JP2021056096A - センサシステム、および該センサシステムを備える除振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固有振動数を含んだ範囲内で、導電型速度センサの出力信号を特定の物理量に変換する。【解決手段】センサシステム１００は、ケース２１、このケース２１に対し相対変位する質量体２２、ならびに、この質量体２２をケース２１に支持するダンパ２３およびバネ２４を有する力学系としてモデル化され、ケース２１と質量体２２との間の相対速度に比例した信号を出力する受振器２と、受振器２の検出信号を変換することで、ケース２１の加速度を示す信号を出力する信号処理部３１と、を備える。信号処理部３１は、ディジタルフィルタとして構成された加速度変換フィルタ３１ｃを有し、加速度変換フィルタ３１ｃの伝達関数Ｆ（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、力学系の固有振動数をω０とし、力学系の減衰比をζとすると、Ｆ（ｓ）∝（ｓ２＋２ζω０ｓ＋ω０２）／ｓ …（Ａ）により表される。【選択図】図３

Description

本開示は、センサシステム、および該センサシステムを備える除振装置に関する。

特許文献１に開示されているように、いわゆる導電型速度センサ（振動センサ）は、その検出用コイルの固有振動数よりも振動数が低い場合は加加速度を示す信号を出力し、固有振動数付近では加速度を示す信号を出力し、固有振動数よりも振動数が高い場合は速度を示す信号を出力するようになっている。

特開２００３−６６０６３号公報

前記特許文献１に記載されているような導電型速度センサは、固有振動数と振動数との大小関係に応じて、加加速度を示す信号を出力したり、加速度を示す信号を出力したり、速度を示す信号を出力したりする。そのため、固有振動数を含んだ広い範囲内で、加速度等、特定の物理量に特化したセンサとして用いることはできない。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固有振動数を含んだ範囲内で、導電型速度センサの出力信号を特定の物理量に変換することにある。

本開示は、加速度を検出するためのセンサシステムに係る。このセンサシステムは、ケースと、該ケースに収容されかつ該ケースに対し相対変位する質量体と、該質量体を前記ケースに支持するダンパおよびバネと、を有する力学系としてモデル化され、前記ケースと前記質量体との間の相対速度に比例した信号を出力する導電型速度センサと、前記導電型速度センサから出力される信号を変換することで、前記ケースの加速度を示す信号を出力する信号処理部と、を備える。

前記信号処理部は、ディジタルフィルタとして構成された加速度変換フィルタを有し、前記加速度変換フィルタの伝達関数Ｆ（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、前記力学系の固有振動数をω_０とし、前記力学系の減衰比をζとすると、
Ｆ（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ …（Ａ）
により表される。

本願発明者らが鋭意検討した結果、得られた知見によれば、式（Ａ）で表される伝達関数を用いることで、固有振動数を含んだ比較的広い範囲（特に、導電型センサを加速度用のセンサとして用いる上で実用的な範囲）内で、導電型速度センサの出力信号をケースの加速度に変換することができる。そのケースを所定の検出対象（例えば、除振対象物）に取り付けておくことにより、ケースを介して検出対象の加速度を検出することができるようになる。

また、前記信号処理部は、前記加速度変換フィルタと、前記固有振動数よりも高い帯域でのゲインを抑制するロウパスフィルタと、前記固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタと、を直列に接続してなる、としてもよい。

また、前記ロウパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｌ（ｓ）は、時定数をＴ_ｌとすると、
Ｆ_ｌ（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_ｌｓ） …（Ｂ）
により表され、前記ハイパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｈ（ｓ）は、時定数をＴ_ｈとすると、
Ｆ_ｈ（ｓ）＝Ｔ_ｈｓ／（１＋Ｔ_ｈｓ） …（Ｃ）
により表され、前記時定数Ｔ_ｌ、Ｔ_ｈは、
（１／Ｔ_ｈ）＜ω_０＜（１／Ｔ_ｌ） …（Ｄ）
の関係を満足する、としてもよい。

上記式（Ａ）によれば、振動数が固有振動数から離れるにつれて、信号処理部のゲインは増大し続けることになる。このことは、ノイズの抑制という観点からは不都合である。

一方、前記の構成によれば、固有振動数から離れた帯域（特に、加速度用のセンサには使用されない帯域）にて、信号処理部のゲインを意図的に低下させることができる。そのことで、固有振動数から離れた帯域におけるノイズを抑制することが可能となる。

本開示は、絶対速度を検出するためのセンサシステムにも係る。このセンサシステムは、ケースと、該ケースに収容されかつ該ケースに対し相対変位する質量体と、該質量体を前記ケースに支持するダンパおよびバネと、を有する力学系としてモデル化され、前記ケースと前記質量体との間の相対速度に比例した信号を出力する導電型速度センサと、
前記導電型速度センサから出力される信号を変換することで、前記ケースの絶対速度を示す信号を出力する信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、ディジタルフィルタとして構成された速度変換フィルタを有し、
前記速度変換フィルタの伝達関数Ｆ’（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、前記力学系の固有振動数をω_０とし、前記力学系の減衰比をζとすると、
Ｆ’（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ^２ …（Ａ’）
により表される。

本願発明者らが鋭意検討した結果、得られた知見によれば、式（Ａ’）で表される伝達関数を用いることで、固有振動数を含んだ比較的広い範囲（特に、導電型センサを速度用のセンサとして用いる上で実用的な範囲）内で、導電型速度センサの出力信号をケースの速度に変換することができる。そのケースを所定の検出対象（例えば、除振対象物）に取り付けておくことにより、ケースを介して検出対象の速度を検出することができるようになる。

また、前記信号処理部は、前記速度変換フィルタと、前記固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタと、を直列に接続してなる、としてもよい。

また、前記ハイパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｈ’（ｓ）は、Ｑ値をＱとし、カットオフ周波数をΩ_０とすると、
Ｆ_ｈ’（ｓ）＝ｓ^２／（ｓ^２＋Ｑ^−１Ω_０ｓ＋Ω_０ ^２） …（Ｃ’）
により表され、
前記カットオフ周波数Ω_０は、
Ω_０＜ω_０ …（Ｄ’）
の関係を満足する、としてもよい。

また、前記導電型速度センサにおける正負の端子の間には、抵抗器が接続される、としてもよい。

本開示は、前記センサシステムを備えた除振装置にも関する。この除振装置は、前記センサシステムと、前記ケースが取り付けられ、前記ケースと一体的に振動する除振対象物と、前記除振対象物に制御力または変位を付与するアクチュエータと、前記センサシステムから出力される信号に基づいて、前記除振対象物の振動を抑制するように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備える。

