JPH0625773B2 - 移動体の移動速度計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、飛翔体の飛翔試験を行うときなどにその飛翔
体等の移動速度を計測するために用いられる移動速度計
測装置に関するもので、特に、飛翔体等の移動体が移動
通路に沿って案内されながら移動するようにされている
場合の移動体の移動速度計測装置に関するものである。

（従来の技術） 弾丸等の飛翔体の飛翔試験を行う試験装置として、発射
装置により発射された飛翔体を、水や圧縮空気等の媒体
を充満させた移動通路に案内し、その移動通路を移動す
るときの飛翔体の運動特性を調べるようにしたものがあ
る。このような飛翔試験装置を用いて飛翔体の飛翔試験
を行う場合には、その移動通路を移動する飛翔体の移動
速度を計測することが必要となる。

そこで、従来は、その移動通路内に、その通路の長手方
向に所定の間隔を置いて複数本の極細の導電線を配設
し、それに通電しておき、移動する飛翔体により各導電
線が切断される時点を検出して、その間の時間と距離と
から飛翔体の移動速度を求めるようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような導電線を用いた移動速度計測
装置では、飛翔体を発射する発射装置から飛翔試験装置
の移動通路に流れ込む燃焼ガスの圧力や熱、あるいは飛
翔体が移動することによって生ずる移動通路内の媒体の
衝撃などにより、飛翔体が通過する前に導電線が切断さ
れてしまうことがあり、信頼性に乏しいという問題があ
る。また、一回の試験ごとに新しい導電線を結線しなけ
ればならないので、試験を能率的に行うことができない
という問題もある。

このような飛翔体等の移動体の移動速度を計測する方式
としては、そのほかドップラ効果を利用するものや移動
体中に計器を搭載するものもあるが、ドップラ効果を利
用するものでは、移動通路内に電波を導かなければなら
ないので、移動通路内の媒体として水を用いる飛翔試験
装置等には適用することができない。また、移動体に計
器を搭載するものでは、特にその移動体が弾丸等の場
合、計器の小形化や高い耐衝撃性などが求められるの
で、構造が複雑で極めて高価となり、発射条件の制約も
厳しくなるといった問題がある。

移動通路をコイル管として、そのコイル管内を移動体が
移動するときの移動速度を電磁的に求めるようにしたも
のも考えられているが、外部からのノイズに対する対策
が難しく、しかも、その内部に水や圧縮空気等の媒体を
充満させるためにはその内部を外部から完全にシールし
なければならないので、装置全体が大がかりとなってし
まう。

更に、光電式センサを用い、移動通路に投光器と受光器
とを対向させて、光路上で移動体により遮光するか減衰
させることによって、受光器での光量変化を検出して出
力する方法もあるが、水のような光を乱す媒体のある場
合には、移動体の有無検出ができないという問題があ
る。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、信頼性が高く、小形で構造が簡単な移
動体の移動速度計測装置を得ることである。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、移動体に、そ
の移動方向に対して直交する方向の放射状の磁場を生じ
させる磁石を組み込み、その移動体が移動する移動通路
の両側に、磁束の変化率に応じた誘起電圧を発生する電
磁誘導型の非接触センサを一対、互いに向かい合わせて
配置するようにしている。各センサから出力される電圧
は加え合わせてデータ処理装置に入力され、その処理装
置において処理されて、移動体の移動速度が算出され
る。

（作用） このように構成することにより、移動体が移動すると、
その移動体に取り付けられた磁石がセンサ設置位置を通
過するとき、そのセンサによって感知される磁束が変化
する。そのときの磁束の変化率は、移動体の移動速度に
対応したものとなる。そして、センサは、その変化率に
応じた誘起電圧を出力する。したがって、その出力電圧
の大きさから移動体の移動速度を求めることができる。

