JPH112643A - 加速度センサの周波数特性検査装置 - Google Patents

加速度センサの周波数特性検査装置

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JPH112643A
JPH112643A JP15507297A JP15507297A JPH112643A JP H112643 A JPH112643 A JP H112643A JP 15507297 A JP15507297 A JP 15507297A JP 15507297 A JP15507297 A JP 15507297A JP H112643 A JPH112643 A JP H112643A
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JP
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acceleration sensor
frequency
acceleration
white noise
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JP15507297A
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Akinori Toyoda
明徳 豊田
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Denso Corp
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度センサの周波数特性を検査する際に要
する検査時間を短縮する。 【解決手段】 本発明の加速度センサの周波数特性検査
装置は、検査周波数帯域の周波数成分を含んだホワイト
ノイズを発生するホワイトノイズ発生器11を備え、被
検査加速度センサ15及び基準加速度センサ16を一緒
に加振するものであって、ホワイトノイズ発生器11か
らのホワイトノイズを受けてホワイトノイズ加速度を被
検査加速度センサ15及び基準加速度センサ16に加え
る加振機10を備え、そして、被検査加速度センサ15
及び基準加速度センサ16から出力される加速度検知出
力の比を高速フーリエ変換することにより、周波数と検
知出力比とを対応させた特性を出力するFFTアナライ
ザ8を備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体式加
速度センサの製造ラインにおいて、該加速度センサの周
波数特性を検査する場合に好適する加速度センサの周波
数特性検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】加速度センサの周波数特性を検査する場
合、検査したい加速度センサを加振機のステージに取り
付け、加振機により上記加速度センサに加速度を加える
と共に、加える加速度の周波数を変化させるようにして
いる。そして、このような加速度が加えられたときに、
被検査加速度センサから出力される検知出力の変化特
性、即ち、周波数特性が予め決められた正常規格内に属
しているか否かを判断することにより、その被検査加速
度センサの良否を判定するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構成において
は、検査周波数帯域が例えば10Hzと2kHzの間で
あり、加速度センサに加える加速度の周波数を上記10
Hzから2kHzまで段階的に変化(いわゆるスイー
プ)させている。この場合、図8に示すように、最初は
数Hz程度ずつの間隔をおいて変化させ、その後、徐々
に変化させる間隔を大きくし、最後の方では数百Hzず
つ変化させている。これにより、上記10Hzから2k
Hzまでの間で、数十か所の加速度検知ポイントを設定
し、これら各加速度検知ポイントにおいて加速度センサ
により加速度を検知するように構成している。
【0004】しかし、この構成の場合、加速度の周波数
を上記10Hzから2kHzまで段階的に変化させるた
めに、かなり長い時間、例えば3分程度の時間がかかる
という欠点があった。特に、検査精度を高くするため
に、加速度検知ポイントを多くして周波数の変化させる
段階数を多くすればするほど、検査時間が長くなるとい
