JP2001066181A - Minute gravity vibration measuring method - Google Patents

Minute gravity vibration measuring method

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JP2001066181A
JP2001066181A JP23929799A JP23929799A JP2001066181A JP 2001066181 A JP2001066181 A JP 2001066181A JP 23929799 A JP23929799 A JP 23929799A JP 23929799 A JP23929799 A JP 23929799A JP 2001066181 A JP2001066181 A JP 2001066181A
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JP
Japan
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vibration
pattern
microgravity
data
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23929799A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kawasaki
秀一 川崎
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a collating time by a computer, and improve precision. SOLUTION: Detection signals from vibration sensors 51a, 51b... are inputted into a computer 10 as digital data by A/D converters 52a, 52b.... Vibration patterns of each vibration generation source are retained as digital data in a data base 11, and the computer 10 compares and checks a measured value with specific vibration data at S(1), and if the vibration is specified at S(2), the result is displayed on a display/output device 55. If the vibration is not specified, checking with another vibration pattern is executed, and the checking is repeated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微小重力振動計測方
法に関し、宇宙等の微小重力空間における微小な振動を
検出し、この振動の特性を既知の振動特性と比較、照合
して振動源を特定する場合に照合時間を短縮し、精度を
向上させるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microgravity vibration measuring method, and detects a microvibration in a microgravity space such as the universe, and compares the characteristics of the vibration with known vibration characteristics to identify a vibration source. In this case, the collation time is shortened and the accuracy is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、宇宙ステーション、スペースシャ
トル、人工衛星等により宇宙空間において各種の実験
や、通信サービスが実施されているが、宇宙空間では微
小重力環境にあり、その最重要課題の一つとして微小重
力(μ−G:例えば1×10-5G以下)環境の確保があ
げられている。このような微小重力では種々の振動が発
生しており、微小重力環境は簡単に破壊されてしまう。
例えば、宇宙ステーションにおいては、ステーションへ
のメテオロイド(Meteoroid )やデブリ(Debris)の衝
突により、大きな振動を受ける。このような振動は振動
を検知し、これを分析して振動の発生源の把握をし、そ
の発生場所を特定する必要がある。例えば、宇宙ステー
ションにおいて、メテオロイドやデブリの衝突、衝突位
置、振動エネルギー、振動数、振幅等を正確に検出し、
衝突に対する対策を立てなければならない。しかしなが
ら、このような宇宙空間における微小重力環境での振動
の把握を正確に行う技術は現在のところ確立されていな
いのが現状である。
2. Description of the Related Art In recent years, various experiments and communication services have been carried out in outer space by a space station, a space shuttle, an artificial satellite, and the like. It is mentioned that microgravity (μ-G: 1 × 10 −5 G or less) environment is ensured. Various vibrations occur in such microgravity, and the microgravity environment is easily destroyed.
For example, in a space station, a large vibration is caused by a collision of Meteoroid or Debris with the station. For such vibrations, it is necessary to detect the vibrations, analyze the vibrations to understand the source of the vibrations, and specify the location of the vibrations. For example, at the space station, the collision of meteoroids and debris, the collision position, vibration energy, frequency, amplitude, etc. are accurately detected,
Countermeasures must be taken against collisions. However, the technology for accurately grasping the vibration in the microgravity environment in outer space has not been established at present.

【0003】図7は、上記のような微小重力環境下で発
生する振動を測定し、分析する場合の従来の代表的なブ
ロック図である。図において、50はコンピュータであ
り、51a,51b,〜は複数の振動センサで、各種の
振動を検出するもの、52a,52b,〜は、振動セン
サ51a,51b,〜からのそれぞれのアナログ信号を
デジタル信号に変換するA/D変換器である。53はD
SP(デジタル・シグナル・プロセッサ)で複数の振動
センサ51a,51b,〜を管理し、コンピュータ50
へ接続する。54はデータベースであり、各種の振動発
生源での振動のパターンのデータを保有しているもの、
55は表示/出力装置である。このような構成におい
て、データベース54には、後述するように各振動発生
源ごとにその特性データを有しており、その各データ
は、振動成分の変化ごとに振動の傾きを数式化した線デ
ータとして保有している。
[0003] FIG. 7 is a typical block diagram of the related art for measuring and analyzing the vibration generated under the microgravity environment as described above. In the figure, reference numeral 50 denotes a computer, 51a, 51b,... Are a plurality of vibration sensors for detecting various vibrations, and 52a, 52b,. This is an A / D converter for converting into a digital signal. 53 is D
A plurality of vibration sensors 51a, 51b,... Are managed by an SP (Digital Signal Processor)
Connect to Reference numeral 54 denotes a database which holds data on vibration patterns at various vibration sources.
55 is a display / output device. In such a configuration, the database 54 has characteristic data for each vibration source, as will be described later, and the data is line data obtained by formulating the inclination of the vibration for each change in the vibration component. We hold as.

【0004】振動センサ51a,51b,〜で検出した
振動は、DSP53によりコンピュータ50に入力さ
れ、コンピュータ50においてまず、ステップSSで
振動の変化を数式化して線データにする。次に、SS
において、データベース54から各種の振動パターンの
線データを取込み、これを参照し、このデータと実測値
の線データと比較し、振動がデータベース54で引用し
たデータと一致すると、振動の発生源と、その特性が特
定され、表示/出力装置55に表示又は出力され、特定
されないと次の比較を行う。
The vibrations detected by the vibration sensors 51a, 51b,... Are input to the computer 50 by the DSP 53, and the computer 50 first converts the change in the vibrations into mathematical data in step SS to obtain line data. Next, SS
In, the line data of various vibration patterns are fetched from the database 54, the data is referred to, the data is compared with the line data of the actually measured values, and when the vibration matches the data cited in the database 54, the source of the vibration, The characteristic is specified, displayed or output on the display / output device 55, and if not specified, the next comparison is performed.

