JPH0652206B2 - 静電容量型圧力分布測定装置 - Google Patents
静電容量型圧力分布測定装置Info
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- JPH0652206B2 JPH0652206B2 JP61070571A JP7057186A JPH0652206B2 JP H0652206 B2 JPH0652206 B2 JP H0652206B2 JP 61070571 A JP61070571 A JP 61070571A JP 7057186 A JP7057186 A JP 7057186A JP H0652206 B2 JPH0652206 B2 JP H0652206B2
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は物体上に作用する荷重の分布を測定する装置
に関するものである。
に関するものである。
物体上に作用する荷重の分布を測定する必要がある場合
がある。例えば、自動車のシートの性能評価試験をする
場合に、従来は、運転者が実際に自動車のシートに座し
てみて、主としてその感触によりその性能を評価してい
たが、近来、運転者からの体重その他の荷重を運転台の
シートがどの部分でどのように受けるかの荷重分布を測
定することによって、シートの性能評価試験をすること
が行なわれている。
がある。例えば、自動車のシートの性能評価試験をする
場合に、従来は、運転者が実際に自動車のシートに座し
てみて、主としてその感触によりその性能を評価してい
たが、近来、運転者からの体重その他の荷重を運転台の
シートがどの部分でどのように受けるかの荷重分布を測
定することによって、シートの性能評価試験をすること
が行なわれている。
［従来の技術］ しかるにここで使用される荷重分布測定装置は、シート
上の多数点にロードセルを配置したもので、装置が大型
化し、実験室における評価試験は可能であるものの、実
際に走行中の自動車内で使用するには不適当である。
上の多数点にロードセルを配置したもので、装置が大型
化し、実験室における評価試験は可能であるものの、実
際に走行中の自動車内で使用するには不適当である。
そこで本件出願の出願人は先に感圧導電ゴムを使用した
センサによる荷重分布測定装置を提案した（昭和５７年
特許出願公開第１００３３１号参照）。
センサによる荷重分布測定装置を提案した（昭和５７年
特許出願公開第１００３３１号参照）。
この新たに提案された荷重分布測定装置は感圧導電ゴム
シートの両面に電極を設け、感圧導電ゴムシートに荷重
が作用した場合の電気抵抗の変化から、荷重及びその分
布を測定するものである。
シートの両面に電極を設け、感圧導電ゴムシートに荷重
が作用した場合の電気抵抗の変化から、荷重及びその分
布を測定するものである。
［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、ここで用いる感圧導電ゴムシートはゴムシー
ト母材中に導電性粒子を分散させて構成したものである
が、その分散が必ずしも均一に行われないために、全面
にわたって均一な感圧導電性が保障されないこと、再び
除荷した時の復帰性が必ずしも良好でなく、これが測定
精度を低下させる原因となっている。
ト母材中に導電性粒子を分散させて構成したものである
が、その分散が必ずしも均一に行われないために、全面
にわたって均一な感圧導電性が保障されないこと、再び
除荷した時の復帰性が必ずしも良好でなく、これが測定
精度を低下させる原因となっている。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、物体上の荷重分布測定を容易かつ高精度に行うこと
ができ、かつ、小型で安価な装置を提供することを目的
とするものである。
て、物体上の荷重分布測定を容易かつ高精度に行うこと
ができ、かつ、小型で安価な装置を提供することを目的
とするものである。
(ロ)発明の構成 ［問題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の静電容量型圧力分布測
定装置は、一方の面に複数の電極素子をマトリックスに
配設した可撓性シート状の第１の電極板と一方の面に複
数の電極素子を前記マトリックスに配設した可撓性シー
ト状の第２の電極板とを誘電体からなるばね材シートの
両面にそれぞれの前記一方の面が対向する状態に貼合し
て構成したシート状センサを備え、前記第１の電極板の
前記電極素子を励振する励振装置と、前記第２の電極板
