JPH06117917A - 機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置 - Google Patents

機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置

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JPH06117917A
JPH06117917A JP4287028A JP28702892A JPH06117917A JP H06117917 A JPH06117917 A JP H06117917A JP 4287028 A JP4287028 A JP 4287028A JP 28702892 A JP28702892 A JP 28702892A JP H06117917 A JPH06117917 A JP H06117917A
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JP
Japan
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vibration
function
test piece
fft
response characteristic
Prior art date
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Application number
JP4287028A
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English (en)
Inventor
Takumi Yoshida
巧 吉田
Masaharu Ishiguro
正治 石黒
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定機械振動系である供試体に対して,共
振点等その機械系特性解析に有効な周波数に対応する応
答特性を適切な速度で精度良く計測できる機械振動系振
動応答特性計測方法およびその装置を得る。 【構成】 供試体に結合し強制振動を与える加振機4
と,供試体に装着して,その振動状態を検知するセンサ
7と,このセンサ7が検知した測定値を解析するFFT
機能10とを備えた機械振動系振動応答特性計測装置に
おいて,所定周波数に対応する位相ピッチで前記FFT
機能10における演算処理を実行するようにした。ま
た,計測位相ピッチを記録する手段と,この計測位相ピ
ッチと所定周波数とから演算タイミングを算出する機能
とを設け,この演算タイミングによってFFT機能10
による演算処理を実行するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は機械装置の機械振動系振
動応答特性計測装置に係り,特に,計測対象機械振動系
の特性に対応して適切な計測速度で精度良く計測できる
機械振動系振動応答特性計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】各種機械装置,例えば,自動車の駆動軸
のように各種の振動状態と伝達特性を含む機械系の振動
動特性の計測には,対象機械に強制振動を与えるととも
に,この機械系の適切な箇所に装着したセンサによって
この機械(振動)系(以下機械振動系と記す)の振動を
計測し,計測結果を例えばFFTによって解析すること
により,この機械振動系の強制振動に対する応答特性を
得ている。即ち,従来機械振動系の振動特性を計測する
には,例えば,被測定機械系である供試体の所定位置に
ロードセルを装着したハンマーによって打撃を与えて供
試体所定箇所に設けた振動衝撃センサでその応答振動を
検知し,検知結果をFFTによって解析している。この
ようなFFTにおける演算実行のサンプリングピッチ,
即ち演算ピッチは,一般に,この計測対象機械振動系が
有する周波数帯域に対応して設定した所定の一定時間ピ
ッチで実行されている。また,特性の周波数を設定して
油圧モータ等によって駆動加振し,センサによる計測値
から上述と同様にFFTによって解析データを得てい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述した従
来のFFTによる解析における演算ピッチは対象機械振
動系の最高周波数または最低周波数に対応して設定さ
れ,従って計測時間に影響するFFTの演算時間が定ま
るので,短時間で精度の良い解析結果を得るのが困難で
あった。また,最低周波数によって演算ピッチを定める
と高周波成分の精度が落ち,最高周波数によって演算ピ
ッチを定めて計測時間を早めようとすると,低周波成分
の解析データ確定前に演算を打ち切る必要があった。本
発明は上記従来の問題点を解決して被測定機械振動系で
ある供試体に対して,共振点等その機械系特性解析に有
効な周波数に対応する応答特性を適切な速度で精度良く
計測できる機械振動系振動応答特性計測装置を得ること
を目的(課題)としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく機械振動系振動応答特性計測方法にお
