JP2001343305A - 振動試験システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動発生機から振動制御装置へのノイズを抑
制し、振動制御装置による電力増幅器の動作制御を可能
とし、振動制御を遠隔で行えることを可能とする振動試
験システムを提供することである。 【解決手段】 被試験体に対し、振動発生機５により振
動を付与して、当該被試験体の振動性能評価を試験する
振動試験システム１において、振動検出器６は、振動発
生機５による振動状態を検出して振動状態信号を出力
し、チャージアンプ７は振動検出器６によって検出され
た振動状態信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、振動制御装置
３は、Ａ／Ｄ変換された振動状態信号に基づいて、振動
発生機５の振動制御を行う振動制御信号を生成し、電力
増幅器４は、振動制御装置３によって生成された振動制
御信号をＤ／Ａ変換して増幅し、チャージアンプ７及び
電力増幅器４と、振動制御装置３との間は、デジタル信
号ケーブルによって接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被試験物に対して
振動試験を行う振動試験システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、製品開発から基礎研究にわたり幅
広く、振動試験装置による振動検査が行われている。例
えば、自動車、鉄道車両、船舶等に搭載される機器・部
品は、それらを快適かつ安全に利用するために、振動試
験により振動時における振動の様子を十分に検査し、信
頼性・安全性を向上させている。また、テレビ、オーデ
ィオ機器、冷蔵庫、洗濯機等、日常生活に不可欠な電化
製品では、製品本体のみならず、ＩＣ、抵抗、コンデン
サ等の個々の電子部品に至るまで、振動試験が行われ信
頼性、品質の維持・向上を図っている。

【０００３】このような従来の振動試験システムは、小
規模のものから大規模のものに至るまで様々であるが、
主に振動発生機、電力増幅器、及び振動制御装置等から
構成されており、振動制御装置より振動制御アナログ信
号を電力増幅器に出力し、この電力増幅器により増幅さ
れたアナログ制御信号を振動発生機に出力して、振動発
生機が動作する。更に、動作中の振動発生機は、振動を
検出する振動検出器を備えており、この振動検出器によ
り検出された振動を微弱なアナログ信号としてチャージ
アンプが拾い、振動制御装置に出力して、次段階のアナ
ログ制御信号を出力する、という一連の動作を行うもの
である。

【０００４】振動発生機としては、動電式のものと、電
気油圧式のもの等があるが、小型から大型に至るまで，
種類は豊富である。また、振動制御装置としては、正弦
波制御用、ランダム波制御用等、振動形態に応じて種々
のデジタル振動制御装置が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の振動試験システムにおいては、以下のような
問題があった。第１に、振動発生機が大型化されるに伴
い、振動発生機と電力増幅器間の電位が、振動制御装置
と電力増幅器間の電位に比べて大きくなり、そのため、
振動発生機と電力増幅器間の制御信号が影響して、振動
制御装置に対しノイズを与え、その結果、大型化された
振動発生機を用いる場合、ノイズの影響により振動制御
装置の動作が不安定となり、制御精度が低くなってしま
う、という問題があった。

【０００６】第２に、振動制御装置は、振動発生機に対
して制御信号を出力することによって振動発生機の動作
を制御するものであり、振動発生機以外の周辺機器、特
に信号増幅器を制御する手段がなく、そのため、電力増
幅器やチャージアンプ等の信号増幅器に対する制御は、
振動制御装置とは独立した別の制御手段が必要になる、
という問題点があった。信号増幅器、特に電力増幅器
は、振動発生機に制御信号を出力するものであり、電力
増幅器の制御はシステムの安全性・信頼性を向上させる
ために、欠くことのできない問題であった。

【０００７】第３に、各機器は、アナログ信号対応のＢ
ＮＣケーブルにより接続されており、特に電力増幅器と
振動制御装置間、及びチャージアンプと振動制御装置間
は信号の減衰とノイズ抑制のため、極力短くすることが
望ましく、したがって、電力増幅器、振動制御装置、及
びチャージアンプを一カ所（もしくは一室）に局在させ
なければならず、システムの設置に対し柔軟性を持たせ
ることができない、という問題点があった。このため、
振動制御部を振動発生機から隔離して、別室で振動発生
機に対する制御を行うことが困難であった。

【０００８】そこで本発明の課題は、振動発生機から振
動制御装置へのノイズを抑制し、振動制御装置による電
力増幅器及びチャージアンプの動作制御を可能とし、振
動制御を遠隔で行えることを可能とする振動試験システ
ムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被試験体に対し、振動発生機により振動を付与して、当
該被試験体の振動特性評価を試験する振動試験システム
において、前記振動発生機による振動状態を検出して振
動状態信号を出力する振動検出器と、前記振動検出器に
よって検出された振動状態信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換された振動状態信号に
基づいて、前記振動発生機の振動制御を行う振動制御信
号を生成する振動制御信号生成部と、前記振動制御信号
生成部によって生成された振動制御信号をＤ／Ａ変換し
て増幅するＤ／Ａ変換部と，を備え、前記Ａ／Ｄ変換部
及び前記Ｄ／Ａ変換部と、前記振動制御信号生成部との
間は、デジタル信号ケーブルによって接続されているこ
とを特徴とする。

