JPH05273232A - 加速度センサの感度劣化監視方法 - Google Patents

加速度センサの感度劣化監視方法

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JPH05273232A
JPH05273232A JP6856092A JP6856092A JPH05273232A JP H05273232 A JPH05273232 A JP H05273232A JP 6856092 A JP6856092 A JP 6856092A JP 6856092 A JP6856092 A JP 6856092A JP H05273232 A JPH05273232 A JP H05273232A
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JP
Japan
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acceleration sensor
impact
sensitivity
frequency
deterioration
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JP6856092A
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Shinya Kato
信也 加藤
Osamu Tsuneoka
治 常岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】校正と機能確認のためのコストの低減、および
作業員の被爆線量を低減した加速度センサの感度劣化監
視方法を提供する。 【構成】振動測定面2に設置した加速度センサ1と、振
動測定面2に衝撃を与える手段3と、振動測定面2を伝
達した衝撃信号を加速度センサ1で検出してその出力信
号または周波数応答データを記録保存する手段7と、そ
の保存されたデータに対する周波数解析手段8と、保存
されたデータの周波数スペクトルまたはパワーおよび伝
達関数を比較・評価する手段9を備えて、運用前、運用
後において衝撃を与える手段から発せられた衝撃信号を
加速度センサで検出して保存したデータから加速度セン
サ運用後運用前の周波数スペクトルまたはパワーおよび
伝達関数により加速度センサの感度劣化を許容する予め
設定したしきい値等と比較して加速度センサの感度劣化
の評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力発電プラントの
主要機器等に設置されている加速度センサの感度劣化監
視方法に関する。
【0002】
【従来の技術】加速度センサは、その構造上から、或る
周波数に固有振動数を持っている。このため一般に加速
度センサは、固有振動数が測定周波数範囲に対して十分
に高くなる様に設計し、製造の段階では設計通りの性能
を満たしていることを加振器等の精度の高い校正装置を
用いて確認している。
【0003】これに対して、原子力発電所等の各種プラ
ントの機器等に設置した加速度センサの精度監視につい
ては、定期的に加速度センサを機器から取り外し、特定
周波数に対するレベル差等を用いて感度の確認と補正を
行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】加速度センサの感度補
正に際して、原子力発電プラント等では加速度センサを
取り外す時、および放射化された加速度センサの感度測
定を行なう際に、作業員に対する放射線被曝の問題が生
ずるため、加速度センサの個別の劣化を検出して感度校
正を行なうことが困難な状況にある。
【0005】従って、一旦設置して一定期間を経過した
加速度センサは一位的にすべて交換している状況であ
り、その機能維持には経費がかさむ。このために、原子
力発電プラント等における加速度センサの精度監視の簡
便化と作業員の被曝線量の軽減、および経済性の向上が
課題とされていた。
【0006】本発明の目的とするところは、加速度セン
サに振動測定面を介して衝撃を与える手段を組合わせ
て、一旦設置した加速度センサを検査の都度取り外すこ
となく、簡便に感度劣化の監視を可能とし、加速度セン
サの校正と機能確認のためのコストの低減と、特に高放
