(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪素子の逆磁歪効果により振動速度を測定する逆磁歪形振動速度センサ（１，２１）であって、
支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）と、
磁石（４）を有する錘部（５）と、
前記支柱部（２）の一側と前記錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、
前記支柱部（２）の他側と前記錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備え、
前記支柱部（２）、前記磁石（４）、前記錘部（５）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）とにより閉磁路として磁気ブリッジを形成し、
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）又は第２磁歪ばね材（７）に、圧縮力が第２磁歪ばね材（７）又は第１磁歪ばね材（６）にそれぞれに加わり、
第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を前記磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定し得るように構成した、ことを特徴とする逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項２】
磁歪素子の逆磁歪効果により振動速度を測定する逆磁歪形振動速度センサ（３１，４１）であって、
磁石（３２）を有する支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）と、
錘部（５）と、
前記支柱部（２）の一側と前記錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、
前記支柱部（２）の他側と前記錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備え、
前記支柱部（２）、前記錘部（５）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）と前記磁石（３２）により閉磁路として磁気ブリッジを形成し、
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）又は第２磁歪ばね材（７）に、圧縮力が第２磁歪ばね材（７）又は第１磁歪ばね材（６）にそれぞれに加わり、
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を前記磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定し得るように構成した、ことを特徴とする逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項３】
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に可撓性を有する板状の部材である、ことを特徴とする請求項１又は２の逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項４】
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に長円形のリング状の部材である、ことを特徴とする請求項１，２又は３の逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項５】
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に鉄・コバルト系合金から成る磁歪素子を用いた、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４の逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項６】
前記磁歪検出コイル（３）は、第１磁歪検出コイル（３ａ）と、該第１磁歪検出コイル（３ａ）とは逆方向にコイルが巻かれた第２磁歪検出コイル（３ｂ）とに分割した磁歪検出コイルである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５の逆磁歪形振動速度センサ。
【請求項７】
支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）、磁石（４，３２）、錘部（５）と該支柱部（２）の一側と該錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、該支柱部（２）の他側と該錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備えた逆磁歪形振動速度センサ（１，２１，３１，４１）における第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定する方法であって、
前記錘部（５）、前記磁石（４，３２）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）と前記支柱部（２）により閉磁路として磁気ブリッジを形成し、
前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、
