JP2001242055A - 試験装置 - Google Patents
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- JP2001242055A JP2001242055A JP2000053335A JP2000053335A JP2001242055A JP 2001242055 A JP2001242055 A JP 2001242055A JP 2000053335 A JP2000053335 A JP 2000053335A JP 2000053335 A JP2000053335 A JP 2000053335A JP 2001242055 A JP2001242055 A JP 2001242055A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非線形ひずみを取り除いて、試験の信頼性を
向上させる。 【解決手段】 関数発生器１からの試料に印加する加速
度に対応する波形信号Ｅｉは、積分手段２により２回積
分されて変位次元の信号に変換され、試験機部１０の伝
達関数と逆特性の伝達関数を有するフィルタ部３を介し
て減算器５に入力される。関数発生器１からの入力と試
料の加速度を検出する加速度センサ２０の出力との差で
ある誤差信号を減算器６で検出し、積分手段７および前
記フィルタ部３と同一の特性を有するフィルタ部８を介
して、ひずみ補正要素発生部９に入力する。ひずみ補正
要素発生部９は前記誤差信号に所定の係数を乗じて、積
算する。減算器５で前記第１のフィルタ部３の出力から
前記ひずみ補正要素発生部９の出力を減算して、非線形
ひずみを取り除いた入力信号を試験機部１０に入力す
る。
向上させる。 【解決手段】 関数発生器１からの試料に印加する加速
度に対応する波形信号Ｅｉは、積分手段２により２回積
分されて変位次元の信号に変換され、試験機部１０の伝
達関数と逆特性の伝達関数を有するフィルタ部３を介し
て減算器５に入力される。関数発生器１からの入力と試
料の加速度を検出する加速度センサ２０の出力との差で
ある誤差信号を減算器６で検出し、積分手段７および前
記フィルタ部３と同一の特性を有するフィルタ部８を介
して、ひずみ補正要素発生部９に入力する。ひずみ補正
要素発生部９は前記誤差信号に所定の係数を乗じて、積
算する。減算器５で前記第１のフィルタ部３の出力から
前記ひずみ補正要素発生部９の出力を減算して、非線形
ひずみを取り除いた入力信号を試験機部１０に入力す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試験装置に関し、
特に、電油式のアクチュエータを有する材料試験装置に
関する。
特に、電油式のアクチュエータを有する材料試験装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、試料に繰り返し負荷を印加
し、その力学的挙動を調べる材料試験がおこなわれてい
る。このような試験を行う材料試験装置においては、試
料の変位、試料の速度あるいは加速度を所望の負荷パタ
ーンに従って変化させ、そのときの試料の挙動を測定す
ることが行われている。
し、その力学的挙動を調べる材料試験がおこなわれてい
る。このような試験を行う材料試験装置においては、試
料の変位、試料の速度あるいは加速度を所望の負荷パタ
ーンに従って変化させ、そのときの試料の挙動を測定す
ることが行われている。
【０００３】図３は、このような従来の材料試験装置の
一構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、試料
に印加する加速度を所定の負荷パターンに従って変化さ
せる場合を例にとって説明する。また、この試験装置は
デジタル制御方式によるものであり、所定のサンプリン
グ周期（サイクル）ごとにサンプリングされたデータを
用いてデジタル処理が行われている。
一構成例を示す機能ブロック図である。ここでは、試料
に印加する加速度を所定の負荷パターンに従って変化さ
せる場合を例にとって説明する。また、この試験装置は
デジタル制御方式によるものであり、所定のサンプリン
グ周期（サイクル）ごとにサンプリングされたデータを
用いてデジタル処理が行われている。
【０００４】図３において、１は試料に負荷する加速度
に対応する波形信号Ｅｉを発生する関数発生器、２は該
波形信号Ｅｉを２回積分して変位の次元の信号に変換す
る積分手段、３は前記積分手段２の出力が入力されるフ
ィルタ部である。このフィルタ部３は、トランスバーサ
ルフィルタ（タップ付き遅延線フィルタ）により構成さ
れており、その各タップの出力に乗ずる係数は、演算部
４により制御されるようになされている。また、１０は
コントローラ部１１とプラント部１２からなる試験機部
