(57)【要約】【課題】振動の検出において、特定の波長の振動を増幅して検出する。【解決手段】検出装置は、対象物１０を伝搬する波長λの振動を増幅して検出する。第１振動検出部１００は、対象物１０に配置されている。第２振動検出部２００は、対象物１０に配置されている。第２振動検出部２００は、第１振動検出部１００から上記した振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて位置する。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成する。【選択図】図１
2016166838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を伝搬する波長λの振動を増幅して検出する検出装置であって、
前記対象物に配置された第１振動検出手段と、
前記対象物に配置されており、前記第１振動検出手段から前記振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて位置する第２振動検出手段と、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を合成する振動合成手段と、
を備える検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、
前記第２振動検出手段は、前記第１振動検出手段から前記伝搬方向に距離ｎλ離れて位置する検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の検出装置において、
前記波長λは、前記対象物の共振周波数又は前記共振周波数の整数倍の周波数の波長である検出装置。
【請求項４】
対象物を伝搬する波長λの振動を増幅して検出する検出方法であって、
前記対象物に第１振動検出手段を配置し、
前記対象物に第２振動検出手段を配置し、前記第１振動検出手段から前記振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて前記第２振動検出手段を位置させ、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を合成する、検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動を用いて対象物の欠陥の有無を検査することがある。例えば特許文献１では、振動を用いて水道配管の漏水を検出する方法の一例が記載されている。この例では、水道配管の延伸方向に沿って２つの振動検出部を配置する。各振動検出部は、振動センサ及びマイクを有する。振動センサは水道配管の振動を検出し、マイクは水道配管の内部の水中の音を検出する。そして特許文献１には、各振動検出部において、振動センサが検出した振動とマイクが検出した振動（音）の共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を生成すると記載されている。さらに特許文献１には、各振動検出部の共通周波数成分信号を相互相関処理すると記載されている。特許文献１には、相互相関処理の結果に基づいて、水道配管の漏水を検出することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５１７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動の検出では、特定の波長の振動を増幅して検出することが必要とされることがある。本発明者らは、振動の検出において、特定の波長の振動を増幅して検出する方法を検討した。
【０００５】
本発明の目的は、振動の検出において、特定の波長の振動を増幅して検出するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
対象物を伝搬する波長λの振動を増幅して検出する検出装置であって、
前記対象物に配置された第１振動検出手段と、
前記対象物に配置されており、前記第１振動検出手段から前記振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて位置する第２振動検出手段と、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を合成する振動合成手段と、
を備える検出装置が提供される。
【０００７】
本発明によれば、
対象物を伝搬する波長λの振動を増幅して検出する検出方法であって、
前記対象物に第１振動検出手段を配置し、
前記対象物に第２振動検出手段を配置し、前記第１振動検出手段から前記振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて前記第２振動検出手段を位置させ、
前記第１振動検出手段が検出した振動と前記第２振動検出手段が検出した振動を合成する、検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動の検出において、特定の波長の振動を増幅して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る検出装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した検出装置の動作の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
なお、以下に示す説明において、振動合成部３００は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。振動合成部３００は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１２】
図１は、実施形態に係る検出装置の構成を示す図である。この検出装置は、対象物１０を伝搬する波長λの振動（第１振動）を増幅して検出する。検出装置は、第１振動検出部１００、第２振動検出部２００、及び振動合成部３００を備える。第１振動検出部１００は、対象物１０に配置されている。第２振動検出部２００は、対象物１０に配置されている。第２振動検出部２００は、第１振動検出部１００から上記した振動の伝搬方向に距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下（ｎは１以上の整数）離れて位置する。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成する。以下、詳細に説明する。
【００１３】
