JPS5912319A - Method for measuring energy transmitting property - Google Patents
Method for measuring energy transmitting propertyInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、エネルギ伝達性を測定する方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for measuring energy transferability.
従来、力学的な刺激を試料に加えたときの試料の有する
エネルギ伝達性を測定する方法として、粘弾性スペクト
ロメータのように、位相の遅れからエネルギ損失を表示
する方法が知られている。BACKGROUND ART Conventionally, as a method of measuring the energy transferability of a sample when a mechanical stimulus is applied to the sample, a method of displaying energy loss from a phase delay, such as a viscoelastic spectrometer, is known.
しかしこのような機械的に外部から刺激を与える方法及
びそれに用いる装置に於ては、常に共振点の問題が残さ
れており、そのため刺激の周波数も100ヘルツ(Hz
)カシ上限であった。100Hzを越すときには特別に
その目的のためにのみ高価な装置を製作せねばならなか
った。However, in such methods of mechanically applying stimulation from the outside and the devices used therefor, there is always the problem of resonance points, and for this reason, the frequency of stimulation is also 100 hertz (Hz).
) was the upper limit of oak. When the frequency exceeds 100 Hz, expensive equipment had to be manufactured specifically for that purpose.
本発明はこのような問題点を解決し、比較的高い周波数
に於いてのエネルギ伝達性を、安価な装置にて簡易に測
定出宋るようにすることを目的とする。そこで、本発明
の特徴とする処は、被測定用試料にトーンバースト波発
振器から発生した基本バースト波を放射して加振すると
共に、該試料の一部と接触する受振器により交番波を検
出し、該交番波のピークを更新記憶する波形整形回路に
より、該交番波の振幅に合致した直流出力を得て、該直
流出力をA/D変換してそのデータをコンピュータによ
り情報処理し、表示装置に表示して、加振立ち上り部の
勾配の値により試料のエネルギ伝速性を測定する点にあ
る。It is an object of the present invention to solve these problems and to make it possible to easily measure energy transferability at relatively high frequencies using an inexpensive device. Therefore, the feature of the present invention is to radiate and excite a fundamental burst wave generated from a tone burst wave oscillator to a sample to be measured, and to detect an alternating wave using a geophone that is in contact with a part of the sample. Then, a waveform shaping circuit that updates and stores the peak of the alternating wave obtains a DC output that matches the amplitude of the alternating wave, A/D converts the DC output, processes the data using a computer, and displays it. The purpose of this method is to measure the energy transfer properties of the sample based on the value of the gradient of the rising edge of the excitation, which is displayed on the device.
以下、図示の実施例に基つき本発明を詳説する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on illustrated embodiments.
第1図に於て、(1)は被測定用試料であり、球形又は
球形に近い形状のものが望ましいが立方(直方)棒状で
もよい。そしてこの試料(1)のエネルギ伝達性のチェ
ックにハトーンバースト波を基本波として使用する。こ
のトーンバースト波の基本mは可聴周波数帯域を用いる
。例えば第2図のようにトーンバースト波(2)を、横
軸に時間T(μ5ec)、縦軸に振幅(G)をとって示
せは、4〜8波ON、 20〜40波OFFの0N−O
FF波数のものを使用する。第1図の(3)はこのよう
なトーンバースト波(2)を発生させるトーンバースト
波発振器であり、(4)は該発振器(3)からの出力を
増大する高圧出力回路で、圧電素子(5)に接続され、
発振器(3)からの出力を該圧電素子(5)を駆動する
に十分な電圧と電流に増大する。In FIG. 1, (1) is a sample to be measured, which is preferably spherical or nearly spherical in shape, but may also be in the shape of a cubic (rectangular parallelepiped) rod. The Hathorn burst wave is used as a fundamental wave to check the energy transferability of this sample (1). The basic m of this tone burst wave uses an audible frequency band. For example, as shown in Fig. 2, the tone burst wave (2) is shown with time T (μ5ec) on the horizontal axis and amplitude (G) on the vertical axis, 0N with 4 to 8 waves ON and 20 to 40 waves OFF. -O
Use one with FF wave number. (3) in FIG. 1 is a tone burst wave oscillator that generates such a tone burst wave (2), and (4) is a high voltage output circuit that increases the output from the oscillator (3), which uses a piezoelectric element ( 5) connected to
The output from the oscillator (3) is increased to sufficient voltage and current to drive the piezoelectric element (5).
このように圧電素子(5)が強制駆動される。In this way, the piezoelectric element (5) is forcibly driven.
