JP6252188B2 - Vibration calculation device, vibration calculation method, and vibration calculation program - Google Patents

Vibration calculation device, vibration calculation method, and vibration calculation program Download PDF

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この発明は、振動によって発電する静電誘導式振動センサを用い、このセンサの発電電圧からセンサの振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、振動変位)を演算する技術に関する。   The present invention relates to a technique for calculating information (vibration acceleration, vibration speed, vibration displacement) concerning vibration of a sensor from a power generation voltage of the sensor using an electrostatic induction vibration sensor that generates power by vibration.

従来、振動によって発電する静電誘導式振動センサを用い、橋梁やビル等の建築構造物や、工場等で使用される各種機械等の健全性をモニタリングするシステムが検討されている。静電誘導式振動センサ(以下、単に振動センサという場合もある。)には、非特許文献1に記載されているエレクトレットを用いたものがある。エレクトレットを用いた振動センサは、振動に応じた電圧を発電し、出力する。エレクトレットは、公知のように、半永久的な電荷を持つ絶縁体である。   Conventionally, a system for monitoring the soundness of building structures such as bridges and buildings, and various machines used in factories, etc., using an electrostatic induction vibration sensor that generates electricity by vibration has been studied. An electrostatic induction type vibration sensor (hereinafter sometimes simply referred to as a vibration sensor) includes one using an electret described in Non-Patent Document 1. A vibration sensor using an electret generates and outputs a voltage corresponding to vibration. As is known, an electret is an insulator having a semi-permanent charge.

また、エレクトレットを用いた振動センサの発電電圧から、振動センサの振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、振動変位)を算出するための演算手法が非特許文献2に記載されている。   Further, Non-Patent Document 2 describes a calculation method for calculating information (vibration acceleration, vibration speed, vibration displacement) concerning vibration of the vibration sensor from the generated voltage of the vibration sensor using the electret.

微小な振動で発電する小型の「環境振動発電デバイス」を開発 (https://www.omron.co.jp/press/2008/11/c1111.html)Development of a small "environmental vibration power generation device" that generates power with minute vibration (https://www.omron.co.jp/press/2008/11/c1111.html) エレクトレット振動発電素子を用いたパッシブ型振動センサの開発 佐々木栄一、峰沢ジョージ、山口浩 東京工業大学 大学院理工学研究科 土木光学専攻 平成24年2月29日Development of Passive Type Vibration Sensor Using Electret Vibration Power Generation Element Eiichi Sasaki, George Minezawa, Hiroshi Yamaguchi Tokyo Institute of Technology Graduate School of Science and Engineering Department of Civil Engineering, February 29, 2012

しかしながら、非特許文献2に示されているように、エレクトレットを用いた振動センサの発電電圧と、この振動センサの振動加速度、振動速度、および振動変位との関係は微分方程式で表される。そして、この微分方程式は、その解を解析的に求めることができない。このため、非特許文献2では数値シミュレーションによって、振動センサの発電電圧から、この振動センサの振動速度を算出する演算手法を提案している。   However, as shown in Non-Patent Document 2, the relationship between the power generation voltage of the vibration sensor using the electret and the vibration acceleration, vibration speed, and vibration displacement of the vibration sensor is expressed by a differential equation. And this differential equation cannot find its solution analytically. For this reason, Non-Patent Document 2 proposes a calculation method for calculating the vibration speed of the vibration sensor from the generated voltage of the vibration sensor by numerical simulation.

任意の時刻における振動センサの振動速度を数値シミュレーションで算出するには、その時刻における振動センサの発電電圧だけでなく、その時刻の前後に測定した複数時刻における振動センサの発電電圧を用いなければならない。このため、シミュレーションによって振動センサの振動速度を算出する演算処理は、処理負荷が大きい。また、シミュレーションによって振動センサの振動速度を算出する演算処理では、任意の時刻における振動センサの振動速度を逐次的に算出することができない。   To calculate the vibration speed of the vibration sensor at an arbitrary time by numerical simulation, not only the power generation voltage of the vibration sensor at that time but also the power generation voltage of the vibration sensor measured before and after that time must be used. . For this reason, the processing load for calculating the vibration speed of the vibration sensor by simulation is heavy. In addition, in the calculation process for calculating the vibration speed of the vibration sensor by simulation, the vibration speed of the vibration sensor at an arbitrary time cannot be calculated sequentially.

この発明の目的は、静電誘導式振動センサの発電電圧から、この静電誘導式振動センサの振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、振動変位)を簡単な計算で逐次的に算出することができる技術を提供する。   An object of the present invention is to sequentially calculate information (vibration acceleration, vibration speed, vibration displacement) related to vibration of the electrostatic induction vibration sensor from the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor by simple calculation. Provide technology that can

この発明の振動演算装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。   In order to achieve the above object, the vibration calculation device of the present invention is configured as follows.

静電誘導式振動センサは、第1の基板に設けた帯電電極と第2の基板に設けた対向電極とが対向し、振動にともなって生じた帯電電極と、対向電極との相対的な位置の変化に応じて発電する。入力部には、静電誘導式振動センサの出力である発電電圧が予め定めた時間間隔で入力される。 In the electrostatic induction type vibration sensor, the charging electrode provided on the first substrate and the counter electrode provided on the second substrate face each other, and the relative position between the charging electrode generated by the vibration and the counter electrode is set. Power is generated in response to changes in A power generation voltage that is an output of the electrostatic induction vibration sensor is input to the input unit at a predetermined time interval .

演算部は、予め定めた時間間隔毎に、その時間間隔を演算対象時間とし、入力部に入力された静電誘導式振動センサの発電電圧を用いて、この演算対象時間における静電誘導式振動センサの振動変位、静電誘導式振動センサの振動速度、および静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する。この演算部は、帯電電極に対する対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にした演算であって、演算対象時間に対応する静電誘導式振動センサの発電電圧と、この演算対象時間の直前の演算対象時間の算出結果と、を用いた演算により、静電誘導式振動センサの振動変位、静電誘導式振動センサの振動速度、および静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する。 The calculation unit sets the time interval as a calculation target time for each predetermined time interval, and uses the power generation voltage of the electrostatic induction vibration sensor input to the input unit to generate the electrostatic induction vibration at the calculation target time. At least one of the vibration displacement of the sensor, the vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, and the vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor is calculated. This calculation unit is a calculation on the condition that the generated vibration voltage is proportional to the electrode vibration speed applied to the relative position change of the counter electrode with respect to the charging electrode, and is an electrostatic induction type corresponding to the calculation target time. Based on the calculation using the generated voltage of the vibration sensor and the calculation result of the calculation target time immediately before the calculation target time, the vibration displacement of the electrostatic induction vibration sensor, the vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, and the static At least one of vibration accelerations of the electric induction type vibration sensor is calculated.

振動演算装置は、帯電電極に対する対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にすることによって求めた簡単な計算の近似式で、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、および振動変位の少なくとも1つ)を算出する The vibration calculation device is an approximate expression of a simple calculation obtained on the condition that the electrode vibration speed related to the change in the relative position of the counter electrode with respect to the charging electrode is proportional to the generated voltage. The information (at least one of vibration acceleration, vibration speed, and vibration displacement) concerning vibration of the vibration sensor is calculated .

力部には、予め定めた時間間隔(Δ)毎に、その時間における静電誘導式振動センサの発電電圧が入力される。演算部は、予め定めた時間間隔(Δ)を演算対象時間とし、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を算出する。このとき、演算部は、入力部に入力された演算対象時間に対応する静電誘導式振動センサの発電電圧と、この演算対象時間の直前の演算対象時間の算出結果と、を用いて、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を算出する。したがって、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を算出する演算処理の処理負荷を低減できるとともに、任意の時刻における振動センサの振動速度を逐次的に算出することができる。 The input unit, for each predetermined time interval (delta), the power generation voltage of the electrostatic induction type vibration sensor at that time is inputted. The calculation unit calculates information related to the vibration of the electrostatic induction vibration sensor using a predetermined time interval (Δ) as a calculation target time. At this time, the calculation unit uses the power generation voltage of the electrostatic induction type vibration sensors corresponding to been calculation target time input to the input unit, and a calculation result of the calculation target time immediately preceding this computation target time, Information relating to vibration of the electrostatic induction vibration sensor is calculated. Accordingly, it is possible to reduce the processing load of the arithmetic processing for calculating information relating to the vibration of the electrostatic induction vibration sensor, and it is possible to sequentially calculate the vibration speed of the vibration sensor at an arbitrary time.

また、振動演算装置は、演算部が算出した静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を出力する出力部を備えてもよい。   In addition, the vibration calculation device may include an output unit that outputs information on the vibration of the electrostatic induction vibration sensor calculated by the calculation unit.

さらには、演算部が算出した静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を用いて、この静電誘導式振動センサが取り付けられている構造物の健全性を判定する判定部を備え、この判定部の判定結果を出力部から出力する構成としてもよい。   Further, the information processing apparatus includes a determination unit that determines the soundness of the structure to which the electrostatic induction vibration sensor is attached using the information regarding the vibration of the electrostatic induction vibration sensor calculated by the calculation unit. It is good also as a structure which outputs the determination result of a part from an output part.

また、この発明の振動演算方法は、コンピュータが、帯電電極に対する対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にすることによって求めた簡単な計算の近似式で、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を算出する。   Further, the vibration calculation method of the present invention is a simple calculation obtained by a computer on the condition that the electrode vibration speed applied to the relative position change of the counter electrode with respect to the charging electrode is proportional to the generated voltage. The information concerning the vibration of the electrostatic induction type vibration sensor is calculated by the approximate expression.

また、この発明の振動演算プログラムは、コンピュータに、帯電電極に対する対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にすることによって求めた簡単な計算の近似式で、静電誘導式振動センサの振動にかかる情報を算出させる。   Further, the vibration calculation program of the present invention is a simple calculation obtained on the condition that the generated voltage is proportional to the electrode vibration speed applied to the relative position change of the counter electrode with respect to the charging electrode. The information concerning the vibration of the electrostatic induction type vibration sensor is calculated by the approximate expression.

この発明によれば、静電誘導式振動センサの発電電圧から、この静電誘導式振動センサの振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、振動変位)を簡単な計算で逐次的に算出することができる。   According to the present invention, information (vibration acceleration, vibration speed, vibration displacement) concerning vibration of the electrostatic induction vibration sensor is sequentially calculated from the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor by simple calculation. Can do.