前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）に加わるときには第２磁歪ばね材（７）には圧縮力が加わり、逆にその圧縮力が第１磁歪ばね材（６）に加わるときには第２磁歪ばね材（７）にその引張力が加わるようにして、前記磁歪検出コイル（３）では磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にして測定する、ことを特徴とする逆磁歪形振動速度センサを用いた測定方法。
【請求項８】
前記磁歪検出コイル（３）に、第１磁歪検出コイル（３ａ）と、該第１磁歪検出コイル（３ａ）とは逆方向にコイルが巻かれた第２磁歪検出コイル（３ｂ）とに分割した磁歪検出コイルを用いる、ことを特徴とする請求項７の逆磁歪形振動速度センサを用いた測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪素子を用いた振動速度センサに係る。本発明は、極低温度から高温度の変化においても振動を安定した状態で測定することができる逆磁歪形振動速度センサ及びこれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在はエネルギー源として天然ガス、メタンガス又は水素等の種々のものが利用されている。これらの精製、運搬には液化が有効であり、エネルギー源として利用しやすいという特性がある。その精製、運搬の過程で、コンプレッサ等の回転機器は重要な役割を果たしている。これらの機器の保全を目的とした状態監視の大きな要素である振動測定は、生命・財産を保全する目的でも重要である。この振動測定に振動センサが利用されている。
【０００３】
従来の振動速度を測定する振動センサは、主に電磁誘導の法則を利用した動電形振動センサが主に利用されている。図１２の概略説明図に示すように、この振動速度センサ５１は、動電形で電磁誘導の法則を利用するものである。この振動速度センサ５１は、ケース５２内に棒磁石５３を固定部５４で挟むように支持し、この棒磁石５３の周囲においてソレノイドコイル５５をばね５６等で上下動自在に支持したものである。この上下動自在に支持されたソレノイドコイル５５が可動部５７となる。可動部５７のソレノイドコイル５５と棒磁石５３の相対速度によりソレノイドコイル５５に誘起する起電圧を振動速度として検知するセンサである。
【０００４】
また、磁歪素子を用いた振動センサに関する技術が種々提案されている。例えば特許文献１の特開２００６−２１４９９５号公報「振動センサ」のように、固定部に固定された一対のバイアス磁石と、この一対のバイアス磁石にそれぞれ片持ち支持された第１の超磁歪素子及び第２の超磁歪素子と、これら第１の超磁歪素子及び第２の超磁歪素子に両持ち支持された慣性質量部と、第１のピックアップコイルと、第２のピックアップコイルと、を含んで構成されている振動センサが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１４９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示すような従来の垂直取付けの振動速度センサ５１は、その自己共振周波数を使用の周波数の１／４以下にする必要がある。そのため、ばね５６等の撓み量が大きくなると、ばねの弾性係数の安定性、極低温度・高温度における長期信頼性と磁石の特性変化等が直接発生起電圧に悪影響を及ぼすおそれがあった。その結果、このような構成の振動速度センサ５１は極低温度・高温度の場所では使用できないおそれがあった。その結果、このような構成の振動速度センサ５１は極低温度・高温度の場所では使用できないという問題を有していた。
【０００７】
本発明の発明者は、振動速度センサにおいてばねに代えて簡単な形状の磁歪素子の部材を用いることにより、ばね自身即ち磁歪素子の逆磁歪効果を利用して磁気ブリッジとすれば、極低温度から高温度の変化にも対応できることに着目した。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、複雑な構成のばね構造を必要とせず、簡単な形状の磁歪素子部材の逆磁歪効果を利用し、磁気ブリッジとすることで、極低温度から高温度の変化にも対応でき、かつ高精度に安定した耐環境性に適応した振動測定を行うことができる逆磁歪形振動速度センサ及びこれを用いた測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の速度センサは、磁歪素子の逆磁歪効果により振動速度を測定する逆磁歪形振動速度センサ（１，２１）であって、支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）と、磁石（４）を有する錘部（５）と、前記支柱部（２）の一側と前記錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、前記支柱部（２）の他側と前記錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備え、前記支柱部（２）、前記磁石（４）、前記錘部（５）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）とにより閉磁路として磁気ブリッジを形成し、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）又は第２磁歪ばね材（７）に、圧縮力が第２磁歪ばね材（７）又は第１磁歪ばね材（６）にそれぞれに加わり、第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を前記磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定し得るように構成した、ことを特徴とする。