である。コントローラ部１１において、１３は前記フィ
ルタ部３の出力から変位用センサアンプ１９の出力を減
算し、誤差信号Ｅｒを出力する加算点、１４は前記加算
点１３からの誤差信号Ｅｒに対し、比例、積分などの処
理を行い、アナログ信号に変換して出力するＰＩＤ調節
部、１９は変位センサ１８の出力を所定のサンプリング
周期ごとにデジタル信号に変換して出力する変位用セン
サアンプであり、また、プラント部１２において、１５
は前記ＰＩＤ調節部１４からの出力により駆動されるサ
ーボバルブ、１６は該サーボバルブ１５により駆動され
るアクチュエータ、１７はアクチュエータ１６のピスト
ン、１８は該ピストン１７あるいは試料に取り付けら
れ、試料の変位を測定する変位センサ、２０は例えば前
記アクチュエータ１６のピストン１７に取り付けられ、
前記試料の加速度を測定する加速度センサである。
に対応する波形信号Ｅｉを発生する関数発生器、２は該
波形信号Ｅｉを２回積分して変位の次元の信号に変換す
る積分手段、３は前記積分手段２の出力が入力されるフ
ィルタ部である。このフィルタ部３は、トランスバーサ
ルフィルタ（タップ付き遅延線フィルタ）により構成さ
れており、その各タップの出力に乗ずる係数は、演算部
４により制御されるようになされている。また、１０は
コントローラ部１１とプラント部１２からなる試験機部
である。コントローラ部１１において、１３は前記フィ
ルタ部３の出力から変位用センサアンプ１９の出力を減
算し、誤差信号Ｅｒを出力する加算点、１４は前記加算
点１３からの誤差信号Ｅｒに対し、比例、積分などの処
理を行い、アナログ信号に変換して出力するＰＩＤ調節
部、１９は変位センサ１８の出力を所定のサンプリング
周期ごとにデジタル信号に変換して出力する変位用セン
サアンプであり、また、プラント部１２において、１５
は前記ＰＩＤ調節部１４からの出力により駆動されるサ
ーボバルブ、１６は該サーボバルブ１５により駆動され
るアクチュエータ、１７はアクチュエータ１６のピスト
ン、１８は該ピストン１７あるいは試料に取り付けら
れ、試料の変位を測定する変位センサ、２０は例えば前
記アクチュエータ１６のピストン１７に取り付けられ、
前記試料の加速度を測定する加速度センサである。
【０００５】このように構成された試験装置において、
前記加算点１３、ＰＩＤ調節部１４、サーボバルブ１
５、アクチュエータ１６、ピストン１７、試料、変位セ
ンサ１８、変位用センサアンプ１９により、変位信号を
フィードバック信号とするフィードバック制御系が構成
されており、試料の変位が加算点１３への入力信号、す
なわち、前記加速度を表す波形信号Ｅｉを変位次元に変
換した信号に追随するように制御される。
前記加算点１３、ＰＩＤ調節部１４、サーボバルブ１
５、アクチュエータ１６、ピストン１７、試料、変位セ
ンサ１８、変位用センサアンプ１９により、変位信号を
フィードバック信号とするフィードバック制御系が構成
されており、試料の変位が加算点１３への入力信号、す
なわち、前記加速度を表す波形信号Ｅｉを変位次元に変
換した信号に追随するように制御される。
【０００６】しかしながら、試験の進行にともない試料
の破壊が進行するなどして、試料の剛性が変化するた
め、前記フィードバック系の閉ループゲインは変動す
る。したがって、前記試験機部１０における入力対出力
の周波数応答特性が変動することとなる。そこで、前記
演算部４において、前記試験機部１０の入力（加算点１
３への入力信号）と出力（変位用センサアンプ１９の出
力）から、試験機部１０の伝達関数Ｈをリアルタイムで
推定し、トランスバーサルフィルタにより構成されたフ
ィルタ部３の伝達関数を１／Ｈとなるように各タップの
係数を制御する。これにより、前記フィルタ部３により
試験機部１０の周波数特性を補償することができ、フィ
ルタ部３と試験機部１０からなる系への入力である前記
積分手段２の出力波形と出力である前記変位センサ１８
の出力波形とを一致させることが可能となる。このと
き、前記関数発生器１から出力される加速度の波形信号
Ｅｉと前記加速度計２０から出力される加速度測定信号
は一致することとなる。
の破壊が進行するなどして、試料の剛性が変化するた
め、前記フィードバック系の閉ループゲインは変動す
る。したがって、前記試験機部１０における入力対出力
の周波数応答特性が変動することとなる。そこで、前記
演算部４において、前記試験機部１０の入力（加算点１
３への入力信号）と出力（変位用センサアンプ１９の出
力）から、試験機部１０の伝達関数Ｈをリアルタイムで
推定し、トランスバーサルフィルタにより構成されたフ
ィルタ部３の伝達関数を１／Ｈとなるように各タップの
係数を制御する。これにより、前記フィルタ部３により
試験機部１０の周波数特性を補償することができ、フィ
ルタ部３と試験機部１０からなる系への入力である前記