射線環境下における加速度センサに対する定量的な機能
診断を容易とし、作業員の被爆線量を低減した加速度セ
ンサの感度劣化監視方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】振動測定面に設置した加
速度センサと、この加速度センサの近傍に配設した前記
振動測定面に衝撃を与える手段および、この衝撃を与え
る手段により与えられて振動測定面を伝達した衝撃信号
を前記加速度センサで検出してその出力信号または周波
数応答データを記録保存する手段と、その保存されたデ
ータに対する周波数解析手段と、保存されたデータの周
波数スペクトルまたはパワーおよび伝達関数を比較・評
価する手段を備えて、加速度センサ設置当初の運用前、
および加速度センサ運用後において前記衝撃を与える手
段から発せられた衝撃信号を加速度センサで検出して保
存したデータから加速度センサ運用後と加速度センサ運
用前の周波数スペクトルまたはパワーおよび伝達関数に
より加速度センサの感度劣化を許容する予め設定したし
きい値等と比較して前記加速度センサの感度劣化の評価
を行うことを特徴とする。
【0008】
【作用】加速度センサの設置当初および運用後におい
て、衝撃を与える手段により振動測定面に与えられた加
速度センサの共振周波数における振動成分を多く含んだ
衝撃信号は、その都度加速度センサで検出され、その出
力信号または周波数応答データはデータ記録手段に記録
保存される。
【0009】この保存されたデータに対する周波数スペ
クトルを加速度センサの運用後における検査の後に、周
波数解析手段により解析し、比較評価手段において加速
度センサの設置当初の周波数スペクトル、またはパワー
と伝達関数、および加速度センサ感度劣化を許容する予
め設定したしきい値等との比較から加速度センサ感度劣
化の評価を行う。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。図1の概要構成図に示すように、一般に加速度セン
サ1は、例えばポンプケーシング、あるいは原子炉一次
系圧力バウンダリーの外壁等の構造部材でなる振動測定
面2に設置されている。
【0011】この振動測定面2で前記加速度センサ1の
近傍に、一時的或いは常時設備として衝撃を与える手段
である衝撃発生装置3を設置する。衝撃発生装置3は、
質量の定められた金属製の衝撃球4を備えた振り子5を
主体としたもので、前記加速度センサの共振周波数付近
を多く含ませた高周波を発生させる。
【0012】前記加速度センサ1が設置されている振動
測定面2に衝撃球4を衝突させて衝撃を与えて振動を発
するもので、これは衝撃を行なう部位において、衝撃を
受ける面である振動測定面2の面と、衝撃を加える衝撃
球4の面との状態を絶えず同じ状態に維持することを目
的としている。
【0013】この衝撃発生装置3によって発生した衝撃
振動は、振動測定面2の部材を伝達して被校正用の加速
度センサ1で検出され、加速度信号増幅手段6により電
気信号に変換される。
【0014】加速度信号増幅手段6には、加速度センサ
1からの周波数応答データを記録するデータ記録手段7
が接続され、さらに、この記録されたデータの周波数解
析をするFFT(高速フーリエ変換)等の周波数解析手
段8と、この周波数解析手段8に接続された前記加速度
センサ1の劣化を評価するための比較評価手段9で構成
されている。
【0015】次に上記構成による、本加速度センサの感
度劣化監視方法の作用について説明する。第1の実施例
として、各種の構造部材でなる振動測定面2で加速度セ
ンサ1が設置された近傍に、一時的、或いは常設として
設置した衝撃発生装置3において、図1に示すように、
振り子5の先端に吊り下げた衝撃球4を前記加速度セン
サ1と同じ振動測定面2に衝突させて衝撃を加える。
【0016】その際に発生した衝撃信号は加速度センサ
1で検出され、加速度信号増幅手段6により増幅された
後に、データ記録手段7に記録される。この作業は先
ず、加速度センサ1を最初に設置した際に行なって、こ
の初期データを記録する。
【0017】次に加速度センサ1を設置した機器、およ
びプラントが運転されて所定の期間経過した後で、加速
度センサ1の校正する際の例えばプラント全体の定期検
査等の時に、前記と同様の手順により衝撃発生装置3を
操作し、再び加速度センサ1による衝撃信号のデータを
