JPH0626921A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 外部から印加された衝撃を加速度検出器１３
でアナログ信号とし電荷増幅器１４で電圧に変換した
後、フィルタ１５を介し、ピークホールド回路１６でア
ナログ信号のピーク値のみをホールドしＡ／Ｄコンバー
タ１７によって平準加速度としてディジタル表示する。
また、電荷増幅器１４で電圧に変換されたアナログ信号
は積分回路１８へ送られ、Ａ／Ｄコンバータ１９によっ
て速度変化としてディジタル表示される。さらに、電荷
増幅器１４で電圧に変換されたアナログ信号は積分回路
１８に送られた後、もう１度積分回路２０を経てＡ／Ｄ
コンバータ２１によって変位量としてディジタル表示さ
れる。次に、衝撃持続時間は、電荷増幅器１４に送られ
た後、コンバータ２２に送られ時間解析回路２３、カウ
ンタ回路２４を経てディジタル表示される。 【効果】 加速度波形の情報を容易かつ簡単に精度良く
測定・解析でき、かつ小型で安価な装置になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種製品、部品等の機
械的な衝撃が加えられた時に発生する衝撃波形を測定、
解析する際に使用される計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、特公昭６０−７８３２６号に示
された従来の計測装置の構成を示す図で、図において、
１，２，３は表示部であり、それぞれ、１は加速度、２
は衝撃持続時間、３は速度変化のディジタル表示部であ
る。４は加速度検出器の感度調整や測定レベル、使用フ
ィルタ等加速度を測定するための設定部、５は計測する
際の波形選択や波形を取り込むスタート・ホールド・リ
セット等計測時の操作部、６は計測した波形を電磁オシ
ログラフやプロッタ等へ出力する外部出力部、７は加速
度１、衝撃持続時間２、速度変化３にディジタル表示さ
れた数値をプリント出力処理するプリンタ処理部、８は
ディジタルプリンタ部、９は電源スイッチである。

【０００３】次に従来の装置の動作について説明する。
電源スイッチ９の電源をＯＮにし、供試体に取り付けた
加速度検出器（図示せず）の感度を設定部４の感度調整
部４ａで調整する。次に、測定する加速度の範囲を設定
部４の加速度測定レベル４ｂで設定し、測定する加速度
の周波数フィルタを設定部４の周波数フィルタ４ｃで設
定する。次に、測定する衝撃波形が正弦半波が短形波で
あるかを確認し、計測操作部５の波形形状設定部５ａを
設定するとともに、衝撃持続時間に応じて計測操作部５
のサンプルレート設定部５ｂを設定する。また、測定に
あたって、波形を外部出力したり、ディジタルプリンタ
で出力する場合は、あらかじめ、外部出力部６およびプ
リンタ処理部７の操作を行っておく必要がある。以上の
ような準備が全て完了した時点で計測操作部５のリセッ
トボタン５ｃを押し、表示部１，２，３をリセットした
後、スタートボタン５ｄを押して供試体に衝撃を印加す
ることにより、加速度、衝撃持続時間、速度変化が表示
部１，２，３にディジタル表示される。この時点におい
て、初期設定した加速度設定レベル４ｂ，周波数フィル
タ４ｃ，サンプルレート設定部５ｂ等のいずれかが設定
を誤っていると計測操作部５のエラー表示部５ｅが点灯
し、再度設定を行うことが必要になる。