(6)はホーンであり、試料(1)の一部に接触して音
のエネルギを先端(図の下端)に集中させ、試料(1)
に放射する。該ホーン(6)の材質は金属やプラスチッ
クが用いられるが、好ましくは寸法が小型化てきるプラ
スチックとする。(7)は鐘りて、ホーン(6)−4)
−先端と試料(1)との接触を良くするために、ホーン
(6)と圧電素子(5)とを」二方から押圧するために
付設される。ホーン(6)の形状は周波数と荷重5によ
って適宜決定され、また鐘り(7)の重さは、試料(1
)の材質と硬度によって適宜決定する。(6) is a horn that contacts a part of the sample (1) and concentrates the sound energy at the tip (lower end of the figure).
radiate to. The horn (6) may be made of metal or plastic, but plastic is preferred because it can be made smaller. (7) is a bell and a horn (6)-4)
- In order to improve the contact between the tip and the sample (1), a horn (6) and a piezoelectric element (5) are attached to press from both sides. The shape of the horn (6) is appropriately determined by the frequency and load 5, and the weight of the bell (7) is determined by the sample (1).
) to be determined appropriately depending on the material and hardness.
(8)は、試料(1)を」二記ホーン(6)先端と共に
挾む位置に配設される受振器て、試料(1)の一部に接
触して設けられ、第3図に示すような交番波(9)・・
・を検出する。00)は前置増幅回路であって、受振器
(8)により検出された交番波(9)(音波)を、増幅
する作用をなす。該前置増幅回路01の出力は、波形整
形回路(10に人力(Jりする。(8) is a geophone that is placed in a position to sandwich the sample (1) together with the tip of the horn (6), and is placed in contact with a part of the sample (1), as shown in Figure 3. An alternating wave like that (9)...
・Detect. 00) is a preamplifier circuit, which functions to amplify the alternating wave (9) (sound wave) detected by the geophone (8). The output of the preamplifier circuit 01 is input to a waveform shaping circuit (10).
また、前置増幅回路00の出力は、タイミングパルス発
生器03.及びピーフレづルホンダ−04)に分岐し−
C5人力θOo0するように接続されている。タイミン
グパルス発生器03からのタイミング信号α力は前記波
形整形回路(1υに人力する。Further, the output of the preamplifier circuit 00 is supplied to the timing pulse generator 03. and branched into Pea Leaf Honda-04).
C5 human power θOo0 is connected. The timing signal α from the timing pulse generator 03 is input manually to the waveform shaping circuit (1υ).
しかして、波形整形回路(1υはデータのコンピュータ
08)による処理のために必要な回路である。通常、コ
ンピュータα8)の処理のためのA/D交換速度は、5
0〜100μ気 毎にサンプリングされるが、例えば、
5KHz のバースト波(2)を使用すると発振される
交番波(9)の周期は、200μsec 程度となっ
て」二記の50〜100μ方毎のサンプリングでは波の
振幅(G)の時間的変化を測定することが困難となる。This circuit is necessary for processing by the waveform shaping circuit (1υ is the data computer 08). Normally, the A/D exchange rate for computer α8) processing is 5
It is sampled every 0 to 100μ, but for example,
When a 5KHz burst wave (2) is used, the period of the oscillated alternating wave (9) is about 200μsec.''The sampling every 50 to 100μ as described in 2 above shows the temporal change in the wave amplitude (G). It becomes difficult to measure.
そこで上記タイミングパルス発生器03からのタイミン
グ信号α力に基つき、交番波人力Q21のピーク(P)
・・・を、該波形整形回路(l])により、更新記憶さ
せる。これにより、第3図のような交番波(9)の振幅
(G)に合致A/
した直流出力(Iglが、 変換回路(嶋に入力され
る。Therefore, based on the timing signal α force from the timing pulse generator 03, the peak (P) of the alternating wave force Q21 is determined.
... are updated and stored by the waveform shaping circuit (l]). As a result, the DC output (Igl) that matches the amplitude (G) of the alternating wave (9) as shown in FIG. 3 is input to the conversion circuit.
/D
■υはタイミングパルス発生器であって、発振器(3)
から信号が入力して、ピークレベルホルタ−(14)と
A7/D変換回路(イ)にその出力パルス(ハ)(ハ)
が送られる。/D ■υ is a timing pulse generator, which is an oscillator (3)
A signal is input to the peak level Holter (14) and the A7/D conversion circuit (A), and its output pulse (C) (C)
will be sent.
