JP2000249720A - 角加速度測定装置 - Google Patents
角加速度測定装置Info
- Publication number
- JP2000249720A JP2000249720A JP11050933A JP5093399A JP2000249720A JP 2000249720 A JP2000249720 A JP 2000249720A JP 11050933 A JP11050933 A JP 11050933A JP 5093399 A JP5093399 A JP 5093399A JP 2000249720 A JP2000249720 A JP 2000249720A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular acceleration
- output
- angular
- average
- angular velocity
- 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.)
- Pending
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 174
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 23
- 230000015654 memory Effects 0.000 abstract description 14
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/16—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by evaluating the time-derivative of a measured speed signal
- G01P15/165—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by evaluating the time-derivative of a measured speed signal for measuring angular accelerations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/489—Digital circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インダクタまたはスリット板のピッチ誤差に
基づく角加速度の出力変動を抑制する。 【解決手段】 回転軸に取り付けたインダクタ３に近接
して回転軸の第１の中心線１５上に一対の第１の速度パ
ルス発生器４−１，４−２を設けるとともに、角加速度
の出力変動がｍ回のときに１８０度／ｍ傾いた第２の中
心線１６上に一対の第２の速度パルス発生器４−３，４
−４を設け、各速度パルス発生器４−１〜４−４の出力
はパルス成形回路５−１，５−２により成形された後、
速度パルスカウンタ７−１，７−２によりカウントされ
る。又、周期測定カウンタ８−１，８−２により周期測
定用クロックがカウントされ、これらはメモリ９に記憶
された後角速度演算装置１０により平均角速度が演算さ
れ、角加速度演算装置１２はこの平均角速度を微分して
角速度を演算し、平均値演算装置１８は一対の角加速度
演算装置１２の出力の平均をとる。
基づく角加速度の出力変動を抑制する。 【解決手段】 回転軸に取り付けたインダクタ３に近接
して回転軸の第１の中心線１５上に一対の第１の速度パ
ルス発生器４−１，４−２を設けるとともに、角加速度
の出力変動がｍ回のときに１８０度／ｍ傾いた第２の中
心線１６上に一対の第２の速度パルス発生器４−３，４
−４を設け、各速度パルス発生器４−１〜４−４の出力
はパルス成形回路５−１，５−２により成形された後、
速度パルスカウンタ７−１，７−２によりカウントされ
る。又、周期測定カウンタ８−１，８−２により周期測
定用クロックがカウントされ、これらはメモリ９に記憶
された後角速度演算装置１０により平均角速度が演算さ
れ、角加速度演算装置１２はこの平均角速度を微分して
角速度を演算し、平均値演算装置１８は一対の角加速度
演算装置１２の出力の平均をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シャシーダイナ
モメータなどにおいて機械的可変慣性装置を用いず、電
気的慣性模擬を行う場合や、負荷変動が多い電動機にお
いて速度変動を低減する場合などに用いられる角加速度
測定装置に関するものである。
モメータなどにおいて機械的可変慣性装置を用いず、電
気的慣性模擬を行う場合や、負荷変動が多い電動機にお
いて速度変動を低減する場合などに用いられる角加速度
測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シャシーダイナモメータなどにおいて電
気慣性制御を行う場合などには、角加速度が重要な制御
パラメータとなる。そこで、従来では特許第２５００５
６５号（特願平４−１２４０００号）に示されるよう
に、アナログ式の角加速度測定装置が用いられていた。
これは、回転軸に取り付けたインダクタの近傍にその中
心線の延長線上の位置に機械的に１８０度の位相差をも
って２個の速度パルス発生器を設け、この各速度パルス
発生器が発生する回転軸の回転速度に比例した回転速度
パルスの周波数をそれぞれアナログ速度信号に変換し、
各アナログ速度信号の平均値を求め、この平均値を微分
演算器で微分して角加速度信号を得るものであり、２個
の速度パルス発生器を１８０度間隔で設けたことによ
り、インダクタの偏芯による測定誤差を相殺するもので
あった。
気慣性制御を行う場合などには、角加速度が重要な制御
パラメータとなる。そこで、従来では特許第２５００５
６５号（特願平４−１２４０００号）に示されるよう
に、アナログ式の角加速度測定装置が用いられていた。
これは、回転軸に取り付けたインダクタの近傍にその中
心線の延長線上の位置に機械的に１８０度の位相差をも
って２個の速度パルス発生器を設け、この各速度パルス
発生器が発生する回転軸の回転速度に比例した回転速度
パルスの周波数をそれぞれアナログ速度信号に変換し、
各アナログ速度信号の平均値を求め、この平均値を微分
演算器で微分して角加速度信号を得るものであり、２個
の速度パルス発生器を１８０度間隔で設けたことによ
り、インダクタの偏芯による測定誤差を相殺するもので
あった。
【０００３】しかしながら、上記したアナログ式の角加
速度測定装置において用いられる周波数／電圧変換器に
は、低い周波数で直線性が悪いという問題があり、この
結果低い周波数範囲では角加速度測定信号の直線性が低
下した。又、シャシーダイナモメータ等における電気的
慣性制御では、定格角加速度測定範囲が極めて小さいた
めに、ゼロ点安定性が悪化した。例えば、車両の車輪を
載置するローラの直径が約１．２２ｍのシャシーダイナ
モメータでは、通常の定格速度は１６０ｋｍ／ｈ（４
４．４ｍ／ｓ、ローラ回転速度１１．６７ｓ-1）前後で
あり、定格角加速度測定範囲は±５ｍ／ｓ2程度であ
る。即ち、定格速度まで加速する時間は８秒以上とな
る。ここで、図５に示すように、角速度から角加速度を
演算する微分演算器１を演算増幅器Ａ１、抵抗Ｒ１，Ｒ
２及びコンデンサＣ１，Ｃ２により構成し、この微分演
算器１で上記加速時間内で微分時間を得ようとすると、
コンデンサＣ１は４μＦ程度、抵抗Ｒ１は２５０ｋΩ程
度となる。コンデンサＣ１は漏れ抵抗が小さいフィルム
コンデンサを用いないと測定精度が低下するが、寸法的
には４μＦ前後が実装上の限界である。この微分演算器
１に入力する角速度信号電圧を１６０ｋｍ／ｈで１０Ｖ
とすると、±５ｍ／ｓ2における電圧変化率は±１．２
Ｖ／ｓであり、微分演算器１への入力電流は１．２×４
×１０-6＝約０．００５ｍＡである。この値は、通常の
アナログ制御装置で温度による変動や外部雑音障害の防
止のために定格での入力電流を０．２ｍＡ程度としてい
るのに対して小さな値となり、ゼロ点の安定性が悪くな
る。
速度測定装置において用いられる周波数／電圧変換器に
は、低い周波数で直線性が悪いという問題があり、この
結果低い周波数範囲では角加速度測定信号の直線性が低
下した。又、シャシーダイナモメータ等における電気的
慣性制御では、定格角加速度測定範囲が極めて小さいた
めに、ゼロ点安定性が悪化した。例えば、車両の車輪を
載置するローラの直径が約１．２２ｍのシャシーダイナ
モメータでは、通常の定格速度は１６０ｋｍ／ｈ（４
