專利名稱：彈性體的檢查方法、檢查裝置以及尺寸預測程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及實現了高精度的彈性體的檢查方法、檢查裝置和尺寸預測程序，以及壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置和位移量預測程序，以及壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、檢查裝置和檢測靈敏度預測程序。
背景技術：
近年來，在光學、精密機械、半導體制造等領域中，人們一直期望以亞微米數量級調整光路長度和位置的位移控制設備。順應這種需求，壓電/電致伸縮設備的開發取得了進展，這種壓電/電致伸縮設備，包括利用基于在鐵電體和反鐵電體上施加電場時引起的逆壓電效應或電致伸縮效應等的應變的壓電/電致伸縮致動器，以及利用基于同樣的效應，在鐵電體/反鐵電體上施加應力時引起的電荷產生的壓電/電致伸縮傳感器等。該壓電/電致伸縮設備，是如上述那樣利用由電場感應應變或應力而感生的電荷、電場的設備，特別地，壓電/電致伸縮致動器，與現有的伺服電動機、脈沖電動機等的電磁方式等相比，具有易于進行微小位移控制，機械/電能轉換效率高，節省了電能，可進行超精密安裝而有助于產品的小型、輕型化的特點，因此，其應用領域一定會不斷擴展。
壓電/電致伸縮致動器，具有如下構造例如，在由設有空腔的厚壁的支持部、覆蓋該空腔的振動部一體化形成的陶瓷基體的一個面上，設有按照下部電極、壓電/電致伸縮體、上部電極的順序層壓而形成的壓電/電致伸縮動作部。這種壓電/電致伸縮致動器，當上部電極和下部電極之間產生電場時，由壓電/電致伸縮材料形成的壓電/電致伸縮體變形，在振動部產生上下方向的位移，通過使該振動部產生位移的作用，將壓電/電致伸縮致動器作為精密機器的致動部來應用，例如，通過使振動部上下變形，控制開關的接觸、非接觸，或者作為微型泵來進行流體控制。
在壓電/電致伸縮致動器作為開關或微型泵的致動部等被利用的情況下，存在有的問題，即，若其位移量不是足夠大，則在開關中行程不足，無法作為開關工作，或在微型泵中，由于流體的擠壓量不足有時會無法完全將流體擠壓出來。另外，在組合多個壓電/電致伸縮致動器來使用的情況下，當其個體間的位移量有散差時，接觸或非接觸動作變得不穩定，或者流體的擠壓量變得不穩定，開關或微型泵的品質下降。因此，期望當施加了相同電壓(產生了相同的電場)時，各振動部的位移量在一定值以上且為均一的壓電/電致伸縮致動器。因此，當將壓電/電致伸縮致動器作為產品出廠時，需要通過激光多普勒振動計等，直接檢查振動部的位移量。然而，若對制成的全部壓電/電致伸縮致動器進行檢查，則成本很高，所以尋求代替它的檢查方法。
非專利文獻1“振動工學手冊”(養賢堂發行)，第1版，1976年發行，第4章分布系統的自由振動，4.6“板的振動”(P.98～109)非專利文獻2“工業基礎振動學”(養賢堂發行)，第14版，1989年發行，第4章“平板的橫向振動”(P.224～228)發明內容針對對這種壓電/電致伸縮致動器的檢查的要求，一直以來，在壓電/電致伸縮致動器的制造工序中，通過測量被視為電容器的壓電/電致伸縮體的靜電電容，檢查施加了相同電壓(產生了相同電場)時的位移量的大小或一致性。該檢查方法，是基于如下考慮壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮體為位移發生部，所以，若靜電電容相等，則根據C＝εS/d，壓電/電致伸縮體的電極面積、電極間距、或介電常數等是綜合起來相等，因此，壓電/電致伸縮體(或者壓電/電致伸縮動作部)的位移量也相等，而且，振動部的位移量也是綜合起來相等，其結果，位移量應該不產生散差。
然而，這種現有的檢查方法，不一定具有高精度。其理由是認為因為未將壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮動作部以外的構成要素反映到檢查中。另外，在近期的壓電/電致伸縮致動器中，細微化得到了發展，所以微小尺寸的偏離或散差會給特性帶來更大的影響，為了檢查該尺寸的偏離或散差，需要進行伴有破壞的截面觀察，需要很高的成本。而且，當檢查時需要進行破壞，因此不能直接對出廠的產品進行檢查。
此外，通過激光多普勒振動計等，直接檢查壓電/電致伸縮致動器的位移量，裝置價格較高，需要檢查技巧，成本增高。另外，在制造過程中通過使用顯微鏡等的外觀檢查，來檢測出給位移量造成較大影響的與設計值的尺寸偏離量、位置偏離量，需要確保有大量熟練的人員，也花費檢查時間，成本增高。而且，在通過截面觀察來對尺寸偏離、位置偏離進行破壞檢查的方法中，除了成本高以外，無法將檢查過的設備作為產品使用，僅可以進行抽樣檢查。此外，若是相同設計/規格在要求一致的傳感器靈敏度的壓電/電致伸縮傳感器中，也同樣產生了這些問題。
本發明是鑒于上述情況而形成的，其目的在于，提供可以不需要作為產品的實際驅動，不進行分解/破壞，以高精度檢查壓電/電致伸縮設備(壓電/電致伸縮致動器或壓電/電致伸縮傳感器)的方法。
反復研究的結果，了解到，例如，在上述壓電/電致伸縮致動器的情況下，其振動部的位移量，和包含基體(振動部以及支持部)的全體的剛性、振動部的形狀、或者壓電/電致伸縮動作部相對于振動部的形成位置等在內的、與壓電/電致伸縮致動器的機械性質或形態相關的各要素，有著密切的關系。
并且，進一步反復研究的結果表明，研究使壓電/電致伸縮致動器振動時的各種頻率特性，根據該頻率特性，可以高精度地預測出與壓電/電致伸縮致動器的上述機械性質或形態有關的各要素。并且了解到，可以構建預測與壓電/電致伸縮致動器的機械性質或形態有關的各要素的系統，根據由此預測出的與機械性質或形態有關的各要素，能夠實現壓電/電致伸縮致動器的高精度檢查。另外了解到，由于與機械性質或形態有關的各要素和振動部的位移之間存在密切的關系，因此，可以高精度地檢查壓電/電致伸縮致動器的振動部的位移量。
具體而言，發現了，例如，取決于壓電/電致伸縮致動器的設計尺寸的某個的頻率特性的值和距離被測物的設計尺寸值的尺寸偏離量、位置偏離量之間，存在一定的關系，并了解到，通過求得該頻率特性的值，可以檢查被測物中的距離設計值的尺寸偏離、位置偏離的量是否在一定的容許值內。并且，了解到，由于距離該設計值的尺寸偏離等，與壓電/電致伸縮致動器的位移量的特性存在密切的關系，因此，也可以根據該頻率特性對位移量進行預測、換算并檢查。
另外，反復研究的結果，在下述這種情況下，即，例如，作為板(板狀體)的壓電/電致伸縮振蕩器的一部分的尺寸偏離，與相當于(1，2)次的振動模式的共振峰的高度相關，其它部分的尺寸偏離，與相當于(3，1)次和(1，1)次的振動模式的共振頻率的比相關，發現各個尺寸偏離的因素具有特征性出現的次數((m，n)次)的共振。而且，存在現有文獻等中未記載的特殊的次數(在本說明書中，命名為3.5次)的振動模式，通過該振動模式的共振，能夠以非常高的精度預測作為板(板狀體)的壓電/電致伸縮致動器的一部分的尺寸偏離。此外，可以對它們分別進行檢查，也可以將它們組合，通過多次回歸分析等生成計算式，由此可以高精度地預測、檢查壓電/電致伸縮致動器的位移量。
此外，一般來說，板(板狀體)的振動，如非專利文獻1和非專利文獻2中記載的那樣，可以用(m，n)次的振動模式這樣的形式表示。例如，正方形或長方形板的情況下，在縱方向和橫方向上；而圓形板的情況下，在圓周方向和直徑方向上，可以分別根據振動的駐波的節點數，用(m，n)次的振動模式表示。在本說明書中，連1個節點也沒有的模式表示為1次，存在1個節點的模式表示為2次。即，在長方形板的情況下，在縱方向上存在m-1個節點，在橫方向上存在n-1個節點的振動模式，被表示為(m，n)次的振動模式。通過以共振頻率對板進行勵振，用激光多普勒振動計對板的多個位置的振動進行測量，對得到的振動數據進行綜合分析，以動畫等進行觀察，可以確定各共振頻率中的振動模式。
根據以上的考慮方法，和壓電/電致伸縮致動器的位移量等同樣地，對于壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度，也可以進行檢查。而且發現，對于包含壓電/電致伸縮設備(壓電/電致伸縮致動器以及壓電/電致伸縮傳感器)在內的、廣泛的具有彈性體的結構體，作為檢查其尺寸方法可以應用，完成了本發明。具體而言，本發明提供以下所示的方法。
即，根據本發明，提供一種彈性體的檢查方法，其用于具有兩個以上彈性體的結構體，獲取使結構體振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測彈性體的尺寸。
上述頻率特性，可以直接用激光多普勒振動計或加速度傳感器等來測量用振動式勵振機或壓電/電致伸縮元件等使彈性體振動時的機械振動而得到，但是，在壓電/電致伸縮致動器或壓電/電致伸縮傳感器的情況下，通過使用網絡分析器和阻抗分析器，測量電氣阻抗、或增益與相位的頻率特性，則可以廉價、高速地進行測量。此外，這種情況在與本發明相關的所有發明(除了彈性體的檢查方法以外，壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、彈性體的檢查裝置、壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置、壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置、彈性體的尺寸預測程序、壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序、壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序)中都相同。
在本發明的彈性體的檢查方法中，理想的是，上述頻率特性是以下特性中的任意一種1次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy、以及根據它們而求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)、以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。而且，作為上述頻率特性，理想的是，增加共振頻率Fz，通過某個或兩個以上的組合，來預測彈性體的尺寸。此外，在本說明書中，所謂“以及/或者”，表示以及/或者的意思。
