JP2823952B2 - Oscillation drive circuit - Google Patents
Oscillation drive circuitInfo
- Publication number
- JP2823952B2 JP2823952B2 JP2292623A JP29262390A JP2823952B2 JP 2823952 B2 JP2823952 B2 JP 2823952B2 JP 2292623 A JP2292623 A JP 2292623A JP 29262390 A JP29262390 A JP 29262390A JP 2823952 B2 JP2823952 B2 JP 2823952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- drive
- detection signal
- subject
- phase
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は発振駆動回路に関し、特にヤング率の測定
に使用される発振駆動回路に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oscillation drive circuit, and more particularly to an oscillation drive circuit used for measuring a Young's modulus.
被検体に振動を与え、被検体に発生する固有振動の周
波数を測定することによって被検体の物理的特性、例え
ばヤング率を求めることができる（JIS R 1605）。Vibration is applied to the subject, and the physical characteristics of the subject, for example, Young's modulus, can be obtained by measuring the frequency of the natural vibration generated in the subject (JIS R 1605).
第５図は高温での被検体（例えばファインセラミック
ス）のヤング率測定のための装置の概念図を示すもので
ある。FIG. 5 is a conceptual diagram of an apparatus for measuring the Young's modulus of a test object (for example, fine ceramics) at a high temperature.
炉内に例えばAl2O3等の糸２で吊下げられた被検体１
に対してドライバ11よりピエゾ素子のような発振素子12
より例えば1KHz〜3KHzの範囲の正弦波の駆動信号により
振動が与えられる。これによって、被検体１は上記周波
数範囲のいずれかの周波数の駆動信号に共鳴して自身の
ヤング率に応じた固有振動数で振動する。この振動をセ
ンサ13で受けて受信機14で増幅し、得られた周波数よ
り、 ここに、 ER:曲げ共振法による動的弾性率（kg f/mm2） g :重力加速度（9800mm/s2） M :試験片の質量（kg） f :曲げ共振の一次共鳴振動数（Hz） W :試験片の幅（mm） LT:試験片の長さ（mm） t :試験片の厚さ（mm） によってヤング率を算出することができる。A subject 1 suspended in a furnace with a thread 2 such as Al 2 O 3
Oscillator 12 such as a piezo element from driver 11
For example, the vibration is given by a sine wave drive signal in the range of 1 KHz to 3 KHz. As a result, the subject 1 resonates with the driving signal of any one of the above-mentioned frequency ranges and vibrates at a natural frequency corresponding to its own Young's modulus. This vibration is received by the sensor 13 and amplified by the receiver 14, and from the obtained frequency, Where, E R : Dynamic elastic modulus by bending resonance method (kg f / mm 2 ) g: Gravitational acceleration (9800 mm / s 2 ) M: Mass of test piece (kg) f: Primary resonance frequency of bending resonance ( Hz) W: Width of test piece (mm) L T : Length of test piece (mm) t: Young's modulus can be calculated from the thickness (mm) of test piece.
ところで、上記被検体１に共鳴振動を起こさせるため
には特定の周波数の駆動信号を被検体１に与える必要が
ある。従って、駆動信号の周波数は例えば上記１〜3KHz
の範囲でスイープされ、これによって第６図に示すよう
にセンサ13の検出信号レベルが最大になる周波数、すな
わち、固有振動数を見出すことができる。By the way, in order to cause the subject 1 to cause resonance vibration, it is necessary to provide a drive signal of a specific frequency to the subject 1. Therefore, the frequency of the drive signal is, for example, 1 to 3 KHz
In this manner, the frequency at which the detection signal level of the sensor 13 becomes maximum, that is, the natural frequency can be found as shown in FIG.
上記正弦波駆動による駆動信号の周波数のスイープ
は、10Hz/min〜20Hz/min程度のゆっくりした速度で行わ
れないと共鳴が定常状態に達しないまま、駆動信号の周
波数が変更されることになって、センサ13の検出信号と
して第６図に示すようなピークを検出することができな
い。従って、この作業は非常に時間がかかる作業となっ
ていた。If the frequency sweep of the drive signal by the sine wave drive is not performed at a slow speed of about 10 Hz / min to 20 Hz / min, the frequency of the drive signal is changed without resonance reaching a steady state. Therefore, a peak as shown in FIG. 6 cannot be detected as a detection signal of the sensor 13. Therefore, this operation has been a very time-consuming operation.
