JP2017037052A - Vibration detection device, vibration detection method and vibration detection program - Google Patents

Vibration detection device, vibration detection method and vibration detection program Download PDF

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琢也 西野
Takuya Nishino
琢也 西野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration detection device, a vibration detection method and a vibration detection program capable of improving the accuracy in vibration detection using an acceleration sensor.SOLUTION: The vibration detection device comprises: a contactor which is in contact with a vibration object, and is preset with a contact resonance frequency band; an acceleration sensor provided to the contactor; and a detection section that detects a signal by reducing the strength of the signal which is amplified in the contact resonance frequency band in the signals output from the acceleration sensor.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本件は、振動検出装置、振動検出方法および振動検出プログラムに関する。   The present case relates to a vibration detection device, a vibration detection method, and a vibration detection program.

回転機械等の力学的機構を備える設備の異常診断には、軸受等の故障頻度の高い地点の近傍で振動を検出して得られる信号により異常可否を判定する振動診断が用いられている。   In the abnormality diagnosis of equipment equipped with a mechanical mechanism such as a rotating machine, vibration diagnosis is used to determine whether abnormality is possible or not by a signal obtained by detecting vibration in the vicinity of a point where the frequency of failure such as a bearing is high.

例えば、振動検出装置として、振動物体に接触する部分に加速度センサを設置し、センサ治具を振動物体に直接ねじ込み、強固に固定したものを用いることができる。接触共振周波数を高くすることで、検出する周波数帯(例えば10Hz〜数10kHz帯まで)の広い範囲で平坦な周波数特性を持つことができる。   For example, as the vibration detection device, an acceleration sensor may be installed at a portion that contacts the vibrating object, and a sensor jig may be directly screwed into the vibrating object and firmly fixed. By increasing the contact resonance frequency, it is possible to have flat frequency characteristics in a wide range of frequency bands to be detected (for example, from 10 Hz to several tens of kHz).

その他の固定方法として、磁石や接着剤で振動物体の間を接触させること、振動物体に接触する稼動部を高い接触共振周波数特性を持つ形状にする(特許文献1,2参照)など、使用する環境や状況に合わせて様々な物が使用されている。   Other fixing methods include using a magnet or an adhesive to make contact between vibrating objects, and forming a moving part in contact with the vibrating object with a shape having high contact resonance frequency characteristics (see Patent Documents 1 and 2). Various things are used according to the environment and circumstances.

特開2004−125676号公報JP 2004-125676 A 特開平11−64093号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-64093

しかしながら、高周波帯において周波数特性が変動し、一部の周波数帯において信号強度の強調が生じるため、誤検出が生じる。   However, frequency characteristics fluctuate in the high frequency band, and signal strength is emphasized in some frequency bands, so that erroneous detection occurs.

1つの側面では、本件は、加速度センサを用いた振動検出の精度を向上させることができる振動検出装置、振動検出方法および振動検出プログラムを提供することを目的とする。   In one aspect, an object of the present invention is to provide a vibration detection device, a vibration detection method, and a vibration detection program that can improve the accuracy of vibration detection using an acceleration sensor.

1つの態様では、振動検出装置は、振動物体に接触し、接触共振周波数帯が設定された接触体と、前記接触体に設けられた加速度センサと、前記加速度センサの出力信号のうち前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで、当該信号を検出する検出部と、を備える。   In one aspect, the vibration detecting device is in contact with a vibrating object, a contact body in which a contact resonance frequency band is set, an acceleration sensor provided in the contact body, and the contact resonance among output signals of the acceleration sensor. A detection unit that detects the signal by reducing the intensity of the signal amplified in the frequency band.

加速度センサを用いた振動検出の精度を向上させることができる。   The accuracy of vibration detection using the acceleration sensor can be improved.

(a)〜(c)は加速度センサの出力信号を例示する。(A)-(c) illustrates the output signal of an acceleration sensor. (a)〜(c)は加速度センサの出力信号を例示する。(A)-(c) illustrates the output signal of an acceleration sensor. 実施例1に係る振動検出装置の全体構成を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a vibration detection device according to a first embodiment. (a)および(b)は治具を例示する図である。(A) And (b) is a figure which illustrates a jig | tool. 先端部の曲率半径と接触共振周波数との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the curvature radius of a front-end | tip part, and a contact resonance frequency. 振動検出装置の動作の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of operation | movement of a vibration detection apparatus. MEMS式の加速度センサの出力信号および圧電式の加速度センサの出力信号を例示する図である。It is a figure which illustrates the output signal of a MEMS type acceleration sensor, and the output signal of a piezoelectric type acceleration sensor. 演算部および判定部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the hardware constitutions of a calculating part and a determination part.