いては,供試体に結合し強制振動を与える加振機と,供
試体に装着してその振動状態を検知するセンサと,この
センサが検知した測定値を解析するFFT装置とを備え
た機械振動系振動応答特性計測手段において,所定周波
数に対応する位相ピッチで前記FFT装置における演算
処理を実行するようにした。また,本発明に基づく機械
振動系振動応答特性計測装置においては,計測位相ピッ
チを記録する手段と,この計測位相ピッチと所定周波数
とから演算タイミングを算出する機能とを設け,この演
算タイミングによってFFT機能による演算処理を実行
するようにした。また,供試体に加える強制振動の周波
数設定手段と,供試体に結合して設定周波数の強制振動
を与える加振機と,供試体の振動状態を検知するセンサ
と,このセンサが検知した測定値を解析するFFT装置
とを備えた機械振動系振動応答特性計測装置において,
計測位相ピッチを記録する手段と,この計測位相ピッチ
と強制加振周波数とから演算タイミングを算出する機能
とを設け,この演算タイミングでFFT機能による演算
処理を実行するようにした。
【0005】
【作用】本発明は,上述のように所定の周波数に対応す
る位相ピッチまたは加振周波数に対応する位相ピッチで
FFT装置の演算処理を実行するようにしているので,
機械振動系の振動応答特性として希望する周波数に対応
する振動解析データは加振周波数が急激に変化しても短
時間で精度良く求めることができる。
【0006】
【実施例】本発明に基づく機械振動系振動応答特性計測
方法を適用した機械振動系振動応答特性計測装置(以下
計測装置と略称する)の実施例を図を参照して詳細に説
明する。図1に本発明を適用した計測装置の1例を示
す。図1において1はこの計測装置の計測管理機能を示
していて,計測管理機能1に設定記録した計測条件また
は計測指令は計測加振信号作成機能2とFFT動作設定
機能9に入力している。計測加振信号作成機能2で作成
された所定周波数の加振信号によって加振機駆動機能3
は加振機4を駆動している。上述した計測管理機能1と
計測加振信号作成機能2とによって強制振動周波数設定
手段を構成している。加振機4は例えば回転軸5を介し
て供試負荷機構6に結合し,この回転軸5にはセンサ7
例えばトルクピックアップが結合され,このセンサ7の
検知信号は振動検出機能8に入力して所定の電気信号に
変換されFFT機能10に入力している。また,FFT
動作設定機能9は計測管理機能1から入力した信号に詳
細を後述する所定の処理を施してFFT機能10に入力
し,振動検出機能8から入力した振動信号を計測管理機
能1に設定された条件に従ってFFT機能10により解
析する。FFT機能10による解析結果は,解析結果処
理機能11によって所定の条件に従って記録され,また
出力される。
【0007】上述した計測装置の働きを図2,図3を加
味して詳細に説明する。図2は本発明に基づく働きの各
要素動作を各機能ブロックによってブロック図状に示し
たもので,図3はフロー図状に示したものである。図1
に示した計測管理機能1の計測周波数作成機能1aで作
成された計測周波数Fを示す信号が演算タイミング作成
機能9aに入力している。また,計測管理機能1に予め
設定され記録された(記録機能は図示せず),計測する
振動波形を所定数に分割する位相ピッチである単位位相
角度Δθが上記演算タイミング作成機能9aと演算位相
角度算出機能9bに入力している。演算タイミング作成
機能9aと演算位相角度算出機能9bとは前述したFF
T動作設定機能9に設けられた機能である。演算タイミ
ング作成機能9aにおいては演算タイミングΔtを下記
(1)式に従って作成し,各演算タイミングΔtごとに
FFT機能に演算信号を出力する。 Δt=1/F(2π/Δθ)・・・・(1) また,演算タイミング作成機能9aはFFT機能の演算
1サイクル,即ち,この計測周波数Fに対応してFFT
機能の積分動作を制御する積分制御信号をFFT機能に
出力する。演算位相角度算出機能9bにおいては,単位
位相角度Δθを演算タイミングΔtごとに積算して演算
位相角度θを算出している。演算位相角度算出機能9b
において算出された演算位相角度θによってFFT機能
10に設けた記録機能(図示せず)に予め記録した三角
関数表から索引しサイン関数値作成機能12においてs
inθ,コサイン関数値作成機能13においてcosθ
を作成している。計測加振信号作成機能2で作成された
計測周波数Fの加振信号によって駆動される加振機4に
より強制加振された回転軸5の例えば,ねじれ振動がセ
ンサ7によって電気的な振動信号Sに変換される。この
振動信号Sはさらに振動検出機能8に入力してFFT機
能によって解析されるに適切な信号形態に変換される。
即ち,振動検出機能8に設けたサンプルホールド機能8
aにおいて,前記演算タイミング作成機能9aから入力
する演算タイミングに対応したタイミングで振動信号S
はサンプリングされ,また次のサンプリングまでの間サ
ンプル値がホールドされる。このサンプルホールド機能
8aにホールドされた振動信号Sは乗算機能14で前記
サイン関数値作成機能12で作成されたsinθに乗算
した後,積分機能15で演算タイミング作成機能9aか
ら入力される積分制御信号に従って積分される。積分機
