JP2014077645A

JP2014077645A - 感振装置

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Publication number: JP2014077645A
Application number: JP2012223909A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Matsuura; 辰彦松浦
Original assignee: ALNIC Inc
Current assignee: ALNIC Inc
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-05-01
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: JP5591898B2

Abstract

【課題】振動加速度の直流成分の変化に影響されにくいトリガーを実現し、かつ正確な閾値設定を可能にする。
【解決手段】感振装置(10)は、振動検出手段(30)と、振動データを一時記憶する一時記憶手段(104)と、一時記憶された振動データの一部を記録する記録手段(105)と、振動データがトリガーレベルを超えたことをトリガーとして振動データの記録開始/終了時間を決定し、一時記憶手段から記録開始〜終了時間までの振動データを抽出して記録手段に記録し、所定タイミングから所定時間測定された振動データからその直流成分を算出し、当該直流成分をトリガーレベルの基準となる最初の基準レベルとして設定し、基準レベルの設定後に所定時間内で基準レベルと振動データとの大小を比較し、所定時間間隔で当該比較結果に基づいて、振動データの時間変動に追随するように基準レベルに調整値を加減して基準レベルを更新する演算制御処理手段(102)とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震動などの振動を測定する感振装置に関し、特に、所定の判定基準を超えた振動を検出したときに振動データを記録・保存する低電力型の感振装置に関する。

近年、建物などの構造物の健全性、安全性の診断を行う構造ヘルスモニタリング（SHM:Structural Health Monitoring）が盛んに導入されている。ＳＨＭでは、構造物におけるさまざまな観測点に感振装置を設置し、これら感振装置が測定した各観測点の振動データを収集する多点計測システムが用いられる。このような多点計測システムによって集約された振動データを解析することより、構造物の耐震性や経年劣化を評価することができる。

感振装置の設置場所によっては常用電源が確保できないことがあり、そのような場所に設置される感振装置はバッテリーで駆動する必要がある。したがって、感振装置にとって低電力化は必須の課題である。また、小型化、低コスト化のために、感振装置に比較的低容量のメモリを搭載することがある。そのような低電力および低容量という条件の下で構造物の固有周期を見極め可能な大きさの振動や、構造的な影響を及ぼす大きさの振動を効率よく記録するために、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリに振動データを一時記憶しておき、振動データがトリガーレベルを越えたことをトリガーとして揮発性メモリから所定期間の振動データを抽出してフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに記録するといった記録判定処理が行われる。

感振装置に加速度センサーが搭載されている場合、加速度センサーからの加速度出力には常に重力加速度が直流成分として重畳される。ここでの直流成分とは、感振装置による測定対象となる構造物の固有周期よりも相当程度長い時間変化しない前記加速度出力の信号レベルのことをいう。また、感振装置に速度センサーが搭載されていても、さまざまな要因により速度センサーの出力にはオフセットとなる直流成分が重畳される。このため、記録判定処理の記録開始基準となるトリガーレベルは、通常、加速度の直流成分を基準とした値に設定されている。

加速度出力に重畳される直流成分は加速度センサーの重力方向に対する加速度検知軸方向の角度に応じて変わるため、例えば、感振装置の電源を投入してから一定の無振動期間に測定した振動データからその直流成分を検出してこれを基準にトリガーレベルが設定される。しかし、感振装置内部のアンプ回路などの温度特性や経時変化などの内的要因および感振装置の設置箇所や設置構造物自体の傾斜変化や移動などによる感振装置自体の姿勢変化などの外的要因により直流成分は変化し得る。このため、トリガーレベルを感振装置の起動時のままにしておくと適切な記録判定処理ができなくなるおそれがある。

図９は、適切な記録判定処理ができなくなる例を示す。図９の例は、ＵＰエッジトリガーと呼ばれる記録判定処理の例であり、加速度出力を所定周期でサンプリングした振動データＶｘがトリガーレベルＶｓの負側から正側に横切ったときの時刻ｔ０をトリガーポイントとして記録開始点が設定される例を示している。

トリガーレベルＶｓは、時刻ｔ０以前の振動データＶｘの直流成分Ｖｄｃを基準として当該基準レベルの正方向に閾値ΔＶｔｈを加算した値に設定されている。このように、本明細書では、基準レベルＶｄｃに対してトリガーレベルを設定する値を「閾値」、基準レベルＶｄｃに閾値ΔＶｔｈを加算した値を「トリガーレベル」と、それぞれ定義する。したがって、閾値ΔＶｔｈが一定でも基準レベルＶｄｃが変動することによってトリガーレベルＶｓも変動する。

時刻ｔ１以降に、内的および／または外的要因により振動データＶｘの直流成分が基準レベルＶｄｃの負方向にΔＶｏｆｆｓｅｔ変化したとする。このように時刻ｔ１以降の振動データＶｘの直流成分と時刻ｔ０以前に振動データＶｘの直流成分として設定した基準レベルＶｄｃとの間にオフセットが生じている状況下において、振動データＶｘに閾値ΔＶｔｈよりも大きな交流成分の変化ΔＶａが生じたとしても、ΔＶａがΔＶｔｈ＋ΔＶｏｆｆｓｅｔよりも小さければ記録開始判定となるトリガーレベルＶｓに振動データＶｘが達せずに振動データを記録し損なってしまう。また、振動データＶｘの直流成分がトリガーレベルＶｓよりも大きく正方向に超えてしまった場合も同様である。

また、仮に振動データＶｘの直流成分がＶｓ−ΔＶｔｈ〜Ｖｓ＋ΔＶｔｈの間でトリガーレベルＶｓ近傍に変化したとすると、振動データＶｘにわずかな変化が生じただけでトリガーが発生して不要な振動データが記録されてしまう。

そこで、調整トリマーやデジタル処理などにより、測定される振動データの直流成分をゼロにする調整（オフセット調整）を行ってトリガーレベルを適切な値にする必要がある。例えば、遠隔操作によってオフセット調整を行えるようにした強震計が公知である（例えば、特許文献１参照）。また、感振装置ではないが直流成分を離散時間ごとに補償する装置が公知である（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−３０４９３５号公報特開平９−２４５４３９号公報

（オフセット調整方法基本）
感振装置のオフセット調整を遠隔操作で行う場合、感振装置との通信が遮断されると当該オフセット調整ができなくなってしまう。また、上述の内的および／または外的要因がいつどのように発生するか不確定であるため、起動時以外に感振装置のオフセット調整をどのようなタイミングで行うべきか不明である。また、オフセット調整中に振動が発生している場合は正確な直流成分の検出が困難な問題もある。
（オフセット時間変化率と非補正データ保存）
オフセット調整終了直後に算出したオフセット値を以後測定を行う振動データから減算しこれを記録する場合、オフセット調整前後での振動データの変化がオフセット調整によるものなのか、外的要因によるものなのかの見分けがつかなくなるおそれがある。また、所定時間間隔でオフセット調整を自動で行う場合、当該時間間隔の設定や時々のオフセット調整量により記録判定処理方法によってはトリガーレベルを越えたと誤判定されたり、またリアルタイムデータ取得でのオフセット調整前後を含む振動データの固有周期解析を行った結果として、感振装置を取り付けた構造物の固有周期変化なのか、オフセット調整による影響によるものなのかの見分けがつかなくなるという問題もある。

