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JP5652760B2 - Acceleration sensor characteristic evaluation device - Google Patents
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JP5652760B2 - Acceleration sensor characteristic evaluation device - Google Patents

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Description

本発明はたとえば変位測定手段として用いられる加速度センサの特性評価装置に関する。   The present invention relates to a characteristic evaluation device for an acceleration sensor used as a displacement measuring means, for example.

建築物の耐震基準として、建築基準法により、荷重、許容応力度、剛性、偏心率の指定に加えて、建築物自体の相対的な変形を表わす層間変形角が1/200以内であるという指定を設けている。各層間変形角の値は、設計段階での建築物の部材の特性から計算しているので、施行の条件、建築後の外的条件による変化は考慮されていない。従って、地震や経年変化等の影響を受けた建築物が耐震基準を満足しているか否かを判別するためには、設計段階の建築物でなく実際の建築物自体の各層間変形角の値を計算する必要がある。   Designation that the interlaminar deformation angle representing the relative deformation of the building itself is within 1/200 in addition to the designation of load, allowable stress level, rigidity, and eccentricity by the Building Standards Act as the earthquake resistance standard for buildings. Is provided. Since the value of each interlaminar deformation angle is calculated from the characteristics of the building members at the design stage, changes due to the conditions of enforcement and external conditions after construction are not considered. Therefore, in order to determine whether a building affected by an earthquake or secular change satisfies the earthquake resistance standard, the value of each inter-layer deformation angle of the actual building itself, not the building at the design stage. Need to be calculated.

つまり、建築物が地震等で振動した場合、建築物の変形挙動としての各層間変形角の値を計算する必要がある。この層間変形角はある階層の床、天井の各水平変位及びその階層の高さより求められる値であり、従って、各階層の床及び天井の変位を測定する必要がある。   That is, when the building vibrates due to an earthquake or the like, it is necessary to calculate the value of each interlayer deformation angle as the deformation behavior of the building. This inter-layer deformation angle is a value obtained from each horizontal displacement of the floor and ceiling of a certain level and the height of that level. Therefore, it is necessary to measure the displacement of the floor and ceiling of each level.

変位を直接測定するものとして、絶対的な基準面あるいは基準位置を必要とする変位量センサがある。   There is a displacement amount sensor that requires an absolute reference plane or reference position to directly measure the displacement.

しかしながら、実験室系と異なり、実際の建築物では絶対的な基準面あるいは基準位置を得ることは難しく、この結果、建築物の各階層の変位を変位量センサを用いて直接測定することは現実的でない。   However, unlike a laboratory system, it is difficult to obtain an absolute reference plane or reference position in an actual building. As a result, it is not possible to directly measure the displacement of each level of a building using a displacement sensor. Not right.

他方、近年、建築物の各階層の変位を間接的に測定するものとして、測定値を2階積分して変位を得る加速度センサが注目されている。特に、高層建築物等では、地震等によって受けた影響を測定する現実的手段がないので、自動的に測定できる加速度センサを用いた変位測定装置の実用化が期待される。   On the other hand, in recent years, an acceleration sensor that obtains a displacement by integrating a measured value two-dimensionally has been attracting attention as an indirect measure of the displacement of each level of a building. Particularly in high-rise buildings and the like, since there is no practical means for measuring the effect of an earthquake or the like, the practical use of a displacement measuring device using an acceleration sensor that can be automatically measured is expected.