以上説明したように、前記センサシステムおよび除振装置によれば、固有振動数を含んだ範囲内で、導電型速度センサの出力信号を特定の物理量に変換することができる。

図１は、第１実施形態に係る除振装置の構成を例示する概略図である。 図２は、第１実施形態に係るセンサシステムの構成を例示する概略図である。 図３は、受振器の周波数特性を例示する図である。 図４は、加速度変換フィルタから出力される信号を例示する図である。 図５は、加速度変換フィルタからロウパスフィルタおよびハイパスフィルタを介して出力される信号を例示する図である。 図６は、第２実施形態に係る除振装置の構成を例示する図１対応図である。 図７は、第２実施形態に係るセンサシステムの構成を例示する概略図である。 図８は、速度変換フィルタから出力される信号を例示する図である。 図９は、速度変換フィルタからハイパスフィルタを介して出力される信号を例示する図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。

本明細書では、加速度を検出するためのセンサシステム１００に係る第１実施形態と、絶対速度を検出するためのセンサシステム１００’に係る第２実施形態と、について順番に説明をする。

〈第１実施形態〉
まず、第１実施形態について説明する。以下の説明において、「第１実施形態」を単に「本実施形態」と呼称する場合がある。

（除振装置の全体構成）
図１は、第１実施形態に係る除振装置Ａの構成を例示する図である。この除振装置Ａは、半導体検査装置、電子顕微鏡および光学式計測装置等からなるデバイスＤを搭載し、そのデバイスＤを振動から絶縁するためのものである。

具体的に、除振装置Ａは、デバイスＤを搭載して振動から絶縁する除振台１と、除振台１における振動を検知する受振器２と、受振器２の検知信号に基づいて除振台１を制御するコントローラ３と、を備えている。受振器２と、コントローラ３における一部の要素（信号処理部３１）と、が後述のセンサシステム１００を構成している。

詳しくは、除振台１は、デバイスＤが搭載される支持台１０と、床面等からなる設置面Ｆに対して支持台１０を支持する弾性体１１およびダンパ１２と、支持台１０に制御力または変位を付与するアクチュエータ１３と、を備えている。図１では省略したが、弾性体１１、ダンパ１２およびアクチュエータ１３と、設置面Ｆと、の間に板状の基礎を設けてもよい。

このうち、支持台１０は、矩形状の厚板として形成されており、いわゆる定盤をなす。支持台１０の上面には、前述したデバイスＤが載置される。これにより、支持台１０とデバイスＤとが実質的に一体的に振動することになる。よって、支持台１０に生じる揺れを減衰または相殺することで、その支持台１０に載置されるデバイスＤを振動から絶縁することができる。支持台１０は、本実施形態における「除振対象物」の例示である。

また、除振対象物としての支持台１０には、後述のセンサシステム１００をなす受振器２、具体的には、その受振器２のケース２１が取り付けられる。これにより、本実施形態に係る支持台１０は、ケース２１とも一体的に振動することになる。

弾性体１１は、設置面Ｆ上に配置されており、支持台１０を下方から支持するように構成されている。本実施形態に係る弾性体１１は、上下方向に弾性変形するバネ要素からなる。バネ要素からなる弾性体１１は、支持台１０上に載置されたデバイスＤと、支持台１０自身と、から荷重を受けて、そのバネ定数に応じて弾性変形する。

なお、図１では弾性体１１を１つのみ図示したが、弾性体１１を複数設けてもよい。弾性体１１を複数設ける場合、例えば、支持台１０の四隅を下方から支持するように配置することができる。

ダンパ１２は、設置面Ｆ上に配置されており、支持台１０に対し下方から接続されるように構成されている。本実施形態に係るダンパ１２は、上下方向に摺動しつつ伸縮する摺動部材からなる。摺動部材からなるダンパ１２は、支持台１０上に載置されたデバイスＤと、支持台１０自身と、が実質的に一体となって振動するときに、その減衰比に応じて振動を減衰させる。なお、ダンパ１２として摺動部材を用いる構成は例示にすぎない。例えば、弾性体１１として空気バネを用いた場合は、その空気バネに設けたオリフィスがダンパ１２として機能することになる。

なお、図１ではダンパ１２を１つのみ図示したが、弾性体１１と同様に、ダンパ１２を複数設けてもよい。ダンパ１２を複数設ける場合、例えば、支持台１０の四隅を下方から支持するように配置することができる。

アクチュエータ１３は、設置面Ｆ上に配置されており、支持台１０に対して下方から接続されるように構成されている。本実施形態に係るアクチュエータ１３は、除振対象物としての支持台１０に制御力を付与するリニアモータからなる。リニアモータからなるアクチュエータ１３は、コントローラ３から出力される信号に基づいて、支持台１０に対して制御力を与える。

（制御系に関連した構成）
以下、除振装置Ａの全体構成に続いて、センサシステム１００に関連した構成について説明する。図２は、第１実施形態に係るセンサシステム１００の構成を例示する概略図であり、図３は、受振器２の周波数特性を例示する図である。本実施形態に係るセンサシステム１００は、前述の受振器２と、コントローラ３の機能ブロックを信号処理部３１およびアクチュエータ制御部３２に２分したときの信号処理部３１と、によって構成されている。

具体的に、センサシステム１００は、所定の検出対象（本実施形態では、支持台１０）に取り付けられる受振器２と、受振器２の検出信号を変換するように構成された信号処理部３１と、を有しており、検出対象の加速度を検出するように構成されている。

受振器２は、いわゆるジオフォンであり、導電型速度センサからなる。この受振器２は、検出対象の動きを検出し、その動きを電圧に変換して出力することができる。

より詳細には、受振器２は、ケース２１と、このケース２１に収容されかつ該ケース２１に対し相対変位する質量体２２と、該質量体２２をケース２１に支持する（特に、相対変位可能に支持する）ダンパ２３およびバネ２４と、を有する力学系としてモデル化される。ダンパ２３およびバネ２４は、例えば、質量体２２をケースに支持するための板バネを用いて構成することができる。そうしてモデル化される受振器２は、後述のように、ケース２１と質量体２２との間の相対速度に比例した信号を出力する。

すなわち、導電型速度センサとして構成される受振器２は、通常、ケース２１および質量体２２のうちの一方に設けられるコイル２５と、ケース２１および質量体２２のうちの他方に設けられる磁石２６と、をさらに備えることになる。

特に、本実施形態に係る受振器２は、略筒状のケース２１の内底面に固定され、該ケース２１の長手方向に沿ってＮ極とＳ極が並んで配置された磁石２６と、質量体２２の外周面に巻き付けられ、該質量体２２と一体的に変位するコイル２５と、を備えた構成とされており、ケース２１に対して質量体２２が相対変位したときに、磁石２６におけるＮ極とＳ極との並び方向に沿って、コイル２５が往復移動するようになっている。そうしてコイル２５が往復移動すると、コイル２５の内周側を磁石２６が相対的に変位することとなり、電磁誘導によって誘導起電力が生じることになる。受振器２は、その誘導起電力に対応した電圧を検出信号として出力する。

