(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、同ケース内に設けられた駆動部と、上記ケースにバネを介して移動可能に設けられた振子と、同振子の変位を検出する変位検出部および速度を検出する速度検出部と、上記の変位検出部および速度検出部で上記振子の零位置からの変位および速度が検出されたとき同振子を零位置に戻す電磁気力を上記駆動部に生じさせる電流を供給可能なサーボアンプとをそなえたサーボ型振動検出器において、上記の変位検出部および速度検出部で検出された上記振子の変位および速度に基づいて設定された変位フィードバック量および速度フィードバック量を上記駆動部を介して加速度の入力側の比較器に変位フィードバックおよび速度フィードバックとしてフィードバックさせるフィードバック回路をそなえ、上記の変位フィードバックと速度フィードバックとを互いに独立して行なうべく、上記フィードバック回路が互いに独立した２系統で構成されていることを特徴とする、サーボ型振動検出器。
【請求項２】
上記独立した２系統のフィードバック回路を構成すべく、上記の駆動部およびサーボアンプがそれぞれ２台ずつ設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のサーボ型振動検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボ型振動検出器に関し、特に振子の変位から直接振動速度の検出を行なうようにしたサーボ型振動検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
はじめに、図５によりサーボ型振動検出器について説明すると、サーボ型振動検出器10は、ケース１とこのケース１の内部に設けられた駆動部２，振子３，変位検出部４およびサーボアンプ５とにより構成されている。
【０００３】
駆動部２はケース１に固着されたマグネット（永久磁石）２ａと振子３に巻回されてマグネット２ａに対向配置された駆動コイル（以下単に「コイル」と呼ぶ）２ｂとならなり、コイル２ｂに電流を流すことにより、コイル２ｂを取り付けられた振子３を移動させる電磁気力を発生できるようになっている。
振子３と、マグネット２ａとの間に、バネ３ａとダンパー３ｂとが並列に介装されている。
【０００４】
変位検出部４は、振子３に取り付けられた極板４ａとケース１側（固定側）の極板４ｂとの間で形成されたコンデンサ40の両極板４ａ, ４ｂ間の電気容量の変位を測定することにより、振子３の変位検出を行なう構成となっている。
サーボアンプ５は、駆動部２と変位検出部４とを整合させるために設けられている。
【０００５】
上述の構成において、振子３に加速度が加わって零位置からずれると、変位検出部４がこのずれ（量）を検出し、その信号を受けてサーボアンプ５は駆動部２のコイル２ｂに電流を流すように作動する。
【０００６】
この電流は、振子３のずれと逆方向の力（電磁気力）を発生し、振子３を零位置に戻すように作用する。
この電磁気力は振子３にずれを起こした加速度とバランスしているので、この電流を測定することで、振子３に加えられた加速度を検出することができる。
そして、上述の従来のサーボ型振動検出器には、図６にブロック線図で示すような加速度出力の取出し回路が組み込まれている。
【０００７】
図６中の記号ｍは振子の質量を、記号ｋはバネ３ａのバネ定数を、記号Ｄはダンパ３ｂの減衰定数を、記号αは入力加速度を、記号ｅ0は出力電圧を、記号Ａｓは検出部４の定数（電圧／変位）を、記号Ｇ1はサーボアンプ５のゲイン（電圧／電圧）変位帰換量を、記号Ｇ2はサーボアンプ５の速度帰換量（微分特性を含む）を、記号Ａｆは駆動部３の定数（力／電流）をそれぞれ示しており、この回路における伝達函数ｅ0／αは、［数１］式で表される。
【数１】
0003731698.tif 000002
ここで、Ｓは複素数演算子である。
【０００８】
このように、従来のサーボ型振動検出器の加速度出力の取出し回路には、１台の変位検出部４の出力を変位および速度の信号に変換し、その変位信号および速度信号に基づいて、サーボアンプ５に内蔵されている第１フィルター回路５ａで変位フィードバック量を、また第２フィルター回路５ｂで速度フィードバック量をそれぞれ設定し（第２フィルター回路５ｂは電気的微分回路を含む）、各フィードバック量を１台の駆動部２を介して入力側の比較器Ｐにフィードバックして振子３の特性（ｍＳ2＋ＤＳ＋ｋ）を修正するフィードバック回路７が組み込まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
サーボ型振動検出器では、変位フィードバックをかけることにより、バネなどの機械的不安定さを取り除くことができて感度等が安定し、また、速度フィードバックをかけると、大きな減衰を与えることができ、その結果振動検出器の振動数特性が図７(ａ)に示した特性から図７(ｂ)示した特性に変化しダイナミックレンジが広がるなどの利点が得られる。
