JPH06103235B2 - Piezoelectric pressure sensor - Google Patents
Piezoelectric pressure sensorInfo
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- JPH06103235B2 JPH06103235B2 JP63088514A JP8851488A JPH06103235B2 JP H06103235 B2 JPH06103235 B2 JP H06103235B2 JP 63088514 A JP63088514 A JP 63088514A JP 8851488 A JP8851488 A JP 8851488A JP H06103235 B2 JPH06103235 B2 JP H06103235B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電型圧力センサ、特に、マトリクス状に配
置された複数個の圧電素子により接触圧力分布を検出す
る圧電型圧力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric pressure sensor, and more particularly to a piezoelectric pressure sensor that detects a contact pressure distribution by a plurality of piezoelectric elements arranged in a matrix.
［従来の技術およびその課題］ 従来の圧電型圧力センサとしては、たとえば特開昭62−
297735号に、圧電素子をマトリクス状に配置して接触圧
力分布を検出する構成が示されている。[Prior Art and its Problems] As a conventional piezoelectric pressure sensor, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 297735 discloses a configuration in which piezoelectric elements are arranged in a matrix to detect a contact pressure distribution.
その構成では、圧電素子の上下両端に設けられた電極間
での電位差をそれぞれ測定することによって、各圧電素
子に加えられた圧力を計算し、それに基づいて圧力分布
を知ることができるようになっている。With this configuration, it is possible to calculate the pressure applied to each piezoelectric element by measuring the potential difference between the electrodes provided at the upper and lower ends of the piezoelectric element, and to know the pressure distribution based on that. ing.
前記従来の構成を具体的に実施する場合には、たとえば
第９図に示すような構造とすることが考えられる。第９
図では、基板１はその上面に配線パターン２を有してい
る。配線パターン２の所定位置上には、それぞれ圧電素
子３が載置されている。圧電素子３は、上下両端にそれ
ぞれ１対の電極を有しており、下側の電極が配線パター
ン２の所定位置に導電性の接着剤によって固着されてい
る。圧電素子３の上方には、可撓性の加圧板４が配置さ
れている。加圧板４の下面には、配線パターン５が形成
されている。配線パターン５の所定位置には、圧電素子
３の上端に形成された電極が導電性の接着剤によって固
着されている。When the above conventional configuration is specifically implemented, it is conceivable to have a structure as shown in FIG. 9, for example. 9th
In the figure, the substrate 1 has a wiring pattern 2 on its upper surface. Piezoelectric elements 3 are mounted on predetermined positions of the wiring pattern 2. The piezoelectric element 3 has a pair of electrodes at both upper and lower ends, and the lower electrode is fixed to a predetermined position of the wiring pattern 2 with a conductive adhesive. A flexible pressure plate 4 is arranged above the piezoelectric element 3. A wiring pattern 5 is formed on the lower surface of the pressure plate 4. An electrode formed on the upper end of the piezoelectric element 3 is fixed to a predetermined position of the wiring pattern 5 with a conductive adhesive.
第９図に示す構成では、加圧板４上に或る物体が載せら
れた場合に、その物体に基づく圧力分布に従って圧電素
子３に圧力がそれぞれ加えられる。その結果、圧電素子
３は、圧電効果に基づいて電荷を生じる。その電荷量を
図示しない圧力分布検出装置を用いて検出すれば、当該
物体に基づく圧力分布を知ることができる。In the configuration shown in FIG. 9, when an object is placed on the pressure plate 4, pressure is applied to the piezoelectric element 3 according to the pressure distribution based on the object. As a result, the piezoelectric element 3 produces electric charges based on the piezoelectric effect. If the charge amount is detected by using a pressure distribution detection device (not shown), the pressure distribution based on the object can be known.
