JP2007225433A - Vibration mode determination method and device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine accurately each characteristic vibration mode of various objects by measuring vibration in the noncontact state, and to reduce facility cost by a simple device constitution. <P>SOLUTION: A sound radiated from a vibrating measuring object W is measured near the measuring object W by using a plurality of microphones 12 held in the noncontact state near the measuring position of the measuring object W by a tool 14. Hereby, information on a vibration mode of the object included in the sound radiated from the measuring object W can be acquired accurately before being attenuated. Then, signals of the sound collected by the plurality of microphones 12 are collected in time series by a collection device 18, and collected data by the collection device 18 are subjected to complex spectral processing by a processing device 20, to thereby enable visualization of the vibration mode of the measuring object W. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、物体の振動モード判定技術に関するものである。   The present invention relates to a vibration mode determination technique for an object.

物体の多くは、振動モード(物体が持つ振動の空間的形状変化を言い振動波形とも言う。)を有している。そして、部品単体や構造物等の固有振動モードを把握することは、適切な振動対策(梁の追加や形状変更、板厚変更、材料変更等)を施す上で、極めて有効である。従って、従来から、物体の振動モードを判定するための様々な手法が発案されている。最も一般的な手法は、モード解析手法であり、物体の振動モードを抽出するために、人為的に物体に対して加振を行い、加振と応答の信号から周波数応答関数(伝達関数)を求め、最終的に振動モードを求める手法である。
又、物体の振動モードを判定するためには、物体に生じる振動を捉える必要があるが、これを測定する手法としては、加速度センサを物体の複数の測定点に貼り付け、物体の振動を直接的に測定する手法が一般的である。一方、物体に対し被接触で振動測定を行う手法として、レーザドップラ振動計を用いる手法も広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
Many objects have a vibration mode (a spatial shape change of vibration of the object, also referred to as a vibration waveform). And grasping the natural vibration mode of a single component or a structure is extremely effective in taking appropriate vibration countermeasures (addition of beams, shape change, plate thickness change, material change, etc.). Therefore, conventionally, various methods for determining the vibration mode of an object have been proposed. The most common method is a mode analysis method. In order to extract the vibration mode of an object, the object is artificially excited, and the frequency response function (transfer function) is calculated from the excitation and response signals. This is a method for obtaining the vibration mode finally.
In addition, in order to determine the vibration mode of an object, it is necessary to capture the vibration generated in the object. As a method for measuring this, an acceleration sensor is attached to a plurality of measurement points of the object, and the vibration of the object is directly measured. In general, the measurement method is general. On the other hand, a technique using a laser Doppler vibrometer is widely used as a technique for performing vibration measurement in contact with an object (see, for example, Patent Document 1).

特公平7−85047号公報Japanese Patent Publication No. 7-85047

しかしながら、加速度センサを物体の複数の測定点に貼り付け、物体の振動を直接的に測定する手法では、測定対象が回転体のようなものである場合には、振動測定が困難又は不可能となる場合があった。又、振動の減衰が小さい構造物(鐘等)のような場合には、加速度センサを貼付することに起因して振動特性が変化してしまうことから、正確な振動モード判定が困難となっていた。一方、レーザドップラ振動計による被接触の振動測定手法によれば、上記のごとく接触式の加速度センサを用いることが不向きな物体に対しても振動測定が可能であるが、装置が大型であることや、装置の価格が高価であることから、広く用いられてはいない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、非接触での振動測定行うことにより、様々な物体の固有振動モードを正確に判定することを可能とし、なおかつ、簡単な装置構成により設備コスト低減を実現することにある。
However, in the method of directly measuring the vibration of the object by attaching the acceleration sensor to a plurality of measurement points of the object, the vibration measurement is difficult or impossible when the measurement target is like a rotating body. There was a case. In addition, in the case of a structure (bell or the like) having a small vibration attenuation, vibration characteristics change due to the application of an acceleration sensor, making it difficult to accurately determine the vibration mode. It was. On the other hand, according to the method of measuring contacted vibration using a laser Doppler vibrometer, vibration measurement is possible even for objects that are not suitable for using a contact-type acceleration sensor as described above, but the apparatus is large. Moreover, since the price of an apparatus is expensive, it is not widely used.
The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to enable non-contact vibration measurement to accurately determine the natural vibration modes of various objects, and The object is to reduce equipment costs with a simple device configuration.