ここで、受振器２が検出信号を出力するための端子は、例えば、図２に示すように正負２つの端子としてもよい。その場合、２つの端子のうちの一方を接地し、他方をコントローラ３に接続してもよいし、２つの端子を両方ともコントローラ３に接続し、いわゆる差動入力としもよい。

また、図２に例示するように、受振器２に設けた正負の端子の間には、抵抗器２７を接続することができる。この場合、受振器２から出力される検出信号が抵抗器２７を流れることによって、電磁力が発生する。この電磁力によって、ケース２１に対する質量体２２の相対変位を減衰させることができる。通常、受振器２をモデル化したときの減衰比ζは、ダンパ２３を構成する板バネ等の物理的な特性から決定されるものの、実際には、コイル２５を流れる電流による減衰も影響する。

本実施形態のように、受振器２に抵抗器２７を設けることで、コイル２５の内部抵抗に、抵抗器２７の影響を加味することができる。そのことで、減衰比ζを所望の値に調整することができる。なお、抵抗器２７を設けること自体は、必須ではない。

なお、受振器２に抵抗器２７を接続した場合、このコイル２５の内部抵抗と、抵抗器２７と、の間で分圧されるため、検出信号を示す電圧は減少することになる。

ここで、誘導起電力をεとし、磁石２６による磁束密度をＢとし、コイル２５のコイル長をｌとし、コイル２５の相対速度をｖ_ｒとすると、以下の式が成立する。

ε＝Ｂｌｖ_ｒ …（１）

このように、受振器２は、磁石２６に対するコイル２５の相対速度、すなわち、ケース２１と質量体２２との間の相対速度に比例した検出信号を出力することになる。

一方、受振器２を力学系としてモデル化することで、ケース２１と質量体２２との間の相対速度と、ケース２１自身の加速度と、を関連付けることができる。よって、コイル２５の相対速度を介することで、受振器２において生成される誘導起電力と、ケース２１自身の加速度と、の関係を得ることができる。そうして得られる関係を用いることで、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の加速度が得られるようになる。

具体的に、質量体２２の質量をｍとし、ダンパ２３の減衰係数をｃとし、バネ２４のバネ定数をｋとし、ケース２１の変位をｘ_ｃとし、質量体２２の変位をｘ_ｍとし、ケース２１に対する質量体２２の相対変位をｘ_ｒ（＝ｘ_ｍ−ｘ_ｃ）とすると、質量体２２の運動方程式として、下式（２）が成立する。

ｍｘ_ｍ”＋ｃｘ_ｒ’＋ｋｘ_ｒ＝０ …（２）

式（２）において、ダブルプライムは時間についての２階微分を示し、シングルプライムは時間についての１階微分を示す。

式（２）においてｘ_ｍ＝ｘ_ｒ＋ｘ_ｃを代入し、ラプラス変換して整理すると、下式（３）が得られる。

Ｘ_ｒ＝［（ｃｓ＋ｋ）・（ｍｓ^２＋ｃｓ＋ｋ）^−１−１］・Ｘ_ｃ
＝−ｍｓ^２・（ｍｓ^２＋ｃｓ＋ｋ）^−１・Ｘ_ｃ …（３）

式（３）において、ｓはラプラス演算子であり、Ｘ_ｃはｘ_ｃのラプラス変換であり、Ｘ_ｒはｘ_ｒのラプラス変換である。さらに、力学系の固有振動数をω_０とし、減衰比をζとすると、上式（３）から下式（４）−（６）が得られる。

Ｘ_ｒ＝−ｓ^２・（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）^−１・Ｘ_ｃ …（４）
ω_０＝（ｋ／ｍ）^０．５ …（５）
ζ＝ｃ／［２・（ｍｋ）^０．５］ …（６）

なお、前述のように、減衰比を示すζは、ダンパ２３を構成する板バネ等の力学的な特性に、抵抗器２７に起因した電気的な特性を加味した大きさとなる。抵抗器２７を設けたことで、減衰比は、大きくなっている。

ここで、磁石２６に対するコイル２５の相対速度は、ケース２１に対する質量体２２の相対速度に等しいことから、式（１）におけるｖ_ｒは、式（２）におけるｘ_ｒの時間微分に等しいといえる。よって、ｖ_ｒのラプラス変換をＶ_ｒとし、誘導起電力を示すεのラプラス変換をＥとすると、式（１）と式（４）から、下式（７）が得られる。

Ｅ＝ＢｌＶ_ｒ
＝−Ｂｌｓ^３・（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ｗ_０ ^２）^−１・Ｘ_ｃ …（７）
ここで、ｓ空間におけるケース２１自身の絶対速度をＡ_１とし、加速度をＡ_２とし、加加速度をＡ_３とすると、式（７）から下式（８）−（１０）が得られる。

Ｅ＝−Ｂｌｓ^２・（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）^−１Ａ_１ …（８）
＝−Ｂｌｓ・（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）^−１Ａ_２ …（９）
＝−Ｂｌ（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）^−１Ａ_３ …（１０）

力学系の振動数をω（＝−ｉｓ）とすると、式（８）−（１０）の各々に基づいて、下式（１１）−（１３）が得られる。

Ｅ／Ａ_１＝−Ｂｌ ω≫ω_０ …（１１）
Ｅ／Ａ_２＝−Ｂｌ／（２ζω_０） ω〜ω_０ …（１２）
Ｅ／Ａ_３＝−Ｂｌ／ω_０ ^２ ω≪ω_０ …（１３）

例えば式（１１）は、振動数が固有振動数よりも十分に大きい場合に、ケース２１自身の絶対速度に対する、検出信号（誘導起電力）の比の値が一定になることを意味している（図３の上図を参照）。この場合、その比率を予め算出しておくことで、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の絶対速度を検出することができる。

また、式（１２）は、振動数が固有振動数付近の場合に、ケース２１自身の加速度に対する、検出信号の比の値が一定になることを意味している（図３の中央図を参照）。この場合、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の加速度を検出することができる。また、式（１２）から明らかなように、固有振動数におけるゲインの大きさは、減衰比の大きさに反比例する。よって、前述のように受振器２に抵抗器２７を設けたことで、減衰比を増幅することができ、ひいては固有振動数におけるゲインの大きさを抑制することができる。また、単にゲインの大きさを抑制するばかりでなく、固有振動数付近でのゲインの傾きを緩やかに変化させることもできる。

また、式（１３）は、振動数が固有振動数よりも十分に小さい場合に、ケース２１自身の加加速度に対する、検出信号の比の値が一定になることを意味している（図３の下図を参照）。この場合、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の加加速度を検出することができる。