另外，上述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比Srxy、面積差Sdxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
而且，通過組合這些頻率特性，進行多變量分析等，可以更高精度地預測/推斷彈性體的尺寸。
此外，根據是否出現某次數(m，n)的共振的共振峰，即是否產生(m，n)次的共振，可以簡便地進行彈性體的檢查(這可以應用于本發明相關的全部發明)。
在本說明書中，所謂(m，n)次的共振的共振波形是表示，在作為規定的頻帶中的頻率特性而表示出的波形中，對應于(m，n)次的振動模式的共振峰附近的波形(曲線)。所謂頻率特性，不進行限定，可以是機械振動的傳動特性、電氣阻抗特性、電氣傳輸特性、電氣反射特性等，且可以用以橫軸為頻率，以縱軸為收益(增益)和相位、阻抗和相位或者導納和相位等形成的圖來表現。機械共振和電氣共振是不同的現象，但是，在壓電/電致伸縮致動器和壓電/電致伸縮傳感器中，在大體一致的共振頻率中觀測到兩者，該現象可被應用作壓電共振子或壓電濾波器。
在表示頻率特性的圖中，在上述共振波形中具有峰的脊形以及/或者槽形的部分，對(m，n)次的共振進行確定。所謂共振波形，對應于表示該脊形以及/或者槽形的部分的附近的波形。所謂共振波形的面積，是表示頻率特性的圖形中的、與作為無峰的底部的線相對，該脊形以及/或者槽形上凸出的部分的面積，所謂共振波形的峰的高度，是該脊形以及/或者槽形部分的峰的高度的值，該縱軸的值可以是增益、阻抗、導納、相位等任意頻率特性的值，但理想的是，在電氣振動的情況下是相位，在機械振動的情況下是收益(增益)。作為上述底部的線比較平坦，因此易于進行數據處理。此外，在作為縱軸的值是阻抗或導納值的圖形的情況下，適于采用共振波形的極大值和極小值的差。在縱軸使用阻抗或導納的情況下，基線為向右上傾斜或向右下傾斜的曲線以及/或者直線，共振和反共振成對，峰存在于脊形部分和槽形部分，因此，可以將二者的差作為用于預測尺寸偏離或位移量的特征值。
本發明的彈性體的檢查方法適用于，所述彈性體的尺寸，是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意兩個彈性體之間的偏離量的情況。另外，適用于所述彈性體的尺寸是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意1個彈性體的彎曲量的情況。
接下來，根據本發明，提供具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法，其獲取使壓電/電致伸縮致動器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測壓電/電致伸縮致動器的位移量。
在本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法中，理想的是，所述頻率特性是以下特性中的任意一種1次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy、以及由它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
另外，在本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法中，理想的是，在所述1個以上的頻率比FR以及/或者1個以上的頻率差FD上，增加1個以上的共振頻率Fz以及/或者壓電/電致伸縮體的靜電電容CP，通過某個或兩個以上的組合，預測壓電/電致伸縮致動器的位移量。
而且，所述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
此外，通過使這些頻率特性組合來進行多變量分析等，可以精度更高地預測/推斷壓電/電致伸縮致動器的位移量。
接下來，根據本發明，提供具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法，其獲取使壓電/電致伸縮傳感器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度。
在本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法中，理想的是，頻率特性是以下特性中的任意一種1次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy、以及由它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
另外，在本發明的第1壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法中，理想的是，在所述1個以上的頻率比FRxy以及/或者1個以上的頻率差FDxy上，增加1個以上的共振頻率Fz以及/或者壓電/電致伸縮體的靜電電容CP，來預測壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度。
而且，所述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
而且，通過使這些頻率特性組合來進行多變量分析等，可以更高精度地預測/推斷壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度。
接下來，根據本發明，提供對具有兩個以上彈性體的結構體中的彈性體進行檢查的裝置，其具備獲取使結構體振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測彈性體的尺寸的單元。
在本發明的第1彈性體的檢查裝置中，理想的是，頻率特性是1次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy、以及由它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)中的任意一種。而且，理想的是具有，附加1個以上的共振頻率Fz作為所述頻率特性，通過某個或兩個以上的組合，預測彈性體的尺寸的單元。
另外，所述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比，以及極大值和極小值的差的差。
本發明的彈性體的檢查裝置，適用于上述彈性體的尺寸，是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意兩個彈性體之間的偏離量的情況。另外，適用于所述彈性體的尺寸，是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意1個彈性體的彎曲量的情況。
接下來，根據本發明，提供對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器進行檢查的裝置，其具有獲取使壓電/電致伸縮致動器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測所述壓電/電致伸縮致動器的位移量的單元。
在本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置中，所述頻率特性，理想的是1次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy、以及由它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)中的任意一種。
另外，在本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置中，理想的是具備，在所述1個以上的頻率比FRxy以及/或者1個以上的頻率差FDxy上，增加1個以上的共振頻率Fz或壓電/電致伸縮體的靜電電容CP，通過某個或兩個以上的組合，預測壓電/電致伸縮致動器的位移量的單元。
而且，所述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
接下來，根據本發明，提供具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置，其具備獲取使壓電/電致伸縮傳感器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度的單元。
本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置中，頻率特性理想的是1次的共振頻率Fx以及其它次數的共振頻率Fy、以及由它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)中的任意一種。
另外，本發明的第1壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置中，理想的是，具備在所述1個以上的頻率比FRxy或1個以上的頻率差FDxy上，增加1個以上的共振頻率Fz或壓電/電致伸縮體的靜電電容CP，預測壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度的單元。
而且，所述頻率特性，理想的是以下特性中的任意一種1次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差、以及所述1次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
接下來，根據本發明，提供彈性體的尺寸預測程序，其為了對具有兩個以上彈性體的結構體中的彈性體的尺寸進行預測，使計算機作為以下單元的來工作輸入想要計算預測尺寸的結構體的頻率特性的測定值的單元；根據預測尺寸的計算式，獲得結構體中的彈性體的預測尺寸的單元；輸出所求得的結構體中的彈性體的預測尺寸的單元。
本發明的彈性體的尺寸預測程序，被適用于所述被預測的彈性體的尺寸，是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意兩個彈性體之間的偏離量的情況。另外，被適用于上述被預測的彈性體的尺寸是構成結構體的兩個以上的彈性體中的任意1個彈性體的彎曲量的情況。
