JP2017227582A - 振動板測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動の振幅の大きさや波長の長さに拘わらず、非接触で振動板の振動を測定できる振動板測定装置を提供する。【解決手段】振動板４の振動を測定する振動板測定装置１であって、上下方向に延在する枠部７と、該枠部の上端部及び下端部からそれぞれ前記振動板に向って延出し、該振動板の周囲に設けられたフレーム部５に対して係合可能な係合部６，１１，１７と、前記枠部に該枠部と直交する方向に取付けられた台座１９と、該台座上に前記振動板と対向して設けられ、測定媒体を照射し、前記振動板から反射される測定媒体を受信して距離を測定する距離計３２とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、振動板の位置測定又は振動測定を行う振動板測定装置に関するものである。

振動板を振動させて低周波音を発する低周波音源装置として、例えば水中音源装置がある。水中音源装置は、例えば海洋、湖沼、河川等の水中で振動板を振動させて低周波音を発し、水中での音の伝搬を観測している。

水中音源装置では、事前に、或は定期的に振動板の振動を測定し、所望の音波が得られる様振動状態を調整する必要がある。

水中音源装置は、振動板に油圧シリンダを連結し、油圧シリンダを駆動し、振動板を強制的に振動させて低周波音を発生させている。従来、振動板の振動を測定する場合、予め油圧シリンダに設けられた変位センサや加速度センサの検出値に基づき、振動板の振動状態を測定していた。又、変位センサや加速度センサの検出結果は、水中音源装置とは離れた場所にある制御室等に表示される様になっている。

尚、特許文献１には、撮像部により時系列で順次取得された計測対象領域の画像を基に、ｘ方向及びｙ方向の振動を計測し、レーザ距離計により時系列で測定された計測対象領域との距離を基にｚ方向の振動を計測し、計測対象領域に於けるエッジ部の３次元的な振動を計測する振動計測装置及びその計測方法が開示されている。

特開２００５−２８３４４０号公報

然し乍ら、振動板の振動が高周波になる程、振幅が小さく、波長も短くなる為、油圧シリンダの変化量が小さくなる。従って、変位センサや加速度センサでは、振動の検出精度が低下し、又センサ自体が振動する為に検出値に生じるノイズが増加する。

更に、従来の場合、加速度センサ等の検出結果は水中音源装置と離れた制御室等で表示される様になっており、調整の際には水中音源装置と制御室との間を行き来する必要があり、調整効率が悪かった。

本発明は、振動の振幅の大きさや波長の長さに拘わらず、非接触で振動板の位置や振動を測定できる振動板測定装置を提供するものである。

本発明は、振動板の振動を測定する振動板測定装置であって、上下方向に延在する枠部と、該枠部の上端部及び下端部からそれぞれ前記振動板に向って延出し、該振動板の周囲に設けられたフレーム部に対して係合可能な係合部と、前記枠部に該枠部と直交する方向に取付けられた台座と、該台座上に前記振動板と対向して設けられ、測定媒体を照射し、前記振動板から反射される測定媒体を受信して距離を測定する距離計とを具備する振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、前記距離計は前記振動板の変位を連続的に測定し、前記距離計により測定された前記振動板の変位に基づき該振動板の振動を測定する制御装置を有する振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、前記係合部は、前記枠部の上端部に設けられた上係合部と、前記枠部の下端部に設けられた下係合部とからなり、前記上係合部と前記下係合部の一方は前記フレーム部に２点で係合し、他方は１点で係合する様構成された振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、摺動部が前記台座に前記振動板に対して近接離反方向に摺動可能に設けられ、前記摺動部に前記距離計が直交する２軸で２方向に回転可能なヒンジ部を介して取付けられた振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、前記枠部は開口部を有し、前記台座は前記枠部に対して回転可能に設けられ、前記台座の回転により該台座が前記開口部に収納される様構成された振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、前記上係合部と前記下係合部の一方は拡縮可能で前記フレーム部を挾持し、他方は前記フレーム部に当接する様構成された振動板測定装置に係るものである。

又本発明は、前記距離計は、前記ヒンジ部に対して着脱可能に設けられた振動板測定装置に係るものである。

更に又本発明は、前記距離計はレーザ距離計である振動板測定装置に係るものである。

本発明によれば、振動板の振動を測定する振動板測定装置であって、上下方向に延在する枠部と、該枠部の上端部及び下端部からそれぞれ前記振動板に向って延出し、該振動板の周囲に設けられたフレーム部に対して係合可能な係合部と、前記枠部に該枠部と直交する方向に取付けられた台座と、該台座上に前記振動板と対向して設けられ、測定媒体を照射し、前記振動板から反射される測定媒体を受信して距離を測定する距離計とを具備するので、前記振動板の振幅や波長に拘わらず、高精度に前記振動板迄の距離を測定でき、又該振動板に生じるノイズを抑制することができ、測定精度を向上させることができるという優れた効果を発揮する。

