JP4304327B2 - 加速度センサの周波数特性測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、車両衝突安全、ロボット、輸送機器、原子力発電関連諸機器、船舶、宇宙航空機器等の加速度の計測が必要不可欠な分野に用いられる加速度センサに関し、特に、地震計、自動車サスペンション、建築構造物の耐地震特性、慣性航法用加速度センサのように、周波特性、重量加速度の影響を評価することが特に重要な直流型加速度センサの評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両衝突安全、ロボット、輸送機器、原子力発電関連諸機器、船舶、宇宙航空機器等の広範な分野で加速度センサが用いられているが、特に、地震計、自動車サスペンション、建築構造物の耐地震特性、慣性航法等に用いられる加速度センサは、加速度の変化分しか検出しない交流型とは異なり、一定値の加速度から検出するいわゆる直流型をなすセンサが用いられている（以下、上記のようなセンサを、「直流加速度センサ」という）。
【０００３】
このような直流加速度センサにおいて、その計測標準の対象となっている加速度センサは、従来は圧電型加速度センサである。しかしながら、圧電型加速度センサは交流加速度しか検出しない加速度センサ（以下交流加速度もしくは交流加速度センサと呼ぶ）であり、地震計などの直流加速度から検出する加速度センサを衝撃加速度で校正する装置は未だ開発されていなかった。
【０００４】
従来、加速度センサを一次元振動台に設置し、振動台の運動をレーザ干渉計で測定する手法が最も信頼性の高い手法とみなされ、一次標準として用いられてきた。衝撃加速度を発生させる手法としては、単純な発射管から金属製飛翔体を発射させて棒端面に衝突させ、棒内部に発生させた弾性波パルスが加速度センサを取りつけたもう一方の棒端面での反射の際に発生する衝撃加速度で加速度センサの周波数特性を評価する手法が提案されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような飛翔体を棒端面に衝突させる手法では、棒内に発生させる弾性波の継続時間を制御できないことから、発生させる衝撃加速度の継続時間が短かすぎたり、周波数帯域が広すぎるという欠点があった。
【０００６】
また、直流加速度センサは、重力の影響を受けるため、直流分として印加されている加速度が周波数特性に及ぼす影響を明確にすることが従来はできなかった。即ち、地震計のように重力加速度が直流分として印加される直流加速度センサについては、設置場所や、地盤の傾斜が特性にどのように影響しているかを調べる必要があるにもかかわらず、その要求を満足する技術がなかった。
【０００７】
更に、直流加速度計の校正に際して、振動台に直流加速度計を取付け、この振動台で低衝撃加速度を発生させることは可能であるが、垂直方向に低衝撃加速度を発生させても、横方向に発生してしまう加速度を抑制することがきわめて困難である。
【０００８】
また、金属棒に飛翔体を衝突させる前記の手法では、単に金属棒に弾性波パルスを発生させるのみであるので、発生する衝撃加速度の周波数帯域を制御することができなかった。
【０００９】
したがって本発明は、衝撃加速度波形、周波数帯域を自由に制御することができるようにし、直流加速度を検出する直流加速度センサの周波数特性を重量加速度の影響の評価を含めて、正確に且つ容易に計測し評価することができる直流加速度センサの周波数特性計測方法、及びその方法を実施する装置を提供し、また校正する加速度センサに対して与える加速度波形を、その継続時間、ピ―ク値、波形、波形のスペクトルなどを容易に制御して衝撃加速度を発生して加速度センサを校正する方法、及び校正する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】
本発明は上記課題を次に述べるような基本思想によって解決を図ろうとするものである。即ち、弾性波パルスが伝播する金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に設置する。金属丸棒内部を伝播する弾性波パルスが端面で反射する過程で加速度が発生する。
【００１１】
その際、弾性波パルス波形に影響を及ぼさないようにするために、パルスの往復時間という非常に短い時間（10ms以下）だけ中金属丸棒の把持機能を無効にする。棒の慣性により短時間だけ把持を無効にしても、金属丸棒の落下距離は殆ど無視することが可能とである。
【００１２】
特性の周波数における直流加速度センサの動的特性（ゲイン特性、位相特性）については、データの収集方法と信号処理で対応する。
【００１３】
重力加速度の違いが直流型加速度センサの周波数特性に及ぼす影響は、同軸上に配置した弾性波パルスが伝播する金属丸棒と飛翔体の発射管を傾斜させることによって求められる。
【００１４】
また、直流型加速度センサ取り付け台の傾斜が直流型加速度センサの周波数特性に及ぼす影響は、金属丸棒を傾斜した時の周波数特性と、傾斜していない時の周波数特性を比較することで、求められる。
【００１５】
更に、金属丸棒内部に発生する弾性波の周波数帯域を制御するためには、飛翔体の発射管を多重にする。弾性波であることから重ね合わせの原理が成り立つので、飛翔体発射のタイミングを制御することにより、弾性波パルスの継続時間を制御することにより、発生加速度の周波数帯域の制御が可能になる。
【００１６】
上記のような基本思想により解決される本発明は、更に次に示すようなより具体的な方法及び装置の構成を採用する。即ち、請求項１に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持し、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１９】
また、請求項４に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持し、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項２記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、前記金属丸棒の支持の開放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２１】
また、請求項６に係る発明は、に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、前記金属丸棒の支持の開放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動を光学測定器で計測し、前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２２】
また、請求項７に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２３】
また、請求項８に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記各信号処理演算及び誤差補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２４】
また、請求項９に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に直接光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項２、４、６項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２５】
また、請求項１０に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記光学測定器により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正し、前記各信号処理演算及び誤差補正並びに測定結果の補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２６】
また、請求項１１に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から異なる距離の箇所に複数設けたことを特徴とする請求項７、８、１０記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２７】
また、請求項１２に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から等しい距離の円周上に複数設けたものであることを特徴とする請求項７、８、１０、１１記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２８】
また、請求項１３に係る発明は、前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２９】
また、請求項１４に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３０】
また、請求項１５に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３１】