図7は地震計として加速度センサを設置した建築物を模式的に示す図である。図7に示すように、建築物の各階層の振動に対する応答特性を得るためには、各階層に1〜数個の加速度センサ701〜709を設ける必要がある。尚、図7の波形は地震の伝播があった場合の加速度センサ701〜709の出力波形を示し、制御回路(コンピュータ)710に供給されて各階層の層間変形角を計算するのに用いる。この場合、低層建築物であれば加速度センサの個数はそれほど多くないが、高層建築物であれば加速度センサの個数は数10、数100と多くなる。この結果、加速度センサは製造コスト面から安価なものを使用することになる。しかしながら、安価な加速度センサの製品群は個体毎の精度が現実的には保証されないので、加速度センサの測定精度のばらつきが問題となる。特に、高層建築物に対して大きな損失を与えるとされる低周波成分は、変位への寄与が大きい一方、加速度振幅が小さいので、ノイズの影響を受け易い。従って、加速度センサの測定精度がばらつくと、低周波成分を2階積分して得られる変位の精度はさらにばらつくことになる。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a building in which an acceleration sensor is installed as a seismometer. As shown in FIG. 7, in order to obtain the response characteristic with respect to the vibration of each level of the building, it is necessary to provide one to several acceleration sensors 701 to 709 in each level. 7 shows the output waveforms of the acceleration sensors 701 to 709 when an earthquake propagates, and is supplied to the control circuit (computer) 710 and used to calculate the interlayer deformation angle of each layer. In this case, the number of acceleration sensors is not so high in a low-rise building, but the number of acceleration sensors is high in several tens and several hundreds in a high-rise building. As a result, an acceleration sensor that is inexpensive in terms of manufacturing cost is used. However, since the accuracy of each product of an inexpensive acceleration sensor product group is not actually guaranteed, variation in the measurement accuracy of the acceleration sensor becomes a problem. In particular, a low-frequency component that is considered to cause a large loss to a high-rise building has a large contribution to displacement, but has a small acceleration amplitude, and thus is easily affected by noise. Therefore, if the measurement accuracy of the acceleration sensor varies, the accuracy of the displacement obtained by second-order integration of the low-frequency component further varies.

一般に、加速度センサの測定値を2階積分して変位を得るためには、加速度センサが有する基線が不安定である等の理由から基線補正処理を行う必要があり、また、ノイズ除去のために適切なバンドパスフィルタリング処理を行った上で2階積分を行う。従って、これらの処理を行わずに加速度センサの出力を2階積分して得られる変位は蓄積誤差が増大して実際の変位から大きく異なる値となる。たとえば、加速度センサに半径5cm、周期10秒の等速円運動の基準円運動を与えた場合の単純な2階積分によって得られる運動軌跡は、図8に示すごとく、等速円運動の基準円から大きくずれてしまう。   In general, in order to obtain the displacement by integrating the measured value of the acceleration sensor by the second order, it is necessary to perform the baseline correction processing because the baseline of the acceleration sensor is unstable, etc. Perform second-order integration after performing appropriate bandpass filtering. Therefore, the displacement obtained by second-order integration of the output of the acceleration sensor without performing these processes increases the accumulation error and becomes a value greatly different from the actual displacement. For example, the motion trajectory obtained by simple second-order integration when a constant circular motion with a constant velocity of 5 cm in radius and a period of 10 seconds is given to an acceleration sensor is as shown in FIG. It will deviate greatly.

このように、製品群の各加速度センサの個体別の特性つまり測定精度を評価して補正する必要がある。   Thus, it is necessary to evaluate and correct the individual characteristics of each acceleration sensor of the product group, that is, the measurement accuracy.

図9は従来の加速度センサ特性評価装置を示す平面図である(参照:非特許文献1のp.14〜p.15)。尚、図9において、(B)は(A)の状態がほぼ90°回転した状態を示す。   FIG. 9 is a plan view showing a conventional acceleration sensor characteristic evaluation apparatus (see: p. 14 to p. 15 of Non-Patent Document 1). In FIG. 9, (B) shows a state in which the state (A) is rotated by approximately 90 °.

図9においては、低周波2軸加振のために、大回転テーブル901及び小回転テーブル902を設けており、大回転テーブル901の回転軸A1に対して小回転テーブル902の回転軸A2はずらしてある。小回転テーブル902上には加速度センサ903が固定されている。   In FIG. 9, a large rotating table 901 and a small rotating table 902 are provided for low-frequency two-axis excitation, and the rotating shaft A2 of the small rotating table 902 is shifted with respect to the rotating shaft A1 of the large rotating table 901. . An acceleration sensor 903 is fixed on the small turntable 902.

