(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生装置の加振振動数を設定振動数に設定し、目標振動加速度ref-acc を決定した後、以下の各段階を自動的に経て上記振動発生装置の被校正振動ピックアップの絶対校正を行なうようにした干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法であって、上記振動発生装置を振動させるのに必要な最低出力電圧で同振動発生装置に振動を発生させる段階と、比カウンタが計数した上記振動発生装置の振動鏡により生成される測定用照射光の干渉縞の振動数と上記振動発生装置が発生する振動の振動数との比の値ｒを取り込む段階と、上記測定用照射光の波長をλとし上記振動発生装置が発生する振動の振動数をｆとしたときの振動加速度を検出振動加速度accとして［数１］式
【数１】
0003679887.tif 000004
で与えられる検出振動加速度を演算する段階と、演算された検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に達したか否かを判定する段階と、判定の結果検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に満たないときに上記振動発生装置を振動させるための更新出力電圧out を［数２］式
【数２】
0003679887.tif 000005
に従って演算する段階と、前段階において演算された更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの上記被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖを読み取る段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの検出振動加速度acc を達成振動加速度Ａとし上記被校正振動ピックアップの感度を感度Ｓとして［数３］式
【数３】
0003679887.tif 000006
で与えられる感度を演算する段階とを含むことを特徴とする、干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動発生装置における干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法に関し、特に干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光により振動発生装置の正確な振動加速度Ａ〔ｍ／ｓ2〕を計測するとともに、同振動発生装置の振動を検出する振動ピックアップの検出出力Ｖ〔ｍＶ〕を計測することにより、振動ピックアップの感度Ｓ ＝ Ｖ／Ａ〔ｍＶ・ｓ2／ｍ〕を校正することが行われている。
【０００３】
その際、レーザ干渉計として知られるマイケルソン干渉計を用いて振動発生装置の加振時における振動部の変位の絶対値を測定して振動の加速度を検知し、振動発生装置の振動部に取付けられた振動ピックアップの感度を計測することによって、同振動ピックアップを校正することが知られている（国際標準規格ＩＳＯ５３４７−１）。マイケルソン干渉計を用いて振動の加速度を検知する方法としては、従来より干渉縞計数法による加速度検知方法や、零点法とも呼ばれる干渉縞消失法による加速度検知方法が知られている。
【０００４】
図１はマイケルソン干渉計の原理を説明するための説明図である。図１において、光源としてのレーザ発信器０１から放射されたレーザ光が、ハーフミラー０２により構成される分割鏡０２を通過する際、分割鏡０２によって２分され、レーザ光のほぼ半分はそのまま直進して振動発生装置の振動部に固定された振動鏡０３により反射された後、分割鏡０２へ戻り、さらにその一部が分割鏡０２により反射されて光電変換器０４へ到達する。これに対しレーザ発信機０１から放射され分割鏡０２により２分されたレーザ光の他のほぼ半分は分割鏡０２により反射されて固定鏡０５へと向かい、固定鏡０５により反射された後、分割鏡０２へ戻り、その一部が分割鏡０２を透過して光電変換器０４へ到達する。その結果、振動鏡０３により反射された後に光電変換器０４に到達したレーザ光と、固定鏡０５により反射された後に光電変換器０４に到達したレーザ光とが干渉し合って干渉光として合成され、干渉光の強度すなわち輝度は、振動発生装置の加振による振動鏡０３の振動に伴って干渉縞を形成し、最大値、最小値を繰り返す。
【０００５】
図３は、従来のマイケルソン干渉計を用いた振動ピックアップの校正装置の全体構成を説明するための模式図である。図３において、床面上に防振手段を介して設置された防振台３０上には、レーザ発振器１、分割鏡２、固定鏡３および振動発生装置としての加振機４が配設されている。加振機４には振動ピックアップ１０が取付けられており、振動ピックアップ１０の端面には振動鏡４ａが一体的に支持されている。振動ピックアップ１０により電気信号の形で検出された振動は、前置増幅器１１により増幅された後、実効値形電圧計１２により、振動ピックアップ１０の検出出力電圧として表示される。
【０００６】
光電変換器としてのフォトトランジスタ１５により電気信号の形で検出された光の干渉縞は、前置増幅器１３および増幅器１４により増幅された後、パルス発生器１６を経て比カウンタ２０へ入力される。他方、加振器４の発振器１７は、加振器４に振動を発生させるのに必要な出力電圧の大きさを調整するための出力調整用ボリュウム手段１７ａを備えており、出力調整用ボリュウム手段１７ａにより調整された発振器１７の出力は、電力増幅器１８により増幅された後、加振器４へ送られる。同時に、発振器１７の出力は、周波数カウンタ２０ａへ送られるとともに、比カウンタ２０へも送られる。
【０００７】
比カウンタ２０においては、振動鏡４ａにおいて生成される測定用照射光であるレーザ光の干渉縞の振動数と加振器４が発生する振動の振動数との比、すなわち振動鏡の振動の１周期当たりの干渉縞の数の値が計数される。
