JPH11241961A - 固有振動数測定装置および張力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載のベルト装置に架けられたベルト張力を
暗騒音の影響を排して測定する。 【解決手段】 マイク３で検出された振動波形は増幅器
１２で増幅され、コンパレータ５で波形整形された後、
ベルトの固有振動数検出部に供給される。ゲイン調整器
１３は前記波形整形手段から出力される振動波形から暗
騒音のレベルを検出する手段を有している。そして、前
記暗騒音レベルが予定値より高い場合は低い方に、該暗
騒音レベルが予定値より低い場合は高い方に前記増幅手
段の増幅ゲインを自動調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固有振動数測定装置
および張力測定装置に関し、特に、２点間に架けられた
帯状および線状物体等の固有振動数を測定する測定装置
および固有振動数に基づいて張力測定する張力測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】動力を伝達したり物品を搬送したりする
ためベルト装置が使用されることが多い。このベルト装
置においては、使用されているベルトの張力は予定の値
を維持するよう管理されていて、ベルト張力が予定値か
ら外れると、動力の伝達効率が低下したり搬送状態の安
定性が損なわれたりする。また、ベルトの特性にあった
張力が与えられていないと、ベルト自体の寿命も低下す
る。

【０００３】このようなベルト張力の管理の重要性に鑑
み、本出願人は、ベルト張力を簡易に測定できる張力測
定装置を提案している（特公平６−６３８２５号公
報）。この張力測定装置は、マイクロフォン（以下、単
に「マイク」という）で検出された被測定物（ベルト）
の振動波形の周期を測定する手段と、測定された周期の
変動が予定範囲内にある連続した複数の波形からなる波
形群を特定する手段と、この波形群を代表する波形の周
期または周波数に基づいて張力を演算する手段とから構
成されている。

【０００４】２点間に張られたベルトに衝撃を加えて振
動させると、このベルトは当初、高調波成分や衝撃成分
を含んだ不規則な波形で振動するが、やがて時間の経過
とともにそのベルトに固有の規則的な波形、すなわち、
基本波形のみの固有振動数で振動するようになる。

【０００５】上記張力測定装置は、このような現象の実
験的確認に鑑みてなされたもので、前記固有振動による
規則的な波形（すなわち周期の変動が予定範囲内にある
波形）が連続した波形群を固有振動による規則的な波形
として検出する。そして、この波形の周期に基づいて固
有振動数が算出され、さらにこの固有振動数に基づいて
ベルト張力が算出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の張力測定装置で
は、解決すべき次の課題がある。上記張力測定装置にお
いて、マイクで音波としてとらえられたベルトの振動
は、その振動周期を測定する処理のため、予定のスレッ
ショルドレベルに従って波形整形される。ベルトの振動
はマイクの増幅器によって増幅された後、前記波形整形
器に入力される。

【０００７】ここで、前記増幅器の感度が低いと、入力
される振動レベルがスレッショルドレベルに達せず、波
形整形器によって正しい出力が得られない。一方、前記
増幅器の感度が高すぎた場合には、暗騒音を拾ってしま
う。このため、増幅器のゲインを適正値に設定する必要
があり、例えば、入力信号がスレッショルドレベルを超
過したかどうかを示す表示灯を設け、この表示灯の点灯
状態を監視しながらゲイン調整をすることが考えられ
る。

【０００８】しかし、このように表示灯を監視しながら
手動でゲイン調整を行うのは、測定者にとって負担が大
きいだけでなく、測定者によって判断のばらつきが生じ
るおそれがあり、張力を常に正確な値に管理することが
できないという問題点がある。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、暗騒音の影響を自動的に排除して被測
定物の振動を正しく検知できるようにした固有振動数測
定装置および張力測定装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ための本発明は、マイクで検出された被測定物の振動波
形に基づいて該被測定物の固有振動数を測定する固有振
動数測定装置において、前記マイクで検出された振動波
形を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された振
動波形を予定のスレッショルドに従って波形整形する波
形整形手段と、前記波形整形手段で波形整形された振動
波形に基づいて前記被測定物の固有振動数を検出する演
算手段と、前記波形整形手段から出力される振動波形か
ら暗騒音のレベルを検出する暗騒音レベル検出手段と、
前記暗騒音レベルが基準レベルより高い場合は低い方
に、該暗騒音レベルが基準レベルより低い場合は高い方
に前記増幅手段の増幅ゲインを自動調整するゲイン調整
手段とを具備した点に特徴がある。