また、請求項１６に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持する金属丸棒支持装置と、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１４記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３２】
また、請求項１７に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持する金属丸棒支持装置と、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１５記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３３】
また、請求項１８に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３４】
また、請求項１９に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３５】
また、請求項２０に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３６】
また、請求項２１に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記各信号処理演算及び誤差補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３７】
また、請求項２２に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を直接検出するに光学測定器と、前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１５、１７、１９に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３８】
また、請求項２３に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記光学測定器により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正し、前記各信号処理演算及び誤差補正並びに測定結果の補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３９】
また、請求項２４に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から異なる距離の箇所に複数設けたことを特徴とする請求項２０、２１、２３記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４０】
また、請求項２５に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から等しい距離の円周上に複数設けたものであることを特徴とする請求項２０、２１、２３、２４記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４１】
また、請求項２６に係る発明は、前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項１４乃至２５のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４２】
また、請求項２７に係る発明は、前記発射装置において飛翔体を発射する発射管は、飛翔体との接触面に摩擦低減用表面処理を施したことを特徴とする請求項１４乃至２６のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
【００４３】
また、請求項２８に係る発明は、前記直流加速度センサの周波数特性測定装置は、前記直流加速度センサの低ピーク狭周波数帯域衝撃加速度による周波数特性を測定するものであることを特徴とする請求項１４乃至２７のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４４】
また、請求項２９に係る発明は、前記光学測定器はレーザ干渉計であることを特徴とする請求項１５、１７、１９、２２乃至２８のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４５】
また、請求項３０に係る発明は、前記金属丸棒端面に金属球を接触させ、前記発射装置は前記多重の発射管から同心円上の複数の飛翔体を、該金属球に対して発射時期を精密に制御して発射させ、金属丸棒内部に弾性波パルスを発生させることを特徴とする請求項２６に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４６】
また、請求項３１に係る発明は、前記飛翔体が異なる材料の積層構造をもち、該積層構造をもつ飛翔体の衝突により金属丸棒内に発生する弾性波パルスの周波数帯域を制御することを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４７】
また、請求項３２に係る発明は、前記金属丸棒中の弾性波伝播の理論よって、歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の少なくとも１次の項を用いることを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４８】
また、請求項３３に係る発明は、前記金属丸棒中の弾性波伝播の理論よって、歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の高次の項迄を用いることを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４９】
また、請求項３４に係る発明は、発射装置から発射時期を精密に制御して発射される複数の飛翔体により創製される入力加速度波形と周波数帯域によって、直流加速度センサのピーク感度を決定することを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明は種々の態様によって実施することができるが、図１に示す実施例においては、金属丸棒１を非接触式金属丸棒ガイド３０によって所定の角度に傾斜した状態に設定することができるようにしており、金属丸棒１を図示実施例では垂直になるように設定している。この所定の傾斜状態で金属丸棒１は金属丸棒支持装置３１によって把持固定し、極めて短時間この把持状態を解除し、直ちに把持することができるようになっている。金属丸棒１の第１端面２には後述するような飛翔体３を衝突させて衝撃を加え、内部に弾性波パルスを発生させるものであり、その際、ｎ（ｎ＝１…N、最内側を１、最外側をN）重になっており、図示実施例では中心発射管４、中間発射管５、外側発射管６の３重の多重発射管７を用い、この多重発射管７からｎ（ｎ＝１…N、最内側を１、最外側をN）個の多重の飛翔体３を発射させる。
【００５１】
図示実施例では中心発射管４の内部から略円筒状の第１飛翔体８を第１発射装置９により、また中心発射管４と中間発射管５との間の環状空間から環状の第２飛翔体１０を第２発射装置１１により、更に中間発射管５と外側発射管６との間の環状空間から環状の第３飛翔体１２を第３発射装置１３により各々独立して発射できるようにしている。この発射の状態はレーザ光源２７からのレーザを金属丸棒１の前方において、２本間隔を設けて照射し、このレーザ光を遮る状態を受光素子２８、２８で検出し、その時間差をカウンタ２９によって計測し、そのデータをパソコン２６に入力して検出することができる。この発射装置１４は発射管傾斜支持装置３２によって前記非接触式金属丸棒ガイド３０で設定する傾斜角度と同一の角度に傾斜させる。
【００５２】
発射装置１４からの上記各飛翔体の発射に際しては、弁開閉制御装置１５により第１弁１６を解放し、第１高圧空気源１７からの高圧空気を第１発射装置９に供給することにより、中心発射管４内の第１飛翔体８を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第１飛翔体８が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が発生して金属丸棒１内を伝播する。
【００５３】
また、弁開閉制御装置１５により前記第１弁１６の解放後の所定時間α１の後に第２弁１８を解放し、第２高圧空気源１９からの高圧空気を第２発射装置１１に供給することにより、中心発射管４と中間発射管５との間に配置した環状の第２飛翔体１０を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第２飛翔体１０が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が前記第１飛翔体８の衝突による波形の発生に対してα１の時間遅れで発生し金属丸棒１内を伝播する。
【００５４】
同様に、弁開閉制御装置１５により前記第１弁１６の解放後の所定時間α２の後に第３弁２０を解放し、第３高圧空気源２１からの高圧空気を第３発射装置１３に供給することにより、中間発射管５と外側発射管２６との間に配置した環状の第３飛翔体１２を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第３飛翔体１２が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が前記第１飛翔体８の衝突による波形の発生に対してα２の時間遅れで発生し金属丸棒１内を伝播する。
【００５５】