本發明的彈性體的尺寸預測程序，更具體而言，為了對具有兩個以上彈性體的結構體中的彈性體的尺寸進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使結構體振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使結構體振動時的1次以上的高次的n次的共振頻率Fn(所述頻率特性)的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次共振頻率Fn，求得1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式1(所述預測尺寸的計算式)，求得結構體中的彈性體的預測尺寸的單元；輸出所得到的結構體中的彈性體的預測尺寸的單元。
數學式1預測尺寸M1=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x]]>(X’＝1，2，…)另外，本發明的彈性體的尺寸預測程序，為了對具有2個以上彈性體的結構體中的彈性體的尺寸進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使結構體振動時的1次以上的m次共振頻率Fm(所述頻率特性)的單元；根據數學式2(所述預測尺寸的計算式)，求得結構體中的彈性體的預測尺寸的單元；輸出所求得的結構體中的彈性體的預測尺寸的單元。
數學式2預測尺寸M2=Σw=0w=w,Σmdwm(Fm)w]]>(w’＝1，2，…)接下來，根據本發明，提供壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，其為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，使計算機作為以下單元來工作輸入想要計算預測位移量的壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的單元；根據預測位移量的計算式，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
在本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序中，作為所述頻率特性，可以輸入1次的共振或1次以上的高次的n次的共振的共振波形的，面積、峰的高度、極大值和極小值的差，以及由它們求得的1次的共振的共振波形和1次以上的n次的共振的共振波形之間的，面積比、峰的高度的比、以及極大值和極小值的差的比。
另外，本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，更具體而言，根據本發明，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次的共振頻率Fn，求得1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式3(所述預測位移量的計算式)，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
數學式3預測位移量M3=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x]]>(x’＝1，2，…)另外，本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，根據本發明，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)的單元；輸入壓電/電致伸縮體的靜電電容CP的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次的共振頻率Fn，求得1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式4(所述預測位移量的計算式)，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
數學式4預測位移量M4=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x+Σz=0z=z,cz(CP)z]]>(x’＝1，2，…、z’＝1，2，…)
本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，此外，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次以上的m次共振頻率Fm(所述頻率特性)的單元；根據數學式5(所述預測位移量的計算式)，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所求得的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
數學式5預測位移量M5=Σw=0w=w,Σmdwm(Fm)w]]>(w’＝1，2，…)本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，此外，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)以及m次共振頻率Fm(所述頻率特性)的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次共振頻率Fn，求得1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式6(所述預測位移量的計算式)，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
數學式6預測位移量M6=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x+Σw=0w=w,Σmdwm(Fm)w]]>(x’＝1，2，…、w’＝1，2，…)本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，此外，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮致動器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)以及m次共振頻率Fm(所述頻率特性)的單元；輸入壓電/電致伸縮體的靜電電容CP的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次共振頻率Fn，求得1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式7(所述預測位移量的計算式)，求得壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
數學式7預測位移量M7=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x+Σw=0w=w,Σmdwm(Fm)w+Σz=0z=z,cz(CP)z]]>(x’＝1，2，，…、w’＝1，2，…、z’＝1，2，…)接下來，根據本發明，提供壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序，其為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度進行預測，使計算機作為以下單元來工作輸入想要計算預測檢測靈敏度的壓電/電致伸縮傳感器的頻率特性的單元；根據預測檢測靈敏度的計算式，得到壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元。
在本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序中，作為所述頻率特性，可以輸入1次的共振或1次以上的高次的n次共振的共振波形的，面積、峰的高度、極大值和極小值的差，以及由它們求得的1次的共振的共振波形和1次以上的高次的n次的共振的共振波形之間的，面積比、峰的高度的比、以及極大值和極小值的差的比。
本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序，更具體而言，為了對具有壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮傳感器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮傳感器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次共振頻率Fn，得到1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式8(所述預測檢測靈敏度的計算式)，求得壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元。
數學式8
預測檢測靈敏度M8=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x]]>(x’＝1，2，…)本發明中的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序，此外，根據本發明，為了對具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度進行預測，理想的是，使計算機作為以下單元來工作輸入使壓電/電致伸縮傳感器振動時的1次的共振頻率F1(所述頻率特性)的單元；輸入使壓電/電致伸縮傳感器振動時的1次以上的高次的n次共振頻率Fn(所述頻率特性)的單元；輸入壓電/電致伸縮體的靜電電容的單元；根據1次的共振頻率F1和1次以上的高次的n次共振頻率Fn，得到1個以上的頻率比FRn(FRn＝Fn/F1)的單元；根據數學式9(所述預測檢查靈敏度的計算式)，求得壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元；輸出所得到的壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元。
數學式9預測檢測靈敏度M9=Σx=0x=x,Σnaxn(FRn)x+Σz=0z=z,cz(CP)z]]>(x’＝1，2，…、z’＝1，2，，…)此外，本發明的各程序的發明中的各數學式，是可以在各方法的發明等中使用的數學式。例如，本發明的(第1)彈性體的檢查方法，根據1個以上的頻率比FRn預測彈性體的尺寸，然而為了進行該預測，可以使用本發明的(第2)彈性體的尺寸預測程序的數學式1。
