JP3776232B2

JP3776232B2 - 固有振動数測定装置および張力測定装置

Info

Publication number: JP3776232B2
Application number: JP05889498A
Authority: JP
Inventors: 淨河内; 隆河内; 博之市場; 晴彦中村
Original assignee: Gates Unitta Asia Co
Current assignee: Gates Unitta Asia Co
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH11241961A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固有振動数測定装置および張力測定装置に関し、特に、２点間に架けられた帯状および線状物体等の固有振動数を測定する測定装置および固有振動数に基づいて張力測定する張力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力を伝達したり物品を搬送したりするためベルト装置が使用されることが多い。このベルト装置においては、使用されているベルトの張力は予定の値を維持するよう管理されていて、ベルト張力が予定値から外れると、動力の伝達効率が低下したり搬送状態の安定性が損なわれたりする。また、ベルトの特性にあった張力が与えられていないと、ベルト自体の寿命も低下する。
【０００３】
このようなベルト張力の管理の重要性に鑑み、本出願人は、ベルト張力を簡易に測定できる張力測定装置を提案している（特公平６−６３８２５号公報）。この張力測定装置は、マイクロフォン（以下、単に「マイク」という）で検出された被測定物（ベルト）の振動波形の周期を測定する手段と、測定された周期の変動が予定範囲内にある連続した複数の波形からなる波形群を特定する手段と、この波形群を代表する波形の周期または周波数に基づいて張力を演算する手段とから構成されている。
【０００４】
２点間に張られたベルトに衝撃を加えて振動させると、このベルトは当初、高調波成分や衝撃成分を含んだ不規則な波形で振動するが、やがて時間の経過とともにそのベルトに固有の規則的な波形、すなわち、基本波形のみの固有振動数で振動するようになる。
【０００５】
上記張力測定装置は、このような現象の実験的確認に鑑みてなされたもので、前記固有振動による規則的な波形（すなわち周期の変動が予定範囲内にある波形）が連続した波形群を固有振動による規則的な波形として検出する。そして、この波形の周期に基づいて固有振動数が算出され、さらにこの固有振動数に基づいてベルト張力が算出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の張力測定装置では、解決すべき次の課題がある。上記張力測定装置において、マイクで音波としてとらえられたベルトの振動は、その振動周期を測定する処理のため、予定のスレッショルドレベルに従って波形整形される。ベルトの振動はマイクの増幅器によって増幅された後、前記波形整形器に入力される。
【０００７】
ここで、前記増幅器の感度が低いと、入力される振動レベルがスレッショルドレベルに達せず、波形整形器によって正しい出力が得られない。一方、前記増幅器の感度が高すぎた場合には、暗騒音を拾ってしまう。このため、増幅器のゲインを適正値に設定する必要があり、例えば、入力信号がスレッショルドレベルを超過したかどうかを示す表示灯を設け、この表示灯の点灯状態を監視しながらゲイン調整をすることが考えられる。
【０００８】
しかし、このように表示灯を監視しながら手動でゲイン調整を行うのは、測定者にとって負担が大きいだけでなく、測定者によって判断のばらつきが生じるおそれがあり、張力を常に正確な値に管理することができないという問題点がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、暗騒音の影響を自動的に排除して被測定物の振動を正しく検知できるようにした固有振動数測定装置および張力測定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するための本発明は、マイクで検出された被測定物の振動波形に基づいて該被測定物の固有振動数を測定する固有振動数測定装置において、前記マイクで検出された振動波形を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された振動波形を予定のスレッショルドに従って波形整形する波形整形手段と、前記波形整形手段で波形整形された振動波形に基づいて前記被測定物の固有振動数を検出する演算手段と、前記波形整形手段から出力される振動波形から暗騒音のレベルを検出する暗騒音レベル検出手段と、前記暗騒音レベルが基準レベルより高い場合は低い方に、該暗騒音レベルが基準レベルより低い場合は高い方に前記増幅手段の増幅ゲインを自動調整するゲイン調整手段とを具備した点に特徴がある。