【００１０】
または、本発明の速度センサは、磁歪素子の逆磁歪効果により振動速度を測定する逆磁歪形振動速度センサ（３１，４１）であって、磁石（３２）を有する支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）と、錘部（５）と、前記支柱部（２）の一側と前記錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、前記支柱部（２）の他側と前記錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備え、前記支柱部（２）、前記錘部（５）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）と前記磁石（３２）により閉磁路として磁気ブリッジを形成し、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）又は第２磁歪ばね材（７）に、圧縮力が第２磁歪ばね材（７）又は第１磁歪ばね材（６）にそれぞれに加わり、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を前記磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定し得るように構成した、ことを特徴とする。
【００１１】
例えば、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に可撓性を有する板状の部材である。前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に長円形のリング状の部材である。前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は共に鉄・コバルト系合金から成る磁歪素子を用いることができる。
前記磁歪検出コイル（３）は、第１磁歪検出コイル（３ａ）と、該第１磁歪検出コイル（３ａ）とは逆方向にコイルが巻かれた第２磁歪検出コイル（３ｂ）とに分割した磁歪検出コイルである。
【００１２】
本発明の測定方法は、支柱部（２）が挿入された磁歪検出コイル（３）、磁石（４，３２）、錘部（５）と該支柱部（２）の一側と該錘部（５）の一側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材（６）と、該支柱部（２）の他側と該錘部（５）の他側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材（７）と、を備えた逆磁歪形振動速度センサ（１，２１，３１，４１）における第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定する方法であって、前記錘部（５）、前記磁石（４，３２）、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）と前記支柱部（２）により閉磁路として磁気ブリッジを形成し、前記第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）を、平行に配置された前記支柱部（２）と前記錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡すことにより、前記支柱部（２）、前記錘部（５）の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材（６）に加わるときには第２磁歪ばね材（７）には圧縮力が加わり、逆にその圧縮力が第１磁歪ばね材（６）に加わるときには第２磁歪ばね材（７）にその引張力が加わるようにして、前記磁歪検出コイル（３）では磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にして測定する、ことを特徴とする。
前記磁歪検出コイル（３）に、第１磁歪検出コイル（３ａ）と、該第１磁歪検出コイル（３ａ）とは逆方向にコイルが巻かれた第２磁歪検出コイル（３ｂ）とに分割した磁歪検出コイルを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成では、第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化を磁歪検出コイル（３）で検知し、誘導起電圧により振動速度を測定することができる。本発明は、従来のような複雑な構造のばねを用いていないので、極低温度から高温度の変化にも対応できる。
また、本発明は、印加磁界に対する透磁率変化率が温度変化に対して一定であるため、温度特性が良くなり、振動速度センサの測定精度が高くなる。
【００１４】
更に、本発明は、複雑な構造のばねを用いず、第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）の形状が単純構成で、組立も容易であり、センサ感度のばらつきが小さくなる。
【００１５】