【００１１】この特徴によれば、暗騒音レベルが高い場
合は入力される振動波形の増幅ゲインを小さくでき、暗
騒音レベルが低い場合は入力される振動波形の増幅ゲイ
ンを大きくできるので、マイクから入力される暗騒音の
波形信号を、被測定対象の振動波形の検出の障害となら
ない限界まで低下できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す張力
測定装置のハード構成を示すブロック図である。図１に
おいて、軸間距離Ｌで配置されたプーリ１ａ，１ｂに架
けられているベルト２に対向してマイク３が配置されて
いる。マイク３で検出された波動は、フィルタ４に入力
される。フィルタ４では、入力された波形信号から高周
波のノイズ成分を除去する。ノイズが除去された波形信
号は増幅器１２で増幅された後、コンパレータ５に供給
される。コンパレータ５は、スレッショルドに従って入
力波形を２値化信号に変換する波形整形手段であって、
矩形波信号を出力する。増幅器１２にはゲイン調整器１
３が設けられており、コンパレータ５の出力波形に基づ
いて自動的に増幅器１２のゲインを調整する。

【００１３】前記コンパレータ５の出力信号は微分回路
６に入力され、この微分回路６は、波形の立上がりおよ
び立下がりのエッジ検出信号を出力する。このエッジ検
出信号のうち、例えば立上がりのエッジ検出信号が、遅
延回路７、ラッチ８、およびフリップフロップ（Ｆ／
Ｆ）９に入力される。クロックカウンタ１０は、図示し
ないパルス発生装置から供給されるクロックパルス（Ｃ
Ｋ）を計数する。前記エッジ検出信号に応答して、ラッ
チ８はクロックカウンタ１０の値を取込む。また、遅延
回路７は前記エッジ検出信号を所定時間遅らせてクロッ
クカウンタ１０に供給する。遅延された信号はクロック
カウンタ１０のリセット端子に接続され、遅延された信
号によってクロックカウンタ１０の値がリセットされ
る。

【００１４】フリップフロップ９は、前記エッジ検出信
号によってセットされる。フリップフロップ９の出力状
態は、マイコン１１で識別される。マイコン１１はフリ
ップフロップ９のセットを検出し、これによってクロッ
クカウンタ１０の値がラッチ８に保持されたことを認識
する。マイコン１１は、この認識結果に基づいてラッチ
８からカウンタ値を取込み、該マイコン１１内のメモリ
に格納する。マイコン１１はカウンタ値をラッチ８から
取込んだ後はクリア信号を出力してフリップフロップ９
をリセットする。前記マイコン１１内のメモリには、マ
イク３で検出された振動波形に基づいて得られたコンパ
レータ５の出力波形（矩形波）の１サイクル毎の周期
が、クロックカウンタ１０のカウンタ値として記憶され
る。

【００１５】以上の構成において、図示しない打撃手段
でベルト２に衝撃を加えると、この衝撃によるベルト２
の振動はマイク３で検出され、この振動の各サイクルの
周期が前記マイコン１１内に記憶される。ベルト２の振
動は、最初は衝撃や高調波成分を含んだ不規則な波形で
あるが、しだいに規則的な波形が連続するようになり、
この波形が、プーリ１ａ，１ｂに架けられたベルト２の
固有振動数と認められる。マイコン１１は、取込んだカ
ウンタ値に基づいて規則的な波形すなわち固有振動数を
検出する機能、および検出された規則的な波形の周波数
に基づいて所定の張力算出式によりベルト２の張力を算
出する機能を有する。これらの機能は、前記特公平６−
６３８２５号公報に詳細に開示されており、かつ本発明
の要部ではないので説明は省略する。