【0005】上記装置構成により振動センサ51a,5
1b,〜により検出した出力はコンピュータ50へ入力
され、分析される。このように、メテオロイドやデブリ
の衝突等の要因により起こされる宇宙ステーションの機
体振動を検知し、又、その場所を特定したりすることが
できる。
[0005] The vibration sensor 51a, 5
The outputs detected by 1b,... Are input to the computer 50 and analyzed. In this way, it is possible to detect the vibration of the space station caused by a factor such as the collision of meteoroids and debris, and to specify the location.

【0006】図8は上記のような振動センサにより測定
した振動スペクトルの線データの一例を示す。(a)は
横軸が周波数、縦軸が重力を示し、(X)が振動センサ
により測定した実測値、(Y)はデータベース54に記
憶している振動データのパターンである。(Z)は基準
値であり、この基準値を越える振動を目安にして振動を
監視するための値である。(b)は上記(a)のパター
ンのうち、実測値(X)について、その数式化の例を示
す図である。図において各振動の変化に対応して
(1),(2)〜(12)はそれぞれの傾きを示す数式
で示されており、これら(1),(2)〜(12)の数
式により実測値(X)が把握され、線データとしてコン
ピュータ50で管理され、又、演算に供される。なお、
これら各変化が連続して一つの数式で把握されれば、一
個の数式で表示できる。
FIG. 8 shows an example of line data of a vibration spectrum measured by the above-described vibration sensor. (A) shows the frequency on the horizontal axis and the gravity on the vertical axis, (X) shows the actual measurement value measured by the vibration sensor, and (Y) shows the pattern of the vibration data stored in the database 54. (Z) is a reference value, and is a value for monitoring vibration with reference to vibration exceeding this reference value. (B) is a diagram showing an example of formulating the measured value (X) in the pattern of (a). In the figure, (1), (2) to (12) are represented by mathematical expressions indicating the respective slopes corresponding to the changes of each vibration, and are actually measured by the mathematical expressions of (1), (2) to (12). The value (X) is grasped, managed by the computer 50 as line data, and provided for calculation. In addition,
If these changes are continuously grasped by one mathematical expression, they can be displayed by one mathematical expression.

【0007】上記図8で示すように振動のスペクトルを
線データとして管理することにより、図7で示す構成の
ように、コンピュータ50において入力される実測値
(X)をSSにおいて数式化して線データとし、又、
SSにおいて、データベース54に記憶されている線
データの振動パターンと比較して振動の特定を行ってい
る。
[0007] By managing the vibration spectrum as line data as shown in FIG. 8, the actual measured value (X) inputted in the computer 50 is converted into a mathematical expression in SS and converted into line data as shown in FIG. 7. And
In the SS, the vibration is specified by comparing with the vibration pattern of the line data stored in the database 54.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
微小重力環境における微小振動のデータを測定し、分析
する場合には、振動スペクトルを線データとして取ら
え、線データで予め保有している各種の振動発生源の振
動パターンと比較し、振動の分析、特定を実施してい
る。線データは、各振動の変化の傾きを数式化し、これ
ら各数式をコンピュータで比較、照合するので、コンピ
ュータプログラムによる照合に時間が掛かり、又、照合
の精度も低下してしまう。
As described above, when measuring and analyzing micro vibration data in a conventional microgravity environment, a vibration spectrum is taken as line data and stored in advance as line data. Analysis and identification of vibrations are performed by comparing with vibration patterns of various vibration sources. The line data is used to formulate the inclination of the change of each vibration, and these formulas are compared and collated by a computer. Therefore, the collation by the computer program takes time and the precision of the collation decreases.

【0009】又、振動の種類によっては時間の経過に伴
って振動のパターンが変化する場合があり、測定時点
と、その後の振動パターンとでは振動の特性が変化して
しまい、経時変化の伴わないデータとの比較のみでは正
確な振動の特定ができない場合がある。更に、又デジタ
ル処理を行い、コンピュータで振動の分析、照合を行う
場合には、検出する振動センサの高周波の最大値に限界
があり、特に50,000KHz以上の周波数,例えば、宇宙空
間でのデブリの衝突による衝撃波のような短いパルス状
の振動、等の振動検知には問題があった。
Also, the vibration pattern may change over time depending on the type of vibration, and the characteristics of the vibration change between the measurement time point and the subsequent vibration pattern, and do not change with time. In some cases, it is not possible to specify an accurate vibration only by comparing with data. Furthermore, when performing digital processing and analyzing and collating vibrations with a computer, there is a limit to the maximum value of the high frequency of the vibration sensor to be detected, especially at a frequency of 50,000 KHz or more, for example, debris in space. There has been a problem in detecting vibrations such as short pulse-like vibrations such as shock waves due to collisions.

【0010】そこで本発明は、振動センサで測定した振
動の実測値と予め保有している振動データとの照合をコ
ンピュータで実施する場合に、照合時間を短縮し、かつ
経時変化も考慮して照合を行って照合精度を向上するよ
うにし、更に、振動源より発生する振動を低周波から高
周波まで広帯域で検知でき、正確な振動の規模、発生
源、等を把握することができる微小重力振動計測方法を
提供することを課題としてなされたものである。
Accordingly, the present invention provides a method of collating actual measured values of vibration measured by a vibration sensor with previously stored vibration data by using a computer. To improve the matching accuracy, and also to detect the vibration generated from the vibration source in a wide band from low frequency to high frequency, and to obtain the accurate scale and source of the vibration. It was made to provide a method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の(1)〜(5)の計測方法を提供す
る。
The present invention provides the following measuring methods (1) to (5) in order to solve the above-mentioned problems.