積分手段２の出力波形と出力である前記変位センサ１８
の出力波形とを一致させることが可能となる。このと
き、前記関数発生器１から出力される加速度の波形信号
Ｅｉと前記加速度計２０から出力される加速度測定信号
は一致することとなる。
【０００７】なお、上述の例においては、前記関数発生
器１から出力される波形信号Ｅｉが試料の加速度に対応
する信号であるものとして説明したが、試料の速度ある
いは変位の負荷パターンを波形信号Ｅｉとして入力する
試験も行われる。例えば、試料の速度に対応する波形信
号Ｅｉを入力する場合には、前記積分手段２における積
分回数を１回として、該速度に対応する波形信号Ｅｉを
変位次元の信号に変換し、該変位次元に変換された信号
を前記フィルタ部３に入力すればよい。これにより、波
形信号Ｅｉにより示される速度で試料を駆動することが
できる。また、前記波形信号Ｅｉが試料に載荷する変位
に対応する波形信号である場合には、前記積分手段２を
省略し、該波形信号Ｅｉをそのまま、前記フィルタ部３
に入力する。これにより、波形信号Ｅｉに対応する変位
で試料を負荷することができる。
器１から出力される波形信号Ｅｉが試料の加速度に対応
する信号であるものとして説明したが、試料の速度ある
いは変位の負荷パターンを波形信号Ｅｉとして入力する
試験も行われる。例えば、試料の速度に対応する波形信
号Ｅｉを入力する場合には、前記積分手段２における積
分回数を１回として、該速度に対応する波形信号Ｅｉを
変位次元の信号に変換し、該変位次元に変換された信号
を前記フィルタ部３に入力すればよい。これにより、波
形信号Ｅｉにより示される速度で試料を駆動することが
できる。また、前記波形信号Ｅｉが試料に載荷する変位
に対応する波形信号である場合には、前記積分手段２を
省略し、該波形信号Ｅｉをそのまま、前記フィルタ部３
に入力する。これにより、波形信号Ｅｉに対応する変位
で試料を負荷することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、試験機
部１０の伝達関数Ｈの逆の伝達関数１／Ｈをフィルタ部
３により実現することにより、入力波形と同一の出力波
形を得ることが可能となるが、このことは、トランスバ
ーサルフィルタが線形変換を利用しているものであるた
め、対象となる系が線形系である場合にのみ可能であ
る。しかしながら、実際には、前記試験機部１０におい
ては、サーボ弁（スプール）の動きと出力流量間の非線
形特性およびピストンフリクションなどに起因する非線
形ひずみが発生している。このような非線形な特性は、
用いる流量、周波数、ピストンフリクション、油温など
により大きく影響される。また、前記図３に示した例の
ように、加速度波形を入力波形とする場合には、前記非
線形ひずみ成分も２回微分された出力が前記加速度セン
サ２０から得られることとなり、加速度センサ２０に含
まれるひずみ成分は大きなものとなってしまう。このよ
うに、前述したフィルタ部３を用いる場合であっても、
これは系を線形なものとして扱うものであるため、非線
形ひずみに効果的に対処することはできなかった。
部１０の伝達関数Ｈの逆の伝達関数１／Ｈをフィルタ部
３により実現することにより、入力波形と同一の出力波
形を得ることが可能となるが、このことは、トランスバ
ーサルフィルタが線形変換を利用しているものであるた
め、対象となる系が線形系である場合にのみ可能であ
る。しかしながら、実際には、前記試験機部１０におい
ては、サーボ弁（スプール）の動きと出力流量間の非線
形特性およびピストンフリクションなどに起因する非線
形ひずみが発生している。このような非線形な特性は、
用いる流量、周波数、ピストンフリクション、油温など
により大きく影響される。また、前記図３に示した例の
ように、加速度波形を入力波形とする場合には、前記非
線形ひずみ成分も２回微分された出力が前記加速度セン
サ２０から得られることとなり、加速度センサ２０に含
まれるひずみ成分は大きなものとなってしまう。このよ
うに、前述したフィルタ部３を用いる場合であっても、
これは系を線形なものとして扱うものであるため、非線
形ひずみに効果的に対処することはできなかった。
【０００９】そこで本発明は、このような非線形ひずみ
を効率良く取り除くことができ、試験の信頼性を向上さ
せることのできる試験装置を提供することを目的として
いる。
を効率良く取り除くことができ、試験の信頼性を向上さ
せることのできる試験装置を提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の試験装置は、所定の繰り返し周期を有する
波形信号を発生する波形発生手段と、試料を加振する変
位フィードバック制御の試験機部と、前記試験機部の伝
達関数をＨとしたときに１／Ｈに相当する伝達関数を有
する第１のフィルタ部と、前記波形信号に対応する前記
