JPH02156120A - 測温機能を有する圧電型センサー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、常設型設備診断装置等に利用されいる圧電型
センサで構成された加速度振動測定装置や圧力測定装置
や荷重測定装置さらには機械インピーダンス測定装置等
の圧電型センサー装置に関するものである。

〔従来の技術〕

機械設備には、この機械設備の重要箇所の機械状況を常
時検出し、この検出信号を見て機械設備の診断を行う常
設型設備診断装置が設けられている。

この常設型設備診断装置としては、回転機器、往復運動
機器等の駆動モータとか回転部分さらには摺動部支持部
分に取付けられ、これらの部分に発生する振動を検出す
る圧電型加速度センサを利用した加速度振動測定装置と
か、機械設備に与えられる圧力流体の圧力または機械設
備の加圧部分に働く圧力を検出する圧電型圧力センサを
利用した圧力測定装置とか、機械設備の圧延ローラとか
プレス金型等の加圧部分の支持部に加わる荷重を検出す
る圧電型荷重センサを利用した荷重測定装置、さらには
加速度と荷重の両方を同時に検出して機械インピーダン
スを検出する圧電型センサを利用した機械インピーダン
ス測定装置が知られている。

このように、常設型設備診断装置として圧電型センサー
装置が多用されているのは、検出部分である圧電型セン
サの機械的耐久力が高いこと、検出信号を直接電気信号
として取り出すことができるので、検出信号の処理が行
い易いと共に検出精度を高めることかできること、検出
体としての圧電型センサが検出目的箇所に直接触した状
態で取付けられているので、その検出信号の信顛性が極
めて高いこと等の理由による。

ところで、設備の異常事態を発見する手段としては、上
記した異常振動、圧力、荷重そして機械インピーダンス
の検出とは別に、該当する機械、設備部分の異常温度上
昇を監視するのも有効な手段として認められている。

このため、従来の常設型設備診断装置は、圧電型センサ
を使用した圧電型センサー装置手段と、赤外線温度セン
サ等の温度センサを使用した異常温度検出手段とを併設
し、両センサの出力を監視することにより、より安全な
健全性評価を得るようにしている。

〔発明が解決しようとする課題］ このように、従来の常設型設置診断装置は、圧電型セン
サー装置と温度センサとを設け、両センサの出力を監視
してより安全な健全性評価を得ているのであるが、前記
したように圧電型センサおよび温度センサが取付けられ
る設備箇所は、取付けに大きな制約を受けることが多く
、スペース的に何れか一方のセンサしか取付けることが
できない場合がしばしば生じている。

また、一つの機械設備には多数の診断必要箇所があり、
各箇所のそれぞれに二つのセンサを取付けることは、そ
の取付は作業が面倒となるばかりか取付けのための専用
の構造部分を必要とすると云う問題があり、さらに各セ
ンサからの長いリード線の量が多くなると云う問題があ
る。

さらに、両センサは、その取付は箇所に全く同じ条件で
取付けられる必要があるが、両センサは元々が別体物で
あるので、全く同し条件で取付けること自体が不可能で
あり、このため両センサからの検出結果の評価は、現場
での両センサの取付は条件を考慮して設定調整する必要
があり、その評価設定が極めて面倒であった。

そこで本発明は、上記した従来技術における問題点を解
消すべく創案されたもので、設備に常設されている圧電
型センサは、機械設備の監視対象部分に直接触した状態
で取付けられており、この監視対象部分とほとんど熱平
衡状態となって、その温度は監視対象部分と同じである
こと、および上記圧電型センサの検出結果である電荷感
度または電圧感度は、監視対象部分の温度に従って変化
することを利用して、圧電型センサにより、この圧電型
センサの取付けられた設備箇所の機械状況と温度とを同
時に検出することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の手段は、 機械設備の所定箇所に直接触した状態で取付けられた圧
電型センサを有すること、 この圧電型センサの出力を入力して電荷出力測定または
電圧出力測定の一方を行う第１測定回路を有すること、 この第１測定回路と並列に接続され、圧電型センサの出
力を入力して電荷出力測定または電圧出力測定の他方を
行う第２測定回路を有すること、両測定回路の一方の出
力値を表示する機械状況表示計を有すること、 両測定回路の出力を入力し、この再出力の差を同時点の
機械状況出力で割り、該演算結果を出力する演算部を有
すること、 この演算部の出力を温度値として表示する温度表示針を
有すること、 にある。