ピークレベルホルダー04)U、データをコンピュータ
α8)で情報処理する場合、データの標準化のために使
用される波形の最大値を、ピークレベル出力(財)とし
て出力して、A/D変換回路翰に入力される。(なお、
波形の最大値は、波形整形回路0υの出力09からも算
出することも可能であるが、第1図のようにピークレベ
ル出力(財)を利用することによって、データ処理のた
めの演算の簡素化を図って、コンピュータ081の演算
時間の短縮が図られている。)
しかして、A/D変換回路(イ)に於て、波形整形回路
(1])からの直流出力(+9.及び、ピークレベルホ
ルダー04)からの出力(財)は、パルス(イ)により
、A/D変換され、そのデータ(ハ)をコンピュータ0
8)により情報処理し、CRTディスプレイ(イ)及び
プリンター勾に出力@似)されて、表示される。この図
例では表示装置(7)として、 CRTディスプレイ(
ハ)とプリンター曽を例示したが、他の表示手段を用い
ることも好ましい。Peak level holder 04) When data is processed by computer α8), the maximum value of the waveform used for data standardization is output as a peak level output (product) and sent to the A/D conversion circuit. is input. (In addition,
The maximum value of the waveform can also be calculated from the output 09 of the waveform shaping circuit 0υ, but by using the peak level output as shown in Figure 1, calculations for data processing can be simplified. The calculation time of the computer 081 is shortened by increasing the number of units. ) Therefore, in the A/D conversion circuit (A), the output (product) from the DC output (+9. and peak level holder 04) from the waveform shaping circuit (1]) is caused by the pulse (A). , A/D converted, and the data (c) is sent to computer 0.
The information is processed by 8), outputted to a CRT display (a) and a printer, and displayed. In this example, the display device (7) is a CRT display (
Although c) and printer so are shown as examples, it is also preferable to use other display means.
第4図は横軸に時間Tをとり、縦軸に透過出力(Gつを
とって、」−記CRTディスプレイ(ハ)から得られた
像の一例である。本図に於て、@)は試料(1)に加え
られた音波エネルギにより試料(1)が徐々に加振され
ていく加振立ち」ニリ部であり、(AはjJ目振を止め
て余震をし、なから振幅が減衰していく余震部である。Figure 4 shows an example of an image obtained from a CRT display (C), with time T plotted on the horizontal axis and transmitted output (G) plotted on the vertical axis. A is the excitation point where the sample (1) is gradually vibrated by the sound wave energy applied to the sample (1), and (A is the aftershock after the jJ oscillation stops, and the amplitude is low. This is an aftershock that is attenuating.
この加振立ち上り部(α)の勾配(−〇)の値によって
試料(1)のエネルギ伝達性を測定することができる。The energy transferability of the sample (1) can be measured based on the value of the gradient (-0) of this excitation rising portion (α).
即ち、試料(1)のエネルギ伝達性が大である場合には
、試料(1)に基本バースト波(2)を放射して加振を
始めたときの熱エネルギ損失が小さく、従って強制振動
(加振)されやすく、第4図中の勾配(tanθ)が大
きくなる。逆にエネルギ伝達性が小さい場合には、逆に
勾配が小となる。このようにして立ち上り部(α)の勾
配(tanθ)を分析することにより、試料(1)のエ
ネルギ伝達性を求め得る。That is, when the energy transferability of the sample (1) is high, the thermal energy loss when the fundamental burst wave (2) is radiated to the sample (1) and the excitation is started is small, and therefore the forced vibration ( (vibration), and the slope (tanθ) in FIG. 4 becomes large. Conversely, when the energy transferability is small, the gradient becomes small. By analyzing the gradient (tanθ) of the rising portion (α) in this manner, the energy transferability of the sample (1) can be determined.
本発明は」二連の構成にて、所期目的を有効達成した。The present invention effectively achieved the intended purpose with a dual configuration.