振動板測定装置が水中音源装置に取付けられた状態を示す斜視図である。 台座が開放された状態を示す振動板測定装置の斜視図である。 台座が開放された状態を示す振動板測定装置の背面斜視図である。 台座が収納された状態を示す振動板測定装置の斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１〜図４に於いて、本発明の実施例に係る振動板測定装置について説明する。

図１は、振動板測定装置１が低周波音源装置としての水中音源装置２に適用された場合を示している。

該水中音源装置２は、両端が開放されている中空筒状のエンクロージャ３と、該エンクロージャ３の両開口部をそれぞれ閉塞する振動板４（図１中では一方のみ図示）と、前記水中音源装置２を支持するフレーム部５とを有している。該フレーム部５は、パイプ材によって構成され、前記水中音源装置２を支持すると共に、障害物から該水中音源装置２を保護する様構成されている。

前記エンクロージャ３の内部には、図示しない油圧シリンダが設けられ、該油圧シリンダにより、所定の振幅、所定の加速度で前記振動板４が振動される様になっている。

前記振動板測定装置１は、前記振動板４に対向する様前記フレーム部５に上下方向に掛渡って設けられている。前記振動板測定装置１は上下方向に延在し、例えばアルミニウム製の平板状の枠部７を有している。該枠部７は上下方向に長い矩形の開口部８を有し、又前記枠部７の側端面には上下方向に延びる取手部１０が設けられている。

前記枠部７の上端部には、左右両側部からそれぞれ前記振動板４に向って延出する第１係合部６と、該第１係合部６よりも下方に位置し、該第１係合部６と対向する第２係合部１１とが設けられている。尚、前記第１係合部６と前記第２係合部１１とにより上係合部が構成される。

前記第１係合部６は前記枠部７の上端に固定的に設けられた左右１対の第１係合片９，９を有し、該第１係合片９，９には前記フレーム部５と嵌合可能な半円状の凹部１２，１２が形成されている。又、前記第２係合部１１は左右両端部が前記枠部７と摺動自在に嵌合し、上下方向に変位可能に設けられている。前記第２係合部１１は、左右両端部からそれぞれ前記振動板４に向って延出する第２係合片１３，１３を有している。該第２係合片１３，１３の上面の前記凹部１２，１２と対応する位置には、前記フレーム部５と嵌合可能な半円状の凹部１４，１４が形成されている。

前記枠部７の上端の、前記第１係合片９，９間には、変位手段であるハンドル部１５が設けられている。該ハンドル部１５は下方に突出する螺子１６を有し、該螺子１６は前記第２係合部１１に螺合している。前記ハンドル部１５の回転により、前記螺子１６が回転され、前記第２係合部１１が上下方向に変位し、前記第２係合片１３，１３が前記第１係合片９，９に対して近接離反する様になっている。即ち、前記ハンドル部１５の操作で、前記第１係合片９，９と前記第２係合片１３，１３は拡縮し、前記フレーム部５に対して係合離脱可能となっている。

前記枠部７の下端部には、前記振動板４に向って延出する下係合部である第３係合部１７が設けられる。該第３係合部１７は前記枠部７に対して左右方向の中心又は略中心に位置しており、板片によって構成されている。前記第３係合部１７の下面には、前記フレーム部５と嵌合可能な半円状の凹部１８が形成されている。尚、前記第１係合部６、前記第２係合部１１、前記第３係合部１７に設けられる前記凹部１２，１４，１８は前記水中音源装置２の形状に対応する様に形成され、半円状に限られるものではない。

尚、前記第１係合部６、前記第２係合部１１、前記第３係合部１７により、前記振動板測定装置１を前記フレーム部５に取付ける為の係合部が構成される。更に、該係合部と前記枠部７とによって、測定部取付け用のアタッチメントが構成される。

前記開口部８には矩形形状の台座１９が設けられ、該台座１９は前記開口部８に収納可能な形状となっており、前記台座１９は軸２１を介して前記枠部７に取付けられている。又、前記台座１９は前記軸２１を中心に回転自在であり、例えば図２中では、自重により時計回り方向に付勢されている。

