JP4411034B2 - Apparatus and method for calibration and evaluation of accelerometer by impact acceleration generation using multiple projectiles - Google Patents
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Description
本発明は、多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置とその方法に関するものであり、本発明の属する技術の分野は、運動の計測が必要不可欠な分野、たとえば車両衝突安全、車両サスペンション、ロボット、輸送機器、原子力発電関連諸機器、船舶、宇宙航空機器、人体振動、において、加速度を計測する分野である。 The present invention relates to an apparatus and method for calibrating and evaluating an acceleration sensor based on the generation of impact acceleration using multiple flying objects, and the field of the technology to which the present invention belongs is a field in which measurement of motion is indispensable, for example, vehicle collision safety. This is a field for measuring acceleration in vehicle suspensions, robots, transportation equipment, nuclear power generation related equipment, ships, aerospace equipment, human body vibrations.
従来、加速度センサを一次元振動台に設置し、振動台の運動をレーザ干渉計で測定する手法がもっとも信頼性の高い手法とみなされ、一次標準として用いられてきた。衝撃加速度を発生させる手法としては、単純な発射管から金属製飛翔体を発射させて棒端面に衝突させ、棒内部に発生させた弾性波パルスが加速度センサを取りつけたもう一方の棒端面で反射する際にその端面において発生する衝撃加速度で加速度センサの周波数特性を評価する手法がすでに実用化されている(例えば、特許文献1参照)。また、非特許文献1に記載のように、丸棒の一方の端面に金属球を接触させて固定し、この金属球に、別の金属球を飛翔させて衝突させ、上記同様にして、棒内部に発生させた弾性波パルスが加速度センサを取りつけたもう一方の棒端面で反射する際にその端面において発生する衝撃加速度で加速度センサの周波数特性を評価する手法は国際規格化されている。 Conventionally, a method of installing an acceleration sensor on a one-dimensional shaking table and measuring the motion of the shaking table with a laser interferometer has been regarded as the most reliable method and has been used as a primary standard. As a method of generating impact acceleration, a metal projectile is launched from a simple launch tube and collided with the rod end surface, and the elastic wave pulse generated inside the rod is reflected by the other rod end surface to which the acceleration sensor is attached. A method for evaluating the frequency characteristics of the acceleration sensor based on the impact acceleration generated at the end face of the sensor has already been put into practical use (see, for example, Patent Document 1). Further, as described in Non-Patent Document 1, a metal sphere is brought into contact with and fixed to one end face of a round bar, and another metal sphere is caused to fly and collide with the metal sphere. When the elastic wave pulse generated inside is reflected by the other end face of the rod to which the acceleration sensor is attached, a method for evaluating the frequency characteristic of the acceleration sensor by the impact acceleration generated at the end face has been internationally standardized.
なお、加速度計(加速度センサ)としては、AC加速度計(加速度センサ)とDC加速度計(加速度センサ)とが知られており、周波数特性において、直流分を含まない交流周波数帯域にある入力加速度に応答するような加速度計(加速度センサ)を、AC加速度計(AC加速度センサ)といい、周波数特性において、直流分を含む交流周波数帯域にある入力加速度に応答するような加速度計(加速度センサ)を、DC加速度計(DC加速度センサ)という。 In addition, as an accelerometer (acceleration sensor), an AC accelerometer (acceleration sensor) and a DC accelerometer (acceleration sensor) are known. In the frequency characteristics, an input acceleration in an AC frequency band not including a DC component is used. An accelerometer (acceleration sensor) that responds is called an AC accelerometer (AC acceleration sensor), and an accelerometer (acceleration sensor) that responds to input acceleration in the AC frequency band including the DC component in frequency characteristics. DC accelerometer (DC acceleration sensor).
これらの手法では、衝撃加速度の継続時間を制御できないことから、発生させる衝撃加速度の継続時間が短かすぎる、すなわち周波数帯域が広すぎるという欠点があった。広すぎる周波数帯域の衝撃加速度を加速度センサに入力すると共振が励起されるが、通常は共振が励起されないような周波数帯域で加速度センサは使用されるので、正しい周波数応答が取れるとは限らないことと同時に、ピーク感度の測定も出来なくなる。フィルタをかけることには原理的に無理がある。 Since these methods cannot control the duration of impact acceleration, there is a drawback that the duration of impact acceleration to be generated is too short, that is, the frequency band is too wide. Resonance is excited when an impact acceleration in a frequency band that is too wide is input to the acceleration sensor, but normally the acceleration sensor is used in a frequency band where resonance is not excited, so the correct frequency response may not be obtained. At the same time, peak sensitivity cannot be measured. It is impossible in principle to apply a filter.
そこで本発明の目的は、以上のような問題を解消した多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置とその方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an acceleration sensor calibration evaluation apparatus and method using an impact acceleration generation using a multiple flying object that solves the above problems.
本発明のさらに具体的な目的は、丸棒の一方の端面に衝撃を加え、当該衝撃により丸棒内部に発生する弾性波パルスの前記丸棒の他方の端面での反射により発生する該端面での、衝撃加速度の波形および周波数帯域を自由に制御することが可能な多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置とその方法を提供することにある。 A more specific object of the present invention is to apply an impact to one end surface of a round bar, and to generate the elastic wave pulse generated inside the round bar by the impact, and to reflect the reflection at the other end surface of the round bar. It is an object of the present invention to provide a calibration evaluation apparatus and method for an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple projectile capable of freely controlling the waveform and frequency band of impact acceleration.
本発明の一態様は、発射管内に収容された飛翔体を、前記発射管の一方の端から前記発射管内に噴射された高圧気体の圧力によって前記発射管の他方の端から飛翔させて、丸棒の一方の端面に衝突させ、前記丸棒の他方の端面に取り付けた加速度センサの校正を行うための加速度センサの校正評価方法において、前記飛翔体は、互いに独立した2つ以上の飛翔体からなり、前記高圧気体の圧力を直接受けて発射管内を移動可能な受圧体に分離可能に支持され、前記受圧体に支持された状態において飛翔方向の先端位置が互いに異なっており、前記2つ以上の飛翔体を、前記高圧気体によって同時に駆動し飛翔させ、前記丸棒の一方の端面に微小時間差をもって順次衝突させる第1ステップと、前記2つ以上の飛翔体によって前記丸棒の一方の端面に加えられた衝撃により、前記丸棒内部に発生する弾性波パルスの前記丸棒の他方の端面での反射により発生する該端面の運動を、前記他方の端面に取り付けた加速度センサと、校正用入力加速度計測装置とによって計測する第2ステップと、前記加速度センサからの出力信号および前記校正用入力加速度計測装置により得られる結果に基づいて、前記加速度センサを校正する第3ステップとを備えたことを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, a flying object accommodated in a launch tube is caused to fly from the other end of the launch tube by the pressure of high-pressure gas injected into the launch tube from one end of the launch tube. collide with one end surface of the rod, in the calibration method for evaluating the acceleration sensor for calibrating the acceleration sensor attached to the other end face of the rod, the projectile from two or more flying bodies independent of each other The pressure position of the high-pressure gas is directly supported by the pressure receiving body movable in the launch tube so as to be separable, and the tip positions in the flight direction are different from each other in the state of being supported by the pressure receiving body. of the projectile, it is driven to fly simultaneously by said high pressure gas, wherein the first step to one end face sequentially collides with a small time difference of the round bar, one of the round bar by the two or more projectile The impact applied to the surface, and the acceleration sensor movement of the end surface caused by reflection at the other end face of the rod acoustic wave pulse generated within the rod, attached to the end face of the other, calibration And a third step of calibrating the acceleration sensor based on an output signal from the acceleration sensor and a result obtained by the calibration input acceleration measurement device . It is characterized by that.
