第１の固定電極と前記可動電極との間の静電容量を示す第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
前記第２の固定電極と前記可動電極との間の静電容量を示す第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
前記第１の信号及び前記第２の信号に基づいて、前記第１の固定電極、前記可動電極、及び前記第２の固定電極が並ぶ方向の加速度を示す信号を生成する加速度信号生成部と
を有し、
前記加振部は、複数の異なる周波数を生成して、生成した複数の異なる周波数の電圧をそれぞれ前記第１の固定電極に印加することにより、前記可動電極を複数の異なる周波数でそれぞれ加振し、
前記診断装置は、
前記加振部が生成した電圧が前記第１の固定電極に印加される状態と、前記加振部が生成した電圧が前記第１の固定電極に印加されない状態とに切り換える切替部
をさらに備え、
前記診断部は、前記切替部によって前記第１の固定電極と前記可動電極との間に複数の異なる周波数の電圧がそれぞれ印加された場合に前記第２の信号生成部がそれぞれ生成した信号に基づいて、前記加速度センサが正常であるか否かを診断する
請求項１から１０のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項１２】
固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて加速度を示す信号を生成する加速度センサを診断する方法であって、
前記可動電極を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する段階と、
前記可動電極が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に前記加速度センサがそれぞれ生成した信号に基づいて、前記加速度センサが正常であるか否かを診断する段階と
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動電極への入力電圧を切換えて可動電極を第１及び第２の固定電極の間で周期的に変位させて、第１及び第２のタイミングで電圧信号をサンプリングすることにより、加速度の検出および加速度センサの自己診断を常時実行することができるとされる加速度検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、検出部に刺激を与える第３の電極と、検出部の較正または診断を行う手段を備える静電容量式加速度検出装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
特許文献１  特開２０１３−２３４８５８号公報
特許文献２  特開２０００−２８６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、簡易な構成で加速度センサを診断することができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様において、診断装置が提供される。診断装置は、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて加速度を示す信号を生成する加速度センサを備えてよい。診断装置は、可動電極を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する加振部を備えてよい。診断装置は、加振部によって可動電極が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に加速度センサがそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサが正常であるか否かを診断する診断部を備えてよい。
【０００５】
診断部は、可動電極の共振周波数とは異なる第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号、及び、可動電極の共振周波数とは異なる第２の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさの少なくとも一方が予め定められた値以上である場合に、加速度センサが正常でないと判断してよい。
【０００６】
診断部は、可動電極の共振周波数とは異なる第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、可動電極の共振周波数とは異なる第２の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、加速度センサが正常であると判断してよい。
【０００７】
第１の周波数は、共振周波数より低くてよい。第２の周波数は、共振周波数より高くてよい。
【０００８】
診断部は、第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上の場合に、加速度センサが異常であると判断してよい。診断部は、第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、第２の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサが異常より異常度が低い状態にあると判断してよい。
【０００９】
第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、加振部及び診断部に、第２の周波数で可動電極を加振させて、加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させる診断制御部をさらに備えてよい。
【００１０】
診断制御部は、第１の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、第２の周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であることを条件として、加振部及び診断部に、共振周波数で可動電極を加振させて、加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させてよい。
【００１１】
診断部は、共振周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサが異常より異常度が低い状態であると判断し、共振周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、加速度センサが異常であると判断してよい。
【００１２】
可動電極の共振周波数で加振部に可動電極を加振させ、共振周波数で可動電極を加振した場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、共振周波数とは異なる周波数で加振部に可動電極を加振させる診断制御部をさらに備えてよい。診断部は、加振部が共振周波数で可動電極が加振された場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサが正常であると判断し、共振周波数とは異なる周波数で可動電極が加振された場合に加速度センサが生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサが正常でないと判断してよい。