【０００４】また、図４はこの従来の計測装置の一実施
例を示すブロック図である。４１は加速度検出器、４２
は増幅器、４３はローパスフィルタ、４４はＡ／Ｄ変換
器である。４５はマイクロ・プロセッサからなる中央処
理装置（以下、ＣＰＵと略記する）、４６はデータ・パ
ス、４７はコントロール・パス、４８はアドレス・パス
であり、前記Ａ／Ｄ変換器４４の出力はバッファ５１を
介してデータ・パス４６に接続されている。４９はＲＯ
Ｍであり、ＣＰＵ４５が実行するプログラムが格納され
ている。５０はＲＡＭであり、衝撃パルス波形を記憶す
るエリアを有している。５２は本実施例においてトリガ
・レベル検出手段を構成する比較器であり、Ａ／Ｄ変換
器４４の出力と一定のトリガ・レベル値Ｔとを比較し、
Ａ／Ｄ変換器４４の出力がトリガ・レベル値Ｔを越える
と、トリガ・レベル検出信号ｂを出力するようになって
いる。５３はカウンタであり、衝撃パルス波形を記憶す
るための前記ＲＡＭ５０のエリアの総語数をＮとする
と、Ｎ進カウンタとなっている。５４はセレクタであ
り、カウンタ５３の出力とアドレスパス４８から入力す
るアドレス信号とのいずれかを選択して、ＲＡＭ５０の
アドレス入力に入力するようになっている。５５はＩ／
Ｏポートであり、このＩ／Ｏポート５５にはプリンタ５
６が接続されている。５７もＩ／Ｏポートであり、この
Ｉ／Ｏポート５７にはＬＥＤ表示器５８が接続されてい
る。ＣＰＵ４５はＲＡＭ５０に衝撃波形を記憶させ、こ
の記憶させた波形をＲＡＭ５０から読み出して（なお、
このようにパルス波形をＲＡＭ５０から読み出す際に
は、ＣＰＵ４５はセレクタ５４を切り替えてアドレス・
パス４８からセレクタ５４を通してＲＡＭ５０にアドレ
ス信号を入力させる）、作用時間の演算と速度変化の演
算を行い、演算を終えたならば、その演算結果、すなわ
ち最大加速度、作用時間および速度変化を、Ｉ／Ｏポー
ト５７通してＬＥＤ表示５８に出力し、該表示器５８に
表示させる。また、ＣＰＵ４５は前記演算結果を、Ｉ／
Ｏポート５５通してプリンタ５６に出力し、該プリンタ
５６にプリントを行わせることもできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の計測装置は以上
のように構成されているので、測定における初期設定が
煩雑であり、かつ測定時にエラー表示されると再設定し
直す等測定者が熟練しなければ測定が難しいという問題
点があった。また、バッファ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等が載置
されているため、装置自高高高価になるとともに大きく
なるという問題点があった。

【０００６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、加速度検出器の感度調整と表示加
速度レンジの設定を行うだけで加速度、速度変化、変位
量、衝撃持続時間が簡単に測定でき、安価で小型化した
計測装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る計測装置
は、加速度検出器からのアナログ信号を電荷増幅器で増
幅した後、このアナログ信号をすぐディジタル化するこ
となく、アナログ信号のピーク値を検出した後Ａ／Ｄコ
ンバータを介して平準加速度を求めるとともに、アナロ
グ信号から速度変化、変位量をアナログ積分を行うこと
によりアナログ量として求め、その後ディジタル表示す
るとともに、衝撃持続時間もアタログ信号と基準の信号
を比較カウントして一緒にディジタル表示できるように
簡便化したものである。

【０００８】

【作用】この発明における計測装置は、加速度、速度、
変位、衝撃持続時間がすべてアナログ量で検出あるいは
比較演算されるため、従来のようにディジタル化するた
めのＲＯＭやそのディジタルデータを記憶するためのバ
ッファやＲＡＭ等が不要になり、装置が安価に製造でき
るとともに小型軽量になる。

【０００９】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は本計測装置の外観図であり、図において図３
と同一符号は同一または相当部分を示し、１０は変位量
のディジタル表示部、１１は加速度検出器からアナログ
信号を取り入れるインプット部、１２は測定可能状態を
表示するレディランプである。