【００１０】この請求項１記載の発明の振動試験システ
ムによれば、Ｄ／Ａ変換部と振動制御信号生成部との間
が、デジタル信号ケーブルによって接続されているの
で、振動制御信号生成部において生成される振動制御信
号をデジタル信号のままＤ／Ａ変換部に出力することが
できるため、振動制御信号が受けるＤ／Ａ変換部と振動
発生機との間にある大きな電位差の影響によるノイズを
減少させることが可能となる。

【００１１】また、振動制御信号生成部とＤ／Ａ変換部
との間、及び振動制御信号生成部とＡ／Ｄ変換部との間
はデジタル信号ケーブルによって接続されているため、
このケーブルを十分長くとっても、信号の減衰やノイズ
による劣化が生じにくくなり、そのため、振動制御信号
生成部を、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、振動発生機、
及び振動検出器と隔離して設けることが可能となる。特
に、振動制御信号生成部から、Ｄ／Ａ変換部のオン・オ
フ動作を、確実に遠隔制御することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の一実
施の形態における振動試験システム１について詳細に説
明する。まず、構成を説明する。

【００１３】図１は本発明を適用した一実施の形態にお
ける振動試験システム１のブロック図である。この図１
において、振動試験システム１は、コンピュータ２、振
動制御装置３，電力増幅器４、振動発生機５、振動検出
器６、チャージアンプ７によって構成されており、コン
ピュータ２と振動制御装置３の間はＬＡＮ（Local Area
Network）ケーブルＳ１で接続され、振動制御装置３と
電力増幅器４との間、及び振動制御装置３とチャージア
ンプ７との間は、それぞれデジタル信号用ケーブルＳ
２、及びＳ５により接続されている。更に、電力増幅器
４と振動発生機５との間、及び振動検出器６とチャージ
アンプ７との間は、それぞれアナログ信号用ＢＮＣケー
ブルＳ３，及びＳ４によって接続されている。電力増幅
器４には、Ｄ／Ａ変換器４ａ、及び増幅部４ｂが設けら
れ、チャージアンプ７には、Ａ／Ｄ変換器７ａ、及び増
幅部７ｂが設けられている。

【００１４】コンピュータ２は、ＬＡＮケーブルＳ１を
介して振動制御装置３と接続されていて、振動制御装置
３が実行可能な様々な振動パターンを実行させるための
振動試験用アプリケーションプログラムと、当該プログ
ラムのプログラムコードを記憶する記憶装置（図示せ
ず）、及び前記プログラムを実行するＣＰＵ（CentralP
rocessing Unit）（図示せず）等から構成されている。
コンピュータ２は、記憶装置内の振動試験用プログラム
を実行することにより、振動制御装置３に対しては、デ
ジタル信号用ケーブルＳ２を介して振動制御信号を電力
増幅器４に出力させ、電力増幅器４に対しては、電力増
幅器４のオン・オフを制御する。

【００１５】また、コンピュータ２は、デジタル信号用
ケーブルＳ５を介してチャージアンプ７から振動制御装
置３に出力された振動発生機５の振動状態を表すデジタ
ル信号を、ＬＡＮケーブルＳ１を介して取り込み、当該
デジタル信号に基づいて振動制御装置３及び電力増幅器
４の動作をフィードバック制御する。

【００１６】振動制御装置３は、デジタル制御による各
種振動パターンを制御するものであり、例えば、正弦波
信号を出力するもの、ガウス確率密度分布に従うランダ
ム波を出力するもの、またはショック波を出力するもの
等、が用いられる。また、振動制御装置３の入出力段
は、デジタル信号に対応するものであり、従来の振動制
御装置に備わっている入力段のＡ／Ｄ変換器、出力段の
Ｄ／Ａ変換器は備えられていない。

【００１７】振動制御装置３は、コンピュータ２からＬ
ＡＮケーブルＳ１を介して入力される制御信号に基づい
て、振動発生機５の動作を制御するデジタル信号、及び
電力増幅器４の動作を制御するデジタル信号を、電力増
幅器４に対して出力する。

【００１８】更に、振動制御装置３は、振動検出器６に
よって検出された振動発生機５の振動情報を、デジタル
信号用ケーブルＳ５を介して受け取り、コンピュータ２
からＬＡＮケーブルＳ１を介して入力される制御信号に
基づいて、振動発生機５の振動に対するフィードバック
制御を行う。

