JPS63295967A - サーボ型振動計 - 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〕 本発明は物理量検出装置に関し、例えばサーボ型の振動
ピックアップ等に適用して好適なものである。

〔発明の概要〕

本発明は、物理量検出装置において測定結果を平衡出力
信号に変換して出力することにより、雑音の多い環境で
も、微少な物理量を確実に測定することができるように
したものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の物理量検出装置として、例えば第３図に
示すようなサーボ機構を内蔵したサーボ型振動ピックア
ップ１がある。

すなわちバネ３を介してケース２内に保持されることに
より、ケース２が振動した際に、当該振動に応じてケー
ス２に対する相対位置が、矢印ａで示す方向に変位する
おもりでなる感振部材４が設けられ、さらに感振部材４
の変位方向ａと直交するように保持部材５に位置検出部
６が設けられている。

従って感振部材４は、ケース２に対して振動が加わった
際に当該振動の物理量を表す加速度に応じて位置検出部
６に対する感振部材４の相対位置が変位する変位系を構
成する。

位置検出部６は、静電容量方式の位置検出装置で構成さ
れ、感振部材４の側面に当該位置検出部６と対向するよ
うに取り付けられた電極７から当該位置検出部６までの
距離ｄが、感振部材４の変位に伴って変化すると、当該
電極７及び位置検出部６間の静電容量が変化することに
より、感振部材４の変位を検出することができるように
なされている。

さらに感振部材４には、電極７の反対側側面に、感振部
材４の変位方向ａの向きと管軸方向が一致するようにボ
ビン８が設けられ、当該ボビン８にサーボコイル９が捲
回されるでいるのに対し、当該サーボコイル９の磁気回
路１０がケース２に設けられている。

さらに当該サーボ型振動ピックアップｌは、サーボアン
プ１１を有し、位置検出部６の出力電圧に応じてサーボ
コイル９と、当該サーボコイル９及びアース間に接続さ
れた抵抗１２に駆動電流を〜 流すことにより、ケース２全体が振動しても、位置ネ★
出部６に対する感振部材４の変位を抑制するよう、感振
部材４に復原力を与えるようになされている。

従ってケース２全体が振動して惑振部材４に加速度が加
わると（すなわち惑振部材４が位置検出部６に対して変
位すると）、サーボ信号としてサーボアンプ１１から出
力される駆動電流が、当該変位を抑制するように、加速
度に応じて変化することから、当該駆動電流を測定する
ことによりケース２全体の振動を検出することができる
。

この場合抵抗１２の両端が、出力端子ＴＩ及びＴ２に接
続され、サーボコイル９及び抵抗１２を流れる駆動電流
を抵抗１２の端子電圧として検出することができるよう
になされている。

かくして、当該ケース２全体を被測定箇所に設置し、出
力端子Ｔ１及びＴ２から接続ケーブルを介して測定器本
体に抵抗１２の端子電圧を出力することにより、被測定
箇所の振動を測定器本体の質量等の影響を受けることな
く遠隔地点から測定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このようなサーボ型振動ピックアップにおい
ては、サーボアンプ１１として不平衡型の増幅回路を用
いてサーボループを構成するようになされているため、
当該サーボアンプ１１の出力ラインに外来雑音が混入す
るおそれがある。

このように外来雑音が混入すると、当該雑音成分が測定
出力信号に重畳されて出力されるようになり、測定出力
信号のＳＮ比が劣化して正しい振動レベルを測定するこ
とが困難になるおそれがある。　　　　　　　　− 実際上低レベルの振動を測定する場合においては、出力
端子間に得られる電位としては、ｌ　〔μＶ〕程度の極
めて小さな出力しか得られない、従ってこのような場合
、電磁誘導の影響による雑音の多い環境では、当該サー
ボ型振動ピックアップ及び測定器本体間の接続ケーブル
を長くすればする程、実用上振動レベルの正確な測定が
困難になる問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、雑音の多
い環境下でも、低レベルの物理量を正確に測定すること
ができる物理量検出装置を提案しようとするものである
。　　　　　　　　′〔問題点を解決するための手段〕 かかる問題点を解決するため本発明においては、物理量
に応じて変位する変−位系４と、変位系４の変位を検出
してサーボ信号を出力することにより、サーボ信号に基
づいて変位を抑制するサーボ機構６．７．９ζ　１Ｏ１
１２，２１とを有し、サーボ信号に基づいて物理量の測
定結果を出力するようになされた物理量検出装置２０に
おいて、サーボ信号をアースラインに対して互いに逆相
になる平衡出力信号に変換して出力するようにする。

