JPS59163523A - 電荷出力形加速度センサ用減衰器 - Google Patents
電荷出力形加速度センサ用減衰器Info
- Publication number
- JPS59163523A JPS59163523A JP3801283A JP3801283A JPS59163523A JP S59163523 A JPS59163523 A JP S59163523A JP 3801283 A JP3801283 A JP 3801283A JP 3801283 A JP3801283 A JP 3801283A JP S59163523 A JPS59163523 A JP S59163523A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensor
- attenuator
- output
- sensitivity
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電荷出力形加速七ンサ用減哀器に関する。
一般に建屋、機械設備等の振動を測定する場合、被測定
体に加速度センサを取付け、この加速度センサの出力信
号を振動計で増幅し振動レベルを表示するようにしてい
る。通常、振動検出装置に用いられる加速度センサのう
ち、圧電体の圧電効果を利用した電荷出力形加速度セン
サ（以下加速度センサと略記する）は、たとえば第１図
（ａ）に示すように構成されている。すなわち、図中、
１は金属で形成されたベースであり、このベース１の下
面には図示しない被測定体に固定するだめのネジ穴２が
設けられている。
体に加速度センサを取付け、この加速度センサの出力信
号を振動計で増幅し振動レベルを表示するようにしてい
る。通常、振動検出装置に用いられる加速度センサのう
ち、圧電体の圧電効果を利用した電荷出力形加速度セン
サ（以下加速度センサと略記する）は、たとえば第１図
（ａ）に示すように構成されている。すなわち、図中、
１は金属で形成されたベースであり、このベース１の下
面には図示しない被測定体に固定するだめのネジ穴２が
設けられている。
そして、ベース１の上面に水晶等の圧電体３が取付られ
ており、この圧電体３の上面に金属製のおもり４が取付
られている。そして、上記圧電体３の上面および下面か
ら出力信号線５ ａ ＋５ｂが導出されている。これら
の圧電体３およびおもり４はケース６によって覆われて
いる。
ており、この圧電体３の上面に金属製のおもり４が取付
られている。そして、上記圧電体３の上面および下面か
ら出力信号線５ ａ ＋５ｂが導出されている。これら
の圧電体３およびおもり４はケース６によって覆われて
いる。
このような構成の加速度センサの等価回路は第１図（ｂ
）に示すように、加速度に比例した電荷Ｑを発生する電
荷源７の両端に圧電体３の静電容量に等しい容量ｃｄを
有したコンデンサ８を接続したものとなっている。なお
、図中９は出力信号線５ａ、５ｂで構成されたケーブル
の線間容量Ｃｃヲ示すコンデンサである。
）に示すように、加速度に比例した電荷Ｑを発生する電
荷源７の両端に圧電体３の静電容量に等しい容量ｃｄを
有したコンデンサ８を接続したものとなっている。なお
、図中９は出力信号線５ａ、５ｂで構成されたケーブル
の線間容量Ｃｃヲ示すコンデンサである。
この加速度センサを用いて被測定体の加速度を測定する
場合、加速度に比例して発生した前記電荷Ｑｄを、この
加速度センサに接続された振動計本体（以下本体と略記
する）に内蔵されたいわゆるチャージアンプ（電荷増幅
器）でもって電圧に変換し、この電圧でもって表示メー
タ等を駆動させるようにしている。
場合、加速度に比例して発生した前記電荷Ｑｄを、この
加速度センサに接続された振動計本体（以下本体と略記
する）に内蔵されたいわゆるチャージアンプ（電荷増幅
器）でもって電圧に変換し、この電圧でもって表示メー
タ等を駆動させるようにしている。
また、このような加速度センサにおける印加加速度αと
発生電荷Ｑ、との関係は、おもり４の質量をｍとし、圧
電体３の圧電定数をｋとすると（１）式で示される。
発生電荷Ｑ、との関係は、おもり４の質量をｍとし、圧
電体３の圧電定数をｋとすると（１）式で示される。
Ｑｄ＝ｋｍα ・・・・・・・・・・・・（１）さ
らに、この加速度センサは、圧電体３を・ぐネとする片
持梁とみなせるので、圧電体３を同一材料で同一形状に
