JPS62228919A - 回転機械の振動測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ターボ圧縮機、ターボポンプ、歯車装置、回
転原動機などの如き回転機械の振動の周波数分析を行な
う振動測定装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来回転機械の振動について、ディジタル処理による周
波数分析を行なって振動測定を行なう場合には、１回転
当たりのサンプリング点数Ｓを予め設定しておき、サン
プリング間隔時間Ｔ３、ローパスフィルタ回路のカット
オフ周波数ｆｔなどを手動により最適な値を選択してい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、サンプリング間隔ＴＩ、ローパスフィル
タ回路のカットオフ周波数ｆｔは後述の如く回転数ｎに
応じて変化するため、従来の装置においては、測定のプ
ロセス上回転数ｎを変化せしめる度にＴ、やｆｃなどの
値を手動にて選択せねばならず、回転数の変化も段階的
な変化を与えるにとどまり、多くの手間と時間がかかる
ものであった。

また、サンプリング点数Ｓを変更した場合でも、Ｔ、や
ｆｃはやはりＳに応じて変るため、選択の手間を要した
。

また、この選択を自動的にプログラム湿作を行なおうと
すればコンピュータを必要とし、構造が複雑になる、な
どの問題点を有するものであった。

本発明は、従来のものの上記の問題点を解決し、回転機
械の振動測定に当たり、回転数ｎを変えたり、サンプリ
ング点数Ｓを設定変更した場合でも自動的にかつ連続的
に最適のカットオフ周波数ｆｃ、サンプリング間隔時間
Ｔ１などの値を得て、最適な条件下において周波数分析
を行ない、信頼性の高い振動測定が行なえ、しかも構造
が筒車であり構造的にも信頼性の高い回転機械の振動測
定装置を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するための手段として、
回転機械の振動状態を検出し、得られた振動信号をロー
パスフィルタ回路により高次周波数成分をカットオフし
、得られた低次周波数成分信号を周波数分析回路に入力
せしめて周波数分析を行なう回転機械の振動測定装置に
おいて、前記回転機械の回転数ｎを検出し、これに基づ
く回転数信号を出力する回転数検出回路と、該回転数信
号を入力し、別途設定された１回転当たりのサンプリン
グ点数Ｓの値によりティ倍してサンプリング周波数〔。

ｆ、　−ｎＳ に基づ（サンプリング周波数信号を出力するティ倍回路
と、該サンプリング周波数信号を入力し、Ｃを所定の定
数とするときカットオフ周波数ｆｃ、ｆｃ、ｆｃ＝ｃｆ
ｓ に基づくカットオフ周波数信号を出力し、前記ローパス
フィルタ回路に入力せしめる力、トオフ周波数回路と、
前記サンプリング周波数信号を入力し、サンプリング間
隔時間Ｔ。

Ｔ、＝１＃。

に基づくサンプリング間隔時間信号を出力し、前記周波
数分析回路に入力せしめるサンプリング間隔時間回路と
を備えたことを特徴とする回転機械の振動測定装置を提
供せんとするものである。

〔作　用〕

作用の説明に関係する記号につき以下に示す。

回転体回転数　　　　　　ｎ　　　　　　ｒ、ｐ、ｓ。

１回転当たりのサンプリング点数　３　１／ｒｅｖ回転
体１回転の周期　　　Ｔ　Ｆ　−１／ｎ　　　ｓｅｅサ
ンプリング間隔時間　　Ｔｓ　　　　　　ｓｅｅサンプ
リング周波数　　　ｆ　ｔ　＝１／Ｔｓ　　１／ｓｅｃ
回転体回転周波ｆｔ１．　　　　　ｆ、＝ｎ　　　１７
ｓｅｅ〃　２次周波数　　　　ｆｚ＝２ｎ　　１／ｓｅ
Ｃ〃　ｍ次　／／　　　　　　ｆ、　、＝ｍｎ　　１＃
、ｅｃここに、サンプリング間隔時間Ｔ、は、Ｔｓ　＝
Ｔｒ　／Ｓ＝１／ｎｓ　　　　　ｓｅｃとなり、ｎとＳ
との関数となる。

また、ローパスフィルタ回路におけるカットオフ周波数
ｒｃは、周波数分析を行ない得る周波数領域０〜ｒ、ま
での間の、誤差が大なる高次周波数を除くため、Ｃを所
定の定数とするとき、ｆｃ＝ｃｆ、　　　　　　　　　
　　　　ｓｅｃなる如く選ばれている。Ｃは０．４〜０
．６程度に選ばれるが、０．５或いはその近辺がよい。

このｆｃは、 ｒｃｗｃ　ｆ、　−ｃｎＳ　　　　　　　　１／ｓｅｃ
となり、ｎとＳとの関数となる。

また、２次以上の周波数のうち、特に振動に影響を与え
るのは８〜１０次程度以下の周波数であるので、測定対
象周波数域を、例えば１０次までとして０〜ｆ、。の間
とする。このとき、ｆ　ｌｏ＝　１０　ｎ　　　　　　
　　　　　　　１７ｓｅｃであり、ｎの関数である。