【００１６】次に、前記ゲイン調整器１３の具体例を説
明する。まず、ゲイン調整器１３の動作概要を説明す
る。ゲイン調整器１３では、コンパレータ５の出力信号
を一定時間監視する。この監視動作は、例えば、前記ベ
ルト２の張力測定前に実行される。この監視動作によ
り、コンパレータ５の出力信号が予定の回数以上現れる
ような場合、つまり暗騒音検出レベルが高い場合には増
幅器１２のゲインを低下させる。一方、検出されたコン
パレータ５の出力信号が予定の回数以下であれば、暗騒
音検出レベルが低く、所望の振動波形をも検出できない
おそれがあるためゲインを増大させる。例えば、コンパ
レータ５のスレッショルドを超えるような信号が全く検
出されないようであればゲインを上げ、一方、このよう
な信号が３回以上検出されるようであればゲインを下げ
る。

【００１７】図８は、ゲイン調整器１３の動作を説明す
るための図であり、暗騒音の波形の一例を示す図であ
る。同図において、暗騒音を一定時間Ｔの間抽出する。
この時間Ｔはベルト２等の被測定物の固有振動数の周期
の最大値に設定するのがよい。すなわち、被対象物の固
有振動の最大周期内に数個検出されるだけの暗騒音は、
その周期よりも小さい周期（つまり高周波数）である被
測定物の固有振動数を測定する時の障害にはならないか
らである。例えば、被測定物の固有振動数の周波数が１
０〜３００Ｈｚである場合を想定すると、最大周期は周
波数１０Ｈｚに対応する時間、つまり０．１秒となる。
この時間Ｔ内にスレッショルドＴｈを超過する暗騒音の
波形のピークＰが予定回数（例えば２回）検出される程
度にゲインを設定するのがよい。

【００１８】図２は、ゲイン調整器１３の具体的な構成
を示す回路図である。同図において、増幅器としてのオ
ペアンプ１２のゲインを決定するため、該オペアンプ１
２のマイナス入力と接地間に抵抗Ｒ０が設けられ、かつ
オペアンプ１２の出力およびマイナス入力間には抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が設けられている。これらの抵抗
Ｒ０〜Ｒ４によって、（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ
０で算出される値に比例したゲインが与えられる。各抵
抗Ｒ１〜Ｒ４の両端にはスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ
３，ＳＷ４がそれぞれ設けられており、これらのスイッ
チの切替えによってゲインが調整される。スイッチＳＷ
１〜ＳＷ４はＣＰＵ１４から各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４
に入力される信号ｓ１〜ｓ４が「１」のときに「閉」側
に切替えられる。すべてのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が閉
じた時、つまり抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の合成抵抗
値Ｒが「０」のときにゲインは最小値に設定される。

【００１９】カウンタ１５はコンパレータ５の出力信号
のハイレベルつまり「１」の数を計数し、予め設定され
た時間Ｔ毎に計数値Ｃを出力する。ＣＰＵ１４はカウン
タ１５から入力された計数値に従って信号ｓ１〜ｓ４の
組み合わせを変化させてオペアンプ１２のゲインを調整
する。例えば、初期状態ではゲインが中程度となるよう
に信号ｓ１〜ｓ４の値を決定しておき、前記計数値に応
じてゲインを増減する。

【００２０】図３は、前記計数値に応じてゲインを調整
するためのＣＰＵ１４の要部機能を示すブロック図であ
る。同図において、比較部１４１はカウンタ１５からの
計数値Ｃを基準値Ｃref と比較する。この比較結果によ
り、計数値Ｃの方が大きい場合はゲインを下げる信号ｄ
ｅｃを出力し、計数値Ｃの方が小さい場合はゲインを上
げる信号ｉｎｃを出力する。組合せ設定部１４２はこれ
らの信号ｄｅｃまたはｉｎｃに応答して、前記信号ｓ１
〜ｓ４の値の組み合わせを、ゲインを上下させるための
予定の組合せに設定する。信号ｓ１〜ｓ４の組み合わせ
により「００００」〜「１１１０」まで１５通りのゲイ
ンを設定できる。信号ｓ１〜ｓ４が「００００」のとき
ゲインは最大となり、信号ｓ１〜ｓ４が「１１１０」の
ときゲインは最小となる。

【００２１】なお、前記基準値Ｃref に不感帯つまり最
適範囲を設けておき、この不感帯の範囲内であればゲイ
ンを変化させないようにすることもできる。具体的には
基準値Ｃref を２段階設けて、その段階の間を最適範囲
とするとよい。