静電誘導式振動センサを用いたモニタリングシステムの例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the monitoring system using an electrostatic induction type vibration sensor. 演算装置の主要部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the principal part of an arithmetic unit. 静電誘導式振動センサを説明する図である。It is a figure explaining an electrostatic induction type vibration sensor. 振動センサの発電モデルの模式図である。It is a schematic diagram of the power generation model of a vibration sensor. 検出時間毎に検出した振動センサの発電電圧を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation voltage of the vibration sensor detected for every detection time. 演算装置における振動センサの振動速度u(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration speed u (t) of the vibration sensor in a calculating device. 演算装置における振動センサの振動速度u(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration speed u (t) of the vibration sensor in a calculating device. 演算装置における振動センサの振動変位y(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor in a calculating device. 演算装置における振動センサの振動変位y(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor in a calculating device. 演算装置における振動センサの振動加速度a(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。演算装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor in a calculating device. It is a flowchart which shows operation | movement of a calculating device. 演算装置における振動センサの振動加速度a(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。演算装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process concerning calculation of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor in a calculating device. It is a flowchart which shows operation | movement of a calculating device. 演算装置における、振動センサの振動速度u(t)、振動変位y(t)、振動加速度a(t)の算出結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the vibration speed u (t), vibration displacement y (t), and vibration acceleration a (t) of a vibration sensor in a calculating device.

以下、この発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、静電誘導式振動センサを用いたモニタリングシステムの例を示す概略図である。この例は、建築構造物である橋梁の健全性をモニタリングするシステムである。このモニタリングシステムは、演算装置1と、中継装置2と、静電誘導式振動センサ3と、を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a monitoring system using an electrostatic induction vibration sensor. This example is a system for monitoring the soundness of a bridge that is a building structure. This monitoring system includes an arithmetic device 1, a relay device 2, and an electrostatic induction vibration sensor 3.

静電誘導式振動センサ3(以下、単に振動センサ3という場合もある。)は、健全性をモニタリングする橋梁5の橋脚や橋げた等の複数の箇所に取り付けており、この橋梁5とともに振動する。振動センサ3は、振動に応じて発電する。振動センサ3の出力は、発電電圧である。図1では、振動センサ3を1つだけ例示している。   The electrostatic induction type vibration sensor 3 (hereinafter sometimes simply referred to as the vibration sensor 3) is attached to a plurality of locations such as a pier or a bridge of the bridge 5 for monitoring soundness, and vibrates together with the bridge 5. The vibration sensor 3 generates power according to the vibration. The output of the vibration sensor 3 is a generated voltage. In FIG. 1, only one vibration sensor 3 is illustrated.

中継装置2も、振動センサ3と同様に、橋梁5の橋脚や橋げた等に取り付けられている。中継装置2には、1または複数の振動センサ3が接続されている。各振動センサ3は、出力である発電電圧を中継装置2に入力する。   Similarly to the vibration sensor 3, the relay device 2 is also attached to a bridge pier or a bridge of the bridge 5. One or more vibration sensors 3 are connected to the relay device 2. Each vibration sensor 3 inputs a generated voltage as an output to the relay device 2.

中継装置2は、予め定めた計測時間間隔で、接続されている各振動センサ3の発電電圧(出力電圧)を計測する。中継装置2は、接続されている振動センサ3毎に、計測した発電電圧を無線ネットワークを介して演算装置1に送信する。中継装置2は、接続されている振動センサ3毎に、計測した発電電圧を演算装置1にリアルタイムに送信する構成であってもよいし、予め定めた送信時間間隔(例えば、10sec)で、その間に計測した検出時間毎の発電電圧を一括して演算装置1に送信する構成であってもよい。   The relay device 2 measures the power generation voltage (output voltage) of each connected vibration sensor 3 at a predetermined measurement time interval. The relay device 2 transmits the measured power generation voltage to the arithmetic device 1 via the wireless network for each connected vibration sensor 3. The relay device 2 may be configured to transmit the measured power generation voltage to the arithmetic device 1 in real time for each connected vibration sensor 3, or at a predetermined transmission time interval (for example, 10 sec) The structure which transmits the power generation voltage for every detection time measured to 1 to the arithmetic unit 1 collectively may be sufficient.

この例では、中継装置2は、演算装置1と通信するための無線通信機能を備えているが、接続されている振動センサ3毎に、計測した発電電圧をSDメモリカード等の記録媒体に記録し、無線通信機能を備えない構成としてもよい。この場合には、SDメモリカード等の記録媒体を人手で回収し、回収した記録媒体を演算装置1にセットすることによって、計測した振動センサ3の発電電圧を演算装置1に入力する構成にすればよい。   In this example, the relay device 2 has a wireless communication function for communicating with the arithmetic device 1, but records the measured power generation voltage in a recording medium such as an SD memory card for each connected vibration sensor 3. However, the wireless communication function may not be provided. In this case, a recording medium such as an SD memory card is manually collected, and the collected recording medium is set in the computing device 1 so that the measured power generation voltage of the vibration sensor 3 is input to the computing device 1. That's fine.

図2は、演算装置の主要部の構成を示す図である。この演算装置1がこの発明にかかる振動演算装置に相当する。演算装置1は、一般的なパーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、制御部11と、操作部12、表示部13と、通信部14と、出力部15と、を備えている。演算装置1は、中継装置2から送信されてきた振動センサ3の発電電圧から、この振動センサ3の振動加速度、振動センサ3の振動速度、および振動センサ3の振動変位の少なくとも1つを算出する。ここでは、振動センサ3の振動加速度、振動センサ3の振動速度、および振動センサ3の振動変位のそれぞれについて、算出する手順を説明する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the arithmetic device. This computing device 1 corresponds to a vibration computing device according to the present invention. The arithmetic device 1 is an information processing device such as a general personal computer, and includes a control unit 11, an operation unit 12, a display unit 13, a communication unit 14, and an output unit 15. The arithmetic device 1 calculates at least one of the vibration acceleration of the vibration sensor 3, the vibration speed of the vibration sensor 3, and the vibration displacement of the vibration sensor 3 from the generated voltage of the vibration sensor 3 transmitted from the relay device 2. . Here, a procedure for calculating the vibration acceleration of the vibration sensor 3, the vibration speed of the vibration sensor 3, and the vibration displacement of the vibration sensor 3 will be described.

制御部11は、演算装置1本体の動作を制御するとともに、後述する振動センサ3の振動にかかる情報(振動センサ3の振動加速度、振動センサ3の振動速度、および振動センサ3の振動変位)の算出にかかる演算も行う。制御部11が、この発明で言う演算部、および判定部に相当する構成を有する。   The control unit 11 controls the operation of the main body of the arithmetic device 1, and information on vibration (vibration acceleration of the vibration sensor 3, vibration speed of the vibration sensor 3, and vibration displacement of the vibration sensor 3), which will be described later. The calculation is also performed. The control part 11 has the structure corresponded to the calculating part and determination part said by this invention.

操作部12は、キーボードやマウス等の入力デバイスを有し、演算装置1本体に対する入力操作を受け付ける。   The operation unit 12 includes an input device such as a keyboard and a mouse, and accepts an input operation on the main body of the arithmetic device 1.

表示部13は、表示器を有し、演算装置1本体に対する入力に応じた画面の表示や、演算装置1本体で実行した演算処理の処理結果に応じた画面の表示等を行う。   The display unit 13 includes a display, and displays a screen according to an input to the arithmetic device 1 main body, a screen according to a processing result of arithmetic processing executed by the arithmetic device 1 main body, and the like.

通信部14は、無線ネットワークを介して中継装置2と通信し、中継装置2から送信されてきた振動センサ3の発電電圧を受信する。この通信部14が、この発明で言う、入力部に相当する構成である。   The communication unit 14 communicates with the relay device 2 via the wireless network and receives the generated voltage of the vibration sensor 3 transmitted from the relay device 2. The communication unit 14 corresponds to the input unit referred to in the present invention.

なお、この通信部14は、振動センサ3を有線で電気的に直接接続する構成であってもよいし(この場合、中継装置2は不要である。)、上述の中継装置2を有線で電気的に接続する構成であってもよい。すなわち、通信部14は、振動センサ3の出力である発電電圧が直接入力される構成であってもよいし、上述のように中継装置2を介して入力される構成であってもよい。また、その入力形態についても、有線であってもよいし、無線であってもよい。また、振動センサ3は、図1に示すように中継装置2に対して外付けであってもよいし、中継装置2に内蔵されていてもよい。   The communication unit 14 may have a configuration in which the vibration sensor 3 is directly and electrically connected by wire (in this case, the relay device 2 is unnecessary), or the above-described relay device 2 is electrically connected by wire. It may be configured to be connected. That is, the communication unit 14 may be configured such that the generated voltage that is the output of the vibration sensor 3 is directly input, or may be configured to be input via the relay device 2 as described above. Also, the input form may be wired or wireless. Further, the vibration sensor 3 may be external to the relay device 2 as shown in FIG. 1 or may be built in the relay device 2.

出力部15は、演算装置1本体における演算処理の処理結果等を図示していない外部装置に出力する。   The output unit 15 outputs the processing result of the arithmetic processing in the main body of the arithmetic device 1 to an external device not shown.

表示部13、および出力部15が、この発明で言う、出力部に相当する構成である。また、この演算装置1が、この発明で言う演算方法を実行するコンピュータに相当する。また、この演算装置1が、この発明で言う演算プログラムを実行するコンピュータに相当する。   The display part 13 and the output part 15 are the structure corresponded to the output part said by this invention. Further, the arithmetic device 1 corresponds to a computer that executes the arithmetic method referred to in the present invention. The arithmetic device 1 corresponds to a computer that executes the arithmetic program referred to in the present invention.

なお、図1に示したモニタリングシステムは、振動センサ3の出力である発電電圧を演算装置1に直接入力する構成としてもよい。この場合には、上述の中継装置2を不要にできる。   The monitoring system shown in FIG. 1 may be configured to directly input the generated voltage that is the output of the vibration sensor 3 to the arithmetic device 1. In this case, the relay device 2 described above can be dispensed with.

次に、振動センサ3について簡単に説明しておく。この振動センサ3は、非特許文献1、2等に記載されているエレクトレットを用いたものである。図3は、振動センサの構成を示す概略図である。振動センサ3は、エレクトレット電極基板31と、メタル電極基板33と、を適当な間隔を開けて対向させて配置している。エレクトレット電極基板31には、エレクトレット電極32が所定の間隔で形成されている。また、メタル電極基板33には、対向電極34が所定の間隔で形成されている。また、エレクトレット電極基板31は、振動センサ3のケースに固定しているが、メタル電極基板33は、振動方向(図2における左右方向)に移動自在に取り付けている。初期状態では、エレクトレット電極32と、対向電極34とが、対向している方向において、ほぼ重なっている。振動センサ3は、振動にともなってメタル電極基板33が振動方向に移動する振動状態においては、エレクトレット電極32と、対向電極34とが、対向している方向において重なっている面積が変化し、この変に応じた電流が抵抗Rに流れ発電する。振動センサ3の出力は、抵抗Rの両端の電圧である。   Next, the vibration sensor 3 will be briefly described. This vibration sensor 3 uses an electret described in Non-Patent Documents 1, 2, and the like. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the vibration sensor. In the vibration sensor 3, the electret electrode substrate 31 and the metal electrode substrate 33 are arranged to face each other with an appropriate interval. On the electret electrode substrate 31, electret electrodes 32 are formed at a predetermined interval. Further, counter electrodes 34 are formed on the metal electrode substrate 33 at predetermined intervals. The electret electrode substrate 31 is fixed to the case of the vibration sensor 3, but the metal electrode substrate 33 is attached so as to be movable in the vibration direction (left and right direction in FIG. 2). In the initial state, the electret electrode 32 and the counter electrode 34 substantially overlap each other in the facing direction. In the vibration state in which the metal electrode substrate 33 moves in the vibration direction along with the vibration, the vibration sensor 3 has an area where the electret electrode 32 and the counter electrode 34 overlap in the facing direction. A current corresponding to the change flows through the resistor R to generate power. The output of the vibration sensor 3 is the voltage across the resistor R.