このように、導電型速度センサとして構成される受振器２は、力学系の振動数と固有振動数との大小関係に応じて、ケース２１自身の絶対速度を検出したり、加速度を検出したり、加加速度を検出したりすることができる。

ここで、本願発明者らは、前述の如き特性を有する受振器２を用いながらも、固有振動数を含んだ広い範囲内で加速度を検出するような構成を模索した。しかし、式（９）の関数形から明らかなように、加速度に対する誘電起電力の比の値は、振動数が固有振動数から離れた場合は一定にならない。

すなわち、加速度に対する誘電起電力の比の値は、固有振動数を極大値とした曲線を描くため、振動数が固有振動数よりも小さい場合は振動数の増加に従って単調に増加する一方、振動数が固有振動数よりも大きい場合は振動数の増加に従って単調に減少することになる。

よって、単に比の値を求めるだけでは、加速度を得るには不都合である。

そこで、固有振動数よりも低い振動数については受振器２の検出信号を積分し、固有振動数よりも高い振動数については受振器２の検出信号を微分することが考えられる。

しかしながら、前述のように、受振器２は、固有振動数付近では加速度を示す信号を出力することになる。そうした信号に対して微分または積分処理を施してしまっては、受振器２に固有の周波数特性を反映した変換が行われないため、その固有振動数付近で誤差が生じてしまい不都合である。すなわち、微分処理と積分処理だけでは、両処理の境界となる固有振動数付近で加速度を得ることができない。

本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、固有振動数を含んだ範囲内でケース２１の加速度が得られる信号処理部３１を新たに創作するに至った。

具体的に、信号処理部３１は、受振器２から出力される検出信号を変換することで、ケース２１の加速度を示す信号を出力する。この信号処理部３１は、ディジタルフィルタとして構成された加速度変換フィルタ３１ｃを有する。その加速度変換フィルタ３１ｃの伝達関数Ｆ（ｓ）は、下式（１４）によって表される。

Ｆ（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ …（１４）

すなわち、式（９）で表される誘電起電力（検出信号のゲイン）は、式（１４）で表される伝達関数Ｆ（ｓ）を乗算することで、固有振動数を含んだ広い範囲内で、加速度に対する誘電起電力の比率が一定となる。その結果、振動数が固有振動数から離れていてもなお、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の加速度を検出することが可能になる。

なお、式（１４）では、直感的な理解の助けとするべく、連続時間系であるラプラス演算子を用いた表記を示しているが、加速度変換フィルタ３１ｃは、ディジタル信号に対して信号処理を実行することになるため、実際には、ｚ演算子等を用いた表記となる。

より具体的に、本実施形態に係る伝達関数Ｆ（ｓ）は、下式（１５）によって表される。

Ｆ（ｓ）＝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／（−Ｂｌｓ） …（１５）

したがって、式（９）で表される信号に対して式（１５）で表される伝達関数Ｆ（ｓ）を乗算することで、下式（１６）に示すように、ケース２１自身の加速度が得られることになる。これにより、受振器２を加速度センサとして用いることができるようになる。

Ｅ・Ｆ（ｓ）＝Ａ_２ …（１６）

以下、コントローラ３の具体的な構成について、順番に説明をする。

図２に示すように、本実施形態に係るコントローラ３は、受振器２の検出信号が入力されてケース２１の加速度を示す信号を出力する信号処理部３１と、そうして出力される信号に基づいて、除振装置Ａにおけるアクチュエータ１３を制御するアクチュエータ制御部３２と、を有している。

このうち、信号処理部３１は、受振器２の検出信号を増幅する増幅器３１ａと、増幅器３１ａによって増幅された検出信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３１ｂと、前述の伝達関数Ｆ（ｓ）で表される加速度変換フィルタ３１ｃと、加速度変換フィルタ３１ｃによって処理されたディジタル信号が入力されるロウパスフィルタ３１ｄと、ロウパスフィルタ３１ｄによって処理されたディジタル信号が入力されるハイパスフィルタ３１ｅと、を有している。

本実施形態に係る信号処理部３１は、少なくとも、加速度変換フィルタ３１ｃと、固有振動数よりも高い帯域でのゲインを抑制するロウパスフィルタ３１ｄと、固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタ３１ｅと、を直列に接続してなる。

詳しくは、Ａ／Ｄコンバータ３１ｂは、いわゆるアナログディジタル変換器であって、増幅器３１ａによって増幅された検出信号に対してサンプリング処理を実行することにより、その検出信号をディジタル信号に変換する。

加速度変換フィルタ３１ｃは、ディジタル信号に変換された検出信号を処理することで、式（１６）で表されるように、その検出信号を、ケース２１、ひいては支持台１０の加速度Ａ_２を示す信号に変換する。加速度変換フィルタ３１ｃの伝達関数Ｆ（ｓ）は、式（１５）で表される通りである。

ロウパスフィルタ３１ｄは、加速度変換フィルタ３１ｃによってフィルタリングされた検出信号を処理することで、その検出信号に含まれる振動数成分のうち、所定のカットオフ振動数よりも低域側の振動数成分を通過させるように構成されている。

ロウパスフィルタ３１ｄの伝達関数Ｆ_ｌ（ｓ）は、時定数をＴ_ｌとすると、
Ｆ_ｌ（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_ｌｓ） …（１７）
により表される。すなわち、ロウパスフィルタ３１ｄは、振動数が（１／Ｔ_ｌ）よりも小さい検出信号については、そのゲインを実質的に低下させない。一方、ロウパスフィルタ３１ｄは、振動数が（１／Ｔ_ｌ）以上の検出信号については、振動数が大きくなるに従って、そのゲインがより小さくなるように検出信号を処理する。

ハイパスフィルタ３１ｅは、ロウパスフィルタ３１ｄによってフィルタリングされた検出信号を処理することで、その検出信号に含まれる振動数成分のうち、所定のカットオフ振動数よりも高域側の振動数成分を通過させるように構成されている。

ハイパスフィルタ３１ｅの伝達関数Ｆ_ｈ（ｓ）は、時定数をＴ_ｈとすると、下式（１８）によって表される。

Ｆ_ｈ（ｓ）＝Ｔ_ｈｓ／（１＋Ｔ_ｈｓ） …（１８）

すなわち、ハイパスフィルタ３１ｅは、振動数が（１／Ｔ_ｈ）よりも大きい検出信号については、そのゲインを実質的に低下させない。一方、ハイパスフィルタ３１ｅは、振動数が（１／Ｔ_ｌ）以下の検出信号については、振動数が小さくなるに従って、そのゲインがより小さくなるように検出信号を処理する。

なお、本実施形態では、説明の都合上、加速度変換フィルタ３１ｃと、ロウパスフィルタ３１ｄと、ハイパスフィルタ３１ｅと、を独立したディジタルフィルタとみなして説明したが、そうした構成には限定されない。

