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振動測定における加速度計、速度計、 変位計の使い分けについて教えて下さい。
                             (計量証明会社 社員)

((財)小林理学研究所 横田明則)

振動の変位、速度、加速度の間には数学的な微分・積分の関係があります。 いま変位dがd=Asinωtで表される単振動とすると (A:変位振幅、ω:角周波数)、振動速度v=Aωcosωt、 振動加速度α=-Aω2sinωtとなりますから、周波数f(=ω/2π) といずれかの振動量が分かれば他の量も知ることができます。

一般に環境振動は複数の周波数成分から成る振動現象ですから、変位、速度、 加速度のいずれかの周波数分析を行うことで、 他の振動量の振幅を知ることができます。しかし、 例えば振動ピックアップの出力が加速度に比例している場合には、 そこから変位の時刻歴を求めるには積分を2回行うことになりますので、 変位の精度は落ちることになります。従って、測定する目的が変位であれば、 ピックアップの出力が変位に比例する静電容量型や渦電流型振動計を用い、 出力が速度に比例する導電型や電磁型振動計を速度測定に、 出力が加速度に比例する圧電型、サーボ型、 あるいは歪みゲージ型振動計を加速度測定に用います。

現在、環境振動では加速度を基本とした測定が最も多く、 圧電型の加速度ピックアップは構造が簡単で 機械的強度も大きいことから多用されています。例えば、 振動レベルの鉛直方向の周波数補正特性は、4~8Hzでは加速度、 8~80Hzでは速度の特性になっています。 このような特性を持つ振動レベルの測定でも、 一般には加速度を測定して電気的に周波数補正を行って求められています。また、 力や破壊に関連した衝撃力を測定したり、 振動特性を把握して防止対策の資料とする測定などでは、 加速度を測定して周波数分析する例が多く見られます。

振動速度の測定例としては、 揺れ易さの指標である機械インピーダンスの測定があります。 機械インピーダンスは、速度と力を同一地点で同時に測定して (力/速度)で求められます。

振動を嫌う精密機器では、 変位振幅の最大許容量が規定されているものが多いようですが、 このような場合では変位測定となります。ただし、 測定には各々のピックアップの適正な周波数範囲を熟知しておくことが必要です。

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