JPH0340331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は運転中の機器の運転状況、故障、安
全についての判断をする振動・音響計測装置のセ
ンサーの構造に関する。

＜従来の技術及びその問題点＞ 物体が振動すると音を発する。回転体を有する
装置が円滑に運転されているときは振動も少なく
かつ発する音も定常でリズムをもつている。

運転者は通常耳で音を聞き手を回転する装置の
外箱に触れてその正常状態を記憶し、これと異な
る音や振動があるときは異常なりとして対応する
処置をとつている。

しかし、近時センサーの進歩により、人間の感
覚よりも優れた装置の開発がされ、装置の安全予
防を数値的表示又は画面表示などをし、より正
確、精度の高い検知と安全をはかる手段が提供さ
れている。

センサーとして音の計測検知には通常マイクロ
ホンが使用され、振動の計測には振動加速度ピツ
クアツプ、変位ピツクアツプ、振動速度ピツクア
ツプ等が使用されている。

従来機械やプラントの異常の診断や運転状態の
モニターには振動が主体であつたが近時音をモニ
ターすることが増えつつある。

例えばタービンやポンプのような回転機械の軸
受部や羽根車部等の異常診断を行なう場合、一点
の振動と音を計測し両者の信号の総合から異常を
診断することがある。

この場合軸受内部ベアリング部からの音や、ス
クロール（渦巻状ケーシング）内の羽根車部から
の音を直接計測すれば最も確実であるが装置構造
の点よりしてそれができないので、装置ケーシン
グにセンサーを接触させその透過音を計測してい
る。

またその音については、従来は音圧レベルで計
ることが多かつたが、近年FFT（高速フーリエ変
換器）分析器の発達に伴い音響インテンシテイ
（強度）を計測し音響パワー（出力）を計測する
ことが多くなつてきている。

なお音響インテンシテイの計測方法を大きく分
類すると、 (1) ２つのマイクロホンを使用する場合、 (2) １つのマイクロホン（サーフエスインテンシ
テイ）と振動加速度ピツクアツプを併用する場
合 となる。後者の(2)の場合、従来はマイクロホンと
振動加速度ピツクアツプは別々のセンサーを使用
しているためそれらを近接位置させても同一点の
音及び振動を計測したということにならないた
め、信号の時間的遅れ位相差を生じ正しいデータ
を得る計測ができない。

このような欠点を補うセンサーとして発明され
たものが本願センサーであり、被計測点の音及び
振動加速度が同時計測できるという特徴を有する
ものであり、またかかる装置の出現が要望されて
いたものである。

＜発明の目的＞ この発明は、被測定点の音及び振動加速度、並
びに構造物内音と構造物面の振動加速度を同時測
定できるマイクロホン、振動加速度ピツクアツプ
組合せ型のセンサー構造を提案することを目的と
する。

＜手段の概要＞ この発明は、上部室と下部空間から構成された
装置外箱を有し、上部室には音圧を計測するため
のマイクロホンを位置させ、下部室には振動を計
測するための振動加速度ピツクアツプを位置さ
せ、かつ下部室の軸心部には、上部室へ音を伝達
させるための連通孔を位置させたものである。

上部室は音圧受圧膜で上下に仕切られた構造で
あり、上部に背極を設け、音圧受圧膜と背極によ
りコンデンサ−マイクロホンを形成させ、かつ背
極室と音圧伝播室の圧力をバランスさせるために
気圧調整孔を設け、音圧伝播室の底面中心に設け
られた音圧伝播孔と下部室の振動加速度ピツクア
ツプ中心軸部に設けた連通孔端部とが絶縁シール
材を介して密着する構造を特徴とする振動・音響
計測一体型センサーの構造を提案するものであ
る。

実施例 １ 第１図はこの発明の第１実施例を示す圧縮型の
装置の縦断面図である。

センサー１の装置外箱は内部に収容する部材の
組付けを容易にするためケーシング２ａ，２ｂ，
２ｃの組立てにより形成されている。上室３はケ
ーシング２ａ，２ｂ，２ｃの組付けにより形成さ
れる。上室３は振動膜４で上仕切室３ａ、下仕切
室３ｂとに仕切りされる。上仕切室３ａ内にはマ
イクロホン背極が振動絶縁材６ａ，６ｂを介して
保持位置される。

上仕切室３ａと下仕切室３ｂは気圧調整孔７で
圧力の均衡が確保されている。この気圧調整孔に
より被測定場の圧力と背極部の圧力との均衡が保
たれ振動膜への静圧による損傷を防止することが
できる。なお振動絶縁材６ａについても同様通気
孔８を設けておく。