４．４ｍ／ｓ、ローラ回転速度１１．６７ｓ-1）前後で
あり、定格角加速度測定範囲は±５ｍ／ｓ2程度であ
る。即ち、定格速度まで加速する時間は８秒以上とな
る。ここで、図５に示すように、角速度から角加速度を
演算する微分演算器１を演算増幅器Ａ１、抵抗Ｒ１，Ｒ
２及びコンデンサＣ１，Ｃ２により構成し、この微分演
算器１で上記加速時間内で微分時間を得ようとすると、
コンデンサＣ１は４μＦ程度、抵抗Ｒ１は２５０ｋΩ程
度となる。コンデンサＣ１は漏れ抵抗が小さいフィルム
コンデンサを用いないと測定精度が低下するが、寸法的
には４μＦ前後が実装上の限界である。この微分演算器
１に入力する角速度信号電圧を１６０ｋｍ／ｈで１０Ｖ
とすると、±５ｍ／ｓ2における電圧変化率は±１．２
Ｖ／ｓであり、微分演算器１への入力電流は１．２×４
×１０-6＝約０．００５ｍＡである。この値は、通常の
アナログ制御装置で温度による変動や外部雑音障害の防
止のために定格での入力電流を０．２ｍＡ程度としてい
るのに対して小さな値となり、ゼロ点の安定性が悪くな
る。
【０００４】又、微分演算器１は、外部雑音や自己発振
の防止のために抵抗Ｒ２やコンデンサＣ２を必要とする
ので、応答速度が悪化し、これまでの実績では６３％の
応答時間で３０ｍｓが限界であった。なお、図５におい
て、演算増幅器Ａ２、可変抵抗ＶＲ、抵抗Ｒ３からなる
係数器２は物理量を合わせるために設けてある。
の防止のために抵抗Ｒ２やコンデンサＣ２を必要とする
ので、応答速度が悪化し、これまでの実績では６３％の
応答時間で３０ｍｓが限界であった。なお、図５におい
て、演算増幅器Ａ２、可変抵抗ＶＲ、抵抗Ｒ３からなる
係数器２は物理量を合わせるために設けてある。
【０００５】上記した従来のアナログ式の角加速度測定
装置では上記したような様々の問題点があり、この問題
点を除去して測定精度を上げるためにディジタル式の角
加速度測定装置が用いられるようになった。
装置では上記したような様々の問題点があり、この問題
点を除去して測定精度を上げるためにディジタル式の角
加速度測定装置が用いられるようになった。
【０００６】図６は従来のディジタル式の角加速度測定
装置の構成を示し、３は図示しない回転軸に同芯状に取
り付けられた歯車状のインダクタ、４−１，４−２はイ
ンダクタ３に近接して互いに機械的に１８０度の位相差
をもって回転軸の第１の中心線１５上に対向して設けら
れた２個の第１速度パルス発生器、５−１，５−２は第
１の速度パルス発生器４−１，４−２からの速度パルス
を成形するパルス成形回路、７−１，７−２はパルス成
形回路５−１，５−２から速度パルスを入力され、速度
パルスをカウントする速度パルスカウンタ、８−１，８
−２はパルス成形回路５−１，５−２からの速度パルス
と周期測定用クロックを入力され、クロックパルス数を
カウントする周期測定カウンタ、９は速度パルスカウン
タ７−１，７−２及び周期測定カウンタ８−１，８−２
からの出力を入力され、所定の回数分の測定結果を記憶
するメモリ、１０はメモリ９の出力を入力され、平均角
速度を演算する角速度演算装置、１１はメモリ９及び角
速度演算装置１０を制御する制御装置、１２はメモリ９
の出力を入力され、角加速度を演算する角加速度演算装
置、１３，１４は演算された角速度及び角加速度をＤ／
Ａ変換するＤ／Ａ変換器であり、パルス成形回路５−
１，５−２以降の各部により第１の角加速度演算部６−
１が構成される。
装置の構成を示し、３は図示しない回転軸に同芯状に取
り付けられた歯車状のインダクタ、４−１，４−２はイ
ンダクタ３に近接して互いに機械的に１８０度の位相差
をもって回転軸の第１の中心線１５上に対向して設けら
れた２個の第１速度パルス発生器、５−１，５−２は第
１の速度パルス発生器４−１，４−２からの速度パルス
を成形するパルス成形回路、７−１，７−２はパルス成
形回路５−１，５−２から速度パルスを入力され、速度
パルスをカウントする速度パルスカウンタ、８−１，８
−２はパルス成形回路５−１，５−２からの速度パルス
と周期測定用クロックを入力され、クロックパルス数を
カウントする周期測定カウンタ、９は速度パルスカウン
タ７−１，７−２及び周期測定カウンタ８−１，８−２
からの出力を入力され、所定の回数分の測定結果を記憶
するメモリ、１０はメモリ９の出力を入力され、平均角
速度を演算する角速度演算装置、１１はメモリ９及び角
速度演算装置１０を制御する制御装置、１２はメモリ９
の出力を入力され、角加速度を演算する角加速度演算装
置、１３，１４は演算された角速度及び角加速度をＤ／
Ａ変換するＤ／Ａ変換器であり、パルス成形回路５−
１，５−２以降の各部により第１の角加速度演算部６−
１が構成される。
【０００７】上記構成において、各速度パルス発生器４
−１、４−２はインダクタ３の回転に従って磁気的に速
度パルスを発生し、この速度パルスはパルス成形回路５
−１，５−２により成形された後、速度パルスカウンタ
７−１，７−２及び周期測定カウンタ８−１，８−２に
入力される。各速度パルスカウンタ７−１，７−２は速
度パルスをカウントし、累積速度パルス数を内蔵する出
力レジスタに記憶しており、速度パルスが入力するたび
に出力レジスタの内容を更新する。各周期測定カウンタ
８−１，８−２はクロックパルス数をカウントし、累積
クロックパルス数を内蔵する出力レジスタに記憶してお
り、速度パルスが入力するたびに出力レジスタの内容を
更新する。
−１、４−２はインダクタ３の回転に従って磁気的に速
度パルスを発生し、この速度パルスはパルス成形回路５
−１，５−２により成形された後、速度パルスカウンタ
７−１，７−２及び周期測定カウンタ８−１，８−２に
入力される。各速度パルスカウンタ７−１，７−２は速
度パルスをカウントし、累積速度パルス数を内蔵する出
力レジスタに記憶しており、速度パルスが入力するたび
に出力レジスタの内容を更新する。各周期測定カウンタ
８−１，８−２はクロックパルス数をカウントし、累積
クロックパルス数を内蔵する出力レジスタに記憶してお
り、速度パルスが入力するたびに出力レジスタの内容を
更新する。
【０００８】制御装置１１は周期測定用クロックが入力
されると、メモリ９に読込指令を与え、各カウンタ７−
１，７−２，８−１，８−２の出力レジスタに格納され
た最新の測定値即ち累積速度パルス数及び累積クロック
パルス数を記憶させる。その後、制御装置１１は角速度
演算装置１０に演算指令を与え、角速度演算装置１０は
メモリ９から最新の累積速度パルス数及び累積クロック
パルス数を読み込み、このデータと、前回測定した対応
データから最新の平均角速度を演算し、Ｄ／Ａ変換器１
３に出力するとともに、メモリ９にこの平均角速度を追
加記憶させ、その後角加速度演算装置１２に演算終了信
号を出力する。角加速度演算装置１２はこの演算終了信
号を受け、メモリ９から最新の累積クロックパルス数及
び平均角速度を読み込み、このデータと、任意に設定可
能な測定回数ｎだけ前の対応データから角加速度を演算
し、Ｄ／Ａ変換器１４に出力する。各Ｄ／Ａ変換器１
２，１４は入力されたディジタル値をアナログ値に変換
し、角速度信号及び角加速度信号を出力する。
されると、メモリ９に読込指令を与え、各カウンタ７−
１，７−２，８−１，８−２の出力レジスタに格納され
た最新の測定値即ち累積速度パルス数及び累積クロック
パルス数を記憶させる。その後、制御装置１１は角速度
演算装置１０に演算指令を与え、角速度演算装置１０は
メモリ９から最新の累積速度パルス数及び累積クロック
パルス数を読み込み、このデータと、前回測定した対応
データから最新の平均角速度を演算し、Ｄ／Ａ変換器１
３に出力するとともに、メモリ９にこの平均角速度を追
加記憶させ、その後角加速度演算装置１２に演算終了信
号を出力する。角加速度演算装置１２はこの演算終了信
号を受け、メモリ９から最新の累積クロックパルス数及
び平均角速度を読み込み、このデータと、任意に設定可
能な測定回数ｎだけ前の対応データから角加速度を演算
し、Ｄ／Ａ変換器１４に出力する。各Ｄ／Ａ変換器１
２，１４は入力されたディジタル値をアナログ値に変換
し、角速度信号及び角加速度信号を出力する。
【０００９】測定回数ｎだけ前の対応データを用いたの
は、角加速度演算の分解能をできるだけ小さくするため
であり、角加速度応答時間と角加速度変動量の両者が最
適となるよう外部から任意に設定可能である。それでも
分解能が不足する場合には、さらに第２のメモリを用い
て角加速度を記憶させ、数回の角加速度演算結果の移動
平均を出力する。例えば、前述したシャシーダイナモメ
ータの例では、ゼロ角速度から定格角速度まで８秒で加