例えば、加速度変換フィルタ３１ｃと、ロウパスフィルタ３１ｄと、ハイパスフィルタ３１ｅと、が一体化されたディジタルフィルタを用いてもよい。その場合、３つのフィルタのうち、少なくとも、加速度変換フィルタ３１ｃと、ロウパスフィルタ３１ｄと、を一体にすることが好ましい。

ここで、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅにおける時定数Ｔ_ｌ、Ｔ_ｈは、それぞれ、下式（１９）で表される関係を満足する。

（１／Ｔ_ｈ）＜ω_０＜（１／Ｔ_ｌ） …（１９）

好ましくは、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅにおける時定数Ｔ_ｌ、Ｔ_ｈは、それぞれ、下式（２０），（２１）で表される関係を満足する。

（１００・ω_０）＜（１／Ｔ_ｌ） …（２０）
（１／Ｔ_ｈ）＜（ω_０／１００） …（２１）

すなわち、ロウパスフィルタ３１ｄは、検出信号のうち、固有振動数よりも高域側の振動数成分のゲインを低下させ、ハイパスフィルタ３１ｅは、検出信号のうち、固有振動数よりも低域側の振動数成分のゲインを低下させる。

ハイパスフィルタ３１ｅによってフィルタリングされた検出信号は、センサシステム１００から出力されてアクチュエータ制御部３２に入力される。アクチュエータ制御部３２は、センサシステム１００から出力される検出信号に基づいて、除振対象物としての支持台１０の振動を抑制するように、アクチュエータ１３を制御する。

具体的に、本実施形態に係るアクチュエータ制御部３２は、ハイパスフィルタ３１ｅによってフィルタリングされた検出信号が入力される積分器３２ａと、積分器３２ａにより処理された検出信号に基づいてアクチュエータ１３のフィードバック操作量を決定するゲイン乗算器３２ｂと、ディジタル信号として決定されたフィードバック操作量をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３２ｃと、Ｄ／Ａコンバータ３２ｃによって変換されたフィードバック操作量を増幅する増幅器３２ｄと、を有している。

このうち、積分器３２ａとゲイン乗算器３２ｂは、支持台１０の加速度を示す検出信号を積分した上でゲインＧｃを乗じることで、フィードバック操作量を示すディジタル信号を生成する。

Ｄ／Ａコンバータ３２ｃは、いわゆるディジタルアナログ変換器であって、積分器３２ａとゲイン乗算器３２ｂにより生成されたフィードバック操作量を処理することで、これをアナログ信号に変換する。

アクチュエータ制御部３２は、そうしてアナログ信号に変換されたフィードバック操作量をアクチュエータ１３に入力し、アクチュエータ１３を作動させる。これにより、アクチュエータ１３は、フィードバック操作量に見合う制御力を支持台１０に付与することになる。そうして付与される制御力は、支持台１０の絶対速度に比例したものとなり、除振装置Ａにおけるスカイフックダンパとして機能することになる。これにより、支持台１０の振動を抑制することができる。

（センサシステムの具体例）
図４は、加速度変換フィルタ３１ｃから出力される信号を例示する図であり、図５は、加速度変換フィルタ３１ｃからロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅを介して出力される信号を例示する図である。ここで、図４および図５におけるω_０は、受振器２の固有振動数を指す。

図４は、受振器２の検出信号に対し、加速度変換フィルタ３１ｃが与える影響を例示している。具体的に、図４における２点鎖線に示すように、フィルタリング前の検出信号（加速度変換フィルタ３１ｃを通過させる前の検出信号）の周波数特性は、図３の中央図と同様に、固有振動数ω_０で極大となる山なりのカーブを描く。一方、図４における１点鎖線に示すように、加速度変換フィルタ３１ｃの周波数特性は、伝達関数Ｆ（ｓ）の関数形から明らかなように、固有振動数ω_０で極小となる谷状のカーブを描く。

よって、受振器２の検出信号は、加速度変換フィルタ３１ｃを通過することで、図４の実線に示すように、振動数の増減に対し略一定の直線となる。これにより、加速度変換フィルタ３１ｃから出力される検出信号と、受振器２におけるケース２１、ひいては、そのケース２１が取り付けられる支持台１０の加速度と、の比率が一定となり、受振器２を加速度センサとして用いることができるようになる。

図５は、受振器２の検出信号に対し、加速度変換フィルタ３１ｃ、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅが与える影響を例示している。具体的に、図５における１点鎖線に示すように、加速度変換フィルタ３１ｃ、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅを直列に接続してなるフィルタ（以下、「合成フィルタ」という）の周波数特性は、固有振動数付近の帯域では、加速度変換フィルタ３１ｃ単体の周波数特性と一致している。しかしながら、その合成フィルタの周波数特性は、固有振動数から離れた帯域では、加速度変換フィルタ３１ｃ単体の周波数特性から相違するようになっている。

すなわち、合成フィルタのゲインは、固有振動数よりも振動数が大きくなるに従い単調に増加するものの、固有振動数に対して振動数が、例えば約１００倍以上となる帯域においては、加速度変換フィルタ３１ｃ単体のゲインよりも小さくなっている。同様に、合成フィルタのゲインは、固有振動数よりも振動数が小さくなるに従い単調に増加するものの、固有振動数に対して振動数が約１００分の１以下となる帯域においては、加速度変換フィルタ３１ｃ単体のゲインよりも小さくなっている。

受振器２の検出信号は、加速度変換フィルタ３１ｃ、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅを通過することで、図５の実線に示すように、固有振動数を含んだ比較的広い帯域においては振動数の増減に対して略一定の直線となり、固有振動数から十分に離れた帯域においては振動数が固有振動数から離れるにつれて減少するようになっている。

（第１実施形態に係るセンサシステムの効果）
以上説明したように、式（１４）−（１５）で表される伝達関数を用いることで、図４および図５に示すように、固有振動数を含んだ比較的広い範囲内で、受振器２の出力信号を加速度に変換することができる。

ここで、式（１４）−（１５）によれば、振動数が固有振動数から離れるにつれて、信号処理部３１のゲインは増大し続けることになる。このことは、ノイズの抑制という観点からは不都合である。

一方、本実施形態によれば、図５に示すように、固有振動数から離れた帯域において、信号処理部３１のゲインを意図的に低下させる。これにより、固有振動数から離れた帯域におけるノイズを抑制することが可能となる。また、式（１４）−（１５）は、分母に比して分子の次数が高いため、これをプロパーにする（すなわち、分子の次数を低くする）効果がある。

また、本実施形態では、受振器２に抵抗器２７を設けることで、固有振動数におけるゲインの大きさを抑制するとともに、固有振動数付近でのゲインの傾きを緩やかに変化させるように構成されている。このように構成することで、質量体２２の運動に減衰を加えることができ、比較的大きな振動が生じたときに質量体２２とケース２１との衝突を抑制することができる。

