專利名稱：速度檢測器以及具有該速度檢測器的揮桿工具的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種速度檢測器，特別是涉及一種由皮托管和壓力傳感器構(gòu)成，并安 裝于揮桿工具上的速度檢測器，以及安裝有速度檢測器的揮桿工具。
背景技術(shù)：
在高爾夫球、棒球和網(wǎng)球等的球技運動等中，高爾夫球桿、棒球棒和網(wǎng)球拍等的揮 桿和擊打練習在提高技能方面是非常重要的，從而運動選手和愛好者等天天進行揮桿練 習。并且在揮桿的練習中，大多數(shù)情況下，通過客觀地測定揮桿速度，來判斷擊打技能的提 高狀況。
在圖7中圖示了作為第1現(xiàn)有技術(shù)的專利文獻1所涉及的速度測定裝置。圖7(a) 為表示速度測定裝置的使用方式的圖，圖7(b)為速度測定裝置的詳細圖。在專利文獻1中， 公開了一種速度測定裝置100，其被安裝在擊打工具(棒球棒102)中，并具有皮托管104 ； 壓力傳感器106，用于對產(chǎn)生在皮托管104中的壓力進行檢測；運算單元116，用于對該壓力 傳感器106的信號進行運算從而計算出揮動速度；顯示單元118，用于顯示運算結(jié)果。
在專利文獻1所涉及的擊打工具中，當揮動擊打工具時，將在空氣和擊打工具之 間產(chǎn)生相對速度運動，當從擊打工具的角度觀察時，空氣以和擊打工具的移動速度相同的 速度向相反方向流動。通過對該空氣的流動進行測定從而可求出擊打工具的揮動速度。并 且，在專利文獻1中，為了對空氣的流動進行測定而使用了皮托管104。在打擊工具上安裝 有皮托管104的情況下，當揮動棒球棒102時，由空氣的流動而產(chǎn)生的壓力將施加在朝向移 動方向開口的皮托管104上，從而通過壓力傳感器106對壓力進行檢測。通過根據(jù)該檢測 信號而將空氣的流動轉(zhuǎn)換為速度，從而能夠求出擊打工具的揮動速度。在專利文獻1中，采 用了速度測定裝置100嵌入于棒球棒102中的方式，其中，皮托管104被安裝為向棒球棒的 移動方向露出，且將以下構(gòu)件埋入棒球棒102中，S卩，將隔膜108、112的受壓面的法線朝向 移動方向一側(cè)的壓力傳感器106和壓力補正傳感器110、以及對壓力傳感器106以及壓力 補正傳感器110的溫度補償用的溫度進行測定的溫度傳感器114、運算單元116、顯示單元 118。
在圖8中圖示了作為第2現(xiàn)有技術(shù)的專利文獻2所涉及的桿頭速度測定裝置。圖 8(a)為表示桿頭速度測定裝置的使用方式的圖，圖8(b)為桿頭速度測定裝置的框圖。在 專利文獻2中，公開了一種桿頭速度測定裝置200，其具有微波多普勒傳感器202 ；放大器 204，對多普勒傳感器202的輸出信號進行增幅；比較器206，將被放大器204增幅的信號與 基準值進行比較，并輸出多普勒脈沖；微控制器208，輸入從比較器206輸出的信號從而求 出揮桿速度；顯示部210，根據(jù)來自微控制器208的控制而對揮桿速度等進行顯示；開關群 212，被連接在微控制器208上，所述桿頭速度測定裝置200被設置成，能夠?qū)?jīng)過高爾夫球 桿頭216的移動軌跡K的最低點附近時的高爾夫球桿頭216的速度進行測定。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當給予球B沖擊的高爾夫球桿214的高爾夫球桿頭216在通過最 低點附近時，照射沿光軸L的脈沖光，并根據(jù)基準脈沖、和從高爾夫球桿頭216被反射且由于多普勒效應而頻率發(fā)生變動的脈沖光之間的差值，來對高爾夫球桿頭216的速度進行測 定，從而能夠在不接觸高爾夫球桿頭216的情況下對揮桿速度進行測定。
在圖9中圖示了作為第3現(xiàn)有技術(shù)的專利文獻3所涉及的長距離推桿練習器。圖 9(a)為整體概略圖，圖9(b)為構(gòu)成長距離推桿練習器的組件的框圖。在專利文獻3中，公 開了一種對推桿頭302的速度進行檢測的長距離推桿練習器300，其中，在給予球沖擊的推 桿頭302底面粘帖規(guī)定寬度的薄板狀磁體304，并在綠色的模擬墊306上放置有包括磁性傳 感器310、CPU運算處理電路312、顯示電路314、電源電路316等的組件308。由此，因為由 薄板狀磁體304所產(chǎn)生的磁場與推桿頭302 —起移動，從而利用磁場通過磁性傳感器310 上方的時間來對推桿頭302的速度進行運算，因此和專利文獻2同樣地，能夠以非接觸的方 式對推桿頭302的速度進行測定。
在先技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1 日本特開昭63-105777號公報
專利文獻2 日本特開2008-246139號公報
專利文獻3 日本特開2006-158893號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