本發明的彈性體的檢查方法和檢查裝置，對于以兩個以上的彈性體為構成要素的結構體，不是將其一部分作為檢查的判斷基準，而是根據使結構體整體發生微小振動時的，一次的共振頻率、其它次數的共振頻率、以及由它們求得的頻率比或頻率差、以及一次的共振波形的峰的高度、面積、極大值和極小值的差、以及其一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比、峰的高度的差、面積比、面積差等，來預測結構體所具有的兩個彈性體間的偏離量和1個彈性體的彎曲量等彈性體的尺寸，所以，可以不依賴于經驗，以高精度進行檢查。并且，由于是非破壞檢查，所以能迅速地進行更為準確的合格與否的判斷。
本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法以及檢查裝置，對于由壓電/電致伸縮體和兩個以上電極為構成要素的壓電/電致伸縮致動器，在檢查中不僅使用作為其一部分的壓電/電致伸縮體中的靜電電容，而是根據使壓電/電致伸縮致動器整體振動時的，一次的共振頻率、其它次數的共振頻率、以及由它們求得的頻率比或頻率差、以及一次的共振波形的峰的高度、面積、極大值和極小值的差，以及該一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比、峰的高度的差、面積比、面積差等，來預測壓電/電致伸縮致動器的位移量，因此，可以不依賴于經驗，以高精度進行檢查。并且，由于是非破壞檢查，所以能迅速地進行更為準確的合格與否的判斷。因此，可以防止出廠了不希望的產品的過錯。
本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法和檢查裝置，對于以壓電/電致伸縮體和兩個以上電極為構成要素的壓電/電致伸縮傳感器，在檢查中不僅使用作為其一部分的壓電/電致伸縮體的靜電電容，而是根據使壓電/電致伸縮傳感器整體實際振動時的，一次的共振頻率、其它次數的共振頻率、和由它們求得的頻率比以及/或者頻率差、以及一次的共振波形的高度、面積、極大值和極小值的差、以及該一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的，峰的高度的比、峰的高度的差、面積比、面積差等，來預測壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度，因此，可以不依賴于經驗，以高精度進行檢查。并且，由于是非破壞檢查，所以能迅速地進行更準確的合格與否的判斷。因此，可以防止出廠了不希望的產品的過錯。
圖1是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的圖，是將振動部和支持部分離表示的斜視圖。
圖2是表示包含圖1所示的壓電/電致伸縮致動器的振動部和壓電/電致伸縮動作部的AA’截面的截面圖。
圖3是表示包含圖1所示的壓電/電致伸縮致動器的振動部和壓電/電致伸縮動作部的BB’截面的截面圖。
圖4是表示基體和壓電/電致伸縮動作部偏離的壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖，是表示與圖3相對應的截面的圖。
圖5是表示振動部具有(圖中的)向下方向的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器的截面圖，是表示與圖3相對應的截面的圖。
圖6(a)是表示將壓電/電致伸縮致動器作為微動開關的致動部而應用的例子的截面圖，表示非導通狀態(OFF)。
圖6(b)是表示將壓電/電致伸縮致動器作為微動開關的致動部而應用的例子的截面圖，表示導通狀態(ON)。
圖7是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖。
圖8是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖。
圖9是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖，是表示存在距離D的橫向偏離的形態的壓電/電致伸縮致動器的截面圖。
圖10是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的圖，是表示存在彎曲量H的(在圖中)向上方向的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器的截面圖。
圖11是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的圖，是表示存在距離D的橫向偏離以及彎曲量H的(在圖中)向上方向的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器的截面圖。
圖12是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖。
圖13是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖，是將振動部和支持部分離表示的斜視圖。
圖14是表示圖13中的CC’截面的截面圖。
圖15(a)是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的斜視圖。
圖15(b)是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的斜視圖。
圖16(a)是表示壓電/電致伸縮致動器的振動部的形狀的一例的頂視圖。
圖16(b)是表示壓電/電致伸縮致動器的振動部的形狀的一例的頂視圖。
圖16(c)是表示壓電/電致伸縮致動器的振動部的形狀的一例的頂視圖。
圖16(d)是表示壓電/電致伸縮致動器的振動部的形狀的一例的頂視圖。
圖16(e)是表示壓電/電致伸縮致動器的振動部的形狀的一例的頂視圖。
圖17(a)是表示頻率特性測定系統的一例的結構圖。
圖17(b)是表示頻率特性測定系統的一例的結構圖。
圖18是表示頻率特性測定系統的一例的結構圖。
圖19(a)是表示頻率特性測定系統的一例的結構圖。
圖19(b)是表示頻率特性測定系統的一例的結構圖。
圖20是表示長方形板的振動模式的說明圖。
圖21是表示圓形板的振動模式的說明圖。
圖22(a)是表示1次振動模式的振動分布的圖。
圖22(b)是表示高次峰A振動模式的振動分布的圖。
圖22(c)是表示高次峰B振動模式的振動分布的圖。
圖23是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖24(a)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖24(b)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖24(c)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖25(a)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖25(b)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖25(c)是表示壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的一例的圖。
圖26是表示壓電/電致伸縮致動器中的壓電/電致伸縮體和振動部的偏離量，與具有該偏離量的壓電/電致伸縮致動器的位移量之間的關系的曲線圖。
圖27是表示頻率比FR1A，與壓電/電致伸縮體和振動部間的橫向偏離量(絕對值)的關系的曲線圖。
圖28(a)是表示橫向偏離量和(共振波形的)峰高度的關系的曲線圖。
圖28(b)是表示橫向偏離量和(共振波形的)面積的關系的曲線圖。
圖28(c)是表示橫向偏離量和(共振波形間的)峰高度的比，以及橫向偏離量和(共振波形間的)面積的比的關系的曲線圖。
圖29是表示壓電/電致伸縮致動器中的振動部的彎曲量，與具有該彎曲量的壓電/電致伸縮致動器的位移量的關系的曲線圖。
圖30是表示頻率比FR1B和壓電/電致伸縮致動器中的振動部的彎曲量之間的關系的曲線圖。
圖31是表示頻率比FRDE和壓電/電致伸縮致動器中的振動部的彎曲量之間的關系的曲線圖。
圖32(a)是表示通過僅使用電容CP的一次式來預測位移的情況下的，預測位移量和實測位移量的曲線圖。
圖32(b)是表示使用頻率特性來預測位移的情況下的預測位移量和實測位移量的關系的曲線圖。
圖33(a)是表示安裝有本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序的計算機系統的一例的結構圖。
圖33(b)是表示安裝有本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序的計算機系統的一例的結構圖。
符號說明1中央處理裝置、2存儲裝置、4輸入裝置、5輸出裝置、10計算機系統、20，30，40，50，51壓電/電致伸縮致動器、44基體、46空腔、66振動部、68支持部、73中間電極、75上部電極、77下部電極、78壓電/電致伸縮動作部、79壓電/電致伸縮體。
具體實施例方式
以下，適宜參照附圖對本發明的實施方式進行說明，但不應是將本發明限定于此進行解釋，只要不超出本發明的范圍，根據本領域技術人員的知識，可以進行各種變更、修正、改良。例如，附圖表示本發明的適當的實施方式，但本發明不受附圖所表示的形式或附圖中所表示的信息的限制。在對本發明進行實施或驗證的基礎上，可以應用與本說明書中記載的單元相同的單元或等價的單元，適宜的單元為下文中記載的單元。此外，在本說明書中，單講本發明時，指的是彈性體的檢查方法、檢查裝置、和尺寸預測程序，以及壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置、和位移量預測程序，以及壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、檢查裝置、和檢測靈敏度預測程序的全體。
