(57)【要約】【課題】温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因に対して出力電圧レベルを補正し、検知レベルのバラツキの少ない加速度検知装置を提供すること。【解決手段】圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記信号増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路からの出力を読み取り、圧電ケーブルセンサに加えられた加速度レベルを判定するマイコンと、前記マイコンからの駆動信号によって前記圧電ケーブルセンサへ所定の加速度を加えるアクチュエーターとを備え、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、圧電ケーブルセンサの検知部に加速度が加えられたときの出力を補正する。【選択図】図１
2008261774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材を芯電極とし、前記芯電極の周囲に可撓性圧電体を配設し、前記可撓性圧電体の周囲に配設された可撓性導電性部材を外電極として、前記外電極の周囲に電気絶縁性の保護被覆層を配設した構成からなる圧電ケーブルセンサを用いた加速度検出装置に於いて、前記圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記信号増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路からの出力を読み取り、圧電ケーブルセンサに加えられた加速度レベルを判定するマイコンと、前記マイコンからの駆動信号によって前記圧電ケーブルセンサへ所定の加速度を加えるアクチュエーターとを備え、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、圧電ケーブルセンサの検知部に加速度が加えられたときの出力を補正することを特徴とする加速度検知装置。
【請求項２】
所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合には、出力補正用のデータとしないことを特徴とする請求項１に記載の加速度検知装置。
【請求項３】
所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が、複数回のアクチュエーターの駆動にわたって同一であった場合に出力補正用データとすることを特徴とする請求項１に記載の加速度検知装置。
【請求項４】
所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が、複数回のアクチュエーターの駆動にわたって差が所定の閾値Ｃ以下であった場合に出力補正用データとすることを特徴とする請求項１に記載の加速度検知装置。
【請求項５】
所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合が、所定の回数以上のアクチュエーターの駆動にわたって連続したとき、圧電ケーブルセンサ、信号増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路、もしくは、アクチュエーターの故障と判断し、使用者に報知することを特徴とする請求項１に記載の加速度検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電ケーブルセンサを使用した加速度検知装置に関するもので、特に挟み込みセンサや侵入検知センサ等の応用に於ける温度や湿度等による出力変動を補正する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧電ケーブルセンサを使用した加速度検知装置では、温度や湿度等による出力変動を予め加味して閾値を設定できるような比較的検知余裕の大きい応用機器に限定して使用するか、または、温度センサを備えて温度による出力変動に対して補正をかけて使用していた。
【０００３】
図２は圧電ケーブルセンサを使用した従来の加速度検知装置の構成を示すブロック図で、圧電ケーブルセンサ１１の検知領域に加速度が加えられると圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間に電圧を生じ、信号増幅回路１２とＡ／Ｄ変換回路１３を介して前記電圧がマイコン１４へ読み込まれる。一方、マイコン１４は時分割処理にてＡ／Ｄ変換回路１３の入力を温度センサ１５へ切り換えて温度センサの出力を読み込む。予め圧電ケーブルセンサの出力電圧と温度との関係をマイコン１４に記憶させておき、温度センサの出力に応じて圧電ケーブルセンサの前記電圧を補正するようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、温度センサを用いる代わりに圧電センサの静電容量を検出し、圧電センサの静電容量の温度特性を利用して、圧電センサの出力を温度補正するものもある（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−８５５６２号公報
【特許文献２】特開平６−３４７３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、図３に示すような圧電ケーブルセンサの温度特性に対して出力電圧レベルを補正して基準とする温度での出力電圧レベルを得ることができるが、圧電ケーブルセンサは図４に示すような湿度特性をもっており、湿度によっても出力電圧レベルが変動するので、圧電ケーブルセンサの検出レベルがバラツクという課題を有していた。また、圧電ケーブルセンサはセンサ長を変えると圧電ケーブルセンサの静電容量が変り、その為に出力電圧も第５図に示すように変化するので、侵入検知のような応用に於いて施工場所によって圧電ケーブルセンサの長さを変えると、検知レベルも都度変更しなければならないという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因に対して出力電圧レベルを補正し、検知レベルのバラツキの少ない加速度検知装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加速度検知装置は、圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記信号増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路からの出力を読み取り、圧電ケーブルセンサに加えられた加速度レベルを判定するマイコンと、前記マイコンからの駆動信号によって前記圧電ケーブルセンサへ所定の加速度を加えるアクチュエーターとを備え、所定の時
