JPH08193878A - 振動解析センサ及び振動解析方法 - Google Patents
振動解析センサ及び振動解析方法Info
- Publication number
- JPH08193878A JPH08193878A JP681195A JP681195A JPH08193878A JP H08193878 A JPH08193878 A JP H08193878A JP 681195 A JP681195 A JP 681195A JP 681195 A JP681195 A JP 681195A JP H08193878 A JPH08193878 A JP H08193878A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- vibration analysis
- cantilevers
- sensor
- cantilever
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】振動解析による機器の異常等の診断を、小型の
機器でも手軽に行えるようにする。 【構成】シリコンチップ５ａに、共振周波数を異ならせ
た多数のカンチレバー３を形成すると共に、夫々のカン
チレバーの振動を信号化する回路４を上記シリコンチッ
プに形成して成る振動解析センサ２と、これを機器１に
取り付けて周波数分析を行う振動解析方法である。 【効果】全体のシステム構成を、超小型化することが
できるので、従来、大型の機器にしか応用できなかった
振動解析による故障診断を小型の機器でも可能とするこ
とができる。振動解析センサは大量生産に適している
ので、安価に提供することができ、多数の個所の振動解
析を行う場合でも非常に低コストである。
機器でも手軽に行えるようにする。 【構成】シリコンチップ５ａに、共振周波数を異ならせ
た多数のカンチレバー３を形成すると共に、夫々のカン
チレバーの振動を信号化する回路４を上記シリコンチッ
プに形成して成る振動解析センサ２と、これを機器１に
取り付けて周波数分析を行う振動解析方法である。 【効果】全体のシステム構成を、超小型化することが
できるので、従来、大型の機器にしか応用できなかった
振動解析による故障診断を小型の機器でも可能とするこ
とができる。振動解析センサは大量生産に適している
ので、安価に提供することができ、多数の個所の振動解
析を行う場合でも非常に低コストである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動解析センサ及び振動
解析方法に関するものである。
解析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電動機等の回転機器類の軸受や、動機器
類の異常な振動を検知し、故障や破損等を未然に防止す
るための手法の一つとして、加速度センサ等の振動検出
センサと高速ＦＦＴアナライザを用いた振動解析方法が
ある。
類の異常な振動を検知し、故障や破損等を未然に防止す
るための手法の一つとして、加速度センサ等の振動検出
センサと高速ＦＦＴアナライザを用いた振動解析方法が
ある。
【０００３】この振動解析方法では、振動検出センサを
機器の測定対象個所に固定又は接触させて設置し、振動
検出センサからの信号を高速ＦＦＴアナライザを用いて
周波数分析を行い、振動の周波数分布の特有なパターン
により機器の異常等の診断を行うものである。
機器の測定対象個所に固定又は接触させて設置し、振動
検出センサからの信号を高速ＦＦＴアナライザを用いて
周波数分析を行い、振動の周波数分布の特有なパターン
により機器の異常等の診断を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の振動
解析方法では、解析に要する機器構成が大掛かりで、高
価であるため、大型で高価な動機器用等として、極めて
限定的な利用しかされていないのが現状である。従って
本発明では、このような課題を解決することを目的とす
るものである。
解析方法では、解析に要する機器構成が大掛かりで、高
価であるため、大型で高価な動機器用等として、極めて
限定的な利用しかされていないのが現状である。従って
本発明では、このような課題を解決することを目的とす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、シリコンチップに、共振周波数を
異ならせた多数のカンチレバーを形成すると共に、夫々
のカンチレバーの振動を信号化する回路を上記シリコン
チップに形成して成る振動解析センサを提案する。
ために、本発明では、シリコンチップに、共振周波数を
異ならせた多数のカンチレバーを形成すると共に、夫々
のカンチレバーの振動を信号化する回路を上記シリコン
チップに形成して成る振動解析センサを提案する。
【０００６】そして本発明では、以上の構成において、
多数のカンチレバーは、長さを異ならせることにより共
振周波数を異ならせることを提案する。
多数のカンチレバーは、長さを異ならせることにより共
振周波数を異ならせることを提案する。
【０００７】そして本発明では、以上の構成において、
信号化回路は、カンチレバー上に形成した抵抗素子を要
素とするブリッジ回路を含むことを提案する。
信号化回路は、カンチレバー上に形成した抵抗素子を要
素とするブリッジ回路を含むことを提案する。
【０００８】更に本発明では、上記振動解析センサを振
動解析対象の機器に取り付け、夫々のカンチレバーから
の振動対応信号の強度分布により、機器の振動の共振周
波数分布を測定する振動解析方法を提案する。
動解析対象の機器に取り付け、夫々のカンチレバーから
の振動対応信号の強度分布により、機器の振動の共振周
波数分布を測定する振動解析方法を提案する。
【０００９】
【作用】機器の振動の共振周波数の分布は、振動の共振
周波数を異ならせた多数のカンチレバーの振動対応信号
の強度分布により得るので、高速ＦＦＴアナライザーは
必要でない。