試験機部の出力と前記波形発生手段の出力との差を検出
する第１の減算器と、該第１の減算器の出力が入力さ
れ、前記第１のフィルタ部と同一の伝達関数を有する第
２のフィルタ部と、前記所定の繰り返し周期に対応する
前記第２のフィルタ部の出力を積算するひずみ補正要素
発生部と、前記第１のフィルタ部の出力から前記ひずみ
補正要素発生部の出力を減算して、前記試験機部に出力
する第２の減算器とを有するものである。また、前記ひ
ずみ補正要素発生部は、前記所定の繰り返し周期に対応
する前記第２のフィルタ部の出力に所定の係数を乗算し
た値を積算するものである。さらに、前記波形発生手段
より出力される波形信号は、試料に印加する加速度ある
いは速度に対応する波形信号とされているものである。
に、本発明の試験装置は、所定の繰り返し周期を有する
波形信号を発生する波形発生手段と、試料を加振する変
位フィードバック制御の試験機部と、前記試験機部の伝
達関数をＨとしたときに１／Ｈに相当する伝達関数を有
する第１のフィルタ部と、前記波形信号に対応する前記
試験機部の出力と前記波形発生手段の出力との差を検出
する第１の減算器と、該第１の減算器の出力が入力さ
れ、前記第１のフィルタ部と同一の伝達関数を有する第
２のフィルタ部と、前記所定の繰り返し周期に対応する
前記第２のフィルタ部の出力を積算するひずみ補正要素
発生部と、前記第１のフィルタ部の出力から前記ひずみ
補正要素発生部の出力を減算して、前記試験機部に出力
する第２の減算器とを有するものである。また、前記ひ
ずみ補正要素発生部は、前記所定の繰り返し周期に対応
する前記第２のフィルタ部の出力に所定の係数を乗算し
た値を積算するものである。さらに、前記波形発生手段
より出力される波形信号は、試料に印加する加速度ある
いは速度に対応する波形信号とされているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の試験装置の一実
施の形態の構成を示す機能ブロック図である。この図に
おいて、前記図３と同一の構成要素には同一の符号を付
す。図１において、１は関数発生器であり、試料に印加
すべき負荷パターンに対応する入力波形Ｅｉを出力す
る。この入力波形としては、正弦波信号に限らず、所定
の繰り返し周期を有する繰り返し波形を用いることがで
き、周期関数あるいは有限長のランダム波の繰り返し波
形を用いることができる。また、入力波形Ｅｉとして
は、試料の変位、速度あるいは加速度の負荷パターンの
いずれであってもよいが、ここでは、試料に印加する加
速度に対応する入力波形Ｅｉを発生するものとして説明
する。２は第１の積分手段であり、前記関数発生器１か
らの加速度に対応する入力波形Ｅｉを２回積分して、変
位次元の入力波形に変換する。前記入力波形Ｅｉが例え
ば振幅一定で周波数が掃引される正弦波信号である場合
には、この積分手段２の出力は、振幅が周波数の２乗分
の１で減衰する周波数掃引波形となる。
施の形態の構成を示す機能ブロック図である。この図に
おいて、前記図３と同一の構成要素には同一の符号を付
す。図１において、１は関数発生器であり、試料に印加
すべき負荷パターンに対応する入力波形Ｅｉを出力す
る。この入力波形としては、正弦波信号に限らず、所定
の繰り返し周期を有する繰り返し波形を用いることがで
き、周期関数あるいは有限長のランダム波の繰り返し波
形を用いることができる。また、入力波形Ｅｉとして
は、試料の変位、速度あるいは加速度の負荷パターンの
いずれであってもよいが、ここでは、試料に印加する加
速度に対応する入力波形Ｅｉを発生するものとして説明
する。２は第１の積分手段であり、前記関数発生器１か
らの加速度に対応する入力波形Ｅｉを２回積分して、変
位次元の入力波形に変換する。前記入力波形Ｅｉが例え
ば振幅一定で周波数が掃引される正弦波信号である場合
には、この積分手段２の出力は、振幅が周波数の２乗分
の１で減衰する周波数掃引波形となる。
【００１２】３はトランスバーサルフィルタなどにより
構成された第１のフィルタ部であり、その各タップの出
力に対して演算部４において算出された係数が乗算され
るようになされている。４は、試験機部１０の入力と出
力とから、試験機部１０の伝達関数Ｈを推定し、第１の
フィルタ部３の伝達関数が１／Ｈとなるように、前記フ
ィルタ部３の各タップの係数を算出する演算部である。
すなわち、試験の開始前に、試験機部１０に対して、単
位インパルスに相当する入力を印加してその応答出力を
観測することにより試験機部１０の初期伝達関数Ｈ’を
測定し、伝達関数が１／Ｈ’となるように前記フィルタ
部３のタップ数および各タップ係数の初期値を決定す
る。そして、試験が開始された後は、ＬＳＭ法（least
square method：最小２乗法）などを用いて、前記試験
