(57)【要約】【課題】振動発生状況のトレンドを精度よく測定することが可能な振動測定装置を提供する。【解決手段】振動測定装置は、振動発生状況のトレンドを測定する本測定の前に、測定対象物に加わる振動による加速度を加速度センサで所定の時間測定し、測定した加速度に基づいて、加速度基準値を算出する基準値測定を実施する。基準値測定では、振動測定装置は、測定対象物に加わることが想定される最小周波数の振動の１周期以上の所定の時間の間に、測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の１周期以下の間隔で加速度センサの出力を複数回サンプリングし（ステップＳ１１００）、その加速度を平均することにより平均値からなる加速度基準値を算出する（ステップＳ１２００）。本測定では、振動測定装置は、算出された加速度基準値を用いて、測定対象物に加わる振動のトレンドを測定する。【選択図】図３
2018189397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に取り付けられる加速度センサと、
前記測定対象物に加わることが想定される最小周波数の振動の１周期以上の所定の時間の間に、前記測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の１周期以下の間隔で複数回測定した前記加速度センサの出力の平均からなる加速度基準値を算出するための基準値算出手段と、
前記加速度基準値を用いて、前記測定対象物に加わる振動のトレンドを測定するためのトレンド測定手段とを含み、
前記トレンド測定手段は、
前記測定対象物に加わる振動による加速度と前記加速度基準値との差分値を前記加速度センサの出力を用いて算出するための差分値算出手段と、
前記差分値算出手段が算出した差分値を閾値と比較し、前記閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための頻度測定手段と、
前記頻度測定手段が測定した前記発生頻度の時系列を記録媒体に記録するための記録手段とを含む、振動測定装置。
【請求項２】
前記基準値算出手段は、
前記測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の周期の１０分の１以下の時間間隔で前記加速度センサにより前記測定対象物に加わる加速度を測定するための測定手段と、
前記所定の時間の間の前記測定手段による測定値の平均を前記加速度基準値として算出するための算出手段とを含み、
前記所定の時間は、前記最小周波数の振動の周期の１０倍以上の時間である、請求項１に記載の振動測定装置。
【請求項３】
前記振動測定装置はさらに、前記差分値算出手段が算出した、前記発生頻度の測定期間中における差分値の最大値を加速度最大値として抽出するための最大値抽出手段を含み、
前記記録手段は、前記頻度測定手段が測定した前記発生頻度とともに、前記最大値抽出手段が抽出した前記加速度最大値を前記記録媒体に記録する、請求項１又は請求項２に記載の振動測定装置。
【請求項４】
前記頻度測定手段は、前記差分値算出手段が算出した差分値を複数の閾値の各々と比較し、前記複数の閾値の各々について、当該閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための手段を含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項５】
前記加速度センサは、当該加速度センサに固定された３次元直交座標の３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサを含み、
前記差分値算出手段は、前記３軸方向の各加速度と前記加速度基準値との差分値を算出するための手段を含み、
前記頻度測定手段は、前記３軸方向の差分値のうちの最も大きい差分値を前記閾値と比較して、前記閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための手段を含み、
前記振動測定装置はさらに、前記差分値算出手段が算出した、前記発生頻度の測定期間中における前記３軸方向の差分値の最大値を前記加速度最大値として抽出するための最大値抽出手段を含む、請求項１又は請求項２に記載の振動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動測定装置に関し、特に、振動発生状況のトレンドを測定する振動測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電盤等の受配電機器は、種々の環境に設置される。こうした機器では、不具合の発生有無又は内部機器寿命は設置される環境の影響を受ける。例えば、道路又は鉄道等の交通用途に使用される受配電機器は、車両の走行等によって常時又は間欠的に振動が発生する高架上等の場所に設置されることがある。このような環境に設置される受配電機器では、振動に起因する不具合（例えば、振動による締結部の緩み、電線の断線、又は被覆部の摩耗破損等）が散見される。さらに、設置環境の振動発生状況は、交通量の増減、又は設置場所の構造劣化等によっても変動する可能性がある。
【０００３】