ところが、第９図の構成では、加圧板４の温度よりも高
い温度の物体あるいは低い温度の物体を加圧板４上に載
せた場合には、その物体と加圧板４との間の温度差によ
って、圧電素子３の温度が変化してしまう。ところで、
圧電素子３に生じる電荷量は、焦電による自発分極にも
依存しており、この自発分極は温度変化の関数である。
したがって、第９図の構成において、圧電素子３の温度
が変化すれば、それに基づいて圧電素子３に無用の電荷
が蓄積されることになる。However, in the configuration of FIG. 9, when an object having a temperature higher than that of the pressure plate 4 or an object having a temperature lower than that of the pressure plate 4 is placed on the pressure plate 4, the temperature difference between the object and the pressure plate 4 causes , The temperature of the piezoelectric element 3 changes. by the way,
The amount of charge generated in the piezoelectric element 3 also depends on spontaneous polarization due to pyroelectricity, and this spontaneous polarization is a function of temperature change.
Therefore, in the configuration of FIG. 9, if the temperature of the piezoelectric element 3 changes, useless charges are accumulated in the piezoelectric element 3 based on the change.
したがって、第９図の構成では、圧力の測定の際に温度
変化の影響を容易に受けることになり、正確な圧力分布
を測定することができない。Therefore, in the configuration of FIG. 9, the pressure change is easily affected by the pressure measurement, and the accurate pressure distribution cannot be measured.
本発明の目的は、圧電素子が受ける被測定物の温度の影
響を抑制し、正確な圧力測定が行なえるようにすること
にある。An object of the present invention is to suppress the influence of the temperature of an object to be measured which the piezoelectric element receives and to enable accurate pressure measurement.
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る圧電型圧力センサは、マトリクス状に配置
された圧力分布を検出するための複数個の圧電素子を有
する圧電センサ素子群と、圧電素子の上端に圧接し得る
ように圧電素子の上方に配置された可撓性の加圧板とを
含んでいる。そして、本発明に係る圧電型圧力センサで
は、前記加圧板は、その温度を被測定物の温度とほぼ一
致させるように制御するための保温手段を備えている。[Means for Solving the Problems] A piezoelectric pressure sensor according to the present invention includes a piezoelectric sensor element group having a plurality of piezoelectric elements for detecting a pressure distribution arranged in a matrix, and a piezoelectric sensor element on an upper end of the piezoelectric element. And a flexible pressure plate disposed above the piezoelectric element so that they can be pressed against each other. In the piezoelectric pressure sensor according to the present invention, the pressure plate is provided with heat retaining means for controlling the temperature of the pressure plate so as to be substantially equal to the temperature of the object to be measured.
［作用］ 本発明に係る圧電型圧力センサでは、加圧板上に被測定
物が載置される。この被測定物に基づく加圧力に対応し
て、マトリクス状に配置された複数個の圧電素子には、
それぞれ圧電効果に基づく電荷が発生する。この電荷量
を検出することにより、圧力分布を知ることができる。[Operation] In the piezoelectric pressure sensor according to the present invention, the object to be measured is placed on the pressure plate. Corresponding to the pressing force based on the object to be measured, the plurality of piezoelectric elements arranged in a matrix form,
Electric charges are generated based on the piezoelectric effect. The pressure distribution can be known by detecting this charge amount.
一方、前記加圧板は、その温度を被測定物の温度にほぼ
一致させるように制御することにより、圧電素子の温度
変化を抑えるための保温手段を備えている。したがっ
て、被測定物が加圧板よりも温度が高かったりあるいは
低かったりしても、その保温手段によって被測定物の温
度とほぼ一致するように圧電素子の温度を設定できるた
め、被測定物の温度の影響を圧電素子は受けにくい。し
たがって、本発明に係る圧電型圧力センサでは、被測定
物の温度の影響を受けにくいので、正確な圧力を測定す
ることが可能となる。On the other hand, the pressure plate is provided with a heat retaining means for suppressing the temperature change of the piezoelectric element by controlling the temperature of the pressure plate so as to be substantially equal to the temperature of the object to be measured. Therefore, even if the temperature of the object to be measured is higher or lower than that of the pressure plate, the temperature of the piezoelectric element can be set by the heat retaining means so that the temperature of the piezoelectric element substantially matches the temperature of the object to be measured. The piezoelectric element is less susceptible to the influence of. Therefore, the piezoelectric pressure sensor according to the present invention is not easily affected by the temperature of the object to be measured, so that it is possible to accurately measure the pressure.