【００１１】
この特徴によれば、暗騒音レベルが高い場合は入力される振動波形の増幅ゲインを小さくでき、暗騒音レベルが低い場合は入力される振動波形の増幅ゲインを大きくできるので、マイクから入力される暗騒音の波形信号を、被測定対象の振動波形の検出の障害とならない限界まで低下できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す張力測定装置のハード構成を示すブロック図である。図１において、軸間距離Ｌで配置されたプーリ１ａ，１ｂに架けられているベルト２に対向してマイク３が配置されている。マイク３で検出された波動は、フィルタ４に入力される。フィルタ４では、入力された波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。ノイズが除去された波形信号は増幅器１２で増幅された後、コンパレータ５に供給される。コンパレータ５は、スレッショルドに従って入力波形を２値化信号に変換する波形整形手段であって、矩形波信号を出力する。増幅器１２にはゲイン調整器１３が設けられており、コンパレータ５の出力波形に基づいて自動的に増幅器１２のゲインを調整する。
【００１３】
前記コンパレータ５の出力信号は微分回路６に入力され、この微分回路６は、波形の立上がりおよび立下がりのエッジ検出信号を出力する。このエッジ検出信号のうち、例えば立上がりのエッジ検出信号が、遅延回路７、ラッチ８、およびフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）９に入力される。クロックカウンタ１０は、図示しないパルス発生装置から供給されるクロックパルス（ＣＫ）を計数する。前記エッジ検出信号に応答して、ラッチ８はクロックカウンタ１０の値を取込む。また、遅延回路７は前記エッジ検出信号を所定時間遅らせてクロックカウンタ１０に供給する。遅延された信号はクロックカウンタ１０のリセット端子に接続され、遅延された信号によってクロックカウンタ１０の値がリセットされる。
【００１４】
フリップフロップ９は、前記エッジ検出信号によってセットされる。フリップフロップ９の出力状態は、マイコン１１で識別される。マイコン１１はフリップフロップ９のセットを検出し、これによってクロックカウンタ１０の値がラッチ８に保持されたことを認識する。マイコン１１は、この認識結果に基づいてラッチ８からカウンタ値を取込み、該マイコン１１内のメモリに格納する。マイコン１１はカウンタ値をラッチ８から取込んだ後はクリア信号を出力してフリップフロップ９をリセットする。前記マイコン１１内のメモリには、マイク３で検出された振動波形に基づいて得られたコンパレータ５の出力波形（矩形波）の１サイクル毎の周期が、クロックカウンタ１０のカウンタ値として記憶される。
【００１５】
以上の構成において、図示しない打撃手段でベルト２に衝撃を加えると、この衝撃によるベルト２の振動はマイク３で検出され、この振動の各サイクルの周期が前記マイコン１１内に記憶される。ベルト２の振動は、最初は衝撃や高調波成分を含んだ不規則な波形であるが、しだいに規則的な波形が連続するようになり、この波形が、プーリ１ａ，１ｂに架けられたベルト２の固有振動数と認められる。マイコン１１は、取込んだカウンタ値に基づいて規則的な波形すなわち固有振動数を検出する機能、および検出された規則的な波形の周波数に基づいて所定の張力算出式によりベルト２の張力を算出する機能を有する。これらの機能は、前記特公平６−６３８２５号公報に詳細に開示されており、かつ本発明の要部ではないので説明は省略する。
【００１６】
次に、前記ゲイン調整器１３の具体例を説明する。まず、ゲイン調整器１３の動作概要を説明する。ゲイン調整器１３では、コンパレータ５の出力信号を一定時間監視する。この監視動作は、例えば、前記ベルト２の張力測定前に実行される。この監視動作により、コンパレータ５の出力信号が予定の回数以上現れるような場合、つまり暗騒音検出レベルが高い場合には増幅器１２のゲインを低下させる。一方、検出されたコンパレータ５の出力信号が予定の回数以下であれば、暗騒音検出レベルが低く、所望の振動波形をも検出できないおそれがあるためゲインを増大させる。例えば、コンパレータ５のスレッショルドを超えるような信号が全く検出されないようであればゲインを上げ、一方、このような信号が３回以上検出されるようであればゲインを下げる。
【００１７】
