JPS59157522A - 振動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （（イ）産業上の利用分野 この発明は、振動測定装置、特にセンサ部に空間フィル
タを用いた振動ｍ＋ｊ定装置に関する。

（０）背景 従来」：すｈ　１ｉｉｌｌ定物の振動を測定するのに、
動電形振動センサや圧電形振動センサを用いた振動測定
装置が（重用されている。しかし、これら従来の振動測
定装置に用いられる振動センサはいずれも機械歪を電気
７８号に変換するものであるから、電気的、＠気的な誘
導による影響を受けやすく、また防爆性にも％ｔがある
という欠点があった。そのため高粘度な振動測定や、防
爆性がシビアに要求される特殊環境下での測定には適さ
ず、これらの点で問題のない全く新たな原理の振動測定
装置の開発が望寸れていた。

（／１目的 この発明の目的は、振動を乱すことなく安全。

防爆性全有する振動測定装置を提供するにある。

（勾（苗１戊 」二記１」的をＳ成するために、この発明の振動測定装
Ｆｔは、センサ部全光学手段で構成している。

すなわちこの発明の振動測定装置は波測定物の振動端面
に照明光を投射する光源と５前記振動端而に対面し、前
記１Ｉｌｕ測定物の振動により周波数変調された光信号
を検出する空間フィルタと、この空間フィルタで検出さ
れた周波数変調光全電気信号に変換する光電変換手段と
、この光電変換手段よ　・り出力される周波数変調信号
全復調する復調回路と、この復調回路の復調信号の振幅
より前記θＵ測定物の振動振幅を検出する振動４’ｂｉ
幅検出回路と。

前記復Ｗ１Ｍ回路の′Ｄ調信号の周波数より前記〜Ｕ測
定物の振１ｊｊ周波数を検出する振動周波数検出回路と
で構成されている。

（ＩＪ１実施例 以下、実施例によりこの発明の詳細な説細する。

第１図はこの発明の一実施例を示す振動測定装置のブロ
ック図である。同図において１は被測定振動体であり、
矢符Ａの方向に振動する。敲測定物１の端面には、照明
用光源駆動回路２によシ駆動される発光ダイオード３よ
シの発光が照明用光ファイバ４を介して照射されるよう
に構成されている。

５は多数の細径のファイバを一列（あるいは２（３） 次元的）に配列してなる空間フィルタである。照明用光
ファイバ４より被（固定物１の端面に照射された光は被
測定′吻１の端面で反射して、レンズ６を介して空間フ
ィルタ５に入力される、空間フィルタ５ば、被測定物１
の端面に生しる種々の光学的模様のうち、細径ファイバ
の配列ピンチに等しいピッチの模様のみをギャノチする
ものである６、この空間フィルタ５にギャッチされる光
信号は。

被（固定物１の振動にＪ二り周波数変調を受ける１、７
は、空間フィルタ５よりの周波数変調光を伝送する光フ
ァイバ、８け光ファイバ７Ｊ：りの周波数変調光を受け
て市気悟号に変換するホトダイオード、９は変換された
電気信＋３（周波数変調信号）を増幅する九′を匡変換
増幅回路、１０は周波数変調信号を復調するＦ１ｖＩ復
調回路、１１ｄ復調イバ号を１／２に分周する分周回路
、１２は分周回路１１の出力信号の周波数を′電圧信号
に変換する周波数・′「は圧変換回路、１５はＦＭ復調
信号のピーク値を検出するピーク値検出回路、１４はピ
ーク値検出回路で検出されたピーク値′市［］：、を周
波数・電圧変（４） 換回路１２の出力電圧で除算して振動振幅値を算出する
振幅演算回路である。

なお上記において、空間フィルタ５とレンズ６で光７フ
イバアレイ空間フィルタ応用の振動センサを形成し、ホ
トダイオード８以師の回路は信号処理部を形成する。そ
して振動センサは被測定振動領域に置かれ、照明用光源
と撮動センザ聞及び振動センサと信号処理部間は、上記
した光ファイバ４及び７で結合される。