なお、ここでは、振動センサ3は、メタル電極基板33を振動方向に移動自在に取り付けているとしたが、このメタル電極基板33を振動センサ3のケースに固定し、エレクトレット電極基板31を振動方向に移動自在に取り付けた構成であってもよい。すなわち、振動センサ3は、振動によって、エレクトレット電極32と、対向電極34との対向面積が変化する構成であればよい。   In this example, the vibration sensor 3 has the metal electrode substrate 33 movably attached in the vibration direction. However, the metal electrode substrate 33 is fixed to the case of the vibration sensor 3 and the electret electrode substrate 31 is moved in the vibration direction. It may be configured so as to be freely movable. That is, the vibration sensor 3 only needs to have a configuration in which the facing area between the electret electrode 32 and the counter electrode 34 is changed by vibration.

この振動センサ3の発電モデルの模式図を図4に示す。非特許文献2に示されているように、エレクトレット電極32を可変コンデンサとみなした等価回路を解くことによって、発電量を支配する微分方程式が得られる。具体的には、以下に示す数(1−1)〜(1−5)を連立的に解くことによって、発電量を支配する微分方程式が得られる。   A schematic diagram of a power generation model of the vibration sensor 3 is shown in FIG. As shown in Non-Patent Document 2, a differential equation governing the amount of power generation can be obtained by solving an equivalent circuit in which the electret electrode 32 is regarded as a variable capacitor. Specifically, a differential equation governing the power generation amount is obtained by simultaneously solving the following numbers (1-1) to (1-5).

数(1−1)は、電磁場におけるガウスの法則を表したものであり、表面電荷が平面上の電場の総和と等しいことを示している。数(1−2)、および数(1−3)は、エレクトレットによる電位降下が総電位と等しいことを示している。数(1−4)は、回路内で保存される電荷量Qが一定であることを示している。数(1−5)は、静電誘導により流れた電流と、発電電圧との関係(オームの法則)を示したものである。   The number (1-1) represents Gauss's law in the electromagnetic field, and indicates that the surface charge is equal to the sum of the electric fields on the plane. The numbers (1-2) and (1-3) indicate that the potential drop due to the electret is equal to the total potential. The number (1-4) indicates that the charge amount Q stored in the circuit is constant. The number (1-5) shows the relationship (Ohm's law) between the current flowing by electrostatic induction and the generated voltage.

上述したように、数(1−1)〜(1−5)の解を解析的に求めることはできない。   As described above, the solutions of the numbers (1-1) to (1-5) cannot be obtained analytically.

この例にかかる演算装置1は、振動センサ3のエレクトレット電極基板31(エレクトレット電極32)に対するメタル電極基板33(対向電極34)の相対的な位置の変化にかかる振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にして求めた近似式の演算によって、振動センサ3の振動にかかる情報(振動加速度、振動速度、振動変位)を算出する。   In the arithmetic device 1 according to this example, the vibration speed according to the relative position change of the metal electrode substrate 33 (counter electrode 34) with respect to the electret electrode substrate 31 (electret electrode 32) of the vibration sensor 3 is proportional to the generated voltage. The information (vibration acceleration, vibration speed, vibration displacement) concerning the vibration of the vibration sensor 3 is calculated by the calculation of the approximate expression obtained on the condition of the above.

なお、図4に示した振動センサ3は、エレクトレット電極32と、対向電極34との振動方向の幅が同じ長さ(x1(t)+x2(t))である。また、図4において、x1(t)は、振動方向においてエレクトレット電極32と、対向電極34とが重なっている長さを示している。   The vibration sensor 3 shown in FIG. 4 has the same length (x1 (t) + x2 (t)) in the vibration direction of the electret electrode 32 and the counter electrode 34. Further, in FIG. 4, x1 (t) indicates a length in which the electret electrode 32 and the counter electrode 34 overlap in the vibration direction.

振動センサ3のエレクトレット電極基板31(エレクトレット電極32)に対するメタル電極基板33(対向電極34)の相対的な位置の変化にかかる振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にした近似式について説明する。演算装置1は、この近似式の演算によって、振動センサ3の振動にかかる情報を算出する。   About an approximate expression on the condition that the vibration speed of the relative position change of the metal electrode substrate 33 (counter electrode 34) with respect to the electret electrode substrate 31 (electret electrode 32) of the vibration sensor 3 is proportional to the generated voltage. explain. The arithmetic device 1 calculates information related to the vibration of the vibration sensor 3 by calculating the approximate expression.

上述した数(1−4)を時間tで微分すると、   Differentiating the above number (1-4) with time t,

となる。この数(2)を、数(1−1)、数(1−2)、および数(1−3)を用いて、静電場Ea、Eb、Ecを消去した式に書き換えると、   It becomes. When this number (2) is rewritten into an equation in which the electrostatic fields Ea, Eb, Ec are eliminated using the number (1-1), the number (1-2), and the number (1-3),

となる。したがって、振動センサ3の発電電圧V(t)は、両辺にRを掛けることによって、   It becomes. Therefore, the generated voltage V (t) of the vibration sensor 3 is multiplied by R on both sides,

で表すことができる。ここで、エレクトレット電極基板31(エレクトレット電極32)に対するメタル電極基板33(対向電極34)の相対的な位置の変化をx(t)とすると、数(4)における、x1(t)、およびx2(t)は、   Can be expressed as Here, when the change in the relative position of the metal electrode substrate 33 (counter electrode 34) with respect to the electret electrode substrate 31 (electret electrode 32) is x (t), x1 (t) and x2 in equation (4) (T)

で表される。数(5)におけるW0は、振動方向におけるエレクトレット電極32の幅である。この数(5)を用いて、数(4)を書き換えると、   It is represented by In the equation (5), W0 is the width of the electret electrode 32 in the vibration direction. Using this number (5) and rewriting number (4),

となる。ここで、エレクトレットを用いた一般的な振動センサ3における、エレクトレット電極32の厚さdは、1.50×10-5m程度であり、エレクトレット電極32の振動方向の幅W0は、7.00×10-3m程度である。また、エレクトレット電極32と、対向電極34との距離gは、7.00×10-5m程度である。また、真空の誘電率ε0は、8.85×10-12F/mであり、エレクトレット電極32の比誘電率εは、2.10程度である。 It becomes. Here, in a general vibration sensor 3 using an electret, the thickness d of the electret electrode 32 is about 1.50 × 10 −5 m, and the width W0 of the electret electrode 32 in the vibration direction is 7.00 × 10 −3. m. The distance g between the electret electrode 32 and the counter electrode 34 is about 7.00 × 10 −5 m. The dielectric constant ε0 of vacuum is 8.85 × 10 −12 F / m, and the relative dielectric constant ε of the electret electrode 32 is about 2.10.

これらの値を用いると、数(6)における、右辺の
V(t)x(t)にかかる項の係数は、1.90×10-4であり、
V(t)にかかる項の係数は、1.40×10-5であり、
x(t)にかかる項の係数は、1.20である。
Using these values, the coefficient of the term concerning V (t) x (t) on the right side in the equation (6) is 1.90 × 10 −4 ,
The coefficient of the term concerning V (t) is 1.40 × 10 −5 ,
The coefficient of the term concerning x (t) is 1.20.

また、エレクトレットを用いた一般的な振動センサ3では、発電電圧の最大値は1V程度であり、エレクトレット電極32に対する対向電極34の相対的な位置の変化幅は数mmである。したがって、数(6)における、右辺のV(t)x(t)にかかる項の値、およびV(t)にかかる項は、x(t)にかかる項に比べてオーダーが数桁小さい値である。このため、数(6)は、右辺のV(t)x(t)にかかる項、およびV(t)にかかる項を無視した近似式、   Moreover, in the general vibration sensor 3 using an electret, the maximum value of the generated voltage is about 1 V, and the change width of the relative position of the counter electrode 34 with respect to the electret electrode 32 is several mm. Therefore, the value of the term concerning V (t) x (t) on the right side and the term concerning V (t) in the number (6) are values that are orders of magnitude smaller than the term concerning x (t). It is. For this reason, the number (6) is an approximate expression in which the term concerning V (t) x (t) on the right side and the term concerning V (t) are ignored,

で表すことができる。この数(7)におけるDは、
D=(d+εg)/(dδLR)
である。この近似式である数(7)から、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)は、エレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例する関係にあると言える。また、上記の説明から明らかなように、数(7)におけるx'(t)は、エレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度であり、振動センサ3自体の振動速度(振動センサ3を取り付けた位置における橋梁5の振動速度)ではない。
It can be expressed as D in this number (7) is
D = (d + εg) / (dδLR)
It is. From the approximate expression (7), the power generation voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 is proportional to the vibration speed of the electrode according to the relative position change between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It can be said. Further, as apparent from the above description, x ′ (t) in the number (7) is the vibration speed of the electrode according to the relative position change between the electret electrode 32 and the counter electrode 34, and the vibration sensor 3. It is not its own vibration speed (vibration speed of the bridge 5 at the position where the vibration sensor 3 is attached).

エレクトレット電極32に対する対向電極34の相対的な位置の変位x(t)と、振動センサ3の変位y(t)と、の関係は、非特許文献2で示されているように、サイズモ系の運動方程式として、   As shown in Non-Patent Document 2, the relationship between the displacement x (t) of the relative position of the counter electrode 34 with respect to the electret electrode 32 and the displacement y (t) of the vibration sensor 3 is as follows. As an equation of motion,

で表すことができる。振動センサ3の振動速度u(t)と、振動センサ3の変位y(t)とは、u(t)=y'(t)の関係であることから、数(8)の両辺を時間tで微分すると、   Can be expressed as Since the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 and the displacement y (t) of the vibration sensor 3 have a relationship of u (t) = y ′ (t), both sides of the number (8) are expressed as time t. Differentiated by

となり、この数(9)を、数(7)を用いてx(t)を消去すると、   When this number (9) is eliminated by using the number (7), x (t)

となる。数(10)は、振動センサ3の振動速度u(t)と、振動センサ3の発電電圧V(t)との関係を示している。すなわち、数(10)によって、検出した振動センサ3の発電電圧V(t)から、振動センサ3の振動速度u(t)を算出することができる。具体的には、数(10)の両辺を2回積分し、整理することで、   It becomes. The number (10) indicates the relationship between the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 and the power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3. That is, the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 can be calculated from the detected power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 by the number (10). Specifically, by integrating and organizing both sides of the number (10) twice,

を得ることができる。この数(11)における定数A、Bは、振動センサ3の振動速度u(t)の平均値と平均的な傾きとが、ともに0になるように定めればよい。すなわち、定数A、Bは、振動センサ3の振動速度u(t)の基線を補正するパラメータである。この数(11)は、積分可能な連続関数で与えられた振動センサ3の発電電圧V(t)から、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算式である。   Can be obtained. The constants A and B in this number (11) may be determined so that the average value and the average inclination of the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 are both zero. That is, the constants A and B are parameters for correcting the base line of the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3. This number (11) is an arithmetic expression for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 from the power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 given as a continuous function that can be integrated.