【００２２】また、前記基準値Ｃref 複数段階設け、各
段階の基準値Ｃref と計数値Ｃとを比較し、その大小の
判断結果により増減するゲインの幅を変化させるように
してもよい。例えば、計数値Ｃが、高低２段階の基準値
Ｃref の低い方よりもさらに小さい場合のゲイン増大量
をＧinc1とし、計数値Ｃが、低い方の基準値Ｃref より
は大きいが、高い方の基準値Ｃref よりは小さい場合の
ゲイン増大量をＧinc2としたとき、「ゲイン増大量Ｇin
c1＞ゲイン増大量Ｇinc2」のように設定する。こうする
ことにより、少ないゲイン調整回数で早く所望のゲイン
を設定することができる。さら基準値Ｃref の段階を増
やすことによって計数値Ｃが最適範囲より大きい場合に
ゲインを下げることができる構成を負荷できるのはもち
ろんである。

【００２３】上記第１の実施形態は、次のように変形で
きる。上述のように、比較部１４１の比較結果により信
号ｓ１〜ｓ４の組み合わせを１段階ずつ変化させた場
合、暗騒音のレベルによっては多数回のゲイン調整が必
要なことがあり、複数段階の基準値Ｃref を設けても、
必ずしも１回では最適なゲインを選択できないことがあ
る。したがって、適当なゲイン選択のためには、コンパ
レータ５の信号の計数値を複数回読み込んで処理する必
要が生じる。最適なゲインを予測することができれば、
少ない回数の処理で適当なゲインを選択することができ
る。そこで、第１の実施形態を次のように変形して、最
適なゲイン調整量を予測できるようにした。

【００２４】図４は上記実施形態の変形例を示す図であ
る。この変形例では、コンパレータ５およびカウンタ１
５に加えて、第２のコンパレータ１６と第２のカウンタ
１７を設け、第２のコンパレータ１６のスレッショルド
Ｔｈ２をコンパレータ５のスレッショルドＴｈよりも小
さい値に設定した。こうしておいて、ＣＰＵ１４では２
つのカウンタ１５，１７からの値をそれぞれ基準値Ｃre
f と比較するようにする。

【００２５】この比較の結果得られたカウンタ１５およ
び第２のカウンタ１７双方からの計数値に基づいて最適
なゲイン調整量を決定する。図１３は、最適なゲイン調
整量を決定するために用いるテーブルの一例である。同
図において、カウンタ１５の計数値Ｃ15と第２のカウン
タ１７の計数値Ｃ17の交差位置の値が最適なゲインであ
る。例えば、計数値Ｃ15が「０」で計数値Ｃ17が「２」
ならばゲインを４ステップ上げ、計数値Ｃ15が「２」で
計数値Ｃ17が「３」ならばゲインを１ステップ上げる。
また、計数値Ｃ15が「３」で計数値Ｃ17が「４以上」な
らばゲインを１ステップ下げる。

【００２６】このように、暗騒音のレベルによりゲイン
の調整量を変化させるようにすれば、少ない回数で最適
なゲインを設定することができる。なお、計数値Ｃ15と
計数値Ｃ17とに基づいてテーブルを参照してゲインを決
定するのではなく、計数値Ｃ15と計数値Ｃ17とに基づい
て予定の算出式を使用し、演算によりゲインを決定して
もよい。

【００２７】上述の例では、抵抗Ｒ０〜Ｒ４を直列接続
したが、これらは並列接続でもよく、要は、増幅手段の
帰還回路中に設けられた複数の抵抗の合成抵抗がスイッ
チ手段によって切り替えられるようになっていればよ
い。

【００２８】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
上述の実施形態では、複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の組み合わ
せによってゲインを調整したが、この第２実施形態で
は、前記抵抗Ｒ１〜Ｒ４に代えて光量に応じて抵抗値が
変化する光電変換素子を使用し、この光電変換素子の抵
抗値によってオペアンプのゲインを調整するようにし
た。