図８は、ゲイン調整器１３の動作を説明するための図であり、暗騒音の波形の一例を示す図である。同図において、暗騒音を一定時間Ｔの間抽出する。この時間Ｔはベルト２等の被測定物の固有振動数の周期の最大値に設定するのがよい。すなわち、被対象物の固有振動の最大周期内に数個検出されるだけの暗騒音は、その周期よりも小さい周期（つまり高周波数）である被測定物の固有振動数を測定する時の障害にはならないからである。例えば、被測定物の固有振動数の周波数が１０〜３００Ｈｚである場合を想定すると、最大周期は周波数１０Ｈｚに対応する時間、つまり０．１秒となる。この時間Ｔ内にスレッショルドＴｈを超過する暗騒音の波形のピークＰが予定回数（例えば２回）検出される程度にゲインを設定するのがよい。
【００１８】
図２は、ゲイン調整器１３の具体的な構成を示す回路図である。同図において、増幅器としてのオペアンプ１２のゲインを決定するため、該オペアンプ１２のマイナス入力と接地間に抵抗Ｒ０が設けられ、かつオペアンプ１２の出力およびマイナス入力間には抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が設けられている。これらの抵抗Ｒ０〜Ｒ４によって、（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ０で算出される値に比例したゲインが与えられる。各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の両端にはスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４がそれぞれ設けられており、これらのスイッチの切替えによってゲインが調整される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はＣＰＵ１４から各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に入力される信号ｓ１〜ｓ４が「１」のときに「閉」側に切替えられる。すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が閉じた時、つまり抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の合成抵抗値Ｒが「０」のときにゲインは最小値に設定される。
【００１９】
カウンタ１５はコンパレータ５の出力信号のハイレベルつまり「１」の数を計数し、予め設定された時間Ｔ毎に計数値Ｃを出力する。ＣＰＵ１４はカウンタ１５から入力された計数値に従って信号ｓ１〜ｓ４の組み合わせを変化させてオペアンプ１２のゲインを調整する。例えば、初期状態ではゲインが中程度となるように信号ｓ１〜ｓ４の値を決定しておき、前記計数値に応じてゲインを増減する。
【００２０】
図３は、前記計数値に応じてゲインを調整するためのＣＰＵ１４の要部機能を示すブロック図である。同図において、比較部１４１はカウンタ１５からの計数値Ｃを基準値Ｃref と比較する。この比較結果により、計数値Ｃの方が大きい場合はゲインを下げる信号ｄｅｃを出力し、計数値Ｃの方が小さい場合はゲインを上げる信号ｉｎｃを出力する。組合せ設定部１４２はこれらの信号ｄｅｃまたはｉｎｃに応答して、前記信号ｓ１〜ｓ４の値の組み合わせを、ゲインを上下させるための予定の組合せに設定する。信号ｓ１〜ｓ４の組み合わせにより「００００」〜「１１１０」まで１５通りのゲインを設定できる。信号ｓ１〜ｓ４が「００００」のときゲインは最大となり、信号ｓ１〜ｓ４が「１１１０」のときゲインは最小となる。
【００２１】
なお、前記基準値Ｃref に不感帯つまり最適範囲を設けておき、この不感帯の範囲内であればゲインを変化させないようにすることもできる。具体的には基準値Ｃref を２段階設けて、その段階の間を最適範囲とするとよい。
【００２２】
また、前記基準値Ｃref 複数段階設け、各段階の基準値Ｃref と計数値Ｃとを比較し、その大小の判断結果により増減するゲインの幅を変化させるようにしてもよい。例えば、計数値Ｃが、高低２段階の基準値Ｃref の低い方よりもさらに小さい場合のゲイン増大量をＧinc1とし、計数値Ｃが、低い方の基準値Ｃref よりは大きいが、高い方の基準値Ｃref よりは小さい場合のゲイン増大量をＧinc2としたとき、「ゲイン増大量Ｇinc1＞ゲイン増大量Ｇinc2」のように設定する。こうすることにより、少ないゲイン調整回数で早く所望のゲインを設定することができる。さら基準値Ｃref の段階を増やすことによって計数値Ｃが最適範囲より大きい場合にゲインを下げることができる構成を負荷できるのはもちろんである。
【００２３】