【０００８】
フォトトランジスタ１５により電気信号の形で検出され、増幅器１４により増幅された光の干渉縞を表す電気信号は、さらに、周波数分析器１９ａを介してオシロスコープ１９へ、あるいは直接オシロスコープ１９へ送られて表示される一方、フィルタ２１を介して、オシロスコープ２２へ送られて表示されるとともに、電圧計２３へも送られて電圧の測定も行われる。
【０００９】
良く知られているように、上記干渉縞計数法によれば、振動鏡の振幅をａ0、振動鏡の振動数をｆ、レーザ光の波長をλ、干渉縞の振動数と振動鏡の振動数との比の値すなわち振動鏡の振動の１周期当たりの干渉縞の数をｒとすると、［数４］式および［数５］式が成り立つ（ＩＳＯ５３４７−１）。
【数４】
ｒ＝（４ａ0）／（λ／２）
【数５】
ａ0＝（λ／８）・ｒ
［数４］式および［数５］式を用いて、振動加速度を［数６］式によって求めることができる。
【数６】
振動加速度acc＝（λ／８）・ｒ・（２πｆ）2
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来は、干渉縞計数法を用いて振動発生装置における振動ピックアップの校正を行なう際、振動発生装置の振動加速度を測定するのに測定者が振動発生装置の発振器を駆動するための出力電圧を手操作により調整しつつ、測定条件を変えながら同様の操作を多数回繰り返すことにより、振動ピックアップの校正を行なっていたため、測定には多大な時間を費やさなければならなかったばかりでなく、測定者による測定誤差も避けられなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、測定者が初期条件さえ設定すれば、その後は測定者の介入を必要とすることがないようにして、自動運転により振動ピックアップの絶対校正を行なうことができるようにし、しかも測定者による誤差を生じることがないようにし、短時間内に振動ピックアップの絶対校正を行なうことができるような、干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法は、振動発生装置の加振振動数を設定振動数に設定し、目標振動加速度ref-acc を決定した後、以下の各段階を自動的に経て上記振動発生装置の被校正振動ピックアップの絶対校正を行なうようにした振動発生装置における干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正方法であって、上記振動発生装置を振動させるのに必要な最低出力電圧で同振動発生装置に振動を発生させる段階と、比カウンタが計数した上記振動発生装置の振動鏡により生成される測定用照射光の干渉縞の振動数と上記振動発生装置が発生する振動の振動数との比の値ｒを取り込む段階と、上記測定用照射光の波長をλとし上記振動発生装置が発生する振動の振動数をｆとしたときの振動加速度を検出振動加速度acc として［数７］式
【数７】
検出振動加速度acc＝λ／８×ｒ×（２πｆ）2
で与えられる検出振動加速度を演算する段階と、演算された検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に達したか否かを判定する段階と、判定の結果検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に満たないときに上記振動発生装置を振動させるための更新出力電圧out を［数８］式
【数８】
0003679887.tif 000002
に従って演算する段階と、前段階において演算された更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの上記被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖを読み取る段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの検出振動加速度acc を達成振動加速度Ａとし上記被校正振動ピックアップの感度を感度Ｓとして［数９］式
【数９】
感度Ｓ＝(被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖ)／(達成振動加速度Ａ)
で与えられる感度を演算する段階とを含んでいる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の１実施の形態に係る振動発生装置における干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正方法の自動化された作業手順を示す作業フロー図である。
【００１４】
図１において、振動発生装置における干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正を行なうに当たり、段階１０１において振動発生装置の加振振動数を設定振動数に設定し、段階１０２において目標振動加速度ref-acc を決定した後、以下の各段階を自動的に経て上記振動発生装置の被校正振動ピックアップの絶対校正を行なう自動段階に入る。
【００１５】
段階１０３においてまず上記振動発生装置を振動させるのに必要な最低出力電圧で同振動発生装置に振動を発生させる。次いで段階１０４において比カウンタが計数した上記振動発生装置の振動鏡により生成される測定用照射光の干渉縞の振動数と上記振動発生装置が発生する振動の振動数との比の値ｒが取り込まれる。そして段階１０５において上記測定用照射光の波長をλとし上記振動発生装置が発生する振動の振動数をｆとしたときの振動加速度を検出振動加速度acc として［数１０］式
【数１０】
検出振動加速度acc＝λ／８×ｒ×（２πｆ）2
で与えられる検出振動加速度が演算される。
【００１６】