但是，在專利文獻1中，需要用于對棒球棒102的移動方向的加速度進行補正的壓 力補正傳感器110和使用該壓力補正傳感器110進行的補正處理，存在零件個數(shù)增多而導 致成本增加的問題。在專利文獻2以及專利文獻3中，因為以非接觸的方式進行測定，所以 當在計測方向和揮動高爾夫球桿和推桿的方向之間產(chǎn)生偏差時，導致所測定的揮動速度產(chǎn) 生偏差。而且在專利文獻3中，存在如下問題，由于安裝在推桿頭302上的薄板狀磁體304 通過磁性傳感器310上方時的、根據(jù)運動員技能而變化的高度方向上的誤差，導致在推桿 頭302的檢測速度中產(chǎn)生誤差。
因此，本發(fā)明著眼于上述問題點，其目的在于，提供結(jié)構(gòu)簡易且對測定的誤差進行 抑制的速度檢測器，以及搭載有該速度檢測器的揮桿工具。
解決課題的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是為了解決上述課題中至少一部分而構(gòu)思的，并能夠以下面的應用例來實 現(xiàn)。
[應用例1]一種速度檢測器，其特征在于，具有皮托管，其以將空氣導入孔朝向 移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述移動體上；壓力傳感器，其被配置在所述移動體上， 用于對產(chǎn)生在所述皮托管上的壓力進行檢測，并包括受壓面隨著壓力而產(chǎn)生位移的隔膜、 和受到由于所述位移而產(chǎn)生的力，從而對壓力進行檢測的感壓部；運算部，其根據(jù)所述移動 體的停止時的壓力和移動時的壓力之間的差值，來對所述移動體的速度進行檢測；其中，所 述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述移動方向。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于能夠由一個壓力傳感器檢測出移動體的速度，且將隔膜的受 壓面的法線配置為垂直于移動體的移動方向，因此即使在移動方向上產(chǎn)生加速度，受壓面 也不會隨著該加速度產(chǎn)生位移，從而能夠防止壓力傳感器將移動方向的加速度誤檢測為壓力的現(xiàn)象。
[應用例2]—種速度檢測器，其特征在于，具有容器，其被安裝在移動體上并具 有開口部；皮托管，其以將空氣導入孔朝向所述移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述開 口部上，從而和所述容器構(gòu)成一體的內(nèi)部空間，并通過所述移動體的移動而使所述內(nèi)部空 間的壓力發(fā)生變化；第1壓力傳感器，其被配置于所述容器內(nèi)，并包括受壓面隨著壓力而 產(chǎn)生位移的隔膜、和受到由于所述位移而產(chǎn)生的力，從而對壓力進行檢測的感壓部；第2壓 力傳感器，其被配置于所述內(nèi)部空間外；第2運算部，其根據(jù)由所述第1壓力傳感器檢測出 的壓力和由所述第2壓力傳感器檢測出的壓力之間的差值，來對所述移動體的速度進行檢 測；其中，所述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述移動方向。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，同時計算出由第1壓力傳感器測定的壓力(靜壓力+動壓力)，和 由第2壓力傳感器測定的壓力(靜壓力)，并通過兩者的差值而計算出動壓力，再根據(jù)所求 出的動壓力計算出移動體的速度。因此，能夠在不需要預先測定靜壓力的情況下，對移動體 的速度進行測定。
[應用例3]如應用例1或者2所述的速度檢測器，其特征在于，所述皮托管被形成 為，其直徑朝向所述移動方向變細的錐形。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，對在皮托管外部由皮托管而產(chǎn)生的空氣紊流進行抑制，從而能夠 抑制對移動體的移動的干涉。
[應用例4]如應用例1至3中任意一例所述的速度檢測器，其特征在于，所述移動 體受到垂直于所述移動方向的加速度，并且所述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線 垂直于所述加速度的方向。
作為受到垂直于移動體移動方向的加速度的運動，例如有圓周運動。由此，根據(jù)上 述結(jié)構(gòu)，防止將移動體進行圓周運動時所產(chǎn)生的加速度誤檢測為壓力，從而能夠高精度地 對移動體的速度進行測定。
[應用例5]如應用例1、3、4中任意一例所述的速度檢測器，其特征在于，所述移動 體在移動時，于被測定點處停止規(guī)定時間后再通過被測定點，并且所述運算部根據(jù)所述移 動體在所述被測定點靜止所述規(guī)定時間時由所述壓力傳感器檢測出的壓力，和所述移動體 移動時由所述壓力傳感器檢測出的壓力之間的差值，來對所述移動體的速度進行運算。