しかして、本発明は前述の如く構成されているので、テ
ィ倍回路から出力されるサンプリング周波数ｆ、は自動
的にｎ及びＳに従属する値となり、このｆ、に基づくサ
ンプリング周波数信号がサンプリング間隔時間回路に入
力され、サンプリング間隔時間Ｔ。

Ｔ、＝１／ｆ、　　即ち＝ｌ／ｎｓ　　　ｓｅｃに基づ
くサンプリング間隔時間信号がさらに周波数分析回路に
入力され、サンプリング時点が選択される。従ってこの
サンプリング間隔時間Ｔ、はｎ又はＳが変れば自動的に
最適の値になるよう変化する。

また、カットオフ周波数回路から出力されるカットオフ
周波数信号は、カットオフ周波数ｆｃｆｃ＝ｃｆ、　　
　　　即ち−ｃｎｓ に基づいているので、ｎ又はＳが変れば自動的にカント
オフ周波数が最適の値となるように変化する。

またさらに測定対象の周波数範囲の最大次数をｍ次とす
れば、回転数検出回路より出力された回転数ｎに基づく
信号を入力して、ｍとｎとの相乗積ｍｎに基づく信号を
出力するティ倍回路を用いて、この出力を回転数分析回
路に入力せしめて測定対象の最大周波数ｒ１１．を、 ｆｍａｘ　！　Ｌ　＝ｍｎ　　　　　　　　　　１／ｓ
ｅｅに基づいて選択するようにすれば、ｎが変れば測定
対象最大周波数ｆ□８が自動的に最適な値になるように
変化する。

本発明はこのようにして、回転４３（ｎが変っても、サ
ンプリング点数Ｓの設定変更を行なっても、サンプリン
グ間隔時間Ｔ５、カットオフ周波数ｆｃ％測定対象最大
周波数ｆ□８などが自動的に最適な値となるよう定めら
れ入力されるので、人為的に変更する手間を要さず、ま
た、これらの回路は簡単なシーケンス回路であり、プロ
グラムを要さず、コンピュータを用いる必要がなく、構
造が極めて簡単で装置が小型となり、保守も容易となり
、信鎖性を向上せしめることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例をブロック回路図により説明する。

１は測定されるべき回転振動体、２はその振動状態を検
出し、振動信号を出力する振動検出回路、３はローパス
フィルタ回路であり、後述の如きＦＶ変換回路などによ
るカットオフ周波数回路４からのカットオフ周波数信号
により、カットオフ周波数「。よりも高次の周波数の成
分を除去し、周波数分析回路５のＡＤ変換回路６に入力
し、ディジタル信号に変換する。

ここで、後述の回転数検出回路７よりの最初の信号がト
リガー信号ＴＲとして入って周波数分析回路５を起動せ
しめ、後述のサンプリング間隔時間回路８からのサンプ
リング間隔時間Ｔ、に基づく信号が与えられてサンプリ
ング時点が選択され、さらに後述の、対象最大周波数ｒ
□８用のティ倍回路９からの対象最大周波数ｒ□８に基
づく信号が与えられて対象周波数の領域が選定される。

ＡＤ変換回路６より出力されたディジタル信号は周波数
分析回路本体ｌＯにおいて周波数分析処理がなされ、そ
のディジクル出力はＤＡ変換回路１１により再びアナロ
グ化され、測定結果はＣＲＴ、ペンオソシロなどの表示
部１２に表示される。アナログ化せずに測定結果を数表
により示してもよい。

回転数検出回路７は、回転体１回転にっき１パルスを発
生させる回路であり、単位時間例えば１ｓｅｃにはｎパ
ルスを発生せしめ回転数ｎ／ｓｅｃを検出し、ｎに基づ
く信号を出力する。

このパルスのうち、所定の時期のパルスはトリガーパル
スとして周波数分析回路５に送られ、これを起動せしめ
る。

１３はティ倍回路であり、ｎに基づ（回転数信号を受け
、サンプリング点数設定回路１４にて設定されたサンプ
リング点数Ｓ／ｒｅｖ（例えば１６〜２５６）に基づく
信号により、Ｓの値をｎに乗じてｎＳ、即ちサンプリン
グ周波数ｆ、を得る回路であって、ｆ３に基づくサンプ
リング周波数信号を出力する。

サンプリング周波数信号はカットオフ周波数回路４に入
力され、ＦＶ変換が行なわれると同時に例えば定数Ｃが
０．５なる場合には、サンプリング周波数ｆ、に０．５
が乗じられて０．５　ｆ　、即ちカットオフ周波数ｒｃ
が得られ、ｆｃに基づくカットオフ周波数信号がローパ
スフィルタ回路３に入力され、ｆｃ以上の周波数の成分
が除かれる。