形成すれば、加速度センサの周波数特性はほぼおもりの
質量ｍで決まる。一方、加速度センサの感度、すなわち
、単位加速度肖りに発生する電荷量は（１）式で明らか
のようにおもりの質量ｍに比例する。
らに、この加速度センサは、圧電体３を・ぐネとする片
持梁とみなせるので、圧電体３を同一材料で同一形状に
形成すれば、加速度センサの周波数特性はほぼおもりの
質量ｍで決まる。一方、加速度センサの感度、すなわち
、単位加速度肖りに発生する電荷量は（１）式で明らか
のようにおもりの質量ｍに比例する。
したがって、周波数特性の異る加速度センサは、一般に
感度も異る。第２図は周波数特性の異る３種類の加速度
センサの特性図である。すなわち、図中Ａ特性を示す加
速度センサは、他のＢ、Ｃ特性の加速度センサに比較し
て、周波数特性が優れているが、感度が悪い。反対にＣ
特性を示す加速度センサは、感度において優れているが
、周波数特性において劣る。
感度も異る。第２図は周波数特性の異る３種類の加速度
センサの特性図である。すなわち、図中Ａ特性を示す加
速度センサは、他のＢ、Ｃ特性の加速度センサに比較し
て、周波数特性が優れているが、感度が悪い。反対にＣ
特性を示す加速度センサは、感度において優れているが
、周波数特性において劣る。
この結果、異る感度を有する加速度センサを本体に接続
する場合には、測定前に必ず本体の内部に設けられたチ
ャージアンプの感度調整をしなければならないという不
便があった０まだ感度比が大きく異る加速度センサを本
体に接続する場合には、チャージアンプ０の出力が飽和
するが、これを避けるため大幅にチャージアンプの感度
を調整しなければならないので、チャージアンプの特性
が変化し正確な振動レベル測定が出来なくなると云１う
欠点があった。
する場合には、測定前に必ず本体の内部に設けられたチ
ャージアンプの感度調整をしなければならないという不
便があった０まだ感度比が大きく異る加速度センサを本
体に接続する場合には、チャージアンプ０の出力が飽和
するが、これを避けるため大幅にチャージアンプの感度
を調整しなければならないので、チャージアンプの特性
が変化し正確な振動レベル測定が出来なくなると云１う
欠点があった。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、その目的とするところは、簡単な構成によって加速
度センサの感度を減衰でき、例えば振動計本体に接続し
た嚇合には特に本体を感度調整することなしに感度の大
きく異る刃口速度センサを本体に接続可能にする電荷出
力形加速度センサ用減衰器を提供することにある。
り、その目的とするところは、簡単な構成によって加速
度センサの感度を減衰でき、例えば振動計本体に接続し
た嚇合には特に本体を感度調整することなしに感度の大
きく異る刃口速度センサを本体に接続可能にする電荷出
力形加速度センサ用減衰器を提供することにある。
第３図は本発明の一実施例に係るこ荷出方形加速度セン
サ用減衰器を例えば振動検出装置に適用した場合の構成
図であり、第１図（ｂ）と同一部分には同一符号が付し
である。し７たがって重複する部分の説明は省略する。
サ用減衰器を例えば振動検出装置に適用した場合の構成
図であり、第１図（ｂ）と同一部分には同一符号が付し
である。し７たがって重複する部分の説明は省略する。
この振動検出装置は、大きく別けて、第１図（ｂ）と同
一構成の加速度センサユ１と、この加速度センサ１１の
信号出力端子１２ａ、１２ｂに接続された本発明の実施
例の電荷出力形加速度センサ用減衰器（以下減衰器と略
記する）工１３と、この減衰器２仁ノーの出力端子に接
続されチャージアンｆを内蔵する振動計本体１４とで構
成されている。
一構成の加速度センサユ１と、この加速度センサ１１の
信号出力端子１２ａ、１２ｂに接続された本発明の実施
例の電荷出力形加速度センサ用減衰器（以下減衰器と略
記する）工１３と、この減衰器２仁ノーの出力端子に接
続されチャージアンｆを内蔵する振動計本体１４とで構
成されている。
前記減衰器１３は、たとえば、図示しない小さい箱型容
器内の対向面にＢＮＣコネクタから々る入力端子１５ａ
、１５ｂおよび出力端子１６ａ。
器内の対向面にＢＮＣコネクタから々る入力端子１５ａ
、１５ｂおよび出力端子１６ａ。
１６ｂｆ設け、この入力端子１５ａと出力端子１６８間
に容量Ｃ１の第１のコンデンサ１７を接続し、入力端子
１５ａ、１５ｂ間に容量Ｃ２の第２のコンデンサ１８を
