位移测量装置
阅读说明：本技术 位移测量装置 (Displacement measuring device ) 是由 坂本秀树 于 2021-03-15 设计创作，主要内容包括：提供用于测量与负重相应的多处的加压状态(位移)且不需要烦杂的布线的往复的位移测量装置。位移检测装置(1)具备：多个反射构件(12),被配置于检测对象物；信号源(21)、发送天线(22),朝向多个反射构件(12)的各个,发送能够穿过人体的规定频率的电波；接收天线(23)、混合器(24),接收由多个反射构件(12)的各个被反射回来的电波；距离算出部(25),基于到被发送的电波返回为止的时间信息来算出到多个反射构件(12)为止的距离信息；以及位移分布测量部(30),基于距离信息,算出多个反射构件(12)的各个的位移量。(Provided is a displacement measuring device for measuring the pressurized state (displacement) at a plurality of positions corresponding to a load, and which does not require complicated wiring and reciprocation. A displacement detection device (1) is provided with: a plurality of reflecting members (12) disposed on the object to be detected; a signal source (21) and a transmission antenna (22) which transmit radio waves of a predetermined frequency that can pass through the human body toward each of the plurality of reflection members (12); a reception antenna (23) and a mixer (24) for receiving radio waves reflected by the plurality of reflecting members (12); a distance calculation unit (25) that calculates distance information to the plurality of reflection members (12) based on time information until the transmitted radio wave returns; and a displacement distribution measuring unit (30) that calculates the amount of displacement of each of the plurality of reflecting members (12) on the basis of the distance information.)
技术领域
本发明涉及对多处的位移进行测量的位移测量装置。
背景技术
自以往，已知以覆盖座椅整个面的方式配置压敏单元(cell)或压力传感器，测量在人就坐时的加压状态(负重分布或压力分布)的座椅装置(例如，参考专利文献1)或乘物用座椅(例如，参考专利文献2)。在这些座椅装置或乘物用座椅中，通过使用具有二维的扩展的压敏单元或压力传感器，能够遍及宽范围而检测作用于就坐面的负重等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-102830号公报
专利文献2：日本特开2018-165135号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述的专利文献1、2中公开的座椅装置或乘物用座椅中使用的压敏单元或压力传感器的输出经由线缆被取出，所以有需要与处理这些输出的装置之间的烦杂的布线的往复这样的问题。特别是，在压敏单元或压力传感器的个数多的情况下，用于取出各个检测信号的布线变多，所以还需要压敏单元或压力传感器的各个与线缆之间的布线，所以布线的复杂度增加。
本发明是鉴于这样的点而创作的，其目的在于，提供用于对与负重相应的多处的加压状态(位移)进行测量且不需要烦杂的布线的往复的位移测量装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题，本发明的位移测量装置具备：多个反射构件，被配置于检测对象物；发送部，朝向多个反射构件的各个，发送能够穿过人体的规定频率的电波；接收部，接收由多个反射构件的各个被反射回来的规定频率的电波；距离算出部，基于从发送部发送的电波返回接收部为止的时间信息来算出到多个反射构件为止的距离信息；以及位移算出部，基于距离信息，算出多个反射构件的各个的位移量。
通过在被配置于检测对象物的多个反射构件之间进行电波的发送接收，检测到各反射构件为止的距离并算出位移，从而能够测量与作用于检测对象物的负重相应的多处的位移(加压状态)，而且，不需要从检测对象物侧经由线缆取出信号，所以不需要烦杂的布线的往复。
此外，期望上述的多个反射构件以等间距被配置。由此，能够防止测量处的间隔变得不均匀导致的测量质量的降低。
此外，期望上述的多个反射构件的全体被片材状的具有柔性的材料覆盖。此外，期望在上述的多个反射构件的各个之间填充的材料的泊松比为规定值以上。由此，能够抑制各反射构件的位移对其他反射构件的位移给予影响，能够实现各反射构件的独立的位移，而提高位移测量的精度。
此外，期望上述的规定频率的电波为毫米波。此外，期望上述的规定频率的电波为27GHz频带或者60GHz频带的电波。由此，能够以在检测对象物上坐着人的状态进行位移测量。
此外，期望上述的反射构件是电导率为规定值以上的导电性材料。此外，期望上述的反射构件是磁导率为规定值以上的磁性体材料。就反射构件的表面上的电波的透射深度L而言，若将材料的磁导率设为μ，将电导率设为σ，将电波的频率设为ω则能够表示为√(2/μσω)。从而，通过升高反射构件的电导率或磁导率，能够使透射深度L变浅而易于反射电波。
