WO2023054257A1 - ブリスクの振動検出装置 - Google Patents

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WO2023054257A1
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vibration
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laser beam
blades
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維一 江畑
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株式会社Ihi
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table

Definitions

  • the present disclosure relates to a Brisk vibration detection device.
  • rotor blades are provided in the low-pressure and high-pressure compressors of jet engines.
  • the rotor blade has a disk and a plurality of blades attached to the outer circumference of the disk. Variations in mass, stiffness, or natural frequency between blades can cause the rotating blade to vibrate in unexpected modes due to resonance, shortening the life of the blade.
  • Patent Literature 1 describes a rotor blade configured by fitting a dovetail of the blade to the outer periphery of a disk, and suppresses the vibration of the mode caused by the mass, stiffness, or natural frequency mistuning of the rotor blade during rotation. It discloses a technique for the purpose of The technique of Patent Document 1 proposes arranging blades having different masses, stiffness, or natural frequencies in an intentional pattern.
  • Blisks are also called integrally bladed rotors (IBR).
  • IBR integrally bladed rotors
  • the wings are integrally formed with the disc.
  • the blisks should be analyzed to determine whether the blisks vibrate in unexpected modes during rotation based on the measured vibration response of each blade of the actual blisk during rotation. There is a need to.
  • An object of the present disclosure is to provide a blisk vibration detection device that can accurately detect the vibration response during rotation that occurs in each blade of a real blisk.
  • the blisk vibration detection device vibrates a plurality of blades integrally formed on the outer periphery of the blisk disc by a plurality of excitation signals of progressive waves or backward waves whose phases are sequentially shifted in the advancing direction or the lagging direction.
  • a plurality of vibrating units that vibrate respectively; a laser vibrometer that outputs a laser beam for detecting vibration of the plurality of blades and receives a reflected beam from an object irradiated with the laser beam; an optical path changing unit arranged on the optical path of the plurality of blades for changing the optical paths of the laser beam and the reflected beam in accordance with the vibration detection position of a blade designated to be irradiated with the laser beam; and a controller that detects a vibration response to vibration of each blade from the laser beam and the reflected beam corresponding to each blade being vibrated by the vibrator.
  • each vibrating unit vibrates the corresponding blades by changing the frequency of the vibration signal
  • the controller vibrates each frequency of the vibration signal.
  • the vibration response may be detected respectively.
  • each vibrating unit vibrates each corresponding blade with an excitation order that simulates pressure fluctuations that occur in the fluid surrounding the blisk due to the rotation of the blisk.
  • the controller detects the amplitude and phase of the vibration response, analyzes the distribution of the detected amplitude and phase of each blade, and detects the blisk based on the vibration response. may detect the number of nodal diameters of the vibration generated in
  • FIG. 1 is a perspective view of a BRISK vibration detector according to one embodiment.
  • 2 is an enlarged perspective view of a laser head, an optical path changing unit, and an imaging unit arranged above the blisk installation portion of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a galvanomirror and a motor that constitute the optical path changing unit of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the shift between the calculated irradiation position and the actual irradiation position of the laser beam on the target plane when the voltage application to the motor shown in FIG. 3 is changed linearly.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram showing the characteristic of the shift amount of the actual irradiation position with respect to the calculated irradiation position of the laser beam shown in FIG.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram showing the characteristic of the deviation amount of the actual irradiation point from the calculated irradiation point of the laser beam shown in FIG. 4 in the Y-axis direction.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of a procedure of adjustment processing of a laser beam irradiation point performed prior to detecting the vibration response of each blade of the blisk in the vibration detection apparatus of FIG.
  • FIG. 7 is a flow chart showing an example of a procedure for detecting vibration occurring during rotation of the blisk executed in the vibration detection device under the control of the controller in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a ZZENF diagram superimposed on the vibration characteristic diagram of the blisk in FIG.
  • FIG. 9 is a graph showing the vibration response of each blade of the blisk detected by the vibration detection unit of the controller in FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a vibration detection device 1 for a blisk 3 according to one embodiment.
  • the vibration detection device 1 for the blisk 3 of the embodiment shown in FIG. detects the ratio of the response of each blade 7 to the vibration of the blisk 3 among the blades 7 as an evaluation index of the vibration generated in the blisk 3 during rotation from the detected vibration response of each blade 7. .
  • the blisk 3 shown in FIG. 1 is simplified for explanation, and the number of blades 7 formed on the disc 5 is not limited to the number shown in FIG.
  • the vibration detection device 1 includes, for example, a vibration excitation speaker 11, a laser head 13, an optical path changing unit 15, an imaging unit 17 and a controller 19.
  • the blisk 3 whose vibration during rotation is to be detected is fixed to the blisk installation portion 23 of the test table 21 and installed horizontally, as in the example shown in FIG.
  • a plurality of excitation speakers 11 are provided, for example, in one-to-one correspondence with each wing 7 of the blisk 3 .
  • Each excitation speaker 11 is arranged, for example, between the blisk 3 installed in the blisk installation section 23 and the test table 21, and is placed on the ventral side facing the test table 21 of each corresponding wing 7. facing each other.
  • Each excitation speaker 11 is sounded by an excitation signal of a forward wave or a backward wave with the same frequency and amplitude.
  • the phase of each excitation signal is sequentially shifted in the leading direction or the lagging direction.
  • Each excitation signal is a forward wave with forward speed or a backward wave with backward speed that simulates pressure fluctuations in the fluid surrounding the blisk 3 due to the rotation of the blisk 3 .
  • the excitation speaker 11 that is sounded by the excitation signal outputs a sound wave corresponding to the waveform of the excitation signal from the vibration surface (not shown) of the speaker. This sound wave excites the wings 7 of the blisk 3 facing each excitation speaker 11 .
  • Each wing 7 is vibrated by the vibrating speaker 11 , so that each wing 7 can generate a vibration response that simulates the rotation of the blisk 3 . That is, each vibration speaker 11 functions as a vibrating section that vibrates each wing 7 facing each vibration speaker 11 .
  • a pillar 25 is erected on the test table 21 .
  • the strut 25 supports an arm 27 shown in FIG. 2 so that its position can be adjusted vertically and longitudinally.
  • the tip side of the arm 27 extends forward from the support 25 .
  • a support base 29 is attached to the tip of the arm 27 .
  • the support base 29 is arranged above the blisk installation portion 23 .
  • a laser head 13 , an optical path changing unit 15 and a photographing unit 17 are attached to the support base 29 .
  • the laser head 13 outputs a vibration detection laser beam LB to irradiate an object, and receives a reflected beam (not shown) from the object.
