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CN114846334A - 加速度传感器、使用该加速度传感器的加速度的评价方法、以及安装有加速度传感器的货物 - Google Patents

加速度传感器、使用该加速度传感器的加速度的评价方法、以及安装有加速度传感器的货物 Download PDF

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CN114846334A
CN114846334A CN202080087162.7A CN202080087162A CN114846334A CN 114846334 A CN114846334 A CN 114846334A CN 202080087162 A CN202080087162 A CN 202080087162A CN 114846334 A CN114846334 A CN 114846334A
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acceleration
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color
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门胁靖
山竹邦明
原真尚
山木繁
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Showa Denko KK
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Abstract

加速度传感器、使用该加速度传感器的加速度的评价方法、以及安装有加速度传感器的货物，在该加速度传感器中，在以正交尼科耳方式配置的两片偏光板之间配置有灵敏色板，而且，在任一所述偏光板与所述灵敏色板之间配置有银纳米线分散液。

Description

加速度传感器、使用该加速度传感器的加速度的评价方法、以 及安装有加速度传感器的货物
技术领域
本发明涉及加速度传感器、使用该加速度传感器的加速度的评价方法、以及安装有加速度传感器的货物。
本申请基于在2019年12月20日申请的日本专利申请2019-230498号要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
通常，加速度传感器使用静电容量式、压电电阻式等。例如，在专利文献1中，使用如下的静电容量式：将传感器内部的电容器的一方的电极设为可动部位，根据静电容量的变化电读取响应其加速度的变化。另外，在专利文献2中，使用电读取应变仪的电阻变化并算出加速度的压电电阻式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-106082号公报
专利文献2：日本特开2015-010955号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往的加速度传感器通过电子信息来获得加速度的信息。因此，为了用以往的加速度传感器来确认加速度，加速度的信息的电子解析是必需的，电力消耗也是必需的。
本发明的目的在于，提供不需要电力消耗，能够视觉地评价加速度的加速度传感器。
用于解决课题的技术方案
即，本发明的第一技术方案～第三技术方案具备以下所示的构成。
[1]一种加速度传感器，
具有以正交尼科耳方式配置的两片偏光板、灵敏色板、以及银纳米线分散液，
所述灵敏色板和所述银纳米线分散液配置于所述两片偏光板之间。
本发明的第一技术方案优选包含以下的[2]～[5]的特征。这些特征可以优选组合两个以上。
[2]根据上述[1]所述的加速度传感器，所述银纳米线分散液的溶剂为水。
[3]根据上述[1]或[2]所述的加速度传感器，所述银纳米线分散液的厚度为0.2mm～5mm。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的加速度传感器，所述银纳米线分散液中的银纳米线的浓度(质量％)与所述银纳米线分散液的厚度(mm)之积为0.01质量％·mm～1质量％·mm。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的加速度传感器，所述灵敏色板的相位差为530nm～580nm。
本发明的第二技术方案是以下的加速度的评价方法。
[6]一种加速度的评价方法，是使用上述[1]～[5]中任一项所述的加速度传感器的加速度的评价方法，从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色。
本发明的第一技术方案优选包含以下的[7]和[8]中的至少一方的特征。
[7]一种加速度的评价方法，是使用上述[5]所述的加速度传感器的加速度的评价方法，从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色，在所述光的颜色为蓝绿～绿～黄绿的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的快轴方向。