このようにして金属丸棒１内に発生した各衝撃加速度の波形により、金属丸棒１内にはこれらの合成衝撃加速度の波形が生じることとなり、この波形が金属丸棒１の第２端面２２に対して伝播する。このように、飛翔体を複数用い、各飛翔体の発射時期を任意に設定することにより、重ね合わせの原理により全体として所定の継続時間の衝撃加速度波形を発生することが可能となる。
【００５６】
なお、図示実施例においては３重の発射管を用い、３個の飛翔体を用いた例を示したが、本発明は２個の飛翔体から更により多くのｎ個の飛翔体を、前記と同様の態様で使用することができる。これらの発射管４、５、６の各飛翔体８、１０、１２との接触面、または各飛翔体の外周面には潤滑処理、或いは低摩擦係数化する表面処理層を設けることが好ましい。
【００５７】
個々の飛翔体の発射により金属丸棒１内部に発生する弾性波パルスの周波数帯域を狭くするために、飛翔体先端部に高分子材料、プラスティックス、木材などを取り付けても良い。その際には、飛翔体本体部が金属、高分子材料、あるいはプラスティックス、木材など異なる材料との積層構造をもつような多重飛翔体を用いても良い。
【００５８】
上記のような金属丸棒１の第１端面２において発生した弾性波パルスは、金属丸棒１内部を伝播してもう一方の第２端面２２に到達して反射する。反射の過程で発生する端面に垂直な方向の衝撃加速度が、その端面に取りつけた校正対象である加速度センサ２３への入力となる。また、衝撃加速度の精密な測定は歪ゲージ２５、またはレーザ干渉計２４により、更には必要に応じて両方を用いることにより測定し、加速度センサ２３の計測値と比較を行う。
【００５９】
発生する衝撃加速度の検出に際して棒側面に貼り付けた歪ゲージ２５を用いる際には、歪ゲージ２５を単体で実施することができるが、金属丸棒の軸線方向に一列に複数配置しても良く、この列を更に複数列配置しても良い。図１に示す例においては第１端面２から１列にＬ１、Ｌ２、ＬＮずつ離れてＮ個配置し、これを３列配置した例を示している。
【００６０】
複数個の歪ゲージを用いる際には、各ゲージの出力信号を演算装置としてのパソコン２６に入れ、これを信号処理して代表位置でのゲージ出力の周波数特性を求め、予め求めておいた補正関数を用いてレーザ干渉計２４で計測した結果と同等の結果が得られるようにする。なお、上記実施例においては、レーザ干渉計２４と歪ゲージ２５を用いた例を示しているが、いずれか片方のみでも本発明を実施することができる。
【００６１】
上記のような構成からなる加速度センサの校正評価装置を用い、実際に校正評価を行う際には、下記のような理論によって正確な校正評価を行うことができる。即ち、本発明においては、中心軸を重力加速度方向に設定した丸棒あるいは垂直方向からある角度傾斜させて設定し丸棒（以下単に丸棒と記述する）の端面に飛翔体を衝突させて衝撃を加え内部に弾性波パルスを発生させる。その際、多重発射管ｎ（ｎ＝１…Ｎ、最内側を１、最外側をＮ）から多重の飛翔体ｎ（ｎ＝１…Ｎ、最内側を１、最外側をＮ）を発射させるが、飛翔体１に対して飛翔体２、…、飛翔体Ｎの発射タイミングをずらすことにより、重ね合わせの原理により全体としての弾性波パルスの継続時間を長くする。その際、飛翔体ｎ（ｎ＝１…Ｎ）と多重発射管ｎ（ｎ＝１…Ｎ）との接触面には潤滑処理を施す。
【００６２】
個々の飛翔体の発射により棒内部に発生する弾性波パルスの周波数帯域を狭くするために、飛翔体先端部に高分子材料、プラスティックス、木材などをとりつける。あるいは、飛翔体本体部が金属、高分子材料、あるいはプラスティックス、木材など異なる材料との積層構造を持つような多重飛翔体を用いる。
【００６３】
弾性波パルスは棒内部を伝播してもう一方の断面に到達して反射する。反射の過程で発生する端面に垂直な方向の衝撃加速度が、その端面に取りつけた加速度センサへの入力となる。
【００６４】
発生する衝撃加速度の検出は、レーザ干渉計または、棒側面の複数箇所（軸方向に一箇所の場合も含む。）に貼りつけた歪ゲージで行う。レーザ干渉計で測定する場合には、校正対象である加速度センサがとりつけられている棒端面に直接レーザを照射する。
【００６５】
また、歪ゲ−ジで測定する場合には、複数個のゲージの出力結果を信号処理し、ある代表位置での歪ゲージの値に換算することによってノイズを抑制すると同時に、その代表位置でのゲージ出力の周波数特性に対して、レーザ干渉計で事前に求めておいた補正関数を施してレーザ干渉計で計測した結果と同等の結果が得られるようにする。
【００６６】
上記において、直径に比較して十分長い丸棒の端面に飛翔体を衝突させることにより衝撃を加えると丸棒の内部に弾性波パルスが発生して伝播するが、端面に到達し反射する過程で、縦波弾性波の伝播速度（Ｃ）、入射弾性波パルスのひずみ速度
【数１】
の積の２倍の加速度
【数２】
で棒端面は運動する。多重発射管ｎ（ｎ＝１…Ｎ）の場合には、発射管ｎによって発生する入射弾性波パルスのひずみをεｎとすると、弾性波には重ね合わせの原理が成立するので次式が成立する。・は、時間に関する微分を表す。
【数３】
（１）
【００６７】
実際には、ひずみゲ−ジを丸棒端面と棒側面の境界に貼ることは不可能なので、丸棒の衝撃端面から、Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）だけ離れた位置に貼られていると仮定する。また、棒の軸方向の複数位置に貼り付けたゲージの代表位置をＬ１とする。この場合、各Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）の位置において、加速度センサを取りつけた端面への入射波と、反射波は分離して観察されなければならない。
【００６８】
さて、弾性波の伝播理論から衝撃端面から十分離れた丸棒断面での弾性波パルスのひずみは平面波となるため、衝撃端面からの距離ｚと時間ｔ（ｔ＝０で飛翔体の衝突が始まるとする）で解析的に表すことが可能である。そこで、平面波としての丸棒内部のひずみ（ε(z,t)）を次式で表すことにする。
【数４】
（２）
【００６９】
但し、Ｆ(z,t)は次のように表される。（級数解の第一項の場合でスカラク(Skalak)の解）
【数５】
（３）
ただしここで、
ｔ：時刻
ｌｐ：飛翔体の長さ
Ｃｐ：飛翔体の中の縦波弾性波の伝播速度
εｔ(t,z)：スカラクの解析解の一次項
【数６】
（４）
【数７】
（５）
【数８】
（６）
ただしここで、
Ｖ１：飛翔体の衝突速度
ｔ：衝突後の経過時間
ν：ポアソン比
Ｄａ：金属丸棒の直径
ｚ：金属丸棒の軸方向の座標
【００７０】
次に、多数の歪ゲージを用いて感度と耐雑音性を上げるために、以下の手順を取る。位置Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）における複数個のゲージ出力の断面での平均値を、（ｔ＝０は衝突開始時間）とする。波動伝播に時間がかかり、位置Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）における歪ゲージの出力信号は同相ではないので、以下の手順により（３）式を用いて代表位置Ｌ１に貼ってあるゲージの出力と等価な出力に変換することができる。
【数９】
（ｎ＝２…Ｎ） （７）
ここで、
【数１０】
は、ラプラス演算子、逆ラプラス演算子である。したがって、代表位置における弾性波パルスのひずみεｒ(Ｌ1,t)は以下の式で表される。
【数１１】
（８）
このように、複数の歪ゲージを用い出力信号の加算平均を計算することにより、ノイズの影響を減らし微小動的ひずみの計測すなわち低ピーク加速度の計測が可能になる。
【００７１】
歪ゲージの代表位置から加速度センサ取りつけ端面までの弾性波パルスの伝播による弾性波動の分散、減衰などは考慮しないときには、複数個の歪ゲージの代表位置から加速度センサ取りつけ端面までの距離は、Ｌ−Ｌ１であるから、εｒ(Ｌ１,t)を用いると加速度センサ取りつけ端面に発生する加速度ａ(t)は次式で表される。
【数１２】
（９）
【００７２】
ゲージの周波数応答も無視する場合には、上記（９）式に示される加速度センサへの入力信号と加速度センサの出力信号（ａout(t)）を周波数領域で比較すると、次の（１０）式で示す加速度センサの周波数特性を求めることができる。
【数１３】
（１０）
【００７３】
また、弾性波理論に基づいて歪ゲージ出力に誤差補正を行うときには、前記（９）式で求められた代表位置における歪ゲージ出力信号に対して前記（３）式を適用して加速度センサ取りつけ端面に入射する弾性波パルスのひずみ
【数１４】
を求める。そのためには、次式を用いる。
【数１５】
（１１）
【００７４】
前記（１１）式より端面の運動加速度が求まるので、次式にしたがって加速度センサの周波数応答が求まる。
【数１６】
（１２）
【００７５】
また、レーザ干渉計を用いる際には、レーザ干渉計で加速度センサを取り付けた棒端面の運動速度（ｖｉＬ(t)）が測定でき、次の（１３）式より加速度センサの周波数応答は求められる。
【数１７】
（１３）
【００７６】
また、歪ゲージを用いると共にレーザ干渉計により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正する際には、干渉計で計測した棒端面の運動速度（ｖＬ(t)）と端面に入射する弾性波パルスのひずみ（εｉＬ(t)）との間には、次式が成立することを利用する。
【数１８】
（１４）
【００７７】
前記（１４）式から求められる入射弾性波パルスのひずみ（εｉＬ(t)）と代表位置におけるひずみ信号を周波数領域で比較して求められる次の（１５）式の補正関数（ＧＣＬ(jω)）を、前記（１０）式にかけることによって加速度センサの伝達関数が求められる。