周波数を異ならせた多数のカンチレバーの振動対応信号
の強度分布により得るので、高速ＦＦＴアナライザーは
必要でない。
【００１０】多数のカンチレバーと、それらの振動の信
号化回路は、公知の技術によりシリコンチップに一体に
形成することができ、従って振動解析センサを小型化、
低価格化することができる。
号化回路は、公知の技術によりシリコンチップに一体に
形成することができ、従って振動解析センサを小型化、
低価格化することができる。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の振動解析方法を概念的に示すもの
で、符号１は解析対象としての回転機器であり、この回
転機器１の対象個所に本発明による振動解析センサ２を
設置している。設置の方法は、粘着テープによる固定や
ねじ等による固定等適宜である。図中右側に拡大して示
すように、本発明による振動解析センサ２は、多数のカ
ンチレバー３と信号化回路４をシリコンチップ５ａに一
体に形成してなるデバイスＡと、シリコンチップ５ｂに
デコーダーマトリクス部６やＣＰＵ部７等の信号処理部
を形成したデバイスＢとをケース８にパッケージして構
成している。
る。図１は本発明の振動解析方法を概念的に示すもの
で、符号１は解析対象としての回転機器であり、この回
転機器１の対象個所に本発明による振動解析センサ２を
設置している。設置の方法は、粘着テープによる固定や
ねじ等による固定等適宜である。図中右側に拡大して示
すように、本発明による振動解析センサ２は、多数のカ
ンチレバー３と信号化回路４をシリコンチップ５ａに一
体に形成してなるデバイスＡと、シリコンチップ５ｂに
デコーダーマトリクス部６やＣＰＵ部７等の信号処理部
を形成したデバイスＢとをケース８にパッケージして構
成している。
【００１２】シリコンチップ５ａに多数のカンチレバー
３を形成したり、これに関する回路を一体に形成するこ
と自体は、マイクロマシニング技術やＡＳＩＣ製造技術
等により公知の技術であるが、本発明では、多数のカン
チレバー３は長さ等を異ならせることで、共振周波数を
異ならせている点が特有である。
３を形成したり、これに関する回路を一体に形成するこ
と自体は、マイクロマシニング技術やＡＳＩＣ製造技術
等により公知の技術であるが、本発明では、多数のカン
チレバー３は長さ等を異ならせることで、共振周波数を
異ならせている点が特有である。
【００１３】多数のカンチレバー３の振動を信号化する
信号化回路４は、図１では信号変換・増幅回路により構
成しており、この信号変換・増幅回路は、例えば図２，
図３に示すように、カンチレバー３上に形成した抵抗素
子Ｒを要素とするブリッジ回路により構成することがで
きる。
信号化回路４は、図１では信号変換・増幅回路により構
成しており、この信号変換・増幅回路は、例えば図２，
図３に示すように、カンチレバー３上に形成した抵抗素
子Ｒを要素とするブリッジ回路により構成することがで
きる。
【００１４】このブリッジ回路は、カンチレバー３の固
定端に近い個所にブリッジ回路を構成する４つ（２つの
ペア）の矩形状の抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を長軸方向を
直交させて形成したもので、図２中のＹ軸方向に振動が
起こると、これらの抵抗値にわずかな変化が起こり、以
下の式により、Ａｙに比例した出力が得られるものであ
る。 ΔＲ2 (or ΔＲ3)／Ｒ2 (or Ｒ3)＝(1/2)・(Π11＋Π12＋Π44)・Ｍ・Ｃ・Ａｙ ΔＲ1 (or ΔＲ4)／Ｒ1 (or Ｒ4)＝(1/2)・(Π11＋Π12−Π44)・Ｍ・Ｃ・Ａｙ 但し、Π11，Π12，Π44：ｎタイプシリコンの圧電抵抗
値 Ｍ：カンチレバーの質量 Ｃ：抵抗のカンチレバー上の位置に対応する係数 Ａｙ：図２のｙ方向の加速度
定端に近い個所にブリッジ回路を構成する４つ（２つの
ペア）の矩形状の抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を長軸方向を
直交させて形成したもので、図２中のＹ軸方向に振動が
起こると、これらの抵抗値にわずかな変化が起こり、以
下の式により、Ａｙに比例した出力が得られるものであ
る。 ΔＲ2 (or ΔＲ3)／Ｒ2 (or Ｒ3)＝(1/2)・(Π11＋Π12＋Π44)・Ｍ・Ｃ・Ａｙ ΔＲ1 (or ΔＲ4)／Ｒ1 (or Ｒ4)＝(1/2)・(Π11＋Π12−Π44)・Ｍ・Ｃ・Ａｙ 但し、Π11，Π12，Π44：ｎタイプシリコンの圧電抵抗
値 Ｍ：カンチレバーの質量 Ｃ：抵抗のカンチレバー上の位置に対応する係数 Ａｙ：図２のｙ方向の加速度
【００１５】このようにして、多数のカンチレバー３の
夫々の振動を電気信号に変換した後、これらの電気信号
を処理して夫々の強度を測定する素子又は機器構成は、
適宜に構成することができる。
夫々の振動を電気信号に変換した後、これらの電気信号
を処理して夫々の強度を測定する素子又は機器構成は、
適宜に構成することができる。
【００１６】以上の構成において、図１に示すように振
動解析センサ２を回転機器１の対象個所に設置し、そし
て回転機器１を運転する。回転機器１の対象個所が振動
すると、その周波数に対応した共振周波数を有するカン
チレバー３が強く共振するので、このカンチレバー３に
対応する信号の強度も大きくなる。夫々のカンチレバー
３の共振周波数は、予めの測定又は設計により既知であ
るので、夫々のカンチレバー３に対応する信号の強度に
より、回転機器１の対象個所の振動の周波数分布が分か
る。こうして振動の周波数分布の特有なパターンによ
り、異常等の診断を行うことができる。この異常等の診
断は、振動解析センサ２に一体化して構成したデバイス
ＢのＣＰＵ部７により行うことができる。例えばデバイ
スＢのＣＰＵ部７では、デコーダマトリクス部６の出力
パターンを、予め記憶している故障等のパターンと比較
し、このパターンと一致したときに、故障状態、劣化進
行中、正常状態等の出力を発生するように構成すること