［実施例］ 第４図および第５図は、本発明の一実施例の全体概略を
示している。第４図および第５図において、圧電型圧力
分布センサ10は矩形平板状の台11を有している。台11は
主としてベークライトからなり、台11上にはマトリクス
状に配置されたセンサ素子群12が固定されている。ま
た、台11の周縁部には、上方に突出する着脱可能なフレ
ーム13が取付けられている。フレーム13の開口部には、
可撓性の加圧板14が配置されている。加圧板14は、セン
サ素子群12の上端面を押圧し得るように可撓性を有する
とともに、その周縁部がフレーム13側に固定されてい
る。圧力分布センサ10の図右側端部には、入出力用のコ
ネクタ15が形成されている。[Embodiment] FIGS. 4 and 5 show the overall outline of an embodiment of the present invention. In FIGS. 4 and 5, the piezoelectric pressure distribution sensor 10 has a rectangular flat plate-shaped base 11. The table 11 is mainly made of bakelite, and the sensor element group 12 arranged in a matrix is fixed on the table 11. Further, a detachable frame 13 protruding upward is attached to the peripheral edge of the base 11. In the opening of the frame 13,
A flexible pressure plate 14 is arranged. The pressure plate 14 has flexibility so as to press the upper end surface of the sensor element group 12, and its peripheral edge is fixed to the frame 13 side. An input / output connector 15 is formed at the right end of the pressure distribution sensor 10 in the drawing.
センサ素子群12を構成する各センサ素子21a,21b,…は、
第６図に示すようにそれぞれ、圧電素子22と、電界効果
トランジスタ23と、コンデンサ24とを有している。ま
た、マトリクス状に配置された各センサ素子21a,21b,…
の配置に沿って、各行方向に、それぞれ制御線C1，C2，
…が配設されている。また、各列方向には、読取線R1，
R2，…が配設されている。さらに、各列方向には、アー
ス25に接続されるアース線26が配設されている。The sensor elements 21a, 21b, ... Constituting the sensor element group 12 are
As shown in FIG. 6, each has a piezoelectric element 22, a field effect transistor 23, and a capacitor 24. Further, the sensor elements 21a, 21b, ... Arranged in a matrix form.
Control lines C 1 , C 2 , and
... is provided. In addition, the read line R 1 ,
R 2 , ... Are arranged. Further, a ground wire 26 connected to the ground 25 is arranged in each column direction.
第７図に、１つのセンサ素子21の等価回路を示す。第７
図において、電界効果トランジスタ23のゲート電極は、
制御線Ｃに接続されている。また、トランジスタ23のソ
ースあるいはドレイン電極の他方は、圧電素子22の上端
面に形成された電極28に接続されている。圧電素子22の
下端面に形成された電極29は、アース線26に接続されて
いる。また、圧電素子22の上端面の電極28とアース線26
との間には、コンデンサ24が接続されている。すなわ
ち、このコンデンサ24は圧電素子22に対し並列に接続さ
れていることになる。なお、圧電素子22としては、圧電
セラミックスや圧電性単結晶などの剛性の高い圧電材料
よりなる素子が使用される。FIG. 7 shows an equivalent circuit of one sensor element 21. 7th
In the figure, the gate electrode of the field effect transistor 23 is
It is connected to the control line C. The other of the source and drain electrodes of the transistor 23 is connected to the electrode 28 formed on the upper end surface of the piezoelectric element 22. The electrode 29 formed on the lower end surface of the piezoelectric element 22 is connected to the ground wire 26. Further, the electrode 28 on the upper end surface of the piezoelectric element 22 and the ground wire 26
A capacitor 24 is connected between and. That is, this capacitor 24 is connected in parallel to the piezoelectric element 22. As the piezoelectric element 22, an element made of a highly rigid piezoelectric material such as piezoelectric ceramics or piezoelectric single crystal is used.
次に、各センサ素子21部分の具体的な構造を説明する。Next, a specific structure of each sensor element 21 portion will be described.
