JP2000293780A - 回転体物理量の実時間測定装置 - Google Patents
回転体物理量の実時間測定装置Info
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- JP2000293780A JP2000293780A JP10242399A JP10242399A JP2000293780A JP 2000293780 A JP2000293780 A JP 2000293780A JP 10242399 A JP10242399 A JP 10242399A JP 10242399 A JP10242399 A JP 10242399A JP 2000293780 A JP2000293780 A JP 2000293780A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転体の各種物理量の測定を、従来の光伝送
方式と同等の利点を有したままで、かつ適用の制限を受
けないようにして実時間で実行可能とする。 【解決手段】 回転体の温度等を測定するセンサー１１
からのアナログ信号をＡＤコンバータ１２にてデジタル
信号に変換し、このデジタル信号に応じて発光ダイオー
ド１５をオン，オフさせる。その光信号を発光ダイオー
ド１５の回転軌道に対応して複数本設置された光ファイ
バ２１を介してフォトトランジスタ／信号比較器２３，
復調器２４を介してセンサー１１対応に抽出し、測定値
表示装置２６で実時間処理して表示し得るようにする。
方式と同等の利点を有したままで、かつ適用の制限を受
けないようにして実時間で実行可能とする。 【解決手段】 回転体の温度等を測定するセンサー１１
からのアナログ信号をＡＤコンバータ１２にてデジタル
信号に変換し、このデジタル信号に応じて発光ダイオー
ド１５をオン，オフさせる。その光信号を発光ダイオー
ド１５の回転軌道に対応して複数本設置された光ファイ
バ２１を介してフォトトランジスタ／信号比較器２３，
復調器２４を介してセンサー１１対応に抽出し、測定値
表示装置２６で実時間処理して表示し得るようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電機，電動機
およびエンジン等のように、その機構の一部である回転
体の温度，応力などの物理量の計測を回転中に行なう実
時間測定装置に関する。
およびエンジン等のように、その機構の一部である回転
体の温度，応力などの物理量の計測を回転中に行なう実
時間測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転体の状態量または物理量（単に回転
体物理量という）の実時間測定装置としては、従来、次
のような４つの方式が知られている。 １）スリップリング方式 回転体の軸にスリップリングと呼ばれる円状の金属環を
取り付け、この環に常に摺動接触するように、固定側か
ら摺動子を配置する。回転体上にセンサーを取り付け、
その電気信号をスリップリングから摺動子を経て直接観
測所へ送って測定する。 ２）テレメータ方式 回転体にセンサー，信号増幅器，電磁波の送信機を搭載
する。センサーの測定信号を高周波変調して発信し、そ
れを地上の観測所で受信，復調して測定する。
体物理量という）の実時間測定装置としては、従来、次
のような４つの方式が知られている。 １）スリップリング方式 回転体の軸にスリップリングと呼ばれる円状の金属環を
取り付け、この環に常に摺動接触するように、固定側か
ら摺動子を配置する。回転体上にセンサーを取り付け、
その電気信号をスリップリングから摺動子を経て直接観
測所へ送って測定する。 ２）テレメータ方式 回転体にセンサー，信号増幅器，電磁波の送信機を搭載
する。センサーの測定信号を高周波変調して発信し、そ
れを地上の観測所で受信，復調して測定する。
【０００３】３）レーザ光方式 回転体表面にレーザ光などを照射して、その反射光の強
度，スペクトルなどから回転体表面の物理量を測定す
る。 ４）光伝送方式 回転体の被測定物理量のアナログ信号をデジタル信号に
変換し、回転体に取り付けられた発光ダイオードを発光
させ、この発光ダイオードと対向する位置に設置された
フォトトランジスタで受光し、固定部の受信装置で表示
する。
度，スペクトルなどから回転体表面の物理量を測定す
る。 ４）光伝送方式 回転体の被測定物理量のアナログ信号をデジタル信号に
変換し、回転体に取り付けられた発光ダイオードを発光
させ、この発光ダイオードと対向する位置に設置された
フォトトランジスタで受光し、固定部の受信装置で表示
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各方式
には下記のような問題がある。 １）スリップリング方式は、測定点と固定局間の電位差