本発明の他の態様は、発射管内に収容された飛翔体を、前記発射管の一方の端から前記発射管内に噴射された高圧気体の圧力によって前記発射管の他方の端から飛翔させて、丸棒の一方の端面に衝突させ、前記丸棒の他方の端面に取り付けた加速度センサの校正を行うための加速度センサの校正評価装置において、前記飛翔体は、互いに独立した2つ以上の飛翔体からなり、前記高圧気体の圧力を直接受けて発射管内を移動可能な受圧体に分離可能に支持され、前記受圧体に支持された状態において飛翔方向の先端位置が互いに異なっており、前記2つ以上の飛翔体を、前記高圧気体によって同時に駆動し飛翔させ、前記丸棒の一方の端面に微小時間差をもって順次衝突させるための手段であって、前記発射管内への前記高圧気体の噴射を制御する手段と、前記丸棒の他方の端面の運動を計測する校正用入力加速度計測装置と、前記2つ以上の飛翔体によって前記丸棒の一方の端面に加えられた衝撃により、前記丸棒内部に発生する弾性波パルスの前記丸棒の他方の端面での反射により発生する該端面の運動を、前記丸棒の他方の端面に取り付けた加速度センサと前記校正用入力加速度計測装置とによって計測して得られる、前記加速度センサからの出力信号および前記校正用入力加速度計測装置の計測結果に基づいて、前記加速度センサを校正する校正手段とを備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, a projectile housed in a launch tube is caused to fly from the other end of the launch tube by the pressure of high-pressure gas injected from the one end of the launch tube into the launch tube. In an acceleration sensor calibration evaluation apparatus for calibrating an acceleration sensor that collides with one end face of a round bar and is attached to the other end face of the round bar, the flying body includes two or more independent flying bodies. And is supported by the pressure receiving body that can directly receive the pressure of the high-pressure gas and is movable in the launch tube, and the tip positions in the flight direction are different from each other in the state of being supported by the pressure receiving body. Means for simultaneously driving and flying the above flying objects with the high-pressure gas and sequentially colliding with one end face of the round bar with a minute time difference, and controlling the injection of the high-pressure gas into the launch tube. Means for a calibration input acceleration measuring device which measures the movement of the other end surface of the rod, the one impact applied to the end face of the rod by the two or more flying bodies, the inside of the rod The movement of the end face generated by reflection of the elastic wave pulse generated at the other end face of the round bar is measured by an acceleration sensor attached to the other end face of the round bar and the calibration input acceleration measuring device. resulting Te, based on the measurement result output signal and the calibration input acceleration measuring device from the acceleration sensor, characterized by comprising a calibration means for calibrating the acceleration sensor.
さらに、前記2つ以上の飛翔体は、前記受圧体の中心軸上に位置する第1の飛翔体と、当該第1の飛翔体の外側であって当該第1の飛翔体と同軸上に位置する少なくとも1つの第2の飛翔体とを有することとすることができる。 Further, the two or more flying bodies are a first flying body located on a central axis of the pressure receiving body, and are located outside the first flying body and coaxially with the first flying body. And at least one second flying object.
さらに、前記第1および第2の飛翔体のいずれか1つが前記受圧体と一体であることとすることができる。 Furthermore, any one of the first and second flying bodies may be integral with the pressure receiving body.
さらに、前記2つ以上の飛翔体の少なくとも1つは、その衝突端部の材質がそれ以外の部分の材質と異なっていることとすることができる。 Furthermore, at least one of the two or more flying objects may have a material of the collision end portion different from that of the other portions.
さらに、前記2つ以上の飛翔体のうちの少なくとも一つの材質が他の飛翔体の材質と異なっていることとすることができる。 Furthermore, it is possible to be at least one material of said two or more projectile is different from the material of the other projectile.
さらに、前記丸棒の一方の端面に金属球を接触させて固定し、当該金属球に前記2つ以上の飛翔体を衝突させることとすることができる。 Furthermore, it is possible to the contacting the metal ball fixed to one end face of the round bar, and Rukoto to collide with the two or more projectile into the metal ball.
さらに、前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の側面に貼り付けた少なくとも1つのひずみゲージであることとすることができる。 Furthermore, the calibration input acceleration measuring device may be at least one strain gauge attached to a side surface of the round bar.
さらに、前記ひずみゲージを前記丸棒の軸方向に複数個貼りつけ、前記軸方向の貼りつけ位置毎に異なる前記各ひずみゲージ出力の波形の位相を、前記丸棒の軸方向の一点における弾性波パルスのひずみに変換し、当該変換後の前記各ひずみゲージ出力を加算してノイズを低減させる信号処理を行うこととすることができる。 Furthermore, the strain plurality pasted gauge in the axial direction of the rod, prior SL-axis direction of pasting the phase of each strain gauge output waveforms different in each position, the elastic at a point in the axial direction of the rod It is possible to perform signal processing that converts the distortion into wave pulses and adds the respective strain gauge outputs after the conversion to reduce noise.
さらに、前記丸棒の軸方向の一点を代表位置とし、前記加速度センサに印加された入力加速度を求めるために必要になる当該加速度センサを取り付けた丸棒端面に入射する弾性波パルスのひずみを、前記代表位置における弾性波パルスのひずみから求めることとすることができる。 Furthermore, with one point in the axial direction of the round bar as a representative position, the distortion of the elastic wave pulse incident on the end face of the round bar to which the acceleration sensor necessary for obtaining the input acceleration applied to the acceleration sensor is obtained , It can be determined from the distortion of the elastic wave pulse at the representative position .
さらに、前記ひずみゲージの出力信号を、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計の計測結果に基づいて求めたひずみゲージの出力信号を真のひずみに補正する補正関数により割り算して、前記加速度センサに印加された入力加速度を求めるために必要になる当該加速度センサを取り付けた丸棒端面に入射する弾性波パルスのひずみを求めることとすることができる。 Further, the output signal of the strain gauge is divided by a correction function that corrects the output signal of the strain gauge obtained based on the measurement result of the laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar to a true strain. Then, it is possible to obtain the distortion of the elastic wave pulse incident on the end face of the round bar to which the acceleration sensor is attached, which is necessary for obtaining the input acceleration applied to the acceleration sensor.
さらに、前記ひずみゲージ出力信号から前記丸棒の他方の端面に入射する弾性波パルスの過渡ひずみ信号を求める際に、前記丸棒の一方の端面に与えた衝撃によって生じる当該端面から離れた前記丸棒の断面での弾性波パルスのひずみを級数に展開したときの解析解の少なくとも1次の項を用いることとすることができる。 Further, when obtaining a transient strain signal of an elastic wave pulse incident on the other end face of the round bar from the strain gauge output signal, the round bar separated from the end face caused by an impact applied to one end face of the round bar. it can be and Turkey using at least first-order terms of analytical solutions when deployed strain of the elastic wave pulses with a stick of the cross-section in series.
さらに、前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計であることとすることができる。 Furthermore, the calibration input acceleration measuring device may be a laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar.
さらに、前記加速度センサの校正を行う際に、前記センサに印加する衝撃加速度信号の周波数帯域幅を制御することによって、当該衝撃加速度信号の周波数帯域の関数として求められる前記センサのピーク感度値を上昇させた後、実際に加速度計測に用いることができる入力衝撃加速度の信号周波数帯域幅とピーク感度を求めることとすることができる。 Further, when the acceleration sensor is calibrated, the peak sensitivity value of the sensor obtained as a function of the frequency band of the shock acceleration signal is increased by controlling the frequency bandwidth of the shock acceleration signal applied to the sensor. Then, the signal frequency bandwidth and peak sensitivity of the input impact acceleration that can actually be used for acceleration measurement can be obtained.