段階１０６において、上述のようにして演算された検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に達したか否かが判定され、判定の結果検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に満たないときには、段階１０７において上記振動発生装置を振動させるための更新出力電圧out が［数１１］式
【数１１】
0003679887.tif 000003
に従って演算される。そして、次の段階１０８において、前の段階１０７において演算された更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる。
【００１７】
段階１０６において上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときは、段階１０９において上記被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖを読み取り、段階１１０において上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの検出振動加速度acc を達成振動加速度Ａとし上記被校正振動ピックアップの感度を感度Ｓとして［数１２］式
【数１２】
感度Ｓ＝(被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖ)／(達成振動加速度Ａ)
で与えられる感度を演算し、段階１１１において、設定した振動数における目標振動加速度ref-acc についての振動ピックアップの干渉縞計数法を用いた絶対校正が終了する。
【００１８】
以上の干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの自動化された絶対校正方法を用いて、一連の相異なる振動数について振動ピックアップの絶対校正を行なう場合には、図１の自動化された作業手順を各振動数毎に繰り返すことにより、一連の相異なる振動数についての振動ピックアップの絶対校正を行なうことができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法によれば、以下のような効果が得られる。
（１）振動発生装置の加振振動数を設定振動数に設定し、目標振動加速度ref-acc を決定した後、以下の各段階を自動的に経て上記振動発生装置の被校正振動ピックアップの絶対校正を行なうようにした干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法であって、上記振動発生装置を振動させるのに必要な最低出力電圧で同振動発生装置に振動を発生させる段階と、比カウンタが計数した上記振動発生装置の振動鏡により生成される測定用照射光の干渉縞の振動数と上記振動発生装置が発生する振動の振動数との比の値ｒを取り込む段階と、上記測定用照射光の波長をλとし上記振動発生装置が発生する振動の振動数をｆとしたときの振動加速度を検出振動加速度accとして［数１３］式
【数１３】
検出振動加速度acc＝λ／８×ｒ×（２πｆ）2
で与えられる検出振動加速度を演算する段階と、演算された検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に達したか否かを判定する段階と、判定の結果検出振動加速度が上記目標振動加速度ref-acc に満たないときに上記振動発生装置を振動させるための更新出力電圧out を［数１４］式
【数１４】
更新出力電圧out
＝（前回出力電圧out)×(目標振動加速度ref-acc／検出振動加速度acc)
に従って演算する段階と、前段階において演算された更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの上記被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖを読み取る段階と、上記検出振動加速度acc が上記目標振動加速度ref-acc に達したときの検出振動加速度acc を達成振動加速度Ａとし上記被校正振動ピックアップの感度を感度Ｓとして［数１５］式
【数１５】
感度Ｓ＝(被校正振動ピックアップの検出出力電圧Ｖ)／(達成振動加速度Ａ)
で与えられる感度を演算する段階とを含んでいるので、測定者が初期条件さえ設定すれば、その後は測定者の介入を必要とせず、自動運転により振動ピックアップの絶対校正を行なうことができ、測定者による誤差を生じることがなく、短時間内に振動ピックアップの絶対校正を行なうことができる（請求項１）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る干渉縞計数法を用いた振動ピックアップの絶対校正法における自動化方法の自動化された作業手順を示す作業フロー図である。
【図２】従来のマイケルソン干渉計の原理を説明するための説明図である。
【図３】 従来のマイケルソン干渉計を用いた振動ピックアップの校正装置の全体構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
０１    レーザ発振器
０２    ハーフミラー等の分割鏡
０３    振動鏡
０４    光電変換器
０５    固定鏡
１    レーザ発振器
２    分割鏡
３    固定鏡
４    振動発生装置の加振機
４ａ    振動鏡
１０    振動ピックアップ
１１    前置増幅器
１２    実効値形電圧計
１３    前置増幅器
１４    増幅器
１５    フォトトランジスタ
１６    パルス発生器
１７    発信器
１７ａ    出力調整用ボリュウム手段
１８    電力増幅器
１９    オシロスコープ
１９ａ    周波数分析器
２０    比カウンタ
２１    フィルタ
２２    オシロスコープ
２３    電圧計
３０    防振台
１０１，１０２    初期設定段階
１０３〜１１１    自動処理段階
【図１】
0003679887.tif 000007
【図２】
0003679887.tif 000008
【図３】
0003679887.tif 000009