また、オフセット調整中のデータを記録されないようにした場合、地震などの不確定発生事象を取り逃すおそれがある。
（延長測定）
感振装置の低電力化のため処理能力の低い低電力型のＭＰＵ（Micro Processing Unit）を搭載した場合、サンプリング速度の増大など振動データの取得の処理負荷が増大すると、振動データの記録保存中は振動データの取得の同時処理が不可能な場合もある。このとき記録保存中は振動データが取得されないため、この期間中の振動データはトリガーレベルを超えるものがあったとしても記録されないことになる。これは、地震などの場合、トリガーレベルを越えて固定時間の記録処理を行ったとき、記録処理中での余震や本震を取り逃すおそれがある。

また、振動データの変動に依らず感振装置が稼働中の全波形データを記録する装置があるが、振動データの取得と記録処理を別々のＭＰＵに処理させ、記録処理中の前記振動データが取得されない期間をなくして振動データを固定時間ごとに分割保存した場合、データ量が膨大になるのはもちろんのこと主要な振動データの検索や分割保存された振動データの読み込みおよび結合評価時にケアレスミスを起こす場合もあるし、解析にも不都合である。

また、地震前後の加速度センサー出力から求まる角度変化比較や、取得データからあらためて全データの平均値を求め、これを当該取得データの直流成分と定め、オフセット調整する場合にも測定後の無振動状態または微振動状態のデータ取得ができればより正確に算出可能となる。データ保存時間固定化により振動データが大きく変化しているタイミングでデータ取得が打ち切られてしまうと、これができなくなる。
（オフセット設定）
遠隔操作などにおいて、任意の感振装置を選定し閾値を設定する場合、ＡＤ変換器とセンサーの出力感度に基づく当該ＡＤ変換器の最小分解能当たりの加速度や速度単位換算のための校正値がわからないと閾値の設定が不可能または不正確となる。例えば、前記最小分解能が１０ｇａｌに相当する場合、かつ遠隔操作にて閾値を１ｇａｌに設定した場合、設定が意味を成さないばかりか、前記閾値１ｇａｌを大幅に下回る微小なノイズであっても前記ＡＤ変換器の量子化出力により１０ｇａｌ幅のデータ値変化が常に発生する場合もあり、前記トリガーレベルを超えたと判定しデータを記録し続けるという意図しない結果にもなる。

このため、遠隔操作装置にその校正値を記憶することが考えられるが、センサーと遠隔操作装置に記憶された校正値との１対１の管理が必要など不要な手間やケアレスミスが発生する。

上記問題に鑑み、本発明は、感振装置において振動加速度の直流成分の変化に影響されにくいトリガーを実現し、かつ正確な閾値の設定を可能にすることを主たる課題とする。さらに、事後解析しやすい振動データ記録や記録終了直前の比較的大きな振動の記録逃しの防止などを従たる課題とする。

本発明の一局面に従った感振装置は、加速度または速度を測定するように構成された振動検出手段と、前記振動検出手段の振動データを一時記憶するように構成された一時記憶手段と、前記一時記憶手段に記憶された振動データの一部を記録するように構成された記録手段と、前記振動データがトリガーレベルを超えたことをトリガーとして前記振動データの記録開始時間および記録終了時間を決定し、前記一時記憶手段から、前記記録開始時間から前記記録終了時間までの振動データを抽出して前記記録手段に記録する制御を行うように構成された演算制御処理手段とを備えている。そして、前記演算制御処理手段は、所定のタイミングから所定時間測定された振動データから当該振動データの直流成分を算出し、当該直流成分を前記トリガーレベルの基準となる最初の基準レベルとして設定し、かつ、前記基準レベルの設定後に、所定時間内で前記基準レベルと前記振動データとの大小を比較し、所定時間間隔で当該比較結果に基づいて、前記振動データの時間変動に追随するように前記基準レベルに所定の調整値を加減して前記基準レベルを更新するように構成されている。

これによると、測定される振動加速度または速度の直流成分の変化に対して基準レベルが適応的に変化し、その結果、トリガーレベルも適応的に変化する。さらに、基準レベルと振動データとの大小比較および調整値の加減算によって基準レベルを振動加速度または速度の直流成分に追随させることができる。

具体的には、前記所定のタイミングが前記振動検出手段の動作開始直後および前記振動データの記録終了時点である。

また、具体的には、前記調整値の絶対値が前記振動検出手段の測定最小分解能以上、かつ、前記基準レベルに対して前記トリガーレベルを設定する閾値よりも小さい。

また、具体的には、前記感振装置が加速度計であり、前記所定時間間隔が１秒以上であり、前記調整値が１ｇａｌ以下であり、前記調整値の時間変化率が１ｇａｌ／秒以下である。

これはビルや橋脚などの構造物の固有周期が１秒前後で、かつ常時微動による振動レベルは１ｇａｌ未満であることにより、これに対し前記時間変化率が常時微動レベルやセンサのノイズレベル程度であれば、優位な強震に対してオフセット微調整の変化は無視できるレベルとなる。

上記の感振装置において、前記感振装置の直接操作により前記調整値の時間変化率が変更可能であるか、または、遠隔制御装置が前記感振装置から前記校正値やセンサー情報を読み取るかもしくは取得データのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）による周波数解析の結果からこれら情報に基づいて遠隔操作により前記調整値の時間変化率を自動で設定するものであってもよい。

前記演算制御処理手段は、前記一時記憶手段に記憶された振動データを前記調整値で調整せずにそのまま前記記録手段に記録するか、または、前記記録終了時間後に、前記記録手段に記録すべき全記録範囲内の振動データの平均値を計算し、当該平均値を前記振動データの直流成分とみなして、前記振動データから当該直流成分を減算したデータを前記記録手段に記録するように構成されていてもよい。

これによると、オフセット調整前後での振動データに前記オフセット微調整による処理を含まない振動データを記録することができ正確な事後解析が可能となる。

上記の感振装置は、前記感振装置の電源が投入されて自動的に加速度または速度の測定および記録処理を開始する自動測定モードと、前記感振装置の直接操作または遠隔操作を受け付けて当該操作に応じた処理をする操作モードとを備え、前記自動測定モード中に前記直接操作または遠隔操作があると前記操作モードに遷移し、前記操作モードで動作中に所定時間、前記直接操作または遠隔操作がないと操作終了時点から所定時間後に前記自動測定モードに自動的に復帰するように構成されていてもよい。このように、操作モード移行中においては、人手の直接操作による操作部に加わる振動による誤った振動の記録や、測定条件となるサンプリング周波数や前記閾値の設定変更による変更途中における誤った振動の記録などを行わないこと、および操作中の測定を止めることでＭＰＵの負荷を減らし操作レスポンスを向上させ、短時間で設定変更を終えることを目的としたモードになっている。