【0012】(1)微小重力空間で構造物に発生する振
動を振動センサで振動スペクトルとして計測し、コンピ
ュータに入力して予め保有している各種振動発生源の振
動スペクトルのパターンと比較、照合し、発生する振動
を特定する微小重力振動計測方法において、前記測定さ
れる振動スペクトル及び前記振動発生源の振動スペクト
ルのパターンは周波数帯域でのデジタル信号の点として
取らえ、比較、照合されることを特徴とする微小重力振
動計測方法。
(1) Vibration generated in a structure in a microgravity space is measured as a vibration spectrum by a vibration sensor, input to a computer, and compared with a pattern of vibration spectra of various vibration generation sources stored in advance and collated. In the microgravity vibration measurement method for identifying the generated vibration, the measured vibration spectrum and the pattern of the vibration spectrum of the vibration source are taken as digital signal points in a frequency band, compared, and compared. Characteristic microgravity vibration measurement method.

【0013】(2)微小重力空間で構造物に発生する振
動を振動センサで振動スペクトルとして計測し、コンピ
ュータに入力して予め保有している各種振動発生源の振
動スペクトルのパターンと比較、照合し、発生する振動
を特定する微小重力振動計測方法において、前記測定さ
れる振動スペクトル及び前記振動発生源の振動スペクト
ルのパターンは周波数帯域でのデジタル信号の点又は線
として取らえると共に、前記各振動発生源の振動スペク
トルは所定時間ごとの複数の経時変化振動パターンから
なることを特徴とする微小重力振動計測方法。
(2) Vibration generated in a structure in a microgravity space is measured as a vibration spectrum by a vibration sensor, input to a computer, and compared with a pattern of a vibration spectrum of various vibration sources stored in advance and collated. In the microgravity vibration measuring method for specifying the generated vibration, the measured vibration spectrum and the vibration spectrum pattern of the vibration generation source can be taken as points or lines of a digital signal in a frequency band, and the vibration generation can be performed. A microgravity vibration measuring method, wherein the vibration spectrum of the source comprises a plurality of time-dependent vibration patterns at predetermined time intervals.

【0014】(3)前記振動センサは低周波用のセンサ
と高周波用のセンサとからなることを特徴とする(1)
又は(2)記載の微小重力振動計測方法。
(3) The vibration sensor comprises a low-frequency sensor and a high-frequency sensor.
Or the microgravity vibration measuring method according to (2).

【0015】(4)前記経時変化振動パターンは1つの
振動源に対して3パターンからなることを特徴とする
(2)記載の微小重力振動計測方法。
(4) The method of measuring microgravity vibration according to (2), wherein the time-dependent change vibration pattern comprises three patterns for one vibration source.

【0016】(5)前記低周波用センサは圧電素子を用
いたセンサであり、前記高周波用センサはマイクロホン
からなることを特徴とする請求項3記載の微小重力振動
計測方法。
(5) The microgravity vibration measuring method according to claim 3, wherein the low-frequency sensor is a sensor using a piezoelectric element, and the high-frequency sensor comprises a microphone.

【0017】本発明の(1)の計測方法では、振動セン
サからの振動の実測値は、コンピュータへ各周波数ごと
に振動の変化をデジタル値として入力し、把握される。
又、コンピュータには予め既知の各振動発生源での振動
スペクトルのパターンが記憶されており、コンピュータ
では実測値と各振動源の振動パターンとを各周波数にお
いてデジタル値として点データで比較し、照合し、類似
の振動パターンから実測値の振動を特定する。従来のコ
ンピュータでの照合は、振動の変化を数式化して、その
振動の傾きを線データとして比較、照合していたのでマ
ッチングに時間が掛かり、精度も低下したが、本発明の
(1)では照合時間を大幅に短縮できる。
In the measurement method (1) of the present invention, the actual measured value of the vibration from the vibration sensor is grasped by inputting the change of the vibration as a digital value for each frequency to the computer.
In addition, the computer stores in advance a pattern of a known vibration spectrum of each vibration source, and the computer compares the measured value with the vibration pattern of each vibration source as a digital value at each frequency as point data, and performs collation. Then, the vibration of the actually measured value is specified from the similar vibration pattern. In the conventional computer collation, a change in vibration is expressed as a mathematical expression, and the inclination of the vibration is compared and collated as line data. Therefore, the matching takes time and accuracy is reduced. Collation time can be greatly reduced.

【0018】本発明の(2)では、上記(1)の発明と
同じく、デジタルデータで実測値と振動パターンとの照
合を行うと共に、各振動源の振動パターンは複数の経時
変化の振動パターンを有しているので、照合時間の短縮
に加えて、経時点な変化も考慮して照合がなされるので
照合精度が著しく向上する。
In (2) of the present invention, in the same manner as in the above (1), the actual measured value is compared with the vibration pattern using digital data, and the vibration pattern of each vibration source is a plurality of time-dependent vibration patterns. Because of this, in addition to shortening the collation time, collation is performed in consideration of changes over time, so that collation accuracy is significantly improved.