【数１９】
（１５）
【００７８】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、衝撃加速度波形、周波数帯域を自由に制御することができるようにし、直流加速度を検出する直流加速度センサの周波数特性を重量加速度の影響の評価を含めて、正確に且つ容易に計測し評価することができる。また校正する直流加速度センサに対して与える加速度波形を、その継続時間、ピ―ク値、波形、波形のスペクトルなどを容易に制御して衝撃加速度を発生して直流加速度センサを校正することができる。
【００７９】
また、低衝撃加速度により、直流加速度センサの衝撃加速度に対するピーク感度を求めることができ、重力加速度値が直流加速度センサのピーク感度にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることが可能になる。更に重力加速度値が直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの周波数特性にどのように影響するかを、高精度で求めることができる。
【００８０】
また、直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの取り付けの傾斜が、衝撃加速度に対するピーク感度にどのように影響するかを明らかにすることができ、直流加速度センサ、或いは同様のサーボ型加速度センサの取り付けの傾斜が、周波数特性にどのように影響するかを、高精度で求めることができるようになる。
【００８１】
更に、直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの計測標準を確立することができ、歪ゲージで計測できることから、金属丸棒をトランスファー媒体とすることで、特に二次標準に有用となる。
【００８２】
また、発生する衝撃の加速度の周波数帯域を制御することが可能になり、更に共振周波数を求めることができ、電気的共振の計測と、機械的な実加速度入力による共振の計測の比較によって、直流加速度センサの特性を明らかにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 金属丸棒
２ 第１端面
３ 飛翔体
４ 中心発射管
５ 中間発射管
６ 外側発射管
７ 多重発射管
８ 第１飛翔体
９ 第１発射装置
１０ 第２飛翔体
１１ 第２発射装置
１２ 第３飛翔体
１３ 第３発射装置
１４ 発射装置
１５ 弁開閉制御装置
１６ 第１弁
１７ 第１高圧空気源
１８ 第２弁
１９ 第２高圧空気源
２０ 第３弁
２１ 第３高圧空気源
２２ 外側発射管
２３ 加速度センサ
２４ レーザ干渉計
２５ 歪ゲージ
２６ パソコン
２７ レーザ光源
２９ カウンタ
３０ 非接触式金属丸棒ガイド
３１ 金属丸棒支持装置
３２ 発射管傾斜支持装置
【発明の属する技術の分野】
本発明は、車両衝突安全、ロボット、輸送機器、原子力発電関連諸機器、船舶、宇宙航空機器等の加速度の計測が必要不可欠な分野に用いられる加速度センサに関し、特に、地震計、自動車サスペンション、建築構造物の耐地震特性、慣性航法用加速度センサのように、周波特性、重量加速度の影響を評価することが特に重要な直流型加速度センサの評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両衝突安全、ロボット、輸送機器、原子力発電関連諸機器、船舶、宇宙航空機器等の広範な分野で加速度センサが用いられているが、特に、地震計、自動車サスペンション、建築構造物の耐地震特性、慣性航法等に用いられる加速度センサは、加速度の変化分しか検出しない交流型とは異なり、一定値の加速度から検出するいわゆる直流型をなすセンサが用いられている（以下、上記のようなセンサを、「直流加速度センサ」という）。
【０００３】
このような直流加速度センサにおいて、その計測標準の対象となっている加速度センサは、従来は圧電型加速度センサである。しかしながら、圧電型加速度センサは交流加速度しか検出しない加速度センサ（以下交流加速度もしくは交流加速度センサと呼ぶ）であり、地震計などの直流加速度から検出する加速度センサを衝撃加速度で校正する装置は未だ開発されていなかった。
【０００４】
従来、加速度センサを一次元振動台に設置し、振動台の運動をレーザ干渉計で測定する手法が最も信頼性の高い手法とみなされ、一次標準として用いられてきた。衝撃加速度を発生させる手法としては、単純な発射管から金属製飛翔体を発射させて棒端面に衝突させ、棒内部に発生させた弾性波パルスが加速度センサを取りつけたもう一方の棒端面での反射の際に発生する衝撃加速度で加速度センサの周波数特性を評価する手法が提案されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような飛翔体を棒端面に衝突させる手法では、棒内に発生させる弾性波の継続時間を制御できないことから、発生させる衝撃加速度の継続時間が短かすぎたり、周波数帯域が広すぎるという欠点があった。
【０００６】
また、直流加速度センサは、重力の影響を受けるため、直流分として印加されている加速度が周波数特性に及ぼす影響を明確にすることが従来はできなかった。即ち、地震計のように重力加速度が直流分として印加される直流加速度センサについては、設置場所や、地盤の傾斜が特性にどのように影響しているかを調べる必要があるにもかかわらず、その要求を満足する技術がなかった。
【０００７】
更に、直流加速度計の校正に際して、振動台に直流加速度計を取付け、この振動台で低衝撃加速度を発生させることは可能であるが、垂直方向に低衝撃加速度を発生させても、横方向に発生してしまう加速度を抑制することがきわめて困難である。
【０００８】
また、金属棒に飛翔体を衝突させる前記の手法では、単に金属棒に弾性波パルスを発生させるのみであるので、発生する衝撃加速度の周波数帯域を制御することができなかった。
【０００９】
したがって本発明は、衝撃加速度波形、周波数帯域を自由に制御することができるようにし、直流加速度を検出する直流加速度センサの周波数特性を重量加速度の影響の評価を含めて、正確に且つ容易に計測し評価することができる直流加速度センサの周波数特性計測方法、及びその方法を実施する装置を提供し、また校正する加速度センサに対して与える加速度波形を、その継続時間、ピ―ク値、波形、波形のスペクトルなどを容易に制御して衝撃加速度を発生して加速度センサを校正する方法、及び校正する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】
本発明は上記課題を次に述べるような基本思想によって解決を図ろうとするものである。即ち、弾性波パルスが伝播する金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に設置する。金属丸棒内部を伝播する弾性波パルスが端面で反射する過程で加速度が発生する。
【００１１】
その際、弾性波パルス波形に影響を及ぼさないようにするために、パルスの往復時間という非常に短い時間（10ms以下）だけ中金属丸棒の把持機能を無効にする。棒の慣性により短時間だけ把持を無効にしても、金属丸棒の落下距離は殆ど無視することが可能とである。
【００１２】
特性の周波数における直流加速度センサの動的特性（ゲイン特性、位相特性）については、データの収集方法と信号処理で対応する。
【００１３】
重力加速度の違いが直流型加速度センサの周波数特性に及ぼす影響は、同軸上に配置した弾性波パルスが伝播する金属丸棒と飛翔体の発射管を傾斜させることによって求められる。
【００１４】
また、直流型加速度センサ取り付け台の傾斜が直流型加速度センサの周波数特性に及ぼす影響は、金属丸棒を傾斜した時の周波数特性と、傾斜していない時の周波数特性を比較することで、求められる。
【００１５】
更に、金属丸棒内部に発生する弾性波の周波数帯域を制御するためには、飛翔体の発射管を多重にする。弾性波であることから重ね合わせの原理が成り立つので、飛翔体発射のタイミングを制御することにより、弾性波パルスの継続時間を制御することにより、発生加速度の周波数帯域の制御が可能になる。
【００１６】
上記のような基本思想により解決される本発明は、更に次に示すようなより具体的な方法及び装置の構成を採用する。即ち、請求項１に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持し、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００１９】
また、請求項４に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持し、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項２記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２０】
また、請求項５に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、前記金属丸棒の支持の開放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２１】
また、請求項６に係る発明は、に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、前記金属丸棒の支持の開放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動を光学測定器で計測し、前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２２】
