(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、さらに上記振動発生装置の振動鏡の振動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振動数比の目標値としての目標振動数比の値ref-ｒ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消失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振動数比としての計数振動数比の値ｒを取り込む段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したか否かを判定する段階と、判定の結果上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ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１］式
【数１】
0003679888.tif 000005
に従って演算する段階と、上記更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したとき上記計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ に等しい範囲内で上記振動発生装置の振動鏡の振動により生成される測定用照射光の干渉縞を検出する光電変換器の出力が最小となるように上記振動発生装置を振動させるための出力電圧outを微調整する段階と、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となっ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、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となったときの振動加速度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２］式
【数２】
0003679888.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、干渉縞消失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消失法すなわち零点法を用いた振動ピックアップの絶対校正方法、特に干渉縞消失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は、検知した振動を電気信号の形に変換し、同電気信号を出力信号として前置増幅器１１へ送る。前置増幅器１１は、振動ピックアップ１０から送られた電気信号を増幅し、増幅した電気信号を実効値形電圧計１２ヘ送る。実効値形電圧計１２は、振動ピックアップ１０から前置増幅器１１を介して送られた電気信号の電圧を、振動ピックアップ１０の検出出力電圧として表示する。
【０００６】
光電変換器としてのフォトトランジスタ１５は、検知した光の干渉縞を電気信号の形に変換する。フォトトランジスタ１５が検知した光の干渉縞を表す電気信号は、前置増幅器１３および増幅器１４により増幅され、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、上記干渉縞消失法すなわち零点法によれば、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、１次のベッセル関数Ｊ1（Ｚ）についてＪ1（Ｚ）＝０と置いたときの根をＺとしたとき、干渉縞の光の強度すなわち輝度が最小となったときには、［数３］式および［数４］式が成り立つ（ＩＳＯ５３４７−１）。
【数３】
４πａ0／λ＝Ｚ
【数４】
振動加速度acc＝（Ｚλ／４π）（２πｆ）2
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来は、干渉縞消失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、振動発生装置の振動加速度を測定していたため、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せず、自動操作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ような、干渉縞消失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、本発明の干渉縞消失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、さらに上記振動発生装置の振動鏡の振動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振動数比の目標値としての目標振動数比の値ref-ｒ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消失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振動数比としての計数振動数比の値ｒを取り込む段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したか否かを判定する段階と、判定の結果上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ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５］式
【数５】
0003679888.tif 000002
に従って演算する段階と、上記更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したとき上記計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ に等しい範囲内で上記振動発生装置の振動鏡の振動により生成される測定用照射光の干渉縞を検出する光電変換器の出力が最小となるように上記振動発生装置を振動させるための出力電圧outを微調整する段階と、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となっ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、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となったときの振動加速度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６］式
【数６】
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消失法すなわち零点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消失法すなわち零点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、さらに段階１０３において上記振動発生装置の振動鏡の振動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振動数比の目標値としての目標振動数比の値ref-ｒを決定する。
【００１５】
段階１０１〜段階１０３を経た後、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。段階１０４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、同振動発生装置としての加振機に振動を発生させる。
【００１６】
次いで段階１０５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振動数比としての計数振動数比の値ｒを取り込む。そして、段階１０６において、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したか否かを判定する。
【００１７】
判定の結果、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに満たないときに、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 を［数７］式
【数７】
0003679888.tif 000003
に従って演算する。そして、段階１０８において、上記更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる。
【００１８】
上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したとき、段階１０９において、上記計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ に等しい範囲内で上記振動発生装置の振動鏡の振動により生成される測定用照射光の干渉縞を検出する光電変換器の出力が最小となるように上記振動発生装置を振動させるための出力電圧outが微調整される。
【００１９】
段階１１０において、上記出力電圧outの微調整により上記光電変換器の出力が最小となったとき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。そして段階１１１において、上記出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となったときの振動加速度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８］式
【数８】
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１１２において、設定した振動数における目標振動加速度ref-acc および目標振動数比の値ref-ｒについての振動ピックアップの干渉縞消失法を用いた絶対校正が終了する。
【００２０】
以上の干渉縞消失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。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の干渉縞消失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、さらに上記振動発生装置の振動鏡の振動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振動数比の目標値としての目標振動数比の値ref-ｒ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消失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振動数比としての計数振動数比の値ｒを取り込む段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したか否かを判定する段階と、判定の結果上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ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９］式
【数９】
0003679888.tif 000004
に従って演算する段階と、上記更新出力電圧out の下で上記振動発生装置に振動を発生させる段階と、上記比カウンタが計数した計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒに達したとき上記計数振動数比の値ｒが上記目標振動数比の値ref-ｒ に等しい範囲内で上記振動発生装置の振動鏡の振動により生成される測定用照射光の干渉縞を検出する光電変換器の出力が最小となるように上記振動発生装置を振動させるための出力電圧outを微調整する段階と、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となっ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、同出力電圧outを微調整する段階において上記光電変換器の出力が最小となったときの振動加速度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１０］式
【数１０】
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、自動操作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ような、干渉縞消失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が得られる（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消失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
１０１〜１０３    初期設定段階
１０４〜１１２    自動処理段階
【図１】
0003679888.tif 000007
【図２】
0003679888.tif 000008
【図３】
0003679888.tif 000009