(57)【要約】      （修正有）【課題】限られた狭い空間でも設置でき、高速なＦＦＴ処理を実行しながら超音波領域のアナログデータを記録することのできる小型データ収集装置を提供する。【解決手段】小型データ収集装置１０は、振動や超音波を測定するセンサ２１からの信号を受け入れる入力部と、トリガ入力を受け入れるトリガ回路１４と、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ドライバを介して外部機器と通信可能なインターフェース部と、電源部と、これらを制御する信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）１３と、を有している。インターフェース部は、Ａ／Ｄ変換器１２によって得られた測定データを記憶させるためにＵＳＢメモリ１６と接続され、ＵＳＢドライバ１５を介してパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２２と特定小電力無線により通信可能な無線機１７と接続されている。【選択図】図１
0003172814.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に取付け可能な小型データ収集装置において、
センサからの信号を受け入れるフィルタアンプと、
フィルタアンプからの信号を変換する超音波周波数帯のＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換器からのデータを処理する信号処理プロセッサと、
信号処理プロセッサと通信を行うシリアルインターフェース回路と、
シリアルインターフェース回路に接続されたメモリと、
これらの電子部品を電気的に接続する基板と、
を有することを特徴とする小型データ収集装置。
【請求項２】
請求項１に記載の小型データ収集装置において、
外部トリガによりデータ収集の開始又は停止を信号処理プロセッサに入力するトリガ回路と、
シリアルインターフェース回路に接続された特定小電力無線機と、
充電可能な二次電池と、
電磁誘導により電源用コイルを介して二次電池を充電することが可能な電源と、
を有することを特徴とする小型データ収集装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の小型データ収集装置において、
基板は、名刺サイズであることを特徴とする小型データ収集装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の小型データ収集装置において、
シリアルインターフェース回路は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）であることを特徴とする小型データ収集装置。
【請求項５】
請求項１に記載の小型データ収集装置において、
基板は、フレキシブル基板で形成され、矩形又は円筒形のケースに収納可能であることを特徴とする小型データ収集装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、限られた狭い空間でも設置でき、超音波帯域のデータを収集して記録する小型データ収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の小型データ収集装置では、比較的変化の遅いアナログ入力に対応したものが知られている。例えば、特許文献１には、１台の小型データ収集装置に複数のアナログセンサを接続可能として構成し、複数の異なるアナログ量を計測・収集することができる小型データ収集装置が開示されている。
【０００３】
この小型データ収集装置は、他からの電源供給を必要とせず、限られた狭い空間でも設置ができ、例えば、空気調和機の電子制御装置の内部に設置することができる。この小型データ収集装置は、複数のアナログ量を同時に計測し、検出した複数のアナログデータをまとまったデータとして構成して収集することができ、レベル変換部を通じてアナログデータを入力すると共にスイッチ入力をアナログデータと同様に一つのデータに変換して記憶することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５９８１７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている小型データ収集装置は、比較的変化の遅いアナログデータやスイッチなどのデジタルデータを入力することが可能であるが、例えば、水中では船舶用プロペラの先端部で発生するキャビテーションノイズや魚群探知器が発生する超音波、空中ではコウモリの鳴き声や物体が損傷する時に発生する超音波であるアコーステックエミッション等の超音波領域のアナログデータを記録することは困難であった。これは、サンプリング周波数が数百ｋＨｚと高く、入力フィルタアンプのバンドパス特性を調整する必要があると共に高速なＦＦＴ処理を実行できるＣＰＵ処理能力が要求されるからである。また、回転する船舶用プロペラのキャビテーションノイズを測定する場合では、プロペラシャフトにスリップリングを取付け、スリップリングを介して信号を取り出す必要があり、実験装置が大型化していた。
【０００６】
