JPH05164780A - 加速度センサの性能測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、信頼性が高く、重力加速度を
越える広範囲の加速度領域での測定を可能とした加速度
センサの性能測定方法および装置を提供する。 【構成】 加速度センサ１に対して、測定すべき加速度
として重力方向と直交する方向の遠心力を付与し、この
付与遠心力と加速度センサ１が測定した加速度とを比較
して性能測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサの性能測
定方法および装置に係り、特に、加速度センサの出力特
性を広範囲に亘り測定することのできる加速度センサの
性能測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、加速度センサは、例えば、自動
車等に多用されており、走行中の旋回動作で、車体の進
行方向に対して直行する方向（車体の横方向）に遠心力
で加速度が作用して車体が傾く場合に、この車体の横方
向に働く加速度を検出して、車体が傾く方向のサスペン
ションを堅くする等の制御機構の加速度の検出手段に適
用されている。

【０００３】また、従来からある加速度センサ１につい
て説明すると、加速度センサ１は、図５に示すように、
相互に対向する固定電極２，２間にばね機能を有する可
動電極３を配設した２個のコンデンサを重ねた構造（差
動コンデンサ）をしており、加速度が加わると、可動電
極３が図中矢印Ａの方向に変位して２個のコンデンサの
容量が変化し、２個のコンデンサの相対容量により加速
度を検出するようになっている。

【０００４】つぎに、従来の加速度センサ１の出力特性
を測定する加速度センサの性能測定装置４を図６により
説明する。

【０００５】図６に示すように、従来の加速度センサの
性能測定装置４においては、下部に重力方向と直交する
方向に水平にベースフレーム５が配設され、このベース
フレーム５上には、２個のサイドフレーム６，６が平行
に立設されており、これらのサイドフレーム６，６間の
適宜な位置には、前記ベースフレーム５と平行に延在す
るようにして平板状またはドラム状の試料支持台７が回
転軸７ａをもって回転自在に横架されている。そして、
試料支持台７は一方のサイドフレーム６に固着されたス
テッピングモータ８により回転され任意の角度に保持可
能とされている。さらに、前記試料支持台７の側面に
は、加速度センサ１がその厚さ方向（測定軸の方向）を
回転軸７ａと直交する方向に合わせて着脱自在に装着可
能とされている。

【０００６】つぎに、前述した従来の加速度センサの性
能測定装置４による加速度センサ１の性能測定方法につ
いて図６から図９により説明する。

【０００７】従来は重力加速度を利用して測定するもの
であり、図６示すように、試料支持台７の側面に加速度
センサ１を適宜な方法により装着し、その後図７に示す
ように、試料支持台７の角度を測定すべき加速度に応じ
てステッピングモータ８を駆動させて、所定の角度θに
固定する。

【０００８】つまり、加速度センサ１による図中矢印Ｂ
で示す測定軸の方向を図中矢印Ｃで示す重力方向に対し
て角度θ（以下、軸角度と呼ぶ）に配置させて、言い替
えると加速度センサ１に重力加速度×軸角度の余弦値
（１Ｇ×ｃｏｓθ）を付与させて、加速度センサ１から
の出力、例えば、電圧出力を図示しない公知の測定手段
により測定するようになっている。

【０００９】よって、図８に示すように、測定軸の方向
Ｂが重力方向Ｃと合致する場合には、θ＝０度となり、
１Ｇの加速度が測定でき、図９に示すように、測定軸の
方向Ｂが重力方向Ｃと垂直となる場合には、θ＝９０度
となり０Ｇの加速度が測定できる。

【００１０】そして、この軸角度を任意に変化させて、
各軸角度における加速度センサ１の出力を測定するとと
もに、付与した加速度とを適宜な比較手段により比較し
て、加速度センサ１の性能を測定していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の加速度センサの性能測定装置４における加速度
センサ１の性能測定方法では、重力加速度を適用して加
速度を測定するために、最大１Ｇまでの加速度の測定し
かできないという問題点があった。

【００１２】また、加速度センサ１に重力方向に対する
軸角度を付与して測定を行うために、測定をする毎に加
速度センサ１を任意の角度に傾斜させざるを得ず、加速
度センサ１の傾斜角度を変化させることで発生する種々
の影響、例えば、他軸感度等により出力が変化するとい
う問題点があった。さらに、加速度センサ１の出力特性
の直線性を測定しようとすると、傾斜角度を精度よく正
確に検出しなければならず、傾斜角度の検出手段が高価
になり経済的負担が増加するという問題点があった。