特に、100ヘルツ(Hz)を越える比較的高い周波数
域におけるエネルギ伝達性を、共振の問題もなく、簡易
に、かつ安価な装置にて、求めることが出来るようにな
った。しかも測定値の信頼性は大きく優れている。また
本発明の応用面も広い。例えば、ゴルフボールをクラブ
て打撃したときのボールとクラブとの接触時間から換算
すると、約1キロヘルツ(IKH2)の周波数における
ゴルフボールのエネルギ伝達性が、実際の打撃時の反撥
係数と深い相関性を有していることが判明したので、本
発明の測定方法によって約IKHz 前後の周波数を
もってゴルフボールの反撥係数が簡単に求めることが可
能となり、従来は実際にグラフ又はスウィングマシーン
でボールを打撃して、ボール初速とヘッド速度を求めて
計算にて反撥係数を求めるという面倒で時間の掛る測定
法に代えて、容易かつ迅速に正確な反撥係数を求めるこ
とが出来る等、多大の応用が可能となった。In particular, it has become possible to determine energy transferability in a relatively high frequency range exceeding 100 hertz (Hz) without the problem of resonance, easily and with an inexpensive device. Furthermore, the reliability of the measured values is excellent. Furthermore, the present invention has a wide range of applications. For example, when converting from the contact time between the ball and the club when a golf ball is hit with a club, the energy transferability of the golf ball at a frequency of approximately 1 kilohertz (IKH2) has a strong correlation with the coefficient of repulsion during actual hitting. Therefore, the measurement method of the present invention makes it possible to easily determine the restitution coefficient of a golf ball at a frequency around IKHz. Instead of the troublesome and time-consuming measurement method of determining the ball initial velocity and head speed and then calculating the repulsion coefficient, this method can be used to easily and quickly determine the accurate repulsion coefficient, and has many applications. became.
第1図は本発明に係る測定方法に使用される回路の一例
を示すフロック図、第2図はトーンバースト波(2)の
−例を示す波形図、第3図は受振器(8)にて検出され
る゛交番波(9)の−例を示す波形図、第4図はCRT
ディスプレイ像の一例を示す図である。
(G)・・・振幅、(P)・・・ピーク、(α)・・・
加振立ち上り部、(tanθ)・・・勾配、(1)・・
・試料、(2)・・・トーンバースト波、(3)・・・
トーンバースト波発振器、(8)・・・受振器、(9)
・・・交番波、 (11)・・・波形整形回路、08)
・・・コンピュータ、09・・・直流出力、(ハ)・・
・データ、(至)・・・表示装置。Fig. 1 is a block diagram showing an example of a circuit used in the measurement method according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing an example of tone burst wave (2), and Fig. 3 is a block diagram showing an example of a tone burst wave (2). A waveform diagram showing an example of the alternating wave (9) detected by the CRT.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a display image. (G)...Amplitude, (P)...Peak, (α)...
Excitation rising part, (tanθ)...gradient, (1)...
・Sample, (2)...Tone burst wave, (3)...
Tone burst wave oscillator, (8)...geophone, (9)
... Alternating wave, (11) ... Waveform shaping circuit, 08)
...Computer, 09...DC output, (c)...
・Data, (to)...display device.
Claims (1)
)から発生した基本バースト波(2)を放射して加振す
ると共に、該試料(1)の一部と接触する受振器(8)
により交番波(9)を検出し、該交番波(9)のピーク
ψ)・・・を更新記憶する波形整形回路0υにより、該
交番波(9)の振幅旬に合致した直流出力(IIを得て
、該直流出力θQをA/D変換してそのデータQつをコ
ンピュータ08)により情報処理し、表示装置(7)に
表示して、加振立ち上り部(α)の勾配(−〇)の値に
より試料(1)のエネルギ伝達性を測定することを特徴
とするエネルギ伝達性測定方法。/ Attach a tone burst wave oscillator (3) to the sample to be measured (1).
) that emits and excites a fundamental burst wave (2) generated from a geophone (8) that contacts a part of the sample (1).
The waveform shaping circuit 0υ detects the alternating wave (9), updates and stores the peak ψ) of the alternating wave (9), and outputs the DC output (II) that matches the amplitude of the alternating wave (9). Then, the DC output θQ is A/D converted, the data Q is processed by the computer 08), and displayed on the display device (7), and the gradient (-〇) of the excitation rising part (α) is An energy transferability measuring method characterized by measuring the energy transferability of a sample (1) based on the value of .
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12175882A JPS5912319A (en) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | Method for measuring energy transmitting property |
GB08318778A GB2125967B (en) | 1982-07-12 | 1983-07-12 | Method for measuring physical properties of materials |
US06/513,082 US4543827A (en) | 1982-07-12 | 1983-07-12 | Method for measuring physical properties of material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12175882A JPS5912319A (en) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | Method for measuring energy transmitting property |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5912319A true JPS5912319A (en) | 1984-01-23 |
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ID=14819153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12175882A Pending JPS5912319A (en) | 1982-07-12 | 1982-07-12 | Method for measuring energy transmitting property |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5912319A (en) |
-
1982
- 1982-07-12 JP JP12175882A patent/JPS5912319A/en active Pending
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