【００１０】図２は本計測装置のブッロク図であり、１
３は加速度検出器、１４は加速度検出器１２から送られ
てくるアナログ信号を変換する電荷増幅器、１５は電荷
増幅器１４から送られてきた電圧信号のノイズを除去す
るため３００Ｈz から１３００Ｈz のレンジをもつロー
パスフィルタ、１６はピーク値を検出するためのホール
ド回路、１７はピーク値を加速度値に変換するＡ／Ｄコ
ンバータ、１８は電荷増幅器１４からの信号を積分し加
速度から速度に変換する積分回路、１９は速度変化値に
変換するＡ／Ｄコンバータ、２０は積分回路１８からの
信号をもう１度積分し速度から変位に変換する積分回
路、２１は変位量値に変換するＡ／Ｄコンバータ、２２
は電荷増幅器１４からの信号を取り込むコンバータ、２
３はコンバータ２２に取り込んだ信号の時間軸を解析す
る時間解析回路、２４は時間解析回路２３の信号を時間
に変換するカウンタ回路である。

【００１１】また、１００は機械的衝撃を電気信号とし
て検出する加速度検出器１３から出力されるアナログ信
号を入力する入力手段、１１０は上記入力手段１００に
より入力されたアナログ信号のピーク値を用いて加速度
を検出する加速度検出手段、１２０は上記入力手段１０
０により入力されたアナログ信号を積分して速度をアナ
ログ量で算出する速度算出手段、１３０は上記速度算出
手段１２０により算出された速度を積分して変位をアナ
ログ量で算出する変位算出手段、１４０は上記加速度検
出手段１１０と速度算出手段１２０と変位算出手段１３
０により得られたピーク値、速度、変位をディジタル変
換して出力する出力手段、１５０は上記入力手段１００
により入力されたアナログ信号を所定の基準値ＴＥＳＴ
・ＬＥＶＥＬと比較して、アナログ信号がその基準値以
上の期間を求めて出力する時間出力手段である。

【００１２】次に動作について説明する。電源スイッチ
９をＯＮし、加速度検出器１３を供試体（図示せず）に
取り付け、加速度検出器１３から延長されるコード（図
示せず）をインプット部１１に取り付ける。次に、加速
度検出器１２の感度を感度調整部４ａで設定し、測定す
る加速度のレベルを加速度測定レベル４ｂで設定する。
また、測定にあたって衝撃波形を電磁オシログラフやプ
ロッタに出力させたい場合は、あらかじめ外部出力部６
と接続しておく必要がある。なお、従来必要であったサ
ンプルレートの設定は、この発明における計測装置がア
ナログ信号をディジタル化しないためセットする必要は
ない。これらの準備が完了した時点でスタート・リセッ
ト兼用ボタン５ｃ，５ｄを押し、レディランプ１２が点
灯することにより測定可能な状態となる。

【００１３】この状態において加速度検出器１３を取り
付けた供試体（図示せず）に衝撃を印加することによ
り、加速度検出器１３からのアナログ信号はインプット
部６より電荷増幅器１４に送られ、ローパスフィルタ１
５、ピークホールド回路１６、Ａ／Ｄコンバータ１７を
経由して平準加速度値が加速度１にディジタル表示され
る。すなわち、この実施例における計測装置は、外部か
ら印加された衝撃を加速度検出器でアナログ信号として
受け取り電荷増幅器で電圧に変換した後、フィルタで不
要なノイズ成分を除去しピークホールド回路に送り、測
定した波形のピーク値のみがホールドされＡ／Ｄコンバ
ータによって平準加速度としてディジタル表示される。

【００１４】同時に、加速度を速度に変換する積分回路
１８，Ａ／Ｄコンバータ１９を経由して速度変化値が速
度変化３に表示される。すなわち、電荷増幅器で電圧に
変換された信号は積分回路に送られ、Ａ／Ｄコンバータ
によって速度変化としてディジタル表示される。

【００１５】さらに、電荷増幅器で電圧に変換された信
号は積分分回路１８に送られた後、もう１度積分回路２
０を経てＡ／Ｄコンバータによって変位量としてディジ
タル表示される。すなわち、積分回路１８から送られた
速度を変位に交換する積分回路２０、Ａ／Ｄコンバータ
２１を経由して変位量値が変位量１０にディジタル表示
される。

