校正結果の解釈

理想的なセンサは直線的な性能を示します。つまり理想的なセンサは、振幅を比例的に処理し(直線性)、対象の周波数を同様に扱い(平坦な振幅の周波数応答)、信号に遅延がありません(平坦な位相の周波数応答)。従って、加速度計と校正システムからの周波数応答出力グラフは平坦な線になるはずです。しかし現実の世界では、物事は完璧ではありません。

人間と同じように、センサやデータ収録装置や測定プロセスはすべて不完全です。挙動が理想に近い範囲はありますが、そうでない範囲もあります。人間と同じように、不完全性や異常は極端な状況で現れる傾向があります。加速度計の世界では、不完全性は周波数応答関数の直線から外れたバンプまたはグリッチとして現れます。異常は通常、低周波数または高周波数で現れます。経験豊富な校正の専門家は、これらの兆候を手掛かりにして、操作を行う人、性能、またはプロセスの問題を追跡します。

もし低周波で応答のグリッチまたは早すぎるロールオフが現れる場合、通常2通りの原因が考えられます。低周波数での急速なロールオフは通常、センサまたはカップリング/コンディショニング回路の放電時定数(DTC)が短いことを示します。これにより、周波数応答の下限側でセンサが仕様を満たさなくなる場合、センサは通常、フリップまたはドロップ方式で特定のDTCを確認します。低周波での周波数応答の異常のもう一つの一般的な原因は、不適切なケーブルのストレインリリーフです。非常に低い周波数で大きな変位を扱う際には、柔軟なケーブルを使用し、ケーブルがある程度自由に動けるようにして、加速度計の取り付け部分に負担をかけないことが重要です。ケーブルがストレインリリーフループで固定されておらず、校正加振器からケーブルを垂らしている場合、加速度計に低周波数での振幅の上昇などの異常な出力を引き起こしたり、または低周波(<10Hz)で振幅応答がグリッチする可能性があります。

高周波数域では、加速度計の応答が理想的な直線から外れる他の原因が考えられます。最も一般的な原因は、様々な取付方法によるものです。

取付けによる共振の変化

Sensitivity Deviation(感度偏差)
Log Frequency (Hz)(周波数(対数表示、Hz)






1.Stud Mount(ネジ止め)
2.Adhesive Mount(接着剤による取付)
3.Mounting Pad(マウントパッド)
4.Flat Magnet(平坦な磁石)
5.Dual Rail Magnet(デュアルレール磁石)
6.Hand Probe(手持ちプローブ)

加速度計の周波数応答の仕様上限に近づくにつれて、動いている対象物の取付面への加速度計の密接な取付が最も重要になります。最初に確認すべき項目は、取付トルクと取付スタッドの種類に関する加速度計製造元のガイドラインに慎重に従うことです。例えば、取付スタッドの中には、底が加速度計に突き当たるのを防ぐために肩が付いているものがあります。そのため、加速度計に肩の部分をはめるためのカウンターボア(穴)があることを確認します。それ以外の場合は、取付スタッドの弾力性を測定します。次に、取付面には傷や擦り傷がないことが好ましく、非常に薄いグリースを塗布して高周波における運動伝達性を高める必要があります。これは多くの場合、工場出荷時の仕様から数パーセントの誤差がある、安定的な立上りを示す振幅周波数応答です。グリッチが特定の周波数で現れる場合、チェックすべき次の項目は、校正加振器の横方向の動きです。校正加振器がアーマチャを支持するためにフレクシャ(たわみ)ベース設計を採用している場合、アーマチャ構造の共振周波数では、加振器は実際には励振の主方向よりも横方向により大きく動くことがあります。グリッチは、試験対象の加速度計の小さな交差軸感度を介してこの動きを測定するシステムの副産物です。

校正証明書

上記の問題は、加速度計の校正に関するISO16063-21規格の最新改訂版で、シェーカの横方向の動きの許容レベルに関するガイドラインを定めることで解決されました。その結果、ほとんどの高精度校正システムは現在、標準装備として低横方向エアベアリング加振器を備えています。既存の校正システムに対する「応急処置」として、測定される加振器の横方向の動きは最小であるべきです。これは、センサ交差軸感度の最小値をシェーカの横方向の動きと整合させることによって実現できます。実際には加速度計を数度ずつ回転させて、横方向の感度の最小値が、出力グリッチサイズの最小になる位置で調整します。これは通常は反復プロセスであり、時間的にあまり効率的ではありません。このテクニックでグリッチを完全に取り除くことは不可能に近いです。また、ケーブル配線もシェーカの共振周波数と動きに影響するため、再現性にも限界があります。

最後に、高周波応答の異常は、加速度計の内部受感素子の損傷によって引き起こされる可能性があります。この種の損傷は、50 kHzまでの非常に高い周波数のスイープを行うことで発見できます。これにより、センサの実装状態における水晶受感素子/慣性マス構造の共振を示します。新型の精密校正エアベアリング加振器は、この種の機能を備えています。

これらの様々な例から、理想的な挙動は実現するのが難しいことが分かります。平坦な線は医師や経済学者には退屈かもしれませんが、校正の専門家にとっては非常に洗練されたものです。校正に関して質問や懸念がある場合は、お気軽に弊社までお問い合わせください。

東陽テクニカのセンサ校正とは?