JPH0815063A - 膜面の張力測定方法 - Google Patents
膜面の張力測定方法Info
- Publication number
- JPH0815063A JPH0815063A JP6149932A JP14993294A JPH0815063A JP H0815063 A JPH0815063 A JP H0815063A JP 6149932 A JP6149932 A JP 6149932A JP 14993294 A JP14993294 A JP 14993294A JP H0815063 A JPH0815063 A JP H0815063A
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- Japan
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- tension
- film
- face
- film surface
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の形状の張架された膜面の張力を非接触
かつ一度の測定で求める。 【構成】 膜面１の少なくとも１箇所に既知の静止集中
質量８を設けた状態で振動させ、その単位時間当たりの
振動数を測定してその最小固有振動数から膜面の張られ
ている張力を演算により求める。
かつ一度の測定で求める。 【構成】 膜面１の少なくとも１箇所に既知の静止集中
質量８を設けた状態で振動させ、その単位時間当たりの
振動数を測定してその最小固有振動数から膜面の張られ
ている張力を演算により求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は膜面構造物の張力測定に
関する。本発明は特に、通信用などの衛星に搭載される
高精度を要求される大型アンテナの反射鏡面の測定に利
用するに適する。
関する。本発明は特に、通信用などの衛星に搭載される
高精度を要求される大型アンテナの反射鏡面の測定に利
用するに適する。
【０００２】
【従来の技術】通信衛星に搭載される大型アンテナとし
て従来から、小さく折り畳んでロケットフェアリング内
に収納され、静止軌道上で自力展開して所望の光景のア
ンテナ鏡面形状を形成するメッシュ展開アンテナが用い
られる。このようなメッシュ展開アンテナの反射鏡面の
張力を測定する方法として従来は、膜面の中央部に荷重
を負荷し、負荷荷重の大きさと荷重点のたわみ量との関
係からメッシュ張力を測定することが行われている。
て従来から、小さく折り畳んでロケットフェアリング内
に収納され、静止軌道上で自力展開して所望の光景のア
ンテナ鏡面形状を形成するメッシュ展開アンテナが用い
られる。このようなメッシュ展開アンテナの反射鏡面の
張力を測定する方法として従来は、膜面の中央部に荷重
を負荷し、負荷荷重の大きさと荷重点のたわみ量との関
係からメッシュ張力を測定することが行われている。
【０００３】図３はメッシュ張力を測定する従来の方法
を示す。この方法では、金属メッシュ３１の測定対象部
分を磁石でできた円環３２で上下から固定し、この状態
で中央部に大きさが既知の静荷重３３を加え、それによ
り荷重部分がどれくらいたわんだかをダイヤルゲージ３
４で測定し、荷重とたわみ量との関係から張力を導出す
る。
を示す。この方法では、金属メッシュ３１の測定対象部
分を磁石でできた円環３２で上下から固定し、この状態
で中央部に大きさが既知の静荷重３３を加え、それによ
り荷重部分がどれくらいたわんだかをダイヤルゲージ３
４で測定し、荷重とたわみ量との関係から張力を導出す
る。
【０００４】図４は負荷荷重の大きさと荷重点のたわみ
量との関係を示す較正曲線の一例を示す。例えば、膜面
に２０ｇの荷重をかけたときにたわみ量がｘだったとす
ると、図４に示した矢印をたどって張力Ｔを特定でき
る。
量との関係を示す較正曲線の一例を示す。例えば、膜面
に２０ｇの荷重をかけたときにたわみ量がｘだったとす
ると、図４に示した矢印をたどって張力Ｔを特定でき
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、測定対象であ
るところの膜面に対して荷重をかけてそのたわみ量から
張力を求める方法では、荷重が小さくたわみ量が微小だ
と測定誤差が大きくなる可能生がある。その一方、荷重
を増やしてたわみ量を大きくすると、線形計算からたわ
み量と張力との関係を明らかにすることは困難となる。
したがって、そのような場合、負荷荷重に対するたわみ
量の変化について較正曲線を作成しなければならず、１
度の測定では張力を特定することができない。
るところの膜面に対して荷重をかけてそのたわみ量から
張力を求める方法では、荷重が小さくたわみ量が微小だ
と測定誤差が大きくなる可能生がある。その一方、荷重
を増やしてたわみ量を大きくすると、線形計算からたわ
み量と張力との関係を明らかにすることは困難となる。
したがって、そのような場合、負荷荷重に対するたわみ
量の変化について較正曲線を作成しなければならず、１
度の測定では張力を特定することができない。
【０００６】さらに、測定時に膜面にダイヤルゲージを
接触させるので、張力の変動が生じる可能性がある。張
力の正確なその場測定のためには、非接触で状態を把握
することが必要である。
接触させるので、張力の変動が生じる可能性がある。張
力の正確なその場測定のためには、非接触で状態を把握
することが必要である。
【０００７】本発明は、このような課題を解決し、所望