下仕切室３ｂの床、（ケーシング２ｃの一部で
もある）には、そのケーシング軸心と同軸心にす
る音波伝達用通路９をもつ音波の伝達用ノズル１
０が下方に垂下位置する。

前記した各部材の組付けにより音圧計測部１１
が形成される。

下部空間１２はケーシング２ｃとピツクアツプ
本体１５の組付けにより形成される。振動加速度
ピツクアツプ１３は、軸心に音波伝達用の連通孔
１４をもつピツクアツプ本体１５と圧電素子１６
と重錘１７ａ，１７ｂとよりなる。

ピツクアツプ本体１５には連通孔１４と軸心を
同じくする接続用タツプ孔１９が設けられ、この
タツプ孔１９のねじ部１９ａと螺合する中心に連
通孔と軸心を同じくし音波伝達用の通路２２ａを
もつプラグ２２（第３図に示す）により、検査対
象物（図示せず）と接続固定される。

センサと検査対象物との接続は音波と振動を正
しく伝えるものであれば他の手段によつてもよ
い。

ピツクアツプ本体の頂部端面と音波伝達用ノズ
ル１０の間には振動絶縁シール材２０が位置し挾
持される。符合２１は信号を伝達する電線類の引
き出し用ノズルである。なおマイクロホンに接続
する信号伝達用の電線はケーシング２ａに設けた
引出し用の孔（図示せず）を挿通してすることが
できる。

実施例 ２ 第１図では圧電素子１６が圧縮型に設けられて
いるのに対し、第２実施例の第２図では圧電素子
１６′は剪断型に設けられ、この圧電素子１６′を
囲み重錘１７′を設けたものである。その他の構
成部材については第１図と同じである。

＜発明の効果＞ 振動加速度ピツクアツプ１３の軸心と、音波伝
達用の連通孔と軸心とは同一であり、この連通孔
１４は下仕切室３ｂに開口し振動膜４に音圧が伝
えられ、振動膜４と背極５間の静電容量変化によ
り音圧を電気信号に変換する部分と、振動加速度
ピツクアツプ部分から構成され、それぞれの電気
信号を信号処理し、評価することにより、音と振
動による総合評価判断が行なえる。その結果従来
振動のみで評価判断していた機械装置の異常判断
が両者により確実に行なえることとなる。

なお気圧調整孔７は被測定空間の静圧が大気圧
でない場合にマイクロホン背極の前後静圧をバラ
ンスさせるために設けた孔であり、このピツクア
ツプ音圧計測部の特性に貢献することが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例にかかるセンサ
ーの縦断面図、第２図は第２実施例のセンサーの
縦断面図、第３図はセンサーと対象物を接続する
プラグの縦断面図である。 １……センサー、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ……
ケーシング、３……上室、３ａ……上仕切室、３
ｂ……下仕切室、４……振動膜、５……背極、６
ａ，６ｂ……振動絶縁材、７……気圧調整孔、８
……通気孔、１０……音波伝達用ノズル、１１…
…音圧計測部、１２……下部空間、１３……振動
加速度ピツクアツプ、１４……連通孔、１５……
ピツクアツプ本体、１９……接続用タツプ孔、２
０……振動絶縁シール材、２２……プラグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装置外箱を上室と下部空間を夫々構成する部
   材で形成し、該上室を振動膜で仕切り上仕切室と
   下仕切室とし、上仕切室にはマイクロホンを位置
   させ、前記装置外箱には上仕切室と下仕切室を連
   通する気圧調整孔を設け、該上仕切室、下仕切
   室、振動膜とマイクロホンにより音圧計測部を形
   成し、前記下仕切室底板中心部に設けた音波伝達
   用通路の下端に絶縁シール材を介して同一軸心に
   してかつその上端を接する音波伝達用の連通孔を
   もつ振動加速度ピツクアツプを前記下部空間内に
   設けたことを特徴とする振動・音響計測一体型セ
   ンサー。 ２ マイクロホンをコンデンサマイクロホンとす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   振動・音響計測一体型センサー。 ３ マイクロホンを圧電型マイクロホンとするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
   動・音響計測一体型センサー。 ４ マイクロホンを動電型マイクロホンとするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
   動・音響計測一体型センサー。 ５ 振動加速度ピツクアツプの構成部材を圧縮型
   の圧電素子と重錘とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の振動・音響計測一体型セン
   サー。 ６ 振動加速度ピツクアツプの構成部材を剪断型
   の圧電素子と重錘とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の振動・音響計測一体型セン
   サー。