【0019】本発明の(3)では、振動センサが低周波
用のセンサと高周波用のセンサとからなるので、振動源
より発生する広帯域の振動を正確に把握することが可能
となる。特に宇宙飛行体に衝突するデブリ等の衝突時の
短い衝撃波の振動が高周波用のセンサで正確に検知され
るので、その振動源の位置、規模、等が把握できる。
又、本発明の(5)では、低周波用センサが圧電素子を
用いたセンサ、高周波用センサがマイクロホンからな
り、振動センサの構成が容易となり、又、(4)の発明
では、上記(2)の発明における経時変化の振動パター
ンは3パターンに限定しているので、照合時間等を考慮
して実質的に照合精度を向上させる実用的な計測方法が
提供できる。
In (3) of the present invention, since the vibration sensor includes a low-frequency sensor and a high-frequency sensor, it is possible to accurately grasp a wide-band vibration generated from a vibration source. In particular, since the vibration of a short shock wave at the time of collision such as debris colliding with the spacecraft is accurately detected by the high-frequency sensor, the position, scale, and the like of the vibration source can be grasped.
Further, in (5) of the present invention, the low-frequency sensor comprises a sensor using a piezoelectric element, and the high-frequency sensor comprises a microphone, thereby facilitating the configuration of the vibration sensor. Since the vibration pattern of the change with time in the invention of (3) is limited to three patterns, it is possible to provide a practical measurement method that substantially improves the matching accuracy in consideration of the matching time and the like.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の
実施の第1形態及び第2形態に係る微小重力振動計測方
法が適用されるシステム構成図である。図において、符
号51〜53,55は図7に示す従来例の構成と同じで
あるので同一符号を引用して説明するが、本発明の特徴
はコンピュータ10で実施する振動データの照合方法と
データベース11内の振動データのパターンにあり、以
下に詳しく説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram to which the microgravity vibration measuring methods according to the first and second embodiments of the present invention are applied. In the figure, reference numerals 51 to 53 and 55 are the same as those of the conventional example shown in FIG. 7 and will be described with reference to the same reference numerals. However, the features of the present invention are a vibration data collation method implemented by the computer 10 and a database. The pattern of the vibration data in FIG. 11 is described in detail below.

【0021】図1において、振動センサ51a,51
b,〜で検出する測定データは、それぞれA/D変換器
52a,52b,〜によりデジタルデータに変換され、
DSP53により測定、照合すべきセンサの信号が選択
されてコンピュータ10に入力される。コンピュータ1
0では、ステップSにおいて、データベース11に予
め保有されている各種振動源の振動パターンのデータを
参照し、測定値と照合する。
In FIG. 1, vibration sensors 51a, 51
b, are converted into digital data by A / D converters 52a, 52b, respectively.
The signal of the sensor to be measured and collated is selected by the DSP 53 and input to the computer 10. Computer 1
If the value is 0, in step S, the data of the vibration patterns of the various vibration sources stored in the database 11 is referred to, and is compared with the measured value.

【0022】データベース11には、予め各機器や発生
源、例えばポンプ、モータ、宇宙でのメテオロイド/デ
ブリの衝突時の各場所での振動パターン等の既知の振動
スペクトルのデジタルデータが保有されており、これら
のデータが実測値と比較されて照合される。これらの振
動データの実測値、振動パターンのデータは各所定の周
波数での変化の特性をデジタルデータとして扱う。S
においては、実測値と各種振動パターンとをデジタルデ
ータで比較、照合し、振動が特定されればSにおいて
表示/出力装置55に表示又は出力される。
The database 11 holds in advance digital data of known vibration spectra such as vibration patterns at various places at the time of collision of each device and generation source, for example, a pump, a motor, and a meteoroid / debris in space. , And these data are compared with actual measurement values and collated. The actual measured values of the vibration data and the vibration pattern data handle the characteristics of the change at each predetermined frequency as digital data. S
In, the actually measured value and various vibration patterns are compared and collated with digital data, and if a vibration is specified, it is displayed or output to the display / output device 55 in S.

【0023】図2は上記に説明のデジタルデータを示
し、(a)では横軸が周波数で縦軸が重力であり、
(X)は実測値のデジタルデータで、丸印が各周波数に
おける振動のデジタルデータである。(Z)は基準値で
あり、三角印で示すデジタルデータで表される。(A)
はデータベース11に保有されている特定の振動発生源
の振動パターンであり、掛印で示されている。これらの
(X),(A)の各周波数でのデジタルデータをコンピ
ュータ10で比較照合し、最も近い振動データのパター
ンを選び、振動を特定するものである。
FIG. 2 shows the digital data described above. In FIG. 2A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gravity.
(X) is digital data of actually measured values, and a circle is digital data of vibration at each frequency. (Z) is a reference value, which is represented by digital data indicated by triangles. (A)
Is a vibration pattern of a specific vibration source stored in the database 11, and is indicated by a hanging mark. The digital data at each of the frequencies (X) and (A) are compared and collated by the computer 10, and the closest vibration data pattern is selected to specify the vibration.

【0024】(b)は上記(a)のうち、実測値(X)
のみ表示したもので、実測値はそれぞれ(X1),(X
2),〜(X13)のデジタルデータで記憶され、振動
の特性を把握している。又、(C)はデータベース11
の振動パターン(A)のみ表示したもので、振動パター
ン(A)は、それぞれ(A1),(A2),〜(A1
3)のデジタルデータで振動の特性が把握されており、
これらデジタルデータ(X)と(A)が(a)図のよう
に重ね合わされてコンピュータ10で比較、照合され
る。
(B) is an actual measured value (X) of the above (a).
The actual measured values are (X1), (X
2), stored as digital data of (X13), and grasps the characteristics of vibration. (C) is a database 11
(A), (A1), (A2),... (A1)
The characteristic of vibration is grasped by the digital data of 3),
The digital data (X) and (A) are superimposed as shown in FIG.