〔作用〕　　　　　　　　　　゛ サーボ信号をアースラインに対して互いに逆相になるよ
うな平衡出力信号に変換して出力することにより、当該
平衡出力信号に外来雑音が混入した場合でも、ＳＮ比を
劣化させることなく物理量を測定することができる。

Ｃ実施例〕 以下図面において、本発明の一実施例を詳述する。

第１図及び第２図は、本発明による第１及び第２の実施
例を示し、第１の実施例の場合不平衡型のサーボアンプ
１１に代えて平衡型のサーボアンプ２１を用いてサーボ
ループを構成することにより、平衡出力の測定出力信号
を出力するようにしたもので、第２の実施例の場合これ
に代えて抵抗１２の非アース側端に出力アンプ３１を接
続して平衡出力の測定出力信号を出力するようにしたも
のである すなわち第３図との対応部分に同一符号を付して示す第
１図において、２０は全体としてサーボ型の振動ピック
アップを示し、不平衡型のサーボアンプ１１に代えて平
衡型のサーボアンプ２１を有する。

サーボアンプ２１は、それぞれ位置検出部６の出力電圧
を受けてそれぞれ差動の出力電圧を出力する所定利得の
２つの増幅回路２１Ａ及び２１Ｂで構成され、増幅回路
２１Ａの出力端からサーボコイル９及び抵抗１２を介し
て増幅回路２１Ｂの出力端を結ぶように構成されている
。

従って位置検出部６の出力電圧に応じてサーボコイル９
及び抵抗１２を介して増幅回路２１Ａ及び２１Ｂの間で
駆動電流が循環し、その結果感振部材４の変位に対して
復原力を得ることができる。

さらに抵抗１２は、アースラインから絶縁された状態で
出力端子Ｔ１及びＴ２に接続され、出力端子Ｔ１及びＴ
２の他にアース端子ＴＥが設けられている。

従って出力端子Ｔ１及びＴ２においては、対アースライ
ン間において、加速度に比例した逆相の出力電圧を得る
ことができるのに対し、電磁誘導による外来雑音におい
ては、同相成分の雑音成分が得られる。

従って出力端子Ｔ１及びＴ２の差動出力を測定器本体で
測定することにより、測定器本体及び当該サーボ型振動
ピックアップ２０間の接続ラインにおいて重畳される雑
音信号の影響を軽減することができると共にその分当該
サーボループへの外来雑音の混入を軽減することができ
る。

実際上サーボループに混入する外来雑音は、電磁誘導に
より当該接続ラインを介して混入するものが殆んどであ
り、測定出力信号を平衡出力信号に変換して測定器本体
に出力して当該接続ライン内において重畳された雑音信
号の影響を軽減することにより、その背側定出力信号の
ＳＮ比を改善することができる。

さらにこの実施例においては、２つの増幅回路２１Ａ及
び２１Ｂで構成された平衡型のサーボアンプ２１を用い
てサーボループを構成することにより、平衡出力の測定
出力信号を出力するようにしたので、当該サーボループ
がサーボ動作することにより、その分増幅回路２１Ａ及
び２１Ｂから出力される自己雑音の信号レベルを低減す
ることができる。

゛実際上、単に測定出力信号を平衡出力で出力するため
に抵抗１２の非アース側端に出力アンプ３１を接続して
平衡出力の測定出力信号を出力するようにした場合、外
来雑音の影響による測定出力信号のＳＮ比の低下を未然
に防止することができる反面、当該出力アンプ３１から
出力される自己雑音の影響により測定出力信号のＳＮ比
の低下を避けえない。

この実施例の場合実験によれば、単に測定出力信号を平
衡出力で出力するために抵抗１２の非アース側端に出力
アンプ３１を接続して平衡出力の測定出力信号を出力す
るようにした場合に比して、出力アンプ３１から出力さ
れる自己雑音に対してサーボアンプ２１から出力される
自己雑音の信号レベルを約１　／１０００に低減するこ
とができた。

かくして平衡型のサーボアンプ２１を用いてサーボルー
プを構成して平衡出力の測定出力信号を出力することに
より、測定出力信号の信号レベルが特に小さい場合すな
わち低レベルの振動を測定するサーボ型振動ピックアッ
プに適用して極めて測定出力信号のＳＮ比を改善するこ
とができる。

因にサーボアンプ２１は、位置検出部６の出力電圧に基
づいて差動の出力電圧を出力してサーボコイル９を駆動
することにより、測定出力信号を平衡出力信号に変換し
て測定器本体に出力する変換回路を構成する。

