JPH11337569A - 振動加速度測定装置 - Google Patents
振動加速度測定装置Info
- Publication number
- JPH11337569A JPH11337569A JP10166081A JP16608198A JPH11337569A JP H11337569 A JPH11337569 A JP H11337569A JP 10166081 A JP10166081 A JP 10166081A JP 16608198 A JP16608198 A JP 16608198A JP H11337569 A JPH11337569 A JP H11337569A
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- Japan
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- acceleration
- vibration
- axis
- axes
- vibration acceleration
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置の姿勢が変化する場合や、振動方向と異
なる方向から他の加速度が作用する場合にも、上記振動
方向への加速度を正確に測定する。 【解決手段】 鉛直方向へ振動する移動体上に、空間内
で直交する三軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の加速度ａx ，ａ
y ，ａz を検出する加速度計１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、二軸
Ｙ，Ｚの各軸周りの角速度を検出する光ジャイロ２Ａ，
２Ｂとを設ける。光ジャイロ２Ａ，２Ｂの出力は積分回
路３１，３２で積分されて回転角信号θ，φとなる。演
算回路６は各加速度ａx 〜ａz と各回転角θ，φとから
移動体の鉛直方向の振動加速度ａv を下式（１）により
算出する。なお、ｇは重力加速度である。 【数１】
なる方向から他の加速度が作用する場合にも、上記振動
方向への加速度を正確に測定する。 【解決手段】 鉛直方向へ振動する移動体上に、空間内
で直交する三軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の加速度ａx ，ａ
y ，ａz を検出する加速度計１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、二軸
Ｙ，Ｚの各軸周りの角速度を検出する光ジャイロ２Ａ，
２Ｂとを設ける。光ジャイロ２Ａ，２Ｂの出力は積分回
路３１，３２で積分されて回転角信号θ，φとなる。演
算回路６は各加速度ａx 〜ａz と各回転角θ，φとから
移動体の鉛直方向の振動加速度ａv を下式（１）により
算出する。なお、ｇは重力加速度である。 【数１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は振動加速度測定装置
に関し、特に、装置の傾斜や、他の方向から作用する加
速度の影響を受けることなく振動加速度を正確に測定す
ることができる振動加速度測定装置に関する。
に関し、特に、装置の傾斜や、他の方向から作用する加
速度の影響を受けることなく振動加速度を正確に測定す
ることができる振動加速度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両等において鉛直方向の振動加速度を
測定することは、これを積分して振動速度や振動変位を
得ることによって、車両走行路の凹凸計測や乗り心地の
評価、あるいは車両の安定制御等を行う際に有用であ
る。
測定することは、これを積分して振動速度や振動変位を
得ることによって、車両走行路の凹凸計測や乗り心地の
評価、あるいは車両の安定制御等を行う際に有用であ
る。
【０００３】なお、特開平９−１３３５２６号公報に
は、移動加速度が作用する場合にも傾斜面の角度を正確
に測定できる傾斜計が提案されている。
は、移動加速度が作用する場合にも傾斜面の角度を正確
に測定できる傾斜計が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両等はそ
の移動に伴って姿勢が傾斜し、あるいは加減速や方向転
換に伴う加速度が水平方向から作用するため、これらの
影響を排除して鉛直方向の振動加速度を正確に測定した
いという要請が強い。
の移動に伴って姿勢が傾斜し、あるいは加減速や方向転
換に伴う加速度が水平方向から作用するため、これらの
影響を排除して鉛直方向の振動加速度を正確に測定した
いという要請が強い。
【０００５】本発明は上記要請に応えるもので、装置の
姿勢が変化する場合や、振動方向と異なる方向から他の
加速度が作用する場合にも、上記振動方向への加速度を
正確に測定することができる振動加速度測定装置を提供
することを目的とする。
姿勢が変化する場合や、振動方向と異なる方向から他の
加速度が作用する場合にも、上記振動方向への加速度を
正確に測定することができる振動加速度測定装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、振動する移動体（Ｄ）上に、空間内で
直交する三軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸方向の加速度（ａx