在上述結(jié)構(gòu)中，壓力傳感器在移動體靜止時僅對靜壓力進行檢測，而在移動中對 靜壓力和動壓力的和進行檢測。此外，由壓力傳感器所測定的壓力，在壓力傳感器的高度位 置變化時，其值也將隨著氣壓的變化發(fā)生變化。但是只要移動體處于同一高度，靜壓力便一 致。由此，當在被測定點處取得移動體靜止中的壓力和移動中的壓力之間的差值時，能夠提 取移動體的動壓力成分，由此能夠計算出移動體的速度。例如在被測定點處移動體的速度 成為最大時，對由壓力傳感器檢測出的壓力的峰值進行檢測，并通過取得該值和靜止時的 壓力值之間的差值，從而能夠計算出移動體的速度。此外，在被測定點處配置有球時，在使 移動體實際撞擊到球的瞬間，由壓力傳感器檢測出的壓力值是不連續(xù)的。由此，通過取得在 不連續(xù)之前的時刻的壓力值和上述的靜止時的壓力值之間的差值，從而能夠計算出移動體 的速度。
[應用例6]—種揮桿工具，其特征在于，安裝有應用例1至5中任意一例所述的速 度檢測器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供一種能夠在不受到施加于移動體上的加速度影響的條件下， 計算出移動體的速度的揮桿工具。


圖1為，表示第1實施方式所涉及的速度檢測器和安裝有速度檢測器的揮桿工具 的模式圖，圖1 (a)為將速度檢測器安裝在揮桿工具上時的模式圖，圖1 (b)為表示速度檢測 器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模式圖，圖1(c)為構(gòu)成速度檢測器的壓力傳感器的剖視圖。
圖2為，表示第1實施方式所涉及的速度檢測器和安裝有速度檢測器的揮桿工具 的模式圖，圖2(a)為從移動方向觀察安裝有速度檢測器的打擊工具時的模式圖，圖2(b)為 圖2(a)中的由虛線部分所包圍的區(qū)域的局部詳細圖，且為沿圖1(a)中的A-A’線的剖視圖。
圖3為表示施加于隔膜上的加速度的圖。
圖4為，表示在第1實施方式的運算部中的、將振蕩頻率轉(zhuǎn)換為壓力的順序的圖， 圖4(a)為表示壓力和頻率以及被標準化的頻率之間的關系(測定溫度30°C)的表格，圖 4(b)為表示壓力和頻率之間的關系的標繪圖、圖4(c)為利用多項式對用于表示壓力和頻 率之間的關系的標繪進行擬合的圖。
圖5為，表示在第1實施方式的運算部中計算并被顯示的壓力和移動體速度的圖 表，圖5(a)為表示在運算部洲中被測定的壓力的圖表，圖5(b)為表示根據(jù)所測定的壓力 而計算出的移動體(高爾夫球桿頭12d)的速度的圖表。
圖6為第2實施方式所涉及的速度檢測器的模式圖。
圖7為，第1現(xiàn)有技術(shù)所涉及的速度測定裝置的模式圖，圖7(a)為表示速度測定 裝置的使用方式的圖，圖7(b)為速度測定裝置的詳細圖。
圖8為，第2現(xiàn)有技術(shù)所涉及的桿頭速度測定裝置的模式圖，圖8(a)為表示桿頭 速度測定裝置的使用方式的圖，圖8(b)為桿頭速度測定裝置的框圖。
圖9為，第3現(xiàn)有技術(shù)所涉及的長距離推桿練習器的模式圖，圖9(a)為整體概略 圖，圖9(b)為構(gòu)成長距離推桿練習器的組件的框圖。
符號說明
10速度檢測器；12高爾夫球桿；1 握把；12b桿身；12c長度方向；12d高爾夫球 桿頭；14容器；1 開口部；16皮托管；16a空氣導入孔；18內(nèi)部空間；20壓力傳感器；22外 殼；24隔膜；2 受壓面；24b法線；2 支承部J6感壓部；26a振動臂；26b基部；觀運算 部；30電纜；40速度檢測器；42容器；4 開口部；44皮托管；4 空氣導入孔；46內(nèi)部空 間；48第1壓力傳感器；50第2容器；50a開口部；52第2皮托管；5 空氣導入孔；52b漏 孔力4第2壓力傳感器；100速度測定裝置；102棒球棒；104皮托管；106壓力傳感器；108 隔膜；110壓力補正傳感器；112隔膜；114溫度傳感器；116運算單元；118顯示單元；200桿 頭速度測定裝置；202多普勒傳感器；204放大器；206比較器；208微控制器；210顯示部； 212開關群；214高爾夫球桿；216高爾夫球桿頭；300長距離推桿練習器；302推桿頭；304 薄板狀磁體；306模擬墊；308組件；310磁性傳感器；312CPU運算處理電路；314顯示電路； 316電源電路；318球。
具體實施方式
下面，利用在附圖中所示的實施方式詳細地對本發(fā)明進行說明。但是，對在該實施 方式中所記載的結(jié)構(gòu)要素、種類、組合、形狀、其相對配置等，只要不是特定的記載，則該發(fā) 明的范圍并不僅限于此，而只不過是說明示例。