の前記電極素子からの出力を処理する処理装置とを備
え、指定した測定箇所において対向する前記電極素子間
の前記ばね材シートの静電容量を検出するように構成
し、前記第１の電極板と前記第２電極板はそれぞれ、可
撓性のシート状の絶縁材料からなるベースと、マトリッ
クス状に位置する測定箇所を白抜きの窓状にした状態で
前記ベースの一方の表面上に印刷により形成された導電
性インキ製のシールド窓層と、前記シールド窓層上に印
刷により形成された絶縁性インキ製の表面絶縁層と、前
記表面絶縁層の表面上に前記マトリックスの行または列
に沿って印刷によって複数条形成された導電性インキ製
の電極層と、前記電極層の表面上に印刷により形成され
た絶縁性インキ製の裏面絶縁層と、前記裏面絶縁層の表
面に印刷により形成された導電インキ製のシールド層と
から成ることを特徴としている。
定装置は、一方の面に複数の電極素子をマトリックスに
配設した可撓性シート状の第１の電極板と一方の面に複
数の電極素子を前記マトリックスに配設した可撓性シー
ト状の第２の電極板とを誘電体からなるばね材シートの
両面にそれぞれの前記一方の面が対向する状態に貼合し
て構成したシート状センサを備え、前記第１の電極板の
前記電極素子を励振する励振装置と、前記第２の電極板
の前記電極素子からの出力を処理する処理装置とを備
え、指定した測定箇所において対向する前記電極素子間
の前記ばね材シートの静電容量を検出するように構成
し、前記第１の電極板と前記第２電極板はそれぞれ、可
撓性のシート状の絶縁材料からなるベースと、マトリッ
クス状に位置する測定箇所を白抜きの窓状にした状態で
前記ベースの一方の表面上に印刷により形成された導電
性インキ製のシールド窓層と、前記シールド窓層上に印
刷により形成された絶縁性インキ製の表面絶縁層と、前
記表面絶縁層の表面上に前記マトリックスの行または列
に沿って印刷によって複数条形成された導電性インキ製
の電極層と、前記電極層の表面上に印刷により形成され
た絶縁性インキ製の裏面絶縁層と、前記裏面絶縁層の表
面に印刷により形成された導電インキ製のシールド層と
から成ることを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において、１は圧力分布測定装置であり、圧力分
布測定装置１はセンサ２及び計測部３とを備えている。
計測部３は励振装置４と処理装置５とからなっている。
布測定装置１はセンサ２及び計測部３とを備えている。
計測部３は励振装置４と処理装置５とからなっている。
センサ２は第１の電極板６、ばね板７、第２の電極板８
を重ねて一体的に貼合して構成したものである。センサ
２は複数の測定箇所１１を第２図に示すようにマトリッ
クス状に備えている。
を重ねて一体的に貼合して構成したものである。センサ
２は複数の測定箇所１１を第２図に示すようにマトリッ
クス状に備えている。
ばね材７はシート状をなし、誘電体からなる線形性及び
復元性の良好な可撓性のある弾性材で構成される。この
ようなばね材７を構成する材料の例としては天然ゴム、
シリコンゴムを挙げることができる。
復元性の良好な可撓性のある弾性材で構成される。この
ようなばね材７を構成する材料の例としては天然ゴム、
シリコンゴムを挙げることができる。
第１の電極板６と第２の電極板８とはほぼ同じ構造をな
している。即ち第３図及び第４図に示す如く、両電極板
６，８はベース１２の上にシールド窓層１３、表面絶縁
層１４、電極層１５、裏面絶縁層１６及びシールド層１
７を印刷によって形成している。
している。即ち第３図及び第４図に示す如く、両電極板
６，８はベース１２の上にシールド窓層１３、表面絶縁
層１４、電極層１５、裏面絶縁層１６及びシールド層１
７を印刷によって形成している。
ベース１２は、例えば矩形のシート状をなし、その材料
はポリエステルまたはポリエチレンテレフタレート等の
可撓性の絶縁材料で構成する。シールド窓層１３は導電
性インキを使用してベース１２上に印刷によって形成さ
れる。第５図に示すように、シールド窓層１３はほぼべ
た塗りであるが、但し測定箇所に対応してマトリックス
状に白抜きの窓１８が形成されている。
はポリエステルまたはポリエチレンテレフタレート等の
可撓性の絶縁材料で構成する。シールド窓層１３は導電
性インキを使用してベース１２上に印刷によって形成さ
れる。第５図に示すように、シールド窓層１３はほぼべ
た塗りであるが、但し測定箇所に対応してマトリックス
状に白抜きの窓１８が形成されている。
表面絶縁層１４は絶縁性インキを使用してシールド窓層
１３上に第６図に示すように、ベタ塗り印刷によって形
成する。
