01的帶傳動(dòng)裝置100的圖。
[0039]該第一實(shí)施方式所涉及的固有振動(dòng)測(cè)量裝置S用于測(cè)量例如圖3所示的帶傳動(dòng)裝置100所具備的帶101的固有振動(dòng)頻率。該帶傳動(dòng)裝置100用于驅(qū)動(dòng)例如汽車的輔助機(jī)械。利用固有振動(dòng)測(cè)量裝置S所測(cè)得的帶101的固有振動(dòng)頻率作為用來測(cè)量帶傳動(dòng)裝置100中的帶101的張力的信息使用。
[0040]—固有振動(dòng)測(cè)量裝置S的結(jié)構(gòu)一
[0041]在帶101張?jiān)O(shè)于如圖3所示的至少兩個(gè)(在圖3所示的例子中為兩個(gè))帶輪102、103上而構(gòu)成的帶傳動(dòng)裝置100中，固有振動(dòng)測(cè)量裝置S從使用錘子或手指對(duì)帶101位于相鄰的帶輪102、103之間的部分勵(lì)振時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)來測(cè)量該帶101的固有振動(dòng)頻率。
[0042]作為測(cè)量對(duì)象的帶101例如為厚度1mm以上的V型帶(包布V型帶(wrapped Vbelt)或切邊V型帶(raw edge V belt))等較厚的帶。將這樣的較厚的帶101以較低的張力松弛地卷繞在帶輪102、103上時(shí)，該帶101會(huì)呈現(xiàn)出低頻振動(dòng)的狀態(tài)。低頻振動(dòng)中特別是25赫茲以下的振動(dòng)多無法利用麥克風(fēng)檢測(cè)出來，憑借聲波式固有振動(dòng)測(cè)量裝置難以準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量。
[0043]如圖1所示，固有振動(dòng)測(cè)量裝置S具備:加速度傳感器11，該加速度傳感器11檢測(cè)來自帶101的振動(dòng)的加速度；以及，測(cè)量器13，該測(cè)量器13根據(jù)由該加速度傳感器11所檢測(cè)出的加速度來測(cè)量帶101的固有振動(dòng)頻率。該等加速度傳感器11及測(cè)量器13由通信電纜15以有線的方式(例如由通用串行總線(Universal Serial Bus:USB))連接在一起。
[0044]如圖3所示，在帶傳動(dòng)裝置100中，加速度傳感器11裝設(shè)在帶101位于相鄰的帶輪102、103之間的部分的外周面(上表面)上。加速度傳感器11往帶101上安裝的一側(cè)的面上設(shè)有由雙面膠帶等構(gòu)成的、能夠重復(fù)進(jìn)行粘合的粘合面。據(jù)此，只要將加速度傳感器11的粘合面往帶101的表面貼上，就能夠容易地將加速度傳感器11安裝在帶101上。
[0045]該加速度傳感器11是能夠檢測(cè)出與帶101表面垂直的方向上的加速度的加速度傳感器，例如為3軸加速度傳感器。靜電容量檢測(cè)方式的微機(jī)電系統(tǒng)(Micro ElectroMechanical System ；MEMS)型加速度傳感器由于能夠穩(wěn)定地檢測(cè)出加速度，因此適合作為加速度傳感器11使用。
[0046]靜電容量檢測(cè)方式的MEMS型加速度傳感器11具備:檢測(cè)元件部，該檢測(cè)元件部檢測(cè)加速度；以及，信號(hào)處理電路，該信號(hào)處理電路將來自該檢測(cè)元件部的信號(hào)放大并調(diào)整后輸出。所述檢測(cè)元件部由硅(Si)等穩(wěn)定物質(zhì)形成，并且該檢測(cè)元件部構(gòu)成為:具有傳感元件可動(dòng)部及固定部，根據(jù)該等感測(cè)元件可動(dòng)部及固定部之間的電容變化來檢測(cè)加速度。
[0047]需要說明的是，也可以使用壓阻式的MEMS型加速度傳感器等其它檢測(cè)方式或種類的加速度傳感器來取代上述靜電容量檢測(cè)方式的MEMS型加速度傳感器，并且加速度傳感器11也可以是I軸或2軸加速度傳感器，只要能夠檢測(cè)出與帶101的表面垂直的方向上的加速度即可。
