CN111610344A - 传感器模块、传感器***及惯性传感器的异常判定方法 - Google Patents

传感器模块、传感器***及惯性传感器的异常判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了传感器模块、传感器***及惯性传感器的异常判定方法。传感器模块具备：惯性传感器；存储部，存储第一时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的结构共振频率；共振频率测量部，基于所述惯性传感器的输出信号，测量第二时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的所述结构共振频率；以及异常判定部，在所述第一时间点的所述结构共振频率以及所述第二时间点的所述结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为所述惯性传感器异常。

Description

传感器模块、传感器***及惯性传感器的异常判定方法
技术领域
本发明涉及传感器模块、传感器***及惯性传感器的异常判定方法。
背景技术
目前正在普及由处理装置处理设置于结构物的多个传感器模块所检测的数据并提供所期望的信息的各种***。近年，在基础设施的维持管理的重要性增加的情况下，由于作业人员难以在现场进行传感器模块是正常还是异常的诊断，因此具备自我诊断功能的传感器模块的重要性有所增加。
例如，在专利文献1中提出了一种传感器，其具有静电电容根据物理量的变化而变化的电容，且通过以电容的共振频率的附近的频率的控制信号测量电容的静电电容来进行自我诊断。
专利文献1：日本特开2007-086002号公报
发明内容
但是，在专利文献1中记载的传感器存在如下问题，由于生成诊断用的控制信号，且需要控制通过该控制信号向电容的固定电极施加电压的时刻，从而导致电路大型化。
本发明所涉及的传感器模块的一方式具备：惯性传感器；存储部，存储第一时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的结构共振频率；共振频率测量部，基于所述惯性传感器的输出信号，测量第二时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的所述结构共振频率；以及异常判定部，在所述第一时间点的所述结构共振频率以及所述第二时间点的所述结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为所述惯性传感器异常。
在所述传感器模块的一方式中，所述共振频率测量部测量所述惯性传感器的输出信号的每一频率的强度，并将强度为最大的第一频率设为所述第二时间点的所述结构共振频率。
在所述传感器模块的一方式中，所述异常判定部在所述第一频率与强度为最小的第二频率的比小于预定值的情况下判定为所述惯性传感器异常。
在所述传感器模块的一方式中，所述惯性传感器具有可动部、固定部、将所述可动部与所述固定部相连的接头部以及与所述固定部及所述可动部接合的物理量检测元件，所述接头部为水晶。
所述传感器模块的一方式可以具备灵敏度调整部，所述传感器模块具备灵敏度调整部，所述灵敏度调整部根据所述第二时间点的所述结构共振频率来调整物理量的检测灵敏度。
本发明所涉及的传感器***的一方式包括所述传感器模块的一方式以及进行基于所述传感器模块的输出信号的处理的处理装置。
本发明所涉及的惯性传感器的异常判定方法的一方式包括：共振频率获取工序，获取存储在存储部中的第一时间点的惯性传感器的检测轴方向上的结构共振频率；
共振频率测量工序，基于所述惯性传感器的输出信号，测量第二时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的所述结构共振频率；以及
异常判定工序，在所述第一时间点的所述结构共振频率以及所述第二时间点的所述结构共振频率偏离了预定值的情况下判定为所述惯性传感器异常。
附图说明
图1是传感器模块的立体图。
图2是传感器模块的分解立体图。
图3是惯性传感器的立体图。
图4是惯性传感器的俯视图。
图5是基于图4的P1-P1线的剖视图。
图6是惯性传感器的动作的说明图。
图7是惯性传感器的动作的说明图。
图8是示出惯性传感器的灵敏度与结构共振频率的关系的一例的图。
图9是图8的区域A1的放大图。
图10是示出第一实施方式的传感器***的构成例的图。
图11是示出第一实施方式的异常判定方法的过程的一例的流程图。
图12是示出针对从检测X轴方向的物理量的惯性传感器的输出信号而得到的计数数据的离散傅立叶变换的结果的一例的图。
图13是示出针对从检测Y轴方向的物理量的惯性传感器的输出信号而得到的计数数据的离散傅立叶变换的结果的一例的图。
图14是示出针对从检测Z轴方向的物理量的惯性传感器的输出信号而得到的计数数据的离散傅立叶变换的结果的一例的图。
图15是示出第二实施方式的传感器***的构成例的图。
图16是示出第二实施方式的异常判定方法的过程的一例的流程图。
附图标记说明
1…传感器***；2…传感器模块；3…处理装置；5…基板部；10…基部；12…接头部；13…可动部；30a、30b…支承部；34…封装件接合部；36a、36b…接合部；38a、38b…延伸部；40…物理量检测元件；50、52、54、56…配重；62…接合部件；101…容器；102…盖；103…螺纹孔；104…固定突起；111…侧壁；112…底壁；115…电路基板；115f…第一面；115r…第二面；116…连接器；121…开口部；122…内面；123…开口面；125…第二底座；127…第一底座；129…突起；130…固定部件；133、134…缩窄部；141…密封部件；172…螺钉；174…内螺纹；176…贯通孔；200、200X、200Y、200Z…惯性传感器；201X、201Y、201Z…振荡电路；202X、202Y、202Z…计数器；203…温度补偿型晶体振荡器；204…温度传感器；210…微控制器；211…物理量测量部；212…补正部；213…共振频率测量部；214…异常判定部；215…模式设定部；216…寄存器部；217…灵敏度调整部；220…存储部；221…X轴结构共振频率；222…Y轴结构共振频率；223…Z轴结构共振频率；224…X轴灵敏度特性信息；225…Y轴灵敏度特性信息；226…Z轴灵敏度特性信息。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施的方式对于在权利要求的范围内所记载的本发明的内容不做不当的限定。另外，以下说明的结构的全部并不限定为本发明的必要构成要件。
1.第一实施方式
1-1.传感器模块的结构
首先，对用于本实施方式的传感器***的传感器模块的结构的一例进行说明。
图1是从固定有传感器模块2的被安装面侧进行观察时的传感器模块2的立体图。在以下的说明中，将沿向俯视观察时呈长方形的传感器模块2的长边的方向设为X轴方向，将俯视观察时与X轴方向正交的方向设为Y轴方向，将传感器模块2的厚度方向设为Z轴方向而进行说明。
传感器模块2是平面形状为长方形的长方体，且具有沿X轴方向的长边以及沿与X轴方向正交的Y轴方向的短边。在一个长边的各端部附近的两处以及在另一个长边的中央部的1处形成有螺纹孔103。在该3处螺纹孔103的各处，通过固定螺钉，以固定于例如建筑物或公告板等结构物的被安装体的被安装面的状态而使用。
如图1所示，在传感器模块2的从被安装面侧观察时的表面设有开口部121。在开口部121的内部配置有插头型的连接器116。连接器116具有配置成2列的多个销，在各列中，多个销在Y轴方向上排列。连接器116从被安装体连接有未图示的插座型的连接器，并进行传感器模块2的驱动电压、检测数据等电信号的发送接收。
