JPH109942A - 振動センサ - Google Patents

振動センサ

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JPH109942A
JPH109942A JP15975396A JP15975396A JPH109942A JP H109942 A JPH109942 A JP H109942A JP 15975396 A JP15975396 A JP 15975396A JP 15975396 A JP15975396 A JP 15975396A JP H109942 A JPH109942 A JP H109942A
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vibration
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vibration sensor
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Masatoshi Togashi
正敏 富樫
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Alps Electric Co Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動の方向と振幅を正確に検出できる振動セ
ンサの提供。 【解決手段】 光源1の出射光を受光する受光部はXY
方向に2×2に4分割された受光面A,B,C,Dを有
する4分割フォトダイオード(PD)2を備え、PD2
はベース3に対してXY方向に揺動可能なように4本の
ワイヤ4を介して支持されている。検出対象(光源1と
ベース3)が振動するとPD2が光源1の光軸と直交す
る方向に振動し、スポット光が受光面A,B,C,Dの
中心から振動の方向及び大きさに応じて変位し、受光面
A,B,C,Dの検出電流に基づいて振動の方向と振幅
が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、検出対象の振動を
電気信号に変換する振動センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の振動センサとしては、例えば特開
昭49−67665号公報に開示されているように、1
つの発光素子に対向するように複数の受光素子を検出方
向に沿って配列し、その間に発光素子の光を集束して受
光素子に放射するレンズを光軸と直交する方向(検出方
向)に外部振動に応じて振動するようにしたものが知ら
れている。このような構成によれば、外部振動に応じて
レンズが光軸を直交する方向に変位すると、振動の大き
さに応じて発光素子の光を受光する受光素子が異なるの
で、振動を検出することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、変位方向
(振動の方向)と変位量(振動の振幅)を正確に検出す
るためには、受光素子の受光面上のスポット光の形状は
真円に近いことが要求される。しかしながら、前述した
従来の振動センサでは、レンズが光軸と直交する方向に
変位するので、受光面上のスポット光が真円にならず、
また、収差が発生して誤差が発生するという問題点があ
る。
【0004】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は、振動の方向と振幅を正確に検出
することができる振動センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、円形の光を出
射する光源と4分割フォトダイオードとを備え、これら
の一方をXY方向に揺動可能に支持することとする。こ
のような構成により、光源または4分割フォトダイオー
ドが揺動すると、4分割フォトダイオードにおいて受光
される円形の光が受光面の中心から振動の方向及び振幅
に応じて変位し、各受光面の検出信号が変化する。した
がって、振動の方向と振幅を正確に検出することができ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の振動センサでは、円形の
光を出射する光源と、XY方向に2×2に分割された受
光面により前記光源の出射光を受光する4分割フォトダ
イオードと、前記光源及び4分割フォトダイオードの一
方をXY方向に揺動可能に支持する支持部材とを具備
し、前記光源及び4分割フォトダイオードの他方と前記
支持部材を検出対象に固定し、前記4分割フォトダイオ
ードの各受光面により光電変換された信号により検出対
象の振動の方向及び振幅を検出する。
【0007】また、前記光源のバラツキに起因して拡散
光が円形にならない場合でも、光源の出射光を円形に整
形する開口を設けると、検出精度を高めることができ
る。
【0008】また、前記光源の拡散角度が大きかった
り、光源と4分割フォトダイオードの距離が長い場合で
も、光源の出射光が4分割フォトダイオードにおいてス
ポット光になるように集光するレンズを設けると、検出
感度を高めることができる。
【0009】また、受光面がZ方向に2分割された2分
割ダイオードと、前記光源の出射光を前記4分割フォト
ダイオード及び前記2分割ダイオードの各方向に2分割
するビームスプリッタとを追加し、前記4分割フォトダ
イオード及び前記2分割ダイオードの各受光面により光
電変換された信号により検出対象の振動の方向及び振幅
を検出するように構成すると、検出対象の振動の方向及
び振幅をより正確に検出することができる。
【0010】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図1は本発明の第1実施例に係る振動センサを示す構成