【００１６】次に、衝撃持続時間は、アナログ信号が電
荷増幅器に送られた後、コンバータ２２に送られ時間解
析回路２３とカウンタ回路２４を経てディジタル表示さ
れる。すなわち、電荷増幅器１４からの信号はコンバー
タ２２、時間解析回路２３、カウンタ回路２４を経由し
て衝撃持続時間値が衝撃持続時間４にディジタル表示さ
れる。

【００１７】このように、計測装置は、これらの作業を
同時に行ない、各出力を同時にディジタル表示できる。
また、外部出力部６と接続された電磁オシログラフやプ
ロッタには電荷増幅器１４から衝撃波形が外部出力部６
を介して表示される。連続して測定する場合は、スター
ト・リセット兼用ボタン５ｃ，５ｄを押し、レディラン
プ１２が点灯することにより連続しての測定ができる。

【００１８】以上のように、この実施例では、機械的衝
撃で発生する波形を電気信号として出力する加速度検出
器とこの加速度検出器で出力されるアナログ信号を増幅
する機能を有し、平準加速度、速度変化、変位量、衝撃
持続時間を同時に測定して瞬時にディジタル表示できる
ことを特徴とする計測装置を説明した。また、この計測
装置は、加速度検出器の電気信号発生量に応じた感度調
整機能を有し、電気信号発生量の異なる加速度検出器が
使用できることを特徴とする。さらに、この計測装置
は、加速度検出器から出力されるアナログ信号を外部出
力コネクタを介し、オシロスコープ、電磁オシログラ
フ、Ｘ−Ｙプロッタ等の波形記録・解析装置に波形を直
接出力できることを特徴とする。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加速度
検出器のアナログ情報からアナログ演算等により加速
度、速度変化、変位量衝撃時間が容易かつ簡単に精度良
く測定できるので、小型かつ安価な計測装置が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による計測装置を示す外観図
である。

【図２】本発明の一実施例を示す計測ブロック図であ
る。

【図３】従来の計測装置の外観図である。

【図４】従来の計測装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 加速度の表示部 ２ 衝撃持続時間の表示部 ３ 速度変化の表示部 ４ 加速度検出のための設定部 ４ａ 加速度検出器の感度設定部 ４ｂ 加速度測定レベルの設定部 ４ｃ 加速度測定のための周波数フィルタ ５ 計測操作部 ５ａ 測定波形形状設定部 ５ｂ 測定波形のサンプル数設定部 ５ｃ リッセトボタン ５ｄ スタートボタン ５ｅ エラー表示ランプ ６ 外部出力部 ７ プリンタ処理部 ８ ディジタルプリンタ部 ９ 電源スイッチ １０ 変位量の表示部 １１ 加速度検出器からの信号インプット部 １２ レディランプ １３ 加速度検出器 １４ 電荷増幅器 １５ ローパスフィルタ １６ ピークホールド回路 １７ Ａ／Ｄコンバータ（加速度用） １８ 積分回路（加速度から速度へ変換） １９ Ａ／Ｄコンバータ（速度変化用） ２０ 積分回路（速度から変位量へ変換） ２１ Ａ／Ｄコンバータ（変位量用） ２２ コンバータ（衝撃持続時間用） ２３ 時間解析回路 ２４ カウンタ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 正博 鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱電機株式 会社生活システム研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要素を有する計測装置（ａ）機械
   的衝撃を電気信号として検出する加速度検出器から出力
   されるアナログ信号を入力する入力手段、（ｂ）上記入
   力手段により入力されたアナログ信号のピーク値を用い
   て加速度を検出する加速度検出手段、（ｃ）上記入力手
   段により入力されたアナログ信号を積分して速度をアナ
   ログ量で算出する速度算出手段、（ｄ）上記速度算出手
   段により算出された速度を積分して変位をアナログ量で
   算出する変位算出手段、（ｅ）上記加速度検出手段と速
   度算出手段と変位算出手段により得られたピーク値、速
   度、変位をディジタル変換して出力する出力手段、
   （ｆ）上記入力手段により入力されたアナログ信号を所
   定の基準値と比較して、アナログ信号がその基準値以上
   の期間を求めて出力する時間出力手段。