速するのが最大の角加速度であるので、角速度測定の分
解能が最大１／３２，０００（１５ビットの分解能）と
しても、１秒に変化する角速度即ち角加速度の分解能は
最大加速度の１／４，０００である。これを１０ｍｓ周
期で測定しようとすれば、分解能は最大加速度の１／４
０の大きさとなり、これを小さくする手段が必要となる
からである。
は、角加速度演算の分解能をできるだけ小さくするため
であり、角加速度応答時間と角加速度変動量の両者が最
適となるよう外部から任意に設定可能である。それでも
分解能が不足する場合には、さらに第２のメモリを用い
て角加速度を記憶させ、数回の角加速度演算結果の移動
平均を出力する。例えば、前述したシャシーダイナモメ
ータの例では、ゼロ角速度から定格角速度まで８秒で加
速するのが最大の角加速度であるので、角速度測定の分
解能が最大１／３２，０００（１５ビットの分解能）と
しても、１秒に変化する角速度即ち角加速度の分解能は
最大加速度の１／４，０００である。これを１０ｍｓ周
期で測定しようとすれば、分解能は最大加速度の１／４
０の大きさとなり、これを小さくする手段が必要となる
からである。
【００１０】各カウンタ７−１，７−２，８−１，８−
２は高速測定を実現する必要上、測定の都度リセットせ
ず、キャリーフラグを設け、キャリーフラグが読み込ま
れた際にキャリーフラグをリセットする。又、メモリ９
は、高い角速度測定分解能を得るために周期測定用クロ
ックの周波数を高くした際の測定演算処理シーケンスを
確保する必要上設ける。
２は高速測定を実現する必要上、測定の都度リセットせ
ず、キャリーフラグを設け、キャリーフラグが読み込ま
れた際にキャリーフラグをリセットする。又、メモリ９
は、高い角速度測定分解能を得るために周期測定用クロ
ックの周波数を高くした際の測定演算処理シーケンスを
確保する必要上設ける。
【００１１】回転軸の回転速度が低速の場合には、各カ
ウンタ７−１，７−２，８−１，８−２には１個の速度
パルスも入力しないことがあるが、各カウンタ７−１，
７−２，８−１，８−２はそのまま次の速度パルスが入
力するまで計数を継続し、メモリ９には前回と同じ累積
速度パルス数及び累積クロックパルス数を書き込む動作
を次の速度パルスが入力するまで繰り返す。従って、角
速度演算装置はこの期間変化しない。次の速度パルスが
入力すると、複数計測周期の累積速度パルス数及び累積
クロックパルス数を用いて角速度を演算し、所定時間内
に１個の速度パルスも入力しなければゼロ速度とする。
なお、速度パルスカウンタ７−１，７−２のデータをメ
モリ９に読み込んだ後に、速度パルスカウンタ７−１，
７−２の測定値をリセットするようにし、速度パルスカ
ウンタ７−１，７−２のキャリーフラグを用いないよう
にしてもよい。
ウンタ７−１，７−２，８−１，８−２には１個の速度
パルスも入力しないことがあるが、各カウンタ７−１，
７−２，８−１，８−２はそのまま次の速度パルスが入
力するまで計数を継続し、メモリ９には前回と同じ累積
速度パルス数及び累積クロックパルス数を書き込む動作
を次の速度パルスが入力するまで繰り返す。従って、角
速度演算装置はこの期間変化しない。次の速度パルスが
入力すると、複数計測周期の累積速度パルス数及び累積
クロックパルス数を用いて角速度を演算し、所定時間内
に１個の速度パルスも入力しなければゼロ速度とする。
なお、速度パルスカウンタ７−１，７−２のデータをメ
モリ９に読み込んだ後に、速度パルスカウンタ７−１，
７−２の測定値をリセットするようにし、速度パルスカ
ウンタ７−１，７−２のキャリーフラグを用いないよう
にしてもよい。
【００１２】角速度演算装置１０における角速度ｗ
（ｉ）（ｒａｄｉａｎ／ｓ）の演算は（１）式によって
行われる。実際には、（ｒａｄｉａｎ／ｓ）単位以外に
ローラの半径を乗じたローラ周速（ｍ／ｓ）やさらに
３．６を乗じてｋｍ／ｈとすることも多い。
（ｉ）（ｒａｄｉａｎ／ｓ）の演算は（１）式によって
行われる。実際には、（ｒａｄｉａｎ／ｓ）単位以外に
ローラの半径を乗じたローラ周速（ｍ／ｓ）やさらに
３．６を乗じてｋｍ／ｈとすることも多い。
【００１３】 ω（ｉ）＝（２π／Ｚ）×Ｆ×｛ΣＰ（ｉ）−ΣＰ（ｉ−１）｝／｛ΣＴ（ｉ ）−ΣＴ（ｉ−１）｝ （１） ただし ｗ（ｉ）：第ｉ回目の平均角速度測定値（ｒａｄｉａｎ
／ｓ） ΣＰ（ｉ）：第ｉ回目の累積速度パルス数（二組のデー
タの和又は平均） ΣＴ（ｉ）：第ｉ回目の累積周期測定用クロックパルス
数（二組のデータの和又は平均） Ｚ：１回転当りの速度パルス発生数 Ｆ：周期測定用クロックパルスの周波数 又、第ｉ回目の角加速度測定値α（ｉ）（ｒａｄｉａｎ
／ｓ2）は（２）式で演算するが、ローラ半径を乗じた
ローラ周速加速度（ｍ／ｓ2）とすることも多い。
／ｓ） ΣＰ（ｉ）：第ｉ回目の累積速度パルス数（二組のデー
タの和又は平均） ΣＴ（ｉ）：第ｉ回目の累積周期測定用クロックパルス
数（二組のデータの和又は平均） Ｚ：１回転当りの速度パルス発生数 Ｆ：周期測定用クロックパルスの周波数 又、第ｉ回目の角加速度測定値α（ｉ）（ｒａｄｉａｎ
／ｓ2）は（２）式で演算するが、ローラ半径を乗じた
ローラ周速加速度（ｍ／ｓ2）とすることも多い。
【００１４】 α（ｉ）＝Ｆ×｛ω（ｉ）−ω（ｉ−ｎ）｝／｛ΣＴ（ｉ）−ΣＴ（ｉ−ｎ） ｝ （２） 上記したように従来のディジタル式角加速度測定装置に
おいては、周波数／電圧変換器などのアナログ機器を用
いていないので、低周波領域での直線性の低下、ゼロ点
の不安定性、応答速度の悪化などを改善することができ
た。又、速度パルス周期から角加速度を逆算するのは、
短い測定周期でも極めて小さい速度測定分解能が得られ
るからであり、上記装置の測定周期は１ｍｓである。最
近のインバータにおいても、速度パルスが入力したこと
によって周期測定カウンタの計数を開始させる方式を採
用し、ディジタル角速度測定周期を１ｍｓ程度まで高速
化しているものがあり、この測定値の差分（微分値）を
用いた外乱トルクオブザーバ制御などが行われている
が、充分な角加速度分解能が得られず、移動平均処理や
フィルタ処理を行う必要がある。単にある計測周期内に
入力する速度パルス数を計測し、これにある係数を乗ず
る角速度測定方式では、一回転当りの出力パルス数を一
万以上にしても前述したシャシーダイナモメータの例で
は１０ｍｓ周期に入力する速度パルス数は１００を僅か
に超えるだけであり、角加速度測定には不適であるから
である。なお、速度パルス発生手段としては、他に光学
的（インクレメンタル）ロータリエンコーダがあり、光
学的スリット板を回転軸に取り付けるとともに、やはり
機械的１８０度位相差を持つように二組のパルス発生器
を内蔵した特殊品を用いているが、接手の偏芯の影響を
受け、一回転当り一回の加速度変動が発生し、これの解
決が課題となっている。
おいては、周波数／電圧変換器などのアナログ機器を用
いていないので、低周波領域での直線性の低下、ゼロ点
の不安定性、応答速度の悪化などを改善することができ
た。又、速度パルス周期から角加速度を逆算するのは、
短い測定周期でも極めて小さい速度測定分解能が得られ
るからであり、上記装置の測定周期は１ｍｓである。最
近のインバータにおいても、速度パルスが入力したこと
によって周期測定カウンタの計数を開始させる方式を採
用し、ディジタル角速度測定周期を１ｍｓ程度まで高速
化しているものがあり、この測定値の差分（微分値）を
用いた外乱トルクオブザーバ制御などが行われている
が、充分な角加速度分解能が得られず、移動平均処理や
フィルタ処理を行う必要がある。単にある計測周期内に
入力する速度パルス数を計測し、これにある係数を乗ず
る角速度測定方式では、一回転当りの出力パルス数を一
万以上にしても前述したシャシーダイナモメータの例で
は１０ｍｓ周期に入力する速度パルス数は１００を僅か
に超えるだけであり、角加速度測定には不適であるから
である。なお、速度パルス発生手段としては、他に光学
的（インクレメンタル）ロータリエンコーダがあり、光
学的スリット板を回転軸に取り付けるとともに、やはり
機械的１８０度位相差を持つように二組のパルス発生器
を内蔵した特殊品を用いているが、接手の偏芯の影響を
受け、一回転当り一回の加速度変動が発生し、これの解
決が課題となっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、イン
ダクタ３、第１の速度パルス発生器４−１，４−２、及
び第１の角加速度演算部６−１からなるディジタル式角
加速度測定装置の性能検証を行った結果、それまでは問
題とされていなかったインダクタ３の歯車部分のピッチ