【００２９】図５は、第２実施形態に係るゲイン調整器
の構成を示す図である。同図において、オペアンプ１２
ａの出力および入力間に光電変換素子１８を設けた。光
電変換素子１８としては例えば硫化カドミウム（Ｃｄ
Ｓ）を使用できる。前記光電変換素子１８との組み合わ
せでフォトカプラを構成するＬＥＤ１９が設けられ、Ｃ
ＰＵ１４は計数値Ｃに応じて前記ＬＥＤ１９の光量を増
大させるための信号ｓ１０または前記ＬＥＤ１９の光量
を低減させるための信号ｓ１１を出力する。

【００３０】ＣＰＵ１４の、信号ｓ１０の出力端子には
ダイオード２０のアノードが接続され、該ダイオード２
０のカソードは抵抗２１の一端に接続されている。抵抗
２１の他端はオペアンプ２２のプラス入力に接続され、
さらに該プラス入力には抵抗２３と、接地されたコンデ
ンサ２４とが接続されている。オペアンプ２２の出力は
前記ＬＥＤ１９のアノードに接続され、該ＬＥＤ１９の
カソードは抵抗２５を介して接地されている。前記オペ
アンプ２２に接続された抵抗２３の他端はダイオード２
６のアノードに接続され、該ダイオード２６のカソード
は前記ＣＰＵ１４の、信号ｓ１１の出力端子と接続され
ている。

【００３１】ＣＰＵ１４からプラス信号ｓ１０が出力さ
れると、前記コンデンサ２４には信号ｓ１０の入力に応
じて電荷が蓄積される。その結果、ＬＥＤ１９の電流が
増大して、光電変換素子１８の抵抗値が低下し、オペア
ンプ１２のゲインが低下する。コンデンサ２４に蓄積さ
れる電荷は信号ｓ１０の出力回数に応じて段階的に上昇
し、それに伴ってオペアンプ１２のゲインも段階的に増
大する。一方、ＣＰＵ１４から出力されるマイナス信号
ｓ１１によって、前記コンデンサ２４に蓄積された電荷
は放電する。コンデンサ２４への電荷の蓄積量およびコ
ンデンサ２４からの電荷の放電量はコンデンサ２４と抵
抗２１または抵抗２３の時定数によって決定できる。

【００３２】上記構成により、オペアンプ１２ａのゲイ
ンを適正値に調整するためのＣＰＵ１４の要部機能を図
６に示す。本実施形態においても、第１実施形態と同
様、コンパレータ５から出力される信号の「１」の数を
カウンタ１５によって計数するように構成し、図６に示
すように、その計数値ＣをＣＰＵ１４の比較部２９に入
力する。比較部２９は前記計数値Ｃを基準値Ｃref と比
較し、比較の結果、計数値Ｃの方が小さい場合は信号ｓ
１０を出力し、計数値Ｃの方が大きい場合は信号ｓ１１
を出力する。

【００３３】続いて、本発明の第３実施形態を説明す
る。ベルト２等の張力測定のためにその振動を測定する
場合、振動波形の高調波成分は不要であり、かつ誤検知
の要因となる。そこで、前記増幅器（オペアンプ）１２
では、不要な高調波成分をカットするようにすることが
望ましい。この第３実施形態ではオペアンプ１２の周波
数−ゲイン特性（以下、単に「周波数特性」という）を
変化させて、ベルト張力測定に不要な高調波成分をカッ
トするようにした。

【００３４】図１２は、オペアンプ１２の周波数特性の
一例を示す図である。同図（ａ）に示す周波数特性にお
いて、被測定物つまりベルト等の測定対象周波数ｆm よ
りも高い周波数の騒音も高い増幅ゲインで増幅されるこ
とになる。そこで、図１２（ｂ）のように、カットオフ
周波数領域（最大ゲインからゲインが下がっている領
域）に測定対象周波数ｆm が包含されるように周波数特
性を変化させる。こうすることによって、測定対象周波
数ｆm 以上の振動に対してはゲインを小さくすることが
でき、不必要な高調波成分をカットすることができる。

【００３５】図７は、周波数特性を変化させるための要
部回路図であり、図５と同符号は同一または同等部分を
示す。ここでは、抵抗でゲインを調整するのに代えて、
コンデンサの変化により測定周波数近傍でのゲイン調整
をするようにしている。すなわち、オペアンプ１２ａの
入力および出力間には抵抗Ｒが接続されているほか、コ
ンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５が直列に接続さ
れている。また、コンデンサＣ１〜Ｃ５はスイッチＳＷ
１０，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３によって選択的に
短絡させることができるように構成されている。