本発明は、第１磁歪ばね材（６）と第２磁歪ばね材（７）は、平行に配置された支柱部（２）と錘部（５）の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡し、全体で台形構造に取り付けられている。そこで、本発明は、支柱部（２）又は錘部（５）が上下振動するときは、第１磁歪ばね材（６）に引張力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材（７）には圧縮力が加わる。また、本発明は、第１磁歪ばね材（６）に圧縮力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材（７）には引張力が加わる。その結果、第１磁歪検出コイル（３ａ）と第２磁歪検出コイル（３ｂ）により、磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にすることができ、測定出力値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の逆磁歪形振動速度センサを示す概略正面図である。
【図２】実施例１の逆磁歪形振動速度センサを示す概略平面図である。
【図３】実施例１の逆磁歪形振動速度センサの原理説明図である。
【図４】本発明の測定原理を説明する透磁率とバイアス磁束密度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の逆磁歪形振動速度センサの振動動作の説明図であり、（ａ）は錘部が下方へ移動している状態、（ｂ）は錘部が上方へ移動している状態である。
【図６】本発明の逆磁歪形振動速度センサをケースに内装した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の逆磁歪形振動速度センサにより測定した加振試験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の逆磁歪形振動速度センサにより測定した加振試験結果を示すグラフである。
【図９】実施例２の逆磁歪形振動速度センサを示す概略説明図である。
【図１０】実施例３の逆磁歪形振動速度センサを示す概略説明図である。
【図１１】実施例４の逆磁歪形振動速度センサを示す概略説明図である。
【図１２】従来の動電形振動センサを示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、錘部、磁石、２枚の磁歪ばね材と支柱部により閉磁路として磁気ブリッジを形成し、磁歪ばね材の磁歪素子の逆磁歪効果により振動速度を測定する逆磁歪形振動速度センサである。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
＜振動速度センサの構成＞
図１は実施例１の逆磁歪形振動速度センサを示す概略正面図である。図２は実施例１の逆磁歪形振動速度センサを示す概略平面図である。図３は実施例１の逆磁歪形振動速度センサの原理説明図である。
実施例１の逆磁歪形振動速度センサ１は、支柱部２が挿入された磁歪検出コイル３と、磁石４を挟むように形成された錘部５と、支柱部２の一端側と錘部５の一端側とを連結した磁歪素子から成る第１磁歪ばね材６と、支柱部２の他端側と錘部５の他端側とを連結した磁歪素子から成る第２磁歪ばね材７と、から構成される。ここで第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７と表記したのは、同じ構成の部材を説明上区別するためであり、この数字は順番又は等級を示すものではない。
なお、図１の図示例では、支柱部２に磁歪検出コイル３を２か所に分けて巻き付けた状態を示しているが、この状態に限定されない。
【００１９】
支柱部２は外部振動を磁歪素子（第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７）に伝えるための部材である。支柱部２は例えば金属製の円柱形状の柱状部材である。この周囲に磁歪検出コイル３が巻き付けられている。
磁歪検出コイル３は、磁歪素子（第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７）が外部振動により歪が生じ、このときに磁歪素子の逆磁歪効果により透磁率が変化する。これにより生じた磁束の変化を電気信号に変換して検出する部材である。
この磁歪検出コイル３は、第１磁歪ばね６に近傍した第1磁歪検出コイル３ａと第２ａ磁歪ばね７に近傍した第２磁歪検出コイル３ｂに分割して、各々相対的に逆方向にコイルが巻かれている。
磁石４は永久磁石から成り、磁歪素子（第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７）にバイアス磁束密度を印加するための部材である。
【００２０】
磁歪素子から成る第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７は、外部振動による歪の変化を磁束の変化にするためのばね材（素子）である。この磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化は、磁歪検出コイル３で検知される。この検知に基づき誘導起電圧により振動速度を測定する。本発明では、この第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７が可撓性を有する薄い板状の部材であり、単純な形状で構成されている。従来のような複雑な構造のばねではないため、極低温度から高温度の変化にも対応できるようになる。
【００２１】
また、第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７は、支柱部２又は錘部５との振動を正確に検知すべく、図２の平面図に示すように長円形のリング状の部材にした。このように２枚の磁歪素子片で支柱部２と錘部５とを連結するような長円形のリング状に形成し、その長辺の対角位置に支柱部２又は錘部５とをそれぞれ連結した。即ち、一側において２枚の磁歪素子片で支柱部２と錘部５とをそれぞれ連結している。この長円形のリング状にした第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７は、安定した検知が可能になる。なお、支柱部２と錘部５とを連結する構成であれば、図示例の長円形のリング状に限定されず、円形のリング状、長方形のリング状又はその他の形状にすることができる。
