(57)【要約】【課題】従来の衝撃加速度計の動的応答特性測定では、金属製飛翔体を用いていたため、発生する弾性波パルスの持続時間が１００μｓｅｃ以下と短く、数ｋＨｚ以下の低周波数帯域での正常な加速度応答特性が得られなかった。【解決手段】動的応答特性測定において、丸棒の一端面に衝撃を印加する飛翔体であって、弾性波伝播速度の異なる材料を配列した構成として、金属材料から成る本体部３Ａと高分子材料から成る頭部３Ｂを備えた飛翔体３とし、発生する弾性波パルスの持続時間を１ｍｓｅｃ以上にし、低周波数帯域の弾性波パルスを発生させて低周波帯域での正常な加速度応答特性の取得を実現した。【選択図】  図１
2004340734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒の一端面に衝撃を加え、これにより丸棒に生じた加速度を他端面に設けた衝撃加速度計と側面に設けた歪みゲージで測定し、衝撃加速度計及び歪みゲージの各測定値に基づいて衝撃加速度計の動的応答特性を測定する衝撃加速度計の動的応答特性測定において、丸棒の一端面に向けて発射されて衝撃を印加する飛翔体であって、弾性波伝播速度の異なる材料を飛翔方向に配列して成ることを特徴とする衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体。
【請求項２】
金属材料と高分子材料から成り、飛翔方向先端部及び中間部のいずれか一方を高分子材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載の衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば金属製の丸棒を使用する衝撃加速度計の動的応答特性測定において、丸棒に衝撃を印加するのに用いる飛翔体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衝撃加速度計の動的応答特性測定は、例えば、特公平６−５２２７０号公報に記載されている。同公報に記載された動的応答特性測定は、例えば金属製丸棒の一端面に衝撃を印加し、これにより発生した弾性波が丸棒の内部を伝播して他端面に到達し反射したときに生じる他端面の加速度をその面に取り付けた衝撃加速度計の入力とし、入力信号となる加速度については丸棒の側面に貼り付けた歪みゲージによって計測し、衝撃加速度計の出力と歪みゲージの出力に対してフーリエ変換、ラプラス変換及びフィルタ演算等の信号処理演算、並びに誤差補正等を行うことにより、衝撃加速度計のゲイン特性や位相特性を測定するものである。また、同測定では、例えばアルミニウム製の飛翔体を用い、この飛翔体を丸棒の一端面に向けて発射して衝突させることにより、丸棒の一端面に衝撃を印加していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の衝撃加速度計の動的応答特性測定では、丸棒に衝撃を印加する手段としてアルミニウム製の飛翔体を用いていたため、この飛翔体の衝突により発生する弾性波パルスの持続時間が１００μｓｅｃ以下と短く、しかも、弾性波パルスの周波数帯域が衝撃加速度計の共振を励起する帯域まで含んでいるので、衝撃加速度計の共振が励起され、その結果、数ｋＨｚ以下の低周波数帯域での正常な加速度応答特性が得られないという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、衝撃加速度計の動的応答特性測定において丸棒に衝撃を印加する飛翔体であって、丸棒に低周波数帯域の弾性波パルスを発生させることができ、低周波帯域での正常な加速度応答特性の取得を実現し得る衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体を提供することを目的としている。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
