JPH03148033A - 振動特性測定装置及び振動特性測定方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、機械構造解析のためのインパルス応答法を利
用した振動特性測定装置及び振動特性測定方法に関する
。

（従来の技術） 一般に、機械構造解析のためいインパルス応答法に用い
られるインパクトハンマーには、ロードセル（荷重計）
が取付けられている。そして、このロードセルにより測
定された加重波形と加速度波形から機械インピーダンス
が求まる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この方式のインパクトハンマーは、従来、そ
の柄が短くても１０ｃｍ位あり、これを手にもって被測
定物を叩いている。しかしながら、このように手を使っ
て被測定物を叩く方法は、毎回、インパクトハンマーに
より被測定物に与える力の大きさが異なることはもとよ
り、２度叩きしやすい欠点をもっている。そこで、被測
定物に与える力の大きさを一定にしようとすると、高度
の熟練を要する。また、インパクトハンマーで被測定物
を叩くための相当のスペースを必要とし、このスペース
がないときにはインパクトハンマーを使うことができな
い。

本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、熟練を
要すること無く、手軽に振動特性を測定することの出来
る振動特性測定装置及び振動特性測定方法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、手を使ってインパクトハンマーで被測定物を
叩くのでなく、圧電素子を利用して被測定物を叩くよう
にしているので、熟練を要することなく、かつ、手を使
う場合のように大きなスペースを必要とすることなく、
被測定物に所望の（３） 力を付加することができる。したがって、微小物体の機
械構造解析のための振動測定を高精度に行うことができ
るようになるとともに、測定能率の向上にも役に立つ。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例の振動特性測定装置（Ｍ）を示し
ている。この振動特性測定装置（Ｍ）は、被測定物（Ｗ
）を保持する被測定物保持部（１）と、この被測定物保
持部（１）に保持された被測定物（Ｗ）に一定の力（Ｐ
）を付加する加振部（２）と、この加振部（２）により
加えられた力Ｆにより誘起された振動を検出する変位検
出部（３）とからなっている。

しかして、被測定物保持部（１）は、一対の固定部材（
４）　、　（４）と、これら一対の固定部材（４）　、
　（４）間に被測定物（Ｉｆ）を弾性的に保持する複数
本のばね（５）・・・とからなっている。一方、加振部
（２）は、上下方向（矢印（６）方向）に昇降自在に設
けられた保持手段（７）と、この保持手段（７）に保持
され（４） た棒状の圧電素子（８》と、この圧電素子（８）の先端
部に着脱自在に取付けられた当接体（９）と、この圧電
素子（８）の側部に取付けられた歪ゲージ（１０）と、
この歪ゲージ（１０）に電気的に接続された電圧検出部
（■１）と、上記圧電素子（８）に電気的に接続された
電圧印加部（ｌ２）とからなっている。しかして、当接
体（９）は、キャップ状をなし圧電素子（８）の先端部
に嵌合・固定される本体部（ｌｌａ）と、この本体部（
ｌｌａ）の先端に一体的に連結されたパッド部（ｌｌｂ
）とからなっている。そして、パッド部（ｌｌｂ）は、
測定物（Ｖ）の材質に対応して例えばゴム、プラスチッ
ク等からなっている。他方、変位検出部（３）は、被測
定物保持部（１）に保持された被測定物（ｗ）に近接し
て設けられた変位センサ（ｌ３）と、この変位センサ（
ｌ３）から出力された変位信号（ＳＤ）を増幅する増幅
器（ｌ４）とからなっている。

つぎに、上記構成の振動特性測定装置（Ｍ）を用いたこ
の実施例の振動特性測定方法について述べる。

まず、第２図に示すように、振動特性測定装置（Ｍ）を
、その圧電素子（８）の長手方向が水平方向となるよう
に設置する。そして、当接銃体（９）の先端部に、固定
部材（Ｃ）に複数本の糸（１５）・・・を介して遊動自
在に垂設された錘（１６）を接触させる。

この錘（１６）は、その質量ｍは、あらかじめわがって
いるものを用いる。また、この錘（１Ｇ）には、加速度
計（１７）が取付けられている。ついで、電圧印加部（
１２）により電圧Ｖｌを圧電素子（８）に印加する。

すると、圧電素子（８）は、矢印（１８）方向に伸長し
、力Ｆ１が錘（１６）に付加される。このときの加速度
計（１７）の計測値をａとすると、力Ｆ１は、次式■で
求めることができる。すなわち、 Ｆｌ−ｍＸａ　　　　　　　■ しかして、圧電素子（８）の矢印（１８）方向の伸長に
対応して歪ゲージ（１ｏ）も歪む。その結果、歪ゲージ
（１０）からは、このときの歪に対応した大きさの電圧
ｖ２を有する歪信号ｓｓが電圧検出部（１１）に入力し
、電圧ｖ２が検出される。このときの電圧Ｖ２と力Ｆ１
とは、リニアな関数関係を有しているので、次式■が成
立する。

Ｆｌ−δＸＶ２　　　　　　　■ ただし、δは、定数である。したがって、式■に基づい
て、電圧■２を求めることにより、力Ｆ１を知ることが
できる。そこで、電圧ｖ２を得るために必要な圧電素子
（８）への印加電圧Ｖ】をあらかじめ求めておきさえす
れば、所望の力Ｆ１を性格に求めることができる。とく
に、一定の力Ｐｌｒを得るには、印加電圧Ｖｌを所定の
値Ｖｌｒに固定すればよい。

