JPH01216276A - トランスデューサの故障診断方式 - 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】 〔産業上の利用分骨〕 本発明は可動部を有し、この可動部の変位を検、出する
検出機構を具備するトランスデユーサの故障診断装置に
関するものである。

〔従来技術〕

従来、可動部の変位を検出するトランスデユーサにおい
て、その故障を診断する方法には、例えば特開昭５５−
９５３７３号公報に開示されたものがある。この従来の
トランスデユーサの故障診断方法は、第３図に示すよう
に、可動部である薄肉のダイヤフラム部１０２と肉厚の
周縁部１０３により成るｎ型Ｓｉ基板をエツチングなど
の手法を用いて作成した半導体圧力センサにおいて、−
端１０８から出発してダイヤフラム部１０２と周縁部１
０３との境界１１０をジグザグ状に交互に横切り、円周
に沿って進み境界１１０を一周して他端１０９に至るＰ
型拡散破壊検知線１０７を形成し、この途中にダイヤフ
ラム部１０２上に突出し折り返す延長部１１１に設け、
一端１０Ｂと他端１０°９はＡ２配線１１２を介して他
に設けた断線検知回路に接続する構成で、半導体圧カセ
ンサのみならず故障、特に破壊を検知するのに有効な手
段として幅広く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来のトランスデユーサの故障診断装
置では、可動部が破壊した時の検出しかできず、配線パ
ターン及びワイヤボンディングの断線などの可動部破壊
以外のトランスデユーサにとって致命的な故障が検出で
きないので、これらの故障を検知するにはまた別の診断
をするための装置が必要であった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、破壊検知と
断線検知を別々の装置で行なわなければならないという
問題点を除去し、一つの装置でしかも簡単な機構で破壊
や断線及び特性変化の診断を一度に行なうことができる
トランスデユーサの故障診断装置を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するため本発明は、トランスデユーサを
第１図に示すように、可動部（錘２）、該可動部を支持
する支持部（片持ばり１゜シリコンチップ３）、及び可
動部の変位を検知する検知手段（否検知素子６をブリッ
ジに組んだ検知部を具備する検知手段）を具備する構成
とし、該トランスデユーサの可動部を支持部の全部また
は一部（片持ばり１を除いたシリコンチップ３）に振動
を与える振動発生装置（圧電素子４に定電圧又は定電流
を供給して振動を発生する振動発生装置）を設け、該振
動発生装置により支持部に強制的に振動を与える構成と
した。

〔作用〕

上記構成とすることにより、振動発生装置で強制的に振
動を与えると検知手段の出力はトランスデユーサが正常
である場合と故障等で異常な場合とではその出力形態が
異なるので、検知手段の出力を判断してトランスデユー
サが正常か異常かを検知するから、可動部（錘２）の破
壊だけでは配線パターンやワイヤボンディングの断線、
更には検知手段を構成する否検知素子の特性変化等種々
の異常を一つの装置で行なうことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るトランスデユーサの故障診断装置
の構造を示す図で、第１図（ａ）は外観斜視図、第１図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ　’線上断面図、第１図（
ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ　’線上断浦図である。同図
に示すように、例えばｎ型の導電型を持つＳｉ基板にエ
ツチングにより空隙５を形成し、更に該空隙５により形
成されたカンチレバ一部のくびたれた部分をエツチング
して片持ばり１と錘２を形成し、前記片持ばり１の上に
Ｐ型の導電型の拡散抵抗層である否検知素子６を設けい
ている。更に、この否検知素子６を用いてブリッジ抵抗
を構成し、該ブリッジ抵抗を定電圧または定電流で駆動
して錘２の重力による変位を電気信号に変換するように
して加速度センサ８を構成している。

上記構成の加速度センサ８の錘２を除くシリコンチップ
３の下面に圧電素子４を接着等の手法を用いて設ける。

ここで、上記加速度センサ８を診断する時は、圧電素子
４に適当な電圧をかけ、圧電素子４を振動許せる。圧電
素子４の振動は圧電素子４とシリコンチップ３の接合面
を介してシリコンチップ３に伝えられる。この時、錘２
は片持ばり１の肉薄部分のみによって支えられているた
め、慣性の法則により、振動前の位置にとどまろうとす
るがシリコンチップ３は圧電素子４の振動がそのまま伝
わるため、圧電素子４の振幅と同じ分だけ移動する。こ
のシリコンチップ３の移動と錘２の慣性により定位置に
残ろうとする力により、片持ばり１に歪を生じる。この
歪は即ち片持ばり１の上に設けた否検知素子６の歪みで
あり、否検知素子６の抵抗値は歪に応じて変化する。否
検知素子６はブリッジに構成きれていて、これを上述の
ように定電流又は定電圧で駆動し、ているので、前記抵
抗値の変化は出力電圧又は出力電流の変化である電気信
号に変換される。