[8]一种加速度的评价方法，是使用上述[5]所述的加速度传感器的加速度的评价方法，从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色，在所述光的颜色为红～橙的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的慢轴方向。
本发明的第三技术方案是以下的安装有加速度传感器的货物。
[9]一种货物，安装有上述[1]～[5]中任一项所述的加速度传感器。
发明的效果
不需要电力消耗，能够视觉地评价加速度。
附图说明
图1是示意性地示出两片偏光板、灵敏色板、以及银纳米线分散液的配置的图。图中的箭头表示光轴方向。
具体实施方式
以下，列举本发明的实施方式进行说明，但本发明能够在不变更其要旨的范围内适当地进行变更而实施。
本实施方式是为了更好地理解发明的主旨而具体说明的实施方式，只要没有特别指定，就不限定本发明。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够对位置、角度、数量、材料、量、构成等进行变更、附加、省略、置换等。
(加速度传感器)
本实施方式的加速度传感器例如如图1所示那样，在以正交尼科耳(cross Nicol)方式配置的两片偏光板1、4之间配置有灵敏色板2，而且，在偏光板4与灵敏色板2之间配置有银纳米线分散液3。
即，偏光板1与偏光板4以透射轴正交的方式配置。
银纳米线分散液3也可以配置于偏光板1与灵敏色板2之间。银纳米线分散液3与灵敏色板2排列顺序可任意选择。
灵敏色板2例如是相位差板。
银纳米线分散液是银纳米线分散在溶剂中的分散液。在图1中，示出银纳米线分散液收容于透明容器的例子。以下，有时将银纳米线分散液3称为分散液3。
分散液3中的银纳米线具有沿加速度的方向取向的性质。本实施方式的加速度传感器利用该性质，用灵敏色板法检测银纳米线的取向。
在灵敏色板法中，相对于从白色光源入射的白色光的光轴(以下，有时简称为“光轴”)垂直地配置两片偏光板以及相位差板(灵敏色板)。即，偏光板与相位差板平行地配置。在将所述偏光板以正交尼科耳方式配置的情况下，所述相位差板使用单波长片。相位差板通过被配置成在从光轴方向观察时使相位差板的快轴(或慢轴)相对于偏光板的偏光轴倾斜45°而被用作灵敏色板2。
灵敏色板2优选用肉眼容易发现颜色变化的相位差530nm～580nm的色板。以下，只要没有特别说明，使用这样的敏锐色板作为灵敏色板2进行说明。另外，颜色名称的表达符合符合日本工业标准JIS Z8102：2001。
此外，在正交尼科耳的状态下，仅以两片偏光板进行观察的情况下，光线被遮挡而观察到黑暗。另外，灵敏色板具有快轴方向和慢轴方向，在配置于在正交位置组合的两片偏光板之间的情况下，作为干涉色呈现鲜艳的颜色，即使相位差稍微变化，干涉色也会敏感地变化。
作为所述银纳米线分散液3的介质(溶剂)，可举出乙醇等有机溶剂、水等，从容易处理出发，优选为水。在银纳米线分散液3中，为了获得稳定的分散，也可以添加表面活性剂等。
优选将所述银纳米线分散液3收容于透明容器而容易处理。透明容器可以独立地收容银纳米线分散液3，也可以与其他构件组合来收容银纳米线分散液3。例如，作为收容银纳米线分散液3的容器的壁的一部分，也可以使用偏光板1、4中的一方的偏光板和灵敏色板2。通常，银纳米线分散液的形状成为该容器的内侧的形状。
关于所述分散液3的厚度(光通过分散液中的距离)，薄的厚度能够使加速度传感器小型化，厚的厚度如后述那样能够使所述分散液3变得稀薄由此容易使其稳定地分散。从这些观点出发，银纳米线分散液3的厚度优选为0.2mm～5mm，更优选为0.3mm～3mm，进一步优选为0.5mm～2mm。
所述分散液3中的银纳米线的浓度取决于所述分散液3的厚度。为了作为加速度传感器获得相同的灵敏度(颜色的变化情况)，所述分散液3的厚度越薄则所述分散液3中的银纳米线的浓度越成为高浓度，所述分散液3的厚度越厚则所述分散液3中的银纳米线的浓度越成为低浓度即可。因此，可以将所述分散液3中的银纳米线的浓度(质量％)与分散液3的厚度(mm)之积作为指标。所述积优选为0.01质量％·mm～1质量％·mm，更优选为0.03质量％·mm～0.5质量％·mm，进一步优选为0.1质量％·mm～0.3质量％·mm。
(加速度的评价方法)
在本实施方式的加速度的评价方法中，使用所述加速度传感器，从一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色。即，在本实施方式的加速度的评价方法中，例如对在使白色光相对于偏光板1垂直地入射时，从偏光板4侧观察到的加速度传感器的颜色进行评价，更具体而言，隔着偏光板4对银纳米线分散液3的颜色进行评价。
所述白色光的光源只要包括容易在使用的灵敏色板2区分的颜色的光即可，例如，可举出太阳光等自然光、白炽灯、荧光灯以及LED灯等人造光。所述白色光的光源也可以是自然光，所以本实施方式的加速度传感器不需要电力。另外，即使所述白色光的光源为人造光，也能够利用原本具备的室内的照明，从这样的观点出发，本实施方式的加速度传感器不需要新的电力。
在观察到的光的颜色为蓝绿～黄绿、即包含在蓝绿～绿的范围或绿～黄绿的范围内的颜色的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的快轴方向。另外，在观察到的光的颜色为包含在红～橙的范围内的颜色的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的慢轴方向，也可以部分地包含品红等红紫色。