  • the focal length of the laser beam LB output by the laser head 13 can be adjusted according to the length of the optical path of the laser beam LB to the object.
  • the laser head 13 has a laser light source, an optical system and a light receiver.
  • the optical system separates the laser light output from the laser light source into detection light and reference light, combines the detection light reflected by the object with the reference light modulated for vibration direction detection, and causes the light receiver to receive the light.
  • the laser head 13 is connected to a later-described vibration detection unit (not shown) of the controller 19 .
  • the optical path changing unit 15 is arranged on the optical path of the laser beam LB output by the laser head 13 .
  • the optical path changing unit 15 changes the optical path of the laser beam LB from the laser head 13 toward the wing 7 to be irradiated for vibration detection. That is, the optical path changing unit 15 functions as an optical path changing unit that changes the optical paths of the laser beam LB and the reflected beam (not shown) in accordance with the vibration detection position of the blade 7 designated as the irradiation target.
  • the optical path changing unit 15 includes, for example, an X-axis galvanomirror 31, an X-axis motor 35, a Y-axis galvanomirror 33, and a Y-axis motor 37, as shown in FIG.
  • the X-axis galvano mirror 31 reflects the laser beam LB from the laser head 13 .
  • the motor 35 rotates the galvanomirror 31 to change the optical path of the laser beam LB after being reflected by the galvanomirror 31 along the X-axis direction.
  • the Y-axis galvanomirror 33 reflects the laser beam LB after being reflected by the X-axis galvanomirror 31 .
  • the motor 37 rotates the galvanomirror 33 to change the optical path of the laser beam LB after being reflected by the galvanomirror 33 along the Y-axis direction.
  • the incident and outgoing angles of the laser beam LB with respect to the other mirror change even if the other mirror is not rotated.
  • This change in the angle of incidence and the angle of emission causes distortion in the trajectory of the optical path followed by the reflected laser beam when the other mirror is rotated.
  • the galvanomirror 31 is arranged so that the laser beam LB is irradiated to the calculated irradiation point T where each ruled line of the X axis and the Y axis drawn at equal intervals intersects on the target plane 39. , 33 are driven. Then, in the case of the example shown in FIG. 4, the actual irradiation point S of the laser beam LB deviates from the calculated irradiation point T, particularly in the X-axis direction.
  • the deviation in the X-axis direction of the actual irradiation point S from the calculated irradiation point T increases as the coordinate value of the X-axis increases, and increases as the distance from the origin in the Y-axis direction increases.
  • the actual deviation of the irradiation point S also occurs in the Y-axis direction.
  • the deviation of the actual irradiation point S has nonlinear characteristics in both directions of the X-axis and the Y-axis.
  • the characteristics of the deviation described above can be represented by, for example, a B-spline (Basis spline) curved surface for each direction of the X-axis and the Y-axis.
  • the B-spline curved surfaces 41 and 43 shown in FIGS. 5A and 5B, respectively, are curved surfaces that include all points indicating the amount of deviation of the actual irradiation point S plotted for each calculated irradiation point T of the laser beam LB.
  • the correction function for correcting the deviation described above and matching the actual irradiation point S of the laser beam LB with the calculated irradiation point T is the inverse function of the B-spline curved surface for each of the X-axis and Y-axis directions. can be defined. That is, by correcting the rotation angles of the galvanometer mirrors 31 and 33 corresponding to the calculated irradiation point T using the correction function described above, the calculated irradiation point T can be actually irradiated with the laser beam LB.
  • the photographing unit 17 is arranged above the optical path changing unit 15 .
  • a PTZ (Pan Tilt Zoom) camera can be used for the photographing unit 17, for example.
  • a PTZ camera is a 360-degree camera unit that integrates a camera platform with a swing function in the X-axis and Y-axis directions and a network camera with a zoom function.
  • the photographing unit 17 photographs, from above the optical path changing unit 15 , an image for confirming the irradiation position of the laser beam on the blisk 3 installed in the blisk installation section 23 .
  • the controller 19 includes, for example, a vibration detection unit that controls the laser head 13, a vibration excitation speaker 11, and a personal computer.
  • the personal computer controls operations of the optical path changing unit 15 and the photographing unit 17 .
  • the vibration detection unit cooperates with the laser head 13 to constitute a non-contact laser vibrometer utilizing the conventionally known Doppler effect.
  • the vibration detection unit controls output of the laser beam LB by the laser head 13 .
  • the vibration detection unit receives an electric signal corresponding to the amount of received light of the reflected beam from the light receiver of the laser head 13 that receives the reflected beam (not shown) of the laser beam LB reflected by the vibrating object. .
  • This reflected beam undergoes a Doppler shift according to the vibration velocity of the object. Therefore, the vibration detection unit demodulates the electrical signal input from the laser head 13 to measure the vibration velocity of the object. Then, the vibration detection unit detects the amplitude of the vibration generated in the object from the measured vibration velocity, and outputs the detection result to the personal computer.
  • a personal computer includes, for example, a main body having a CPU, a ROM and a RAM, and an input section and an output section connected to the main body.
  • the controller 19 controls the operations of the excitation speaker 11 , the optical path changing unit 15 and the photographing unit 17 by causing the CPU of the personal computer to execute programs stored in the ROM. Also, the controller 19 controls the operation of the laser head 13 via the vibration detection unit.
  • the vibration detection unit is configured with hardware that is physically different from the personal computer.
  • the vibration detection unit may be constructed virtually on a personal computer by executing a program by the CPU of the personal computer.
  • the controller 19 can be configured by a single personal computer that also serves as a vibration detection unit.
  • the vibration detection device 1 having the above configuration can detect the vibration response of the blades 7 generated during the rotation of the blisk 3 and detect the inter-blade ratio of the responses of each blade 7 . Procedures of operations performed by the vibration detection device 1 will be described later.
  • vibration detection device 1 prior to detecting the vibration response of each blade 7, adjustment processing is performed for the irradiation point S of each blade 7 to which the laser beam LB of the laser head 13 is actually irradiated. be able to.
  • the adjustment process for each blade 7 includes, for example, a step of correcting the rotation angles of the galvanomirrors 31 and 33 (step S1) and a fine adjustment step of the vibration detection point (step S3), as shown in FIG.
  • step S1 a specific position on each blade 7 of the blisk 3 installed in the blisk installation section 23 is set as a calculated irradiation point T of the laser beam LB.
  • the calculated irradiation point T of each blade 7 is, for example, upstream in the rotation direction of the blisk 3 on the tip side of the dorsal surface of the blade 7 exposed to the imaging unit 17 when the blisk 3 is installed in the blisk installation section 23. Can be side corners.
  • the position of the irradiation point T of each blade 7 of the blisk 3 installed in the blisk installation section 23 is known in advance.
