(57)【要約】【課題】円柱状又は円錐状の構造物の振動データのスペクトラム解析において、より精密な解析を行うことができる振動データを取得する。【解決手段】電柱１００の振動データを取得するセンサを備えたセンサ装置１において、電柱１００の軸方向の長さが筐体１０の１辺の半分以上であり、硬度が筐体１０の硬度以上であり、電柱１００の軸方向に沿って上部から下部まで一様に接触する脚２０を備える。これにより、電柱１００との接触面積の一様性と大きな接触面積とを両立させることができ、センサ装置１の上部と下部とで振動特性が一致するので、自然外力が発生する場合であっても、精密なスペクトラム解析を行うことができる振動データを取得することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造物の固有振動数を解析するための振動データを取得するセンサ装置であって、
前記振動データを取得するセンサを内蔵した筐体と、
前記筐体に配置され、当該センサ装置を前記柱状構造物に取り付けたときに前記柱状構造物の軸方向に沿って辺又は面が一様に接触する脚と、を備え、
前記脚の長さは前記筐体の一辺の半分以上の長さであり、前記脚の硬度は前記筐体の硬度以上であることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
脚と脚との間隔が一方の端から他方の端にかけて狭くなることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記脚と脚との間に、前記柱状構造物の表面の形状に合致する曲面を備えることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状構造物の振動データを取得するセンサ装置に関し、特にセンサ装置を構造物に取り付ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
円柱の側面に装置を取り付ける場合、装置が比較的大きく、装置の取り付け面が平面であると、装置の端部において装置と円柱との間に距離が生じ、安定して取り付けることができない。
【０００３】
非特許文献１に記載のパーソナルコンピュータのように、装置の四隅にゴムの脚を備えることで装置を安定的に円柱に固定することができる。
【０００４】
非特許文献２には、スピーカーをポールに取り付ける金具が記載されている。取付金具のポールへの取り付け面を、ポールの形状にあわせた曲面とすることで、スピーカーとポールを安定的に固定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「夏間近！ノートＰＣを涼しく使うベストなファン付き冷却台を探る」、[online]、平成29年7月11日、株式会社インプレス、［平成29年11月22日検索］、インターネット〈 URL：http://pc.watch.impress.co.jp/docs/topic/review/711014.html〉
【非特許文献２】「スピーカー取付金具」、[online]、ＴＯＡ株式会社、［平成29年11月22日検索］、インターネット〈 URL：https://www.toa-products.com/download/download/siyozu/sp-131_sa1j.pdf〉
【非特許文献３】生頼直樹、一井康二、「振動を用いた簡便な電柱基礎の健全度土診断技術の開発」、土木学会第６７回年次学術講演会予稿集、公益社団法人土木学会、平成２４年９月、Ｉ−１０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電柱に加速度センサを設置して、電柱の加速度を測定し、加速度データを周波数変換することによって振動解析する場合、電柱と加速度センサ間の「あそび」をできるだけ少なくし、電柱の微小振動をできるだけロスすることなく加速度センサに伝達できると良い。理想的には電柱に印加された加速度のスペクトラムと、センサデータを解析することによって得られるスペクトラムが完全に一致することが望ましい。特に、加速度センサによる測定値をＡＩ等により解析し、構造物の劣化検知もしくは劣化診断をするサービスにおいては、高精度な加速度の測定値が必要であり、影響が大きかった。
【０００７】
非特許文献１の装置の四隅にゴムの脚を備える方法では、電柱と装置が四隅の脚でしか接触していないので摩擦力が小さい。したがって、強風や地震などによる自然外力による振動で装置のブレが大きくなり、精密なスペクトラム解析をするうえで問題となっていた。
【０００８】
電柱は一般的に下のほうが太く、上のほうが細い。つまり、電柱は下部から上部にかけて細くなっている。非特許文献２の取付金具は、ポールへの取り付け面が上部と下部とで同一形状である。電柱の太さが取付位置の上部と下部で異なる場合、上部と下部とで電柱との接触面積が異なる。強風や地震などによる自然外力による振動が発生する場合において、装置の上部と下部とで振動特性が異なってしまうため、精密なスペクトラム解析をするうえで問題になっていた。
【０００９】
また、ウレタンなどの樹脂等を用いてセンサ装置を電柱に密着させる方法も考えられるが、樹脂は硬度が足りずに電柱の微小振動を吸収してしまい、センサ装置で測定する加速度データのスペクトラムが変化するという問題があった。センサ装置を大量の接着剤で電柱に密着させる方法も考えられるが、屋外で長寿命であり、かつ高硬度のものは費用的な問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、円柱状又は円錐状の構造物の振動データのスペクトラム解析において、より精密な解析を行うことができる振動データを取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るセンサ装置は、柱状構造物の固有振動数を解析するための振動データを取得するセンサ装置であって、前記振動データを取得するセンサを内蔵した筐体と、前記筐体に配置され、当該センサ装置を前記柱状構造物に取り付けたときに前記柱状構造物の軸方向に沿って辺又は面が一様に接触する脚と、を備え、前記脚の長さは前記筐体の一辺の半分以上の長さであり、前記脚の硬度は前記筐体の硬度以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、円柱状又は円錐状の構造物の振動データのスペクトラム解析において、より精密な解析を行うことができる振動データを取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１のセンサ装置の構成を示す上面図及び平面図である。