１３上に第６図に示すように、ベタ塗り印刷によって形
成する。
電極層１５は、導電性インキを使用して絶縁層１４の上
に印刷によって形成される。電極層１５は第７図に示す
ように、マトリックスの測定箇所１１の行または列に沿
って複数条に形成される。裏面絶縁層１６は絶縁性イン
キを使用して電極層１５の上に印刷によって形成され
る。裏面絶縁層１６は第８図に示すように、べた塗り印
刷によって形成し、表面絶縁層１４と協働して電極層１
５の表裏面及びエッジ部を覆うが、電極層１５の取出部
２１は被覆せずに露出させるようにしてある。
に印刷によって形成される。電極層１５は第７図に示す
ように、マトリックスの測定箇所１１の行または列に沿
って複数条に形成される。裏面絶縁層１６は絶縁性イン
キを使用して電極層１５の上に印刷によって形成され
る。裏面絶縁層１６は第８図に示すように、べた塗り印
刷によって形成し、表面絶縁層１４と協働して電極層１
５の表裏面及びエッジ部を覆うが、電極層１５の取出部
２１は被覆せずに露出させるようにしてある。
シールド層１７は導電性インキを使用して裏面絶縁層１
６の上に印刷によって形成される。シールド層１７は第
９図に示すようにべた塗り印刷によって形成し、シール
ド窓層１３と協働して表面絶縁層１４及び裏面絶縁層１
６を被覆するが、電極層１５の取出部２１は被覆せずに
露出させるようにしてある。
６の上に印刷によって形成される。シールド層１７は第
９図に示すようにべた塗り印刷によって形成し、シール
ド窓層１３と協働して表面絶縁層１４及び裏面絶縁層１
６を被覆するが、電極層１５の取出部２１は被覆せずに
露出させるようにしてある。
このように構成された両電極板６，８はベース１２をば
ね材７に向けてばね材７の表裏面に貼合する。このとき
第１の電極板６は電極層１５が測定箇所１１のマトリッ
クスの行に一致するように配置し、また電極板８は電極
層１５がそのマトリックスの列に一致するように配置す
る。
ね材７に向けてばね材７の表裏面に貼合する。このとき
第１の電極板６は電極層１５が測定箇所１１のマトリッ
クスの行に一致するように配置し、また電極板８は電極
層１５がそのマトリックスの列に一致するように配置す
る。
従って、第１の電極板６の行方向の電極層１５と第２の
電極板８の列方向の電極層１５とは測定箇所１１に設け
られた窓１８を通して対向し、このそれぞれの窓１８を
通して対向する両電極板の電極層１５が、電極素子を構
成し、その電極素子の対がそれぞれその測定箇所におけ
る電極１０（第１２図）を構成する。
電極板８の列方向の電極層１５とは測定箇所１１に設け
られた窓１８を通して対向し、このそれぞれの窓１８を
通して対向する両電極板の電極層１５が、電極素子を構
成し、その電極素子の対がそれぞれその測定箇所におけ
る電極１０（第１２図）を構成する。
こうして構成されたセンサ２は、第１の電極板６及び第
２の電極板８のそれぞれの電極層１５の取出部２１がプ
リント基板２２，２３と導通して計測部３に接続する。
２の電極板８のそれぞれの電極層１５の取出部２１がプ
リント基板２２，２３と導通して計測部３に接続する。
即ち、第１の電極板６の行方向の電極層１５はマルチプ
レクサ２４に接続し、マルチプレクサ２４は高周波ジェ
ネレータ２５に接続する。
レクサ２４に接続し、マルチプレクサ２４は高周波ジェ
ネレータ２５に接続する。
一方、第２の電極板８の列方向の電極層１５は検波器ア
レー２６を構成する検波器２７に接続する。このような
検波器２７としてはヘテロダイン検波器を使用すること
ができる。検波器アレー２６の出力は切替スイッチ２８
を通して処理装置５に入力される。
レー２６を構成する検波器２７に接続する。このような
検波器２７としてはヘテロダイン検波器を使用すること
ができる。検波器アレー２６の出力は切替スイッチ２８
を通して処理装置５に入力される。
［作用］ このように構成された圧力分布測定装置において、セン
サ２に作用する圧力の分布を検出する場合の動作は次の
通りである。
サ２に作用する圧力の分布を検出する場合の動作は次の
通りである。
高周波ジェネレータ２５が励振する。これをマルチプレ
クサ２４で第１の電極板６の行方向の複数の電極線２０
のうちの一本を選択して励振する。マルチプレクサ２４
の切替は処理装置５からの切替信号によって制御され
る。選択された電極線２０が励振されると電極線２０の
近傍に交流電界が形成され、対応する第２の電極板８の
列方向の電極板のうち窓１８において対向している電極
線２０が受信する。この受信の電圧は第１の電極板６と
第２の電極板８との間で測定箇所に介在するばね材７の
厚さに応じて変化する電極１０の静電容量の情報を含ん