上記課題を解決するための、本発明に係る振動モード判定方法は、振動する被測定物から放射される音を、被測定物の近傍において複数の場所で同時測定し、当該測定データを時系列で収集し、該収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、被測定物の振動モードの可視化を行うことを特徴とするものである。
本発明によれば、振動する被測定物から放射される音を、被測定物の近傍において測定することで、被測定物から放射される音に含まれる物体の振動モードに関する情報が減衰する前に、正確に捉える事が可能となる。しかも、かかる測定を、被測定物の複数の場所で同時測定し、当該測定データを時系列で収集し、該収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、振動する被測定物から放射される音を用い、非接触で、被測定物の振動モードの可視化を行うことが可能となる。
In order to solve the above problems, a vibration mode determination method according to the present invention is configured to simultaneously measure sound radiated from a vibrating object to be measured at a plurality of locations in the vicinity of the object to be measured, and to obtain the measurement data in time series. And the vibration mode of the object to be measured is visualized by performing complex spectrum processing on the collected data.
According to the present invention, by measuring the sound radiated from the vibrating object to be measured in the vicinity of the object to be measured, information related to the vibration mode of the object included in the sound radiated from the object to be measured is attenuated. In addition, it is possible to capture accurately. In addition, such measurement is simultaneously measured at a plurality of locations of the object to be measured, the measurement data is collected in time series, and the collected data is subjected to complex spectrum processing, whereby sound emitted from the vibrating object to be measured is obtained. It is possible to visualize the vibration mode of the object to be measured in a non-contact manner.

又、上記課題を解決するための、本発明に係る振動モード判定装置は、複数のマイクロホンと、該複数のマイクロホンを被測定物の測定位置近傍に被接触状態で保持する治具と、前記複数のマイクロホンで集音された音の信号を時系列で収集する収集装置と、該収集装置の収集データに複素スペクトル処理を施す処理装置とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、治具によって被測定物の測定位置近傍に被接触状態で保持された複数のマイクロホンを用い、振動する被測定物から放射される音を、被測定物の近傍において測定する。したがって、被測定物から放射される音に含まれる、物体の振動モードに関する情報が減衰する前に、正確に捉えることが可能となる。そして、収集装置によって、複数のマイクロホンで集音された音の信号を時系列で収集し、処理装置によって、収集装置の収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、振動する被測定物から放射される音を用い、非接触で、被測定物の振動モードの可視化を行うことが可能となる。
In addition, a vibration mode determination apparatus according to the present invention for solving the above-described problems includes a plurality of microphones, a jig for holding the plurality of microphones in a contacted state in the vicinity of the measurement position of the object to be measured, and the plurality of the plurality of microphones. It is characterized by comprising a collecting device for collecting sound signals collected by the microphones in time series, and a processing device for performing complex spectrum processing on the collected data of the collecting device.
According to the present invention, using a plurality of microphones held in contact with a jig in the vicinity of the measurement position of the object to be measured, the sound emitted from the vibrating object to be measured is measured in the vicinity of the object to be measured. . Therefore, the information regarding the vibration mode of the object included in the sound radiated from the object to be measured can be accurately captured before being attenuated. Then, the sound signals collected by the plurality of microphones are collected in time series by the collecting device, and the collected data of the collecting device is subjected to complex spectrum processing by the processing device, thereby being radiated from the object to be oscillated. It is possible to visualize the vibration mode of the object to be measured in a non-contact manner.