本発明に係わる衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体は、請求項１として、丸棒の一端面に衝撃を加え、これにより丸棒に生じた加速度を他端面に設けた衝撃加速度計と側面に設けた歪みゲージで測定し、衝撃加速度計及び歪みゲージの各測定値に基づいて衝撃加速度計の動的応答特性を測定する衝撃加速度計の動的応答特性測定において、丸棒の一端面に向けて発射されて衝撃を印加する飛翔体であって、弾性波伝播速度の異なる材料を飛翔方向に配列して成る構成とし、請求項２として、金属材料と高分子材料から成り、飛翔方向先端部及び中間部のいずれか一方を高分子材料で形成した構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体によれば、発生する弾性波パルスの持続時間を１ｍｓｅｃ以上にすることができるので、丸棒に数１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの低周波数帯域の弾性波パルスを印加することができ、低周波帯域での正常な加速度応答特性の取得を実現することができる。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、金属材料に対する高分子材料の位置や双方の材料の組合わせにより、丸棒中を伝播する弾性波の周波数帯域を制御することができ、より充実した測定を行い得るものとなる。
【０００８】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる衝撃加速度計の動的応答特性測定用飛翔体の一実施例を説明する。
【０００９】
図３に示す衝撃加速度計の動的応答特性測定装置は、ベアリング等から成る支持体１，１により金属製の丸棒（デービス棒）２を水平に支持すると共に、図中で左側となる丸棒２の一端面に対して、飛翔体３の発射管４が同軸線状に配置してある。発射管４は、基端部に電磁弁５及びレギュレータ６を介してコンプレッサ７が接続してあり、装填した飛翔体３をコンプレッサ７から供給する加圧空気により発射するものとなっている。また、発射管４の先端部近傍には、カウンタ８に接続した一対の光センサ９Ａ，９Ｂが軸線方向に並設してあり、飛翔体３の発射速度を測定し得る。
【００１０】
丸棒２は、例えば真鍮製であって、他端部から所定距離の位置に上下の歪みゲージ１０Ａ，１０Ｂが取付けてあると共に、他端面に衝撃加速度計１１が取付けてある。各歪みゲージ１０Ａ，１０Ｂの検出信号は、ブリッジボックス１２及びシグナルコンディショナー１３を経てウエーブメモリ１４に入力する。衝撃加速度計１１の検出信号は、チャージアンプ１５を経てウエーブメモリ１４に入力される。丸棒２の他端側には、その端面の振動を測定するレーザ干渉計１６が配置してある。レーザ干渉計１６の検出信号は、コントローラ１７を経てウエーブメモリ１４に入力する。また、ウエーブメモリ１４は、各検出信号に基づいて演算処理等を行うコンピュータ１８に接続してある。
【００１１】
上記構成を備えた動的応答特性測定装置は、発射管４から発射した飛翔体３を丸棒２の一端面に衝突させることで丸棒２に衝撃を印加し、これにより発生した弾性波が丸棒２の内部を伝播して他端面に到達し反射したときに生じる他端面の加速度を衝撃加速度計１１で測定すると共に、入力信号となる加速度を歪みゲージ１０Ａ，１０Ｂで測定し、さらに、丸棒２の他端面の振動をレーザ干渉計１６により測定する。そして、歪みゲージ１０Ａ，１０Ｂ、衝撃加速度計１１及びレーザ干渉計１６からの検出信号に基づいて、信号処理演算や誤差補正などを行うことにより、衝撃加速度計の動的応答特性を測定する。
【００１２】
ここで、上記測定に用いる飛翔体３は、図１に示すように、弾性波伝播速度（音速）の異なる材料を飛翔方向（軸線方向）に配列した構成になっている。具体的には、図１に示す飛翔体３は、金属材料から成る本体部３Ａと、高分子材料から成る頭部３Ｂを備えている。本体部３Ａには、例えば黄銅やアルミニウムなどを用い、頭部３Ｂには、例えばシリコンゴムやポリアセタールなどを用いる。そして、本体部３Ａ及び頭部３Ｂは、使用する材料に応じて接着やねじ結合などの手段により連結してある。
【００１３】
また、図２は飛翔体の他の実施例を示す図である。図示の飛翔体３３は、金属材料から成る頭部３３Ａと尾部３３Ｂを備えると共に、その間に高分子材料から成る中間部３３Ｃを備えている。この場合にあっても、頭部３３Ａ及び尾部３３Ｂに、黄銅やアルミニウム等の金属を用いると共に、中間部３３Ｃに、シリコンゴムやポリアセタール等を用い、適宜の手段により互いに連結してある。
【００１４】
このように、図１に示す飛翔体３では、飛翔方向先端部である頭部３Ｂが高分子材料で形成してあり、図２に示す飛翔体３３では、中間部３３Ｃが高分子材料で形成してある。つまり、高分子材料から成る頭部３Ｂや中間部３３Ｃは、丸棒２の一端面に衝突した際に圧縮されるように設けてある。
【００１５】
飛翔体３，３３は、金属材料に対する高分子材料の位置や両材料の組合わせを選択することにより、丸棒２中を伝播する弾性波の周波数帯域を変えることができる。なお、図示の飛翔体３，３３は、いずれも先端部をテーパ状に形成したものとしたが、例えば先端部を半略球状にしたり、軸線方向全体にわたって同一直径を有する形状にすることができる。