【００３６】スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３を閉じてコン
デンサの容量を大きくしていくに従い、カットオフ周波
数が低周波数側に移動するように周波数特性が変化す
る。オペアンプ１２ａの最大ゲインは抵抗Ｒによって決
定されている。

【００３７】スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３は、ＣＰＵ１
４からの信号ｓ１〜ｓ４によって開閉するが、ここで
は、図２の場合とは異なり、信号ｓ１〜ｓ４が「１」の
ときにはスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３が閉じるように構
成する。信号ｓ１〜ｓ４が「１」のときにスイッチＳＷ
１０〜ＳＷ１３が閉じると、カットオフ周波数が高周波
数側に移動して測定対象周波数でのゲインは高くなるよ
うに制御される。コンデンサＣ１〜Ｃ５の容量比を、２
進数の比「１：２：４：８：１６」に設定すれば、少な
いコンデンサの数でより多段階にゲインを調整すること
ができる。なお、この第３実施形態によれば、コンパレ
ータ５に入力される波形から高調波成分がカットされる
ので、フィルタ４（図１）は省略することができる。

【００３８】以上のように構成された張力測定器によっ
て暗騒音を排除してベルト２の張力を測定する際の操作
手順の一例を説明する。図９は張力測定器の操作パネル
を示す図であり、図１０は操作手順の一例を示すフロー
チャートである。ステップＳ１では、張力測定器の電源
スイッチ１００をオンにする。この操作によって、マイ
ク３から入力された波形信号のうち、コンパレータ５の
スレッショルドを超過する暗騒音の波形信号のピーク数
が前記ＣＰＵ１４に読み込まれ、前記ゲイン調整器１３
によって暗騒音を排除するためのゲイン調整が行われ
る。ステップＳ２では、前記電源スイッチ１００とは別
に、測定用に設けたスイッチ（測定スイッチ）１１０を
オンにする。この測定スイッチのオン操作によってゲイ
ンは固定され、その後に入力される信号波形に基づい
て，前記マイコン１１でベルトの振動数が検出され、そ
れに基づいてベルト張力が算出される。算出されたベル
ト張力の値は表示画面１２０に表示される。

【００３９】なお、上述の実施形態では、ＣＰＵ１４は
一定時間内にスレッショルドを超過した信号が予定個数
となるようにゲインを調整するようにしたが、このほ
か、予定時間内に検出された暗騒音の、それぞれのピー
ク間隔つまりコンパレータ５の出力波形の周期に基づい
てゲインを設定することができる。すなわち、被測定物
の固有振動数として予定される振動の最大周期を基準値
として、該基準値よりも前記ピーク間隔が小さい場合は
暗騒音が多く検出されていると判断してゲインを低減さ
せる。また、該基準値よりも前記ピーク間隔が大きい場
合は検出される暗騒音が少ないことを意味し、測定時の
ベルトの振動波形をも検出できないおそれがあるので、
この場合はゲインを増大させる。

【００４０】図１１は、信号間隔を検出するためのＣＰ
Ｕ１４の要部機能を示す図である。同図において、コン
パレータ５の出力信号を一定時間Ｔの間カウンタ２７に
入力する。カウンタ２７はクロックＣＫを計数してお
り、コンパレータ５からの入力に応答してそのときの計
数値ＰＣを出力するとともに、その出力に応答して予定
の遅延時間後に該カウンタ２７はリセットされる。計数
値ＰＣは間隔判別部２８に入力される。一定時間Ｔ内に
間隔判別部２８に入力された計数値ＰＣは、基準の間隔
ＰＣref と比較され、該基準の間隔ＰＣref よりも小さ
い計数値ＰＣが存在している場合は、信号ｄｅｃを出力
する。ＣＰＵ１４は、この信号ｄｅｃに基づいて、オペ
アンプ１２，１２ａのゲインを下げげるように、図２の
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４や、図７のスイッチＳＷ１０〜
ＳＷ１３等を切り替えるように構成する。