此外，期望上述的检测对象物为车辆的座位座椅，发送部和接收部被设置于车辆的顶棚。通过以这样的方式来使用，不将烦杂的布线进行往复，就能够容易地测量在具有复杂的形状的车辆的座位座椅上就坐的情况的位移分布。
附图说明
图1是表示一实施方式的位移测量装置的结构的图。
图2是表示反射片材的一例的图。
图3是表示雷达的具体的结构的图。
图4是表示雷达和反射片材的配置的一例的图。
标号说明
1 位移测量装置
10 反射片材
12 反射构件
20 雷达
21 信号源
22 发送天线(TX)
23 接收天线(RX)
24 混合器
25 距离算出部
30 位移分布测量部
100 座位座椅
110 座椅垫
120 座椅背
200 顶棚
具体实施方式
以下，针对应用了本发明的一实施方式的位移测量装置，参考附图进行说明。
图1是表示一实施方式的位移测量装置的结构的图。图1所示的本实施方式的位移测量装置1例如用于将车辆的座位座椅作为检测对象物，以驾驶者等搭乘者就坐的状态测量其位移分布。因此，位移测量装置1具备被埋入了多个反射构件12的反射片材10、雷达20、位移分布测量部30。
反射片材10使用泊松比为规定值以上的具有柔性的片材状的材料，内包有相互以等间距被配置的多个反射构件12。
图2是表示反射片材10的一例的图。图2的(A)为平面图，图2的(B)为截面图。如这些图所示，在反射片材10中，插入了被规则地配置的5行5列合计25个反射构件12。各反射构件12例如由具有1边为11mm的矩形形状的导电性材料以及/或者磁性体材料形成。
一般来说，就反射构件12的表面的电波的透射深度L而言，若将材料的磁导率设为μ，将电导率设为σ，将电波的频率设为ω则能够表示为√(2/μσω)。从而，通过升高反射构件12的电导率σ或磁导率μ，能够使透射深度L变浅而易于反射电波。在本实施方式中，由电导率为σ1以上的导电性材料并且是磁导率为μ1以上的磁性体材料形成反射构件12。另外，σ1或μ1的具体的值基于所使用的电波的频率或强度、雷达20和各反射构件12之间的距离等，在产品设计时决定即可。
雷达20使用规定频率的电波检测到多个反射构件12为止的距离。图3是表示雷达20的具体的结构的图。如图3所示，雷达20包括：信号源21，生成规定频率的信号；发送天线(TX)22，将与该信号对应的电波朝向反射片材10的各反射构件12发送；接收天线(RX)23，接收对于该电波的基于各反射构件12的反射波；混合器24，对发送信号和接收信号进行混合；以及距离算出部25，基于混合器24的输出来检测从雷达20发送的电波被各反射构件12反射回来为止的时间，而算出到各反射构件12为止的距离。信号源21和发送天线22对应于发送电波的发送部，接收天线23和混合器24对应于接收电波的接收部。
此外，通过雷达20发送接收的电波使用能够穿过人体的规定频率的电波、例如毫米波。具体而言，期望使用27GHz频带或者60GHz频带的电波。
图4是表示雷达20和反射片材10的配置的一例的图。在图4中，在车辆的座位座椅100的座椅垫110和座椅背120的各个的内部配置有反射片材10。此外，在车辆的顶棚200，设置有针对这两个反射片材10进行电波的发送接收的公共的雷达20。另外，也可以分别设置针对两个反射片材10进行电波的发送接收的雷达20。
位移分布测量部30以规定周期取得从雷达20输出的到各反射构件12为止的距离，测量各反射构件12的位移量(位移分布)。针对各反射构件12，上次的距离和这次的距离的差分为测量1周期相应量的位移量，其累积值成为各反射构件12的全体的位移量。另外，在本实施方式中，求得位移量，但也可以使用座椅垫110或座椅背120以及反射片材10的杨氏模量E，根据位移量而求得压力(压力分布)。
这样，在本实施方式的位移测量装置1中，通过与被配置于检测对象物的多个反射构件12之间进行电波的发送接收，检测到各反射构件12为止的距离并算出位移，能够检测与作用于检测对象物的负重相应的多处的位移(加压状态)，而且，不需要从检测对象物侧经由线缆取出信号，所以不需要烦杂的布线的往复。
此外，通过将多个反射构件12以等间距配置，能够防止测量处的间隔变得不均匀导致的测量质量的降低。
此外，使用将多个反射构件12的全体以片材状的具有柔性的材料覆盖的反射片材10，将在多个反射构件12的各个之间填充的材料的泊松比设为规定值以上。由此，能够抑制各反射构件12的位移对其他反射构件12的位移给予影响，实现各反射构件12的独立的位移，而能够提高位移测量的精度。
此外，通过将从雷达20发送接收的规定频率的电波设为毫米波，具体而言设为27GHz频带或者60GHz频带的电波，能够以在检测对象物上坐人的状态进行位移测量。
此外，作为反射构件12，使用电导率为规定值以上的导电性材料或磁导率为规定值以上的磁性体材料。就反射构件12的表面上的电波的透射深度L而言，若将材料的磁导率设为μ，将电导率设为σ，将电波的频率设为ω则能够表示为√(2/μσω)。从而，通过升高反射构件12的电导率或磁导率，能够使透射深度L变浅而易于反射电波。
此外，将检测对象物设为车辆的座位座椅100(图4)，将雷达20设置于车辆的顶棚200(图4)的情况下，不将烦杂的布线进行往复，就能够容易地测量在具有复杂的形状的车辆的座位座椅100上就坐的情况的位移分布。
另外，本发明并非限定于上述实施方式，能够在本发明的要旨的范围内实施各种各样的变形。在上述的实施方式(图4)中，针对对车辆的座位座椅100的位移量进行测量的情况进行了说明，但只要是测量位移分布或压力分布的部件，针对座位座椅以外也能够应用本发明。例如，对于测量针对床或扶手等施加负重的区域的位移分布或压力分布的情况能够应用本发明。此外，还能够用于测量脚掌等的位移分布或压力分布而决定重心位置的用途。
工业上的可利用性
如上述那样，根据本发明，通过与被配置于检测对象物的多个反射构件之间进行电波的发送接收，检测到各反射构件为止的距离并算出位移，能够测量与作用于检测对象物的负重相应的多处的位移(加压状态)，而且，不需要从检测对象物侧经由线缆取出信号，所以不需要烦杂的布线的往复。