在圖1、圖2中圖示了第1實施方式所涉及的速度檢測器和安裝有速度檢測器的 揮桿工具。圖1(a)為將速度檢測器安裝在作為揮桿工具的高爾夫球桿上時的模式圖，圖 1(b)為表示速度檢測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模式圖，圖1(c)為構(gòu)成速度檢測器的壓力傳感器的 剖視圖；圖2(a)為從移動方向觀察安裝有速度檢測器的高爾夫球桿時的模式圖，圖2(b)為 圖2(a)中的由虛線部分包圍的區(qū)域的局部詳細圖，且為沿圖1(a)中的A-A’線的剖視圖。 第1實施方式的速度檢測器具有皮托管16，其以將空氣導入孔16a朝向移動體(高爾夫 球桿頭12d)的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述移動體上；壓力傳感器20，其被配置在所述移 動體上，用于對產(chǎn)生在所述皮托管16上的壓力進行檢測，并包括受壓面Ma隨著壓力而產(chǎn) 生位移的隔膜M，和受到由于所述位移而產(chǎn)生的力，從而對壓力進行檢測的感壓部26 ；運 算部觀，其根據(jù)所述移動體的停止時的壓力和移動時的壓力之間的差值，來對所述移動體 的速度進行檢測，其中，所述壓力傳感器20被配置成，所述受壓面2 的法線24b垂直于所 述移動方向。
此外，所述移動體(高爾夫球桿頭12d)，進行受到垂直于所述移動方向的加速度 (離心力)的運動，且所述壓力傳感器20被配置成，所述受壓面2 的法線24b垂直于所述 加速度的方向。
而且，所述移動體構(gòu)成揮桿工具(高爾夫球桿1 的擊打部(高爾夫球桿頭12d)， 其中，所述揮桿工具(高爾夫球桿12)以在最低點靜止規(guī)定時間后再通過最低點的方式揮 動，所述運算部觀根據(jù)所述移動體在所述最低點靜止所述規(guī)定時間時由所述壓力傳感器 20檢測出的壓力，和所述移動體移動時由所述壓力傳感器檢測出的特征點處的壓力之間的 差值，來對所述移動體的速度進行運算。
作為安裝有本實施方式所涉及的速度檢測器10的揮桿工具，以高爾夫球桿12作 為前提進行描述。由此，在本實施方式中，移動體以高爾夫球桿12對球的擊打部的高爾夫 球桿頭12d作為前提，且在其上部安裝有本實施方式的速度檢測器10。
如圖1所示，第1實施方式所涉及的速度檢測器10，具有容器14，被安裝在高爾 夫球桿頭12d上；皮托管16，被安裝在容器14上；壓力傳感器20，被設置于容器14內(nèi)；運 算部觀，在外部對高爾夫球桿頭12d的速度進行計算。
皮托管16為中空形狀，且其前端為空氣導入孔16a。而且，在前端的長度方向上的 相反一側(cè)的另一端與被形成在容器14上的開口部1 相連接。由此，皮托管16經(jīng)由容器 14而被安裝在高爾夫球桿頭12d上。此外，在皮托管16和容器14之間一體形成有內(nèi)部空 間18，且由于通過皮托管的移動而進入空氣導入孔16a的空氣(相對速度V1)的動壓力，內(nèi) 部空間18的壓力將發(fā)生變化。
現(xiàn)在，當在進入皮托管16的空氣導入孔16a中的空氣的相對速度為V1時的內(nèi)部 空間的壓力為P1，同樣地，相對速度為V2時的壓力為P2，且空氣密度設為P時，則根據(jù)伯努 利定理，將成立以下的關系。
[公式1]Γ K2 P1 V22 P2
— + — = — + —2 ρ 2 ρ
本實施方式中，利用在高爾夫球桿頭12d靜止時由壓力傳感器20檢測出的壓力， 和在高爾夫球桿頭12d移動時由壓力傳感器20檢測出的壓力，來計算高爾夫球桿頭12d的 速度。由此，在公式1中，當高爾夫球桿頭12d的移動時的空氣的相對速度為V1，靜止時的 空氣的相對速度為V2且V2為零時，則V1滿足以下關系式。
[公式2]
V1=ZcJS^SI
在此，k為皮托管系數(shù)，并為依賴于安裝角度和形狀的因數(shù)。由此，壓力差P1-P2S 動壓力，并通過計算出該動壓力，從而能夠計算出高爾夫球桿頭12d的速度。
此外，在本實施方式中，皮托管16被形成為，朝向高爾夫球桿頭12d的移動方向 (揮桿方向)變細的錐形。由此，防止由于皮托管16的移動而產(chǎn)生的空氣的紊流，從而能夠 抑制對于高爾夫球桿頭12d的移動的干涉。
如圖1(c)所示，壓力傳感器20具有外殼22 ；隔膜M，其構(gòu)成外殼22的一部分且 其受壓面隨著壓力而產(chǎn)生位移；感壓部沈，被配置于外殼22內(nèi)，并且通過受到由于隔膜M 的受壓面2 的位移而產(chǎn)生的力從而對壓力進行探測，所述壓力傳感器20為，將外殼22內(nèi) 部密封為真空，從而對以真空為基準的絕對壓力進行測定的構(gòu)件。
隔膜M的受壓面2 通過來自外部的壓力，而向外殼22的內(nèi)側(cè)發(fā)生撓曲變形。此 外，在隔膜M的內(nèi)側(cè)配置有一對的支承部Mc。
感壓部沈具有雙音叉型或者單梁型的振動臂^a，和與振動臂^a的兩端相連接 的一對基部，并以連接一對基部26b的線的方向作為力的檢測軸。各基部26b分別被固 定并支承在形成于隔膜M的內(nèi)側(cè)的支承部2 上。此外在振動臂26a上形成有激勵電極 (未圖示)，通過從外部對激勵電極(未圖示)施加交流電壓，從而振動臂以規(guī)定的共 振頻率產(chǎn)生振動。