第２図は本発明に係るトランスデユーサの故障診断装置
のシステム構成を示すブロック図であり、同図において
、７は電源、９は前記加速度センサ８の否検知素子６を
ブリッジに構成した検知部、１０は増幅器、１ｊは異常
信号発生装置、１２は制御装置、１３は検知装置である
。

電源７により、圧電素子４を振動させ、上述した加速度
センサ８の検知部９より電気信号が発生する。どの電気
信号は増幅器１０で増幅され、検知装置１３で前出力信
号が正常か否かを判断する。判断時において、例えば片
持ばり１が折れたり、配線パターンやワイヤボンディン
グが断線したり空隙５に異物が挾まり錘２が動かなくな
ると出力信号も正常時と異なったものが出力される。

これらの出力が検知装置１３に入力され、該検知装置１
３から異常信号発生装置１１及び制御装置１２に異常検
知信号が出力される。

上記トランスデユーサの故障診断装置は、加速度センサ
８の錘２を除くシリコンチップ３の底面に圧電素子４を
接着するので、該圧電素子４による振動で可動部である
錘２を強制的に動かす機構とし、加速度センサ８の検知
部９の出力を検知装置１３で判断し正常か異常かを検知
するから、錘２即ち可動部の破壊検知だけでなく配線パ
ターンやワイヤボンディングの断線や否検知素子６の特
性変化までを一つの装置で行なうことができる。

上記実施例では半導体加速度センサを例に説明したが、
これに限定されるものではなく、可動部の変位を検出で
きる機構を具備するあらゆるトランスデユーサに適用可
能である。従って、例えば錘２や片持ばり１やシリコン
チップ３を弾性を有する金属材で形成し、片持ばり１の
上にストレンゲージ等の否検知素子を設けた構造のもの
でもよく、また、可動部（１！！２　）の支持構造も片
持ばり１に限定きれるものではなく、要は振動を与えた
場合可動部が慣性の法則により振動前の状態に留まろう
とする作用を有する柔構造であれば、振動発生装置から
強制的に振動を与え検知部９の出力を検知装置１３で判
断し正常か異常かを検知できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、振動発生装置によ
り支持部に強制的に振動を与え、検知手段の検知出力か
ら、トランスデユーサの故障の有無を検出するので、検
知手段の出力状態から破壊検知だけでなく検知手段を構
成する断線や否検知素子の特性変化までを一つの装置で
行なうことができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトランスデユーサの故障診断装置
の構造を示す図で、第１図（ａ）は外観斜視図、第１図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線上断面図、第１図（ｃ
）は同図（ａ）のＢ−Ｂ′線上断面図、第２図は本発明
に係るトランスデユーサの故障診断装置のシステム構成
を示すブロック図、第３図は従来のトランスデユーサの
故障診断装置の構成を示す図である。 図中、１・・・・片持ばり、２・・・・錘、３・・・・
シリコンチップ、４・・・・圧電素子、５・・・・空隙
、６・・・・否検知素子、７・・・・電源、８・・・・
加速度センサ、９・・・・検知部、１０・・・・増幅器
、１１・・・・異常信号発生装置、１２・・・・制御装
置、１３・・・・検知装置。 Ｓ　ｌｏ速１いヒシツ β （／ｌ〕 Ａ−八′げ６面　　　　　　　　　β−β′新面（ｂ）
　　　　　　　　　　　　（Ｃ）ｇｉｌ　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランスデューサを可動部、該可動部を支持する
   支持部、可動部の変位を検知する検知手段とを具備する
   構成とすると共に、前記支持部は該支持部に振動を加え
   た場合可動部が慣性の法則により振動前の状態に留まろ
   うとする作用を奏する柔構造部を有し、前記支持部の全
   部又は一部に振動を与える振動発生装置を設け、該振動
   発生装置により支持部に強制的に振動を与え、前記検知
   手段の検知出力から、前記トランスデューサの故障の有
   無を検出することを特徴とするトランスデューサの故障
   診断方式。
2. （２）前記可動部を支持する支持部の柔軟構造部が片持
   ばり構造であることを特徴とする請求項（１）項記載の
   トランスデューサの故障診断方式。