【００１３】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、前述した従来のものにおける問題点を克服し、
簡単な構造で、信頼性が高く、重力加速度を越える広範
囲の加速度領域での測定を可能とした加速度センサの性
能測定方法および装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に記載の本発明の加速度センサの性能測定
方法は、加速度センサに対して、測定すべき加速度とし
て重力方向と直交する方向の遠心力を付与し、この付与
遠心力と加速度センサが測定した加速度とを比較して性
能測定を行うことを特徴としている。

【００１５】また、請求項２に記載の本発明の加速度セ
ンサの性能測定装置は、装着した加速度センサに対して
重力方向と直交する方向の遠心力を付与する遠心力付与
手段と、前記加速度センサに付与された遠心力を求める
付与遠心力計測手段と、前記加速度センサが測定した加
速度に応答する出力を取出すセンサ出力取出し手段とを
有することを特徴としている。

【００１６】

【作用】本発明の加速度センサの性能測定装置を本発明
の加速度センサの性能測定方法に従って動作させること
により、加速度センサに遠心力を測定すべき加速度とし
て付与して加速度センサの性能測定（出力特性の測定）
ができるので、重力加速度を越えた範囲の加速度領域に
おける性能測定ができるとともに、加速度を連続的に変
化させて測定することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図４によ
り説明する。

【００１８】図１は、本発明による加速度センサの性能
測定装置の要部を示す縦断面図である。

【００１９】図１に詳示するように、本実施例の加速度
センサの性能測定装置９においては、フレーム１０は水
平方向に配設された上ベース１１と中ベース１２と下ベ
ース１３とが適宜な離間距離で相互に対向するようにし
て、鉛直方向に立設された適宜な数の支柱１４に固着し
て配設されている。そして、所望の支柱１４の下方に
は、加速度センサの性能測定装置９のレベル調整と振動
吸収を兼ねたレベリングマウント１５が配設されてい
る。

【００２０】このように形成されているフレーム１０
に、装着した加速度センサ１に対して重力方向と直交す
る方向の遠心力を付与する遠心力付与手段と、前記加速
度センサに付与された遠心力を求める付与遠心力計測手
段と、前記加速度センサが測定した加速度に応答する出
力を取出すセンサ出力取出し手段とが設けられている。

【００２１】まず、加速度センサ１に対して重力方向と
直交する方向の遠心力を付与する遠心力付与手段につい
て説明する。

【００２２】前記中ベース１２の適宜な位置には、鉛直
方向に貫通する適宜な大きさの主貫通孔１６と副貫通孔
１７とが所望の間隔をおいて穿設されている。また、前
記上ベース１１には、中ベース１２に形成された主貫通
孔１６と鉛直方向に軸心を同一とされた適宜な大きさの
貫通孔１８が穿設されている。そして、前記上ベース１
１に設けた貫通孔１８と中ベース１２に設けた主貫通孔
１６との共通軸心上には、回転軸１９が鉛直方向に配設
されている。

【００２３】前記中ベース１２に設けた副貫通孔１７に
は、前記回転軸１９の駆動手段２０が配設されている。
そして、駆動手段２０と回転軸１９とはベルト伝動によ
り駆動力が伝達されるようになっている。

【００２４】さらに説明すると、前記回転軸１９は両端
を中央部より小径とされた複数の異径部を有する段付き
軸とされており、上端は前記上ベース１１より上方に位
置しており、下端は前記中ベース１２より下方で前記下
ベース１３より上方に位置されている。さらに、回転軸
１９は、前記上ベース１１に設けた貫通孔１８と中ベー
ス１２に設けた主貫通孔１６とに、それぞれ固着された
適宜な上支持部材２１と下支持部材２２とに装着されて
いる軸受２３，２３によって回転自在に軸支されてい
る。

【００２５】前記上支持部材２１は、図２に詳示するよ
うに、前記貫通孔１８の内径より若干小さな外径を有す
る略円筒状の本体２４と、この本体２４の上方の端面に
貫通孔１８より大径とされ径方向外側に向かって延伸さ
れた大フランジ部２５と、下方の端面に貫通孔１８より
小径とされ軸心方向に向かって延伸された軸心部に孔を
有する小フランジ部２６とによって形成されている。こ
の上支持部材２１は、小フランジ部２６を下方にして本
体２４を前記貫通孔１８に挿入されて、大フランジ部２
５の下面２７を上ベース１１の上面２８へ当接されてい
て、大フランジ部２５と上ベース１１とを図示しない適
宜な方法により固着して装着されている。さらに、前記
本体２４の内周面には、前述した回転軸１９を支承する
軸受２３が小フランジ部２６の上面２９と当接されて位
置決めして装着されている。