また、請求項７に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２３】
また、請求項８に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記各信号処理演算及び誤差補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２４】
また、請求項９に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に直接光学測定器で計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項２、４、６項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２５】
また、請求項１０に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記光学測定器により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正し、前記各信号処理演算及び誤差補正並びに測定結果の補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２６】
また、請求項１１に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から異なる距離の箇所に複数設けたことを特徴とする請求項７、８、１０記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２７】
また、請求項１２に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から等しい距離の円周上に複数設けたものであることを特徴とする請求項７、８、１０、１１記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２８】
また、請求項１３に係る発明は、前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法としたものである。
【００２９】
また、請求項１４に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３０】
また、請求項１５に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の解放期間中に飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３１】
また、請求項１６に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持する金属丸棒支持装置と、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１４記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３２】
また、請求項１７に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させて支持する金属丸棒支持装置と、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動速度を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、重量加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、請求項１５記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重量加速度に対する特性を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３３】
また、請求項１８に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの信号と前記歪ゲージの信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３４】
また、請求項１９に係る発明は、金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、飛翔体を金属丸棒の一端面に衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度による金属丸棒の他端面の運動を計測する光学測定器と、前記直流加速度センサの信号と前記光学測定器の信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３５】
また、請求項２０に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３６】
また、請求項２１に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記各信号処理演算及び誤差補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３７】
また、請求項２２に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を直接検出するに光学測定器と、前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号に対して信号処理演算を行い、前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１５、１７、１９に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３８】
また、請求項２３に係る発明は、金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させる金属丸棒発射装置と、前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、時刻の関数になる前記入力信号を検出する直流加速度センサと、前記入力信号を検出する金属丸棒側面に設けた歪ゲージと、前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して弾性波理論に基づく誤差補正を行い、前記光学測定器により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正し、前記各信号処理演算及び誤差補正並びに測定結果の補正を行ったデータに基づいて前記直流加速度センサの動的変位検出機能、速度検出機能、加速度検出機能の各機能に関する直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定する演算装置とを備えたことを特徴とする請求項１４、１６、１８に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００３９】
また、請求項２４に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から異なる距離の箇所に複数設けたことを特徴とする請求項２０、２１、２３記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４０】
また、請求項２５に係る発明は、前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から等しい距離の円周上に複数設けたものであることを特徴とする請求項２０、２１、２３、２４記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４１】
また、請求項２６に係る発明は、前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項１４乃至２５のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４２】
また、請求項２７に係る発明は、前記発射装置において飛翔体を発射する発射管は、飛翔体との接触面に摩擦低減用表面処理を施したことを特徴とする請求項１４乃至２６のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
【００４３】
また、請求項２８に係る発明は、前記直流加速度センサの周波数特性測定装置は、前記直流加速度センサの低ピーク狭周波数帯域衝撃加速度による周波数特性を測定するものであることを特徴とする請求項１４乃至２７のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４４】
また、請求項２９に係る発明は、前記光学測定器はレーザ干渉計であることを特徴とする請求項１５、１７、１９、２２乃至２８のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４５】
また、請求項３０に係る発明は、前記金属丸棒端面に金属球を接触させ、前記発射装置は前記多重の発射管から同心円上の複数の飛翔体を、該金属球に対して発射時期を精密に制御して発射させ、金属丸棒内部に弾性波パルスを発生させることを特徴とする請求項２６に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４６】