圧力分布センサ10の台11は、第１図に示すように、その
上面にガラスとエポキシ樹脂からなる基板30を有してい
る。基板30の上面には、所定のパターンで配線パターン
31が形成されている。また、基板30において圧電素子22
に対応する位置には、孔32が形成されている。As shown in FIG. 1, the base 11 of the pressure distribution sensor 10 has a substrate 30 made of glass and epoxy resin on its upper surface. On the top surface of the substrate 30, a wiring pattern with a predetermined pattern
31 is formed. In addition, the piezoelectric element 22 on the substrate 30
A hole 32 is formed at a position corresponding to.
孔32内には、圧電素子22が配置されている。圧電素子22
と台11との間には、平板状かつ金属製の読出電極板33が
配置されている。読出電極板33は、それと圧電素子22の
下端に形成された電極との間に介在する導電性接着剤に
よって、圧電素子22に固着されている。読出電極板33
は、圧電素子22の４辺中央部に対応する位置に上方に屈
曲する舌片部34,35を有している。舌片部34の先端部
は、第２図に示すように、配線パターン31の所定位置に
半田付けされている。これによって、圧電素子22の下端
の電極は、読出電極板33を介して配線パターン31の所定
位置に電気的に接続されていることになる。The piezoelectric element 22 is arranged in the hole 32. Piezoelectric element 22
A read electrode plate 33 made of a flat plate and made of metal is disposed between the table 11 and the base 11. The read electrode plate 33 is fixed to the piezoelectric element 22 with a conductive adhesive interposed between the read electrode plate 33 and an electrode formed on the lower end of the piezoelectric element 22. Readout electrode plate 33
Has the tongue pieces 34, 35 that are bent upward at positions corresponding to the central portions of the four sides of the piezoelectric element 22. The tip of the tongue piece 34 is soldered to a predetermined position of the wiring pattern 31, as shown in FIG. As a result, the electrode at the lower end of the piezoelectric element 22 is electrically connected to the predetermined position of the wiring pattern 31 via the read electrode plate 33.
圧電素子22の上端には、平板状かつ金属製のアース電極
板36が配置されている。アース電極板36と圧電素子22の
上端の電極とは、介在する導電性接着剤によって固着さ
れている。アース電極板36は、圧電素子22の４辺中央に
対応する位置に舌片部37,38を有している。そのうちの
１つの舌片部37は、圧電素子22の上端部から斜め下方に
延び、さらに下方に延びるとともに、先端部が圧電素子
22から離れる側に直角に屈曲している。この舌片部37の
先端部は、配線パターン31の所定位置に半田付けされる
ことによって、電気的に接続されている。At the upper end of the piezoelectric element 22, a flat and metal ground electrode plate 36 is arranged. The ground electrode plate 36 and the electrode on the upper end of the piezoelectric element 22 are fixed by an intervening conductive adhesive. The ground electrode plate 36 has tongue pieces 37 and 38 at positions corresponding to the centers of the four sides of the piezoelectric element 22. One of the tongue pieces 37 extends obliquely downward from the upper end of the piezoelectric element 22 and further extends downward, and the tip end of the piezoelectric element 22 has the piezoelectric element.
Bent at a right angle to the side away from 22. The tip portion of the tongue piece portion 37 is electrically connected by being soldered to a predetermined position of the wiring pattern 31.
アース電極板36の上には、加圧板14が載せられている。
加圧板14は、たとえばガラスおよびエポキシ樹脂からな
る板状の部材であり、可撓性を有している。加圧板14は
その下部に一体的に接着された保温シート39を有してい
る。したがって、保温シート39の下面がアース電極板36
の上面に直接的に接触していることになる。保温シート
39は、その中間層部分に発熱体40を有している。発熱体
40は、金属箔エッチング回路や、ガラス繊維芯にNiCr,C
uCrなどを巻付けたヒータ線からなる。発熱体40は、上
下両面からシリコーンゴムあるいはシリコーン含浸ガラ
スクロスによってサンドイッチされている。これによっ
て面状発熱体としての保温シート39が構成されており、
十分な可撓性を有している。また、発熱体40は、後述す
る温度コントロール装置に接続されるようになってお
り、これによって発熱体40の温度が制御できるようにな
っている。The pressure plate 14 is placed on the ground electrode plate 36.