【００１３】
加振部は、共振周波数で可動電極を加振させる場合に、共振周波数とは異なる周波数で可動電極を加振させる場合より弱い強度で可動電極を加振させてよい。
【００１４】
加速度センサは、予め定められた待機時間が経過する毎に、加速度を測定してよい。加振部及び診断部は、待機時間内において、可動電極を加振して加速度センサが正常であるか否かを診断してよい。
【００１５】
診断部、加振部、及び加速度センサに電力を供給する電源をさらに備えてよい。加振部及び診断部は、待機時間内において、電源から供給可能な電力量が予め定められた値以上である場合に、可動電極を加振して加速度センサが正常であるか否かを診断してよい。
【００１６】
固定電極は、第１の固定電極及び第２の固定電極を含んでよい。可動電極は、第１の固定電極と第２の固定電極との間に位置し、第１の固定電極及び第２の固定電極に対して可動に設けられてよい。加速度センサは、第１の固定電極と可動電極との間の静電容量を示す第１の信号を生成する第１の信号生成部を有してよい。加速度センサは、第２の固定電極と可動電極との間の静電容量を示す第２の信号を生成する第２の信号生成部を有してよい。加速度センサは、第１の信号及び第２の信号に基づいて、第１の固定電極、可動電極、及び第２の固定電極が並ぶ方向の加速度を示す信号を生成する加速度信号生成部を有してよい。加振部は、複数の異なる周波数を生成して、生成した複数の異なる周波数の電圧をそれぞれ第１の固定電極に印加することにより、可動電極を複数の異なる周波数でそれぞれ加振してよい。診断装置は、加振部が生成した電圧が第１の固定電極に印加される状態と、加振部が生成した電圧が第１の固定電極に印加されない状態とに切り換える切替部をさらに備えてよい。診断部は、切替部によって第１の固定電極と可動電極との間に複数の異なる周波数の電圧がそれぞれ印加された場合に第２の信号生成部がそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサが正常であるか否かを診断してよい。
【００１７】
第２の態様において、加速度センサを診断する方法が提供される。加速度センサは、固定電極と可動電極との間の静電容量に基づいて加速度を示す信号を生成してよい。加速度センサを診断する方法は、可動電極を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する段階を備えてよい。加速度センサを診断する方法は、可動電極が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に加速度センサがそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサが正常であるか否かを診断する段階を備えてよい。
【００１８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態におけるモニタリングシステム１００の全体構成を示す。
【図２】測定装置４０のブロック構成の一例を概略的に示す。
【図３】加速度センサ２００の概略的な縦断面を含む模式的な接続構成図である。
【図４】加速度センサ２００の概略的な横断面を示す模式的な接続構成図である。
【図５】一対の固定電極の一方に電圧を印加した場合において他方に接続されたチャージアンプの出力電圧を示す。
【図６】特定の周波数範囲で可動電極３００を加振するために第１の固定電極３１０に印加する電圧の波形６００の一例を示す。
【図７】測定装置４０において実行される動作に関するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２１】
図１は、一実施形態におけるモニタリングシステム１００の全体構成を示す。モニタリングシステム１００は、構造物８０と、構造物８１と、サーバ７０とを備える。モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１に関する物理量をモニタリングする。モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１に関する物理量をモニタリングして、構造物８０及び構造物８１を診断する。
【００２２】
本実施形態において、構造物８０及び構造物８１は、道路情報掲示板である。構造物８０及び構造物８１は、高速道路等の道路９０に設置されている。道路情報掲示板は、交通状況、道路状況、トンネルの存在等の情報を表示する。
【００２３】
モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１の傾きや振動等の物理量を断続的にモニタリングする。傾きや振動は、構造物の物理量の一例である。モニタリングシステム１００は、モニタリングされた傾きや振動に基づいて、構造物８０及び構造物８１の異常を検知する。例えば、モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１の傾き又は振動が予め定められた値より大きくなった場合に異常を検知する。
【００２４】
構造物８０には、通信装置５０、収集装置２０、測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、測定装置４０ｃが設けられる。通信装置５０、収集装置２０、測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃは、測定システムとして機能する。測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃは、加速度を測定する加速度センサを有する。測定装置４０ａは、構造物８０において互いに異なる位置に設けられる。例えば、測定装置４０ａは、構造物８０が有する支柱において、鉛直方向の上端部に設けられる。測定装置４０ｂは、構造物８０が有する支柱において、鉛直方向の下端部に設けられる。測定装置４０ｃは、構造物８０が有する表示板に設けられる。なお、測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃは、それぞれ同一の構成を有する。測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃを測定装置４０と総称する場合がある。
【００２５】
測定装置４０は、加速度センサを用いて加速度を断続的に測定する。例えば、測定装置４０は、予め定められた周期で、予め定められた測定時間の加速度測定を行う。具体的には、測定装置４０は、１時間周期で、３分間の加速度測定を行う。測定装置４０は、予め定められた測定時間における時系列の加速度データを生成する。なお、加速度を測定していない時間において、測定装置４０の主要部分への電源供給は実質的に停止される。
【００２６】
