Elevator Journal No.37 2022 年 1 月号

技術講座

iPhoneを活用した振動、騒音測定ツール
渡 辺 康太郎
三菱電機ビルテクノサービス株式会社

ことができません。そこでiPhone内蔵の各センサーの１．はじめにエレベーターの走行中に振動や異常音が発生した場データ出力特性を評価しました。加速度センサーの出力合、原因を特定するために、様々な計測器を活用して特性は、図2のようにiPhoneとリファレンス加速度セン

データ測定、分析し、調査を行います。この調査作業

サーを同時に加振器へ搭載し、所定の正弦波振動を与えは、計測器に関する知識や、データを分析するノウハウた時の両者の出力値を比較する方法で評価しました。

が必要であると共に、エレベーターが走行している状態でデータ測定を行うため一人作業では実施できないケースもあります。
そこで、これらの課題を解決すべく、振動、異常音調査における作業容易化と安全性向上を目的として、iPhoneを活用した振動・騒音測定ツールを開発しましたので、その概要について紹介します。

２．機能概要「iPhoneを活用した振動、騒音測定ツール」はiPhoneに図2内蔵されたセンサーを活用し、容易に振動・騒音データ加振試験構成を採取できるiPhoneアプリで、主な機能として①振動、加振振幅を変化させた試験では、各軸（X,Y,Z）に騒音の記録機能、②記録波形の再生機能、③測定データおいて、リファレンス加速度センサーの出力値に対しのアップロード機能があります（図1参照）。

iPhoneのデータ出力がリニアな特性を示しており、振幅について計測結果に影響を与える内部フィルター処理が実施されていないことがわかりました（図3参照）。

図1

アプリ機能

2.1 振動・騒音の記録機能
iPhoneには加速度センサーおよびマイクを内蔵していますが、それらセンサーの詳細スペックおよび内部処理は公開されておらず、センサーの生値データを取得する

図3

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ダイナミックレンジ特性結果（Y軸例）Elevator Journal No.37 2022 年 1 月号

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また、周波数特性を確認する試験では、エレベーターの走次に、iPhone内蔵マイクの性能を評価する為、リファレン行中に発生する主な周波数帯域においては、おおよそフラッスとして周波数特性計測用マイクとの周波数特性比較試験をトな周波数特性が得られていることから、iPhone内蔵の加速実施しました。その結果、周波数特性に大きな差が認められ採取に影響を与える内部処理が実施されていない

度センサーは、エレベーターの振動測定を行う用途として、ないことから、データ採取に影響を与える内部処理が実施さことが確認できました（図図 6 参照）。

問題ない性能であることが確認できました（図4参照）。

れていないことが確認できました（図6参照）。
＜評価環境＞

図4

周波数特性結果（Z 軸例）

これらの評価結果から、iPhone の内部処理が計測結果に影響を与えず、振動計測ツールとして使用
図4 周波数特性結果（Z軸例）可能であると確認できました。
また、iPhone個体毎のセンサー特性に差がない
これらの評価結果から、iPhoneの内部処理が計測結果に影か確認するため、3台の iPhone を 2 通りのサンプ
響を与えず、振動計測ツールとして使用可能であると確認で
リング周波数きました。 （10Hz と 100Hz）で加振試験を実施しました。
その結果、各個体間のセンサー出力に差がまた、iPhone個体毎のセンサー特性に差がないか確認する生じず問題ないことが確認できました（図図 5 参照）。
ため、3台のiPhoneを2通りのサンプリング周波数（10Hzと図6

図6

リファレンスとiPhoneマイクとの比較結果

リファレンスと iPhone マイクとの比較結果

これらの結果から、iPhone内蔵の加速度センサーおよびマ

これらの結果から、iPhone 内蔵の加速度センサ
イクはエレベーターの振動、騒音データを記録する簡易計測
ーおよびマイクはエレベーターの振動、騒音デーツールとして使用可能であることが確認できました。
タを記録する簡易計測ツールとして使用可能であることが確認できました。
2.2
記録波形の再生機能100Hz）で加振試験を実施しました。その結果、各個体間のiPhoneの画面は小さく、各データを並べて表示すると、見センサー出力に差が生じず問題ないことが確認できました

2.2 記録波形の再生機能にくくなります。そこで、iPhoneの画面に合わせた画面構成（図5参照）。

を検討しました。
iPhone の画面は小さく、各データを並べて表示
音声データを上部、振動データを下部に3軸同時表示で配すると、見にくくなります。そこで、iPhone の画面置しました。振動データは、選択により各軸単独での表示もに合わせた画面構成を検討しました。
可能としました（図7参照）。
音声データを上部、振動データを下部に 3 軸同時表示で配置しました。振動データは、選択により各軸単独での表示も可能としました（図図 7 参照）。

図7

図5

iPhone 個体毎の試験結果

次に、iPhone 内蔵マイクの性能を評価する為、リ
図5 iPhone個体毎の試験結果
ファレンスとして周波数特性計測用マイクとの周波数特性比較試験を実施しました。その結果、周波数特性に大きな差が認められないことから、データ

iPhoneアプリ波形表示画面

図 7 iPhone アプリ波形表示画面
Z軸については加速度データを積分し、速度波形表示する機能を搭載しています。加速度センサーの出力値は温度変化

14-2-Z 軸については加速度データを積分し、速度波形表示する機能を搭載しています。加速度センサーの出力値は温度変化や経時変化、iPhone ケースによる微小な傾きにより、加速度センサーに動きを与えElevator Journal No.37 2022 年 1 月号

技術講座や経時変化、iPhoneケースによる微小な傾きにより、加速度また、iPhoneからアップロードしたデータをPC等で表示すセンサーに動きを与えなくてもセンサーの出力値が徐々に変るためのPC向け波形表示画面を別途開発しました（図10参化するドリフト現象が発生します。このためドリフト補正せ照）。

ずに速度波形グラフを描画すると、図8のドリフト補正前グラフのように正確な描画ができません。そこで、本ツールではデータ記録中におけるドリフトは線形に変化することを前提とし、比較的変動の少ない記録開始後のサンプルと、記録終了前のサンプルについて加速度センサー出力値から移動平均値を算出し、その記録開始点平均値と終了点平均値2点間の一次関数の傾きを求めました。求めた傾きから加速度センサー出力値の各サンプル点についてドリフト補正値を算出し、ドリフト補正前の加速度センサー出力値との差分を計算することでドリフト補正を行います。

図10

波形表示画面

3．おわりに
本稿では、振動・騒音調査における作業効率の向上と不安全作業誘発リスクの軽減を目的として開発した「iPhoneを活用した振動、騒音測定ツール」について紹介しました。現
在、全国の現場で本ツールを活用し、振動、騒音の発生源特定に役立てています。
振動、騒音はエレベーターの所有者、管理者にはもちろんのこと、利用者には乗り心地の良し悪しとして感じやすいものであり、振動、騒音対応はお客様ニーズに応えるものとな

図8：ドリフト補正処理

ります。私たちは、振動、騒音測定ツールを用いて、その2.3 測定データのアップロード機能ニーズにお応えすることで、顧客満足度を向上していきたい

現地作業者だけでなく、事務所の技術者が測定データを確と考えております。

認して支援できるよう、データのアップロード機能を搭載し以上ました。具体的には、計測したデータをファイル一覧として表示する画面(図9参照）から対象波形を選択することで、アップロード可能としています。アップロード先は、アプリインストール時に自動設定としており、ユーザーによる設定を不要とし、アップロードミスを防止しています。

図9iPhoneは、Apple Inc.の商標です。

ファイル一覧画面

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