これによると、遠隔操作時の通信遮断やユーザの失念などによって操作モードから自動測定モードへの復帰指示がない場合であっても、自動的に自動測定モードに復帰して振動データを取得することができる。

前記演算制御処理手段は、前記記録終了時間から所定時間遡った時間から前記記録終了時間までの間に前記トリガーレベルを超える振動データが検出されたとき、前記記録終了時間を延長するものであってもよい。

これによると、記録終了直前に比較的大きな振動が観測された場合、記録終了時間が延長されてその振動データを記録し続けることができる。

上記の感振装置は、前記振動データを加速度単位に変換するための変換校正値を記憶する変換校正値記憶手段を備え、前記感振装置の直接操作または遠隔操作により前記基準レベルに対して前記トリガーレベルを設定する閾値が変更可能であり、前記演算制御処理手段は、前記変換校正値記憶手段から前記変換校正値を読み出して変更操作に係る前記閾値を加速度単位に変換して前記感振装置の表示部または遠隔制御装置の表示部に表示するように構成されており、前記変更操作に係る前記閾値の最小変更幅が前記振動検出手段におけるＡＤ変換器の最小分解能相当値であってもよい。

これによると、記録判定処理の基準となる閾値の設定を正確に行うことができる。

本発明によると、感振装置の記録判定処理の基準となる直流成分を基準とした正確なトリガーレベルの設定が可能となり、また、トリガーレベルの長期的な安定化を図るためデータ取得中においても自動でオフセット調整が行われるため、有用な振動成分の取り逃しを最小限にすることができる。

本発明の一実施形態に係る感振装置の構成図図１の感振装置の動作概要を示すフローチャート一例に係るオフセット調整のフローチャート一例に係るオフセット微調整のフローチャートオフセット調整の実施例を説明するための図オフセット微調整の実施例を説明するための図遠隔制御装置による感振装置の遠隔操作を示す図自動測定モードへの復帰例のフローチャート記録終了予定時刻延長の実施例を説明するための図適切な記録判定処理ができなくなる例を説明するための図

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

≪感振装置≫
図１は、本発明の一実施形態に係る感振装置の構成を示す。感振装置１０において、通信デバイス１０１は、有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、特定小電力無線、ＰＬＣ（電力線搬送通信）などの通信手段を提供するデバイスであり、ＭＰＵ１０２が有する汎用的な通信インタフェースに対応する任意のデバイスと交換可能である。ＭＰＵ１０２が有する汎用的な通信インタフェースは、例えば、ＬＡＮ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Tansmitter）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integreted Circuit、登録商標）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）などである。これらの通信デバイスにより、感振装置１０の遠隔設定やデータの遠隔収集や他の感振装置との時間同期などを行うことができるようになっている。

振動検出装置３０は、振動検知センサー３１、センサー信号を増幅およびフィルタリング処理するアンプとフィルター回路３２、フィルタリング処理されたアナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器３３を含む。振動検知センサー３１は、例えば３軸加速度センサーである。

ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１０３は、振動データとなる振動検出装置３０の出力を加速度単位に変換するための変換校正値やトリガーレベルを定めるための閾値やセンサータイプを識別するためのＩＤ情報やサンプリング周波数や測定時間などの測定条件などを記憶保持する。

ＲＡＭ１０４は、振動データとなる振動検出装置３０の出力を常時ループして一時記憶するための揮発性メモリである。振動データの記憶更新のタイミングは、例えば、サンプリング周波数が１００ｓｐｓ（samples per second）に設定されていた場合、タイマー１０６からのＭＰＵ１０２への割り込み処理が１０ｍｓごとに発生するように設定され、このタイミングでＭＰＵ１０２が前記振動データをＲＡＭ１０４へループ記憶する。

ＲＡＭ１０４に記憶されたデータの中から、後述する記録開始判定条件により必要な振動データが抽出される。記録部１０５は、振動データを保存するための不揮発性メモリである。記録部１０５として、ＥＥＰＲＯＭやＳＤカード（登録商標）などを用いることができる。

ＲＴＣ（Real Time Clock）１０７は、自装置内の時刻を計時する計時手段である。ＲＴＣ１０７は感振装置１０がスリープ状態や電源オフ状態にあってもＲＴＣ１０７に内蔵されたバックアップ電源によって時刻を計時し続けることができる。発振器１０８は、ＭＰＵ１０２、ＡＤ変換器３３、タイマー１０６、ＲＴＣ１０７などに動作クロック信号を供給する。

電源部１０９は、装置内の各部に電力を供給する。電源部１０９として外部電源や電池を用いることができる。上記以外に、感振装置１０は、装置の状態や設定などを表示するための表示部１１０や装置の各種設定をするための操作部１１１を備えている。さらに、感振装置１０にＧＰＳ（Global Positioning System）や電波時計などを設けて正確な時刻を取得できるようにしてもよい。

≪記録判定処理≫
上記構成の感振装置１０は、所定の記録判定処理を行い、この処理条件に合致したときに振動データを所定時間記録する。

記録判定処理とは、測定した振動データに対して所定の演算を施して当該振動データが所定のトリガーレベルを超えた時間を基準として、ＲＡＭ１０４に記憶された振動データについて記録部１０５へ記録すべき記録開始時間および記録終了時間を定め、感振装置１０の時刻が記録終了時間に達したときに、ＲＡＭ１０４に記憶された振動データのうち記録開始時間から記録終了時間までの振動データを抽出して記録部１０５に保存することである。

記録開始時間は振動データがトリガーレベルを超えた時間であってもよいし、トリガーレベルを超えた時間よりも所定時間遡った時間であってもよい。後者は後述するプリトリガー機能の一つである。

トリガーには、ＵＰエッジトリガー、ＤＯＷＮエッジトリガー、レンジトリガーの３つがある。ＵＰエッジトリガーは、図９を参照して説明したように、振動データが、振動データの直流成分である基準レベルから正方向に所定の閾値だけ加算したレベルに設定されたトリガーレベルを負側から正側に横切ったときに発生する。ＤＯＷＮエッジトリガーは、ＵＰエッジトリガーとは逆に、振動データが、振動データの直流成分である基準レベルから負方向に所定の閾値だけ減算したレベルに設定されたトリガーレベルを正側から負側に横切ったときに発生する。レンジトリガーは、振動データの直流成分である基準レベルを中心として正方向および負方向の双方に所定の閾値だけ加算および減算した正側トリガーレベルおよび負側トリガーレベルを設定し、振動データが正側トリガーレベルを負側から正側に横切ったとき、または、負側トリガーレベルを正側から負側に横切ったときに発生する。

振動検知センサー３１が３軸加速度センサーである場合、振動データは直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸のベクトルデータとなるが、３軸のいずれか１軸のベクトル成分がトリガーレベルを越えたときにトリガーが発生するようにしてもよいし（３軸ＯＲ方式）、各軸のベクトル成分をｘ、ｙ、ｚとして３軸のベクトルデータのスカラー値√（ｘ^２＋ｙ^２＋ｚ^２）がトリガーレベルを越えたときにトリガーが発生するようにしてもよい（ベクトルトリガー方式）。あるいは、振動データをベクトル演算して震度を算出し、当該震度がトリガーレベルを越えたときにトリガーが発生するようにしてもよい（震度トリガー方式）。なお、震度の算出のアルゴリズムは任意であり、例えば、気象庁告示の震度計算式を用いることができる。

