JPH01196521A

JPH01196521A - 振動インテンシテイワットメータ

Info

Publication number: JPH01196521A
Application number: JP2166888A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shimoide; 下出　新一; Ryoji Sato; 良次佐藤; Tosuke Hirata; 平田　東助; Tokiko Abe; 安部　登紀子
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1989-08-08
Also published as: JPH0580966B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は振動インテンシテイワットメータに係り、特に
現場で迅速に振動源を探知するのに好適な振動インテン
シテイワットメータに関する。

〔従来の技術〕

機器の振動音対策を短時間で経済的に行なうためには、
振動源の高精度探査技術が不可欠であり、このための手
法として、振動インテンシテイ測定が最近注目されてい
る。

従来、この種の手法としては、２個の振動センサとチャ
ージアンプおよび２チヤンネルのｔｒ　ｔ？Ｔ（Ｆａｓ
ｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザ
およびパーソナルコンピュータから構成され、振動セン
サの出力信号をチャージアンプにより増幅したのち、離
散化してＦＦＴ方式の振動インテンシテイ演算を行なう
ものが提案されている（例えば日本音響学会講演論文集
　昭和６１年１０月　Ｐ４２７〜４２８）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術では、振動インテンシテ
イ演算をＦＦＴ方式によって処理しているため、ＦＸ　
Ｆ　Ｔ方式固有の平均化処理に多くの時間を要し、現場
で実時間にて迅速に振動源を探知することが極めて困難
であった。なお、平均化処理回数を少なくして計ｎ１す
時間を短縮させることも考えられるが、離散化誤差によ
って振動インテンシテイ解析精度が大幅に低下してしま
うという問題が生じる。またＦ　Ｆ−ｒ方式による処理
は、解析装置が大型化してコスト高となるという問題も
あった。

本発明の目的は、短時間で高精度に振動インテンシテイ
の方向と大きさを計測でき、かつ持ち運びに便利な振動
インテンシテイワットメータを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の振動インテンシテ
イワットメータは、直交する２直線上で、かつその交点
から等距離の位置にそれぞれ一対づつ配置された振動セ
ンサと、該振動センサのうち、一対づつの振動センサか
らの出力信号差の積分結果と加算結果とを掛算し、その
掛算結果を時間平均する演算回路部と、該演算回路部の
演算結果から振動インテンシテイの大きさと向きを表示
する表示部と、を具備するものである。

〔作用〕

上記構成によれば、振動源の位置を探知する２対の振動
センサは、各センサ中心を結ぶ各軸上、すなわち各１次
元軸上の（ｇ号をそれぞれ探知する。

これらの振動センサからの出力信号を入力させると、演
算回路部では、各１次元軸上の振動インテンシテイの演
算とそれらのベクトル合成演算が、瞬時に実時間で解析
される。その結果、振動インテンシテイの大きさと方向
として即座に可視化可能状懲に表示部に表示される。こ
れによって現場において即座に振動インテンシテイの大
きさと方向を知ることができ、振動源の探索が効率よく
行える。

〔実施例〕

以ドに本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明に係る振動インテンシテイワットメータは、第１
図に示すように、センサ部１と、このセンサ部１を支持
するためのサポート２と、サポート２の片端を支持し、
表示部３を有する手元ボックス４と、インテンシテイ演
算回路部５と電源部６を収容するための演算ボックス７
と、手元ボックス４と演算ボックス７間に設けられた通
４．４ケーブル８Ａと、から構成されている。

センサ部１は、第２図に示すように、サポー１〜２の軸
方向Ｘ成分のインテンシテイ計測用センサ８．９と、サ
ボー１−２の軸と直交する方向ｙ成分の計８１１１用セ
ンサ１０，１１とからなり、センサ８゜９とセンサ１０
，１１は、それぞれを結ぶ線分が直交するように設けら
れている。これらのセンサ８〜１１は、小型の圧電型加
速度センサである。

さらにセンサ８〜１１にはこれらのセンサ間の間隔を一
定に保つためのスペーサ１２が配設されている。

また、手元ボックス４に収容された表示部３には、第３
図に示すように、振動波の流れ方向を矢印（ベクトル）
で示すためのＬＥＤ２２が同心円上に複数個配列されて
いる。これらのＬＥＤ２２の中心にはインテンシテイの
大きさを表示するためのＬＥＤ２３が設けられている。