こうした点を勘案すると、受配電機器の仕様決定、又はメンテナンスの適切な実施方針等を決定する上で、設置環境における振動発生状況のトレンドを測定することが重要となる。加えて、設置環境の健全性を長期的に監視する上でも、振動発生状況のトレンドを測定することは重要となる。振動測定の実施に際しては、従来、加速度センサを備えたデータロガーが一般に利用されている。データロガーによる振動測定では、一定期間の間隔で瞬時の加速度が記録される。
【０００４】
ここで、高架上等の場所では、車両の通行によって発生する振動は低周波（例えば２０Ｈｚ以下）かつ低加速度（例えば０．１〜０．２Ｇ）であることが知られている。振動発生状況の測定では、このような条件で加速度を正確に測定する必要がある。しかし、振動の測定に用いられる加速度センサは、重力加速度を含めた形で加速度が出力され、また、発生加速度に対して出力にバラツキがある。小さな加速度を測定する場合には、このような出力のバラツキ等が問題となる。
【０００５】
加速度センサのなかには、重力加速度をカットし、動的な加速度のみを検知するセンサもある。しかし、このような加速度センサは、高価であり、かつ、低周波領域で感度が低下するという不都合がある。そのため、上記条件に対して、加速度を正確に測定することは困難となる。
【０００６】
加速度センサのバラツキに関して、後掲の特許文献１には、加速度センサに外力が作用していない期間の出力平均値をもって零点を補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１５６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示の方法では、外力が作用していないことが明らかな一定期間に加速度センサの出力平均値を求める必要がある。上述のように、高架上等に設置された受配電機器は、車両の通行等によって常時又は間欠的に振動を受ける。そのため、こうした環境では、外力が作用していない期間の出力平均値を求めることは容易ではない。したがって、特許文献１に開示の方法では、常時又は間欠的に振動が発生する環境において、受配電機器等の測定対象物に加わる振動（加速度）を正確に測定することが困難となる。
【０００９】
さらに、瞬時の加速度を記録する従来の記録方法では、時間当たりのデータ量が膨大になるという不都合がある。トレンドを記録した場合、記録されるデータ量が大きくなり過ぎるため、データ処理が煩雑となる。そのため、振動発生状況のトレンドを把握することが困難となる。加えて、加速度データを装置内部のメモリに記録する場合は記録容量の大きなメモリが必要となり、通信により外部の記録媒体に記録する場合は高速通信が可能な通信装置が必要となる。これにより、装置が高価となるため、トレンドを測定する妨げにもなる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の１つの目的は、振動発生状況のトレンドを精度よく測定することが可能な振動測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一の局面に係る振動測定装置は、測定対象物に取り付けられる加速度センサと、測定対象物に加わることが想定される最小周波数の振動の１周期以上の所定の時間の間に、測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の１周期以下の間隔で複数回測定した加速度センサの出力の平均からなる加速度基準値を算出するための基準値算出手段と、加速度基準値を用いて、測定対象物に加わる振動のトレンドを測定するためのトレンド測定手段とを含む。トレンド測定手段は、測定対象物に加わる振動による加速度と加速度基準値との差分値を加速度センサの出力を用いて算出するための差分値算出手段と、差分値算出手段が算出した差分値を閾値と比較し、閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための頻度測定手段と、頻度測定手段が測定した発生頻度の時系列を記録媒体に記録するための記録手段とを含む。
【００１２】
基準値算出手段は、測定対象物に加わることが想定される最小周波数の振動の１周期以上の所定の時間の間に、測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の１周期以下の間隔で複数回測定した加速度センサの出力の平均からなる加速度基準値を算出する。すなわち、基準値算出手段は、測定対象物に加わる振動による加速度を加速度センサで測定し、加速度の変動方向（振動の振幅方向）における中心の値（中心値）を加速度基準値として算出する。これにより、測定対象物が設置される環境が、常時又は間欠的に振動が発生する環境であっても、基準値を算出できる。トレンド測定手段は、差分値算出手段によって、測定対象物に加わる振動による加速度と加速度基準値との差分値を加速度センサの出力を用いて算出する。測定対象物に加わる振動による加速度と加速度基準値との差分値を算出することで、加速度センサの特性バラツキによるオフセット、及び重力加速度によるオフセット等に起因する誤差をキャンセルできる。これにより、加速度の測定精度が向上する。
【００１３】
