JPH0599736A - 残像による周波数分析方法 - Google Patents
残像による周波数分析方法Info
- Publication number
- JPH0599736A JPH0599736A JP26162791A JP26162791A JPH0599736A JP H0599736 A JPH0599736 A JP H0599736A JP 26162791 A JP26162791 A JP 26162791A JP 26162791 A JP26162791 A JP 26162791A JP H0599736 A JPH0599736 A JP H0599736A
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- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- measurement
- measured
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- displacement
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- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械の振動挙動を分析する方法において、非
接触で測定できるとともに安価な装置により周波数と振
幅の時系列データを高速に測定できるようにする。 【構成】 振動物に基準点Ｂ0をつけ、これをＣＣＤカ
メラあるいはラインセンサーで振動中の挙動を測定す
る。基準点の大きさをＷ、残像の始まる位置をＢ1、終
わりをＢ2とすると基準点Ｂ0はＢ1とＷの和となる。振
動物の移動量はスタート位置Ｂ0からエンド位置Ｂ2まで
であり、このときの位相の変化量Δθは振動波形を正弦
波とみなせばθ2−θ0で表される。従ってこのΔθに基
づいて振動数ＦはＦ＝（１／Ｔ2）×（Δθ／２π）
（ただしＴ2はサンプリング間隔）で求められる。
接触で測定できるとともに安価な装置により周波数と振
幅の時系列データを高速に測定できるようにする。 【構成】 振動物に基準点Ｂ0をつけ、これをＣＣＤカ
メラあるいはラインセンサーで振動中の挙動を測定す
る。基準点の大きさをＷ、残像の始まる位置をＢ1、終
わりをＢ2とすると基準点Ｂ0はＢ1とＷの和となる。振
動物の移動量はスタート位置Ｂ0からエンド位置Ｂ2まで
であり、このときの位相の変化量Δθは振動波形を正弦
波とみなせばθ2−θ0で表される。従ってこのΔθに基
づいて振動数ＦはＦ＝（１／Ｔ2）×（Δθ／２π）
（ただしＴ2はサンプリング間隔）で求められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械の振動（周波数、
振幅）の測定に係り、特に残像による周波数分析方法に
関する。
振幅）の測定に係り、特に残像による周波数分析方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現状の振動測定には、加速度ピックアッ
プと振動計（アンプ）を用いた周波数の計測、あるいは
加速度ピックアップと振動計（アンプ）を通した信号を
ＦＦＴにより処理して、周波数分布を求める方法等が用
いられている。
プと振動計（アンプ）を用いた周波数の計測、あるいは
加速度ピックアップと振動計（アンプ）を通した信号を
ＦＦＴにより処理して、周波数分布を求める方法等が用
いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の振動測定方法に
は次のような欠点があった。
は次のような欠点があった。
【０００４】（１）振動の測定のセンサーとして用いる
加速度ピックアップは測定物に接着しなければならない
ため、該測定物の質量が小さく加速度ピックアップの質
量が測定物の振動に影響を与える場合には測定できない
（加速度ピックアップの特性のため）。
加速度ピックアップは測定物に接着しなければならない
ため、該測定物の質量が小さく加速度ピックアップの質
量が測定物の振動に影響を与える場合には測定できない
（加速度ピックアップの特性のため）。
【０００５】（２）加速度ピックアップを接着できない
ものは測定できない（通常ピックアップは例えばシアン
系の接着剤を用いて接着する。したがって炭素量が多く
接着剤の乗りが悪いものや、軟体には接着できない）。
ものは測定できない（通常ピックアップは例えばシアン
系の接着剤を用いて接着する。したがって炭素量が多く
接着剤の乗りが悪いものや、軟体には接着できない）。
【０００６】（３）加速度ピックアップの測定方向は方
向（１次元）のみしか測定できない（加速度ピックアッ
プの特性のため）。
向（１次元）のみしか測定できない（加速度ピックアッ
プの特性のため）。
【０００７】（４）振動の振幅を求めるには、後処理が
必要である。即ち加速度を測定しているので、加速度を
２回積分し変位に直す必要がある。
必要である。即ち加速度を測定しているので、加速度を