測定装置４０は、無線通信により、測定した加速度データを収集装置２０に送信する。収集装置２０は、有線通信により通信装置５０と接続されている。通信装置５０は、移動体通信回線を通じて、サーバ７０と通信する。収集装置２０は、測定装置４０から収集した加速度信号に基づく加速度の測定データを、通信装置５０を通じてサーバ７０に送信する。
【００２７】
サーバ７０は、受信した加速度データに基づいて、構造物８０の傾きや振動の大きさ等の情報を算出して、構造物８０を評価する。例えば、サーバ７０は、構造物８０の設置当時の傾き又は振動のデータと、現在の傾き又は振動のデータとを比較して、傾きや振動の大きさが設置当時から予め定められた値より大きく変化したか否かを評価する。サーバ７０は、傾きや振動の大きさが予め定められた値より大きく変化した場合に、構造物８０の運用者に警告する。
【００２８】
測定装置４０が有する加速度センサは、加速度に応じて変位する可動部材を有し、可動部材の位置に基づいて加速度を測定する。測定装置４０は、加速度センサを自己診断する機能を有する。具体的には、測定装置４０は、加速度センサを振動させる機能を有する。測定装置４０は、加速度センサを振動させている場合に加速度センサで得られた信号に基づいて、加速度センサが正常であるか否かを診断する。
【００２９】
具体的には、測定装置４０は、共振周波数とは異なる周波数で可動部材を加振した場合に加速度センサからそれぞれ得られた信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサが正常でないと判断する。例えば、可動部材の可動機構に異常が生じると、可動部材の共振周波数が変化する場合がある。測定装置４０は、複数の周波数のそれぞれで可動部材を加振することで、可動部材の可動機構に異常が生じているか否かを検出することができる。測定装置４０は、加速度センサが正常でないと判断した場合、サーバ７０に異常を通知する。
【００３０】
なお、モニタリングシステム１００において、構造物８１は、構造物８０と同一の構成の測定システムを有する。そのため、構造物８１に関する具体的な説明は省略する。
【００３１】
図２は、測定装置４０のブロック構成の一例を概略的に示す。測定装置４０は、加速度センサ２００、検出回路２０２、加振部２１０、制御部２５０、タイマ２６０、メモリ２７０、通信部２８０、蓄電池２９０、太陽電池２９２、電源回路２９４を備える。
【００３２】
太陽電池２９２は、太陽光により発電する。太陽電池２９２による発電電力は、電源回路２９４に供給される。電源回路２９４は、太陽電池２９２による発電電力を、蓄電池２９０に蓄電する。また、電源回路２９４は、太陽電池２９２及び蓄電池２９０の少なくとも一方から供給される電力に基づいて、加速度センサ２００、検出回路２０２、加振部２１０、制御部２５０、タイマ２６０、メモリ２７０、及び通信部２８０に供給される電力を生成する。蓄電池２９０及び太陽電池２９２は、測定装置４０における電源として機能する。
【００３３】
加速度センサ２００は、３軸加速度センサである。加速度センサ２００は、ＭＥＭＳ型加速度センサである。加速度センサ２００は、静電容量式の加速度センサである。後述するように、加速度センサ２００は、固定電極と、固定電極に対して可動な可動電極３００とを有する。可動電極３００は、上述した可動部材の一例である。加速度センサ２００は、固定電極と可動電極との間の静電容量に応じた電圧信号を生成する。加速度センサ２００が出力する電圧信号は、加速度を示す信号の一例である。
【００３４】
検出回路２０２は、加速度センサ２００が出力した電圧信号に基づいて、加速度を示すデジタルの加速度信号を生成する。検出回路２０２が出力する加速度信号は、３軸成分を有する。具体的には、検出回路２０２は、Ｘ軸方向の加速度信号、Ｙ軸成分の加速度信号、及びＺ軸方向の加速度信号を出力する。検出回路２０２が出力する加速度信号の各軸成分は、ＤＣ成分が傾斜角を示し、ＡＣ成分が振動成分を示す。
【００３５】
制御部２５０は、測定装置４０の全体を制御する。制御部２５０はプロセッサであってよい。制御部２５０は、データ処理部２４０と、診断部２３０と、診断制御部２２０とを備える。データ処理部２４０は、検出回路２０２が出力した加速度信号に基づいて、時系列の加速度データを生成する。データ処理部２４０が生成した加速度データは、測定データとして、通信部２８０から収集装置２０に送信される。
【００３６】
加振部２１０は、可動電極３００を異なる複数の周波数でそれぞれ加振する。診断部２３０は、加振部２１０によって可動電極３００が異なる複数の周波数でそれぞれ加振された場合に加速度センサ２００がそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサ２００が正常であるか否かを診断する。
【００３７】
一例として、診断部２３０は、可動電極３００の共振周波数とは異なる第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号、及び、可動電極３００の共振周波数とは異なる第２の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさの少なくとも一方が予め定められた値以上である場合に、加速度センサ２００が正常でないと判断する。
【００３８】
診断部２３０は、可動電極３００の共振周波数とは異なる第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、可動電極３００の共振周波数とは異なる第２の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、加速度センサ２００が正常であると判断してよい。
【００３９】
第１の周波数は、共振周波数より低くてよい。第２の周波数は、共振周波数より高くてよい。なお、共振周波数とは、加速度センサ２００の設計によって定まる、設計上の共振周波数であってよい。なお、共振周波数とは、設計上の共振周波数を含む予め定められた範囲に含まれる１つの周波数であってよい。第１の周波数は、設計上の共振周波数の１／２倍の周波数より高い周波数であってよい。第２の周波数は、設計上の共振周波数の２倍より低い周波数であってよい。
【００４０】
なお、共振周波数とは、設計上の共振周波数を含む予め定められた範囲内の１つ以上の周波数であってよい。この場合、第１の周波数及び第２の周波数は、当該予め定められた範囲外の周波数であってよい。なお、共振周波数とは、加速度センサ２００の製造後に測定された共振周波数であってよい。この場合、共振周波数は、加速度センサ２００の工場出荷前に測定されてよい。
【００４１】
診断部２３０によれば、可動電極３００の共振周波数とは異なる周波数で可動電極３００を加振した場合に得られる信号に基づいて、加速度センサ２００が正常であるか否かを判断する。後述するように、可動電極３００は、加速度に応じて変位可能となるように、梁によって宙支されている。梁に異常が生じると、可動電極３００の共振周波数がシフトする場合がある。測定装置４０によれば、共振周波数とは異なる複数の周波数で可動電極３００を加振して加速度センサ２００を診断するので、梁の異常を適切に検出することができる場合がある。
【００４２】