【００２２】
このような構成に成る第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７は、印加磁束密度に対する透磁率変化率が温度変化に対して一定であるため、温度特性が良くなり、振動速度センサの測定精度が高くなる。
【００２３】
＜磁歪素子＞
本発明では第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７を構成する磁歪素子として、鉄・コバルト系合金（Ｆｅ−Ｃｏ系磁性材料）を用いた。この材質は極低温度から高温度領域でも安定しているからである。強磁性体に磁化されたときに微小な寸法変化を生じるという性質(磁歪)がある素子であれば、この鉄・コバルト系合金に限定されない。例えば、ニッケル系材料、フェライト系材料、Ｆｅ-Ｓｉ系磁性材料、Ｆｅ−Ｎｉ系磁性材料（パーマロイ)、アモルファス磁性材料を用いることができる。
【００２４】
＜測定原理の説明＞
図４は本発明の測定原理を説明する透磁率とバイアス磁束密度との関係を示すグラフである。
この逆磁歪形振動速度センサ１は、錘部５、磁石４、第１磁歪ばね材６、第２磁歪ばね材７と支柱部２とにより閉磁路として磁気ブリッジを形成している。外部振動で支柱部２又は錘部５の上下振動により、第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７に引張力又は圧縮力が生じる。この引張力又は圧縮力により第１磁歪ばね材６、第２磁歪ばね材７の磁歪素子の逆磁歪効果で透磁率（磁気抵抗）が変化する。これにより磁気平衡点が移動する際に、磁束の変化で磁歪検出コイル３（第１磁歪検出コイル３ａと第２磁歪検出コイル３ｂ）間に振動速度に比例した電圧が発生する電気信号を変換することで振動速度を測定することができる。
【００２５】
＜振動の動作説明＞
図５は本発明の逆磁歪形振動速度センサの振動動作の説明図であり、（ａ）は錘部が下方へ移動している状態、（ｂ）は錘部が上方へ移動している状態である。
実施例１の逆磁歪形振動速度センサ１では各第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７は、略平行に配置された支柱部２と錘部５の間にそれぞれ相反する方向に傾斜するように掛け渡した台形状構造になる。この台形状構造とは支柱部２の長手方向の線と錘部５の長手方向の線とが平行に配置され、この支柱部２と錘部５とを連結する２本の各磁歪ばね材６，７は平行ではない状態の構成を意味する。
【００２６】
このように、２本の磁歪ばね材６，７を全体構成で台形状構造になるように配置したのは、本発明では従来のように弾性部材たるばね等で錘部５を支持する構成ではない。これを単純に２本の磁歪ばね材を平行に連結するとその長方形状構造では弱い振動でも平行四辺形に変形しやすくなるため正確な検知は困難だからである。本発明のように台形状構造になるように配置すれば、振動により平行四辺形に変形することがなく、磁歪ばね材６，７の歪による変化を検知することができる。
【００２７】
また、実施例１の逆磁歪形振動速度センサ１は支柱部２の辺長が錘部５側の辺長より長い形状の台形状構造となっている。このように２本の磁歪ばね材６，７を全体で台形状構造になるように配置したのは、支柱部２又は錘部５の上下振動により生じる引張力が第１磁歪ばね材６に加わえるためである。逆に圧縮力が第２磁歪ばね材７に加わり、または引張力が第２磁歪ばね材７に加わり、逆に圧縮力が第１磁歪ばね材６に加わえるためである。その結果、磁歪検出コイル３では磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にすることができ、測定出力値を大きくすることができる。
【００２８】
＜振動速度センサをケースに内装した構成＞
図６は本発明の逆磁歪形振動速度センサをケースに内装した状態を示す断面図である。
本発明の逆磁歪形振動速度センサ１は、円筒形状のケース本体１１と両側に円形状の蓋体１２を着脱自在に取り付けた装置内に装着して用いる。ケース本体１１は磁気シールドが用いられている。この磁気シールドにより、外部磁場ノイズが振動速度センサ１の内部に放射されないように保護される。また、振動速度センサ１の内部の部品、部材も機械的に保護される。
【００２９】
一方の蓋体１２にはコネクタ１３が取り付けられている。このコネクタ１３は、磁歪効果により生じた電気信号を出力させるための部材である。他方の蓋体１２にはスタッド１４が取り付けられている。このスタッド１４は振動速度センサ１を被測定物５８に固定するための部材である（図１２参照）。
【００３０】
ケース本体１１内には その上下にストッパ１５が設けられている。上下のストッパ１５は、衝撃による錘部５の上下動の際に第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７の破壊、破損を防止するための部材である。例えばストッパ１５は、合成樹脂材から成り、錘部５の上下端を所定距離以上は移動しないようになっている。
【００３１】
＜周波数加振試験＞
図７は本発明の逆磁歪形振動速度センサによる周波数加振試験結果を示すグラフである。