トレンド測定手段はさらに、頻度測定手段によって、算出した差分値を閾値と比較し、閾値以上の差分値の発生頻度を測定した後、記録手段によって、測定した発生頻度の時系列を記録媒体に記録する。記録媒体には、加速度の波形そのものではなく、閾値以上の差分値の発生頻度が記録されるので、記録媒体に記録するデータ量を大幅に低減できる。すなわち、振動発生状況のトレンド、又は設置環境毎の比較が極めて容易な数値データとして加速度データを記録できる。これにより、トレンドを記録した場合でもデータ処理が容易となるので、振動発生状況のトレンドを容易に把握できる。加えて、記録容量の大きな記録媒体が不要となり、又、外部の記録媒体に記録する場合でも高速通信が可能な通信装置が不要となる。これにより、振動発生状況のトレンドを精度よく測定することが可能な振動測定装置を安価で提供できる。
【００１４】
好ましくは、基準値算出手段は、測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の周期の１０分の１以下の時間間隔で加速度センサにより測定対象物に加わる加速度を測定するための測定手段と、所定の時間の間の測定手段による測定値の平均を加速度基準値として算出するための算出手段とを含む。
【００１５】
より好ましくは、上記所定の時間は、最小周波数の振動の周期の１０倍以上の時間である。
【００１６】
さらに好ましくは、振動測定装置はさらに、差分値算出手段が算出した、発生頻度の測定期間中における差分値の最大値を加速度最大値として抽出するための最大値抽出手段を含み、記録手段は、頻度測定手段が測定した発生頻度とともに、最大値抽出手段が抽出した加速度最大値を記録媒体に記録する。
【００１７】
さらに好ましくは、頻度測定手段は、差分値算出手段が算出した差分値を複数の閾値の各々と比較し、複数の閾値の各々について、当該閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための手段を含む。
【００１８】
さらに好ましくは、加速度センサは、当該加速度センサに固定された３次元直交座標の３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサを含み、差分値算出手段は、３軸方向の各加速度と加速度基準値との差分値を算出するための手段を含み、頻度測定手段は、３軸方向の差分値のうちの最も大きい差分値を閾値と比較して、閾値以上の差分値の発生頻度を測定するための手段を含み、振動測定装置はさらに、差分値算出手段が算出した、発生頻度の測定期間中における３軸方向の差分値の最大値を加速度最大値として抽出するための最大値抽出手段を含む。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、振動発生状況のトレンドを精度よく測定することが可能な振動測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る振動測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す振動測定装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図３】図１のステップＳ１０００の詳細なフローである。
【図４】加速度基準値（中心値）の測定を説明するための図である。
【図５】図１のステップＳ２０００の詳細なフローである。
【図６】本測定時のタイムチャートの一例を示す図（本測定における各軸方向の加速度波形例を示す図）である。
【図７】高架上及び高架下の振動発生状況の測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明及び図面においては、同一の部品又は構成要素には同一の参照符号及び名称を付してある。それらの機能も同様である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
（実施の形態）
［構成］
図１を参照して、本実施の形態に係る振動測定装置５０は、例えば、車両の走行等によって常時又は間欠的に振動が発生する高架上に設置された受配電機器に設置され、当該受配電機器に加わる振動（設置環境の振動発生状況）のトレンドを測定する。
【００２３】
振動測定装置５０は、加速度センサ１００、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２００、メモリ３００、及び電源４００を含む。加速度センサ１００は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を応用した加速度センサＩＣである。この加速度センサ１００は、加速度センサ１００に固定された３次元直交座標の３軸（ＸＹＺ軸）方向の加速度をそれぞれ検出する３軸加速度センサである。そのため、加速度センサ１００では、少なくとも１軸が重力加速度の影響を受けて約１Ｇオフセットする。また、加速度センサ１００の設置角度によっては、各軸に与えるオフセットの影響は変動する可能性がある。さらに、重力加速度は、地域によっても微妙に変動する。
【００２４】
