JPH0440325A - 振動測定方法ならびに振動計 - 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、機械などの被測定物の振動を検出する振ＩＪ
Ｊ　１１１１１定方法ならびに振動耐に係り、特に、被
測定物に接触づることなくその振動を検出することので
きる非接触による振動測定方法ならびに振動訓の改良に
関する。

〔従来の技術〕

被測定物の振動を検出する振動Ｒ１には、従来から接触
型のものと非接触型のものとがあり、このうち接触型の
ものは、被測定物にセン号を取付（）たりする煩雑な作
業を必要とされ、作業効率が悪かった。

一方、非接触型の振動計としては、従来から、コンデン
サ型、渦電流型、光学式など各種のものが知られている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述した非接触型の振動計のうち、コンデン
サ型ならびに渦電流型のものは、測定可能距離が数−〜
数１程度であるため、被測定物の至近距離に振動計を設
置しなければならないが、被測定物の周囲の状態におい
ては、振動計を設置することができず、振動を検出する
ことができない明白があった。

また、前述した光学式のものは、測定可能距離こそ数１
０ｍと長いが、被測定物にターゲットを接着しなければ
ならないという煩雑さがあるし、また、検出結果がター
ゲットの色の影響を受け、検出結果の精度が低いという
問題点があった。

本発明は、このような従来のものにおける問題点を克服
し、煩雑な作業を必要とせず、精度よく被検出物の振動
状態を検出することができる非接触による振動測定方法
ならびに振動組を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述した目的を達成づるため本発明に係る振動測定方法
は、一定周波数の超音波を被測定物に送信し、この被測
定物の振動によって位相変調された反射波を搬送波とし
て受信し、この受信した搬送波の位相を検出し、被測定
物の振動状態を検出することを特徴としている。

また、本発明に係る振動計は、高周波を発振する高周波
発振器と、この高周波発振器と接続され高周波発振器か
ら発振された高周波を超音波に変換して被測定物に送信
する超音波送信器と、被測定物の振動によって位相変調
された前記送信波の反射波を受信する超音波受信器と、
この超音波受信器により受信された反射波の位相変化を
検出する位相検出器と、この位相検出器の出力信号によ
り被測定物の振動を検出器る振動検出器とから構成され
ている。

さらに、前記振動検出器を、搬送波を伝播する流体の密
度を補正しうるように構成することができる。

〔作　用〕

前述した構成からなる本発明の振動測定方法ならびに振
動計によれば、高周波発振器において発生した高周波を
超音波送信器において一定周波数の超音波に変換したう
えで被測定物に向けて送信すると、この送信波が被測定
物において反射することにより、被測定物において反射
した反射波が戻ってくるが、この反射波の位相は、送信
器と被測定物の反射位置との距離が変ると変化すること
になる。したがって、被測定物が振動していると、反射
波の位相がたえず変化することになるため、この位相変
調された反射波を超音波受信器により受信し、位相検出
器により反射波の位相を検出することにより被測定物の
振動の状態を測定することができる。

また、前記振動検出器を、搬送波を伝播する流体の密度
を補正しうるように構成することにより、温度補正を行
なって、被測定物の振動の状態をさらに正確に測定する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る振動測定方法ならびに振動計を図面
に示す実施例により説明する。

図は本発明に係る振動訓の実施例を示ずものであり、図
において符号１は高周波発振器を示している。この高周
波発振器１には、８周波発振器１において発振された高
周波を断続的なものとするためのアンド回路２が接続さ
れており、このアンド回路２には矩形波を発振する矩形
波発振器３からの信号も入力されるようになっている。

なお、このアンド回路２は具体的にはアナログスイッチ
であってもよい。

前記アンド回路２を通過して断続的なものとされた高周
波は、超音波送信器４に入力されるようになっている。

この超音波送信ｆｆ１ｉ４は、入力された高周波を増幅
する増幅器５と、増幅された高周波を超音波に変換した
うえで被測定物Ｏに向Ｇノで送信する変換器６とにより
構成されている。

一方、前記超音波送信器４から被測定物に向けて送信さ
れた超音波が被測定物において反射した反射波を受信す
るための超音波受信￥Ａ７が設けられている。この超音
波受信器７は、反射波を受信して高周波に変換する変換
器８と、この変換器８においで変換された高周波を増幅
する増幅器９とにより構成されている。なお、前記変換
器８は、反射波のみを確実に受信するため共振型マイク
ロホンを備えている。

前記超音波受信器７の増幅器９には位相検出器１０が接
続されており、この位相検出器１０において超音波受信
器７が受信した反射波の位相を検出するようになってい
る。なお、この位相検出器１０は、前記矩形波発振器３
とも接続されている。

また、前記位相検出器１０には振動検出器１１が接続さ
れており、この振動検出器１１により位相検出器１０が
検出した反射波の位相により被測定物０の振動状態を検
出しうるようになっている。