上記第１の実施形態は、次のように変形できる。上述のように、比較部１４１の比較結果により信号ｓ１〜ｓ４の組み合わせを１段階ずつ変化させた場合、暗騒音のレベルによっては多数回のゲイン調整が必要なことがあり、複数段階の基準値Ｃref を設けても、必ずしも１回では最適なゲインを選択できないことがある。したがって、適当なゲイン選択のためには、コンパレータ５の信号の計数値を複数回読み込んで処理する必要が生じる。最適なゲインを予測することができれば、少ない回数の処理で適当なゲインを選択することができる。そこで、第１の実施形態を次のように変形して、最適なゲイン調整量を予測できるようにした。
【００２４】
図４は上記実施形態の変形例を示す図である。この変形例では、コンパレータ５およびカウンタ１５に加えて、第２のコンパレータ１６と第２のカウンタ１７を設け、第２のコンパレータ１６のスレッショルドＴｈ２をコンパレータ５のスレッショルドＴｈよりも小さい値に設定した。こうしておいて、ＣＰＵ１４では２つのカウンタ１５，１７からの値をそれぞれ基準値Ｃref と比較するようにする。
【００２５】
この比較の結果得られたカウンタ１５および第２のカウンタ１７双方からの計数値に基づいて最適なゲイン調整量を決定する。図１３は、最適なゲイン調整量を決定するために用いるテーブルの一例である。同図において、カウンタ１５の計数値Ｃ15と第２のカウンタ１７の計数値Ｃ17の交差位置の値が最適なゲインである。例えば、計数値Ｃ15が「０」で計数値Ｃ17が「２」ならばゲインを４ステップ上げ、計数値Ｃ15が「２」で計数値Ｃ17が「３」ならばゲインを１ステップ上げる。また、計数値Ｃ15が「３」で計数値Ｃ17が「４以上」ならばゲインを１ステップ下げる。
【００２６】
このように、暗騒音のレベルによりゲインの調整量を変化させるようにすれば、少ない回数で最適なゲインを設定することができる。なお、計数値Ｃ15と計数値Ｃ17とに基づいてテーブルを参照してゲインを決定するのではなく、計数値Ｃ15と計数値Ｃ17とに基づいて予定の算出式を使用し、演算によりゲインを決定してもよい。
【００２７】
上述の例では、抵抗Ｒ０〜Ｒ４を直列接続したが、これらは並列接続でもよく、要は、増幅手段の帰還回路中に設けられた複数の抵抗の合成抵抗がスイッチ手段によって切り替えられるようになっていればよい。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。上述の実施形態では、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の組み合わせによってゲインを調整したが、この第２実施形態では、前記抵抗Ｒ１〜Ｒ４に代えて光量に応じて抵抗値が変化する光電変換素子を使用し、この光電変換素子の抵抗値によってオペアンプのゲインを調整するようにした。
【００２９】
図５は、第２実施形態に係るゲイン調整器の構成を示す図である。同図において、オペアンプ１２ａの出力および入力間に光電変換素子１８を設けた。光電変換素子１８としては例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）を使用できる。前記光電変換素子１８との組み合わせでフォトカプラを構成するＬＥＤ１９が設けられ、ＣＰＵ１４は計数値Ｃに応じて前記ＬＥＤ１９の光量を増大させるための信号ｓ１０または前記ＬＥＤ１９の光量を低減させるための信号ｓ１１を出力する。
【００３０】
ＣＰＵ１４の、信号ｓ１０の出力端子にはダイオード２０のアノードが接続され、該ダイオード２０のカソードは抵抗２１の一端に接続されている。抵抗２１の他端はオペアンプ２２のプラス入力に接続され、さらに該プラス入力には抵抗２３と、接地されたコンデンサ２４とが接続されている。オペアンプ２２の出力は前記ＬＥＤ１９のアノードに接続され、該ＬＥＤ１９のカソードは抵抗２５を介して接地されている。前記オペアンプ２２に接続された抵抗２３の他端はダイオード２６のアノードに接続され、該ダイオード２６のカソードは前記ＣＰＵ１４の、信号ｓ１１の出力端子と接続されている。
【００３１】
ＣＰＵ１４からプラス信号ｓ１０が出力されると、前記コンデンサ２４には信号ｓ１０の入力に応じて電荷が蓄積される。その結果、ＬＥＤ１９の電流が増大して、光電変換素子１８の抵抗値が低下し、オペアンプ１２のゲインが低下する。コンデンサ２４に蓄積される電荷は信号ｓ１０の出力回数に応じて段階的に上昇し、それに伴ってオペアンプ１２のゲインも段階的に増大する。一方、ＣＰＵ１４から出力されるマイナス信号ｓ１１によって、前記コンデンサ２４に蓄積された電荷は放電する。コンデンサ２４への電荷の蓄積量およびコンデンサ２４からの電荷の放電量はコンデンサ２４と抵抗２１または抵抗２３の時定数によって決定できる。
【００３２】
上記構成により、オペアンプ１２ａのゲインを適正値に調整するためのＣＰＵ１４の要部機能を図６に示す。本実施形態においても、第１実施形態と同様、コンパレータ５から出力される信号の「１」の数をカウンタ１５によって計数するように構成し、図６に示すように、その計数値ＣをＣＰＵ１４の比較部２９に入力する。比較部２９は前記計数値Ｃを基準値Ｃref と比較し、比較の結果、計数値Ｃの方が小さい場合は信号ｓ１０を出力し、計数値Ｃの方が大きい場合は信号ｓ１１を出力する。