ここでの重要なポイントは、加速度センサー出力の交流成分をトリガーの対象としていることである。よって不要な直流成分は記録判定処理前に振動データから減算する必要がある。

すべての期間の振動データを保存するには記録部１０５に膨大な記憶容量と振動データを書き込むための大きな消費電力が必要となり、装置の小型化、低電力化が困難になる。そこで上述のような記録判定処理を行うことにより、膨大な記憶容量や大きな消費電力を必要とせず、装置を小型化し電池駆動を可能にすることができる。

なお、記録判定処理で用いるトリガーレベルは、例えば、感振装置１０にアナログコンパレータ（図略）を追加し、当該アナログコンパレータを用いて、アンプとフィルター３２から出力される振動データのアナログ信号とトリガーレベルに相当する基準電圧とを比較して判定してもよいし、ＭＰＵ１０２の内部で、ＡＤ変換器３３から出力される振動データのデジタル値とトリガーレベルとを比較して判定してもよい。

≪オフセット調整≫
上記のように、記録判定処理で用いるトリガーレベルは基準レベルを基準として一意に決まる。したがって、内的および／または外的要因により振動データの直流成分が変化して基準レベルとの間に無視できない大きさのオフセットが生じると、大きな振動が生じてもトリガーが発生しない、またはわずかな振動でトリガーが誤って発生するといった事態が生じることがある。したがって、期待通りのトリガーを達成するには、振動データの直流成分の変化に対して基準レベルを適応的に更新する必要がある。この問題に関して、本実施形態に係る感振装置１０は下述のようにしてオフセット調整を行うことで期待通りのトリガーを達成することができる。

ここでいうオフセット調整とは、振動検出装置３０によって測定される振動データの直流成分、すなわち、現実の直流成分と現在設定されている基準レベルとの間のずれ、すなわち、オフセットがゼロになるように基準レベルを更新することをいう。特許文献１をはじめとする従来の感振装置では、測定される振動データの直流成分自体をゼロにする調整が行われるため、測定される振動データそのものが変更されてしまう。このため、オフセット調整量が比較的大きい場合、振動データ取得中にオフセット調整を行い、この調整期間中の振動データが保存された場合、オフセット調整適用前後の振動データに大きな段差が生じて波形が不連続となり、実際の振動による波形変化との見分けがつかなくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る感振装置１０では、オフセット調整を行っても測定される振動データそのものは変更されない。このため、特にセンサーが３軸加速度センサーであった場合、トリガー前後での重力加速度方向に対する角度変化の算出に有利である。

また、振動測定中であってもオフセット調整を行い、振動データからオフセット減算したデータを保存またはリアルタイムによるＦＦＴ解析などする場合であっても、オフセット変化は測定対象となる構造物の固有周期よりも大きい時間間隔となる周期でなおかつ／または構造物の微動レベルよりも微小なオフセット調整変化となるようにオフセット微調整値とオフセット微調整時間間隔を設定することで、保存データの周期や周波数解析に与える影響を極力小さくするか無視できるレベルにすることができる。

また、振動検知器により振動検知限界を決定するＡＤ変換器の最小分解能や振動データに重畳するノイズレベルが異なる。したがって、オフセット微調整値をＡＤ変換器３３の最小分解能または振動データのノイズレベルと同等以下に設定すればよい。

次に、本実施形態に係る感振装置１０によるオフセット調整の詳細を説明する。ここでのオフセット調整には、比較的大きな変化幅で基準レベルを振動データの直流成分に１回で調整変更するオフセット調整と、所定時間間隔での微小なオフセット調整（オフセット微調整）との２段階がある。

１回で調整するタイミングは感振装置１０の電源投入時に直流成分の基準が未知であったり、振動測定後の装置自体の傾きなどによる直流成分が大きく発生した場合の直流成分と基準値の大きな誤差を素早くゼロに調整するために行われる。

微小なオフセット微調整ですべてを行ってしまう場合は、ＡＤ変換器３３が高分解能で、オフセット微調整値が非常に小さい値であったり、オフセット微調整周期が長かった場合、オフセット値が未知な場合や直流成分に大きな変動を生じた場合に、素早くトリガーレベル内に振動データが収束しないため、長時間、記録判定処理に基づく測定が開始できないという問題に対処するためである。

オフセット調整は、感振装置１０のＭＰＵ１０２がＭＰＵ１０２内部のＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ１０３などに格納された所定のプログラムを実行することで実現することができる。

図２は、感振装置１０の動作概要を示すフローチャートである。感振装置１０の電源が投入されると、まず、オフセット調整が行われる（Ｓ１０）。その後、振動データのサンプリング処理、記録判定処理で用いるトリガーレベルの判定、およびオフセット微調整が行われる（Ｓ２０）。ステップＳ２０の処理中にトリガーが発生すると、記録部１０５に記録判定処理で決定された記録開始時間から記録終了時間までの所定時間分の振動データが記録される（Ｓ３０）。記録部１０５への振動データの記録は、記録終了時間までＲＡＭ１０４に測定結果を一時的に記憶した後、ＲＡＭ１０４から、記録開始時間から記録終了時間までの振動データを抽出することで行われる。そして、振動データの記録が終わると、再びオフセット調整が行われる（Ｓ１０）。このように、オフセット調整は、感振装置１０の起動時および振動データの記録完了ごとに行うことができる。

なお、感振装置１０で例えば地震波を測定する場合、トリガーレベルは地震波のＳ波を検出できる大きさに設定されるため、Ｐ波が到達してもトリガーが発生せずにＰ波の測定結果が記録されないおそれがある。そこで、感振装置１０がプリトリガー機能を有する場合には、振動データが一時的に記憶されているＲＡＭ１０４においてトリガー発生時刻からプリトリガーとして設定された時間だけ遡った時刻からの振動データを取得して記録部１０５に記録することができる。

図３Ａは、一例に係るオフセット調整のフローチャートである。図３Ａの例において、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理がオフセット調整に該当する。また、図３Ｂは、一例に係るオフセット微調整のフローチャートである。図３Ｂの例において、ステップＳ２３２〜Ｓ２４６の処理がオフセット微調整に該当する。

まず、各種パラメータの初期化が行われ、例えば、ｉ＝０、ｊ＝０、ｋ＝０、ｓ＝０、ｆ＝０、Ｔｘ＝Ｍ、Ｔｃ＝Ｎに設定される（Ｓ６）。Ｍはオフセット微調整周期を決める値であり、Ｎは測定時間を決める値である。Ｍ、Ｎは、例えばＥＥＰＲＯＭ１０３に格納されており、ＭＰＵ１０２がこれら値を読み出し、測定条件に応じてＴｘ、Ｔｃに適宜代入する。そして、振動データの記録中でない所定期間ΔＴｓにおける振動検出装置３０によって測定される振動データＶｘの平均値Ｖａｖｅが計算される（Ｓ１０２）。ここで、平均値Ｖａｖｅは、所定期間ΔＴｓにおける振動データＶｘの直流成分であるとみなすことができるため、基準レベルＶｄｃが平均値Ｖａｖｅで更新され、ＵＰエッジトリガーのトリガーレベルＶｓｐが基準レベルＶｄｃから正方向に閾値ΔＶｔｈずれたレベルに、ＤＯＷＮエッジトリガーのトリガーレベルＶｓｎが基準レベルＶｄｃから負方向に閾値ΔＶｔｈずれたレベルに、それぞれ更新される（Ｓ１０４）。そして、最新の振動データＶｘが取得される（Ｓ１０５）。

