[發(fā)明專利]駐極體型振動檢測系統(tǒng)、外部振動信息的生成方法、關(guān)于外部振動的傳遞函數(shù)信息的生成方法、外部振動信息的生成程序以及關(guān)于外部振動的傳遞函數(shù)信息的生成程序

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380028639.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104364623B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 正木達章;中尾慎一;西田秀志;佐佐木榮一;山口浩
• 申請（專利權(quán)）人: 歐姆龍株式會社;國立大學(xué)法人東京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01M99/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,劉久亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用振動發(fā)電裝置(該振動發(fā)電裝置利用駐極體從外部振動發(fā)電)生成關(guān)于外部振動的信息的技術(shù)。

背景技術(shù)

近來，在維護諸如橋梁或道路等的建筑結(jié)構(gòu)時使用通過檢測該建筑結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的外部振動而獲得的電的要求明顯增加。例如，施加于建筑結(jié)構(gòu)的外部振動的振動位移大大影響建筑結(jié)構(gòu)的強度變化，并且對其檢測的要求也比較高。關(guān)于這一點，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用激光位移傳感器或電磁能來檢測振動位移(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1討論的技術(shù)中，通過使用線圈或服務(wù)電源(service?power?supply)控制響應(yīng)于外部振動的振子的響應(yīng)，檢測關(guān)于外部振動的位移的信息。

同時，開發(fā)了一種使用駐極體的、能夠從外部振動產(chǎn)生電的振動發(fā)電裝置(例如，參照專利文獻1)。在非專利文獻1討論的技術(shù)中，使用駐極體從振幅為1mm且頻率為10Hz的外部振動產(chǎn)生6μW的電力。然而，該技術(shù)未公開使用具有駐極體且從外部振動執(zhí)行振動激勵發(fā)電的振動發(fā)電裝置適當(dāng)檢測關(guān)于外部振動的速度或位移的信息的配置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第2010-48751號公報

專利文獻2：日本專利第H9-79900號公報

專利文獻3：日本專利第H11-148815號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Y.Arakawa,Y.Suzuki和N.Kasagi，“Micro?Seismic?Power?Generator?Using?Electret?Polymer?Film”，Power?MEMS?2004年11月，2004，第187-190頁

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)諸如激光位移傳感器等的光學(xué)裝置用于檢測關(guān)于施加于諸如建筑結(jié)構(gòu)等的檢查對象的外部振動的信息時，使用具有較大尺寸的裝置。因此，其操作性不令人滿意，并且須要單獨的電源來驅(qū)動該裝置。因此，難以測量關(guān)于檢查對象的大量振動信息。同時，當(dāng)采用從外部振動執(zhí)行振動激勵發(fā)電的振動發(fā)電裝置時，來自裝置的輸出電力可以用作電源。然而，現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)未公開將振動發(fā)電裝置的輸出電力適當(dāng)?shù)呐c振動信息相聯(lián)系的配置。

用于解決問題的手段

鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種使用駐極體容易且精確地檢測外部振動信息的技術(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，為了解決上述問題，通過以規(guī)定了施加于具有駐極體的振動發(fā)電裝置的外部振動的振動速度(下文中，還稱為“外部振動速度”)與振動發(fā)電裝置的輸出發(fā)電電壓之間的相關(guān)性的傳遞函數(shù)信息為重點，申請人認識到：針對輸入到振動發(fā)電裝置的外部振動的各個頻率，在外部振動速度與輸出發(fā)電電壓之間存在預(yù)定比例關(guān)系。另外，通過使用與預(yù)定比例關(guān)系對應(yīng)的傳遞系數(shù)來準備依據(jù)外部振動的頻率的傳遞函數(shù)信息，從由外部振動造成的振動發(fā)電裝置的輸出發(fā)電電壓的推移，可以容易且精確地生成與外部振動有關(guān)的速度信息或位移信息。

更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種駐極體型振動檢測系統(tǒng)，該駐極體型振動檢測系統(tǒng)包括：振動發(fā)電裝置，該振動發(fā)電裝置通過基于外部振動使由多個駐極體形成的駐極體組和具有多個電極對的電極組在相對移動方向上的位移而執(zhí)行振動激勵發(fā)電，以在所述電極對的電極之間輸出振動激勵電壓；傳遞函數(shù)存儲部，該傳遞函數(shù)存儲部存儲傳遞函數(shù)信息，該傳遞函數(shù)信息規(guī)定所述外部振動中包括的、預(yù)定頻率的范圍內(nèi)的、所述外部振動的振動速度與所述振動發(fā)電裝置的輸出發(fā)電電壓之間的相關(guān)性，所述傳遞函數(shù)信息含有傳遞系數(shù)，該傳遞系數(shù)與屬于所述預(yù)定頻率范圍的多個頻率中的每一個相應(yīng)地設(shè)置的、使所述外部振動的所述振動速度與所述振動發(fā)電裝置的所述輸出發(fā)電電壓成為預(yù)定比例關(guān)系；輸出頻譜信息計算部，該輸出頻譜信息計算部對預(yù)定時間段內(nèi)的、與所述振動發(fā)電裝置的所述輸出發(fā)電電壓有關(guān)的所述推移信息執(zhí)行傅里葉變換，以計算與所述輸出發(fā)電電壓有關(guān)的輸出頻譜信息；以及振動速度信息生成部，該振動速度信息生成部基于與由所述輸出頻譜信息計算部計算得到的所述振動發(fā)電裝置的所述輸出發(fā)電電壓有關(guān)的所述輸出頻譜信息和所述傳遞函數(shù)存儲部中存儲的所述傳遞函數(shù)信息，生成所述預(yù)定時間段內(nèi)的、與所述外部振動有關(guān)的振動速度信息。