【００３３】
続いて、本発明の第３実施形態を説明する。ベルト２等の張力測定のためにその振動を測定する場合、振動波形の高調波成分は不要であり、かつ誤検知の要因となる。そこで、前記増幅器（オペアンプ）１２では、不要な高調波成分をカットするようにすることが望ましい。この第３実施形態ではオペアンプ１２の周波数−ゲイン特性（以下、単に「周波数特性」という）を変化させて、ベルト張力測定に不要な高調波成分をカットするようにした。
【００３４】
図１２は、オペアンプ１２の周波数特性の一例を示す図である。同図（ａ）に示す周波数特性において、被測定物つまりベルト等の測定対象周波数ｆm よりも高い周波数の騒音も高い増幅ゲインで増幅されることになる。そこで、図１２（ｂ）のように、カットオフ周波数領域（最大ゲインからゲインが下がっている領域）に測定対象周波数ｆm が包含されるように周波数特性を変化させる。こうすることによって、測定対象周波数ｆm 以上の振動に対してはゲインを小さくすることができ、不必要な高調波成分をカットすることができる。
【００３５】
図７は、周波数特性を変化させるための要部回路図であり、図５と同符号は同一または同等部分を示す。ここでは、抵抗でゲインを調整するのに代えて、コンデンサの変化により測定周波数近傍でのゲイン調整をするようにしている。すなわち、オペアンプ１２ａの入力および出力間には抵抗Ｒが接続されているほか、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５が直列に接続されている。また、コンデンサＣ１〜Ｃ５はスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３によって選択的に短絡させることができるように構成されている。
【００３６】
スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３を閉じてコンデンサの容量を大きくしていくに従い、カットオフ周波数が低周波数側に移動するように周波数特性が変化する。オペアンプ１２ａの最大ゲインは抵抗Ｒによって決定されている。
【００３７】
スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３は、ＣＰＵ１４からの信号ｓ１〜ｓ４によって開閉するが、ここでは、図２の場合とは異なり、信号ｓ１〜ｓ４が「１」のときにはスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３が閉じるように構成する。信号ｓ１〜ｓ４が「１」のときにスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３が閉じると、カットオフ周波数が高周波数側に移動して測定対象周波数でのゲインは高くなるように制御される。コンデンサＣ１〜Ｃ５の容量比を、２進数の比「１：２：４：８：１６」に設定すれば、少ないコンデンサの数でより多段階にゲインを調整することができる。なお、この第３実施形態によれば、コンパレータ５に入力される波形から高調波成分がカットされるので、フィルタ４（図１）は省略することができる。
【００３８】
以上のように構成された張力測定器によって暗騒音を排除してベルト２の張力を測定する際の操作手順の一例を説明する。図９は張力測定器の操作パネルを示す図であり、図１０は操作手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１では、張力測定器の電源スイッチ１００をオンにする。この操作によって、マイク３から入力された波形信号のうち、コンパレータ５のスレッショルドを超過する暗騒音の波形信号のピーク数が前記ＣＰＵ１４に読み込まれ、前記ゲイン調整器１３によって暗騒音を排除するためのゲイン調整が行われる。ステップＳ２では、前記電源スイッチ１００とは別に、測定用に設けたスイッチ（測定スイッチ）１１０をオンにする。この測定スイッチのオン操作によってゲインは固定され、その後に入力される信号波形に基づいて，前記マイコン１１でベルトの振動数が検出され、それに基づいてベルト張力が算出される。算出されたベルト張力の値は表示画面１２０に表示される。
【００３９】
なお、上述の実施形態では、ＣＰＵ１４は一定時間内にスレッショルドを超過した信号が予定個数となるようにゲインを調整するようにしたが、このほか、予定時間内に検出された暗騒音の、それぞれのピーク間隔つまりコンパレータ５の出力波形の周期に基づいてゲインを設定することができる。すなわち、被測定物の固有振動数として予定される振動の最大周期を基準値として、該基準値よりも前記ピーク間隔が小さい場合は暗騒音が多く検出されていると判断してゲインを低減させる。また、該基準値よりも前記ピーク間隔が大きい場合は検出される暗騒音が少ないことを意味し、測定時のベルトの振動波形をも検出できないおそれがあるので、この場合はゲインを増大させる。