図、図2は図1の受光部を詳細に示す外観図、図3は図
1及び図2の4分割フォトダイオードの受光面とスポッ
ト光を示す説明図、図4は図1及び図2の4分割フォト
ダイオードの検出信号を示す波形図である。
【0011】図1に示す振動センサは、紙面と直交する
方向(X方向)と上下方向(Y方向)の振動を検出する
ように構成されている。光源1はLD(レーザダイオー
ド)やLED(発光ダイオード)が用いられ、その出射
光は円形の形状のままで拡散する。これに対し、図2と
図3に詳しく示すように、光源1の出射光を受光する受
光部は、XY方向に2×2に4分割された受光面A,
B,C,Dを有する4分割フォトダイオード(PD)2
を備え、また、このPD2はベース3に対してXY方向
に揺動可能なように4本のワイヤ4を介して支持されて
いる。そして、光源1とベース3は共に検出対象に固定
される。
【0012】このように構成された振動センサにおい
て、検出対象(光源1とベース3)が振動していない場
合にはPD2も振動しないので、図3において実線で示
すように、スポット光は受光面A,B,C,Dの中心に
位置する。これに対し、検出対象が振動するとPD2が
光源1の光軸と直交する方向に振動するので、スポット
光が受光面A,B,C,Dの中心から振動の方向及び大
きさに応じて変位する。
【0013】したがって、受光面A,B,C,Dの検出
電流が振動の方向及び大きさに応じて変化するので、 X=(B+C)−(A+D) Y=(A+B)−(C+D) によりX,Y方向の振幅を求めることができ、また、信
号X,Yは図4に示すような正弦波の波形となる。そし
て、振動の方向θと振幅Rは次式で求めることができ
る。
【0014】θ=tan~1(Y/X) R=√(X2+Y2) したがって、上記実施例によれば、受光面A,B,C,
D上のスポット光が真円であり、また、変位するレンズ
を用いないので収差が発生することもなくなり、その結
果、振動の方向と振幅を正確に検出することができる。
【0015】上記第1実施例では、PD2が変位するよ
うに構成したが、その代わりに光源1が変位するように
構成してもよい。図5はその構成を示す変形例であり、
光源1がベース3aに対してXY方向に揺動可能なよう
に4本のワイヤ4aを介して支持される。また、PD2
とベース3aは共に検出対象に固定される。
【0016】なお、上記第1実施例及びその変形例で
は、光源1の拡散光を直接にPD2が受光するように構
成されているので、光源1のバラツキにより拡散光が円
形とならない場合がある。そこで、図6に示す第2実施
例では、光源1の拡散光を円形に整形するための開口5
を光源1に固定することにより、上記不具合を防止する
ことができる。また、その変形例として図7に示すよう
に、光源1と開口5をXY方向に揺動可能なように構成
してもよい。
【0017】また、上記各実施例では、光源1の拡散光
をPD2が受光するように構成されているので、光源1
の拡散角度が大きかったり、光源1とPD2の距離が長
い場合には、PD2が大きな受光面を必要とするので高
い周波数の検出信号を得ることができなくなる。そこ
で、図8に示す第3実施例では、光源1の拡散光をスポ
ット光に集光するためのレンズ6を光源1に固定するこ
とにより、上記不具合を防止することができる。また、
その変形例として図9に示すように、光源1とレンズ6
をXY方向に揺動可能なように構成してもよい。
【0018】次に、図10〜図12を参照して第4実施
例を説明する。上記第1〜第3実施例では、XY方向の
みの振動を検出するように構成されているが、この第4
実施例では、XYZ方向の振動を検出するために、ビー
ムスプリッタ7と2分割PD8とが追加されている。
【0019】すなわち、光源1の出射光はビームスプリ
ッタ7を通過してXY方向検出用のPD2により受光さ
れると共に、ビームスプリッタ7により反射されてZ方
向検出用のPD8により受光される。図11に示すよう
に、Z方向検出用のPD8はZ方向に2分割された受光
面E,Fを有し、また、Z方向にのみ揺動するように板
バネ9を介してベース10に取り付けられている。ベー
ス10は光源1及びベース3と同様に検出対象に固定さ
れる。
【0020】このように構成された振動センサでは、図
12に示すように、 X=(B+C)−(A+D) Y=(A+B)−(C+D) Z=E−F によりX,Y,Z方向の信号を求めることができる。ま
た、振動の方向θはベクトル(X,Y,Z)により求め
ることができ、振幅Rは次式で求めることができる。
【0021】R=√(X2+Y2+Z2
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0023】円形の光を出射する光源と、XY方向に2
×2に分割された受光面により前記光源の出射光を受光
する4分割フォトダイオードと、前記光源及び4分割フ
ォトダイオードの一方をXY方向に揺動可能に支持する
支持部材とを具備し、前記光源及び4分割フォトダイオ
ードの他方と前記支持部材を検出対象に固定し、前記4
分割フォトダイオードの各受光面により光電変換された
信号により検出対象の振動の方向及び振幅を検出するよ
うに構成したため、光源または4分割フォトダイオード
が揺動すると、4分割フォトダイオードにおいて受光さ
れる円形の光が受光面の中心から振動の方向及び振幅に
応じて変位して各受光面の検出信号が変化し、したがっ
て、振動の方向と振幅を正確に検出することができる。
【0024】また、前記光源のバラツキに起因して拡散
光が円形にならない場合でも、光源の出射光を円形に整
形する開口を設けると、検出精度を高めることができ
る。
【0025】また、前記光源の拡散角度が大きかった
り、光源と4分割フォトダイオードの距離が長い場合で
も、光源の出射光が4分割フォトダイオードにおいてス
ポット光になるように集光するレンズを設けると、検出
感度を高めることができる。