本発明は、丸棒の端面に衝撃を加えることによって発生した弾性波が、棒内部を伝ぱしてもう一方の端面に到達し反射する過程で発生する端面に垂直な方向の、動的変位、速度、加速度を、その端面に取り付けた加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数となるそれら入力信号を校正用入力加速度計測装置で計測し、加速度センサの出力信号および校正用入力加速度計測装置の出力信号に対して、フーリエ変換、ラプラス変換、フィルタ演算などの信号処理演算を行うことによって、加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する加速度センサの、ゲイン‐周波数特性、位相‐周波数特性、およびピーク感度を入力衝撃加速度の周波数帯域を制御して測定することを可能とする。 The present invention relates to a dynamic displacement in a direction perpendicular to the end face generated in the process in which an elastic wave generated by applying an impact to the end face of a round bar propagates inside the bar to reach the other end face and reflects. Speed and acceleration are used as input signals to the acceleration sensor attached to the end face, and these input signals as a function of time are measured by the calibration input acceleration measurement device, and the output signal of the acceleration sensor and the calibration input acceleration measurement device By performing signal processing operations such as Fourier transform, Laplace transform, and filter operation on the output signal, the gain of the acceleration sensor related to each function of the dynamic displacement detection function, speed detection function, and acceleration detection function of the acceleration sensor The frequency characteristics, phase-frequency characteristics, and peak sensitivity can be measured by controlling the frequency band of the input impact acceleration.
1)衝撃加速度発生において、衝撃加速度の周波数帯域を制御することが可能になる。飛翔体の単独発射、特にアルミなどの金属だけで製作された飛翔体の単独発射の場合と比較すると、10倍以上弾性波パルスの継続時間を長くすることが可能になる。これにより、計測標準としての衝撃加速度の有用性が増加する。振動台による加速度センサ校正可能領域と衝撃加速度による加速度センサ校正可能領域が重なりあう領域を広げることが可能になる。
2)加速度センサの評価においては、入射衝撃加速度の周波数成分に共振周波数を励起する成分がどの程度含まれるかで、加速度センサの構造によって周波数特性が異なることがありえるが、本発明によって加速度センサの周波数特性の入力加速度周波数帯域依存特性を明らかにすることが出来る。
3)加速度センサがとりつけられる金属の丸棒は軸対象であるので、発生する加速度は極めて高い直線性を持っている。本発明によって、振動台を用いた加速度センサの校正よりも寄生横振動の影響の少ない、したがって結果としては振動台を用いた加速度センサの校正よりも不確かさの小さい加速度センサの校正が可能になる(一次元振動台の寄生横振動自体も周波数依存特性をもっているが、通常は無視されている)。
4)個々の飛翔体を単独で発射して得られる衝撃加速度波形、ひずみ波形などのデータおよび、複数個の飛翔体の連続衝突のタイミングを制御して得られる衝撃加速度波形、ひずみ波形などのデータを、飛翔体の構造、飛翔体の形状、飛翔体の発射条件、複数個飛翔体相互の衝突タイミングをパラメータにしてデータベース化することによって、衝撃加速度を柔軟に発生させることができる。
5)衝撃加速度計測用の加速度センサにおいて、共振周波数との関連で、その周波数特性が不明確、かつ計測可能な周波数帯域や上限周波数が不明確な現状において、本発明によって加速度センサの周波数特性の入力加速度周波数帯域依存特性を明らかにすることが出来ることから、衝撃加速度のピーク値計測の信頼性が向上する。
6)ひずみゲージを丸棒の側面に多数貼り付けることにより、低衝撃加速度のピーク値の計測における低ノイズ化を図ることができる。
7)産業上広い応用分野がある周波数帯域での衝撃試験が可能になる。
8)加速度センサの使用可能周波数帯域が、正確に定義される。
1) It is possible to control the frequency band of impact acceleration when generating impact acceleration. Compared to a single launch of a flying object, particularly a single launch of a flying object made of only a metal such as aluminum, the duration of the elastic wave pulse can be increased by 10 times or more. This increases the usefulness of impact acceleration as a measurement standard. It is possible to expand an area where the acceleration sensor calibratable area by the shaking table and the acceleration sensor calibratable area by the impact acceleration overlap.
2) In the evaluation of the acceleration sensor, the frequency characteristic may vary depending on the structure of the acceleration sensor depending on how much the frequency component of the incident impact acceleration includes the component that excites the resonance frequency. The dependence of frequency characteristics on the input acceleration frequency band can be clarified.
3) Since the metal round bar to which the acceleration sensor is attached is an axis object, the generated acceleration has extremely high linearity. According to the present invention, it is possible to calibrate an acceleration sensor that has less influence of parasitic lateral vibration than the acceleration sensor using the vibration table, and therefore has less uncertainty than the calibration of the acceleration sensor using the vibration table. (The parasitic transverse vibration of the one-dimensional shaking table itself has frequency-dependent characteristics, but is usually ignored).
4) Impact acceleration waveform and distortion waveform data obtained by launching individual flying objects independently, and impact acceleration waveform and distortion waveform data obtained by controlling the timing of continuous collision of multiple flying objects Is made into a database using the structure of the flying object, the shape of the flying object, the firing condition of the flying object, and the collision timing between the flying objects as parameters, so that the impact acceleration can be generated flexibly.
5) In an acceleration sensor for impact acceleration measurement, the frequency characteristics of the acceleration sensor are unclear in relation to the resonance frequency, and the measurable frequency band and upper limit frequency are unclear. Since the input acceleration frequency band dependence characteristic can be clarified, the reliability of the peak value measurement of the impact acceleration is improved.
6) By attaching a large number of strain gauges to the side surface of the round bar, noise can be reduced in the measurement of the peak value of low impact acceleration.
7) Impact testing in a frequency band with a wide range of industrial applications is possible.
8) The usable frequency band of the acceleration sensor is accurately defined.
(校正装置全体の説明)
図1の(a)は、多重飛翔体を用いた衝撃加速度による加速度センサ校正装置の構成を示す。1は直径に比較して長さが十分に長い金属棒であって、複数箇所において不図示の2つの溝に置かれたベアリングにより水平に支持され、軸方向には拘束されていない。2は、丸棒1の一方の端面に衝撃を加える手段としての発射管であって、互いに独立した3つの飛翔体3A,3B,3C(図1の(b)参照)を高圧空気によって同時に駆動して飛翔させ、丸棒1の一方の端面に微小時間差をもって順次衝突させるように適当な固定手段によって位置決めされ固定されている。飛翔体の構造に関しては後述する。
(Explanation of the entire calibration device)
(A) of FIG. 1 shows the structure of the acceleration sensor calibration apparatus by the impact acceleration using a multiple flying body. Reference numeral 1 denotes a metal rod that is sufficiently long compared to its diameter, and is horizontally supported by bearings placed in two grooves (not shown) at a plurality of locations, and is not constrained in the axial direction.
4は丸棒1の他方の端面に取り付けられた加速度センサ、5は丸棒1の他方の端面の運動を計測する校正用入力加速度計測装置としての複数個のひずみゲージであって、本実施形態では、丸棒1の側面(丸棒1の軸方向の両端面を除く表面)上の周方向と軸方向にそれぞれ複数個貼り付けられている。
6は丸棒1の他方の端面に照射されるレーザ光であって、不図示のレーザ干渉計から出射される。これらの加速度センサ4の検出出力信号、ひずみゲージ5の検出出力信号およびレーザ干渉計の検出出力信号は、演算装置(通常はコンピュータによって構成される)に供給され、この演算装置によって後述するような加速度センサの校正のための種々の演算を行う。
Reference numeral 4 denotes an acceleration sensor attached to the other end face of the round bar 1, and reference numeral 5 denotes a plurality of strain gauges as a calibration input acceleration measuring device for measuring the movement of the other end face of the round bar 1. Then, a plurality of pieces are attached in the circumferential direction and the axial direction on the side surface of the round bar 1 (the surface excluding both end faces in the axial direction of the round bar 1).