【００４１】また、基準の間隔ＰＣref よりも小さい計
数値ＰＣが存在しなくなった場合は、検出信号ｉｎｃを
出力する。ＣＰＵ１４は、この信号ｉｎｃに基づいて、
オペアンプ１２，１２ａのゲインを上げるように、図２
のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４や、図７のスイッチＳＷ１０
〜ＳＷ１３等を切り替えるように構成する。なお、基準
の間隔ＰＣref は不感帯を有する最適範囲として設定
し、計数値ＰＣがこの不感帯から外れたときにゲインを
変化されるようにすることもできる。

【００４２】なお、ゲインの設定段数すなわちスイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ４やスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３を切換え
る信号ｓ１〜ｓ４は上記実施例に示した数に限らず、増
減してもよいのはもちろんである。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、暗騒音の影響を受けないで、被対象物体の振
動を検出することができるので、正確な固有振動数およ
びそれに基づく張力測定結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る測定装置のハード
構成を示すブロック図である。

【図２】 第１実施形態のゲイン調整器のハード構成ブ
ロック図である。

【図３】 ゲイン調整器の要部機能を示す図である。

【図４】 第１実施形態の変形例に係るゲイン調整器の
ハード構成ブロック図である。

【図５】 第２実施形態の変形例に係るゲイン調整器の
ハード構成ブロック図である。

【図６】 ゲイン調整器の要部機能を示す図である。

【図７】 第３実施形態の変形例に係るゲイン調整器の
ハード構成ブロック図である。

【図８】 暗騒音の波形の一例を示す図である。

【図９】 張力測定器の操作パネルを示す図である。

【図１０】 張力測定器の操作手順の一例を示すフロー
チャートである。

【図１１】 暗騒音の信号間隔を検出するための要部機
能を示す図である。

【図１２】 周波数特性の一例を示す図である。

【図１３】 最適ゲイン設定テーブルの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…プーリ、 ２…ベルト、 ３…マイク、
４…フィルタ、 ５…コンパレータ。 １２…増幅器、
１３…ゲイン調整器、 １４…ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市場 博之 奈良県大和郡山市池沢町172番地 ユニッ タ株式会社奈良工場内 (72)発明者 中村 晴彦 奈良県大和郡山市池沢町172番地 ユニッ タ株式会社奈良工場内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロフォンで検出された被測定物の
   振動波形に基づいて該被測定物の固有振動数を測定する
   固有振動数測定装置において、 前記マイクロフォンで検出された振動波形を増幅する増
   幅手段と、 前記増幅手段で増幅された振動波形を予定のスレッショ
   ルドに従って波形整形する波形整形手段と、 前記波形整形手段で波形整形された振動波形に基づいて
   前記被測定物の固有振動数を検出する演算手段と、 前記波形整形手段から出力される振動波形から暗騒音の
   レベルを検出する暗騒音レベル検出手段と、 前記暗騒音レベルが基準レベルより高い場合は低い方
   に、低い場合は高い方に前記増幅手段の増幅ゲインを自
   動調整するゲイン調整手段とを具備したことを特徴とす
   る固有振動数測定装置。
2. 【請求項２】 前記基準レベルが、不感帯を有する最適
   範囲として設定されていることを特徴とする請求項１記
   載の固有振動数測定装置。
3. 【請求項３】 前記暗騒音レベル検出手段が、前記波形
   整形手段の出力波形の予定時間内のピーク数を計数して
   出力する計数手段と、 前記ピーク数を基準ピーク数と比較して、計数値が該基
   準ピーク数より多い場合は高レベル検出結果を、少ない
   場合は低レベル検出結果を出力する比較手段とを具備
   し、 前記ゲイン調整手段が、 前記比較手段から出力される高レベル検出結果に応答し
   て増幅ゲインを低減させ、低レベル検出結果に応答して
   増幅ゲインを増大させるように構成されていることを特
   徴とする請求項１または２記載の固有振動数測定装置。
4. 【請求項４】 前記暗騒音レベル検出手段が、 前記波形整形手段の予定時間内の出力波形の各ピーク間
   隔を検出するピーク間隔検出手段と、 前記予定時間内に検出されたピーク間隔を基準ピーク間
   隔と比較して、前記ピーク間隔が基準ピーク間隔よりも