本発明はこのように構成したので、非接触での物体の振動測定が可能となり、様々な物体の固有振動モードを正確に判定することができる。なおかつ、簡単な装置構成により設備コスト低減を実現することが可能となる。   Since the present invention is configured as described above, vibration measurement of an object can be performed without contact, and natural vibration modes of various objects can be accurately determined. In addition, the equipment cost can be reduced with a simple device configuration.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る、物体の振動モード判定装置10は、図1に概略的に示された構成を有しており、複数のマイクロホン12と、複数のマイクロホン12を被測定物Wの測定位置近傍に被接触状態で保持する治具14とを備えている。なお、各マイクロホン12の特性は、項周波数振幅特性がフラット(一定)であり、基本的に構成され位相の揃っているもので無ければならない。マイクロホン12は、無指向性であることが望ましい。又、物体の振動モード判定装置10は、複数のマイクロホン12により集音された音の信号を増幅するマイクロホンアンプ16と、各マイクロホン12に割り当てられた測定チャンネルからのデータを、時系列データとして同時サンプリングする収集装置18を備えている。更に、収集装置18の収集データに複素スペクトル処理を施す処理装置20を備えている。処理装置20は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機が用いられ、モニタ等のインターフェイスによって、容易に振動モードの判定ができるように、振動解析技術として一般的な複素スペクトル処理を、収集データに施すものである。更に、処理装置20には、複素スペクトル処理が施された収集データに基づき、可視化処理を行う制御ロジックが含まれている。なお、処理装置20では、必要に応じ、複素スペクトル処理(位相付FFT処理)の結果を利用して、収集装置18の収集データをクロススペクトル処理することも可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The object vibration mode determination apparatus 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration schematically shown in FIG. 1, and includes a plurality of microphones 12 and a plurality of microphones 12 of the object W to be measured. A jig 14 is provided in the vicinity of the measurement position for holding it in a contacted state. The characteristics of each microphone 12 must be such that the term frequency amplitude characteristic is flat (constant), and is basically configured and has a uniform phase. The microphone 12 is preferably non-directional. The object vibration mode determination device 10 simultaneously uses a microphone amplifier 16 that amplifies a sound signal collected by a plurality of microphones 12 and data from a measurement channel assigned to each microphone 12 as time-series data. A collecting device 18 for sampling is provided. Further, a processing device 20 that performs complex spectrum processing on the collected data of the collecting device 18 is provided. The processing device 20 uses an electronic computer such as a personal computer, and performs a general complex spectrum process as a vibration analysis technique on the collected data so that the vibration mode can be easily determined by an interface such as a monitor. is there. Further, the processing device 20 includes a control logic that performs a visualization process based on the collected data subjected to the complex spectrum process. Note that the processing device 20 can also perform cross spectrum processing on the collected data of the collection device 18 using the result of complex spectrum processing (phased FFT processing) as necessary.