【0025】図3は本発明の実施の第1形態に係る微小
重力振動計測方法のコンピュータが実施する比較、照合
のフローチャートの一例であり、図1に示すS,S
の詳細な図である。図において、スタート後まず、S1
において振動センサ51からの測定実測データをデジタ
ルデータとして取込み、S2において最初の振動パター
ンP(N)をデータベース11より取り込んで設定し、
S3においてこれを選ぶ。データベース11には各振動
パターンP(1),P(2),〜P(N)に対してそれ
ぞれの振動パターンをデジタル値で保有し、S4におい
て実測値と振動パターンP(N)の各デジタルデータを
比較、照合し、これらの相関関係を求め、設定した振動
パターンP(N)との全体としての相関F(N)を算出
してメモリに記憶しておく。又、S5において、S4に
おいて照合した結果、実測値の各データと振動パターン
との照合がほぼ一致すればS8に進む。S5において、
未だ振動が特定できない場合には、S6で更に次のパタ
ーンにステップし、S7においてすべてのP(N)が実
施されていなければ、S3へ戻り、再び同様な照合を繰
り返す。
FIG. 3 is an example of a flowchart of comparison and collation performed by the computer in the microgravity vibration measuring method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. In the figure, after the start, first, S1
In step S2, actual measured data from the vibration sensor 51 is fetched as digital data, and in step S2, the first vibration pattern P (N) is fetched from the database 11 and set.
This is selected in S3. In the database 11, each vibration pattern is stored as a digital value for each of the vibration patterns P (1), P (2), to P (N), and in S4, the measured value and each digital value of the vibration pattern P (N) are stored. The data is compared and collated, the correlation between them is obtained, the correlation F (N) as a whole with the set vibration pattern P (N) is calculated and stored in the memory. In S5, if the result of the collation in S4 shows that the collation between each data of the actually measured value and the vibration pattern substantially coincides, the process proceeds to S8. In S5,
If the vibration has not been identified yet, step S6 is followed by the next pattern. If all P (N) have not been executed in step S7, the process returns to step S3, and the same comparison is repeated again.

【0026】S7において、すべてのP(N)との照合
が終了し、又、S5において振動パターンとほぼ一致し
た場合には、S8において演算して求めておいた各振動
パターンとの相関F(N)を調べ、これらの結果のうち
最も近い振動パターンを特定し、又、S5において特定
した振動パターンから実測した振動源、その位置、等を
特定し終了する。
In S7, the collation with all the P (N) is completed, and when almost coincident with the vibration pattern in S5, the correlation F () with each vibration pattern calculated and obtained in S8 is obtained. N) is checked, and the vibration pattern closest to these results is specified, and the vibration source actually measured from the vibration pattern specified in S5, its position, and the like are specified, and the processing is terminated.

【0027】以上、説明した実施の第1形態の微小重力
振動計測方法によれば、振動スペクトルのデータをデジ
タルデータとして把握し、コンピュータ10で予めデー
タベース11に保有している各種振動源の振動パターン
のデジタルデータと比較、照合するようにしたので、振
動データを線データとして把握し、比較、照合していた
従来の方法と比べ、照合時間が大幅に短縮される。
According to the microgravity vibration measuring method of the first embodiment described above, the vibration spectrum data is grasped as digital data, and the vibration patterns of various vibration sources stored in the database 11 in advance by the computer 10 are obtained. Compared with the conventional digital data, the collation time is greatly reduced as compared with the conventional method in which vibration data is grasped as line data, compared and collated.

【0028】図4は本発明の実施の第2形態に係る微小
重力振動計測方法の振動データを示す図である。本実施
の第2形態においては、振動スペクトルのデータを経時
変化する振動特性データとして取らえ、各振動パターン
を、複数の経時変化に伴う振動パターンで保有してお
き、図1に示す構成において経時的な変化での比較、照
合するようにしたものである。
FIG. 4 is a diagram showing vibration data of the microgravity vibration measuring method according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the vibration spectrum data is taken as vibration characteristic data that changes over time, and each vibration pattern is held as a plurality of vibration patterns associated with the time change. It is designed to compare and collate with changes in nature.

【0029】図4(a)において、図は基準値であり、
(X)は実測値であり、これらは図2に示す例と同じデ
ジタル値で表される。(A)T1 はデータベース11に
保有されている特定の振動パターンのうち時刻T1 にお
けるデジタル値によるパターン、(A)T2 は時刻T2
におけるパターン、(A)T3 は時刻T3 におけるパタ
ーンである。図1においてコンピュータ10はこれらデ
ータ(A)T1 ,(A)T2 ,(A)T3 の振動パター
ンを重ね合わせ、これらデータと実測値(X)とを各々
のデジタルデータで比較、照合し、振動を特定するもの
である。
In FIG. 4A, the figure is a reference value,
(X) are measured values, which are represented by the same digital values as in the example shown in FIG. (A) T 1 is a pattern based on a digital value at time T 1 among specific vibration patterns held in the database 11, and (A) T 2 is time T 2
, And (A) T 3 is the pattern at time T 3 . In FIG. 1, the computer 10 superimposes the vibration patterns of these data (A) T 1 , (A) T 2 , and (A) T 3 , and compares and collates these data with the actually measured value (X) with each digital data. Then, the vibration is specified.

【0030】(b)は上記(a)のデジタルデータのう
ち、(A)T1 の振動パターンのみを実測値(X)と共
に図示したものであり、(c)は(A)T2 のみ、
(d)は(A)T3 のみをそれぞれ実測値(X)と共に
図示したものである。図示のように振動パターン(A)
は時刻T1 ,T2 ,T3 でその振動のパターンが変化し
ており、経時変化のない一つのパターンのみでは正確な
照合が不可能であるので、本実施の第2形態において
は、実測値(X)と、(A)T1 ,(A)T2 ,(A)
3 の経時変化を伴う振動パターンとを比較、照合し、
総合的な相関を求め、正確な照合を行うことができるも
のである。
(B) shows only the vibration pattern of (A) T 1 among the digital data of (a) and the measured value (X), and (c) shows only (A) T 2 ,
(D) is an illustration with (A) T 3 respectively only measured values (X). Vibration pattern (A) as shown
Since the vibration pattern changes at times T 1 , T 2 , and T 3 , and accurate collation cannot be performed using only one pattern that does not change with time, in the second embodiment of the present invention, the actual measurement is performed. The value (X) and (A) T 1 , (A) T 2 , (A)
Comparing the vibration pattern with the time course of T 3, collated,
It is possible to obtain a comprehensive correlation and perform accurate collation.