２回積分し変位に直す必要がある。
【０００８】（５）周波数と、振幅の時系列データを測
定することが困難である（加速度のデータから振動周波
数と振幅をリアルタイムに求めて、記録するのは高速演
算が必要で現状では困難である）。
定することが困難である（加速度のデータから振動周波
数と振幅をリアルタイムに求めて、記録するのは高速演
算が必要で現状では困難である）。
【０００９】（６）加速度ピックアップの信号を振動特
性に変換する、振動計やＦＦＴは高価である。
性に変換する、振動計やＦＦＴは高価である。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、安価な装置により非接触で振動を測定する
ことができる残像による周波数分析方法を提供すること
にある。
その目的は、安価な装置により非接触で振動を測定する
ことができる残像による周波数分析方法を提供すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、振動体の変位
を所定の測定間隔で測定し、該振動体の残像を含む測定
結果から振動体の基準となる像を除去して、前記測定間
隔の時間中の振動体の変位を求め、振動周波数あるいは
振動挙動の分析を行うことを特徴としている。
を所定の測定間隔で測定し、該振動体の残像を含む測定
結果から振動体の基準となる像を除去して、前記測定間
隔の時間中の振動体の変位を求め、振動周波数あるいは
振動挙動の分析を行うことを特徴としている。
【００１２】
【作用】振動物に基準点をつけ、これをＣＣＤカメラあ
るいはラインセンサーで振動中の挙動を測定する。振動
挙動（周波数、変位）の変換には、１コマあたりの基準
点の移動量（残像）を算出し、その時のシャッタースピ
ードから周波数を求める。基準となる変位はシャッター
スピードを変化させて、基準点の変位測定をし、振幅が
一定となればその振幅が振動の全幅となるのでこれを用
いる。このように非接触での測定が行えるので小型軽量
の測定物でも測定可能となる。
るいはラインセンサーで振動中の挙動を測定する。振動
挙動（周波数、変位）の変換には、１コマあたりの基準
点の移動量（残像）を算出し、その時のシャッタースピ
ードから周波数を求める。基準となる変位はシャッター
スピードを変化させて、基準点の変位測定をし、振幅が
一定となればその振幅が振動の全幅となるのでこれを用
いる。このように非接触での測定が行えるので小型軽量
の測定物でも測定可能となる。
【００１３】
【実施例】以下図面を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
【００１４】（１）測定物へ基準点をつける 測定したい物体に図１のように基準点をつける。測定に
はＣＣＤあるいはラインセンサーあるいは真空管を用い
たビデオカメラ１で変位を測定できるようにする。例え
ば面内（左右、上下方向）の振動なら、測定体の表面に
「線」「点」を付ける。あるいは測定物そのものの変位
を測定しても良い（板を横からみれば線と見なせる）。
また、面外（手前、奥）方向の移動には、干渉縞（例え
ばゆがみの測定に使うようなもの）を利用して、変位の
可視化を行い、この可視化情報から変位への換算を行え
ば良い。具体的には、測定物と被測定器に格子縞などを
付け干渉縞を生じさせれば良い。
はＣＣＤあるいはラインセンサーあるいは真空管を用い
たビデオカメラ１で変位を測定できるようにする。例え
ば面内（左右、上下方向）の振動なら、測定体の表面に
「線」「点」を付ける。あるいは測定物そのものの変位
を測定しても良い（板を横からみれば線と見なせる）。
また、面外（手前、奥）方向の移動には、干渉縞（例え
ばゆがみの測定に使うようなもの）を利用して、変位の
可視化を行い、この可視化情報から変位への換算を行え
ば良い。具体的には、測定物と被測定器に格子縞などを
付け干渉縞を生じさせれば良い。
【００１５】（２）変位の測定（基準点の変位、あるい
は干渉縞の測定。） 測定器を測定体の基準点が計れるような位置に設定す
る。そしてビデオカメラ１の測定出力をＡ／Ｄ変換器２
で変換した後演算装置３に入力する。はじめに、測定体
の振幅を求める。測定器の測定範囲に基準点の動きが入
らなければ振幅が求められない。例えば基準点が測定範
囲に入っていない場合には測定体の振幅が大きいとき、
また測定時間が短く一波長取り込んでいない場合につい
ても測定範囲からはみ出る可能性があるのでこれらの問
題を考慮しなければならない。
は干渉縞の測定。） 測定器を測定体の基準点が計れるような位置に設定す
る。そしてビデオカメラ１の測定出力をＡ／Ｄ変換器２
で変換した後演算装置３に入力する。はじめに、測定体
の振幅を求める。測定器の測定範囲に基準点の動きが入
らなければ振幅が求められない。例えば基準点が測定範
囲に入っていない場合には測定体の振幅が大きいとき、
また測定時間が短く一波長取り込んでいない場合につい
ても測定範囲からはみ出る可能性があるのでこれらの問
題を考慮しなければならない。
【００１６】そこで振幅が大きい場合には、測定範囲を