【0026】また、受光面がZ方向に2分割された2分
割ダイオードと、前記光源の出射光を前記4分割フォト
ダイオード及び前記2分割ダイオードの各方向に2分割
するビームスプリッタとを追加し、前記4分割フォトダ
イオード及び前記2分割ダイオードの各受光面により光
電変換された信号により検出対象の振動の方向及び振幅
を検出するように構成すると、検出対象の振動の方向及
び振幅をより正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る振動センサを示す構
成図である。
【図2】図1の受光部を詳細に示す外観図である。
【図3】図1及び図2の4分割フォトダイオードの受光
面とスポット光を示す説明図である。
【図4】図1及び図2の4分割フォトダイオードの検出
信号を示す波形図である。
【図5】第1実施例の変形例を示す構成図である。
【図6】本発明の第2実施例に係る振動センサを示す構
成図である。
【図7】第2実施例の変形例を示す構成図である。
【図8】本発明の第3実施例に係る振動センサを示す構
成図である。
【図9】第3実施例の変形例を示す構成図である。
【図10】本発明の第4実施例に係る振動センサを示す
構成図である。
【図11】図10のZ方向検出用の受光部を詳細に示す
外観図である。
【図12】第4実施例の検出原理を示す説明図である。
【符号の説明】
1 光源 2 4分割フォトダイオード 3,3a,10 ベース 4,4a ワイヤ 5 開口 6 レンズ 7 ビームスプリッタ 8 2分割フォトダイオード 9 板バネ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円形の光を出射する光源と、XY方向に
    2×2に分割された受光面により前記光源の出射光を受
    光する4分割フォトダイオードと、前記光源及び4分割
    フォトダイオードの一方をXY方向に揺動可能に支持す
    る支持部材とを具備し、 前記光源及び4分割フォトダイオードの他方と前記支持
    部材を検出対象に固定し、前記4分割フォトダイオード
    の各受光面により光電変換された信号により検出対象の
    振動の方向及び振幅を検出することを特徴とする振動セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 前記光源の出射光を円形に整形する開口
    を設けたことを特徴とする請求項1に記載の振動セン
    サ。
  3. 【請求項3】 前記光源の出射光が前記4分割フォトダ
    イオードにおいてスポット光になるように集光するレン
    ズを設けたことを特徴とする請求項1に記載の振動セン
    サ。
  4. 【請求項4】 受光面がZ方向に2分割された2分割ダ
    イオードと、前記光源の出射光を前記4分割フォトダイ
    オード及び前記2分割ダイオードの各方向に2分割する
    ビームスプリッタとを備え、前記4分割フォトダイオー
    ド及び前記2分割ダイオードの各受光面により光電変換
    された信号により検出対象の振動の方向及び振幅を検出
    することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
    載の振動センサ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100437259B1 (ko) * 2002-01-19 2004-06-23 한국표준과학연구원 대형 구조물의 진동 측정장치 및 측정방법
JP2009098003A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Oputeikon:Kk 変位振動検出装置及び変位振動検出方法
JP2010029305A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sammy Corp 遊技機
JP2010029304A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sammy Corp 遊技機
KR101713823B1 (ko) * 2016-07-25 2017-03-09 (주)에코파워텍 지진 내지 진동에 대한 감시 및 진단 기능을 갖는 수배전반

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110595598B (zh) * 2019-08-09 2021-07-30 华北水利水电大学 基于多普勒远程激光测振技术的边坡孤石稳定性监测预警方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100437259B1 (ko) * 2002-01-19 2004-06-23 한국표준과학연구원 대형 구조물의 진동 측정장치 및 측정방법
JP2009098003A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Oputeikon:Kk 変位振動検出装置及び変位振動検出方法
JP2010029305A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sammy Corp 遊技機
JP2010029304A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sammy Corp 遊技機
KR101713823B1 (ko) * 2016-07-25 2017-03-09 (주)에코파워텍 지진 내지 진동에 대한 감시 및 진단 기능을 갖는 수배전반

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