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振動測定装置及び振動測定方法 新技術説明会

国内特許コード P08P006349
掲載日 2009年1月16日
出願番号 特願2007-169543
公開番号 特開2009-008508
登録番号 特許第5004223号
出願日 平成19年6月27日(2007.6.27)
公開日 平成21年1月15日(2009.1.15)
登録日 平成24年6月1日(2012.6.1)
発明者
  • 河合 晃
出願人
  • 国立大学法人長岡技術科学大学
発明の名称 振動測定装置及び振動測定方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】幅広い振動周波数帯を測定できる極めて画期的な振動測定装置の提供。
【解決手段】一端をプローブ台に固定し他端を自由端とした片持ち梁構造のプローブ体と、このプローブ体に所定の一定電位をバイアスするバイアス部と、このバイアス部によって所定の一定電位にバイアスされた前記プローブ体を外部電界若しくは外部磁界によって振動させる振動部と、この振動部により前記プローブ体を振動させた状態で、外部から前記プローブ台に機械的振動が印加された際、この機械的振動を前記プローブ体の振動のうねりとして検出する振動検出部とから成る振動測定装置。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


一般に構造体は、その構造および寸法に基づいた固有共振周波数を有しており、その固有振動数で持続的に振動することが可能である。この振動は、たとえば自動車などの運転者の快適さや、建築物の耐久性および音楽の音質に大きく影響する。そこで、構造体の細部に至る振動測定の重要性が高まっている。



一方、現在、地震が発生した場合、その情報は各市町村に配置された地震計によって記録され、数分後には誰もがそれを確認できる状態にある。しかし、情報の伝達が地震発生の数分後となるため、一般市民は実際に災害が発生するまで危険を察知できず、パニック状態に陥る可能性がある。従来では、例えば特許文献1に開示されるように、弾性ばね構造に一定の質量の重りを接続した振動計が用いられていた。そして、共振周波数に相当する測定振動を検出するしくみであった。




【特許文献1】特許第3258412号公報

産業上の利用分野


本発明は、自動車、建築物、音響機器およびロボットなどのあらゆる構造体の共振振動、および地震波などの微弱振動の測定装置及び測定方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
一端をプローブ台に固定し他端を自由端とした片持ち梁構造のプローブ体と、このプローブ体に所定の一定電位をバイアスするバイアス部と、このバイアス部によって所定の一定電位にバイアスされた前記プローブ体を外部電界若しくは外部磁界によって振動させる振動部と、この振動部により前記プローブ体を振動させた状態で、外部から前記プローブ台に機械的振動が印加された際、この機械的振動を前記プローブ体の振動のうねりとして検出する振動検出部とから成ることを特徴とする振動測定装置。

【請求項2】
前記振動部として、一対の平行平板電極,対向する二つの電極若しくは3次元の直交座標軸上に設置された複数の電極、または、一対の平行平板コイル,対向する二つのコイル若しくは3次元の直交座標軸上に設置された複数のコイルを採用したことを特徴とする請求項1記載の振動測定装置。

【請求項3】
前記プローブ体として、CuやAlなどの導電性材料,SiやGeなどの半導体材料,樹脂や酸化膜や窒化膜などの誘電材料若しくはBaTiOやPZTなどの強磁性体からなるものを採用したことを特徴とする請求項1,2のいずれか1項に記載の振動測定装置。

【請求項4】
前記振動検出部として、光学顕微鏡,差動増幅器若しくは光てこ方式により前記プローブ体の振動のうねりを測定して前記機械的振動を検出する振動検出部を採用したことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の振動測定装置。

【請求項5】
前記プローブ体として、細線状のものを採用したことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の振動測定装置。

【請求項6】
前記プローブ体として、膜若しくは立体構造物を採用したことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の振動測定装置。

【請求項7】
一端をプローブ台に固定し他端を自由端とした片持ち梁構造のプローブ体を、所定の一定電位にバイアスして、外部電界若しくは外部磁界を用いて当該プローブ体をあらかじめ振動させておき、外部からプローブ台に機械的振動が印加された際、この機械的振動を当該プローブ体の振動のうねりとして検出することを特徴とする振動測定方法。

【請求項8】
前記プローブ体に印加する外部電界若しくは外部磁界の変動周波数を広範囲にわたってスキャンし、プローブ体の振動周波数の近傍の周波数のプローブ台の機械的振動を、前記プローブ体の振動のうねりとして増幅して検出することにより、単一のプローブ体で複数の機械的振動を検出し得るようにしたことを特徴とする請求項7記載の振動測定方法。

【請求項9】
前記プローブ体に、一対の平行平板電極,対向する二つの電極若しくは3次元の直交座標軸上に設置された複数の電極を用いて外部電界を印加するか、または、一対の平行平板コイル,対向する二つのコイル若しくは3次元の直交座標軸上に設置された複数のコイルを用いて外部磁界を印加することで、前記プローブ体をあらかじめ振動させておくことを特徴とする請求項7,8のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項10】
前記プローブ体として、CuやAlなどの導電性材料,SiやGeなどの半導体材料,樹脂や酸化膜や窒化膜などの誘電材料若しくはBaTiOやPZTなどの強磁性体からなるものを採用したことを特徴とする請求項7~9のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項11】
前記プローブ体内に紫外線や可視光などの電磁波を伝搬させて、プローブ体の先端から放射された電磁波をフォトダイオードなどの受光素子で検出し、プローブ体の振動挙動を検出することを特徴とする請求項7~10のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項12】
前記プローブ体の振動のうねりを、光学顕微鏡,差動増幅器若しくは光てこ方式を用いて測定することを特徴とする請求項7~11のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項13】
前記プローブ体として、細線状のものを採用したことを特徴とする請求項7~12のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項14】
前記プローブ体として、膜若しくは立体構造物を採用したことを特徴とする請求項7~12のいずれか1項に記載の振動測定方法。

【請求項15】
前記プローブ体の表面に水蒸気の結露を生じさせて、振動のスペクトル変化として、結露形態を検出することを特徴とする請求項7~14のいずれか1項に記載の振動測定方法。
産業区分
  • 測定
  • 高分子化合物
  • 自動車
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007169543thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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