ＣＰＵ２００は、振動測定装置５０全体の動作を制御する。ＣＰＵ２００には、加速度センサ１００からの出力が入力される。ＣＰＵ２００は、加速度センサ１００で検出された加速度に対して演算処理を行なう。メモリ３００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、及び加速度データを記録するための記録装置を含む。記録装置は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記録媒体を含む。メモリ３００には、ＣＰＵ２００が演算処理等を実行するためのプログラム及びデータが記憶される。ＣＰＵ２００は、演算処理によって得られたデータをメモリ３００（記録装置）に記録する。電源４００は、振動測定装置５０の各部に電力を供給する。
【００２５】
高架上等の場所では、車両の通行等によって低周波かつ低加速度の振動が発生する。振動発生状況のトレンドの測定では、このような条件（測定対象）の振動を精度よく測定する必要がある。一方、振動の測定に用いられる加速度センサでは、特性バラツキに起因するオフセット誤差等が生じる。そのために、本振動測定装置５０は、振動発生状況のトレンドを測定する本測定の前に、オフセット誤差等をキャンセルするための加速度基準値の測定（以下「基準値測定」と記す）を実施する。加速度基準値とは、加速度の変動方向（振動の振幅方向）における中心の値（以下「中心値」と記す）である。この中心値は、測定対象物（例えば受配電機器）に加わることが想定される周波数の振動に対して１周期以下の所定の時間間隔で１周期以上の所定の時間、加速度を測定し、測定した加速度の平均値によって算出される。こうして算出された中心値は、後述するように、センサ出力の零点を与える。
【００２６】
振動測定装置５０はさらに、本測定において、加速度センサ１００が検出した加速度と加速度基準値との差分値を算出する。すなわち、動的加速度は、加速度の測定値と加速度基準値との差分により求められる。振動測定装置５０は、算出した差分値を予め設定された所定の閾値と比較して、閾値以上の差分値（加速度）の発生頻度を測定する。振動測定装置５０は、得られた発生頻度、及び、発生頻度の測定期間中における差分値の最大値（加速度最大値）を所定の記録媒体に時系列に記録する。
【００２７】
［ソフトウェア構成］
図２を参照して、振動発生状況のトレンドを測定するために、振動測定装置５０で実行されるコンピュータプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、ユーザの測定開始操作に応じて開始する。
【００２８】
このプログラムは、加速度基準値（中心値）の測定（基準値測定）を行なうステップＳ１０００と、ステップＳ１０００の後に実行され、振動発生状況のトレンドを測定するための加速度測定（本測定）を行なうステップＳ２０００とを含む。ステップＳ２０００の処理が終了すると、制御はステップＳ１０００に戻る。
【００２９】
図３は、図２のステップＳ１０００の詳細なフローである。図３を参照して、このルーチンは、加速度センサ１００の出力をＴ１秒のサンプリング間隔でＴ２秒間（Ｔ１＜Ｔ２）サンプリングし、３軸方向の軸方向毎の加速度を測定するステップＳ１１００と、ステップＳ１１００の後に実行され、測定した加速度の平均値を軸方向毎に算出するステップＳ１２００と、ステップＳ１２００の後に実行され、算出した各平均値を軸方向毎の加速度基準値（中心値）としてメモリ３００に記憶し、このルーチンを終了するステップＳ１３００とを含む。
【００３０】
図４（Ａ）を参照して、サンプリング間隔Ｔ１は、測定対象物に加わることが想定される最大周波数の振動の１周期以下の時間間隔、より好ましくは１／２周期以下、さらに好ましくは１／１０周期以下の時間間隔に設定される。図４（Ｂ）を参照して、測定時間Ｔ２は、測定対象物に加わることが想定される最小周波数の振動の１周期以上の時間、好ましくは１０周期以上の時間に設定される。すなわち、１周期のうちに複数点のデータをサンプリングし、それを複数周期に亘ってサンプリングする。サンプリングした加速度データを平均することによって、加速度の変動方向（振動の振幅方向）における中心の値（中心値）、すなわち加速度基準値が得られる。
【００３１】
１周期当たりのサンプリング数は１０以上であるのが好ましい。また、加速度の測定は１０周期以上の時間行なうことが好ましい。具体的には、測定対象物に加わることが想定される振動の最大周波数をＦ１（Ｈｚ）としたとき、サンプリング間隔Ｔ１は以下の式（１）を満たす時間に設定されていると好ましい。これにより、最大周波数に対して１周期当たりのサンプリング数は１０以上となる。さらに、測定対象物に加わることが想定される振動の最小周波数をＦ２（Ｈｚ）としたとき、測定時間Ｔ２は以下の式（２）を満たす時間に設定されると好ましい。これにより、最小周波数に対して、１０周期以上の時間、上記サンプリング間隔Ｔ１で加速度データがサンプリングされる。
【数１】
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【００３２】
受配電機器（測定対象物）に加わる振動の周波数（対象周波数）を、例えば１Ｈｚ〜２０Ｈｚとした場合、Ｔ１＝１／２００（５ｍｓ）、Ｔ２＝１０／１（１０ｓ）に設定できる。この場合のサンプリング数（測定回数＝Ｔ２／Ｔ１）は、２０００となる。サンプリング間隔Ｔ１及び測定時間Ｔ２をこのように設定することにより、平均化するのに十分な加速度データが得られる。そのため、これらのデータの平均値を算出することによって、その平均値（中心値）を実質的にセンサ出力の零点とみなすことが可能となる。
【００３３】