能15で積分された結果であるSsに正規化機能16で
下記(2)式に示す演算処理がなされる。また,正規化
機能16には計測管理機能1に予め設定され記録された
(記録機能は図示せず)演算ピッチを示す単位位相角度
Δθが入力している。正規化機能16で演算処理された
結果aはベクトル加算機能20に入力して下記(4)式
に示す演算処理が行われる。また,サンプホールド機能
8aにホールドされた振動信号は乗算機能17で前記コ
サイン関数値作成機能13で作成されたcosθに乗算
した後,積分機能18で演算タイミング作成機能9aか
ら入力される積分制御信号に従って積分される。積分機
能18で積分された結果であるScに正規化機能19で
下記(3)式に示す演算処理がなされる。また,正規化
機能19には計測管理機能1に設定された演算ピッチを
示す単位位相角度Δθが入力している。正規化機能19
で演算処理された結果bはベクトル加算機能20に入力
して下記(4)式に示す演算処理が行われる。ベクトル
加算機能20における加算結果cは前述した解析結果処
理機能11に入力して所定の処理がなされ,出力され
る。 a=Ss×〔2/(2π/Δθ)〕・・・・(2) b=Sc×〔2/(2π/Δθ)〕・・・・(3) c=(a2+b21/2 ・・・・・・・・・・(4) 上述したサイン関数値作成機能12ないしベクトル加算
機能20は一般にFFT機能に構成されている要素機能
である。また,サイン関数値作成機能12,コサイン関
数値作成機能13は三角関数表から索引せず直接演算し
算出するようにしても良い。
【0008】図2に示したブロック図と,図1に示した
ブロック図との対応,および各機能ブロックは前述した
ように本発明を説明するために便宜的に記したものであ
って,各機能を分担する回路はこの振動解析システムを
構成する回路条件に従って分散または総合させるように
しても良い。例えば,図2に示したすべての機能をFF
T装置に含ませるようにしても良い。また,すべての要
素機能それぞれをハードウエアによって構成しても,専
用装置として構成されたFFT機能およびアナログ信号
以外の各演算処理等を含めて上位の振動解析システムに
備えられたコンピュータによって処理実行をさせるよう
にしても良いし,FFT機能も含めて上位の振動解析シ
ステムに備えられたコンピュータによって処理実行をさ
せるようにしても良い。また図2に示した解析機能を解
析処理専用のコンピュータによって処理実行させるよう
にしても良い。コンピュータ処理の場合は図2に示した
各要素機能はソフト処理に対応して適切な機能を有する
ようにプログラムを構成することは当然である。例え
ば,積分機能15はアナログ回路によるような連続的に
積分動作を行うものではなく,サンプリング処理結果を
逐次積和するようにする。なお,上述の機能をコンピュ
ータによって実行した場合のフローを図3に示す。
【0009】図2に示したΔtをΔθから算出する演算
処理はこの解析に設定する周波数が固定されていれば,
最初に演算されれば,次に周波数が変化されるまで演算
する必要がないことは当然である。またこのような演算
処理は解析処理用コンピュータの空時間を使用して実行
でき,所定の周波数に対応して1サイクルの演算時間が
設定されるので,必要な精度の解析処理が短時間で実行
できる。
【0010】上述の説明は本発明に基づく実施例におけ
る基本構成と基本実施方法について説明したものであっ
て,計測対象はどのような振動形態を呈する機械構造で
あってもよい。従って,加振機やセンサがどのような構
造種類のものに対しても適用することは可能である。ま
た,計測処理のための機能要素の構成は,本発明の技術
思想を用いれば図2に示した以外に構成しても良いし,
図3に示した概要フローの順序も適宜変更しても良く,
本発明を適用する演算処理はFFT機能によって行うよ
うに説明したがFFT機能に準ずるその他の解析手法に
対しても適用できることは当然である。
【0011】
【発明の効果】本発明は上述したように構成したので,
下記に記すような優れた効果を有する。 計測周波数を所定数で分割する位相ピッチで解析処理
がなされるので,計測する周波数に関係なく所望精度の
解析処理が最適速度で実行できる。 複雑な振動形態を有する機械構造体の振動特性も,速
やかに,かつ精度良く,希望する周波数に対応する応答
振動状況を計測することができる。 供試負荷機構に特定の周波数で加振する場合はその加
振周波数に対応する応答データを速やかに,かつ精度良
く,計測することができる。 本発明に基づく計測装置によると,簡単な構成で上述
の優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した機械振動系振動応答特性計測
装置の1例を示す概要ブロック図である。
【図2】図1に示した機械振動系振動応答特性計測装置
における本発明の動作を説明する要素機能構成の1例を
示す概要ブロック図である。
【図3】図2に示した概要ブロック図の機能をコンピュ
ータによって実行した場合を説明する概要フロー図であ
る。
【符号の説明】
1:計測管理機能 2:計測加振信号作成機能 3:加振機駆動機能 4:加振機 5:回転軸 6:供試負荷機構 7:センサ− 8:振動検出機能 9:FFT動作設定機能 10:FFT機能