また、請求項３１に係る発明は、前記飛翔体が異なる材料の積層構造をもち、該積層構造をもつ飛翔体の衝突により金属丸棒内に発生する弾性波パルスの周波数帯域を制御することを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４７】
また、請求項３２に係る発明は、前記金属丸棒中の弾性波伝播の理論よって、歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の少なくとも１次の項を用いることを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４８】
また、請求項３３に係る発明は、前記金属丸棒中の弾性波伝播の理論よって、歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の高次の項迄を用いることを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００４９】
また、請求項３４に係る発明は、発射装置から発射時期を精密に制御して発射される複数の飛翔体により創製される入力加速度波形と周波数帯域によって、直流加速度センサのピーク感度を決定することを特徴とする請求項１４乃至２９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置としたものである。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明は種々の態様によって実施することができるが、図１に示す実施例においては、金属丸棒１を非接触式金属丸棒ガイド３０によって所定の角度に傾斜した状態に設定することができるようにしており、金属丸棒１を図示実施例では垂直になるように設定している。この所定の傾斜状態で金属丸棒１は金属丸棒支持装置３１によって把持固定し、極めて短時間この把持状態を解除し、直ちに把持することができるようになっている。金属丸棒１の第１端面２には後述するような飛翔体３を衝突させて衝撃を加え、内部に弾性波パルスを発生させるものであり、その際、ｎ（ｎ＝１…N、最内側を１、最外側をN）重になっており、図示実施例では中心発射管４、中間発射管５、外側発射管６の３重の多重発射管７を用い、この多重発射管７からｎ（ｎ＝１…N、最内側を１、最外側をN）個の多重の飛翔体３を発射させる。
【００５１】
図示実施例では中心発射管４の内部から略円筒状の第１飛翔体８を第１発射装置９により、また中心発射管４と中間発射管５との間の環状空間から環状の第２飛翔体１０を第２発射装置１１により、更に中間発射管５と外側発射管６との間の環状空間から環状の第３飛翔体１２を第３発射装置１３により各々独立して発射できるようにしている。この発射の状態はレーザ光源２７からのレーザを金属丸棒１の前方において、２本間隔を設けて照射し、このレーザ光を遮る状態を受光素子２８、２８で検出し、その時間差をカウンタ２９によって計測し、そのデータをパソコン２６に入力して検出することができる。この発射装置１４は発射管傾斜支持装置３２によって前記非接触式金属丸棒ガイド３０で設定する傾斜角度と同一の角度に傾斜させる。
【００５２】
発射装置１４からの上記各飛翔体の発射に際しては、弁開閉制御装置１５により第１弁１６を解放し、第１高圧空気源１７からの高圧空気を第１発射装置９に供給することにより、中心発射管４内の第１飛翔体８を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第１飛翔体８が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が発生して金属丸棒１内を伝播する。
【００５３】
また、弁開閉制御装置１５により前記第１弁１６の解放後の所定時間α１の後に第２弁１８を解放し、第２高圧空気源１９からの高圧空気を第２発射装置１１に供給することにより、中心発射管４と中間発射管５との間に配置した環状の第２飛翔体１０を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第２飛翔体１０が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が前記第１飛翔体８の衝突による波形の発生に対してα１の時間遅れで発生し金属丸棒１内を伝播する。
【００５４】
同様に、弁開閉制御装置１５により前記第１弁１６の解放後の所定時間α２の後に第３弁２０を解放し、第３高圧空気源２１からの高圧空気を第３発射装置１３に供給することにより、中間発射管５と外側発射管２６との間に配置した環状の第３飛翔体１２を金属丸棒１の第１端面２に向けて発射させる。第３飛翔体１２が金属丸棒１の第１端面２に衝突すると、金属丸棒１内には衝撃加速度の波形が前記第１飛翔体８の衝突による波形の発生に対してα２の時間遅れで発生し金属丸棒１内を伝播する。
【００５５】
このようにして金属丸棒１内に発生した各衝撃加速度の波形により、金属丸棒１内にはこれらの合成衝撃加速度の波形が生じることとなり、この波形が金属丸棒１の第２端面２２に対して伝播する。このように、飛翔体を複数用い、各飛翔体の発射時期を任意に設定することにより、重ね合わせの原理により全体として所定の継続時間の衝撃加速度波形を発生することが可能となる。
【００５６】
なお、図示実施例においては３重の発射管を用い、３個の飛翔体を用いた例を示したが、本発明は２個の飛翔体から更により多くのｎ個の飛翔体を、前記と同様の態様で使用することができる。これらの発射管４、５、６の各飛翔体８、１０、１２との接触面、または各飛翔体の外周面には潤滑処理、或いは低摩擦係数化する表面処理層を設けることが好ましい。
【００５７】
個々の飛翔体の発射により金属丸棒１内部に発生する弾性波パルスの周波数帯域を狭くするために、飛翔体先端部に高分子材料、プラスティックス、木材などを取り付けても良い。その際には、飛翔体本体部が金属、高分子材料、あるいはプラスティックス、木材など異なる材料との積層構造をもつような多重飛翔体を用いても良い。
【００５８】
上記のような金属丸棒１の第１端面２において発生した弾性波パルスは、金属丸棒１内部を伝播してもう一方の第２端面２２に到達して反射する。反射の過程で発生する端面に垂直な方向の衝撃加速度が、その端面に取りつけた校正対象である加速度センサ２３への入力となる。また、衝撃加速度の精密な測定は歪ゲージ２５、またはレーザ干渉計２４により、更には必要に応じて両方を用いることにより測定し、加速度センサ２３の計測値と比較を行う。
【００５９】
発生する衝撃加速度の検出に際して棒側面に貼り付けた歪ゲージ２５を用いる際には、歪ゲージ２５を単体で実施することができるが、金属丸棒の軸線方向に一列に複数配置しても良く、この列を更に複数列配置しても良い。図１に示す例においては第１端面２から１列にＬ１、Ｌ２、ＬＮずつ離れてＮ個配置し、これを３列配置した例を示している。
【００６０】
複数個の歪ゲージを用いる際には、各ゲージの出力信号を演算装置としてのパソコン２６に入れ、これを信号処理して代表位置でのゲージ出力の周波数特性を求め、予め求めておいた補正関数を用いてレーザ干渉計２４で計測した結果と同等の結果が得られるようにする。なお、上記実施例においては、レーザ干渉計２４と歪ゲージ２５を用いた例を示しているが、いずれか片方のみでも本発明を実施することができる。
【００６１】
上記のような構成からなる加速度センサの校正評価装置を用い、実際に校正評価を行う際には、下記のような理論によって正確な校正評価を行うことができる。即ち、本発明においては、中心軸を重力加速度方向に設定した丸棒あるいは垂直方向からある角度傾斜させて設定し丸棒（以下単に丸棒と記述する）の端面に飛翔体を衝突させて衝撃を加え内部に弾性波パルスを発生させる。その際、多重発射管ｎ（ｎ＝１…Ｎ、最内側を１、最外側をＮ）から多重の飛翔体ｎ（ｎ＝１…Ｎ、最内側を１、最外側をＮ）を発射させるが、飛翔体１に対して飛翔体２、…、飛翔体Ｎの発射タイミングをずらすことにより、重ね合わせの原理により全体としての弾性波パルスの継続時間を長くする。その際、飛翔体ｎ（ｎ＝１…Ｎ）と多重発射管ｎ（ｎ＝１…Ｎ）との接触面には潤滑処理を施す。
【００６２】
個々の飛翔体の発射により棒内部に発生する弾性波パルスの周波数帯域を狭くするために、飛翔体先端部に高分子材料、プラスティックス、木材などをとりつける。あるいは、飛翔体本体部が金属、高分子材料、あるいはプラスティックス、木材など異なる材料との積層構造を持つような多重飛翔体を用いる。
【００６３】
弾性波パルスは棒内部を伝播してもう一方の断面に到達して反射する。反射の過程で発生する端面に垂直な方向の衝撃加速度が、その端面に取りつけた加速度センサへの入力となる。
【００６４】
発生する衝撃加速度の検出は、レーザ干渉計または、棒側面の複数箇所（軸方向に一箇所の場合も含む。）に貼りつけた歪ゲージで行う。レーザ干渉計で測定する場合には、校正対象である加速度センサがとりつけられている棒端面に直接レーザを照射する。
【００６５】
また、歪ゲ−ジで測定する場合には、複数個のゲージの出力結果を信号処理し、ある代表位置での歪ゲージの値に換算することによってノイズを抑制すると同時に、その代表位置でのゲージ出力の周波数特性に対して、レーザ干渉計で事前に求めておいた補正関数を施してレーザ干渉計で計測した結果と同等の結果が得られるようにする。
【００６６】