この発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたもので
あって、被検体の固有振動数を短時間に検出できる発振
駆動回路を提供することを目的とする。The present invention has been proposed in view of the above-mentioned conventional circumstances, and has as its object to provide an oscillation drive circuit capable of detecting a natural frequency of a subject in a short time.
上記目的を達成するためにこの発明は以下の手段を採
用している。すなわち、例えば第１図に示すようにドラ
イバ11により被検体１を振動させてその固有振動数によ
り被検体１の物理定数を求めるための発振駆動回路にお
いて、被検体１の固有振動数を測定するセンサ13の検知
信号に基づいて、該検知信号と同じ周波数の駆動パルス
を発生するパルス発生回路15と、上記センサの検知信号
のレベルが最大になるように上記パルス発生回路15より
発生した駆動パルスの位相を調整してドライバ11に入力
するパルス位相選択回路20を備えたものである。In order to achieve the above object, the present invention employs the following means. That is, for example, as shown in FIG. 1, the natural frequency of the subject 1 is measured in an oscillation drive circuit for vibrating the subject 1 by the driver 11 and obtaining the physical constant of the subject 1 based on the natural frequency. A pulse generation circuit 15 for generating a drive pulse having the same frequency as the detection signal based on the detection signal of the sensor 13; and a drive pulse generated by the pulse generation circuit 15 so that the level of the detection signal of the sensor is maximized. And a pulse phase selection circuit 20 for adjusting the phase of the signal and inputting it to the driver 11.
被検体１を該被検体１の固有振動数と同じ周波数のパ
ルスで駆動することによって固有振動がセンサ13によっ
て検出される。By driving the subject 1 with a pulse having the same frequency as the natural frequency of the subject 1, the natural vibration is detected by the sensor 13.
パルス駆動されてから被検体１に固有振動数が発生す
る迄に被検体の重量等に起因する位相のずれτがあるの
で、上記センサ13の検出信号に基づいて形成される駆動
パルスは、正確には上記位相のずれ量τだけ早く発生す
る必要がある。Since the phase shift τ due to the weight of the subject and the like occurs after the pulse drive and before the generation of the natural frequency in the subject 1, the driving pulse formed based on the detection signal of the sensor 13 is accurate. Needs to occur earlier by the phase shift amount τ.
しかしながら、センサ13による検出信号の２つの零レ
ベルの位相及び正負の最高レベルの位相のいずれかの位
相で発生させた駆動パルスの中の１つを駆動パルスとし
て利用して、上記固有振動の方向と駆動パルスによる駆
動方向を一致させると、固有振動が減衰することはな
い。However, by using one of the drive pulses generated at any one of the two zero-level phases and the highest positive and negative phases of the detection signal of the sensor 13 as the drive pulse, the direction of the natural vibration is determined. When the driving directions by the driving pulse and the driving pulse are matched, the natural vibration is not attenuated.
第１図はこの発明の一実施例のブロック図を示すもの
である。ドライバ11より発振素子12を介して被検体１に
パルス駆動信号が与えられる。これによって、被検体１
は微弱ながら固有振動数で振動することになり、この振
動はセンサ13を介して受信器１で増幅される。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. A pulse drive signal is given from the driver 11 to the subject 1 via the oscillation element 12. Thereby, the subject 1
Vibrates at a natural frequency, albeit weakly, and this vibration is amplified by the receiver 1 via the sensor 13.
この受信器14の出力はパルス発生回路15に入力され、
ここで第３図に示すように受信器14の出力信号の０
゜、90゜、180゜、270゜の位相でそれぞれ立ち上がる駆
動信号、、、が形成される。The output of the receiver 14 is input to a pulse generation circuit 15,
Here, as shown in FIG.
, Which rise at phases of 90, 180, and 270, respectively.
