JPH0535306Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は伝動軸から該軸の捩れ角を検出し、
これより軸馬力を演算するようにした軸馬力計に
関する。

（従来技術） 船舶の推進用伝動軸等に適用される軸馬力計と
して、例えば、実開昭60−17431号公報に開示さ
れているように、軸上の２つの異なる位置で軸周
りに取り巻き取着した波形列発生検出体から、セ
ンサーにより波形列信号を検出し、その位相差か
ら軸の捩れ角を検出してこれを基に軸馬力を演算
する方式の軸馬力計が提案されている。

このような軸馬力計においては、パルス整形回路
で正弦波曲線として現れる信号波形にある一定の
しきい値を設定し、信号波形がこのしきい値を通
過する時点の正勾配または負勾配のいずれかの場
合にパルスを発生させてこれを位相差演算の基準
にしている。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、電子回路で形成される上記のパルス
整形回路には、周囲の環境条件の変化や時間の経
過等によりいわゆるドリフトやオフセツト等が起
こり、上記するしきい値の変動や信号波形のずれ
等が発生することがある。

こうなると、信号波形がしきい値を通過する時
点の正勾配または負勾配のいずれか一方を採用し
てパルスを発生させる場合、例えば、しきい値が
増加方向に変動すれば、クロス点が遅延すること
になり、発生パルスに位相の遅れが生じて軸の捩
れ角が正確に計測されなくなる。

そこで、計測精度を維持するため、しきい値の
変動や波形信号のオフセツト等を修正する定期的
な回路調整が必要となり、稼働時間の長い船舶等
に適用の場合は、このような調整が煩雑となつて
実施され難いという保守管理上から問題とある この問題解決のために、しきい値又は信号オフ
セツト値の狂いは、正勾配及び負勾配で同量の位
相の遅れと進みを生じる点に着目し、この位相の
遅れと進みを相殺して誤差をなくする提案があ
る。

第２図はこのしきい値の変動に対する誤差相殺
関係を示す説明図である。

図において、ある一定の値に設定されたしきい
値に対して正弦波曲線状の波形信号は正勾配と負
勾配で交差し、この交差時点でパルスを発生させ
る。

さて、何等かの条件に変化により、実線で示さ
れる初期の設定値であるしきい値S1が破線に示
すしきい値S2へと変動したとすると、波形信号
の正勾配における交差時点を示すゼロアツプクロ
スU1点はU2点に移動し、またゼロダウンクロス
D1点はD2点へ移動する。従つて、それらの交差
時点で発生するパルスはゼロアップクロスU1点
からはT1だけ遅延し、ゼロダウンクロスD1点か
らはT2だけを前進することになる。

そこで、このようなしきい値の変動に伴う位相
誤差の発生が軸馬力の演算結果に反映されること
がないようにパルスの時間平均処理をする。

つまり、T1−T2＝０の関係から位相差誤差をな
くするようにしたものである。

ところが、上記するように、信号波形が正勾配
と負勾配でしきい値と交差する時点でパルスを発
生させるようにした従来の合成方式からすると、
位相差検出範囲が原波形の半周期となり、計測範
囲に制限を受ける。

この考案は上記の点に鑑みなされたものであつ
て、しきい値又は信号オフセツト値に狂いを生じ
ても、位相差の平均化で位相の遅れと進みを相殺
して誤差をなくすると共に、位相差検出範囲を原
波形の一周期にすることにより、計測範囲を拡大
した軸馬力計を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成させるためのこの考案の要旨
とするところは、軸上の２つの異なる位置で軸周
りに取り巻き取着した波形列発生検出体から、そ
れぞれに対向して配設したセンサーで波形列信号
を検出し、その位相差から軸の捩れ角を検出し、
これを基に軸馬力を演算する方式の軸馬力計にお
いて、前記センサからの信号を基にして得られた
信号波形のパスル整形を、ある一定値に設定した
しきい値の正、負の双方向勾配で信号波形が通過
する時に独立で行い、双方向勾配のパルスによる
位相差をそれぞれ独立に一周期の範囲内で検出し
て両者の平均値を演算するように構成したことを
特徴とする軸馬力計にある。

（作用） この考案によれば、信号波形が正勾配と負勾配
でしきい値と交差する時点において発生するパル
スを個別的に出力させ、位相差を正負勾配で平均
する化ことにより誤差を生じず、また位相差検出
範囲を原波形の一周期にすることができて、計測
範囲を拡大して常に正確に計測を行うことができ
る。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図はこの考案の軸馬力計のブロツク図であ
る。

図において、１は伝動軸で、図示しない船舶に
搭載された主機から、出力を推進器に伝達するも
のである。

２ａ，２ｂは伝動軸１上で、距離ｌを隔てた位
置で軸周りに取り巻き状に取着した波形列発生検
出体で、光反射部と非反射部とが交互に配置され
た反射マーク列フイルムと称されるものである。

３ａ，３ｂはそれぞれの波形列発生検出体２
ａ，２ｂに対向して複数箇所に非接触に配設した
フオトトランジスタ等からなるセンサーで、計測
に当たつて船体のたわみ変形の影響が及ばないよ
うに図示しないが１つの保持部材により一体的に
船体等に支承されていて波形列信号を検出する。