上記において、直径に比較して十分長い丸棒の端面に飛翔体を衝突させることにより衝撃を加えると丸棒の内部に弾性波パルスが発生して伝播するが、端面に到達し反射する過程で、縦波弾性波の伝播速度（Ｃ）、入射弾性波パルスのひずみ速度
【数１】
【数２】
【数３】
【００６７】
実際には、ひずみゲ−ジを丸棒端面と棒側面の境界に貼ることは不可能なので、丸棒の衝撃端面から、Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）だけ離れた位置に貼られていると仮定する。また、棒の軸方向の複数位置に貼り付けたゲージの代表位置をＬ１とする。この場合、各Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）の位置において、加速度センサを取りつけた端面への入射波と、反射波は分離して観察されなければならない。
【００６８】
さて、弾性波の伝播理論から衝撃端面から十分離れた丸棒断面での弾性波パルスのひずみは平面波となるため、衝撃端面からの距離ｚと時間ｔ（ｔ＝０で飛翔体の衝突が始まるとする）で解析的に表すことが可能である。そこで、平面波としての丸棒内部のひずみ（ε(z,t)）を次式で表すことにする。
【数４】
【００６９】
但し、Ｆ(z,t)は次のように表される。（級数解の第一項の場合でスカラク(Skalak)の解）
【数５】
ただしここで、
ｔ：時刻
ｌｐ：飛翔体の長さ
Ｃｐ：飛翔体の中の縦波弾性波の伝播速度
εｔ(t,z)：スカラクの解析解の一次項
【数６】
【数７】
【数８】
ただしここで、
Ｖ１：飛翔体の衝突速度
ｔ：衝突後の経過時間
ν：ポアソン比
Ｄａ：金属丸棒の直径
ｚ：金属丸棒の軸方向の座標
【００７０】
次に、多数の歪ゲージを用いて感度と耐雑音性を上げるために、以下の手順を取る。位置Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）における複数個のゲージ出力の断面での平均値を、（ｔ＝０は衝突開始時間）とする。波動伝播に時間がかかり、位置Ｌｎ（ｎ＝１…Ｎ）における歪ゲージの出力信号は同相ではないので、以下の手順により（３）式を用いて代表位置Ｌ１に貼ってあるゲージの出力と等価な出力に変換することができる。
【数９】
ここで、
【数１０】
【数１１】
このように、複数の歪ゲージを用い出力信号の加算平均を計算することにより、ノイズの影響を減らし微小動的ひずみの計測すなわち低ピーク加速度の計測が可能になる。
【００７１】
歪ゲージの代表位置から加速度センサ取りつけ端面までの弾性波パルスの伝播による弾性波動の分散、減衰などは考慮しないときには、複数個の歪ゲージの代表位置から加速度センサ取りつけ端面までの距離は、Ｌ−Ｌ１であるから、εｒ(Ｌ１,t)を用いると加速度センサ取りつけ端面に発生する加速度ａ(t)は次式で表される。
【数１２】
【００７２】
ゲージの周波数応答も無視する場合には、上記（９）式に示される加速度センサへの入力信号と加速度センサの出力信号（ａout(t)）を周波数領域で比較すると、次の（１０）式で示す加速度センサの周波数特性を求めることができる。
【数１３】
【００７３】
また、弾性波理論に基づいて歪ゲージ出力に誤差補正を行うときには、前記（９）式で求められた代表位置における歪ゲージ出力信号に対して前記（３）式を適用して加速度センサ取りつけ端面に入射する弾性波パルスのひずみ
【数１４】
【数１５】
【００７４】
前記（１１）式より端面の運動加速度が求まるので、次式にしたがって加速度センサの周波数応答が求まる。
【数１６】
【００７５】
また、レーザ干渉計を用いる際には、レーザ干渉計で加速度センサを取り付けた棒端面の運動速度（ｖｉＬ(t)）が測定でき、次の（１３）式より加速度センサの周波数応答は求められる。
【数１７】
【００７６】
また、歪ゲージを用いると共にレーザ干渉計により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正する際には、干渉計で計測した棒端面の運動速度（ｖＬ(t)）と端面に入射する弾性波パルスのひずみ（εｉＬ(t)）との間には、次式が成立することを利用する。
【数１８】
【００７７】
前記（１４）式から求められる入射弾性波パルスのひずみ（εｉＬ(t)）と代表位置におけるひずみ信号を周波数領域で比較して求められる次の（１５）式の補正関数（ＧＣＬ(jω)）を、前記（１０）式にかけることによって加速度センサの伝達関数が求められる。
【数１９】
【００７８】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、衝撃加速度波形、周波数帯域を自由に制御することができるようにし、直流加速度を検出する直流加速度センサの周波数特性を重量加速度の影響の評価を含めて、正確に且つ容易に計測し評価することができる。また校正する直流加速度センサに対して与える加速度波形を、その継続時間、ピ―ク値、波形、波形のスペクトルなどを容易に制御して衝撃加速度を発生して直流加速度センサを校正することができる。
【００７９】
また、低衝撃加速度により、直流加速度センサの衝撃加速度に対するピーク感度を求めることができ、重力加速度値が直流加速度センサのピーク感度にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることが可能になる。更に重力加速度値が直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの周波数特性にどのように影響するかを、高精度で求めることができる。
【００８０】
また、直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの取り付けの傾斜が、衝撃加速度に対するピーク感度にどのように影響するかを明らかにすることができ、直流加速度センサ、或いは同様のサーボ型加速度センサの取り付けの傾斜が、周波数特性にどのように影響するかを、高精度で求めることができるようになる。
【００８１】
更に、直流加速度センサ、あるいは同様のサーボ型加速度センサの計測標準を確立することができ、歪ゲージで計測できることから、金属丸棒をトランスファー媒体とすることで、特に二次標準に有用となる。
【００８２】
また、発生する衝撃の加速度の周波数帯域を制御することが可能になり、更に共振周波数を求めることができ、電気的共振の計測と、機械的な実加速度入力による共振の計測の比較によって、直流加速度センサの特性を明らかにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するシステム構成図である。
【符号の説明】
１ 金属丸棒
２ 第１端面
３ 飛翔体
４ 中心発射管
５ 中間発射管
６ 外側発射管
７ 多重発射管
８ 第１飛翔体
９ 第１発射装置
１０ 第２飛翔体
１１ 第２発射装置
１２ 第３飛翔体
１３ 第３発射装置
１４ 発射装置
１５ 弁開閉制御装置
１６ 第１弁
１７ 第１高圧空気源
１８ 第２弁
１９ 第２高圧空気源
２０ 第３弁
２１ 第３高圧空気源
２２ 外側発射管
２３ 加速度センサ
２４ レーザ干渉計
２５ 歪ゲージ
２６ パソコン
２７ レーザ光源
２９ カウンタ
３０ 非接触式金属丸棒ガイド
３１ 金属丸棒支持装置
３２ 発射管傾斜支持装置
Claims (24)
- 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に自由落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持し、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に自由落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させてガイドにより支持し、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に前記ガイドに沿って落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号により、重力加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、
請求項１記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重力加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に対して所定角度傾斜させてガイドにより支持し、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に前記ガイドに沿って落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を求めるために金属丸棒の他端面の運動速度を光学測定器で計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号により、重力加速度が該直流加速度センサに影響を与えた該直流加速度センサの周波数応答を求め、
請求項２記載の直流加速度センサの周波数応答特性測定方法で求めたデータと前記周波数応答のデータを比較することにより、該直流加速度センサの周波数応答における重力加速度に対する特性を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、