[0048]測(cè)量器13形成為手掌般大小的扁平形狀，小型而容易隨身攜帶。測(cè)量器13的上側(cè)端部設(shè)有USB端口(不在圖中示出)，在該USB端口上連接有設(shè)在通信電纜15的一端的USB接頭(不在圖中示出)。此外，在測(cè)量器13的正面設(shè)有:由液晶顯示器等構(gòu)成的顯示部17，該液晶顯示器顯示測(cè)得的帶101的固有振動(dòng)頻率；電源開關(guān)19或監(jiān)測(cè)開關(guān)21等各種開關(guān)；以及，由發(fā)光二極管(Light Emitting D1de:LED)所構(gòu)成的電源指示器23等的狀態(tài)顯不燈，該LED顯不電源的開/關(guān)狀態(tài)。
[0049]并且，如圖2所示，該測(cè)量器13內(nèi)置有:微處理器即數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignal Processor:DSP) 25 ;與該數(shù)字信號(hào)處理器25電連接的、如電可擦可編程序只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable Read-only Memory:EEPR0M)等的存儲(chǔ)部27。
[0050]存儲(chǔ)部27中存儲(chǔ)有包含快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform:FFT)運(yùn)算程序在內(nèi)的、用于測(cè)量帶101的固有振動(dòng)頻率的程序。除了存儲(chǔ)部27以外，DSP25上還電連接有:上述顯示部17 ;電源開關(guān)19或監(jiān)測(cè)開關(guān)21等各種開關(guān)；電源指示器等狀態(tài)顯示燈。
[0051]而且，DSP25構(gòu)成為:按照從存儲(chǔ)部27讀出的程序進(jìn)行控制，由此執(zhí)行根據(jù)從監(jiān)測(cè)開關(guān)21輸入的信號(hào)或從加速度傳感器11輸入的加速度信號(hào)來測(cè)量帶101的固有振動(dòng)頻率的處理。
[0052]圖4為曲線圖，其示出利用固有振動(dòng)測(cè)量裝置S所測(cè)量的、來自帶101的振動(dòng)的加速度原始數(shù)據(jù)。圖5為對(duì)利用固有振動(dòng)測(cè)量裝置S所采樣收集的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜轉(zhuǎn)換而得到的曲線圖。圖8為對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜轉(zhuǎn)換而得到的曲線圖，該加速度數(shù)據(jù)是以包含已衰減到極限的微弱的帶振動(dòng)在內(nèi)的比較長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)的加速度數(shù)據(jù)。
[0053]當(dāng)電源開關(guān)19被按下時(shí)，上述DSP25起動(dòng)測(cè)量器13，并且點(diǎn)亮電源指示器23。而且，當(dāng)監(jiān)測(cè)開關(guān)21被按下時(shí)，DSP25監(jiān)測(cè)從加速度傳感器11輸入的加速度信號(hào)，開始進(jìn)行如圖4所示的帶101的振動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
[0054]之后，當(dāng)加速度傳感器11檢測(cè)出比規(guī)定的加速度還大的加速度時(shí)，DSP25根據(jù)從加速度傳感器11輸入的加速度信號(hào)，檢測(cè)出帶101被勵(lì)振了這一情況，隨后開始進(jìn)行帶101的固有振動(dòng)頻率的測(cè)量。
[0055]從防止在帶101產(chǎn)生的微小振動(dòng)成為觸發(fā)信號(hào)而使得固有振動(dòng)頻率的測(cè)量意外地開始的角度出發(fā)，成為開始進(jìn)行帶101的固有振動(dòng)頻率的測(cè)量的觸發(fā)信號(hào)的上述規(guī)定的加速度優(yōu)選為2.0G(G為重力加速度)以上，更優(yōu)選為3.0G以上。帶101的微小振動(dòng)是起因于對(duì)帶101勵(lì)振之前的測(cè)量動(dòng)作或測(cè)量環(huán)境而產(chǎn)生的。在本實(shí)施方式中，作為觸發(fā)信號(hào)的上述規(guī)定的加速度設(shè)定為3.0G。