間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、圧電ケーブルセンサの検知部に加速度が加えられたときの出力を補正するようにしている。
【０００８】
これによって、圧電ケーブルセンサへ所定の加速度が加えられたときの圧電ケーブルセンサの出力電圧を一定に維持するように補正することことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加速度検知装置によれば、温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因によって圧電ケーブルセンサの出力電圧が変動しても、圧電ケーブルセンサへ所定の加速度が加えられたときの圧電ケーブルセンサの出力電圧を一定に維持するように補正するので、検知レベルのバラツキの少ない加速度検知装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間の電圧を増幅する信号増幅回路と、前記信号増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路からの出力を読み取り、圧電ケーブルセンサに加えられた加速度レベルを判定するマイコンと、前記マイコンからの駆動信号によって前記圧電ケーブルセンサへ所定の加速度を加えるアクチュエーターとを備え、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧に基づいて、圧電ケーブルセンサの検知部に加速度が加えられたときの出力電圧を補正するようにしている。これにより温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因によって圧電ケーブルセンサの出力電圧が変動しても、圧電ケーブルセンサへ所定の加速度が加えられたときの圧電ケーブルセンサの出力電圧を一定に維持するように補正するので、検知レベルのバラツキを少なくすることことができる。
【００１１】
第２の発明は、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合には、出力補正用のデータとしないようにしている。これによりアクチュエーターを駆動して圧電ケーブルセンサに加速度を加えたときに検知領域にも加速度が加えられていた場合やアクチュエーターが故障して圧電ケーブルセンサに加速度が加えられなかった場合に誤った補正をしてしまう確率を減らすことができる。
【００１２】
第３の発明は、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が、複数回のアクチュエーターの駆動にわたって同一であった場合に出力補正用データとするようにしている。これによりアクチュエーターを駆動して圧電ケーブルセンサに加速度を加えたときに検知領域にも加速度が加えられていた場合やアクチュエーターが故障して圧電ケーブルセンサに加速度が加えられなかった場合に誤った補正をしてしまう確率をさらに減らすことができ、実使用上、誤った補正を防止することができる。
【００１３】
第４の発明は、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサの出力電圧が、複数回のアクチュエーターの駆動にわたって差が所定の閾値Ｃ以下であった場合に出力補正用データとするようにしている。これによりアクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサの出力電圧をマイコンに読み込んだ値がＡ／Ｄ変換回路の特性等により若干変動しても出力補正が可能になり、かつ閾
値Ｃを小さく設定することによって、実使用上、誤った補正を防止することができる。
【００１４】
第５の発明は、所定の時間間隔でアクチュエーターを駆動し、アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサの出力電圧が所定の閾値Ａより大きい場合、または、所定の閾値Ｂより小さい場合が、所定の回数以上のアクチュエーターの駆動にわたって連続したとき、圧電ケーブルセンサ、信号増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路、もしくはアクチュエーターの故障と判断し、使用者に報知するようにしている。これにより故障状態が放置されることを防止することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における加速度検知装置のブロック図を示すものである。
【００１７】
図１において、圧電ケーブルセンサ１の検知領域に加速度が加えられると圧電ケーブルセンサの芯電極と外電極間に加速度に比例した電圧を生じ、信号増幅回路２とＡ／Ｄ変換回路３を介して前記電圧がマイコン４へ読み込まれる。一方、マイコン４は所定の時間間隔でアクチュエーター５を駆動し、アクチュエーター５が圧電ケーブルセンサ１に所定の加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサ１の出力電圧Ｖ１を信号増幅回路２とＡ／Ｄ変換回路３を介して読み込む。
【００１８】
基準とする温度及び湿度のもとで基準とする長さの圧電ケーブルセンサを用いて、所定の加速度が加えられたときの圧電ケーブルセンサの出力電圧Ｖ０を信号増幅回路２とＡ／Ｄ変換回路３を介して読み込んだ値を予めマイコン４に記憶させておき、アクチュエーターによって所定の加速度を加えたときの圧電ケーブルセンサの出力電圧Ｖ１が補正用データとして使用可か否かを判断して、使用可であれば以降の補正係数をＶ０／Ｖ１とする。
【００１９】
マイコン４は圧電ケーブルセンサ１の検知領域に加速度が加えられたときの出力電圧Ｖ２を信号増幅回路２とＡ／Ｄ変換回路３を介して読み込み、出力電圧Ｖ２に補正係数Ｖ０／Ｖ１を乗じた値をもって検知判断を行なう。
これにより温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因によって圧電ケーブルセンサの出力電圧が変動しても、検知レベルのバラツキを抑えることができる。
【００２０】
尚、アクチュエーター５を駆動する時間間隔は、一定である必要はない。また、圧電ケーブルセンサの出力をマイコンが読み込む周期に比べて温度や湿度の環境条件の変化は極めて緩やかなので、圧電ケーブルセンサの検知領域に加速度が加えられたことを検知するのに支障にならない頻度でアクチュエーターを駆動すればよい。