6 is a laser beam irradiated to the other end surface of the round bar 1, and is emitted from a laser interferometer (not shown). The detection output signal of the acceleration sensor 4, the detection output signal of the strain gauge 5, and the detection output signal of the laser interferometer are supplied to an arithmetic device (usually constituted by a computer), and will be described later by the arithmetic device. Various calculations for calibration of the acceleration sensor are performed.
図2に示すように、3つの飛翔体3A,3B,3Cによって、3重構造を構成しており、そのうち、最も内側の飛翔体3Aは軸状をなしていて、その基端は発射管2内に軸方向に気密に移動可能に設けられた受圧体としてのフランジ3Dの中心にねじ込まれ固定されている。中間の管状の飛翔体3Bは飛翔体3Aの外側に互いに摺動可能に配置され、さらに、飛翔体3Bの外側に互いに摺動可能に管状の飛翔体3Cが配置されており、それらの基端がフランジ3Dに当接した状態で、分離可能にフランジ3Dによって支持され、この状態において、飛翔体3Bは、飛翔体3Aよりは飛翔方向の下流側に突出しない長さを有しており、飛翔体3Cは、飛翔体3Bよりは飛翔方向の下流側に突出しない長さを有している(飛翔体3Aとフランジ3Dの飛翔方向の長さの合計をL1とし、2つの飛翔体3B,3Cの飛翔方向の長さをそれぞれL2,L3とすると、L1>L2>L3)。すなわち、3つの飛翔体3A,3B,3Cは、フランジ3Dに支持された状態で、飛翔方向上の先端位置が互いに異なっている。
As shown in FIG. 2, the three flying
フランジ3Dが発射管2の開口側の端から飛び出さない状態で、最も内側の飛翔体3Aの先端が丸棒1の一方の端面に当るように、しかも、フランジ3Dの中心、すなわち、飛翔体3Aの軸心が丸棒1の軸心と一致するように、発射管2と丸棒1の一方の端面との間の距離および位置関係が調節されている。
With the
発射管2の閉塞側の端は、開閉弁7を介して高圧空気源8と接続されており、開閉弁7は弁開閉制御装置9によってその開閉が制御される。2つの飛翔体3B,3Cを支持したフランジ3Dが発射管2の閉塞端側にあり、開閉弁7が閉じた状態から弁開閉制御装置9によって開になると、高圧空気が開閉弁7を介して発射管2内に瞬時に供給され、フランジ3Dは、供給された高圧空気によって駆動され、この結果、フランジ3Dは丸棒1の一方の端面に向かって高速移動し、フランジ3Dによって2つの飛翔体3B,3Cが同時に駆動され、飛翔して(フランジ3Dと一体の飛翔体3Aも同時に飛翔して)、まず、最も内側の飛翔体3Aが丸棒1の一方の端面に最初に衝突し、フランジ3Dに支持されていた2つの飛翔体3B,3Cがフランジ3Dから分離し、中間の飛翔体3Bが丸棒1の一方の端面に次に衝突し、最も外側の飛翔体3Cが丸棒1の一方の端面に最後に衝突する。
The end of the firing
3つの飛翔体3A,3B,3Cは図3のように構成することもできる。すなわち、フランジ3Dの中央部分をその外側部分よりも突出させ、この突出部分の中心に、最も内側の飛翔体3Aをねじ込み固定し、中間の管状の飛翔体3Bを、この突出部分に支持させるように飛翔体3Aの外側に互いに摺動可能に配置し、さらに、管状の飛翔体3Cを、フランジ3Dの突出部分の外側部分に支持されるように飛翔体3Bの外側に互いに摺動可能に配置し、これら2つの飛翔体3B,3Cをフランジ3Dに分離可能に支持するようにしたものであり、その支持状態において、飛翔体3Aとフランジ3Dの飛翔方向の長さの合計をL1とし、2つの飛翔体3B,3Cの飛翔方向の長さをそれぞれL2,L3とすると、L1>L3>L2としたものである。このような構成では、最も外側の飛翔体3Cの長さを、中間の飛翔体3Bの長さより短くする必要はない。このように、図2のそれと比べて、3つの飛翔体の長さの関係を変化させることによって、丸棒の端面に発生する衝撃加速度の周波数帯域幅の制御を一層容易にすることができる。なお、図2の構成および図3の構成のいずれにおいても、最も内側の飛翔体3Aは、フランジ3Dにねじ込んで固定する構造にせずに、他の2つの飛翔体と同様にフランジ3Dと分離可能にしてもよい。また、図3の構成においても、3つの飛翔体3A,3B,3Cは、フランジ3Dに支持された状態で、飛翔方向上の先端位置が互いに異なっている。
The three flying
さらに、3つの飛翔体3A,3B,3Cは図4のように構成することもできる。この例では、最も外側の飛翔体3Cをフランジ3Dにねじ込み固定し、この最も外側の飛翔体3Cの内側に中間の飛翔体3Bを互いに摺動可能に配置し、この中間の飛翔体3Bの内側に最も内側の飛翔体3Aを互いに摺動可能に配置し、これら2つの飛翔体3A,3Bをフランジ3Dに分離可能に支持するようにしたものであり、その支持状態において、飛翔体3Cとフランジ3Dの飛翔方向の長さの合計をL1とし、2つの飛翔体3A,3Bの飛翔方向の長さをそれぞれL3,L2とすると、L1>L2>L3としたものである。この構成においても、3つの飛翔体3A,3B,3Cは、フランジ3Dに支持された状態で、飛翔方向上の先端位置が互いに異なっている。この構成によれば、3つの飛翔体3A,3B,3Cは、同時駆動され飛翔して、飛翔体3C、飛翔体3B、飛翔体3Aの順番で丸棒1の一方の端面に順次衝突する。
Further, the three flying
図5は、4つの飛翔体3A,3B,3C,3Eの例を示す。この例では、最も外側の飛翔体3Cの内側に中間の飛翔体3Bを互いに摺動可能に配置し、この中間の飛翔体3Bの内側に別の中間の飛翔体3Eを互いに摺動可能に配置し、この別の中間の飛翔体3Eの内側に最も内側の飛翔体3Aを互いに摺動可能に配置し、これら4つの飛翔体3A,3B,3C,3Eをフランジ3Dに分離可能に支持するようにしたものであり、その支持状態において、4つの飛翔体3A,3B,3C,3Eの飛翔方向の長さをそれぞれL4,L1,L2,L3とすると、L1>L2>L3>L4としたものである。この構成においても、4つの飛翔体3A,3B,3C,3Eは、フランジ3Dに支持された状態で、飛翔方向上の先端位置が互いに異なっている。この構成によれば、4つの飛翔体3A,3B,3C,3Eは、同時駆動され飛翔して、飛翔体3B、飛翔体3C、飛翔体3E,飛翔体3Aの順番で丸棒1の一方の端面に順次衝突する。
FIG. 5 shows an example of four flying
さらに、複数個の飛翔体としては、直径の異なった複数個の球であってもよい。この場合は、フランジ3Dに適当な支持構造を設け(例えば、それぞれの球が入る内径の複数個の管をフランジに固定してそれぞれの中に球を入れる)、そのフランジ3Dを、上記同様に発射管2内に挿入して、高圧空気で駆動し、フランジ3Dを発射管2の開口端でストップさせれば、各球はそれぞれの管から飛び出して丸棒1の一方の端面に衝突する。
Further, the plurality of flying bodies may be a plurality of spheres having different diameters. In this case, an appropriate support structure is provided for the
10はレーザ光源であって、そこから出射されたレーザ光は、2つの鏡11(一方の鏡は半透過性であってレーザ光の一部を透過する)で反射し丸棒1の軸と直交してその一方の端面の近傍を通過し、2つの受光素子12に入射する。2つの受光素子12の受光出力は、飛翔体の丸棒1への衝突時の速度を計測するカウンタ13に入力される。飛翔体が駆動され、飛翔して丸棒1の一方の端面に衝突する直前に、最も内側の飛翔体3Aの先端が、まず、発射管2側のレーザ光を遮光し、ついで、丸棒1側のレーザ光を遮光する。レーザ光が遮光されると、受光素子の受光出力はオフされる。したがって、飛翔体3Aの衝突の際に、カウンタ13によって、2つの受光素子12からの2つの受光出力信号のオフとオフの間のタイミングをカウントし、そのカウント結果に基づいて飛翔体の衝突速度を計測することができる。なお、中間の飛翔体3Bおよび最も外側の飛翔体3Cの各々に関しても、上記同様の構成が設けられている。すなわち、中間の飛翔体3Bおよび最も外側の飛翔体3Cの各々の先端が丸棒1の一方の端面に衝突する直前に前記レーザ光源とは別の各レーザ光源からのレーザ光を遮光するように、2つのレーザ光源と、これら2つのレーザ光源に対する各2つの鏡および各2つの受光素子とが設けられ(不図示)、各2つの(計4つの)受光素子の受光出力がカウンタ13に入力され、上記同様の計測が行われる。カウンタ13の計測結果は上述した演算装置に供給され、加速度センサの校正処理に用いられる。
Reference numeral 10 denotes a laser light source, and laser light emitted from the laser light source is reflected by two mirrors 11 (one mirror is semi-transmissive and transmits a part of the laser light), and the axis of the round bar 1 is reflected. The light passes through the vicinity of one of the end faces orthogonally and enters the two
上記構成によれば、丸棒1の一方の端面に飛翔体3A,3B,3Cを衝突させて衝撃を加え丸棒1の内部に弾性波パルスを発生させる。その際、個々の飛翔体の丸棒1の一方の端面への衝突のタイミングをずらすことにより、重ね合わせの原理により全体としての弾性波パルスの継続時間を長くすることができる。詳細は図6を参照して後述する。 According to the above configuration, the flying bodies 3 </ b> A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C are caused to collide with one end face of the round bar 1 and an impact is applied to generate an elastic wave pulse inside the round bar 1. At that time, by shifting the timing of the collision of each flying object with one end face of the round bar 1, the duration of the elastic wave pulse as a whole can be extended according to the principle of superposition. Details will be described later with reference to FIG.