接続し、さらに入力端子１５ｂと出力端子１６ｂとを短
絡したものとなっている。そして、前記加速度センサ１
１の出力端子１２ａ、１２ｂと減衰器−Ｌ」−の入力端
子１５ａ、１５ｂとの接続および減衰器１３−の出力端
子１６ａ、１６ｂと本体１４の入力端子Ｚ！ｌＪａ 、
１９ｂとの接続は前述したＢＮＣコネクタで行っている
。
に容量Ｃ１の第１のコンデンサ１７を接続し、入力端子
１５ａ、１５ｂ間に容量Ｃ２の第２のコンデンサ１８を
接続し、さらに入力端子１５ｂと出力端子１６ｂとを短
絡したものとなっている。そして、前記加速度センサ１
１の出力端子１２ａ、１２ｂと減衰器−Ｌ」−の入力端
子１５ａ、１５ｂとの接続および減衰器１３−の出力端
子１６ａ、１６ｂと本体１４の入力端子Ｚ！ｌＪａ 、
１９ｂとの接続は前述したＢＮＣコネクタで行っている
。
なお２加速度センサ１１の構成は第１図（ｂ）と同じで
ある。
ある。
次に、このように構成された屯荷出力形加述度センサ用
減衰器の作用を説明する。
減衰器の作用を説明する。
最初に、減衰器すを使用せずに、■速度センサ１１の出
力信号を直接本体１４に人力させた場合を考える。この
場合、加速度センサ尼の出力端子１２ａ、１２ｂ間の電
圧Ｖは（２）式となる。
力信号を直接本体１４に人力させた場合を考える。この
場合、加速度センサ尼の出力端子１２ａ、１２ｂ間の電
圧Ｖは（２）式となる。
Ｖ＝Ｑ、／（Ｃ，＋ｃｃ） −−−−−−−−−・
・−＜２）ただし電荷Ｑ、は Ｑｄ−Ｑｏｅｊｏｌ・・・叩旧・・（３）であり、ωは
振動角周波数であシ、Ｑｏは振幅定数である。
・−＜２）ただし電荷Ｑ、は Ｑｄ−Ｑｏｅｊｏｌ・・・叩旧・・（３）であり、ωは
振動角周波数であシ、Ｑｏは振幅定数である。
一方、本体１４のチャージアンプの出方電圧は、このチ
ャージアンプに流入する電荷量、すなわち、出力端子１
２ａ、１２ｂを流れる電流に対応する。計算を簡単にす
るために、入力端子１９ａ、１９ｂ間が短絡していると
すると、この短絡電流Ｉは、両端にＶの電圧が印加畜れ
ているコンデンサ８，９の並列回路の放電電流とみなせ
るので、 Ｉ−ｖＪω（ｃｄ十ｃｃ）＝ｊωＱ、・・目・・・・・
山（４）となる。
ャージアンプに流入する電荷量、すなわち、出力端子１
２ａ、１２ｂを流れる電流に対応する。計算を簡単にす
るために、入力端子１９ａ、１９ｂ間が短絡していると
すると、この短絡電流Ｉは、両端にＶの電圧が印加畜れ
ているコンデンサ８，９の並列回路の放電電流とみなせ
るので、 Ｉ−ｖＪω（ｃｄ十ｃｃ）＝ｊωＱ、・・目・・・・・
山（４）となる。
次に、減衰器１３を第３図に示すように、加速度センサ
Ｌ１と本体１４との間に介挿した場合を考える。この場
合、加速度センサ１１の出力端子１２ａ、１２ｂ間の電
圧Ｖｏは（５）式となる。
Ｌ１と本体１４との間に介挿した場合を考える。この場
合、加速度センサ１１の出力端子１２ａ、１２ｂ間の電
圧Ｖｏは（５）式となる。
ｖｏ−Ｑ、／（Ｃ１＋Ｃｃ十ｃ２）叫旧・・・・・（５
）一方、入力端子１９ａ、１９ｂ間を短絡した場合の短
絡電流ＩＯは、３つのコンデンサ８，９゜１８の並列回
路とコンデンサ１７との１亘列回路の放電電流とみなせ
るので、 となる。
）一方、入力端子１９ａ、１９ｂ間を短絡した場合の短
絡電流ＩＯは、３つのコンデンサ８，９゜１８の並列回
路とコンデンサ１７との１亘列回路の放電電流とみなせ
るので、 となる。
ここで（６）式と（４）式との比を求めると、よって、
（７）式で示される比率でもって加速度センサ１１の本
体１４への入力感度を低下させることができる。
（７）式で示される比率でもって加速度センサ１１の本
体１４への入力感度を低下させることができる。
したがって、減衰器１３の二つのコンデンサ１７．１８
の容量値ＣＩ、Ｃ２ｉ適宜設定することによって、（７
）式で示される減衰比を任意に設定することが可能であ
る。しかして、高感度の加速度センサと低感度の加速度
セ／すとの二種類の加速度センナを一台の本体に交互に
接続して振動測定する場合、本体を低感度の加速度セン
サの感度に調整しておき、高感度の加速度センサを使用
する場合には減衰器でもって、本体への入力感度を低感
度の加速度センサのそれに合せるようにする。したがっ
て、本体の感度調整をすることなしに、減衰器の着脱の
みで感度の異る加速度センサを本体に接続できる。
の容量値ＣＩ、Ｃ２ｉ適宜設定することによって、（７
）式で示される減衰比を任意に設定することが可能であ