図４は、オフセット調整の実施例を示す。例えば、時刻ｔ０〜時刻ｔ１までの所定期間ΔＴｓにおける振動データＶｘの平均値が計算され、時刻ｔ１に、基準レベルＶｄｃが時刻ｔ０〜時刻ｔ１までの所定期間ΔＴｓにおける振動データＶｘの平均値で更新される。ここで、時刻ｔ１における基準レベルＶｄｃと振動データＶｘの差の絶対値が閾値ΔＶｔｈよりも大きかった場合（Ｓ１０６）、さらに続けて、時刻ｔ１〜時刻ｔ２までの所定期間ΔＴｓにおける振動データＶｘの平均値が計算され、時刻ｔ２に、それまでの基準レベルＶｄｃが時刻ｔ１〜時刻ｔ２までの所定期間ΔＴｓにおける平均値で更新される。このように、オフセット調整は、基準レベルＶｄｃと振動データＶｘの差の絶対値が閾値ΔＶｔｈ未満になるように任意の回数繰り返してもよい。これにより、現実の振動データＶｘの直流成分と基準レベルＶｄｃとの間のオフセットが限りなくゼロに近づくことが期待される。あるいはオフセット調整を１回だけ行うようにしてもよい。

オフセット調整が終わると、次はオフセット微調整が行われる。タイマー１０６からのサンプリング割り込みを待ち（Ｓ３００）、割り込みがあった時点でＡＤ変換器３３より最新の振動データＶｘを取得かつＲＡＭ１０４へ時系列に保存する（Ｓ３０１）。次にトリガーフラグｆを判定し（Ｓ３０２）、ｆが１であればトリガー状態、０であれば非トリガー状態として判定される。

非トリガー状態であった場合（Ｓ３０２のＮＯ）で、例えば、レンジトリガーを設定している場合、測定される振動データＶｘがトリガーレベルＶｓｐよりも大きい、または、トリガーレベルＶｓｎよりも小さければトリガーが発生したと判定しトリガーフラグｆが１にセットされ、同時にステップＳ３０１におけるＲＡＭ１０４への振動データＶｘの最新データ書き込みアドレスが記憶される（Ｓ３０３）。

トリガーが発生すると、測定時間を計数するｋがインクリメントされる（Ｓ３０４）。ｋがＴｘ以上かどうか、つまり測定終了時間に達したかどうかが判定される（Ｓ３０５）。測定終了時間に達した場合（Ｓ３０５のＹＥＳ)、ステップＳ３０３において記憶されたＲＡＭトリガー開始アドレスを基準として、当該アドレスからＴｘ加算したアドレス範囲の振動データを抽出し記録部１０５へ記録する（Ｓ３０６）。詳細は示さないがプリトリガー有りの場合は当該アドレス以前の所定範囲と前記アドレスからＴｘ加算したアドレス範囲の振動データを抽出し記録部１０５へ記録する。記録が終了すると再び図２のステップＳ１０に戻ってオフセット調整が行われる。測定終了時間に達していない場合（Ｓ３０５のＮＯ)、振動データＶｘの測定中止が命令されたかが判定され、命令されていれば（Ｓ２４７のＹＥＳ）、再び図２のステップＳ１０に戻ってオフセット調整が行われる。命令されていなければ（Ｓ２４７のＮＯ）、ステップＳ３００に戻ってタイマー１０６からのサンプリング割り込みの有無を判定する。なお、ステップＳ２４７における測定中止命令の判定は、例えば、後述する図７のステップＳ２１４〜Ｓ２２４などの処理を含む判定である。

一方、オフセット調整後すぐにトリガーが発生しない場合（Ｓ２３０のＹＥＳ）、オフセット微調整が行われる。測定される振動データＶｘが現在の基準レベルＶｄｃよりも小さいか判定され（Ｓ２３２）、ＮＯの場合のみｓがインクリメントされる（Ｓ２３４）。その後、ｉがインクリメントされ（Ｓ２３６）、ｉがＴｃよりも大きいか判定され（Ｓ２３８）、ＮＯならステップＳ３００に戻ってタイマー１０６からのサンプリング割り込みの有無を判定する。このとき、後述する図７のステップＳ２１４に遷移して各種判定処理を行った後、ステップＳ３００に戻ってもよい。すなわち、Ｓ２３０〜Ｓ２３８の処理をＴｃ回ループして、ステップＳ２３２の比較処理において基準レベルＶｄｃが振動データＶｘよりも小さかった回数ｓがカウントされる。なお、ループ処理中にトリガーが発生すると（Ｓ２３０のＮＯ）、オフセット微調整を中止して振動データの記録処理（Ｓ３０３）へ遷移する。

ステップＳ２３０〜Ｓ２３８のループ処理後に、ｓがＴｃ／２よりも大きいか判定される（Ｓ２４０）。すなわち、基準レベルＶｄｃが振動データＶｘよりも小さかった回数がループ回数の半数よりも大きいか判定される。この結果、ＹＥＳなら基準レベルＶｄｃを上方修正すべく基準レベルＶｄｃにオフセット微調整値Ｖｄを加算し（Ｓ２４２）、ＮＯなら基準レベルＶｄｃを下方修正すべく基準レベルＶｄｃからオフセット微調整値Ｖｄを減算する（Ｓ２４４）。その後、ｉおよびｓがゼロにリセットされ（Ｓ２４６）、振動データＶｘの測定中止が命令されたが判定され（Ｓ２４７）、命令されていれば（Ｓ２４７のＹＥＳ）、再び図２のステップＳ１０に戻ってオフセット調整が行われる。命令されていなければ（Ｓ２４７のＮＯ）、ステップＳ３００に戻ってタイマー１０６からのサンプリング割り込みの有無を判定する。なお、オフセット微調整値ＶｄはＥＥＰＲＯＭ１０３に格納されており、ＭＰＵ１０２によって読み出され、測定条件に応じて適宜演算される。

図５は、オフセット微調整の実施例を示す。時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間において、振動データＶｘの緩やかな変化に追随して基準レベルＶｄｃが変化する。具体的には、基準レベルＶｄｃは所定時間間隔Ｔｐでオフセット微調整値Ｖｄずつ減少する。なお、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間において振動データＶｘにトリガーが発生するほどの大きな変化は生じない。