また、上記手段に加えて、圧電型センサの出力端子に、
温度補償用コンデンサを直列または並列に接続して、電
荷感度または電圧感度の温度特性をフラットにして用い
ても良い。

すなわち、本発明の圧電型センサー装置は、従来の圧電
型センサーを使用した圧電型センサー装置に、第２測定
回路と演算部と温度表示計とを追加した構成となってい
るのである。

（作用〕 機械設備の診断目的箇所に直接触した状態で取付けられ
ている圧電型センサから得られる検出信号は、この検出
信号をチャージアンプで測定することにより電荷感度信
号となり、また電圧アンプで測定することにより電圧感
度信号となる。

この圧電型センサから得られる電荷感度信号および電圧
感度信号は、縦軸にレスポンスをとり、横軸に温度をと
ると、第６図に示す特性を描くことになる。すなわち、
電荷感度温度特性イは、設備の診断目的箇所の温度と略
比例して変化し、反対に電圧感度温度特性口は、設備の
診断目的箇所の温度に略反比例して変化する。

そこで、圧電型センサの出力を第１測定回路で測定し、
その結果を機械状況表示計に表示して圧電型センサ本来
の設備の機械異常状況検出動作を行い、これとは別に同
時に第１測定回路の出力と第２測定回路の出力とを、す
なわち単一の圧電型センサから同時に得られた電荷出力
と電圧出力とを演算部に入力する。

演算部では、この入力された電荷出力である電圧値と電
圧出力である電圧値とを減算処理し、その処理結果であ
る差電圧を同時点で測定された機械状況検出出力で割算
処理して、この処理結果を温度表示計に温度値として出
力表示するのである。

なお、圧電型センサの出力端子に温度補償用コンデンサ
を直列に挿入接続すると、得られる電荷感度温度特性イ
を平坦化でき、同様に、圧電型センサの出力端子に温度
補償用コンデンサを並列に接続すると得られる電圧感度
温度特性口を平坦化できるので、この場合には、演算部
における電荷出力である電圧値と電圧出力である電圧値
との減算処理は不要となり、それだけ演算部における演
算処理が簡単となると共に演算部の構成を簡略化できる
。

このように、本発明による圧電型センサー装置は、一つ
の圧電型センサにより、この圧電型センサの取付けられ
た設備箇所の機械状況と温度とを同時に検出することが
できる。

また、一つの圧電型センサの検出出力から、機械状況と
温度とを検出するので、この機械状況と温度とは全く同
じ条件で検出されたことになり、これにより雨検出信号
の検出条件の整合性を得るための処理は全く必要ない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の最も基本的な回路構成を示す回路図
で、図中１は圧電型センサで、この圧電型センサ１の出
力端子間には、第１測定回路２と機械状況表示計５との
回路が挿入接続されて、設備の機械状況診断部が構成さ
れている。また、圧電型センサ１には、第１測定回路２
と並列に接続された第２測定回路３と、この第２測定回
路３と第１測定回路２の出力を減算および割算処理する
演算部４と、この演算部４の出力を表示する温度表示計
６とが接続されて、設備の異常温度診断部が構成されて
いる。

圧電型センサ１は、従来から周知のものであって、その
構造は、例えば圧電型加速度センサとしては第２図に示
すように、上面に圧電体１ｈを密に覆って収納するため
のケースＩａを一体に設けると共に、下面に機械設備の
設置目的箇所に直接触状態で取付けるための取付はネジ
孔１ｃを形成し、さらに側面に検出信号取出しのための
リード線を引き出す出力コネクタ１ｅを形成したベース
１ｂの、前記ケース１ａで覆われた上面中央に固定ポル
Ｈｄを一体に起立設し、この固定ポルト１ｄに円すング
仮形状をした二つの圧電体１ｈ、１ｈを重合わせた姿勢
で嵌合組付けすると共に、この再圧電体ｌ軌上に肉厚円
筒形状をした重錘１ｆを嵌合組付けし、この両正電体１
ｈと重錘１ｆとの組合せ物を固定ボルト１ｄの上端に螺
合組付けされる固定ナラ）Ｉｇで締付は固定した構造と
なっている。