前記台座１９の基部には、前記台座１９よりも広幅で該台座１９と直交する方向に突出する回止め片２２，２２が設けられている。該回止め片２２，２２の先端部には前記台座１９と平行な方向に突出するクランパ部２４，２４（図２参照）が設けられている。該クランパ部２４，２４が前記枠部７に設けられたクランパ受け（図示せず）に嵌合することで、前記台座１９の水平状態での位置が固定される様になっている。尚、前記クランパ部２４，２４は、所定の力で嵌脱可能となっている。

前記クランパ部２４，２４が前記枠部７に接触した際には、前記台座１９は前記枠部７に対して直交又は略直交した状態で支持される。該枠部７の前記回止め片２２，２２と対向する位置には、調整螺子２５，２５が設けられている。該調整螺子２５，２５を前記回止め片２２，２２に突き当てた状態で、前記調整螺子２５，２５の突出量を調整することで、前記台座１９の固定位置の微調整が可能となっている。

又、該台座１９の先端部の裏面（図２参照）には、該台座１９よりも広幅の回止め板２６が設けられている。前記台座１９を図２に於いて反時計回りに回転させた際には、前記回止め板２６が前記枠部７に当接する様になっている。前記回止め板２６が前記枠部７に当接した際には、前記台座１９は、前記開口部８に収納され、前記枠部７と平行又は略平行となる。

更に、該枠部７には、前記開口部８の中心方向に向って突出する固定螺子２７が螺合されている。前記回止め板２６を前記枠部７に接触させた状態で、前記固定螺子２７を回転し、先端を前記台座１９に押付けることで、該台座１９が前記開口部８に収納された状態で固定される様になっている。

前記台座１９には、該台座１９の長手方向と平行なガイド溝２８（図２参照）が刻設され、更に該ガイド溝２８の中心に該ガイド溝２８と平行な長孔２８ａが穿設されている。該ガイド溝２８に摺動部２９が摺動自在に設けられている。該摺動部２９には、前記長孔２８ａを通して固定用のローレット螺子３０が螺合されている。従って、該ローレット螺子３０を緩めることで、前記摺動部２９が前記ガイド溝２８に沿って摺動可能となる。即ち、前記振動板４に対して近接離反方向に摺動可能となっている。又、前記ローレット螺子３０を締込むことで、前記ガイド溝２８内の任意の位置で前記摺動部２９を固定可能となっている。

前記摺動部２９には、前記振動板４に向って延出するヒンジ部３１が固着されている。該ヒンジ部３１は、直交する２つの回転軸を有し、上下方向及び左右方向の直交する２方向に回転可能となっている。該ヒンジ部３１の先端に設けられたフランジ３１ａには距離計３２が着脱可能に設けられている。該距離計３２は被測定物に対して測定媒体を照射し、被測定物で反射された測定媒体を受信することで、被測定物迄の距離を測定する非接触距離計となっている。前記距離計３２は、例えばレーザ距離計、超音波距離計となっている。尚、本実施例では、光を測定媒体とするレーザ距離計を使用している。

前記距離計３２は、前記振動板４に対して近接離反方向、上下回転方向、左右回転方向に位置調整が可能となっている。

前記距離計３２は、ＰＣ等の制御装置３３（図２参照）に接続され、前記距離計３２の測定結果は前記制御装置３３に入力される。該制御装置３３にはモニタ等の表示部３４（図２参照）が接続され、該表示部３４に前記距離計３２の測定結果等が表示される様になっている。尚、前記制御装置３３と前記表示部３４は、前記距離計３２に近接して設けられている。

又、前記制御装置３３は半導体メモリやＨＤＤ等の記憶部３５（図２参照）を有している。該記憶部３５には、前記距離計３２の駆動や測定間隔等の制御を行う制御プログラム、前記距離計３２で測定した前記振動板４迄の距離の変位から該振動板４の振幅や周波数を演算する演算プログラム、演算結果を前記表示部３４に表示する表示プログラム等のプログラムが格納されると共に、測定結果や演算結果等のデータが格納される。

次に、前記振動板測定装置１の前記水中音源装置２への取付け、及び前記振動板測定装置１による前記振動板４の測定について説明する。尚、前記振動板測定装置１は、２つの前記振動板４に対してそれぞれ設けられるが、以下の説明では一方の前記振動板４に対して前記振動板測定装置１を設ける場合について説明する。

