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公開番号2025023429
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023127539
出願日2023-08-04
発明の名称振動センサ
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 29/24 20060101AFI20250207BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来の振動センサは、被検査物の振動による突起部に作用する力が斜めから加わると、ダイアフラムが変形して歪んでしまう場合がある。このため、歪んだダイアフラムで反射した振動は、振動を検出するためのすだれ状電極の方向に向かう方向とは異なる方向に伝搬し、振動センサが振動を検知できない場合が生じるという課題があった。
【解決手段】本開示に係る振動センサは、入力部と、弾性波伝搬部と、弾性波伝搬部と被検査物の間に配置され、弾性波を他面から境界面へ向かう方向に伝搬させ、境界面で弾性波を反射させ、反射した弾性波を境界面から他面へ向かう方向に伝搬させるゲル又は液体と、弾性波伝搬部と被検査物の間に配置され、ゲル又は液体の外側に密着して囲む形状であり、被検査物の振動と同期して弾性波伝搬部の他面と境界面との間の距離を変化させる方向に伸縮する伸縮部と、出力部と、増幅器と、を備えたものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気信号を弾性波に変換して入力する入力部と、
前記入力部が一方の面に設けられ、前記一方の面から前記一方の面と対向する他面へ向かう方向に前記弾性波を伝搬させる弾性波伝搬部と、
前記弾性波伝搬部と被検査物の間に配置され、前記他面に接する面と対向する境界面が前記被検査物と直接または間接的に接続されており、前記弾性波を前記他面に接する面から前記境界面へ向かう方向に伝搬させ、前記境界面で前記弾性波を反射させ、反射した前記弾性波を前記境界面から前記他面に接する面へ向かう方向に伝搬させるゲル又は液体と、
前記弾性波伝搬部と前記被検査物の間に配置され、前記ゲル又は前記液体の外側に密着して囲む形状であり、前記被検査物の振動と同期して前記弾性波伝搬部の前記他面と前記境界面との間の距離を変化させる方向に伸縮する伸縮部と、
前記弾性波伝搬部の前記一方の面に配置され、前記境界面で反射して前記ゲル又は前記液体と前記弾性波伝搬部とを伝搬した前記弾性波を受信し、出力信号へ変換する出力部と、
前記出力部から前記出力信号を受信して増幅し、増幅後の前記出力信号を前記入力部に前記電気信号として送信する増幅器と、
を備えた振動センサ。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記伸縮部は、Oリングである
請求項１に記載の振動センサ。
【請求項３】
前記被検査物と面で接触する固定板をさらに備えた
請求項１又は請求項２に記載の振動センサ。
【請求項４】
前記ゲル又は前記液体は、側面を前記伸縮部、上面又は下面のどちらか一方を前記弾性波伝搬部、前記上面又は前記下面のどちらか他方を前記固定板で被覆され、漏出しないように封入された
請求項３に記載の振動センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、振動センサに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の振動センサは、超音波デバイスと、非圧電基板と、ダイアフラムとを備える。超音波デバイスは、圧電薄板と少なくとも２組のすだれ電極とを備える。少なくとも２組のすだれ状電極Ｔ及びＲは、圧電薄板の一面に設けられている。圧電薄板の一面と対向する他面は、非圧電基板の一面と接する。非圧電基板は、圧電薄板と接している一面と対向する他面を有する。非圧電基板の他面とダイアフラムとの間には、液体が満たされている。ダイアフラムは、被検査物に接触させるための突起部を有する。
【０００３】
すだれ状電極Ｔは、非圧電基板と圧電薄板との界面に弾性表面波を励振する。非圧電基板は、弾性表面波をバルク波としてモード変換させ、液体中に放射する。放射されたバルク波は、ダイアフラムで反射する。反射したバルク波は、非圧電基板を介してすだれ電極Ｒから電気信号に変換して出力される。振動センサは、固体である被検査物を検査する場合、ダイアフラムが有する突起部を被検査物に接触させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の従来の振動センサは、センサ外殻と、圧電基板と、変形層と、重量物と、増幅器とを備える。センサ外殻は、被検査物と面で接している。圧電基板は、センサ外殻の内部に固定されており、センサ外殻と同期して振動する。また、圧電基板は、電気信号を入力する第１端子及び第１すだれ状電極と、電気信号を出力する第２端子及び第２すだれ状電極とを一面に備える。
【０００５】
電気信号が入力された圧電基板は、超音波を励振する。励振された超音波は、圧電基板と接する変形層の一面に照射される。変形層の一面に照射された超音波は、変形層の一面と対向する他面で反射する。変形層の他面で反射した超音波は、変形層の一面に向かって伝達される。つまり、変形層が超音波の伝達経路を構成する。変形層の他面で反射し、変形層の一面に向かって伝搬された超音波は、圧電基板の一面に備えられた第２端子及び第２すだれ状電極を介して電気信号に変換され、出力される。出力された電気信号は、増幅器で増幅される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平７―１９８４５号公報
特許第６９４５７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された振動センサの突起部は、ダイアフラムの他面の一部分が隆起するとともにその隆起した部分が先端にいくほど細くなるような形状を成す。固体である被検査物に細い先端部を接触させたとき、被検査物の振動による先端部に作用する力が斜めから加わると、ダイアフラムが変形して歪んでしまう場合がある。このため、歪んだダイアフラムで反射したバルク波は、バルク波を検出するためのすだれ状電極Ｒの方向に向かう方向とは異なる方向に伝搬し、振動センサが被検査物の振動を検知できない場合が生じるという課題があった。
【０００８】
特許文献２に開示された振動センサは、被検査物の振動を、被検査物と面で接しているセンサ外殻が圧電基板に伝搬させる。圧電基板の他面に一面が接着された変形層は、圧電基板の動きに応じて、変形層の一面と変形層の他面との間の距離を変化させる方向、すなわち、変形層の厚み方向に変形する。このため、被検査物と面で接するセンサ外殻を有する特許文献２に開示された振動センサは、特許文献１で生じていた課題を解決することができる。
【０００９】
しかし、特許文献２に開示された振動センサの変形層は、変形層の他面に接着された重量物を有するため、変形しやすい固体（例えばゴムなど）である必要があった。超音波が伝達する経路の構成に変形しやすい固体を用いると、超音波が減衰してしまう。このため、特許文献２に開示された振動センサは、圧電基板を介して電気信号に変換され、端子及びすだれ状電極から出力された電気信号を増幅器で増幅する際の増幅率を大きくする必要があり、増幅器が大型化してしまうという課題があった。
【００１０】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、被検査物の振動が、振動センサに斜め方向から力を作用させた場合でも、安定して振動を検知することができ、かつ、増幅率を小さくすることにより、従来よりも小型化した増幅器を用いることができる振動センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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