如圖1(c)所示，當向隔膜M施加壓力P時，受壓面2 根據(jù)壓力P的大小而向外 殼22的內(nèi)側(cè)發(fā)生撓曲變形，且支承部2 之間的距離對應于壓力P的大小而增大。由此， 由于振動臂26a受到對應于壓力P的大小的拉伸應力F，所以振動臂^a的共振頻率對應 于壓力P的大小而增大。即，由于根據(jù)所受到的壓力而在振動臂26a中產(chǎn)生內(nèi)部應力，且共 振頻率根據(jù)所述內(nèi)部應力而發(fā)生變化，因此壓力傳感器20能夠檢測并測定壓力。另外，由 于壓力傳感器20的內(nèi)部以真空為基準，所以在外部和外殼22內(nèi)部同樣為真空時，由于隔膜 24的受壓面2 沒有受到壓力，因而不會在振動臂中產(chǎn)生內(nèi)部應力。
但是隔膜M的受壓面2 不僅隨著壓力，還會隨著加速度產(chǎn)生撓曲變形。作為本 實施方式的速度檢測器10的應用對象的高爾夫球桿12，具有將握把12a、桿身12b和高爾 夫球桿頭12d串聯(lián)連接的形狀，由于以握把12a為中心而進行揮動高爾夫球桿頭12d的運 動，因此高爾夫球桿頭12d不僅受到向移動方向的加速度，還受到垂直于移動方向的加速 度(離心力)。
由此在本實施方式中，需要將壓力傳感器20配置為，其隔膜M的受壓面2 的法 線24b垂直于上述兩個加速度。由于在揮動高爾夫球桿12時，加速度(離心力)基本上向高爾夫球桿12的桿身12b的長度方向施加，因此如圖2(b)所示，需要將壓力傳感器配置 為，其受壓面2 的法線24b垂直于高爾夫球桿頭12d的移動方向(揮動方向，在圖2中為 +X方向)和桿身12b的長度方向12c。
在圖3中圖示了施加于隔膜M上的加速度。現(xiàn)在，以握把12a(握住手的位置) 為中心0，當從中心到被安裝在高爾夫球桿頭12d上的速度檢測器10之隔膜M的中心位 置A的距離為r，揮動方向(移動方向)為θ，隔膜M的質(zhì)量為M時，則高爾夫球桿頭12d 的移動方向的加速度為1 1^(120/(^2，桿身12b的長度方向12c (r方向)的加速度為 M ·Γ · (d θ /dt)2。在此，在高爾夫球桿12的情況下，最理想的場合為，在高爾夫球桿頭12d 到達最低點時對高爾夫球進行擊打，且高爾夫球桿頭12d的速度在最低點處為最大。此時， 由于d θ/dt為最大，同時也為極值，因此d2 θ/dt2為零。由此，認為θ方向的加速度在最 低點并不存在。但是，由于實際上根據(jù)運動員技能的不同，高爾夫球桿頭12d的移動方向 (Θ方向)上的成分也會在最低點顯現(xiàn)，因此通過如本實施方式這樣配置壓力傳感器20，能 夠避免對θ方向的加速度成分進行檢測，并計算出θ方向的速度。
運算部觀為，根據(jù)從壓力傳感器20被輸出的振動信號、即共振頻率的變化來對 容器內(nèi)的壓力變化進行計算，并根據(jù)該壓力的變化而計算出高爾夫球桿頭12d的速度的構(gòu) 件。尤其是，根據(jù)高爾夫球桿頭12d在最低點靜止規(guī)定時間時由壓力傳感器20檢測出的壓 力，和高爾夫球桿頭12d移動時由壓力傳感器20檢測出的特征點處的壓力之間的差值，來 對高爾夫球桿頭12d的速度進行運算。在此，特征點是指，在揮動高爾夫球桿12時所測定 的壓力成為最大值(基本上在最低點處壓力為最大)的時刻，或在使用高爾夫球桿12擊打 高爾夫球瞬間產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生不連續(xù)變化的時刻。
雖然運算部觀需要和壓力傳感器20的激勵電極(未圖示)電連接，但對于配置位 置并沒有限制。由此，例如將連接于激勵電極(未圖示)上的電纜30插通于桿身12b和握 把1 中，而運算部28配置在高爾夫球桿12的外部并與電纜30相連接即可。此外，運算部 觀每隔規(guī)定時間對共振頻率進行測定，且能夠在顯示器上將其時間變化作為圖表而進行顯 示。此外，運算部觀的程序被構(gòu)成為，能夠通過以所測定的振動頻率為變量的多項式和其 系數(shù)而計算出壓力。而且運算部觀的程序被構(gòu)成為，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換高爾夫球桿頭12d移動 時的振動頻率而得到的壓力(動壓力+靜壓力)，和轉(zhuǎn)換高爾夫球桿頭12d靜止時的振動頻 率而得到的壓力(靜壓力)之間的差值而計算出動壓力，并利用公式2計算出高爾夫球桿 頭的速度。另外，在容器14內(nèi)配置有經(jīng)由電纜30而與運算部觀相連接的溫度傳感器(未 圖示)，運算部觀具有根據(jù)所輸入的溫度數(shù)據(jù)，來對從壓力傳感器20輸入的振動信號的振 動頻率進行溫度補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖4中圖示了壓力傳感器20的頻率和壓力之間的關系。圖4(a)為表示壓力和 頻率，以及被標準化的頻率之間的關系(測定溫度30°C )的表格，圖4(b)為表示壓力和頻 率之間的關系的標繪圖，圖4(c)為利用多項式來對用于表示壓力和頻率之間的關系的標 繪進行擬合的圖。