前記振動板測定装置１を前記水中音源装置２に取付ける際には、先ず前記ハンドル部１５を回転させ、前記第２係合部１１を下方に変位させる。前記第３係合部１７の前記凹部１８と前記フレーム部５とを嵌合させ、前記第１係合片９，９と前記第２係合片１３，１３間に前記フレーム部５を通し、前記第１係合片９，９の前記凹部１２，１２と前記フレーム部５とを嵌合させる。

次に、前記ハンドル部１５を逆方向に回転し、前記第２係合部１１を上方に変位させ、前記凹部１２，１２と前記凹部１４，１４との間に前記フレーム部５を嵌合させる。この時、前記振動板測定装置１は前記第１係合部６と前記第２係合部１１と前記第３係合部１７の３点で前記フレーム部５に支持され、該フレーム部５は前記第１係合片９，９と前記第２係合片１３，１３とで挾持される。

前記振動板測定装置１が前記フレーム部５に取付けられると、前記距離計３２を水平姿勢とし、前記ヒンジ部３１を固定して前記振動板４に正対させる。前記距離計３２の水平出しは、該距離計３２自体が有する気泡管等の水平検知手段等を基に行われる。尚、前記距離計３２の位置は、該距離計３２の光軸が前記振動板４の中心又は略中心となる位置とするのが望ましい。

最後に、前記摺動部２９を摺動させ、前記振動板４と前記距離計３２との距離を調整し、前記ローレット螺子３０でロックすることで、前記振動板測定装置１の前記水中音源装置２への取付けが完了する。

前記振動板測定装置１の取付け完了後、図示しない油圧シリンダにより所定の出力で前記振動板４を振動させる。前記制御装置３３は、前記距離計３２に所定時間間隔、例えば作動周期に応じたサンプリング周期で連続して前記振動板４との距離を設定した取得時間測定させる。

前記距離計３２の測定結果は、順次前記制御装置３３に入力され、取得時間と関連付けられて前記記憶部３５に格納される。

前記制御装置３３は、時系列毎の前記振動板４との距離、即ち該振動板４間の変位を基に、該振動板４の速度、加速度を演算し、振幅、周波数を演算する。これにより、前記距離計３２に対する前記振動板４の振動（近接離反方向の変位）が、波形データとして取得され、前記振動板４の振動状態が測定される。

この時、前記制御装置３３により演算された前記振動板４の速度、加速度、振幅、周波数等のデータや波形データは、前記表示部３４に表示され、作業者が前記振動板４の振動状態を確認できる様になっている。

作業者は、前記表示部３４に表示されたデータを基に、前記振動板４が所望の振動を得られているかどうか、即ち前記水中音源装置２が所望の低周波音を発しているかどうかを検査し、所望の低周波音が得られていないと判断した場合には、油圧シリンダ（図示せず）の駆動状態を調整し、前記振動板４の振動状態を調整する。

尚、油圧シリンダ（図示せず）の駆動状態と前記振動板４の振動状態、前記水中音源装置２から発せられる低周波音の関係を予めデータベース化し、前記記憶部３５に格納しておいてもよい。この場合、前記制御装置３３は、測定により得られた前記振動板４の振動状態と前記データベースとを比較し、所望の振動が得られているかどうかを前記表示部３４に表示する様にしてもよい。

上述の様に、本実施例では、非振動部位である前記フレーム部５に取付けられた前記振動板測定装置１により、前記振動板４の振動を非接触で測定しているので、前記振動板測定装置１自体を振動させることなく、振動部位である前記振動板４の振動を測定することができる。

従って、振動の振幅の大きさや波長の長さに拘わらず、高精度に前記振動板４の振動を測定でき、所望の音波が得られるかを測定することができる。又、測定結果にノイズが生じるのを抑制することができ、測定精度を向上させることができる。

又、前記水中音源装置２を支持する前記フレーム部５に前記振動板測定装置１を取付け、前記距離計３２の測定結果を基に演算された速度、加速度、振幅、周波数等のデータや波形データを、前記振動板測定装置１に隣接して設けられた前記表示部３４に表示させている。

従って、前記振動板４の振動状態をその場で確認することができる。更に、該振動板４と前記振動板測定装置１は分離した状態となっており、前記水中音源装置２を単独で調整することができるので、前記振動板測定装置１側の制約を受けることがなく、前記振動板４の振動状態の調整を容易に行うことができる。