The pressure plate 14 is a plate-shaped member made of glass and epoxy resin, for example, and has flexibility. The pressure plate 14 has a heat insulating sheet 39 integrally bonded to the lower part thereof. Therefore, the lower surface of the heat insulating sheet 39 is the ground electrode plate 36.
Is in direct contact with the upper surface of. Thermal insulation sheet
39 has a heating element 40 in the intermediate layer portion thereof. Heating element
40 is NiCr, C for metal foil etching circuit and glass fiber core
It consists of a heater wire wrapped with uCr. The heating element 40 is sandwiched from the upper and lower sides by silicone rubber or silicone-impregnated glass cloth. With this, the heat insulating sheet 39 as a planar heating element is configured,
It has sufficient flexibility. The heating element 40 is connected to a temperature control device, which will be described later, so that the temperature of the heating element 40 can be controlled.
第３図に示すように、基板30の上面には、孔32を挾んで
各列方向に延びる読取線Ｒが形成されている。また、基
板30の裏面には、各行方向に延びる制御線Ｃが形成され
ている。さらに、基板30の上面および下面において、読
取線Ｒと制御線Ｃとに対して干渉しない位置に、アース
線26が形成されている。なお、制御線Ｃは、スルーホー
ル45を通じて、基板30の上面に形成された配線部分46に
接続されている。また、基板30の上面に形成されたアー
ス線26と下面に形成されたアース線26との間は、それぞ
れスルーホール47を通じて互いに接続されている。As shown in FIG. 3, reading lines R are formed on the upper surface of the substrate 30 and extend in the respective column directions across the holes 32. A control line C extending in each row direction is formed on the back surface of the substrate 30. Further, on the upper surface and the lower surface of the substrate 30, the ground wire 26 is formed at a position where it does not interfere with the read line R and the control line C. The control line C is connected to the wiring portion 46 formed on the upper surface of the substrate 30 through the through hole 45. Further, the ground wire 26 formed on the upper surface of the substrate 30 and the ground wire 26 formed on the lower surface are connected to each other through through holes 47.
前記読出電極板33の舌片部34は、読取線Ｒに半田付けに
よって接続されている。またアース電極板36の舌片部37
は、基板30の上面に形成された配線部分48に半田付けに
よって接続されている。配線部分48と読取線Ｒとの間に
は前記コンデンサ24が接続されている。配線部分48に
は、また、電界効果トランジスタ23の一方の電極が接続
されている。トランジスタ23の他方の電極はアース線26
に接続されている。さらに、トランジスタ23のゲート電
極は制御線Ｃに連続する配線部分46に接続されている。The tongue piece 34 of the read electrode plate 33 is connected to the read line R by soldering. Also, the tongue piece 37 of the ground electrode plate 36
Are connected to the wiring portion 48 formed on the upper surface of the substrate 30 by soldering. The capacitor 24 is connected between the wiring portion 48 and the read line R. One electrode of the field effect transistor 23 is also connected to the wiring portion 48. The other electrode of the transistor 23 is the ground wire 26.
It is connected to the. Further, the gate electrode of the transistor 23 is connected to the wiring portion 46 continuous with the control line C.