診断部２３０は、第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上の場合に、加速度センサ２００が異常であると判断してよい。診断部２３０は、第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、第２の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサ２００が「異常」より異常度が低い状態にあると判断してよい。
【００４３】
例えば、可動電極３００を支持する一部の梁が折れる等、梁に異常が生じると、共振周波数は設計上の共振周波数より低くなる方向にシフトする場合がある。そのため、第１の周波数で加振した場合に予め定められた値以上の大きさの信号が生成された場合、共振周波数が設計上の共振周波数より低くなっている可能性がある。すなわち、梁に異常が生じている可能性がある。測定装置４０は、第１の周波数で加振した場合の信号が大きい場合に異常と判断する。これにより、例えば加速度センサ２００を交換する必要があることを通知することができる。
【００４４】
一方、可動電極３００を支持する梁には異常がなくても、何らかの影響により共振周波数が設計上の共振周波数より高くなる方向にシフトする場合がある。加速度センサ２００は、実際に加速度の測定対象となる周波数領域より共振周波数が十分高くなるように設計される。そのため、共振周波数が設計上の共振周波数より高くなる方向にシフトしても、加速度の測定に影響が出ない場合がある。加速度センサ２００によれば、第１の周波数で加振した場合の信号の大きさが予め定められた値より小さく、第２の周波数で加振した場合の信号の大きさが予め定められた値以上である場合には、「正常」との確定判断は行わないものの、「異常」よりは異常度が低い状態にあると判断する。これにより、例えば加速度センサ２００を検査する必要があることや、加速度センサ２００の測定データを使用する場合の注意喚起等を行うことができる。
【００４５】
診断制御部２２０は、第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、加振部２１０及び診断部２３０に、第２の周波数で可動電極３００を加振させて、加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させる。これにより、第１の周波数で可動電極３００を加振した場合の信号の大きさが予め定められた値以上である場合は、他の周波数で診断することなく、異常と判断することができる。そのため、電力の消費量を削減することができる。
【００４６】
診断制御部２２０は、第１の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満であり、かつ、第２の周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上であることを条件として、加振部２１０及び診断部２３０に、共振周波数で可動電極３００を加振させて、加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上であるか否かを判断させてよい。そして、診断部２３０は、共振周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサ２００が異常より異常度が低い状態であると判断し、共振周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満である場合に、加速度センサ２００が異常であると判断してよい。これにより、第２の周波数で可動電極３００を加振した場合の信号の大きさが予め定められた値以上である場合、共振周波数で加振して診断することで、加速度センサ２００の状態をより正確に判断することができる。
【００４７】
なお、測定装置４０は、共振周波数で行う診断を、他の周波数で行う診断より優先させてもよい。具体的には、診断制御部２２０は、可動電極３００の共振周波数で加振部２１０に可動電極３００を加振させ、共振周波数で可動電極３００を加振した場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値未満であることを条件として、共振周波数とは異なる周波数で加振部２１０に可動電極３００を加振させてもよい。診断部２３０は、加振部２１０が共振周波数で可動電極３００が加振された場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサ２００が正常であると判断し、共振周波数とは異なる周波数で可動電極３００が加振された場合に加速度センサ２００が生成した信号の大きさが予め定められた値以上である場合に、加速度センサ２００が正常でないと判断してよい。
【００４８】
なお、加振部２１０は、共振周波数で可動電極３００を加振させる場合に、共振周波数とは異なる周波数で可動電極３００を加振させる場合より弱い強度で可動電極３００を加振させてよい。共振周波数においては、弱い強度で加振しても、加速度センサ２００から大きな信号が得られることが期待できる。そのため、共振周波数における加振強度を弱くすることで、電力の消費量を削減することができる。
【００４９】
加速度センサ２００は、予め定められた待機時間が経過する毎に、加速度を測定する。加振部２１０及び診断部２３０は、待機時間内において、可動電極３００を加振して加速度センサ２００が正常であるか否かを診断する。例えば、タイマ２６０は、予め定められた待機時間が経過する毎に、制御部２５０への電力供給を電源回路２９４に開始させる。制御部２５０は、電源供給が開始されると起動処理を行って、電力を実質的に消費しない停止状態から、電力を実質的に消費する動作状態に遷移する。待機時間においては、加速度センサ２００の診断を行っている場合を除き、加速度センサ２００、加振部２１０、検出回路２０２、制御部２５０、蓄電池２９０、メモリ２７０、及び通信部２８０への電力供給は実質的に停止され、タイマ２６０の動作を維持するために必要な電力がタイマ２６０に供給されてよい。
【００５０】
なお、タイマ２６０を設けずに、通信部２８０が制御部２５０に対する起動信号を出力してもよい。例えば、通信部２８０は、収集装置２０から起動を指示するウェイクアップパケットを受信した場合に、制御部２５０への電力供給を電源回路２９４に開始させてよい。この場合、通信部２８０には、通信部２８０がウェイクアップパケットを受信するために必要な電力が供給されてよい。
【００５１】
加振部２１０及び診断部２３０は、待機時間内において、太陽電池２９２及び蓄電池２９０から供給可能な電力量が予め定められた値以上である場合に、可動電極３００を加振して加速度センサ２００が正常であるか否かを診断する。そのため、加速度センサ２００の診断に電力が消費されてしまい、加速度の測定に必要な電力を供給できなくなる可能性を低くすることができる。
【００５２】