图2是传感器模块2的分解立体图。如图2所示，传感器模块2由容器101、盖102、密封部件141以及电路基板115等构成。详细而言，传感器模块2构成为使固定部件130介在于容器101的内部，安装电路基板115，并通过隔着具有缓冲性的密封部件141的盖102来覆盖容器101的开口。
容器101例如是使用铝且形成为具有内部空间的箱状的电路基板115的收纳容器。容器101的外形与上述的传感器模块2的整体形状同样地是平面形状为大致长方形的长方体，且在一个长边的两端部附近的两处以及另一个长边的中央部的1处设有固定突起104。在该固定突起104分别形成有螺纹孔103。
容器101是外形为长方体且在一侧进行开口的箱状。容器101的内部成为由底壁112和侧壁111包围的内部空间。换言之，容器101是将与底壁112对置的一面设为开口面123的箱状，且被配置成使电路基板115的外边缘沿侧壁111的内面122，并固定有盖102以覆盖开口。在开口面123中，在容器101的一个长边的两端部附近的两处以及另一个长边的中央部的1处立设有固定突起104。并且，固定突起104的上表面即向-Z方向露出的面从容器101的上表面突出。
另外，在容器101的内部空间中，在与设于另一个长边的中央部的固定突起104对置的一个长边的中央部设有跨涉底壁112至开口面123且从侧壁111向内部空间侧突出的突起129。在突起129的上表面设有内螺纹174。盖102通过插通于贯通孔176的螺钉172和内螺纹174经由密封部件141而被固定于容器101。此外，突起129及固定突起104设于与后述的电路基板115的缩窄部133、134对置的位置。
在容器101的内部空间设有从底壁112朝向开口面123侧以高出一阶的阶梯状而突出的第一底座127及第二底座125。第一底座127设于与安装于电路基板115的插头型的连接器116的配置区域对置的位置。在第一底座127设有图1所示的开口部121，在开口部121***有插头型的连接器116。第一底座127作为用于将电路基板115固定于容器101的底座而发挥作用。
第二底座125相对于位于长边的中央部的固定突起104及突起129位于第一底座127相反侧的位置，且设于固定突起104及突起129的附近。第二底座125相对于固定突起104及突起129在第一底座127相反侧作为用于将电路基板115固定于容器101的底座而发挥作用。
此外，对容器101的外形是平面形状为大致长方形的长方体且为没有盖的箱状的情况进行了说明，但不限于此，容器101的外形的平面形状也可以是正方形、六边形、八边形等。另外，在容器101的外形的平面形状中，多边形的顶点部分的角也可以被倒角，进一步，也可以是各边的任意一边由曲线所形成的平面形状。另外，容器101的内部的平面形状也不限于上述的形状，也可以是其他形状。进一步，容器101的外形与内部的平面形状可以是相似形，也可以不是相似形。
电路基板115是由多个通孔等形成的多层基板，例如可使用玻璃环氧基板、复合基板、陶瓷基板等。
电路基板115具有底壁112侧的第二面115r以及与第二面115r成为表背关系的第一面115f。在电路基板115的第一面115f搭载有微控制器210、温度传感器204、3个惯性传感器200以及其他未图示的电子部品等。另外，在电路基板115的第二面115r搭载有连接器116。此外，虽然省略图示及其说明，但在电路基板115也可以设有其他布线或端子电极等。
在俯视观察时，电路基板115在沿容器101的长边的X轴方向的中央部具备电路基板115的外边缘被缩窄的缩窄部133、134。在俯视观察时，缩窄部133、134设于电路基板115的Y轴方向的两侧，并从电路基板115的外边缘朝向中央进行缩窄。另外，缩窄部133、134被设置成与容器101的突起129及固定突起104对置。
电路基板115使第二面115r朝向第一底座127以及第二底座125而***容器101的内部空间。并且，电路基板115通过第一底座127和第二底座125而被容器101支承。
惯性传感器200是利用惯性来检测物理量的传感器。在3个惯性传感器200中，惯性传感器200X检测X轴方向的物理量，惯性传感器200Y检测Y轴方向的物理量，惯性传感器200Z检测Z轴方向的物理量。具体而言，惯性传感器200X被立设成使封装件的表背面朝向X轴方向且使侧面与电路基板115的第一面115f对置。并且，惯性传感器200X输出与所检测的X轴方向的物理量相应的信号。惯性传感器200Y被立设成使封装件的表背面朝向Y轴方向且使侧面与电路基板115的第一面115f对置。并且，惯性传感器200Y输出与所检测的Y轴方向的物理量相应的信号。惯性传感器200Z被设置成使封装件的表背面朝向Z轴方向，即、使封装件的表背面与电路基板115的第一面115f正对。并且，惯性传感器200Z输出与所检测的Z轴方向的物理量相应的信号。
微控制器210经由未图示的布线和电子部品与温度传感器204及惯性传感器200X、200Y、200Z电连接。另外，微控制器210控制传感器模块2的各部，并且基于惯性传感器200X、200Y、200Z的输出信号生成物理量数据。
1-2.惯性传感器的结构
接下来，列举惯性传感器200为加速度传感器时的例子，对惯性传感器200的结构的一例进行说明。图2所示的3个惯性传感器200，即惯性传感器200X、200Y、200Z的结构也可以相同。
图3是惯性传感器200的立体图，图4是惯性传感器200的俯视图，图5是基于图4的P1-P1线的剖视图。此外，图3～图5仅图示了惯性传感器200的封装件内部。在之后的各图中，便于说明，将x轴、y轴、z轴作为彼此正交的3个轴进行图示。另外，在之后的说明中，便于说明，将从延伸部38a、38b的厚度方向观察时的俯视观察，即从z轴方向观察时的俯视观察仅称为“俯视观察”。
如图3～图5所示，惯性传感器200具有基板部5以及4个配重50、52、54、56。
基板部5具备：板状的基部10，具有向x轴方向延伸且彼此朝向相反方向的主面10a、10b；接头部12，从基部10向y轴方向延伸；可动部13，从接头部12向与基部10相反方向呈矩形状地延伸；2个支承部30a与30b，从基部10的x轴方向的两端沿可动部13的外边缘延伸；以及物理量检测元件40，跨涉基部10至可动部13与基部10及可动部13接合。
在2个支承部30a、30b中，支承部30a与可动部13隔开间隙32a沿y轴延伸，并且设有固定支承部30a的接合部36a以及与可动部13隔开间隙32c沿x轴延伸的延伸部38a。换言之，支承部30a与可动部13隔开间隙32a沿y轴延伸，并设有与可动部13隔开间隙32c沿x轴延伸的延伸部38a，且在从支承部30a至延伸部38a的部分设有接合部36a。另外，支承部30b与可动部13隔开间隙32b沿y轴延伸，并且支承部30b设有固定支承部30b的接合部36b以及与可动部13隔开间隙32c沿x轴延伸的延伸部38b。换言之，支承部30b与可动部13隔开间隙32b沿y轴延伸，并设有与可动部13隔开间隙32c沿x轴延伸的延伸部38b，且在从支承部30b至延伸部38b的部分设有接合部36b。
此外，设于支承部30a、30b的接合部36a、36b是用于将惯性传感器200的基板部5安装于封装件等外部部件的部件。另外，基部10、接头部12、可动部13、支承部30a、30b以及延伸部38a、38b可形成为一体。