【００１９】電力増幅器４は、Ｄ／Ａ変換器４ａと、入
力信号を増幅する増幅部４ｂとを備え、振動制御装置３
からデジタル信号用ケーブルＳ２を介して出力された正
弦波、ランダム波、またはショック波等の振動制御信号
を増幅し、振動発生機５を作動させるために必要な電力
を歪ませず安定して供給する。

【００２０】この電力増幅器４は、振動発生機５を制御
するデジタル信号と、電力増幅器４自体を制御するデジ
タル信号とを、振動制御装置３から受け取る。電力増幅
器４は、振動発生機５を制御するデジタル信号をＤ／Ａ
変換器４ａによりアナログ信号に変換した後、増幅部４
ｂで増幅し、ＢＮＣケーブルＳ３を介して振動発生機５
に出力する。更に電力増幅器４は、電力増幅器４自体を
制御するデジタル信号に基づいて、装置のオン・オフを
制御する。

【００２１】振動発生機５は、電気油圧式振動試験機ま
たは動電式振動試験機等があるが、本実施の形態におい
ては、図１に示されているように従来型の動電式振動試
験機が用いられている。この動電式の振動発生機５は、
振動発生機５内の可動コイル（図示せず）の振動を振動
板（図示せず）に伝えることにより、振動板上の被試験
体を振動させるものである。

【００２２】振動検出器６は、振動発生機５に装着され
ており、振動発生機５が振動制御信号による制御内容に
従って振動しているか否かを検出する。検出された情報
はアナログ信号として、ＢＮＣケーブルＳ４を介してチ
ャージアンプ７に出力される。

【００２３】チャージアンプ７は、増幅部７ｂにおい
て、振動検出器６からＢＮＣケーブルＳ４を介して入力
される微弱なアナログ信号を振動制御装置３で必要とさ
れる電位レベルまで増幅し、出力段に設けられたＡ／Ｄ
変換器７ａによりデジタル信号に変換した後、デジタル
信号用ケーブルＳ５を介して振動制御装置３に出力す
る。

【００２４】なお、コンピュータ２及び振動制御装置３
は、電力増幅器４、振動発生装置５、振動検出器６、及
びチャージアンプ７と同室させる必要はなく、デジタル
信号用ケーブルＳ２及びＳ５を十分長く取ることによ
り、それぞれを別室、別階、もしくは別棟に設けること
も可能である。

【００２５】次に動作を説明する。まず、コンピュータ
２の振動試験用アプリケーションプログラムを起動させ
る。すると、当該アプリケーションプログラムの実行に
より、振動制御装置３の振動を制御する制御信号が、Ｌ
ＡＮケーブルＳ１を介して振動制御装置３に出力され
る。

【００２６】次いで、振動制御装置３では、当該制御信
号に基づいて、正弦波、ランダム波、またはショック波
等のデジタル振動制御信号が発生され、ケーブルＳ２を
介して電力増幅器４に出力される。また、前記制御信号
に基づいて、電力増幅器４のオン・オフを制御するデジ
タル信号（オン信号・オフ信号）が生成され、ケーブル
Ｓ２を介して電力増幅器４に出力される。

【００２７】次いで、待機モード状態の電力増幅器４
に、振動制御装置３から出力されたオン信号が取り込ま
れる。まず主電源が投入（オン）される。そして振動制
御装置３から出力された正弦波、ランダム波、またはシ
ョック波等の振動制御信号は、Ｄ／Ａ変換器４ａにより
アナログ信号に変換された後、増幅部４ｂにおいて増幅
され、アナログ信号用ケーブルＳ３を介して振動発生機
５に出力される。

【００２８】次いで、電力増幅器４からＳ３を介して出
力された正弦波、ランダム波、またはショック波等の振
動制御信号に基づいて、振動発生機５内に設けられた可
動コイル（図示せず）が振動し、この振動は振動発生機
５に設けられた振動板（図示せず）に伝えられ、振動板
上に置かれた被試験体を振動させる。

【００２９】次いで、振動検出器６により、振動発生機
５の振動が加速度として検出される。検出されたアナロ
グ信号は、チャージアンプ７の増幅部７ｂにより増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器７ａによりデジタル信号に変換された
後、デジタル信号用ケーブルＳ５を介して振動制御装置
３及びコンピュータ２に出力される。そして、このデジ
タル信号に基づいて、振動発生機における振動のフィー
ドバック制御が行われる。

【００３０】以上説明した本発明の振動試験システム１
によれば、電力増幅器４の入力段をデジタル対応とした
ので、大きな信号がＳ３を介して電力増幅器４から振動
発生機５に出力される際、電力増幅器４と振動発生機５
との間にある大きな電位差によってケーブルＳ２上に発
生するノイズの影響を減少させることが可能となる。