此外，在观察到的颜色为包含在蓝～蓝紫的范围内的颜色的情况下，有可能在光轴方向(相对于偏光板、灵敏色板垂直的方向)上加速，但在本实施方式中，也可以评价为没有加速。这是因为，只要没有特别说明，在本实施方式中检测的加速度的方向是垂直于光轴的面内的由二维表示的方向。
此外，若使用的银纳米线分散液的粘度高，则本实施方式的加速度传感器对加速度的响应变慢，相反地，若粘度低则该响应变快。加速度传感器的响应时间为例如3分钟～10分钟左右。在后述的实施例1的加速度传感器(0.2质量％银纳米线水分散液)的情况下，响应时间约为3分钟。因此，本实施方式的加速度传感器能够存储之前几分钟的加速度的状态。例如，在将本实施方式的加速度传感器作为标签安装于货物的情况下，能够进行在从自动仓库出库、从运送车辆装卸货物等几分钟的搬运中货物是否翻转到达的判别。
实施例
以下，通过实施例和比较例对本发明进一步具体地进行说明，但本发明并不仅限定于以下的实施例。
(实施例1)
将0.2质量％银纳米线水分散液封入内部尺寸为纵20mm、横10mm、厚度1mm的透明容器中。以下，有时将透明容器中的1边为20mm的方向称为纵向，将1边为10mm的方向称为横向，将1边为1mm的方向称为厚度方向。0.2质量％银纳米线水分散液是以银纳米线成为0.2质量％的方式分散在水中的液体。如图1所示，按偏光板1(Midtowm制BSP-200)、灵敏色板2(MeCan制MGR570)、收容并封入有所述银纳米线水分散液3的透明容器、偏光板4(Midtown制BSP-200)的顺序配置，将它们彼此无间隙地重叠固定，将其设为加速度传感器。此外，两片偏光板以正交尼科耳方式配置。并且，配置成偏光板的偏光轴相对于所述透明容器的纵向分别倾斜45°。
另外，将灵敏色板配置成其快轴成为所述透明容器的纵向。
利用来自窗户的自然光作为光源，观察透过所制作的加速度传感器的光的颜色。在此，作为光的颜色的观察，从一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色。以所述透明容器的纵向成为铅垂方向的方式放置所述加速度传感器，约3分钟后成为黄绿色。接着，以所述透明容器的横向成为铅垂方向的方式放置所述加速度传感器，传感器立即成为橙色，直到约1分钟后还是橙色，约3分钟后成为黄绿色。
接着，利用室内光(LED照明)作为光源，以所述透明容器的厚度方向成为铅垂方向的方式设置所述加速度传感器，从下侧观察从上方到来的光，直到约1分钟后还是黄绿色，约3分钟后成为蓝色。即，确认了由于厚度方向成为铅垂方向而没有加速、或者在光轴方向(相对于偏光板、灵敏色板垂直的方向)上加速的情况。
上述的结果表示加速度的方向为铅垂方向。另外，可知能够存储几分钟左右的过去的加速度的方向。
关于所述加速度传感器的响应速度(响应时间)，也能够用肉眼测定，但为了更准确地进行评价，使用JASCO制UV-VIS分光光度计V-670来进行色调评价。其结果，可知在可见光区域(400nm～800nm)中，在λmax＝530nm处取得最大透射率Tmax＝7％，在λmin＝790nm处取得最小透射率Tmin＝1％。
接着，从使加速度传感器的透明容器的厚度方向成为铅垂方向并静置的状态，以使透明容器的纵向成为铅垂方向的方式将所述加速度传感器立起，追踪在λmax处的透射率上升，对达到最大透射率Tmax为止的响应时间进行评估，为2.8分钟。结果如表1所示。
(实施例2～4)
使用0.15质量％(实施例2)、0.10质量％(实施例3)、0.05质量％(实施例4)的银纳米线水分散液来替代0.2质量％银纳米线水分散液。在实施例2～4中，以其他条件与实施例1同样的方式进行加速度传感器的制作和测定。以透明容器的纵向成为铅垂方向的方式放置所述加速度传感器，在约3分钟后加速度传感器成为黄绿～绿(实施例2)、绿(实施例3)、绿蓝(实施例4)。
接着，以加速度传感器的透明容器的横向成为铅垂方向的方式放置所述加速度传感器，加速度传感器立即成为橙～红(实施例2)、红(实施例3)、红～品红(实施例4)，直到约1分钟后还是上述的颜色，但在约3分钟后加速度传感器分别成为黄绿～绿(实施例2)、绿(实施例3)、绿蓝(实施例4)。
接着，利用室内光(LED照明)作为光源，以所述透明容器的厚度方向成为铅垂方向的方式设置所述加速度传感器，从下侧观察从上方到来的光，直到约1分钟后还是包含在黄绿～绿的范围内的颜色(实施例2)、绿(实施例3)、绿蓝(实施例4)，但在约3分钟后在所有实施例中均成为蓝色。即，确认了由于厚度方向成为铅垂方向而没有加速、或者在光轴方向(相对于偏光板、灵敏色板垂直的方向)上加速的情况。
关于在实施例2～4中获得的加速度传感器，与实施例1同样地进行UV-VIS测定，评估响应时间。结果，响应时间为2.8分钟(实施例2)、3.2分钟(实施例3)、4.8分钟(实施例4)。结果如表1所示。
(比较例1)
在加入水来替代银纳米线分散液的单元中与实施例1同样地进行时，没有看到色调的变化，没有获得加速度传感器。结果如表1所示。
[表1]
Figure BDA0003695421900000081
产业上的可利用性
能够有效地用于货物的搬运管理等。
附图标记说明
1：偏光板
2：灵敏色板
3：银纳米线分散液
4：偏光板