誤差が原因の加速度出力変動が発生することが判明し
た。アナログ式微分演算器は、極めて高い増幅率の下で
作動しているので、自己発振を避けるために発振防止用
コンデンサ等を微分演算器の帰還回路に挿入せざるを得
ず、これにより応答周波数を低下させており、これに対
してこのような発振現象を持たないディジタル式角加速
度演算部６−１はアナログ式の数倍の応答周波数を得る
可能性を持っているが、インダクタ３の歯車部分のピッ
チ誤差の存在により応答周波数を下げる必要があった。
ダクタ３、第１の速度パルス発生器４−１，４−２、及
び第１の角加速度演算部６−１からなるディジタル式角
加速度測定装置の性能検証を行った結果、それまでは問
題とされていなかったインダクタ３の歯車部分のピッチ
誤差が原因の加速度出力変動が発生することが判明し
た。アナログ式微分演算器は、極めて高い増幅率の下で
作動しているので、自己発振を避けるために発振防止用
コンデンサ等を微分演算器の帰還回路に挿入せざるを得
ず、これにより応答周波数を低下させており、これに対
してこのような発振現象を持たないディジタル式角加速
度演算部６−１はアナログ式の数倍の応答周波数を得る
可能性を持っているが、インダクタ３の歯車部分のピッ
チ誤差の存在により応答周波数を下げる必要があった。
【００１６】各種の事例検討から、このピッチ誤差はイ
ンダクタ３の他に光学的ロータリエンコーダの光学的ス
リット板にも存在し、一回転当り偶数回の加速度出力変
動を発生させることが判明した。例えば、直径１２１
９．２ｍｍ（４８インチ）のローラを使用した全電気慣
性制御シャシーダイナモメータでインダクタ３を用いた
場合には、図７に示すように角加速度（ｄｖ／ｄｔ）の
出力変動は１周期で４回発生した。なお、この場合、角
加速度（ｒａｄ／ｓ2）にローラ半径（ｍ）を乗じてロ
ーラ周速加速度（ｍ／ｓ2）としている。又、後述する
直線加速度検出器（Ｇセンサ）の出力変動も参考のため
に示した。ロータリエンコーダの場合には、出力変動は
２回または６回等発生した。又、変動波形はほぼ正弦波
状であり、ローラ間速１００ｋｍ／ｈ、ローラ回転数
７．２９２ｓ-1（×４＝２９．１７ｓ-1）とすると、変
動波形の主周波数成分は２９．１７Ｈzとなった。
ンダクタ３の他に光学的ロータリエンコーダの光学的ス
リット板にも存在し、一回転当り偶数回の加速度出力変
動を発生させることが判明した。例えば、直径１２１
９．２ｍｍ（４８インチ）のローラを使用した全電気慣
性制御シャシーダイナモメータでインダクタ３を用いた
場合には、図７に示すように角加速度（ｄｖ／ｄｔ）の
出力変動は１周期で４回発生した。なお、この場合、角
加速度（ｒａｄ／ｓ2）にローラ半径（ｍ）を乗じてロ
ーラ周速加速度（ｍ／ｓ2）としている。又、後述する
直線加速度検出器（Ｇセンサ）の出力変動も参考のため
に示した。ロータリエンコーダの場合には、出力変動は
２回または６回等発生した。又、変動波形はほぼ正弦波
状であり、ローラ間速１００ｋｍ／ｈ、ローラ回転数
７．２９２ｓ-1（×４＝２９．１７ｓ-1）とすると、変
動波形の主周波数成分は２９．１７Ｈzとなった。
【００１７】この波形変動は、インダクタ等の偏芯によ
る変動と同様に回転速度（又は角速度）の二乗に比例す
る。又、インダクタ３を用いた場合には、加工設備が同
じで寸法や歯数も同じであれば、同じ変動回数が再現す
ることが経験的に知られる。光学的ロータリエンコーダ
を用いた場合には、そのスリット板はフォトレジスト方
式で製作するため、同一製造者、同一形式、同一発生パ
ルス数であれば、製造用マスクは同じなので、やはり変
動回数は再現性がある。
る変動と同様に回転速度（又は角速度）の二乗に比例す
る。又、インダクタ３を用いた場合には、加工設備が同
じで寸法や歯数も同じであれば、同じ変動回数が再現す
ることが経験的に知られる。光学的ロータリエンコーダ
を用いた場合には、そのスリット板はフォトレジスト方
式で製作するため、同一製造者、同一形式、同一発生パ
ルス数であれば、製造用マスクは同じなので、やはり変
動回数は再現性がある。
【００１８】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、歯車状インダクタまたは光学
的なスリット板の偏芯による出力変動を抑制するととも
に、インダクタの歯車部またはスリット板のスリット部
のピッチ誤差による出力変動を抑制することができる角
加速度測定装置を得ることを目的とする。
めに成されたものであり、歯車状インダクタまたは光学
的なスリット板の偏芯による出力変動を抑制するととも
に、インダクタの歯車部またはスリット板のスリット部
のピッチ誤差による出力変動を抑制することができる角
加速度測定装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る角加速度測定装置は、回転軸に同芯状に取り付けられ
た歯車状インダクタまたは光学的スリット板と、インダ
クタまたはスリット板に接近して回転軸を通る中心線上
に対向して機械的に１８０度の位相差をもって配設さ
れ、速度パルスを発生する一対の第１の速度パルス発生
手段と、第１の速度パルス発生手段から出力された二組
の速度パルスから独立に角速度を測定する第１の二組の
角速度測定手段と、二組の第１の角速度測定手段から出
力された二組の角速度の平均を求める第１の平均角速度
測定手段と、第１の平均角速度測定手段から出力された
平均角速度を微分して角加速度信号を出力する第１の微
分手段を備えた角加速度測定装置において、出力された
角加速度信号の変動が一回転当りｍ回であるときに、第
１の速度パルス発生手段とは１８０度／ｍだけ傾いた中
心線上に配設され、速度パルスを発生する第２の一対の
速度パルス発生手段と、第２の速度パルス発生手段から
出力された二組の速度パルスから独立に角速度を測定す
る第２の二組の角速度測定手段と、二組の第２の角速度
測定手段から出力された二組の角速度の平均を求める第
２の平均角速度測定手段と、第２の平均角速度測定手段
から出力された平均角速度を微分して角加速度信号を出
力する第２の微分手段と、第１及び第２の微分手段から
出力した角加速度信号の平均値を演算出力する平均角加
速度演算手段を設けたものである。
る角加速度測定装置は、回転軸に同芯状に取り付けられ
た歯車状インダクタまたは光学的スリット板と、インダ
クタまたはスリット板に接近して回転軸を通る中心線上
に対向して機械的に１８０度の位相差をもって配設さ
れ、速度パルスを発生する一対の第１の速度パルス発生
手段と、第１の速度パルス発生手段から出力された二組
の速度パルスから独立に角速度を測定する第１の二組の
角速度測定手段と、二組の第１の角速度測定手段から出
力された二組の角速度の平均を求める第１の平均角速度
測定手段と、第１の平均角速度測定手段から出力された
平均角速度を微分して角加速度信号を出力する第１の微
分手段を備えた角加速度測定装置において、出力された
角加速度信号の変動が一回転当りｍ回であるときに、第
１の速度パルス発生手段とは１８０度／ｍだけ傾いた中
心線上に配設され、速度パルスを発生する第２の一対の
速度パルス発生手段と、第２の速度パルス発生手段から
出力された二組の速度パルスから独立に角速度を測定す
る第２の二組の角速度測定手段と、二組の第２の角速度
測定手段から出力された二組の角速度の平均を求める第
２の平均角速度測定手段と、第２の平均角速度測定手段
から出力された平均角速度を微分して角加速度信号を出
力する第２の微分手段と、第１及び第２の微分手段から
出力した角加速度信号の平均値を演算出力する平均角加
速度演算手段を設けたものである。
【００２０】請求項２に係る角加速度測定装置は、第１
の平均角速度測定手段の出力と第２の平均角速度測定手
段の出力を平均する第３の平均角速度測定手段を設け、
第３の平均角速度測定手段の出力を微分して角加速度信
号を出力し、第１及び第２の微分手段と平均角加速度演
算手段を省略したものである。
の平均角速度測定手段の出力と第２の平均角速度測定手
段の出力を平均する第３の平均角速度測定手段を設け、
第３の平均角速度測定手段の出力を微分して角加速度信
号を出力し、第１及び第２の微分手段と平均角加速度演
算手段を省略したものである。
【００２１】請求項３に係る角加速度測定装置は、回転
軸を揺動形動力計の回転軸とするとともに、各第１及び
第２の速度パルス発生手段を揺動形動力計の揺動子に取
り付け、揺動子の回転軸を中心とした回転振動を検出す
る直線加速度測定手段と、直線加速度測定手段の出力に
含まれる直流信号成分を除去する直流信号成分除去手段
と、直流信号成分除去手段の出力を揺動子の角加速度信