う問題点があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、検査時間を短縮
することができる加速度センサの周波数特性検査装置を
提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、検査周波数帯域の周波数成分を含んだホワイトノイ
ズ加速度を被検査加速度センサ及び基準加速度センサに
加えると共に、このとき、被検査加速度センサ及び基準
加速度センサから出力される加速度検知出力の比を高速
フーリエ変換することにより、周波数と検知出力比とを
対応させた特性、即ち、周波数特性を出力するように構
成した。この構成によれば、出力した周波数特性が正常
規格に属しているか否かを判断することにより、加速度
センサの良否を判定できる。
【0007】そして、上記構成の場合、ホワイトノイズ
加速度を2つの加速度センサに加えるのに必要な最小時
間は、検査周波数帯域のうちの最も低い周波数成分の1
周期分の時間となる。例えば、最も低い周波数成分が1
0Hzであれば、0.1秒となる。また、2つの加速度
センサから出力される加速度検知出力の比を高速フーリ
エ変換するのに必要な時間は、高速フーリエ変換手段の
データ処理能力に依存するが、通常、数秒程度あれば十
分である。従って、検査時間は全体でも数秒程度となる
から、従来構成に比べて、検査時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【0008】請求項2の発明においては、基準加速度セ
ンサとして、被検査加速度センサと同じ構造の加速度セ
ンサであって、その周波数特性が予め知られていると共
に正常規格内に存在する加速度センサを使用した。この
構成の場合、高速フーリエ変換手段から出力される風波
数特性が正常規格内に属しているか否かを判断するに当
たって、検査周波数帯域の全域に対して、正常規格の上
限値及び正常規格の下限値がそれぞれ一定値となり、こ
れら2個の数値を用意するだけで済む。これにより、上
記判断のための構成を簡単化することができる。
【0009】請求項3の発明においては、高速フーリエ
変換手段から出力される周波数と検知出力比とを対応さ
せた特性を入力し、この特性が正常規格内に属している
か否かを自動的に判断することに基づいて、被検査加速
度センサの良否を判定する判定手段を備える構成とし
た。これにより、被検査加速度センサの良否が自動的に
判定されるようになるから、検査作業がより一層簡単に
なる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体式加速度セ
ンサの周波数特性検査装置に適用した第1の実施例につ
いて、図1ないし図6を参照して説明する。まず、図2
は半導体式加速度センサ1の一例を概略的に示す図であ
る。この図2において、半導体式加速度センサ1は、ベ
ース2と、このベース2上に取り付けられた枠体3と、
この枠体3の内部に4本のビーム4により支持された重
り部5とから構成されている。上記4本のビーム4上に
は、ピエゾ素子(図示しない)が形成されている。
【0011】このような構成の加速度センサ1に加速度
が加わると、この加速度の大きさに応じて重り部5が動
き、これに応じてビーム4が変形し、ピエゾ素子の抵抗
が変化する。ここで、ピエゾ素子に電圧を印加しておく
ことにより、上記ピエゾ素子の抵抗変化(即ち、加えら
れた加速度)に対応する電気信号を加速度検知信号とし
て取り出すことが可能な構成となっている。
【0012】さて、上記構成の加速度センサ1を製造す
る製造ラインにおいては、その最終工程で、製造された
加速度センサ1の周波数特性を検査する工程を行う。こ
の検査工程では、図1に示すような周波数特性検査装置
6を使用する。図1は周波数特性検査装置6の電気的構
成を機能ブロックの組み合わせにて示す図である。この
図1に示すように、周波数特性検査装置6は、パソコン
7と、このパソコン7に接続されたFFTアナライザ
8、電圧発生器9、加振機10及びホワイトノイズ発生
器11とから構成されている。
【0013】上記パソコン7は、周波数特性検査装置6
の運転全般を制御する機能を有しており、そのための制
御プログラムを記憶している。このパソコン7が判定手
段を構成している。そして、パソコン7は、FFTアナ
ライザ8、電圧発生器9、加振機10及びホワイトノイ
ズ発生器11をそれぞれ駆動制御可能に構成されてい
る。
【0014】ここで、加振機7は、図3に示すように、