ここで、図2を参照しながら、図1の振動モード判定装置10により被測定物Wの振動モードを判定する手順を説明する。
(1)被測定物Wを決定する。被測定物Wは、部品単体に限らず、複数の部品を組み合わせて構成された構造物であっても良い。しかしながら、物体から放射される音が篭ったり、共鳴してしまうような閉空間の内側や凹面部の測定は、本手法には適さない。
(2)被測定物Wの測定位置を決定する。この測定位置としては、被測定物Wから放射される近接音に含まれる、物体の振動モードに関する情報を収集するに適した位置が選択される。かかる選択は、被測定物Wの形状や構造毎に、予め実験データを集めること等によって、経験的に決定することが可能である。そして、決定された測定位置近傍(被測定物Wの表面から10〜30mm程度離間した位置)に、治具14によって複数のマイクロホン12を配置する。なお、被測定物Wから放射される近接音に含まれる、物体の振動モードに関する情報としては、エバネッセント波が挙げられる。
(3)又、非測定物Wの形状データを作成する。形状データは、少なくとも被測定物Wの測定位置情報が含まれていればよく、非測定物Wの図面データを用いることも可能である。非測定物Wの形状データは処理装置20に入力され、後述する振動モードの判定の際に利用される。
(4)振動する被測定物Wから放射される音を、複数のマイクロホン12で集音する。複数のマイクロホン12で集音された各チャンネルの信号は、マイクロホンアンプ16で増幅され、収集装置18に時系列データとして同時サンプリングされる。
(5)処理装置20において、収集装置18の収集データに複素スペクトル処理を施す。
(6)処理装置20において、複素スペクトル処理が施された収集データを、上記(3)で作成した形状データと比較することにより、振動モードの可視化を行う。振動モードの可視化は、指定周波数(主として、被測定物Wの固有振動数)に対して行われる。
Here, the procedure for determining the vibration mode of the workpiece W by the vibration mode determination device 10 of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
(1) Determine the workpiece W. The object to be measured W is not limited to a single component but may be a structure configured by combining a plurality of components. However, measurement of the inside of a closed space or a concave surface where sound radiated from an object sounds or resonates is not suitable for this method.
(2) The measurement position of the workpiece W is determined. As this measurement position, a position suitable for collecting information related to the vibration mode of the object included in the close sound radiated from the measurement object W is selected. Such a selection can be determined empirically by collecting experimental data in advance for each shape and structure of the workpiece W. Then, a plurality of microphones 12 are arranged by the jig 14 in the vicinity of the determined measurement position (position separated from the surface of the workpiece W by about 10 to 30 mm). Note that information regarding the vibration mode of the object included in the proximity sound radiated from the DUT W includes an evanescent wave.
(3) Also, shape data of the non-measurement W is created. The shape data only needs to include at least measurement position information of the workpiece W, and drawing data of the non-measurement workpiece W can also be used. The shape data of the non-measurement W is input to the processing device 20 and used when determining the vibration mode described later.
(4) Sounds radiated from the object to be measured W are collected by the plurality of microphones 12. The signals of each channel collected by the plurality of microphones 12 are amplified by the microphone amplifier 16 and simultaneously sampled as time series data by the collecting device 18.
(5) The processing device 20 performs complex spectrum processing on the collected data of the collecting device 18.
(6) The processing device 20 visualizes the vibration mode by comparing the collected data subjected to the complex spectrum processing with the shape data created in (3) above. Visualization of the vibration mode is performed for a specified frequency (mainly the natural frequency of the object W to be measured).

図3には、自動車のブレーキディスク22を被測定物として、振動モードの可視化を行った際の様子が例示されている。ブレーキディスク22の表面の測定位置として、中央寄りのディスク取付面上に等間隔に8箇所、制動面上に等間隔に8箇所、合計16箇所が選択されており、各選択位置に対し合計で16個のマイクロホン12が、治具14によって保持されている。図示の例では、治具14は、ブレーキディスク22の形状に合わせて中実丸棒を折り曲げて、同心円状に2つの輪14a、14bと、この二つの輪14a、14bを支える腕部14c、14dを形成し、輪14a、14bに固定されたクリップ14eによって、マイクロホン12を保持したものである。各マイクロホン12は、ケーブル13によってマイクロホンアンプ16(図1)に接続されている。符号24は、ブレーキディスク22を載置するためのクッションマットを示している。
なお、ブレーキディスク22は、それ自体では振動しないものであることから、ハンマーにより一箇所を加振することで、ブレーキディスク22から音を放射させる。又、本手法では、従来の加速度センサを用いた振動モードの判定方法で行っていた、加振信号(ハンマーの力等)の測定は必要としない。
FIG. 3 illustrates a state in which the vibration mode is visualized by using the brake disc 22 of the automobile as an object to be measured. As the measurement positions on the surface of the brake disk 22, eight places are selected at equal intervals on the disk mounting surface near the center, and eight places are equally spaced on the braking surface, for a total of 16 selected positions. Sixteen microphones 12 are held by a jig 14. In the illustrated example, the jig 14 is formed by bending a solid round bar in accordance with the shape of the brake disk 22, and concentrically forming two wheels 14a and 14b, and arm portions 14c for supporting the two wheels 14a and 14b, The microphone 12 is held by a clip 14e that forms 14d and is fixed to the wheels 14a and 14b. Each microphone 12 is connected to a microphone amplifier 16 (FIG. 1) by a cable 13. Reference numeral 24 denotes a cushion mat on which the brake disc 22 is placed.
Since the brake disk 22 does not vibrate by itself, sound is emitted from the brake disk 22 by exciting one place with a hammer. Further, in this method, it is not necessary to measure the excitation signal (hammer force or the like), which is performed by the conventional vibration mode determination method using an acceleration sensor.