かくして、以上のような構成作業が終わると、振動特性
測定装置（Ｍ）を再び第１図に示すように配設する。そ
して、被測定物保持部（１）に保持された被測定物（ｗ
）にパッド部（Ｌｌｂ）を接触させる。

なお、この被測定物（Ｗ）には、変位センサ（１３）が
感応する検出マーク（Ｄ）・・・が設けられている。つ
いで、電圧印加部（１２）により電圧Ｖｌｒを圧電素子
（８）に印加する。すると、圧電素子（８）は、矢印（
８）方向に伸長し、力Ｐｌｒが当接体（９）のパッド部
（Ｉｌｂ’）を介して被Δ−」定物（ｖ）に付加される
。その結果、被測定物（Ｗ）には、振動が誘起される。

（７） この振動に追動する検出マーク（Ｄ）・・・の振動は、
変位センサ（１３）により検出され、変位信号（ＳＤ）
が増幅器（１４）を経由して外部の振動解析装置（２０
）に出力される。

以上のように、この実施例においては、手を使ってイン
パクトハンマーで被測定物（Ｗ）を叩くのでなく、圧電
素子（８）を利用して被測定物＜Ｗ＞を叩くようにして
いるので、熟練を要することなく、かつ、手を使う場合
のように大きなスペースを必要とすることなく、被測定
物ｍに所望の力を付加することができる。とくに、錘（
１６）に取付けられた加速度計（１７）により被測定物
（Ｗ）に付加される力を測定できるので、同一の振動を
得るための再現性が著しく高まる。したがって、微小物
体の機械構造解析のための振動測定を高精度に行うこと
ができるようになるとともに、測定能率の向上にも役に
立つ。

なお、上記実施例においては、被測定物を上から下に向
って叩いているが、叩く方向は、下からでも、真横から
でもよく、その方向に制約されな（８） い。また、パッド部（ｌｌｂ）の材質は、被測定物の材
質に合わせて、適宜変更してよい。さらに、歪ゲージの
数も例えば４個などのように適宜変更してよい。

［発明の効果］ 本発明は、手を使ってインパクトハンマーで被測定物を
叩くのでなく、圧電素子を利用して被測定物を叩くよう
にしているので、熟練を要することなく、かつ、手を使
う場合のように大きなスベスを必要とすることなく、被
測定物に所望の力を付加することができる。とくに、錘
に取付けられた加速度計により被測定物に付加される力
を測定できるので、同一の振動を得るための再現性が著
しく高まる。したがって、微小物体の機械構造解析のた
めの振動測定を高精度に行うことができるようになると
ともに、測定能率の向上にも役に立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本説明の一実施例の振動特性測定装置の構成図
、第２図は本発明の一実施例の振動特性測定方法の説明
図である。 （１）：被測定物保持部、（２）：加振部、（３）：変
位検出部、（８）：圧電素子、（１０）：歪ゲジ、（ｗ
）１被測定物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物を保持する被測定物保持部と、この被測
   定物保持部に保持された被測定物に加振力を付加する加
   振部と、この加振部により加えられた加振力により誘起
   された振動を検出する変位検出部とを具備し、上記加振
   部は、一端部が上記被測定物に接離自在に設けられた圧
   電素子と、この圧電素子に電圧を印加し上記接離方向に
   伸縮させる電圧印加部と、上記圧電素子に取り付けられ
   上記圧電素子の伸縮量を電気信号に変換する歪検出手段
   とからなることを特徴とする振動特性測定装置。
2. （２）圧電素子の上記被測定物に接離する一端部には上
   記被測定物に直接当接する当接体が着脱自在に設けられ
   ていることを特徴とする請求項（１）記載の振動特性測
   定装置。
3. （３）被測定物を保持する被測定物保持部と、この被測
   定物保持部に保持された被測定物に加振力を付加する加
   振部と、この加振動部により加えられた加振力により誘
   起された振動を検出する変位検出部とを有し、上記加振
   部は、一端部が上記被測定物に接離自在に設けられた圧
   電素子と、この圧電素子に電圧を印加し上記接離方向に
   伸縮させる電圧印加部と、上記圧電素子に取り付けられ
   た上記圧電素子の伸縮量を電気信号に変換する歪検出手
   段とからなる振動特性測定装置により上記被測定物の振
   動特性を測定する振動特性測定方法において、上記被測
   定物と上記圧電素子との間に、力検出手段が取付けられ
   且つ予め質量が分かっている錘を介挿する第１工程と、
   上記圧電素子に上記電圧印加部から電圧を印加しこの圧
   電素子により上記錘を加振する第２工程と、この第２工
   程における上記力検出手段及び上記歪検出手段からの出
   力値に基づいて上記電圧印加部からの電圧値と上記圧電
   素子により加えられた加振力とに関係を求める第３工程
   と、この第３工程において求められた上記電圧印加部か
   らの電圧値と上記圧電素子により加えられた加振力との
   関係に基づいて上記圧電素子により上記被測定物を所定
   の加振力で加振する第４工程とを具備することを特徴と
   する振動特性測定方法。