で測定機器が破壊されたり、摺動部の導体接点が雑音源
となる。また、軌道に沿って十分な機械的精度で摺動さ
せるための調整や保守が困難である上に、測定したい物
理量の数だけ摺動部を用意する必要があるので、多変数
を同時測定することが困難である。 ２）テレメータ方式は、電磁ノイズの多い環境では信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ）を高くできないため、必要とする精
度が得られないという問題がある。この対策として、無
線信号をデジタル化してＳ／Ｎを改善する方式もある
が、構成が複雑となり、操作や保守も困難となる。上記
１），２）いずれの方式も、回転中に増幅感度，測定頻
度などの測定条件を測定結果に応じて変更するなどの動
的制御はできない。
には下記のような問題がある。 １）スリップリング方式は、測定点と固定局間の電位差
で測定機器が破壊されたり、摺動部の導体接点が雑音源
となる。また、軌道に沿って十分な機械的精度で摺動さ
せるための調整や保守が困難である上に、測定したい物
理量の数だけ摺動部を用意する必要があるので、多変数
を同時測定することが困難である。 ２）テレメータ方式は、電磁ノイズの多い環境では信号
対雑音比（Ｓ／Ｎ）を高くできないため、必要とする精
度が得られないという問題がある。この対策として、無
線信号をデジタル化してＳ／Ｎを改善する方式もある
が、構成が複雑となり、操作や保守も困難となる。上記
１），２）いずれの方式も、回転中に増幅感度，測定頻
度などの測定条件を測定結果に応じて変更するなどの動
的制御はできない。
【０００５】３）レーザ光方式では、回転体内部の物理
量が測定できないだけでなく、測定可能な物理量が温度
などのきわめて限定されたものになる。 ４）光伝送方式では、回転体に取り付けられる発光ダイ
オードと固定部のフォトトランジスタは常に対向する位
置に設置されていなければならず、構造の点から適用が
制限されるという問題がある。したがって、この発明の
課題は、特に上記４）光伝送方式の改良に関し、光伝送
方式の利点を有したままで、適用の制限を受けない光伝
送方式を提供することにある。
量が測定できないだけでなく、測定可能な物理量が温度
などのきわめて限定されたものになる。 ４）光伝送方式では、回転体に取り付けられる発光ダイ
オードと固定部のフォトトランジスタは常に対向する位
置に設置されていなければならず、構造の点から適用が
制限されるという問題がある。したがって、この発明の
課題は、特に上記４）光伝送方式の改良に関し、光伝送
方式の利点を有したままで、適用の制限を受けない光伝
送方式を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、温
度，応力を含む各物理量をそれぞれ測定する個々のセン
サーからのアナログ信号をＡＤ変換器にてデジタル信号
に変換し、このデジタル信号を所定の信号を基準にして
発光素子に与えてこれを発光させる制御・処理装置を複
数台回転体側に設置し、前記発光素子から発せられる光
信号を発光素子の回転軌道に対応して固定側に設けられ
た複数の光ファイバで受光し、これを受光素子を含む信
号受信・処理装置により各センサー対応に処理し、実時
間表示を可能にしたことを特徴としている。上記請求項
１の発明においては、前記発光素子を制御・処理装置か
ら分離して設置することができる（請求項２の発明）。
度，応力を含む各物理量をそれぞれ測定する個々のセン
サーからのアナログ信号をＡＤ変換器にてデジタル信号
に変換し、このデジタル信号を所定の信号を基準にして
発光素子に与えてこれを発光させる制御・処理装置を複
数台回転体側に設置し、前記発光素子から発せられる光
信号を発光素子の回転軌道に対応して固定側に設けられ
た複数の光ファイバで受光し、これを受光素子を含む信
号受信・処理装置により各センサー対応に処理し、実時
間表示を可能にしたことを特徴としている。上記請求項
１の発明においては、前記発光素子を制御・処理装置か
ら分離して設置することができる（請求項２の発明）。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態を示
す構成図、図２はその詳細構成図で、図１の符号１は回
転体側装置、２は固定側装置を示す。以下、これらの図
を参照して説明する。図２に示すように、回転体側装置
１はセンサー１１，アナログ／デジタル変換器（ＡＤコ
ンバータ）１２，処理装置（マイクロコンピュータ）１
３，磁気センサー１４および発光素子としての発光ダイ
オード１５等が一体化されて回転体に設置される。ま
た、固定側装置２は受光手段としての光ファイバー２
１，測定開始の指令を受けてトリガ信号を発するための