図9においては、回転テーブル901、902の角速度ω1、ω2は反対向きでいずれも一定であり、しかも、この場合、
ω1 = ω2
である。従って、加速度センサ903の測定軸M(たとえばX軸)の角度は遠心力Fの方向に関係なく一定となる。この結果、加速度センサ903は外界に対して角度姿勢を保持した状態で等速円運動が可能となり、これにより、加速度センサ903の2軸同時測定が可能となる。
In FIG. 9, the angular velocities ω 1 and ω 2 of the rotary tables 901 and 902 are opposite and are both constant,
ω 1 = ω 2
It is. Therefore, the angle of the measurement axis M (for example, the X axis) of the acceleration sensor 903 is constant regardless of the direction of the centrifugal force F. As a result, the acceleration sensor 903 can perform a uniform circular motion while maintaining an angular posture with respect to the outside world, and thus, the acceleration sensor 903 can simultaneously measure two axes.

ISO 16063-1:Methods for the calibration of vibration and shock transducers Part 1, Basic concepts, 1998ISO 16063-1: Methods for the calibration of vibration and shock transducers Part 1, Basic concepts, 1998

しかしながら、図9の加速度センサ特性評価装置においては、大回転テーブル901、小回転テーブル902の慣性モーメント及び摩擦力は位相に依存して変化し、この結果、微小時間では、揺らいで、ω12は成立しない。従って、微小時間では、加速度センサ903の測定軸M(たとえばX軸)の角度は一定とならない。この結果、微小時間では、加速度センサ903は外界に対して角度姿勢を保持できず等速円運動が不可能となり、これにより、加速度センサ903の高精度の2軸同時測定が不可能となる課題がある。また、2つの回転テーブル901、902の回転によって定める基準値としての加速度センサ903の既知の円運動変位が揺らいで保証されないので、加速度センサ903の測定値を補正できないという課題がある。さらに、慣性モーメントが位相に依存して変化するので、加速度を高精度で制御することが困難であるという課題もある。 However, in the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus of Figure 9, a large rotary table 901, the moment of inertia and the friction force of the small rotary table 902 changes depending on the phase, this results in a very short time, the wobbling is, omega 1 = omega 2 does not hold. Therefore, the angle of the measurement axis M (for example, the X axis) of the acceleration sensor 903 is not constant during a very short time. As a result, in a very short time, the acceleration sensor 903 cannot maintain an angular posture with respect to the outside world and cannot perform a constant velocity circular motion, thereby making it impossible to simultaneously measure the acceleration sensor 903 with high accuracy. There is. Further, since the known circular motion displacement of the acceleration sensor 903 as a reference value determined by the rotation of the two rotary tables 901 and 902 is not guaranteed due to fluctuation, there is a problem that the measured value of the acceleration sensor 903 cannot be corrected. Furthermore, since the moment of inertia changes depending on the phase, there is a problem that it is difficult to control the acceleration with high accuracy.

従って、本発明は慣性モーメント、摩擦力が位相に依存しなくするようにし、微小時間でも、加速度センサを外界に対して角度姿勢を保持させた状態で等速円運動を可能にして高精度の2軸同時測定を可能にすると共に、加速度センサの既知の変位を保証して加速度センサの測定値を補正可能にする。   Accordingly, the present invention makes the moment of inertia and the frictional force independent of the phase, and enables a constant speed circular motion with a high degree of accuracy while keeping the acceleration sensor in an angular posture with respect to the outside world even in a very short time. Simultaneous measurement of two axes is possible, and a known displacement of the acceleration sensor is guaranteed, and the measurement value of the acceleration sensor can be corrected.