可动部13由支承部30a、30b以及基部10包围，经由接头部12与基部10连接，且处于被悬臂支承的状态。并且，可动部13具有彼此朝向相反方向的主面13a、13b以及形成俯视观察时的主面13a、13b的侧面即沿向支承部30a的侧面13c及沿向支承部30b的侧面13d。主面13a是与基部10的主面10a朝向相同侧的面，主面13b是与基部10的主面10b朝向相同侧的面。
接头部12设于基部10与可动部13之间，并连接基部10与可动部13。接头部12的厚度形成为比基部10以及可动部13的厚度薄。接头部12具有槽12a、12b。该槽12a、12b形成为沿向X轴，接头部12在可动部13相对于基部10进行位移时，使槽12a、12b作为支点即中间铰链发挥作用。这样的接头部12及可动部13作为悬臂发挥作用。
另外，在基部10的主面10a至可动部13的主面13a的面通过接合剂60固定有物理量检测元件40。物理量检测元件40的固定位置是在主面10a及主面13a各主面的x轴方向上的中央位置的两处。
物理量检测元件40具有通过接合剂60固定于基部10的主面10a的基座部42a、通过接合剂60固定于可动部13的主面13a的基座部42b以及在基座部42a与基座部42b之间用于检测物理量的振动梁41a、41b。在该情况下，振动梁41a、41b的形状为方柱状，若对设于振动梁41a、41b的未图示的激励电极施加交流电压的驱动信号，则沿x轴以彼此分离或接近的方式进行弯曲振动。即、物理量检测元件40是音叉型振动片。
在物理量检测元件40的基座部42a上设有引出电极44a、44b。这些引出电极44a、44b与设于振动梁41a、41b的未图示的激励电极电连接。引出电极44a、44b通过金属线48与设于基部10的主面10a的连接端子46a、46b电连接。连接端子46a、46b通过未图示的布线与外部连接端子49a、49b电连接。外部连接端子49a、49b在惯性传感器200安装于封装件等一侧的面即在基部10的主面10b侧被设置成俯视观察时与封装接合部34重叠。封装件接合部34是用于将惯性传感器200的基板部5安装在封装件等外部部件的部件，设于基部10的x轴方向的两端侧的端部这两处。
物理量检测元件40是通过如下方式形成的，将从水晶的原石等以预定的角度切出的水晶基板通过光刻技术及蚀刻技术使其成形。在该情况下，若考虑将物理量检测元件40与基部10及可动部13的线膨胀系数的差设为较小，则物理量检测元件40最好是与基部10及可动部13的材质为相同材质。
配重50、52、54、56在俯视观察时为矩形状，并设于可动部13。
配重50、52通过接合部件62固定于可动部13的主面13a，配重54、56通过接合部件62固定于可动部13的主面13b。在此，固定于主面13a的配重50在俯视观察时为作为矩形的边缘的一边与可动部13的侧面13c的方向一致，且另外一边与延伸部38a的侧面31d的方向一致，像这样通过使方向一致而配置在可动部13的侧面13c的侧，且配置成在俯视观察时配重50与延伸部38a重叠。同样地，固定于主面13a的配重52在俯视观察时为作为矩形的边缘的一边与可动部13的侧面13d的方向一致，且另外一边与延伸部38b的侧面31e的方向一致，由此配置在可动部13的侧面13d的侧，且配置成在俯视观察时配重52与延伸部38b重叠。固定于主面13b的配重54在俯视观察时为矩形的一边与可动部13的侧面13c的方向一致，且另外一边与延伸部38a的侧面31d的方向一致，由此配置在可动部13的侧面13c的侧，且配置成在俯视观察时配重54与延伸部38a重叠。同样地，固定于主面13b的配重56在俯视观察时为矩形的一边与可动部13的侧面13d的方向一致，且另外一边与延伸部38b的侧面31e的方向一致，由此配置在可动部13的侧面13d的侧，且配置成在俯视观察时配重56与延伸部38b重叠。
这样配置的配重50、52、54、56为配重50、52以物理量检测元件40为中心左右对称地配置，且配重54、56配置成在俯视观察时分别与配重50、52重叠。这些配重50、52、54、56通过分别设于配重50、52、54、56的重心位置的接合部件62而固定于可动部13。另外，在俯视观察时，由于配重50、54与延伸部38a以及配重52、56与延伸部38b分别重叠，在被施加过量的物理量的情况下，配重50、52、54、56与延伸部38a，38b抵接，从而能够抑制配重50、52、54、56的位移量。
接合部件62由硅树脂类的热硬化型粘合剂等构成。在可动部13的主面13a与主面13b分别涂布两处，在载置配重50、52、54、56后，通过加热使其硬化，从而将配重50、52、54、56固定于可动部13。此外，与配重50、52、54、56的可动部13的主面13a及主面13b对置的接合面是粗糙面。由此，将配重50、52、54、56向可动部13进行固定时，接合面中的接合面积会变大，从而能够提高接合强度。
如图6所示，若对通过上述方式构成的惯性传感器200施加由箭头α1所表示的+Z方向的加速度，则对可动部13作用-Z方向的力，从而使可动部13以接头部12作为支点向-Z方向进行位移。由此，在物理量检测元件40施加沿Y轴且使基座部42a与基座部42b彼此分离的方向的力，并在振动梁41a、41b上产生拉伸应力。因此，振动梁41a、41b振动的频率变高。
另一方面，如图7所示，若对惯性传感器200施加由箭头α2所表示的-Z方向的加速度，则对可动部13作用+Z方向的力，从而使可动部13以接头部12作为支点向+Z方向进行位移。由此，在物理量检测元件40上增加沿Y轴且使基座部42a与基座部42b彼此接近的方向的力，并在振动梁41a、41b上产生压缩应力。因此，振动梁41a、41b振动的频率变低。
若根据加速度使振动梁41a、41b振动的频率变化，则从惯性传感器200的外部连接端子49a、49b输出的信号的频率变化。传感器模块2基于惯性传感器200的输出信号的频率的变化能够算出施加于惯性传感器200的加速度的值。
此外，为了提高作为物理量的加速度的检测精度，将作为固定部的基部10与可动部13相连的接头部12最好是Q值较高的部件即水晶。例如也可以是，基部10、支承部30a、30b以及可动部13由水晶板形成，且接头部12的槽部12a、12b从水晶板的两面通过半蚀刻而形成。
1-3.惯性传感器的灵敏度与结构共振频率的关系
接下来，对惯性传感器200的灵敏度与检测轴方向上的结构共振频率的关系进行说明。惯性传感器200的检测轴方向上的结构共振频率是指惯性传感器200的结构上确定的检测轴方向的固有振动频率。以下，将“检测轴方向上的结构共振频率”仅称为“结构共振频率”。图8是示出惯性传感器200为加速度传感器时的灵敏度与结构共振频率的关系的一例的图，是绘制了模拟的结果与实测的值的图表。在图8中，横轴为惯性传感器200的灵敏度，纵轴为惯性传感器200的结构共振频率。
如图8所示，惯性传感器200的灵敏度与结构共振频率的关系呈曲线，只要确定灵敏度，就会唯一地确定结构共振频率。相反地，也能够想到若结构共振频率不变则灵敏度也不变。例如，惯性传感器200的结构被设计成灵敏度及结构共振频率进入由虚线所包围的区域A1。由此，在图8中，灵敏度及结构共振频率远离区域A1的情况意味着惯性传感器200的状态与设置时的状态不同。例如，图8的P1点与配重50、52、54、56的一半已脱落的情况相对应，具体而言，与配重50、52已脱落的情况或配重54、56已脱落的情况相对应。另外，图8的P2点与配重50、52、54、56的全部已脱落的情况相对应。