る。しかして、高感度の加速度センサと低感度の加速度
セ／すとの二種類の加速度センナを一台の本体に交互に
接続して振動測定する場合、本体を低感度の加速度セン
サの感度に調整しておき、高感度の加速度センサを使用
する場合には減衰器でもって、本体への入力感度を低感
度の加速度センサのそれに合せるようにする。したがっ
て、本体の感度調整をすることなしに、減衰器の着脱の
みで感度の異る加速度センサを本体に接続できる。
また、上記減衰器はＢＮＣコネクタを使用すれば容易に
着脱できるので、振動測定作業の能率をより向上させる
ことができる。
着脱できるので、振動測定作業の能率をより向上させる
ことができる。
さらに、この減衰器１３は、能動素子を使用せずに二つ
のコンデンサ１７．１８のみで構成しているので、構成
が簡単でしかも小型、低コストに製造できる。
のコンデンサ１７．１８のみで構成しているので、構成
が簡単でしかも小型、低コストに製造できる。
第４図（ａ）は本発明の他の実施例に係る電荷出力形加
速度センサ用減衰器を例えば振動検出装置に適用した模
式図であり、第３図と同一部分には同一符号が付しであ
る。
速度センサ用減衰器を例えば振動検出装置に適用した模
式図であり、第３図と同一部分には同一符号が付しであ
る。
この実施例の減衰器王」には、図示するように切換スイ
ッチ２２が設けられている。そして、第４図（ｂ）の回
路図で示すように、上記切換スイッチ２２は、第１のコ
ンデンサ１７０両端子間に接続されている。そして、切
換スイッチ２２を開閉することによって２種類の減衰比
、たとえば「×１倍」、「×π倍」を得ることができる
。したがって、この場合、減衰器２１を本体１４に取付
けたままで、切換スイッチ２２の操作のみで２種類の加
速度センサを接続することが可能であるので、振動測定
の作業能率をさらに向上させることができる。
ッチ２２が設けられている。そして、第４図（ｂ）の回
路図で示すように、上記切換スイッチ２２は、第１のコ
ンデンサ１７０両端子間に接続されている。そして、切
換スイッチ２２を開閉することによって２種類の減衰比
、たとえば「×１倍」、「×π倍」を得ることができる
。したがって、この場合、減衰器２１を本体１４に取付
けたままで、切換スイッチ２２の操作のみで２種類の加
速度センサを接続することが可能であるので、振動測定
の作業能率をさらに向上させることができる。
なお、第３図、第４図（ｂ）の実施例で、減衰器内の容
量Ｃ２は固定コンデンサであるが、これらを可変容量形
のコンデンサとすることもでき、この場合には前記減衰
器の減衰量を連続的に可変することができる。
量Ｃ２は固定コンデンサであるが、これらを可変容量形
のコンデンサとすることもでき、この場合には前記減衰
器の減衰量を連続的に可変することができる。
以上説明したように本発明によれば、第１および第２の
二つのコンデンサで減衰器を構成し、感度の高い加速度
センサの感度を減衰させているので、本体自体を感度調
整することなしに、感度の異る加速度センサを上記本体
に接続することが可能となるという効果が得られる。し
たがって、わずかな費用でもって減衰器が構成できるう
え、この減衰器を加速度センサと本体間に挿入すれば振
動検出装置の調整作業を大幅に低減させることができる
。
二つのコンデンサで減衰器を構成し、感度の高い加速度
センサの感度を減衰させているので、本体自体を感度調
整することなしに、感度の異る加速度センサを上記本体
に接続することが可能となるという効果が得られる。し
たがって、わずかな費用でもって減衰器が構成できるう
え、この減衰器を加速度センサと本体間に挿入すれば振
動検出装置の調整作業を大幅に低減させることができる
。
第１図（ａ）は加速度センサの概略構成を示す断面図、
第１図（ｂ）は同加速度センサの等価回路図、第２図は
同加速度センサの特性図、第３図は本発明の一実施例に
係る電荷出力形加速度センサ用減衰器を振動検出装置に
適用した回路図、第４図（ａ）は本発明の他の実施例に
係る電荷出力形加速度センサ用減衰器を用いた振動検出
装置金示す模式図、第４図（ｂ）は同減衰器の回路図で
ある。 ７・・・電荷源、８，９・・・コンデンサ、ユ１１・・
・加速度センサ、Ｌノ、芭ユ・・・減衰器、１４・・・
振動計本体、１７・・・第１のコンデンサ、１８・・・
第２のコンデンサ、２２・・・切換スイッチ。 第 １ 図 （ａ） （ｂ） 笥２図 ｇ］裏表状（バＨｚ） 「 第４図 〕４