電磁石２２，受光素子としてのフォトトランジスタ／信
号比較器２３，多入力復調回路２４，インタフェースと
してのＲＳ２３２Ｃ信号ドライバ２５およびパソコンを
含む測定値表示装置２６等から構成される。なお、図１
に示すように発光ダイオード１５，光ファイバー２１お
よびフォトトランジスタ等により、光スリップリング
（受光部）を構成する。
す構成図、図２はその詳細構成図で、図１の符号１は回
転体側装置、２は固定側装置を示す。以下、これらの図
を参照して説明する。図２に示すように、回転体側装置
１はセンサー１１，アナログ／デジタル変換器（ＡＤコ
ンバータ）１２，処理装置（マイクロコンピュータ）１
３，磁気センサー１４および発光素子としての発光ダイ
オード１５等が一体化されて回転体に設置される。ま
た、固定側装置２は受光手段としての光ファイバー２
１，測定開始の指令を受けてトリガ信号を発するための
電磁石２２，受光素子としてのフォトトランジスタ／信
号比較器２３，多入力復調回路２４，インタフェースと
してのＲＳ２３２Ｃ信号ドライバ２５およびパソコンを
含む測定値表示装置２６等から構成される。なお、図１
に示すように発光ダイオード１５，光ファイバー２１お
よびフォトトランジスタ等により、光スリップリング
（受光部）を構成する。
【０００８】また、図１に示すように、マイクロコンピ
ュータはここでは１３Ａ，１３Ｂと２台設けられ、各マ
イクロコンピュータ１３Ａ，１３Ｂにはそれぞれｎ，ｍ
個のセンサーが設けられている。センサー１１は電圧，
電流，温度，応力などの各種物理量を測定するが、同じ
物理量、例えば回転体の複数の異なる位置の温度などを
測定するものであっても良く、マイクロコンピュータも
２台以上設置することができる。このとき、複数のマイ
クロコンピュータは互いに何の関係もなく、必要な測定
を実行する。
ュータはここでは１３Ａ，１３Ｂと２台設けられ、各マ
イクロコンピュータ１３Ａ，１３Ｂにはそれぞれｎ，ｍ
個のセンサーが設けられている。センサー１１は電圧，
電流，温度，応力などの各種物理量を測定するが、同じ
物理量、例えば回転体の複数の異なる位置の温度などを
測定するものであっても良く、マイクロコンピュータも
２台以上設置することができる。このとき、複数のマイ
クロコンピュータは互いに何の関係もなく、必要な測定
を実行する。
【０００９】一方、光ファイバー２１は、発光ダイオー
ド１５の回転軌道に対応し所定の開口角度φをカバーす
るように複数本、固定側に設けられる。このとき、マイ
クロコンピュータが２台の場合、センサー個数やマイク
ロコンピュータのソフトウエアで決まる開口効率（無次
元）をｅとすると、２台のマイクロコンピュータは互い
にφ／ｅ角度以上離れた位置に設置される。これは、光
ファイバーの開口角度φと光信号の送信速度ｒ（ビット
／秒）が有限であり、回転体が１回転する期間中（その
回転角速度をωとする）に伝送可能なデータ量ｄ（ビッ
ト）に上限があるためである。つまり、 ｄ＝ｒ×（φ×ｅ）／ω なる関係があるためである。このため、もし、 ｄ＜測定データ量 となる場合には、測定データを分割して複数回で測定デ
ータを伝送するようにするか、または、送信速度ｒを高
くするなどして調整する。
ド１５の回転軌道に対応し所定の開口角度φをカバーす
るように複数本、固定側に設けられる。このとき、マイ
クロコンピュータが２台の場合、センサー個数やマイク
ロコンピュータのソフトウエアで決まる開口効率（無次
元）をｅとすると、２台のマイクロコンピュータは互い
にφ／ｅ角度以上離れた位置に設置される。これは、光
ファイバーの開口角度φと光信号の送信速度ｒ（ビット
／秒）が有限であり、回転体が１回転する期間中（その
回転角速度をωとする）に伝送可能なデータ量ｄ（ビッ
ト）に上限があるためである。つまり、 ｄ＝ｒ×（φ×ｅ）／ω なる関係があるためである。このため、もし、 ｄ＜測定データ量 となる場合には、測定データを分割して複数回で測定デ
ータを伝送するようにするか、または、送信速度ｒを高
くするなどして調整する。
【００１０】このような構成において、測定値表示装置
２６から測定開始信号が送出されると電磁石２２が駆動
されて磁場を発生するので、マイクロコンピュータ１３
は磁気センサー１４を介してこの磁場を検出する。これ
により、センサー１１から出力される各種の物理量を示
す信号は、マイクロコンピュータ１３にて制御されるＡ
Ｄコンバータ１２により、必要な測定精度と時間間隔で
それぞれデジタル化される。マイクロコンピュータ１３
はセンサー１１からのデジタルデータに加え、自己の識
別番号（ＩＤ），センサー番号（ＣＨ）および伝送誤り
符号などを合わせて、発光ダイオード１５に送出する。
送信信号はデジタルの２値を、例えば光のあり，なしで
示すベースバンドの変調信号とする。このときの送信信