広くすれば良い。例えば光学系に倍率が変えられるよう
なレンズを付ければ良い（ズームレンズなど）。なお、
このレンズの倍率を制御することにより、測定の自動化
が可能である。
広くすれば良い。例えば光学系に倍率が変えられるよう
なレンズを付ければ良い（ズームレンズなど）。なお、
このレンズの倍率を制御することにより、測定の自動化
が可能である。
【００１７】また、測定体の振動周期Ｔ1と測定器のサ
ンプリング周期Ｔ2の設定は、光学系に可変シャッター
を用いる、あるいはストロボを用いて露光（測定）時間
を変化させる、あるいは測定素子のサンプリング間隔を
変化させるなどの方法でＴ2の時間を変化させる。定常
状態ならＴ2＞Ｔ1で１波長以上取り込むので、数回サン
プリングしても振幅の変化はなくなる。この時の振幅が
振動の全幅Ａとなる。以上の２つの設定を組み合わせれ
ば良い。
ンプリング周期Ｔ2の設定は、光学系に可変シャッター
を用いる、あるいはストロボを用いて露光（測定）時間
を変化させる、あるいは測定素子のサンプリング間隔を
変化させるなどの方法でＴ2の時間を変化させる。定常
状態ならＴ2＞Ｔ1で１波長以上取り込むので、数回サン
プリングしても振幅の変化はなくなる。この時の振幅が
振動の全幅Ａとなる。以上の２つの設定を組み合わせれ
ば良い。
【００１８】（３）振動の測定 基準点の測定を行う。測定間隔Ｔ2と振動体の周期Ｔ1が
異なる場合には、振動体の残像が検出される。これは基
準点に加えて測定間隔中の移動量が合わさって測定され
るためである。本発明の方法では、この残像の大きさか
ら基準点の大きさを引いた大きさを、測定間隔Ｔ2中に
移動した距離とし、この移動した距離と全振幅および測
定間隔Ｔ2との関係から、測定体の周波数を求める。
異なる場合には、振動体の残像が検出される。これは基
準点に加えて測定間隔中の移動量が合わさって測定され
るためである。本発明の方法では、この残像の大きさか
ら基準点の大きさを引いた大きさを、測定間隔Ｔ2中に
移動した距離とし、この移動した距離と全振幅および測
定間隔Ｔ2との関係から、測定体の周波数を求める。
【００１９】以下に周波数の算出手順を詳細に述べる。
【００２０】残像を含んだ基準点の測定結果から、残像
の始まる位置をＢ1、終わりをＢ2とすると、この時の基
準点の移動量は、 スタート位置 Ｂ0＝Ｂ1＋Ｗ（Ｗ：基準点の大きさ） エンド位置 Ｂ2 この時の位相は振動の波形を正弦波とみなせば Ｂ2での位相 θ2＝ＳＩＮ-1（Ｂ2／Ａ） 〔ＤＥＧ〕（Ａ：振動の全振幅） Ｂ0での位相 θ0＝ＳＩＮ-1（Ｂ0／Ａ） 〔ＤＥＧ〕 よって、サンプリング間隔Ｔ2での位相の変化量Δθは Δθ＝θ2−θ0 〔ＤＥＧ〕 従ってこの振動数Ｆは、 Ｆ＝（１／Ｔ2）×（Δθ／２π） 〔ＨZ〕（ただしθ2＜π／２） となる。
の始まる位置をＢ1、終わりをＢ2とすると、この時の基
準点の移動量は、 スタート位置 Ｂ0＝Ｂ1＋Ｗ（Ｗ：基準点の大きさ） エンド位置 Ｂ2 この時の位相は振動の波形を正弦波とみなせば Ｂ2での位相 θ2＝ＳＩＮ-1（Ｂ2／Ａ） 〔ＤＥＧ〕（Ａ：振動の全振幅） Ｂ0での位相 θ0＝ＳＩＮ-1（Ｂ0／Ａ） 〔ＤＥＧ〕 よって、サンプリング間隔Ｔ2での位相の変化量Δθは Δθ＝θ2−θ0 〔ＤＥＧ〕 従ってこの振動数Ｆは、 Ｆ＝（１／Ｔ2）×（Δθ／２π） 〔ＨZ〕（ただしθ2＜π／２） となる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、振動体の
残像の大きさから基準点の大きさを引いて測定間隔中に
移動した距離を求め、これに基づいて振動挙動の分析を
行うようにしたので、次のような優れた効果が得られ
る。
残像の大きさから基準点の大きさを引いて測定間隔中に
移動した距離を求め、これに基づいて振動挙動の分析を
行うようにしたので、次のような優れた効果が得られ
る。
【００２２】（１）従来不可能であった非接触の測定が
可能である。
可能である。
【００２３】（２）非接触のため小型、軽量の測定物で
も測定できる。
も測定できる。
【００２４】（３）２次元の変位であってもＣＣＤカメ
ラを用いれば測定が可能である。
ラを用いれば測定が可能である。
【００２５】（４）変位の測定倍率は光学的に容易に変
更できるので、測定対象物の大きさや振動変位量の大き
さに柔軟に対応できる。
更できるので、測定対象物の大きさや振動変位量の大き
さに柔軟に対応できる。
【００２６】（５）測定が１フレーム（通常は１／３０
秒）単位なので、時系列の測定も可能である。
秒）単位なので、時系列の測定も可能である。
【００２７】（６）振動挙動はビデオテープレコーダー
などで録画できるため、測定の後でも解析が行える。こ
の録画による方法では、測定時は振幅の調整だけでよ
く、測定が極めて容易になる。また、周波数への解析も
高速化が不要となり、解析装置は一般の振動測定装置に
比べて低価格にできる。
などで録画できるため、測定の後でも解析が行える。こ
の録画による方法では、測定時は振幅の調整だけでよ
く、測定が極めて容易になる。また、周波数への解析も
高速化が不要となり、解析装置は一般の振動測定装置に