上述の圧電型圧力センサ10は、たとえば第８図に示すよ
うな圧力分布検出装置50に組込まれる。第８図におい
て、圧電型圧力センサ10の制御線C1，C2，…は、制御線
切換回路51に接続されている。また、読取線R1，R2，…
は、読取線切換回路52に接続されている。読取線切換回
路52は積分回路53に接続され、積分回路53はピークホー
ルド回路54に接続されている。ピークホールド回路54
は、A/Dコンバータ55を介てデータ処理装置56に接続さ
れている。さらに、第８図の検出装置50は、マトリクス
制御回路57を備えている。マトリクス制御回路57は、制
御線切換回路51および読取線切換回路52を制御するとと
もに、ピークホールド回路54に所定タイミングでリセッ
ト信号を送り、さらにデータ処理装置56に素子切換情報
信号を送るようになっている。また、データ処理装置56
は、A/Dコンバータ55を制御するための制御信号をA/Dコ
ンバータ56に送るようになっている。さらに、検出装置
50は温度コントロール装置58を有している。温度コント
ロール装置58は、圧電型圧力センサ10の保温シート39の
発熱体40に接続されて、発熱体40の発熱温度を制御し得
るようになっている。The above-described piezoelectric pressure sensor 10 is incorporated in a pressure distribution detecting device 50 as shown in FIG. 8, for example. In FIG. 8, the control lines C 1 , C 2 , ... Of the piezoelectric pressure sensor 10 are connected to the control line switching circuit 51. Also, read lines R 1 , R 2 , ...
Are connected to the read line switching circuit 52. The read line switching circuit 52 is connected to the integrating circuit 53, and the integrating circuit 53 is connected to the peak hold circuit 54. Peak hold circuit 54
Are connected to the data processing device 56 via the A / D converter 55. Further, the detection device 50 of FIG. 8 includes a matrix control circuit 57. The matrix control circuit 57 controls the control line switching circuit 51 and the read line switching circuit 52, sends a reset signal to the peak hold circuit 54 at a predetermined timing, and further sends an element switching information signal to the data processing device 56. ing. In addition, the data processing device 56
Sends a control signal for controlling the A / D converter 55 to the A / D converter 56. Furthermore, the detection device
50 has a temperature control device 58. The temperature control device 58 is connected to the heating element 40 of the heat insulating sheet 39 of the piezoelectric pressure sensor 10 and can control the heating temperature of the heating element 40.
次に、第８図の圧力分布検出装置50に組込まれた圧電型
圧力センサの作動を説明する。Next, the operation of the piezoelectric type pressure sensor incorporated in the pressure distribution detecting device 50 of FIG. 8 will be described.
予め、温度コントロール装置58によって、被測定物の温
度にほぼ一致する温度まで発熱体40を加熱しておく。た
とえば、人の足の裏の圧力分布を測定する場合には、人
の足の温度の影響を少なくし焦電による誤差を軽減する
ため、人の足の裏の温度に一致するように、発熱体40に
よって一定温度に保持する。In advance, the temperature control device 58 heats the heating element 40 to a temperature substantially equal to the temperature of the object to be measured. For example, when measuring the pressure distribution on the bottom of a person's foot, heat is generated to match the temperature on the bottom of the person's foot in order to reduce the effect of the temperature on the person's foot and reduce errors due to pyroelectricity. The body 40 maintains a constant temperature.
次に、人の足などの被測定物を圧電分布センサ10の加圧
板14上に載せると、その物体に基づく加圧力の分布に応
じて、各センサ素子11には電荷が蓄積される。一方、保
温シート39は、予め被測定物体の温度に一致するように
温度コントロール装置58によって制御されていることか
ら、高温あるいは低温の物体を載せたとしても、圧電素
子22に焦電効果は生じない。したがって、被測定物に基
づく圧力の影響のみを圧電素子22は受け、その圧力に応
じた電荷を蓄積する。Next, when an object to be measured such as a person's foot is placed on the pressure plate 14 of the piezoelectric distribution sensor 10, electric charges are accumulated in each sensor element 11 according to the distribution of the pressing force based on the object. On the other hand, since the heat retaining sheet 39 is controlled by the temperature control device 58 so as to match the temperature of the object to be measured in advance, even if a high or low temperature object is placed, the pyroelectric effect is generated in the piezoelectric element 22. Absent. Therefore, the piezoelectric element 22 receives only the influence of the pressure based on the object to be measured, and accumulates the electric charge according to the pressure.