Claims (9)

1.一种加速度传感器，
具有以正交尼科耳方式配置的两片偏光板、灵敏色板、以及银纳米线分散液，
所述灵敏色板和所述银纳米线分散液配置于所述两片偏光板之间。
2.根据权利要求1所述的加速度传感器，
所述银纳米线分散液的溶剂为水。
3.根据权利要求1或2所述的加速度传感器，
所述银纳米线分散液的厚度为0.2mm～5mm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的加速度传感器，
所述银纳米线分散液中的银纳米线的浓度与所述银纳米线分散液的厚度之积为0.01质量％·mm～1质量％·mm，浓度的单位为质量％，厚度的单位为mm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的加速度传感器，
所述灵敏色板的相位差为530nm～580nm。
6.一种加速度的评价方法，是使用权利要求1～5中任一项所述的加速度传感器的加速度的评价方法，在所述加速度的评价方法中，
从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色。
7.一种加速度的评价方法，是使用权利要求5所述的加速度传感器的加速度的评价方法，在所述加速度的评价方法中，
从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色，
在所述光的颜色为蓝绿～黄绿的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的快轴方向。
8.一种加速度的评价方法，是使用权利要求5所述的加速度传感器的加速度的评价方法，在所述加速度的评价方法中，
从所述两片偏光板中的一方的偏光板的外侧使白色光入射，观察从另一方的偏光板的外侧射出的光的颜色，在所述光的颜色为红～橙的情况下，评价为加速度的方向为所述灵敏色板的慢轴方向。
9.一种货物，
安装有权利要求1～5中任一项所述的加速度传感器。
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