また、ゲインの傾きを緩やかに変化させたことで、受振器２における出力の大きさを抑制することができる。これにより、固有振動数付近の振動が入力されたときに、出力が過度に大きくならない。そのことで、電気回路を保護する上で有利になる。

〈第２実施形態〉
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、「第２実施形態」を単に「本実施形態」と呼称する場合がある。なお、第１実施形態と共通の構成については、適宜、説明を省略する。

（除振装置の全体構成）
図６は、第２実施形態に係る除振装置Ａ’の構成を例示する図である。この除振装置Ａ’は、第１実施形態と同様に、デバイスＤを振動から絶縁するためのものである。

除振台１は、デバイスＤが搭載される支持台１０と、支持台１０を支持する弾性体１１およびダンパ１２と、支持台１０に制御力または変位力を付与するアクチュエータ１３と、を備えている。

このうち、除振対象物としての支持台１０には、第２実施形態におけるセンサシステム１００’をなす受振器２、具体的には、その受振器２のケース２１が取り付けられる。これにより、本実施形態に係る支持台１０は、デバイスＤおよびケース２１と一体的に振動することになる。

また、第２実施形態に係るアクチュエータ１３は、第１実施形態と同様に、支持台１０に制御力を付与するリニアモータからなる。リニアモータからなるアクチュエータ１３は、コントローラ３’から出力される信号に基づいて、支持台１０に対して制御力を与える。

（制御系に関連した構成）
除振装置Ａ’の全体構成に続いて、センサシステム１００’に関連した構成について説明する。図７は、第２実施形態に係るセンサシステム１００’の構成を例示する概略図である。第２実施形態に係るセンサシステム１００’は、前述の受振器２と、コントローラ３’の機能ブロックを信号処理部３１’およびアクチュエータ制御部３２’に２分したときの信号処理部３１’と、によって構成されている。

具体的に、センサシステム１００’は、所定の検出対象（本実施形態では、支持台１０）に取り付けられる受振器２と、受振器２の検出信号を変換するように構成された信号処理部３１’と、を有しており、検出対象の絶対速度を検出するように構成されている。

受信器２の構成は、第１実施形態と同様である。例えば、前述の式（１１）に示すように、振動数が固有振動数よりも十分に大きい場合には、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の絶対速度を検出することができる。また、第１実施形態と同様に、受振器２に設けた正負の端子の間には、抵抗器２７を接続することができる
ここで、本願発明者らは、前述の如き特性を有する受振器２を用いながらも、固有振動数を含んだ広い範囲内で絶対速度を検出するような構成を模索した。しかし、式（８）の関数形から明らかなように、絶対速度に対する誘電起電力の比の値は、振動数が固有振動数よりも小さい場合は一定にならない。

すなわち、絶対速度に対する誘電起電力の比の値は、振動数が固有振動数よりも大きい場合は振動数の増加に従って略一定になるものの、振動数が固有振動数よりも小さい場合は振動数の増加に従って単調に増加することになる。

よって、単に比の値を求めるだけでは、速度を得るには不都合である。

本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、固有振動数を含んだ範囲内でケース２１の絶対速度が得られる信号処理部３１’を新たに創作するに至った。

具体的に、信号処理部３１’は、受振器２から出力される検出信号を変換することで、ケース２１の絶対速度を示す信号を出力する。この信号処理部３１’は、ディジタルフィルタとして構成された速度変換フィルタ３１ｃ’を有する。その速度変換フィルタ３１ｃ’の伝達関数Ｆ’（ｓ）は、下式（２２）によって表される。

Ｆ’（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ^２ …（２２）

すなわち、式（８）で表される誘電起電力（検出信号のゲイン）は、式（２２）で表される伝達関数Ｆ’（ｓ）を乗算することで、固有振動数を含んだ広い範囲内で、絶対速度に対する誘電起電力の比率が一定となる。その結果、振動数が固有振動数から離れていてもなお、受振器２から出力される検出信号に基づいて、ケース２１自身の絶対速度を検出することが可能になる。

なお、速度変換フィルタ３１ｃ’は、ディジタル信号に対して信号処理を実行することになるため、実際には、ｚ演算子等を用いた表記となる。

より具体的に、本実施形態に係る伝達関数Ｆ’（ｓ）は、下式（２３）によって表される。

Ｆ’（ｓ）＝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／（−Ｂｌｓ^２） …（２３）

したがって、式（８）で表される信号に対して式（２３）で表される伝達関数Ｆ’（ｓ）を乗算することで、下式（２４）に示すように、ケース２１自身の絶対速度を示すゲインが得られることになる。これにより、受振器２を速度センサとして用いることができるようになる。

Ｅ・Ｆ’（ｓ）＝Ａ_１ …（２４）

以下、コントローラ３’における具体的な回路構成について、順番に説明をする。

図７に示すように、本実施形態に係るコントローラ３’は、受振器２の検出信号が入力されてケース２１の絶対速度を示す信号を出力する信号処理部３１’と、そうして出力される信号に基づいて、除振装置Ａ’におけるアクチュエータ１３を制御するアクチュエータ制御部３２’と、を有している。

このうち、信号処理部３１’は、受振器２の検出信号を増幅する増幅器３１ａ’と、増幅器３１ａ’によって増幅された検出信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３１ｂ’と、前述の伝達関数Ｆ’（ｓ）で表される速度変換フィルタ３１ｃ’と、速度変換フィルタ３１ｃ’によって処理されたディジタル信号が入力されるハイパスフィルタ３１ｅ’と、を有している。

本実施形態に係る信号処理部３１’は、少なくとも、速度変換フィルタ３１ｃ’と、固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタ３１ｅ’と、を直列に接続してなる。

このうち、速度変換フィルタ３１ｃ’は、Ａ／Ｄコンバータ３１ｂ’によってディジタル信号に変換された検出信号を処理することで、式（２４）で表されるように、その検出信号を、ケース２１、ひいては支持台１０の絶対速度Ａ_１を示す信号に変換する。速度変換フィルタ３１ｃ’の伝達関数Ｆ’（ｓ）は、式（２３）で表される通りである。

ハイパスフィルタ３１ｅ’は、速度変換フィルタ３１ｃ’によってフィルタリングされた検出信号を処理することで、その検出信号に含まれる振動数成分のうち、所定のカットオフ振動数よりも高域側の振動数成分を通過させるように構成されている。