上述したように、演算装置1には、予め定めた計測時間間隔で計測した振動センサ3の発電電圧が入力される。計測時間間隔Δは、例えば10msecである。したがって、演算装置1に入力される振動センサ3の発電電圧は、離散データである。   As described above, the power generation voltage of the vibration sensor 3 measured at a predetermined measurement time interval is input to the arithmetic device 1. The measurement time interval Δ is, for example, 10 msec. Therefore, the power generation voltage of the vibration sensor 3 input to the arithmetic device 1 is discrete data.

振動センサ3の振動速度は、振動センサ3の発電電圧の離散データから以下の演算を行うことにより算出できる。   The vibration speed of the vibration sensor 3 can be calculated from the discrete data of the power generation voltage of the vibration sensor 3 by performing the following calculation.

この離散データにおける振動センサ3の発電電圧の検出時刻tをt=0,Δ,2Δ,3Δ,・・・nΔとする。ここでは、検出時刻tの初期値を0にしている。計測時間間隔Δは、振動センサ3の発電電圧の変化がある程度小さくなるように、言い換えれば大きく変化しないように定めている。   The detection time t of the generated voltage of the vibration sensor 3 in the discrete data is set to t = 0, Δ, 2Δ, 3Δ,. Here, the initial value of the detection time t is set to zero. The measurement time interval Δ is determined so that the change in the generated voltage of the vibration sensor 3 is reduced to some extent, in other words, it does not change significantly.

ここで、2つの補助変数Wi,Xiを、   Here, the two auxiliary variables Wi and Xi are

にすると、計測時間間隔Δで計測された振動センサ3の発電電圧の離散データから、任意の検出時刻tにおける振動センサ3の振動速度u(t)(t=0,Δ,2Δ,3Δ,・・・nΔ)を、   Then, from the discrete data of the generated voltage of the vibration sensor 3 measured at the measurement time interval Δ, the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at an arbitrary detection time t (t = 0, Δ, 2Δ, 3Δ,. ..NΔ)

で算出できる。この数(13)は、数(7)に基づいて得られた演算式であり、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にした近似式である。   It can be calculated by This number (13) is an arithmetic expression obtained based on the number (7), and the generated voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 depends on the change in the relative position between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It is an approximate expression on condition that it is proportional to the vibration speed of the electrode.

この数(13)から、明らかなように、検出時刻tにおける振動センサ3の振動速度u(t)は、簡単な四則演算によって算出できる。また、振動センサ3の振動速度u(t)は、今回の計測時間nΔ(=t)における発電電圧V(nΔ)、および直前の計測時間(n−1)Δにおける振動速度の算出で得た補助変数Wn-1,Xn-1を用いるだけでよい。したがって、検出時刻tにおける振動センサ3の振動速度u(t)を簡単な計算で逐次的に算出することができ、この演算処理にかかる負荷も小さくできる。   As is clear from this number (13), the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at the detection time t can be calculated by simple four arithmetic operations. The vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 was obtained by calculating the power generation voltage V (nΔ) at the current measurement time nΔ (= t) and the vibration speed at the immediately previous measurement time (n−1) Δ. It is only necessary to use auxiliary variables Wn-1 and Xn-1. Therefore, the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at the detection time t can be sequentially calculated with a simple calculation, and the load applied to this calculation process can be reduced.

数(13)における定数A、Bは振動センサ3の振動速度u(t)がわからないと求まらない。したがって、定数A、Bがわからないときには(例えば、設置後最初に振動センサ3の振動速度u(t)を演算するときや、環境変化等を考慮して先に算出した定数A、Bを更新するときには、)、一旦A=B=0として、各検出時刻tにおける振動センサ3の振動速度u(t)を上記の演算で算出する。その後、各検出時刻tの振動センサ3の振動速度u(t)の離散データを線形回帰分析して、定数A、Bを算出する。そして、得られた定数A、Bを用いて、先に算出した各検出時刻tの振動センサ3の振動速度u(t)を補正する。具体的には、算出した定数A、Bを用いて、(u(t)−(At+B))にかかる補正を行う。この補正を、ここでは一次補正と呼ぶ。また、算出した定数A、Bを制御部11が有するメモリ(不図示)に記憶する。定数A、Bがわかっているときには(メモリに記憶している定数A、Bを用いるときには、)、上述した定数A、Bを算出する処理を行わないので、振動センサ3の振動速度u(t)をリアルタイムに演算できる。   The constants A and B in the equation (13) cannot be obtained unless the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 is known. Therefore, when the constants A and B are not known (for example, when the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 is calculated for the first time after installation, or the constants A and B previously calculated in consideration of environmental changes and the like are updated. Sometimes)), once A = B = 0, the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is calculated by the above calculation. Thereafter, the discrete data of the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is subjected to linear regression analysis to calculate the constants A and B. Then, using the obtained constants A and B, the previously calculated vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is corrected. Specifically, using the calculated constants A and B, correction related to (u (t) − (At + B)) is performed. This correction is referred to as primary correction here. The calculated constants A and B are stored in a memory (not shown) included in the control unit 11. When the constants A and B are known (when the constants A and B stored in the memory are used), the above-described processing for calculating the constants A and B is not performed. ) In real time.

次に、振動センサ3の振動変位を算出する演算について説明する。   Next, calculation for calculating the vibration displacement of the vibration sensor 3 will be described.

振動センサ3の振動変位y(t)は、振動センサ3の振動速度u(t)を時間tで積分したものである。したがって、数(11)の両辺を時間tで積分し、整理することで、   The vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 is obtained by integrating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 with time t. Therefore, by integrating and organizing both sides of the number (11) at time t,

を得ることができる。この数(14)も、数(7)に基づいて得られた演算式であり、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にした近似式である。   Can be obtained. This number (14) is also an arithmetic expression obtained based on the number (7), and the generated voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 depends on the change in the relative position between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It is an approximate expression on condition that it is proportional to the vibration speed of the electrode.

この数(14)における定数A、B、Cは、振動センサ3の振動変位y(t)の近似2次曲線がA/2t2+Bt+Cとなるように定める。すなわち、定数A、B、Cは、振動センサ3の振動変位y(t)の基線を補正するパラメータである。なお、定数A、Bは、上述した振動センサ3の振動速度u(t)の説明で用いた定数A、Bと同じ値である。 The constants A, B, and C in this number (14) are determined so that the approximate quadratic curve of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 is A / 2t 2 + Bt + C. That is, the constants A, B, and C are parameters for correcting the baseline of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3. The constants A and B are the same values as the constants A and B used in the description of the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 described above.

この数(14)は、積分可能な連続関数で与えられた振動センサ3の発電電圧V(t)から、振動センサ3の振動変位y(t)を算出する演算式である。演算装置1には、予め定めた計測時間間隔で計測した振動センサ3の発電電圧が入力される。したがって、演算装置1に入力される振動センサ3の発電電圧は、離散データである。   This number (14) is an arithmetic expression for calculating the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 from the power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 given by a continuous function that can be integrated. The power generation voltage of the vibration sensor 3 measured at a predetermined measurement time interval is input to the arithmetic device 1. Therefore, the power generation voltage of the vibration sensor 3 input to the arithmetic device 1 is discrete data.

振動センサ3の振動変位は、振動センサ3の発電電圧の離散データから以下の演算を行うことにより算出できる。   The vibration displacement of the vibration sensor 3 can be calculated from the discrete data of the power generation voltage of the vibration sensor 3 by performing the following calculation.

ここで、3つの補助変数Wi、Xi、Yiを   Here, the three auxiliary variables Wi, Xi, and Yi are

にすると(補助変数Wi、Xiについては、数(12)で示している。)、計測時間間隔Δで計測された振動センサ3の発電電圧の離散データから、任意の検出時刻tにおける振動センサ3の振動変位y(t)(t=0,Δ,2Δ,3Δ,・・・nΔ)を、   Then (the auxiliary variables Wi and Xi are represented by the number (12)), the vibration sensor 3 at an arbitrary detection time t from the discrete data of the generated voltage of the vibration sensor 3 measured at the measurement time interval Δ. Vibration displacement y (t) (t = 0, Δ, 2Δ, 3Δ,... NΔ),

で算出できる。この数(16)は、数(7)に基づいて得られた演算式であり、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にした近似式である。   It can be calculated by This number (16) is an arithmetic expression obtained based on the number (7), and the generated voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 depends on the change in the relative position between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It is an approximate expression on condition that it is proportional to the vibration speed of the electrode.

この数(16)から、明らかなように、検出時刻tにおける振動センサ3の振動変位y(t)は、簡単な四則演算によって算出できる。また、振動センサ3の振動変位y(t)は、今回の検出時刻t(=nΔ)における発電電圧V(nΔ)、および直前の計測時間(n−1)Δにおける振動変位の算出で得た補助変数Wn-1,Xn-1,Yn-1を用いるだけでよい。したがって、任意の検出時刻tにおける振動センサ3の振動変位y(t)についても、上述した振動速度u(t)と同様に逐次的に算出することができるとともに、この演算処理にかかる負荷も小さくできる。   As apparent from this number (16), the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at the detection time t can be calculated by simple four arithmetic operations. The vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 was obtained by calculating the vibration displacement at the current detection time t (= nΔ) and the vibration displacement at the immediately preceding measurement time (n−1) Δ. It is only necessary to use auxiliary variables Wn-1, Xn-1, and Yn-1. Therefore, the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at an arbitrary detection time t can be calculated sequentially as in the case of the vibration speed u (t) described above, and the load applied to the calculation process is small. it can.