機部１０の入力と出力とからリアルタイムでその伝達関
数Ｈを推定し、フィルタ部３の伝達関数が１／Ｈとなる
ように前記フィルタ部３の各タップの係数を算出する。
なお、この演算部の出力は、後述する第２のフィルタ部
８にも供給されている。５は前記第１のフィルタ部３の
出力から後述するひずみ補正要素発生部９の出力を減算
する第１の減算器であり、この第１の減算器５の出力が
試験機部１０の加算点１３に入力される。
構成された第１のフィルタ部であり、その各タップの出
力に対して演算部４において算出された係数が乗算され
るようになされている。４は、試験機部１０の入力と出
力とから、試験機部１０の伝達関数Ｈを推定し、第１の
フィルタ部３の伝達関数が１／Ｈとなるように、前記フ
ィルタ部３の各タップの係数を算出する演算部である。
すなわち、試験の開始前に、試験機部１０に対して、単
位インパルスに相当する入力を印加してその応答出力を
観測することにより試験機部１０の初期伝達関数Ｈ’を
測定し、伝達関数が１／Ｈ’となるように前記フィルタ
部３のタップ数および各タップ係数の初期値を決定す
る。そして、試験が開始された後は、ＬＳＭ法（least
square method：最小２乗法）などを用いて、前記試験
機部１０の入力と出力とからリアルタイムでその伝達関
数Ｈを推定し、フィルタ部３の伝達関数が１／Ｈとなる
ように前記フィルタ部３の各タップの係数を算出する。
なお、この演算部の出力は、後述する第２のフィルタ部
８にも供給されている。５は前記第１のフィルタ部３の
出力から後述するひずみ補正要素発生部９の出力を減算
する第１の減算器であり、この第１の減算器５の出力が
試験機部１０の加算点１３に入力される。
【００１３】試験機部１０において、１３は加算点、１
４はＰＩＤ調節部、１５はサーボバルブ、１６はアクチ
ュエータ、１７はピストン、１８は変位センサ、１９は
変位用センサアンプである。また、２０は前記ピストン
１７などに取り付けられた加速度センサであり、試料に
印加される加速度を検出する。前記第１の減算器５の出
力は、前記加算点１３において、前記センサ用アンプ１
９からのデジタルデータに変換された変位センサの出力
信号Ｅｓと減算され、誤差信号Ｅｒが前記ＰＩＤ調節部
１４を介してサーボバルブ１５に出力される。これによ
り、前記アクチュエータ１６が駆動され、試料に載荷さ
れる。試料の変位は変位センサ１８で検知され、変位セ
ンサ用アンプ１９を介してデジタル信号に変換されて前
記加算点１３に供給される。このように試験機部１０に
おいて変位フィードバック制御が行われている。
４はＰＩＤ調節部、１５はサーボバルブ、１６はアクチ
ュエータ、１７はピストン、１８は変位センサ、１９は
変位用センサアンプである。また、２０は前記ピストン
１７などに取り付けられた加速度センサであり、試料に
印加される加速度を検出する。前記第１の減算器５の出
力は、前記加算点１３において、前記センサ用アンプ１
９からのデジタルデータに変換された変位センサの出力
信号Ｅｓと減算され、誤差信号Ｅｒが前記ＰＩＤ調節部
１４を介してサーボバルブ１５に出力される。これによ
り、前記アクチュエータ１６が駆動され、試料に載荷さ
れる。試料の変位は変位センサ１８で検知され、変位セ
ンサ用アンプ１９を介してデジタル信号に変換されて前
記加算点１３に供給される。このように試験機部１０に
おいて変位フィードバック制御が行われている。
【００１４】前述のように、試験機部１０の伝達関数Ｈ
が試験の進行に伴って変化したとしても、非線形ひずみ
が存在しない系においては、前記関数発生器１、第１の
積分手段２、第１のフィルタ部３、演算部４、試験機部
１０による経路で、前記入力波形Ｅｉと前記加速度セン
サ２０からの出力波形とは、振幅比も含め、完全に一致
するはずである。ただし、前記フィルタ部３のトランス
バーサルフィルタのタップ数分の遅延は存在している。
が試験の進行に伴って変化したとしても、非線形ひずみ
が存在しない系においては、前記関数発生器１、第１の
積分手段２、第１のフィルタ部３、演算部４、試験機部
１０による経路で、前記入力波形Ｅｉと前記加速度セン
サ２０からの出力波形とは、振幅比も含め、完全に一致
するはずである。ただし、前記フィルタ部３のトランス
バーサルフィルタのタップ数分の遅延は存在している。
【００１５】しかしながら、前述のように試験機部１０
には非線形要素が含まれているため、本発明では、減算
器６、第２の積分手段７、第２のフィルタ部８、ひずみ
補正要素発生部９を設け、前記フィルタ部３の出力から
前記ひずみ補正要素発生部９の出力を減算器５で減算し
て、前記試験機部１０に供給するようにしている。
には非線形要素が含まれているため、本発明では、減算
器６、第２の積分手段７、第２のフィルタ部８、ひずみ
補正要素発生部９を設け、前記フィルタ部３の出力から