図4〜図7には、ブレーキディスク22の各指定周波数における振動モードが可視化されて示されている。各図ともに、(a)には、近接音に基づき可視化された振動モード(本発明)が示されており、(b)には、比較対照として加速度センサをマイクロホン12の配置箇所に貼付して、ブレーキディスク22の振動を直接的に測定すること(従来方法)により可視化された振動モードが示されている。又、各図とも、ブレーキディスク22の形状データが点線で示され、振動モードが実線で示されている。   4 to 7 show the vibration modes of the brake disk 22 at the specified frequencies in a visualized manner. In each of the drawings, (a) shows a vibration mode (the present invention) visualized based on a proximity sound, and (b) shows an acceleration sensor pasted on a place where the microphone 12 is placed as a comparative reference. The vibration mode visualized by directly measuring the vibration of the brake disc 22 (conventional method) is shown. In each figure, the shape data of the brake disk 22 is indicated by a dotted line, and the vibration mode is indicated by a solid line.

さらに、図8〜図12には、別例として、アルミの棒を被測定物Wとし、指定周波数毎に振動モードの可視化を行った結果が示されている。この場合には、9箇所の測定位置が選択され、各測定位置の近傍に、治具によってマイクロホンが保持される。又、ハンマーによりアルミの棒の一箇所を加振することで、アルミの棒から音を放射させる。
図8〜図12の各図ともに、(a)には、近接音に基づき可視化された振動モード(本発明)が示されており、(b)には、比較対照として加速度センサをマイクロホン12の配置箇所に貼付して、アルミの棒の振動を直接的に測定すること(従来方法)により可視化された振動モードが示されている。又、各図とも、アルミの棒の形状データが点線で示され、振動モードが実線で示されている。
Furthermore, FIGS. 8 to 12 show the results of visualizing the vibration mode for each specified frequency, using an aluminum rod as the object to be measured W as another example. In this case, nine measurement positions are selected, and the microphone is held by a jig near each measurement position. Also, sound is emitted from the aluminum rod by vibrating one portion of the aluminum rod with a hammer.
In each of FIGS. 8 to 12, (a) shows a vibration mode (the present invention) visualized based on a proximity sound, and (b) shows an acceleration sensor as a comparison reference. The vibration mode visualized by sticking to the placement location and directly measuring the vibration of the aluminum rod (conventional method) is shown. In each figure, the shape data of the aluminum bar is indicated by a dotted line, and the vibration mode is indicated by a solid line.

上記図4〜図12から明らかなように、本発明に係る手法により可視化された振動モードと、従来方法により可視化された振動モードを可視化した結果、両者には高い相関が得られており、本発明に係る手法による振動モードの判定結果は、信頼性の高いものであることが解る。
なお、非測定物Wが、自ら振動する物体である場合(作動中の機械等)には、ハンマーによる加振は不要である。又、非測定物Wが、複数の部品を組み合わせて構成された構造物である場合においても、その構造物の振動モードに関する情報を収集するに適した位置の近傍に、マイクロホン12を配置することで、振動モードの可視化による判定が、同様に可能となる。
As is clear from FIGS. 4 to 12 above, the vibration mode visualized by the method according to the present invention and the vibration mode visualized by the conventional method are visualized, and as a result, a high correlation is obtained between them. It can be seen that the vibration mode determination result by the method according to the invention is highly reliable.
When the non-measurement W is an object that vibrates by itself (such as an operating machine), vibration with a hammer is not necessary. Even when the non-measurement W is a structure configured by combining a plurality of parts, the microphone 12 is disposed in the vicinity of a position suitable for collecting information on the vibration mode of the structure. Thus, the determination by visualization of the vibration mode can be similarly performed.