でいる。
クサ２４で第１の電極板６の行方向の複数の電極線２０
のうちの一本を選択して励振する。マルチプレクサ２４
の切替は処理装置５からの切替信号によって制御され
る。選択された電極線２０が励振されると電極線２０の
近傍に交流電界が形成され、対応する第２の電極板８の
列方向の電極板のうち窓１８において対向している電極
線２０が受信する。この受信の電圧は第１の電極板６と
第２の電極板８との間で測定箇所に介在するばね材７の
厚さに応じて変化する電極１０の静電容量の情報を含ん
でいる。
第２の電極板８の電極線２０が受信した信号は、同時に
検波器２７で検波され、かつＡＤ変換され、処理装置５
に入力される。
検波器２７で検波され、かつＡＤ変換され、処理装置５
に入力される。
同様にして、マルチプレクサ２４の切替によって、順
次、第１の電極板６のすべての電極線２０が励振され、
電極１０における静電容量が測定されると、それらの信
号が処理装置５に入力され、演算によって、各電極１０
における静電容量から、各電極１０における測定箇所の
誘電率が算出され、その誘電率から、測定箇所に作用す
る圧力が特定される。
次、第１の電極板６のすべての電極線２０が励振され、
電極１０における静電容量が測定されると、それらの信
号が処理装置５に入力され、演算によって、各電極１０
における静電容量から、各電極１０における測定箇所の
誘電率が算出され、その誘電率から、測定箇所に作用す
る圧力が特定される。
(ハ)発明の効果 この発明の圧力分布測定装置によれば、直交する格子状
電極の間のばね材の厚みの変化により電極の静電容量の
変化を精度よく高速で検出することができるので、これ
にもとずいて、誘電率の分布から、センサのばね材に作
用する圧力の状態を検出することができる。この発明で
は電極部分をなす格子点以外はすべてシールドされてい
る電極線を使用して電極格子を構成することにより、外
部からの静電誘導ノイズを抑え、局所的な誘電率の変化
を静電容量の変化として検出することが可能になった。
電極線及び電極板は印刷技術によって製造することがで
きるので、薄肉化が可能であり、製造が容易であり、か
つ安価である。しかも、この発明の圧力分布測定装置で
はセンサにばね材を使用し、導電粒子を混入した感圧導
電シートを使用しないので、センサとして均質性を確保
することができ、高精度の測定が可能であるとともに、
除荷後の復帰も迅速であり、高速の測定をすることがで
きる。
電極の間のばね材の厚みの変化により電極の静電容量の
変化を精度よく高速で検出することができるので、これ
にもとずいて、誘電率の分布から、センサのばね材に作
用する圧力の状態を検出することができる。この発明で
は電極部分をなす格子点以外はすべてシールドされてい
る電極線を使用して電極格子を構成することにより、外
部からの静電誘導ノイズを抑え、局所的な誘電率の変化
を静電容量の変化として検出することが可能になった。
電極線及び電極板は印刷技術によって製造することがで
きるので、薄肉化が可能であり、製造が容易であり、か
つ安価である。しかも、この発明の圧力分布測定装置で
はセンサにばね材を使用し、導電粒子を混入した感圧導
電シートを使用しないので、センサとして均質性を確保
することができ、高精度の測定が可能であるとともに、
除荷後の復帰も迅速であり、高速の測定をすることがで
きる。
第１図は圧力分布測定装置の構成説明図、第２図は測定
箇所を示すセンサの平面説明図、第３図は電極板の平面
説明図、第４図は電極板の断面説明図、第５図はシール
ド窓層の印刷パターンを示す平面説明図、第６図は表面
絶縁層の印刷パターンを示す平面説明図、第７図は電極
層の印刷パターンを示す平面説明図、第８図は裏面絶縁
層の印刷パターンを示す平面説明図、第９図はシールド
層の印刷パターンを示す平面説明図、第１０図はセンサ
の平面説明図、第１１図はセンサの断面説明図、及び第
１２図は圧力分布計測回路図である。 １……圧力分布測定装置、２……センサ、３……計測
部、４……励振装置、５……処理装置、６……第１の電
極板、７……ばね材、８……第２の電極板、１０……電
極、１１……測定箇所、１２……ベース、１３……シー
ルド窓層、１４……表面絶縁層、１５……電極層、１６
……裏面絶縁層、１７……シールド層、１８……窓、２
０……電極線、２１……取出部、２４……マルチプレク
サ、２５……高周波ジェネレータ、２６……検波器アレ
ー、２７……検波器。
箇所を示すセンサの平面説明図、第３図は電極板の平面
説明図、第４図は電極板の断面説明図、第５図はシール
ド窓層の印刷パターンを示す平面説明図、第６図は表面