号の構成例を、図３に示す。
２６から測定開始信号が送出されると電磁石２２が駆動
されて磁場を発生するので、マイクロコンピュータ１３
は磁気センサー１４を介してこの磁場を検出する。これ
により、センサー１１から出力される各種の物理量を示
す信号は、マイクロコンピュータ１３にて制御されるＡ
Ｄコンバータ１２により、必要な測定精度と時間間隔で
それぞれデジタル化される。マイクロコンピュータ１３
はセンサー１１からのデジタルデータに加え、自己の識
別番号（ＩＤ），センサー番号（ＣＨ）および伝送誤り
符号などを合わせて、発光ダイオード１５に送出する。
送信信号はデジタルの２値を、例えば光のあり，なしで
示すベースバンドの変調信号とする。このときの送信信
号の構成例を、図３に示す。
【００１１】光ファイバー２１は、複数本ずつ結束され
てフォトトランジスタ／信号比較器２３に接続されてい
る。フォトトランジスタ／信号比較器２３は図２に示す
ように複数設けられ、その論理信号出力はオア回路を含
む多入力復調回路２４に入力され、個々のセンサー１１
毎に論理（オア）処理された後、ＲＳ２３２Ｃ信号ドラ
イバ２５を経てパソコンを含む測定値表示装置２６に与
えられる。つまり、フォトトランジスタ／信号比較器２
３には、測定データがどのマイクロコンピュータ１３か
らのものかを示す識別番号（ＩＤ）と、どのセンサーか
らのものであるかを示すセンサー番号（ＣＨ）とともに
与えられるので、多入力復調回路２４では各センサーか
らの信号を区別して受信することができる。測定値表示
装置２６では、測定データの構造定義などに基づきセン
サーからのデジタルデータを再現するプログラムによ
り、実時間の測定値が例えばグラフ表示される。測定
は、操作者が測定終了を指示するまで続く。終了時には
電磁石２２に対する測定開始信号がオフとなり、これに
より磁場が「０」となるので、マイクロコンピュータ１
３はこれを検出して測定を終了する。
てフォトトランジスタ／信号比較器２３に接続されてい
る。フォトトランジスタ／信号比較器２３は図２に示す
ように複数設けられ、その論理信号出力はオア回路を含
む多入力復調回路２４に入力され、個々のセンサー１１
毎に論理（オア）処理された後、ＲＳ２３２Ｃ信号ドラ
イバ２５を経てパソコンを含む測定値表示装置２６に与
えられる。つまり、フォトトランジスタ／信号比較器２
３には、測定データがどのマイクロコンピュータ１３か
らのものかを示す識別番号（ＩＤ）と、どのセンサーか
らのものであるかを示すセンサー番号（ＣＨ）とともに
与えられるので、多入力復調回路２４では各センサーか
らの信号を区別して受信することができる。測定値表示
装置２６では、測定データの構造定義などに基づきセン
サーからのデジタルデータを再現するプログラムによ
り、実時間の測定値が例えばグラフ表示される。測定
は、操作者が測定終了を指示するまで続く。終了時には
電磁石２２に対する測定開始信号がオフとなり、これに
より磁場が「０」となるので、マイクロコンピュータ１
３はこれを検出して測定を終了する。
【００１２】因みに、２台のマイクロコンピュータを回
転体上に７６度の離角をもって取り付け、それぞれ８チ
ャンネルの絶対温度センサーを接続して回転体の実時間
温度測定を行なった結果、観測所で６４ｄＢのＳ／Ｎで
復号できたことを付言しておく。以上では、発光ダイオ
ードをマイクロコンピュータと一体化して構成したが、
発光ダイオードをマイクロコンピュータから分離する方
が設置，機器構成上などの観点から有利である。
転体上に７６度の離角をもって取り付け、それぞれ８チ
ャンネルの絶対温度センサーを接続して回転体の実時間
温度測定を行なった結果、観測所で６４ｄＢのＳ／Ｎで
復号できたことを付言しておく。以上では、発光ダイオ
ードをマイクロコンピュータと一体化して構成したが、
発光ダイオードをマイクロコンピュータから分離する方
が設置，機器構成上などの観点から有利である。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、回転体の温度，応力
などの物理量の測定に光を伝送媒体として固定部に伝送
するに当たり、発光素子と受光素子との間に複数の光フ
ァイバを介在させた光スリップリングを用いるようにし
たので、従来の光伝送方式のように発光ダイオードとフ
ォトトランジスタとを常に対向配置させる必要がなくな
り、適用範囲を拡大し得るという利点がもたらされる。
などの物理量の測定に光を伝送媒体として固定部に伝送
するに当たり、発光素子と受光素子との間に複数の光フ
ァイバを介在させた光スリップリングを用いるようにし
たので、従来の光伝送方式のように発光ダイオードとフ
ォトトランジスタとを常に対向配置させる必要がなくな