上述の課題を解決するために、本発明に係る加速度センサ特性評価装置は、加速度センサを固定するためのテーブルと、テーブルに接続され、同一長さを有する、無限回転可能かつ平行の3つのリンクと、これら3つのリンクの1つに設けられた単一の回転板と、この回転板を回転駆動させて3つのリンクを同期回転駆動させるための単一の駆動モータとを具備するものである。これにより、テーブルはリンクの長さを半径とする円運動を行う。
In order to solve the above-described problems, an acceleration sensor characteristic evaluation apparatus according to the present invention includes a table for fixing an acceleration sensor, and three links that are connected to the table and have the same length and are infinitely rotatable and parallel. And a single rotating plate provided on one of these three links, and a single drive motor for rotating the rotating plate to synchronously drive the three links. . As a result, the table performs a circular motion with the length of the link as a radius.

また、各リンクに加速度センサ及びテーブルの質量に応じたカウンタウェイトをテーブルと反対側に設けた。これにより、回転時に荷重の偏るのを防止する。さらに、加速度センサ及びテーブルの質量中心、各リンクの質量中心、及びカウンタウェイトの質量中心が装置の高さ方向で一致している。これにより、装置がどのような傾きにおいても回転させる際のトルクはほとんど不要となる。   Moreover, the counterweight according to the mass of the acceleration sensor and the table was provided in each link on the opposite side to the table. This prevents the load from being biased during rotation. Further, the center of mass of the acceleration sensor and the table, the center of mass of each link, and the center of mass of the counterweight coincide with each other in the height direction of the apparatus. Thereby, almost no torque is required when the device is rotated at any inclination.

本発明によれば、慣性モーメント、摩擦力が位相に依存しないので、微小時間でも、加速度センサを外界に対して角度姿勢を保持させた状態で等速円運動を可能にして高精度の2軸同時測定できる。リンクの長さを半径とする加速度センサの既知の変位を保証して加速度センサの測定値を補正できる。   According to the present invention, since the moment of inertia and the frictional force do not depend on the phase, even in a very short time, the accelerometer can perform a constant velocity circular motion while maintaining an angular posture with respect to the outside world, so that two axes with high accuracy can be obtained. Simultaneous measurement is possible. The measured value of the acceleration sensor can be corrected by guaranteeing the known displacement of the acceleration sensor whose radius is the length of the link.

本発明に係る加速度センサ特性評価装置の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る加速度センサ特性評価装置の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment of the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus which concerns on this invention. 図2の加速度センサ特性評価装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus of FIG. 図3の制御回路の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the operation of the control circuit of FIG. 3. 図3の加速度センサのX軸加速度信号及びY軸加速度信号の例を示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing diagram illustrating an example of an X-axis acceleration signal and a Y-axis acceleration signal of the acceleration sensor in FIG. 3. 図5のX軸加速度信号及びY軸加速度信号から計算されたX軸変位及びY軸変位の軌跡を示すグラフである。It is a graph which shows the locus | trajectory of the X-axis displacement and Y-axis displacement calculated from the X-axis acceleration signal and Y-axis acceleration signal of FIG. 地震計として加速度センサを設けた建築物の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the building which provided the acceleration sensor as a seismometer. 図7の加速度センサの測定値から計算されたX軸変位及びY軸変位の軌跡を示すグラフである。It is a graph which shows the locus | trajectory of the X-axis displacement and Y-axis displacement calculated from the measured value of the acceleration sensor of FIG. 従来の加速度センサ特性評価装置を示す平面図である。It is a top view which shows the conventional acceleration sensor characteristic evaluation apparatus.

図1は本発明に係る加速度センサ特性評価装置の原理を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing the principle of an acceleration sensor characteristic evaluation apparatus according to the present invention.