一方、上記受信器14の出力は整流器16によって整流さ
れて比較器17に入力される。この比較器17には基準電圧
回路18より基準電圧が与えられており、整流器16の出力
が基準電圧以上のときには例えば“1"を、また、基準電
圧以下のときには例えば“0"を出力してパルス位相選択
回路20に制御信号として入力される。このパルス位相選
択回路20には、上記パルス発生回路15よりの駆動パルス
、、、が入力されており、比較器17の出力が
“1"になるように（受信器14の出力レベルが高くなるよ
うに）上記入力パルスが以下のように選択される。On the other hand, the output of the receiver 14 is rectified by the rectifier 16 and input to the comparator 17. The comparator 17 is supplied with a reference voltage from a reference voltage circuit 18, and outputs, for example, "1" when the output of the rectifier 16 is higher than the reference voltage, and outputs "0" when the output is lower than the reference voltage. It is input to the pulse phase selection circuit 20 as a control signal. The drive pulse from the pulse generation circuit 15 is input to the pulse phase selection circuit 20, and the output of the comparator 17 becomes "1" (the output level of the receiver 14 becomes high). The input pulse is selected as follows.
まず、第４図（ａ）に示すように駆動信号として正弦
波Sdを用いた場合を仮定したとき、第４図（ｂ）に示す
センサ13の検出信号Ss（あるいは受信器14の出力信号
）は、上記仮想正弦波Sdと同相になるのではなく、被
検体１の重量等に起因する位相τだけずれて検出され
る。本願のようにパルス駆動する場合には上記仮想正弦
波Sdが正のときに正のパルス（負のときには負のパル
ス）を与えることによって検出信号Ssを成長させること
ができる。ところが、上記駆動パルス，，，と
検出信号Ssとは第４図（ｃ）に示すように関係になる
が、第４図（ａ）に示す正弦波との位相関係は上記ずれ
位相τによって異なる。First, assuming that a sine wave Sd is used as a drive signal as shown in FIG. 4A, the detection signal Ss of the sensor 13 (or the output signal of the receiver 14) shown in FIG. Is detected not in phase with the virtual sine wave Sd but by a phase τ due to the weight of the subject 1 and the like. In the case of pulse driving as in the present application, the detection signal Ss can be grown by giving a positive pulse when the virtual sine wave Sd is positive (a negative pulse when negative). However, the drive pulse,..., And the detection signal Ss have a relationship as shown in FIG. 4C, but the phase relationship with the sine wave shown in FIG. .
ここで駆動パルスを選択した場合、そのパルス幅は
仮想正弦波Sdの正の期間Ｔと負の期間に跨がっているた
め、検出信号Ssに対して減衰作用をし、その振幅を増長
しないので使用できない。駆動パルス，は仮想正弦
波Sdが負の期間に発生するパルセであるので、もちろん
使用できない。従って、この場合は仮想正弦波Sdが正の
期間Ｔに発生している駆動パルスのみが使用できるこ
とになる。If a drive pulse is selected here, the pulse width spans the positive period T and the negative period of the virtual sine wave Sd, so that the pulse has an attenuating effect on the detection signal Ss and does not increase its amplitude. Can not be used. The drive pulse, which is a pulse generated during the negative period of the virtual sine wave Sd, cannot be used. Therefore, in this case, only the driving pulse in which the virtual sine wave Sd is generated in the positive period T can be used.
もっとも、駆動パルスのパルス幅が図示の場合より
小さく、仮想正弦波の負の期間に跨がらない場合には、
駆動パルスも使用できることになる。However, if the pulse width of the drive pulse is smaller than that shown in the figure and does not span the negative period of the virtual sine wave,
Drive pulses can also be used.