対象物１０は、例えば、振動部材の近傍に位置する（例えば、振動部材に接して位置し、又は振動部材から離れて位置する）基材（例えば、金属基材又は樹脂基材）である。より具体的には、対象物１０は、例えば、上記した振動部材を内側の空間に有する筐体の一部である。この場合、上記した振動部材は、例えば、モータ（例えば、工作機械のモータ又はハードディスクのモータ）である。対象物１０には、振動部材から振動が伝搬する。そして振動は、対象物１０を伝搬する。本図に示す例において、上記した振動は、対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）に振動する。そして上記した振動は、対象物１０の厚さ方向に交わる方向（具体的には、対象物１０の厚さ方向に直交する方向であり、図中Ｚ方向）に伝搬する。この場合、対象物１０を伝搬する振動には、例えば、上記した振動部材の振動の波長及び対象物１０の共振周波数の振動を有する波長が含まれる。
【００１４】
本図に示す例において、第１振動検出部１００は、対象物１０に取り付けられている。詳細には、第１振動検出部１００は、振動センサ１１０及び接合部材１２０を有している。振動センサ１１０は、対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）の振動を電気信号に変換する。具体的には、振動センサ１１０は、例えば、圧電素子である。振動センサ１１０は、接合部材１２０を介して対象物１０に固定されている。接合部材１２０は、例えば、接着剤である。なお、振動センサ１１０を対象物１０に固定する方法は本図に示す例に限定されるものではない。例えば、振動センサ１１０は、治具又は磁石を介して対象物１０に固定されていてもよい。
【００１５】
第２振動検出部２００は、対象物１０に取り付けられている。第２振動検出部２００は、振動センサ２１０及び接合部材２２０を有している。第２振動検出部２００は、第１振動検出部１００と同様の構成であり、振動センサ２１０及び接合部材２２０は、振動センサ１１０及び振動センサ１１０とそれぞれ同様の構成である。振動センサ２１０は、振動センサ１１０と同様にして、対象物１０の厚さ方向（図中Ｘ方向）の振動を電気信号に変換する。
【００１６】
第２振動検出部２００は、第１振動検出部１００から上記した振動の伝搬方向（図中Ｚ方向）に距離ｄ離れて位置している。距離ｄは、（ｎ−Ｚ１）λ≦ｄ≦（ｎ＋Ｚ２）λを満たしている。Ｚ１及びＺ２は、いずれも０以上の値である。Ｚ１及びＺ２は、互いに等しい値でもよいし、又は互いに異なる値であってもよい。Ｚ１及びＺ２は、いずれも小さい値であることが好ましい。具体的には、Ｚ１及びＺ２は、例えば、Ｚ１＝Ｚ２＝１／４であり、好ましくは例えばＺ１＝Ｚ２＝１／８であり、より好ましくは例えばＺ１＝Ｚ２＝０である。上記した場合、第１振動検出部１００が検出する第１振動（波長λの振動）と第２振動検出部２００が検出する第１振動（波長λの振動）は、ほぼ同位相となる。
【００１７】
本図に示す例において、上記した距離ｄは、第１振動検出部１００及び第２振動検出部２００の中心間距離である。なお、振動センサ１１０及び振動センサ２１０それぞれの平面形状は、例えば円である。
【００１８】
振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動を示す信号及び第２振動検出部２００が検出した振動を示す信号を受信する。そして、振動合成部３００は、これらの振動を合成する。上記したように、第１振動検出部１００が検出する第１振動（波長λの振動）と第２振動検出部２００が検出する第１振動（波長λの振動）は、ほぼ同位相である。このため、振動合成部３００が生成した振動は、波の干渉によって波長λの成分が強いものになる。
【００１９】
波長λは、所望の波長にすることができる。例えば、波長λは、対象物１０の共振周波又は当該共振周波数の整数倍の周波数の波長である。この場合、振動合成部３００が生成する振動は、対象物１０の共振周波数の振動又はその高調波の振動の成分が強いものになる。
【００２０】
図２は、図１に示した検出装置の動作の一例を説明するための図である。本図（ａ）は、第１振動検出部１００が検出した振動の周波数スペクトルを示す図である。本図（ｂ）は、振動合成部３００が生成した振動の周波数スペクトルを示す図である。本図に示す例において、検出装置は、周波数３ｋＨｚの振動を増幅している。なお、振動の波長λは、λ＝Ｖ／ｆ（ｆ：振動の周波数）の関係に基づいて、決定することができる。この場合、Ｖは、振動の伝搬速度であり、かつ対象物１０（図１）に固有の値となる。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、振動合成部３００では、周波数３ｋＨｚの振幅が強いものとなる。詳細には、図１を用いて説明したように、第１振動検出部１００が検出する第１振動（波長λの振動）と第２振動検出部２００が検出する第１振動（波長λの振動）は、ほぼ同位相となっている。このため、振動合成部３００において第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成すると、波長λ（図２に示す例では、周波数３ｋＨｚの波長）の振幅は互いに強め合うように干渉する。結果、図２（ｂ）に示すように、振動合成部３００では、３ｋＨｚの振幅が強いものとなる。
【００２２】
以上、本実施形態によれば、検出装置は、波長λの振動を増幅する。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００は、振動の伝搬方向に互いに距離（ｎ−１／４）λ以上（ｎ＋１／４）λ以下離れて位置する。振動合成部３００は、第１振動検出部１００が検出した振動と第２振動検出部２００が検出した振動を合成する。これにより、振動合成部３００が生成する振動は、波長λの成分が強いものになる。
【実施例】
【００２３】
図１に示した検出装置を作製した（実施例１）。具体的には、対象物１０は、真鍮製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝４．６５×１０３ｍ／ｓ）とした。振動センサ１１０及び振動センサ２１０は、いずれも圧電型振動センサとした。加振器にて対象物１０に周波数ｆ＝３．００×１０３Ｈｚの振動を加振した。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝１．５５ｍである。
【００２４】