図1に示すように、加速度センサ1を固定する正三角状のテーブル2の各頂点に、同一長さrのリンク3−1、3−2、3−3が接続されている。リンク3−1、3−2、3−3は互いに平行であり、矢印R1、R2、R3に示すごとく、これらの回転軸4−1、4−2、4−3に対して無限回転可能である。従って、ベアリングの偏り等を無視すれば、テーブル2の慣性モーメント、摩擦力は位相に依存せずに一定となり、テーブル2つまり加速度センサ1は外界に対して姿勢を保持した状態で、矢印R0に示すごとく、リンク3−1、3−2、3−3の長さrを半径とする完全な等速円運動が可能となる。この結果、加速度センサ1は同時にX方向、Y方向に正弦波振動を受け、これにより、加速度センサ1の2軸同時測定が可能となる。また、加速度センサ1の既知の変位がリンク3−1、3−2、3−3の長さrを半径とする真円で保証されるので、加速度センサ1の測定値の補正も可能となる。   As shown in FIG. 1, links 3-1, 3-2 and 3-3 having the same length r are connected to each vertex of a regular triangular table 2 for fixing the acceleration sensor 1. The links 3-1, 3-2 and 3-3 are parallel to each other, and can rotate infinitely with respect to the rotation axes 4-1, 4-2 and 4-3 as indicated by arrows R 1, R 2 and R 3. is there. Therefore, if the bias of the bearing is ignored, the moment of inertia and the frictional force of the table 2 are constant without depending on the phase, and the table 2, that is, the acceleration sensor 1 holds the posture with respect to the outside world, and the arrow R0 As shown, complete constant velocity circular motion with the radius r of the link 3-1, 3-2, 3-3 is possible. As a result, the acceleration sensor 1 is simultaneously subjected to sinusoidal vibrations in the X direction and the Y direction, so that the acceleration sensor 1 can perform two-axis simultaneous measurement. Further, since the known displacement of the acceleration sensor 1 is guaranteed by a perfect circle whose radius is the length r of the links 3-1, 3-2 and 3-3, the measurement value of the acceleration sensor 1 can be corrected. .

加速度センサ1のX軸加速度信号SX、Y軸加速度信号SYは制御回路(コンピュータ)10に供給され、この結果、制御回路10はX軸加速度信号SX、Y軸加速度信号SYから加速度センサ1のX軸変位X、Y軸変位Yを計算する。必要に応じて、基準の真円に対して補正値を計算する。 The X-axis acceleration signal S X and the Y-axis acceleration signal S Y of the acceleration sensor 1 are supplied to a control circuit (computer) 10. As a result, the control circuit 10 accelerates from the X-axis acceleration signal S X and the Y-axis acceleration signal S Y. The X-axis displacement X and Y-axis displacement Y of the sensor 1 are calculated. If necessary, a correction value is calculated for the reference perfect circle.

図2は本発明に係る加速度センサ特性評価装置の実施の形態を示す斜視図、図3は図2の加速度センサ特性評価装置の部分断面図であって、特に、リンク3−2、3−3の断面図を示している。   FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a partial sectional view of the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus of FIG. FIG.

図2、図3に示すように、リンク3−1、3−2、3−3は2つの支持板5−1、5−2の間にねじによって固定されている。また、支持板5−1、5−2は4つの支持柱6−1、6−2、6−3、6−4によって支持されている。各リンク3−1、3−2、3−3は回転軸4−1、4−2、4−3とテーブル2の保持軸8−1、8−2、8−3との距離で表わされる同一長さrを有しており、rを半径として同期して無限回転可能である。この結果、リンク3−1、3−2、3−3が同期して半径rで回転すると、テーブル2つまり加速度センサ1も半径rで円運動することになる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the links 3-1, 3-2 and 3-3 are fixed by screws between the two support plates 5-1 and 5-2. The support plates 5-1 and 5-2 are supported by four support columns 6-1, 6-2, 6-3, and 6-4. Each of the links 3-1, 3-2 and 3-3 is represented by the distance between the rotary shafts 4-1, 4-2 and 4-3 and the holding shafts 8-1, 8-2 and 8-3 of the table 2. They have the same length r and can rotate infinitely in synchronization with r as the radius. As a result, when the links 3-1, 3-2 and 3-3 are synchronously rotated with the radius r, the table 2, that is, the acceleration sensor 1 also moves circularly with the radius r.