号に変換する係数器器と、係数器出力を請求項１または
請求項２の角加速度測定装置の出力から減算する加算器
を備え、請求項１または請求項２の角加速度測定装置出
力に含まれる揺動子回転振動角加速度成分を相殺するも
のである。
軸を揺動形動力計の回転軸とするとともに、各第１及び
第２の速度パルス発生手段を揺動形動力計の揺動子に取
り付け、揺動子の回転軸を中心とした回転振動を検出す
る直線加速度測定手段と、直線加速度測定手段の出力に
含まれる直流信号成分を除去する直流信号成分除去手段
と、直流信号成分除去手段の出力を揺動子の角加速度信
号に変換する係数器器と、係数器出力を請求項１または
請求項２の角加速度測定装置の出力から減算する加算器
を備え、請求項１または請求項２の角加速度測定装置出
力に含まれる揺動子回転振動角加速度成分を相殺するも
のである。
【００２２】請求項４に係る角加速度測定装置は、揺動
形動力計の回転方向が可逆である場合に、係数器の出力
の極性を動力計の回転方向に従って切り換える極性切換
手段を設けたものである。
形動力計の回転方向が可逆である場合に、係数器の出力
の極性を動力計の回転方向に従って切り換える極性切換
手段を設けたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】実施形態１ 以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。
図１は実施形態１によるディジタル式角加速度測定装置
の構成を示し、インダクタ３の外周に近接して回転軸の
第１の中心線１５上に機械的に位相差１８０度をもって
一対の速度パルス発生器４−１，４−２を配設するとと
もに、回転軸一回転当りの角加速度信号（加速度信号）
の変動回数をｍ回とすれば、中心線１５から１８０／ｍ
度傾いた第２の中心線１６上に機械的に位相差１８０度
をもって一対の第２の速度パルス発生器４−３，４−４
を配設する。第２の速度パルス発生器４−３，４−４の
出力は第１の角加速度演算部６−１と同一構成の第２の
角加速度演算部６−２に入力され、各角加速度演算部６
−１，６−２の出力、即ち一対のＤ／Ａ変換器１３の出
力は平均値演算回路１７に入力され、一対のＤ／Ａ変換
器１４の出力は平均値演算回路１８に入力される。
図１は実施形態１によるディジタル式角加速度測定装置
の構成を示し、インダクタ３の外周に近接して回転軸の
第１の中心線１５上に機械的に位相差１８０度をもって
一対の速度パルス発生器４−１，４−２を配設するとと
もに、回転軸一回転当りの角加速度信号（加速度信号）
の変動回数をｍ回とすれば、中心線１５から１８０／ｍ
度傾いた第２の中心線１６上に機械的に位相差１８０度
をもって一対の第２の速度パルス発生器４−３，４−４
を配設する。第２の速度パルス発生器４−３，４−４の
出力は第１の角加速度演算部６−１と同一構成の第２の
角加速度演算部６−２に入力され、各角加速度演算部６
−１，６−２の出力、即ち一対のＤ／Ａ変換器１３の出
力は平均値演算回路１７に入力され、一対のＤ／Ａ変換
器１４の出力は平均値演算回路１８に入力される。
【００２４】上記構成において、各速度パルス発生器４
−１〜４−４はインダクタ３の回転に従って速度パルス
を発生し、これらの速度パルスは第１及び第２の角加速
度演算部６−１，６−２に入力され、前述と同様に角速
度及び角加速度が演算される。演算された各角速度は平
均値演算装置１７に入力され、平均角速度が求められて
角速度信号として出力される。又、演算された各角加速
度は平均値演算装置１８に入力され、平均角加速度が求
められて角加速度信号として出力される。
−１〜４−４はインダクタ３の回転に従って速度パルス
を発生し、これらの速度パルスは第１及び第２の角加速
度演算部６−１，６−２に入力され、前述と同様に角速
度及び角加速度が演算される。演算された各角速度は平
均値演算装置１７に入力され、平均角速度が求められて
角速度信号として出力される。又、演算された各角加速
度は平均値演算装置１８に入力され、平均角加速度が求
められて角加速度信号として出力される。
【００２５】図２は上記装置の一回転周期の動作波形図
を示し、直接のデータでは現象が把握し難いので、１ｍ
ｓ毎に前後２ｍｓの移動平均処理（処理時間区間は５ｍ
ｓ）したデータを示す。当初角加速度は第１の角加速度
演算部６−１のＤ／Ａ変換器１４の出力を示し、１７ｍ
ｓシフト角加速度は第２の角加速度演算部６−２のＤ／
Ａ変換器１４の出力を示す。即ち、回転軸の一回転にお
ける角加速度の出力変動ｍ＝４回であるから、第２の速
度パルス発生器４−３，４−４は第１の速度パルス発生
器４−１，４−２に対して機械的に１８０度／４＝４５
度ずらして配設されており、第２の角加速度演算部６−
２のＤ／Ａ変換器１４の出力は第１の角加速度演算部６
−１のＤ／Ａ変換器１４の出力より４５度回転する時間
（一回転周期が１３７ｍｓであるからその１／８の１７
ｍｓである。）だけずれている。補償後角加速度は平均
値演算装置１８の出力を示し、インダクタ３の歯車部の
ピッチ誤差による角加速度の出力変動は大幅に抑制され
ている。数量的な把握を容易にするために各々のＲＭＳ
（二乗平均値）を求めると、当初角加速度の移動平均処
理のＲＭＳは０．２０２ｍ／ｓ2であるのに対して、補
償後角加速度のＲＭＳは０．０７６ｍ／ｓ2であり、当
初の変動の約３８％に改善されている。
を示し、直接のデータでは現象が把握し難いので、１ｍ
ｓ毎に前後２ｍｓの移動平均処理（処理時間区間は５ｍ
ｓ）したデータを示す。当初角加速度は第１の角加速度
演算部６−１のＤ／Ａ変換器１４の出力を示し、１７ｍ
ｓシフト角加速度は第２の角加速度演算部６−２のＤ／
Ａ変換器１４の出力を示す。即ち、回転軸の一回転にお
ける角加速度の出力変動ｍ＝４回であるから、第２の速
度パルス発生器４−３，４−４は第１の速度パルス発生
器４−１，４−２に対して機械的に１８０度／４＝４５
度ずらして配設されており、第２の角加速度演算部６−
２のＤ／Ａ変換器１４の出力は第１の角加速度演算部６
−１のＤ／Ａ変換器１４の出力より４５度回転する時間
（一回転周期が１３７ｍｓであるからその１／８の１７
ｍｓである。）だけずれている。補償後角加速度は平均
値演算装置１８の出力を示し、インダクタ３の歯車部の
ピッチ誤差による角加速度の出力変動は大幅に抑制され
ている。数量的な把握を容易にするために各々のＲＭＳ
（二乗平均値）を求めると、当初角加速度の移動平均処
理のＲＭＳは０．２０２ｍ／ｓ2であるのに対して、補
償後角加速度のＲＭＳは０．０７６ｍ／ｓ2であり、当
初の変動の約３８％に改善されている。
【００２６】なお、揺動子角加速度は参考のために示し
た。又、インダクタ３の回転軸に対する偏芯による角加
速度の出力変動は、各速度パルス発生器４−１〜４−４
を機械的に１８０度の位相差をもって二対配設したこと
により相殺される。
た。又、インダクタ３の回転軸に対する偏芯による角加
速度の出力変動は、各速度パルス発生器４−１〜４−４
を機械的に１８０度の位相差をもって二対配設したこと
により相殺される。
【００２７】実施形態２ 実施形態１では、第１及び第２の角加速度演算部６−
１，６−２において各角加速度演算装置１２は各速度演
算装置１０が演算した平均角速度から角加速度を演算し
ていたが、各角速度演算装置１０の出力の平均により演
算した平均角速度より角加速度を演算するようにしても
よく、このようにすれば、一対の角加速度演算装置１
２、一対のＤ／Ａ変換器１４、及び平均値演算装置１８
を省略することができる。
１，６−２において各角加速度演算装置１２は各速度演
算装置１０が演算した平均角速度から角加速度を演算し
ていたが、各角速度演算装置１０の出力の平均により演
算した平均角速度より角加速度を演算するようにしても
よく、このようにすれば、一対の角加速度演算装置１
２、一対のＤ／Ａ変換器１４、及び平均値演算装置１８
を省略することができる。
【００２８】実施形態３ 図３は実施形態３による角加速度測定装置の構成を示
し、油圧浮揚式揺動形動力計の回転軸に直径１２１９．
２ｍｍのローラを二個取り付けた全電気慣性制御シャシ
ーダイナモメータに適用した場合を示す。１９は揺動形
動力計を示し、２０はその揺動子であり、揺動子２０は
回転軸２１を回転自在に支持するとともに、油圧浮揚部
２２により揺動自在に油圧浮揚される。インダクタ３は
回転軸２１に取り付け、各速度パルス発生器４−１〜４
−４は揺動子２０に取り付けられ、各々の位置関係は実
施形態１と同様である。揺動子２０からはトルクアーム
２３が突設され、トルクアーム２３の先端は固定部に設
けられたロードセル２４と連結され、ロードセル２４は