   小さい出力波形が存在する場合は高レベル検出結果を出
   力し、ピーク間隔が基準ピーク間隔より小さい出力波形
   が存在しない場合は低レベル検出結果を出力する比較手
   段とを具備し、 前記ゲイン調整手段が、 前記高レベル検出結果に応答して増幅ゲインを低減さ
   せ、低レベル検出結果に応答して増幅ゲインを増大させ
   るように構成されていることを特徴とする請求項１また
   は２記載の固有振動数測定装置。
5. 【請求項５】 前記基準ピーク数が不感帯を有する最適
   範囲として設定されていることを特徴とする請求項３記
   載の固有振動数測定装置。
6. 【請求項６】 前記基準ピーク間隔が不感帯を有する最
   適範囲として設定されていることを特徴とする請求項４
   記載の固有振動数測定装置。
7. 【請求項７】 前記波形整形手段のスレッショルドを複
   数段階設定するとともに、 前記暗騒音レベル検出手段が、 前記波形整形手段のそれぞれのスレッショルドで波形整
   形された出力波形の予定時間内のピーク数をそれぞれ計
   数して出力する複数の計数手段と、 前記複数の計数手段から出力されたピーク数に対応して
   予定の最適ゲイン調整量を発生するゲイン発生手段とを
   具備し、 前記ゲイン調整手段が、 ゲイン調整量に基づいてゲイン調整するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の固有振
   動数測定装置。
8. 【請求項８】 前記波形整形手段のスレッショルドを複
   数段階設定するとともに、 前記暗騒音レベル検出手段が、 前記波形整形手段のそれぞれのスレッショルドで波形整
   形された予定時間内の出力波形の各ピーク間隔をそれぞ
   れ検出する複数のピーク間隔検出手段と、 前記複数のピーク間隔検出手段から出力されたピーク間
   隔に対応して予定の最適ゲイン調整量を発生するゲイン
   発生手段とを具備し、 前記ゲイン調整手段が、 ゲイン調整量に基づいてゲイン調整するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の固有振
   動数測定装置。
9. 【請求項９】 前記増幅手段がオペアンプであって、 前記ゲイン調整手段が、前記オペアンプの帰還回路中に
   設けられた抵抗の抵抗値を変化させることによって前記
   増幅ゲインを増減させるように構成されていることを特
   徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の固有振動
   数測定装置。
10. 【請求項１０】 前記抵抗が複数の抵抗からなる抵抗群
    であって、かつ該複数の抵抗の接続を切り替えて合成抵
    抗値を選択するスイッチ手段を具備し、 前記ゲイン調整手段が、前記スイッチ手段を切替えるこ
    とにより増幅ゲインを増減させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項９記載の固有振動数測定装置。
11. 【請求項１１】 前記抵抗が光量に応じて抵抗値が変化
    する光電変換素子であり、前記ゲイン設定手段が、前記
    光電変換素子と対をなす発光素子の光量を変化させるこ
    とにより前記抵抗値を変化させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１０記載の固有振動数測定装
    置。
12. 【請求項１２】 前記増幅手段がオペアンプであって、 前記オペアンプの帰還回路中に設けられたコンデンサの
    容量を変化させることによってカットオフ周波数を変化
    させ、測定対象周波数に対する前記増幅ゲインを増減さ
    せるように構成されていることを特徴とする請求項１な
    いし８のいずれかに記載の固有振動数測定装置。
13. 【請求項１３】 前記コンデンサが複数のコンデンサか
    らなるコンデンサ群であって、かつ該複数のコンデンサ
    の接続を切り替えて合成容量を選択するスイッチ手段を
    具備し、 前記ゲイン調整手段が、前記スイッチ手段を切替えるこ
    とにより増幅ゲインを増減させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１２記載の固有振動数測定装
    置。
14. 【請求項１４】 前記ゲイン調整手段は、被測定物の
    振動の測定を開始した時点で前記増幅ゲインの値を固定
    するように構成されていることを特徴とする請求項１な
    いし１３のいずれかに記載の張力測定装置。
15. 【請求項１５】 前記被測定物が、２点間に架けられた
    帯状または線状物体であって、 請求項１〜１４に記載された固有振動数測定装置で検出
    された固有振動数をもとに所定の算出式を使用して前記
    帯状または線状物体の張力を算出する張力算出手段を具
    備したことを特徴とする張力測定装置。