【００２６】前記下支持部材２２は、図３に詳示するよ
うに、前記主貫通孔１６の内径より若干小さな外径を有
する略円筒状の本体３０と、この本体３０の外周面の適
宜な位置に径方向外側に向かって延伸された鍔部３１
と、この本体３０の一方の端面に貫通孔より小径とされ
軸心方向に向かって延伸された軸心部に孔を有するフラ
ンジ部３２とから形成されている。この下支持部材２２
は、フランジ部３２を上方にして本体３０を前記主貫通
孔１６に挿入されて、鍔部２２の上面３３を中ベース１
２の下面３４へ当接されていて、鍔部３１と中ベース１
２とを図示しない適宜な方法により固着して装着されて
いる。さらに、前記本体３０の内周面には、前述した回
転軸１９を支承する軸受２３がフランジ部３２の下面３
５と当接されて位置決めして装着されている。

【００２７】また、図２および図３に詳示するように、
上支持部材２１に装着された軸受２３は止め輪３６によ
り回転軸１９へ固定され、下支持部材２２に装着された
軸受２３は座金３７と軸受用ナット３８とにより回転軸
１９へ固定されている。

【００２８】また、回転軸１９の上部には、適宜な形状
の支持部材４３を介して断面略矩形の所望の長さの測定
アーム４４が回転軸１９と直交する水平方向に配設され
ている。そして、この測定アーム４４の上面４５の適宜
な位置には、加速度センサ１が装着される断面略Ｌ字状
の試料台４６が基準面４７を鉛直方向として固着されて
いる。なお、測定アーム４４は円盤状に形成してもよ
く、特に、本実施例に限定されるものではない。

【００２９】さらに、前述した回転軸１９の各軸受２
３，２３の間の位置には、中ベース１２から上ベース１
１に向かって駆動力を伝達される従動プーリ５５と、回
転軸１９を含めた回転系の回転の安定を図るフライホイ
ール５６と、スリップリング３９からなる外部機器との
入出力手段が適宜な方法により固着されている。

【００３０】また、前記中ベース１２の副貫通孔１７に
配設された駆動手段２０の部分についてさらに説明する
と、図４に示すように、副貫通孔１７部分の中ベース１
２の下面には、適宜な支持部材５７が固着されている。
この支持部材５７は前記副貫通孔１７の内径より若干小
さな外径を有する略円筒状の本体５８と、軸方向のほぼ
中間位置に、本体５８の外周から径方向に延在させた外
フランジ５９と、本体５８の内周から軸心方向に延伸さ
れた軸心部に孔を有する内フランジ６０とから形成され
ている。そして、この支持部材５７は本体５８を前記副
貫通孔１７に遊嵌されて、外フランジ５９の上面６１を
中ベース１２の下面３４へ当接されていて、外フランジ
５９と中ベース１２とを図示しない適宜な方法により固
着して装着されている。さらに、前記本体５８の内周面
６３には、両端から２個の軸受２３，２３が内フランジ
６０の端面６４，６４と当接されて位置決めして装着さ
れている。さらに、前記各軸受２３，２３を共通軸心と
された軸６５が鉛直方向に軸受２３，２３に挿入され、
中ベース１２側は止め輪３６、下ベース１３側は軸受用
ナット３８で固定されて回転自在になっている。

【００３１】前記軸６５の上端は前記中ベース１２より
上方に位置しており、下端は前記中ベース１２より下方
に位置されている。そして、軸１２の上端には、駆動プ
ーリ６６が固着されており、軸の下端には、適宜な継手
５１を介して駆動モータ６７が駆動手段２０として接続
されている。この駆動モータ６７は適宜な取付部材６８
により、前記支持部材５７を介して中ベース１２へ取着
けられている。

【００３２】また、前記軸６５に装着された駆動プーリ
６６と前記回転軸１９に装着された従動プーリ５５とに
はベルト６９が巻回されており、駆動モータ６７による
駆動力を回転軸１９へ伝達可能とされている。

