JP2016213958A - 振動検出装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明による振動検出装置及び方法は、高圧電線等の架線の振動をＭＥＭＳで形成した３軸のジャイロ及び加速度計を用いて検出し、検出した振動信号を無線信号に変換して空中に発射することである。【解決手段】本発明による振動検出装置及び方法は、ケーシング(10)内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)及び３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)と、前記３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)からのジャイロ信号(12a)とが入力される検出信号処理回路(13)とよりなり、前記検出信号処理回路(13)から出力され架線(3)の振動を表す振動信号(13a)を振動信号送信器(14)により無線信号(5)に変換して空中に発射するようにした構成と方法である。【選択図】図２
Description
本発明は、振動検出装置及び方法に関し、特に、高圧電線等の架線の振動をＭＥＭＳで形成した３軸のジャイロ及び加速度計を用いて検出し、検出した振動信号を無線信号に変換して空中に発射するための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種の振動検出装置及び方法としては、例えば、特許文献１に開示された構成を上げることができる。
すなわち、前述の特許文献１の振動検出部において、図１に示されるように、消費電力の小さい超小型の加速度センサ及び角速度センサ、ＣＰＵ、メモリー、通信モジュール、電池、増幅回路、フィルタ回路、レギュレータ、ケーブル。リアルタイムクロックモジュール等から構成されている。
すなわち、前述の特許文献１の振動検出部において、図１に示されるように、消費電力の小さい超小型の加速度センサ及び角速度センサ、ＣＰＵ、メモリー、通信モジュール、電池、増幅回路、フィルタ回路、レギュレータ、ケーブル。リアルタイムクロックモジュール等から構成されている。
特に、前述の加速度センサ及び角速度センサは、超小型であるが故に、その消費電力は小さく、かつ、その外形寸法も長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、角速度センサで長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの製品が採用されている。
従来の振動検出装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の加速度センサ及び角速度センサの外形寸法は、１軸であるか、又は、３軸であるかは明確に記載されていないため、仮りに、１軸のみと考えると、３軸構成とした場合は極めて大形化せざるを得ず、高圧電線等に設置するには、風、雨、雷等の天候等の条件から考えても好適ではなかった。
すなわち、前述の加速度センサ及び角速度センサの外形寸法は、１軸であるか、又は、３軸であるかは明確に記載されていないため、仮りに、１軸のみと考えると、３軸構成とした場合は極めて大形化せざるを得ず、高圧電線等に設置するには、風、雨、雷等の天候等の条件から考えても好適ではなかった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、高圧電線等の架線の振動を、例えば、特開２００４−１９１１３２号公報で示すＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で形成した３軸のジャイロ及び加速度計を用いて検出し、検出した振動信号を無線信号に変換して空中に発射するようにした振動検出装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明による振動検出装置及び方法は、ケーシング内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計及び３軸ＭＥＭＳジャイロと、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計からの加速度信号と前記３軸ＭＥＭＳジャイロからのジャイロ信号とが入力される検出信号処理回路と、前記検出信号処理回路から出力され架線の振動を表す振動信号を振動信号送信器により無線信号に変換して空中に発射するための振動信号送信器とよりなる構成であり、また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計、３軸ＭＥＭＳジャイロ、検出信号処理回路は、ＩＭＵボードに設けられている構成であり、また、本発明による振動検出方法は、ケーシング内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計及び３軸ＭＥＭＳジャイロと、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計からの加速度信号と前記３軸ＭＥＭＳジャイロからのジャイロ信号とが入力される検出信号処理回路と、よりなり、前記検出信号処理回路から出力され架線の振動を表す振動信号を振動信号送信器により無線信号に変換して空中に発射する方法であり、また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計、３軸ＭＥＭＳジャイロ、検出信号処理回路は、ＩＭＵボードに設けられている方法である。
本発明による振動検出装置及び方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ケーシング内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計及び３軸ＭＥＭＳジャイロと、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計からの加速度信号と前記３軸ＭＥＭＳジャイロからのジャイロ信号とが入力される検出信号処理回路と、よりなり、前記検出信号処理回路から出力され架線の振動を表す振動信号を振動信号送信器により無線信号に変換して空中に発射することにより、３軸の加速度信号及びジャイロ信号を確実に得ることができ、例えば、高圧電線の３軸方向の動きを検出することにより、高圧電線のたるみ状態、振動の大きさ等を正確に検出することができる。
また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計、３軸ＭＥＭＳジャイロ、検出信号処理回路は、ＩＭＵボードに設けられていることにより、全体形状が大幅に小型化できる。