  • step S1 before, after, or in parallel with the correction of the rotation angles of the galvanomirrors 31 and 33, the laser head 13 outputs a laser beam LB whose focal length is adjusted to the calculated irradiation point T of each blade 7.
  • step S3 the PTZ camera of the imaging unit 17 photographs the wing 7 irradiated with the laser beam LB after being reflected by the galvanometer mirrors 31 and 33 with the corrected rotation angle.
  • the image captured by the PTZ camera is processed by the controller 19, and the edge of the tip side of the blade 7 closest to the calculated irradiation point T of the laser beam LB, the beam spot of the laser beam LB on the blade 7, That is, the actual irradiation point S is extracted from the photographed image.
  • the controller 19 converts the laser beam LB to the calculated irradiation point T of the blade 7 by the galvanometer mirrors 31 and 33 having the corrected rotation angles. It is determined whether or not the If the actual irradiation point S of the laser beam LB deviates from the calculated irradiation point T, the controller 19 finely adjusts the vibration detection point of the blade 7 . Specifically, the rotation angles of the galvanometer mirrors 31 and 33 are finely adjusted by the controller 19 so that the laser beam LB is irradiated to the calculated irradiation point T of the blade 7 .
  • the vibration detection device 1 When the adjustment process for the irradiated spot S is completed through the above procedure, the vibration detection device 1 is ready to detect the vibration response of the blade 7 that occurs while the blisk 3 is rotating.
  • the controller 19 causes each excitation speaker 11 to ring with an excitation signal (step S11).
  • the excitation signal of each excitation speaker 11 is a traveling wave or backward wave having the same frequency and amplitude.
  • the controller 19 causes the excitation speakers 11 to sound with excitation signals of forward waves whose phases are sequentially shifted in the advance direction or backward waves whose phases are sequentially shifted in the delay direction.
  • each corresponding blade 7 of the blisk 3 installed in the blisk installation section 23 is respectively excited by sound waves corresponding to the waveform of the excitation signal.
  • This excitation causes each blade 7 to produce a vibration response that simulates the rotation of the blisk 3 .
  • the vibration response of each blade 7 contains the same frequency components as the excitation signal used by the controller 19 to ring the corresponding excitation speaker 11 .
  • the controller 19 controls the vibration detection unit to cause the laser head 13 to output the laser beam LB. Further, the controller 19 rotates the galvanometer mirrors 31 and 33 of the optical path changing unit 15 by the motors 35 and 37 to a rotation angle corresponding to the calculated irradiation point T on the blade 7 whose vibration response is to be detected (step S13 ).
  • the laser beam LB from the laser head 13 is irradiated to the irradiation point T of the blade 7 by the optical path changing unit 15 .
  • the reflected beam from the irradiation point T is received by the laser head 13 by the optical path changing unit 15 .
  • the controller 19 causes the vibration detection unit to detect the speed of vibration generated in the target blade 7 as a vibration response based on the laser beam LB output by the laser head 13 and the received reflected beam (step S15). ).
  • the controller 19 repeats the procedures of steps S13 and S15 until the vibration detection unit detects vibration responses for all blades 7 of the blisk 3 (NO in step S17).
  • the order of the blades 7 to be subjected to the procedures of steps S13 and S15 may be the order in which the blisk 3 is arranged in the rotational direction, or may be any other order including random.
  • controller 19 may perform the procedures of steps S13 and S15 multiple times for the same blade 7 as necessary. When executing multiple times, the controller 19 may perform the procedures of steps S13 and S15 each time in succession, or after performing the procedures of steps S13 and S15 for the other blades 7 .
  • the controller 19 needs to detect the vibration response when each blade 7 is vibrated at its natural frequency.
  • the natural frequency of each blade 7 is usually unknown. Therefore, the controller 19 repeats all the procedures in FIG. 7 while sequentially changing the frequency of the excitation signal.
  • the controller 19 sets the frequency of the excitation signal to all frequencies from the upper limit to the lower limit of the selection range to detect the vibration of the blades 7. It is determined whether or not a response has been detected (step S19). If there are frequencies that have not been set (NO in step S19), the controller 19 resets the frequency of the vibration signal (step S21), and then returns to step S11.
  • the controller 19 repeatedly executes the procedures of steps S13 and S15, for example, as follows.
  • the graph in FIG. 8 is a diagram showing a ZZENF diagram (Zig-Zag shaped Excitation line in the Nodal diameters versus Frequency diagram) superimposed on the vibration characteristic diagram of the blisk 3.
  • the vibration characteristic diagram of the blisk 3 shows the relationship between the vibration frequency of the blisk 3 and the number of nodal diameters of vibrations generated in the disk 5 and each blade 7 .
  • Graphs 1F to 3F in the figure show the vibration frequency and the number of nodal diameters when each blade 7 vibrates in the primary to tertiary bending (1F to 3F) modes.
  • the 1T graph in the figure shows the vibration frequency and the number of nodal diameters when each blade 7 vibrates in the primary torsional vibration (1T) mode.
  • the zigzag line in the ZZENF diagram indicates the excitation frequency at a certain rotation speed.
  • the natural frequency plotted in the vibration characteristic diagram of the blisk 3 in FIG. 8 is the value after centrifugal force correction and temperature correction according to the actual machine state, so in the test performed in the stationary state at normal temperature must confirm the frequency of the corresponding mode before testing.
  • the controller 19 converts the frequency at which the number of nodal diameters in the 1F mode vibration of each blade 7 becomes the first specific number into the normal temperature and static state frequencies, and the resonance curve Each blade 7 is sweep-excited by a traveling wave in a frequency range that can acquire .
  • the phase difference of the excitation signal of each blade 7 is set to the phase difference corresponding to the first specific number of nodal diameters. That is, the number of nodal diameters is fixed.
  • the controller 19 converts the frequency at which the number of nodal diameters becomes the second specific number in the 1T mode vibration of each blade 7 into the normal temperature and stationary frequency, and the frequency range in which the resonance curve can be obtained. sweeping excitation of each blade 7 by the backward wave of .
  • the phase difference between the excitation signals of each blade 7 is set according to the number of nodal diameters.
  • the controller 19 sequentially changes the frequency of the excitation signal while step S13 in FIG. And the procedure of step S15 is repeatedly executed.
  • the controller 19 extracts the amplitude peak of the detected vibration response of each blade 7 (step S23). Then, the controller 19 detects the blade-to-blade ratio of the response of each blade 7 to the vibration occurring in the rotating blisk 3 from the extracted amplitude peak of each blade 7 (step S25).