【００３３】なお、駆動モータ６７による駆動力を回転
軸１９へ伝達させる伝達手段はベルト伝動でなく、公知
の伝動手段から選択して適用すればよく、特に、本実施
例に限定されるものではない。さらに、駆動モータ６７
を直接中ベース１２へ取着け、駆動モータ６７の出力軸
７０に直接駆動プーリ６６を固着させてもよい。

【００３４】つぎに、加速度センサ１に付与された遠心
力を求める付与遠心力計測手段を説明する。

【００３５】本実施例においては、回転軸１９の回転角
度をエンコーダ５２によって測定して、加速度センサ１
に付与される遠心力の大きさを求めるようにしている。
すなわち、前記回転軸１９の下端には、適宜な継手５１
を介してエンコーダ５２が接続されている。このエンコ
ーダ５２は適宜な取付部材５３により、前記下支持部材
２２を介して中ベース１２へ取着けられている。さら
に、エンコーダ５２によって測定された回転軸１９の回
転角度は図示しない適宜な外部機器へ出力されて、加速
度センサ１に付与される遠心力を演算し、さらに加速度
センサ１によって測定された加速度との比較に供される
ようになっている。

【００３６】なお、回転軸１９の下端を適宜な形状にし
て、エンコーダ５２の入力軸５４に直接固着させてもよ
い。

【００３７】また、回転軸１９の回転数あるいは回転速
度の測定には、非接触式の回転計、ストロボスコープ等
を用いてもよく、特に、本実施例に限定されるものでは
ない。

【００３８】つぎに、加速度センサ１が測定した加速度
に応答する出力を取出すセンサ出力取出し手段を説明す
る。

【００３９】本実施例においては、出力を取出すととも
に電力を供給するように形成されている。すなわち、図
１に示すように、回転軸１９の軸心部には、上端からス
リップリング３９の取付位置に亘り孔４０が穿設されて
おり、スリップリング３９の取付位置の近傍の回転軸１
９の外周面から軸心方向に穿設された孔４１とにより連
通されて連通孔が形成されている。

【００４０】また、回転軸１９の上端には、加速度セン
サ１へ給電する電源のレギュレタと加速度センサ１の出
力の変換回路とが内蔵された制御ボックス４８が固着さ
れており、この制御ボックス４８の側面には加速度セン
サ１のコード４９が接続されるターミナル５０が配設さ
れており、回転軸１９と対向する端面からは前記連通孔
４２を介してスリップリング３９へ所望の配線が引き回
されている。なお、この制御ボックス４８は電源のレギ
ュレタと加速度センサ１の出力の変換回路を内蔵させな
いで、配線の引き回し用のターミナルとしてもよく、特
に、本実施例に限定されるものではない。そしてさら
に、スリップリング３９より取出された加速度センサ１
の出力は図示しない適宜な比較手段に出力されて、加速
度センサ１に付与された遠心力との比較に供されるよう
になっている。

【００４１】つぎに、前述した構成からなる本実施例の
作用を図１により説明する。

【００４２】まず、前述した構成からなる加速度センサ
の性能測定装置９を所望の場所に設置する。そして、設
置時には、フレーム１０の測定アーム４４上に適宜な水
準器を載置して、フレーム１０の下方に配設したレベリ
ングマウント１５を調整して水平出しを行い、測定アー
ム４４の上面４５を図１に矢印Ｃで示す重力方向と直交
させる。さらに、水平アーム４４に固着された試料台４
６の基準面４７に加速度センサ１をその測定軸が重力方
向と直交するようにして装着する。

【００４３】これにより、加速度センサの性能測定装置
９に取着された加速度センサ１の図１に矢印Ｂで示す測
定軸は、重力方向に対して常時直交する方向に保持され
る。よって、加速度センサ１によって測定される重力加
速度はその特性上０Ｇとなり（図９参照）、加速度セン
サ１は測定軸Ｂ方向に作用する遠心力のみを測定するこ
ととなる。

【００４４】つぎに、加速度センサ１のコード４９を制
御ボックス４８の側面に設けたターミナル５０へ接続す
ることにより、加速度センサ１への電力の給電および加
速度センサ１の出力等がスリップリング３９を介して図
示しない公知の適宜な比較手段に出力されるようにな
る。