，ａy ，ａz ）を検出する加速度検出手段（１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ）と、上記三軸のうちの二軸（Ｘ，Ｙ）の各軸
周りの回転角（θ，φ）を検出する回転角検出手段（２
Ａ，２Ｂ）とを設けるとともに、上記加速度検出手段
（１Ａ〜１Ｃ）で検出された各加速度（ａx 〜ａz ）と
上記回転角検出手段（２Ａ，２Ｂ）で検出された各回転
角（θ，φ）とから移動体（Ｄ）の振動加速度（ａv ）
を算出する演算手段（６）を設けている。
め、本発明では、振動する移動体（Ｄ）上に、空間内で
直交する三軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸方向の加速度（ａx
，ａy ，ａz ）を検出する加速度検出手段（１Ａ，１
Ｂ，１Ｃ）と、上記三軸のうちの二軸（Ｘ，Ｙ）の各軸
周りの回転角（θ，φ）を検出する回転角検出手段（２
Ａ，２Ｂ）とを設けるとともに、上記加速度検出手段
（１Ａ〜１Ｃ）で検出された各加速度（ａx 〜ａz ）と
上記回転角検出手段（２Ａ，２Ｂ）で検出された各回転
角（θ，φ）とから移動体（Ｄ）の振動加速度（ａv ）
を算出する演算手段（６）を設けている。
【０００７】三軸の各軸方向の加速度と、二軸の軸回り
の回転角に基づいて演算手段で算出された振動加速度
は、装置の姿勢変化や、振動方向と異なる方向からの他
の加速度の影響が排除されている。したがって、この振
動加速度を積分することにより、移動体の振動速度や振
動変位を正確に知ることができる。
の回転角に基づいて演算手段で算出された振動加速度
は、装置の姿勢変化や、振動方向と異なる方向からの他
の加速度の影響が排除されている。したがって、この振
動加速度を積分することにより、移動体の振動速度や振
動変位を正確に知ることができる。
【０００８】ここで、鉛直方向の振動加速度ａv を算出
する際の上記演算手段における演算式は下式（１）で示
されるものとなる。式（１）中、αはＺ軸と鉛直軸が成
す角度であり、ｇは重力加速度である。
する際の上記演算手段における演算式は下式（１）で示
されるものとなる。式（１）中、αはＺ軸と鉛直軸が成
す角度であり、ｇは重力加速度である。
【０００９】
【数１】
【００１０】本発明は以下の方法としても実現すること
ができる。すなわち、振動する移動体（Ｄ）上で、空間
内で直交する三軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸方向の加速度
（ａx，ａy ，ａz ）を検出するとともに、三軸のうち
の二軸（Ｘ，Ｙ）の各軸周りの回転角（θ，φ）を検出
し、上記各加速度（ａx 〜ａz ）と各回転角（θ，φ）
とから移動体（Ｄ）の振動加速度（ａv ）を算出する振
動加速度測定方法。
ができる。すなわち、振動する移動体（Ｄ）上で、空間
内で直交する三軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸方向の加速度
（ａx，ａy ，ａz ）を検出するとともに、三軸のうち
の二軸（Ｘ，Ｙ）の各軸周りの回転角（θ，φ）を検出
し、上記各加速度（ａx 〜ａz ）と各回転角（θ，φ）
とから移動体（Ｄ）の振動加速度（ａv ）を算出する振
動加速度測定方法。
【００１１】なお、上記カッコ内の符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には振動加
速度測定装置（以下、単に測定装置という）の全体構成
を示す。振動加速度測定装置は車両に搭載されており、
空間内で直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の加速度
信号ａx ，ａy ,az を検出する加速度計１Ａ，１Ｂ，１
Ｃを有している。Ｘ軸加速度計１Ａは図２に示すよう
に、車両Ｄの進行方向へ向けて設けられ、Ｙ軸加速度計
１Ｂは車幅方向へ向けて設けられている。また、Ｚ軸加
速度計１Ｃは鉛直軸Ｖと一致する上下方向へ向けて設け
られている。
速度測定装置（以下、単に測定装置という）の全体構成
を示す。振動加速度測定装置は車両に搭載されており、
空間内で直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の加速度
信号ａx ，ａy ,az を検出する加速度計１Ａ，１Ｂ，１
Ｃを有している。Ｘ軸加速度計１Ａは図２に示すよう
に、車両Ｄの進行方向へ向けて設けられ、Ｙ軸加速度計
１Ｂは車幅方向へ向けて設けられている。また、Ｚ軸加
速度計１Ｃは鉛直軸Ｖと一致する上下方向へ向けて設け
られている。
【００１３】振動加速度測定装置はまた、Ｘ軸とＹ軸回
りの各角速度を検出する光ジャイロ２Ａ，２Ｂ（図１）
を有しており、これら光ジャイロ２Ａ，２Ｂの出力は積
分回路３Ａ，３Ｂで一回積分されてそれぞれＸ軸、Ｙ軸
回りの傾斜角信号θ，φ（図２）として出力される。な
お、加速度計１Ａ〜１Ｃおよび光ジャイロ２Ａ，２Ｂの
バイアス出力をカットするためにハイパスフィルタが設
けられているが、これらは図示を省略する。
りの各角速度を検出する光ジャイロ２Ａ，２Ｂ（図１）
を有しており、これら光ジャイロ２Ａ，２Ｂの出力は積
分回路３Ａ，３Ｂで一回積分されてそれぞれＸ軸、Ｙ軸
回りの傾斜角信号θ，φ（図２）として出力される。な
お、加速度計１Ａ〜１Ｃおよび光ジャイロ２Ａ，２Ｂの
バイアス出力をカットするためにハイパスフィルタが設
けられているが、これらは図示を省略する。
【００１４】上記加速度信号ａx ，ａy ,az および傾斜
角信号θ，φはサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４へ入