図５は、図２のステップＳ２０００の詳細なフローである。図５を参照して、このルーチンは、予め設定された閾値Ｈ以上の加速度の発生頻度をカウントするためのカウンタ変数ｎ、処理の繰返し回数をカウントするためのカウンタ変数ｍ、及び変数ΔＧｍａｘにそれぞれ０を代入して、これらの変数を初期化するステップＳ２１００と、ステップＳ２１００の後に実行され、Ｔ１秒のサンプリング間隔でＴ３秒間（Ｔ１＜Ｔ３）、３軸方向の軸方向毎の加速度を測定するとともに、メモリ３００に記憶されている加速度基準値を読出して、測定した各加速度と加速度基準値との差分値ΔＧを絶対値で算出するステップＳ２１１０とを含む。ステップＳ２１１０では、軸方向毎にＴ３／Ｔ１回、加速度の測定が行なわれ、各加速度に対して、加速度基準値（中心値）からの差分値ΔＧが絶対値で算出される。
【００３４】
このルーチンはさらに、ステップＳ２１１０の後に実行され、測定時間Ｔ３の間に測定された、全ての軸方向の差分値ΔＧのうちの最大値を、各軸方向の加速度の最大値を代表する代表値ΔＧｍとして算出するステップＳ２１２０と、ステップＳ２１２０の後に実行され、代表値ΔＧｍが予め設定された閾値Ｈ（例えば０．０５Ｇ）以上か否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２１３０と、ステップＳ２１３０において、代表値ΔＧｍが閾値Ｈ以上であると判定された場合に実行され、カウンタ変数ｎをインクリメントするステップＳ２１４０と、ステップＳ２１２０の後に実行され、代表値ΔＧｍが変数ΔＧｍａｘの値以上であるか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２１５０と、ステップＳ２１５０において、代表値ΔＧｍが変数ΔＧｍａｘの値以上であると判定された場合に実行され、代表値ΔＧｍを変数ΔＧｍａｘに代入するステップＳ２１６０とを含む。
【００３５】
このルーチンはさらに、ステップＳ２１４０の後、又はステップＳ２１３０において、代表値ΔＧｍが閾値Ｈ以上ではないと判定された場合、及び、ステップＳ２１６０の後、又はステップＳ２１５０において、代表値ΔＧｍが変数ΔＧｍａｘの値以上ではないと判定された場合に実行され、カウンタ変数ｍをインクリメントするステップＳ２１７０と、ステップＳ２１７０の後に実行され、カウンタ変数ｍの値が所定の繰返し回数Ｎと等しいか否か、すなわち、ステップＳ２１１０〜ステップＳ２１７０の処理が所定回数（Ｎ回）繰返されたか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップＳ２１８０とを含む。ステップＳ２１８０において、カウンタ変数ｍの値がＮと等しくないと判定された場合は、制御はステップＳ２１１０に戻る。
【００３６】
このルーチンはさらに、ステップＳ２１８０において、カウンタ変数ｍの値がＮと等しいと判定された場合に実行され、閾値Ｈ以上の加速度の代表値ΔＧｍが検出された期間の発生頻度、すなわち閾値Ｈ以上の加速度の発生頻度（ｎ／Ｎ×１００（％））を算出するステップＳ２１９０と、ステップＳ２１９０の後に実行され、算出した発生頻度と変数ΔＧｍａｘの値とをメモリ３００（記録装置）に記録し、このルーチンを終了するステップＳ２２００とを含む。
【００３７】
［動作］
本実施の形態に係る振動測定装置５０は以下のように動作する。
【００３８】
振動測定装置５０の電源がＯＮされ、ユーザによって測定開始の指示がされると、当該振動測定装置５０は、振動発生状況のトレンド測定を開始する。図２を参照して、振動測定装置５０（ＣＰＵ２００）は、振動発生状況のトレンドを測定するための本測定の前に、定期的に、基準値測定（加速度基準値（中心値）の測定）を実行する（ステップＳ１０００）。
【００３９】
図３を参照して、基準値測定では、振動測定装置５０はまず、加速度センサ１００の出力をＴ１秒のサンプリング間隔でＴ２秒間サンプリングし、３軸方向の軸方向毎に加速度の測定を行なう（ステップＳ１１００）。サンプリング間隔Ｔ１は、例えば、上記式（３）を満たす時間に設定されている。測定時間Ｔ２は、例えば、上記式（４）を満たす時間に設定されている。
【００４０】
受配電機器等の測定対象物が設置される高架上等の場所では、上述のように、低周波（例えば２０Ｈｚ以下）かつ低加速度（例えば０．１〜０．２Ｇ）の振動が発生する。図４を参照して、サンプリング間隔Ｔ１を、上記式（３）を満たす時間に設定することにより、測定対象の周波数（例えば２０Ｈｚ以下）のうちの最大周波数に対して１周期当たり１０以上の加速度データをサンプリングできる。さらに、測定時間Ｔ２を、上記式（４）を満たす時間に設定することにより、測定対象の周波数のうちの最小周波数に対して、１０周期以上の時間、加速度データをサンプリングできる。
【００４１】
再び図３を参照して、振動測定装置５０は、測定した加速度を平均することによって加速度基準値（中心値）を算出する（ステップＳ１２００）。振動測定装置５０は、算出した加速度基準値をメモリ３００に記憶する（ステップＳ１３００）。このように、振動測定装置５０は基準値測定をＴ２秒間行なうことによって、有効な加速度基準値（中心値）を算出するのに必要十分な加速度データを取得する。振動測定装置５０は、取得した加速度データの平均値を算出することによって、実質的にセンサ出力の零点とみなすことが可能な加速度基準値（中心値）を得る。