メモリ２７０は不揮発性メモリである。制御部２５０は、メモリ２７０内に記憶された情報を用いて、測定装置４０の各部を制御する。メモリ２７０は、制御部２５０が実行するプログラムを格納する。制御部２５０は、メモリ２７０からメモリ２７０にロードされたプログラムに従って、収集装置２０の各部を制御する。プログラムは、制御部２５０によって実行された場合に、制御部２５０を、データ処理部２４０、診断部２３０、診断制御部２２０として機能させる。
【００５３】
図３は、加速度センサ２００の概略的な縦断面を含む模式的な接続構成図である。図４は、加速度センサ２００の概略的な横断面を示す模式的な接続構成図である。図４には、加振部２１０が示されている。
【００５４】
図３及び図４を参照して、加速度センサ２００は、可動電極３００と、第１の固定電極３１０、第２の固定電極３２０、第３の固定電極３３０、第４の固定電極３４０、及び第５の固定電極３５０を含む固定電極と、第１の梁３０１、第２の梁３０２、第３の梁３０３及び第４の梁３０４を含む梁と、駆動回路３０８と、切換部４００と、第１のチャージアンプ４１０、第２のチャージアンプ４２０、第３のチャージアンプ４３０、第４のチャージアンプ４４０及び第５のチャージアンプ４５０と、ＳＯＩ基板３６０と、第１のガラス基板３８１と、第２のガラス基板３８２とを備える。
【００５５】
図３を参照して、第１のガラス基板３８１は、ＳＯＩ基板３６０の第１の側に設けられる。第２のガラス基板３８２は、ＳＯＩ基板３６０の第２の側に設けられる。第２の側は、第１の側とは反対側である。このように、第１のガラス基板３８１及び第２のガラス基板３８２は、ＳＯＩ基板３６０を挟むように設けられる。ＳＯＩ基板３６０の第２の側には、ＳＯＩ基板３６０に対して固定された電極層３７０が設けられる。可動電極３００、第１の固定電極３１０、第２の固定電極３２０、第３の固定電極３３０及び第４の固定電極３４０は、電極層３７０に含まれる。第５の固定電極３５０は、第２のガラス基板３８２において可動電極３００と対向する側に設けられる。
【００５６】
図４を参照して、可動電極３００は、第１の梁３０１、第２の梁３０２、第３の梁３０３及び第４の梁３０４によって、ＳＯＩ基板３６０に対して宙支される。駆動回路３０８は、可動電極３００にＡＣ又はＤＣのバイアス電圧を印加する。駆動回路３０８は、第１の梁３０１、第２の梁３０２、第３の梁３０３、及び第４の梁３０４を通じて、可動電極３００にバイアス電圧を印加する。可動電極３００は、加速度センサ２００に加わった加速度に応じて、第１の固定電極３１０、第２の固定電極３２０、第３の固定電極３３０、第４の固定電極３４０、及び第５の固定電極３５０に対して変位する。加速度センサ２００は、可動電極３００と各固定電極との間の静電容量に応じた電圧信号を出力する。
【００５７】
具体的には、第５のチャージアンプ４５０は、第５の固定電極３５０に接続され、可動電極３００と第５の固定電極３５０との間の静電容量に応じた電圧信号を生成する。第５の固定電極３５０と可動電極３００とが並ぶ方向をｚ軸とすると、第５のチャージアンプ４５０が生成する電圧信号は、ｚ軸方向の加速度を示す。検出回路２０２は、第５のチャージアンプ４５０が生成する電圧信号をサンプリングして、ｚ軸方向の加速度信号を生成する。
【００５８】
第１の固定電極３１０、第２の固定電極３２０、第３の固定電極３３０及び第４の固定電極３４０は、ｚ軸に平行な面内で、可動電極３００の４方を囲うように設けられる。可動電極３００は、第１の固定電極３１０と第２の固定電極３２０との間に位置し、第１の固定電極３１０及び第２の固定電極３２０に対して可動に設けられる。可動電極３００は、第３の固定電極３３０と第４の固定電極３４０との間に位置し、第３の固定電極３３０及び第４の固定電極３４０に対して可動に設けられる。
【００５９】
第１のチャージアンプ４１０は、第１の固定電極３１０に接続され、可動電極３００と第１の固定電極３１０との間の静電容量に応じた第１電圧信号を生成する。第２のチャージアンプ４２０は、第２の固定電極３２０に接続され、可動電極３００と第２の固定電極３２０との間の静電容量に応じた第２電圧信号を生成する。第１の固定電極３１０、可動電極３００、及び第２の固定電極３２０が並ぶ方向をｙ軸方向とすると、第１電圧信号及び第２電圧信号は共に、ｙ軸方向の加速度を示す。検出回路２０２は、第１電圧信号と第２電圧信号との差動信号をサンプリングして、ｙ軸方向の加速度信号を生成する。なお、第２のチャージアンプ４２０は、第２の固定電極３２０と可動電極３００との間の静電容量を示す第２の信号を生成する第２の信号生成部の一例である。第１のチャージアンプ４１０は、第１の固定電極３１０と可動電極３００との間の静電容量を示す第１の信号を生成する第１の信号生成部の一例である。検出回路２０２は、第１の信号及び第２の信号に基づいて、第１の固定電極３１０、可動電極３００、及び第２の固定電極３２０が並ぶ方向の加速度を示す信号を生成する加速度信号生成部の一例である。
【００６０】
第３のチャージアンプ４３０は、第３の固定電極３３０に接続され、可動電極３００と第３の固定電極３３０との間の静電容量に応じた第３電圧信号を生成する。第４のチャージアンプ４４０は、第４の固定電極３４０に接続され、可動電極３００と第４の固定電極３４０との間の静電容量に応じた第４電圧信号を生成する。第３の固定電極３３０、可動電極３００、及び第４の固定電極３４０が並ぶ方向をｘ軸方向とすると、第３電圧信号及び第４電圧信号は共に、ｘ軸方向の加速度を示す。検出回路２０２は、第３電圧信号と第４電圧信号との差動信号をサンプリングして、ｘ軸方向の加速度信号を生成する。
【００６１】
加速度センサ２００を診断する場合の動作を説明する。加振部２１０は、予め定められた複数の周波数で変動する電圧を生成することができる。例えば、加振部２１０は、上述した第１の周波数の電圧、第２の周波数の電圧、及び共振周波数の電圧をそれぞれ生成することができる。
【００６２】
切換部４００は、加振部２１０が生成した電圧が第１の固定電極３１０に印加される状態と、加振部２１０が生成した電圧が第１の固定電極３１０に印加されない状態とに切り換える。第１の固定電極３１０に電圧が印加されている場合、可動電極３００は、第１の固定電極３１０に印加される電圧変動に応じて変動する静電気力によって加振される。このとき、第２のチャージアンプ４２０が生成する電圧信号は、加振されている可動電極３００の変位に応じて変動する。検出回路２０２は、第２のチャージアンプ４２０が生成する電圧信号をサンプリングして得られた診断用のデジタル信号を制御部２５０に出力する。診断部２３０は、検出回路２０２から出力された診断用のデジタル信号を制御部２５０に出力する。診断部２３０は、診断用のデジタル信号が示す波形の振幅と予め定められた閾値とを比較して、加速度センサ２００が正常であるか否かを診断する。
【００６３】
例えば、加振部２１０は第１の周波数の電圧を第１の固定電極３１０に印加する。診断部２３０は、第１の周波数の電圧が第１の固定電極３１０に印加されている場合に得られた診断用のデジタル信号が示す波形の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、加速度センサ２００が異常であると判断する。第１の周波数の電圧が第１の固定電極３１０に印加されている場合に得られた診断用のデジタル信号が示す波形の振幅が予め定められた閾値未満である場合、加振部２１０は、第２の周波数の電圧を第１の固定電極３１０に印加する。診断部２３０は、第２の周波数の電圧が第１の固定電極３１０に印加されている場合に得られた診断用のデジタル信号が示す波形の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、加速度センサ２００が正常であると判断する。