次に、マトリクス制御回路57により、制御線切換回路51
を通して、まず制御線C1に接続されているトランジスタ
23を導通状態にする。このとき、他の制御線C2，C3，…
は非導通状態にある。これにより、制御線C1に対応する
行のセンサ素子11の情報が、読取線R1，R2，…を通して
読取可能な状態となる。Next, the matrix control circuit 57 causes the control line switching circuit 51
First, the transistor connected to the control line C 1 through
Turn on 23. At this time, the other control lines C 2 , C 3 , ...
Is in a non-conducting state. As a result, the information of the sensor element 11 in the row corresponding to the control line C 1 becomes ready to be read through the reading lines R 1 , R 2 , ...
この状態において、読取線切換回路52を通して、まず読
取線R1のみをコンパレータ53に接続する。このとき、残
りの読取線R2，R3，…は回路的に開放状態になっている
ため、対応するセンサ素子11内の情報は保持されてい
る。In this state, only the read line R 1 is first connected to the comparator 53 through the read line switching circuit 52. At this time, since the remaining read lines R 2 , R 3 , ... Are in an open circuit state, the information in the corresponding sensor element 11 is retained.
読取線R1をコンパレータ53に接続すると、対応する圧電
素子22に加圧により蓄積された電荷が、コンパレータ53
側に放電される。この電荷を積分回路53において時間的
に積分すれば、対応するセンサ素子21が加圧されること
により蓄積していた電荷量を測定できることになる。こ
れは、後段のピークホールド回路54、A/Dコンバータ55
を通してデータ処理装置56に入力される。When the read line R 1 is connected to the comparator 53, the charge accumulated in the corresponding piezoelectric element 22 by pressurization is stored in the comparator 53.
Discharged to the side. If this charge is integrated over time in the integrating circuit 53, the amount of charge accumulated by pressurizing the corresponding sensor element 21 can be measured. This is the peak hold circuit 54 and A / D converter 55 in the latter stage.
Is input to the data processing device 56 through.
以後、読取線R2、R3、…と読取線の切換えを行ない、す
べての読取線からの検出を終えると、次に制御線C2のみ
を導通状態とする。これによって上述の動作と同様に、
制御線C2に対応する行に配置された各センサ素子21の情
報を読取線R1，R2，…から読取り、その情報をデータ処
理装置56に蓄積する。この蓄積されたデータに基づけ
ば、温度の影響を受けることなく、圧電型圧力センサ10
の上に接触している未知物体の圧力分布を知ることがで
きる。After that, the read lines R 2 , R 3 , ... And the read lines are switched, and when the detection from all the read lines is completed, only the control line C 2 is brought into the conductive state next. As a result, similar to the above operation,
The information of each sensor element 21 arranged in the row corresponding to the control line C 2 is read from the read lines R 1 , R 2 , ... And the information is stored in the data processing device 56. Based on this accumulated data, the piezoelectric pressure sensor 10 is not affected by temperature.
It is possible to know the pressure distribution of an unknown object that is in contact with the above.
なお、保温シート39により圧電素子22を長時間にわたっ
て一定温度に保持する必要はない。なぜならば、電荷の
蓄積から検出までは長時間を要さないので、その間の温
度変化が抑制できれば足りるからである。It is not necessary to keep the piezoelectric element 22 at a constant temperature for a long time by the heat insulating sheet 39. This is because it does not take a long time from the charge accumulation to the detection, and it is sufficient if the temperature change can be suppressed during that time.
なお、前記測定動作において、被測定物を載せる前に１
度放電動作を行なっておけば、さらに正確な圧力分布を
検出することが可能となる。発熱体40による温度設定
は、被測定物の温度に合わせて適宜設定すれば良い。保
温シートだけで加圧板を構成しても良い。また、第９図
の従来例のような構成においても、保温シートを設ける
ことによって、本発明を実施することが可能である。さ
らに、本発明に係る保温手段として、冷却媒体を利用し
た冷却手段を採用することもできる。In addition, in the measurement operation, 1
If the discharge operation is performed once, a more accurate pressure distribution can be detected. The temperature setting by the heating element 40 may be appropriately set according to the temperature of the object to be measured. The pressure plate may be composed of only the heat insulating sheet. Further, the present invention can be implemented by providing the heat insulating sheet even in the configuration of the conventional example shown in FIG. Further, as the heat retaining means according to the present invention, a cooling means using a cooling medium can be adopted.