すなわち、ケーシング内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計及び３軸ＭＥＭＳジャイロと、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計からの加速度信号と前記３軸ＭＥＭＳジャイロからのジャイロ信号とが入力される検出信号処理回路と、よりなり、前記検出信号処理回路から出力され架線の振動を表す振動信号を振動信号送信器により無線信号に変換して空中に発射することにより、３軸の加速度信号及びジャイロ信号を確実に得ることができ、例えば、高圧電線の３軸方向の動きを検出することにより、高圧電線のたるみ状態、振動の大きさ等を正確に検出することができる。
また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計、３軸ＭＥＭＳジャイロ、検出信号処理回路は、ＩＭＵボードに設けられていることにより、全体形状が大幅に小型化できる。
本発明による振動検出装置及び方法は、高圧電線等の架線の振動をＭＥＭＳで形成した３軸のジャイロ及び加速度計を用いて検出し、検出した振動信号を無線信号に変換して空中に発射することである。
以下、図面と共に本発明による振動検出装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明における振動検出装置及び方法を示す構成図であり、本発明による振動検出装置１は、複数の高圧鉄塔２間に張設された高圧電線からなる架線３に取り付けられている。
尚、架線３は、高圧電線だけでなく他の線でも可能である。
前記振動検出装置１のアンテナ４から発射された無線信号５は、前記高圧鉄塔２の基部６に設けられた受信装置７によって前記無線信号５を受信し、図示しない基地局に向けて前記無線信号５を転送することができるように構成されている。
尚、前記受信装置７は、各高圧鉄塔２に用いるのではなく、図示しない基地局において前記無線信号５を直接受信し、前記角受信装置７を用いない構成とすることもできる。
図１は、本発明における振動検出装置及び方法を示す構成図であり、本発明による振動検出装置１は、複数の高圧鉄塔２間に張設された高圧電線からなる架線３に取り付けられている。
尚、架線３は、高圧電線だけでなく他の線でも可能である。
前記振動検出装置１のアンテナ４から発射された無線信号５は、前記高圧鉄塔２の基部６に設けられた受信装置７によって前記無線信号５を受信し、図示しない基地局に向けて前記無線信号５を転送することができるように構成されている。
尚、前記受信装置７は、各高圧鉄塔２に用いるのではなく、図示しない基地局において前記無線信号５を直接受信し、前記角受信装置７を用いない構成とすることもできる。
前記振動検出装置１は、図２のブロック図で示されるように構成されており、ケーシング１０内には、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸ＭＥＭＳ加速度計１１、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸ＭＥＭＳジャイロ１２、検出信号処理回路１３及び振動信号送信器１４で構成されている。
前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１及び３軸ＭＥＭＳジャイロ２は、シリコン基板に形成したパターンをエッチング加工によって形成し、静電容量変化を利用する周知のＭＥＭＳ加工によって形成された構成で、前述の従来例で用いられている加速度計及びジャイロの質量及び形状は約１／１０〜１／２０で構成されている。
前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１及び３軸ＭＥＭＳジャイロ２は、シリコン基板に形成したパターンをエッチング加工によって形成し、静電容量変化を利用する周知のＭＥＭＳ加工によって形成された構成で、前述の従来例で用いられている加速度計及びジャイロの質量及び形状は約１／１０〜１／２０で構成されている。
前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１で検出された３軸の加速度信号１１ａは、検出信号処理回路１３に入力され、前記３軸ＭＥＭＳジャイロ１２で検出された３軸の慣性信号を構成するためのジャイロ信号１２ａは前記検出信号処理回路１３に入力されている。
前記検出信号処理回路１３に入力された３軸の前記加速度信号１１ａ及び３軸の前記ジャイロ信号１２ａは、前記検出信号処理回路１３において３軸方向の前記加速度信号１１ａ及びジャイロ信号１２ａからなる慣性信号が前記振動検出装置１の振動信号１３ａとして前記振動信号送信器１４に入力される。
前記検出信号処理回路１３に入力された３軸の前記加速度信号１１ａ及び３軸の前記ジャイロ信号１２ａは、前記検出信号処理回路１３において３軸方向の前記加速度信号１１ａ及びジャイロ信号１２ａからなる慣性信号が前記振動検出装置１の振動信号１３ａとして前記振動信号送信器１４に入力される。
前記振動信号送信器１４から前記アンテナ４を経て空中へ発射された前記振動信号１３ａを示す無線信号５は、前記受信装置７で受信され、図示しない基地局に送られてデータ処理が行われ、異常が検出された時に、例えば、送電停止等の処置をとることができる。
尚、前述の加速度計１１、ジャイロ１２、検出信号処理回路１３及び振動信号送信器１４は、周知の１個のＩＭＵボード１５に設けられている。
尚、前述の加速度計１１、ジャイロ１２、検出信号処理回路１３及び振動信号送信器１４は、周知の１個のＩＭＵボード１５に設けられている。
前述の振動検出装置１の動作フローは、図３で示すように構成されている。
すなわち、図３において、スタート後、所定の間欠動作（第１工程：２０）を行なっている間に、前記振動信号１３ａの信号レベルが閾値を超えている場合には（第２工程：２１）、前記間欠動作が連続動作（第３工程：２２）に切り換えられ、データをメモリに記憶した（第４工程：２３）後、所定時間経過（第５工程：２４）すると、検出信号処理（第６工程：２５）が行われ、振動信号１３ａが送信（第７工程：２６）される。
尚、前述の図３の動作フローは、前記検出信号処理回路１３に内蔵された図示しないＣＰＵのプログラムによって行われるように構成されている。
すなわち、図３において、スタート後、所定の間欠動作（第１工程：２０）を行なっている間に、前記振動信号１３ａの信号レベルが閾値を超えている場合には（第２工程：２１）、前記間欠動作が連続動作（第３工程：２２）に切り換えられ、データをメモリに記憶した（第４工程：２３）後、所定時間経過（第５工程：２４）すると、検出信号処理（第６工程：２５）が行われ、振動信号１３ａが送信（第７工程：２６）される。