上記パルスの選択は第３図に詳しく示したパルス位相
選択回路20で行われる。すなわち、比較器17の出力は上
記したように、パルス位相選択回路20で適正な駆動パル
スが選択されているとき“1"、駆動パルスの選択が適正
でないときは“0"である。この比較器17の出力はインバ
ータ19で反転されてアンドゲート21に入力される。アン
ドゲート21にはクロック信号Scも入力されており、従っ
て、適正な駆動パルスが選択されていないときのみクロ
ック信号Scがアンドゲート21を通過し、カウンタ22に入
力され、そのカウント数をアップする。このカウンタ22
の出力はデコーダ23でデコードされて駆動パルス，
，，に対応するアンドゲード24−、24−、24
−、24−に入力される。従って、適正な駆動パルス
が選択されていない間はアンドゲート24−〜24−が
順次ONされ、各駆動パルス，，，がオアゲート
25を介してドライバ11に入力されることになる。The selection of the pulse is performed by the pulse phase selection circuit 20 shown in detail in FIG. That is, as described above, the output of the comparator 17 is “1” when a proper drive pulse is selected by the pulse phase selection circuit 20, and is “0” when the drive pulse is not properly selected. The output of the comparator 17 is inverted by the inverter 19 and input to the AND gate 21. The clock signal Sc is also input to the AND gate 21, so the clock signal Sc passes through the AND gate 21 and is input to the counter 22 only when an appropriate driving pulse is not selected, and the count number is increased. . This counter 22
Is decoded by the decoder 23 to generate a driving pulse,
And gates 24-, 24-, and 24 corresponding to,,
− And 24- are input. Therefore, while an appropriate drive pulse is not selected, the AND gates 24-to 24-are sequentially turned ON, and each drive pulse,.
The data is input to the driver 11 through 25.
適正な駆動パルスがアンドゲート24−を通過する
ことによって比較器17の出力は“1"、インバータ19の出
力は“0"となってアンドゲート21はクロック信号Scの入
力を阻止する。従って、カウンタ22の出力はそのまま保
持されることになり、これによって適正な駆動パルスが
自動的に選択できることになる。When an appropriate drive pulse passes through the AND gate 24-, the output of the comparator 17 becomes “1”, the output of the inverter 19 becomes “0”, and the AND gate 21 blocks the input of the clock signal Sc. Therefore, the output of the counter 22 is held as it is, whereby an appropriate drive pulse can be automatically selected.
以上、駆動パルスの位相を４段階で選択できるように
したが、検出信号より該検出信号の特定位相に同期する
１つの駆動パルスを発生させ、上記パルス位相選択回路
20で例えばつまみ等で連続的にその位相を変化できるよ
うにして適正な位相を選択するようにしてもよい。As described above, the phase of the drive pulse can be selected in four stages. However, one drive pulse synchronized with a specific phase of the detection signal is generated from the detection signal, and the pulse phase selection circuit
In step 20, an appropriate phase may be selected such that the phase can be continuously changed by a knob or the like.
更に、ヤング率測定器に適用する場合についてのみ説
明したが、他の応用例を制限するものではない。Furthermore, only the case where the present invention is applied to a Young's modulus measuring device has been described, but other application examples are not limited.
以上説明したようにこの発明は、被検体に振動を与え
る場合に被検体の振動を検出するセンサの検出信号に基
づいているので、駆動信号の周波数を合わせる必要がな
くなる。更に、検出信号に対する駆動パルスの位相を変
更できるようになっているので、駆動パルスと検出信号
との同期が容易となる。As described above, the present invention is based on the detection signal of the sensor that detects the vibration of the subject when the vibration is applied to the subject, so that it is not necessary to match the frequency of the drive signal. Furthermore, since the phase of the drive pulse with respect to the detection signal can be changed, synchronization between the drive pulse and the detection signal is facilitated.