時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間では振動データＶｘが安定し、振動データＶｘの直流成分と基準レベルＶｄｃとの間のオフセットはほぼゼロである。時刻ｔ５〜時刻ｔ６の期間では、加速度センサー（例えば、感振装置１０の振動検知センサー３１）の重力方向に対する傾斜や加速度センサーの電気的なオフセットドリフトの発生などにより振動データＶｘが緩やかに変化するが、オフセット微調整によって基準レベルＶｄｃは振動データＶｘに追随するように修正される。その後、振動データＶｘが基準レベルＶｄｃから閾値ΔＶｔｈずれたトリガーレベルＶｓを越えることによってトリガーが発生し、振動データの記録処理が開始される。低電力型のＭＰＵの場合、処理能力が低いため、記録部１０５への振動データの書き込み中はオフセット調整は行わずにデータ保存処理に処理能力を集中させてもよい。

所定時間間隔Ｔｐは、図３Ｂの例ではステップＳ２３０〜Ｓ２３８の処理をｊ回繰り返す時間に相当する。例えば、Ｎ＝１０００（Ｔｃ＝１０００）、サンプリング周期が１０ｍｓの場合、所定時間間隔Ｔｐは１０秒（＝１０ｍｓ×１０００）となるが、所定時間間隔Ｔｐはこれに限定されない。

オフセット微調整値Ｖｄが振動検出装置３０の測定分解能よりも小さいと、振動データＶｘの直流成分が最小変化、すなわち、ＡＤ変換値のＬＳＢ（Least Significant Bit）に相当する変化をしても、基準レベルＶｄｃがそれに追随できずに振動データＶｘの直流成分と基準レベルＶｄｃとの間のオフセットが増大するおそれがある。また、オフセット微調整値Ｖｄが閾値ΔＶｔｈよりも大きいと、振動データＶｘの直流成分が最小変化をするだけで、トリガーレベルＶｓがそれまでの基準レベルＶｄｃ程度のレベルに変更されてしまい、誤ったトリガーが発生してしまうおそれがある。したがって、オフセット微調整値Ｖｄの絶対値は、振動検出装置３０の測定最小分解能以上、かつ、基準レベルＶｄｃに対してトリガーレベルＶｓを設定する閾値ΔＶｔｈよりも小さい値にすることが有利である。オフセット微調整値Ｖｄは、例えば、振動検出装置３０の測定ノイズレベル程度の値にするとよい。好ましくは、オフセット微調整値Ｖｄは１ｇａｌ以下であり、所定時間間隔Ｔｐは１秒以上であり、オフセット微調整値Ｖｄの時間変化率は１ｇａｌ／秒以下にする。

オフセット微調整値Ｖｄの時間変化率はユーザが自由に変更できるようにしてもよい。例えば、感振装置１０の直接操作によりオフセット微調整値Ｖｄの時間変化率を変更可能としてもよい。あるいは、遠隔制御装置からの遠隔操作によってオフセット微調整値Ｖｄの時間変化率を変更可能としてもよい。図６は、遠隔制御装置による感振装置の遠隔操作を示す。遠隔制御装置２００は複数の感振装置１０に対して装置情報や測定条件などを要求し、各感振装置１０は当該要求に対して必要な情報を返信する。遠隔制御装置２００は、受信した装置情報や測定条件などから各感振装置１０に最適な測定条件やオフセット微調整値Ｖｄなどの時間変化率を決定し、各感振装置１０に送信する。このように、遠隔制御装置２００が感振装置１０から校正値やセンサー情報を読み取ってこれら情報に基づいて遠隔操作によりオフセット微調整値ＶｄおよびＶｄの時間変化率を自動で設定してもよい。

また、閾値ΔＶｔｈをユーザが自由に変更できるようにしてもよい。例えば、感振装置１０の表示部１１１に閾値ΔＶｔｈを表示して、ユーザはその表示を見ながら閾値ΔＶｔｈを変更する。このとき、振動データを加速度単位に変換するための変換校正値で閾値ΔＶｔｈを加速度単位に変換して表示部１１１に表示するとよい。変換校正値は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ１０３に記憶されており、ＭＰＵ１０２はＥＥＰＲＯＭ１０３から変換校正値を読み出して変更操作に係る閾値ΔＶｔｈを加速度単位に変換して表示部１１１に表示する。あるいは、図６に示した遠隔制御装置２００の表示部（図略）に感振装置１０の閾値ΔＶｔｈを表示して、ユーザはその表示を見ながら遠隔操作によってΔＶｔｈを変更する。このときも、上記と同様に、閾値ΔＶｔｈを加速度単位に変換して表示するとよい。

さらに、閾値ΔＶｔｈの最小変更幅はＡＤ変換器３３の最小分解能相当にすることが好ましい。最小変更幅がそれよりも大きいまたは小さいと、振動データＶｘの最小変化に対して、閾値変更後の新たなトリガーレベルによるトリガーが発生しないおそれがあるからである。

図５の時刻ｔ４〜時刻ｔ５の期間のように振動データＶｘが安定している状態が長く続くようであれば、オフセット微調整においてオフセット微調整値Ｖｄの加減算処理を行わなくてもよい。例えば、図３ＢのフローにおいてステップＳ２３０の後に振動データＶｘが微動レベルまたはノイズレベルまたはトリガーレベルΔＶｔｈに対して十分小さいと判定されるレベル、具体的には、例えばトリガーレベルＶｔｈ／１０の値以下かどうか判定するステップを挿入して、ＹＥＳならステップＳ３００に戻るようにしてもよい。

以上のように本実施形態によると、測定される振動データの直流成分の変化に対してトリガーレベルの基準となる基準レベルが適応的に変化する。これにより、感振装置１０内部のアンプ回路などの温度特性や経時変化や感振装置１０の設置箇所の変形や移動などによる感振装置１０自体の姿勢変化などが発生しても期待通りのトリガーが達成されるため、不適切なトリガーレベルに起因する振動データの記録逃しや不要な振動データの記録などの諸問題が解消される。しかも、大小比較および加減算といった演算処理のみでよいため、ＭＰＵ１０２が低電力で低メモリ容量かつ低処理能力であったとしても短時間でオフセット微調整を行うことができる。そして、ＭＰＵ１０２のサンプリング割り込み待ち時間（図３ＡのステップＳ３００）をより低電力動作のスリープモードへ移行させることでさらなる低消費電力化が可能となる。また、基準レベルおよびトリガーレベルが適応的に変化するだけで、測定される振動データそのものは変更されずに直流成分を含んだまま記録されるため、加速度波形にオフセット調整による段差が生じることがない。このため、加速度波形の連続性が保証され、ＦＦＴ解析において解析誤差をなくすことができる。さらに、直流成分から、短時間における感振装置１０の角度変化を推測することができる。

なお、本実施形態に係る感振装置１０に下記の機能を追加することで利便性をさらに向上することができる。

≪自動測定モードに自動的に復帰する機能≫
感振装置１０は、電源が投入されると上述のオフセット調整などの初期化処理も含め自動的に振動データの測定および記録処理を開始する自動測定モードで動作することができる。また、感振装置１０は、振動データの測定中に遠隔操作または直接操作によりユーザからの操作を受け付けると、測定を中止して当該操作に応じた処理を行う操作モードで動作することができる。自動測定モードにより、操作に不慣れな人でも感振装置１０を用いて振動データを容易かつ確実に測定および記録・保存することができる。