【図２】実施例２のセンサ装置の構成を示す上面図及び平面図である。
【図３】実施例３のセンサ装置の構成を示す上面図及び平面図である。
【図４】実施例４のセンサ装置の構成を示す上面図、下面図、及び平面図である。
【図５】実施例５のセンサ装置の構成を示す上面図、下面図、及び平面図である。
【図６】実施例１−５のいずれかのセンサ装置を用いて構造物の固有振動数を求める様子を示す図である。
【図７】図６の方法で測定した時間領域の振動の波形と周波数領域の振動の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
［実施例１］
図１（ａ）は、実施例１のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の上面図である。図１（ｂ）は、実施例１のセンサ装置１を電柱１００に取り付ける面からみたセンサ装置１の平面図である。
【００１６】
図１に示す実施例１のセンサ装置１は、電柱１００などの構造物に取り付けて、構造物の固有振動数を解析するための振動データを取得する。センサ装置１は、加速度センサを内蔵する筐体１０と筐体１０に配置された脚２０を備える。図１には図示していないが、センサ装置１は電柱１００に結束バンドなどで固定される。後述する実施例２−５のセンサ装置１も同様である。
【００１７】
脚２０は、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際に電柱１００の側面に沿うように、筐体１０の両辺にそれぞれ配置される。脚２０の形状は四角柱である。電柱１００の延びる方向の脚２０の長さが、筐体１０の１辺の長さの半分以上であると、図１（ａ）の上下方向（図１（ｂ）の奥行き方向）の振動に対して強くなる。脚２０は、センサ装置１を電柱１００に取り付けたときに筐体１０が電柱１００に接触しない高さである。両脚２０が一様に下部から上部まで電柱１００に接触するならば、脚２０は、筐体１０が電柱１００に接触する高さであってもよい。
【００１８】
脚２０の硬度は、筐体１０の硬度以上であると、２０Ｈｚ以上の固有振動の脚２０による減衰量を少なくできる。
【００１９】
図１に示すように、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際には、脚２０の内側の辺が電柱１００との接触部分２０Ａとなり、脚２０の辺が一様に下部から上部まで電柱１００に接触するので、センサ装置１の下部と上部とで接触面積が等しくなる。これにより、センサ装置１の下部と上部とで振動特性が一致するため、精密なスペクトラム解析が可能になる。
【００２０】
［実施例２］
図２（ａ）は、実施例２のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の上面図である。図２（ｂ）は、実施例２のセンサ装置１を電柱１００に取り付ける面からみたセンサ装置１の平面図である。
【００２１】
図２に示す実施例２のセンサ装置１は、脚２０の面を電柱１００と接触させた。
【００２２】
脚２０の形状は三角柱である。脚２０の任意の面が電柱１００に接触すればよいので、脚２０の形状は三角柱に限るものではなく、センサ装置１を取り付ける際に電柱１００の側面に接する角度で傾斜した面を備えればよい。
【００２３】
脚２０の長さは一辺の半分以上の長さである。脚２０の硬度は、筐体１０の硬度以上である。
【００２４】
図２に示すように、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際には、脚２０の斜面が電柱１００との接触部分２０Ａとなり、脚２０の斜面が一様に下部から上部まで面的に電柱１００に接触するので、実施例１よりも接触する部分が大きくなる。
【００２５】
実施例２のセンサ装置１は、実施例１よりも接触部分が大きくなるため、より強固にセンサ装置１を電柱１００に固定することが可能となり、より精密なスペクトラム解析が可能となる。
【００２６】
［実施例３］
図３（ａ）は、実施例３のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の上面図である。図３（ｂ）は、実施例３のセンサ装置１を電柱１００に取り付ける面からみたセンサ装置１の平面図である。
【００２７】
図３に示す実施例３のセンサ装置１は、筐体１０の両辺に配置した脚２０の間に、さらに別の脚２０を備えた。センサ装置１を電柱１００に取り付けた際に、３つの脚２０の全てが電柱１００に接触するように、中央の脚２０の高さを両端の脚２０の高さよりも低くする。
【００２８】
脚２０の長さは、いずれも一辺の半分以上の長さである。脚２０の硬度は、いずれも筐体１０の硬度以上である。
【００２９】
図３に示すように、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際には、両辺の脚２０の内側の辺に加えて、真ん中の脚２０の面の一部が接触部分２０Ａとなり、脚２０が一様に下部から上部まで電柱１００に接触するので、実施例１よりも接触する部分が大きくなる。
【００３０】