【００４２】
基準値測定が終了すると、振動測定装置５０は、振動発生状況のトレンドを測定するための本測定を実行する。図５を参照して、振動測定装置５０はまず、上記閾値以上の加速度の発生頻度をカウントするためのカウンタ変数ｎ、処理の繰返し回数をカウントするためのカウンタ変数ｍ、及び変数ΔＧｍａｘを初期化する（ステップＳ２１００）。初期化が終了すると、振動測定装置５０は、加速度センサ１００の出力をＴ１秒のサンプリング間隔でＴ３秒間サンプリングし、３軸方向の軸方向毎に加速度を測定する。振動測定装置５０は、加速度基準値を読出して、測定した各加速度と加速度基準値との差分値ΔＧを絶対値で算出する（ステップＳ２１１０）。
【００４３】
続いて振動測定装置５０は、測定時間Ｔ３の間に測定された、全ての軸方向の差分値ΔＧのうちの最大値を、各軸方向の最大値を代表する代表値ΔＧｍとして抽出する（ステップＳ２１２０）。振動測定装置５０は、代表値ΔＧｍを予め設定された閾値Ｈと比較するとともに、代表値ΔＧｍを変数ΔＧｍａｘの値と比較する。代表値ΔＧｍが閾値Ｈ以上の場合（ステップＳ２１３０においてＹＥＳ）、振動測定装置５０は、カウンタ変数ｎの値を１増やす（ステップＳ２１４０）。代表値ΔＧｍが変数ΔＧｍａｘの値以上の場合（ステップＳ２１５０においてＹＥＳ）、振動測定装置５０は、代表値ΔＧｍの値を変数ΔＧｍａｘに代入して変数ΔＧｍａｘの値を更新する（ステップＳ２１６０）。変数ΔＧｍａｘの初期値は「０」であるため、１回目の測定時には、代表値ΔＧｍの値が変数ΔＧｍａｘに代入される。なお、代表値ΔＧｍが閾値Ｈより小さい場合（ステップＳ２１３０においてＮＯ）は、カウンタ変数ｎの値は更新されない（カウントされない）。同様に、代表値ΔＧｍが変数ΔＧｍａｘの値より小さい場合（ステップＳ２１５０においてＮＯ）は、変数ΔＧｍａｘの値は更新されない。
【００４４】
これらの処理が終了すると、振動測定装置５０は、繰返し回数をカウントするカウンタ変数ｍの値を１増やす（ステップＳ２１７０）。振動測定装置５０は、これら一連の処理がＮ回繰返されたか否かを判定する。Ｎ回繰返されていない場合（ステップＳ２１８０においてＮＯ）は、ステップＳ２１１０〜ステップＳ２１７０の処理を繰返す。これら一連の処理がＮ回繰返されると（ステップＳ２１８０においてＹＥＳ）、振動測定装置５０は、閾値Ｈ以上の加速度（差分値ΔＧ）の発生頻度（ｎ／Ｎ×１００（％））を測定回数（Ｎ）に対する発生割合として算出する（ステップＳ２１９０）。振動測定装置５０は、算出した発生頻度を変数ΔＧｍａｘの値と対応付けてメモリ３００（記録装置）に記録する（ステップＳ２２００）。
【００４５】
本測定が終了すると、振動測定装置５０は、再び基準値測定（図２のステップＳ１０００）を実行する。加速度基準値を測定すると、振動測定装置５０は、再び本測定（図２のステップＳ２０００）を実行する。振動測定装置５０は、発生頻度及び変数ΔＧｍａｘを時系列にメモリ３００（記録装置）に時系列に記録することによって、受配電機器に加わる振動のトレンドを測定する。
【００４６】
上記したサンプリング間隔Ｔ１、測定時間Ｔ２、測定時間Ｔ３、及び繰返し回数Ｎは、例えば以下のように設定される。
サンプリング間隔Ｔ１：０．００５ｓｅｃ（５ｍｓ）
測定時間Ｔ２：１０ｓｅｃ
測定時間Ｔ３：３６ｓｅｃ
繰返し回数Ｎ：１００回
【００４７】
このように設定すれば、振動測定装置５０は、１０秒間で基準値測定を行ない、その後、本測定を３６００秒間行なう。振動測定装置５０は、３６１０秒毎に、上記閾値以上の加速度の発生頻度と加速度最大値（変数ΔＧｍａｘの値）とをメモリ３００に記録する。振動測定装置５０は、約１時間に１回の頻度で加速度データをロギングして、受配電機器の設置環境の振動トレンドを記録する。
【００４８】
図６は、本測定における各軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向）の加速度波形例を示すタイムチャートである。測定回数（繰返し回数Ｎ）は１００回としている。ただし、図６では、絶対値を取らない差分値ΔＧによって加速度波形例が示されている。図６を参照して、本測定における上記発生頻度の算出についてより詳細に説明する。
【００４９】
測定１回目ではＹ軸方向の加速度が最大となっている。そのため、Ｙ軸方向の最大加速度（ΔＧｍ）が閾値と比較される。Ｙ軸方向の最大加速度は閾値を超えているため、振動測定装置５０は、発生頻度をカウントするためのカウンタを１増やす（カウント１）。図６では、閾値以上の加速度が検出された期間（閾値以上の加速度）が矢印Ｌで示されている。測定２回目もＹ軸方向の加速度が最大である。ただし、測定２回目では、Ｙ軸方向の最大加速度（ΔＧｍ）は閾値を超えていないため、頻度カウントはされない。測定３回目では、Ｚ軸方向の加速度が最大であるため、この最大加速度（ΔＧｍ）が閾値と比較される。Ｚ軸方向の最大加速度は閾値を超えているため、振動測定装置５０は、カウンタを１増やす（カウント２）。なお、この期間ではＹ軸方向の最大加速度も閾値を超えているが、Ｚ軸方向の最大加速度より小さいため、カウントには用いられない。図６では、このように閾値以上の加速度が検出されたがカウントには用いられない期間が破線矢印Ｍで示されている。同様に、測定４回目では、Ｘ軸方向の加速度が最大であり、かつ、この最大加速度（ΔＧｍ）は閾値を超えているため、振動測定装置５０は、カウンタを１増やす（カウント３）。このような処理が１００回繰返される。例えば、測定９９回目では、Ｙ軸方向の加速度が最大加速度（ΔＧｍ）であってその加速度が閾値を超えている。このときのカウント数が例えば３６（カウント３６）であり、測定１００回目では閾値以上の加速度（差分値）が測定されなかったとする。この場合、閾値以上の加速度が検出された期間は３６回あり、閾値以上の加速度の発生頻度は３６％（＝３６／１００×１００）と算出される。