また、回転時に荷重が偏るのを防止するために、各リンク3−1、3−2、3−3には、カウンタウェイト7−1、7−1’、7−2、7−2’、7−3、7−3’を設けて質量のバランスを図っている。たとえば、リンク3−2においては、Cはカウンタウェイト7−2、7−2’の質量中心、Tはカウンタウェイト7−2、7−2’を除くカウンタ3−2全体の質量中心とし、Sは加速度センサ1及びテーブル2の両者の1/3の質量中心とする。尚、“1/3”はリンク数に応じた値である。リンク数がnであれば、1/3は1/nとなる。この場合、加速度センサ1及びテーブル2の両者の1/3の質量が保持軸8−2にかかるように、カウンタウェイト7−2、7−2’の重さを定める。これにより、リンク3−1、3−2、3−3が回転しても、カウンタウェイト7−1、7−1’、7−2、7−2’、7−3、7−3’を含んだ各リンク3−1、3−2、3−3の質量中心は各リンク3−1、3−2、3−3の回転軸4−1、4−2、4−3にあるので、回転軸4−1、4−2、4−3には遠心力つまり並進力は発生せず、従って、安定な回転が得られる。   In order to prevent the load from being biased during rotation, the links 3-1, 3-2, 3-3 have counterweights 7-1, 7-1 ′, 7-2, 7-2 ′, 7-3 and 7-3 ′ are provided to balance the mass. For example, in the link 3-2, C is the center of mass of the counterweights 7-2 and 7-2 ′, T is the center of mass of the entire counter 3-2 excluding the counterweights 7-2 and 7-2 ′, and S Is the center of mass of 1/3 of both the acceleration sensor 1 and the table 2. “1/3” is a value corresponding to the number of links. If the number of links is n, 1/3 becomes 1 / n. In this case, the weights of the counter weights 7-2 and 7-2 'are determined so that 1/3 of the mass of both the acceleration sensor 1 and the table 2 is applied to the holding shaft 8-2. As a result, even if the links 3-1, 3-2, and 3-3 rotate, the counter weights 7-1, 7-1 ', 7-2, 7-2', 7-3, and 7-3 ' Since the center of mass of each included link 3-1, 3-2, 3-3 is on the rotating shaft 4-1, 4-2, 4-3 of each link 3-1, 3-2, 3-3, Centrifugal force, that is, translational force is not generated on the rotating shafts 4-1, 4-2, and 4-3, and thus stable rotation can be obtained.

テーブル2及びリンク3−1、3−2、3−3は3つの平行リンク構造の結合であるので、リンク3−1、3−2、3−3の1つのみを駆動回転すれば、3つのリンク3−1、3−2、3−3は同期回転駆動される。図2、図3においては、リンク3−3のみが駆動モータ9によって回転板9aを介して駆動される。   Since the table 2 and the links 3-1, 3-2, 3-3 are a combination of three parallel link structures, if only one of the links 3-1, 3-2, 3-3 is driven and rotated, 3 The three links 3-1, 3-2, and 3-3 are driven to rotate synchronously. 2 and 3, only the link 3-3 is driven by the drive motor 9 via the rotating plate 9a.

さらに、装置を縦置きにして加速度センサ1が常に重力加速度gを受けながら動作することを想定し、各質量中心C、T、Sは装置の高さ方向でも一致させている。従って、装置がどのような傾きにおいても回転させる際のトルクはほとんど不要となり、非常に、滑らかな回転が期待できると共に、装置を小型化できる。   Further, assuming that the apparatus is placed vertically and the acceleration sensor 1 always operates while receiving gravitational acceleration g, the respective mass centers C, T, and S are made to coincide in the height direction of the apparatus. Therefore, almost no torque is required when the apparatus is rotated at any inclination, and a very smooth rotation can be expected, and the apparatus can be miniaturized.

次に、図2の制御回路10の動作を図4のフローチャートを参照して説明する。   Next, the operation of the control circuit 10 of FIG. 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.

