[发明专利]传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有粘弹性体、磁场施加机构及磁场检测机构的传感器装置。详细而言，涉及一种具备根据施加的磁场的强度而使弹性模量发生变化的磁粘弹性体且根据施加的磁场而使测定范围可变的传感器装置。

背景技术

作为压敏传感器(载荷传感器)，存在如下这样的传感器，即，具备粘弹性体、在粘弹性体的一侧设置的永久磁铁及在粘弹性体的另一侧设置的霍尔元件(例如，专利文献1)。该压敏传感器在被施加压力(载荷)时，粘弹性体发生变形，使永久磁铁与霍尔元件的相对位置发生变化，因此能够基于霍尔元件的检测值而对施加于弹性体的压力进行检测。该压敏传感器通过弹性体的变形特性来决定压力的检测范围及检测精度。例如，当使用弹性模量低的粘弹性体时，以较小的压力使粘弹性体发生较大变形，因此检测精度(检测灵敏度)变高，但由于以较小的压力就达到粘弹性体的变形极限，因此检测范围变窄。相反，当使用弹性模量高的粘弹性体时，难以达到粘弹性体的变形极限，因此检测范围变宽，但由于与压力对应的粘弹性体的变形量变小，因此检测精度变低。

然而，在粘弹性体中具有磁粘弹性体(例如，专利文献2)，其使在磁场的作用下进行磁极化的磁性粒子在内部分散，并使从外部施加的磁场的强度发生变化，由此使粘弹性体的弹性模量发生变化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-46222号公报

专利文献2：日本特开平4-266970号公报

发明要解决的课题

在专利文献1那样的压敏传感器中，存在想要实现使检测精度及检测范围可变且适合于各种测定对象的传感器装置这样的要求。因此，本申请的诸申请人想到使用磁粘弹性体来构成传感器装置，该磁粘弹性体使磁性粒子在内部分散，并使从外部施加的磁场的强度发生变化，由此能够使弹性模量发生变化。通过这样构成，在施加于传感器装置的载荷大的情况下，增强施加的磁场而提高磁粘弹性体的弹性模量，从而能够扩大检测范围。另外，在施加于传感器装置的载荷小的情况下，减弱施加的磁场而降低磁粘弹性体的弹性模量，从而能够提高检测精度。然而，在这样构成传感器装置的情况下，霍尔元件等磁检测机构进行检测的磁场根据磁粘弹性体的变形而发生变化，并且根据磁场施加机构施加的磁场的强度而发生变化，因此存在无法根据磁检测机构检测的磁场的强度来单纯地运算磁粘弹性体的变形量、施加于磁粘弹性体的载荷这样的问题。另外，当将磁粘弹性体、磁场施加机构及磁检测机构组合为一个传感器时，各要素的布局成为问题。

发明内容

本发明鉴于以上的背景而提出，其课题在于，在利用了粘弹性体的变形的传感器装置中，使检测范围及检测精度可变。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的特征在于，具有：磁粘弹性体(2)，其在内部分散有导电性的磁性粒子(15)，根据施加的磁场的强度而使弹性模量发生变化，并且伴随变形而使规定的方向上的电阻值发生变化；磁场施加机构(5、6)，其向所述磁粘弹性体施加磁场，并且能够变更施加的磁场的强度；电阻检测机构(35)，其对所述磁粘弹性体的电阻进行检测；以及运算机构(10)，其基于所述电阻检测机构的检测值和所述磁场施加机构施加的磁场的强度，来对施加于所述磁粘弹性体的载荷进行运算，所述磁场施加机构施加的磁场越强，所述运算机构与所述电阻检测机构的检测值对应而运算出的所述载荷的值越增大。

根据该结构，能够提供根据磁场施加机构施加的磁场的强度来变更检测范围及检测精度的传感器装置。在传感器装置中，由于在磁粘弹性体内分散有具有导电性的磁性粒子，因此根据磁粘弹性体的变形而磁性粒子彼此接近或分离。因此，能够基于磁粘弹性体的电阻值来对施加于磁粘弹性体的载荷进行检测。另外，具有导电性的磁性粒子根据磁场施加机构施加的磁场的强度而相互形成磁耦合，因此能够使磁粘弹性体的弹性模量及电阻值发生变化。传感器装置的运算机构在对施加于磁粘弹性体的载荷进行运算时，除了考虑电阻检测机构检测到的磁粘弹性体的电阻值之外，还考虑磁场施加机构施加的磁场的强度。因此，能够考虑到根据磁场而发生变化的磁粘弹性体的弹性模量，并根据磁粘弹性体的电阻值来对施加于磁粘弹性体的载荷进行运算。另外，能够根据磁场施加机构施加的磁场的强度及电阻检测机构的检测值来对施加于磁粘弹性体的载荷进行运算。磁场施加机构施加的磁场的强度越大，磁粘弹性体的弹性模量越变高，相对于载荷的磁粘弹性体的变形量越变小。因此，磁场施加机构施加的磁场越强，与电阻检测机构的检测值对应而运算出的载荷的值越增大，由此能够对载荷进行适当地运算。