実施例３のセンサ装置１は、実施例１よりも接触部分が大きくなるため、より強固にセンサ装置１を電柱１００に固定することが可能となり、より精密なスペクトラム解析が可能となる。
【００３１】
なお、図３の例では、脚２０の数は３であるが、脚２０の数を４以上としてもよい。
【００３２】
［実施例４］
図４（ａ）は、実施例４のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の上面図である。図４（ｂ）は、実施例４のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の下面図である。図４（ｃ）は、実施例４のセンサ装置１を電柱１００に取り付ける面からみたセンサ装置１の平面図である。
【００３３】
電柱１００は、下部から上部にかけて細くなる。図４の実施例４のセンサ装置１は、電柱１００の形状に合わせて、脚２０の間隔を下部から上部にかけて狭めている。
【００３４】
脚２０の長さは、いずれも一辺の半分以上の長さである。脚２０の硬度は、筐体１０の硬度以上である。
【００３５】
図４に示すように、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際には、脚２０の内側の辺が接触部分２０Ａとなり、センサ装置１の上部と下部の取り付け位置の太さが異なる場合であっても、脚２０が一様に下部から上部まで電柱１００に接触する。センサ装置１の下部と上部とで振動特性が一致するため、精密なスペクトラム解析が可能になる。
【００３６】
［実施例５］
図５（ａ）は、実施例５のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の上面図である。図５（ｂ）は、実施例５のセンサ装置１を電柱１００に取り付けたときのセンサ装置１の下面図である。図５（ｃ）は、実施例５のセンサ装置１を電柱１００に取り付ける面からみたセンサ装置１の平面図である。
【００３７】
図５に示す実施例５のセンサ装置１は、実施例４のセンサ装置１の脚２０の間の空間に、電柱１００の曲面形状に合わせた曲面を備えたものである。実施例５のセンサ装置１は、上部は下部の曲面よりも狭くなっている。
【００３８】
脚２０の硬度は、筐体１０の硬度以上である。
【００３９】
図５に示すように、センサ装置１を電柱１００に取り付ける際には、曲面全体が接触部分２０Ａとなり、センサ装置１の上部と下部の取り付け位置の太さが異なる場合であっても、曲面全体が一様に下部から上部まで電柱１００に接触する。
【００４０】
実施例５のセンサ装置１は、実施例４よりも接触部分が大きくなるため、より強固にセンサ装置１を電柱１００に固定することが可能となり、より精密なスペクトラム解析が可能となる。
【００４１】
［固有振動数の測定方法］
図６は、実施例１−５のいずれかのセンサ装置１を用いて構造物の固有振動数を求める様子を示す図である。
【００４２】
センサ装置１は、固有振動数を測定する対象の構造物である電柱１００に、結束バンド３０によって固定される。センサ装置１は、加速度センサを内蔵し、電柱１００の振動データを測定する。
【００４３】
電柱１００の固有振動数を測定する際には、作業者がハンマーなどの打撃器具５０で電柱１００を打撃し、電柱１００に振動を与える。センサ装置１は、打撃により生じた自由振動を加速度センサで測定する。
【００４４】
加速度センサで測定した時間領域の波形（図７（ａ））を高速フーリエ変換し、周波数領域の波形（図７（ｂ））を得る。図７（ｂ）の例では、１次固有振動数と２次固有振動数が得られている。センサ装置１の筐体１０内に、振動データからスペクトラムを算出する解析手段とスペクトラムを記録する記録手段を備えてもよい。
【００４５】
実施例１−５のセンサ装置１を用いることにより、センサ装置１と電柱がより密接に接触するので、特に周波数が高い領域の電柱の微細振動がセンサ装置により正確に伝達される。その結果、センサの測定レベルが上がり、高次モードの固有振動をより大きなレベルで得ることができ、より精密な固有振動解析をすることができる。
【００４６】
非特許文献３では、加速度センサを内蔵した携帯端末を電柱にバンドと硬度の低い粘土によって固定する。非特許文献３の携帯端末による測定では１次固有振動数を正しく測定できていないが、これは携帯端末の加速度センサが低周波数の成分を測定できない性能であるためであると思われる。また、非特許文献３では、粘土が高周波の振動を吸収するので２０〜３０Ｈｚになる３次固有振動数よりも次数が大きい固有振動数を計測することはできない。脚の硬度が高い実施例１−５のセンサ装置１を用いると３次以降の固有振動数も計測可能になる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電柱１００の振動データを取得するセンサを備えたセンサ装置１において、電柱１００の軸方向の長さが筐体１０の１辺の半分以上であり、硬度が筐体１０の硬度以上であり、電柱１００の軸方向に沿って上部から下部まで一様に接触する脚２０を備えることにより、電柱１００との接触面積の一様性と大きな接触面積とを両立させることができ、センサ装置１の上部と下部とで振動特性が一致するので、自然外力が発生する場合であっても、精密なスペクトラム解析を行うことができる振動データを取得することが可能となる。
【００４８】
本発明は加速度センサの他に、微小の変異を測定するためのレーザ変異センサなどにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…センサ装置
１０…筐体
２０…脚
２０Ａ…接触部分
３０…結束バンド
５０…打撃器具
１００…電柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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