始めに、ステップ401において、図2、図3の駆動モータ9を動作させてテーブル2つまり加速度センサ1に対してたとえば0.1Hzの加振を行う。この状態で、図5に示す加速度センサ1のディジタル形式のX軸加速度信号SX、Y軸加速度信号SYを数周期分をサンプリング速度たとえば20Hzで取込んで記憶する。 First, in step 401, the drive motor 9 shown in FIGS. 2 and 3 is operated to excite the table 2, that is, the acceleration sensor 1 at, for example, 0.1 Hz. In this state, the digital X-axis acceleration signal S X and Y-axis acceleration signal S Y of the acceleration sensor 1 shown in FIG. 5 are captured at a sampling rate of 20 Hz, for example, and stored.

次に、ステップ402において、ステップ401にて取込まれたX軸加速度信号SX、Y軸加速度信号SYのデータの平均値をデータ全体から差し引いてオフセット補正処理を行う。 Next, in step 402, an offset correction process is performed by subtracting the average value of the X-axis acceleration signal S X and Y-axis acceleration signal S Y taken in step 401 from the entire data.

次に、ステップ403において、基線補正処理を行う。   Next, in step 403, baseline correction processing is performed.

次に、ステップ404において、バンドパスフィルタリング処理を行う。たとえば、高域カット周波数を1Hzとして装置の加工精度、取付精度等に起因するノイズを除去し、低域カット周波数を0.09Hzとして加振周波数0.1Hz未満の成分を除去して蓄積誤差を除去する。   Next, in step 404, bandpass filtering processing is performed. For example, set the high-frequency cut frequency to 1 Hz to remove noise caused by machine processing accuracy, mounting accuracy, etc., and set the low-frequency cut frequency to 0.09 Hz to remove components below the excitation frequency of 0.1 Hz to eliminate accumulation errors. .

次に、ステップ405において、X軸加速度信号SX、Y軸加速度信号SYのデータを2階積分することにより、X軸変位X、Y軸変位Yを計算し、図6に示す変位軌跡を得る。 Next, in step 405, X-axis displacement X and Y-axis displacement Y are calculated by second-order integration of the X-axis acceleration signal S X and the Y-axis acceleration signal S Y , and the displacement locus shown in FIG. obtain.

最後に、ステップ406において、ステップ405にて作られた変位軌跡を装置のリンク3−1、3−2、3−3の長さrを半径とする既知の真円軌跡と比較することにより補正値を計算する。たとえば、図6においては、X方向変位Xの最大振幅は既知の真円軌跡の最大振幅より10%程度ずれており、Y方向変位Yの最大振幅は既知の真円軌跡の最大振幅より20%程度ずれている。この場合、X方向変位Xの補正値αXを1/0.9とし、Y方向変位Yの補正値αYを1/0.8とする。尚、補正値αX、αYは、加速度センサ1の主軸(X軸)の感度、副軸(Y軸)の感度、2階積分の計算誤差、加速度センサ1の取付角度等に依存する。 Finally, in step 406, the displacement trajectory created in step 405 is corrected by comparing it with a known perfect circular trajectory whose radius is the length r of the links 3-1, 3-2, 3-3 of the device. Calculate the value. For example, in FIG. 6, the maximum amplitude of the X-direction displacement X is shifted by about 10% from the maximum amplitude of the known perfect circular locus, and the maximum amplitude of the Y-direction displacement Y is 20% from the maximum amplitude of the known perfect circular locus. There is a deviation. In this case, the correction value α X for the X-direction displacement X is set to 1 / 0.9, and the correction value α Y for the Y-direction displacement Y is set to 1 / 0.8. The correction values α X and α Y depend on the sensitivity of the main axis (X axis) of the acceleration sensor 1, the sensitivity of the sub axis (Y axis), the calculation error of the second order integration, the mounting angle of the acceleration sensor 1, and the like.