実施例として、本発明の実施例１の共振周波数ｆｎ＝３５Hzの逆磁歪形振動速度センサ１を用いて周波数加振試験を実施した。図１に示すような逆磁歪形振動速度センサ１において上側の磁歪検出コイル３と下側の磁歪検出コイル３の信号を同位相にして加算となるように接続した状態で周波数加振試験を実施した。加振力ｖ＝２０mm／sは一定で、加振周波数を５０Hzから１０００Hzで加振させた場合のセンサ出力の片振幅をバイアス磁束密度が磁石４０ｍＴの条件で測定した。
【００３２】
＜振動測定試験＞
図８は本発明の逆磁歪形振動速度センサにより測定した加振試験結果を示すグラフである。
本発明の逆磁歪形振動速度センサ１を用いて、外輪に傷のある転がり軸受を使用した回転試験機における軸受異常振動波形を試験した。その振動を測定した結果を図８に示す。グラフの上段は、渦電流形変位センサによるパルス信号波形を示す。１回転に１パルスの信号波形が現れる。これを回転基準信号とする。中段に本発明の逆磁歪形振動速度センサ１を用いて測定した振動波形を示す。因みに、この振動波形は増幅器で２０倍にし、５ｋHzのローパスフィルタで処理した波形である。下段には比較のために振動加速度波形を示す。この振動加速度波形は増幅器で１倍にし、５ｋHzのローパスフィルタで処理した波形である。この振動測定試験の結果から、本発明の逆磁歪形振動速度センサ１を用いることにより外輪に傷のある転がり軸受の振動の特徴を的確に測定ができることを確認できた。
【００３３】
＜極低温振動結果＞
また、本発明の逆磁歪形振動速度センサ１は、振動を−１９６℃下（液体窒素温度）においても電源無しで適切に振動測定ができることを確認した。これは本発明の逆磁歪形振動速度センサ１は、磁歪ばね材６，７の全体形状を台形構造とすることで複雑なばね構造を必要とせず，簡単な形状のばねでばね自身の逆磁歪効果を利用し、磁気ブリッジとすることで極低温度から高温度変化にも対応できる。高精度に安定した耐環境性に適応した振動測定を行うことができる。
【実施例２】
【００３４】
図９は実施例２の逆磁歪形振動速度センサを示す概略正面図である。
実施例２の逆磁歪形振動速度センサ２１は各磁歪ばね材６，７の傾斜向きが実施例１の向きと異なる。支柱部２の長手方向の線と錘部５の長手方向の線とが平行に配置され、この支柱部２と錘部５とを連結する２本の各磁歪ばね材６，７は平行ではない状態は同じである。このような構成の磁歪ばね材６，７を台形状構造になるように配置したものでも、振動により平行四辺形に変形することがない。
【００３５】
実施例２の逆磁歪形振動速度センサ２１の構成でも、支柱部２又は錘部５が上下振動する際に、第１磁歪ばね材６に引張力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材７には圧縮力が加わる。また第１磁歪ばね材６に圧縮力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材７には引張力が加わる。その結果、磁歪検出コイル３では磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にすることができ、測定出力値を大きくすることができる。
【実施例３】
【００３６】
図１０は実施例３の逆磁歪形振動速度センサを示す概略説明図である。
実施例３の逆磁歪形振動速度センサ３１は磁石３２の装着位置が錘部５ではなく支柱部２にあることが実施例１と実施例２の配置とは異なる。このように磁石３２が支柱部２にあるときでも、第１磁歪ばね材６と第２磁歪ばね材７の磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化について、磁歪検出コイル３で検知することができる。
【００３７】
なお実施例３の逆磁歪形振動速度センサ３１では磁石３２を支柱部２の途中に装着するために、磁歪検出コイル３はこの磁石３２を挟むように２か所に装着した。このような磁歪検出コイル３の配置でも検知効果は変わらない。
【実施例４】
【００３８】
図１１は実施例４の逆磁歪形振動速度センサを示す概略説明図である。
実施例４の逆磁歪形振動速度センサ４１は各磁歪ばね材６，７の傾斜向きが実施例３の向きと異なる。支柱部２又は錘部５が上下振動する際に、第１磁歪ばね材６に引張力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材７には圧縮力が加わる。また第１磁歪ばね材６に圧縮力が加わるときは、逆に第２磁歪ばね材７には引張力が加わる。その結果、磁歪検出コイル３では磁歪素子の逆磁歪効果による透磁率の変化量を２倍にすることができ、測定出力値を大きくすることができる。
【００３９】
なお、本発明は、複雑な構成のばね構造を必要とせず、簡単な形状の第１磁歪ばね材６、第２磁歪ばね材７の磁歪素子の逆磁歪効果を利用し、磁気ブリッジとすることで、極低温度から高温度の変化にも対応でき、かつ高精度に安定した耐環境性に適応した振動測定を行うことができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、コンプレッサ等の回転機器の振動測定に限定されず、その他の機器、装置、車両のように振動するものであれば測定に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  振動速度センサ
２  支柱部
３  磁歪検出コイル
３ａ  第１磁歪検出コイル
３ｂ  第２磁歪検出コイル
４  磁石
５  錘部
６  第１磁歪ばね材
７  第２磁歪ばね材
２１  振動速度センサ
３１  振動速度センサ
３２  磁石
４１  振動速度センサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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