り、適用範囲を拡大し得るという利点がもたらされる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】図１の詳細構成図である。
【図３】送信信号例を示す構成図である。
１…回転体側装置、１１…センサー、１２…ＡＤコンバ
ータ、１３（１３Ａ，１３Ｂ）…マイクロコンピュー
タ、１４…磁気センサー、１５…発光ダイオード、２…
固定側装置、２１…光ファイバ、２２…電磁石、２３…
フォトトランジスタ／信号比較器、２４…多入力復調回
路、２５…ＲＳ２３２Ｃ信号ドライバ、２６…測定値表
示装置。
ータ、１３（１３Ａ，１３Ｂ）…マイクロコンピュー
タ、１４…磁気センサー、１５…発光ダイオード、２…
固定側装置、２１…光ファイバ、２２…電磁石、２３…
フォトトランジスタ／信号比較器、２４…多入力復調回
路、２５…ＲＳ２３２Ｃ信号ドライバ、２６…測定値表
示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二上 貴夫 東京都中央区八重洲１−１−６ 株式会社 東陽テクニカ内 Ｆターム(参考） 2F041 TA04 2F073 AA01 AA02 AB01 BB06 BC04 CC14 CD11 DD02 FF08 FF09 FG01 FG04 GG01
Claims (2)
- 【請求項１】 温度，応力を含む各物理量をそれぞれ測
定する個々のセンサーからのアナログ信号をＡＤ変換器
にてデジタル信号に変換し、このデジタル信号を所定の
信号を基準にして発光素子に与えてこれを発光させる制
御・処理装置を複数台回転体側に設置し、前記発光素子
から発せられる光信号を発光素子の回転軌道に対応して
固定側に設けられた複数の光ファイバで受光し、これを
受光素子を含む信号受信・処理装置により各センサー対
応に処理し、実時間表示を可能にしたことを特徴とする
回転体物理量の実時間測定装置。 - 【請求項２】 前記発光素子を制御・処理装置から分離
して設置することを特徴とする請求項１に記載の回転体
物理量の実時間測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242399A JP2000293780A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 回転体物理量の実時間測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242399A JP2000293780A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 回転体物理量の実時間測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000293780A true JP2000293780A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14327055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10242399A Pending JP2000293780A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 回転体物理量の実時間測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000293780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044558A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Yanmar Co Ltd | 船舶の発電用機器 |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10242399A patent/JP2000293780A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008044558A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Yanmar Co Ltd | 船舶の発電用機器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060222 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20080619 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080710 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081106 |