又、対称形状の物体には、重根が存在する(1つの周波数において、2つ以上のモードが存在すること)が、本発明の実施の形態によれば、非測定物Wの振動モードにおける重根の確認を行うことも可能である。
例えば、対称形状のガラス製の器(グラス等)を被測定物Wとした場合において、器の周囲に等間隔に複数のマイクロホンを近接配置し、サンプリングの定理(入力周波数の2倍以上の周波数でサンプルすれば、データを正しく再現出来る。)に基づき、図2(4)のステップにおいて時間データ(単位時間当たりのサンプリングデータ数)をより多くサンプリングする。それによって、指定周波数における複素スペクトルの周波数分解能を高めることで、スペクトル本数が多くなり、音のピークがより得やすくなる。その結果、図13に示されるように、近接した周波数のピークを正確に捉えることが可能となる。一般に、対象形状の物体であっても、剛性が完全に均一なものを製造することは極めて困難であることから、図13のような波形が計測された場合には、重根の存在(又は近接した周波数における複数のモードの存在)が把握される。
振動解析に用いられるFFT(高速フーリエ変換)アナライザは、サンプリングする時間データのポイント数が、通常は1024、2048〜32768ポイント程度となっているが、本発明の実施の形態における複素スペクトル処理では、近接音のサンプリング時間を十分に長く取ることで、より多くのサンプリングデータを集めることが可能である。よって、処理装置20の計算速度にも依るが、例えば、時間データのポイント数を100万ポイントといった膨大な数にすることも可能となり、より細かい周波数分解能を得ることが可能である。
In addition, a symmetrical object has multiple roots (two or more modes exist at one frequency), but according to the embodiment of the present invention, multiple roots in the vibration mode of the non-measurement W It is also possible to confirm this.
For example, in the case where the object to be measured W is a symmetric glass container (glass or the like), a plurality of microphones are arranged close to each other at equal intervals around the container, and the sampling theorem (frequency more than twice the input frequency) 2), the time data (number of sampling data per unit time) is sampled more in the step of FIG. 2 (4). Thereby, by increasing the frequency resolution of the complex spectrum at the specified frequency, the number of spectra increases and it becomes easier to obtain sound peaks. As a result, as shown in FIG. 13, it is possible to accurately capture the peaks of the adjacent frequencies. In general, it is extremely difficult to manufacture an object having a uniform shape even if the object has a uniform shape. Therefore, when a waveform as shown in FIG. Presence of a plurality of modes at the selected frequency).
In the FFT (Fast Fourier Transform) analyzer used for vibration analysis, the number of points of time data to be sampled is usually about 1024, 2048 to 32768 points. However, in the complex spectrum processing in the embodiment of the present invention, It is possible to collect more sampling data by taking a sufficiently long sampling time of the proximity sound. Therefore, although depending on the calculation speed of the processing device 20, for example, the number of points of time data can be increased to a huge number such as 1 million points, and finer frequency resolution can be obtained.

そして、図2(5)のステップと同様に、処理装置20により、収集装置18の収集データに複素スペクトル処理を施し、図2(6)のステップと同様に、処理装置20において、複素スペクトル処理が施された収集データを、図2(3)のステップと同様に作成した、対称形状のガラス製の器の形状データと比較することにより、振動モードの可視化を行うことができる。図14、図15には、このようにして重根を可視化した結果が示されている。なお、図示の例では、16箇所の測定位置が選択されており、(a)には、本発明により可視化された、対称形状の器の振動モードが、(b)には、従来方法により可視化された対称形状の器の振動モードが示されている。   Then, similarly to the step of FIG. 2 (5), the processing device 20 performs complex spectrum processing on the collected data of the collecting device 18, and the processing device 20 performs complex spectrum processing similarly to the step of FIG. 2 (6). The vibration mode can be visualized by comparing the collected data with the shape data of the glass container having a symmetrical shape created in the same manner as the step of FIG. 2 (3). 14 and 15 show the results of visualizing the multiple roots in this way. In the example shown in the figure, 16 measurement positions are selected, (a) shows the vibration mode of the symmetrical container visualized according to the present invention, and (b) visualizes the vibration mode by the conventional method. The vibration mode of the symmetrically shaped vessel is shown.