この圧電型センサ１としては、第２図に示された構造の
圧電型加速度センサにに限定されることはなく、例えば
固定ポルＨｄの途中に肉厚円筒形状の圧電体１ｈを固定
し、この圧電体１ｈの外周面に肉厚円筒形状の重錘１ｆ
を固定した構造の圧電型加速度センサであっても良いし
、また圧電型動圧力センサであっても良い。

第３図は、圧電型センサ１に温度補償用チタバリコンデ
ンサ等の温度補償用コンデンサ９を接続した構成例を示
すもので、第３図（ａ）はコンデンサ９を直列に接続し
て電荷感度温度特性イを平坦化させる場合を、第３図（
ｂ）はコンデンサ９を並列接続して電圧感度温度特性口
を平坦化させる場合を示している。

第１測定回路２または第２測定回路３を構成する電荷出
力測定回路としては、例えば第４図に示す、出力端子に
反転素子を設けた電圧アンプの入力端子と出力端子との
間にコンデンサＣを挿入接続したチャージアンプ７が有
効であり、同様に電圧出力測定回路としては、例えば゛
第５図に示す、入力端子側に抵抗Ｒを並列接続した電圧
アンプ８が有効である。

〔発明の効果］ 本発明による測温機能を有する圧電型センサー装置は、
上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏す
る。

一つの圧電型センサにより、機械状況と温度とを検出す
るので、異常温度検出のための専用の温度センサを設け
る必要がなく、この高価な温度センサを不要とすること
により、設／Ａ診断装置に要する経費を大幅に削減する
ことができる。

同様に、設備診断のためのセンサが一つだけで良いので
、このセンサの取付はスペースを小さくすることができ
、これにより例えば取付はスペースが大幅に制限される
箇所であってもセンサを簡単にかつ良好に取付けること
ができる。

得られた機械状況と温度との両検出結果は、単一のセン
サから得たものであるので、両検出結果は全く同じ条件
で検知されたことになり、これにより両検出結果の整合
性を合致させるため面倒な処理を施す必要は全くなく、
得られた測定結果の信顛性は極めて高いものとなる。

圧電型センサに温度補償用コンデンサを接続した場合に
は、演算部における演算処理および演算部の構成を簡単
なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の基本的な回路構成を示すブロッ
ク図である。 第２図は、本発明装置に使用される圧電型センサの一つ
である圧電型加速度センサの構造例を示す一部縦断正面
図である。 第３図は、圧電型センサに温度補償用コンデンサを接続
した回路の構成例を示すもので、第３図（ａ）は直列接
続したものを、第３図（ｂ）は並列接続したものを示し
ている。 第４図は、電荷出力測定回路の一例を示す電気回路図で
ある。 第５図は、電圧出力測定回路の一例を示す電気回路図で
ある。 第６図は、圧電型センサの電荷および電圧の温度特性線
図である。 符号の説明 １；圧電型センサ、２；第１測定回路、３；第２測定回
路、４；演算部、５；機械状況表示計、６；温度表示計
、７；チャージアンプ、８；電圧アンプ、９；温度補償
用コンデンサ、イ；電荷怒度温度特性、口；電圧感度温
度特性、１ｈ；圧電体。 出願人　株式会社　目黒計器製作所 り蔭り勿 １−−−８−電型乞ンプ　　　　　　　２−１し才１定
回シト　　　　３−−１漆２Ｊｌｉａｌ　　４−４］＃
　　　　５−ｇｍａｍｉｔ＋６−−−上別け、ｊｔ グ死ろり （ａ） （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械設備の所定箇所に直接触した状態で取付けら
   れた圧電型センサ（１）と、 該圧電型センサ（１）の出力を入力して電荷出力測定ま
   たは電圧出力測定の一方を行う第１測定回路（２）と、 該第１測定回路（２）と並列に接続され、前記圧電型セ
   ンサ（１）の出力を入力して電荷出力測定または電圧出
   力測定の他方を行う第２測定回路（３）と、前記両測定
   回路（２）または（３）の一方の出力値を表示する機械
   状況表示計（５）と、 前記両測定回路（２）、（３）の出力を入力し、該両出
   力の差を同時点の機械状況出力で割り、該演算結果を出
   力する演算部（４）と、 該演算部（４）の出力を温度値として表示する温度表示
   計（６）と、 から成る測温機能を有する圧電型センサー装置。
2. （２）圧電型センサ（１）の出力端子に、温度補償用コ
   ンデンサ（９）を直列または並列に接続した請求項１記
   載の測温機能を有する圧電型センサー装置。