【００３１】また、振動制御装置３と電力増幅器４を接
続するケーブルＳ２、及び振動制御装置３とチャージア
ンプ７を接続するケーブルＳ５をデジタル信号化したの
で、両ケーブルを長くとっても、ケーブルを伝わる信号
の減衰や、ノイズによる劣化が生じにくくなる。そのた
め、コンピュータ２及び振動制御装置３を、電力増幅器
４、振動発生機５、振動検出器６、及びチャージアンプ
７と別室、別階、または別棟に設けることが可能とな
る。

【００３２】また、振動制御装置３と電力増幅器４を接
続するケーブルＳ２をデジタル信号化したので、電力増
幅器４のオン・オフ制御を、振動制御装置３の段階で行
うことが可能となり、システムの安全性・信頼性を向上
させることが可能となる。

【００３３】更に、電力増幅器４にＡ／Ｄ変換器を、チ
ャージアンプ７にはＤ／Ａ変換器をそれぞれ設けたこと
により、振動発生機５だけではなく、電力増幅器４及び
チャージアンプ７を含めたシステム全体がフィードバッ
ク制御可能となり、複雑、かつ精密な振動試験を実施す
ることが可能となる。

【００３４】なお、本発明は、上記実施の形態の内容に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能であり、例えば、振動制御装置３に、
正弦波やショック波等の異なる振動形態を同時に制御す
ることを可能にする手段を設けても良い。この場合、コ
ンピュータ２により、数種の振動形態を連続的に動作さ
せることが可能となる。また、上記と同様の効果を得る
別の手段としては、異なる振動形態に対応する数台の振
動制御装置３を、コンピュータ２と、電力増幅器３及び
チャージアンプ７との間で並列接続することにより設け
ることも可能である。

【００３５】また、図１において、電力増幅器４とチャ
ージアンプ７が一体化された実施形態が示されている
が、それぞれ別体として設けることも可能である。更
に、図１においては、コンピュータ２と振動制御装置３
とが別体となっている実施形態が示されているが、それ
ぞれを一体化した形態を設けることも可能である。この
場合、振動制御装置３には、振動試験用アプリケーショ
ンプログラム、当該プログラムのプログラムコードを記
憶する記憶装置、前記プログラムを実行するＣＰＵや、
キーボード等の外部入力手段、及びＣＲＴディスプレイ
等の表示手段が備えられている。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明の振動試験システム
によれば、Ａ／Ｄ変換部及びＤ／Ａ変換部と、振動制御
信号生成部との間が、デジタル信号ケーブルによって接
続されているので、振動制御信号生成部において生成さ
れる振動制御信号をデジタル信号のままＤ／Ａ変換部に
出力することができるため、振動制御信号が受けるＤ／
Ａ変換部と振動発生機との間にある大きな電位差の影響
によるノイズを減少させることが可能となる。

【００３７】また、振動制御信号生成部とＤ／Ａ変換部
との間、及び振動制御信号生成部とＡ／Ｄ変換部との間
はデジタル信号ケーブルによって接続されているため、
このケーブルを十分長くとっても、信号の減衰やノイズ
による劣化が生じにくくなり、そのため、振動制御信号
発生部を、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、振動発生機、
及び振動検出器と隔離して設けることが可能となる。特
に、振動制御信号発生部から、Ｄ／Ａ変換部のオン・オ
フ動作を、確実に遠隔制御することが可能となる。

【００３８】更に、振動試験システムの２つの信号増幅
段として、それぞれ、Ａ／Ｄ変換部、及びＤ／Ａ変換部
を設けたことにより、振動発生機だけではなく、信号増
幅段を含めたシステム全体がフィードバック制御可能と
なり、複雑、かつ精密な振動試験を実施することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態における振
動試験システム１の内容を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 振動試験システム ２ コンピュータ ３ 振動制御装置 ４ 電力増幅器 ４ａ Ｄ／Ａ変換器 ４ｂ 増幅部 ５ 振動発生機 ６ 振動検出器 ７ チャージアンプ ７ａ Ａ／Ｄ変換器 ７ｂ 増幅部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被試験体に対し、振動発生機により振動を
   付与して、当該被試験体の振動特性を試験する振動試験
   システムにおいて、 前記振動発生機による振動状態を検出して振動状態信号
   を出力する振動検出器と、 前記振動検出器によって検出された振動状態信号を増幅
   して、Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、 Ａ／Ｄ変換された振動状態信号に基づいて、前記振動発
   生機の振動制御を行う振動制御信号を生成する振動制御
   信号生成部と、 前記振動制御生成部によって生成された振動制御信号を
   Ｄ／Ａ変換して増幅するＤ／Ａ変換部と，を備え、 前記Ａ／Ｄ変換部及び前記Ｄ／Ａ変換部と、前記振動制
   御信号生成部との間は、デジタル信号ケーブルによって
   接続されていることを特徴とする振動試験システム。