  • the graph of FIG. 9 shows the vibration response of the blades 7 detected by the vibration detection unit for each blade 7 as a distribution for each frequency of the excitation signal.
  • the width direction axis indicates the vibration frequency of the blades 7
  • the depth direction axis indicates the arrangement number of each blade 7 in the rotation direction of the blisk 3
  • the height direction axis indicates the peak amplitude of the blades 7.
  • FIG. 9 shows the amplitude distribution of each blade 7 only for some vibration frequency bands.
  • the amplitude of the vibration response detected for each blade 7 peaks at individual vibration frequencies for each blade 7 .
  • the vibration frequency at which the amplitude peaks is considered to be the resonance frequency of each blade 7 . That is, the natural frequency of each blade 7 varies. Variation also exists in the peak amplitude of each blade 7 .
  • the vibration response of each blade 7 simulates the rotation of the blisk 3 and vibrates each blade 7 while the blisk 3 is stopped. is a forward or backward wave with a shift of .
  • the mode of vibration generated in each blade 7 is the mode of the number of nodal diameters corresponding to the order of excitation applied to the blisk 3 of the stationary system.
  • the controller 19 analyzes the vibration response of the blades 7 detected by the vibration detection unit over the entire circumference of the blisk 3 and compares the vibration peaks of each blade 7 with respect to each vibration frequency.
  • the vibration and phase of each blade 7 can be measured using, for example, a lock-in amplifier.
  • the controller 19 completes a series of procedures for detecting the blade-to-blade ratio of the response of each blade 7 to the excitation of the blisk 3 .
  • the controller 19 controls the excitation of each wing 7 from the laser beam LB and the reflected beam (not shown) corresponding to each wing 7 being excited by each excitation speaker 11. It functions as a response detector that detects vibration response.
  • the controller 19 also functions as a nodal diameter number detector that detects the nodal diameter number of the vibration generated in the blisk 3 by the response to the excitation of each blade 7 .
  • the excitation signals of the same frequency and amplitude of the advancing wave or the backward wave whose phase is sequentially shifted in the leading direction or the lagging direction are applied to a plurality of speakers for excitation. Ring 11. Then, each blade 7 of the blisk 3 facing each vibration speaker 11 is caused to generate a vibration response simulating the rotation of the blisk 3 .
  • the laser beam LB from the laser head 13 is sequentially applied to each blade 7 , and the reflected beam from each blade 7 is received by the laser head 13 . Then, the vibration velocity and amplitude of each blade 7 are detected by the controller 19 from the Doppler shift amount of the reflected beam with respect to the laser beam LB irradiated to each blade 7, and the blade-to-blade ratio of the response of each blade 7 is detected.
  • a vibration response simulating the rotating blisk 3 is generated in each blade 7, and the vibration response is detected by irradiating the blisk 3 during rotation.
  • the vibration of the blisk 3 can be evaluated.