飛翔体の衝突のタイミングは、飛翔体の長さの違いと、衝突速度V1に依存する。飛翔体全体は摩擦による速度低下が無視出来るとすると同じ衝突速度で丸棒端面に衝突するが、最も内側の飛翔体3Aの長さをLp1とし中間の飛翔体3Bの長さをLp2とすると、衝突の時間差は、(Lp1 - Lp2)/ V1となる。
Timing of the collision of the projectile has a difference in length of the projectile depends on the impact velocity V 1. Assuming that the speed drop due to friction can be ignored, the entire flying object collides with the end face of the round bar at the same collision speed, but the length of the innermost flying
丸棒1の一方の端面への飛翔体の衝突により発生した弾性波パルスは丸棒1の内部を伝ぱして、丸棒1の他方の端面に到達して反射する。反射の過程で発生する端面に垂直な方向の衝撃加速度が、その端面に取りつけた加速度センサへの入力となる。 The elastic wave pulse generated by the collision of the flying object with one end face of the round bar 1 propagates through the inside of the round bar 1 and reaches the other end face of the round bar 1 to be reflected. The impact acceleration in the direction perpendicular to the end face generated in the reflection process becomes an input to the acceleration sensor attached to the end face.
丸棒1の他方の端面に発生する衝撃加速度の検出は、当該他方の端面をレーザ干渉計からのレーザ光が照射できる位置に設けられた当該レーザ干渉計または、丸棒1の側面の複数箇所(軸方向に一箇所の場合も含む。)に貼りつけたひずみゲージ5で行う。 The impact acceleration generated on the other end face of the round bar 1 is detected by the laser interferometer provided at a position where the other end face can be irradiated with the laser light from the laser interferometer or a plurality of positions on the side face of the round bar 1. This is performed with the strain gauge 5 attached (including the case of one place in the axial direction).
ここで、丸棒1の一方の端面への個々の飛翔体の単独衝突により丸棒の他方の端面に発生する衝撃加速度と、3つの飛翔体3A,3B,3Cを、衝突タイミングをずらして丸棒の一方の端面に連続衝突させた場合に発生する衝撃加速度との関係を、図6を用いて説明する。図6に示すように、21は最も内側の飛翔体3Aの衝突のみで発生した、ひずみゲージにより計測された衝撃加速度の波形、22は中間の飛翔体3Bの衝突のみで発生した、ひずみゲージにより計測された衝撃加速度の波形、23は最も外側の飛翔体3Cの衝突のみで発生した、ひずみゲージにより計測された衝撃加速度の波形であり、これらから、1つの飛翔体の衝突によって発生する衝撃加速度の継続時間は短いことがわかる。24は3つの飛翔体3A,3B,3Cの衝突タイミングを制御して(図6では、最も内側の飛翔体3Aの衝突からα1の時間経過後に中間の飛翔体3Bが衝突し、同じく、α2(α1<α2)の時間経過後に最も外側の飛翔体3Cが衝突した)、重ね合わせにより全体として発生した、ひずみゲージにより計測された衝撃加速度の波形を示し、この全体としての衝撃加速度の継続時間α3は、上述の個々の衝撃加速度の継続時間よりも長くなることがわかる。25は3つの飛翔体3A,3B,3Cの衝突の際に得られる、重ね合わされた入射パルスのひずみ波形を示す。26は丸棒1の他方の端面で反射した弾性波パルスの合成ひずみ波形(衝撃加速度の発生には寄与しない)を示す。
Here, the impact acceleration generated on the other end face of the round bar due to the single collision of each flying object on one end face of the round bar 1 and the three flying
レーザ干渉計で丸棒1の他方の端面の運動を測定する場合には、校正対象である加速度センサがとりつけられている丸棒1の他方の端面に直接レーザを照射する。ひずみゲ−ジで測定する場合には、複数個のゲージの出力結果を、信号処理しある代表位置でのひずみゲージの値に換算することによってノイズを抑制すると同時に、その代表位置でのゲージ出力の周波数特性に対して、レーザ干渉計で事前に求めておいた補正関数を施してレーザ干渉計で計測した結果と同等の結果が得られるようにする。 When measuring the movement of the other end face of the round bar 1 with a laser interferometer, the other end face of the round bar 1 to which the acceleration sensor to be calibrated is attached is directly irradiated with laser. When measuring with a strain gauge, the noise output is suppressed by converting the output results of multiple gauges to the strain gauge value at a representative position that is signal processed, and at the same time the gauge output at that representative position. A correction function obtained in advance by the laser interferometer is applied to the frequency characteristics of the above so as to obtain a result equivalent to the result measured by the laser interferometer.
最も外側の飛翔体3Cと発射管2との接触面には潤滑処理を施す。個々の飛翔体の発射により棒内部に発生する弾性波パルスの周波数帯域を制御する(例えば狭くする)ために、飛翔体先端部に高分子材料、プラスティックス、木材などをとりつけることができる。あるいは、飛翔体本体部が金属、高分子材料、あるいはプラスティックス、木材など異なる材料との積層構造を持つような構造の飛翔体を用いることもできる。
The contact surface between the outermost flying
(演算装置において行われる演算処理の内容) (Contents of arithmetic processing performed in the arithmetic unit)
実際には、ひずみゲ−ジを丸棒1の他方の端面と丸棒1の側面の境界に貼ることは不可能なので、丸棒1の衝撃端面(一方の端面)から、Ln(n=1…N)だけ離れた位置(図1参照)に貼られていると仮定する。また、棒の軸方向の複数位置に貼り付けたゲージの代表位置をL1とする。この場合、各Ln(n=1…N)の位置において、加速度センサを取りつけた端面への入射波と、反射波は分離して観察されなければならない。 Actually, since it is impossible to attach a strain gauge to the boundary between the other end face of the round bar 1 and the side face of the round bar 1, L n (n = n = 1... N) is assumed to be pasted at a position (see FIG. 1) that is separated. Further, the representative position of the gauge was affixed to a plurality of positions in the axial direction of the rod and L 1. In this case, at each L n (n = 1... N) position, the incident wave and the reflected wave on the end face to which the acceleration sensor is attached must be observed separately.