首先，對于本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置、以及位移量預測程序的各個可以作為對象的壓電/電致伸縮致動器進行說明。圖1、圖2、圖3、圖4、圖5是表示壓電/電致伸縮致動器的一例的圖。圖1是將振動部66和支持部68分離的斜視圖，圖2是表示包含振動部66以及壓電/電致伸縮動作部78的圖1的AA’截面的截面圖，圖3是同樣地表示圖1的BB’截面的截面圖。圖中所示的壓電/電致伸縮致動器20由基體44和壓電/電致伸縮動作部78構成。基體44，通過一體地成形具有空腔46的較厚的支持部68、和覆蓋該空腔46的振動部66，來形成。壓電/電致伸縮動作部78，由壓電/電致伸縮體79、在其一個面上形成的上部電極75、和在其另一個面上形成的下部電極77形成，為使下部電極77與振動部66接觸，將壓電/電致伸縮動作部78配置在基體44的一個面上。壓電/電致伸縮致動器具有上述這種結構，通常，基體和壓電/電致伸縮體由陶瓷材料(壓電/電致伸縮材料)形成，電極由金屬材料(導電性材料)形成，由于它們是彈性材料，所以壓電/電致伸縮體、基體等為彈性體，壓電/電致伸縮致動器相當于具有兩個以上彈性體的結構體。
壓電/電致伸縮致動器20，當在上部電極75和下部電極77間產生電場時，由壓電/電致伸縮材料形成的壓電/電致伸縮體79產生位移，使得振動部66變形。根據這種作用，壓電/電致伸縮致動器20，例如，作為精密機器的致動部得到應用。圖6(a)、圖6(b)是表示將壓電/電致伸縮致動器作為微動開關的致動部應用的例子的截面圖。圖中所示的微動開關120，在壓電/電致伸縮致動器20的空腔46內設有開關電極18，同時，為封堵空腔46安裝有端子板121，在該端子板121上，與開關電極18相對地設有開關電極19。若振動部66不變形，則開關電極18、19處于非導通(OFF)狀態(參照圖6(a))，當壓電/電致伸縮體79產生位移，使振動部66變形時，開關電極18、19處于導通(ON)狀態(參照圖6(b))。
作為壓電/電致伸縮致動器，除了具有一層壓電/電致伸縮體的壓電/電致伸縮致動器20之外，還舉例表示了在圖7、圖8、和圖12中表示了截面圖的壓電/電致伸縮致動器70、30、40。圖7是表示圖2中的截面的截面圖，圖8、圖12是表示圖3中的截面的截面圖。圖7、圖8和圖12中所示的壓電/電致伸縮致動器70、30、40，由基體44和壓電/電致伸縮動作部78構成，通過一體化形成具有空腔46的厚壁的支持部68和覆蓋該空腔46的振動部66來形成基體44，在這一點上和壓電/電致伸縮致動器20相同，但是，壓電/電致伸縮致動器70以及壓電/電致伸縮致動器30(參照圖7。圖8)，在上部電極75、中間電極73、下部電極77之間，夾著2層壓電/電致伸縮體，壓電/電致伸縮致動器40(參照圖12)同樣地具有3層壓電/電致伸縮體，這一點上與壓電/電致伸縮致動器20不同。在本說明書中，為方便起見，將存在于壓電/電致伸縮動作部的最靠近振動部側的電極稱為下部電極，將存在于最遠離振動部側的電極稱為上部電極，在層壓了多個壓電/電致伸縮體的情況下，將上部電極和下部電極以外的電極稱為中間電極。
圖15(a)、圖15(b)，是舉例表示壓電/電致伸縮致動器的基體的例子的斜視圖。如圖15(a)中所示的壓電/電致伸縮致動器50那樣，在一個面上設有壓電/電致伸縮動作部78的振動部66，可以是用支持部68支持其兩側，形成空腔46，來構成基體44的形式，也可以如圖15(b)中所示的壓電/電致伸縮致動器51那樣，在一個面上設有壓電/電致伸縮動作部78的振動部66，僅在其單側被支持部68支持，構成基體44的懸臂形式。這樣，壓電/電致伸縮致動器，雖不進行限定，卻是在振動部的一個面上設有發生位移的壓電/電致伸縮部，壓電/電致伸縮動作部和振動部發生變形的設備，因此，在需要大位移的情況下，為了容易變形，理想的是，不對振動部的另一面進行約束，使其處于自由狀態。另外，在需要較強的致動力或快速響應的情況下，理想的是使用支持壓電/電致伸縮動作部的兩端的雙支承形式(參照圖15(a))。
圖16(a)～圖16(e)是表示振動部66的形狀的頂視圖。作為從薄板狀的振動部66的上面觀察到的形狀，舉例表示了正方形(圖16(a))、長方形(圖16(b))、圓形(圖16(c))、橢圓形(圖16(d))、六角形(多角形(圖16(e))。例如，在圓形(圖16(c))的情況下，可以用支持部68支持其整個圓周，也可以在圓周上相對的兩部分或圓周上的一部分，用支持部68支持。這樣，壓電/電致伸縮致動器不限定振動部66的形狀。
接下來，以壓電/電致伸縮致動器20的情況為例，對壓電/電致伸縮致動器的制造方法進行說明。當制造壓電/電致伸縮致動器時，在基體上使用陶瓷材料的情況下，可以使用印刷電路基板層壓法制造，壓電/電致伸縮動作部，可以使用薄膜、厚膜等成膜法進行制造。
基體44如下制造。例如，在氧化鋯等陶瓷粉末中添加混合粘結劑、溶劑、分散劑、可塑劑等，制成漿，對其進行脫泡處理后，通過逆轉輥涂布法或刮墨刀法等方法，制造具有規定厚度的印刷電路基板。然后，通過使用模具沖壓、激光加工等方法，將印刷電路基板加工成所要求的各種形狀。然后，在使多個印刷電路基板順次重疊后，例如，通過加熱壓接，得到陶瓷印刷電路基板層壓體。當以1200～1600℃左右的溫度燒成所得到的印刷電路基板層壓體時，得到基體44。
接下來，在基體44的一個面上形成壓電/電致伸縮動作部78。例如，通過網板印刷法等成膜法，可以在基體44的一個面的規定位置印刷下部電極77，以1250～1450℃左右的溫度燒成，接著，印刷壓電/電致伸縮體79，以1100～1350℃左右的溫度燒成，接著，印刷上部電極75，理想的是以500℃～900℃的溫度燒成，來形成壓電/電致伸縮動作部78。然后，可以印刷并燒成用于將電極與驅動電路連接的電極引線。通過選擇適當的材料，也可以在逐次印刷了壓電/電致伸縮動作部的各電極以及壓電/電致伸縮體和電極引線之后，一次進行整體燒成。
在如上述那樣形成了壓電/電致伸縮致動器20之后，在需要對壓電/電致伸縮致動器極化的情況下，實施極化處理。例如，通過在上部電極75和下部電極77之間，施加比預定使用的驅動電壓足夠高的電壓(極化電壓)，來進行極化。雖不進行限定，但在驅動電壓為30V的情況下，以70V左右的極化電壓來進行極化。并且，對于實施了極化處理的壓電/電致伸縮致動器20進行檢查，用于確認基體44以及壓電/電致伸縮動作部78是否被正常地制造。當基體44和壓電/電致伸縮動作部78偏離或者振動部66彎曲時，會出現即使在電極間施加相同的(驅動)電壓，也無法得到希望的位移量的情況。
圖4是表示壓電/電致伸縮動作部78相對于基體44產生橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器的一例的截面圖，是表示對應于表示沒產生橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器的圖3的截面的圖。這樣，即使精心管理來進行制造，作為波動，也無法避免產生某種程度的橫向偏離。作為產生該橫向偏離的原因，可以列舉出受到網板印刷時定位精度的限制，或網板印刷中使用的網板制版中發生伸展等。圖3所示的壓電/電致伸縮致動器20，在很多情況下，作為多個的組被制造并使用，即使在將壓電/電致伸縮致動器20組分割為一個并使用的情況下，由于提高了生產效率，因此如圖13所示那樣，作為多個(在圖13中表示了3個的例子，但通常在幾十個以上)的組進行制造。例如，在設有多個空腔46的基體44的一個面上，通過網板印刷法，使用導電性材料膏以及壓電/電致伸縮材料膏，印刷下部電極77、壓電/電致伸縮體79、上部電極75，形成多個壓電/電致伸縮動作部78。此時，根據上述原因，基體44(空腔46)和壓電/電致伸縮體79等的相對位置，在全部壓電/電致伸縮致動器中不一致，會出現產生橫向偏離的情況。圖14是表示圖13中的CC’截面的截面圖，是表示多個壓電/電致伸縮動作部不一致地產生偏離的例子的圖。在圖14中，圖中的左側的壓電/電致伸縮動作部78，相對于空腔46未偏離，但圖中的中央部的壓電/電致伸縮動作部78，相對于空腔46產生微小橫向偏離，圖中的右側的壓電/電致伸縮動作部78相對于空腔46，產生較大橫向偏離。
作為檢查中的預測項目的壓電/電致伸縮致動器20(相當于具有兩個以上彈性體的結構體)的尺寸，具體而言，除了上述的橫向偏離量，即壓電/電致伸縮動作部78的壓電/電致伸縮體79(相當于彈性體)和基體44(相當于彈性體)的振動部66的橫向偏離量之外，可列舉出基體44的振動部66的彎曲量。圖5是表示對應于圖3振動部66具有圖中的向下的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器的截面圖。此外，在本說明書中，對于彎曲量H(參照圖5)，將向上的彎曲定義為正(plus)。即，圖5所示的壓電/電致伸縮致動器，產生了負彎曲量的彎曲。
接著，參照圖9、圖10以及圖11，對壓電/電致伸縮體79和振動部66的橫向偏離量進行說明。圖9、圖10以及圖11是表示具有2層壓電/電致伸縮體79的形態的壓電/電致伸縮致動器的圖，是表示含有振動部和壓電/電致伸縮動作部的圖3中的截面的截面圖。圖9是存在距離D(μm)的橫向偏離的形態。圖10是在彎曲量H(μm)的圖中，存在向上的彎曲的形態。圖11是存在距離D(μm)的橫向偏離和彎曲量H(μm)的向上的彎曲的形態。在圖9和圖11中，當改變橫向偏離量(即改變距離D)時，作為位移發生部的壓電/電致伸縮動作部78的壓電/電致伸縮體79和振動部66重合的(壓電/電致伸縮體79投影在振動部66上的)面積發生變化，壓電/電致伸縮致動器的位移量能夠發生改變。該壓電/電致伸縮致動器中，與AA’截面的空腔長度相比，BB’截面的空腔長度非常小，因此，設備特性易受到BB’截面中的橫向偏離量的影響。此外，在本說明書中，壓電/電致伸縮體79和振動部66的橫向偏離量，指的是圖1所示的BB’截面中的偏離量。圖9和圖11中所示的橫向偏離量也是同樣的橫向偏離量。
接下來，對用于使彈性體或壓電/電致伸縮設備(壓電/電致伸縮致動器或壓電/電致伸縮傳感器)振動來獲取頻率特性的裝置進行說明。圖17(a)是表示用于通過外力產生振動來獲取頻率特性的系統的結構圖。該頻率特性測定系統主要由勵振器211、激光振動計212、FFT分析器213、以及放大器214構成。在勵振器211上，例如，可以用雙面膠帶或接著劑等固定壓電/電致伸縮致動器210并使其振動，用激光振動計212測量振動，通過FFT分析器對該振動進行分析，獲取頻率特性。為了驅動勵振器，放大器214起到放大FFT分析器213的信號的作用。另外，代替FFT分析器，也可以使用增益相位分析器、頻率分析器等；代替激光振動計，可以使用加速度傳感器。通過這種頻率特性測定系統，可以使不是靠施加電壓來使其振動的壓電/電致伸縮設備的、通過電的力無法產生振動的、具有兩個以上彈性體的任何結構體振動，并獲取其頻率特性，根據該頻率特性，可以預測該結構體中的彈性體的尺寸。