採取して記録する。
【0018】この時にデータ記録手段7に記録された衝
撃信号データ、および前記加速度センサ1の設置当初に
おいて記録した衝撃信号データとを周波数解析手段8に
て周波数解析を行い、図2の周波数スペクトル図に示す
ように、加速度センサ設置当初の特性曲線10(実線)
と、現在の感度が劣化した特性曲線11(点線)とを比較
評価手段9において比較・評価する。
【0019】この時点における比較・評価は、周波数ス
ペクトル上に加速度センサ1に要求される精度によって
定められるしきい値を予め設定しておき、そのしきい値
の範囲から現在の加速度センサ1の応答が、逸脱してい
ないことを確認することによって加速度センサ1の健全
性を評価・確認する。
【0020】なお、衝撃発生装置3を常時設備とした場
合には、衝撃発生作業を図示しない遠隔操作とすること
により、定期検査時以外の任意の時期に必要に応じて加
速度センサ1の校正、または感度確認を実施することが
可能となる。ここで、加速度センサ1の感度劣化監視に
際して、加速度センサ1における感度の高い加速度セン
サ共振周波数における応答特性の変化に着目し、衝撃発
生を行なうためには、次の (1)式によって衝撃発生装置
3の衝撃球4の質量を選定すると、さらに高精度で加速
度センサ1の劣化の徴候を検出することが可能となる。
【0021】すなわち、衝撃球4が振動測定面2に接触
する時間Tを、加速度センサ1の共振周波数Fの周期T
aの1/2程度のオーダに合わせる。接触時間Tは (1)
式にて得ることができる。 T=3.22m2/5 (Ks+Kd)-2/5-1/5 …(1) ここに、mは衝撃球の質量 Ks,Kdは衝撃球および衝撃相手の物性値 vは衝突速度 ただし、Ks,d=(1−νs,d)2 /(π・Es,
d) [ν:ポアソン比、E:ヤング率]。
【0022】これにより、衝撃発生装置3は加速度セン
サ共振周波数近傍の成分を十分に含んだ衝撃信号を生成
し、加速度センサ共振周波数の感度劣化を精度良く捕ら
えることを可能とし、加速度センサ1の共振周波数以下
の通常使用される周波数帯域には現れないような僅かな
加速度センサ1の異常徴候をも、共振周波数帯域の応答
レベルの低下として検出することが可能となる。
【0023】なお、原子炉一次系に設置される加速度セ
ンサの共振が 25kHz程度の加速度センサ1を対象とした
場合には、衝撃発生に適した衝撃球4の質量は、約1乃
至10gである。また上記 (1)式からも明らかなように、
衝撃球4の接触時間に対して衝撃速度は1/5乗のオー
ダの効果しかないため、加速度センサ1の校正を目的と
して現実的に振動測定面2に衝撃を加えることが可能な
速度の範囲として定めることによって特に詳細な規定を
必要とはしない。
【0024】さらに第2の実施例として、周波数解析を
行なうための衝撃信号のデータ採取を、加速度センサ1
を最初に設置した際、および加速度センサ1の校正を実
施する時に、夫々、衝撃発生装置3の操作を複数回実施
して、周波数解析手段8において周波数スペクトルを求
める際において、各衝撃信号の周波数スペクトルの平均
値を求めることにより、上記一実施例の第1の実施例に
比べて、さらに安定した衝撃応答スペクトルを求めるこ
とができる。
【0025】第3の実施例としては、上記第1の実施例
で検出した図2に示す周波数スペクトルの面積、すなわ
ち、特性曲線10(実線)と特性曲線11(点線)の面積か
ら衝撃信号のパワーを求め、この値の推移に着目して図
3の振動パワーの推移特性図に示すように、パワーレベ
ルの推移曲線12が、予め設定したしきい値13より低下し
たことで加速度センサ1の感度劣化を検出する。
【0026】第4の実施例は、振動測定面2が水平方向
にある場合のもので、図4の要部構成図に示すように、
衝撃を与える手段としての衝撃発生装置が衝撃球4を自
然落下させるものである。なお、衝撃の際の速度を一定
にして、衝撃力を一定に保つためには、衝撃球4を落下
させるために保持する振動測定面2からの高さ14を図示
しない衝撃力調整器により一定に維持することで、より
精度の高い校正を行うことができる。
【0027】図5の概要構成図に示したものは第5の実
施例で、衝撃を与える手段としての衝撃発生装置15が、
エアガン16あるいはスプリング等を用い、衝撃球4に初
速を与えて振動測定面2に射出するもので、初速を変え
