JPH01167675A - 磁気支持加速度センサ - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、磁気で支持された検出体の、加速度による相
対的変位を測定する加速度センサに関するものである。

〈従来の技術〉 従来は、加速度センサとして、圧電型、動電型。

サーボ型及び歪ゲージ型のセンサーが使用されていた。

圧電型は、おもりに加わる加速度の力を圧電素子に加え
、そこに発生する電圧から、動電型は、磁場中で動いた
コイルに発生する誘導超電力から、サーボ型は、おもり
につけた電極板の移動で変化する静電容量から、歪ゲー
ジ型は、おもりに加速度で加わる力で変化する抵抗値か
ら、それぞれ加速度を計測していた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の加速度センサは、加速度を検知するおもりを、圧
電素子、ダイヤフラム又はバネ等にヨリ機械的に支持し
てＡたので、その支持している物体に歪が生じたり、加
速度の振動に共振することがあること、又は、検知する
加速度の方向に関する指向性があることにより正確に加
速度の大きさと、方向を測定することは難しかった。

本発明は、従来の加速度センサーの問題点となっていた
機械的なおもりの支持をなくすことにより、正確に加速
度を検出するセンサーを提供するものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明の目的を達成するため、次の構成の加速度センサ
にしている。

周囲の容器の中央部に検出体をマイスナー効果により、
磁気的に支持し、検出体が、容器の中央部からその周辺
への距離に従って強く、その中央部へ返す力が働く磁気
構成にしておけば、検出体は中央部からの変位距離に応
じた力で中央部へ返す力が作用する。検出体をこのよう
な容器に入れ、検出林に加速度による力が作用したとき
の変位距離と方向を非接触で計測する手段を設けて、加
速度を検出する加速度センサである。

く作用〉 本発明の磁気支持加速度センサで、磁気的に支持された
検出法に働く力は、加速度の力と、容器との磁気的な作
用の力ある、従って、このセンサの構成では機械的な歪
の発生も、共振もないので正確に加速度を検出すること
ができる。又、検出体の変位に指向性をなくできるので
、３次元の無指向性加速度センサにすることができる。

〈実施例〉 本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第ｔＣは、本発明の磁気支持加速度センサの、１実施例
の概要を示している。

この例は、センサの中空の球形をした容器１のなかに周
辺部が強くなる磁場により、超電導体により作製れた球
状の検出体である検出法２を、マイスナー効果で、容器
１のほぼ中央部に浮上はせたものでこの磁気浮上した検
出法２が加速度による力によって変位したとき、その変
位の距離を非接触の距離計によって計測し、加速度の大
きさと、その方向を測定する。

前記の磁場を発生する容器１は中空の球形をして、その
内部に中央部から周辺に近づくほど強くなる磁場を形成
している。この磁場の形成は、第２図に示したように、
強磁性体による永久磁石４を、目的の磁場を形成するよ
う、選定した強度の磁石を、容器の内部方向へ同極にし
た配置する。

この磁石４は前記の永久磁石のように配置した電磁石に
してもよい。

容器ｌの磁場は、そのなかに検出法２を磁気浮上させ、
検出法２に、加速度によって生ずる力と、検出法が変位
することで容器ｌ内の磁場エネルギにより生じる力が、
バランスする変位置とが、目的の感度になるよう構成す
る必要がある。

検出法２を磁気浮上させるため一定の磁場が必要であり
、センサの感度は磁場の強さの勾配によって決まる。容
器ｌの内部の磁場の強さと、その勾配は、設置する磁石
４０強さと、その配置間隔によって設定できる。

検出法２は、超電導体の特性ある完全反磁性（マイスナ
ー効果）により、磁場から作用受ける必要があるが、検
出法全体が超電導体である必要はなく、その検出法２０
表面から磁場が侵入する深さである約１０　ｒｒＬ以上
の実効厚さの超電導体膜があれば、そのなかは、他の物
質であっても、中空でもよい。加速度によって生じる力
は、検出法２に作用する加速度とその質量の積である。

従って、検出法２の内部の設計により検出法２の質量を
調整し、加速度による力を増減することができる。

検出法２の変位置の測定は、非接触距離計３を、容器ｌ
の外周上で、互に直交する３方向に設置して測定するこ
とにより、３次元の変位距離の測定ができる。検出法２
が球形であるために生じる距離計３の測定誤差は測定値
から補正できる。

非接触で、検出法の変位距離を測定する距離計としては
レーザ光の干渉による距離計や超音波距離計を使用でき
る。その他にも電波干渉距離計を使用することができる
。

レーザ干渉距離計は検出法へ照射したレーザビームの反
射光との干渉を計測して、測定するものであるが、レー
ザ・ビームが検出法２で散乱される状態にしておくと、
検出法２が変位しても反射光が距離計に入射されるよう
にできる。但し、レーザビームが検出法２と容器１の間
で多重反射して、ノイズ信号にならないよう容器側の反
射を少なくした。超音波距離計は、超音波のパルス波が
、検出法２で反射されてぐる迄の往復時間から測定した
。これも、多重反射によるノイズが発生しない構成にし
た。

以上のように、本発明の加速度センサは、容器１と、そ
の内部の磁場の構成、又は、検出法の構造や構成、使用
する距離計の種類によって、感度。

分解能などを大巾に変えることができる。

本実施例では、容器１で磁場を発生し、検出法２を超電
導体にしてそのマイスナー効果で支持しているが、これ
を逆にして、容器１を超電導体にし、検出法に永久磁石
を配置した構成にしても同じ効果が得られる。

以上の実施例は、磁場によって検出法２を支持し、３次
元の加速度を検出する構造であるが、２次元の加速度の
測定でよいときは、第３図のように容器１のなかに、検
出法２を機械的に支持する支持板５をもった構成にする
こともできる。この支持板によって、検出法２の重量は
殆んど磁場で支持する必要はなくなり、又、この支持板
５に、弾性をもたせることにより、加速度センサに加わ
る上下方向の振動による検出法の動きを少なくできる。

この第２の実施例は支持板５を設けた他は、第１の実施
例とほぼ同じである。

〈発明の効果〉 本発明の加速度センサは、加速度を検出する質量を磁気
的に支持している。

従って、その質量の支持の機械的歪や共振などで、測定
が不正確になることはなく、又、指向性のないセンサー
にすることもできる。

本発明によって、１台の加速度センサによって、加速度
の３次元の取分でも互に干渉することのない測定値とし
て算出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の加速度センサの１実施例の断面説明
図、第２図は容器の部分断面説明図、第３図は本発明の
他の実施例の断面説明図である。 ｌは容器、２は検出法、３は距離計、４は磁石、５は支
持板である。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）■ 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気により支持される検出体を支持する磁気作用を
   もつ容器は、球状の中空部をもち、前記検出体の前記容
   器の中心部からの変位距離に応じた力で前記中心部へ返
   す作用をする磁気的構成で、前記の検出体の加速度によ
   る変位距離を計測して、加速度を測定すること特徴とす
   る磁気支持加速度センサ。
2. ２．前記検出体が球状の超電導体で、支持台が小形の磁
   石を球面に配置した構成であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁気支持加速度センサ。
3. ３．前記検出体が小型の磁石を均等に配置した球で、前
   記支持台が超電導体からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の磁気支持加速度センサ。