感振装置１０は操作モードで動作中に測定命令を受け付けると自動測定モードへ復帰するが、ユーザが測定命令を設定し忘れたり、遠隔操作の場合には通信の遮断などにより、自動測定モードに復帰できなくなってしまい、必要な振動データを取り逃してしまうおそれがある。そこで、測定モードで動作中に所定時間ユーザ操作がないと自動測定モードに自動的に復帰する機能を感振装置１０に追加してもよい。当該機能は、感振装置１０のＭＰＵ１０２がＥＥＰＲＯＭ１０３などに格納された所定のプログラムを実行することで実現することができる。

図７は、自動測定モードへの復帰例のフローチャートである。感振装置１０の電源が投入されると、まず、各種パラメータが設定され、自動測定フラグがセットされ、操作フラグがリセットされる（Ｓ２）。各種パラメータとは、サンプリング周波数、閾値、振動データの最大記録時間を表す値Ｍ、上述のオフセット調整における調整周期を表す値Ｎ、オフセット微調整値Ｖｄなどであり、これらの初期値は、例えば、感振装置１０のＥＥＰＲＯＭ１０３に格納されている。自動測定フラグは、自動測定モードで動作するか否かを示すフラグである。通常、感振装置１０は自動測定モードで動作するため、電源投入時に自動測定フラグがセットされる。操作フラグは、感振装置１０に対してユーザから何らかの操作がなされているか否かを示すフラグである。電源投入時はユーザ操作がないため、操作フラグはリセットされる。

ステップＳ２の後、感振装置１０が安定するまで所定時間待ちをする（Ｓ４）。これは、電源投入直後は、例えば、操作ボタンの押下によって感振装置１０に生じる振動による振動データの誤検出を避け、内部回路の動作が安定した状態で測定を開始するためである。その後、上述のオフセット調整が行われ（Ｓ１０）、感振装置１０は振動データを測定可能な状態になる。

ステップＳ１０の後、自動測定フラグがセットされているか判定される（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２で自動測定フラグが設定されていなければ（Ｓ２０２のＮＯ）、遠隔操作または直接操作により測定命令を受け付けたか判定される（Ｓ２０４）。ステップＳ２０２で自動測定フラグが設定されているか（Ｓ２０２のＹＥＳ）、または、ステップＳ２０４で測定命令を受け付けていれば（Ｓ２０４のＹＥＳ）、操作フラグがセットされているか判定され（Ｓ２０６）、ＮＯなら測定に関する処理が行われる（Ｓ２１２）。当該処理は、図３Ｂのフローのように振動データのサンプリング、感振装置１０のＲＡＭ１０４への測定結果の一時記憶、トリガーが発生した場合における記録部１０５への振動データの記録処理などを含む。一方、ステップＳ２０６で操作フラグがセットされていれば（Ｓ２０６のＹＥＳ）、ユーザが感振装置１０に対して何らかの操作中であるため、タイマーが所定時間を計時し終わったか判定され（Ｓ２０８）、ＹＥＳならタイマーを停止させて操作フラグがリセットされる（Ｓ２１０）。タイマーとして、例えば、感振装置１０のタイマー１０６、ＲＴＣ１０７、ＭＰＵ１０２で実行されるソフトウェアタイマーなどを用いることができる。

ステップＳ２１２での測定関連処理後、もしくはステップＳ２１０でのタイマーおよび操作フラグのリセット後、またはＳ２０４で測定命令を受け付けていない（Ｓ２０４のＮＯ）、もしくはステップＳ２０８でタイマーが所定時間を計時し終わっていない（Ｓ２０８のＮＯ）場合、遠隔操作または直接操作による命令がチェックされ（Ｓ２１４）、測定命令を受け付けたか判定される（Ｓ２１６）。ステップＳ２１６で測定命令を受け付けていれば（Ｓ２１６のＹＥＳ）、操作フラグがリセットされるとともに必要に応じて各種パラメータが変更され（Ｓ２１８）、ステップＳ２０２に戻る。ステップＳ２１８においても上述のオフセット調整における値Ｎおよびオフセット微調整値Ｖｄが設定される。この設定は、感振装置１０の直接操作により行ってもよいし、図６に示した遠隔制御装置２００からの遠隔操作により行ってもよい。また、ステップＳ２１８において変更された測定条件や値Ｎおよびオフセット微調整値ＶｄをＥＥＰＲＯＭ１０３に格納してもよい。その後、ステップＳ２０２のＹＥＳ（またはステップＳ２０２のＮＯ→ステップＳ２０４のＹＥＳ）→ステップＳ２０６のＮＯの順に遷移し、ステップＳ２１２で測定に関する処理が行われる。

ステップＳ２１６で測定命令を受け付けていなければ（Ｓ２１６のＮＯ）、設定命令を受け付けたか判定される（Ｓ２２０）。設定命令とは測定命令以外の命令であり、例えば、サンプリング周波数、閾値、振動データの最大記録時間などの各種パラメータの変更命令や保存データファイルの一覧参照などの命令である。ステップＳ２２０で設定命令を受け付けていなければ（Ｓ２２０のＮＯ）、ステップＳ２０２に戻る。一方、ステップＳ２２０で設定命令を受け付けていれば（Ｓ２２０のＹＥＳ）、当該設定命令に応じた処理が行われるとともに操作フラグがセットされ（Ｓ２２２）、タイマーをリセットしてスタートさせて（Ｓ２２４）、ステップＳ２０２に戻る。その後、ステップＳ２０２のＹＥＳ（またはステップＳ２０２のＮＯ→ステップＳ２０４のＹＥＳ）→ステップＳ２０６の順に遷移するが、操作フラグがセットされているためステップＳ２１２の測定関連処理は行われない。このように、操作フラグは一旦セットされると、タイマーが所定時間を計時し終わるか（Ｓ２０８のＹＥＳ）、または測定命令を受け付けるか（Ｓ２１６のＹＥＳ）しない限りリセットされない。これにより、操作モードから自動測定モードへの自動復帰を可能にしつつ、操作モードで動作中は測定関連処理を行わずにＭＰＵの計算能力を測定以外の処理に割り当てることができる。これは、感振装置１０に低電力で低処理能力のＭＰＵが搭載されている場合に有利である。

≪記録終了予定時刻を延長する機能≫
上述したように、感振装置１０は、トリガー発生時刻から所定時間分の振動データを記録部１０５に記録する。プリトリガーが設定されている場合には、感振装置１０は、トリガー発生時刻からプリトリガーとして設定された時間だけ遡った時刻から所定時間分の振動データを記録部１０５に記録する。いずれの場合でも、トリガー発生時刻を基準にして記録終了予定時刻が決まり、記録終了予定時刻になると記録部１０５への振動データの記録処理が開始される。