て衝撃力を変化させたり、多数の衝撃球4を連続的に射
出して、上記第2の実施例で述べた複数回の衝撃信号を
得ることが容易である。
【0028】第6の実施例は、図6の概要構成図に示す
ように、衝撃発生装置3の近傍、または被校正用加速度
センサ1の設置されている振動測定面2の他の部位に基
準用の加速度センサ17を一時的に設置する。
【0029】衝撃発生装置3を操作して、夫々の加速度
センサ1,17から加速度信号増幅手段6,18を経由して
得られた衝撃信号をデータ記録装置7に記録しておく。
校正は、基準用加速度センサ17の出力と被校正用加速度
センサ1の出力とから得られる伝達関数を比較すること
によって行う。
【0030】この校正は、図7の伝達関数スペクトル特
性図で示すように加速度センサ1の感度劣化前の曲線19
(実線)と、感度劣化後の曲線20(点線)の伝達関数ス
ペクトルを周波数解析手段8にて解析し、2つの加速度
センサ1,17から得られる伝達関数の変化に着目して行
うもので、比較評価手段21にて評価する。
【0031】なお、上記本発明の実施態様として、加速
度センサの劣化が現れやすい加速度センサの接触共振周
波数での応答の変化を感度良く検出するためには、衝撃
に用いる球の質量におおよそのオーダーをT=3.22
2/5 (Ks+Kd)-2/5-1/5(ここに、mは衝撃球
の質量、Ks,Kdは衝撃球および衝撃相手の物性値K
=(1−ν)2 /(π・E)[ν:ポアソン比,E:ヤ
ング率]、vは衝突速度)において、センサ共振周期T
a=T×2となるように衝撃球の質量m及び衝撃速度v
を定めると良い。
【0032】
【発明の効果】以上本発明によれば、加速度センサを振
動測定面より取り外すことなく、簡便に加速度センサの
感度劣化を監視することが可能となり、特に高放射線環
境下における振動測定に際して加速度センサに対する定
量的な機能診断を容易に実施することができ、かつ、作
業員に対する被爆線量が低減される。また一般の発電所
等の大規模プラントにおける加速度センサの校正および
機能確認のためのコストが低減される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施例を示す概要構成図。
【図2】本発明の第1の実施例に係る周波数スペクトル
図。
【図3】本発明の第3の実施例に係る振動パワー推移特
性図。
【図4】本発明の第4の実施例に係る要部構成図。
【図5】本発明の第5の実施例に係る概要構成図。
【図6】本発明の第6の実施例に係る概要構成図。
【図7】本発明の第6の実施例に係る伝達関数スペクト
ル特性図。
【符号の説明】
1,17…加速度センサ、2…振動測定面、3,15…衝撃
発生装置、4…衝撃球、5…振り子、6,18…加速度信
号増幅手段、7…データ記録手段、8…周波数解析手
段、9,21…比較評価手段、14…高さ、16…エアガン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動測定面に設置した加速度センサと、
    この加速度センサの近傍に配設した前記振動測定面に衝
    撃を与える手段および、この衝撃を与える手段により与
    えられて振動測定面を伝達した衝撃信号を前記加速度セ
    ンサで検出してその出力信号または周波数応答データを
    記録保存する手段と、その保存されたデータに対する周
    波数解析手段と、保存されたデータの周波数スペクトル
    またはパワーおよび伝達関数を比較・評価する手段を備
    えて、加速度センサ設置当初の運用前、および加速度セ
    ンサ運用後において前記衝撃を与える手段から発せられ
    た衝撃信号を加速度センサで検出して保存したデータか
    ら加速度センサ運用後と加速度センサ運用前の周波数ス
    ペクトルまたはパワーおよび伝達関数により加速度セン
    サの感度劣化を許容する予め設定したしきい値等と比較
    して前記加速度センサの感度劣化の評価を行うことを特
    徴とする加速度センサの感度劣化監視方法。
JP6856092A 1992-03-26 1992-03-26 加速度センサの感度劣化監視方法 Pending JPH05273232A (ja)

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