【００６４】
このように、加振部２１０は、第１の固定電極３１０と可動電極３００との間に複数の異なる周波数の電圧をそれぞれ印加することにより、可動電極３００を複数の異なる周波数でそれぞれ加振する。診断部２３０は、第１の固定電極３１０と可動電極３００との間に複数の異なる周波数の電圧をそれぞれ印加した場合に第２のチャージアンプ４２０がそれぞれ生成した信号に基づいて、加速度センサ２００が正常であるか否かを診断する。
【００６５】
図５は、一対の固定電極の一方に電圧を印加した場合において他方に接続されたチャージアンプの出力電圧を示す。図５において、（ａ）は、梁が正常な状態にある加速度センサのチャージアンプの出力電圧を示し、（ｂ）は、４つの梁のうちの１つの梁が折れた状態にある加速度センサのチャージアンプの出力電圧を示す。図５（ａ）及び（ｂ）は、横軸が周波数を示し、縦軸がチャージアンプの出力電圧を示す。各周波数について、一方の固定電極に印加した電圧の振幅は同一である。したがって、図５（ａ）及び（ｂ）は、可動電極の振動の周波数依存性を表す。
【００６６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、実線は、第１の固定電極に予め定められた振幅の電圧を印加した場合における第２のチャージアンプの出力電圧の周波数特性を示す。破線は、第３の固定電極に予め定められた振幅の電圧を印加した場合における第４のチャージアンプの出力電圧の周波数依存性を示す。第１の固定電極に電圧を印加することにより、可動電極はｙ軸方向に加振される。第３の固定電極に電圧を印加することにより、可動電極はｘ軸方向に加振される。
【００６７】
図５（ａ）に示されるように、可動電極の共振周波数は、周波数範囲Ｒ０内にあると考えられる。一方、図５（ｂ）に示されるように、１つの梁が折れた加速度センサにおいては、全ての梁が正常な状態にある加速度センサと比べて、周波数範囲Ｒ０内における出力電圧の振幅が小さい。また、チャージアンプの出力電圧の振幅は、周波数範囲Ｒ０より低い周波数領域Ｒ１において最も高くなっている。このことから、１つの梁が折れることにより、可動電極の共振周波数がシフトしたと考えられる。
【００６８】
したがって、例えば周波数領域Ｒ１内の周波数の電圧を第１の固定電極に印加した場合において第２のチャージアンプの出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上であれば、加速度センサが正常でないと判断することができる。また、周波数領域Ｒ０内の周波数の電圧を第１の固定電極に印加した場合において第２のチャージアンプの出力電圧の大きさが予め定められた閾値未満である場合に、加速度センサが正常でないと判断することができる。
【００６９】
図５においては、梁が折れた状態にある加速度センサの共振周波数について説明したが、加速度センサの異常要因によっては、共振周波数が高くなる方向にシフトする場合もある。そのため、周波数領域Ｒ０より高い周波数領域Ｒ２内の周波数の電圧を第１の固定電極に印加した場合における第２のチャージアンプの出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上である場合に、加速度センサが正常でないと判断してよい。
【００７０】
なお、図４から分かるように、第１の固定電極３１０に電圧を印加した場合、第１の梁３０１、第２の梁３０２、第３の梁３０３及び第４の梁３０４の全ての梁が伸縮する。そのため、いずれかの梁に生じた異常の影響は、可動電極３００のｘ軸方向の振動及び可動電極３００のｙ軸方向の振動のどちらの振動にも表れる。図５（ｂ）に示されるように、可動電極をｘ軸方向に加振した場合の周波数依存性と可動電極をｙ軸方向に加振した場合の周波数依存性が類似していることからも、そのことが理解できる。したがって、本実施形態で説明するように、可動電極３００をｙ軸方向に加振して第２のチャージアンプ４２０の出力電圧を診断することで、加速度センサ２００における第１の梁３０１、第２の梁３０２、第３の梁３０３、及び第４の梁３０４のいずれかの梁に異常が生じたか否かを検出することができる。
【００７１】
図６は、特定の周波数範囲で可動電極３００を加振するために第１の固定電極３１０に印加する電圧の波形６００の一例を示す。波形６００により示される電圧は、周波数が時間的に変化する。波形６００により示される電圧は、特定の周波数範囲内の複数の周波数成分を含む。波形６００により示される電圧の周波数成分は、特定の周波数範囲外において実質的に０となる。図６に示されるように周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加すれば、特定の周波数範囲内における可動電極３００の平均的な応答を得ることができる。
【００７２】
一般に、周波数特性は、共振周波数において鋭いピークを持つ。しかし、共振周波数には個体差があるので、設計上の共振周波数の電圧を第１の固定電極３１０に印加しても、印加した電圧の周波数が加速度センサ２００の共振周波数からわずかにずれている場合は、小さい出力電圧しか得られない場合がある。これに対し、特定の周波数範囲において周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加すれば、当該周波数範囲における可動電極３００の平均的な応答が得られるので、当該周波数範囲に共振周波数が含まれていれば、比較的に大きな出力電圧を得ることができる。
【００７３】
そこで、診断制御部２２０は、加振部２１０に、特定の周波数範囲内において周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加させ、診断部２３０は、周波数が時間的に変化する電圧が第１の固定電極３１０に印加された場合における第２のチャージアンプ４２０の出力電圧を診断させてよい。例えば、共振周波数で可動電極３００を加振する場合、加振部２１０は、周波数範囲Ｒ０内において周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加してよい。なお、第１の周波数で可動電極３００を加振する場合、加振部２１０は、周波数範囲Ｒ１内において周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加してよい。また、第２の周波数で可動電極３００を加振する場合、加振部２１０は、周波数範囲Ｒ２内において周波数が時間的に変化する電圧を第１の固定電極３１０に印加してよい。
【００７４】
なお、図６においては、正弦波状の波形を持つ印加電圧を例示したが、パルス幅やパルス間隔が異なる波形を持つ電圧を印加することにより、特定の周波数範囲内の複数の周波数成分を含む電圧を印加してもよい。
【００７５】