  • each blade 7 on the premise that the natural frequency of each blade 7 is unknown, the frequency of the excitation signal when vibrating the excitation speaker 11 is changed sequentially.
  • each blade 7 when detecting the vibration response of each blade 7 , each blade 7 can be detected with an excitation signal having a resonance frequency corresponding to the natural frequency of each blade 7 . may be sounded respectively. In that case, the configuration for changing the frequency of the excitation signal can be omitted.
  • the present disclosure can be used in various articles, not limited to low or high pressure compressors, as long as blisks are used.

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Abstract

振動検出装置（１）は、ブリスク（３）のディスク（５）の外周に一体に形成された複数の翼（７）を進み方向又は遅れ方向に位相を順次ずらした進行波又は後退波による複数の加振信号によりそれぞれ加振し、前記複数の翼の振動検出用のレーザビームを出力して前記レーザビームが照射された対象物からの反射ビームを受光し、出力された前記レーザビーム（ＬＢ）の照射対象に指定された翼（７）の振動検出位置に合わせて前記レーザビーム（ＬＢ）及び前記反射ビームの光路を変更し、加振中の前記各翼（７）にそれぞれ対応する前記レーザビーム（ＬＢ）及び前記反射ビームから前記各翼（７）の加振に対する振動応答を検出する。

Description

ブリスクの振動検出装置
　本開示は、ブリスクの振動検出装置に関する。
　例えば、ジェットエンジンの低圧圧縮機及び高圧圧縮機には動翼が設けられる。動翼は、ディスクと、ディスクの外周に取り付けられた複数の翼とを有する。動翼の各翼間に質量、剛性又は固有振動数のばらつきがあると、回転中の動翼が共振により予想外のモードで振動し、動翼の寿命が縮まることがある。
　特許文献１は、ディスクの外周に翼のダブテールを嵌合して構成した動翼について、回転中の動翼が質量、剛性又は固有振動数のミスチューンに起因するモードの振動を起こすのを抑制することを目的とした技術を開示している。特許文献１の技術では、質量、剛性又は固有振動数が異なる翼を意図的なパターンで配置することを提案している。
特開２０１５－１２２２号公報
　ところで、動翼はブリスクで構成されることがある。ブリスクは、統合回転翼（ＩＢＲ：integrally bladed rotors）とも呼ばれる。ブリスクでは、翼がディスクと一体に形成される。このため、ブリスクでは、特許文献１の技術のように各翼を意図的に配置することができない。したがって、動翼をブリスクで構成する場合は、ブリスクが回転中に予想外のモードの振動を起こさないかどうかを、実物のブリスクの各翼に生じる回転中の振動応答の測定結果に基づいて解析する必要がある。
　本開示は、実物のブリスクの各翼に生じる回転中の振動応答を精度良く検出できるブリスクの振動検出装置を提供することを目的とする。
　本開示に係るブリスクの振動検出装置は、ブリスクのディスクの外周に一体に形成された複数の翼を、進み方向又は遅れ方向に位相を順次ずらした進行波又は後退波による複数の加振信号によりそれぞれ加振する複数の加振部と、前記複数の翼の振動検出用のレーザビームを出力し、前記レーザビームが照射された対象物からの反射ビームを受光するレーザ振動計と、前記レーザビームの光路上に配置され、前記複数の翼のうち前記レーザビームの照射対象に指定された翼の振動検出位置に合わせて前記レーザビーム及び前記反射ビームの光路を変更する光路変更部と、前記各加振部による加振中の前記各翼にそれぞれ対応する前記レーザビーム及び前記反射ビームから、前記各翼の加振に対する振動応答を検出するコントローラと、を備える。
　本開示に係るブリスクの振動検出装置において、前記各加振部は、前記加振信号の周波数を変更して対応する前記各翼をそれぞれ加振し、前記コントローラは、前記加振信号の周波数毎に前記振動応答をそれぞれ検出してもよい。
　本開示に係るブリスクの振動検出装置において、前記各加振部は、前記ブリスクの回転によって前記ブリスクの周囲の流体に生じる圧力変動を模擬する励振次数で、対応する前記各翼をそれぞれ加振してもよい。
　本開示に係るブリスクの振動検出装置において、前記コントローラは、前記振動応答の振幅及び位相を検出し、検出した前記各翼の前記振幅及び前記位相の分布を解析して、前記振動応答により前記ブリスクに発生した振動の節直径数を検出してもよい。
　本開示によれば、実物のブリスクの各翼に生じる回転中の振動応答を精度良く検出できる。
図１は、一実施形態に係るブリスクの振動検出装置を示す斜視図である。 図２は、図１のブリスク設置部の上方に配置されたレーザヘッド、光路変更ユニット及び撮影ユニットの拡大斜視図である。 図３は、図２の光路変更ユニットを構成するガルバノミラー及びモータの説明図である。 図４は、図３のモータに対する電圧印加を線形に変化させた場合の目標平面におけるレーザビームの計算上の照射箇所と実際の照射箇所とのずれを示す説明図である。 図５Ａは、図４に示すレーザビームの計算上の照射箇所に対する実際の照射箇所のずれ量の特性をＸ軸方向について示す説明図である。 図５Ｂは、図４に示すレーザビームの計算上の照射箇所に対する実際の照射箇所のずれ量の特性をＹ軸方向について示す説明図である。 図６は、図１の振動検出装置においてブリスクの各翼の振動応答を検出するのに先立って行うレーザビームの照射箇所の調整処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、図１のコントローラの制御により振動検出装置において実行されるブリスクの回転中に生じる振動の検出手順の一例を示すフローチャートである。 図８は、図１のブリスクの振動特性図にＺＺＥＮＦ図を重ねて示す図である。 図９は、図１のコントローラの振動検出ユニットがブリスクの各翼毎にそれぞれ検出する翼の振動応答を加振信号の周波数毎の分布として示すグラフである。
　以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は一実施形態に係るブリスク３の振動検出装置１を示す説明図である。
　図１に示す実施形態のブリスク３の振動検出装置１は、ブリスク３のディスク５の外周に一体に形成された複数の翼７の振動応答を検出する。そして、振動検出装置１は、検出した各翼７の振動応答から、回転中のブリスク３に生じる振動の評価指標として、ブリスク３の振動に対する各翼７の応答の翼７間における比を検出する。なお、図１に示すブリスク３は説明用に簡略化したものであり、ディスク５に形成する翼７の数は、図１に示す数に限定されない。
　振動検出装置１は、例えば、加振用スピーカ１１、レーザヘッド１３、光路変更ユニット１５、撮影ユニット１７及びコントローラ１９を含む。回転中の振動を検出する対象のブリスク３は、図１に示す例のように、試験用テーブル２１のブリスク設置部２３に固定されて水平に設置される。