基台12とこの基台12に支持された加振機構部13と
から構成されている。上記加振機構部13のステージ1
4上には、被検査加速度センサ15及び基準加速度セン
サ16が取り付け固定されている。これにより、加振機
7は、被検査加速度センサ15及び基準加速度センサ1
6を一緒に(同時に)加振すること、即ち、加速度を加
えることが可能な構成となっている。尚、被検査加速度
センサ15としては、製造された検査したい加速度セン
サ1を取り付けている。また、基準加速度センサ16と
しては、上記被検査加速度センサ15と同じ構造の加速
度センサ、即ち、既に製造された加速度センサ1であっ
て、その周波数特性が検査されて予め知られていると共
に、この周波数特性が正常規格内に存在する加速度セン
サ1を使用している。特に、本実施例の場合には、周波
数特性が設計中心にほぼ一致する加速度センサ1を基準
加速度センサ16として使用している。
【0015】また、ホワイトノイズ発生器11は、検査
周波数帯域f1〜f2(例えばf1が10Hzでf2が
2kHz)の周波数成分を含んだ(即ち、重ねた)ホワ
イトノイズを発生する機能を有している。この場合、ホ
ワイトノイズ発生器11がホワイトノイズ発生手段を構
成している。上記ホワイトノイズ発生器11から発生さ
れたホワイトノイズ信号は、上記加振機10へ与えられ
るように構成されている。そして、加振機10は、上記
ホワイトノイズを受けてホワイトノイズ加速度を被検査
加速度センサ15及び基準加速度センサ16に加えるよ
うに構成されている。
【0016】ここで、ホワイトノイズ加速度は、検査周
波数帯域f1〜f2の加速度成分を有する加速度であ
る。このホワイトノイズ加速度を被検査加速度センサ1
5及び基準加速度センサ16に加えることは、検査周波
数帯域f1〜f2の加速度成分を同時に被検査加速度セ
ンサ15及び基準加速度センサ16に加えることを意味
している。従って、上記ホワイトノイズ加速度を加速度
センサ15及び16に加えることは、従来構成(図8参
照)のように、加速度センサに加える加速度の周波数を
検査周波数帯域f1〜f2で段階的に変化(スイープ)
させることと、時間的な違いがあるだけで実質的には同
じことになる。
【0017】また、電圧発生器9は、被検査加速度セン
サ15及び基準加速度センサ16に検知動作用の電圧を
印加する電源回路である。そして、被検査加速度センサ
15及び基準加速度センサ16は、上記電圧が印加され
た状態で、加振機10により上記ホワイトノイズ加速度
が加えられると、このホワイトノイズ加速度を検知して
加速度検知出力として加速度検知信号S1及びS2を出
力する。これら加速度検知信号S1及びS2を、図4の
(a)及び(b)に示す。
【0018】続いて、被検査加速度センサ15及び基準
加速度センサ16から出力された加速度検知信号S1及
びS2は、FFTアナライザ8へ与えられるように構成
されている。このFFTアナライザ8は、上記2つの加
速度検知信号S1、S2の比S1/S2を高速フーリエ
変換することにより、周波数と検知出力比(検知信号
比)とを対応させた特性、即ち、周波数特性を出力する
ように構成されている。具体的には、FFTアナライザ
8は、図5に示すような特性図(グラフ)を出力するよ
うに構成されている。この図5における横軸は周波数を
示し、縦軸は検知出力比S1/S2のゲイン(dB)を
示している。この場合、FFTアナライザ8が高速フー
リエ変換手段を構成している。
【0019】また、上記FFTアナライザ8は、上記周
波数特性のグラフを例えば印刷して出力すると共に、上
記周波数特性のグラフをデジタルデータに変換してこの
周波数特性データをパソコン7へ出力する機能を有して
いる。そして、パソコン7は、FFTアナライザ8から
の周波数特性データを入力し、この特性が正常規格内に
属しているか否かを自動的に判断すると共に、前記被検
査加速度センサ15の良否を判定するように構成されて
いる。この場合、パソコン7が判定手段を構成してい
る。尚、パソコン7の上記判定動作の具体的内容につい
ては後述する。
【0020】ここで、FFTアナライザ8から出力され
た周波数特性のグラフ(図5)の見方について説明す
る。まず、前記検査周波数帯域の中のある1つの周波数
において、被検査加速度センサ15から出力される加速
度検知信号S1と基準加速度センサ16から出力される
加速度検知信号S2が等しければ、比S1/S2が1と