の形状に張架された膜面の張力を非接触かつ一度の測定
で求めることのできる方法を提供することを目的とす
る。
の形状に張架された膜面の張力を非接触かつ一度の測定
で求めることのできる方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の膜面の張力測定
方法は、剛性を有する支持部材に支持され一定の張力で
張架された膜面の張力を測定する方法において、膜面の
少なくとも１箇所に付加的な既知の質量（この質量は膜
面上に静止しており、そして膜面に分布している質量と
は異なるので、以下この質量を「静止集中質量」とい
う）を設けた状態で膜面を振動させ、その単位時間当た
りの振動数（以下単に「振動数」という）を測定してそ
の最小固有振動数（最も低次の固有振動数）から膜面の
張られている張力を演算により求めることを特徴とす
る。
方法は、剛性を有する支持部材に支持され一定の張力で
張架された膜面の張力を測定する方法において、膜面の
少なくとも１箇所に付加的な既知の質量（この質量は膜
面上に静止しており、そして膜面に分布している質量と
は異なるので、以下この質量を「静止集中質量」とい
う）を設けた状態で膜面を振動させ、その単位時間当た
りの振動数（以下単に「振動数」という）を測定してそ
の最小固有振動数（最も低次の固有振動数）から膜面の
張られている張力を演算により求めることを特徴とす
る。
【０００９】静止集中質量は、膜面の実質的に中心に設
けることがよい。膜面の振動数は、例えばレーザドップ
ラ振動計により測定する。
けることがよい。膜面の振動数は、例えばレーザドップ
ラ振動計により測定する。
【００１０】
【作用】膜面に静止集中質量を設けることにより振動の
減衰を抑制し、その状態で固有振動数を測定する。これ
により、簡単な線形計算から張力を求めることができ
る。静止集中質量による影響は計算により補正可能であ
る。したがって、十分な過渡応答のもとで最小固有振動
数を測定することができ、非接触でその張力状態を測定
することができる。
減衰を抑制し、その状態で固有振動数を測定する。これ
により、簡単な線形計算から張力を求めることができ
る。静止集中質量による影響は計算により補正可能であ
る。したがって、十分な過渡応答のもとで最小固有振動
数を測定することができ、非接触でその張力状態を測定
することができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明実施例の膜面の張力測定方法を
説明する図である。
説明する図である。
【００１２】この測定方法では、剛性を有する支持部材
として４個のスライダ２を用い、この４個のスライダ２
により膜面１を４辺で挟み込み、スライダ２にプーリ４
を通して重り５を吊るすことにより膜面１に一定の張力
を加える。スライダ２と対応するプーリ４との間にはロ
ードセル３が設けられ、スライダ２に加わる引っ張り張
力をモニタする。すなわち、ロードセル３は張力に対応
する電圧を出力するので、その出力を増幅器６により増
幅し、電圧計７によりその電圧値を読み取る。ここで本
実施例の特徴とするところは、膜面１の中央に付加的な
既知の静止集中質量８を設け、膜面１を振動させ、その
振動数を測定してその最小固有振動数から膜面１の張ら
れている張力を演算により求めることにある。
として４個のスライダ２を用い、この４個のスライダ２
により膜面１を４辺で挟み込み、スライダ２にプーリ４
を通して重り５を吊るすことにより膜面１に一定の張力
を加える。スライダ２と対応するプーリ４との間にはロ
ードセル３が設けられ、スライダ２に加わる引っ張り張
力をモニタする。すなわち、ロードセル３は張力に対応
する電圧を出力するので、その出力を増幅器６により増
幅し、電圧計７によりその電圧値を読み取る。ここで本
実施例の特徴とするところは、膜面１の中央に付加的な
既知の静止集中質量８を設け、膜面１を振動させ、その
振動数を測定してその最小固有振動数から膜面１の張ら
れている張力を演算により求めることにある。
【００１３】膜面１の振動数は、レーザ光源およびセン
サ９、レーザバイブロメータ１０およびＦＦＴアナライ
ザ１１からなるレーザドップラ振動計により計測する。
すなわち、レーザ光源およびセンサ９からレーザ光１２
を出力し、それをミラー１３を経由して膜面１上に貼り
付けられたターゲットシール１４に入射する。このと
き、このターゲットシール１４で反射した光が、再びミ
ラー１３を経由してレーザ光源およびセンサ９に戻る。
レーザ光源およびセンサ９では、自分の出力した光と戻
ってきた光とを干渉させてビート信号を検出する。この
検出信号をレーザバイブロメータ１０により処理するこ
とで、ターゲットシール１４の加速度などの運動データ
を知ることができる。さらに、この運動データをＦＦＴ
アナライザ１１で高速フーリエ変換することにより、膜
面１の振動数が求められる。
サ９、レーザバイブロメータ１０およびＦＦＴアナライ
ザ１１からなるレーザドップラ振動計により計測する。
すなわち、レーザ光源およびセンサ９からレーザ光１２
を出力し、それをミラー１３を経由して膜面１上に貼り
付けられたターゲットシール１４に入射する。このと
き、このターゲットシール１４で反射した光が、再びミ
ラー１３を経由してレーザ光源およびセンサ９に戻る。
レーザ光源およびセンサ９では、自分の出力した光と戻
ってきた光とを干渉させてビート信号を検出する。この
検出信号をレーザバイブロメータ１０により処理するこ
とで、ターゲットシール１４の加速度などの運動データ