图9是图8的区域A1的放大图。但是，在图9中，横轴被转换为将结构共振频率为f0时的灵敏度设为100％的灵敏度比率。在图9所示的结构共振频率的范围内，惯性传感器200的灵敏度与结构共振频率的关系几乎呈直线，结构共振频率的变化量与灵敏度的变化量成比例。在图9中，若灵敏度下降1％，则结构共振频率上升Δf。由此，例如，作为惯性传感器200的规格，若灵敏度变化量的允许范围被规定为±1％以内，当结构共振频率变化超过了±Δf的范围，则惯性传感器200的输出信号的精度将不被保证。因此，本实施方式的传感器模块2也可以是基于惯性传感器200的输出信号算出从检查惯性传感器200的结构共振频率时等的变化量，在结构共振频率的变化量超过预定的范围的情况下，灵敏度的变化量超过在规格中所规定的允许范围，由此判定为惯性传感器200异常。
例如，若在规格中所规定的灵敏度的变化量的允许范围为±1％以内，则传感器模块2在结构共振频率超过±Δf的范围的情况下可判定为惯性传感器200异常。由此，在与图8的P1点相对应的配重50、52、54、56的一半已脱落的情况下，或者在与图8的P2点相对应的配重50、52、54、56的全部已脱落的情况下，传感器模块2能够判定为惯性传感器200异常。
1-4.传感器***的构成
接下来，对本实施方式的传感器***1的构成的一例以及传感器模块2的功能构成的一例进行说明。图10是示出本实施方式的传感器***1的构成例的图。如图10所示，传感器***1包括上述的传感器模块2以及基于传感器模块2的输出信号进行处理的处理装置3。此外，在图10中，虽然传感器模块2为1个，但传感器***1也可以包括多个传感器模块2，从而使处理装置3基于多个传感器模块2的输出信号进行处理。多个传感器模块2中的至少一部分可设置在同一结构物上，也可以设置在不同的结构物上。
传感器模块2包括上述的惯性传感器200X、200Y、200Z、振荡电路201X、201Y、201Z、计数器202X、202Y、202Z、温度补偿型晶体振荡器(TCXO：Temperature CompensatedCrystal Oscillator)203、温度传感器204、上述的微控制器210以及存储部220。
振荡电路201X放大惯性传感器200X的输出信号并生成驱动信号，且将该驱动信号施加给惯性传感器200X。通过该驱动信号，惯性传感器200X的振动梁41a、41b以与X轴方向的加速度相应的频率振动，且该频率的信号从惯性传感器200X输出。另外，振荡电路201X将放大了惯性传感器200X的输出信号的矩形波信号输出至计数器202X。
同样地，振荡电路201Y放大惯性传感器200Y的输出信号并生成驱动信号，且将该驱动信号施加给惯性传感器200Y。通过该驱动信号，惯性传感器200Y的振动梁41a、41b以与Y轴方向的加速度相应的频率振动，且该频率的信号从惯性传感器200Y输出。另外，振荡电路201Y将放大了惯性传感器200Y的输出信号的矩形波信号输出至计数器202Y。
同样地，振荡电路201Z放大惯性传感器200Z的输出信号并生成驱动信号，且将该驱动信号施加给惯性传感器200Z。通过该驱动信号，惯性传感器200Z的振动梁41a、41b以与Z轴方向的加速度相应的频率振动，且该频率的信号从惯性传感器200Z输出。另外，振荡电路201Z将放大了惯性传感器200Z的输出信号的矩形波信号输出至计数器202Z。
计数器202X、202Y、202Z将从温度补偿型晶体振荡器203输出的振荡信号作为时钟信号而动作。计数器202X在每个预定的周期将从振荡电路201X输出的矩形波信号的预定的周期以时钟信号进行计数，并输出具有计数后的结果的值的X轴计数数据。同样地，计数器202Y将从振荡电路201Y输出的矩形波信号的预定的周期以时钟信号进行计数，并输出具有计数后的结果的值的Y轴计数数据。同样地，计数器202Z将从振荡电路201Z输出的矩形波信号的预定的周期以时钟信号进行计数，并输出具有计数后的结果的值的Z轴计数数据。
存储部220存储程序或数据，存储部220可以包括SRAM(Static Random AccessMemory，静态随机存取存储器)或DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)等易失性存储器。另外，存储部220也可以包括EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，带电可擦可编程只读存储器)或闪存等半导体存储器或硬盘装置等磁存储装置或光盘装置等光学式存储装置等非易失性存储器。在本实施方式中，存储部220存储第一时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率即X轴结构共振频率221。另外，存储部220存储第一时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率即Y轴结构共振频率222。此外，存储部220存储第一时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率即Z轴结构共振频率223。例如，X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222以及Z轴结构共振频率223在制造或设置传感器模块2时测量，且被存储于存储部220所具有的未图示的非易失性存储器。即、第一时间点也可以是在制造或设置传感器模块2时测量X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222以及Z轴结构共振频率223的各时间点。该X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222、Z轴结构共振频率223分别作为惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测方向上的结构共振频率的基准值，用于判定惯性传感器200X、200Y、200Z是否异常。
微控制器210进行各种控制处理、基于从或计数器202X、202Y、202Z输出的计数数据的各种运算处理。
在本实施方式中，微控制器210包括物理量测量部211、补正部212、共振频率测量部213、异常判定部214、模式设定部215以及寄存器部216。例如，微控制器210也可以通过执行存储于存储部220的未图示的程序来作为上述的各部而发挥作用。
物理量测量部211分别将X轴计数数据的值、Y轴计数数据的值以及Z轴计数数据的值转换为X轴方向的物理量的检测值、Y轴方向的物理量的检测值以及Z轴方向的物理量的检测值。例如，存储部220中存储有规定了计数数据的值与物理量的检测值的对应关系的表信息，或者计数数据的值与物理量的检测值的关系式的信息，物理量测量部211也可以参照该信息将各计数数据转换为物理量的检测值。此外，物理量测量部211也可以在向物理量的检测值进行转换前，对计数数据进行用于降低物理量的频率频带外的干扰的滤波处理、根据物理量的频率频带用于减小数据比率的间拔处理。
补正部212对由物理量测量部211算出的X轴方向的物理量的检测值、Y轴方向物理量的检测值以及Z轴方向的物理量的检测值进行各种补正运算。例如，补正部212也可以基于温度传感器204的输出信号对每个检测轴进行由温度所导致的检测误差的补正的温度补正。另外，补正部212也可以进行如下补正，即、对每个检测轴进行物理量的检测灵敏度的补正的灵敏度补正、对检测轴之间的检测灵敏度等的偏差进行补正的校准补正、以使施加于各检测轴方向的物理量与各检测轴方向的物理量的检测值的关系接近直线的方式进行补正的直线补正等。并且，补正部212将补正后的X轴方向的物理量的检测值、Y轴方向的物理量的检测值以及Z轴方向的物理量的检测值发送至处理装置3。或者，补正部212也可以将补正后的X轴方向的物理量的检测值、Y轴方向的物理量的检测值以及Z轴方向的物理量的检测值分别写入寄存器部216的预定的数据寄存器，且由处理装置3读出该寄存器的值。