なり、このときゲインは0dBとなる。そして、加速度
検知信号S1が加速度検知信号S2より小さくなれば、
比S1/S2が1より小さくなり、ゲイン(dB)は負
の値となる。反対に、加速度検知信号S1が加速度検知
信号S2より大きくなれば、比S1/S2が1より大き
くなり、ゲイン(dB)は正の値となる。ここで、基準
加速度センサ16は、検査周波数帯域(f1〜f2)の
全域において、正常規格内における設計中心の値を加速
度検知信号S2として出力していることがわかってい
る。
【0021】従って、被検査加速度センサ15が、検査
周波数帯域(f1〜f2)の全域において、基準加速度
センサ16の加速度検知出力S2と同じ値の加速度検知
出力S1を出力しておれば、検査周波数帯域(f1〜f
2)の全域においてゲインは0dBとなる。一方、検査
周波数帯域(f1〜f2)のうちのある周波数におい
て、被検査加速度センサ15が基準加速度センサ16の
加速度検知出力S2よりも大きい値の加速度検知出力S
1を出力しておれば、ゲインは正の値となり、被検査加
速度センサ15が基準加速度センサ16の加速度検知出
力S2よりも小さい値の加速度検知出力S1を出力して
おれば、ゲインは負の値となる。
【0022】そこで、図5に示すように、正常規格の上
限値をXdB、下限値を−XdBと設定しておき、検査
周波数帯域(f1〜f2)の全域において、上記検知出
力比S1/S2のゲインが上限値XdBと下限値−Xd
Bとの間に属していることを確認できれば、FFTアナ
ライザ8から出力される周波数特性、即ち、被検査加速
度センサ15の周波数特性が正常規格内に属しているこ
とを確認できたことになる。そして、この確認が行われ
た場合、上記被検査加速度センサ15を良品であると判
定することができる。
【0023】これに対して、検査周波数帯域(f1〜f
2)の全域のうちのある周波数において、上記検知出力
比S1/S2のゲインが上限値XdBを越えたり、また
は、下限値−XdBよりも小さくなったりすることを確
認できれば、被検査加速度センサ15の周波数特性が正
常規格内に属していないことを確認できたことになる。
この場合には、上記被検査加速度センサ15を不良品で
あると判定することができる。
【0024】次に、上記構成の周波数特性検査装置6の
検査動作について、図6も参照して説明する。図6は、
周波数特性検査装置6のパソコン7の制御プログラムの
制御内容を概略的に示すフローチャートである。まず、
図3に示すように、検査したい被検査加速度センサ15
と基準加速度センサ16を加振機構部13のステージ1
4上に取り付ける。続いて、パソコン7のキーボードを
操作して検査運転を開始させる(図6のステップS
1)。
【0025】すると、パソコン7は、電圧発生器9を駆
動して被検査加速度センサ15と基準加速度センサ16
に検査動作用の電圧を印加する(ステップS2)。そし
て、パソコン7は、ホワイトノイズ発生器11及び加振
機10を駆動して、ホワイトノイズ加速度を被検査加速
度センサ15及び基準加速度センサ16に加え、両加速
度センサ15、16をホワイトノイズ加振する(ステッ
プS3)。ここで、ホワイトノイズ加速度を加えている
時間は、検査周波数帯域のうちの最も低い周波数成分
(この場合、10Hz)の例えば10周期分の時間であ
る1秒間としている。尚、上記ホワイトノイズ加速度を
加えている時間は、最も低い周波数成分の1周期分の時
間である0.1秒以上であれば良く、具体的時間値は適
宜設定すれば良い。
【0026】これと共に、パソコン7は、FFTアナラ
イザ8を動作させ、被検査加速度センサ15及び基準加
速度センサ16から出力される2つの加速度検知出力S
1、S2の比S1/S2を高速フーリエ変換する高速フ
ーリエ変換処理(FFT解析)を開始させる(ステップ
S4)。これにより、FFTアナライザ8は、検査周波
数帯域(f1〜f2)の全域において、加速度検知出力
比S1/S2のゲインの周波数特性を算出して出力す
る。この場合、FFTアナライザ8は、検査周波数帯域
(f1〜f2)の全域における加速度検知出力比S1/
S2のゲインの周波数特性の中から最大値及び最小値を
求めて出力するように構成されていることが好ましい。
そして、FFTアナライザ8から出力された加速度検知
出力比S1/S2の周波数特性(並びにその最大値及び
最小値)は、パソコン7へ送信されるようになっている
(ステップS5)。