を知ることができる。さらに、この運動データをＦＦＴ
アナライザ１１で高速フーリエ変換することにより、膜
面１の振動数が求められる。
【００１４】膜面１に張力を加えて振動させただけで
は、振動が減衰して固有振動数を測定することが困難で
ある。そこで本実施例では、膜面１の中央に静止集中質
量８を設ける。これにより鮮明な過渡応答を得ることが
でき、この過渡応答から最小固有振動数を求めることが
できる。
は、振動が減衰して固有振動数を測定することが困難で
ある。そこで本実施例では、膜面１の中央に静止集中質
量８を設ける。これにより鮮明な過渡応答を得ることが
でき、この過渡応答から最小固有振動数を求めることが
できる。
【００１５】次に、最小固有振動数から張力を求める原
理について説明する。ここで、膜面の形状が縦ａ、横ｂ
の長方形、面密度がρであり、その中心に静止集中質量
Ｍが設けられ、振動により変位ｗが生じるものとする。
このとき、微小膜要素ｄｘｄｙの運動エネルギＴは次の
ように記述される。
理について説明する。ここで、膜面の形状が縦ａ、横ｂ
の長方形、面密度がρであり、その中心に静止集中質量
Ｍが設けられ、振動により変位ｗが生じるものとする。
このとき、微小膜要素ｄｘｄｙの運動エネルギＴは次の
ように記述される。
【００１６】
【数１】 張力による内力は次のように記述される。
【００１７】
【数２】 ハミルトン原理より、運動方程式は次のようになる。
【００１８】
【数３】 仮想変位δｗで重み付けすることにより、数３の運動方
程式を弱形式化する。
程式を弱形式化する。
【００１９】
【数４】 ここで、膜面の境界条件を、 ｘ＝０、ａまたはｙ＝０、ｂのときｗ＝０ として、変位ｗをｘ、ｙ方向にフーリエ級数展開する。
【００２０】
【数５】 したがって、仮想変位は次のように与えられる。
【００２１】
【数６】 これらを数４の弱形式に代入すると、次の式が得られ
る。
る。
【００２２】
【数７】 三角関数の直交性を利用して積分を実行することで、次
の支配方程式が求められる。
の支配方程式が求められる。
【００２３】
【数８】 ｉ＝ｊ＝１を代入することで、最小固有振動数が次のよ
うに与えられる。
うに与えられる。
【００２４】
【数９】 ｘ方向、ｙ方向の張力が等しい（＝Ｔ）とすると、張力
Ｔについて次のように書き直すことができる。
Ｔについて次のように書き直すことができる。
【００２５】
【数１０】 これにより、膜の形状ａ、ｂ、面密度ρ、静止集中質量
Ｍが既知ならば、膜の最小振動数ｆを測定することによ
り、膜面の張力を特定することが可能である。
Ｍが既知ならば、膜の最小振動数ｆを測定することによ
り、膜面の張力を特定することが可能である。
【００２６】図２は測定結果例を示す図であり、静止集
中質量が９．２ｇ、９．８ｇおよび５０ｇのそれぞれの
場合について、最小固有振動数を測定して数１０により
求めた張力と、ロードセルから求めた張力との関係を示
す。スライダ部分の摩擦が影響するため両者は必ずしも
一致しないが、重りの重さにかかわらず両者は比例関係
にある。すなわち、上述した方法により、膜面の最小固
有振動数から張力を一意に特定することが可能である。
中質量が９．２ｇ、９．８ｇおよび５０ｇのそれぞれの
場合について、最小固有振動数を測定して数１０により
求めた張力と、ロードセルから求めた張力との関係を示
す。スライダ部分の摩擦が影響するため両者は必ずしも
一致しないが、重りの重さにかかわらず両者は比例関係
にある。すなわち、上述した方法により、膜面の最小固
有振動数から張力を一意に特定することが可能である。
【００２７】以上の実施例ではレーザドップラ振動計を
用いて振動数を測定したが、応答周波数のレンジが適正
であり測定に適合するような工夫が可能であれば、超音
波センサ、磁気歪センサ、ギャップセンサその他を使用
しても本発明を同様に実施できる。
用いて振動数を測定したが、応答周波数のレンジが適正
であり測定に適合するような工夫が可能であれば、超音
波センサ、磁気歪センサ、ギャップセンサその他を使用
しても本発明を同様に実施できる。
【００２８】また、本発明では、アンテナメッシュ鏡面
だけでなく、一般の膜面構造物の場合にも同様に測定で
きる。
だけでなく、一般の膜面構造物の場合にも同様に測定で
きる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜面の張
力測定方法は、例えば衛星搭載用の大型メッシュアンテ
ナ鏡面のような振動減衰の大きな膜面について、非接触
で、その状態での張力を測定することができる。これに
より、実際の張力データをもとに鏡面修正や設計へのフ
ィードバックが可能である。
力測定方法は、例えば衛星搭載用の大型メッシュアンテ
ナ鏡面のような振動減衰の大きな膜面について、非接触
で、その状態での張力を測定することができる。これに
より、実際の張力データをもとに鏡面修正や設計へのフ
ィードバックが可能である。
【図１】本発明実施例の膜面の張力測定方法を説明する
図。
図。
【図２】測定結果例を示す図。
【図３】メッシュ張力を測定する従来の方法を示す図。
【図４】負荷荷重の大きさと荷重点のたわみ量との関係
を示す較正曲線の一例を示す図。
を示す較正曲線の一例を示す図。
１ 膜面 ２ スライダ ３ ロードセル ４ プーリ ５ 重り ６ 増幅器 ７ 電圧計 ８ 質量 ９ レーザ光源およびセンサ １０ レーザバイブロメータ １１ ＦＦＴアナライザ １２ レーザ光 １３ ミラー １４ ターゲットシール ３１ 金属メッシュ ３２ 円環 ３３ 静荷重 ３４ ダイヤルゲージ