次に以上のように構成される実施例振動測定装置におけ
る動作について説明する。

今、被測定物１が周波数ｆ　ｓ、振幅Ｕｏで振動してい
るとすると、すなわち振動信号がＵｏｓｉｎ（２７Ｃｆ
ｓｔ）であるとすると、空間フィルタ５の前方を通過す
る被測定物１の速度は、上記振動信号の時間微分した値
となり、　　２’ＫｆｓＵｏＣＯＳ（２７１４Ｓｔ）ｆ
表わせる。それゆえ被測定物１の振動によって空間フィ
ルタ５にギャッチされる振動端面のランダム光信号は２
冗ｆｓＵｏｃＯｓ（２冗ｆｓｔ）に対応した周波数成分
を有する。す々わち被測定物１の空間フィルタ５前を通
過する速さに」：り周波数変調を受ける。この周波数変
調を受けた光は空間フィルタ５より、光ファイバ７を経
てホトダイオード８に加えられ′Ｆ程気気１号に変換さ
れる。この信号は光電変換増幅回路９で増幅されるが、
その出力波形すなわち周波数変調された信号波形は第２
図（ａ）に示すものとなる。この周波数変調された信号
をＦ　ＩＶＩ復調回路１０で復調すると、第２図（１）
）に示す波形の信号が得られる。この後調信号の振幅は
被測定物１が空間フィルタ５の前方を通過する速さの変
化に対応して変化するものであるから、被測定物１の１
振動に対して２周期の変化が生じる。しだがって、この
信号の周波数を分周回路１１で１／に分周することによ
り、被測定物１の振動周波数ｆｓに等しい周波数の信号
が得られる。そのだめ２分周回路１１より出力される周
波数信号を周波数・電圧変換回路１２で電圧信号に変換
することにより、被測定ｖ／Ｊ１の振動周波数ｆ、に応
じた電圧Ｖ（ｆＳ）を得ることができる。

一方、ＦＭ復調回路１ｏより出力される復調信号の最大
振幅は、空間フィルタ前方を通過する被測定物１の速さ
、すなわぢ２ｚｆｓＵｏに比例するものであるから、復
調信号のピーク値をピーク値検出［１１路１３で検出す
る。ピーク値検出回路１３で検出されたピーク値に対応
する電圧Ｖ（２ｘｆｓＵＯ）が振幅演算回路１４に加え
られる。振幅演算回路１４には２周波数・電圧変換回路
１２から振動周波数１’ｓに対応した電圧Ｖ　（ｆｓ）
も人力されているので、振幅演算回路１４は電圧Ｖ（２
′１ｒ、ｆＳＵｏ）を電圧Ｖ（ｆＳ）で除算して、被測
定物１の振動振幅ＵＯにのみ対応した電圧Ｖ（Ｕｏ）が
出力される。

以」二のようにして、被測定物１の振！１１１１娠幅Ｕ
。

と振動周波数ｆｓを測定することができる。

々お上記実施例において、被測定物の振幅方向に対して
振動センサの光軸が直角になるようにしているが、必ず
しも直角にする必要はなく、直角以外の角度である場合
には、信号処理部の演算回路で演算の際若干の考慮をす
ればよい。

また被測定物の形状によって、被測定物に対して空間フ
ィルタを対面でき得ない場合には、被測定物の適所に空
間フィルタと対面させ、照明光を照射する検出用突起物
を取り伺けてもよい。

（へ）効果 この発明の振！ｌ１ＩＩ測定装置によれば、振動センサ
に空間フィルタを用い、少なくともセンサ部では全て光
学的に信号処理を行なっているので１本質的に安全防爆
であるとともに′電磁雑音に強い振動測定装置を得るこ
とができる。寸だ被測定物の振動端面に空間フィルタを
対面配置でき得る場合には、振動センサは被測定物に非
接触であるだめ。

振動センサにより何ら振動を乱すことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す振動測定装置のブロ
ック図、第２図は第１図に示す同振動測定装置の動作を
説明するだめの波形図である。 １：被測定物、　　２；照明用光源駆動回路。 ６：発光ダイオード、　　４・７二光フアイバ。 ５：空間フィルタ、　　８：ホトダイオード。 ９−光′厖変換増幅回路、　　　１０：ＦＭ復調回路。 １１：分周回路、　　１２：周波数・電圧変換回路、　
　１３：　ピーク値検出回路。 １４：振幅演算回路。 特許出願人　　　　　株式会社島津製作所代理人　　弁
坤士　　中　杓　茂　信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）波測定物の振動端面に照明光を投射する光源と、
   前記振動端面に対面し、前記彼測定物の振動によシ周波
   数変調された光信号を検出する空間フィルタと、この空
   間フィルタで検出された周波数変調光を電気信号に変換
   する光電変換手段と、この光電変換手段より出力される
   周波数変軸信号を復調する復調回路と、この復調回路の
   復調愕号の振幅より前記岐測定物の振動振幅全検出する
   振動振幅検出回路と、前記痩調回路の復調信号の周波数
   よシ前記彼測定物の奈動周波Ｊｌｉ、を検出する振動周
   波数検出回路とよりなる振動測定装置。