【００２１】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における加速度検知装置での、アクチュエーター５によって圧電ケーブルセンサ１に加速度が加えられたときの出力電圧の波形例を示す説明図である。アクチュエーターのみで加速度が加えられたときの出力電圧Ｖ１は温度や湿度の環境条件および圧電ケーブルセンサの長さで変動するが、その変動範囲を予め把握することは可能である。これに基づき閾値Ａより大きい場合または閾値Ｂより小さい場合はアクチュエーターのみで加速度が加えられたときの正常な出力電圧ではないと判断できる。
【００２２】
アクチュエーターを駆動したときに、圧電ケーブルセンサの検知領域にも加速度が加え
られていた場合、それぞれの加速度によって発生する電圧の和が出力されるので閾値Ａを越えることがある。また、アクチュエーターが故障した場合、圧電ケーブルセンサに所定の加速度が加えられないので閾値Ｂより小さい出力になる。
【００２３】
アクチュエーターを駆動して圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧が閾値Ａより大きい場合、または、閾値Ｂより小さい場合には、出力補正用のデータとしないようにすることで誤った補正をしてしまう確率を減らすことができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態における加速度検知装置での、出力補正用データを抽出する処理のフローチャートである。アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧Ｖ１が、閾値Ａ以下で閾値Ｂ以上であることを判定した後、本処理を実行する。前回アクチュエーターを駆動して読み込んだ出力電圧Ｖ１を記憶しておき、今回読み込んだ出力電圧Ｖ１と等しいかを判断（２１）し、等しい場合、数回カウンタを１増加（２２）し、回数カウンタが所定の値以上になったかを判断（２３）し、所定の値以上になった場合、補正係数をＶ０／今回Ｖ１に更新（２４）する。判断（２３）で所定の回数に達していない場合は補正係数を更新しない。判断（２１）で等しくない場合は、回数カウンタをクリア（２５）し、今回読み込んだ出力電圧Ｖ１を前回出力電圧として記憶（２６）する。
【００２５】
これによりアクチュエーターを駆動して圧電ケーブルセンサに加速度を加えたときに検知領域にも加速度が加えられていた場合やアクチュエーターが故障して圧電ケーブルセンサに加速度が加えられなかった場合に誤った補正をしてしまう確率をさらに減らすことができ、実使用上、誤った補正を防止することができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図８は、本発明の第４の実施の形態における加速度検知装置での、出力補正用データを抽出する処理のフローチャートである。アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧Ｖ１が、閾値Ａ以下で閾値Ｂ以上であることを判定した後、本処理を実行する。Ｎ−１個の以前のアクチュエーターを駆動して読み込んだ出力電圧Ｖ１を記憶しておき、今回読み込んだ出力電圧Ｖ１を含めて最大値を抽出（３１）し、さらに最小値（３２）を抽出する。最大値−最小値を計算し、結果が閾値Ｃ以下かを判断（３３）し、閾値Ｃ以下の場合、Ｎ−１個の以前の出力電圧Ｖ１と今回読み込んだ出力電圧Ｖ１を含めて平均値を計算（３４）し、補正係数をＶ０／平均値に更新（３５）する。そして今回読み込んだ出力電圧Ｖ１を前回Ｎ−１個のデーターメモリーへ順次シフトして格納（３６）する。判断（３３）で閾値Ｃを越える場合は、（３４）（３５）処理を行なわない。
【００２７】
これによりアクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサの出力電圧をマイコンに読み込んだ値がＡ／Ｄ変換回路の特性等により若干変動しても出力補正が可能になり、かつ閾値Ｃを小さく設定することによって、実使用上、誤った補正を防止することができる。
【００２８】
（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態における加速度検知装置での、故障検知処理のフローチャートである。アクチュエーターが圧電ケーブルセンサに加速度を加えたことによって発生する圧電ケーブルセンサからの出力電圧Ｖ１が、閾値Ａ以上かを判断（４１）し、閾値Ａ以上の場合、閾値Ｂ以下カウンタをクリア（４２）し、（４３）（４４）の処理で所定の回数連続して閾値Ａ以上であったかを判断し、所定の回数連続して閾値Ａ以上であ
った場合、故障報知Ａ要求フラッグをセット（４５）する。
【００２９】
同様にして、（４６）〜（５０）の処理で閾値Ｂ以下が所定の回数連続したかを判断し、故障報知Ｂ要求フラッグをセット（５０）する。これにより故障状態が放置されることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる加速度検知装置は、温度や湿度の環境条件及び圧電ケーブルセンサの長さなど複合した変動要因に対して出力電圧レベルを補正し、検知レベルのバラツキを小さく抑えられるので、挟み込みセンサや侵入検知センサ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における加速度検知装置のブロック図
【図２】従来の加速度検知装置の構成を示すブロック図
【図３】圧電ケーブルセンサの出力電圧と温度との関係を示すグラフ
【図４】圧電ケーブルセンサの出力電圧と湿度との関係を示すグラフ
【図５】圧電ケーブルセンサの出力電圧と長さとの関係を示すグラフ
【図６】圧電ケーブルセンサの出力電圧の波形の例を示す説明図
【図７】本発明の実施の形態３における処理のフローチャート
【図８】本発明の実施の形態４における処理のフローチャート
【図９】本発明の実施の形態５における処理のフローチャート
【符号の説明】
【００３２】
１  圧電ケーブルセンサ
２  信号増幅回路
３  Ａ／Ｄ変換回路
４  マイコン
５  アクチュエーター
６  終端部
【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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【図８】
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【図９】
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