壓力傳感器20的振動頻率，如上文所述，根據(jù)來自外部的壓力而發(fā)生變 化。由此，在運算部觀中根據(jù)振動頻率來計算壓力時，預先利用外部的PC等進行以下的工 作。首先以規(guī)定的頻率將壓力傳感器20的振動頻率規(guī)格化，并在壓力傳感器20中所假設 的壓力范圍內(nèi)，對振動頻率和壓力之間的關系進行標繪。并且如圖4(c)所示，將頻率的變 量為X，將作為變量χ的函數(shù)的壓力變量為y，利用聯(lián)立多元一次方程式而計算出擬合于這些標繪的振動頻率的多項式(冪級數(shù))的系數(shù)，并將該系數(shù)存儲在運算部觀的存儲區(qū)域 (未圖示)中。由此，在運算部觀對壓力傳感器20的振動信號的振動頻率進行測定時，將 從存儲區(qū)域(未圖示)讀出系數(shù)，并通過將系數(shù)代入振動頻率的多項式中，從而能夠計算出 壓力。
在本實施方式中，由于壓力傳感器20在高度方向上的位置變化而引起的氣壓的 變化，測定壓力將發(fā)生變化。由此，不能在其他的高度位置對高爾夫球桿頭12d的最低點處 的壓力進行測定。而且，不能同時對高爾夫球桿頭12d的最低點處的靜止時的壓力(靜壓 力)，和揮動高爾夫球桿12時的、高爾夫球桿頭12d的最低點處的移動時的壓力(動壓力+ 靜壓力)進行測定。另一方面，揮動高爾夫球桿12的順序為，首先在高爾夫球桿頭12d的 最低點，即對高爾夫球進行擊打的位置處，使高爾夫球桿頭12d靜止幾秒左右(瞄球操作)， 并且向擊飛高爾夫球的方向(移動方向)的相反方向舉起高爾夫球桿頭12d，最后向移動方 向揮桿以使高爾夫球桿頭12d通過最低點。在此，由于進行瞄球操作期間，能夠視為幾乎沒 有高度方向的變化，因此能夠在該瞄球操作的階段對最低點處的靜壓力進行測定。
因此，在運算部觀中，程序被構(gòu)成為，以運動員揮桿后，成為振動頻率最大值的時 刻作為高爾夫球桿頭12d通過最低點的時刻，并根據(jù)振動頻率的最大值來計算移動時的壓 力(動壓力+靜壓力)的最大值，而在該時刻之前的時間帶中，提取幾秒左右的固定時間， 即振動頻率的變動收斂在一定范圍內(nèi)的時間帶，并根據(jù)該時間帶中的振動頻率(除了該時 間帶中的振動頻率的平均值，還可以為最大值或最小值)來計算靜止時的壓力，再從運動 時的壓力的最大值中減去靜止時的壓力從而計算出動壓力，并根據(jù)該動壓力計算出高爾夫 球桿頭12d(速度檢測器10)的速度。
并且，在本實施方式中，不僅對高爾夫球桿12的揮桿，也能夠在實際通過高爾夫 球桿12擊打高爾夫球時利用。此時，由于在使高爾夫球桿頭12d撞擊高爾夫球的瞬間，從 壓力傳感器20被輸出的振動信號的振動頻率顯示不連續(xù)的值，所以在運算部洲中提取成 為不連續(xù)的值之前的壓力，而根據(jù)該壓力和靜止時的壓力之間的差值，能夠計算出揮桿時 的速度。
在圖5中圖示了表示在運算部觀中所測定的壓力和移動體(高爾夫球桿頭12d) 速度的圖表。圖5(a)為表示在運算部觀中所測定的壓力的圖表，圖5(b)為表示根據(jù)所測 定的壓力而被計算出的移動體(高爾夫球桿頭12d)的速度的圖表。在圖5中揮動3次高 爾夫球桿12。作為高爾夫球桿12的一系列的動作，具有(1)在最低點處的瞄球操作(初 始位置)、(2)舉桿、(3)在舉桿處停止、(4)通過最低點的揮桿、(5)在揮桿處停止、(6)為 了再次回到初始位置而進行的移動。如圖5(a)所示，(1)的時候高爾夫球桿頭12d(速度 檢測器10)位于最低點(初始位置)，因此具有固定的頻率和與此相對應的測定壓力。而 且通過如O)、(3)這樣舉桿并停止，由于皮托管16的位置變高，因此測定壓力降低，與此 對應地，振動頻率也降低。接下來通過如⑷這樣揮桿，從而空氣進入到皮托管16中，因此 動壓力被施加在皮托管16上而使測定壓力以及振動頻率上升，而當高爾夫球桿頭12d在最 低點處達到最高速度時，測定壓力以及振動頻率成為峰值，其后經(jīng)過峰值后兩者的值降低。 并且在(5)中由于是揮桿結(jié)束后，因此不存在動壓力，而由于皮托管16再一次到達和(3) 同樣的高度位置，因此測定壓力變?yōu)檩^低的狀態(tài)，通過(6)再次回到最低點，測定壓力回到 (1)的狀態(tài)。由于以上述方式獲得測定壓力，因此在將高爾夫球桿頭12d在最低點靜止時的壓力作為基準壓力時，則如圖5(b)所示，能夠計算出高爾夫球桿頭12d的速度。另外，在圖 5(b)中，由于公式2的右邊由平方根括起，當測定壓力(P1)為低于基準壓力(P2)的值時將 無法進行計算，因此利用測定壓力和基準壓力之間的差值的絕對值來進行計算。