第１図はこの発明のブロック図、第２図はパルス位相選
択回路を示す回路図、第３図は駆動パルスと検出信号と
の関係を示すタイミング図、第４図は固有振動波ができ
る様子を示すタイミング図、第５図は従来のブロック
図、第６図は駆動周波数と検出信号との関係を示すグラ
フである。 図中、 １……被検体、11……ドライバ、 13……センサ、15……パルス発生回路、 20……パルス位相選択回路。FIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a pulse phase selection circuit, FIG. 3 is a timing diagram showing a relationship between a drive pulse and a detection signal, and FIG. FIG. 5 is a conventional block diagram, and FIG. 6 is a graph showing a relationship between a driving frequency and a detection signal. In the figure, 1 ... subject, 11 ... driver, 13 ... sensor, 15 ... pulse generation circuit, 20 ... pulse phase selection circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 G01N 3/32 - 3/38──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01N 29/00-29/28 G01N 3/32-3/38
Claims (3)
その固有振動数より被検体（１）の物理定数を求めるた
めの発振駆動回路において、 被検体（１）の固有振動数を測定するセンサ（13）の検
知信号に基づいて、該検知信号と同じ周波数の駆動パル
スを発生するパルス発生回路（15）と、 上記センサ（13）の検知信号のレベルが最大になるよう
に上記パルス発生回路（15）より発生した駆動パルスの
位相を調整してドライバ（11）に入力するパルス位相選
択回路（20）を備えたことを特徴とする発振駆動回路。An oscillation drive circuit for oscillating an object by a driver (11) to obtain a physical constant of the object (1) from its natural frequency, and measuring a natural frequency of the object (1). A pulse generation circuit (15) for generating a drive pulse having the same frequency as the detection signal based on the detection signal of the sensor (13); and generating the pulse so that the level of the detection signal of the sensor (13) is maximized. An oscillation drive circuit comprising a pulse phase selection circuit (20) for adjusting the phase of a drive pulse generated by a circuit (15) and inputting the adjusted phase to a driver (11).
スの位相をセンサ検知信号に対して90゜ずつ変化させる
構成を備えた請求項１に記載の発振駆動回路。2. The oscillation drive circuit according to claim 1, wherein said pulse phase selection circuit (20) is configured to change the phase of the drive pulse by 90 ° with respect to the sensor detection signal.
体（１）である請求項１に記載の発振駆動回路。3. The oscillation drive circuit according to claim 1, wherein said subject (1) is a subject (1) for measuring Young's modulus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292623A JP2823952B2 (en) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Oscillation drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292623A JP2823952B2 (en) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Oscillation drive circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166742A JPH04166742A (en) | 1992-06-12 |
| JP2823952B2 true JP2823952B2 (en) | 1998-11-11 |
Family
ID=17784199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292623A Expired - Fee Related JP2823952B2 (en) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | Oscillation drive circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2823952B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4820931B2 (en) * | 2004-01-16 | 2011-11-24 | 雅彦 平尾 | Elastic constant measuring apparatus and measuring method for measuring elastic constant of sample |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP2292623A patent/JP2823952B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04166742A (en) | 1992-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5438872A (en) | Measuring method and apparatus using a lamb wave | |
| GB2076967A (en) | Industrial process control instrument employing a resonant sensor | |
| JP2000304550A (en) | Method and device for matching first oscillator to second oscillator, and yaw rate sensor | |
| DE3776911D1 (en) | Vibration type weight measuring apparatus | |
| US4050530A (en) | Method and apparatus for determining weight and mass | |
| CA3107574A1 (en) | Belt sensor system | |
| NO20014717L (en) | Apparatus and method for acoustic logging | |
| Hudson | Resonance testing of full-scale structures | |
| JP2823952B2 (en) | Oscillation drive circuit | |
| JP2002292337A (en) | Method and device for controlling part feeder | |
| JP3244895B2 (en) | Distance measuring device, coordinate input device using the same, distance measuring method, and coordinate input method using the same | |
| JPH07104248B2 (en) | Vibration period detection method in vibration type densitometer | |
| JP2002128261A (en) | Method for controlling electromagnetic parts feeder and device thereof | |
| JP3411697B2 (en) | Ultrasonic detector | |
| GB2133880A (en) | Measuring a force dependent frequency | |
| SU119003A1 (en) | Device for determining the elastic modulus and the absorption coefficient of free vibrations in the test specimens | |
| SU1421784A1 (en) | Method and apparatus for vibration treatment for reducing residual strain in structure | |
| JP2000146594A (en) | Device for detecting breaking of wire in oscillatory sensor | |
| RU1797036C (en) | Device for measuring a modulus of normal elasticity | |
| JP2996538B2 (en) | Measurement method and device | |
| JPS5952451B2 (en) | optical scanning device | |
| RU2093808C1 (en) | Method determining relative coefficients of damping of vibratory and oscillatory systems | |
| SU1004757A1 (en) | Ultrasonic device for measuring mechanical stresses | |
| RU2017079C1 (en) | Method of measuring parameters of oscillatory system | |
| JP3336902B2 (en) | Viscoelasticity measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |