(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と、同変位検出部で上記振子の零位置からの変位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備えたサーボ型振動検出器において、上記変位検出部が、上記振子に連接された振子側極板と上記ケースに取り付けられた固定側極板との両極板上に互いに対向するように取り付けられた一対の電極で形成されるコンデンサを備えたコンデンサ形変位検出器で構成され、同コンデンサ形変位検出器に容量の異なる複数のコンデンサが設けられていて、それらのコンデンサが単独で、あるいは並列接続して用いられることにより、コンデンサ容量の選択が可能に構成されていることを特徴とする、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、特に複数の変位検出器を備え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２〜６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とを備えている。
【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とからなり、コイル２ｂに電流を流すことにより、コイル２ｂが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45（図４）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（傾き）を電気容量の変化として検出できるコンデンサ形変位検出器40で構成されている。
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。
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。
【０００６】
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。
電流（値）ｉを計測するために、コイル２ｂの電流回路に負荷抵抗Ｒが設けられている。
そして、上述の従来のサーボ型振動検出器には、図３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３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】
ｅ0／α＝（ｍ・Ａｓ・Ｇ2・Ｓ ＋ ｍ・Ａｓ・Ｇ1）／［ｍＳ2
＋（Ｄ＋Ａｆ・Ａｓ・Ｇ2）Ｓ ＋ ｋ ＋ Ａｆ・Ａｓ・Ｇ1］
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、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フィルタ回路６ａで変位フィードバック量を、また第２フィルタ回路６ｂで速度フィードバック量をそれぞれ設定し（第２フィルタ回路６ｂ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】
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６(ａ)に示した特性から図６(ｂ)に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】
コンデンサ形変位検出器40は、図４(ａ),(ｂ)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とを備えるとともに、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。
【００１１】
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揺動できるようになっている。
【００１２】
すなわち、図５(ａ),(ｂ)に示すように、十字バネ接手はケース１に固定された円筒状の軸受に嵌合されるリング部材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（図４）に嵌合されるリング部材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５(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。
【００１３】
サーボアンプ５には、変位検出部４の出力が入力され、サーボアンプ５は駆動部２と変位検出部４とを整合すべくコイル２ｂに対する電流制御を行なう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来型振動検出器の振動数特性は、変位検出部の定数（電圧／変位）の函数となる（［数１］式参照）。
ところで、従来のような、コンデンサ型の変位検出器が１組しかない場合、変位検出部の定数（電圧／変位）は固定となってしまい、変位・速度などの帰換量を調整するためには、後段のサーボアンプのゲインを変えるしかなく、変位・速度などの帰換量を任意に設定することに限界がある。つまり、サーボ型振動検出器の振動数特性を簡単に設定することができず、したがってサーボ型振動検出器の振動数特性を測定対象となる振動数領域に簡単に設定できないという問題点がある。
本発明は、このような問題点の解決を図ろうとするもので、サーボ型振動検出器の振動数特性を測定対象となる振動数領域に簡単に設定できるようにしたサーボ型振動検出器を提供しようとするものである。
【００１５】
【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と、同変位検出部で上記振子の零位置からの変位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備えたサーボ型振動検出器において、上記変位検出部を、上記振子に連接された振子側極板と上記ケースに取り付けられた固定側極板との両極板上に互いに対向するように取り付けられた一対の電極で形成されるコンデンサを備えたコンデンサ形変位検出器で構成し、同コンデンサ形変位検出器に容量の異なる複数のコンデンサを設け、それらのコンデンサが単独で、あるいは並列接続して用いられることにより、コンデンサ容量の選択が可能に構成して、課題解決の手段としている。
【００１６】
本発明では、サーボ型振動検出器に内蔵のコンデンサ形変位検出器に設けた複数基のコンデンサをそれぞれ単独、あるいはそれらのうちのいくつかを並列接続することにより、変位検出部の出力を多種ならびに複数取り出すことができ、その結果サーボ型振動検出器の振動数特性を測定対象となる振動数領域に適した振動数特性に簡単に設定することができる。
【００１７】
【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(ａ)はそのコンデンサ形変位検出部の側断面図、図１(ｂ)は(ａ)図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００１８】
この実施形態のサーボ型振動検出器も、前述の従来のものとほぼ同じ構造となっており、振子も前述の従来のサーボ型振動検出器と同じ機構によってサーボ型振動検出器のケースの内部にバネを介してシーソー状に揺動可能に設けられている。また変位検出部として、コンデンサ形変位検出器が設けられている。
【００１９】
そしてこの実施形態の場合、変位検出部４は２基のコンデンサを備えたコンデンサ形変位検出器40として構成されている。
すなわち、図１(ａ)に示すように、ケース（図示せず）に一対の固定側極板41, 41が取り付けられ、振子（図示せず）に連接された振子側極板31が一対の固定極板41，41間に配設されており、さらに、各固定側極板41と振子側極板31との各対向面上に、第１コンデンサ45Ａおよび第２コンデンサ45Ｂを形成する導体46ａ，46ｂがそれぞれ絶縁板を介して取り付けられている。
【００２０】
そして、第１コンデンサ45Ａと第２コンデンサ45Ｂとは異なった容量に設定されている。
さらに、第１コンデンサ45Ａおよび第２コンデンサ45Ｂにはそれぞれ独立してリード線が接続されている。
【００２１】
したがって、第１コンデンサ45Ａあるいは第２コンデンサ45Ｂを選択したり、さらに第１コンデンサ45Ａと第２コンデンサ45Ｂを並列接続したりすることにより、コンデンサ形変位検出部４のコンデンサを３種の容量に簡単に設定することができる。
【００２２】
上述の実施形態では、２基のコンデンサを設けているが、容量の異なる３基以上のコンデンサを設けてもよく、また同じ容量のコンデンサを複数基設けてもよい。なおコンデンサの容量は対向配設される極板の面積を変えることにより調節することができる。
【００２３】
このように、この実施形態のサーボ型振動検出器では、コンデンサの容量を簡単に選択でき、これによりサーボ型振動検出器の変位検出部の出力を多種ならびに複数選択できるため、サーボ型振動検出器の振動数特性を測定対象となる振動数領域に適した振動数特性に簡単に設定することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、サーボ型振動検出器の振動数特性を測定対象となる振動数領域に適した振動数特性に簡単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】  (ａ)図は本発明の一実施形態としてのサーボ型振動検出器のコンデンサ形変位検出器の側断面図であり、(ｂ)図は(ａ)図のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】  従来のサーボ型振動検出器の模式構成図である。
【図３】  図２の振動検出器の加速度出力の取り出し回路図である。
【図４】  (ａ)図は図２の振動検出器の変位検出部の側断面図であり、(ｂ)図は(ａ)図のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】  (ａ)図は図２の振動検出器における十字バネ接手の要部分解斜視図であり、(ｂ)図は同十字バネ接手全体の分解斜視図である。
【図６】  (ａ),(ｂ)図はいずれも図２の振動検出器の振動数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ケース
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
３ｃ，３ｄ  板バネ
４  変位検出部
４ａ，４ｂ  極板
５  サーボアンプ
７  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
31  振子側極板
40  コンデンサ形変位検出器
41  固定側極板
45Ａ  第１コンデンサ
45Ｂ  第２コンデンサ
45ａ，46ａ，46ｂ  導体
【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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