【００４５】つぎに、駆動モータ６７を稼働させると、
駆動力はベルト６９により回転軸１９に伝達され、回転
軸１９はフライホイール５６により駆動力が運動エネル
ギとして貯蔵された状態にして回転を開始し、回転軸１
９の上部に固着された測定アーム４４が重力方向と直交
する水平面内において回転し、測定アーム４４に固着さ
れた試料台４６に装着された加速度センサ１に対して遠
心力からなる加速度が図１の矢印Ｂで示す重力方向に対
して直交する方向から付与される。そして、加速度セン
サ１からの出力は前述したように、スリップリング３９
を介して図示しない適宜な比較手段へ出力される。

【００４６】また、回転軸１９の回転速度はエンコーダ
５２によりリアルタイムで図示しない適宜な比較手段へ
出力される。そして、比較手段においては、回転軸１９
の回転速度より加速度をセンサ１に付与される遠心力か
らなる実際の加速度の値が求められると同時に、加速度
センサ１により検出された加速度の値とが比較され、加
速度センサ１の性能が評価される。

【００４７】この加速度センサ１の性能の測定は、駆動
モータ６７の回転速度を変化させて、付与される遠心力
を零から連続的に増加させることにより、測定すること
ができる。また、回転速度を大きくして１Ｇ以上の遠心
力を付与して性能の測定を行うこともできる。

【００４８】したがって、本実施例によれば、遠心力か
らなる加速度を連続的に変化させながら加速度センサ１
に付与し、加速度センサ１の出力を連続的に検出するこ
とができるので、従来と異なり、加速度センサ１の出力
直線性の性能測定が容易に測定できるとともに、重力加
速度を越える加速度領域における加速度センサ１の性能
測定ができる。また、加速度センサ１が測定する加速度
は、常に測定軸Ｂと同一方向に付与される遠心力である
ために、従来のような加速度センサ１の傾斜角度が変化
させられることにより発生する種々の影響を確実に防止
できる。

【００４９】また、加速度センサ１を水平方向に反転さ
せて逆向きにして試料台４６へ取着することにより、負
方向の加速度を測定することができる。

【００５０】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、例えば、測定アーム４４の上面４５に複
数の試料台４６を配設することにより、複数の加速度セ
ンサ１の性能測定を同時に行うことができる等、必要に
応じて種々の変更をすることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の加速度セン
サの性能測定方法および装置によれば、性能測定時の加
速度センサに付与される加速度としての遠心力を測定方
向と同一方向に保持することができ、加速度センサの傾
斜角度を変化させることで発生する種々の影響を確実に
防止できるとともに、遠心力を適用することで重力加速
度を越える加速度領域の性能測定を連続的に変化させて
行うことができ、しかも出力直線性の性能測定を簡単
に、効率よく行うことができるという極めて優れた効果
を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサの性能測定装置の全体を
示す縦断面図

【図２】図１の貫通孔近傍の拡大図

【図３】図１の主貫通孔近傍の拡大図

【図４】図１の副貫通孔近傍の拡大図

【図５】加速度センサの要部を示す図

【図６】従来の加速度センサの性能測定装置の全体を示
す正面図

【図７】従来の加速度センサの性能測定装置による加速
度測定を説明する説明図

【図８】図７と同様の図

【図９】図７と同様の図

【符号の説明】

１ 加速度センサ ９ 加速度センサの性能測定装置 １０ フレーム １５ レベリングマウント １６ 主貫通孔 １７ 副貫通孔 １８ 貫通孔 １９ 回転軸 ２０ 駆動手段 ２１ 上支持部材 ２２ 下支持部材 ３９ スリップリング ４２ 連通孔 ４３ 支持部材 ４４ 測定アーム ４６ 試料台 ４７ 基準面 ４８ 制御ボックス ５２ エンコーダ ５５ 従動プーリ ５６ フライホイール ５７ 支持部材 ６６ 駆動プーリ ６７ 駆動モータ ６９ ベルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度センサに対して、測定すべき加速
   度として重力方向と直交する方向の遠心力を付与し、こ
   の付与遠心力と加速度センサが測定した加速度とを比較
   して性能測定を行うことを特徴とする加速度センサの性
   能測定方法。
2. 【請求項２】 装着した加速度センサに対して重力方向
   と直交する方向の遠心力を付与する遠心力付与手段と、
   前記加速度センサに付与された遠心力を求める付与遠心
   力計測手段と、前記加速度センサが測定した加速度に応
   答する出力を取出すセンサ出力取出し手段とを有する加
   速度センサの性能測定装置。