複数のひずみゲージを用い出力信号の加算平均を計算することにより、ノイズの影響を減らし微小動的ひずみの計測すなわち低ピーク加速度の計測が可能になる。 By calculating the average of output signals using a plurality of strain gauges, it is possible to reduce the influence of noise and measure minute dynamic strain, that is, low peak acceleration.
(11)式より端面の運動加速度が求まるので、次式にしたがって加速度センサの周波数応答が求まる。 Since the motion acceleration of the end face is obtained from the equation (11), the frequency response of the acceleration sensor is obtained according to the following equation.
丸棒1の周方向に複数個のひずみゲージを貼り付け、さらに、軸方向に複数個のひずみゲージを貼り付けた場合に比べて、軸方向には1箇所のみ、ひずみゲージを貼り付けた場合(すなわち、周方向には複数個のひずみゲージを貼り付けてある)は、軸方向の複数箇所のひずみゲージ貼り付け位置の各々からの出力を軸方向の1つの代表位置での出力に換算する計算が必要ない。軸方向の1箇所に貼り付けたひずみゲージ出力を代表点位置に貼ってあるゲージ出力と見なすだけである。 When a plurality of strain gauges are attached in the circumferential direction of the round bar 1 and more than one strain gauge is attached in the axial direction, when only one strain gauge is attached in the axial direction. (That is, a plurality of strain gauges are attached in the circumferential direction) converts the output from each of a plurality of strain gauge attachment positions in the axial direction into an output at one representative position in the axial direction. No calculation is necessary. The strain gauge output pasted at one position in the axial direction is merely regarded as the gauge output pasted at the representative point position.
加速度センサのピーク感度については、上記のようにして求めた加速度センサへの入力信号と、加速度センサからの出力信号を、時間領域で考察して求められる。加速度センサの出力信号が+側または−側のみのものと、±の両側のもの二種類があるので、+側のピーク感度をPS+、−側のピーク感度をPS-と定義すると、(16)(17)式を得る。 The peak sensitivity of the acceleration sensor is obtained by considering the input signal to the acceleration sensor and the output signal from the acceleration sensor obtained as described above in the time domain. Since there are two types of output signals of the acceleration sensor only on the + side or − side and those on both sides of ±, if the peak sensitivity on the + side is defined as PS + and the peak sensitivity on the − side is defined as PS − , (16 ) (17) is obtained.
ここで全てのピーク感度PS+,PS-は、加速度センサ内部サイズモ系が共振を起こしている状態で計測されてはならない。ピーク感度は、共振が起きると増加する。従って、図7に示すように加速度センサに印加する衝撃加速度の周波数帯域の関数としてピーク感度を表わせば、ピーク感度値が上昇し始めるところ(ピーク感度:PS5、周波数:f5)を以って、使用可能な周波数帯域(DC〜f4)とピーク感度(PS4)を求めることが可能になる。加速度センサに印加する衝撃加速度の周波数帯域の制御は、これまでに詳述したように、2以上の飛翔体を用いることによって可能になる。 Here, all peak sensitivities PS + and PS − must not be measured in a state where the acceleration sensor internal seismometer system is in resonance. Peak sensitivity increases when resonance occurs. Accordingly, when the peak sensitivity is expressed as a function of the frequency band of the impact acceleration applied to the acceleration sensor as shown in FIG. 7, the peak sensitivity value starts to increase (peak sensitivity: PS 5 , frequency: f 5 ). Thus, the usable frequency band (DC to f 4 ) and the peak sensitivity (PS 4 ) can be obtained. Control of the frequency band of the impact acceleration applied to the acceleration sensor can be performed by using two or more flying objects as described in detail so far.
なお、以上の説明は、AC加速度センサに関して行ったが、本発明は、DC加速度センサに関しても同様に適用できる。加速度センサ校正装置の構成上の相違は、AC加速度センサが取り付けられた丸棒は水平に支持されているのに対し、DC加速度センサが取り付けられた丸棒は、その軸方向が重力加速度方向(垂直方向)と一致した状態で適当な把持手段によって解除可能に把持され、解除されたときにその軸方向が重力加速度方向(垂直方向)と一致した状態で落下するようになっていることである。多重飛翔体は、丸棒の下端面にその下方から衝突させる。DC加速度センサは、丸棒の上端面に取り付ける。そして、DC加速度センサに対して多重飛翔体を衝突させて測定を実施する際には、多重飛翔体を発射する直前に把持手段による把持を開放する。すなわち、開放によって、丸棒は空中に浮かんだ状態になり、この状態で、多重飛翔体が衝突し、弾性波パルスが丸棒の上端面に到達し反射してDC加速度センサによる検出、ひずみゲージによる測定を行い、その後、必要に応じて落下途中の丸棒を再び把持する。多重飛翔体が衝突してから、DC加速度センサおよびひずみゲージから出力が得られるまでは1秒以内の極めて短時間であるので、その間の丸棒の落下距離も短い。弁開閉制御装置と把持手段との動作タイミングは、例えば演算装置によって制御することができる。 Although the above description has been made with respect to the AC acceleration sensor, the present invention can be similarly applied to a DC acceleration sensor. The difference in the configuration of the acceleration sensor calibration device is that the round bar to which the AC acceleration sensor is attached is supported horizontally, whereas the round bar to which the DC acceleration sensor is attached has its axial direction in the gravitational acceleration direction ( (The vertical direction) is releasably gripped by appropriate gripping means, and when released, the axis direction falls in a state where it matches the gravitational acceleration direction (vertical direction). . The multiple projectile body collides with the lower end surface of the round bar from below. The DC acceleration sensor is attached to the upper end surface of the round bar. And when carrying out a measurement by making the multiple projectile collide against the DC acceleration sensor, the gripping means is released immediately before the multiple projectile is fired. That is, by opening, the round bar floats in the air. In this state, the multiple projectiles collide, and the elastic wave pulse reaches the upper end surface of the round bar and is reflected and detected by the DC acceleration sensor. Then, if necessary, grip the round bar that is still falling. Since it takes a very short time within 1 second from the collision of the multiple projectiles until the output is obtained from the DC acceleration sensor and the strain gauge, the falling distance of the round bar is also short. The operation timing of the valve opening / closing control device and the gripping means can be controlled by, for example, an arithmetic device.
1 金属の丸棒
2 発射管
3A,3B,3C 飛翔体
3D フランジ
4 加速度センサ
5 ひずみゲージ
6 レーザ光
7 弁
8 高圧空気源
9 弁開閉制御装置
10 レーザ光源
11 鏡
12 受光素子
13 カウンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (26)
前記飛翔体は、互いに独立した2つ以上の飛翔体からなり、前記高圧気体の圧力を直接受けて発射管内を移動可能な受圧体に分離可能に支持され、前記受圧体に支持された状態において飛翔方向の先端位置が互いに異なっており、前記2つ以上の飛翔体を、前記高圧気体によって同時に駆動し飛翔させ、前記丸棒の一方の端面に微小時間差をもって順次衝突させる第1ステップと、
前記2つ以上の飛翔体によって前記丸棒の一方の端面に加えられた衝撃により、前記丸棒内部に発生する弾性波パルスの前記丸棒の他方の端面での反射により発生する該端面の運動を、前記他方の端面に取り付けた加速度センサと、校正用入力加速度計測装置とによって計測する第2ステップと、
前記加速度センサからの出力信号および前記校正用入力加速度計測装置により得られる結果に基づいて、前記加速度センサを校正する第3ステップと
を備えたことを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 A projectile housed in the launch tube is caused to fly from the other end of the launch tube by the pressure of the high-pressure gas injected into the launch tube from one end of the launch tube, and collides with one end surface of the round bar In the calibration evaluation method of the acceleration sensor for calibrating the acceleration sensor attached to the other end face of the round bar,
The flying body is composed of two or more flying bodies that are independent from each other, and is supported in a separable manner by a pressure receiving body that can directly receive the pressure of the high-pressure gas and can move in the launch tube. tip position of the flying direction are different from each other, the two or more flying object, said driven to fly simultaneously by high-pressure gas, a first step of sequentially collide with a small time difference on one end face of said rod,
Wherein the two or more impact applied to one end face of the rod by flying object, movement of the end surface caused by reflection at the other end face of the rod acoustic wave pulse generated within rod A second step of measuring by an acceleration sensor attached to the other end surface and a calibration input acceleration measuring device;
A third step of calibrating the acceleration sensor based on an output signal from the acceleration sensor and a result obtained by the calibration input acceleration measuring device ;
Calibration method for evaluating the acceleration sensor by impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in that it comprises a.