４はセンサー３ａ，３ｂで検出された波形列信
号から低周波ノイズと直流分を除去し、正弦波曲
線とする信号波形を得るための信号検波増幅回
路、５はこの信号検波増幅回路４からの信号波形
が入力されるパルス整形回路で、正勾配トリガパ
ルス整形部５ａと、負勾配トリガパルス整形部５
ｂとが設けられ、ある一定値に設定されたしきい
値を波形信号が通過する時の正勾配及び負勾配で
交差するそれぞれの時点で発生するパルスを個別
的に出力する。

６はパルス整形回路５の正勾配トリガパルス整
形部５ａ及び負勾配トリガパルス整形部５ｂから
のそれぞれのパルスを入力してその位相差を検出
する位相差検出回路で、この位相差検出回路６に
は、図示しないが、波形列発生検出体の適当回転
数分のマーク列パルスが入力されることにより、
回転トリガパルスを一回転又は整数回転の開始と
終了時に発生されるプリセツトカウンタ、トリガ
パルスを受けて一回転又は整数倍回転分のゲート
波形を発生させるゲート波形発生回路、クロスパ
ルスを発生させるクロスパルス発生回路、ゲート
時間内のクロツクパルスをカウントする周期カウ
ンタ、及び上記２つのマーク列パルスから位相差
ゲートを発生させ、この位相差ゲート中に発生す
るクロツクパルス数カウントする時間差カウンタ
等が設けられている。

７はこの位相差検出回路６からの信号を受けて
軸馬力を演算する軸馬力演算回路で、その演算結
果が表示手段８に表示される。

尚、軸馬力演算回路７には演算に必要なプログ
ラム等を予め記憶させておく記憶部などが設けら
れ、図示しないが、諸係数や書誌的事項等の必要
事項を入力する入力手段なども設けられている。

上記の如く構成した軸馬力計による計測は、以
下のように行われる。

主機の動力が伝動軸１を介して推進装置等に伝
達されている状態で、例えば、諸係数や書誌的事
項が軸馬力演算回路７の入力部に入力され、記憶
される。

センサー３ａ，３ｂからのが波形列信号が信号
検波増幅回路４に入力され、信号中の低周波ノイ
ズと直流成分を除去し、正弦線曲線の信号波形に
検波増幅されてパルス整形回路５に入力される。

パルス整形回路５では、しきい値がある一定の
値に設定され、信号波形が正勾配と負勾配で、こ
のしきい値と交差する時点でパルスを発生し、こ
れが個別的に位相差検出回路６に入力される。

次いで、波形列発生検出体２ａ，２ｂの適当回
転分のパルスが位相差検出回路６のプリセツトカ
ウンタに入力されると、回転トリガパルスが伝動
軸１にある回転の開始と終了時に発生させられ、
このトリガパルスを受けてゲート波形発生回路に
より適当回転分のゲート波形が発生させられる。

一方、位相差検出回路６のクロツクパルス発生
回路により、クロツクパルスが発生させられてお
り、ゲート時間内のクロツクパルス数が周期カウ
ンタによつてカウントされる。

そして、信号波形がしきい値を通過する時の正
勾配及び負勾配で交差する時点における複数対の
位相差クロツクパルス数が時間カウンタでカウン
トされ、時間平均処理がなされる。

尚、この時間平均処理は、適当回転分のゲート
間についてカウントされたクロツクパルス数を算
術平均することにより、前記した位相差誤差を相
殺するようになされる。

このように、時間平均処理がなされ、位相差誤
差が取り除かれたクロツクパルス数の積算値が捩
れ角信号として軸馬力演算回路７に入力されて軸
馬力の演算が行われ、その演算結果は、表示手段
８によつて表示され、必要に応じて書誌的事項等
と共に出力される。

また第１図に示す実施例の代わりに、位相差検
出回路６に対する両方の正負勾配トリガパルス整
形部５ａ，５ｂからの入力は、図示において上下
を入れ換える組合せ、つまり（５ａ上、５ｂ下）、
（５ｂ上，５ａ下）としても良い。

（効果） 上記するように、この考案の軸馬力計によれ
ば、位相差の演算に先立つて、正、負両トリガパ
ルス整形部から個別的に発生されるパルスの時間
平均処理がなされるので、外部条件の変化や時間
の経過によるしきい値の変動や、信号オフセツト
等に起因する位相誤差が軸馬力の演算に反映され
る虞れがなく、メンテナンスフリーで正確な計測
を行うことが出来、また位相差検出範囲を原波形
の一周期にすることにより、計測範囲を拡大して
汎用性も向上できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の軸馬力計のブロツク図、第
２図はしきい値の変動に対する誤差相殺説明図で
ある。 １……伝動軸、２ａ，２ｂ……波形列発生検出
体、３ａ，３ｂ……センサー、４……信号検波増
幅回路、５……パルス整形回路、６……位相差検
出回路、７……軸馬力演算回路、８……表示手
段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸上の２つの異なる位置で軸周りに取り巻き取
   着した波形列発生検出体から、それぞれに対向し
   て配設したセンサーで波形列信号を検出し、その
   位相差から軸の捩れ角を検出し、これを基に軸馬
   力を演算する方式の軸馬力計において、前記セン
   サからの信号を基にして得られた信号波形のパス
   ル整形を、ある一定値に設定したしきい値の正、
   負の双方向勾配で信号波形が通過する時に独立で
   行い、双方向勾配のパルスによる位相差をそれぞ
   れ独立に一周期の範囲内で検出して両者の平均値
   を演算するように構成したことを特徴とする軸馬
   力計。