　加振用スピーカ１１は、例えば、ブリスク３の各翼７に１対１に対応して複数設けられている。各加振用スピーカ１１は、例えば、ブリスク設置部２３に設置されたブリスク３と試験用テーブル２１との間に配置され、対応する各翼７の試験用テーブル２１に臨む腹側の面にそれぞれ対向させている。
　各加振用スピーカ１１は、同一の周波数及び振幅の進行波又は後退波による加振信号によりそれぞれ鳴動される。各加振信号の位相は、進み方向又は遅れ方向に順次ずれている。各加振信号は、ブリスク３の回転によってブリスク３の周囲の流体に生じる圧力変動を模擬する進行速度の進行波又は後退速度の後退波である。
　加振信号により鳴動された加振用スピーカ１１は、加振信号の波形に応じた音波をスピーカの振動面（図示せず）から出力する。この音波により、各加振用スピーカ１１に対向するブリスク３の翼７が加振される。各翼７が加振用スピーカ１１により加振されることで、各翼７に、ブリスク３の回転中を模擬する振動応答を発生させることができる。即ち、各加振用スピーカ１１は、各加振用スピーカ１１に対向する各翼７をそれぞれ加振する加振部として機能する。
　試験用テーブル２１には、支柱２５が立設されている。支柱２５は、図２に示すアーム２７を上下及び前後方向に位置調整可能に支持している。アーム２７の先端側は、支柱２５から前方に延出している。アーム２７の先端には、支持台２９が取り付けられている。支持台２９は、ブリスク設置部２３の上方に配置されている。支持台２９には、レーザヘッド１３、光路変更ユニット１５及び撮影ユニット１７が取り付けられている。
　レーザヘッド１３は、対象物に照射する振動検出用のレーザビームＬＢを出力し、対象物からの反射ビーム（図示せず）を受光する。レーザヘッド１３が出力するレーザビームＬＢの焦点距離は、対象物までのレーザビームＬＢの光路の長さに応じて調整することができる。レーザヘッド１３は、レーザ光源、光学系及び受光器を有している。光学系は、レーザ光源が出力するレーザ光を検出光及び参照光に分離し、対象物で反射された検出光を振動方向検出用に変調した参照光と結合させて、受光器に受光させる。レーザヘッド１３は、コントローラ１９の後述する振動検出ユニット（図示せず）に接続されている。
　光路変更ユニット１５は、レーザヘッド１３が出力するレーザビームＬＢの光路上に配置されている。光路変更ユニット１５は、レーザヘッド１３のレーザビームＬＢの光路を、振動を検出する照射対象の翼７に向けて変更する。即ち、光路変更ユニット１５は、照射対象に指定した翼７の振動検出位置に合わせてレーザビームＬＢ及び不図示の反射ビームの光路を変更する光路変更部として機能する。光路変更ユニット１５は、例えば、図３に示すように、Ｘ軸用のガルバノミラー３１、Ｘ軸用のモータ３５、Ｙ軸用のガルバノミラー３３、Ｙ軸用のモータ３７を含む。
　Ｘ軸用のガルバノミラー３１は、レーザヘッド１３のレーザビームＬＢを反射する。モータ３５は、ガルバノミラー３１を回転させて、ガルバノミラー３１による反射後のレーザビームＬＢの光路をＸ軸方向に沿って変化させる。Ｙ軸用のガルバノミラー３３は、Ｘ軸用のガルバノミラー３１による反射後のレーザビームＬＢを反射する。モータ３７は、ガルバノミラー３３を回転させて、ガルバノミラー３３による反射後のレーザビームＬＢの光路をＹ軸方向に沿って変化させる。
　ガルバノミラー３１，３３のどちらか一方のミラーを回転させると、他方のミラーに対するレーザビームＬＢの入射角及び出射角が、他方のミラーを回転させていなくても変化する。この入射角及び出射角の変化は、他方のミラーを回転させたときに反射後のレーザビームが辿る光路の軌跡に、歪を生じさせる要因となる。
　例えば、図４に示すように、目標平面３９上で、等間隔に引いたＸ軸及びＹ軸の各罫線が交わる計算上の照射箇所ＴにレーザビームＬＢが照射されるように、ガルバノミラー３１，３３のモータ３５，３７を駆動させる。すると、レーザビームＬＢの実際の照射箇所Ｓは、図４に示す例の場合、特に、Ｘ軸方向において、計算上の照射箇所Ｔからずれる。
　図４の例では、計算上の照射箇所Ｔに対する実際の照射箇所ＳのＸ軸方向におけるずれが、Ｘ軸の座標値が大きいほど増え、Ｙ軸方向の原点から遠ざかるほど増えている。なお、実際の照射箇所Ｓのずれは、Ｙ軸方向においても生じている。実際の照射箇所Ｓのずれは、Ｘ軸及びＹ軸のいずれの方向でも非線形の特性を有している。
　上述したずれの特性は、Ｘ軸及びＹ軸の各方向別に、例えば、Ｂ－スプライン（Basis spline）曲面によってそれぞれ表すことができる。図５Ａ、図５Ｂにそれぞれ示すＢ－スプライン曲面４１，４３は、レーザビームＬＢの計算上の照射箇所Ｔ毎にプロットした実際の照射箇所Ｓのずれ量を示す点を全て含む曲面である。
　上述したずれを補正し、レーザビームＬＢの実際の照射箇所Ｓを計算上の照射箇所Ｔに一致させるための補正関数は、Ｘ軸及びＹ軸の各方向別に、Ｂ－スプライン曲面の逆関数によって定義することができる。つまり、計算上の照射箇所Ｔに対応するガルバノミラー３１，３３の回転角度を、上述した補正関数によって補正することで、計算上の照射箇所Ｔに実際のレーザビームＬＢを照射することができる。
　図１に示すように、撮影ユニット１７は、光路変更ユニット１５の上方に配置されている。撮影ユニット１７には、例えば、ＰＴＺ（Pan Tilt Zoom ）カメラを用いることができる。ＰＴＺカメラは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の首振り機能を有する雲台とズーム機能を有するネットワークカメラとを一体化した３６０度カメラユニットである。撮影ユニット１７は、ブリスク設置部２３に設置されたブリスク３におけるレーザビームの照射箇所を確認するための画像を、光路変更ユニット１５の上方から撮影する。
　コントローラ１９は、例えば、レーザヘッド１３を制御する振動検出ユニットと、加振用スピーカ１１、パーソナルコンピュータとを含む。パーソナルコンピュータは、光路変更ユニット１５及び撮影ユニット１７の動作を制御する。
　振動検出ユニットは、レーザヘッド１３と協働して、従来公知のドップラ効果を利用した非接触式のレーザ振動計を構成する。振動検出ユニットは、レーザヘッド１３によるレーザビームＬＢの出力を制御する。振動検出ユニットには、振動する対象物によって反射されたレーザビームＬＢの反射ビーム（図示せず）を受光したレーザヘッド１３の受光器から、反射ビームの受光光量に応じた電気信号が入力される。この反射ビームは、対象物の振動速度に応じたドップラシフトを起こしている。このため、振動検出ユニットは、レーザヘッド１３から入力される電気信号を復調して対象物の振動速度を計測する。そして、振動検出ユニットは、計測した振動速度から、対象物に生じた振動の振幅を検出し、検出結果をパーソナルコンピュータに出力する。
　パーソナルコンピュータは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを有する本体と、本体に接続された入力部及び出力部とを含む。パーソナルコンピュータにおいてＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、コントローラ１９は、加振用スピーカ１１、光路変更ユニット１５及び撮影ユニット１７の動作を制御する。また、コントローラ１９は、振動検出ユニットを介してレーザヘッド１３の動作を制御する。
　本実施形態では、振動検出ユニットを、パーソナルコンピュータとは物理的に異なるハードウェアによって構成している。しかし、振動検出ユニットは、パーソナルコンピュータのＣＰＵがプログラムを実行してパーソナルコンピュータ上に仮想的に構築するものであってもよい。その場合、コントローラ１９は、振動検出ユニットを兼ねる単体のパーソナルコンピュータで構成することができる。