ハイパスフィルタ３１ｅ’の伝達関数Ｆ_ｈ’（ｓ）は、Ｑ値をＱとし、カットオフ周波数をΩ_０とすると、下式（２５）によって表される。

Ｆ_ｈ’（ｓ）＝ｓ^２／（ｓ^２＋Ｑ^−１Ω_０ｓ＋Ω_０ ^２） …（２５）

すなわち、ハイパスフィルタ３１ｅ’は、振動数がΩ_０よりも大きい検出信号については、そのゲインを実質的に低下させない。一方、ハイパスフィルタ３１ｅ’は、振動数がΩ_０よりも小さい検出信号については、振動数が小さくなるに従って、そのゲインがより小さくなるように検出信号を処理する。また、Ω_０付近におけるゲインの鋭さは、Ｑ値の大きさに応じて調整される。例えば、Ｑ＝（１／２）^０．５とすることで、ハイパスフィルタ３１ｅ’は、いわゆるバタワースフィルタ（Butterworth filter）となる。

なお、本実施形態では、説明の都合上、速度変換フィルタ３１ｃ’と、ハイパスフィルタ３１ｅ’と、を独立したディジタルフィルタとみなして説明したが、そうした構成には限定されない。例えば、速度変換フィルタ３１ｃ’と、ハイパスフィルタ３１ｅ’とが一体化されたディジタルフィルタを用いてもよい。

ここで、ハイパスフィルタ３１ｅ’におけるカットオフ周波数Ω_０は、下式（２６）で表される関係を満足する。

Ω_０＜ω_０ …（２６）

好ましくは、ハイパスフィルタ３１ｅ’におけるカットオフ周波数Ω_０は、下式（２７）で表される関係を満足する。

Ω_０＜（ω_０／１００） …（２７）

すなわち、ハイパスフィルタ３１ｅ’は、検出信号のうち、固有振動数よりも低域側の振動数成分のゲインを低下させる。

ハイパスフィルタ３１ｅ’によってフィルタリングされた検出信号は、センサシステム１００’から出力されてアクチュエータ制御部３２’に入力される。アクチュエータ制御部３２’は、センサシステム１００’から出力される検出信号に基づいて、除振対象物としての支持台１０の振動を抑制するように、アクチュエータ１３を制御する。

具体的に、本実施形態に係るアクチュエータ制御部３２’は、ハイパスフィルタ３１ｅ’によってフィルタリングされた検出信号に基づいてアクチュエータ１３のフィードバック操作量を決定するゲイン乗算器３２ｂ’と、ディジタル信号として決定されたフィードバック操作量をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ３２ｃ’と、Ｄ／Ａコンバータ３２ｃ’によって変換されたフィードバック操作量を増幅する増幅器３２ｄ’と、を有している。

このうち、ゲイン乗算器３２ｂは、支持台１０の絶対速度を示す検出信号にゲインＧｃを乗じることで、フィードバック操作量を示すディジタル信号を生成する。

アクチュエータ制御部３２’は、Ｄ／Ａコンバータ３２ｃ’によってアナログ信号に変換されたフィードバック操作量をアクチュエータ１３に入力し、アクチュエータ１３を作動させる。これにより、アクチュエータ１３は、フィードバック操作量に見合う制御力を支持台１０に付与することになる。そうして付与される制御力は、支持台１０の絶対速度に比例したものとなり、除振装置Ａ’におけるスカイフックダンパとして機能することになる。これにより、支持台１０の振動を抑制することができる。

（センサシステムの具体例）
図８は、速度変換フィルタ３１ｃ’から出力される信号を例示する図であり、図９は、速度変換フィルタ３１ｃ’からハイパスフィルタ３１ｅ’を介して出力される信号を例示する図である。ここで、図８および図９におけるω_０は、受振器２の固有振動数を指す。

図８は、受振器２の検出信号に対し、速度変換フィルタ３１ｃ’が与える影響を例示している。具体的に、図８における２点鎖線に示すように、フィルタリング前の検出信号（速度変換フィルタ３１ｃ’を通過させる前の検出信号）の周波数特性は、図３の上図と同様に、固有振動数ω_０よりも振動数が小さくなるに従い単調に減少し、かつ、固有振動数ω_０よりも振動数が大きい場合は略一定となる。一方、図８における１点鎖線に示すように、速度変換フィルタ３１ｃ’の周波数特性は、伝達関数Ｆ’（ｓ）の関数形から明らかなように、固有振動数ω_０よりも振動数が小さくなるに従い単調に増加し、かつ、固有振動数ω_０よりも振動数が大きい場合は略一定となる。

よって、受振器２の検出信号は、速度変換フィルタ３１ｃ’を通過することで、図８の実線に示すように、振動数の増減に対し略一定の直線となる。これにより、速度変換フィルタ３１ｃ’から出力される検出信号と、受振器２におけるケース２１、ひいては、そのケース２１が取り付けられる支持台１０の絶対速度と、の比率が一定となり、受振器２を速度センサとして用いることができるようになる。

図９は、受振器２の検出信号に対し、速度変換フィルタ３１ｃ’およびハイパスフィルタ３１ｅ’が与える影響を例示している。具体的に、図９における１点鎖線に示すように、速度変換フィルタ３１ｃ’およびハイパスフィルタ３１ｅ’を直列に接続してなるフィルタ（以下、「合成フィルタ」という）の周波数特性は、固有振動数以上の帯域では、速度変換フィルタ３１ｃ’単体の周波数特性と一致している。しかしながら、その合成フィルタの周波数特性は、固有振動数に対して低域側に離れた帯域では、速度変換フィルタ３１ｃ’単体の周波数特性から相違するようになっている。

すなわち、合成フィルタのゲインは、固有振動数よりも振動数が小さくなるに従い単調に増加するものの、固有振動数に対して振動数が約１００分の１以下となる帯域においては、速度変換フィルタ３１ｃ’単体のゲインよりも小さくなっている。

受振器２の検出信号は、速度変換フィルタ３１ｃ’およびハイパスフィルタ３１ｅ’を通過することで、図９の実線に示すように、固有振動数を含んだ比較的広い帯域においては振動数の増減に対して略一定の直線となり、固有振動数に対して十分に低い帯域においては振動数が固有振動数に比して小さくなるにつれて減少するようになっている。

（第２実施形態に係るセンサシステムの効果）
以上説明したように、式（２２）−（２３）で表される伝達関数を用いることで、図８および図９に示すように、固有振動数を含んだ比較的広い範囲内で、受振器２の出力信号を絶対速度に変換することができる。

ここで、式（２２）−（２３）によれば、振動数が固有振動数よりも小さくなるにつれて、信号処理部３１のゲインは増大し続けることになる。このことは、ノイズの抑制という観点からは不都合である。