共振频率测量部213基于惯性传感器200X、200Y、200Z的输出信号来测量惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测轴方向的第二时间点的结构共振频率。例如，共振频率测量部213测量惯性传感器200X、200Y、200Z的输出信号的每一频率的强度，可将强度为最大的第一频率设为第二时间点的结构共振频率。此外，由于结构共振频率的频带与物理量的频率频带不同，因此共振频率测量部213不对计数数据进行上述的滤波处理和间拔处理。
异常判定部214对惯性传感器200X，在存储在存储部220中的X轴结构共振频率221即第一时间点的检测轴方向上的结构共振频率以及共振频率测量部213所测量的第二时间点的检测轴方向上的结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为惯性传感器200X异常。同样地，异常判定部214对惯性传感器200Y，在存储在存储部220中的Y轴结构共振频率222即第一时间点的检测轴方向上的结构共振频率以及共振频率测量部213所测量的第二时间点的检测轴方向上的结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为惯性传感器200Y异常。同样地，异常判定部214对惯性传感器200Z，在存储在存储部220中的Z轴结构共振频率223即第一时间点的检测轴方向上的结构共振频率以及共振频率测量部213所测量的第二时间点的检测轴方向上的结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为惯性传感器200Z异常。
例如，预定值可被设定为比由于配重50、52、54、56中的任意一个脱落而检测轴方向上的结构共振频率的变化量更小的值。若这样设定预定值，则异常判定部214在配重50、52、54、56中的至少一个已脱落的情况下，能够判定为惯性传感器200X、200Y、200Z分别异常。另外，例如在第一时间点的检测轴方向上的结构共振频率与第二时间点的检测轴方向上的结构共振频率的差为预定值时，也可以设定预定值以使灵敏度的变化量成为在规格中所规定的范围的上限或下限。若这样设定预定值，则异常判定部214不仅是在配重50、52、54、56中的至少一个已脱落的情况下，在灵敏度的变化量超过了在规格中所规定的范围的情况下也能够判定为异常。
另外，异常判定部214对于各惯性传感器200X、200Y、200Z，也可以在共振频率测量部213所测量的强度为最大的第一频率与强度为最小的第二频率的比小于预定值的情况下判定为异常。
并且，异常判定部214将惯性传感器200X、200Y、200Z是否为异常的判定结果发送至处理装置3。或者，异常判定部214也可以将惯性传感器200X、200Y、200Z是否为异常的判定结果分别写入寄存器部216的预定的数据寄存器，并且由处理装置3读出该寄存器的值。
模式设定部215将微控制器210的动作模式设定为包括物理量测量模式及共振频率测量模式的多个动作模式中的任意一个模式。例如，模式设定部215也可以在从处理装置3接受到指示X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的各物理量的测量的命令时将动作模式设定为物理量测量模式。例如，模式设定部215也可以在从处理装置3接受到指示惯性传感器200X、200Y、200Z的结构共振频率的测量的命令时将动作模式设定为共振频率测量模式。或者，模式设定部215可以将动作模式周期性地设定为物理量测量模式，也可以将动作模式周期性地设定为共振频率测量模式。
物理量测量部211及补正部212在动作模式被设定为物理量测量模式时动作。另外，共振频率测量部213及异常判定部214在动作模式被设定为共振频率测量模式时动作。
寄存器部216具有各种控制寄存器或各种数据寄存器。例如，寄存器部216可以具有设定动作模式的控制寄存器。另外，例如，寄存器部216也可以具有分别存储X轴方向的物理量的检测值、Y轴方向的物理量的检测值以及Z轴方向的物理量的检测值的数据寄存器、分别存储惯性传感器200X、200Y、200Z的第二时间点的结构共振频率的值的数据寄存器。
1-5.惯性传感器的异常判定方法
接下来，对本实施方式的惯性传感器200的异常判定方法进行详细说明。图11是示出判定惯性传感器200X、200Y、200Z是否为异常的异常判定方法的过程的一例的流程图。此外，在进行图11的过程之前，通过模式设定部215将动作模式设定为共振频率测量模式。例如，微控制器210通过执行存储在存储部220中的程序来进行图11所示的异常判定处理。
如图11所示，首先，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，选择X轴即惯性传感器200X作为结构共振频率的测量对象(步骤S10)。
接下来，共振频率测量部213从计数器202X获取n个计数数据(步骤S20)。整数n例如也可以是1024。
接下来，共振频率测量部213判定在步骤S20中获取的n个计数数据的最大值与最小值的差是否比预定值V0小(步骤S30)。
并且，共振频率测量部213在n个计数数据的最大值与最小值的差比预定值小的情况下(步骤S30的是)，重新获取n个计数数据(步骤S20)。例如，若设置有传感器模块2的结构物几乎不振动，则由于惯性传感器200X、200Y、200Z的结构共振的振幅非常小，可能无法准确地测量结构共振频率。因此，共振频率测量部213在n个计数数据的最大值与最小值的差非常小的情况下，即在结构共振的振幅非常小的情况下，废弃该n个计数数据，重新获取n个计数数据。由此，预定值V0被设定为能够准确地测量惯性传感器200X、200Y、200Z的结构共振频率的下限值以上的值。
共振频率测量部213在n个计数数据的最大值与最小值的差为预定值以上的情况下(步骤S30的否)，对n个计数数据在预定的频率范围内执行离散傅立叶变换(DFT：Discrete Fourier Transform)(步骤S40)。
共振频率测量部213直到执行m次离散傅立叶变换为止(步骤S50的否)重复步骤S20～S40的处理。并且，共振频率测量部213若执行m次离散傅立叶变换(步骤S50的是)，则合计m次的离散傅立叶变换的结果，将最大强度的频率设为第二时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S60)。图12是示出相对于从惯性传感器200X的输出信号得到的n个计数数据执行m次离散傅立叶变换并合计m次结果的图表的一例的图。在图12中，横轴为频率，纵轴为强度。在图12的例子中，使强度成为最大值PXmax的频率fX2是第二时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，获取存储在存储部220中的X轴结构共振频率221，即第一时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S70)。
接下来，在步骤S70中获取的第一时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率与在步骤S20～S60中测量的第二时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率的差为预定值V1以下(步骤S80的是)且强度的最大值与最小值的比为预定值V2以上的情况下(步骤S90的是)，异常判定部214判定为惯性传感器200X正常(步骤S100)。