力して、所定時間（例えば定時間あるいは車両の一定走
行距離毎）間隔でサンプルホールドされ、さらに後段の
Ａ／Ｄ変換回路５でデジタルデータに変換されて演算回
路６に入力する。
角信号θ，φはサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路４へ入
力して、所定時間（例えば定時間あるいは車両の一定走
行距離毎）間隔でサンプルホールドされ、さらに後段の
Ａ／Ｄ変換回路５でデジタルデータに変換されて演算回
路６に入力する。
【００１５】演算回路６は例えばパーソナルコンピュー
タ等で構成され、これに読み込まれた上記加速度ａx ，
ａy , ａz および傾斜角θ，φより、上式（１）によっ
て鉛直方向の振動加速度ａv を算出して出力する。
タ等で構成され、これに読み込まれた上記加速度ａx ，
ａy , ａz および傾斜角θ，φより、上式（１）によっ
て鉛直方向の振動加速度ａv を算出して出力する。
【００１６】上式（１）により算出される振動加速度ａ
v は、車両の走行に伴う測定装置の姿勢変化や、車両の
加減速あるいは方向転換に伴う水平方向の加速度（水平
加速度）の影響を排除したものとなっている。これを以
下に説明する。
v は、車両の走行に伴う測定装置の姿勢変化や、車両の
加減速あるいは方向転換に伴う水平方向の加速度（水平
加速度）の影響を排除したものとなっている。これを以
下に説明する。
【００１７】Ｚ軸が鉛直軸Ｖと一致した図２に示す測定
装置のＸ−Ｙ−Ｚ系が、車両姿勢の変化によってＸ軸回
りにθ、Ｙ軸回りにφだけ回転して図３に示すＸ´−Ｙ
´−Ｚ´系に変化した場合、Ｚ´軸が鉛直軸となす角度
αは下式（２）によって表される。
装置のＸ−Ｙ−Ｚ系が、車両姿勢の変化によってＸ軸回
りにθ、Ｙ軸回りにφだけ回転して図３に示すＸ´−Ｙ
´−Ｚ´系に変化した場合、Ｚ´軸が鉛直軸となす角度
αは下式（２）によって表される。
【００１８】
【数２】
【００１９】次に、理解を容易にするため図４に示すよ
うに、Ｘ−Ｚ平面内でＸ軸、Ｚ軸がそれぞれＸ´軸、Ｚ
´軸へ角度φだけ傾斜した状態で、水平加速度ａh が作
用した場合を考える。この場合、Ｘ軸加速度計１Ａ、Ｚ
軸加速度計１Ｃによってそれぞれ検出される加速度ａx
，ａz は下式（３），（４）で示されるものとなり、
両式から振動加速度ａv は下式（５）で得られる。この
関係を三次元に拡張すると、振動加速度ａv は下式
（６）で示されるものとなり、この式（６）から、さら
に重力加速度ｇの影響を排除したものが上式（１）であ
る。
うに、Ｘ−Ｚ平面内でＸ軸、Ｚ軸がそれぞれＸ´軸、Ｚ
´軸へ角度φだけ傾斜した状態で、水平加速度ａh が作
用した場合を考える。この場合、Ｘ軸加速度計１Ａ、Ｚ
軸加速度計１Ｃによってそれぞれ検出される加速度ａx
，ａz は下式（３），（４）で示されるものとなり、
両式から振動加速度ａv は下式（５）で得られる。この
関係を三次元に拡張すると、振動加速度ａv は下式
（６）で示されるものとなり、この式（６）から、さら
に重力加速度ｇの影響を排除したものが上式（１）であ
る。
【００２０】
【数３】
【００２１】式（１）により算出される振動加速度ａv
は、車両の移動に伴う測定装置の姿勢変化や水平加速度
ａh の影響を受けず、かつ重力加速度ｇについても補正
がされているから、このような振動加速度ａv を一階積
分し、あるいは二階積分することによって、鉛直方向の
振動速度および振動変位を正確に得ることができる。
は、車両の移動に伴う測定装置の姿勢変化や水平加速度
ａh の影響を受けず、かつ重力加速度ｇについても補正
がされているから、このような振動加速度ａv を一階積
分し、あるいは二階積分することによって、鉛直方向の
振動速度および振動変位を正確に得ることができる。
【００２２】（第２実施形態）本実施形態では図５に示
すように、第１実施形態の構成（図１）に加えてリセッ
ト回路７を設ける。このリセット回路７はＸ軸、Ｙ軸の
各加速度ａx ，ａy が零付近になり、かつＺ軸の加速度
ａz がｇ付近になる毎に、すなわち測定装置が原姿勢に
復してＺ軸方向が鉛直方向と一致する毎に積分回路３
Ａ，３Ｂにリセット信号７ａを発して、その傾斜角出力
θ，φを零にリセットする。これにより、光ジャイロ２
Ａ，２Ｂの出力を積分した際の累積誤差が解消されて、
さらに正確な傾斜角θ，φがリアルタイムに得られる。
すように、第１実施形態の構成（図１）に加えてリセッ
ト回路７を設ける。このリセット回路７はＸ軸、Ｙ軸の
各加速度ａx ，ａy が零付近になり、かつＺ軸の加速度
ａz がｇ付近になる毎に、すなわち測定装置が原姿勢に
復してＺ軸方向が鉛直方向と一致する毎に積分回路３
Ａ，３Ｂにリセット信号７ａを発して、その傾斜角出力
θ，φを零にリセットする。これにより、光ジャイロ２
Ａ，２Ｂの出力を積分した際の累積誤差が解消されて、
さらに正確な傾斜角θ，φがリアルタイムに得られる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明の振動加速度測定
装置によれば、装置の姿勢が変化したり、振動方向と異
なる方向から他の加速度が作用する場合にも、上記振動
方向への加速度を正確に測定することができる。
装置によれば、装置の姿勢が変化したり、振動方向と異
なる方向から他の加速度が作用する場合にも、上記振動
方向への加速度を正確に測定することができる。
【図１】本発明の第１実施形態における、振動加速度測
定装置の全体構成を示すブロック図である。