以上の構成においてケース２全体が振動すると、位置検
出部６に対して感振部材４が変位する。その結果位置検
出部−６、電極７、サーボアンプ２１゜サーボコイル９
、磁気回路ｌＯ及び抵抗１２で構成されたサーボ機構が
動作して、感振部材４が変位しないように復原力が与え
られる。

このときサーボコイル９の駆動電流が抵抗１２の端子電
圧として出力されることにより、感振部材４に加わった
加速度を検出することができ、かくしてケース２が設置
された箇所の振動レベルを測定することができる。

このとき駆動電流により端子Ｔｌ及びＴ２に生じる電圧
は、アースラインに対して逆相成分でなるのに対し、外
来雑音は同相成分でなり、端子電圧の電位差に基づいて
振動レベルを検出することにより、当該外来雑音に対し
て高いＳＮ比の測定出力信号を得ることができる。

第１図の構成によれば、測定出力信号をアースラインに
対して互いに逆相でなる平衡出力信号に変換して出力す
ることにより、接続ラインを介して外来雑音が混入して
も、当該外来雑音の影響を受けずに振動レベルを測定す
ることができる。

従って雑音の多い環境下で接続ラインを長く引き延ばし
たような場合でも低レベルの振動を正確に測定すること
ができる。

さらに、サーボアンプの自己雑音の信号レベルを低減す
ることができ、その背低レベルの振動を正確に測定する
ことができる。

第２図において３０は全体としてサーボ型振動ピックア
ップを示し、抵抗１２から出力アンプ３１を介して、ア
ースラインに対して逆相になるように出力端子Ｔ１及び
Ｔ２に測定出力信号を変換して出力するようにしたもの
である。

すなわち出力アンプ３１は、抵抗１２の非アース側端出
力を受け、所定の利得で互いに逆相の出力信号を出力す
る増幅回路３２及び３３を有し、不平衡出力信号を平衡
出力信号に変換する変換回路を構成する。

従って出力端子Ｔ１及びＴ２においては、第１図の場合
と同様に逆相の測定出力信号が得られるのに対し、外来
雑音においては同相の雑音成分が得られ、その背側定出
力信号のＳＮ比を改善することができる。

第２図の構成によれば、従来用いられているサーボ型振
動ピックアップの出力端子Ｔ１及びＴ２間に出力アンプ
３１を設けると共にアース端子ＴＥを設けるだけの簡易
な構成を付加するだけで、実用上十分な範囲で、雑音の
多い環境でも、低レベルの振動を正確に測定することが
できる。

なお上述の実施例においては、感振部材側にサーボコイ
ルを取り付けるようにしたサーボ型振動ピックアップに
本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、サーボコイルをケース側に固定して磁気回路
を感振部材側に設けるようにしても良い。

また上述の実施例においては、サーボコイル及び磁気回
路を用いて電磁力により感振部材に復原力を与えるよう
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
例えば圧電素子等を用いる場合等に広く適用することが
できる。

さらに上述の実施例においては、静電型の位置検出部を
用いた場合について述べたが位置検出部はこれに限らず
、例えば光学式、磁気式等の位置検出機構を用いた場合
に広く適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明をサーボ型振動ピ
ックアップに適用した場合について述べたが、本発明は
これに限らず、例えば温度、光、電磁力、静電力等の物
理量に応じて変位する変位系と、当該変位系の変位を検
出して抑制するサーボ機構とを有し、当該サーボ機構の
サーボ信号に基づいて当該物理量を測定するようになさ
れた物理を検出装置に広く適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、測定出力信号をアースラ
インに対して互いに逆相になる平衡出力信号に変換して
出力することにより、雑音の多い環境でも低レベルの物
理量を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーボ型振動ピックアップの第１
の実施例を示す一部ブロック図を含む系統図、第２図は
その第２の実施例を示す系統図、第３図従来のサーボ型
振動ピックアップを示す系統図である。 １．２０．３０・・・・・・サーボ型振動ピックアップ
、２・・・・・・ケース、４・・・・・・感振部材、６
・・・・・・位置検出部、９・・・・・・サーボコイル
、１０・・・・・・磁気回路、１１１２１・・・・・・
サーボアンプ、１２・・・・・・抵抗、３１・・・・・
・出力アンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物理量に応じて変位する変位系と、上記変位系の変位を
   検出してサーボ信号を出力することにより、上記サーボ
   信号に基づいて上記変位を抑制するサーボ機構とを有し
   、上記サーボ信号に基づいて上記物理量の測定結果を出
   力するようになされた物理量検出装置において、 上記サーボ信号をアースラインに対して互いに逆相にな
   る平衡出力信号に変換して出力するようにした ことを特徴とする物理量検出装置。