数(16)における定数A、B、Cは振動センサ3の振動変位y(t)がわからないと求まらない。したがって、定数A、B、Cがわからないときには(例えば、設置後最初に振動センサ3の振動変移y(t)を演算するときや、環境変化等を考慮して先に算出した定数A、B、Cを更新するときには、)、一旦A=B=C=0として、各検出時刻tにおける振動センサ3の振動変位y(t)を上記の演算で算出する。その後、各検出時刻tの振動センサ3の振動変位y(t)の離散データを回帰分析して、定数A、B、Cを算出する。そして、得られた定数A、B、Cを用いて、先に算出した各検出時刻tの振動センサ3の振動変位y(t)を補正する。具体的には、算出した定数A、B、Cを用いて、(y(t)−(A/2t2+Bt+C))にかかる補正を行う。この補正を、ここでは二次補正と呼ぶ。また、算出した定数A、B、Cを制御部11が有するメモリ(不図示)に記憶する。定数A、B、Cがわかっているときには(メモリに記憶している定数A、B、Cを用いるときには、)、上述した定数A、B、Cを算出する処理を行わないので、振動センサ3の振動変移y(t)をリアルタイムに演算できる。 The constants A, B, and C in the equation (16) cannot be obtained unless the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 is known. Therefore, when the constants A, B, and C are not known (for example, when calculating the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3 for the first time after installation, the constants A, B, When updating C)), once set A = B = C = 0, the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is calculated by the above calculation. Thereafter, the discrete data of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is subjected to regression analysis to calculate constants A, B, and C. Then, using the obtained constants A, B, and C, the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 calculated at each detection time t is corrected. Specifically, using the calculated constants A, B, and C, correction related to (y (t) − (A / 2t 2 + Bt + C)) is performed. This correction is referred to herein as secondary correction. Further, the calculated constants A, B, and C are stored in a memory (not shown) included in the control unit 11. When the constants A, B, and C are known (when the constants A, B, and C stored in the memory are used), the above-described processing for calculating the constants A, B, and C is not performed. Can be calculated in real time.

次に、振動センサ3の振動加速度を算出する演算について説明する。   Next, calculation for calculating the vibration acceleration of the vibration sensor 3 will be described.

振動センサ3の振動加速度a(t)は、振動センサ3の振動速度u(t)を時間tで微分すればよい。すなわち、数(10)の両辺を時間tで積分し、整理することで、   The vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 may be obtained by differentiating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 with respect to time t. That is, by integrating and organizing both sides of the number (10) at time t,

を得ることができる。この数(17)も、数(7)に基づいて得られた演算式であり、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にした近似式である。   Can be obtained. This number (17) is also an arithmetic expression obtained based on the number (7), and the power generation voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 is affected by the relative position change between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It is an approximate expression on condition that it is proportional to the vibration speed of the electrode.

この数(17)における定数Aは、振動センサ3の振動加速度a(t)の平均値が0となるように定める。すなわち、定数Aは、振動センサ3の振動加速度a(t)の基線を補正するパラメータである。なお、定数Aは、上述した振動センサ3の振動速度u(t)や、振動変位y(t)の説明で用いた定数Aと同じ値である。   The constant A in this number (17) is determined so that the average value of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 is zero. That is, the constant A is a parameter for correcting the base line of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. The constant A is the same value as the constant A used in the description of the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 and the vibration displacement y (t) described above.

この数(17)も、積分可能な連続関数で与えられた振動センサ3の発電電圧V(t)から、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算式である。上述したように、演算装置1には、予め定めた計測時間間隔で計測した振動センサ3の発電電圧が入力されるので、演算装置1に入力される振動センサ3の発電電圧は、離散データである。   This number (17) is also an arithmetic expression for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 from the generated voltage V (t) of the vibration sensor 3 given as a continuous function that can be integrated. As described above, since the power generation voltage of the vibration sensor 3 measured at a predetermined measurement time interval is input to the arithmetic device 1, the power generation voltage of the vibration sensor 3 input to the arithmetic device 1 is discrete data. is there.

振動センサ3の振動加速度は、振動センサ3の発電電圧の離散データから以下の演算を行うことにより算出できる。計測時間間隔Δで計測された振動センサ3の発電電圧の離散データから、任意の検出時刻tにおける振動センサ3の振動加速度a(t)(t=0,Δ,2Δ,3Δ,・・・nΔ)を、   The vibration acceleration of the vibration sensor 3 can be calculated from the discrete data of the power generation voltage of the vibration sensor 3 by performing the following calculation. From the discrete data of the generated voltage of the vibration sensor 3 measured at the measurement time interval Δ, the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at an arbitrary detection time t (t = 0, Δ, 2Δ, 3Δ,... NΔ )

で算出できる。この数(18)は、数(7)に基づいて得られた演算式であり、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にした近似式である。   It can be calculated by This number (18) is an arithmetic expression obtained based on the number (7), and the generated voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 depends on the change in the relative position between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. It is an approximate expression on condition that it is proportional to the vibration speed of the electrode.

この数(18)から、明らかなように、検出時刻tにおける振動センサ3の振動加速度a(t)は、簡単な四則演算によって算出できる。また、振動センサ3の振動加速度a(t)は、前回の検出時刻t(=(n−1)Δ)における発電電圧V((n−1)Δ)今回の検出時刻t(=nΔ)における発電電圧V(nΔ)、および直前の計測時間(n−1)Δにおける振動変位の算出で得た補助変数Wn-1を用いるだけでよい。したがって、任意の検出時刻tにおける振動センサ3の振動加速度a(t)についても、上述した振動速度u(t)と同様に逐次的に算出することができるとともに、この演算処理にかかる負荷も小さくできる。   As is clear from this number (18), the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at the detection time t can be calculated by simple four arithmetic operations. The vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 is the power generation voltage V ((n−1) Δ) at the previous detection time t (= (n−1) Δ) and the current detection time t (= nΔ). It is only necessary to use the auxiliary variable Wn-1 obtained by calculating the vibration displacement at the power generation voltage V (nΔ) and the immediately preceding measurement time (n-1) Δ. Accordingly, the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at an arbitrary detection time t can be calculated sequentially as in the case of the vibration velocity u (t) described above, and the load applied to the calculation process is small. it can.

数(18)における定数Aは振動センサ3の振動加速度a(t)がわからないと求まらない。したがって、定数Aがわからないときには(例えば、設置後最初に振動センサ3の振動加速度a(t)を演算するときや、環境変化等を考慮して先に算出した定数Aを更新するときには、)、一旦A=0として、各検出時刻tにおける振動センサ3の振動加速度a(t)を上記の演算で算出する。その後、各検出時刻tの振動センサ3の振動加速度a(t)の離散データを線形回帰分析して、定数Aを算出する。そして、得られた定数Aを用いて、先に算出した各検出時刻tの振動センサ3の振動加速度a(t)を補正する。具体的には、算出した定数Aを用いて、(a(t)−A)にかかる補正を行う。この補正を、ここでは0次補正と呼ぶ。また、算出した定数Aを制御部11が有するメモリ(不図示)に記憶する。定数Aがわかっているときには(メモリに記憶している定数Aを用いるときには、)、上述した定数Aを算出する処理を行わないので、振動センサ3の振動加速度a(t)をリアルタイムに演算できる。   The constant A in the equation (18) cannot be obtained unless the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 is known. Therefore, when the constant A is not known (for example, when calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 for the first time after installation, or when updating the constant A previously calculated in consideration of environmental changes, etc.) Once A = 0, the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t is calculated by the above calculation. Thereafter, the linear regression analysis is performed on the discrete data of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at each detection time t, and the constant A is calculated. Then, using the obtained constant A, the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 calculated at each detection time t is corrected. Specifically, the correction relating to (a (t) −A) is performed using the calculated constant A. This correction is referred to as zero-order correction here. Further, the calculated constant A is stored in a memory (not shown) included in the control unit 11. When the constant A is known (when the constant A stored in the memory is used), the above-described processing for calculating the constant A is not performed, so that the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 can be calculated in real time. .

次に、この例にかかる演算装置1の動作について説明する。中継装置2は、予め定めた計測時間間隔で、振動センサ3の発電電圧V(t)を計測している。図5は、計測時間を10msecとした振動センサ3の発電電圧の計測結果を示す図である。中継装置2は、図5に示した計測時間Δ毎の振動センサ3の発電電圧をほぼリアルタイムに演算装置1に送信する構成であってもよいし、予め定めた送信時間毎に、その送信時間内における計測時間Δ毎の振動センサ3の発電電圧を一括してまとめて送信してもよい。   Next, the operation of the arithmetic device 1 according to this example will be described. The relay device 2 measures the power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 at predetermined measurement time intervals. FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement result of the generated voltage of the vibration sensor 3 with a measurement time of 10 msec. The relay device 2 may be configured to transmit the power generation voltage of the vibration sensor 3 at each measurement time Δ shown in FIG. 5 to the arithmetic device 1 in almost real time, or for each predetermined transmission time, the transmission time. The generated voltage of the vibration sensor 3 for each measurement time Δ may be collectively transmitted.

演算装置1は、通信部14において、中継装置2から送信されてきた振動センサ3の発電電圧V(t)を受信する。これにより、演算装置1には、計測時間Δ間隔で計測された振動センサ3の発電電圧V(t)が入力される。   In the communication unit 14, the arithmetic device 1 receives the generated voltage V (t) of the vibration sensor 3 transmitted from the relay device 2. Thereby, the power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 measured at the measurement time Δ interval is input to the arithmetic device 1.

演算装置1は、入力された計測時間Δ毎の振動センサ3の発電電圧V(t)を用いて、この振動センサ3の振動にかかる情報を算出する。振動センサ3の振動にかかる情報は、振動センサ3の振動速度u(t)、振動センサ3の振動変位y(t)、および振動センサ3の振動加速度a(t)の少なくとも1つである。   The arithmetic device 1 calculates information related to the vibration of the vibration sensor 3 by using the generated power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 for each input measurement time Δ. The information relating to the vibration of the vibration sensor 3 is at least one of the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3, the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3, and the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3.

図6、および図7は、演算装置における振動センサの振動速度u(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。図6は、定数A、Bがわからないときにおける振動センサの振動速度u(t)の算出処理を示し、図7は、定数A、Bがわかっているときにおける振動センサの振動速度u(t)の算出処理を示している。また、図8、および図9は、演算装置における振動センサの振動変位y(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。図8は、定数A、B、Cがわからないときにおける振動センサの振動変移y(t)の算出処理を示し、図9は、定数A、B、Cがわかっているときにおける振動センサの振動変移y(t)の算出処理を示している。さらに、図10、および図11は、演算装置における振動センサの振動加速度a(t)の算出にかかる演算処理を示すフローチャートである。図10は、定数Aがわからないときにおける振動センサの振動加速度a(t)の算出処理を示し、図11は、定数Aがわかっているときにおける振動センサの振動加速度a(t)の算出処理を示している。   FIG. 6 and FIG. 7 are flowcharts showing a calculation process related to calculation of the vibration speed u (t) of the vibration sensor in the calculation device. FIG. 6 shows a calculation process of the vibration speed u (t) of the vibration sensor when the constants A and B are not known, and FIG. 7 shows the vibration speed u (t) of the vibration sensor when the constants A and B are known. The calculation process is shown. FIG. 8 and FIG. 9 are flowcharts showing calculation processing related to calculation of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor in the calculation device. FIG. 8 shows a calculation process of the vibration change y (t) of the vibration sensor when the constants A, B, and C are not known, and FIG. 9 shows the vibration change of the vibration sensor when the constants A, B, and C are known. The calculation process of y (t) is shown. Furthermore, FIG. 10 and FIG. 11 are flowcharts showing calculation processing related to calculation of vibration acceleration a (t) of the vibration sensor in the calculation device. FIG. 10 shows a calculation process of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor when the constant A is not known, and FIG. 11 shows a calculation process of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor when the constant A is known. Show.