上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。すなわち、本発明の実施の形態に係る振動モード判定方法によれば、振動する被測定物Wから放射される音を、被測定物Wの近傍において測定することで、被測定物Wから放射される音に含まれる物体の振動モードに関する情報が減衰する前に、正確に捉える事が可能となる。しかも、かかる測定を、被測定物Wの複数の場所で同時測定し、当該測定データを時系列で収集し、該収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、被測定物Wの振動モードの可視化を行うことが可能となる。   The effects obtained by the embodiment of the present invention having the above-described configuration are as follows. That is, according to the vibration mode determination method according to the embodiment of the present invention, the sound radiated from the vibrating object W is measured in the vicinity of the object W to be radiated from the object W. It is possible to accurately capture the information about the vibration mode of the object included in the sound before the sound is attenuated. Moreover, such measurement is simultaneously measured at a plurality of locations on the workpiece W, the measurement data is collected in time series, and the collected data is subjected to complex spectrum processing, thereby visualizing the vibration mode of the workpiece W Can be performed.

又、本発明の実施の形態に係る振動モード判定装置によれば、治具14によって被測定物Wの測定位置近傍に被接触状態で保持された複数のマイクロホン12を用い、振動する被測定物Wから放射される音を、被測定物Wの近傍において測定する。したがって、被測定物Wから放射される音に含まれる、物体の振動モードに関する情報(エバネッセント波)が減衰する前に、正確に捉えることが可能となる。そして、収集装置18によって、複数のマイクロホン12で集音された音の信号を時系列で収集し、処理装置20によって、収集装置18の収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、被測定物Wの振動モードの可視化を行うことが可能となる。
なお、被測定物Wの各部から放射される音を、同時にではなく複数回に分けて測定する必要がある場合には、収集装置18の収集データを、処理装置20において複素スペクトル処理し、更に、クロススペクトル処理することにより、振動モードの可視化が可能となる。
更に、本発明の実施の形態によれば、時間データをより多くサンプリングすることで、対称形状の物体の重根についても、同様に可視化が可能となる。
In addition, according to the vibration mode determination device according to the embodiment of the present invention, the object to be vibrated using the plurality of microphones 12 held in contact with the jig 14 in the vicinity of the measurement position of the object W to be measured. The sound radiated from W is measured in the vicinity of the workpiece W. Therefore, the information (evanescent wave) related to the vibration mode of the object included in the sound radiated from the object W to be measured can be accurately captured before being attenuated. Then, the collecting device 18 collects sound signals collected by the plurality of microphones 12 in time series, and the processing device 20 subjects the collected data of the collecting device 18 to complex spectrum processing, thereby allowing the object to be measured W to be measured. It is possible to visualize the vibration mode.
When it is necessary to measure the sound radiated from each part of the object W to be measured in a plurality of times instead of simultaneously, the collected data of the collecting device 18 is subjected to complex spectrum processing in the processing device 20, and The vibration mode can be visualized by the cross spectrum processing.
Furthermore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to visualize the multiple roots of a symmetrical object by sampling more time data.

以上のごとく、本発明の実施の形態によれば、被測定物に対し非接触で振動モードを把握することが可能となるので、例えば、回転している軸等、加速度センサを貼付することが不可能な物体や、加速度センサを貼付することによる悪影響が大きい、減衰の小さな構造物に対しても、振動モードを正確に判定することが可能となる。又、物体の過渡的な動き(例えば、プリンタ内の紙の動き等)も可視化することができる。又、レーザドップラ振動計に比べ、極めて安価に振動モード判定装置を構成することが可能であり、加速度センサを用いた振動モード判定装置と比べても、センサ一個当たりの価格が、マイクロホンを用いることで安価に抑えられることから、低コストの振動モード判定装置を提供することが可能である。
よって、様々な物体の振動モードを正確に判定することが可能となり、物体の振動対策等に反映させることが可能となる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the vibration mode can be grasped without contact with the object to be measured. For example, an acceleration sensor such as a rotating shaft can be pasted. It is possible to accurately determine the vibration mode even for an impossible object or a structure with small attenuation that has a large adverse effect due to application of an acceleration sensor. It is also possible to visualize the transient movement of the object (for example, the movement of paper in the printer). In addition, it is possible to configure a vibration mode determination device at an extremely low cost compared to a laser Doppler vibrometer, and the price per sensor uses a microphone compared to a vibration mode determination device using an acceleration sensor. Therefore, it is possible to provide a low-cost vibration mode determination device.
Therefore, it becomes possible to accurately determine the vibration modes of various objects, and to reflect them in measures against vibrations of the objects.