【００５０】
［本実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る振動測定装置５０を利用することにより、以下に述べる効果を奏する。
【００５１】
振動測定装置５０は、測定対象物に加わることが想定される振動の最大周波数の振動の１周期以下のサンプリング間隔Ｔ１で、想定される最小周波数の振動の１周期以上の測定時間Ｔ２の間、加速度を測定し、測定した加速度の平均値を加速度基準値として算出する。これにより、測定対象物が設置される環境が、常時又は間欠的に振動が発生する環境であっても、基準値を算出できる。振動測定装置５０は、測定対象物に加わる振動による加速度と加速度基準値との差分値を算出することで、加速度センサ１００の設置角度のズレによる誤差、並びに、加速度センサ１００の特性バラツキによるオフセット、及び重力加速度によるオフセット等に起因する誤差をキャンセルできる。加えて、加速度基準値の算出を定期的に行なうことにより、加速度センサ１００の感度ドリフトについても補正できる。これにより、加速度の測定精度が向上する。
【００５２】
振動測定装置５０はさらに、算出した差分値ΔＧを予め設定された所定の閾値Ｈと比較し、閾値Ｈ以上の差分値（加速度）の発生頻度を測定する。振動測定装置５０は、発生頻度を、加速度最大値とともに時系列にメモリ３００に記録する。振動測定装置５０は、加速度の波形そのものを記録するのではなく、閾値Ｈ以上の差分値が検出された期間の発生頻度、すなわち、閾値Ｈ以上の加速度の発生頻度、及び発生頻度の測定期間中の加速度最大値をメモリ３００に記録する。これにより、メモリ３００に記録するデータ量を大幅に低減できる。すなわち、振動発生状況のトレンド、又は設置環境毎の比較が極めて容易な数値データとして加速度データを記録できる。トレンドを記録した場合でもデータ処理が容易となるので、振動発生状況のトレンドを容易に把握できる。加えて、記録容量の大きな記録媒体が不要となる。メモリ３００に代えて、外部の記録媒体にデータを記録する場合は、高速通信が可能な通信装置が不要となる。
【００５３】
このように、本振動測定装置５０によれば、データ容量を大幅に低減した上で、測定対象物の設置環境における振動発生状況のトレンドを精度よく測定することができる。また、そのような振動測定装置５０を安価で提供できる。
【００５４】
なお、測定対象物に加わる振動を検出するという振動センシングの本来の意味を考えると、センサは測定対象物に対して強固に固定されるべきである。しかし、本実施の形態で示したように、測定対象の振動が低周波の微振動である場合、例えば対象周波数が２０Ｈｚ以下の低周波の場合、強固に固定しなくても振動測定の目的は達成できる。そのため、振動測定装置５０（加速度センサ１００）は、例えばプラグインソケットのようなもので固定してもよい。このように構成すれば、振動測定装置５０（加速度センサ１００）の交換が容易となる。
【実施例】
【００５５】
続いて、振動測定装置５０の効果を確認するために行なった実験について説明する。
【００５６】
この実験では、加速度センサに以下のスペックを持つセンサを用いた。
（１）測定軸：ＸＹＺ軸（上下・前後・左右）
（２）測定レンジ：±２Ｇ
（３）分解能：０．００４Ｇ
（４）オフセット誤差：±０．０４Ｇ
【００５７】
図７に、配電盤（配電機器）の振動発生状況の測定結果を示す。図７（Ａ）には、高架上に設置された配電盤の振動発生状況が示されており、図７（Ｂ）には、高架下に設置された配電盤の振動発生状況が示されている。図７を参照して、高架上の設置環境では、高架下の設置環境に比べて、常時、振動が発生していることがわかる。また、高架上の設置環境では、０．１Ｇ以下の振動の頻度が非常に高い。このような環境における振動発生状況のトレンドを、上記した発生頻度で記録する場合、閾値の最小値は０．０５Ｇ程度にする必要がある。加速度センサのオフセット誤差が±０．０４Ｇの場合、このオフセット誤差は無視できない値である。
【００５８】
そこで、上記加速度センサを用いて、上記実施の形態と同様にして加速度基準値を測定し、加速度基準値との差分をとることによるオフセット誤差の低減効果を調べた。サンプリング間隔Ｔ１は０．００５ｓｅｃ（５ｍｓ）であり、測定時間Ｔ２は１０ｓｅｃである。以下の表１に、加速度基準値の測定時の振動発生条件、及び、加速度基準値による補正の有無によるオフセット誤差の比較結果を示す。
【００５９】
【表１】
2018189397.tif 000004
【００６０】