【００１６】
図４は動的応答特性測定の結果である弾性波パルスを示すグラフ、図５は歪みから算出した加速度を示すグラフ、そして、図６は加速度計測値を示すグラフであって、各図の（ａ）は本発明の実施例の飛翔体を用いた場合のグラフであり、各図の（ｂ）は従来の飛翔体を用いた場合のグラフである。なお、実施例の飛翔体は、アルミニウム製の本体部にシリコンゴム製の頭部を設けた構成（図１参照）とし、従来の飛翔体は、実施例の飛翔体と同じ大きさで全体をアルミニウム製とした。また、飛翔体の発射条件等はいずれも同一とした。
【００１７】
とくに、図４に示す弾性波パルスから明らかなように、従来例（ｂ）では持続時間が１００μｓｅｃ以下と短い。このため、従来例では、弾性波パルスの周波数帯域が数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚと高く、これにより衝撃加速度計の共振を励起し、数ｋＨｚ以下の低周波数帯域での正常な加速度応答特性が得られない。
【００１８】
これに対して、実施例（ａ）では弾性波パルスの持続時間がおよそ１．１５ｍｓｅｃである。これにより、実施例では、弾性波パルスの周波数帯域を数１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚとすることができ、図７（ａ）に示す実施例のゲイン特性、及び図７（ｂ）に示す位相特性からも明らかなように、衝撃加速度計の使用範囲をおよそ１０ｋＨｚ以下として、低周波帯域での正常な加速度応答特性の取得（校正）を実現し得るものとなる。
【００１９】
なお、図８は、動的応答特性測定において、全体が樹脂から成る飛翔体を用いた場合の弾性波パルスを示すグラフである。この場合、弾性波パルスの持続時間は数１００μｓｅｃまで長くなるものの、測定した歪み波形がプラトー波形となり、歪みを微分して得た加速度波形の周波数帯域が数ｋＨｚ以下の応答を評価できるまで低下しない。このような樹脂製の飛翔体を用いた場合に対しても、本発明の実施例の飛翔体は、弾性波パルスの周波数帯域を数１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚとし得る点で優れていることが明らかである。なお、上記実施例においては丸棒２の材質として真鍮を用いたが、丸棒２の材質はそれ以外の金属や金属以外の材質であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる動的応答特性測定用飛翔体の一実施例を説明する正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係わる動的応答特性測定用飛翔体の他の実施例を説明する正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図３】動的応答特性測定装置を示す説明図である。
【図４】実施例の弾性波パルスを示すグラフ（ａ）及び従来例の弾性波パルスを示すグラフ（ｂ）である。
【図５】実施例の歪みから算出した加速度を示すグラフ（ａ）及び従来例の歪みから算出した加速度を示すグラフ（ｂ）である。
【図６】実施例の加速度計測値を示すグラフ（ａ）及び従来例の加速度計測値を示すグラフ（ｂ）である。
【図７】実施例のゲイン特性を示すグラフ（ａ）及び位相特性を示すグラフ（ｂ）である。
【図８】樹脂製の飛翔体を用いた場合の弾性波パルスを示すグラフである。
【符号の説明】
２              丸棒
３              飛翔体
３Ａ            本体部（金属材料）
３Ｂ            頭部（高分子材料）
１０Ａ  １０Ｂ  歪みゲージ
１１            加速度計
３３            飛翔体
３３Ａ          頭部（金属材料）
３３Ｂ          尾部（金属材料）
３３Ｃ          中間部（高分子材料）
【図１】
2004340734.tif 000003
【図２】
2004340734.tif 000004
【図３】
2004340734.tif 000005
【図４】
2004340734.tif 000006
【図５】
2004340734.tif 000007
【図６】
2004340734.tif 000008
【図７】
2004340734.tif 000009
【図８】
2004340734.tif 000010