圖17(b)是表示不使用勵振器而直接驅動壓電/電致伸縮致動器210的頻率特性測定系統的結構圖。不同于自身不振動的彈性體，含有壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮設備，具有通過逆壓電效應而自身振動的功能，因此，即使不使用圖17(a)所示的勵振器211也可以使其振動，可以更廉價地構建頻率測定系統。
圖17(a)和圖17(b)所示的頻率特性測定系統，可以直接測定機械振動本身，另外，理想的是，通過改變照射激光的對象點或設置加速度傳感器的位置，可以測定振動的分布。
圖18是表示測定作為壓電/電致伸縮設備的頻率特性之一的阻抗特性的頻率特性測定系統的結構圖。通過該頻率特性測定系統，可以測定壓電/電致伸縮設備的阻抗-相位特性、導納-相位特性等。在共振頻率附近，根據由振動增大而導致的壓電效應，壓電/電致伸縮設備的阻抗變化很大，因此，即使不使用激光振動計，也可以獲得共振波形。即，與圖17(a)或圖17(b)的頻率特性測定系統相比，理想的是可以更廉價且快速的進行測定。另外，與使用了網絡分析器的系統相比，可以進行更高精度的阻抗測定。
圖19(a)和圖19(b)是表示通過探針(測定夾具)將網絡分析器與作為檢查對象的壓電/電致伸縮致動器相連，通過分析輸入信號的投射波和反射波，來測定例如阻抗(大小和相位)的頻率特性的系統的例子的結構圖。圖19(a)表示傳輸法(透射法)的頻率特性測定系統的例子，圖19(b)是表示反射法的頻率特性測定系統的例子的圖。通過這些頻率特性測定系統，例如，可以測定作為增益-相位特性的頻率特性，也可以使用網絡分析器的功能，測量阻抗-相位特性、導納-相位特性。通過這些頻率特性測定系統，與圖18所示的基于阻抗分析器的頻率特性測定系統相比，可以更廉價且快速的進行測定。
圖23、圖24(a)、圖24(b)、圖24(c)、圖25(a)、圖25(b)以及圖25(c)是表示基于網絡分析器的傳輸法的壓電/電致伸縮致動器的阻抗-相位特性(頻率特性)的測定例的圖。用于檢測共振頻率的方法，不限于阻抗的極小值和極小值、相位的極大值和極小值等，也可以使用導納的極大值和極小值、增益的極大值和極小值等。此外，在上部電極75和下部電極77之間施加電壓的同時，使用LCR計等來測量壓電/電致伸縮體79的靜電電容CP。對施加的電壓及其頻率不進行限定，可以是例如1kHz的頻率、例如1V左右的電壓。
接下來，對共振時的板(板狀體)的振動模式進行說明。如前文所述，一般地，板的振動可以表示為(m，n)次的振動模式。圖20是表示長方形板的振動模式的圖。另外，圖21是表示圓形板的情況下的振動模式的圖。代替長方形板的縱向，橫向，根據圓形板的圓周方向和直徑方向上的節點的數量，同樣地可以用(m，n)這樣的表示來確定振動模式。
如圖20所示的m＝3.5以外的振動模式那樣，通常，當越過作為節點的邊界線時，振動的方向變為反方向，但本申請人發現，在圖中的縱向的中央存在節點，在其兩側存在以相同方向振動的振動模式。該振動模式的共振頻率介于m＝3的振動模式和m＝4的振動模式之間，因此，在本說明書中表示為m＝3.5，在圖20中，表示了m＝3.5的振動模式。該振動模式的產生原因雖還不完全明了，但考慮是由于以下兩個原因中的某個或二者所導致的作為板狀體的本申請人的壓電/電致伸縮致動器，如圖1等所示，在振動部(基體)的一個面上存在壓電/電致伸縮動作部，在上下方向上不對稱；以及振動部微小地上下彎曲。
圖22(a)是表示(m，n)＝(1，1)的振動模式的振動分布的圖，相當于圖1所示的壓電/電致伸縮致動器的AA’截面中的振動區域。在圖22(a)中，以±1.0表示支持部，以0表示中心。同樣地，圖22(b)是表示(m，n)＝(3，1)的振動模式的振動分布的圖，圖22(c)是表示(m，n)＝(3.5，1)的振動模式的振動分布的圖。在圖17(b)或圖17(a)所示的頻率特性測定系統中，通過用想要確定振動模式的共振頻率的正弦波來激勵壓電/電致伸縮致動器(板狀體)，使用激光多普勒振動計等，測定壓電/電致伸縮致動器的多個位置的振動，對振動的數據進行綜合分析并用動畫等進行觀察，可以測定這些振動分布以及確定振動模式。
接下來，根據實際的測定數據，對于尺寸偏離和位移量的預測方法進行具體說明。圖23是表示網絡分析器的畫面上所顯示的相位值的頻率特性的一例的圖。1次的共振頻率F1，作為表示最低頻率的阻抗的極小值和相位的極大值的頻率被檢測。所謂1次的共振頻率，是圖22(a)中所示的振動模式(1，1)(形成1個峰的振動)的共振頻率。
接著，高次的峰A的共振頻率FA，作為表示共振頻率F1的高頻側的第2相位極大值的頻率被檢測。所謂高次峰A的共振頻率，是圖22(b)中所舉例表示那樣的振動模式(3，1)(形成3個峰的振動)的共振頻率，在本例中，主要在FR1A＝FA/F1＝1.06～1.14之間產生。
并且，高次峰B的共振頻率FB，作為表示共振頻率FA的高頻側的第3相位的極大值的頻率被檢測。所謂高次峰B的共振頻率，是圖22(c)中所舉例表示的特殊的振動模式(3.5，1)的共振頻率，在本例中，主要在FR1B＝FB/F1＝1.14～1.25之間產生。
圖26是表示壓電/電致伸縮體79和振動部66的橫向偏離量，和具有該橫向偏離量的壓電/電致伸縮致動器的位移量之間的關系的曲線圖。為了使趨勢明顯，包含偏離量大的壓電/電致伸縮致動器來進行了分析。圖27是表示頻率比FR1A＝FA/F1、和壓電/電致伸縮體79和振動部66的橫向偏離量(絕對值)之間的關系的曲線圖。如圖27中明確表示那樣，FR1A和橫向偏離量(絕對值)大體成比例，如數學式10所示，根據將系數a與FR1A相乘而得到的a(FR1A)，可以求得預測橫向偏離量(尺寸)。
數學式10預測橫向偏離量M10＝a×FR1A+b(a，b為系數)接下來，說明振動部66的彎曲量。在圖11中，將從連接振動部66的兩端的平面到突出的振動部66的頂點的高度H(μm)，稱為振動部66的彎曲量。此外，當振動部的頂點比連接振動部66的兩端的平面凹陷時，以負值表示高度H(彎曲量)。
圖29是表示振動部66的彎曲量、和具有該彎曲量的壓電/電致伸縮致動器的位移量之間的關系的曲線圖。為了使趨勢明顯，包含彎曲量大的壓電/電致伸縮致動器來進行分析。圖30是表示頻率比FR1B＝FB/F1和振動部66的彎曲量之間的關系的曲線圖。如圖30中明確表示那樣，FR1B和彎曲量大體成比例，所以如數學式11所示，根據將系數a與FR1B相乘而得到的a(FR1B)，可以求得預測彎曲量(尺寸)。
數學式11預測彎曲量M11＝a×FR1B+b (a、b為系數)另外，如圖26明確表示那樣，橫向偏離量和位移量大體成比例，如圖29明確表示那樣，彎曲量和位移量間存在以2次多項式表示的關系，所以如數學式12所示，根據將系數a與FR1A相乘而得的a(FR1A)、將系數c與FR1B相乘而得的c(FR1B)、將系數b與FRIB的平方相乘而得的b(FR1B)2(還可以增加使用靜電電容CP)，可以求得預測位移量。在制造工序中，例如，當通過印刷等形成壓電/電致伸縮體79時，微微地改變壓電/電致伸縮體79的印刷位置以改變壓電/電致伸縮體79和振動部66之間的橫向偏離量，這樣就可以調整預測位移量。
數學式12預測位移量M12＝a×FR1A+b×(FR1B)2+c×FR1B+d×CP+e(a、b、c、d、e為系數)另外，如數學式13所示，根據將系數e與F1相乘得到的e(F1)、將系數a與FR1A相乘得到的a(FR1A)、將系數c與FR1B相乘得到的c(FR1B)、將系數b與FR1B的平方相乘得到的b(FR1B)2(還可以增加使用靜電電容)，可以求得預測位移量。在制造工序中，例如，當通過印刷等形成壓電/電致伸縮體79時，微微改變壓電/電致伸縮體79的印刷位置以使壓電/電致伸縮體79和振動部66的橫向偏離量改變，這樣就可以調整預測位移量。
數學式13預測位移量M13＝a×FR1A+b×(FR1B)2+c×FR1B+d×CP+e×F1+f(a、b、c、d、e、f為系數)圖32(a)是根據僅使用容量CP的一次式(預測位移量＝a×CP+b，(a、b為系數))預測了位移的情況下的預測位移量和實測位移量的曲線圖。另外，圖32(b)是表示根據數學式13預測了位移的情況下的預測位移量和實測位移量的關系的曲線圖。該曲線圖表示，制造16個與壓電/電致伸縮致動器20相同形態的壓電/電致伸縮致動器，各自的預測位移量和通過激光多普勒振動計測量到的實測位移量的關系，表示出二者大體成比例。另外，與圖32(a)相比，可知在圖32(b)中，預測位移量和實測位移量的相關良好，能夠以更高精度預測位移。
此外，在上述的檢查中，著眼于了振動模式(1，1)、振動模式(3，1)、振動模式(3.5，1)的共振頻率、共振波形，但也可以著眼于除此以外的振動模式的共振頻率、共振波形來進行檢查。
圖24(a)～圖24(c)是表示壓電/電致伸縮致動器的阻抗-相位的頻率特性的測定例的圖。圖24(a)表示未產生橫向偏離(偏離量為0μm)情況下的頻率特性，圖24(b)表示橫向偏離(相對地)小的情況下的頻率特性，圖24(c)表示橫向偏離(相對地)大的情況下的頻率特性。在任意一幅圖中，都是圖中的左側的峰表示1次峰，左側的峰表示高次峰C。1次峰是(m，n)＝(1，1)的模式，高次峰C是(m，n)＝(1，2)的振動模式。
如圖24(a)所示，在未產生橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器中，在頻率低的區域中存在振動模式(1，1)的共振頻率的峰，但在頻率高的一定的區域中未發現顯著的峰。另一方面，如圖24(b)、圖24(c)所示，在產生了橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器中，在頻率高的區域(例如，4.5～5MHz)中，產生了振動模式(1，2)的共振頻率的(共振波形的)峰，通過圖24(b)和圖24(c)的比較可以明了，橫向偏離量越大，該峰的高度PKC越大，同時，從頻率R到頻率T之間的共振波形的面積SC越大。另外，橫向偏離量越大，頻率低的區域中出現的振動模式(1，1)的共振頻率的(共振波形的)峰的高度PK1，和從頻率Q到頻率P之間的共振波形的面積S1越小。