そこで、本考案に係る小型データ収集装置は、限られた狭い空間でも設置でき、高速なＦＦＴ処理を実行しながら超音波領域のアナログデータを記録することのできる小型データ収集装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のような目的を達成するために、本考案に係る小型データ収集装置は、被測定物に取付け可能な小型データ収集装置において、センサからの信号を受け入れるフィルタアンプと、フィルタアンプからの信号を変換する超音波周波数帯のＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデータを処理する信号処理プロセッサと、信号処理プロセッサと通信を行うシリアルインターフェース回路と、シリアルインターフェース回路に接続されたメモリと、これらの電子部品を電気的に接続する基板と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本考案に係る小型データ収集装置において、外部トリガによりデータ収集の開始又は停止を信号処理プロセッサに入力するトリガ回路と、シリアルインターフェース回路に接続された特定小電力無線機と、充電可能な二次電池と、電磁誘導により電源用コイルを介して二次電池を充電することが可能な電源と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本考案に係る小型データ収集装置において、基板は、名刺サイズであることを特徴とする。このような形状にすることにより、機器内部に容易に設置することが可能となる。
【００１０】
また、本考案に係る小型データ収集装置において、シリアルインターフェース回路は、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）であることを特徴とする。ＵＳＢ接続にすることで複数のポートを設けることができ、ＵＳＢメモリや特定小電力無線機などを接続することが可能となる。
【００１１】
また、本考案に係る小型データ収集装置において、基板は、フレキシブル基板で形成され、矩形又は円筒形のケースに収納可能であることを特徴とする。このような構成にすることで、基板を折り畳むことにより、更なる限られた空間への設置が可能となる。
【考案の効果】
【００１２】
本考案に係る小型データ収集装置を用いることにより、名刺サイズの小型データ収集装置を制御装置の内部に配置して必要なデータを収集することができる。また、船舶用のプロペラシャフト内に収容できるようにフレキシブル基板で構成されている小型データ収集装置を折り畳んで収容し、プロペラのキャビテーションノイズを測定するためにスリップリングを用いることなくプロペラシャフト内の配線のみにより実験装置の小型化が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案の実施形態に係る小型データ収集装置の構成を示す構成図である。
【図２】本考案の実施形態に係る小型データ収集装置を構成する基板及び部品の実装状態の一例を説明する説明図である。
【図３】本考案の他の実施形態に係るフレキシブル基板を用いた小型データ収集装置の実装状態の一例を説明する説明図である。
【図４】図３に示した小型データ収集装置を折り畳んだ状態の一例を説明する説明図である。
【図５】図４に示した小型データ収集装置を船舶用プロペラシャフト内に収納して船舶用プロペラのキャビテーションノイズ測定のための実験装置を説明する説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、本考案を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１５】
図１は小型データ収集装置１０の構成を示している。小型データ収集装置１０は、振動や超音波を測定するセンサ２１からの信号を受け入れる入力部と、トリガ入力を受け入れるトリガ回路１４と、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ：登録商標）ドライバを介して外部機器と通信可能なインターフェース部と、電源部と、これらを制御する信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）１３と、を有している。入力部はセンサの超音波特性に合わせて信号を受け入れることができ、フィルタアンプの機能を有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１と、１９２ｋＨｚのサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換器１２と、を有している。トリガ部はトリガ回路とトリガ信号を出力するトリガアウト３３とを有し、トリガ回路１４は測定開始の信号を受け入れることで、イベントベースの測定事象におけるデータ収集を可能にしている。インターフェース部は、Ａ／Ｄ変換器１２によって得られた測定データを記憶させるためにＵＳＢメモリ１６と接続され、ＵＳＢドライバ１５を介してパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２２と特定小電力無線により通信可能な無線機１７と接続されている。電源部は、５Ｖの電圧を供給するバッテリ１９に接続された電源１８と、バッテリ１９を充電するための電源用コイル２３と、を有し、電源用コイル２３を有する外部電源２４と電磁誘導により電気的に接続することができる。
【００１６】