センサは一対、互いに向かい合わせて配置されているの
で、放射状の磁界を形成する磁石からの磁束を感知して
発生される各センサの出力電圧は同極性となる。したが
って、各センサからの出力電圧を加え合わせることによ
って、データ処理装置に入力される有効信号は倍加され
ることになる。一方、外部ノイズに基づく各センサの出
力電圧は互いに反対の極性となるので、加え合わせるこ
とによってキャンセルされる。その結果、データ処理装
置には、外部ノイズの影響が少なく、しかも外部ノイズ
とは判別しやすい信号が入力されることになり、信頼性
の高い計測値が得られるようになる。

移動体の移動方向に所定の間隔を置いて、移動体に複数
個の磁石を取り付け、また、移動通路に複数対のセンサ
を配置することによって、外部ノイズとの判別のしやす
さを増すことができ、信頼性をより高めることができ
る。

そして、移動体に小さな磁石を取り付け、移動通路に小
形のセンサを配置するのみでよいので、構造は極めて簡
単であり、大型化することもない。しかも、センサは非
接触型のものであるので、移動体の移動によって損傷す
るようなこともない。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図中、第１図は本発明による移動体の移動速度計測装置
を備えた飛翔体の飛翔試験装置の一例を示す縦断面図で
あり、第２図はその飛翔試験装置の横断面とともに示す
移動速度計測装置の信号処理回路のブロック図である。

これらの図から明らかなように、飛翔体の飛翔試験装置
は、移動体である弾丸等の飛翔体１を発射する発射装置
２と、その飛翔体１を案内する案内装置３とからなって
いる。発射装置２は、火薬の爆燃によって飛翔体１に推
進力を与えるもので、飛翔体１はその発射装置２から案
内装置３の内部に導かれるようになっている。案内装置
３は、周囲が外壁４によって囲まれた長い箱状のもの
で、その内部には水や圧縮空気等の媒体が充填され、飛
翔体１の移動に抵抗が与えられるようになっている。

案内装置３の外壁４には、その内部に向けて突出する上
部案内体５と下部案内体６とが固定されている。これら
上部及び下部案内体５，６の各先端間には、飛翔体１の
移動に支障となることのない大きさだけの内径を有する
移動通路７が形成され、飛翔体１がその移動通路７に沿
って案内されながら移動するようにされている。

上部及び下部案内体５，６のそれぞれには、飛翔体１の
移動速度を計測しようとする範囲内に、移動通路７の長
手方向に適宜の間隔を置いて、複数対の電磁誘導型非接
触センサ８，８，…が取り付けられている。各対のセン
サ８，８は、移動通路７を両側から挟み、互いに向かい
合うように配置されている。

一方、飛翔体１には、その前部と後部とにそれぞれ磁石
９，１０が取り付けられている。すなわち、その磁石
９，１０は、飛翔体１の移動方向に一定の間隔を置いて
配置されている。これらの磁石９，１０は、耐衝撃性が
高く、着磁方向や磁力の大きさを容易にコントロールす
ることのできるプラスチック磁石により、リング状ある
いは円板状に形成されている。そして、その磁石９，１
０のＮ，Ｓ両極は、第３図に示されているようにＮ極を
中心側、Ｓ極を外周側とするか、あるいは第４図に示さ
れているようにＮ極を外周側、Ｓ極を中心側とすること
によって同軸中心上に配置されている。したがって、そ
の磁石９，１０からは、第３，４図のいずれの場合に
も、飛翔体１の移動方向に対して直交する放射状の磁力
線が出るようになっている。

第２図に示されているように、向かい合わせて配置され
た各対のセンサ８，８の出力導線１１，１１は一点１２
で結合され、各センサ８，８の出力電圧がその点１２に
おいて加え合わされるようになっている。そして、その
加え合わされた電圧信号が、周波数フィルタ１３及び増
幅器１４を介してデータ処理装置１５に導かれるように
なっている。データ処理装置１５には、アナログ信号を
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６、記憶器１
７、及びデータ解析器１８等が設けられている。

次に、このように構成された移動速度計測装置の作用に
ついて説明する。

発射装置２によって発射された飛翔体１は、案内装置３
内において移動通路７に沿って移動する。飛翔体１の前
部に取り付けられた磁石９が一対のセンサ８，８の設置
位置に近づくと、そのセンサ８，８が、磁石９から発生
される磁束を感知する。その磁束は磁石９の移動に伴っ
て変化する。そして、センサ８，８は、電磁誘導型であ
るので、その磁束の変化率に応じた誘起電圧を発生す
る。その磁束の変化率は飛翔体１の移動速度に依存する
ので、センサ８，８から出力される誘起電圧の大きさも
飛翔体１の移動速度に応じたものとなる。