　以上の構成を有する振動検出装置１では、ブリスク３の回転中に生じる翼７の振動応答を検出し、各翼７の応答の翼間比を検出することができる。振動検出装置１で行われる動作の手順は後述する。
　なお、振動検出装置１において、各翼７の振動応答を検出する際には、それに先立って、レーザヘッド１３のレーザビームＬＢが実際に照射される各翼７の照射箇所Ｓの調整処理を行うことができる。
　この調整処理は、各翼７についてそれぞれ個別に行うことができる。各翼７の調整処理は、例えば、図６に示すように、ガルバノミラー３１，３３の回転角度の補正ステップ（ステップＳ１）と、振動検出ポイントの微調整ステップ（ステップＳ３）とを含む。
　ステップＳ１では、ブリスク設置部２３に設置されたブリスク３の各翼７における特定の位置を、レーザビームＬＢの計算上の照射箇所Ｔとする。各翼７の計算上の照射箇所Ｔは、例えば、ブリスク３をブリスク設置部２３に設置すると撮影ユニット１７側に露出する翼７の背側の面の先端側における、ブリスク３の回転方向の上流側隅部にすることができる。ブリスク設置部２３に設置されたブリスク３の各翼７の照射箇所Ｔの位置は、予め既知としておく。
　そして、各翼７の計算上の照射箇所Ｔに対応するガルバノミラー３１，３３の回転角度を、上述した補正関数によって補正し、補正した回転角度にガルバノミラー３１，３３を回転させる。
　ステップＳ１では、ガルバノミラー３１，３３の回転角度の補正と前後して、あるいは、並行して、各翼７の計算上の照射箇所Ｔに焦点距離を合わせたレーザビームＬＢをレーザヘッド１３から出力させる。
　次に、ステップＳ３では、補正した回転角度のガルバノミラー３１，３３による反射後のレーザビームＬＢが照射された翼７を撮影ユニット１７のＰＴＺカメラで撮影する。そして、コントローラ１９により、ＰＴＺカメラの撮影画像を画像処理して、レーザビームＬＢの計算上の照射箇所Ｔに最も近い翼７の先端側のエッジと、翼７上のレーザビームＬＢのビームスポット、つまり、実際の照射箇所Ｓとを、撮影画像から抽出する。
　さらに、コントローラ１９により、抽出した翼７のエッジと実際の照射箇所Ｓとの位置関係から、補正後の回転角度のガルバノミラー３１，３３によって、レーザビームＬＢが翼７の計算上の照射箇所Ｔに照射されているか否かを判定する。そして、レーザビームＬＢの実際の照射箇所Ｓが計算上の照射箇所Ｔからずれている場合は、コントローラ１９により翼７の振動検出ポイントを微調整する。具体的には、レーザビームＬＢが翼７の計算上の照射箇所Ｔに照射されるように、コントローラ１９によりガルバノミラー３１，３３の回転角度を微調整する。
　以上の手順によって、照射箇所Ｓの調整処理が完了すると、振動検出装置１が、ブリスク３の回転中に生じる翼７の振動応答を検出できる状態となる。
　振動検出装置１において実行される回転中のブリスク３の節直径モードを検出する手順の一例について、図７を参照して説明する。
　まず、ブリスク３の回転中に各翼７に加わる振動を模擬するために、コントローラ１９は、各加振用スピーカ１１を加振信号によりそれぞれ鳴動させる（ステップＳ１１）。各加振用スピーカ１１の加振信号は、周波数及び振幅が同一の進行波又は後退波である。コントローラ１９は、進み方向に位相を順次ずらした進行波又は遅れ方向に位相を順次ずらした後退波の加振信号により、各加振用スピーカ１１をそれぞれ鳴動させる。
　各加振用スピーカ１１が鳴動されると、ブリスク設置部２３に設置したブリスク３の対応する各翼７が、加振信号の波形に応じた音波によってそれぞれ加振される。この加振により、各翼７には、ブリスク３の回転中を模擬した振動応答が生じる。各翼７の振動応答は、対応する各加振用スピーカ１１の鳴動にコントローラ１９が用いた加振信号と同じ周波数成分を含んでいる。
　次に、コントローラ１９は、振動検出ユニットを制御して、レーザヘッド１３にレーザビームＬＢを出力させる。また、コントローラ１９は、光路変更ユニット１５のガルバノミラー３１，３３をモータ３５，３７により、振動応答を検出する対象の翼７における計算上の照射箇所Ｔに対応する回転角度に回転させる（ステップＳ１３）。
　これにより、レーザヘッド１３からのレーザビームＬＢが光路変更ユニット１５により翼７の照射箇所Ｔに照射される。また、照射箇所Ｔからの反射ビームが光路変更ユニット１５によりレーザヘッド１３で受光される。
　続いて、コントローラ１９は、振動検出ユニットに、レーザヘッド１３が出力したレーザビームＬＢと受光した反射ビームとに基づいて、対象の翼７に生じた振動の速度を振動応答として検出させる（ステップＳ１５）。
　そして、コントローラ１９は、振動検出ユニットがブリスク３の全ての翼７について振動応答を検出するまで、ステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を繰り返す（ステップＳ１７でＮＯ）。この繰り返しの際、ステップＳ１３及びステップＳ１５の手順の対象とする翼７の順番は、ブリスク３の回転方向における並び順であってもよく、それ以外のランダムを含む順番でもよい。
　また、コントローラ１９は、必要に応じて、ステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を同じ翼７について複数回実行してもよい。複数回実行する場合、コントローラ１９は、各回のステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を連続して行ってもよく、他の翼７についてステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を実行した後に行ってもよい。
　ところで、ブリスク３の各翼７は、固有振動数で加振すると、共振を起こして大きな振幅で共振する。したがって、コントローラ１９は、各翼７を固有振動数で加振したときの振動応答を検出する必要がある。しかし、各翼７の固有振動数は、通常は未知である。そこで、コントローラ１９は、加振信号の周波数を順次変えつつ、図７の全ての手順を繰り返し実行する。
　振動検出ユニットが全ての翼７について振動応答を検出したら（ステップＳ１７でＹＥＳ）、コントローラ１９は、加振信号の周波数を選択範囲の上限から下限までの全ての周波数に設定して翼７の振動応答を検出したか否かを判定する（ステップＳ１９）。設定していない周波数が残っている場合は（ステップＳ１９でＮＯ）、コントローラ１９は、加振信号の周波数を設定し直した後（ステップＳ２１）、ステップＳ１１にリターンする。コントローラ１９は、ステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を、例えば、次のようにして繰り返し実行する。
　図８のグラフは、ブリスク３の振動特性図にＺＺＥＮＦ図（Zig-Zag shaped Excitation line in the Nodal diameters versus Frequency diagram）を重ねて示す図である。ブリスク３の振動特性図は、ブリスク３の振動周波数とディスク５及び各翼７に発生する振動の節直径数との関係を示している。図中の１Ｆ～３Ｆのグラフは、各翼７の１～３次曲げ（１Ｆ～３Ｆ）モードによる振動時の振動周波数と節直径数とを示している。図中の１Ｔのグラフは、各翼７の１次ねじり振動（１Ｔ）モードによる振動時の振動周波数と節直径数とを示している。ＺＺＥＮＦ図のジグザグのラインは、ある回転数での励振周波数を示している。
　図８のグラフでは、振動特性図のグラフと交差するＺＺＥＮＦ図のジグザグのラインの傾きによって、各モードにおける振動が進行波によるものか後退波によるものかを確認することができる。
　縦軸に周波数、横軸に回転速度、斜軸に回転次数をとって、共振回転域を表すキャンベル線図と、図８のグラフとを併用することで、試験にて調査すべきモードを設計上で特定することができる。