在圖6中圖示了第2實施方式所涉及的速度檢測器。第2實施方式所涉及的速度 檢測器具有容器42，被安裝在移動體上并具有開口部42a ；皮托管44，其以將空氣導入孔 44a朝向所述移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述開口部4 上，從而和所述容器42形 成一體的內(nèi)部空間46，并通過所述移動體的移動而使所述內(nèi)部空間46的壓力發(fā)生變化；第 1壓力傳感器48，其被配置于所述容器42內(nèi)，并包括受壓面隨著壓力而產(chǎn)生位移的隔膜，和 受到由于所述位移而產(chǎn)生的力，從而對壓力進行檢測的感壓部；第2壓力傳感器M，其被配 置于所述內(nèi)部空間46外；第2運算部(未圖示)，其根據(jù)由所述第1壓力傳感器48檢測出 的壓力，和由所述第2壓力傳感器M檢測出的壓力之間的差值來對所述移動體的速度進行 檢測；其中，所述壓力傳感器4854被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述移動方向。
第2實施方式中的第1壓力傳感器48、第2壓力傳感器M為，與第1實施方式中 的壓力傳感器20相同的壓力傳感器，并沿著和壓力傳感器20相同的方向被安裝在移動體 上。此外第1壓力傳感器48和第1實施方式所涉及的壓力傳感器20同樣地被配置在，由 容器42和皮托管44所形成的內(nèi)部空間46內(nèi)，從而能夠?qū)εc進入皮托管44的空氣導入孔 44a中的空氣的速度對應的內(nèi)部空間46內(nèi)的壓力進行檢測。另一方面，第2壓力傳感器M 被配置在位于容器42的外部的第2容器50內(nèi)，且在第2容器50的開口部50a上連接有用 于測定靜壓力的第2皮托管52。第2皮托管52和第1皮托管44 一體形成，并具有空氣導 入孔52a，但由于還形成有漏孔52b，因此第2容器50內(nèi)的壓力常時和靜壓力相一致，而與 進入空氣導入孔52a中的空氣的速度無關。
因此在第2運算部(未圖示)中，能夠通過取得對由第1壓力傳感器48所測定的 振動頻率進行轉(zhuǎn)換而獲得的壓力(靜壓力+動壓力)，和對由第2壓力傳感器M所測定的 振動頻率進行轉(zhuǎn)換而得到的壓力(靜壓力)之間的差值，從而測定動壓力。另外，雖然在第 2運算部(未圖示)中，也進行將所測定的振動頻率轉(zhuǎn)換為壓力的運算，但由于所進行的運 算和第1實施方式的運算部觀相同，所以省略說明。
如以上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的速度檢測器10，第一，由于能夠由一個壓力 傳感器20檢測出高爾夫球桿頭12d的速度，且隔膜M的受壓面Ma的法線24b配置為垂 直于高爾夫球桿頭12d的移動方向，所以即使在移動方向上產(chǎn)生加速度，受壓面2 也不會 因該加速度產(chǎn)生位移，因此能夠防止壓力傳感器20將移動方向的加速度誤檢測為壓力。
第二，通過采用第2實施方式的結(jié)構(gòu)，從而同時計算出由第1壓力傳感器48測定 的壓力(靜壓力+動壓力)，和由第2壓力傳感器M測定的壓力(靜壓力)，并通過兩者的 差值而計算出動壓力，再根據(jù)所求得的動壓力計算出高爾夫球桿頭12d的速度。因此，能夠 在無需預先測定靜壓力的條件下，對高爾夫球桿頭12d的速度進行測定。
第三，通過使皮托管16、44形成為，直徑朝向高爾夫球桿頭12d的移動方向變細的 錐形，從而在皮托管16、44的外部，對由于皮托管16、44而產(chǎn)生的空氣紊流進行抑制，進而 能夠抑制對高爾夫球桿頭12d的移動的干涉。
第四，高爾夫球桿頭12d進行受到垂直于其移動方向的加速度的運動，且將壓力 傳感器2(K48、54)配置為，其受壓面2 的法線24b垂直于加速度(離心力)的方向(r方向)。作為受到垂直于高爾夫球桿頭12d的移動方向的加速度的運動，有圓周運動(揮桿)。 由此，通過上述結(jié)構(gòu)，防止將高爾夫球桿頭12d進行圓周運動時所產(chǎn)生的加速度誤檢測為 壓力，從而能夠高精度地對高爾夫球桿頭12d的速度進行測定。
第五，如第1實施方式所述，運算部觀構(gòu)成為，根據(jù)高爾夫球桿頭12d在高爾夫球 桿頭12d的移動(揮桿)的最低點靜止規(guī)定時間時由壓力傳感器20檢測出的壓力，和在高 爾夫球桿頭12d移動時(揮桿時)由壓力傳感器20檢測出的特征點處的壓力之間的差值， 對高爾夫球桿頭12d的速度進行運算。
在上述結(jié)構(gòu)中，特征點是指，所測定的壓力為最大的時刻，或所測定的壓力成為不 連續(xù)之前的時刻。由壓力傳感器20所測定的壓力，在壓力傳感器20的高度位置發(fā)生變化 時，其值也將隨著氣壓的變化而發(fā)生變化。此外在進行上述移動的高爾夫球桿頭12d中，由 于在最低點處的速度最快，因此能夠在運算部觀中作為峰值而進行檢測。此外，預先在最 低點處所測定的高爾夫球桿頭12d的靜止時的壓力，和高爾夫球桿頭12d通過最低點時的 移動時(揮桿時)的壓力中的靜壓力的成分原理上為同樣的值。由此，通過上述結(jié)構(gòu)，通過 從高爾夫球桿頭12d通過最低點時的、移動時的壓力中，減去預先在最低點處所測定的靜 止時的壓力，從而計算出動壓力，并能夠根據(jù)該動壓力計算出在高爾夫球桿頭12d的最低 點處的速度。此外，在高爾夫球桿頭12d實際撞擊到球的瞬間，由壓力傳感器20檢測出的 壓力是不連續(xù)的。由此通過取得變成不連續(xù)之前的時刻的壓力和上述的靜止時的壓力之間 的差值，從而能夠計算出高爾夫球桿頭12d的速度。