【0031】図5は本発明の実施の第2形態に係る微小
重力振動計測方法のコンピュータが実施する比較照合の
フローチャートであり、図1に示すS,Sの詳細な
図である。図において、スタート後まず、S1におい
て、振動センサ51からの測定データをデジタルデータ
として取込み、S2において最初の振動パターンP
(N)を選び、S3においてデータベース11より取込
み設定する。データベース11には、振動発生源ごとに
P(1),P(2),〜P(N)のデジタルデータを保
有しており、各デジタルデータは、経時変化T1
2 ,T3 〜TX ごとの振動パターンのデジタルデータ
からなっている。
FIG. 5 is a flowchart of the comparison and collation performed by the computer in the microgravity vibration measuring method according to the second embodiment of the present invention, and is a detailed diagram of S and S shown in FIG. In the figure, after starting, first, in S1, measurement data from the vibration sensor 51 is fetched as digital data, and in S2, the first vibration pattern P
(N) is selected, and the setting is taken in from the database 11 in S3. The database 11 holds digital data of P (1), P (2), .about.P (N) for each vibration source, and each digital data is changed over time T 1 ,
It is composed of digital data of a vibration pattern for each of T 2 , T 3 to T X.

【0032】S4において実測値と振動パターンP
(N)の時刻T1 ,T2 ,T3 〜TX の各パターンのデ
ジタルデータとを比較、照合し、実測値とP(N)との
総合的な相関F(N)を求め、これをメモリに記憶させ
る。次に、S5において振動が特定できなければS6で
更に次のパターンにステップし、S7においてすべての
P(N)が実施されていなければS3へ戻り、同様な照
合を繰り返す。
In S4, the measured value and the vibration pattern P
The digital data of each pattern at times T 1 , T 2 , T 3 to T X of (N) is compared and collated, and a total correlation F (N) between the actually measured value and P (N) is obtained. Is stored in the memory. Next, if the vibration cannot be specified in S5, the next pattern is further performed in S6, and if all P (N) have not been performed in S7, the process returns to S3, and the same collation is repeated.

【0033】S7において、すべてのP(N)との照合
がすべて終了し、又、S5において振動パターンとほぼ
一致した場合にはS8において演算して求めておいた各
振動パターンとの相関F(N)を調べ、これらの結果の
うち最も近い振動パターンを特定し、又、S5において
特定した振動パターンから実測した振動源、その位置、
等を特定し、終了する。
In S7, all the comparisons with P (N) have been completed, and when almost coincident with the vibration pattern in S5, the correlation F () with each vibration pattern calculated and calculated in S8 is obtained. N), the closest vibration pattern is specified from these results, and the vibration source actually measured from the vibration pattern specified in S5, its position,
Etc., and terminate.

【0034】以上説明した実施の第2形態の微小重力振
動計測方法によれば、振動スペクトルデータをデジタル
データとして把握すると共に、各種の振動のパターンと
して経時的なT1 ,T2 ,T3 ,〜TX の振動データを
データベース11に保有するようにし、コンピュータ1
0で実測値とこれら経時的な振動データとを総合的に比
較、照合するようにしたので、振動データを線データと
して把線し、比較、照合する従来の方法と比べて照合精
度が著しく向上するものである。なお、経時的変化の振
動データのパターンは、照合時間を考慮すれば、振動特
性にもよるが、T1 ,T2 ,T3 の如く3種類程度が適
当である。
According to the microgravity vibration measuring method of the second embodiment described above, the vibration spectrum data is grasped as digital data, and at the same time, T 1 , T 2 , T 3 , and T 3 are obtained as various vibration patterns. vibration data through T X as held in the database 11, the computer 1
Compared and compared the actual measurement value and these temporal vibration data comprehensively at 0, the collation accuracy is remarkably improved compared to the conventional method of drawing, comparing and comparing the vibration data as line data. Is what you do. The pattern of the vibration data of the change with time depends on the vibration characteristics in consideration of the matching time, but about three types such as T 1 , T 2 and T 3 are appropriate.

【0035】図6は本発明の実施の第3形態に係る微小
重力振動計測方法の構成図である。図において、振動セ
ンサとしては低周波用振動センサ20と高周波用音響セ
ンサ30とを用いたものである。図において、20a,
20b,〜は低周波用振動センサ、30a,30b,〜
は高周波用音響センサであり、低周波用振動センサ20
a,20b,〜の信号はA/D変換器21a,21b,
〜によりデジタルデータに変換され、高周波用音響セン
サ30a,30b,〜からの信号は音響フィルタ31
a,31b,〜により高周波を平均化して、それぞれD
SP53へ入力され、DSP53よりコンピュータ10
へ入力される。
FIG. 6 is a configuration diagram of a microgravity vibration measuring method according to a third embodiment of the present invention. In the figure, a low-frequency vibration sensor 20 and a high-frequency acoustic sensor 30 are used as vibration sensors. In the figure, 20a,
20b,-are low frequency vibration sensors, 30a, 30b,-
Is a high frequency acoustic sensor, and the low frequency vibration sensor 20
a, 20b,... are A / D converters 21a, 21b,
Are converted into digital data by the, and the signals from the high frequency acoustic sensors 30a, 30b,
a, 31b,.
The data is input to the SP 53, and the computer 10
Is input to

【0036】低周波用振動センサとしては、圧電素子等
が用いられ、50,000 HZ までの周波数の振動を検知し、
それ以上の高周波の振動はマイクロホン等の高周波用音
響センサ30が用いられる。これら両センサで検知した
結果はDSP53よりコンピュータ10に入力され、給
合して管理され、実施の第1又は第2形態による方法
で、予め保有されている振動パターンと比較、照合して
処理することができる。
Examples of the low-frequency vibration sensor, such as a piezoelectric element is used to detect the vibration of a frequency of up to 50,000 H Z,
For higher frequency vibrations, a high frequency acoustic sensor 30 such as a microphone is used. The results detected by these two sensors are input to the computer 10 from the DSP 53, supplied and managed, and compared with a vibration pattern stored in advance, and processed by the method according to the first or second embodiment. be able to.