另外，异常判定部214在第一时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率与第二时间点的惯性传感器200X的检测轴方向上的结构共振频率的差比预定值V1大的情况下(步骤S80的否)，或者在强度的最大值与最小值的比小于预定值V2的情况下(步骤S90的否)判定为惯性传感器200X异常(步骤S110)。
例如，预定值V1是与在规格中所规定的灵敏度的变化量的允许范围的上限值建立对应关系的值。另外，若惯性传感器200X、200Y、200Z正常，则强度的最大值为最小值的几十倍以上，若惯性传感器200X、200Y、200Z异常，则强度的最大值为最小值的几倍左右，关于该情况，例如，预定值V2只要是10左右的值即可。在图12的例子中，第二时间点的结构共振频率fX2几乎与第一时间点的结构共振频率fX1一致，其差为预定值V1以下。另外，由于强度的最大值PXmax为最小值PXmin的几十倍以上，因此其比为预定值V2以上。由此，在图12的例子的情况下，异常判定部214判定为惯性传感器200X正常。
接下来，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，作为结构共振频率的测量对象，由于尚未选择Y轴即惯性传感器200Y(步骤S120的否)，因此选择惯性传感器200Y作为结构共振频率的测量对象(步骤S130)。并且，共振频率测量部213从计数器202Y获取n个计数数据并重复进行m次执行离散傅立叶变换的处理(步骤S20～S40的处理)(步骤S50的是)，合计m次的离散傅立叶变换的结果，将最大强度的频率设为第二时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S60)。图13是示出相对于从惯性传感器200Y的输出信号得到的n个计数数据执行m次离散傅立叶变换并合计m次的结果的图表的一例的图。在图13中，横轴为频率，纵轴为强度。在图13的例子中，使强度成为最大值PYmax的频率fY2是第二时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，获取存储在存储部220中的Y轴结构共振频率222即第一时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S70)。并且，在步骤S70中获取的第一时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率与在步骤S20～S60中测量的第二时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率的差为预定值V1以下(步骤S80的是)且强度的最大值与最小值的比为预定值V2以上的情况下(步骤S90的是)，异常判定部214判定为惯性传感器200Y正常(步骤S100)。
另外，异常判定部214在第一时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率与第二时间点的惯性传感器200Y的检测轴方向上的结构共振频率的差比预定值V1大的情况下(步骤S80的否)，或者在强度的最大值与最小值的比小于预定值V2的情况下(步骤S90的否)判定为惯性传感器200Y异常(步骤S110)。
在图13的例子中，第二时间点的结构共振频率fY2比第一时间点的结构共振频率fY1小，其差比预定值V1大。另外，由于强度的最大值PYmax是最小值PYmin的几倍左右，因此其比小于预定值V2。由此，在图13的例子的情况下，异常判定部214判定为惯性传感器200Y异常。此外，在图13的例子中，相反地，在第一时间点的结构共振频率fY1付近，在强度成为了最大值的情况下，虽然第一时间点的结构共振频率fY1与第二时间点的结构共振频率fY2的差为预定值V1以下，但即使在该情况下，由于强度的最大值与最小值的比小于预定值V2，因此，异常判定部214能够判定为惯性传感器200Y异常。
接下来，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，作为结构共振频率的测量对象，由于尚未选择Z轴即惯性传感器200Z(步骤S140的否)，因此选择惯性传感器200Z作为结构共振频率的测量对象(步骤S130)。并且，共振频率测量部213从计数器202Z获取n个计数数据并重复进行m次执行离散傅立叶变换的处理(步骤S20～S40的处理)(步骤S50的是)，合计m次的离散傅立叶变换的结果，将最大强度的频率设为第二时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S60)。图14是示出相对于从惯性传感器200Z的输出信号得到的n个计数数据执行m次离散傅立叶变换并合计m次结果的图表的一例的图。在图14中，横轴为频率，纵轴为强度。在图14的例子中，使强度成为最大值PZmax的频率fZ2是第二时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，获取存储在存储部220中的Z轴结构共振频率223即第一时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率(步骤S70)。并且，在步骤S70中获取的第一时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率与在步骤S20～S60中测量的第二时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率的差为预定值V1以下(步骤S80的是)且强度的最大值与最小值的比为预定值V2以上的情况下(步骤S90的是)，异常判定部214判定为惯性传感器200Z正常(步骤S100)。
另外，异常判定部214在第一时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率与第二时间点的惯性传感器200Z的检测轴方向上的结构共振频率的差比预定值V1大的情况下(步骤S80的否)，或者在强度的最大值与最小值的比小于预定值V2的情况下(步骤S90的否)判定为惯性传感器200Z异常(步骤S110)。
在图14的例子中，第二时间点的结构共振频率fZ2几乎与第一时间点的结构共振频率fZ1一致，其差为预定值V1以下。另外，由于强度的最大值PZmax为最小值PZmin的几十倍以上，因此其比为预定值V2以上。由此，在图14的例子的情况下，异常判定部214判定为惯性传感器200Z正常。
此外，图11的步骤S70是共振频率获取工序的一例。另外，图11的步骤S20、S30、S40、S50、S60是共振频率测量工序的一例。此外，图11的步骤S80、S90、S100、S110是异常判定工序的一例。
1-6.作用效果
如上述说明，在本实施方式中，共振频率测量部213基于惯性传感器200的输出信号测量第二时间点的惯性传感器200的检测轴方向上的结构共振频率。具体而言，共振频率测量部213测量惯性传感器200的输出信号的每一频率的强度，并将强度为最大的第一频率设为第二时间点的结构共振频率。并且，异常判定部214在存储在存储部220中的第一时间点的结构共振频率以及第二时间点的结构共振频率偏离了预定值的情况下判定为惯性传感器200异常。由此，根据第一实施方式的传感器***1、传感器模块2以及传感器的异常判定方法，不需要生成诊断用的控制信号并供给至惯性传感器200，从而降低电路的大型化。