まず、図6を参照しながら、定数A、Bがわからないときにおける振動センサ3の振動速度u(t)の算出にかかる演算処理について説明する。この演算処理は、制御部11が行う。制御部11は、数(12)で定義した補助変数W、Xを初期値(=0)に設定するとともに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s1)。また、s1では、定数A、Bの値を、0(A=B=0)に仮設定する。   First, with reference to FIG. 6, a description will be given of a calculation process for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 when the constants A and B are not known. This calculation process is performed by the control unit 11. The control unit 11 sets the auxiliary variables W and X defined by the number (12) to the initial value (= 0), and sets the calculation target time t (detection time t) to the initial value (= 0) (s1 ). In s1, the values of the constants A and B are temporarily set to 0 (A = B = 0).

制御部11は、入力されている演算対象時点tにおける振動センサ3の発電電圧V(t)をパラメータVに設定する(s2)。   The control unit 11 sets the input power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time t as the parameter V (s2).

制御部11は、補助変数Wを(W+V×Δ)に設定するとともに、補助変数Xを(X+t×V×Δ)に設定する(s3)。   The control unit 11 sets the auxiliary variable W to (W + V × Δ) and sets the auxiliary variable X to (X + t × V × Δ) (s3).

制御部11は、演算対象時点tにおける、振動センサ3の振動速度u(t)を、
u(t)=(pt+q)W−pX+DV
により算出する(s4)。
The control unit 11 determines the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time point t.
u (t) = (pt + q) W−pX + DV
(S4).

制御部11は、演算対象時点tを計測時間間隔であるΔだけ進めた時点に設定する(s5)。制御部11は、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内であるかどうかを判定する(s6)。制御部11は、s6で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s2に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 sets the calculation target time t to a time point advanced by Δ which is a measurement time interval (s5). The control unit 11 determines whether or not the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 (s6). When the control unit 11 determines in s6 that the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 returns to s2 and repeats the above processing. .

一方、制御部11は、s6で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、s1で0に仮設定した定数A、Bを算出し、メモリに記憶する(s7)。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s6 that the calculation target time t at this time is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 temporarily sets it to 0 in s1. Constants A and B are calculated and stored in the memory (s7).

s7では、s4で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動速度u(t)の平均値、および平均的な傾きがともに0になる定数A、Bを算出する。具体的には、s4で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動速度u(t)を線形回帰分析により、
u(t)+(At+B)の平均値、および平均的な傾きがともに0になる定数A、Bを算出する。制御部11は、算出した定数A、Bの値をメモリに記憶する。
In s7, the average value of the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 for each calculation target time point t repeatedly calculated in s4, and the constants A and B for which the average inclination is both 0 are calculated. Specifically, the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 at each calculation target time t calculated repeatedly in s4 is obtained by linear regression analysis.
The average value of u (t) + (At + B) and the constants A and B with which the average slope is 0 are calculated. The control unit 11 stores the calculated constants A and B in the memory.

制御部11は、s7で算出した定数A、Bを用いて、s4で算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動速度u(t)を、u(t)+(At+B)に補正する一次補正を行う(s8)。   Using the constants A and B calculated in s7, the control unit 11 corrects the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 for each calculation target time t calculated in s4 to u (t) + (At + B). Primary correction is performed (s8).

このように、定数A、Bがわからないときは、この定数A、Bの値を算出する必要があるため、振動センサ3の振動速度u(t)が算出できるまでに、若干のタイムラグがある。   As described above, when the constants A and B are not known, it is necessary to calculate the values of the constants A and B. Therefore, there is a slight time lag before the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 can be calculated.

次に、図7を参照しながら、定数A、Bがわかっているときにおける振動センサ3の振動速度u(t)の算出にかかる演算処理について説明する。図7では、図6と同じ処理については同じステップ番号(s**)を付している。   Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of a calculation process related to calculation of the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 when the constants A and B are known. In FIG. 7, the same step numbers (s **) are assigned to the same processes as those in FIG.

制御部11は、数(12)で定義した補助変数W、Xを初期値(=0)に設定するとともに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s11)。また、s11では、定数A、Bの値を、メモリに記憶している値に設定する。   The control unit 11 sets the auxiliary variables W and X defined by the number (12) to the initial value (= 0), and sets the calculation target time t (detection time t) to the initial value (= 0) (s11). ). In s11, the values of the constants A and B are set to the values stored in the memory.

制御部11は、上述したs2〜s4にかかる処理を行い、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する。さらに、制御部11は、s11で値を設定した定数A、Bを用いて、s4で算出した振動センサ3の振動速度u(t)に対する一次補正を行う(s18)。この一次補正は、上述したs8と同様の処理である。   The control unit 11 performs the processing related to s2 to s4 described above, and calculates the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3. Further, the control unit 11 performs primary correction on the vibration velocity u (t) of the vibration sensor 3 calculated in s4 using the constants A and B set in s11 (s18). This primary correction is the same processing as in s8 described above.

制御部11は、演算対象時点tを計測時間間隔であるΔだけ進め(s5)、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内であるかどうかを判定する(s6)。制御部11は、s6で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s2に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 advances the calculation target time t by Δ which is the measurement time interval (s5), and the calculation target time t at this time is within the calculation target time within which the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 is calculated. It is determined whether or not (s6). When the control unit 11 determines in s6 that the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 returns to s2 and repeats the above processing. .

一方、制御部11は、s6で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動速度u(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、本処理を終了する。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s6 that the calculation target time t at this time is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3, the present process is terminated.

このように、定数A、Bがわかっているときは、この定数A、Bの値を算出する処理を行う必要がないので、振動センサ3の振動速度u(t)をリアルタイムに算出できる。なお、s4にかかる演算と、s18にかかる演算とは、1つに纏めた演算で行ってもよい。   As described above, when the constants A and B are known, it is not necessary to perform processing for calculating the values of the constants A and B, so that the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 can be calculated in real time. In addition, you may perform the calculation concerning s4 and the calculation concerning s18 by the calculation put together into one.

次に、図8を参照しながら、定数A、B、Cがわからないときにおける振動センサ3の振動変位y(t)の算出にかかる演算処理について説明する。この演算処理は、制御部11が行う。制御部11は、数(14)で定義した補助変数W、X、Yを初期値(=0)に設定するとともに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s21)。また、s21では、定数A、B、Cの値を、0(A=B=C=0)に仮設定する。   Next, with reference to FIG. 8, a calculation process related to the calculation of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 when the constants A, B, and C are not known will be described. This calculation process is performed by the control unit 11. The control unit 11 sets the auxiliary variables W, X, and Y defined by the number (14) to the initial value (= 0), and sets the calculation target time t (detection time t) to the initial value (= 0). (S21). In s21, the values of the constants A, B, and C are temporarily set to 0 (A = B = C = 0).

制御部11は、入力されている演算対象時点tにおける振動センサ3の発電電圧V(t)をパラメータVに設定する(s22)。   The control unit 11 sets the input power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time point t as the parameter V (s22).

制御部11は、補助変数Wを(W+V×Δ)に設定するとともに、補助変数Xを(X+t×V×Δ)に設定し、さらに補助変数Yを(Y+t×t×V×Δ)に設定する(s23)。   The control unit 11 sets the auxiliary variable W to (W + V × Δ), sets the auxiliary variable X to (X + t × V × Δ), and further sets the auxiliary variable Y to (Y + t × t × V × Δ). (S23).

制御部11は、演算対象時点tにおける、振動センサ3の振動変位y(t)を、
y(t)=(p×t×t/2+q×t+D)×W−(p×t+q)×X+p/2×Y
により算出する(s24)。
The control unit 11 calculates the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time t.
y (t) = (p * t * t / 2 + q * t + D) * W- (p * t + q) * X + p / 2 * Y
(S24).

制御部11は、演算対象時点tを計測時間間隔であるΔだけ進めた時点に設定する(s25)。制御部11は、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変位y(t)を算出する演算対象時間の範囲内であるかどうかを判定する(s26)。制御部11は、s26で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変位y(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s22に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 sets the calculation target time point t to a time point advanced by Δ which is a measurement time interval (s25). The control unit 11 determines whether or not the calculation target time t at this time is within the calculation target time for calculating the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 (s26). If the control unit 11 determines in s26 that the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 returns to s22 and repeats the above processing. .

一方、制御部11は、s26で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変位y(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、s21で0に仮設定した定数A、B、Cを算出し、メモリに記憶する(s27)。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s26 that the calculation target time t at this time is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3, it is temporarily set to 0 in s21. Constants A, B, and C are calculated and stored in the memory (s27).

s27では、s24で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動変位y(t)の近似二次曲線が、−(A/2t2+Bt+C)になる、定数A、B、Cを算出する。具体的には、s14で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動変位y(t)の回帰分析により、この振動変位y(t)の近似2次曲線が−(A/2t2+Bt+C)となる定数A、B、Cを算出する。制御部11は、算出した定数A、B、Cの値をメモリに記憶する。 In s27, constants A, B, and C are calculated such that the approximate quadratic curve of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at each calculation target time point t calculated repeatedly in s24 is − (A / 2t 2 + Bt + C). To do. Specifically, an approximate quadratic curve of the vibration displacement y (t) is − (A / 2t 2 ) by regression analysis of the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 at each calculation target time point t repeatedly calculated in s14. Constants A, B, and C that are + Bt + C) are calculated. The control unit 11 stores the calculated constants A, B, and C in the memory.

制御部11は、s27で算出した定数A、B、Cを用いて、s24で算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動変位y(t)を、y(t)+(A/2t2+Bt+C)に補正する二次補正を行う(s28)。 The control unit 11 uses the constants A, B, and C calculated in s27 to calculate the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 for each calculation target time t calculated in s24 as y (t) + (A / 2t (2 + Bt + C) The secondary correction is performed (s28).

このように、定数A、B、Cがわからないときは、この定数A、B、Cの値を算出する必要があるため、振動センサ3の振動変移y(t)が算出できるまでに、若干のタイムラグがある。   Thus, when the constants A, B, and C are not known, it is necessary to calculate the values of the constants A, B, and C. Therefore, until the vibration shift y (t) of the vibration sensor 3 can be calculated, There is a time lag.