図７は、測定装置４０において実行される動作に関するフローチャートを示す。図７のフローチャートの処理は、主として制御部２５０の制御に従って収集装置２０の各部が動作することにより、実行される。制御部２５０は、タイマ２６０により電力供給が開始される毎に、本フローチャートに示す処理を繰り返す。
【００７６】
Ｓ７００において、制御部２５０は、起動処理を行う。起動処理には、メモリ２７０からプログラムを読み出す処理や、測定装置４０の各部を初期化する処理等が含まれる。Ｓ７０２において、制御部２５０は、時刻合わせを行う。制御部２５０は、ＮＴＰサーバから基準時刻を取得することにより、時刻合わせを行ってよい。制御部２５０は、収集装置２０から基準時刻を取得することにより、時刻合わせを行ってよい。
【００７７】
Ｓ７０４において、規定の測定時刻まで待つ。例えば、毎時０分に加速度を測定することが定められている場合、現在時刻が毎時０分を示すまで待つ。
【００７８】
規定の測定時刻になると、Ｓ７０６において、予め定められた測定時間にわたって、加速度センサ２００による加速度の測定を行う。例えば、３分間にわたって、加速度の測定を行う。Ｓ７０８において、データ処理部２４０は、３分間の測定により得られた加速度データを処理して、時系列の加速度データを示す測定データを生成して、通信部２８０を通じてサーバ７０に送信する。
【００７９】
続いて、Ｓ７１０において、診断制御部２２０は、加速度センサ２００を前回診断した時から予め定められた時間が経過したか否かを判断する。加速度センサ２００を前回診断した時から予め定められた時間が経過していない場合は、Ｓ７２０に進み、制御部２５０は終了処理を行って、停止状態に遷移する。なお、予め定められた時間としては、１日、１週間、又は１ヶ月等の時間を適用してよい。予め定められた時間は、加速度の測定を行う測定間隔（例えば、１時間）より長くてよい。
【００８０】
Ｓ７１０において加速度センサ２００を前回診断した時から予め定められた時間が経過したと判断した場合、Ｓ７１２において、診断制御部２２０は、電源が十分な電力が供給可能か否かを判断する。例えば、診断制御部２２０は、太陽電池２９２の発電電力が予め定められた値以上である場合に、十分な電力を供給可能と判断する。診断制御部２２０は、太陽電池２９２の発電電力が予め定められた値未満の場合でも、蓄電池２９０の残存容量が予め定められた値以上の場合に、電源が十分な電力を供給可能と判断してよい。診断制御部２２０は、太陽電池２９２の発電電力が予め定められた値未満の場合でも、将来の予め定められた時間内における太陽電池２９２の発電電力量の予測値が予め定められた値以上である場合に、電源が十分な電力を供給可能と判断してよい。診断制御部２２０は、太陽電池２９２の発電電力量の予測値を、天気予報情報に基づいて算出してよい。Ｓ７１２において電源が十分な電力が供給可能でないと判断した場合、Ｓ７２０に進み、制御部２５０は終了処理を行って、停止状態に遷移する。
【００８１】
Ｓ７１２において電源が十分な電力が供給可能であると判断した場合、Ｓ７１４において、診断制御部２２０は、第１の周波数で可動電極３００を加振させ、第１の周波数で可動電極３００が加振されている間における第２のチャージアンプ４２０の出力電圧のデータを、診断部２３０に取得させる。
【００８２】
Ｓ７１６において、診断部２３０は、Ｓ７１４で取得したデータに基づいて、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上であるか否かを判断する。第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上である場合、Ｓ７１８において、診断部２３０は加速度センサ２００が異常であると判断して、加速度センサ２００が異常であることを示す情報をサーバ７０に送信して、Ｓ７２０に処理を進める。
【００８３】
Ｓ７１６の判断において、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値未満である場合、Ｓ７３０において、診断制御部２２０は、第２の周波数で可動電極３００を加振させ、第２の周波数で可動電極３００が加振されている間における第２のチャージアンプ４２０の出力電圧のデータを、診断部２３０に取得させる。
【００８４】
Ｓ７３２において、診断部２３０は、Ｓ７３０で取得したデータに基づいて、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上であるか否かを判断する。第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値未満である場合、Ｓ７３４において、診断部２３０は加速度センサ２００が正常であると判断して、加速度センサ２００が正常であることを示す正常情報を現在時刻に対応づけてメモリ２７０に記憶して、Ｓ７２０に処理を進める。なお、Ｓ７３４においてメモリ２７０に記憶された正常情報は、次回に加速度を測定した後のＳ７０８において、測定データと共にサーバ７０に送信されてよい。
【００８５】
Ｓ７３２の判断において、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上である場合、Ｓ７３６において、診断制御部２２０は、可動電極３００の共振周波数で可動電極３００を加振させ、共振周波数で可動電極３００が加振されている間における第２のチャージアンプ４２０の出力電圧のデータを、診断部２３０に取得させる。
【００８６】
Ｓ７３８において、診断部２３０は、Ｓ７３６で取得したデータに基づいて、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上であるか否かを判断する。第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値未満である場合、Ｓ７４２において、診断部２３０は加速度センサ２００が異常であると判断して、加速度センサ２００が異常であることを示す異常情報をサーバ７０に送信して、Ｓ７２０に処理を進める。
【００８７】
Ｓ７３８の判断において、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上である場合、Ｓ７４０において、診断部２３０は加速度センサ２００が低異常度の状態にあると判断して、加速度センサ２００が低異常度の状態にあることを示す注意情報をサーバ７０に送信して、Ｓ７２０に処理を進める。低異常度の状態とは、例えば、異常と確認される状態より、異常度が低い状態であることを意味してよい。
【００８８】
なお、上記のフローチャートにおいて、Ｓ７３６、Ｓ７３８、Ｓ７４０及びＳ７４２の処理を省略して、異常情報を又は注意情報をサーバ７０に送信してもよい。すなわち、Ｓ７３２の判断において、第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の大きさが予め定められた閾値以上である場合、異常情報を又は注意情報をサーバ７０に送信してもよい。
【００８９】