【0037】以上説明の実施の第3形態の微小重力振動
計測方法によれば、振動源より発生する広帯域の振動
を、低周波の振動は低周波用振動センサ20a,20
b,〜で、高周波の振動は高周波用音響センサ30a,
30b,〜でそれぞれ検知して振動を把握するようにし
たので、より正確な振動の規模、振動源の個所、等の計
測が可能となり、特に、宇宙ステーション等に衝突する
デブリの衝突による短いパルス状の振動等が効果的に把
握することができる。
According to the microgravity vibration measuring method according to the third embodiment described above, the wide-band vibration generated from the vibration source is used for the low-frequency vibration, and the low-frequency vibration is used for the low-frequency vibration sensors 20a and 20a.
b, ..., the high frequency vibration is generated by the high frequency acoustic sensor 30a,
Since the vibration is detected and detected in each of 30b, ..., it is possible to more accurately measure the magnitude of the vibration, the location of the vibration source, and the like, and in particular, a short pulse due to the collision of debris colliding with a space station or the like. Shape vibrations and the like can be effectively grasped.

【0038】なお、上記に説明の実施の第1〜第3形態
における微小重力振動計測方法は、宇宙ステーション、
等の宇宙空間で適用する例で説明したが、本発明は宇宙
空間の利用のみに限定されず、半導体製造工場、等の地
上プラントにおける微小な振動の分析にも適用でき、同
様な効果が得られるものである。
The microgravity vibration measuring method according to the first to third embodiments described above is applied to a space station,
However, the present invention is not limited to use in outer space, but can be applied to the analysis of minute vibrations in ground plants such as semiconductor manufacturing factories and the like, and similar effects can be obtained. It is something that can be done.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の微小重力振動計測方法は、
(1)微小重力空間で構造物に発生する振動を振動セン
サで振動スペクトルとして計測し、コンピュータに入力
して予め保有している各種振動発生源の振動スペクトル
のパターンと比較、照合し、発生する振動を特定する微
小重力振動計測方法において、前記測定される振動スペ
クトル及び前記振動発生源の振動スペクトルのパターン
は周波数帯域でのデジタル信号の点として取らえ、比
較、照合されることを特徴としている。従来のコンピュ
ータでの照合は、振動の変化を数式化して、その振動の
傾きを線データとして比較、照合していたのでマッチン
グに時間が掛かり、精度も低下したが、本発明の(1)
では、上記の方法により照合時間を大幅に短縮できる。
The method for measuring microgravity vibration according to the present invention comprises:
(1) Vibration generated in a structure in a microgravity space is measured as a vibration spectrum by a vibration sensor, input to a computer, and compared with a pattern of a vibration spectrum of various vibration sources stored in advance, collated and generated. In the microgravity vibration measuring method for specifying vibration, the measured vibration spectrum and the pattern of the vibration spectrum of the vibration source are taken as digital signal points in a frequency band, compared, and collated. . In the conventional computer collation, the change in vibration is expressed as a mathematical expression, and the inclination of the vibration is compared and collated as line data. Therefore, the matching takes time and the accuracy is reduced.
Then, the collation time can be significantly reduced by the above method.

【0040】本発明の(2)の方法は、上記(1)の発
明と同様の微小重力振動計測方法において、前記測定さ
れる振動スペクトル及び前記振動発生源の振動スペクト
ルのパターンは周波数帯域でのデジタル信号の点又は線
として取らえると共に、前記各振動発生源の振動スペク
トルは所定時間ごとの複数の経時変化振動パターンから
なることを特徴としている。このような方法により、照
合時間の短縮に加えて、経時点な変化も考慮して照合が
なされるので照合精度が著しく向上する。
According to the method (2) of the present invention, in the microgravity vibration measuring method similar to the invention (1), the pattern of the measured vibration spectrum and the pattern of the vibration spectrum of the vibration source are in a frequency band. It is characterized in that it can be taken as a point or a line of a digital signal, and the vibration spectrum of each vibration source is composed of a plurality of time-varying vibration patterns at predetermined time intervals. According to such a method, in addition to the shortening of the collation time, the collation is performed in consideration of the change over time, so that the collation accuracy is significantly improved.

【0041】本発明の(3)では、振動センサが低周波
用のセンサと高周波用のセンサとからなるので、振動源
より発生する広帯域の振動を正確に把握することが可能
となる。特に宇宙飛行体に衝突するデブリ等の衝突時の
短い衝撃波の振動が高周波用のセンサで正確に検知され
るので、その振動源の位置、規模、等が把握できる。
又、本発明の(5)では、低周波用センサが圧電素子を
用いたセンサ、高周波用センサがマイクロホンからな
り、振動センサの構成が容易となり、又、(4)の発明
では、上記(2)の発明における経時変化の振動パター
ンは3パターンに限定しているので、照合時間等を考慮
して実質的に照合精度を向上させる実用的な計測方法が
提供できる。
In (3) of the present invention, since the vibration sensor is composed of a low-frequency sensor and a high-frequency sensor, it is possible to accurately grasp a wide-band vibration generated from a vibration source. In particular, since the vibration of a short shock wave at the time of collision such as debris colliding with the spacecraft is accurately detected by the high-frequency sensor, the position, scale, and the like of the vibration source can be grasped.
Further, in (5) of the present invention, the low-frequency sensor comprises a sensor using a piezoelectric element, and the high-frequency sensor comprises a microphone, thereby facilitating the configuration of the vibration sensor. Since the vibration pattern of the change with time in the invention of (3) is limited to three patterns, it is possible to provide a practical measurement method that substantially improves the matching accuracy in consideration of the matching time and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態に係る微小重力振動計
測方法を実施するシステムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a system that implements a microgravity vibration measurement method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の第1形態に係る計測方法に適用
する振動データを示し、(a)は実測値、基準値、振動
パターンを、(b)は実測値を、(c)は振動パターン
のデジタルデータをそれぞれ示す。
2A and 2B show vibration data applied to the measurement method according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A shows actual measured values, reference values, and vibration patterns, FIG. 2B shows actual measured values, and FIG. The digital data of the vibration pattern is shown.