前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、自由落下状態の金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の歪みを金属丸棒の側面に設けた歪ゲージで計測し、
前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、
前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、自由落下状態の金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させ、
前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサで検出し、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を求めるために金属丸棒の他端面の運動を光学測定器で計測し、
前記計測直後に前記金属丸棒の支持を行い、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を求めることを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、
前記飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、
時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行い、
前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、
前記飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、
時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に直接光学測定器で計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号に対して信号処理演算を行い、
前記各信号処理演算を行ったデータに基づいて直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項２、４、６項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の一端部に飛翔体を衝突させて該金属丸棒内に弾性波パルスを発生させ、
前記各飛翔体の衝突によって発生した弾性波パルスが前記金属丸棒の他端部で反射したときに生じる端面に垂直な方向の動的変位、速度、加速度のいずれかを該他端面に設けた直流加速度センサへの入力信号とし、
時刻の関数になる前記入力信号を直流加速度センサで検出すると共に金属丸棒側面に設けた歪ゲージで計測し、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号に対して信号処理演算を行うと共に、前記歪ゲージの出力信号に対して下記（１５）式の補正関数を、下記（１０）式にかけることによって加速度センサの伝達関数を求めることにより誤差補正を行い、
前記光学測定器により求めた歪ゲージの動特性に関する補正関数を用いてゲージによる測定結果を補正し、
前記各信号処理演算及び誤差補正並びに測定結果の補正を行ったデータに基づいて直流加速度センサの、ゲイン−周波数特性、位相−周波数特性、及びピーク感度を測定することを特徴とする請求項１、３、５項に記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。
但し、上記式においてＧCL（Ｊω）は補正関数、εｒは代表位置のゲージ出力、εｉＬはレーザ干渉計で計測した端面の速度から求められる端面に入射するひずみ、Ｌ１は衝突端からゲージまでの距離、Ｌは棒全体の長さ、Cは弾性波の伝ぱ速度、である。 - 前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から異なる距離の箇所に複数設けたことを特徴とする請求項７、９記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。
- 前記金属丸棒側面に設けた歪ゲージは、金属丸棒の端面から等しい距離の円周上に複数設けたものであることを特徴とする請求項７、９、１０記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。
- 前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、
前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定方法。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に自由落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、
前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて解放自在に支持する金属丸棒支持装置と、
前記金属丸棒の支持の解放期間中に自由落下する金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、
前記解放期間中の前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を求めるために金属丸棒の他端面の運動速度を計測する光学測定器と、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、自由落下状態の金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度をもたらす金属丸棒の歪みを計測する金属丸棒の側面に設けた歪ゲージと、
前記直流加速度センサの出力信号と前記歪ゲージの出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置。 - 金属丸棒の中心軸を重力加速度方向に一致させて支持し、一旦前記金属丸棒の支持を開放して自由落下状態とし、その所定時間後に再び支持する金属丸棒支持装置と、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、自由落下状態の金属丸棒の一端面に飛翔体を衝突させて弾性波パルスを金属丸棒内部に伝播させる飛翔体発射装置と、
前記金属丸棒の支持の開放期間中に、前記弾性波パルスが前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を検出する金属丸棒の他端面に設けた直流加速度センサと、
前記金属丸棒の他端面で反射するときに発生する加速度を求めるために金属丸棒の他端面の運動を計測する光学測定器と、
前記直流加速度センサの出力信号と前記光学測定器の出力信号により、該直流加速度センサの周波数応答を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする直流加速度センサの周波数特性測定装置。 - 前記金属丸棒の一端部に衝突させる飛翔体は、同心円状の多重の発射管を備えた発射装置から発射する同心円状の複数の飛翔体であり、前記発射装置は、各飛翔体を独立して各々の発射時期を精密に制御して発射することを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 前記発射装置において飛翔体を発射する発射管は、飛翔体との接触面に摩擦低減用表面処理を施したことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 前記光学測定器はレーザ干渉計であることを特徴とする請求項１４または１６記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 前記金属丸棒端面に金属球を接触させ、前記発射装置は前記多重の発射管から同心円状の複数の飛翔体を、該金属球に対して発射時期を精密に制御して発射させ、金属丸棒内部に弾性波パルスを発生させることを特徴とする請求項１７に記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 前記飛翔体が異なる材料の積層構造をもち、該積層構造をもつ飛翔体の衝突により金属丸棒内に発生する弾性波パルスの周波数帯域を制御することを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の少なくとも１次の項を用いることを特徴とする請求項１３、１５、１７、１８のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 歪ゲージ出力信号から端面に入射する弾性波パルスの過渡歪信号を求める際に、級数に展開されたスカラクの解析解の２次以上の項も用いることを特徴とする請求項１３、１５、１７、１８のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
- 発射装置から発射時期を精密に制御して発射される複数の飛翔体により創製される入力加速度波形と周波数帯域によって、直流加速度センサのピーク感度を決定することを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか一つに記載の直流加速度センサの周波数特性測定装置。
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