なお、前記振動検出器１１は、搬送波を伝播する流体の
密度を補正しつるように構成されている。

つぎに、前述した構成からなる本実施例の振動計による
本発明の振動測定方法について説明する。

図示しない機械などの被測定物Ｏの振動を測定するには
、被測定物の特定位置に対し超音波送信器４および増幅
器５を向ける。そして、図示しない操作ボタンなどの操
作手段を操作し、高周波発振器１から連続的に高周波を
発振する。この高周波発振器１から発振された高周波は
アンド回路２に入力され、このアンド回路２は矩形波発
振器３からの矩形波が入力されているときのみ高周波発
振器１からの高周波を超音波送信２１ｉ４に出力するよ
うになっており、この結果、高周波発振器１からの高周
波は、アンド回路２において分断され断続的に出力され
ることになる。そして、この分断された高周波は、超音
波送信器４の増幅器５において電力を増幅されたうえで
変換器６において超音波に変換され、この変換器６から
被測定物に向けて断続的に発信される。すると、この送
信波は被測定物の表面において反射し、この反射波が受
信器６に向けて戻ってくることになる。

ところで、前記反射波は、被測定物Ｏが振動している状
態においては送信器５から被測定物の反射部位までの距
離がたえず変化することになるためその位相がたえず変
化することになる。

被測定物Ｏの表面の反射面たる振動面において、静止し
た音源（超音波送信器４の変換器６）からの音波が反射
する場合、音源と反射面との距離は、振動面の振幅に応
じて変化することになる。したがって、反射波は、振動
面の振動周期（周波数）に従って振幅に対応する位相の
変化を生ずる。この原理を利用すれば、被測定物Ｏから
離れた位置において被測定物Ｏの振動状態（周波数、振
幅、速度、加速度）を測定することができる。

そこで、超音波受信器７の変換器８により前記反射波た
る超音波を受信し、この受信した反射波を電気信号に変
換したうえで、反射波を増幅器９において増幅する。つ
いで、この増幅された反射波を位相検出Ｎ１０に入力し
て反射波の位相検波を行なって、被測定物Ｏの振動状態
に対応する電気信号を取出す。ついで、この位相検出器
１０においてｖｉｉ調した電気信号を振動検出器１１に
入力して、この電気信号の周波数、振幅などにより、搬
送波を伝播する流体の密度を補正して温度による測定結
束への悪影響をなくしたうえで、被測定物Ｏの周波数、
振幅といった振動状態を検出することができる。

前述した本実施例によれば、被測定物Ｏに超音波送信器
４からの超音波を送信し、被測定物Ｏの振動状態に対応
して位相変調された反射波を超音波受信器７により受信
して位相検出器１０により位相検波し、この復調波形を
振動検出器１１で点検することにより被測定物Ｏの振動
状態を被α１定物０に全く接触することなく検出するこ
とができる。したがって、煩雑な作業を必要とすること
なく、筒中に被測定物Ｏの振動状態を検出づることがで
きる。

また、被測定物Ｏに送信する超音波は指向性があるため
送受信を効率よく行なうことができるし、さらに、超音
波の指向性により、一般的本振動波の搬送波として都合
がよいばかりでなく、被測定物Ｏの異常振動個所を検出
するための分解Ｖｉ度を高めることができる。さらに、
超音波は一般環境におけるｍ音との分離が容易なので、
超音波受信器７に共振型マイクロホンを使用することに
より完全に雑音をカットして良好な精度の振動測定を行
なうことができる。さらにまた、超音波はその波長が短
いので、被測定物Ｏの振動により生ずる位相差を検出す
るための分解能が高くなる。

このように、本実施例によれば、超音波を被測定物０に
送信して被測定物０の振動状態を測定するので、極めて
高精度に振動状態を測定することができる。なお、本実
施例によれば、アンド回路２などにより超音波を断続的
に超音波送信器４から送信するようにしているので、反
射波と送信波との干渉による反射波の波形の変形を未然
に防止して、安定的な振動結架をうろことができる。

本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、
必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本発明に係る振動測定方法ならびに振動計は、
空気中のみならず各種液体中ならびに気体中において使
用可能である。

（発明の効果〕 以上説明したように本発明による振動測定方法ならびに
振動計によれば、被測定物の振動により生じる反射波の
位相変化を検出することにより、非接触で、しかも煩雑
な作業を必要とせず、精度よく被検出物の振動状態を測
定することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る振動計の実施例を示す回路図である。 １・・・高周波発振器、２・・・アンド回路、３・・・
矩形波発振器、４・・・超音波送信器、５・・・増幅器
、６・・・変１＆器、７・・・超音波受信器、８・・・
変換器、９・・・増＠器、１０・・・位相検出器、１１
・・・振動検出器、０・・・被測定物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一定周波数の超音波を被測定物に送信し、この被測
   定物の振動によって位相変調された反射波を搬送波とし
   て受信し、この受信した搬送波の位相を検出し、被測定
   物の振動状態を検出することを特徴とする振動測定方法
   。 ２）高周波を発振する高周波発振器と、この高周波発振
   器と接続され高周波発振器から発振された高周波を超音
   波に変換して被測定物に送信する超音波送信器と、被測
   定物において反射することにより位相変調された前記送
   信波の反射波を受信する超音波受信器と、この超音波受
   信器により受信された反射波の位相変化を検出する位相
   検出器と、この位相検出器の出力信号により被測定物の
   振動を検出する振動検出器とからなる振動計。 ３）前記振動検出器が、搬送波を伝播する流体の密度を
   補正しうるように構成されていることを特徴とする請求
   項第２項記載の振動計。