以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

まず、実施例1の概要について説明する。図1(a)は、振動物体に取り付けられた加速度センサの出力を例示する。図1(a)で例示するように、出力にノイズが重畳しなければ、振動物体の振動に応じて各周波数に対して所定の強度の電気信号が得られる。これらの周波数と信号強度との関係を用いて、振動物体の故障判定を行うことができる。   First, the outline | summary of Example 1 is demonstrated. FIG. 1A illustrates the output of an acceleration sensor attached to a vibrating object. As illustrated in FIG. 1A, if noise is not superimposed on the output, an electrical signal having a predetermined intensity is obtained for each frequency according to the vibration of the vibrating object. By using the relationship between these frequencies and signal intensity, it is possible to determine the failure of the vibrating object.

加速度センサの出力には、ノイズが重畳する。図1(b)は、ノイズが重畳した出力を例示する。図1(b)で例示するように、ノイズ強度よりも小さい強度の信号とノイズとを区別することが困難となるため、当該信号とノイズとを分離することが困難となる。加速度センサの出力強度は高い周波数で小さくなる傾向にあるため、特に、高い周波数における信号とノイズとの分離が困難となる。   Noise is superimposed on the output of the acceleration sensor. FIG. 1B illustrates an output on which noise is superimposed. As illustrated in FIG. 1B, it is difficult to distinguish between a signal having a strength smaller than the noise strength and the noise, and thus it is difficult to separate the signal and the noise. Since the output intensity of the acceleration sensor tends to decrease at a high frequency, it is particularly difficult to separate a signal and noise at a high frequency.

そこで、加速度センサと振動物体との接触態様などを調整することによって、接触共振周波数帯を調整する。ノイズ強度よりも小さい強度の信号の周波数を含むように接触共振周波数帯を調整することによって、当該信号の強度を増幅することができる。図1(c)の例では、ノイズに埋もれた信号の強度がノイズ強度よりも大きく増幅されている。その後、ノイズを除去し、増幅された信号の強度を低減することによって、ノイズに埋もれた信号を復元することができる。例えば、接触共振周波数帯において増幅された信号の強度に、接触共振周波数帯の伝達関数(周波数応答関数)の逆関数を掛け合わせることによって、当該信号をより正確に復元することができる。ノイズに埋もれた信号を復元することで、加速度センサを用いた振動検出の精度を向上させることができる。   Therefore, the contact resonance frequency band is adjusted by adjusting the contact mode between the acceleration sensor and the vibrating object. By adjusting the contact resonance frequency band so as to include the frequency of the signal having a strength smaller than the noise strength, the strength of the signal can be amplified. In the example of FIG. 1C, the intensity of the signal buried in the noise is amplified larger than the noise intensity. Thereafter, the signal buried in the noise can be restored by removing the noise and reducing the intensity of the amplified signal. For example, by multiplying the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band by the inverse function of the transfer function (frequency response function) of the contact resonance frequency band, the signal can be restored more accurately. By restoring the signal buried in the noise, the accuracy of vibration detection using the acceleration sensor can be improved.

接触共振周波数帯が異なる複数の加速度センサを用いれば、増幅できる周波数帯を広くすることができる。なお、接触共振周波数帯が異なることは、それぞれのピークが異なることを表し、互いの周波数帯の一部が重なっていてもよい。図2(a)は、加速度センサの増幅前の出力信号を例示する。図2(b)は、異なる共振周波数帯を有する2つの加速度センサを用いた場合を例示する。これらの共振周波数帯にノイズとの分離が困難な信号が含まれていれば、当該信号の検出が容易となる。すなわち、加速度センサを用いた振動検出の精度をより向上させることができる。図2(c)は、増幅後に各接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせることによって復元された信号を例示する。   If a plurality of acceleration sensors having different contact resonance frequency bands are used, the frequency band that can be amplified can be widened. Note that the difference in the contact resonance frequency band indicates that the respective peaks are different, and some of the frequency bands may overlap each other. FIG. 2A illustrates an output signal before amplification of the acceleration sensor. FIG. 2B illustrates a case where two acceleration sensors having different resonance frequency bands are used. If a signal that is difficult to separate from noise is included in these resonance frequency bands, the signal can be easily detected. That is, the accuracy of vibration detection using the acceleration sensor can be further improved. FIG. 2C illustrates a signal restored by multiplying the inverse function of the transfer function of each contact resonance frequency band after amplification.

以下、実施例1の詳細について説明する。図3は、実施例1に係る振動検出装置100の全体構成を表すブロック図である。図3で例示するように、振動検出装置100は、4つの加速度センサ10a〜10d、バンドパスフィルタ20、入力受付部30、演算部40、データベース50、判定部60および出力部70を備える。データベース50は、センサ感度データベース51、接触共振データベース52、理論異常周波数帯データベース53、および過去測定データベース54を備える。   Details of the first embodiment will be described below. FIG. 3 is a block diagram illustrating the overall configuration of the vibration detection apparatus 100 according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 3, the vibration detection apparatus 100 includes four acceleration sensors 10 a to 10 d, a bandpass filter 20, an input reception unit 30, a calculation unit 40, a database 50, a determination unit 60, and an output unit 70. The database 50 includes a sensor sensitivity database 51, a contact resonance database 52, a theoretical abnormal frequency band database 53, and a past measurement database 54.

加速度センサ10aおよび加速度センサ10bは、バンドパスフィルタ20を介して入力受付部30に接続されている。加速度センサ10cおよび加速度センサ10dは、バンドパスフィルタを介さずに入力受付部30に接続されている。加速度センサ10a,10bは、治具80aに設けられている。加速度センサ10c,10dは、治具80bに設けられている。治具80a,80bは、加速度センサ10a〜10dの信号増幅治具である。   The acceleration sensor 10 a and the acceleration sensor 10 b are connected to the input receiving unit 30 via the band pass filter 20. The acceleration sensor 10c and the acceleration sensor 10d are connected to the input receiving unit 30 without a band pass filter. The acceleration sensors 10a and 10b are provided on the jig 80a. The acceleration sensors 10c and 10d are provided on the jig 80b. The jigs 80a and 80b are signal amplification jigs for the acceleration sensors 10a to 10d.

図4(a)は、治具80aの構造を例示する図である。図4(a)で例示するように、治具80aは、被着体に固定された固定部81と、被着体に対して可動な可動部82とを備える。固定部81は、可動部82を覆うように配置されている。また、固定部81は、接触共振周波数を高くして変動を避けるために比重の小さい材料、かつ加工性に優れた材料として、例えばアルミニウムをベース部材とする。   FIG. 4A is a diagram illustrating the structure of the jig 80a. As illustrated in FIG. 4A, the jig 80a includes a fixed portion 81 fixed to the adherend and a movable portion 82 movable with respect to the adherend. The fixed part 81 is disposed so as to cover the movable part 82. In addition, the fixing portion 81 uses, for example, aluminum as a base member as a material having a small specific gravity and excellent workability in order to increase the contact resonance frequency and avoid fluctuations.

可動部82は、被着体に接触する接触体の一例である。可動部82は、振動絶縁用のバネ83を介して固定部81に接続されている。可動部82は、平板部84を備えている。バネ83は、平板部84の上面の中央付近に接続されている。平板部84の下面の中央付近には、被着体に対して突出する突出部85が設けられている。突出部85は、先端部86を介して被着体に接触している。このように、可動部82は、断面T字形状を有する。加速度センサ10a,10bは、平板部84上においてバネ83を挟んで対称に配置されている。それにより、平板部84の傾斜が抑制される。その結果、加速度センサ10a,10bの測定精度が向上する。加速度センサ10a,10bは、被着体の振動を電気信号に変換する。先端部86は、被着体との接触箇所において曲率半径を有する。先端部86は、例えば、加工が容易なステンレス鋼である。加工によって先端部86の曲率半径を変更することができる。   The movable part 82 is an example of a contact body that contacts the adherend. The movable portion 82 is connected to the fixed portion 81 via a vibration insulating spring 83. The movable part 82 includes a flat plate part 84. The spring 83 is connected near the center of the upper surface of the flat plate portion 84. In the vicinity of the center of the lower surface of the flat plate portion 84, a protruding portion 85 that protrudes from the adherend is provided. The protruding portion 85 is in contact with the adherend via the tip portion 86. Thus, the movable part 82 has a T-shaped cross section. The acceleration sensors 10a and 10b are disposed symmetrically on the flat plate portion 84 with the spring 83 interposed therebetween. Thereby, the inclination of the flat plate portion 84 is suppressed. As a result, the measurement accuracy of the acceleration sensors 10a and 10b is improved. The acceleration sensors 10a and 10b convert the vibration of the adherend into an electric signal. The tip end portion 86 has a radius of curvature at the contact point with the adherend. The distal end portion 86 is, for example, stainless steel that can be easily processed. The radius of curvature of the tip 86 can be changed by processing.

治具80bも治具80aと同様の構造を有する。治具80bにおいては、可動部82の平板部84の上面に加速度センサ10c,10dが固定されている。図4(b)で例示するように、治具80aおよび治具80bは、回転体90に固定されている。回転体90は、モータやベアリングなどの回転子を内部に備える振動物体である。治具80a,80bは、回転体90の筐体に固定されているため回転は行わないが、回転体90からの振動を受ける。すなわち、治具80a,80bは、同一の振動(同期する振動)を受ける。例えば、治具80aおよび治具80bは、回転体90の中心軸から鉛直上方に対して同一の角度(例えば10°)で対称になるように2箇所に配置されている。それにより、回転体90から鉛直方向に対して同一の振動条件が得られるように配置されている。また、治具80a,80bにおいて、可動部82の押付け圧が調整されている。   The jig 80b has the same structure as the jig 80a. In the jig 80b, acceleration sensors 10c and 10d are fixed to the upper surface of the flat plate portion 84 of the movable portion 82. As illustrated in FIG. 4B, the jig 80 a and the jig 80 b are fixed to the rotating body 90. The rotating body 90 is a vibrating object that includes therein a rotor such as a motor or a bearing. The jigs 80a and 80b are not rotated because they are fixed to the casing of the rotating body 90, but receive vibration from the rotating body 90. That is, the jigs 80a and 80b receive the same vibration (synchronized vibration). For example, the jig 80a and the jig 80b are arranged at two locations so as to be symmetric at the same angle (for example, 10 °) with respect to the vertical upward direction from the central axis of the rotating body 90. Thereby, it arrange | positions so that the same vibration condition may be obtained from the rotary body 90 with respect to the perpendicular direction. Further, the pressing pressure of the movable portion 82 is adjusted in the jigs 80a and 80b.

図5は、先端部86の曲率半径と接触共振周波数帯との関係を例示する図である。図5の例は、曲率半径を50mm、300m、∞(平坦)とした場合の、周波数に対する応答性(dB)である。図5で例示するように、先端部86の曲率半径を変更することで、可動部82の接触共振周波数帯が変動している。平坦な押付けでは、共振点は20kHzであり、10kHzまではフラットな特性が得られ、増幅できないことがわかる。曲率半径50mmと小さい場合、共振点が低下し、7kHzで10dBの増幅が可能となる。曲率半径300mmでは、15kHzで13dBの増幅が可能となっている。このように、先端部86の曲率半径を調整することによって可動部82の接触共振周波数帯を調整することができる。また、10dB程度の信号増幅が可能である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the radius of curvature of the tip 86 and the contact resonance frequency band. The example of FIG. 5 shows the response (dB) to the frequency when the radius of curvature is 50 mm, 300 m, and ∞ (flat). As illustrated in FIG. 5, the contact resonance frequency band of the movable portion 82 varies by changing the radius of curvature of the distal end portion 86. With flat pressing, the resonance point is 20 kHz, and flat characteristics are obtained up to 10 kHz, and it can be seen that amplification is not possible. When the curvature radius is as small as 50 mm, the resonance point is lowered and an amplification of 10 dB is possible at 7 kHz. With a curvature radius of 300 mm, amplification of 13 dB at 15 kHz is possible. In this way, the contact resonance frequency band of the movable portion 82 can be adjusted by adjusting the radius of curvature of the distal end portion 86. Further, signal amplification of about 10 dB is possible.

治具80aの先端部86の曲率半径と、治具80bの先端部86の曲率半径とを異ならせてある。それにより、治具80aと治具80bとは、互いに異なる接触共振周波数帯を有している。例えば、治具80aの接触共振周波数帯および治具80bの接触共振周波数帯は、加速度センサ10a〜10dの出力信号がノイズよりも小さくなることが想定される周波数帯に設定しておくことが好ましい。   The radius of curvature of the tip portion 86 of the jig 80a is different from the radius of curvature of the tip portion 86 of the jig 80b. Thereby, the jig 80a and the jig 80b have different contact resonance frequency bands. For example, the contact resonance frequency band of the jig 80a and the contact resonance frequency band of the jig 80b are preferably set to frequency bands where the output signals of the acceleration sensors 10a to 10d are assumed to be smaller than noise. .

再度図3を参照し、センサ感度データベース51は、加速度センサ10a〜10dのセンサ感度(出力の倍率、増幅率など)を、周波数応答特性として記憶している。センサの感度は、伝達関数(周波数応答関数)として記憶されている。例えば、周波数と感度との関係を表すマップとして記憶されていてもよい。接触共振データベース52は、接触共振周波数帯を設定した後の周波数応答特性を記憶しており、治具80a,80bにおける接触共振周波数帯が反映された周波数応答特性を記憶している。当該周波数応答特性は、伝達関数(周波数応答関数)として記憶されている。例えば、周波数と増幅率との関係を表すマップとして記憶されていてもよい。   Referring to FIG. 3 again, the sensor sensitivity database 51 stores sensor sensitivities (output magnification, amplification factor, etc.) of the acceleration sensors 10a to 10d as frequency response characteristics. The sensitivity of the sensor is stored as a transfer function (frequency response function). For example, you may memorize | store as a map showing the relationship between a frequency and a sensitivity. The contact resonance database 52 stores frequency response characteristics after setting the contact resonance frequency band, and stores frequency response characteristics reflecting the contact resonance frequency bands in the jigs 80a and 80b. The frequency response characteristic is stored as a transfer function (frequency response function). For example, you may memorize | store as a map showing the relationship between a frequency and an amplification factor.

理論異常周波数帯データベース53は、回転体90の故障要因と、当該故障が生じた場合に加速度センサ10a〜10dに現れる信号異常の周波数帯および信号強度を記憶している。過去測定データベース54は、回転体90の過去の正常な動作に係る測定結果を記憶している。正常な動作に係る測定結果と、現在の測定結果とを比較することで、異常が生じているか否かを判定することができる。   The theoretical abnormal frequency band database 53 stores the cause of failure of the rotating body 90 and the frequency band and signal intensity of signal abnormality that appears in the acceleration sensors 10a to 10d when the failure occurs. The past measurement database 54 stores measurement results related to past normal operations of the rotating body 90. It is possible to determine whether or not an abnormality has occurred by comparing the measurement result related to normal operation with the current measurement result.

続いて、振動検出装置100の動作の詳細について説明する。図6は、振動検出装置100の動作の一例を表すフローチャートである。図6で例示するように、治具80aの加速度センサ10a,10bのいずれか一方の出力信号は、バンドパスフィルタ20を介して入力受付部30に入力される(ステップS1)。なお、加速度センサ10a,10bの両方の出力信号を用いる場合には、両方の出力信号の平均などを用いてもよい。本実施例においては、一例として、加速度センサ10aの出力信号を用いる。   Next, details of the operation of the vibration detection apparatus 100 will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the operation of the vibration detection apparatus 100. As illustrated in FIG. 6, the output signal of one of the acceleration sensors 10a and 10b of the jig 80a is input to the input receiving unit 30 through the bandpass filter 20 (step S1). In addition, when using both output signals of the acceleration sensors 10a and 10b, an average of both output signals may be used. In this embodiment, as an example, the output signal of the acceleration sensor 10a is used.

次に、バンドパスフィルタ20は、加速度センサ10aの出力信号のうち、治具80aの接触共振周波数帯を抽出する。次に、演算部40は、加速度センサ10aの出力信号からノイズを除去する(ステップS2)。次に、演算部40は、ノイズ除去後の出力信号において、信号の有無を確認する(ステップS3)。例えば、所定値以上の強度が検出されたか否かを確認することで、信号の有無を確認することができる。   Next, the band pass filter 20 extracts the contact resonance frequency band of the jig 80a from the output signal of the acceleration sensor 10a. Next, the calculating part 40 removes noise from the output signal of the acceleration sensor 10a (step S2). Next, the computing unit 40 checks the presence or absence of a signal in the output signal after noise removal (step S3). For example, the presence or absence of a signal can be confirmed by confirming whether or not an intensity of a predetermined value or more has been detected.

治具80bの加速度センサ10c,10dのいずれか一方の出力信号は、入力受付部30に入力される。なお、加速度センサ10c,10dの両方の出力信号を用いる場合には、両方の出力信号の平均などを用いてもよい。本実施例においては、一例として、加速度センサ10cの出力信号を用いる。演算部40は、加速度センサ10cの出力信号からノイズを除去する(ステップS4)。   The output signal of one of the acceleration sensors 10c and 10d of the jig 80b is input to the input receiving unit 30. Note that when both output signals of the acceleration sensors 10c and 10d are used, an average of both output signals may be used. In the present embodiment, as an example, the output signal of the acceleration sensor 10c is used. The calculation unit 40 removes noise from the output signal of the acceleration sensor 10c (step S4).

次に、演算部40は、ステップS3でノイズ除去された後の加速度センサ10aの出力信号と、ステップS4でノイズ除去された後の加速度センサ10cの出力信号とを重ね合わせる(ステップS5)。この際に、演算部40は、センサ感度データベース51の伝達関数を用いて、加速度センサ10aの出力信号と加速度センサ10bの出力信号とを補正する。   Next, the calculation unit 40 superimposes the output signal of the acceleration sensor 10a after noise removal in step S3 and the output signal of the acceleration sensor 10c after noise removal in step S4 (step S5). At this time, the calculation unit 40 corrects the output signal of the acceleration sensor 10a and the output signal of the acceleration sensor 10b using the transfer function of the sensor sensitivity database 51.

次に、演算部40は、治具80aおよび治具80bの接触共振周波数帯の増幅信号(変動部分)を抽出する(ステップS6)。次に、演算部40は、接触共振データベース52を参照し、治具80aの接触共振周波数帯の増幅信号の強度に、当該接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせる。また、演算部40は、治具80bの接触共振周波数帯の増幅信号の強度に、当該接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせる。それにより、両方の接触共振周波数帯の増幅信号を復元することができる。演算部40は、復元された信号を、ステップS5で得られた出力信号に反映させる(ステップS7)。   Next, the calculation unit 40 extracts an amplification signal (fluctuation part) in the contact resonance frequency band of the jig 80a and the jig 80b (step S6). Next, the calculation unit 40 refers to the contact resonance database 52 and multiplies the intensity of the amplified signal in the contact resonance frequency band of the jig 80a by the inverse function of the transfer function in the contact resonance frequency band. In addition, the calculation unit 40 multiplies the intensity of the amplified signal in the contact resonance frequency band of the jig 80b by the inverse function of the transfer function in the contact resonance frequency band. As a result, the amplified signals in both contact resonance frequency bands can be restored. The calculation unit 40 reflects the restored signal on the output signal obtained in step S5 (step S7).

次に、判定部60は、過去測定データベース54を参照し、ステップS7で得られた出力信号が過去の正常な動作に係る測定結果(信号強度および周波数)と一致するか否かを判定する(ステップS8)。完全一致である必要はなく、所定の許容範囲が設定されていてもよい。ステップS8で「Yes」と判定された場合、判定部60は、出力部70に、正常に係る信号を出力させる(ステップS9)。ステップS8で「No」と判定された場合、判定部60は、出力部70に、故障に係る信号を出力させる(ステップS10)。その際に、判定部60は、理論異常周波数帯データベース53を参照し、対応する故障要因などを出力部70に出力させてもよい。   Next, the determination unit 60 refers to the past measurement database 54 and determines whether or not the output signal obtained in step S7 matches the past measurement results (signal intensity and frequency) related to normal operation ( Step S8). It is not necessary to be completely coincident, and a predetermined allowable range may be set. When it determines with "Yes" at step S8, the determination part 60 makes the output part 70 output the signal which concerns normally (step S9). When it determines with "No" at step S8, the determination part 60 makes the output part 70 output the signal which concerns on a failure (step S10). At that time, the determination unit 60 may cause the output unit 70 to output a corresponding failure factor with reference to the theoretical abnormal frequency band database 53.

本実施例においては、接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで、当該信号を検出している。この構成によれば、加速度センサの出力信号にノイズが重畳しても、ノイズに埋もれた信号を復元することができる。それにより、加速度センサを用いた振動検出の精度を向上させることができる。接触共振周波数帯において増幅された信号の強度に、接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせることによって、当該信号をより高い精度で復元することができる。また、接触共振周波数帯が異なる複数の加速度センサを用いることで、増幅できる周波数帯を広くすることができる。それにより、加速度センサを用いた測定の精度をより向上させることができる。   In this embodiment, the signal is detected by reducing the intensity of the amplified signal in the contact resonance frequency band. According to this configuration, even if noise is superimposed on the output signal of the acceleration sensor, the signal buried in the noise can be restored. Thereby, the accuracy of vibration detection using the acceleration sensor can be improved. By multiplying the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band by the inverse function of the transfer function in the contact resonance frequency band, the signal can be restored with higher accuracy. Moreover, the frequency band which can be amplified can be widened by using the some acceleration sensor from which a contact resonance frequency band differs. Thereby, the accuracy of measurement using the acceleration sensor can be further improved.

ここで、MEMS式と呼ばれる大量生産方式で作製可能な小型、軽量な加速度センサが普及しており、低コスト化の観点から有望である。しかしながら、圧電素子などと比較するとノイズが大きく、信号とノイズとの分離が難しいため、予兆検知に重要な低振動の加速度を検知することが難しい。図7は、MEMS式の加速度センサの出力信号および圧電式の加速度センサの出力信号を例示する図である。図7で例示するように、MEMS式の加速度センサの出力信号では、ノイズが大きくなっている。このようなノイズの大きい加速度センサを本実施例で用いることで、コストを抑制しつつ、精度の高い測定が可能となる。   Here, a small and lightweight acceleration sensor that can be manufactured by a mass production method called a MEMS type is widespread, and is promising from the viewpoint of cost reduction. However, since noise is larger than that of a piezoelectric element and it is difficult to separate a signal and noise, it is difficult to detect low-vibration acceleration which is important for predictive detection. FIG. 7 is a diagram illustrating an output signal of the MEMS acceleration sensor and an output signal of the piezoelectric acceleration sensor. As illustrated in FIG. 7, noise is large in the output signal of the MEMS type acceleration sensor. By using such a noisy acceleration sensor in this embodiment, it is possible to perform highly accurate measurement while suppressing costs.

本実施例においては、複数の治具80a,80bを用いているが、1つの治具を用いてもよい。この場合においては、当該治具に設定された接触共振周波数帯の信号を増幅し、当該増幅信号の強度を低減することによって、ノイズに埋もれた信号を復元することができる。   In this embodiment, a plurality of jigs 80a and 80b are used, but one jig may be used. In this case, the signal buried in the noise can be restored by amplifying the signal in the contact resonance frequency band set in the jig and reducing the intensity of the amplified signal.

複数の治具を用いる場合には、各治具に設けられる加速度センサは、同種類のセンサである。同種類のセンサを用いることで、出力信号の重ね合わせができるからである。同種類のセンサとは、同じ測定機能を有しているセンサのことであり、例えば、同じ型番のセンサなどである。上記例では、先端部86の曲率半径を調整することによって接触共振周波数帯を調整しているが、それに限られない。例えば、バネ83の材質や、治具80a,80bの構造を変更することによって、接触共振周波数帯を調整してもよい。   When a plurality of jigs are used, the acceleration sensors provided in each jig are the same type of sensors. This is because output signals can be superimposed by using the same type of sensor. The same type of sensor is a sensor having the same measurement function, for example, a sensor having the same model number. In the above example, the contact resonance frequency band is adjusted by adjusting the radius of curvature of the distal end portion 86, but is not limited thereto. For example, the contact resonance frequency band may be adjusted by changing the material of the spring 83 and the structure of the jigs 80a and 80b.

上記例においては、可動部82が、振動物体に接触しかつ接触共振周波数帯が設定された接触体の一例として機能する。演算部40が、加速度センサの出力信号のうち接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで、当該信号を検出する検出部の一例として機能する。   In the above example, the movable portion 82 functions as an example of a contact body that is in contact with the vibrating object and in which the contact resonance frequency band is set. The calculation unit 40 functions as an example of a detection unit that detects the signal by reducing the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band in the output signal of the acceleration sensor.

(他の例)
図8は、演算部40、データベース50および判定部60の他のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図8で例示するように、演算部40、データベース50および判定部60は、CPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。CPU101が記憶装置103に記憶されている振動検出プログラムを実行することによって、振動検出装置100に演算部40、データベース50および判定部60が実現される。
(Other examples)
FIG. 8 is a block diagram for explaining another hardware configuration of the calculation unit 40, the database 50, and the determination unit 60. As illustrated in FIG. 8, the calculation unit 40, the database 50, and the determination unit 60 include a CPU 101, a RAM 102, a storage device 103, an interface 104, and the like. Each of these devices is connected by a bus or the like. A CPU (Central Processing Unit) 101 is a central processing unit. The CPU 101 includes one or more cores. A RAM (Random Access Memory) 102 is a volatile memory that temporarily stores programs executed by the CPU 101, data processed by the CPU 101, and the like. The storage device 103 is a nonvolatile storage device. As the storage device 103, for example, a ROM (Read Only Memory), a solid state drive (SSD) such as a flash memory, a hard disk driven by a hard disk drive, or the like can be used. When the CPU 101 executes the vibration detection program stored in the storage device 103, the calculation unit 40, the database 50, and the determination unit 60 are realized in the vibration detection device 100.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10a〜10d 加速度センサ
20 バンドパスフィルタ
30 入力受付部
40 演算部
50 データベース
51 センサ感度データベース
52 接触共振データベース
53 理論異常周波数帯データベース
54 過去測定データベース
60 判定部
70 出力部
80a,80b 治具
81 固定部
82 可動部
83 バネ
84 平板部
85 突出部
86 先端部
90 回転体
100 振動検出装置
10a to 10d Acceleration sensor 20 Bandpass filter 30 Input reception unit 40 Calculation unit 50 Database 51 Sensor sensitivity database 52 Contact resonance database 53 Theoretical abnormal frequency band database 54 Past measurement database 60 Determination unit 70 Output unit 80a, 80b Jig 81 Fixing unit 82 Movable part 83 Spring 84 Flat plate part 85 Projection part 86 Tip part 90 Rotating body 100 Vibration detection device