【００１０】
ところで、従来のように、１台の変位検出部から得られた振子の変位に基づいて得られた速度フィードバック信号および変位フィードバック信号を１台の駆動部を介して入力側にフィードバックする構成では、変位フィードバックおよび速度フィードバックの各フィードバック量が互いに拘束され、各フィードバック量をそれぞれ独立して設定できない、という問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケースと、同ケース内に設けられた駆動部と、上記ケースにバネを介して移動可能に設けられた振子と、同振子の変位を検出する変位検出部および速度を検出する速度検出部と、上記変位検出部および速度検出部で上記振子の零位置からの変位および速度がそれぞれ検出されたとき同振子を零位置に戻す電磁気力を上記駆動部に生じさせる電流を供給可能なサーボアンプとをそなえるとともに、上記の変位検出部および速度検出部で検出された上記振子の変位および速度に基づいて設定された変位フィードバック量および速度フィードバック量を上記駆動部を介して加速度の入力側の比較器に変位フィードバックおよび速度フィードバックとしてフィードバックさせるフィードバック回路をそなえたサーボ型振動検出器において、上記の変位フィードバックと速度フィードバックとを互いに独立して行なうべく、上記フィードバック回路を互いに独立した２系統で構成して課題解決の手段としている。
【００１２】
また、上記独立した２系統のフィードバック回路を構成すべく、上記の駆動部およびサーボアンプをそれぞれ２台ずつ設けて課題解決の手段としている。
【００１３】
本発明では、変位フィードバック回路と速度フィードバック回路とが独立した２系統の回路で構成されているため、互いに拘束されることなく変位フィードバック量および速度フィードバック量をそれぞれ独自に設定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としてのサーボ型振動検出器について説明すると、図１はその模式構成図、図２(ａ)はその変位検出部の側断面図、(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ矢視断面図，図３(ａ)は十字バネ接手の要部分解斜視図，(ｂ)は同分解斜視図、図４はその加速度出力の取出し回路図である。
なお図１〜４中図５，６と同じ符号はほぼ同一の部材を示している。
【００１５】
図１に示すように、この実施形態のサーボ型振動検出器も、ケース（図示せず）と、ケースに内部に設けられた駆動部２，振子３，変位検出部４，速度検出部６およびサーボアンプ５とにより形成されている。
【００１６】
駆動部２は、マグネット２ａと、振子３に巻回されてマグネット２ａに対向配置された第１駆動コイル21，第２駆動コイル22（以下それぞれ「第１コイル21」,「第２コイル22」と呼ぶ）とからなる第１および第２の２基の駆動部２Ａ，２Ｂで構成されている。符号11は振子３の円筒状軸受を示している。
【００１７】
変位検出部４は、図２に示すように、一対の固定側極板41と、一対の固定側極板41, 41間に介装された振子側極板31とをそなえるとともに、各固定側極板41と振子側極板31との各対向面上に、電極（コンデンサ）45を形成する導体45ａが絶縁板を介してそれぞれ取り付けられて構成されている。
【００１８】
速度検出部は駆動部と同様に振子に巻回されてマグネット２ａの磁気回路内に配置されたコイル６ａにより構成されている。
【００１９】
振子側極板31は、振子に対して一対の板バネ３ｃ，３ｄを十字状に配設した十字バネ接手で連結されており、一対の板バネ３ｃ，３ｄの幾何学上の交点（後述の軸線13）を中心にしてシーソーのように動けるようになっている。
【００２０】
すなわち、図３(ａ),(ｂ)に示すように、十字バネ接手は円筒状の軸受11に嵌合可能なリング部材12ａに一端部を固着された板バネ３ｃと、振子側極板31の円筒状大径部32に嵌合可能なリング部材12ｂに一端部を固着された板バネ３ｄとが、相互に直角方向に向けるようにして、両リング部材12ａ, 12ｂが同一中心軸線13上に配列されるとともに、各板バネ３ｃ，３ｄの他端を、図３(ｂ)に示すように、他方のリング部材12ｂ, 12ａに同一の連結部材14を介して連結されるようにして構成されている。
【００２１】
サーボアンプ５も、変位検出部４の出力を入力される第１サーボアンプ５Ａと、速度検出部６の出力を入力される第２サーボアンプ５Ｂとで構成されている。そして第１駆動部２Ａと変位検出部４とを整合すべく第１駆動コイル21に対する電流制御は第１サーボアンプ５Ａで行なわれる。
【００２２】