前記ひずみ補正要素発生部９の出力を減算器５で減算し
て、前記試験機部１０に供給するようにしている。
【００１６】すなわち、前記入力波形（関数発生器１の
出力Ｅｉ）と出力波形（加速度センサ２０の出力）とで
一致しない部分があれば、それは非線形要素による誤差
信号であるから、前記関数発生器１からの入力波形Ｅｉ
から前記加速度センサ２０の出力を減算器６で減算する
ことにより、非線形性に起因する誤差信号を検出する。
次に、第２の積分手段７において２回積分処理を行って
前記減算器６からの誤差信号を変位の次元の信号に変換
し、さらに、前記フィルタ部４と同一の伝達関数（１／
Ｈ）を有する第２のフィルタ部８に入力する。この第２
のフィルタ部８のタップ係数も前記第１のフィルタ部３
と同様に前記演算部４の出力により制御されており、該
第２のフィルタ部８からは前記誤差信号に対する試験機
部１０の周波数特性を補正した出力が得られる。そし
て、この第２のフィルタ部８の出力をひずみ補正要素発
生部９に入力する。
出力Ｅｉ）と出力波形（加速度センサ２０の出力）とで
一致しない部分があれば、それは非線形要素による誤差
信号であるから、前記関数発生器１からの入力波形Ｅｉ
から前記加速度センサ２０の出力を減算器６で減算する
ことにより、非線形性に起因する誤差信号を検出する。
次に、第２の積分手段７において２回積分処理を行って
前記減算器６からの誤差信号を変位の次元の信号に変換
し、さらに、前記フィルタ部４と同一の伝達関数（１／
Ｈ）を有する第２のフィルタ部８に入力する。この第２
のフィルタ部８のタップ係数も前記第１のフィルタ部３
と同様に前記演算部４の出力により制御されており、該
第２のフィルタ部８からは前記誤差信号に対する試験機
部１０の周波数特性を補正した出力が得られる。そし
て、この第２のフィルタ部８の出力をひずみ補正要素発
生部９に入力する。
【００１７】ひずみ補正要素発生部９は、前記入力信号
Ｅｉの繰り返し周期１周期分のデータを格納することが
できるメモリ手段により構成されており、前記関数発生
器１と同期して読み出されるようになされている。そし
て、前記第２のフィルタ部８から出力される非線形ひず
みに起因する誤差信号に対して所定の補正係数を乗算
し、ひずみ補正要素発生部９の対応するアドレスに格納
されているデータに加算する。すなわち、繰り返し周期
ごとに前記誤差信号が積算されることとなる。このひず
み補正要素発生部９の出力を前記減算器５に減算入力と
して供給し、前記第１のフィルタ部３の出力から減算す
る。これを１周期ごとに繰り返すことにより、前記減算
器６の出力はひずみ成分が減算されたものとなり、前記
減算器７の出力である誤差信号はゼロに収束することと
なる。なお、前記補正係数を、１／ｎ（例えばｎ＝２）
とすることにより、対数関数に従って非線形性に起因す
る誤差を収束させることができる。
Ｅｉの繰り返し周期１周期分のデータを格納することが
できるメモリ手段により構成されており、前記関数発生
器１と同期して読み出されるようになされている。そし
て、前記第２のフィルタ部８から出力される非線形ひず
みに起因する誤差信号に対して所定の補正係数を乗算
し、ひずみ補正要素発生部９の対応するアドレスに格納
されているデータに加算する。すなわち、繰り返し周期
ごとに前記誤差信号が積算されることとなる。このひず
み補正要素発生部９の出力を前記減算器５に減算入力と
して供給し、前記第１のフィルタ部３の出力から減算す
る。これを１周期ごとに繰り返すことにより、前記減算
器６の出力はひずみ成分が減算されたものとなり、前記
減算器７の出力である誤差信号はゼロに収束することと
なる。なお、前記補正係数を、１／ｎ（例えばｎ＝２）
とすることにより、対数関数に従って非線形性に起因す
る誤差を収束させることができる。
【００１８】図２は各信号波形の例を示す図であり、
（ａ）は前記関数発生器１からの波形信号Ｅｉ、（ｂ）
は前記ひずみ補正要素発生部９への入力信号（すなわ
ち、誤差信号）波形、（ｃ）は前記ひずみ補正要素発生
部９の出力信号波形の各一例を示している。図２の
（ａ）に示すように、前記関数発生器１の出力Ｅｉは、
この図に示す波形を１周期として繰り返す周期波形とな
っている。また、（ｂ）は、前記第２のフィルタ部８の
出力である変位次元に変換された誤差信号の一例を示し
ている。前述のように、前記ひずみ補正要素発生部９は
前記入力波形Ｅｉの１周期分に対応する数のサンプルデ
ータを格納するメモリを有しており、図２の（ｂ）に示
す前記第２のフィルタ部８の各サンプル出力に対して、
所定の係数（例えば、１／２）を乗算し、それぞれ対応
するアドレスに足し込む処理を行う。初期状態では、該
メモリの各アドレスには０が格納されているため、第１
回目の周期では、前記ひずみ補正要素発生部９の各アド
レスには、前記第２のフィルタ部８の出力に所定の係数