比べて低価格にできる。
【図１】本発明の一実施例を示す説明図。
１…ビデオカメラ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…演算装置。
Claims (1)
- 【請求項１】 振動体の変位を所定の測定間隔で測定
し、該振動体の残像を含む測定結果から振動体の基準と
なる像を除去して、前記測定間隔の時間中の振動体の変
位を求め、振動周波数あるいは振動挙動の分析を行うこ
とを特徴とする残像による周波数分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26162791A JPH0599736A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 残像による周波数分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26162791A JPH0599736A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 残像による周波数分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599736A true JPH0599736A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17364524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26162791A Pending JPH0599736A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 残像による周波数分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0599736A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063659A1 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-26 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Air Force | Apparatus and method for measuring the characteristics of oscillating motion |
| DE10330946A1 (de) * | 2003-07-08 | 2005-02-10 | Wente, Holger, Dr.-Ing. | Verfahren zur Messung von Schwingungsvorgängen und Messeinrichtung hierzu |
| JP2008070158A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Toray Eng Co Ltd | 超音波ホーンの振幅測定方法および周波数測定方法とその方法を用いた測定機器およびそれを用いた超音波接合装置 |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP26162791A patent/JPH0599736A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063659A1 (en) * | 1999-04-15 | 2000-10-26 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Air Force | Apparatus and method for measuring the characteristics of oscillating motion |
| DE10330946A1 (de) * | 2003-07-08 | 2005-02-10 | Wente, Holger, Dr.-Ing. | Verfahren zur Messung von Schwingungsvorgängen und Messeinrichtung hierzu |
| DE10330946B4 (de) * | 2003-07-08 | 2005-09-22 | Wente, Holger, Dr.-Ing. | Verfahren zur Messung von Schwingungsvorgängen und Messeinrichtung hierzu |
| JP2008070158A (ja) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Toray Eng Co Ltd | 超音波ホーンの振幅測定方法および周波数測定方法とその方法を用いた測定機器およびそれを用いた超音波接合装置 |
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