JPH09126875A - 圧電センサ用差動負荷増幅器 - Google Patents

圧電センサ用差動負荷増幅器

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JPH09126875A JP8268736A JP26873696A JPH09126875A JP H09126875 A JPH09126875 A JP H09126875A JP 8268736 A JP8268736 A JP 8268736A JP 26873696 A JP26873696 A JP 26873696A JP H09126875 A JPH09126875 A JP H09126875A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同相電圧の除去を行う、差動圧電センサが発
生する電気的負荷を電圧に変換することが可能な差動負
荷増幅器を提供する。 【解決手段】 差動センサ（１０）が発生する二つの測
定電流の差を求めることが可能な減算手段、および減算
手段が発生する信号を積分するための積分コンデンサを
一つしか含んでおらず、減算手段が負性イミタンスイン
ピーダンス変換器（２１）を含み、積分手段（２５）が
積分器を備える演算増幅器で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電センサ用差動負
荷増幅器（amplificateur de charge differential pou
r capteur piezoelectrique）に関する。本発明は、圧
電センサを使用する装置全てに適用することができ、圧
電加速計を用いたモータの振動の測定装置に特に適用す
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】負荷増幅器に接続された圧電センサを用
いてモータの振動を測定する方法が知られている。この
場合、負荷増幅器は、圧電センサが発生する電気的負荷
を電圧に変換するようになっている。モータ上または工
業環境内での計装化の場合、同相電圧と呼ばれるノイズ
信号が通常、被測定信号に重畳している。このノイズ信
号は、差動負荷増幅器に接続された差動圧電センサを含
む作動構造を選択することにより除去することができ
る。既知の差動負荷増幅器は通常、積分器を備えた二つ
の演算増幅器を含み、二つの積分コンデンサの厳格な整
合を必要とするため、構成部品を長時間かつ費用をかけ
て選別した後でないと整合が得られない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、積分
増幅器を一つしか使用しないにもかかわらず、万一被測
定有効信号に同相電圧が重畳した場合でもその除去を行
う、積分器を用いた差動圧電センサが発生する電気的負
荷を電圧に変換することが可能な差動負荷増幅器を実現
することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的のため、差動負荷増幅器は、差動センサが発生する二
つの測定電流の差を求めることが可能な減算手段、およ
び減算手段が発生する信号を積分するための積分コンデ
ンサを一つしか含まない積分手段を含む。
【０００５】本発明の第一の実施の形態によれば、減算
手段は「ＩＮＩＣ」という名称で知られている負性イミ
タンスインピーダンス変換器（convertisseur d´impe
dance a imittance negative）を含み、積分手段は、積
分器を備えた演算増幅器で構成される。
【０００６】本発明の第二の実施の形態によれば、減算
および積分手段は、積分コンデンサによって充電される
差動電流増幅器で構成される。
【０００７】本発明によれば、圧電センサ用差動負荷増
幅器は、差動圧電センサの二つの出力部が発生する二つ
の測定電流の差を求めることが可能な減算手段、および
減算手段が発生する電流を積分するためならびに圧電セ
ンサによって測定された有効信号に比例する出力電圧を
発生するための積分手段を含むことを特徴とする。
【０００８】本発明の他の特徴および長所は、添付の図
面を参照して行う非限定的例として示した以下の説明に
おいて明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】圧電センサは、コンデンサに直列
接続した交流電圧発生源を含む等価電気回路によって表
