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公開番号2025140225
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024039454
出願日2024-03-13
発明の名称振動センサ及び振動数検出システム
出願人国立大学法人東京科学大学
代理人弁理士法人エピファニー特許事務所
主分類G01H 11/06 20060101AFI20250919BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型化及び薄型化が可能な振動センサ及び振動数検出システムを提供することを目的としている。
【解決手段】振動数を検出するための振動センサであって、誘電体層と、気体層と、金属層と、弾性部材とを備え、前記誘電体層と前記金属層との間には、前記気体層が配置され、前記弾性部材は、前記気体層に設けられ、且つ、前記弾性部材は、一方側が前記誘電体層に連結しており、他方側が前記金属層に連結しており、前記振動センサは、前記弾性部材が伸縮して前記誘電体層と前記金属層との間の距離が変化することで、電波の反射損失を変化させるように構成され、前記反射損失は、前記誘電体層に入射する第1電波の第1電力と、前記誘電体層に入射後に前記金属層で反射して前記誘電体層から放射される第2電波の第2電力とに基づいている、振動センサが提供される。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
振動数を検出するための振動センサであって、
重り部材と、気体層と、金属層と、弾性部材とを備え、
前記重り部材は、抵抗層と、誘電体層とを有し、
前記重り部材と前記金属層との間には、前記気体層が配置され、
前記弾性部材は、前記気体層に設けられ、且つ、前記弾性部材は、一方側が前記重り部材に連結しており、他方側が前記金属層に連結しており、
前記振動センサは、前記弾性部材が伸縮して前記重り部材と前記金属層との間の距離が変化することで、電波の反射損失を変化させるように構成され、
前記反射損失は、前記重り部材に入射する第１電波の第１電力と、前記重り部材に入射後に前記金属層で反射して前記重り部材から放射される第２電波の第２電力とに基づいている、振動センサ。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
請求項１に記載の振動センサであって、
前記抵抗層は、前記誘電体層上に積層されている、振動センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動センサであって、
複数の前記弾性部材を有し、
複数の前記弾性部材が、前記重り部材のうちの縁の部分に連結している、振動センサ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の振動センサであって、
前記金属層は、メッシュ構造を有する、振動センサ。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の振動センサであって、
前記重り部材は、金属製の錘を更に有する、振動センサ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の振動センサを有する、振動数検出システムであって、
送信部と、受信部と、振動数取得部とを備え、
前記送信部は、前記振動センサへ前記第１電波を送信可能に構成され、
前記受信部は、前記振動センサから前記第２電波を受信可能に構成され、
前記振動数取得部は、前記第１電波の前記第１電力及び前記第２電波の前記第２電力に基づく前記反射損失を用いて振動数を取得する、振動数検出システム。
【請求項７】
請求項６に記載の振動数検出システムであって、
前記送信部、前記受信部及び前記振動数取得部は、前記振動センサとは独立した筐体に設けられている、振動数検出システム。
【請求項８】
請求項６に記載の振動数検出システムであって、
前記送信部が送信する前記第１電波は、１５ＧＨｚ以上である、振動数検出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサ及び振動数検出システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、建物等の構造物の劣化を診断するために用いられる振動センサが開示されている。特許文献１に記載の振動センサは、筐体に設けられたアンテナや、振動センサの検出した振動に関する信号を生成・出力するたに用いられる無線回路基板や、各種回路を駆動するための電池等を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６１９７７９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池（電源）等を用いる振動センサは、電池等や、回路基板及びアンテナ等の様々な部品が必要になり、大型化しやすい。
【０００５】
本発明は、小型化及び薄型化が可能な振動センサ及び振動数検出システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、振動数を検出するための振動センサであって、誘電体層と、気体層と、金属層と、弾性部材とを備え、前記誘電体層と前記金属層との間には、前記気体層が配置され、前記弾性部材は、前記気体層に設けられ、且つ、前記弾性部材は、一方側が前記誘電体層に連結しており、他方側が前記金属層に連結しており、前記振動センサは、前記弾性部材が伸縮して前記誘電体層と前記金属層との間の距離が変化することで、電波の反射損失を変化させるように構成され、前記反射損失は、前記誘電体層に入射する第１電波の第１電力と、前記誘電体層に入射後に前記金属層で反射して前記誘電体層から放射される第２電波の第２電力とに基づいている、振動センサが提供される。
【０００７】
本発明によれば、弾性部材が伸縮して重り部材と金属層との間の距離が変化することで、電波の反射損失を変化させるように構成されており、振動数検出には電波の反射損失が用いられるので、例えば無線回路基板や、これを駆動するための電源回路及び電源（電池）等が不要であり、小型化及び薄型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、振動数検出システム１００の概要構成を示す模式図である。
図２は、振動センサ２（振動センサ本体２Ｂ）の斜視図である。
図３は、図２に示す振動センサ２を側面方向から見た図であって、入射する電波や反射する電波の説明図である。
図４は、情報処理部１Ｂの機能ブロック図である。
図５は、制御部１２の機能ブロック図である。
図６は、振動センサ２の振動によって重り部材２ａと金属層２ｃとの間の距離ｘが変化することで反射損失が変化することを示しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
【００１０】
１．実施形態の構成の説明
図１に示すように、実施形態において、振動数検出システム１００は、送受信装置１と、送受信装置１と通信可能な振動センサ２とを備えている。振動数検出システム１００において、振動センサ２は電波吸収体構造をなしており、また、弾性構造（実施形態ではバネ構造）を有している。これにより、振動センサ２の電波吸収体としての吸収周波数帯が変化する。実施形態に係る振動センサ２の詳細構成は、後段で詳しく説明するが、図２に示すように、振動センサ２は、重り部材２ａと、弾性部材２ｂと、金属層２ｃと、気体層２ｄとを備えており、重り部材２ａが振動することで（重り部材２ａと金属層２ｃとの間の距離ｘが変化することで）、電波の吸収特性が変化する。振動数検出システム１００では、送信する電波の電力と振動センサ２で反射して戻る電波の電力とを取得することで、振動センサ２の振動数を検出することを可能としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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