（１／２）を乗算した値が格納されることとなる。この
メモリの各アドレスに格納されたデータは、前記フィル
タ部３から出力される変位次元に変換された前記入力波
形Ｅｉとタイミングを合わせて読み出され、前記減算器
５において、前記変位次元に変換された入力波形Ｅｉか
ら減算されて、前記試験機部１０の加算点１３に制御目
標信号として供給される。
（ａ）は前記関数発生器１からの波形信号Ｅｉ、（ｂ）
は前記ひずみ補正要素発生部９への入力信号（すなわ
ち、誤差信号）波形、（ｃ）は前記ひずみ補正要素発生
部９の出力信号波形の各一例を示している。図２の
（ａ）に示すように、前記関数発生器１の出力Ｅｉは、
この図に示す波形を１周期として繰り返す周期波形とな
っている。また、（ｂ）は、前記第２のフィルタ部８の
出力である変位次元に変換された誤差信号の一例を示し
ている。前述のように、前記ひずみ補正要素発生部９は
前記入力波形Ｅｉの１周期分に対応する数のサンプルデ
ータを格納するメモリを有しており、図２の（ｂ）に示
す前記第２のフィルタ部８の各サンプル出力に対して、
所定の係数（例えば、１／２）を乗算し、それぞれ対応
するアドレスに足し込む処理を行う。初期状態では、該
メモリの各アドレスには０が格納されているため、第１
回目の周期では、前記ひずみ補正要素発生部９の各アド
レスには、前記第２のフィルタ部８の出力に所定の係数
（１／２）を乗算した値が格納されることとなる。この
メモリの各アドレスに格納されたデータは、前記フィル
タ部３から出力される変位次元に変換された前記入力波
形Ｅｉとタイミングを合わせて読み出され、前記減算器
５において、前記変位次元に変換された入力波形Ｅｉか
ら減算されて、前記試験機部１０の加算点１３に制御目
標信号として供給される。
【００１９】以下、上述した処理を繰り返すことによ
り、前記ひずみ補正要素発生部９から、図２の（ｃ）に
示すように、徐々に前記ひずみ成分に起因する誤差信号
に漸近するひずみ補正要素データが出力され、前記減算
器６の出力は徐々にゼロとなり、図２の（ｂ）に示すよ
うに、前記第２のフィルタ部８の出力はゼロに収束して
いく。このようにして、ｎ回（ｎ周期）繰り返すことに
より、ひずみ成分に起因する誤差信号をなくすことが可
能となる。したがって、入力波形と出力波形とを一致さ
せることができる。
り、前記ひずみ補正要素発生部９から、図２の（ｃ）に
示すように、徐々に前記ひずみ成分に起因する誤差信号
に漸近するひずみ補正要素データが出力され、前記減算
器６の出力は徐々にゼロとなり、図２の（ｂ）に示すよ
うに、前記第２のフィルタ部８の出力はゼロに収束して
いく。このようにして、ｎ回（ｎ周期）繰り返すことに
より、ひずみ成分に起因する誤差信号をなくすことが可
能となる。したがって、入力波形と出力波形とを一致さ
せることができる。
【００２０】なお、上述した実施の形態では、関数発生
器１からの入力波形Ｅｉが試料に印加される加速度を規
定するものである場合について説明したが、本発明は、
これに限られることはなく、入力波形Ｅｉが試料の変位
あるいは速度を規定するものである場合にも適用するこ
とができる。すなわち、入力波形Ｅｉが試料の変位を規
定する波形であるときには、前記積分手段２および７を
使用せず、また、前記加速度センサ２０ではなく、前記
変位センサ１８の出力を前記減算器６に入力すればよ
い。また、入力波形Ｅｉが試料の速度を規定する波形で
あるときは、前記積分手段２および７において、それぞ
れ、積分処理を１回だけ実行するようにし、また、前記
加速度センサ２０に代えて速度センサを用いるか、ある
いは、加速度センサ２０の検出出力を１回積分処理した
後、前記減算器６に入力すればよい。さらにまた、上記
においては、入力波形が正弦波波形である場合を例にと
って説明したが、入力波形として、所定の周期で繰り返
される周期波形であれば、どのような波形にも適用する
ことができる。
器１からの入力波形Ｅｉが試料に印加される加速度を規
定するものである場合について説明したが、本発明は、
これに限られることはなく、入力波形Ｅｉが試料の変位
あるいは速度を規定するものである場合にも適用するこ
とができる。すなわち、入力波形Ｅｉが試料の変位を規
定する波形であるときには、前記積分手段２および７を
使用せず、また、前記加速度センサ２０ではなく、前記
変位センサ１８の出力を前記減算器６に入力すればよ
い。また、入力波形Ｅｉが試料の速度を規定する波形で
あるときは、前記積分手段２および７において、それぞ
れ、積分処理を１回だけ実行するようにし、また、前記
加速度センサ２０に代えて速度センサを用いるか、ある
いは、加速度センサ２０の検出出力を１回積分処理した
後、前記減算器６に入力すればよい。さらにまた、上記
においては、入力波形が正弦波波形である場合を例にと
って説明したが、入力波形として、所定の周期で繰り返