すことができる。圧電センサが発生する電荷は、被測定
加速度に比例し、比例係数はセンサの感度に等しい。
【００１０】図１は、本発明の第一の実施の形態による
作動負荷増幅器に接続された差動圧電センサから成るア
センブリの電気回路図である。
【００１１】図１に示す電気回路図は、同相電圧が被測
定信号に重畳している場合に相当する。同相電圧は、ア
ースと作動圧電センサとの間に接続された交流電圧発生
源Ｅによって示される。圧電センサ１０は二つの並行測
定路を含み、各測定路は、コンデンサに直列接続した交
流電圧発生源を含む。二つの測定回路の電圧発生源およ
びコンデンサはそれぞれ同じ値を有する。
【００１２】作動圧電センサ１０の二つの測定路によっ
て測定された電荷は二つの電流Ｉ１およびＩ２によって
それぞれ示され、その差Ｉ１−Ｉ２が有効信号に相当す
る。二つの電流Ｉ１およびＩ２は、センサ１０の二つの
出力部１１および１２にそれぞれ供給され、二つの出力
部１１および１２は、差動負荷増幅器の二つの入力部に
接続される。
【００１３】差動負荷増幅器は、センサ１０の二つの出
力端子１１、１２にそれぞれ接続された入力端子と出力
端子、および、センサ１０の出力端子１１に接続され、
被測定加速度に比例する出力電圧ＶＳを発生するための
積分器２５を含む電流反転器２１を有する。電流反転器
２１は、その入力部に示される電流Ｉ２の負のイメージ
(l´image negative）を、その出力端子に供給するよう
になっている。センサの出力部１１、電流反転器２１の
出力部、および積分器２５の入力部の間の接続点は、キ
ルヒホッフのノードを形成する。キルヒホッフの法則を
適用すれば、積分器２５の入力側に印加される電流は、
センサ１０の出力部１１から送出される電流Ｉ１と、電
流反転器２１の出力部に送出される電流Ｉ２の負のイメ
ージとの差Ｉ１−Ｉ２に等しい。
【００１４】電流反転器２１は「ＩＮＩＣ」という名称
で知られている負性イミタンスインピーダンス変換器か
ら成り、同じ値の二つの抵抗２３、２４に接続された演
算増幅器２２を含む。抵抗２３、２４はそれぞれ、反転
入力、非反転入力と、増幅器２２の出力部の間に接続さ
れる。二つの抵抗２３、２４は同じ値であることから、
電流反転器２１の出力側に送出される電流は、その入力
に示される電流Ｉ２の負のイメージである。
【００１５】積分器２５は、増幅器２６の出力部と反転
入力部との間に接続されたコンデンサ２７に接続された
演算増幅器２６を含む。増幅器２６の非反転入力部はア
ースに接続される。
【００１６】電流差Ｉ１−Ｉ２は増幅器２６の反転入力
部に印加され、コンデンサ２７によって積分される。積
分器２５の出力側に送出される電圧ＶＳは、センサ１０
によって測定される加速度に比例し、同相信号は電流反
転器２１の二つの抵抗２３、２４の整合により取り除か
れている。
【００１７】図２は、本発明の第二の実施の形態による
作動負荷増幅器に接続された差動圧電センサから成るア
センブリの電気回路図である。差動圧電センサ１０は、
図１と等しいの同じ電気回路図で示してあり、同相電圧
Ｅは被測定有効信号に重畳されている。
【００１８】負荷増幅器３０は、積分コンデンサ３２に
よって充電される差動電流増幅器３１を含む。差動電流
増幅器３１は、センサ１０の二つの出力部１１、１２に
よって送出される電流の差Ｉ１−Ｉ２に等しい電流ＩＳ
を発生するようになっている。次にこの電流差は、被測
定加速度に比例する電圧をこれら端子に送出するための
積分コンデンサ３２により積分される。
【００１９】差動電流増幅器３０は、センサ１０の出力
部１１に接続された反転入力部と、センサ１０の出力部
１２に接続された非反転入力部とを有する演算増幅器３
２を含む。増幅器３２の出力部３４と反転入力部の間に
抵抗３３が接続される。増幅器３２の出力部３４と非反
転入力部の間には、二つの抵抗３５、３６が接続され、
これら二つの抵抗は、入力部３９に印加された電圧を出
力部３８に再度複写する追従増幅器（amplificateur su
iveur）３７により、電流において絶縁される。
【００２０】追従増幅器３７の出力部３８と演算増幅器
３２の非反転入力部の間に接続される抵抗３６は、抵抗
３３と同じ値である。演算増幅器３２の出力部３４と追
従増幅器３７の入力部３９の間に接続される抵抗３５
は、二つの抵抗３３、３６の値と異なる値をもつことが
ある。
【００２１】積分コンデンサ３２は、接続ノード３９と
アースの間に接続され、この接続ノード３９は抵抗３５