次に、図9を参照しながら、定数A、B、Cがわかっているときにおける振動センサ3の振動変移y(t)の算出にかかる演算処理について説明する。図9では、図8と同じ処理については同じステップ番号(s**)を付している。   Next, with reference to FIG. 9, a description will be given of a calculation process related to the calculation of the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3 when the constants A, B, and C are known. In FIG. 9, the same step number (s **) is assigned to the same process as in FIG. 8.

制御部11は、数(14)で定義した補助変数W、X、Yを初期値(=0)に設定するとともに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s31)。また、s31では、定数A、B、Cの値を、メモリに記憶している値に設定する。   The control unit 11 sets the auxiliary variables W, X, and Y defined by the number (14) to the initial value (= 0), and sets the calculation target time t (detection time t) to the initial value (= 0). (S31). In s31, the values of the constants A, B, and C are set to the values stored in the memory.

制御部11は、上述したs22〜s24にかかる処理を行い、振動センサ3の振動変移y(t)を算出する。さらに、制御部11は、s31で値を設定した定数A、B、Cを用いて、s24で算出した振動センサ3の振動変移y(t)に対する二次補正を行う(s38)。この二次補正は、上述したs28と同様の処理である。   The control part 11 performs the process concerning s22-s24 mentioned above, and calculates the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3. FIG. Further, the control unit 11 performs secondary correction on the vibration shift y (t) of the vibration sensor 3 calculated in s24 using the constants A, B, and C whose values are set in s31 (s38). This secondary correction is the same processing as in s28 described above.

制御部11は、演算対象時点tを計測時間間隔であるΔだけ進め(s25)、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変移y(t)を算出する演算対象時間の範囲内であるかどうかを判定する(s26)。制御部11は、s26で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変移y(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s22に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 advances the calculation target time t by Δ which is a measurement time interval (s25), and the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3. It is determined whether or not (s26). When the control unit 11 determines in s26 that the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 returns to s22 and repeats the above processing. .

一方、制御部11は、s26で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動変移y(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、本処理を終了する。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s26 that the calculation target time t at this point is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration transition y (t) of the vibration sensor 3, the present process is terminated.

このように、定数A、B、Cがわかっているときは、この定数A、B、Cの値を算出する処理を行う必要がないので、振動センサ3の振動変移y(t)をリアルタイムに算出できる。なお、s24にかかる演算と、s38にかかる演算とは、1つに纏めた演算で行ってもよい。   As described above, when the constants A, B, and C are known, it is not necessary to perform processing for calculating the values of the constants A, B, and C. It can be calculated. Note that the calculation according to s24 and the calculation according to s38 may be performed by a single calculation.

次に、図10を参照しながら、定数Aがわからないときにおける振動センサ3の振動加速度a(t)の算出にかかる演算処理について説明する。この演算処理も、制御部11が行う。制御部11は、数(12)で定義した補助変数Wを初期値(=0)に設定するとともに、補助変数Vprevを初期値(=0)に設定し、さらに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s41)。また、s41では、定数Aの値を、0(A=0)に仮設定する。   Next, with reference to FIG. 10, a calculation process related to the calculation of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 when the constant A is not known will be described. This calculation process is also performed by the control unit 11. The control unit 11 sets the auxiliary variable W defined by the number (12) to an initial value (= 0), sets the auxiliary variable Vprev to an initial value (= 0), and further calculates a calculation target time t (detection time). t) is set to an initial value (= 0) (s41). In s41, the value of the constant A is temporarily set to 0 (A = 0).

制御部11は、入力されている演算対象時点tにおける振動センサ3の発電電圧V(t)をパラメータVに設定する(s42)。   The control unit 11 sets the input power generation voltage V (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time t as the parameter V (s42).

制御部11は、補助変数Wを(W+V×Δ)に設定するとともに、補助変数dvを((V−Vprev)/Δ)に設定する(s43)。   The control unit 11 sets the auxiliary variable W to (W + V × Δ) and sets the auxiliary variable dv to ((V−Vprev) / Δ) (s43).

制御部11は、演算対象時点tにおける、振動センサ3の振動加速度a(t)を、
a(t)=p×W+q×V+D×dV
により算出する(s44)。
The control unit 11 calculates the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at the calculation target time point t.
a (t) = p × W + q × V + D × dV
(S44).

制御部11は、補助変数Vprevをこの時点のV(s42で設定した値)に設定するとともに、演算対象時点tを計測時間間隔であるΔだけ進めた時点に設定する(s45)。制御部11は、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算対象時間の範囲内であるかどうかを判定する(s46)。制御部11は、s46で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s42に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 sets the auxiliary variable Vprev to V at this time (the value set in s42), and sets the calculation target time t to a time advanced by Δ which is a measurement time interval (s45). The control unit 11 determines whether or not the calculation target time t at this time is within the calculation target time for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 (s46). When the control unit 11 determines in s46 that the calculation target time t at this time is within the range of the calculation target time for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 returns to s42 and repeats the above processing. .

一方、制御部11は、s46で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、s41で0に仮設定した定数Aを算出し、メモリに記憶する(s47)。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s46 that the calculation target time t at this time is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3, the control unit 11 temporarily sets it to 0 in s41. The constant A is calculated and stored in the memory (s47).

s47では、s44で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動加速度a(t)の平均値が0になる定数Aを算出する。具体的には、s24で繰り返し算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動加速度a(t)を線形回帰分析により、
a(t)+Aの平均値が0になる定数Aを算出する。制御部11は、算出した定数Aの値をメモリに記憶する。
In s47, a constant A is calculated such that the average value of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at each calculation target time t calculated repeatedly in s44 is zero. Specifically, the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 at each calculation target time t calculated repeatedly in s24 is obtained by linear regression analysis.
A constant A is calculated so that the average value of a (t) + A is zero. The control unit 11 stores the calculated value of the constant A in the memory.

制御部11は、s47で算出した定数Aを用いて、s44で算出した定数Aを用いて、s44で算出した演算対象時点t毎の振動センサ3の振動加速度a(t)を、a(t)+Aに補正する0次補正を行う(s48)。   The control unit 11 uses the constant A calculated in s47 and uses the constant A calculated in s44 to calculate the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 for each calculation target time t calculated in s44 as a (t ) Zero-order correction for correcting to + A is performed (s48).

このように、定数A、B、Cがわからないときは、この定数A、B、Cの値を算出する必要があるため、振動センサ3の振動変移y(t)が算出できるまでに、若干のタイムラグがある。   Thus, when the constants A, B, and C are not known, it is necessary to calculate the values of the constants A, B, and C. Therefore, until the vibration shift y (t) of the vibration sensor 3 can be calculated, There is a time lag.

次に、図11を参照しながら、定数Aがわかっているときにおける振動センサ3の振動加速度a(t)の算出にかかる演算処理について説明する。図11では、図10と同じ処理については同じステップ番号(s**)を付している。   Next, with reference to FIG. 11, a calculation process related to the calculation of the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 when the constant A is known will be described. In FIG. 11, the same step number (s **) is assigned to the same process as in FIG. 10.

制御部11は、数(12)で定義した補助変数Wを初期値(=0)に設定するとともに、補助変数Vprevを初期値(=0)に設定し、さらに、演算対象時点t(検出時刻t)を初期値(=0)に設定する(s51)。また、s51では、定数Aの値を、メモリに記憶している値に設定する。   The control unit 11 sets the auxiliary variable W defined by the number (12) to an initial value (= 0), sets the auxiliary variable Vprev to an initial value (= 0), and further calculates a calculation target time t (detection time). t) is set to an initial value (= 0) (s51). In s51, the value of the constant A is set to the value stored in the memory.

制御部11は、上述したs42〜s44にかかる処理を行い、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する。さらに、制御部11は、s51で値を設定した定数Aを用いて、s44で算出した振動センサ3の振動加速度a(t)に対する0次補正を行う(s58)。この0次補正は、上述したs48と同様の処理である。   The control unit 11 performs the processes according to s42 to s44 described above, and calculates the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. Further, the control unit 11 performs zero-order correction on the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 calculated in s44, using the constant A set in s51 (s58). This zero-order correction is the same processing as in s48 described above.

制御部11は、上述したs45、s46にかかる処理を行い、s46で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算対象時間の範囲内であると判定すると、s42に戻って上記処理を繰り返す。   The control unit 11 performs the processes related to s45 and s46 described above, and in s46, the calculation target time t at this time is within the calculation target time range for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. If it determines, it will return to s42 and repeat the said process.

一方、制御部11は、s46で、この時点における演算対象時点tが、振動センサ3の振動加速度a(t)を算出する演算対象時間の範囲内でないと判定すると、本処理を終了する。   On the other hand, when the control unit 11 determines in s46 that the calculation target time t at this point is not within the range of the calculation target time for calculating the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3, the process ends.

このように、定数Aがわかっているときは、この定数Aの値を算出する処理を行う必要がないので、振動センサ3の振動加速度a(t)をリアルタイムに算出できる。なお、s44にかかる演算と、s58にかかる演算とは、1つに纏めた演算で行ってもよい。   Thus, when the constant A is known, it is not necessary to perform a process for calculating the value of the constant A, so that the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 can be calculated in real time. Note that the calculation according to s44 and the calculation according to s58 may be performed as a single calculation.

図9は、上述の演算処理で算出された、振動センサの振動速度u(t)、振動変位y(t)、および振動加速度a(t)を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing the vibration speed u (t), vibration displacement y (t), and vibration acceleration a (t) of the vibration sensor calculated by the above-described calculation processing.

上述したように、演算装置1は、振動センサ3の振動速度u(t)、振動変位y(t)、および振動加速度a(t)のうち、少なくとも1つを算出する。言い換えれば、演算装置1は、振動センサ3振動速度u(t)、振動変位y(t)、または振動加速度a(t)のいずれかを算出しない場合もある。   As described above, the arithmetic device 1 calculates at least one of the vibration speed u (t), the vibration displacement y (t), and the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. In other words, the arithmetic unit 1 may not calculate any of the vibration sensor 3 vibration speed u (t), vibration displacement y (t), or vibration acceleration a (t).

演算装置1は、出力部15において、上述した処理で算出した振動センサ3の振動速度u(t)、振動変位y(t)、または振動加速度a(t)を図示していない外部装置に出力する。また、表示部13が、上述した処理で算出した振動センサ3振動速度u(t)、振動変位y(t)、または振動加速度a(t)を表示器に表示してもよい。   The arithmetic unit 1 outputs the vibration speed u (t), vibration displacement y (t), or vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 calculated by the above-described processing to an external device (not shown) in the output unit 15. To do. In addition, the display unit 13 may display the vibration sensor 3 vibration speed u (t), vibration displacement y (t), or vibration acceleration a (t) calculated by the above-described processing on a display.