サンプリング周波数信号はサンプリング間隔時間回路８
にも入力され、ここでは１／ｆ、　、即ちサンプリング
間隔時間Ｔ、が得られ、Ｔ、に基づくサンプリング間隔
時間信号が周波数分析回路５に送られＴ、ごとのサンプ
リング時期が選択される。

９は対象最大周波数用のティ倍回路であり、ｎに基づく
回転数信号を受け、予め定められた最大次数ｍをｎに乗
じてｍｎ、即ち、対象最大周波数ｆ□つを得るもので、
ｆ□８に基づく信号を周波数分析回路５に入力せしめて
、測定対象の周波数領域を定める。

以上の如く、カットオフ周波数ｒｃ、サンプリング間隔
時間Ｔ１、対象最大周波数ｆ　ｍｏｗなどは、ｎとＳの
一方又は両方に応して自動的に変化するようになってい
るので、ｎ、Ｓを変化せしめても人為的な手間は要さず
、構造も簡単である。

〔発明の効果〕

本発明により、振動測定のプロセス中などにおいて回転
体の回転数を変更したり、サンプリング点数を変更した
りする場合においても、サンプリング間隔時間、カット
オフ周波数などは自動的に連続的に最適な値となるよう
変化するので人為的な艮作は不要となりかつ信頼性が向
上し、その上、コンピュータなどの複雑な構造は必要な
く簡単で小型となり、保守も容易であり、構造的な面で
のｆ３頼性も向上する回転機械の振動測定装置を提供す
ることができ、実用上極めて大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例のブロック回路図である。 １・・・回転振動体、２・・・振動検出回路、３・・・
ローパスフィルタ回路、４・・・カットオフ周波数回路
、５・・・周波数分析回路、６・・・ＡＤ変換回路、７
・・・回転数検出回路、８・・・サンプリング間隔時間
回路、９・・・ティ倍回路、１０・・・周波数分析回路
本体、１１・・・ＤＡ変換回路、１２・・・表示部、１
３・・・ティ倍回路、１４・・・サンプリング点数設定
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転機械の振動状態を検出し、得られた振動信号を
   ローパスフィルタ回路により高次周波数成分をカットオ
   フし、得られた低次周波数成分信号を周波数分析回路に
   入力せしめて周波数分析を行なう回転機械の振動測定装
   置において、 前記回転機械の回転数ｎを検出し、これに 基づく回転数信号を出力する回転数検出回路と、 該回転数信号を入力し、別途設定された１ 回転当たりのサンプリング点数Ｓの値によりテイ倍して
   サンプリング周波数ｆ＿ｓ ｆ＿ｓ＝ｎＳ に基づくサンプリング周波数信号を出力するテイ倍回路
   と、 該サンプリング周波数信号を入力し、ｃを 所定の定数とするときカットオフ周波数ｆ＿ｃ、ｆ＿ｃ
   ＝ｃｆ＿ｓ に基づくカットオフ周波数信号を出力し、前記ローパス
   フィルタ回路に入力せしめるカットオフ周波数回路と、 前記サンプリング周波数信号を入力し、サ ンプリング間隔時間Ｔ＿ｓ Ｔ＿ｓ＝１／ｆ＿ｓ に基づくサンプリング間隔時間信号を出力し、前記周波
   数分析回路に入力せしめるサンプリング間隔時間回路と
   、 を備えたことを特徴とする回転機械の振動測定装置。 ２、回転機械の振動状態を検出し、得られた振動信号を
   ローパスフィルタ回路により高次周波数成分をカットオ
   フし、得られた低次周波数成分信号を周波数分析回路に
   入力せしめて周波数分析を行なう回転機械の振動測定装
   置において、 前記回転機械の回転数ｎを検出し、これに 基づく回転数信号を出力する回転数検出回路と、 該回転数信号を入力し、別途設定された１ 回転当たりのサンプリング点数Ｓの値によりテイ倍して
   サンプリング周波数ｆ＿ｓ ｆ＿ｓ＝ｎＳ に基づくサンプリング周波数信号を出力するテイ倍回路
   と、 該サンプリング周波数信号を入力し、ｃを 所定の定数とするときカットオフ周波数ｆ＿ｃ、ｆ＿ｃ
   ＝ｃｆ＿ｓ に基づくカットオフ周波数信号を出力し、前記ローパス
   フィルタ回路に入力せしめるカットオフ周波数回路と、 前記サンプリング周波数信号を入力し、サ ンプリング間隔時間Ｔ＿ｓ Ｔ＿ｓ＝１／ｆ＿ｓ に基づくサンプリング間隔時間信号を出力し、前記周波
   数分析回路に入力せしめるサンプリング間隔時間回路と
   、 前記回転数ｎに基づく信号を入力し、予め 定められた測定対象周波数範囲の最大次数ｍの値により
   テイ倍して、対象最大周波数ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘｆ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘ＝ｍｎ に基づく対象最大周波数信号を出力し、前記周波数分析
   回路に入力せしめる対象最大周波数用のテイ倍回路と を備えたことを特徴とする回転機械の振動 測定装置。