[发明专利]振动位移测定装置及振动位移测定方法

说明书

振动位移测定装置具有：光源部，其输出以使被测定对象的测定部位配置于相关峰内的方式进行了频率调制的连续光；分支部，其将连续光分支为第1分支光和第2分支光；受光部，其对在被测定对象处被反射的第1分支光和第2分支光的干涉光进行受光而生成电气信号；以及运算部，其使用电气信号，求出被测定对象的振动或者位移。

技术领域

本发明涉及对被测定对象的振动或者位移进行测定的振动位移测定装置及振动位移测定方法。

本申请主张2016年3月4日申请的日本专利申请第2016-042761号及2016年7月27日申请的日本专利申请第2016-147538号的优先权，在这里引用其内容。

背景技术

振动位移测定装置为了对被测定对象的振动或者位移进行测定而在各种领域中使用。例如，为了对在设置于车间的各种设备(例如，流量控制阀及开闭阀等阀设备、风扇、电动机等旋转设备、配管、其他设备)或各种发动机(供汽车、飞机、船舶、其他使用的发动机)中产生的振动、位移进行测定而使用。

如上所述的振动位移测定装置大致区分为接触型的振动位移测定装置和非接触型的振动位移测定装置。作为接触型的振动位移测定装置的代表，可举出压电式、静电容量式的半导体加速度传感器，作为非接触型的振动位移测定装置的代表，可举出使用了激光干涉计的激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter、Velocimetry、或者Vibrometer：下面称为“LDV”)。

作为接触型的振动位移测定装置的一种的压电式半导体加速度传感器为小型，不需要外部电源，不需要位移基准点的设置，不具有静态灵敏度，因此具有下述优点，即，没有由DC成分(直流成分)引起的零点漂移等。与此相对，作为非接触型的振动位移测定装置的一种的LDV具有下述优点，即，能够从远离的位置进行测定、不会对被测定对象的重量产生影响、测定动态范围大等。在日本专利第5494803号公报(下面称为“专利文献1”)中公开了上述压电式半导体加速度传感器的一个例子。在G.Siegmund,“Sources of MeasurementError in Laser Doppler Vibrometers and Proposal for Unified Specifications”，Proc.SPIE,7098,70980Y中，公开了上述的LDV的一个例子。

在使用上述压电式半导体加速度传感器对被测定对象的振动或者位移进行测定时，需要使压电式半导体加速度传感器与被测定对象接触(进行安装)。被测定对象的重量增加与所安装的压电式半导体加速度传感器的重量相对应的量，因此有时被测定对象的振动的共振频率发生改变。如在上述的专利文献1公开的加速度传感器那样，具有将锤部支撑于梁部的构造的加速度传感器，锤部的最大位移量受限，因此测定动态范围被限定。

与此相对，上述的LDV没有如压电式半导体加速度传感器这种问题点(共振频率改变、动态范围被限定)，与压电式半导体加速度传感器相比，具有测定精度高这样的优点。但是，LDV需要确保激光的空间光路(通常是直线光路)，因此不能对例如无法直接目视的被测定对象的内部等进行测定。

在上述的压电式半导体加速度传感器和LDV这两者中，会产生由积分引起的误差。即，在压电式半导体加速度传感器的情况下，为了求出位移量，需要对检测结果(表示加速度的检测结果)进行2次积分。在LDV的情况下，为了求而位移量而需要对检测结果(表示速度的检测结果)进行1次积分。不管在哪种情况下，对检测结果进行积分时会产生误差。可想到如果不使用可产生如上所述的测定结果的恶化的积分运算，就能够直接对被测定对象的位移进行测定，则能够实现高精度的测定。

作为除了LDV以外的非接触型的振动位移测定装置，具有使用光调制器而对光路差进行可变扫掠的激光干涉计。如上所述的激光干涉计虽然有能够高速地进行高精度的位移测定这样的优异的特征，但设置于激光干涉计的光调制器的价格比被动光学部件、半导体电子部件高。

发明内容