在阻抗特性中，基本的趨勢也和相位特性相同。即，如圖24(a)所示，在未產生橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器中，通過頻率低的區域中的振動模式(1，1)的共振而產生的極大值E1和極小值E2的差較大，在頻率高的一定區域中，看不到階梯狀的波形。另一方面，如圖24(b)、圖24(c)所示，在產生了橫向偏離的壓電/電致伸縮致動器中，在頻率高的區域(例如，4.5～5MHz)中，存在通過振動模式(1，2)的共振而產生的階梯狀的波形，通過圖24(b)和圖24(c)的比較可以明了，橫向偏離量越大，其極大值E3和極小值E4的差越大。
在圖28(a)中，曲線181表示橫向偏離量和高次峰C的高度PKC的關系，曲線182表示橫向偏離量和1次峰的高度PK1的關系。另外，在圖28(b)中，曲線183表示橫向偏離量和高次峰C的面積SC的關系，曲線184表示橫向偏離量和1次峰的面積S1的關系。而且，在圖28(c)中，曲線185表示橫向偏離量和峰的高度的比PKC/PK1的關系，曲線186表示橫向偏離量和峰的面積的比(面積比)SC/S1的關系。由圖28(a)～圖28(c)可以明了，當橫向偏離量小時，峰的高度PKC和面積SC增大(檢測靈敏度高)，當橫向偏離量大時，峰的高度的比PKC/PK1和面積比SC/S1增大(檢測靈敏度高)。
由于橫向偏離，振動模式(1，2)的(共振波形的)峰的高度增高等現象，可以通過以下原因進行說明。即，在相對于振動部沒有橫向偏離地配置壓電/電致伸縮動作部的情況下，作為結構體的壓電/電致伸縮致動器的重心與振動的中心一致。另外，通過壓電/電致伸縮動作部的伸縮，激發原本接近振動模式(1，1)的彎曲位移。即，極大地激發振動部的中心的位移。在這種情況下，振動部的中心發生較大振動的奇數次的振動模式(3，1)、(5，1)、(7，1)、(1，3)等，比較易于被激發，而振動部的中心為節點的偶數次的振動模式(2，1)、(4，1)、(1，2)等難于被激發。實際上，圖24(a)所示的振動模式(1，2)幾乎沒有被觀測到。與此相對，在發生橫向偏離的情況下，振動的中心和壓電/電致伸縮致動器的重心位置偏離，激發了偶數次的模式。并且偏離越大，偶數次的模式越大。造成影響的橫向偏離，是圖1所示的壓電/電致伸縮致動器的BB’截面上的位置偏離，在寬度狹窄的橫向的中心存在節點的振動模式(1，2)(參照圖20)被較強烈激發。同樣地，圖1的AA’截面上的位置偏離的情況下，(2，1)模式被強烈激發，而該方向上的位置偏離，對于位移基本上不造成不良影響，因此在本說明書中不作為問題，但作為尺寸偏離檢查，可以應用這種考慮方法。使用圖24(b)和圖24(c)所示的高次峰C來預測橫向偏離和位移的方法，與圖23中所示的使用高次峰A來預測的方法相比，更為理想的是，在各個峰(共振波形)的附近，作為噪聲的峰(共振波形)比較少，錯誤地檢測不需要的其它峰(共振波形)的概率較低，因此，能夠以高靈敏度、高精度來預測橫向偏離。根據圖28(a)，高次峰C的橫向偏離量的預測式，在原點附近可以近似地視為直線，例如，可以用數學式14簡單地表示。
數學式14預測橫向偏離量M14＝a×PKC (a為系數)圖25(a)、圖25(b)以及圖25(c)是表示網絡分析器的畫面上所顯示的相位值的頻率特性的一例的圖，圖25(a)表示，在振動部存在向下的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器(參照圖5)的頻率特性，圖25(b)表示，在振動部沒有彎曲的壓電/電致伸縮致動器(參照圖3)的頻率特性，圖25(c)表示在振動部存在向上的彎曲的形態的壓電/電致伸縮致動器(參照圖10)的頻率特性。如圖25(a)、圖25(b)以及圖25(c)所示，在頻率8～9MHz檢測出高次峰D的共振頻率D，在頻率10～11MHz檢測出高次峰E的共振頻率E。高次峰D的共振頻率是振動模式(1，3)的共振頻率，高次峰E的共振頻率，是振動模式(3.5，3)的共振頻率。這兩種共振頻率的頻率比FRDE(FRDE＝FE/FD)，與壓電/電致伸縮致動器的彎曲量相關，通過根據共振頻率FE、FD求得頻率比FRDE，可以預測壓電/電致伸縮致動器的彎曲量。即，盡管頻率比FRDE的值發生少許變化，通過和上述的FR1B大致相同的算式，可以預測彎曲量和位移量等。使用圖25(a)、圖25(b)以及圖25(c)所示的高次峰D和高次峰E來預測彎曲量的方法，與圖23所示的使用1次峰和高次峰B的方法相比，更為理想的是，在各個峰(共振波形)的附近，作為噪聲的峰(共振波形)比較少，錯誤地檢測其它峰的概率較低，因此，能夠以高靈敏度，高精度來預測彎曲量。圖31是表示頻率比FRED和壓電/電致伸縮致動器的振動部的彎曲量的關系的曲線圖。基于高次峰D、E的彎曲量預測式，根據該圖31，可以近似地視為直線，所以，例如，可以如數學式15那樣簡單地用式子表示。
數學式15預測彎曲量M15＝a×FRED+b (a、b為系數)另外，基于高次峰C、D、E的位移量預測式，考慮到彎曲量和位移量為2次曲線的關系，例如，可以用數學式16那樣的式子表示。
數學式16預測位移量M16＝a×PKC+b×(FRDE)2+c×FRDE+d×CP+e×F1+f(a、b、c、d、e、f為系數)若得到了預測橫向偏離量、預測彎曲量、預測位移量，則根據它們，判斷制成的壓電/電致伸縮致動器20為合格品還是不合格品，并結束檢查。然后，僅出廠檢查中合格的壓電/電致伸縮致動器20。
一直以來，僅根據壓電/電致伸縮體的靜電電容，來檢查壓電/電致伸縮致動器，所以，由構成壓電/電致伸縮致動器的其它要素，即振動部、支持部所構成的基體等在每個產品上的不同，在檢查結果中沒有反映出來。因此，限制了檢查的精度的提高，在上述檢查中，通過使制成的壓電/電致伸縮致動器實際振動而得到預測橫向偏離量、預測彎曲量、預測位移量，由于它們反映了構成全部壓電/電致伸縮致動器的全部要素(包含無法預知的要素)，因此可以準確地識別尺寸、位移量的波動，與現有技術相比，檢查的精度高，可以更準確地判斷是否是合格品。由于僅使制成的壓電/電致伸縮致動器振動，不進行壓電/電致伸縮致動器的破壞、分解，因此檢查不需要太多的時間。作為將檢查中合格的壓電/電致伸縮致動器用作致動部的例子的微動開關，振動部的位移量收斂在一定范圍內，開關動作的波動得到抑制。
偏離量和彎曲量等的尺寸，和壓電/電致伸縮致動器的致動器位移量同樣地，對壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度也造成很大影響。即，在壓電/電致伸縮傳感器中，通過綜合利用靜電電容、共振頻率、共振頻率比等來進行多變量分析等，能夠以更高精度預測/推斷檢測靈敏度。
另外，在縱橫地排列多個壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮致動器組的檢查中，也可以有效地利用本發明。即，壓電/電致伸縮致動器組的各壓電/電致伸縮致動器的尺寸偏離的波動，成為壓電/電致伸縮致動器組的特性波動，為了提高其品質，當檢查尺寸偏離的波動，選擇波動的大小，想要在各自適合的用途中使用時，通過使用該1次以及高次的共振模式的共振頻率、共振頻率比、共振波形的峰的高度、面積等信息，能夠以高精度預測壓電/電致伸縮致動器組的特性波動。
接下來說明本發明的彈性體(壓電/電致伸縮致動器)的尺寸預測程序和壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，他們分別用于通過對頻率比FR1A和頻率比FR1B進行計算、以及在必要的情況下還加上靜電電容CP進行計算，來預測壓電/電致伸縮致動器20的尺寸，以及壓電/電致伸縮致動器20的位移量。
以下，首先，對本發明的壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序(簡稱為位移量預測程序)進行說明。圖33(a)和圖33(b)是安裝了位移量預測程序的計算機系統的結構圖。圖33(a)所示的計算機系統10，主要由中央處理裝置1、存儲裝置2(主存儲器)、輸入裝置4、輸出裝置5構成。本發明的位移量預測程序，是為了預測具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量，用于使計算機作為規定單元工作的程序。本發明的位移量預測程序，被存儲在存儲裝置2中，根據該程序，中央處理裝置1向構成計算機系統10的其它裝置發出指令。
中央處理裝置1，由位移量預測程序的指令，根據應適用于想要預測位移量的壓電/電致伸縮致動器的計算式，計算壓電/電致伸縮致動器的預測位移量。接著，中央處理裝置1，根據位移量預測程序的指令，將得到的壓電/電致伸縮致動器的預測位移量，輸出到打印機或CRT(畫面)。此外，可以將計算式預先編排在位移量預測程序中。另外，計算式不限于舉例表示的計算式，也可以是指數函數或更高次的多項式等，可根據檢查對象的特性來改變。
對于在計算機系統10中，使用具體的計算式得到預測位移量的情況進行說明。使想要計算預測位移量的壓電/電致伸縮致動器振動時的、1次和高次的共振模式的共振頻率、共振波形的峰的高度、面積等信息，從鍵盤或網絡分析器被輸入。然后中央處理裝置1，接收存儲裝置2中的位移量預測程序的指令，計算共振頻率比和峰的高度的比、面積比等。
而且，中央處理裝置1，接收存儲裝置2中的位移量預測程序的指令，根據作為用來計算壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的計算式的12式和13式，計算壓電/電致伸縮致動器的預測位移量。此外，在將靜電電容用來求得預測位移量的情況下(相當于數學式4)，想要計算預測位移量的壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮體的靜電電容CP，從鍵盤或LCR計等被輸入。中央處理裝置1根據位移量預測程序的指令，將計算出的預測位移量，作為數字數據或模擬數據輸出到打印機或CRT(畫面)等。
圖33(b)所示的計算機系統330，在圖33(a)所示的計算機系統的基礎上，增加了合格與否選擇裝置(機器人)。對于每個測定的檢查對象，在存儲裝置中存儲根據位移預測程序預測出的位移，在存儲裝置中也存儲基于指定的閾值的合格與否判定信息。合格與否選擇裝置(機器人)，根據合格與否判定信息，選擇檢查對象(壓電/電致伸縮致動器產品)，例如，進行將合格品裝載在合格品專用支架上，將不合格品裝載在不合格品專用支架上等動作。
本發明的彈性體的尺寸預測程序(簡稱為尺寸預測程序)，是為了對作為彈性體的壓電/電致伸縮動作部78的壓電/電致伸縮體79和振動部66的尺寸(偏離量或彎曲量)進行預測，用于使計算機作為規定單元工作的程序。本發明的尺寸預測程序，除了為計算預測尺寸而使用數學式1之外，按照所述位移量預測程序，被存儲在存儲裝置2中，根據該程序，中央處理裝置1向構成計算機系統10的其它裝置發出指令，省略詳細的說明。