【００４０】
図１１は、信号間隔を検出するためのＣＰＵ１４の要部機能を示す図である。同図において、コンパレータ５の出力信号を一定時間Ｔの間カウンタ２７に入力する。カウンタ２７はクロックＣＫを計数しており、コンパレータ５からの入力に応答してそのときの計数値ＰＣを出力するとともに、その出力に応答して予定の遅延時間後に該カウンタ２７はリセットされる。計数値ＰＣは間隔判別部２８に入力される。一定時間Ｔ内に間隔判別部２８に入力された計数値ＰＣは、基準の間隔ＰＣref と比較され、該基準の間隔ＰＣref よりも小さい計数値ＰＣが存在している場合は、信号ｄｅｃを出力する。ＣＰＵ１４は、この信号ｄｅｃに基づいて、オペアンプ１２，１２ａのゲインを下げげるように、図２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４や、図７のスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３等を切り替えるように構成する。
【００４１】
また、基準の間隔ＰＣref よりも小さい計数値ＰＣが存在しなくなった場合は、検出信号ｉｎｃを出力する。ＣＰＵ１４は、この信号ｉｎｃに基づいて、オペアンプ１２，１２ａのゲインを上げるように、図２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４や、図７のスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３等を切り替えるように構成する。なお、基準の間隔ＰＣref は不感帯を有する最適範囲として設定し、計数値ＰＣがこの不感帯から外れたときにゲインを変化されるようにすることもできる。
【００４２】
なお、ゲインの設定段数すなわちスイッチＳＷ１〜ＳＷ４やスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３を切換える信号ｓ１〜ｓ４は上記実施例に示した数に限らず、増減してもよいのはもちろんである。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、暗騒音の影響を受けないで、被対象物体の振動を検出することができるので、正確な固有振動数およびそれに基づく張力測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る測定装置のハード構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のゲイン調整器のハード構成ブロック図である。
【図３】ゲイン調整器の要部機能を示す図である。
【図４】第１実施形態の変形例に係るゲイン調整器のハード構成ブロック図である。
【図５】第２実施形態の変形例に係るゲイン調整器のハード構成ブロック図である。
【図６】ゲイン調整器の要部機能を示す図である。
【図７】第３実施形態の変形例に係るゲイン調整器のハード構成ブロック図である。
【図８】暗騒音の波形の一例を示す図である。
【図９】張力測定器の操作パネルを示す図である。
【図１０】張力測定器の操作手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】暗騒音の信号間隔を検出するための要部機能を示す図である。
【図１２】周波数特性の一例を示す図である。
【図１３】最適ゲイン設定テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…プーリ、２…ベルト、３…マイク、４…フィルタ、５…コンパレータ。１２…増幅器、１３…ゲイン調整器、１４…ＣＰＵ

Claims

マイクロフォンで検出された被測定物の振動波形に基づいて該被測定物の固有振動数を測定する固有振動数測定装置において、
前記マイクロフォンで検出された振動波形を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された振動波形を予定のスレッショルドに従って波形整形する波形整形手段と、
前記波形整形手段で波形整形された振動波形に基づいて前記被測定物の固有振動数を検出する演算手段と、
前記波形整形手段から出力される振動波形の、前記被測定物の固有振動数の最大周期である測定時間内に前記波形整形手段から出力される振動波形のピーク数が基準ピーク数より多い場合は高レベル検出結果を、少ない場合は低レベル検出結果を暗騒音レベルとして出力する暗騒音レベル検出手段と、
