JP2011122887A5

JP2011122887A5 -

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Publication number: JP2011122887A5
Application number: JP2009279587A
Authority: JP
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2029-12-09

Description

これらの図において、１は基本周波数ジェネレータ（１ＭＨｚ近傍出力）、２は低周波数の発振器（数Ｈｚ〜２０００Ｈｚ出力）、３は混合器（ミクサ）、４はバイポーラ増幅器、５はレールの頭頂面に配置されるセラミック振動子、５′はレールの頭部側面に配置されるセラミック振動子、５Ａ，５Ｂ，５Ａ′，５Ｂ′はセラミック振動子５，５′のリード線である。６はレール、６Ａはレール６の頭部、６Ｂはレール６の頭頂面、６Ｃはレール６の腹部、６Ｄはレール６の底部、６Ｅはレール６の頭部側面、７はレール６の腹部６Ｃに配置される受信機、８は受信機７に接続されるレール軸力計測装置である。

このように、この実施例では、振動子としては電磁的な影響のないセラミック振動子を用いた。このセラミック振動子５，５′をレール６の頭頂面６Ｂ及び又は頭部側面６Ｅに装着して固有振動モードを用いてレール６を振動させる。
また、セラミック振動子５，５′を共振モードで用いると、ほぼ９５％以上の電力から振動への変換効率が得られる。非常に高いエネルギー変換効率が得られ、小型のセラミック振動子５，５′でも、発熱の影響を考慮することなく、大きな電力を供給できる。高効率変換が可能なので装置（発信機自体）を小型化でき、セラミック振動子５，５′をレール６の頭頂面６Ｂ及び又は頭部側面６Ｅに装着したことにより、レール６の鉛直方向の加振及び又は水平方向の加振を行うことができる。なお、セラミック振動子５をレール６の頭頂面６Ｂに配置して、レール６の鉛直方向の加振による測定を行った後に、そのセラミック振動子５をレール６の頭部側面６Ｅに配置してレール６の水平方向の加振による測定を行うようにしてもよい。つまり、レールの敷設状況に対応したレール６の加振態様を選定してレール６の合成した振動試験を行うことができる。

また、セラミック振動子５，５′の固有振動モードが生じる周波数は、セラミック振動子５，５′の大きさにより異なってくるが、概ね数１００ｋＨｚから数ＭＨｚの高周波である。後述の試験結果で用いた振動数では、約１ＭＨｚ程度の周波数を入力することで達成できる。しかし、加振に必要な周波数帯（数Ｈｚから数ｋＨｚ）と大きく異なるので、以下のような工夫を行う。

セラミック振動子５，５′自体には、図２に示すように、セラミック振動子５，５′の固有振動モードに一致する周波数のパルス波形（矩形波）を入力させるものとする。この状態で、別途、本来加振したい数Ｈｚ〜数ｋＨｚの正弦波波形を低周波数の発振器２で発生させる。そこで、基本周波数ジェネレータ１で発生させるパルス波形と、低周波数の発振器２で発生させる低周波数の正弦波波形の両者を混合器（ミクサ）３で混合し、パルス波形の電圧ピーク値を結んだ形状が、加振波形に一致するパルス波形を生成し、それをセラミック振動子５，５′に入力する。

本発明では、ＡＭ変調の代わりに、ピークの包絡線が加振波形に一致する高周波のパルス波を使うところが大きく異なる。すなわち、加振波形がプラスの場合は、パルス波形は電圧０Ｖもしくはプラスの電圧成分しかもたず、一方、加振波形がマイナスの場合は、パルス波形は電圧０Ｖもしくはマイナスの電圧成分しかもたない。
本発明においては、基本周波数ジェネレータ１で混合したパルス波形を、超低インピーダンスの高出力のバイポーラ増幅器４を導入することにより、加振波形に一致して正方向〔図２（ｂ）参照〕もしくは負方向のみにパルスを含む波形を生成して、そのままセラミック振動子５，５′に入力できるようにした。

（２）図６に示すように、混合器（ミクサ）３からの出力波形をバイポーラ増幅器４で増幅して、その出力をセラミック振動子５，５′に接続した交流抵抗を測定した。つまり、図６は面外方向（水平方向）の共振モード付近の拡大図である。なお、バイポーラ増幅器４としては、例えば、ＤＣ−最高１０ＭＨｚの広帯域・高速・高出力電圧のパワーアンプである高速バイポーラ〔（株）エヌエフ回路設計ブロック製のＨＳＡシリーズ〕を用いることができる。このＨＳＡシリーズは、電圧、電流を正負自由に出力できる象限出力であり、容量性負荷、誘導性負荷に対しても安定して動作する。

１基本周波数ジェネレータ（１ＭＨｚ近辺出力）
２低周波数の発振器（数Ｈｚ〜２０００Ｈｚ出力）
３混合器（ミクサ）
４バイポーラ増幅器
５，５′ セラミック振動子
６レール
６Ａ頭部
６Ｂ頭頂面
６Ｃ腹部
６Ｄ底部
６Ｅ頭部側面
７受信器
８レール軸力計測装置

Claims

請求項３記載の軸力測定用レール加振装置において、前記低周波数の発振器は数Ｈｚ〜数ｋＨｚの正弦波波形を出力することを特徴とする軸力測定用レール加振装置。