磁石９がセンサ８，８の設置位置を通過すると、センサ
８，８が発生する誘起電圧は逆極性となる。そして、飛
翔体１の後部に取り付けられた磁石１０がそのセンサ
８，８に近づくと、その磁石１０が形成する磁束をセン
サ８，８が感知して、その磁束の変化率に応じた誘起電
圧を出力する。

こうして、各センサ８から、第５図に破線で示されてい
るような二つの山と谷を有する波形の電圧信号が出力さ
れる。そして、向かい合わせて配置された一対のセンサ
８，８からの出力電圧が点１２において加え合わされる
ので、その点１２より下流側の電圧波形は第５図に実線
で示されているように倍加された振幅の大きい波形とな
る。

このようにして得られた電圧信号は周波数フィルタ１３
に導かれ、外部ノイズに基づく低周波及び高周波の信号
が除去される。そして、増幅器１４により増幅された
後、データ処理装置１５に入力される。

データ処理装置１５においては、Ａ／Ｄ変換器１６によ
りその電圧信号がデジタル信号に変換され、そのときの
時刻とともに記憶器１７に格納される。そして、その記
憶された信号は適宜取り出され、データ解析器１８によ
り、その信号の大きさに基づいて、更に必要に応じてそ
の周期等を加味して、飛翔体１の移動速度が算出され
る。その場合、その信号には飛翔体１の移動方向に間隔
を置いて配置された２個の磁石９，１０による二つの山
があるので、その山が表われる時間差と２個の磁石９，
１０間の間隔とからも飛翔体１の移動速度が算出され
る。更に、他の対のセンサ８，８，…からも同様の信号
が出力されるので、各対のセンサ８，８から信号が出力
される時間差とそのセンサ８，８，…間の距離とに基づ
いても飛翔体１の移動速度が算出される。

こうして求められた飛翔体１の移動速度の値は、プロッ
タやプリンタ等の外部装置に出力される。

このように、この移動速度計測装置においては、磁石
９，１０と非接触型のセンサ８，８とにより飛翔体１の
移動速度が計測されるので、センサ８，８，…を移動通
路７から隔離することができる。したがって、飛翔体１
の発射に伴う燃焼ガスの熱や圧力、あるいは飛翔体１の
移動に伴う衝撃等の外乱によっても計測が不能となるよ
うなことはなくなる。また、その計測装置は、飛翔体１
の移動によっても損傷することがないので、消耗がな
く、部品の交換等もほとんど不要となり、連続して使用
することができる。更に、飛翔体１に小さな磁石９，１
０を取り付け、移動通路７側に小形のセンサ８，８，…
を配設するのみでよいので、構造が簡単で小形軽便な装
置とすることができる。

そして、一対のセンサ８，８から出力される電圧を加え
合わせ、それを用いて移動速度を算出するようにしてい
るので、その有効信号は倍加されることになり、ノイズ
とは容易に判別されるようになる。一方、外部から磁器
ノイズを受けたときには、向かい合わせて配置された一
対のセンサ８，８の各々から互いに反対の極性の誘起電
圧が出力されるので、それらが加え合わされることによ
って互いに打ち消される。したがって、外部ノイズの影
響も軽減される。また、飛翔体１に取り付けられた２個
の磁石９，１０によって同様の信号が二つ得られ、更に
複数対のセンサ８，８，…がそれぞれ同様の信号を出力
するので、有効信号とノイズとの判別はより正確になさ
れる。しかも、得られた信号からの移動速度の算出は、
上述のように複数の手法によって行うことができる。し
たがって、それぞれの手法によって得られた結果を加味
して互いに修正することにより、正確な移動速度を求め
ることができる。