第２サーボアンプ５Ｂと第２駆動部２Ｂとの関係についても同様である。
そして、コイル６ａの出力から振動速度の検出を、また第１駆動コイル21の通電量ｉ1から振子３に加えられた加速度の検出が行なえるようになっている。Ｒ1, Ｒ2はそのための負荷抵抗を示している。
【００２３】
この実施形態では、上述のように変位検出部，速度検出部および駆動部ならびにサーボアンプがそれぞれ互いに独立して構成されて、２系統の出力を取出し可能となっており、またそれらのフィードバック回路も互いに独立した２回路で構成されている。
【００２４】
すなわち、図４に示すように、変位検出部４系の回路に、変位検出部４の出力を第１サーボアンプ５Ａのフィルター回路で変位信号に変換して第１駆動部２Ａを介して入力側の比較器Ｐに変位フィードバックを行なう第１フィードバック回路７Ａが設けられており、また速度検出部６系の回路に速度検出用コイル６ａの出力を第２サーボアンプ５Ｂで速度信号に変換して第２駆動部２Ｂを介して入力側の比較器Ｐに速度フィードバックを行なう第２フィードバック回路７Ｂが設けられている。そして両フィードバック回路７Ａ，７Ｂは互いに独立したフィードバック回路を構成している。
【００２５】
図４に示した各回路における伝達函数を、出力電圧ｅ01，ｅ02 について解くと、［数２］式，［数３］式となる。
【数２】
0003731698.tif 000003
【数３】
0003731698.tif 000004
【００２６】
ここで、Ｇ1，Ｇ2はそれぞれ第１サーボアンプ５Ａ，第２サーボアンプ５Ｂの伝達函数をそれぞれ表している。
また、Ａｖは速度検出部６の定数（速度／電流）を、Ａｆ1，Ａｆ2は第１駆動部２Ａ，第２駆動部２Ｂの各定数（力／電流）をそれぞれ表している。
【００２７】
このようにして、変位フィードバック回路と速度フィードバック回路とを互いに独立した回路で構成しているため、変位フィードバックと速度フィードバックの各フィードバック量を互いに拘束されることなく、独立して設定できることになる。
【００２８】
また、各フィードバック量の設定が互いに独立して行なえるため、例えば変位フィードバックがサーボアンプの電源電圧等の制約によりかからなくなった場合でも、速度フィードバックが単独で動作し、より大きな入力振動を測定することが可能となる。
【００２９】
従来のもの（図６参照）では、フィードバック回路が単一であるめ、上記のような場合、変位，速度の両フィードバックが同時にかからなくなってしまうが、この実施形態のものではこのような不都合はなくなる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、振子の変位から直接振動速度を検出する形式のサーボ型振動検出器において、変位フィードバック回路と速度フィードバック回路とが独立した２系統の回路で構成されているため、互いに拘束されることなく変位フィードバック量および速度フィードバック量をそれぞれ独自に設定できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのサーボ型振動検出器の模式構成図。
【図２】  (ａ)はその変位検出部の側断面図、(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】  (ａ)は十字バネ接手の要部分解斜視図、(ｂ)は同分解斜視図。
【図４】同加速度出力の取出し回路図。
【図５】従来のサーボ型振動検出器の模式構成図。
【図６】同加速度出力の取出し回路図。
【図７】  (ａ),(ｂ)は同振動検出器の振動数特性を示す図。
【符号の説明】
１  ケース
２  駆動部
２Ａ  第１駆動部
２Ｂ  第２駆動部
２ａ  マグネット
２ｂ  駆動コイル
３  振子
３ａ  バネ
３ｂ  ダンパー
３ｃ，３ｄ  板バネ
４  変位検出部
４ａ  極板
５  サーボアンプ
５Ａ  第１サーボアンプ
５Ｂ  第２サーボアンプ
６  速度検出部
６ａ  速度検出用コイル
７  フィードバック回路
７Ａ  第１フィードバック回路
７Ｂ  第２フィードバック回路
11  軸受
12ａ，12ｂ  リング部材
13  軸線
14  連結部材
21  第１駆動コイル
22  第２駆動コイル
31  振子側極板
40  コンデンサ
41  固定側極板
45  第１電極（第１コンデンサ）
46  第２電極（第２コンデンサ）
45ａ，46ａ  導体
【図１】
0003731698.tif 000005
【図２】
0003731698.tif 000006
【図３】
0003731698.tif 000007
【図４】
0003731698.tif 000008
【図５】
0003731698.tif 000009
【図６】
0003731698.tif 000010
【図７】
0003731698.tif 000011