定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】振動加速度測定装置の測定軸の方向を示す図で
ある。
ある。
【図３】振動加速度測定装置の測定軸の変位を示す図で
ある。
ある。
【図４】水平加速度が入力した場合の力学的合成図であ
る。
る。
【図５】本発明の第２実施形態における、振動加速度測
定装置の全体構成を示すブロック図である。
定装置の全体構成を示すブロック図である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…加速度計、２Ａ，２Ｂ…光ジャイ
ロ、６…演算回路、Ｄ…車両、Ｘ，Ｙ，Ｚ…軸、ａx ，
ａy ，ａz …加速度、ａv …振動加速度、θ，φ…回転
角。
ロ、６…演算回路、Ｄ…車両、Ｘ，Ｙ，Ｚ…軸、ａx ，
ａy ，ａz …加速度、ａv …振動加速度、θ，φ…回転
角。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 泰彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 伊藤 博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 振動する移動体上に、空間内で直交する
三軸の各軸方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記三軸のうちの二軸の各軸周りの回転角を検出する回
転角検出手段とを設けるとともに、前記加速度検出手段
で検出された各加速度と前記回転角検出手段で検出され
た各回転角とから前記移動体の振動加速度を算出する演
算手段を設けたことを特徴とする振動加速度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10166081A JPH11337569A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 振動加速度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10166081A JPH11337569A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 振動加速度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337569A true JPH11337569A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15824638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10166081A Pending JPH11337569A (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 振動加速度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337569A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009244095A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nissan Motor Co Ltd | 車輪入力測定装置および車輪入力測定方法 |
| CN111783030A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-16 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 | 触觉体验的评估方法、装置和存储介质 |
| JP2021139641A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 三菱重工業株式会社 | 振動計測装置及びこれを備えた回転体 |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP10166081A patent/JPH11337569A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009244095A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nissan Motor Co Ltd | 車輪入力測定装置および車輪入力測定方法 |
| JP2021139641A (ja) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 三菱重工業株式会社 | 振動計測装置及びこれを備えた回転体 |
| CN111783030A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-16 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 | 触觉体验的评估方法、装置和存储介质 |
| CN111783030B (zh) * | 2020-06-30 | 2023-11-10 | 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 | 触觉体验的评估方法、装置和存储介质 |
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