【図3】本発明の実施の第1形態に係る計測方法のコン
ピュータによる処理のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a process by a computer of the measurement method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の第2形態に係る微小重力振動計
測方法の振動データを示し、(a)は実測値基準値、経
時的な振動パターンを、(b)は時刻T1 での振動パタ
ーンと実測値、(c)は時刻T2 での振動パターンと実
測値、(d)は時刻T3での振動パターンと実測値をそ
れぞれ示す。
Figure 4 shows the vibration data microgravity vibration measurement method according to a second embodiment of the present invention, (a) is a measured value reference value, the temporal vibration pattern, in (b) the time T 1 vibration pattern and the measured values, indicating (c) vibration pattern and the measured value at time T 2, the actual measurement value and the vibration pattern in (d) are time T 3, respectively.

【図5】本発明の実施の第2形態に係る計測方法のコン
ピュータによる処理のフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a process by a computer of a measurement method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の第3形態に係る微小重力振動計
測方法を実施するシステムの構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a system that implements a microgravity vibration measurement method according to a third embodiment of the present invention.

【図7】従来の微小重力振動計測方法を実施するシステ
ムの構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a system that implements a conventional microgravity vibration measurement method.

【図8】従来の振動データの形態を示し、(a)は実測
値と振動パターンの線データを、(b)は実測値の線デ
ータを示す。
8A and 8B show conventional forms of vibration data. FIG. 8A shows line data of actually measured values and vibration patterns, and FIG. 8B shows line data of actually measured values.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 コンピュータ 11 データベース 20a,20b,〜 低周波用振動センサ 21a,21b,〜 A/D変換器 30a,30b,〜 高周波用音響センサ 31a,31b,〜 音響用フィルタ 51a,51b,〜 振動センサ 52a,52b,〜 A/D変換器 53 DPS 55 表示/出力装置 10 Computer 11 Database 20a, 20b, ~ Low frequency vibration sensor 21a, 21b, ~ A / D converter 30a, 30b, ~ High frequency acoustic sensor 31a, 31b, ~ Sound filter 51a, 51b, ~ Vibration sensor 52a, 52b, to A / D converter 53 DPS 55 display / output device

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微小重力空間で構造物に発生する振動を
振動センサで振動スペクトルとして計測し、コンピュー
タに入力して予め保有している各種振動発生源の振動ス
ペクトルのパターンと比較、照合し、発生する振動を特
定する微小重力振動計測方法において、前記測定される
振動スペクトル及び前記振動発生源の振動スペクトルの
パターンは周波数帯域でのデジタル信号の点として取ら
え、比較、照合されることを特徴とする微小重力振動計
測方法。
1. A vibration generated in a structure in a microgravity space is measured as a vibration spectrum by a vibration sensor, input to a computer, and compared with a pattern of vibration spectra of various vibration sources, which are stored in advance, and collated. In the microgravity vibration measuring method for specifying the generated vibration, the measured vibration spectrum and the vibration spectrum pattern of the vibration source are taken as digital signal points in a frequency band, compared, and compared. Microgravity vibration measurement method.
【請求項2】 微小重力空間で構造物に発生する振動を
振動センサで振動スペクトルとして計測し、コンピュー
タに入力して予め保有している各種振動発生源の振動ス
ペクトルのパターンと比較、照合し、発生する振動を特
定する微小重力振動計測方法において、前記測定される
振動スペクトル及び前記振動発生源の振動スペクトルの
パターンは周波数帯域でのデジタル信号の点又は線とし
て取らえると共に、前記各振動発生源の振動スペクトル
は所定時間ごとの複数の経時変化振動パターンからなる
ことを特徴とする微小重力振動計測方法。
2. A vibration generated in a structure in a microgravity space is measured as a vibration spectrum by a vibration sensor, input to a computer, and compared with a pattern of vibration spectra of various vibration sources held in advance and collated. In the microgravity vibration measuring method for specifying the generated vibration, the measured vibration spectrum and the pattern of the vibration spectrum of the vibration source can be taken as points or lines of a digital signal in a frequency band, and each of the vibration sources Wherein the vibration spectrum comprises a plurality of temporally changing vibration patterns at predetermined time intervals.
【請求項3】 前記振動センサは低周波用のセンサと高
周波用のセンサとからなることを特徴とする請求項1又
は2記載の微小重力振動計測方法。
3. The microgravity vibration measuring method according to claim 1, wherein the vibration sensor comprises a low-frequency sensor and a high-frequency sensor.
【請求項4】 前記経時変化振動パターンは1つの振動
源に対して3パターンからなることを特徴とする請求項
2記載の微小重力振動計測方法。
4. The microgravity vibration measuring method according to claim 2, wherein said temporally changing vibration pattern comprises three patterns for one vibration source.
【請求項5】 前記低周波用センサは圧電素子を用いた
センサであり、前記高周波用センサはマイクロホンから
なることを特徴とする請求項3記載の微小重力振動計測
方法。
5. The microgravity vibration measuring method according to claim 3, wherein the low-frequency sensor is a sensor using a piezoelectric element, and the high-frequency sensor comprises a microphone.
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Cited By (2)

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