［発明の効果］ 本発明に係る圧電型圧力センサによれば、加圧板の温度
を被測定物の温度にほぼ一致させるように制御するため
の保温手段を備えていることから、高温あるいは低温の
被測定物を測定する場合であっても、圧電素子が受ける
温度差に基づく影響を抑制することができ、無電効果に
よる誤差を抑制することができるようになるので、正確
な圧力分布を測定することが可能となる。[Effects of the Invention] According to the piezoelectric pressure sensor of the present invention, since the temperature maintaining means for controlling the temperature of the pressure plate to substantially match the temperature of the object to be measured is provided, the piezoelectric pressure sensor of high temperature or low temperature can be obtained. Even when measuring an object to be measured, it is possible to suppress the influence due to the temperature difference that the piezoelectric element receives, and it is possible to suppress the error due to the non-electric effect, so that the accurate pressure distribution is measured. It becomes possible.
第１図は、本発明に係る一実施例の縦断面部分図であ
る。第２図は、第１図のII−II断面部分図である。第３
図は、第１図のIII−III断面部分図である。第４図は、
その実施例の全体概略を示す一部切欠平面図である。第
５図は、その実施例の全体概略を示す一部切欠側面図で
ある。第６図は、センサ素子群の配置を示す斜視略図で
ある。第７図は、センサ素子の等価回路図である。第８
図は、第１図ないし第７図に示された実施例を圧力分布
検出装置の一例に組込んだ場合のブロック図である。第
９図は、従来例の第１図に相当する図である。 12はセンサ素子群、14は加圧板、22は圧電素子、39は保
温シート、40は発熱体である。FIG. 1 is a partial vertical sectional view of an embodiment according to the present invention. FIG. 2 is a partial sectional view taken along the line II-II of FIG. Third
The figure is a partial sectional view taken along the line III-III in FIG. Figure 4 shows
It is a partially cutaway plan view showing the overall outline of the embodiment. FIG. 5 is a partially cutaway side view showing the overall outline of the embodiment. FIG. 6 is a schematic perspective view showing the arrangement of the sensor element groups. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the sensor element. 8th
The figure is a block diagram when the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 is incorporated into an example of a pressure distribution detecting device. FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 of the conventional example. 12 is a sensor element group, 14 is a pressure plate, 22 is a piezoelectric element, 39 is a heat insulating sheet, and 40 is a heating element.
Claims (1)
するための複数個の圧電素子を有する圧電センサ素子群
と、 前記圧電素子の上端に圧接し得るように、前記圧電素子
の上方に配置された可撓性の加圧板とを含み、 前記加圧板は、当該加圧板の温度を被測定物の温度とほ
ぼ一致させるように制御するための保温手段を備えてい
る 圧電型圧力センサ。1. A piezoelectric sensor element group having a plurality of piezoelectric elements arranged in a matrix for detecting a pressure distribution, and arranged above the piezoelectric element so as to be in pressure contact with an upper end of the piezoelectric element. A piezoelectric pressure sensor, which includes a heat retaining means for controlling the temperature of the pressure plate to substantially match the temperature of the object to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088514A JPH06103235B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Piezoelectric pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088514A JPH06103235B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Piezoelectric pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260335A JPH01260335A (en) | 1989-10-17 |
| JPH06103235B2 true JPH06103235B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=13944937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63088514A Expired - Lifetime JPH06103235B2 (en) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | Piezoelectric pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103235B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017075870A (en) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Force sensor, force detection device using the same, force detection system, and force detection method |
| JP2017075871A (en) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Force sensor, force detection device using the same, force detection system, and force detection method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147622A (en) * | 1984-01-12 | 1985-08-03 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Pressure-sensitive transducer |
| JPH0697194B2 (en) * | 1986-06-16 | 1994-11-30 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric pressure distribution sensor |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP63088514A patent/JPH06103235B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01260335A (en) | 1989-10-17 |
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