尚、上述のステップ405、406におけるX方向変位X、Y方向変位Yには、位相ずれを含むが、ステップ401における加振が周波数依存性がなければ、上述のごとく、X方向変位X、Y方向変位Yの各最大振幅を求めて既知の真円軌跡の各最大振幅と比較することにより加速度センサ1の感度を測定することができる。しかしながら、本発明に係るステップ401における加振が周波数依存性がある場合には、回転板9a等に設けられたロータリエンコーダ(図示せず)の出力等と同期をとって位相を合わせることによりX方向変位X、Y方向変位Yを求め、その周波数における加速度センサ1の感度を測定できる。   The X-direction displacement X and the Y-direction displacement Y in the above-described steps 405 and 406 include a phase shift, but if the excitation in step 401 is not frequency-dependent, as described above, the X-direction displacements X and Y The sensitivity of the acceleration sensor 1 can be measured by obtaining each maximum amplitude of the directional displacement Y and comparing it with each maximum amplitude of a known perfect circular locus. However, when the excitation in step 401 according to the present invention is frequency-dependent, the phase is synchronized with the output of a rotary encoder (not shown) provided on the rotary plate 9a or the like to adjust the phase. The direction displacement X and the Y direction displacement Y can be obtained, and the sensitivity of the acceleration sensor 1 at the frequency can be measured.

尚、上述の実施の形態では、制御安定性、加工精度等を考慮してリンク3−1、3−2、3−3の数を3個としているが、リンク数は2もしくは4以上であってもよい。また、加速度センサ1としては、たとえば、安価な静電容量加速度センサであるが、本発明は他の加速度センサにも適用し得る。   In the above-described embodiment, the number of links 3-1, 3-2, and 3-3 is set to 3 in consideration of control stability, processing accuracy, etc., but the number of links is 2 or 4 or more. May be. The acceleration sensor 1 is, for example, an inexpensive capacitive acceleration sensor, but the present invention can also be applied to other acceleration sensors.

1:加速度センサ
2:テーブル
3−1、3−2、3−3:リンク
4−1、4−2、4−3:回転軸
5−1、5−2:支持板
6−1、6−2、6−3、6−4:支持柱
7−1、7−1’、7−2、7−2’、7−3、7−3’:カウンタウェイト
8−1、8−2、8−3:保持軸
9:駆動モータ
9a:回転板
10:制御回路
SX:X軸加速度信号
SY:Y軸加速度信号
1: Acceleration sensor 2: Tables 3-1, 3-2, 3-3: Links 4-1, 4-2, 4-3: Rotating shaft 5-1, 5-2: Support plates 6-1, 6 2, 6-3, 6-4: support columns 7-1, 7-1 ′, 7-2, 7-2 ′, 7-3, 7-3 ′: counterweights 8-1, 8-2, 8 -3: holding shaft 9: drive motor 9a: rotating plate 10: control circuit
S X : X-axis acceleration signal
S Y : Y-axis acceleration signal

Claims (3)

加速度センサを固定するためのテーブルと、
前記テーブルに接続され、同一長さを有する、無限回転可能かつ平行な3つのリンクと、
前記3つのリンクの1つに設けられた単一の回転板と、
前記回転板を回転駆動させて前記3つのリンクを同期回転駆動させるための単一の駆動モータと
を具備する加速度センサ特性評価装置。
A table for fixing the acceleration sensor;
Three links that are connected to the table and have the same length and are infinitely rotatable and parallel;
A single rotating plate provided on one of the three links;
An acceleration sensor characteristic evaluation apparatus comprising: a single drive motor for rotating the rotating plate to synchronously drive the three links .
さらに、前記各リンクに前記加速度センサ及び前記テーブルの質量に応じたカウンタウェイトを該テーブルと反対側に設けた請求項1に記載の加速度センサ特性評価装置。   Furthermore, the acceleration sensor characteristic evaluation apparatus of Claim 1 which provided the counterweight according to the mass of the said acceleration sensor and the said table in each said link on the opposite side to this table. 前記加速度センサ及び前記テーブルの質量中心、前記各リンクの質量中心、及び前記カウンタウェイトの質量中心が前記装置の高さ方向で一致している請求項2に記載の加速度センサ特性評価装置。

The acceleration sensor characteristic evaluation apparatus according to claim 2, wherein a mass center of the acceleration sensor and the table, a mass center of each link, and a mass center of the counterweight coincide with each other in a height direction of the apparatus.

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