前記2つ以上の飛翔体は、前記受圧体の中心軸上に位置する第1の飛翔体と、当該第1の飛翔体の外側であって前記第1の飛翔体と同軸上に位置する少なくとも1つの第2の飛翔体とを有することを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 1 ,
The two or more flying bodies, at least located in the first projectile and, said first an outer projectile the first projectile coaxially located on the center axis of the pressure receiving body A method for evaluating the calibration of an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple projectile, comprising: a second projectile.
前記第1および第2の飛翔体のいずれか1つが前記受圧体と一体であることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 2 ,
One of said 1st and 2nd flying bodies is integral with the said pressure receiving body, The calibration evaluation method of the acceleration sensor by the impact acceleration generation | occurrence | production using the multiple flying body characterized by the above-mentioned.
前記2つ以上の飛翔体の少なくとも1つは、その衝突端部の材質がそれ以外の部分の材質と異なっていることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 1 , 2 or 3 ,
At least one of the two or more projectiles is characterized in that the material of the collision end portion is different from the material of the other portions, and the calibration evaluation of the acceleration sensor by the generation of the impact acceleration using the multiple projectile Method.
前記2つ以上の飛翔体のうちの少なくとも一つの材質が他の飛翔体の材質と異なっていることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
Calibration method for evaluating the acceleration sensor that caused by the impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in that at least one of the material is different from the material of the other projectile of said two or more projectile.
前記丸棒の一方の端面に金属球を接触させて固定し、当該金属球に前記2つ以上の飛翔体を衝突させることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
Wherein one end face of the round bar is brought into contact with a metal ball fixed, the acceleration sensor due to the impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in Rukoto to collide with the two or more projectile to the metal balls Calibration evaluation method.
前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の側面に貼り付けた少なくとも1つのひずみゲージであることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In any one of Claims 1 thru | or 6 .
The calibration input acceleration measuring apparatus is at least one strain gauge affixed to the side surface of the round bar, and the acceleration sensor calibration evaluation method by the generation of impact acceleration using multiple flying objects.
前記ひずみゲージを前記丸棒の軸方向に複数個貼りつけ、
前記丸棒の一方の端面に与えた衝撃によって生じる当該端面から離れた前記丸棒の断面での弾性波パルスのひずみを、前記丸棒の一方の端面からの距離zと前記衝撃開始からの時間tを変数とし、
前記軸方向の貼りつけ位置毎に異なる前記各ひずみゲージ出力の波形の位相を、前記丸棒の軸方向の一点L 1 における弾性波パルスのひずみ
当該変換後の前記各ひずみゲージ出力を加算してノイズを低減させる信号処理を行うことを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 7,
Affixing a plurality of strain gauges in the axial direction of the round bar,
The distortion of the elastic wave pulse at the cross section of the round bar away from the end face caused by the impact applied to one end face of the round bar is expressed as the distance z from the one end face of the round bar and the time from the start of the shock. Let t be a variable,
The phase of said axial stuck varies from position each strain gage output of the waveform distortion of the elastic wave pulse in the axial direction of a point L 1 of the rod
A calibration evaluation method for an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple flying object, wherein signal processing is performed to reduce noise by adding the output of each strain gauge after the conversion .
前記丸棒の軸方向の一点を代表位置とし、前記加速度センサに印加された入力加速度を求めるために必要になる当該加速度センサを取り付けた丸棒端面に入射する弾性波パルスのひずみを、前記代表位置における弾性波パルスのひずみから求めることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 8 ,
One point in the axial direction of the round bar is a representative position, and the distortion of the elastic wave pulse incident on the end face of the round bar to which the acceleration sensor necessary for obtaining the input acceleration applied to the acceleration sensor is obtained is represented by A method for evaluating and calibrating an acceleration sensor by generating an impact acceleration using a multi-flying object, characterized in that it is obtained from distortion of an elastic wave pulse at a position .
前記ひずみゲージの出力信号を、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計の計測結果に基づいて求めたひずみゲージの出力信号を真のひずみに補正する補正関数
A correction function for correcting the output signal of the strain gauge based on the measurement result of the laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar to the true strain.
前記ひずみゲージ出力信号から前記丸棒の他方の端面に入射する弾性波パルスの過渡ひずみ信号を求める際に、前記丸棒の一方の端面に与えた衝撃によって生じる当該端面から離れた前記丸棒の断面での弾性波パルスのひずみを級数に展開したときの解析解の少なくとも1次の項を用いることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In claim 8 or 9 ,
When obtaining a transient strain signal of an elastic wave pulse incident on the other end face of the round bar from the strain gauge output signal, the round bar separated from the end face caused by an impact applied to one end face of the round bar. at least one primary calibration method for evaluating the acceleration sensor by impact acceleration generated using multiple projectile characterized and Turkey using the section analytic solution when deployed in series strain of the elastic wave pulse in a cross section.
前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計であることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In any one of Claims 1 thru | or 6 .
The calibration input acceleration measuring device is a laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar, and a method for evaluating and calibrating an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple flying object.
前記加速度センサの校正を行う際に、前記センサに印加する衝撃加速度信号の周波数帯域幅を制御することによって、当該衝撃加速度信号の周波数帯域の関数として求められる前記センサのピーク感度値を上昇させた後、実際に加速度計測に用いることができる入力衝撃加速度の信号周波数帯域幅とピーク感度を求めることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価方法。 In any one of Claims 1 to 12 ,
When calibrating the acceleration sensor, the peak sensitivity value of the sensor obtained as a function of the frequency band of the impact acceleration signal is increased by controlling the frequency bandwidth of the impact acceleration signal applied to the sensor. A method for evaluating and calibrating an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple flying object, characterized in that a signal frequency bandwidth and peak sensitivity of an input impact acceleration that can actually be used for acceleration measurement are obtained.