上記のフローチャートにおいては、制御部２５０が起動した後、Ｓ７０８における加速度測定を行った後に、加速度センサ２００の診断を行う。しかし、制御部２５０が起動した後、加速度測定を行う前に、加速度センサ２００の診断を行ってもよい。
【００９０】
上記のフローチャートにおいては、加速度センサ２００の診断は、測定データを行った後、前回診断時から所定時間が経過した場合に行われる。しかし、太陽電池２９２の発電電力が予め定められた値以上である場合に、停止状態から起動して、加速度センサ２００の診断を行ってよい。例えば、Ｓ７１２において電力が不十分であると判断されて制御部２５０が停止状態になった後、太陽電池２９２の発電電力が予め定められた値以上となった場合に制御部２５０を起動して加速度センサ２００の診断を行い、診断を行った後に、再び停止状態に遷移してよい。
【００９１】
以上に説明したモニタリングシステム１００によれば、簡易な構成で加速度センサ２００を診断することができる。例えば、モニタリングシステム１００によれば、第１の固定電極３１０を加振用の電極として利用し、第２の固定電極３２０を診断用の電極として利用するので、加振用及び診断用の電極を別途設ける必要がない。また、診断用の回路として大規模な回路を要しない。また、可動電極３００を特定の周波数で加振している間における第２のチャージアンプ４２０の出力電圧の振幅を検出するだけで、加速度センサ２００の判断を行うことができる。そのため、加速度センサ２００を診断するために、加速度センサ２００が出力する信号に対して複雑な解析をする必要がない。
【００９２】
なお、モニタリングシステム１００において、第３の固定電極３３０を加振用の電極として利用し、第４の固定電極３４０を診断用の電極として利用して、第４のチャージアンプ４４０の出力電圧に基づいて、加速度センサ２００を診断してもよい。この場合、第１の固定電極３１０及び第３の固定電極３３０を用いて、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方向について同時に可動電極３００を加振してよい。また、ｘ軸方向及びｙ軸方向について別々に可動電極３００を加振してよい。
【００９３】
以上に説明したモニタリングシステム１００において、加振部２１０に代えて、加速度センサ２００を振動させる診断用バイブレータを設けて、当該診断用バイブレータを用いて固定電極を加振する形態を採用してよい。診断用バイブレータとして、圧電素子、偏心モータ、電磁バイブレータ等を適用できる。この場合、診断用バイブレータにより生じる加速度を検出するための補助センサを更に設けて、補助センサの出力に基づいて、診断用バイブレータが動作しているか否かを制御部２５０において判断してよい。補助センサの分解能は、加速度センサ２００の分解能より低くてよい。補助センサの分解能は、診断用バイブレータが動作しているか否かを判断できる程度の分解能を有していればよい。
【００９４】
なお、補助センサを設ける形態においては、補助センサを用いて、構造物８０の加速度測定を行ってよい。例えば、補助センサを、地震等の大きな揺れを検出するための揺れ検出用のセンサとして利用してよい。補助センサを用いる加速度測定は、連続的に行われてよい。例えば、補助センサを用いる加速度測定は、常時行われてよい。補助センサを用いる加速度測定は、少なくとも、加速度センサ２００による加速度測定より高い頻度で行われてよい。測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃにそれぞれ補助センサが設けられている場合、地震等の大きな揺れを検出するためには、測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃのうちのいずれか１つ以上の測定装置４０において補助センサが動作していればよい。この場合、測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃのうちの１つの測定装置４０を選択して、選択した測定装置４０に設けられた補助センサを、揺れ検出用のセンサとして動作させてよい。測定装置４０ａ、測定装置４０ｂ、及び測定装置４０ｃのうち、それぞれの電源から供給可能な電力量が最も大きい測定装置４０を選択して、選択した測定装置４０に設けられた補助センサを、揺れ検出用のセンサとして動作させてよい。補助センサを揺れ検出用のセンサとして動作させる測定装置４０を選択する処理は、収集装置２０により行われてよい。
【００９５】
以上に説明したモニタリングシステム１００では、測定装置４０の制御部２５０において、加速度センサ２００が正常であるか否かを判断する。すなわち、加速度測定装置としての測定装置４０自身が診断装置として機能する。他の実施形態において、収集装置２０が、加速度センサ２００が正常であるか否かを判断してよい。この場合、測定装置４０及び収集装置２０が診断装置又は診断システムとして機能する。更なる他の実施形態において、サーバ７０が、加速度センサ２００が正常であるか否かを判断してよい。この場合、測定装置４０及びサーバ７０が診断装置又は診断システムとして機能する。
【００９６】
以上の実施形態において、構造物８０及び構造物８１が道路情報掲示板である場合を例示した。構造物８０及び構造物８１は、道路情報掲示板以外の様々な工作物であってよい。構造物８０及び構造物８１は、例えば、鉄塔、橋脚、電信柱、電力柱、架線柱、照明塔、広告塔、標識塔、信号機、建築物、トンネル、道路、ガードレール、空港の管制塔、飛行場灯台、駅、鉄道のレール、鉄道信号機、港湾のクレーン、プラント、鋼橋、ダム、堤防、門、塀、トンネル、溝渠等を含んでよい。構造物８０及び構造物８１は、工作物以外の構造物、例えば土構造物等であってよい。
【００９７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９８】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９９】
２０  収集装置
４０  測定装置
７０  サーバ
８０、８１  構造物
９０  道路
５０  通信装置
１００  モニタリングシステム
２００  加速度センサ
２０２  検出回路
２１０  加振部
２２０  診断制御部
２３０  診断部
２４０  データ処理部
２５０  制御部
２６０  タイマ
２７０  メモリ
２８０  通信部
２９０  蓄電池
２９２  太陽電池
２９４  電源回路
３００  可動電極
３０１  第１の梁、３０２  第２の梁、３０３  第３の梁、３０４  第４の梁
３０８  駆動回路
３１０  第１の固定電極、３２０  第２の固定電極、３３０  第３の固定電極、３４０  第４の固定電極、３５０  第５の固定電極
３６０  ＳＯＩ基板、３７０  電極層、３８１  ガラス基板、３８２  ガラス基板
４００  切換部
４１０  第１のチャージアンプ、４２０  第２のチャージアンプ、４３０  第３のチャージアンプ、４４０  第４のチャージアンプ、４５０  第５のチャージアンプ
６００  波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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