【0027】続いて、パソコン7は、上記FFTアナラ
イザ8から出力された加速度検知出力比S1/S2の周
波数特性が正常規格の上限値XdBと下限値−XdBの
間に属しているか否かを判断する(ステップS6)。こ
の場合、パソコン7は、上記送信された周波数特性の中
から最大値及び最小値を求め、この最大値及び最小値
(或いは、送信された周波数特性の最大値及び最小値)
が正常規格の上限値XdBと下限値−XdBの間に属し
ているか否かを判断している。
【0028】ここで、周波数特性の最大値及び最小値が
正常規格の上限値XdBと下限値−XdBの間に属して
おれば、被検査加速度センサ15が良品であると判定さ
れ、上記ステップS6にて「YES」へ進み、パソコン
7のディスプレイに被検査加速度センサ15が良品であ
ることが表示されるように構成されている(ステップS
7)。
【0029】一方、周波数特性の最大値及び最小値が正
常規格の上限値XdBと下限値−XdBの間に属してい
なければ、被検査加速度センサ15が不良品であると判
定され、上記ステップS6にて「NO」へ進み、パソコ
ン7のディスプレイに被検査加速度センサ15が不良品
であることが表示されるように構成されている(ステッ
プS8)。これにより、作業者は、パソコン7のディス
プレイを視認することにより、被検査加速度センサ15
の良否がわかる。
【0030】このような構成の本実施例によれば、ホワ
イトノイズ加速度を2つの加速度センサ15、16に加
えるのに必要な最小時間は、検査周波数帯域(f1〜f
2)のうちの最も低い周波数成分の1周期分の時間、例
えば最も低い周波数成分が10Hzであれば、0.1秒
となり、本実施例では、10周期分の時間である1秒間
としている。そして、2つの加速度センサ15、16か
ら出力される加速度検知出力S1、S2の比S1/S2
を高速フーリエ変換するときに必要な時間は、FFTア
ナライザ8のデータ処理能力に依存するが、通常、数秒
程度の時間である。従って、被検査加速度センサ15を
検査するときに要する検査時間は全体でも数秒程度とな
るから、従来構成に比べて、検査時間を大幅に短縮する
ことができる。
【0031】また、上記実施例では、基準加速度センサ
16として、被検査加速度センサ15と同じ構造の加速
度センサであって、その周波数特性が予め知られている
と共に正常規格内に存在する加速度センサ、具体的に
は、周波数特性が正常規格の設計中心である加速度セン
サを使用した。このため、FFTアナライザ8から出力
される風波数特性が正常規格内に属しているか否かを判
断するに当たって、検査周波数帯域の全域に対して、正
常規格の上限値X及び正常規格の下限値−Xがそれぞれ
一定値となる。そして、パソコン7においては、これら
2個の数値A、Bを用意すると共に、FFTアナライザ
8から出力される周波数特性の最大値及び最小値を上記
2個の数値X、−Xと比較する判断を行うだけで済む。
これにより、上記判断のための構成を簡単化することが
できる。
【0032】尚、基準加速度センサ16としては、周波
数特性が正常規格の設計中心であることは必須条件では
なく、周波数特性が正常規格内であれば良い。この場合
には、正常規格の設計中心からずれた分に対応するよう
に、上限値X及び下限値−Xの値を変更してやれば良
い。
【0033】更に、上記実施例では、FFTアナライザ
8から出力される周波数特性をパソコン7へ入力し、パ
ソコン7において、上記周波数特性が正常規格内に属し
ているか否かを自動的に判断すると共に、被検査加速度
センサ15の良否を判定するように構成した。これによ
り、被検査加速度センサ15の良否が自動的に判定され
るようになり、検査作業がより一層簡単なものとなる。
【0034】一方、基準加速度センサとして、上記基準
加速度センサ16に代えて、市販の容量式加速度センサ
を使用するように構成しても良い。この構成を、第2の
実施例として図7を参照して説明する。この第2の実施
例の場合、FFTアナライザ8から出力される加速度検
知信号S1、S2の比S1/S2の周波数特性は、図7
において実線Pで示すグラフのようになる。この図7の
ような周波数特性Pが得られる理由は、加速度センサ1
の加速度検知出力が周波数が低くなるにしたがって低下
する特性が求められているためである。このような特性
は、加速度センサ1において共振を防ぐ構造が正常に機
能していることを確認するために必要な特性である。
【0035】このため、図7に示すように、加速度検知