トルクを測定する。２５はトルクアーム２３に取り付け
られた歪ゲージ方式の直線加速度検出器（Ｇセンサ）で
ある。
し、油圧浮揚式揺動形動力計の回転軸に直径１２１９．
２ｍｍのローラを二個取り付けた全電気慣性制御シャシ
ーダイナモメータに適用した場合を示す。１９は揺動形
動力計を示し、２０はその揺動子であり、揺動子２０は
回転軸２１を回転自在に支持するとともに、油圧浮揚部
２２により揺動自在に油圧浮揚される。インダクタ３は
回転軸２１に取り付け、各速度パルス発生器４−１〜４
−４は揺動子２０に取り付けられ、各々の位置関係は実
施形態１と同様である。揺動子２０からはトルクアーム
２３が突設され、トルクアーム２３の先端は固定部に設
けられたロードセル２４と連結され、ロードセル２４は
トルクを測定する。２５はトルクアーム２３に取り付け
られた歪ゲージ方式の直線加速度検出器（Ｇセンサ）で
ある。
【００２９】２６は各角加速度演算部６−１，６−２、
及び平均値演算装置１７，１８からなる角加速度測定部
であり、その平均値演算装置１８から角加速度が出力さ
れる。２７は直線加速度検出器２５の出力を増幅する歪
検出器、２８はローパスフィルタであり、ロードセル２
４の弾性と揺動子２０の回転慣性によって発生する回転
方向共振現象のいわゆる固有振動数以上の機械振動に伴
う高周波信号成分を除去するローパスフィルタ、２９は
直流信号に近い周波数成分を除去する直流信号成分除去
回路、３０は直流信号成分除去回路２９の出力の物理量
を変換する係数回路、３１は角加速度測定部２６の出力
から係数回路３０の出力を減算する加算器である。
及び平均値演算装置１７，１８からなる角加速度測定部
であり、その平均値演算装置１８から角加速度が出力さ
れる。２７は直線加速度検出器２５の出力を増幅する歪
検出器、２８はローパスフィルタであり、ロードセル２
４の弾性と揺動子２０の回転慣性によって発生する回転
方向共振現象のいわゆる固有振動数以上の機械振動に伴
う高周波信号成分を除去するローパスフィルタ、２９は
直流信号に近い周波数成分を除去する直流信号成分除去
回路、３０は直流信号成分除去回路２９の出力の物理量
を変換する係数回路、３１は角加速度測定部２６の出力
から係数回路３０の出力を減算する加算器である。
【００３０】次に、上記構成の動作を説明する。実施形
態１ではインダクタ３の偏芯や歯車部のピッチ誤差によ
る出力変動が抑制されたが、この角加速度測定装置を揺
動形動力計に適用した場合、揺動子２０は回転軸２１を
中心に微小回転振動し、この振動が角加速度測定出力に
変動を与えることが判明した。そこで、揺動子２０の振
動の影響を除去することが必要となった。
態１ではインダクタ３の偏芯や歯車部のピッチ誤差によ
る出力変動が抑制されたが、この角加速度測定装置を揺
動形動力計に適用した場合、揺動子２０は回転軸２１を
中心に微小回転振動し、この振動が角加速度測定出力に
変動を与えることが判明した。そこで、揺動子２０の振
動の影響を除去することが必要となった。
【００３１】直線加速度検出器２５は揺動子２０の回転
軸２１回りの機械振動を検出し、この機械振動は歪増幅
器２７により増幅され、ローパスフィルタ２８は固有振
動数以上の機械振動の高周波成分を除去する。直流信号
成分除去回路２９はこの機械振動の主要周波数成分のみ
を位相ずれなく取り出し、係数回路３０はこの主要周波
数成分のみの機械振動を揺動子２０の角加速度に変換す
る。速度パルス発生器４−１〜４−４は揺動子２０に取
り付けられているので、角加速度測定部２６の出力即ち
平均値演算装置１８から出力される角加速度も揺動子２
０の角加速度変動の影響を受けている。そこで、加算器
３１で平均値演算装置１８の出力から係数回路３０の出
力を減算することにより、揺動子２０の角加速度変動の
影響を除去する。
軸２１回りの機械振動を検出し、この機械振動は歪増幅
器２７により増幅され、ローパスフィルタ２８は固有振
動数以上の機械振動の高周波成分を除去する。直流信号
成分除去回路２９はこの機械振動の主要周波数成分のみ
を位相ずれなく取り出し、係数回路３０はこの主要周波
数成分のみの機械振動を揺動子２０の角加速度に変換す
る。速度パルス発生器４−１〜４−４は揺動子２０に取
り付けられているので、角加速度測定部２６の出力即ち
平均値演算装置１８から出力される角加速度も揺動子２
０の角加速度変動の影響を受けている。そこで、加算器
３１で平均値演算装置１８の出力から係数回路３０の出
力を減算することにより、揺動子２０の角加速度変動の
影響を除去する。
【００３２】揺動形動力計１９はわずかではあるが回転
角速度とほぼ比例する入力周波数成分とその６倍（正確
には５次及び７次）のトルク変動を発生するので、これ
らの変動周波数が固有振動数と一致する角速度の近傍で
は揺動子２０の角加速度変動が大きくなっている。変動
周波数は速度に対応して固有振動数のプラスマイナス２
０％程度変化するので、固有振動で影響を受ける速度範
囲が広がっているので、直線加速度検出器２５の出力に
基づく補正効果はそれだけ有効範囲が広がった。
角速度とほぼ比例する入力周波数成分とその６倍（正確
には５次及び７次）のトルク変動を発生するので、これ
らの変動周波数が固有振動数と一致する角速度の近傍で
は揺動子２０の角加速度変動が大きくなっている。変動
周波数は速度に対応して固有振動数のプラスマイナス２
０％程度変化するので、固有振動で影響を受ける速度範
囲が広がっているので、直線加速度検出器２５の出力に
基づく補正効果はそれだけ有効範囲が広がった。
【００３３】図４は図３の装置の動作波形図を示し、実
際には移動平均処理した第１の角加速度演算部６−１の
Ｄ／Ａ変換器１４の出力から係数回路３０の出力（揺動
子角加速度）を減算したものを当初角加速度として示
し、移動平均処理した第２の角加速度演算部６−２のＤ
／Ａ変換器１４の出力から係数回路３０の出力を減算し
たものを１７ｍｓシフト角加速度として示し、当初角加
速度と１７ｍｓシフト角加速度とを平均したものを補償
後角加速度として示した。補償後角加速度のＲＭＳは
０．０５９ｍ／ｓ2となっており、当初のＲＭＳがお
０．２０２ｍ／ｓ2であるので、出力変動が２９％まで
低減した。揺動子２０の角加速度による補償の効果は小
さいように見えるが、この動作波形図の速度より低速で
は揺動子振動の角加速度変動に及ぼす効果は大きい。当
初変動の大きさは大差ないが、補償によりＲＭＳが０．
０５ｍ／ｓ2まで改善されるシミュレーション結果が得
られた。
際には移動平均処理した第１の角加速度演算部６−１の
Ｄ／Ａ変換器１４の出力から係数回路３０の出力（揺動
子角加速度）を減算したものを当初角加速度として示
し、移動平均処理した第２の角加速度演算部６−２のＤ
／Ａ変換器１４の出力から係数回路３０の出力を減算し
たものを１７ｍｓシフト角加速度として示し、当初角加
速度と１７ｍｓシフト角加速度とを平均したものを補償
後角加速度として示した。補償後角加速度のＲＭＳは
０．０５９ｍ／ｓ2となっており、当初のＲＭＳがお
０．２０２ｍ／ｓ2であるので、出力変動が２９％まで
低減した。揺動子２０の角加速度による補償の効果は小
さいように見えるが、この動作波形図の速度より低速で
は揺動子振動の角加速度変動に及ぼす効果は大きい。当
初変動の大きさは大差ないが、補償によりＲＭＳが０．
０５ｍ／ｓ2まで改善されるシミュレーション結果が得
られた。
【００３４】なお、実施形態２のように第３の角加速度
演算装置により角加速度を演算した場合には、この第３
の角加速度演算装置の出力から係数回路３０の出力を減
算すればよい。
演算装置により角加速度を演算した場合には、この第３
の角加速度演算装置の出力から係数回路３０の出力を減
算すればよい。
【００３５】実施形態４ 揺動形動力計の回転方向が可逆である場合には、係数回
路３０の出力の極性を動力計の回転方向に従って切り換
える極性切換器を設ければよい。
路３０の出力の極性を動力計の回転方向に従って切り換
える極性切換器を設ければよい。
【００３６】なお、上記各実施形態においては、回転軸
にインダクタ３を同芯状に取り付けた場合を示したが、
回転軸に光学的なスリット板を同芯状に取り付けた場合
にも、この発明を適用することができ、同様の効果を奏
する。
にインダクタ３を同芯状に取り付けた場合を示したが、
回転軸に光学的なスリット板を同芯状に取り付けた場合
にも、この発明を適用することができ、同様の効果を奏
する。
【００３７】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、インダクタまたはスリット板に接近して第１の中心