ができる。
動解析センサ２を回転機器１の対象個所に設置し、そし
て回転機器１を運転する。回転機器１の対象個所が振動
すると、その周波数に対応した共振周波数を有するカン
チレバー３が強く共振するので、このカンチレバー３に
対応する信号の強度も大きくなる。夫々のカンチレバー
３の共振周波数は、予めの測定又は設計により既知であ
るので、夫々のカンチレバー３に対応する信号の強度に
より、回転機器１の対象個所の振動の周波数分布が分か
る。こうして振動の周波数分布の特有なパターンによ
り、異常等の診断を行うことができる。この異常等の診
断は、振動解析センサ２に一体化して構成したデバイス
ＢのＣＰＵ部７により行うことができる。例えばデバイ
スＢのＣＰＵ部７では、デコーダマトリクス部６の出力
パターンを、予め記憶している故障等のパターンと比較
し、このパターンと一致したときに、故障状態、劣化進
行中、正常状態等の出力を発生するように構成すること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上の通りであるので、次のよ
うな効果がある。 全体のシステム構成を、超小型化することができるの
で、従来、大型の機器にしか応用できなかった振動解析
による故障診断を小型の機器でも可能とすることができ
る。 振動解析センサは大量生産に適しているので、安価に
提供することができ、多数の個所の振動解析を行う場合
でも非常に低コストである。
うな効果がある。 全体のシステム構成を、超小型化することができるの
で、従来、大型の機器にしか応用できなかった振動解析
による故障診断を小型の機器でも可能とすることができ
る。 振動解析センサは大量生産に適しているので、安価に
提供することができ、多数の個所の振動解析を行う場合
でも非常に低コストである。
【図１】 本発明の振動解析方法及び振動解析センサの
構成を概念的に示す説明図である。
構成を概念的に示す説明図である。
【図２】 信号化回路の要素の一例を示す説明図であ
る。
る。
【図３】 信号化回路の他の要素の一例を示す回路図で
ある。
ある。
１ 回転機器 ２ 振動解析センサ ３ カンチレバー ４ 信号化回路 ５ａ，５ｂ シリコンチップ ６ デコーダーマトリクス部 ７ ＣＰＵ部 ８ ケース Ａ，Ｂ デバイス
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンチップに、共振周波数を異なら
せた多数のカンチレバーを形成すると共に、夫々のカン
チレバーの振動を信号化する回路を上記シリコンチップ
に形成して成る振動解析センサ - 【請求項２】 多数のカンチレバーは、長さを異ならせ
ることにより共振周波数を異ならせることを特徴とする
請求項１記載の振動解析センサ - 【請求項３】 信号化回路は、カンチレバー上に形成し
た抵抗素子を要素とするブリッジ回路を含むことを特徴
とする請求項１記載の振動解析センサ - 【請求項４】 シリコンチップに、共振周波数を異なら
せた多数のカンチレバーを形成すると共に、夫々のカン
チレバーの振動を信号化する回路を上記シリコンチップ
に形成して成る振動解析センサを振動解析対象の機器に
取り付け、夫々のカンチレバーからの振動対応信号の強
度分布により、機器の振動の共振周波数分布を測定する
ことを特徴とする振動解析方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP681195A JPH08193878A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 振動解析センサ及び振動解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP681195A JPH08193878A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 振動解析センサ及び振動解析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193878A true JPH08193878A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11648591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP681195A Pending JPH08193878A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 振動解析センサ及び振動解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08193878A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018193617A1 (ja) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 振動検出装置および異常判定システム |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP681195A patent/JPH08193878A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018193617A1 (ja) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 振動検出装置および異常判定システム |
| JPWO2018193617A1 (ja) * | 2017-04-21 | 2019-11-07 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 振動検出装置および異常判定システム |
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