さらに、手元ボックス４および演算ボックス７の内部に
は、第４図に示すように、センサ８，９の出力α＾、α
＾とセンサ１０，１１の出力αＢ。

αＢの増幅およびインピーダンス整合を行なうバッファ
部１３と、フィルタ１４を通過したα＾。

α＾、αＢ、αｂの信号から振動インテンシテイを演算
する回路部５と、その演算結果から振動インテンシテイ
の方向（矢印）と大きさを演算する掛算部１５Ａおよび
割算部１５Ｂからなるベクトル演算回路１６と、この結
果をＬＥＤで表示するための回路１７．１８からなる表
示回路１９とで構成されている。

Ｘおよびｙ方向のインテンシテイをそれぞれ１Ｘおよび
Ｉｙとすれば、インテンシテイＩｘ、Ｉｙは、それぞれ
の対のセンサ出力信号の差の時間積分値と和の積であら
れされ、次式に示す演算が電気回路で実現されている。

・・・（１）・・・（２）ここでｆは振動周波数、Δは振動加速度センサ８と９ま
たは１０と１１の中心間距離、１３、ｍはそれぞれ対象
とする部材の曲げ剛性と単位面積当りの質斌、く　〉は
、時間平均を示す。また同図において、２０Ａ、２０Ｂ
および２１Ａ、２１Ｂは時間平均した結果を基に振動周
波数毎に振動インテンシテイの大きさを補正する等化器
および係数掛算回路である。

ところで、第５図は２対の振動加速度センサ８゜９と１
０．１１の指向特性をそれぞれ示しており、振動波の入
射角度をαとすると、振動インテンシテイのＸ軸成分Ｗ
ｘは、Ｗｘ＝　ｌ　Ｗ　ｌ　ｃｏｓａ　　　　−（３）同様に
ｙ軸成分ＷＹは、Ｗｖ＝　ｌ　Ｗ　ｌ　５ｉｎａ　　　　−（４）となる
。従って式（３）、（４）から２次元方向の振動インテ
ンシテイの大きさＩＷ＋は、ｌ　Ｗ　Ｉ　＝、Ｑ飄マＰ
１丁薄７Ｆ　・・・（５）となり、角度αは、ｔａｎα＝　ｌ　ＷＹ／　ＷＸ　ｌ　　　−（６）とな
る。式（６）およびＷｘとＷｖの符合から角度αが求ま
る。このため、−度にインテンシテイの大きさと振動波
の２次元流れ方向がわかるので、振動源の大きさが随時
探知できる。その結果、移動する振動源のに対しても、
その位置と大きさを高精度に探査できることを可能とし
た。

演算回路部５にアナログ回路、特にスイッチドキャパシ
タフィルタまたはディジタルフィルタを用いると、周波
数帯域毎の振動源探知が実時間にて可能となる。また本
実施例で示した振動センサ８〜１１は圧電型であり、周
波数特性が良好で広い周波数帯域について探知可能かつ
小型であるが、２対のセンサが直交するように構成可能
な他機種のセンサであっても同等の効果を示す。さらに
本実施例では、演算ボックス７内に電気回路駆動用の内
部電源部６を設けており、この電源部６は乾’ｒｔｔ池
または充電用乾電池であり、現場向ポータプル仕様のワ
ットメータに好適であるが、外部から駆動可能な電源で
あってもよい。

なお、第６図に示すように、２対の振動加速度センサ８
〜１１の出力に相当する電気信号２４を入力できる端子
２５を手元ボックス４に設けることも口ｆ能である。

第７図は本発明の他の実施例を示しており、複数の周波
数帯域における振動インテンシテイの大きさと方向を同
時測定し、演算して表示するようにしたものである。２
対の振動加速度センサ８゜９および１０．１１からなる
センサ部１のアンプ部２６からの出力信号をバンドパス
フィルタ２７゜２８．２９．３０を含む振動インテンシ
テイの演算回路部５Ａ、５Ｂ、５Ｇ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ
。

５Ｇ、５Ｈに人力する。この信号からフィルタ２７．２
８，２９．３０により任意の周波数帯域の成分のみを抽
出後、第４図に示す演算回路部Ｓ内で振動インテンシテ
イの大きさと方向が得られる。

このようにして得られた各周波数帯域における振動イン
テンシテイの大きさと方向の情報は、表示部３に表示さ
れる。また演算回路部５Ａの設置個数は８個に限定され
るものではない。