第１図（ｂ）は同加速度センサの等価回路図、第２図は
同加速度センサの特性図、第３図は本発明の一実施例に
係る電荷出力形加速度センサ用減衰器を振動検出装置に
適用した回路図、第４図（ａ）は本発明の他の実施例に
係る電荷出力形加速度センサ用減衰器を用いた振動検出
装置金示す模式図、第４図（ｂ）は同減衰器の回路図で
ある。 ７・・・電荷源、８，９・・・コンデンサ、ユ１１・・
・加速度センサ、Ｌノ、芭ユ・・・減衰器、１４・・・
振動計本体、１７・・・第１のコンデンサ、１８・・・
第２のコンデンサ、２２・・・切換スイッチ。 第 １ 図 （ａ） （ｂ） 笥２図 ｇ］裏表状（バＨｚ） 「 第４図 〕４
Claims (1)
- 圧電体の圧電効果を利用して加速度を電荷出力信号に変
換し二つの出力端から出力する加速度センサに用いる減
衰器であって、前記出力端の一端にその一端が接続され
た第１のコンデンサと前記二つの出力端にその両端が接
続きれた第２のコンデンサとで構成され、前記第１のコ
ンデンサの他の一端と前記出力端の他の一端とから前記
加速度センサの出力電荷信号を減衰させて出力する電荷
出力混加速度センサ用減衰器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3801283A JPS59163523A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 電荷出力形加速度センサ用減衰器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3801283A JPS59163523A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 電荷出力形加速度センサ用減衰器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59163523A true JPS59163523A (ja) | 1984-09-14 |
| JPH024863B2 JPH024863B2 (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=12513661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3801283A Granted JPS59163523A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 電荷出力形加速度センサ用減衰器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59163523A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022520752A (ja) * | 2019-02-04 | 2022-04-01 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 電子システム、加速度計、較正方法、リソグラフィ装置、デバイス製造方法 |
-
1983
- 1983-03-08 JP JP3801283A patent/JPS59163523A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022520752A (ja) * | 2019-02-04 | 2022-04-01 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | 電子システム、加速度計、較正方法、リソグラフィ装置、デバイス製造方法 |
| US11561479B2 (en) | 2019-02-04 | 2023-01-24 | Asml Netherlands B.V. | Electronic system, accelerometer, calibration method, lithographic apparatus and device manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH024863B2 (ja) | 1990-01-30 |
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