Claims (9)

振動物体に接触し、接触共振周波数帯が設定された接触体と、
前記接触体に設けられた加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号のうち前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで、当該信号を検出する検出部と、を備えることを特徴とする振動検出装置。
A contact body that contacts a vibrating object and has a contact resonance frequency band set;
An acceleration sensor provided on the contact body;
A vibration detection apparatus comprising: a detection unit that detects the signal by reducing the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band of the output signal of the acceleration sensor.
前記検出部は、前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度に、前記接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせることで、前記信号の強度を低減することを特徴とする請求項1記載の振動検出装置。   The detection unit reduces the intensity of the signal by multiplying the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band by an inverse function of a transfer function of the contact resonance frequency band. 1. The vibration detection apparatus according to 1. 前記接触体は、前記振動物体に接触しつつ、前記振動物体に固定された固定部に振動絶縁された状態で接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の振動検出装置。   The vibration detecting apparatus according to claim 1, wherein the contact body is connected in a vibration-insulated state to a fixed portion fixed to the vibrating object while being in contact with the vibrating object. 前記接触体を複数備え、
前記複数の接触体のそれぞれに加速度センサが設けられ、
前記複数の接触体の接触共振周波数帯は、互いに異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の振動検出装置。
A plurality of the contact bodies are provided,
An acceleration sensor is provided for each of the plurality of contact bodies,
The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein contact resonance frequency bands of the plurality of contact bodies are different from each other.
前記複数の接触体が前記振動物体に接触する先端の曲率半径が異なることによって、前記複数の接触体が異なる接触共振周波数帯を有することを特徴とする請求項4記載の振動検出装置。   The vibration detection apparatus according to claim 4, wherein the plurality of contact bodies have different contact resonance frequency bands due to different curvature radii of tips at which the plurality of contact bodies contact the vibrating object. 振動物体に接触しかつ接触共振周波数帯が設定された接触体に設けられた加速度センサの出力信号を取得し、
前記出力信号のうち、前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで当該信号を検出する、ことを特徴とする振動検出方法。
Acquire the output signal of the acceleration sensor provided on the contact body that is in contact with the vibrating object and the contact resonance frequency band is set,
The vibration detection method characterized by detecting the said signal by reducing the intensity | strength of the signal amplified in the said contact resonance frequency band among the said output signals.
前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度に、前記接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせることで、前記信号の強度を低減することを特徴とする請求項6記載の振動検出方法。   7. The vibration detection according to claim 6, wherein the intensity of the signal is reduced by multiplying the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band by an inverse function of a transfer function of the contact resonance frequency band. Method. コンピュータに、
振動物体に接触しかつ接触共振周波数帯が設定された接触体に設けられた加速度センサの出力信号を取得する処理と、
前記出力信号のうち、前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度を低減することで当該信号を検出する処理と、を実行させることを特徴とする振動検出プログラム。
On the computer,
Processing for obtaining an output signal of an acceleration sensor provided on a contact body that is in contact with a vibrating object and has a contact resonance frequency band set;
And a process of detecting the signal by reducing the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band in the output signal.
信号を検出する処理において、前記接触共振周波数帯において増幅された信号の強度に、前記接触共振周波数帯の伝達関数の逆関数を掛け合わせることで、前記信号の強度を低減することを特徴とする請求項8記載の振動検出プログラム。   In the process of detecting a signal, the intensity of the signal is reduced by multiplying the intensity of the signal amplified in the contact resonance frequency band by the inverse function of the transfer function of the contact resonance frequency band. The vibration detection program according to claim 8.
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