| 研究概要 |
従来はジャーク(加加速度)を測定する有効なセンサがなかったが,本研究では,圧電素子を用いた簡易で小型の新しいサイズモ系ジャークセンサを提案し開発することを目的とする.被測定対象上にセンサを搭載し,対象物が運動したときにセンサに働く慣性力を利用してジャークを測定する形式を取っている.圧電効果によって素子に発生する電荷量は振動の周波数がセンサ本体の固有振動数よりも小さい場合には被測定対象の加速度にほぼ比例する.圧電素子の両端電極を短絡し,その短絡電流を測れば加速度の時間微分であるジャークに比例した値を測定できると考えられる.これが本センサの基本的な測定原理である.
今年度は初年度として次のような検討を実施した,理論およびシミュレーション解析ではサイズモ系の1自由度センサとしての出力特性の周波数特性と測定原理について詳細に再検討し,実験ではこれまで準備研究で用いてきた圧電素子よりも圧電定数の大きい新しいバイモルフ素子を使用し,さらにより高感度に電流を検出する測定回路を製作し,測定帯域の増大を図った。
その結果,周波数特性としては,測定範囲であるセンサの固有振動数以下では,振幅と位相ともに,与えられ他ジャークによく追従しており,また,本ジャークセンサの出力電圧の振幅はジャークの値に対してよい線形性を示すことを明らかにし,原理の正当性を実験により検証した.
ただし,今回試用したセンサ素子は単純な短冊形で,かう支持方法が片持ち方式であるため振動しやすいという欠点がある.そのため1自由度サイズモ系のセンサとしてはやや基本原理に沿った出力特性を示す高局波数側の測定帯域制限が低下することが考えられ,更にジャークの過渡的変化に対してセンサ素子の残留振動が問題になる,今後はシミュレーション等によりセンサ構造を再設計し,良好な特性に改良していく必要がある
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