出力S1、S2の比S1/S2の周波数特性の正常規格
の上限値は実線P1となると共に、下限値は実線P2と
なる。そこで、第2の実施例においては、パソコン7
は、上限値の実線P1に対応する上限値データと、下限
値の実線P2に対応する下限値データを内部に予め記憶
しておき、検査周波数帯域の全域について、FFTアナ
ライザ8から出力される周波数特性が上限値データと下
限値データとの間に属しているか否かを判断するように
構成されている。そして、パソコン7は、FFTアナラ
イザ8からの周波数特性が上限値データと下限値データ
との間に属しておれば、被検査加速度センサ15が良品
であると判定し、属していなければ、被検査加速度セン
サ15が不良品であると判定するように構成されてい
る。
【0036】尚、上述した以外の第2の実施例の構成
は、第1の実施例と同じ構成となっている。従って、第
2の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効
果を得ることができる。
【0037】また、上記各実施例では、高速フーリエ変
換手段をFFTアナライザ8により構成したが、これに
限られるものではなく、パソコンの内部に高速フーリエ
変換機能を備えるように構成しても良い。この構成の場
合、周波数検査装置の構成が一層簡単になる。更に、上
記各実施例では、半導体式加速度センサ1の周波数特性
を検査する場合に適用したが、他の加速度センサ(例え
ば容量式加速度センサ、圧電形加速度センサ、サーボ形
加速度センサ等)の周波数特性を検査する場合に適用し
ても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図
【図2】加速度センサの斜視図
【図3】加振機の側面図
【図4】(a)は被検査加速度センサから出力される加
速度検知信号を示すタイムチャート、(b)は基準加速
度センサから出力される加速度検知信号を示すタイムチ
ャート
【図5】FFTアナライザから出力される周波数特性を
示す特性図
【図6】フローチャート
【図7】本発明の第2の実施例を示す図5相当図
【図8】従来構成を示すもので、加速度の周波数をスイ
ープさせたときの様子を示すタイムチャート
【符号の説明】
1は半導体式加速度センサ、6は周波数特性検査装置、
7はパソコン(判定手段)、8はFFTアナライザ(高
速フーリエ変換手段)、10は加振機、11はホワイト
ノイズ発生器(ホワイトノイズ発生手段)、15は被検
査加速度センサ、16は基準加速度センサを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査周波数帯域の周波数成分を含んだホ
    ワイトノイズを発生するホワイトノイズ発生手段と、 被検査加速度センサ及び基準加速度センサを一緒に加振
    するものであって、前記ホワイトノイズ発生手段からの
    ホワイトノイズを受けてホワイトノイズ加速度を前記被
    検査加速度センサ及び前記基準加速度センサに加える加
    振機と、 前記被検査加速度センサ及び前記基準加速度センサから
    出力される加速度検知出力の比を高速フーリエ変換する
    ことにより、周波数と検知出力比とを対応させた特性を
    出力する高速フーリエ変換手段とを備えて成る加速度セ
    ンサの周波数特性検査装置。
  2. 【請求項2】 前記基準加速度センサとして、前記被検
    査加速度センサと同じ構造の加速度センサであって、そ
    の周波数特性が予め知られていると共に正常規格内に存
    在する加速度センサを使用することを特徴とする請求項
    1記載の加速度センサの周波数特性検査装置。
  3. 【請求項3】 前記高速フーリエ変換手段から出力され
    る周波数と検知出力比とを対応させた特性を入力し、こ
    の特性が正常規格内に属しているか否かを自動的に判断
    することに基づいて、前記被検査加速度センサの良否を
    判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の加速度センサの周波数特性検査装置。
JP15507297A 1997-06-12 1997-06-12 加速度センサの周波数特性検査装置 Pending JPH112643A (ja)

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