図１に示した検出装置を作製した（実施例２）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、対象物１０は、テフロン（登録商標）製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝１．５２×１０３ｍ／ｓ）とした。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝０．５０７ｍである。
【００２５】
図１に示した検出装置を作製した（実施例３）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、対象物１０は、チタニウム製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝６．１０×１０３ｍ／ｓ）とした。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝２．０３ｍである。
【００２６】
図１に示した検出装置を作製した（実施例４）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、対象物１０は、ニッケル製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝５．６４×１０３ｍ／ｓ）とした。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝１．８８ｍである。
【００２７】
図１に示した検出装置を作製した（実施例５）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、対象物１０は、ポリ塩化ビニル製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝２．３９×１０３ｍ／ｓ）とした。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝０．７９７ｍである。
【００２８】
図１に示した検出装置を作製した（実施例６）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、対象物１０は、銅製の基材（長さ３０００ｍｍ×幅３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍ、振動の伝搬速度Ｖ＝４．６５×１０３ｍ／ｓ）とした。第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝１．５５ｍである。
【００２９】
図１に示した検出装置を作製した（実施例７）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝（３／４）λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝１．１６ｍである。
【００３０】
図１に示した検出装置を作製した（実施例８）。本実施例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、ｄ＝（９／１０）λ（λ＝Ｖ／ｆ）とした。なお、本実施例では、距離ｄはｄ＝１．４０ｍである。
【００３１】
図１に示した検出装置とは異なる検出装置を作製した（比較例１）。本比較例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、第１振動検出部１００のみを対象物１０に配置した。一方、第２振動検出部２００は対象物１０に配置しなかった。
【００３２】
図１に示した検出装置とは異なる検出装置を作製した（比較例２）。本比較例に係る検出装置は、以下の点を除いて比較例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、振動センサ１１０は、静電容量型振動センサとした。なお、本比較例においては、第１振動検出部１００は、接合部材１２０を有しない。振動センサ１１０は、対象物１０から離間して配置させた。
【００３３】
図１に示した検出装置とは異なる検出装置を作製した（比較例３）。本比較例に係る検出装置は、以下の点を除いて実施例１に係る検出装置と同様の構成である。具体的には、第１振動検出部１００と第２振動検出部２００の中心間距離ｄは、２０ｃｍ（ｄ＜＜λ（λ：１．５５ｍ））とした。
【００３４】
実施例１〜８及び比較例１〜３それぞれにおいて、以下の評価を行った。なお、比較例１及び２については、下記の評価２及び３は行わなかった。
【００３５】
第１振動検出部１００が検出した振動を高速フーリエ変換した。この場合に得られた周波数スペクトルにおいて３．００×１０３Ｈｚの振動加速度レベルを測定した（評価１）。
【００３６】
第２振動検出部２００が検出した振動を高速フーリエ変換した。この場合に得られた周波数スペクトルにおいて３．００×１０３Ｈｚの振動加速度レベルを測定した（評価２）。
【００３７】
振動合成部３００が生成した振動を高速フーリエ変換した。この場合に得られた周波数スペクトルにおいて３．００×１０３Ｈｚの振動加速度レベルを測定した（評価３）。
【００３８】
評価３の測定結果に基づいて、Ｐａ／Ｐｂを算出した（評価４）。Ｐａは、周波数スペクトルにおいて３．００×１０３Ｈｚの振動加速度レベルを示す。Ｐｂは、周波数スペクトルにおいて２．００×１０３Ｈｚから４．００×１０３Ｈｚまでの中の振動加速度レベルの最大値（３．００×１０３Ｈｚの振動加速度レベルは除く。）である。
【００３９】
評価４において算出したＰａ／Ｐｂが２．０以上であるか（≧２．０）、又は２．０未満であるか（＜２．０）を判定した（評価５）。
【００４０】
表１は、実施例１〜８及び比較例１〜３それぞれの結果を示す。なお、表１において、評価１〜３の単位は、いずれもｄＢである。
【表１】
2016166838.tif 000003
【００４１】
表１に示すように、実施例１〜８では、いずれも、評価５において、Ｐａ／Ｐｂ≧２．０となった。これに対して、比較例１〜３では、いずれも、評価５において、Ｐａ／Ｐｂ＜２．０となった。これより、実施例１〜８では、所望の周波数（ｆ＝３．００×１０３Ｈｚ）の振動の増幅が良好に実現されたといえる。
【００４２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  対象物
１００  第１振動検出部
１１０  振動センサ
１２０  接合部材
２００  第２振動検出部
２１０  振動センサ
２２０  接合部材
３００  振動合成部
【図１】
2016166838.tif 000004
【図２】
2016166838.tif 000005