表１を参照して、振動発生条件は、無振動、周波数１０Ｈｚ（振幅０．３Ｇ）の振動、周波数２０Ｈｚ（振幅１．２Ｇ）の振動、及び周波数１０Ｈｚ〜２０Ｈｚのスイープ（振幅０．３〜１．２Ｇ）の振動の４条件である。各振動条件にて加速度基準値を測定し、オフセット誤差と加速度基準値との差分をとることで、オフセット誤差を補正した。補正なしの場合、オフセット誤差は、加速度センサのオフセット誤差である最大０．０４Ｇである。一方、補正ありの場合は、オフセット誤差は０．０１Ｇ未満であった。これにより、加速度基準値で補正することによって、オフセット誤差を効果的にキャンセルできることが確認された。
【００６１】
（変形例）
上記実施の形態では、加速度の発生頻度を測定するための閾値を１つ設定した例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。閾値は複数設定するようにしてもよい。この場合、設定された閾値毎に、当該閾値以上の差分値の発生頻度を測定するようにしてもよい。
【００６２】
上記実施の形態では、３軸加速度センサを用いて、３軸方向の軸方向毎の加速度を測定する例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、３軸方向の１軸（例えば重力方向）の加速度を測定し、測定した加速度を用いて振動発生状況のトレンドを測定するようにしてもよい。
【００６３】
上記実施の形態では、３軸方向における軸方向毎の加速度の差分値ΔＧを測定し、全ての軸方向の差分値ΔＧのうちの最大値を代表値ΔＧｍとする例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、軸方向毎の各差分値ΔＧのベクトル和のベクトル長を代表値ΔＧｍとしてもよい。この場合、ベクトル和のベクトル長を算出するための演算が必要となるものの、より正確に加速度を検出できる。また例えば、差分値ΔＧの軸方向毎の最大値を、それぞれ、各軸方向の代表値ΔＧｍとしてもよい。この場合、軸方向毎に、各代表値ΔＧｍが閾値Ｈと比較される。図６において、各軸について破線矢印Ｍで示されている期間がこれに相当する。なお、上記実施の形態で示したように、全ての軸方向の差分値ΔＧのうちの最大値を代表値ΔＧｍとすれば、３軸方向の情報を反映できるとともに、算出も容易となる。
【００６４】
上記実施の形態では、振動（加速度）のみを測定する振動測定装置の例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。振動センシング以外の他のセンシングをも兼ねた測定装置としてもよい。例えば、加速度センサに加えて、温度センサ、湿度センサ、又は臭気センサ等のセンサを振動測定装置に搭載することにより、温度、湿度、又は臭い等を測定可能に構成してもよい。さらに、振動測定装置に通信機能を搭載することにより、振動発生状況のトレンドデータを外部の記録媒体に記録するようにしてもよい。これにより、振動等を遠隔監視することができる。
【００６５】
上記実施の形態では、閾値以上の加速度の発生頻度と発生頻度の測定期間中の加速度最大値とを時系列にメモリに記録する例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。発生頻度及び加速度最大値の一方を時系列にメモリに記録するようにしてもよい。
【００６６】
上記実施の形態では、３軸方向の加速度を測定可能な３軸加速度センサを用いた例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。例えば、１軸方向の加速度のみを測定する１軸加速度センサ、又は、２軸方向の加速度のみを測定する２軸加速度センサを用いるようにしてもよい。
【００６７】
上記実施の形態では、測定対象物に加わることが想定される振動の最大周波数の振動の１周期以下のサンプリング間隔Ｔ１で、想定される最小周波数の振動の１周期以上の測定時間Ｔ２の間、加速度を測定し、測定した加速度の平均値を加速度基準値として算出する例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。サンプリング間隔Ｔ１は、測定対象物に加わることが想定される振動の最大周波数の振動の１周期より短い時間であってもよい。また、測定時間Ｔ２は、想定される最小周波数の振動の１周期より長い時間であってもよい。
【００６８】
上記実施の形態では、加速度センサで検出した加速度と加速度基準値との差分値ΔＧを絶対値で算出する例について示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。差分値ΔＧは絶対値でなくてもよい。
【００６９】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００７０】
５０              振動測定装置
１００            加速度センサ
２００            ＣＰＵ
３００            メモリ
４００            電源
Ｔ１              サンプリング間隔
Ｔ２、Ｔ３        測定時間
【図１】
2018189397.tif 000005
【図２】
2018189397.tif 000006
【図３】
2018189397.tif 000007
【図４】
2018189397.tif 000008
【図５】
2018189397.tif 000009
【図６】
2018189397.tif 000010
【図７】
2018189397.tif 000011