本発明の実施の形態に係る振動モード判定装置の概略図である。It is the schematic of the vibration mode determination apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る振動モード判定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the vibration mode determination method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る振動モード判定装置の、具体的実施態様を示す図である。It is a figure which shows the specific embodiment of the vibration mode determination apparatus which concerns on embodiment of this invention. ブレーキディスクの指定周波数(約1.4KHz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 1.4KHz) of a brake disk, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 3, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. Yes. ブレーキディスクの指定周波数(約2.9KHz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 2.9KHz) of a brake disk, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 3, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. Yes. ブレーキディスクの指定周波数(約3.3KHz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 3.3KHz) of a brake disk, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 3, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. Yes. ブレーキディスクの指定周波数(約3.8KHz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 3.8 KHz) of a brake disk, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 3, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. Yes. アルミの棒の指定周波数(約64Hz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図1の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 64 Hz) of the aluminum rod, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 1, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. . アルミの棒の指定周波数(約175Hz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図1の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 175 Hz) of an aluminum stick, (a) shows what is based on the vibration mode judging device of FIG. 1, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. . アルミの棒の指定周波数(約342Hz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図1の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 342 Hz) of the aluminum rod, (a) shows what is based on the vibration mode determination device of FIG. 1, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. . アルミの棒の指定周波数(約565Hz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図1の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the designated frequency (about 565 Hz) of an aluminum stick, (a) shows what is based on the vibration mode judging device of FIG. 1, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. . アルミの棒の指定周波数(約1.6KHz)における振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the vibration mode in the specified frequency (about 1.6KHz) of the rod of aluminum, (a) shows what is based on the vibration mode judging device of FIG. 3, and (b) shows that based on the prior art as a comparative example. ing. 近接した周波数のピークが捉えられた様子を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows a mode that the peak of the frequency which adjoined was caught. 対称形状のガラス製の器の重根に係る、一方の振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized one vibration mode concerning the double root of the glass container of symmetry shape, (a) is based on the vibration mode judging device of FIG. 3, (b) is based on the prior art as a comparative example. Show. 対称形状のガラス製の器の重根に係る、もう一方の振動モードを可視化した図であり、(a)は図3の振動モード判定装置によるものを、(b)は比較例として従来技術によるものを示している。It is the figure which visualized the other vibration mode which concerns on the double root of the glass container of symmetry shape, (a) is based on the vibration mode determination apparatus of FIG. 3, (b) is based on a prior art as a comparative example Is shown.

符号の説明Explanation of symbols

10:振動モード判定装置、12:マイクロホン、14:治具、16:マイクロホンアンプ、18:収集装置、20:処理装置   10: Vibration mode determination device, 12: Microphone, 14: Jig, 16: Microphone amplifier, 18: Collection device, 20: Processing device

Claims (2)

振動する被測定物から放射される音を、被測定物の近傍において複数の場所で同時測定し、当該測定データを時系列で収集し、該収集データに複素スペクトル処理を施すことにより、被測定物の振動モードの可視化を行うことを特徴とする振動モード判定方法。 The sound radiated from the vibrating object to be measured is measured simultaneously at a plurality of locations in the vicinity of the object to be measured, the measurement data is collected in time series, and the collected data is subjected to complex spectrum processing to be measured. A vibration mode determination method characterized by visualizing a vibration mode of an object. 複数のマイクロホンと、該複数のマイクロホンを被測定物の測定位置近傍に被接触状態で保持する治具と、前記複数のマイクロホンで集音された音の信号を時系列で収集する収集装置と、該収集装置の収集データに複素スペクトル処理を施す処理装置とを備えることを特徴とする振動モード判定装置。
A plurality of microphones, a jig for holding the plurality of microphones in contact with each other in the vicinity of the measurement position of the object to be measured, a collecting device that collects sound signals collected by the plurality of microphones in time series, and A vibration mode determination device comprising: a processing device that performs complex spectrum processing on the collected data of the collection device.
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