第六，通過將上述的速度檢測器10安裝在高爾夫球桿頭12d上，而構(gòu)成可揮動的 高爾夫球桿12，從而成為能夠在不受到施加于高爾夫球桿頭12d上的加速度影響的條件 下，計算出高爾夫球桿頭12d的速度的高爾夫球桿12。
另外，雖然在任意一個實施方式中，作為安裝有速度檢測器10的揮桿工具、移動 體，以高爾夫球桿頭12d為前提進行了描述，但并不限定于此。例如，可以安裝在網(wǎng)球拍的 框或線上，或者安裝在棒球棒上等。
此外，雖然在任意一個實施方式中，以下述壓力傳感器為前提進行描述，S卩，將壓 電振子適用于感壓部26，并根據(jù)由于從隔膜M受到的力而產(chǎn)生的壓電振子的振動頻率變 化來對壓力進行檢測，但并不限定于此。即，只要是使用了隔膜M的壓力傳感器，作為感壓 部不僅能夠采用上述的頻率變化型，當然也能夠廣泛地采用電容變化型，壓電電阻變化型寸。
權(quán)利要求
1.一種速度檢測器，其特征在于，具有皮托管，其以將空氣導入孔朝向移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述移動體上； 壓力傳感器，其被配置在所述移動體上，用于對產(chǎn)生在所述皮托管上的壓力進行檢測， 并包括隔膜，其受壓面隨著壓力而產(chǎn)生位移；感壓部，其受到由于所述位移而產(chǎn)生的力， 從而對壓力進行檢測；運算部，其根據(jù)所述移動體的停止時的壓力和移動時的壓力之間的差值，來對所述移 動體的速度進行檢測，其中，所述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述移動方向。
2.一種速度檢測器，其特征在于，具有 容器，其被安裝在移動體上并具有開口部；皮托管，其以將空氣導入孔朝向所述移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述開口部 上，從而和所述容器構(gòu)成一體的內(nèi)部空間，并通過所述移動體的移動而使所述內(nèi)部空間的 壓力發(fā)生變化；第1壓力傳感器，其被配置于所述容器內(nèi)，并包括隔膜，其受壓面隨著壓力而產(chǎn)生位 移；感壓部，其受到由于所述位移而產(chǎn)生的力，從而對壓力進行檢測； 第2壓力傳感器，其被配置于所述內(nèi)部空間外；第2運算部，其根據(jù)由所述第1壓力傳感器檢測出的壓力和由所述第2壓力傳感器檢 測出的壓力之間的差值，來對所述移動體的速度進行檢測；其中，所述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述移動方向。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的速度檢測器，其特征在于， 所述皮托管被形成為，其直徑朝向所述移動方向變細的錐形。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的速度檢測器，其特征在于， 所述移動體受到垂直于所述移動方向的加速度，所述壓力傳感器被配置成，所述受壓面的法線垂直于所述加速度的方向。
5.如權(quán)利要求1、3、4中任意一項所述的速度檢測器，其特征在于，所述移動體在移動時，于被測定點處停止規(guī)定時間后再通過被測定點， 所述運算部根據(jù)所述移動體在所述被測定點靜止所述規(guī)定時間時由所述壓力傳感器 檢測出的壓力，和所述移動體移動時由所述壓力傳感器檢測出的壓力之間的差值，來對所 述移動體的速度進行運算。
6.一種揮桿工具，其特征在于，安裝有權(quán)利要求1至5中任意一項所述的速度檢測器。
全文摘要
本發(fā)明提供速度檢測器以及具有該速度檢測器的揮桿工具。所述速度檢測器的特征在于，具有皮托管(16)，其以將空氣導入孔(16a)朝向移動體的移動方向的狀態(tài)被安裝在所述移動體上；壓力傳感器(20)，其被配置在所述移動體上，用于對產(chǎn)生在所述皮托管(16)上的壓力進行檢測，并包括受壓面(24a)隨著壓力而產(chǎn)生位移的隔膜(24)，和受到由于所述位移而產(chǎn)生的力從而對壓力進行檢測的感壓部(26)；運算部(28)，其根據(jù)所述移動體的停止時的壓力和移動時的壓力之間的差值，來對所述移動體的速度進行檢測，其中，所述壓力傳感器(20)被配置成，所述受壓面(24a)的法線(24b)垂直于所述移動方向。
文檔編號A63B69/38GK102033137SQ20101050143
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者岡本弘志 申請人:精工愛普生株式會社