又、前記振動板測定装置１は、前記第１係合部６、前記第２係合部１１及び前記第３係合部１７の３点で前記フレーム部５に支持される構成となっているので、該フレーム部５と前記第１係合片９，９及び前記第２係合片１３，１３とを嵌合させる部分と、前記フレーム部５と前記第３係合部１７とを嵌合させる部分とが平行でなくても、即ち一方が傾いていた場合であっても、安定して前記振動板測定装置１を支持することができる。尚、前記第１係合部６を１点支持、前記第３係合部１７を２点支持としてもよい。

又、前記台座１９は前記軸２１を介して回転可能であり、前記台座１９は前記開口部８に収納可能となっており、更に前記距離計３２が着脱できるので、前記振動板測定装置１を容易に運搬することができる。

尚、本実施例では、前記振動板４迄の距離を測定する距離計として、前記距離計３２（レーザ距離計）を用いているが、他の距離計、例えば超音波距離計を用いてもよい。超音波距離計で使用される超音波の波長は、前記振動板４の振動の波長とは大きく異なる為、音波同士の干渉の影響は小さく、精度よく前記振動板４の振動を測定することができる。

又、前記距離計３２は着脱可能となっているので、前記振動板４迄の距離や振動状態に応じて、適切な距離計に容易に交換することができる。

又、本実施例では、前記ハンドル部１５を回転させ、前記第２係合部１１を上下方向に変位可能としているが、前記第１係合部６と前記第３係合部１７についても上下方向に変位可能としてもよい。これにより、前記フレーム部５の大きさが異なる他の低周波音源装置等にも本実施例の前記振動板測定装置１を適用可能となり、該振動板測定装置１の汎用性を高めることができる。又、本実施例では、前記フレーム部５に前記振動板測定装置１を取付けているが、振動部位を非接触で測定可能な位置であれば他の位置であってもよい。

又、本実施例では、前記台座１９が固定的に設けられた前記軸２１を介して回転可能となっているが、該軸２１を上下方向に変位可能としてもよい。該軸２１を上下方向に変位させることで、前記台座１９が上下に変位し、前記距離計３２の光軸の上下方向の調整が可能となるので、前記振動板測定装置１の汎用性をより高めることができる。

更に、本実施例では、時系列毎の前記振動板４の変位を基に、該振動板４の振動を測定しているが、測定対象物迄の距離を測定し、振動について測定しない場合には、前記制御装置３３は省略することができる。

１ 振動板測定装置 ２ 水中音源装置
４ 振動板 ５ フレーム部
７ 枠部 ６ 第１係合部
１１ 第２係合部 １７ 第３係合部
１９ 台座 ２２ 回止め片
２６ 回止め板 ２８ ガイド溝
２９ 摺動部 ３２ 距離計
３３ 制御装置 ３４ 表示部
３５ 記憶部

Claims (8)

1. 振動板の振動を測定する振動板測定装置であって、上下方向に延在する枠部と、該枠部の上端部及び下端部からそれぞれ前記振動板に向って延出し、該振動板の周囲に設けられたフレーム部に対して係合可能な係合部と、前記枠部に該枠部と直交する方向に取付けられた台座と、該台座上に前記振動板と対向して設けられ、測定媒体を照射し、前記振動板から反射される測定媒体を受信して距離を測定する距離計とを具備する振動板測定装置。
2. 前記距離計は前記振動板の変位を連続的に測定し、前記距離計により測定された前記振動板の変位に基づき該振動板の振動を測定する制御装置を有する請求項１に記載の振動板測定装置。
3. 前記係合部は、前記枠部の上端部に設けられた上係合部と、前記枠部の下端部に設けられた下係合部とからなり、前記上係合部と前記下係合部の一方は前記フレーム部に２点で係合し、他方は１点で係合する様構成された請求項１又は請求項２に記載の振動板測定装置。
4. 摺動部が前記台座に前記振動板に対して近接離反方向に摺動可能に設けられ、前記摺動部に前記距離計が直交する２軸で２方向に回転可能なヒンジ部を介して取付けられた請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の振動板測定装置。
5. 前記枠部は開口部を有し、前記台座は前記枠部に対して回転可能に設けられ、前記台座の回転により該台座が前記開口部に収納される様構成された請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の振動板測定装置。
6. 前記上係合部と前記下係合部の一方は拡縮可能で前記フレーム部を挾持し、他方は前記フレーム部に当接する様構成された請求項３に記載の振動板測定装置。
7. 前記距離計は、前記ヒンジ部に対して着脱可能に設けられた請求項４に記載の振動板測定装置。
8. 前記距離計はレーザ距離計である請求項１〜請求項７のうちいずれか１項に記載の振動板測定装置。

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