前記高レベル検出結果に応答して増幅ゲインを低減させ、低レベル検出結果に応答して前記増幅手段の増幅ゲインを増大させるゲイン調整手段と、
該固有振動数測定装置に電源を投入して前記増幅手段、前記演算手段、前記暗騒音レベル検出手段、および前記ゲイン調整手段を付勢し、前記増幅ゲインの調整を開始させる電源スイッチと、
前記増幅ゲインの調整を停止させて増幅ゲインを固定するとともに、その後に前記波形整形手段から入力された振動波形に基づき、前記演算手段で固有振動数の検出動作を開始させる測定スイッチとを具備したことを特徴とする固有振動数測定装置。
マイクロフォンで検出された被測定物の振動波形に基づいて該被測定物の固有振動数を測定する固有振動数測定装置において、
前記マイクロフォンで検出された振動波形を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された振動波形を予定のスレッショルドに従って波形整形する波形整形手段と、
前記波形整形手段で波形整形された振動波形に基づいて前記被測定物の固有振動数を検出する演算手段と、
前記被測定物の固有振動数の最大周期である測定時間内に前記波形整形手段から出力される振動波形のピーク間隔が基準ピーク間隔より短い場合は高レベル検出結果を、長い場合は低レベル検出結果を暗騒音レベルとして出力する暗騒音レベル検出手段と、
前記高レベル検出結果に応答して増幅ゲインを低減させ、低レベル検出結果に応答して前記増幅手段の増幅ゲインを増大させるゲイン調整手段と、
該固有振動数測定装置に電源を投入して前記増幅手段、前記演算手段、前記暗騒音レベル検出手段、および前記ゲイン調整手段を付勢し、前記増幅ゲインの調整を開始させる電源スイッチと、
前記増幅ゲインの調整を停止させて増幅ゲインを固定するとともに、その後に前記波形整形手段から入力された振動波形に基づき、前記演算手段で固有振動数の検出動作を開始させる測定スイッチとを具備したことを特徴とする固有振動数測定装置。
前記波形整形手段のスレッショルドを複数段階設定するとともに、
前記暗騒音レベル検出手段では、前記波形整形手段のそれぞれのスレッショルドで波形整形された出力波形の予定測定時間内のピーク数に基づいて暗騒音レベルを出力するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の固有振動数測定装置。
前記波形整形手段のスレッショルドを複数段階設定するとともに、
前記暗騒音レベル検出手段では、前記波形整形手段のそれぞれのスレッショルドで波形整形された予定測定時間内の出力波形のピーク間隔に基づいて暗騒音レベルを出力するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の固有振動数測定装置。
前記増幅手段がオペアンプであって、
前記ゲイン調整手段が、前記オペアンプの帰還回路中に設けられた抵抗の抵抗値を変化させることによって前記増幅ゲインを増減させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の固有振動数測定装置。
前記抵抗が複数の抵抗からなる抵抗群であって、かつ該複数の抵抗の接続を切り替えて合成抵抗値を選択するスイッチ手段を具備し、
前記ゲイン調整手段が、前記スイッチ手段を切替えることにより増幅ゲインを増減させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の固有振動数測定装置。
前記抵抗が光量に応じて抵抗値が変化する光電変換素子であり、前記ゲイン調整手段が、前記光電変換素子と対をなす発光素子の光量を変化させることにより前記抵抗値を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の固有振動数測定装置。
前記増幅手段がオペアンプであって、
前記オペアンプの帰還回路中に設けられたコンデンサの容量を変化させることによってカットオフ周波数を変化させ、測定対象周波数に対する前記増幅ゲインを増減させるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の固有振動数測定装置。
前記コンデンサが複数のコンデンサからなるコンデンサ群であって、かつ該複数のコンデンサの接続を切り替えて合成容量を選択するスイッチ手段を具備し、
前記ゲイン調整手段が、前記スイッチ手段を切替えることにより増幅ゲインを増減させるように構成されていることを特徴とする請求項８記載の固有振動数測定装置。
前記被測定物が、２点間に架けられた帯状または線状物体であって、
請求項１〜９に記載された固有振動数測定装置で検出された固有振動数をもとに所定の算出式を使用して前記帯状または線状物体の張力を算出する張力算出手段を具備したことを特徴とする張力測定装置。