一方、本実施形態によれば、図９に示すように、固有振動数に対して低域側に離れた帯域において、信号処理部３１’のゲインを意図的に低下させる。これにより、固有振動数に対して低域側に離れた帯域におけるノイズを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、受振器２に抵抗器２７を設けることで、固有振動数におけるゲインの大きさを抑制するとともに、固有振動数付近でのゲインの傾きを緩やかに変化させるように構成されている。このように構成することで、質量体２２の運動に減衰を加えることができ、比較的大きな振動が生じたときに質量体２２とケース２１との衝突を抑制することができる。

また、ゲインの傾きを緩やかに変化させたことで、受振器２における出力の大きさを抑制することができる。これにより、固有振動数付近の振動が入力されたときに、出力が過度に大きくならない。そのことで、電気回路を保護する上で有利になる。

《他の実施形態》
前記第１および第２実施形態では、リニアモータからなるアクチュエータ１３が例示されていたが、アクチュエータ１３の構成は、これに限定されない。例えば、圧電素子からなるアクチュエータを用いてもよい。この場合、圧電素子からなるアクチュエータは、除振対象物に変位を付与する（除振対象物を変位させる）ことで、その除振対象物の振動を抑制することができる。

また、第１実施形態においては、リニアモータに代えて、空気バネからなるアクチュエータ１３を用いてもよい。その場合、コントローラ３は、空気バネのサーボ弁を制御することになり、その空気バネではフィードバック操作量が積分されることになる。そのため、空気バネからなるアクチュエータ１３を用いた場合は、第１実施形態においても積分器３２ａは不要となる。

また、前記第１および第２実施形態では、導電型速度センサの一例として、ケース２１に支持される磁石２６と、質量体２２と一体的に変位するコイル２５と、を備えた受振器２を開示したが、受振器２の構成は、これに限定されない。例えば、ケース２１にコイル２５を固定するとともに、質量体２２と一体的に磁石２６が移動するように構成した受振器２を用いてもよい。

また、前記第１実施形態では、加速度変換フィルタ３１ｃ、ロウパスフィルタ３１ｄおよびハイパスフィルタ３１ｅの順番で接続された合成フィルタを例示したが、各フィルタを接続する順番は、自由に変更することができる。

Ａ，Ａ’ 除振装置
１ 除振台
１０ 支持台（除振対象物）
１３ アクチュエータ
２ 受振器（導電型速度センサ）
２１ ケース
２２ 質量体
２３ ダンパ
２４ バネ
２５ コイル
２６ 磁石
３，３’ コントローラ
３１，３１’ 信号処理部
３１ｃ 加速度変換フィルタ
３１ｃ’ 速度変換フィルタ
３１ｄ ロウパスフィルタ
３１ｅ，３１ｅ’ ハイパスフィルタ
３２，３２’ アクチュエータ制御部
１００，１００’ センサシステム

Claims (8)

1. 加速度を検出するためのセンサシステムであって、
   ケースと、該ケースに収容されかつ該ケースに対し相対変位する質量体と、該質量体を前記ケースに支持するダンパおよびバネと、を有する力学系としてモデル化され、前記ケースと前記質量体との間の相対速度に比例した信号を出力する導電型速度センサと、
   前記導電型速度センサから出力される信号を変換することで、前記ケースの加速度を示す信号を出力する信号処理部と、を備え、
   前記信号処理部は、ディジタルフィルタとして構成された加速度変換フィルタを有し、
   前記加速度変換フィルタの伝達関数Ｆ（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、前記力学系の固有振動数をω_０とし、前記力学系の減衰比をζとすると、
   Ｆ（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ …（Ａ）
   により表される
   ことを特徴とするセンサシステム。
2. 請求項１に記載されたセンサシステムにおいて、
   前記信号処理部は、
   前記加速度変換フィルタと、
   前記固有振動数よりも高い帯域でのゲインを抑制するロウパスフィルタと、
   前記固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタと、
   を直列に接続してなる
   ことを特徴とするセンサシステム。
3. 請求項２に記載されたセンサシステムにおいて、
   前記ロウパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｌ（ｓ）は、時定数をＴ_ｌとすると、
   Ｆ_ｌ（ｓ）＝１／（１＋Ｔ_ｌｓ） …（Ｂ）
   により表され、
   前記ハイパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｈ（ｓ）は、時定数をＴ_ｈとすると、
   Ｆ_ｈ（ｓ）＝Ｔ_ｈｓ／（１＋Ｔ_ｈｓ） …（Ｃ）
   により表され、
   前記時定数Ｔ_ｌ、Ｔ_ｈは、
   （１／Ｔ_ｈ）＜ω_０＜（１／Ｔ_ｌ） …（Ｄ）
   の関係を満足する
   ことを特徴とするセンサシステム。
4. 絶対速度を検出するためのセンサシステムであって、
   ケースと、該ケースに収容されかつ該ケースに対し相対変位する質量体と、該質量体を前記ケースに支持するダンパおよびバネと、を有する力学系としてモデル化され、前記ケースと前記質量体との間の相対速度に比例した信号を出力する導電型速度センサと、
   前記導電型速度センサから出力される信号を変換することで、前記ケースの絶対速度を示す信号を出力する信号処理部と、を備え、
   前記信号処理部は、ディジタルフィルタとして構成された速度変換フィルタを有し、
   前記速度変換フィルタの伝達関数Ｆ’（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、前記力学系の固有振動数をω_０とし、前記力学系の減衰比をζとすると、
   Ｆ’（ｓ）∝（ｓ^２＋２ζω_０ｓ＋ω_０ ^２）／ｓ^２ …（Ａ’）
   により表される
   ことを特徴とするセンサシステム。
5. 請求項４に記載されたセンサシステムにおいて、
   前記信号処理部は、
   前記速度変換フィルタと、
   前記固有振動数よりも低い帯域でのゲインを抑制するハイパスフィルタと、
   を直列に接続してなる
   ことを特徴とするセンサシステム。
6. 請求項５に記載されたセンサシステムにおいて、
   前記ハイパスフィルタの伝達関数Ｆ_ｈ’（ｓ）は、Ｑ値をＱとし、カットオフ周波数をΩ_０とすると、
   Ｆ_ｈ’（ｓ）＝ｓ^２／（ｓ^２＋Ｑ^−１Ω_０ｓ＋Ω_０ ^２） …（Ｃ’）
   により表され、
   前記カットオフ周波数Ω_０は、
   Ω_０＜ω_０ …（Ｄ’）
   の関係を満足する
   ことを特徴とするセンサシステム。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載されたセンサシステムにおいて、
   前記導電型速度センサにおける正負の端子の間には、抵抗器が接続される
   ことを特徴とするセンサシステム。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載されたセンサシステムと、
   前記ケースが取り付けられ、該ケースと一体的に振動する除振対象物と、
   前記除振対象物に制御力または変位を付与するアクチュエータと、
   前記センサシステムから出力される信号に基づいて、前記除振対象物の振動を抑制するように前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備える
   ことを特徴とする除振装置。

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