線上に１８０度の位相差をもって一対の第１の速度パル
ス発生手段を設けるとともに、角加速度の出力変動が一
回転でｍ回であるときに第１の中心線とは１８０度／ｍ
傾いた第２の中心線上に１８０度の位相差をもって一対
の第２の速度パルス発生手段を設け、第１の速度パルス
発生手段の出力に基づいて演算した角加速度と第２の速
度パルス発生手段の出力に基づいて演算した角加速度を
平均して角加速度を求めており、インダクタまたはスリ
ット板のピッチ誤差に基づく角加速度の出力変動は相殺
されて小さなものとなる。又、第１及び第２の速度パル
ス発生手段はそれぞれ一対ずつ１８０度の位相差をもっ
て設けられているので、インダクタまたはスリット板の
偏芯による角加速度の出力変動も相殺されて抑制され
る。
ば、インダクタまたはスリット板に接近して第１の中心
線上に１８０度の位相差をもって一対の第１の速度パル
ス発生手段を設けるとともに、角加速度の出力変動が一
回転でｍ回であるときに第１の中心線とは１８０度／ｍ
傾いた第２の中心線上に１８０度の位相差をもって一対
の第２の速度パルス発生手段を設け、第１の速度パルス
発生手段の出力に基づいて演算した角加速度と第２の速
度パルス発生手段の出力に基づいて演算した角加速度を
平均して角加速度を求めており、インダクタまたはスリ
ット板のピッチ誤差に基づく角加速度の出力変動は相殺
されて小さなものとなる。又、第１及び第２の速度パル
ス発生手段はそれぞれ一対ずつ１８０度の位相差をもっ
て設けられているので、インダクタまたはスリット板の
偏芯による角加速度の出力変動も相殺されて抑制され
る。
【００３８】請求項２によれば、第１及び第２の平均角
速度測定手段の出力を第３の平均角速度測定手段により
平均して平均角速度を求め、この平均角速度を微分して
角加速度を求めており、請求項１と同様の効果を奏する
とともに、構成を簡単にすることができる。
速度測定手段の出力を第３の平均角速度測定手段により
平均して平均角速度を求め、この平均角速度を微分して
角加速度を求めており、請求項１と同様の効果を奏する
とともに、構成を簡単にすることができる。
【００３９】請求項３によれば、揺動形動力計の揺動子
に第１及び第２の速度パルス発生手段を取り付けるとと
もに、揺動子の角加速度を検出する直線加速度検出手段
を揺動子に取り付け、請求項１，２のように演算された
角加速度に直線加速度検出手段の出力に基づく角加速度
を加減算して角加速度を求めており、請求項１，２と同
様な効果を奏するとともに、揺動子の角加速度変動に基
づく角加速度の測定誤差を低減することができる。
に第１及び第２の速度パルス発生手段を取り付けるとと
もに、揺動子の角加速度を検出する直線加速度検出手段
を揺動子に取り付け、請求項１，２のように演算された
角加速度に直線加速度検出手段の出力に基づく角加速度
を加減算して角加速度を求めており、請求項１，２と同
様な効果を奏するとともに、揺動子の角加速度変動に基
づく角加速度の測定誤差を低減することができる。
【００４０】請求項４によれば、揺動形動力計の回転方
向が可逆の場合に、係数器の出力の極性を動力計の回転
方向に従って自由に変えることができる。
向が可逆の場合に、係数器の出力の極性を動力計の回転
方向に従って自由に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１による角加速度測定装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】実施形態１による角加速度測定装置の動作波形
図である。
図である。
【図３】実施形態３による角加速度測定装置の構成図で
ある。
ある。
【図４】実施形態３による角加速度測定装置の動作波形
図である。
図である。
【図５】従来のアナログ式角加速度測定装置における微
分演算器及び係数器の回路図である。
分演算器及び係数器の回路図である。
【図６】従来のディジタル式角加速度測定装置の構成図
である。
である。
【図７】従来のディジタル式角加速度測定装置の動作波
形図である。
形図である。
３…インダクタ ４−１〜４−４…速度パルス発生器 ６−１，６−２…角加速度演算部 ７−１，７−２…速度パルスカウンタ ８−１，８−２…周期測定カウンタ ９…メモリ １０…角速度演算装置 １２…角加速度演算装置 １５，１６…中心線 １８…平均値演算装置 １９…揺動形動力計 ２０…揺動子 ２１…回転軸 ２５…直線加速度検出器 ２６…角加速度測定部 ２９…直流信号成分除去回路 ３０…係数器 ３１…加算器
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 頼一 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舍内 Ｆターム(参考） 2F077 AA21 AA47 NN21 NN27 QQ04 QQ06 TT32 TT43 TT78 UU22 UU25
Claims (4)
- 【請求項１】 回転軸に同芯状に取り付けられた歯車状
インダクタまたは光学的スリット板と、インダクタまた
はスリット板に近接して回転軸を通る中心線上に対向し
て機械的に１８０度の位相差をもって配設され、速度パ
ルスを発生する第１の一対の速度パルス発生手段と、第
１の速度パルス発生手段から出力された二組の速度パル
スから独立に角速度を測定する第１の二組の角速度測定
手段と、二組の第１の角速度測定手段から出力された二
組の角速度の平均を求める第１の平均角速度測定手段
と、第１の平均角速度測定手段から出力された平均角速
度を微分して角加速度信号を出力する第１の微分手段を
備えた角加速度測定装置において、出力された角加速度
信号の変動が一回転当りｍ回であるときに、第１の速度
パルス発生手段とは１８０度／ｍだけ傾いた中心線上に
配設され、速度パルスを発生する第２の一対の速度パル
ス発生手段と、第２の速度パルス発生手段から出力され
た二組の速度パルスから独立に角速度を測定する第２の
二組の角速度測定手段と、二組の第２の角速度測定手段
から出力された二組の角速度の平均を求める第２の平均
角速度測定手段と、第２の平均角速度測定手段から出力
された平均角速度を微分して角加速度信号を出力する第
２の微分手段と、第１の微分手段から出力した角加速度
信号と第２の微分手段から出力した角加速度信号の平均
値を演算出力する平均角加速度演算手段を備えたことを
特徴とする角加速度測定装置。 - 【請求項２】 第１の平均角速度測定手段の出力と第２
の平均角速度測定手段の出力の平均を演算出力する第３
の平均角速度測定手段を設け、第３の平均角速度測定手
段の出力を微分して角加速度信号を出力し、第１及び第
２の微分手段と平均角加速度演算手段を省略したことを
特徴とする請求項１記載の角加速度測定装置。 - 【請求項３】 上記回転軸を揺動形動力計の回転軸とす
るとともに、上記各第１及び第２の速度パルス発生手段
を揺動形動力計の揺動子に取り付け、揺動子の回転軸を
中心とした回転振動を検出する直線加速度測定手段と、
直線加速度測定手段の出力に含まれる直流信号成分を除
去する直流信号成分除去手段と、直流信号成分除去手段
の出力を角加速度信号に変換する係数器と、係数器出力
を請求項１または請求項２の角加速度測定装置の出力か
ら減算する加算器を備え、請求項１または請求項２の角
加速度測定装置出力に含まれる揺動子回転振動角加速度
成分を相殺することを特徴とする請求項１または２記載
の角加速度測定装置。 - 【請求項４】 揺動形動力計の回転方向が可逆である場
合に、係数器の出力の極性を動力計の回転方向に従って
切り換える極性切換手段を備えたことを特徴とする請求
項３記載の角加速度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050933A JP2000249720A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 角加速度測定装置 |
| EP00104005A EP1031838A3 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle |
| US09/513,220 US6601011B1 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050933A JP2000249720A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 角加速度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000249720A true JP2000249720A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12872633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11050933A Pending JP2000249720A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 角加速度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6601011B1 (ja) |
| EP (1) | EP1031838A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000249720A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016156694A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | ジヤトコ株式会社 | 回転検出信号処理装置及び回転検出信号処理方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040001015A1 (en) * | 2000-12-30 | 2004-01-01 | Games John E. | Processing analog signals with respect to timing of related rotary parts |
| US6763622B2 (en) * | 2002-10-10 | 2004-07-20 | General Motors Corporation | Amplitude detection method and apparatus for high frequency impedance tracking sensorless algorithm |
| JP4904760B2 (ja) * | 2005-09-29 | 2012-03-28 | 横河電機株式会社 | データ処理装置 |
| CN101473312A (zh) | 2006-04-21 | 2009-07-01 | 芙罗服务管理公司 | 旋转编码器频率分析 |
| JP6447530B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2019-01-09 | オムロン株式会社 | 信号処理装置、信号処理装置の制御方法、制御プログラム、および記録媒体 |
| CN113687161B (zh) * | 2021-08-20 | 2024-03-01 | 中国科学院电工研究所 | 一种飞轮脉冲电源大惯量负载特性模拟装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2517792Y2 (ja) | 1988-04-02 | 1996-11-20 | 株式会社明電舎 | 揺動形動力計のトルク検出装置 |
| JPH04331370A (ja) | 1991-05-03 | 1992-11-19 | Horiba Ltd | 回転速度検出装置 |
| JP2500565B2 (ja) | 1992-05-18 | 1996-05-29 | 株式会社明電舎 | 角加速度測定装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11050933A patent/JP2000249720A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-25 EP EP00104005A patent/EP1031838A3/en not_active Withdrawn
- 2000-02-25 US US09/513,220 patent/US6601011B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016156694A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | ジヤトコ株式会社 | 回転検出信号処理装置及び回転検出信号処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1031838A3 (en) | 2004-03-17 |
| US6601011B1 (en) | 2003-07-29 |
| EP1031838A2 (en) | 2000-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11268828B2 (en) | Circuit arrangement and method for the digital correction of modulation effects in electromechanical delta-sigma modulators | |
| TWI482947B (zh) | 量測物理參數的方法與用於實施該方法之電容性感應器的電子介面電路 | |
| RU2378618C2 (ru) | Широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловой скорости | |
| JP3591835B2 (ja) | センサ信号の周波数計数を測定する装置及び方法 | |
| CN110617760B (zh) | 旋转角检测装置的初始设定方法以及初始设定装置 | |
| JP5402313B2 (ja) | エンコーダおよび信号処理方法 | |
| JP2999468B2 (ja) | リアクタンスの離散時間的測定のための方法及び装置 | |
| RU2403538C1 (ru) | Универсальный стенд для контроля прецизионных гироскопических измерителей угловой скорости | |
| US6601011B1 (en) | Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle | |
| JP4361741B2 (ja) | 出力信号補正方法，センサ評価回路，測定量変換器，及びコンピュータプログラム | |
| RU2339912C1 (ru) | Стенд для контроля измерителей угловой скорости | |
| JP2002078374A (ja) | モータの回転速度制御装置およびこれを用いた静圧気体軸受スピンドル | |
| JP2500565B2 (ja) | 角加速度測定装置 | |
| JP3601207B2 (ja) | 回転体の速度検出装置 | |
| JPS6194576A (ja) | サ−ボ装置 | |
| JP2002071704A (ja) | 角加速度測定装置 | |
| JPH11190606A (ja) | 回転量測定方法および回転量測定装置 | |
| JP2005098735A (ja) | 位置検出手段及びこれを用いた位置制御手段 | |
| JP2019144056A (ja) | 回転角検出装置、モータ制御装置、電動パワーステアリング装置、及び回転角検出方法 | |
| JP2523207Y2 (ja) | 回転数検出装置 | |
| JP2771910B2 (ja) | 計測回路 | |
| JP2001033472A (ja) | 回転速度検出装置 | |
| JP2013047693A (ja) | エンコーダ及びエンコーダのパターン検出方法 | |
| JPH0725698Y2 (ja) | 回転機の速度検出装置 | |
| JPS6135973Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070409 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070717 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070807 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071005 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071113 |