JP6271031B2 - ファイバブラッググレーティング振動センサ - Google Patents
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Description
ベース120は、三つの互いに直交する装着面131、132、133を有するように加工されることができる。例えば、ベース120は3つの直方体により構成されることができ、この3つの直方体は、例えば左側が最も揃えている。第1と第3の直方体は、水平に配置され互いに平行し且つ位置合わせられており、それらの間の距離は幅方向に第2の直方体を配置するのにちょうど良い。第2の直方体は垂直に配置されている。互いに直交する3つの装着面131、132、133は、例えば、それぞれ第1の直方体の頂面、第2の直方体の底面、及び第3の直方体の左側面を選択する。
3つの振動測定素子のそれぞれは、片持梁形式の本体を含むことができ、ベース120に固着されることができる。例えば、3つの振動測定素子141、142、143のそれぞれの一端はそれぞれX軸方向、Y軸方向とZ軸方向において3つの互いに直交する装着面131、132と133に装着されることができる。例えば、3つの振動測定素子141、142、143のそれぞれの片持梁の一端に装着孔を設置し、装着ボルト又はネジを使用してそれぞれ3つの互いに直交する装着面131、132と133に固定することができる。3つの振動測定素子141、142、143は、3つの互いに直交する装着面131、132と133において、空間的にも互いに直交するように装着されることができる。
hは片持梁の厚さであり、単位はm、
δはボスの高さであり、単位はm、
ρは片持梁の曲率半径であり、単位はm、
Mは慣性力のモーメントであり、単位はNm、
Eは片持梁材料のヤング率であり、単位はGPa、
Jは片持梁の慣性モーメントであり、単位はm4、
Lは片持梁の長さであり、単位はm、
Fは片持梁に印加された慣性力であり、単位はN、
bは片持梁の幅であり、単位はm、
mは片持梁の末端の等価質量であり、単位はg、
αは外部振動の加速度であり、単位はm/s2、
Nはボスの高さに片持梁の厚さを除算した比である。
ここで、慣性力のモーメントMは公式(3)により計算することができ、慣性力Fに片持梁のアームLを乗算した結果である。
片持梁材料のヤング率Eは材料によるものであり、片持梁材料が選定された後、Eは表から検索することができる。
片持梁の慣性モーメントJは公式(4)により計算することができ、片持梁の幅bと厚さhが決められた後、Jを計算することができる。
片持梁に印加された慣性力Fは公式(5)により計算し、等価質量に加速度を乗算し、こちらの加速度が最終的に測定しようとする量である。
片持梁の構造と材料が決められた後、片持梁の等価質量mも決められたものとなる。mは中間量であり、実際に算出する必要がなく、公式を導き出す過程に使用するだけである。
外部振動の加速度αがセンサにより測定しようとする量である。
本願の例示的な実施例によれば、3軸のファイバブラッググレーティング振動センサ316は、例えば、電力、石油、石油化学、交通及び建築等の分野にさらに応用することができる。
120 ベース 131、132、133 装着面
141、142、143 振動測定素子 151、152 ワイヤ柱
161、162、163 装着孔
171、172、173 ファイバブラッググレーティング
180 引出孔 190 引出ファイバは 200 片持梁
211、212 ボス 231 片持梁の装着孔
242 片持梁の厚さの中心面
206 ファイバブラッググレーティング 313 レール
314 取り付けネジ 315 保持部材
316 ファイバブラッググレーティング振動センサ
Claims (7)
- ファイバブラッググレーティング振動センサであって、
ベースと、
片持梁及び片持梁の軸方向に沿って設置された第1ボスと第2ボスを含む振動測定素子と、
該軸方向に沿って振動測定素子にカプセル化され、該振動測定素子の振動を検出するのに用いられるファイバブラッググレーティングと、
を含み、
振動測定素子の第1ボス側の一端はベースに固着され、振動測定素子の第2ボスの一端は垂れ下がり、
前記ベースには、空間的に互いに直交するように装着された複数の振動測定素子が装着されており、
前記複数の振動測定素子における第1振動測定素子の第1ボスと第2ボスの高さは第2振動測定素子の第1ボスと第2ボスの高さと異なることを特徴とするファイバブラッググレーティング振動センサ。 - 第1ボスと第2ボスの高さは同じであることを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
- 第1ボスと第2ボスの高さは片持梁の厚さのN倍であり、Nの範囲は1以上3以下であることを特徴とする請求項2に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
- 前記複数の振動測定素子によりカプセル化されたファイバブラッググレーティングは直列接続されることを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
- 前記ファイバブラッググレーティング振動センサの数は3つであることを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
- 前記ファイバブラッググレーティングを、前記振動の量を算出するためのファイバブラッググレーティング復調器に接続するのに用いられる引出ファイバをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
- 前記複数の振動測定素子の間で前記ベースに固定されるワイヤ柱をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のファイバブラッググレーティング振動センサ。
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