ＤＳＰ１１は、ＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルインターフェースによってＰＣ２２と接続され、小型データ収集装置１０の設定情報や測定を行うだけでなく、測定したデータをシリアルインターフェースによってＰＣ２１へ送信することができる。また、ＤＳ１１は、ＵＳＢドライバ１５に接続された無線機１７を介してＰＣ２２と無線通信することができる。また、ＤＳＰ１１は、タイマを内蔵しており、予め決められた時刻に測定を開始・終了することや測定データを予め決められた時刻にＰＣ２１へ送信することもできる。さらに、ＤＳＰ１１は、ＰＣ２２からの制御を無線通信にて行うと共に、バッテリ１９の充電を電磁誘導にて行うことで余分な配線を無くすことが可能となり、実験装置の大型化を防止することができる。
【００１７】
図２は小型データ収集装置１０を構成する基板及び部品の実装状態の一例を示している。小型データ収集装置１０は、図１に示した構成を名刺サイズの基板２５上に有し、基板２５の裏面は絶縁フィルムで覆われている。本考案で特徴的な事項の一つは、超音波帯域のデータ収集を可能とすべく、サンプリング周波数を３２ｋＨｚ，４８ｋＨｚ，９６ｋＨｚ，１９２ｋＨｚまで設定可能としている。このサンプリング周波数により、バンドパスフィルタによるアンチエリアジング処理後の周波数において、９６ｋＨｚの最高記録周波数にて測定することができる。
【００１８】
小型データ収集装置１０は、８ＧバイトのＵＳＢメモリを使用し、サンプリング３２ｋＨｚにおいて約３２時間の連続データ収集を可能にしている。このような長時間測定を可能にすべく、小型データ収集装置１０の消費電流を待機時において５０ｍＡとし、トリガモード待機時において１５０ｍＡとし、メモリ記録時において２００ｍＡとなるように省電力設計とした。図２のバッテリ１９は、供給電圧５Ｖ，約１８０００ｍＡｈのリチウム・イオンバッテリを使用することで約９０時間の作動を実現している。また、データ収集におけるダイナミックレンジを確保するため、セットノイズを約−１００ｄｂに押さえている。図２の小型データ収集装置１０は、トリガ入力を有していることから、通常の測定モードとして、フリーラン測定，タイマ測定の他に、イベントベースの測定や他の小型データ収集装置と同期して測定を実行することも可能である。
【００１９】
図３はフレキシブル基板２６を用いた小型データ収集装置２０の実装状態の一例を示して、図４は図３に示した小型データ収集装置を折り畳んだ状態を示している。名刺サイズの小型データ収集装置２０を制御装置内に配置することは比較的容易であるが、更なる狭い空間に設置することを可能にするため、フレキシブル基板２６上に電子部品を配置して折り畳むことができるようにした。また、ＵＳＢメモリ１６の抜き差しを考慮し、フレキシブル基板２６の端部を粘着テープ３６で固定し、小型データ収集装置２０にストラップ３４を設けると共に長手方向にＵＳＢメモリ１６を配置することで、矩形や円筒形の限られた空間に小型データ収集装置２０を設置した後でも容易にＵＳＢメモリを交換することができる。なお、フレキシブル基板２６の裏面は絶縁フィルムで覆われている。
【００２０】
図５は図４に示した小型データ収集装置２０を船舶用プロペラシャフト３２内に収納して船舶用プロペラ３１のキャビテーションノイズ測定のための実験装置を示している。プロペラシャフト３２内には、２個の小型データ収集装置２０と、１個のバッテリ１９を設置し、船舶用プロペラ３１に取り付けたセンサ２１からのケーブルを各小型データ収集装置２０に接続している。また、２個の小型データ収集装置２０を同期して測定させるためにトリガライン３５で接続している。
【００２１】
船舶用プロペラ３１を水中に配置し、図示しないモータでプロペラシャフト３２を回転させることでプロペラ先端部にて発生するキャビテーションノイズを小型データ収集装置２０で測定することができる。測定の制御はＰＣ２１からの無線通信により行い、各小型データ収集装置２０で測定した測定データを無線通信にてＰＣ２１で受信する。また、外部電源２４を使用して小型データ収集装置２０に取り付けられている電源用コイルを介してバッテリ１９を充電することができるため、充電のために小型データ収集装置２０を取り外す手間を省くことができる。
【００２２】
以上、上述したように、本実施形態に係る小型データ収集装置を用いることにより、名刺サイズの小型データ収集装置を制御装置の内部に配置して必要なデータを収集することができ、超音波帯域のデータロガーとして使用することが可能である。また、船舶用のプロペラシャフト内に収容できるようにフレキシブル基板で構成されている小型データ収集装置を折り畳んで収容し、プロペラのキャビテーションノイズを測定するためにスリップリング等の接続器具を用いることなくプロペラシャフト内の配線だけで済み、実験装置の大型化を防止できる。
【符号の説明】
【００２３】
１０，２０  小型データ収集装置、１１  ＢＰＦ、１２  Ａ／Ｄ変換器、１４  トリガ回路、１５  ＵＳＢドライバ、１６  ＵＳＢメモリ、１７  無線機、１８  電源、１９  バッテリ、２１  センサ、２３  電源用コイル、２４  外部電源、２５  基板、２６  フレキシブル基板、３１  船舶用プロペラ、３２  船舶用プロペラシャフト、３３  トリガアウト、３４  ストラップ、３５  トリガライン、３６  粘着テープ。
【図１】
0003172814.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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