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» 2020年07月09日 16時00分 公開

FFTアナライザーの基礎知識(2):FFTアナライザーの構造や窓関数の使い方 (5/6)

[TechEyesOnline]

レーザードップラー振動計

 加速度センサーを測定対象物に取り付けることができないような微小な物体や、回転している物体の動きを測定したい場合は、非接触のセンサーを用いる。非接触の振動センサーには静電容量式、渦電流式、レーザードップラー式がある。

図9:レーザードップラー振動計(LV-1800) 提供:小野測器

 ここでは広帯域の非接触測定ができるレーザードップラー式のセンサーについて解説する。音波、電波、光を移動する物体に照射すると、物体からの反射してきた信号は物体の移動速度に比例して周波数(波長)が変化する。この原理を利用すれば、物体に波長が安定したレーザー光を照射して、反射してきた光の波長の変化を測ることで速度が得られる。振動する物体であれば、反射光の波長は振動する速度に比例して変動する。速度信号が分かれば積分して変位信号、微分して加速度信号が得られる。

 レーザードップラー振動計の主要な部分は、安定した赤色光のヘリウム‐ネオンレーザー光源、音響光学変調器、光ヘテロダインによって構成されている。

図10:レーザドップラー振動計の構造(クリックで拡大)

 レーザードップラー振動計は圧電式加速度センサーに比べて高額ではあるが、数十メガヘルツまでの振動を非接触で観測することができるメリットがある。またレーザー光を取り扱っているため注意は必要であるが、クラス2であれば一般的なレーザーポインターと同じであるため特別な保護を必要としない。

インパルスハンマー

 FFTアナライザーを使って測定対象物の固有振動数を測定する場合は、インパルスハンマーによって衝撃を与えた測定を行う。インパルスハンマーはインパクトハンマーと呼ばれる場合もある。

 インパルスハンマーは、測定対象物に合わせて小型から大型まである。また、インパルスハンマーの先端には、インパクトチップが取り付けられている。

図11:汎用インパルスハンマー(GK-3100) 提供:小野測器

 このチップを交換することによって、衝撃波の周波数帯域を決めることができる。チップはハンマリングによってセンサーを保護する機能もある。

図12:汎用インパルスハンマーの加振周波数特性(小野測器 GK-3100)

 インパルスハンマーを使う場合は、2度たたき(ダブルハンマリング)が起きないようにたたく必要がある。2度たたきとは、1度目の加振で振動を始めた対象物が最初の反動で戻ってきたときにハンマと再度衝突してしまう現象のことである。2度たたきが生じているかは、インパルスハンマーの出力波形を観測すれば分かる。

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