　なお、図８のブリスク３の振動特性図においてプロットしている固有振動数は、遠心力補正及び実機状態に応じた温度補正を行った後の値であるので、常温の静止状態において行う試験においては、対応するモードの周波数を試験前に確認する必要がある。
　まず、図８に示す例では、コントローラ１９は、各翼７の１Ｆモードの振動において節直径数が第１の特定数となるときの周波数を、常温及び静止状態の周波数に換算し、共振曲線を取得可能な周波数範囲の進行波によって、各翼７を掃引加振する。このとき、各翼７の加振信号の位相差は、第１の特定数の節直径数に応じた位相差とする。つまり、節直径数は固定とする。
　次に、コントローラ１９は、各翼７の１Ｔモードの振動において節直径数が第２の特定数となるときの周波数を、常温及び静止状態の周波数に換算し、共振曲線を取得可能な周波数範囲の後退波によって、各翼７を掃引加振する。
　なお、各翼７の加振信号の位相差は、節直径数に応じた位相差とする。
　このような、励振される可能性がある節直径数のモードで進行波及び後退波による掃引加振を繰り返すことで、コントローラ１９は、加振信号の周波数を順次変えつつ、図７のステップＳ１３及びステップＳ１５の手順を繰り返し実行する。
　加振信号の周波数を全ての周波数に設定し終えた場合は（ステップＳ１９でＹＥＳ）、コントローラ１９は、検出した各翼７の振動応答の振幅のピークを抽出する（ステップＳ２３）。そして、コントローラ１９は、抽出した各翼７の振幅のピークから、回転中のブリスク３に生じる振動に対する各翼７の応答の翼間比を検出する（ステップＳ２５）。
　ここで、コントローラ１９の振動検出ユニットが検出するブリスク３の各翼７の振動応答について、図９を参照して説明する。図９のグラフでは、振動検出ユニットが各翼７毎にそれぞれ検出する翼７の振動応答を、加振信号の周波数毎の分布として示している。
　図９のグラフにおいて、幅方向軸は翼７の振動周波数、奥行き方向軸はブリスク３の回転方向における各翼７の配置番号、高さ方向軸は翼７の振幅のピークを示している。図９では、各翼７の振幅の分布を一部の振動周波数帯についてのみ示している。
　図９に示すように、各翼７について検出される振動応答の振幅は、翼７毎に個別の振動周波数においてピークを迎えている。振幅がピークを迎える振動周波数は、各翼７の共振周波数であると考えられる。即ち、各翼７の固有振動数にはばらつきが存在する。各翼７の振幅のピークにもばらつきが存在する。
　各翼７の振動応答は、ブリスク３の回転中を模擬してブリスク３の停止中に各翼７をそれぞれ振動させる加振用スピーカ１１の加振信号と同じく、進み方向又は遅れ方向に順次位相をずらした進行波又は後退波である。このとき、各翼７に発生する振動のモードは、静止系のブリスク３に加える励振次数に応じた節直径数のモードとなる。
　なお、各翼７の振動応答における振幅のピークは、振動周波数が同じであっても翼７毎にばらついている。コントローラ１９は、振動検出ユニットが検出する翼７の振動応答をブリスク３の全周に亘って解析し、各振動周波数に対する各翼７の振動のピークを翼７間で比較する。各翼７の振動及び位相は、例えば、ロックインアンプを用いて計測することができる。
　以上で、コントローラ１９は、ブリスク３の加振に対する各翼７の応答の翼間比を検出する一連の手順を終了する。以上の説明からも明らかなように、コントローラ１９は、各加振用スピーカ１１による加振中の各翼７にそれぞれ対応するレーザビームＬＢ及び不図示の反射ビームから、各翼７の加振に対する振動応答を検出する応答検出部として機能する。また、コントローラ１９は、各翼７の加振に対する応答によりブリスク３に発生した振動の節直径数を検出する節直径数検出部として機能する。
　以上に説明したように、本実施形態の振動検出装置１では、進み方向又は遅れ方向に位相を順次ずらした同一周波数及び振幅の進行波又は後退波による加振信号で、複数の加振用スピーカ１１を鳴動させる。そして、各加振用スピーカ１１に対向するブリスク３の各翼７に、ブリスク３の回転中を模擬した振動応答を発生させる。
　光路変更ユニット１５による光路の変更で、レーザヘッド１３からのレーザビームＬＢを各翼７に順次照射し、各翼７からの反射ビームをレーザヘッド１３で受光する。そして、各翼７に照射したレーザビームＬＢに対する反射ビームのドップラシフト量から、コントローラ１９により各翼７の振動速度及び振幅を検出し、さらに、各翼７の応答の翼間比を検出する。
　このため、回転中のブリスク３を模擬した振動応答を各翼７に発生させて、レーザビームＬＢの照射によりその振動応答を検出し、回転中のブリスク３に生じる振動に対する各翼７の応答の翼間比を検出して、ブリスク３の振動を評価することができる。
　本実施形態では、各翼７の固有振動数が未知であることを前提として、加振用スピーカ１１を鳴動させる際の加振信号の周波数を順次変えるものとした。しかし、各翼７の固有振動数が既知である場合は、各翼７の振動応答をそれぞれ検出する際に、各翼７の固有振動数に対応する共振周波数の加振信号で、各翼７に対応する加振用スピーカ１１をそれぞれ鳴動させてもよい。その場合は、加振信号の周波数を変更する構成を省略することができる。
　本開示は、ブリスクが使用されるものであれば、低圧又は高圧圧縮機に限らず種々の物品において利用することができる。
　以上にいくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
　特願２０２１－１５７５７６号（出願日：２０２１年９月２８日）の全内容は、ここに援用される。
　１　振動検出装置
　３　ブリスク
　５　ディスク
　７　翼
　１１　加振用スピーカ（加振部）
　１５　光路変更ユニット（光路変更部）
　１９　コントローラ（応答検出部、節直径数検出部）
　ＬＢ　レーザビーム

Claims (5)

  1. 　ブリスクのディスクの外周に一体に形成された複数の翼を、進み方向又は遅れ方向に位相を順次ずらした進行波又は後退波による複数の加振信号によりそれぞれ加振する複数の加振部と、
    　前記複数の翼の振動検出用のレーザビームを出力し、前記レーザビームが照射された対象物からの反射ビームを受光するレーザ振動計と、
    　前記レーザビームの光路上に配置され、前記複数の翼のうち前記レーザビームの照射対象に指定された翼の振動検出位置に合わせて前記レーザビーム及び前記反射ビームの光路を変更する光路変更部と、
    　前記各加振部による加振中の前記各翼にそれぞれ対応する前記レーザビーム及び前記反射ビームから、前記各翼の加振に対する振動応答を検出するコントローラと、
    を備えたブリスクの振動検出装置。
  2. 　前記各加振部は、前記加振信号の周波数を変更して対応する前記各翼をそれぞれ加振し、
    　前記コントローラは、前記加振信号の周波数毎に前記振動応答をそれぞれ検出する
    請求項１に記載のブリスクの振動検出装置。
  3. 　前記各加振部は、前記ブリスクの回転によって前記ブリスクの周囲の流体に生じる圧力変動を模擬する励振次数で、対応する前記各翼をそれぞれ加振する
    請求項１に記載のブリスクの振動検出装置。
  4. 　前記各加振部は、前記ブリスクの回転によって前記ブリスクの周囲の流体に生じる圧力変動を模擬する励振次数で、対応する前記各翼をそれぞれ加振する
    請求項２に記載のブリスクの振動検出装置。
  5. 　前記コントローラは、前記振動応答の振幅及び位相を検出し、検出した前記各翼の前記振幅及び前記位相の分布を解析して、前記振動応答により前記ブリスクに発生した振動の節直径数を検出する
    請求項１～４のいずれか１項に記載のブリスクの振動検出装置。
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