更に、磁石９，１０が放射状の磁界を形成するので、セ
ンサ８，８によって鋭敏な応答出力電圧が得られるよう
になり、また、飛翔体１が回転しても、同じ大きさの磁
束が検出されるようになる。

こうして、信頼性の高い移動速度計測装置とすることが
できる。

なお、上記実施例においては、発射装置２により発射さ
れた飛翔体１の移動速度を求めるものとしているが、本
発明はこれに限られるものではなく、移動通路７に沿っ
て移動するようにされている移動体であれば、いずれの
移動体の移動速度の計測にも用いることができる。

移動体に取り付けられる磁石は、必ずしも上記実施例の
ように２個とする必要はなく、１個でもよいし、また、
長い移動体であれば３個以上とすることもできる。セン
サ８，８も、一対のみ配置するようにしてもよいが、外
部ノイズとの判別をしやすくするためには、上記実施例
のように移動体の移動方向に間隔を置いて複数対設ける
ようにすることが望ましい。そのようにすれば、移動体
の移動速度の変化等も検出することが可能となる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、移動
体に磁石を取り付け、その磁石が発生する磁束の変化率
に応じた誘起電圧を出力する電磁誘導型の非接触センサ
により移動体の移動速度を検出するようにしているの
で、小形で構造の簡単な移動速度計測装置とすることが
できるばかりでなく、外乱に対しても強く、使用条件が
制約されることの少ない、連続して使用することの可能
な計測装置とすることができる。

また、磁石が放射状の磁界を形成するものとして、セン
サを一対、移動通路の両側に向かい合わせて配置すると
ともに、その各センサの出力電圧を加え合わせるように
しているので、磁石からの磁束の変化に基づいて各セン
サから出力される誘起電圧は同極性となり、加え合わせ
ることによって倍加され、外部からの磁気ノイズに基づ
いて出力される誘起電圧は逆極性となり、加え合わせる
ことによって互いに打ち消されるようになる。したがっ
て、ノイズが少なく有効な成分のみが大きい信号を得る
ことができ、正確な移動速度の計測が可能となる。

そして、移動体の移動方向に適宜の間隔を置いて、移動
体に複数個の磁石を取り付け、また、移動通路に複数対
のセンサを配置することにより、その計測値の信頼性を
より高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による移動体の移動速度計測装置を適
用した飛翔体の飛翔試験装置の一例を示す縦断面図、 第２図は、その飛翔試験装置の第１図におけるII−II線
に沿う横断面図とともに示す移動速度計測装置の信号処
理回路のブロック図、 第３図及び第４図は、その移動速度計測装置に用いられ
ている磁石のそれぞれ異なる例を示す説明図、 第５図は、その移動速度計測装置において計測される信
号波形の説明図である。 １…飛翔体（移動体）、２…発射装置 ３…案内装置、７…移動通路 ８…センサ、９，１０…磁石 １２…加え合わせ点 １５…データ処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛯名 徹 東京都立川市栄町１丁目６番１号―1035 (72)発明者 岡本 昭宏 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 今田 道信 広島県広島市安芸区船越南１丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 赤松 敏行 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 増田 芳則 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (56)参考文献 特開 昭56−157860（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−44247（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に取り付けられ、その移動体の移動
   方向に対して直交する方向の放射状の磁界を形成する磁
   石と、 前記移動体が移動する移動通路の両側に互いに向かい合
   わせて配置され、前記磁石が発生する磁束を感知してそ
   の磁束の変化率に応じた誘起電圧をそれぞれ出力する一
   対の電磁誘導型非接触センサと、 その各センサの出力電圧が加え合わせて入力され、その
   入力信号を処理して前記移動体の移動速度を算出するデ
   ータ処理装置と、 を備えてなる、移動体の移動速度計測装置。
2. 【請求項２】前記移動体に前記磁石が複数個、その移動
   体の移動方向に所定の間隔を置いて取り付けられてい
   る、 請求項１記載の移動体の移動速度計測装置。
3. 【請求項３】前記移動体の移動通路に前記センサが複数
   対、その移動通路の長手方向に所定の間隔を置いて配置
   されている、 請求項１又は２記載の移動体の移動速度計測装置。