される周期波形であれば、どのような波形にも適用する
ことができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の試験装置
によれば、システムに内在する非線形ひずみによる影響
を取り除き、入力波形と同一の出力波形を得ることが可
能となり、試験の信頼性を向上させることが可能とな
る。
によれば、システムに内在する非線形ひずみによる影響
を取り除き、入力波形と同一の出力波形を得ることが可
能となり、試験の信頼性を向上させることが可能とな
る。
【図１】 本発明の試験装置の一実施の形態の構成を示
す機能ブロック図である。
す機能ブロック図である。
【図２】 本発明の試験装置の動作を説明するための波
形図であり、（ａ）は入力波形、（ｂ）はひずみ補正要
素発生部への入力信号、（ｃ）はひずみ補正要素発生部
の出力信号の例を示す図である。
形図であり、（ａ）は入力波形、（ｂ）はひずみ補正要
素発生部への入力信号、（ｃ）はひずみ補正要素発生部
の出力信号の例を示す図である。
【図３】 従来の試験装置の一構成例を示す機能ブロッ
ク図である。
ク図である。
１ 関数発生器 ２、７ 積分手段 ３ 演算部 ４、８ フィルタ部 ５、６ 減算器 ９ ひずみ補正要素発生部 １０ 試験機部 １１ コントローラ部 １２ プラント部 １３ 加算点 １４ ＰＩＤ調節部 １５ サーボバルブ １６ アクチュエータ １７ ピストン １８ 変位センサ １９ 変位用センサアンプ ２０ 加速度センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の繰り返し周期を有する波形信号を
発生する波形発生手段と、 試料を加振する変位フィードバック制御の試験機部と、 前記試験機部の伝達関数をＨとしたときに１／Ｈに相当
する伝達関数を有する第１のフィルタ部と、 前記波形信号に対応する前記試験機部の出力と前記波形
発生手段の出力との差を検出する第１の減算器と、 該第１の減算器の出力が入力され、前記第１のフィルタ
部と同一の伝達関数を有する第２のフィルタ部と、 前記所定の繰り返し周期に対応する前記第２のフィルタ
部の出力を積算するひずみ補正要素発生部と、 前記第１のフィルタ部の出力から前記ひずみ補正要素発
生部の出力を減算して、前記試験機部に出力する第２の
減算器とを有することを特徴とする試験装置。 - 【請求項２】 前記ひずみ補正要素発生部は、前記所定
の繰り返し周期に対応する前記第２のフィルタ部の出力
に所定の係数を乗算した値を積算するものであることを
特徴とする前記請求項１記載の試験装置。 - 【請求項３】 前記波形発生手段より出力される波形信
号は、試料に印加する加速度あるいは速度に対応する波
形信号であることを特徴とする前記請求項１あるいは２
に記載の試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053335A JP4098453B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053335A JP4098453B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242055A true JP2001242055A (ja) | 2001-09-07 |
| JP4098453B2 JP4098453B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=18574734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000053335A Expired - Fee Related JP4098453B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4098453B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020121563A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000053335A patent/JP4098453B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020121563A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び材料試験機の制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4098453B2 (ja) | 2008-06-11 |
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