なお、上述の定数A、B、Cの算出手法は、上述した例にかぎらず、公知の基線補正法を用いてもよいし、他の手法を用いてもよい。   In addition, the calculation method of the above-mentioned constants A, B, and C is not limited to the above-described example, and a known baseline correction method may be used, or another method may be used.

次に、演算装置1が、振動センサ3を取り付けた橋梁5等の構造物の健全性を判定する処理について説明する。   Next, processing in which the arithmetic device 1 determines the soundness of a structure such as the bridge 5 to which the vibration sensor 3 is attached will be described.

演算装置1は、上述した処理で算出した振動センサ3の振動速度u(t)、振動変位y(t)、または振動加速度a(t)を、基準データと比較し、その健全性を判定する。演算装置1は、健全性を判定する基準データを記憶している。   The arithmetic device 1 compares the vibration speed u (t), vibration displacement y (t), or vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3 calculated by the above-described processing with reference data, and determines its soundness. . The arithmetic device 1 stores reference data for determining soundness.

例えば、演算装置1は、上述した処理で振動センサ3の振動速度u(t)を算出している場合、橋梁5について記憶している振動速度の基準データと、上述の演算で算出した振動センサ3の振動速度u(t)と、を対比し、両データのずれ量の大きさ等から、橋梁5の健全度を判定する。   For example, when the calculation device 1 calculates the vibration speed u (t) of the vibration sensor 3 by the above-described processing, the vibration speed reference data stored for the bridge 5 and the vibration sensor calculated by the above-described calculation are used. 3 is compared with the vibration speed u (t), and the degree of soundness of the bridge 5 is determined from the magnitude of the shift amount between the two data.

なお、健全性は、振動センサ3の振動変位y(t)や、振動センサ3の振動加速度a(t)を用いても判定できる。また、振動センサ3の振動速度u(t)、振動センサ3の振動変位y(t)、振動センサ3の振動加速度a(t)の複数を用いて判定することで、健全度の判定精度を向上できる。   Soundness can also be determined using the vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3 or the vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. Moreover, the determination accuracy of the soundness level can be improved by using a plurality of vibration speeds u (t) of the vibration sensor 3, vibration displacement y (t) of the vibration sensor 3, and vibration acceleration a (t) of the vibration sensor 3. It can be improved.

さらに、構造物の振動に影響を与える外的要因、例えば風速や走行車両の車両データ(重量等)や走行データ(速度や加速度)にかかるデータを演算装置1に入力し、演算装置1が、この外的要因にかかるデータも加えて、橋梁等の構造物の健全性を判定するようにしてもよい。   Furthermore, external factors that affect the vibration of the structure, such as wind speed, vehicle data (weight, etc.) of the traveling vehicle and data relating to the traveling data (speed and acceleration) are input to the computing device 1, and the computing device 1 The soundness of a structure such as a bridge may be determined by adding data relating to the external factor.

また、演算装置1は、橋梁5等の構造物について判定した健全性の判定結果を出力部15から、外部装置に出力する構成としてもよい。   The computing device 1 may be configured to output the soundness determination result determined for the structure such as the bridge 5 from the output unit 15 to the external device.

なお、上記の例では、橋梁5の健全性を判定する例を示したが、ビルや高速道路等の他の建築構造物であっても、振動センサ3を取り付けることにより、その健全性を判定することができる。   In addition, although the example which determines the soundness of the bridge 5 was shown in said example, even if it is other building structures, such as a building and a highway, the soundness is determined by attaching the vibration sensor 3. can do.

また、上記の説明から明らかなように、振動センサ3の発電電圧(出力電圧)がエレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度に比例することを条件にすることで、エレクトレット電極32と対向電極34との相対的な位置の変化にかかる電極の振動速度、振動変位、および振動加速度についても、簡単な演算で算出できる。   Further, as is clear from the above description, on the condition that the generated voltage (output voltage) of the vibration sensor 3 is proportional to the vibration speed of the electrode applied to the relative position change between the electret electrode 32 and the counter electrode 34. By doing so, the vibration speed, vibration displacement, and vibration acceleration of the electrode depending on the relative position change between the electret electrode 32 and the counter electrode 34 can also be calculated by a simple calculation.

1…演算装置
2…中継装置
3…静電誘導式振動センサ(振動センサ)
5…橋梁
11…制御部
12…操作部
13…表示部
14…通信部
15…出力部
31…エレクトレット電極基板
32…エレクトレット電極
33…メタル電極基板
34…対向電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Arithmetic device 2 ... Relay device 3 ... Electrostatic induction type vibration sensor (vibration sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Bridge 11 ... Control part 12 ... Operation part 13 ... Display part 14 ... Communication part 15 ... Output part 31 ... Electret electrode substrate 32 ... Electret electrode 33 ... Metal electrode substrate 34 ... Counter electrode

Claims (5)

第1の基板に設けた帯電電極と第2の基板に設けた対向電極とが対向し、振動にともなって生じた前記帯電電極と、前記対向電極との相対的な位置の変化に応じて発電する静電誘導式振動センサの出力である発電電圧を、予め定めた時間間隔で入力する入力部と、
前記予め定めた時間間隔毎に、その時間間隔を演算対象時間とし、前記入力部に入力された前記静電誘導式振動センサの発電電圧を用いて、この演算対象時間における前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する演算部と、を備え、
前記演算部は、前記帯電電極に対する前記対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にした演算であって、前記演算対象時間に対応する前記静電誘導式振動センサの発電電圧と、この演算対象時間の直前の演算対象時間の算出結果と、を用いた演算により、前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する、振動演算装置。
The charging electrode provided on the first substrate and the counter electrode provided on the second substrate face each other, and power generation is performed according to a relative position change between the charging electrode and the counter electrode generated due to vibration. An input unit for inputting a generated voltage, which is an output of the electrostatic induction vibration sensor , at predetermined time intervals ;
For each predetermined time interval, the time interval is set as a calculation target time, and the electrostatic induction vibration at the calculation target time is calculated using the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor input to the input unit. A calculation unit that calculates at least one of vibration displacement of the sensor, vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, and vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor;
The calculation unit is a calculation on the condition that an electrode vibration speed related to a change in a relative position of the counter electrode with respect to the charging electrode is proportional to a generated voltage, and corresponds to the calculation target time. The vibration displacement of the electrostatic induction vibration sensor and the electrostatic induction vibration sensor are calculated by using the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor and the calculation result of the calculation target time immediately before the calculation target time. A vibration calculation device that calculates at least one of a vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor and a vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor.
前記演算部が算出した前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、または前記静電誘導式振動センサの振動加速度を出力する出力部を、備えた請求項1に記載の振動演算装置。 The output part which outputs the vibration displacement of the said electrostatic induction type vibration sensor which the said calculating part calculated, the vibration speed of the said electrostatic induction type vibration sensor, or the vibration acceleration of the said electrostatic induction type vibration sensor is provided. vibration computing device according to 1. 前記演算部が算出した前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、または前記静電誘導式振動センサの振動加速度を用いて、前記静電誘導式振動センサが取り付けられている構造物の健全性を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果を出力する出力部と、を備えた請求項1に記載の振動演算装置。
The electrostatic induction vibration sensor using the vibration displacement of the electrostatic induction vibration sensor calculated by the arithmetic unit, the vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, or the vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor. A determination unit for determining the soundness of a structure to which
The vibration calculation device according to claim 1, further comprising: an output unit that outputs a determination result of the determination unit.
コンピュータが、予め定めた時間間隔で入力部に入力された、第1の基板に設けた帯電電極と第2の基板に設けた対向電極とが対向し、振動にともなって生じた前記帯電電極と、前記対向電極との相対的な位置の変化に応じて発電する静電誘導式振動センサの出力である発電電圧を用い、前記予め定めた時間間隔を演算対象時間として、前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する演算ステップを実行する振動演算方法であって、
前記演算ステップは、前記演算対象時間毎に、前記帯電電極に対する前記対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にした演算であって、前記演算対象時間に対応する前記静電誘導式振動センサの発電電圧と、この演算対象時間の直前の演算対象時間の算出結果と、を用いた演算により、前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する、振動演算方法。
The charging electrode provided on the first substrate and the counter electrode provided on the second substrate, which are input to the input unit at a predetermined time interval by the computer, are opposed to each other, and the charging electrode generated by vibration The electrostatic induction vibration is generated using a power generation voltage that is an output of an electrostatic induction vibration sensor that generates electric power according to a change in relative position with respect to the counter electrode, and using the predetermined time interval as a calculation target time. A vibration calculation method for executing a calculation step of calculating at least one of vibration displacement of a sensor, vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, and vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor,
The calculation step is a calculation on the condition that a generated voltage is proportional to an electrode vibration speed applied to a change in a relative position of the counter electrode with respect to the charging electrode for each calculation target time , The vibration displacement of the electrostatic induction vibration sensor by calculation using the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor corresponding to the calculation target time and the calculation result of the calculation target time immediately before the calculation target time , A vibration calculation method for calculating at least one of a vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor and a vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor.
予め定めた時間間隔で入力部に入力された、第1の基板に設けた帯電電極と第2の基板に設けた対向電極とが対向し、振動にともなって生じた前記帯電電極と、前記対向電極との相対的な位置の変化に応じて発電する静電誘導式振動センサの出力である発電電圧を用い、前記予め定めた時間間隔を演算対象時間として、前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出する演算ステップをコンピュータに実行させる振動演算プログラムであって、
前記演算ステップは、前記演算対象時間毎に、前記帯電電極に対する前記対向電極の相対的な位置の変化にかかる電極振動速度と、発電電圧とが比例することを条件にした演算であって、前記演算対象時間に対応する前記静電誘導式振動センサの発電電圧と、この演算対象時間の直前の演算対象時間の算出結果と、を用いた演算により、前記静電誘導式振動センサの振動変位、前記静電誘導式振動センサの振動速度、および前記静電誘導式振動センサの振動加速度のうち、少なくとも1つを算出するステップである、振動演算プログラム。
The charging electrode provided on the first substrate and the counter electrode provided on the second substrate that are input to the input unit at a predetermined time interval are opposed to each other, and the charging electrode generated by vibration Vibration of the electrostatic induction vibration sensor using a generated voltage that is an output of the electrostatic induction vibration sensor that generates electric power according to a change in position relative to the electrode, and using the predetermined time interval as a calculation target time A vibration calculation program for causing a computer to execute a calculation step for calculating at least one of displacement, vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor, and vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor,
The calculation step is a calculation on the condition that a generated voltage is proportional to an electrode vibration speed applied to a change in a relative position of the counter electrode with respect to the charging electrode for each calculation target time , The vibration displacement of the electrostatic induction vibration sensor by calculation using the generated voltage of the electrostatic induction vibration sensor corresponding to the calculation target time and the calculation result of the calculation target time immediately before the calculation target time , A vibration calculation program, which is a step of calculating at least one of a vibration speed of the electrostatic induction vibration sensor and a vibration acceleration of the electrostatic induction vibration sensor.
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