絶縁層の印刷パターンを示す平面説明図、第７図は電極
層の印刷パターンを示す平面説明図、第８図は裏面絶縁
層の印刷パターンを示す平面説明図、第９図はシールド
層の印刷パターンを示す平面説明図、第１０図はセンサ
の平面説明図、第１１図はセンサの断面説明図、及び第
１２図は圧力分布計測回路図である。 １……圧力分布測定装置、２……センサ、３……計測
部、４……励振装置、５……処理装置、６……第１の電
極板、７……ばね材、８……第２の電極板、１０……電
極、１１……測定箇所、１２……ベース、１３……シー
ルド窓層、１４……表面絶縁層、１５……電極層、１６
……裏面絶縁層、１７……シールド層、１８……窓、２
０……電極線、２１……取出部、２４……マルチプレク
サ、２５……高周波ジェネレータ、２６……検波器アレ
ー、２７……検波器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 森 雅之 (56)参考文献 実公 平５−31540（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】一方の面に複数の電極素子をマトリックス
に配設した可撓性シート状の第１の電極板と一方の面に
複数の電極素子を前記マトリックスに配設した可撓性シ
ート状の第２の電極板とを誘電体からなるばね材シート
の両面にそれぞれの前記一方の面が対向する状態に貼合
して構成したシート状センサを備え、前記第１の電極板
の前記電極素子を励振する励振装置と、前記第２の電極
板の前記電極素子からの出力を処理する処理装置とを備
え、指定した測定箇所において対向する前記電極素子間
の前記ばね材シートの静電容量を検出するように構成
し、前記第１の電極板と前記第２電極板はそれぞれ、可
撓性のシート状の絶縁材料からなるベースと、マトリッ
クス状に位置する測定箇所を白抜きの窓状にした状態で
前記ベースの一方の表面上に印刷により形成された導電
性インキ製のシールド窓層と、前記シールド窓層上に印
刷により形成された絶縁性インキ製の表面絶縁層と、前
記表面絶縁層の表面上に前記マトリックスの行または列
に沿って印刷によって複数条形成された導電性インキ製
の電極層と、前記電極層の表面上に印刷により形成され
た絶縁性インキ製の裏面絶縁層と、前記裏面絶縁層の表
面に印刷により形成された導電インキ製のシールド層と
から成ることを特徴とする静電容量型圧力分布測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070571A JPH0652206B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 静電容量型圧力分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070571A JPH0652206B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 静電容量型圧力分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226030A JPS62226030A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0652206B2 true JPH0652206B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=13435370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61070571A Expired - Lifetime JPH0652206B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 静電容量型圧力分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652206B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9525417B2 (en) | 2011-04-19 | 2016-12-20 | Sumitomo Riko Company Limited | Capacitive sensor device |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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