尚、前述の図３の動作フローは、前記検出信号処理回路１３に内蔵された図示しないＣＰＵのプログラムによって行われるように構成されている。
本発明による振動検出装置及び方法の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、ケーシング１０内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計１１及び３軸ＭＥＭＳジャイロ１２と、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１からの加速度信号１１ａと前記３軸ＭＥＭＳジャイロ１２からのジャイロ信号１２ａとが入力される検出信号処理回路１３と、よりなり、前記検出信号処理回路１３から出力され架線３の振動を表す振動信号１３ａを振動信号送信器１４により無線信号５に変換して空中に発射する構成と方法であり、また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１、３軸ＭＥＭＳジャイロ１２、検出信号処理回路１３は、ＩＭＵボード１５に設けられている構成と方法である。
すなわち、ケーシング１０内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計１１及び３軸ＭＥＭＳジャイロ１２と、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１からの加速度信号１１ａと前記３軸ＭＥＭＳジャイロ１２からのジャイロ信号１２ａとが入力される検出信号処理回路１３と、よりなり、前記検出信号処理回路１３から出力され架線３の振動を表す振動信号１３ａを振動信号送信器１４により無線信号５に変換して空中に発射する構成と方法であり、また、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計１１、３軸ＭＥＭＳジャイロ１２、検出信号処理回路１３は、ＩＭＵボード１５に設けられている構成と方法である。
本発明による振動検出装置及び方法は、高圧電線等の架線に取り付ける振動検出装置の３軸の加速度計及び３軸のジャイロがＭＥＭＳで構成されているため、装置全体を極めて小型かつ計量とすることができ、従来よりも長期間にわたって検出を行うことができる。
１ 振動検出装置
２ 高圧鉄塔
３ 架線（高圧電線）
４ アンテナ
５ 無線信号
６ 基部
７ 受信装置
１０ ケーシング
１１ ３軸ＭＥＭＳ加速度計
１１ａ 加速度信号
１２ ３軸ＭＥＭＳジャイロ
１２ａ ジャイロ信号
１３ 検出信号処理回路
１３ａ 振動信号
１４ 振動信号送信器
１５ ＩＭＵボード
２ 高圧鉄塔
３ 架線（高圧電線）
４ アンテナ
５ 無線信号
６ 基部
７ 受信装置
１０ ケーシング
１１ ３軸ＭＥＭＳ加速度計
１１ａ 加速度信号
１２ ３軸ＭＥＭＳジャイロ
１２ａ ジャイロ信号
１３ 検出信号処理回路
１３ａ 振動信号
１４ 振動信号送信器
１５ ＩＭＵボード
Claims (4)
- ケーシング(10)内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)及び３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)と、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)からの加速度信号(11a)と前記３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)からのジャイロ信号(12a)とが入力される検出信号処理回路(13)と、前記検出信号処理回路(13)から出力され架線(3)の振動を表す振動信号(13a)を振動信号送信器(14)により無線信号(5)に変換して空中に発射するための振動信号送信器(14)とよりなることを特徴とする振動検出装置。
- 前記３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)、３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)、検出信号処理回路(13)は、ＩＭＵボード(15)に設けられていることを特徴とする請求項１記載の振動検出装置。
- ケーシング(10)内に設けられた３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)及び３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)と、前記３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)からの加速度信号(11a)と前記３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)からのジャイロ信号(12a)とが入力される検出信号処理回路(13)と、よりなり、前記検出信号処理回路(13)から出力され架線(3)の振動を表す振動信号(13a)を振動信号送信器(14)により無線信号(5)に変換して空中に発射することを特徴とする振動検出方法。
- 前記３軸ＭＥＭＳ加速度計(11)、３軸ＭＥＭＳジャイロ(12)、検出信号処理回路(13)は、ＩＭＵボード(15)に設けられていることを特徴とする請求項３記載の振動検出方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111366234A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-03 | 中水东北勘测设计研究有限责任公司 | 一种闸门无线振动监测装置 |
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| JP2012053814A (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-15 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 携帯型異常検知装置 |
| JP3194296U (ja) * | 2014-09-03 | 2014-11-13 | 株式会社ジェイ・パワーシステムズ | 電線用センサ装置およびセンサ |
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