[0056]當(dāng)檢測(cè)出帶101被勵(lì)振了這一情況時(shí)，DSP25對(duì)來自加速度傳感器11的加速度信號(hào)進(jìn)行采樣，開始取得加速度數(shù)據(jù)。此時(shí)的采樣頻率設(shè)定為例如3.2k赫茲左右。
[0057]在從檢測(cè)出帶101被勵(lì)振時(shí)起經(jīng)過了 80毫秒后，也就是說等待了對(duì)256個(gè)點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣的期間后，DSP25開始記錄所采樣的加速度數(shù)據(jù)。而且，DSP25在從該開始記錄起經(jīng)過了 1280毫秒的期間Rt內(nèi)，也就是說從檢測(cè)出帶101被勵(lì)振時(shí)起經(jīng)過了 1360毫秒的期間中扣除了上述80毫秒的等待時(shí)間后的期間內(nèi)記錄所采樣的加速度數(shù)據(jù)，總計(jì)收集了 4096個(gè)點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)。
[0058]剛被勵(lì)振之后的帶101的振動(dòng)中大量含有勵(lì)振時(shí)的碰撞成分等噪聲成分，作為計(jì)算帶101的固有振動(dòng)頻率的數(shù)據(jù)來使用時(shí)的可靠性較低。由于上述噪聲成分隨著時(shí)間的經(jīng)過而衰減，因此隨著時(shí)間的經(jīng)過，帶101逐漸地成為以呈現(xiàn)出帶101的固有振動(dòng)頻率的波形進(jìn)行振動(dòng)。
[0059]本發(fā)明人等根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出了帶101的振動(dòng)中大量含有上述噪聲成分的期間為從帶101被勵(lì)振時(shí)起經(jīng)過了 80毫秒左右的期間。于是，在本實(shí)施方式中，在測(cè)量固有振動(dòng)頻率時(shí)，如上述那樣除去了剛勵(lì)振之后的80毫秒內(nèi)的帶101的初期振動(dòng)。
[0060]此外，帶101的振動(dòng)隨時(shí)間的經(jīng)過而衰減，在已衰減到極限的微弱的帶振動(dòng)(在圖4中以范圍X表示的振動(dòng))中，與帶101的固有振動(dòng)無關(guān)的噪聲成分成為主要成分，因此，作為計(jì)算帶101的固有振動(dòng)頻率的數(shù)據(jù)來使用時(shí)的可靠性較低。
[0061]假設(shè)在包含已衰減到極限的微弱的帶振動(dòng)在內(nèi)的比較的長(zhǎng)的期間Lt內(nèi)采樣加速度信號(hào)，則如后述那樣，在根據(jù)采樣取得的加速度數(shù)據(jù)而得到的振動(dòng)頻率的功率譜中，如圖8所示那樣容易出現(xiàn)帶101的固有振動(dòng)的頻率以外的峰值(在圖8中以范圍Y表示)。
[0062]本發(fā)明人等根據(jù)經(jīng)驗(yàn)找出了轉(zhuǎn)移到可靠性低的、已衰減到極限的微弱的帶振動(dòng)為止的期間是從帶101被勵(lì)振時(shí)起經(jīng)過了 1400毫秒左右為止的期間。于是，在本實(shí)施方式中，在測(cè)量固有振動(dòng)頻率時(shí)，如上述那樣在從檢測(cè)出帶101被勵(lì)振時(shí)起經(jīng)過了 1280毫秒為止時(shí)中止加速度信號(hào)的采樣，除去了固有振動(dòng)被噪聲成分所涵蓋的末期振動(dòng)。
[0063]如上述那樣取得了加速度數(shù)據(jù)的DSP25從存儲(chǔ)部27讀出FFT運(yùn)算程序，對(duì)所采樣取得的加速度數(shù)據(jù)(4096個(gè)點(diǎn))進(jìn)行FFT運(yùn)算處理，從該加速度數(shù)據(jù)取得如圖5所示的振動(dòng)頻率的功率譜。然后，DSP25以對(duì)應(yīng)于功率譜的峰值的振動(dòng)頻率作為帶101的固有振動(dòng)頻率。
[0064]此時(shí)，即使在小于10赫茲的頻率區(qū)域中存在有功率譜的峰值，DSP25仍然忽視該峰值，并且DSP25在10赫茲以上的頻率區(qū)域中決定固有振動(dòng)頻率。與帶101的固有振動(dòng)無關(guān)的噪聲成分在小于10赫茲的低頻區(qū)域中容易被檢測(cè)出來。因此，通過像這樣在決定帶101的固有振動(dòng)頻率時(shí)除去小于10赫茲的頻率區(qū)域，