ここで、感振装置１０のＭＰＵ１０２の処理能力が低い場合、記録部１０５への振動データの保存処理とそれ以外の処理とを同時に行うことができないため、振動データの記録が完了するまでオフセット調整および記録判定処理ができないデッドタイムが発生する。デッドタイムがあると、記録終了予定時刻の直後に比較的大きい振動が発生してもその振動データを記録し損なってしまう。また、ＭＰＵ１０２の処理能力を高めてデッドタイムをなくしたとしても、記録終了予定時刻を境に振動データが複数のファイルに分割されて保存されてしまう。この場合、データ解析時にヒューマンエラーなどにより分割ファイルの結合順序を間違えると振動データを正しく解析できなくなってしまう。

そこで、記録終了予定時刻直後のデッドタイムをなくし、また、振動データの分割保存を回避するために、所定の場合に振動データの記録終了予定時刻を任意の時間延長する機能を感振装置１０に追加してもよい。

当該機能は、感振装置１０のＭＰＵ１０２がＥＥＰＲＯＭ１０３やＭＰＵ１０２に内蔵されたＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどに格納された所定のプログラムを実行することで実現することができる。

具体的には図３ＢのステップＳ３０５とＳ３０６の間に時間延長のための処理を挿入し、ＲＡＭデータを終了測定アドレスから所定数遡り、その中にトリガーレベルを超えるデータが存在したと判定した場合、値Ｔｘに延長時間となるカウント値を加算し、ステップＳ２１４へ遷移すれば、実質測定時間が延長されたデータを取得記録できる。

図８は、記録終了予定時刻延長の実施例を示す。時刻ｔ０に、振動データＶｘがトリガーレベルＶｓを越えることでトリガーが発生して振動データＶｘの記録処理が開始される。記録終了予定時刻は時刻ｔ１である。その後、時刻ｔ１直前の延長判定期間において振動データＶｘがトリガーレベルＶｓを越えたことが検知された場合、値Ｔｘを所定カウント値だけ加算する。本例では、時刻ｔ０'〜時刻ｔ１の所定期間ΔＴにおける時刻ｔｘに振動データＶｘがトリガーレベルＶｓを越えたため、値Ｔｘが所定カウント値だけ加算される。この結果、時刻ｔ１で記録が終了せずに振動データＶｘの記録が継続される。

なお、延長判定に用いられるトリガーレベルはＶｓである必要はなく、これよりも小さい値であってもよい。小さいトリガーレベルとする理由は、測定開始の振動と測定終了時の振動を無振動状態に近い値とすることで、振動発生前後での角度演算比較を精度よく行うことができ、また、波形全体の平均値を直流成分として精度よく求めることができ、オフセット減算を精度よく実行できるデータが取得できるからである。

また、延長判定は振動データＶｘとトリガーレベルＶｓとの比較に限定されず、例えば、延長判定期間において測定された振動データＶｘから震度を算出し、当該震度が所定値を越えたか否かで延長判定を行ってもよい。

本発明に係る感振装置は、振動加速度の直流成分の変化に影響されにくいトリガーを実現することができるため、低電力型の感振装置やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を応用した感振装置などとして有用である。

１０感振装置
３０振動検出装置（振動検出手段）
３３ＡＤ変換器
１０１通信デバイス
１０２ＭＰＵ（演算制御処理手段）
１０３ＥＥＰＲＯＭ（変換校正値記憶手段）
１０４ＲＡＭ（一時記憶手段）
１０５記録部（記録手段）
１１０表示部
２００遠隔制御装置

Claims

加速度または速度を測定するように構成された振動検出手段と、
前記振動検出手段の振動データを一時記憶するように構成された一時記憶手段と、
前記一時記憶手段に記憶された振動データの一部を記録するように構成された記録手段と、
前記振動データがトリガーレベルを超えたことをトリガーとして前記振動データの記録開始時間および記録終了時間を決定し、前記一時記憶手段から、前記記録開始時間から前記記録終了時間までの振動データを抽出して前記記録手段に記録する制御を行うように構成された演算制御処理手段とを備え、
前記演算制御処理手段は、所定のタイミングから所定時間測定された振動データから当該振動データの直流成分を算出し、当該直流成分を前記トリガーレベルの基準となる最初の基準レベルとして設定し、かつ、前記基準レベルの設定後に、所定時間内で前記基準レベルと前記振動データとの大小を比較し、所定時間間隔で当該比較結果に基づいて、前記振動データの時間変動に追随するように前記基準レベルに所定の調整値を加減して前記基準レベルを更新するように構成されている
ことを特徴とする感振装置。
前記所定のタイミングが前記振動検出手段の動作開始直後および前記振動データの記録終了時点である
ことを特徴とする請求項１に記載の感振装置。
前記調整値の絶対値が前記振動検出手段の測定最小分解能以上、かつ、前記基準レベルに対して前記トリガーレベルを設定する閾値よりも小さい
ことを特徴とする請求項１および２のいずれか一つに記載の感振装置。
前記感振装置が加速度計であり、
前記所定時間間隔が１秒以上であり、
前記調整値が１ｇａｌ以下であり、
前記調整値の時間変化率が１ｇａｌ／秒以下である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の感振装置。
前記感振装置の直接操作により前記調整値の時間変化率が変更可能であるか、または、遠隔制御装置が前記感振装置から前記調整値やセンサー情報を読み取るかもしくは取得データのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）による周波数解析の結果からこれら情報に基づいて遠隔操作により前記調整値の時間変化率を自動で設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の感振装置。
前記演算制御処理手段は、前記一時記憶手段に記憶された振動データを前記調整値で調整せずにそのまま前記記録手段に記録するか、または、前記記録終了時間後に、前記記録手段に記録すべき全記録範囲内の振動データの平均値を計算し、当該平均値を前記振動データの直流成分とみなして、前記振動データから当該直流成分を減算したデータを前記記録手段に記録するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の感振装置。
前記感振装置の電源が投入されて自動的に加速度または速度の測定および記録処理を開始する自動測定モードと、
前記感振装置の直接操作または遠隔操作を受け付けて当該操作に応じた処理をする操作モードとを備え、
前記自動測定モード中に前記直接操作または遠隔操作があると前記操作モードに遷移し、前記操作モードで動作中に所定時間、前記直接操作または遠隔操作がないと操作終了時点から所定時間後に前記自動測定モードに自動的に復帰するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の感振装置。
前記演算制御処理手段は、前記記録終了時間から所定時間遡った時間から前記記録終了時間までの間に前記トリガーレベルを超える振動データが検出されたとき、前記記録終了時間を延長するように構成されている
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の感振装置。
前記振動データを加速度単位に変換するための変換校正値を記憶する変換校正値記憶手段を備え、
前記感振装置の直接操作または遠隔操作により前記基準レベルに対して前記トリガーレベルを設定する閾値が変更可能であり、
前記演算制御処理手段は、前記変換校正値記憶手段から前記変換校正値を読み出して変更操作に係る前記閾値を加速度単位に変換して前記感振装置の表示部または遠隔制御装置の表示部に表示するように構成されており、
前記変更操作に係る前記閾値の最小変更幅が前記振動検出手段におけるＡＤ変換器の最小分解能相当値である
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の感振装置。