また、本発明を第８図に示すような振動インテンシテイ
ワットメータに応用することもできる。

これは、演算して得られた複数の周波数帯域における振
動インテンシテイの大きさと方向を表示する表示部３Ａ
を設けたものである。この実施例では手元ボックス４に
合成値（オールパス成分）と各周波数帯域別の大きさと
方向の表示部３Ａおよびアンプゲイン切替スイッチ３１
、バッファアンプゲイン切替えスイッチ３２を設けた場
合であり、６３〜８，０ＯＯＨｚのオクターブバンド周
波数帯域の表示例を示しているが、フィルタの数駄およ
びイ；Ｆ域幅は特に限定されない。表示部３Ａは複数の
周波数帯域における振動インテンシテイの大きさをＬＥ
Ｄ３３，３４に表示する例である。該ＬＥＤ３３．３４
は複数の周波数帯域毎に振動インテンシテイの大きさを
表示するよう複数個配列されている。

なお、本実施例では振動インテンシテイの大きさを適切
に表示するためのアンプゲインの切替えスイッチ３１、
バッファアンプ切替スイッチ３２を手元ボックス４に設
置しているが、その設置場所は手元ボックス４に限定さ
れるものではない。

本実施例によれば、複数の周波数帯域における振動イン
テンシテイの大きさと方向が同時に表示されるため、周
波数の異なる複数の振動源に対しても、振動源探査を効
率よく行なえる。また複数の周波数帯域での大きさと方
向が同時に実時間にて表示できるため、時間的に変化す
る振動源にも対処可能で、精度、信頼性が向上する。

なお、本実施例において、複数の周波数帯域における大
きさと方向を表示する場合、その大きさと方向を併せて
表示するものに限定しているものではなく、大きさのみ
又は方向のみを表示するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、振動インテンシ
テイの大きさと方向を、現場において即座に計？ｌｌ！
ｌすることができるので、実時間で振動源を効率良く検
知でき、特に大きさや位置が変化するような振動源に対
して効果的である。また装置自体が小型になるとともに
、低価格の振動インテンシテイワットメータを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る振動インテンシテイワットメータ
の外観図、第２図はセンサ部の上面図、第３図は手元ボ
ックスの上面拡大図、第４図は演算回路部のブロック図
、第５図は振動センサの指向性特性を示す説明図、第６
図は振動センサからの信号の代わりに電気信号が入力で
きるようにした振動インテンシテイワットメータの外観
図、第７図は演算回路部についての他の実施例を示すブ
ロック図、第８図は表示部についての他の実施例を示す
手元ボックスの上面図である。１・・・センサ部、２・・・サポート、３．３Ａ・・・
表示部、４・・・手元ボックス、５・・・インテンシテ
イ演算回路部、６・・・電源部、７・・・演算ボックス
、８〜１１・・・振動センサ、１２・・・スペーサ、１
３・・・バッファ部、１４・・・フィルタ、１６・・・
ベクトル演算回路、１９・・・表示回路、２２，２３・
・・ＬＥＤ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直交する２直線上で、かつその交点から等距離の
位置にそれぞれ一対づつ配置されたセンサと、該センサ
のうち、一対づつのセンサからの出力信号差の積分結果
と加算結果とを掛算し、その掛算結果を時間平均する演
算回路部と、該演算回路部の演算結果から振動インテン
シティの大きさと向きを表示する表示部と、を具備する
振動インテンシティワットメータ。
（２）前記センサは、圧電型のセンサであることを特徴
とする請求項１記載の振動インテンシティワットメータ
。
（３）前記演算回路部は、アナログ回路で構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の振動インテンシティ
ワットメータ。
（４）前記演算回路部は、振動周波数毎に振動インテン
シティの大きさを補正する等化器と係数掛算回路を有す
ることを特徴とする請求項１または３記載の振動インテ
ンシティワットメータ。
（５）前記演算回路部は、前記一対づつの振動センサか
らの出力信号を複数のフィルタに通して演算することに
より、複数の周波数帯域における振動インテンシティの
大きさと方向を同時に分析する機能を有することを特徴
とする請求項１または３記載の振動インテンシティワッ
トメータ。
（６）前記フィルタは、ディジタルフィルタで構成され
ていることを特徴とする請求項５記載の振動インテンシ
ティワットメータ。
（７）前記表示部は、振動インテンシティの大きさをデ
ィジタル表示する機能を有することを特徴とする請求項
１記載の振動インテンシティワットメータ。
（８）前記振動センサ、演算回路部および表示部は、内
部電源によって給電されることを特徴とする請求項１記
載の振動インテンシティワットメータ。