Claims (3)
- 【請求項１】 剛性を有する支持部材に支持され一定の
張力で張架された膜面の張力を測定する方法において、 前記膜面の少なくとも１箇所に付加的な既知の質量を設
けた状態で前記膜面を振動させ、 その単位時間当たりの振動数を測定してその最小固有振
動数から前記膜面の張られている張力を演算により求め
ることを特徴とする膜面の張力測定方法。 - 【請求項２】 前記質量を前記膜面の実質的に中心に設
ける請求項１記載の膜面の張力測定方法。 - 【請求項３】 前記膜面の単位時間あたりの振動数をレ
ーザドップラ振動計により測定する請求項１または２記
載の膜面の張力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149932A JPH0815063A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 膜面の張力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149932A JPH0815063A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 膜面の張力測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815063A true JPH0815063A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15485724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6149932A Pending JPH0815063A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 膜面の張力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815063A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6848960B2 (en) | 2001-06-21 | 2005-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing color selection electrode structure and color cathode ray tube having the color selection electrode structure |
| JP2011174747A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | West Japan Railway Co | 架空電線の張力測定装置 |
| WO2014068888A1 (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-08 | バンドー化学株式会社 | ベルト張力算出プログラム及びベルト固有周波数算出プログラム、並びにこれらの方法及び装置 |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6149932A patent/JPH0815063A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6848960B2 (en) | 2001-06-21 | 2005-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing color selection electrode structure and color cathode ray tube having the color selection electrode structure |
| JP2011174747A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | West Japan Railway Co | 架空電線の張力測定装置 |
| WO2014068888A1 (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-08 | バンドー化学株式会社 | ベルト張力算出プログラム及びベルト固有周波数算出プログラム、並びにこれらの方法及び装置 |
| JP5531169B1 (ja) * | 2012-10-29 | 2014-06-25 | バンドー化学株式会社 | ベルト張力算出プログラム及びベルト固有周波数算出プログラム、並びにこれらの方法及び装置 |
| US10267696B2 (en) | 2012-10-29 | 2019-04-23 | Bando Chemical Industries, Ltd. | Belt tension calculating program, belt natural frequency calculating program, method and device for calculating belt tension, and method and device for calculating belt natural frequency |
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