前記飛翔体は、互いに独立した2つ以上の飛翔体からなり、前記高圧気体の圧力を直接受けて発射管内を移動可能な受圧体に分離可能に支持され、前記受圧体に支持された状態において飛翔方向の先端位置が互いに異なっており、前記2つ以上の飛翔体を、前記高圧気体によって同時に駆動し飛翔させ、前記丸棒の一方の端面に微小時間差をもって順次衝突させるための手段であって、前記発射管内への前記高圧気体の噴射を制御する手段と、
前記丸棒の他方の端面の運動を計測する校正用入力加速度計測装置と、
前記2つ以上の飛翔体によって前記丸棒の一方の端面に加えられた衝撃により、前記丸棒内部に発生する弾性波パルスの前記丸棒の他方の端面での反射により発生する該端面の運動を、前記丸棒の他方の端面に取り付けた加速度センサと前記校正用入力加速度計測装置とによって計測して得られる、前記加速度センサからの出力信号および前記校正用入力加速度計測装置の計測結果に基づいて、前記加速度センサを校正する校正手段と
を備えたことを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 A projectile housed in the launch tube is caused to fly from the other end of the launch tube by the pressure of the high-pressure gas injected into the launch tube from one end of the launch tube, and collides with one end surface of the round bar In the acceleration sensor calibration evaluation apparatus for calibrating the acceleration sensor attached to the other end face of the round bar,
The flying body is composed of two or more flying bodies that are independent from each other, and is supported in a separable manner by a pressure receiving body that can directly receive the pressure of the high-pressure gas and move within the launch tube, and is supported by the pressure receiving body. are different tip position of the flying direction to each other, said two or more flying bodies, the high-pressure gas by drives fly at the same time, a means for one end face of the with a small time difference to sequentially collide the rod and means that controls the injection of the high-pressure gas into the firing tube,
An input acceleration measuring device for calibration for measuring the movement of the other end face of the round bar;
Wherein the two or more impact applied to one end face of the rod by flying object, movement of the end surface caused by reflection at the other end face of the rod acoustic wave pulse generated within rod Based on an output signal from the acceleration sensor and a measurement result of the calibration input acceleration measuring device obtained by measuring with an acceleration sensor attached to the other end surface of the round bar and the calibration input acceleration measuring device. Te, calibration evaluation apparatus of the acceleration sensor by impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in that example Bei and calibration means for calibrating the acceleration sensor.
前記2つ以上の飛翔体は、前記受圧体の中心軸上に位置する第1の飛翔体と、当該第1の飛翔体の外側であって前記第1の飛翔体と同軸上に位置する少なくとも1つの第2の飛翔体とを有することを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 14 ,
The two or more flying bodies, at least located in the first projectile and, said first an outer projectile the first projectile coaxially located on the center axis of the pressure receiving body A calibration evaluation apparatus for an acceleration sensor by generating an impact acceleration using a multiple flying object, comprising: a second flying object.
前記第1および第2の飛翔体のいずれか1つが前記受圧体と一体であることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 15 ,
One of the first and second flying bodies is integrated with the pressure receiving body, and the apparatus for evaluating and evaluating the acceleration sensor by the generation of impact acceleration using a multiple flying body.
前記2つ以上の飛翔体の少なくとも1つは、その衝突端部の材質がそれ以外の部分の材質と異なっていることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 14, 15 or 16 ,
At least one of the two or more projectiles is characterized in that the material of the collision end portion is different from the material of the other portions, and the calibration evaluation of the acceleration sensor by the generation of the impact acceleration using the multiple projectile apparatus.
前記2つ以上の飛翔体のうちの少なくとも一つの材質が他の飛翔体の材質と異なっていることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In any of claims 14 to 17 ,
At least one material calibration evaluation apparatus of the acceleration sensor by impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in that is different from the material of the other projectile of said two or more projectile.
前記丸棒の一方の端面に接触させて固定した金属球をさらに有し、当該金属球に前記2つ以上の飛翔体を衝突させることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In any of claims 14 to 18 ,
By the contacting the one end face of the rod further comprising a fixed metal spheres, impact acceleration generated using multiple projectile, characterized in Rukoto to collide with the two or more projectile to the metal balls Calibration evaluation equipment for acceleration sensors.
前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の側面に貼り付けた少なくとも1つのひずみゲージであることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In any of claims 14 to 19 ,
The calibration input acceleration measuring apparatus for calibration is an at least one strain gauge affixed to the side surface of the round bar, and is a calibration evaluation apparatus for an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple flying object.
前記ひずみゲージを前記丸棒の軸方向に複数個貼りつけ、前記校正手段は、
前記丸棒の一方の端面に与えた衝撃によって生じる当該端面から離れた前記丸棒の断面での弾性波パルスのひずみを、前記丸棒の一方の端面からの距離zと前記衝撃開始からの時間tを変数とし、
前記軸方向の貼りつけ位置毎に異なる前記各ひずみゲージ出力の波形の位相を、前記丸棒の軸方向の一点L 1 における弾性波パルスのひずみ
当該変換後の前記各ひずみゲージ出力を加算してノイズを低減させる信号処理を行うことを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 20 ,
Affixing a plurality of strain gauges in the axial direction of the round bar, the calibration means,
The distortion of the elastic wave pulse at the cross section of the round bar away from the end face caused by the impact applied to one end face of the round bar is expressed as the distance z from the one end face of the round bar and the time from the start of the shock. Let t be a variable,
The phase of said axial stuck varies from position each strain gage output of the waveform distortion of the elastic wave pulse in the axial direction of a point L 1 of the rod
An apparatus for evaluating and calibrating an acceleration sensor by generating an impact acceleration using a multiple flying object, wherein signal processing for reducing noise is performed by adding the output of each strain gauge after the conversion .
前記校正手段は、前記丸棒の軸方向の一点を代表位置とし、前記加速度センサに印加された入力加速度を求めるために必要になる当該加速度センサを取り付けた丸棒端面に入射する弾性波パルスのひずみを、前記代表位置における弾性波パルスのひずみから求めることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 21 ,
The calibration means uses one point in the axial direction of the round bar as a representative position, and the elastic wave pulse incident on the end face of the round bar to which the acceleration sensor necessary for obtaining the input acceleration applied to the acceleration sensor is attached. An apparatus for evaluating and calibrating an acceleration sensor by generating impact acceleration using a multiple flying object , wherein the distortion is obtained from the distortion of an elastic wave pulse at the representative position .
前記校正手段は、前記ひずみゲージの出力信号を、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計の計測結果に基づいて求めたひずみゲージの出力信号を真のひずみに補正する補正関数
The calibration means corrects the output signal of the strain gauge based on the measurement result of the laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar to correct the true strain. function
前記校正手段は、前記ひずみゲージ出力信号から前記丸棒の他方の端面に入射する弾性波パルスの過渡ひずみ信号を求める際に、前記丸棒の一方の端面に与えた衝撃によって生じる当該端面から離れた前記丸棒の断面での弾性波パルスのひずみを級数に展開したときの解析解の少なくとも1次の項を用いることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In claim 21 or 22 ,
When the calibration means obtains a transient strain signal of an elastic wave pulse incident on the other end face of the round bar from the strain gauge output signal, the calibration means separates from the end face caused by an impact applied to one end face of the round bar. All accelerometer by multiple projectile impact acceleration generation using, characterized in the Turkey using at least first-order terms of analytical solutions when deployed in series strain of the elastic wave pulse in a cross section of the rod Calibration evaluation device.
前記校正用入力加速度計測装置は、前記丸棒の他方の端面の運動を直接計測するレーザ干渉計であることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 Any one of claims 14 to 24 .
The calibration input acceleration measuring device for calibration is a laser interferometer that directly measures the movement of the other end face of the round bar, and is a calibration evaluation device for an acceleration sensor using impact acceleration generation using a multi-flying object.
前記校正手段は、前記加速度センサの校正を行う際に、前記センサに印加する衝撃加速度信号の周波数帯域幅を制御することによって、当該衝撃加速度信号の周波数帯域の関数として求められる前記センサのピーク感度値を上昇させた後、実際に加速度計測に用いることができる入力衝撃加速度の信号周波数帯域幅とピーク感度を求めることを特徴とする多重飛翔体を用いた衝撃加速度発生による加速度センサの校正評価装置。 In any one of Claims 14 thru | or 25 .
The calibration means controls the frequency bandwidth of the impact acceleration signal applied to the sensor when calibrating the acceleration sensor, thereby obtaining the peak sensitivity of the sensor obtained as a function of the frequency bandwidth of the impact acceleration signal. Acceleration sensor calibration and evaluation device using impact acceleration generation using multiple projectiles, characterized by obtaining signal frequency bandwidth and peak sensitivity of input impact acceleration that can be actually used for acceleration measurement after increasing the value .
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