另外，在本实施方式中，异常判定部214在共振频率测量部213所测量的强度为最大的第一频率与强度为最小的第二频率的比小于预定值的情况下判定为惯性传感器200异常。由此，根据第一实施方式的传感器***1、传感器模块2以及传感器的异常判定方法，能够降低如下误判定的可能性，即、在惯性传感器200异常时，虽然第一时间点的结构共振频率以及第二时间点的结构共振频率未偏离预定值，但判定为惯性传感器200正常。
2.第二实施方式
以下，关于第二实施方式的传感器***，对与第一实施方式相同的构成要素标注相同附图标记，主要对与第一实施方式不同的内容进行说明，对于重复第一实施方式的说明，省略或简略说明。
如图10所示，惯性传感器200的灵敏度与结构共振频率的关系呈曲线，只要确定灵敏度，就会唯一地确定结构共振频率。由此，若结构共振频率变化，则灵敏度也会变化。第二实施方式的传感器***1为传感器模块2根据惯性传感器200X、200Y、200Z的第二时间点的结构共振频率来调整物理量的检测灵敏度。
图15是示出第二实施方式的传感器***1的构成例的图。在图15中，对与图10相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
如图15所示，在第二实施方式中，存储部220除了X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222、Z轴结构共振频率223以外，还存储规定了惯性传感器200X的灵敏度与结构共振频率的关系的X轴灵敏度特性信息224、规定了惯性传感器200Y的灵敏度与结构共振频率的关系的Y轴灵敏度特性信息225以及规定了惯性传感器200Z的灵敏度与结构共振频率的关系的Z轴灵敏度特性信息226。例如，X轴灵敏度特性信息224、Y轴灵敏度特性信息225以及Z轴灵敏度特性信息226分别可以是灵敏度与结构共振频率的对应表，也可以是灵敏度与结构共振频率的关系式的系数值。X轴灵敏度特性信息224、Y轴灵敏度特性信息225以及Z轴灵敏度特性信息226例如是在制造时的检查工序等获取的，并被存储于存储部220的非易失性存储器。
另外，在第二实施方式中，微控制器210包括物理量测量部211、补正部212、共振频率测量部213、异常判定部214、模式设定部215、寄存器部216以及灵敏度调整部217。例如，微控制器210也可以通过执行存储在存储部220中的未图示的程序来作为上述的各部而发挥作用。由于物理量测量部211、补正部212、共振频率测量部213、异常判定部214、模式设定部215以及寄存器部216的功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
灵敏度调整部217根据共振频率测量部213所测量的惯性传感器200X的检测轴方向的第二时间点的结构共振频率来调整X轴方向的物理量的检测灵敏度。例如，灵敏度调整部217也可以基于存储在存储部220中的X轴灵敏度特性信息224算出与存储在存储部220中的X轴结构共振频率221即惯性传感器200X的检测轴方向的第二时间点的结构共振频率与共振频率测量部213所测量的惯性传感器200X的检测轴方向的第二时间点的结构共振频率的差相应的灵敏度的变化量，并调整灵敏度补正的补正系数，以使该灵敏度的变化量由补正部212的灵敏度补正进行补正。同样地，灵敏度调整部217根据共振频率测量部213所测量的惯性传感器200Y的检测轴方向的第二时间点的结构共振频率来调整Y轴方向的物理量的检测灵敏度。同样地，灵敏度调整部217根据共振频率测量部213所测量的惯性传感器200Z的检测轴方向的第二时间点的结构共振频率来调整Z轴方向的物理量的检测灵敏度。
图16是示出在第二实施方式中由微控制器210来判定惯性传感器200X、200Y、200Z是否异常的异常判定处理的过程的一例的流程图。在图16中，对于进行与图11同样的处理的步骤标注相同附图标记，并省略其详细的说明。此外，在进行图16的过程之前，通过模式设定部215将动作模式设定为共振频率测量模式。例如，微控制器210通过执行存储在存储部220中的程序来进行图16所示的异常判定处理。
如图16所示，首先，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，选择X轴作为结构共振频率的测量对象(步骤S10)，进行步骤S20～S60的处理。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，进行步骤S70～S110的处理。并且，微控制器210在判定为惯性传感器200X异常的情况下(步骤S110)，作为灵敏度调整部217发挥作用，并调整X轴方向的物理量的检测灵敏度(步骤S112)。例如，灵敏度调整部217也可以调整基于补正部212的X轴方向的物理量的检测灵敏度的补正系数。
接下来，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，选择Y轴作为结构共振频率的测量对象(步骤S130)，进行步骤S20～S60的处理。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，进行步骤S70～S110的处理。并且，微控制器210在判定为惯性传感器200Y异常的情况下(步骤S110)，作为灵敏度调整部217发挥作用，并调整Y轴方向的物理量的检测灵敏度(步骤S112)。例如，灵敏度调整部217也可以调整基于补正部212的Y轴方向的物理量的检测灵敏度的补正系数。
接下来，微控制器210作为共振频率测量部213发挥作用，选择Z轴作为结构共振频率的测量对象(步骤S150)，进行步骤S20～S60的处理。
接下来，微控制器210作为异常判定部214发挥作用，进行步骤S70～S110的处理。并且，微控制器210在判定为惯性传感器200Z异常的情况下(步骤S110)，作为灵敏度调整部217发挥作用，并调整Z轴方向的物理量的检测灵敏度(步骤S112)。例如，灵敏度调整部217也可以调整基于补正部212的Z轴方向的物理量的检测灵敏度的补正系数。
此外，在图16的流程图中，灵敏度调整部217在通过异常判定部214判定为惯性传感器200X、200Y、200Z分别异常的情况下，分别调整X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的物理量的检测灵敏度，但也可以是，在共振频率测量部213每次测量结构共振频率时，不基于异常判定部214的判定结果而调整物理量的检测灵敏度。
此外，图16的步骤S70是共振频率获取工序的一例。另外，图16的步骤S20、S30、S40、S50、S60是共振频率测量工序的一例。此外，图16的步骤S80、S90、S100、S110是异常判定工序的一例。另外，图16的步骤S112是灵敏度调整工序的一例。
根据以上说明的第二实施方式的传感器***1、传感器模块2以及惯性传感器的异常判定方法，能够实现与第一实施方式同样的效果。进一步，根据第二实施方式的传感器***1、传感器模块2以及惯性传感器的异常判定方法，由于灵敏度调整部217根据惯性传感器200的第二时间点的结构共振频率来调整物理量的检测灵敏度，因此能够提高通过之后的物理量测量部211的处理及补正部212的处理而得到的物理量的检测值的精度。
3.变形例
本发明不限定于本实施方式，能够在本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施。
例如，在上述的各实施方式中，传感器模块2具有3个惯性传感器200，但传感器模块2所具有的惯性传感器200的数量也可以是1个、2个或4个以上。