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供試体に結合し強制振動を与える加振機
    と,供試体に装着し当該供試体の振動状態を検知するセ
    ンサと,該センサが検知した測定値を解析するFFT機
    能とを備えた機械振動系振動応答特性計測手段におい
    て,計測周波数に対応する波形1サイクルを分割する位
    相所定ピッチで前記FFT機能における演算処理を実行
    するようにしたことを特徴とする機械振動系振動応答特
    性計測方法。
  2. 【請求項2】 供試体に結合し強制振動を与える加振機
    と,供試体に装着し当該供試体の振動状態を検知するセ
    ンサと,該センサが検知した測定値を解析するFFT機
    能とを備えた機械振動系振動応答特性計測装置におい
    て,計測振動波形1サイクルを所定数に分割する位相ピ
    ッチを記録する手段と,この位相ピッチと所定の計測周
    波数とから演算タイミングを算出する機能とを備え,該
    演算タイミングによって前記FFT機能における演算処
    理を実行するようにしたことを特徴とする機械振動系振
    動応答特性計測装置。
  3. 【請求項3】 供試体に加える強制振動の周波数設定手
    段と,供試体に結合し前記設定周波数の強制振動を与え
    る加振機と,供試体に装着し当該供試体の振動状態を検
    知するセンサと,このセンサが検知した測定値を解析す
    るFFT機能とを備えた機械振動系振動応答特性計測装
    置において,計測振動波形1サイクルを所定数に分割す
    る計測位相ピッチを記録する手段と,この計測位相ピッ
    チと前記強制振動周波数とから演算タイミングを算出す
    る機能とを備え,この演算タイミングによって前記FF
    T機能における演算処理を実行するようにしたことを特
    徴とする機械振動系振動応答特性計測装置。
JP4287028A 1992-10-02 1992-10-02 機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置 Pending JPH06117917A (ja)

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JP4287028A JPH06117917A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置

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JP4287028A JPH06117917A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置

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JPH06117917A true JPH06117917A (ja) 1994-04-28

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JP4287028A Pending JPH06117917A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 機械振動系振動応答特性計測方法およびその計測方法を用いた計測装置

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JP (1) JPH06117917A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105004498A (zh) * 2015-07-09 2015-10-28 西安理工大学 一种水电机组的振动故障诊断方法
CN106324490A (zh) * 2016-08-03 2017-01-11 国网天津市电力公司 变压器有载分接开关机械故障诊断方法
CN113654798A (zh) * 2021-08-18 2021-11-16 西人马(深圳)科技有限责任公司 故障诊断方法、装置及电子设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105004498A (zh) * 2015-07-09 2015-10-28 西安理工大学 一种水电机组的振动故障诊断方法
CN106324490A (zh) * 2016-08-03 2017-01-11 国网天津市电力公司 变压器有载分接开关机械故障诊断方法
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