と追従増幅器３７の間に位置する。コンデンサ３２は、
抵抗３５内を流れる電流ＩＳを積分するために使用す
る。
【００２２】電流ＩＳは、センサ１０の二つの出力部１
１、１２によって送出される電流の差Ｉ１−Ｉ２に等し
く、コンデンサ３２の端子における電圧は、センサ１０
によって測定される加速度に比例し、同相信号は、差動
電流増幅器３１の二つの抵抗３３、３６の整合により取
り除かれてしまっている。
【００２３】負荷増幅器の出力側で測定する電圧ＶＳ
は、装置全体の動作の妨げにならないよう、追従増幅器
３７の出力側において、負荷増幅器の出力側で測定され
る電圧ＶＳが低インピーダンスで抽出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態による作動負荷増幅
器に接続された差動圧電センサから成るアセンブリの電
気回路図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態による作動負荷増幅
器に接続された差動圧電センサから成るアセンブリの電
気回路図である。
【符号の説明】
１０ 差動圧電センサ ２１ 電流反転器 ２２、２６ 演算増幅器 ２３、２４、３３、３５、３６ 抵抗 ２５ 積分手段 ２７、３２ 積分コンデンサ ３１ 差動電流増幅器 ３７ 追従増幅器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電センサの二つの出力部に接続するた
    めの二つの入力部を備えた、差動圧電センサ用の差動負
    荷増幅器であって、差動圧電センサ（１０）の二つの出
    力部によって送出される二つの測定電流の差を求めるた
    めの減算手段と、前記減算手段が発生する電流を積分
    し、かつ前記圧電センサ（１０）によって測定された有
    効信号に比例する出力電圧を発生するための積分手段と
    を含むことを特徴とする差動負荷増幅器。
  2. 【請求項２】 前記減算手段が、負荷増幅器の第一入力
    部に接続された入力と、該負荷増幅器の第二入力部と前
    記積分手段（２５）の入力側とに接続されているキルヒ
    ホッフのノード側に接続された出力とを有する電流反転
    器（２１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の差
    動負荷増幅器。
  3. 【請求項３】 前記電流反転器（２１）が、同一の値の
    二つの抵抗（２３、２４）に接続された演算増幅器（２
    ２）を含む負性イミタンスインピーダンス変換器である
    ことを特徴とする請求項２に記載の差動負荷増幅器。
  4. 【請求項４】 前記積分手段（２５）が、積分コンデン
    サ（２７）に接続された演算増幅器（２６）を含むこと
    を特徴とする請求項２または３に記載の差動負荷増幅
    器。
  5. 【請求項５】 前記減算手段が、それぞれ負荷増幅器の
    二つの入力部に接続された二つの入力を含む差動電流増
    幅器（３１）で構成されること、および前記積分手段が
    コンデンサ（３２）で構成されることを特徴とする請求
    項１に記載の差動負荷増幅器。
  6. 【請求項６】 前記差動電流増幅器（３１）が、負荷増
    幅器の二つの入力部にそれぞれ接続された反転入力部と
    非反転入力部とを有する演算増幅器（３２）と、該増幅
    器（３２）の出力部（３４）と前記反転入力部との間に
    接続された第一抵抗（３３）と、前記増幅器（３２）の
    出力部（３４）と前記非反転入力部との間に接続された
    第二および第三抵抗（３５、３６）とを含み、これら二
    つの抵抗（３５、３６）が追従増幅器（３７）により、
    電流において絶縁されることを特徴とする請求項５に記
    載の差動負荷増幅器。
  7. 【請求項７】 前記第一および第三抵抗（３３、３６）
    が同一の値を有することを特徴とする請求項６に記載の
    差動負荷増幅器。
  8. 【請求項８】 前記コンデンサ（３２）が、接続ノード
    （３９）とアースの間に接続され、前記接続ノード（３
    ９）は前記抵抗（３５）と前記追従増幅器（３７）の間
    にあることを特徴とする請求項７に記載の差動負荷増幅
    器。
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