另外，在上述的各实施方式中，列举了传感器模块2具备加速度传感器作为惯性传感器200的列子，但传感器模块2也可以具备角速度传感器作为惯性传感器200，也可以具备加速度传感器及角速度传感器，也可以具备IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)。
另外，在上述的各实施方式中，列举了使用水晶而构成的元件作为惯性传感器200所具有的物理量检测元件的例子，但物理量检测元件既可以使用水晶以外的压电元件构成，也可以是静电电容型的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电***)元件。
另外，在上述的各实施方式中，在制造或设置传感器模块2时所测量的惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测轴方向上的结构共振频率作为X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222以及Z轴结构共振频率223而存储于存储部220，之后，X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222以及Z轴结构共振频率223不被更新，但也可以设为被更新。例如，也可以是，在异常判定部214每次进行判定时，将刚由共振频率测量部213所测量的惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测轴方向上的结构共振频率作为X轴结构共振频率221、Y轴结构共振频率222以及Z轴结构共振频率223而存储于存储部220。在该情况下，异常判定部214将共振频率测量部213上一次测量的时间点设为第一时间点，将共振频率测量部213本次测量的时间点设为第二时间点，在第一时间点的惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测轴方向上的结构共振频率以及第二时间点的惯性传感器200X、200Y、200Z的各检测轴方向上的结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为惯性传感器200X、200Y、200Z分别异常。即使通过该方式，异常判定部214在配重50、52、54、56中的至少一个已脱落的情况等，也能够判定为惯性传感器200X、200Y、200Z分别异常。
另外，在上述的各实施方式中，也可以是，在基于共振频率测量部213的n个计数数据的采样频率比结构共振频率的2倍低的情况下，基于折回到采样频率的1/2即奈奎斯特频率以下的频率频带的信号的频率来确定结构共振频率。例如，在采样频率为1kHz的情况下，若结构共振频率为800Hz，则折回到奈奎斯特频率即500Hz以下的频率频带的200Hz的信号的强度成为最大，由此，共振频率测量部213能够确定从采样频率即1kHz中减去200Hz而得到的800Hz并将其作为结构共振频率。
另外，在上述的各实施方式中，异常判定部214判定惯性传感器200X、200Y、200Z分别是否异常，但除了判定是否异常之外，还可以判定异常模式。例如，异常判定部214在第二时间点的结构共振频率相对于第一时间点的结构共振频率低100Hz以上的情况下，也可以判定为是在接头部12或可动部13出现了裂痕的异常模式。另外，异常判定部214在第二时间点的结构共振频率相对于第一时间点的结构共振频率高出100Hz以上且小于300Hz的范围的情况下，也可以判定为是配重50、52、54、56中的一部分已脱落的异常模式。另外，异常判定部214在第二时间点的结构共振频率相对于第一时间点的结构共振频率高出300Hz以上的情况下，也可以判定为是配重50、52、54、56的全部已脱落的异常模式。
另外，在上述的各实施方式中，传感器模块2将基于异常判定部214的判定结果输出至处理装置3，但也可以是与基于异常判定部214的判定结果一同，或者，替代基于异常判定部214的判定结果，将成为基于异常判定部214的判定结果的根源的信息输出至处理装置3。例如，共振频率测量部213也可以将所测量的惯性传感器200X、200Y、200Z的第二时间点的结构共振频率的值发送至处理装置3。或者，也可以是，共振频率测量部213将所测量的惯性传感器200X、200Y、200Z的第二时间点的结构共振频率的值分别写入寄存器部216的预定的数据寄存器，并且由处理装置3读出该寄存器的值。另外，也可以是，例如，共振频率测量部213相对于惯性传感器200X、200Y、200Z各惯性传感器，将合计了m次的离散傅立叶变换的结果的信息发送至处理装置3，并且由处理装置3基于该信息来进行结构共振频率的确定、异常模式的判定。
上述的实施方式及变形例是一例，并不限定于这些。例如，也可以将各实施方式及各变形例进行适当地组合。
本发明包括与在实施的方式中所说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法及结果为相同的结构，或者目的及效果为相同的结构)。另外，本发明包括将在实施的方式中所说明的结构中不是本质的部分进行置换的结构。另外，本发明包括与在实施的方式中所说明的结构实现相同作用效果的结构或者能够达成相同目的结构。另外，本发明包括对在实施的方式中所说明的结构附加公知技术的结构。

Claims (7)

1.一种传感器模块，其特征在于，具备：
惯性传感器；
存储部，存储第一时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的结构共振频率；
共振频率测量部，基于所述惯性传感器的输出信号，测量第二时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的所述结构共振频率；以及
异常判定部，在所述第一时间点的所述结构共振频率以及所述第二时间点的所述结构共振频率偏离了预定值的情况下，判定为所述惯性传感器异常。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，
所述共振频率测量部测量所述惯性传感器的输出信号的每一频率的强度，并将强度为最大的第一频率设为所述第二时间点的所述结构共振频率。
3.根据权利要求2所述的传感器模块，其特征在于，
所述异常判定部在所述第一频率与强度为最小的第二频率的比小于预定值的情况下判定为所述惯性传感器异常。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器模块，其特征在于，
所述惯性传感器具有可动部、固定部、将所述可动部与所述固定部相连的接头部以及与所述固定部及所述可动部接合的物理量检测元件，所述接头部为水晶。
5.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，
所述传感器模块具备灵敏度调整部，所述灵敏度调整部根据所述第二时间点的所述结构共振频率来调整物理量的检测灵敏度。
6.一种传感器***，其特征在于，包括：
权利要求1至5中任一项所述的传感器模块；以及
处理装置，进行基于所述传感器模块的输出信号的处理。
7.一种惯性传感器的异常判定方法，其特征在于，包括：
共振频率获取工序，获取存储在存储部中的第一时间点的惯性传感器的检测轴方向上的结构共振频率；
共振频率测量工序，基于所述惯性传感器的输出信号，测量第二时间点的所述惯性传感器的检测轴方向上的所述结构共振频率；以及
异常判定工序，在所述第一时间点的所述结构共振频率以及所述第二时间点的所述结构共振频率偏离了预定值的情况下判定为所述惯性传感器异常。
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