以上，對于本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置以及位移量預測程序表示并說明了壓電/電致伸縮致動器的一例，然而，本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、檢查裝置以及檢測靈敏度預測程序的各個作為對象的壓電/電致伸縮傳感器，也僅存在電氣/機械轉換和機械/電氣轉換的不同，作為結構體和上述壓電/電致伸縮致動器相同。
另外，本發明的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置以及位移量預測程序的各個作為對象的壓電/電致伸縮致動器，分別具有作為彈性體的壓電/電致伸縮體和兩個以上電極，因此，相當于具有兩個以上彈性體的結構體。在本說明書中，舉例表示了除了由壓電/電致伸縮體和兩個以上電極構成的壓電/電致伸縮動作部以外，作為彈性體，還具備由振動部和支持部構成的基體的壓電/電致伸縮致動器，在此例中，將壓電/電致伸縮動作部、振動部、支持部，表示為1個彈性體。
本發明的彈性體的檢查方法、檢查裝置、尺寸預測程序的各個可以作為對象的彈性體，是表現出非塑性的彈性的物體，可以是由兩個以上彈性體構成的結構體中的至少1個彈性體，不限于壓電/電致伸縮體(壓電/電致伸縮動作部)、陶瓷制的基體(振動部)。
另外，本發明的壓電/電致伸縮設備的檢查方法、檢查裝置以及位移量預測程序的各個可以作為對象的壓電/電致伸縮設備，以及本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、檢查裝置以及檢測靈敏度預測程序的各個作為對象的壓電/電致伸縮傳感器，表示利用由電場引起的變形或由應力引起的電荷/電場而具有綜合功能的單元，是以壓電/電致伸縮體和至少一對電極為構成要素的，不限于利用狹義上的、產生與施加電壓大體成比例的變形量的逆壓電效應、產生由應力引起的電荷量的壓電效應、產生與施加電場的平方大體成比例的變形量的電致伸縮效應的壓電/電致伸縮致動器，也包含利用所有鐵電材料中都出現的極化翻轉、反鐵電材料中出現的反鐵電相-鐵電相之間的相轉移等現象的壓電/電致伸縮致動器。另外，對于是否進行極化處理，根據構成壓電/電致伸縮致動器的壓電/電致伸縮體中所使用的材料的性質來適當決定。
產業上的應用性本發明的彈性體的檢查方法、檢查裝置和尺寸預測程序，以及壓電/電致伸縮致動器的檢查方法、檢查裝置和位移量預測程序，作為應用于例如計測儀器、光調制器、光開關、電氣開關、微型繼電器、微型閥、傳送裝置、顯示器以及投影儀等圖像顯示裝置、圖像描繪裝置、微型泵、液滴排放裝置、微小混合裝置、微小攪拌裝置、微小反應裝置等中的各種壓電/電致伸縮致動器的檢查手段，可以被適當使用。另外，本發明的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法、檢查裝置以及檢測靈敏度預測程序，作為應用于流體特性、聲壓、微小重量、加速度等的檢測中的各種壓電/電致伸縮傳感器的檢查手段，可以被適當使用。
權利要求
1.一種彈性體的檢查方法，其用于對具有兩個以上彈性體的結構體進行檢查，其特征在于，獲取使所述結構體振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測所述彈性體的尺寸。
2.根據權利要求1所述的彈性體的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
3.根據權利要求1所述的彈性體的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性是，以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
4.一種壓電/電致伸縮致動器的檢查方法，該壓電/電致伸縮致動器具有壓電/電致伸縮體和兩個以上電極，其特征在于，獲取使所述壓電/電致伸縮致動器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測所述壓電/電致伸縮致動器的位移量。
5.根據權利要求4所述的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
6.根據權利要求4所述的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
7.一種壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法，該壓電/電致伸縮傳感器具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極，其特征在于，獲取使所述壓電/電致伸縮傳感器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性，預測所述壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度。
8.根據權利要求7所述的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
9.根據權利要求7所述的壓電/電致伸縮傳感器的檢查方法，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
10.一種彈性體的檢查裝置，其用于檢查具有兩個以上彈性體的結構體的所述彈性體，其特征在于，具有獲取使所述結構體振動時的頻率特性，并根據該頻率特性預測所述彈性體的尺寸的單元。
11.根據權利要求10所述的彈性體的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
12.根據權利要求10所述的彈性體的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
13.一種壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置，其用于檢查具有壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器，其特征在于，具備獲取使所述壓電/電致伸縮致動器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性預測所述壓電/電致伸縮致動器的位移量的單元。
14.根據權利要求13所述的壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
15.根據權利要求13所述的壓電/電致伸縮致動器的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
16.一種壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置，其用于檢查具有壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器，其特征在于，具備獲取使所述壓電/電致伸縮傳感器振動時的頻率特性，并根據該頻率特性預測所述壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度的單元。
17.根據權利要求16所述的壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振頻率Fx和其它次數的共振頻率Fy，以及根據它們求得的1個以上的頻率比FRxy(FRxy＝Fy/Fx)以及/或者1個以上的頻率差FDxy(FDxy＝Fy-Fx)。
18.根據權利要求16所述的壓電/電致伸縮傳感器的檢查裝置，其特征在于，所述頻率特性，是以下特性中的任意一種一次的共振波形的峰的高度PKx、面積Sx、極大值和極小值的差，以及所述一次的共振波形和其它次數的共振波形之間的峰的高度的比PKRxy、峰的高度的差PKDxy、面積比SRxy、面積差SDxy、極大值和極小值的差的比、以及極大值和極小值的差的差。
19.一種彈性體的尺寸預測程序，其特征在于，為了預測具有兩個以上彈性體的結構體的所述彈性體的尺寸，用于使計算機作為以下單元工作輸入想要計算預測尺寸的結構體的頻率特性的測定值的單元；根據預測尺寸的計算式，求得所述結構體的彈性體的預測尺寸的單元；輸出所得到的所述結構體的彈性體的預測尺寸的單元。
20.一種壓電/電致伸縮致動器的位移量預測程序，其特征在于，為了預測具有壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的位移量，用于使計算機作為以下單元工作輸入想要計算預測位移量的壓電/電致伸縮致動器的頻率特性的單元；根據預測位移量的計算式，求得所述壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元；輸出所得到的所述壓電/電致伸縮致動器的預測位移量的單元。
21.一種壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度預測程序，其特征在于，為了預測具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮傳感器的檢測靈敏度，用于使計算機作為以下單元工作輸入想要計算預測檢測靈敏度的壓電/電致伸縮傳感器的頻率特性的單元；根據預測檢測靈敏度的計算式，求得所述壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元；輸出所得到的所述壓電/電致伸縮傳感器的預測檢測靈敏度的單元。
全文摘要
具備壓電/電致伸縮體和兩個以上電極的壓電/電致伸縮致動器的檢查方法。本檢查方法，其特征在于，獲取使壓電/電致伸縮致動器振動時的頻率特性，根據該頻率特性，測量壓電/電致伸縮致動器的位移量，是一種無需進行作為產品的實際驅動，不對壓電/電致伸縮致動器進行分解/破壞，而能以高精度檢查壓電/電致伸縮致動器的方法。
文檔編號H01L41/08GK1947271SQ200580013310
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月27日 優先權日2004年4月27日
發明者山田智裕, 駒澤正人, 八田哲也, 根萩隆智 申請人:日本礙子株式會社