Simcenter Testlabでの電荷型（チャージ型）加速度計の取り扱い ｜ Siemens
本ページではSimcenter Testlabでの電荷型(チャージ型)加速度計の取り扱いについてご紹介します。Simcenter TestlabおよびSimcenter SCADASシステムで使用可能な振動測定用加速度計には、以下の種類があります：
- ICP/IEPE駆動型加速度センサー：センサーは振動に比例した電圧を生成します。集積回路圧電素子（ICP/OEPE）とは、センサーにマイクロエレクトロニクスが内蔵されているため、標準的な同軸ケーブル経由で電源供給が可能であることを意味します。動的振動のみを測定します。ICPは商標名です。IEPEがICPの代わりに使用される場合があります。IEPEは集積電子圧電素子の略称です。
- 電荷型加速度計：振動に比例した電圧を生成しますが、マイクロエレクトロニクスを搭載していません。このマイクロエレクトロニクスの欠如により、電荷型加速度センサーは高温環境での振動測定に使用可能です。例えば、一部の電荷型加速度センサーは1200°F（648°C）まで使用可能ですが、一般的なICP加速度計は325°F（163°C）に制限される場合があります。
- DC加速度センサー：動的（交流）振動と静的（定常）振動の両方を測定します。例えば、静止状態ではICP加速度センサーがゼロを示すのに対し、DC加速度センサーは1gの定常振動レベルを読み取ります。
本記事では、Simcenter Testlabシステムにおける電荷型加速度センサーの使用方法に焦点を当てます。
3. ICPと電荷加速度計の位相
同一試験でICP加速度センサーと電荷型加速度センサーを併用する場合、測定信号の位相は180度ずれます。これは、ICP加速度センサーと電荷型加速度センサーが同一振動を測定した場合、振幅は同じだが方向が逆転することを意味します。これは動作変形形状（ODS）解析を行う場合に重要となります。これを補正するため、方向フィールドを切り替えることができます。例えば、+Zを選択する代わりに、必要に応じて-Z方向を使用するといった方法が可能です。
図17：代表的なセンサーには、加速度計、マイクロホンおよびアレイ、ひずみゲージ、変位、力、トルク、流量、圧力、熱電対、電圧、電流、タコメーター、アナログ出力、DAC、デジタル（CANバス、FlexRay）、S/PDIF、速度、カメラ、車輪力トランスデューサ、バイノーラルヘッドセットまたは人工頭部、GPSなどがあります。
4. 摩擦起電力効果
高振動環境で長いケーブルを使用する場合、ケーブルの動きを最小限に抑えるため、適切に固定することが重要です。電荷型加速度センサーなどの一部のトランスデューサは、ケーブルの動きのみによって局所的な静電容量変化を生じさせることがあります。これは振動データ上に実在しない大きなスパイクとして現れる可能性があります。これは摩擦起電力効果と呼ばれますが、「ケーブルのしなり」とも呼ばれることがあります。
この問題を回避するには、ケーブルが過度に動かないように固定することが有効です。その方法は図3に示されています。ケーブルの動きを最小限に抑えるだけでなく、ケーブルと加速度センサーの間の相対的な動きを排除することも重要です。
図3：上段 – ケーブルを固定して動きを抑えている状態、下段 – ケーブルが自由に振動し、誤った振動測定値が生じる可能性が高まっている状態。
5. Simcenter Testlab ソフトウェア
Simcenter Testlabは、適切なSCADASハードウェアが利用可能な場合に、このセクションで説明されているように電荷式加速度計を測定するように設定できます。電荷型加速度センサはICP加速度センサーとは異なる校正基準を有します：SCADASにVC8カードを装着後、Simcenter Testlabの「チャネル設定」ワークシートで「入力モード」プルダウンから「電荷」を選択します（図4）。
- ICP校正値：ICP加速度センサーは電圧を出力するため、校正値はmV/gで表されます。例：100 mV/g。
- 電荷校正値：電荷型加速度センサーは振動に比例した電荷を出力し、典型的な校正値はpC/gで示されます。例：31.6 pC/g。
SCADASにVC8カードを装着した状態で、Simcenter Testlabの「Channel Setup」ワークシートにおいて、「Input Mode」のプルダウンメニューから「Charge」を選択してください（図4）。
図4：電荷加速度計で測定するには、チャンネル設定メニューで「入力モード」を「電荷」に設定します。
「入力モード」はチャンネルごとに選択可能です。例えば、カードの第一チャンネルには電荷型加速度センサーを使用し、第二チャンネルにはICP加速度センサーを使用することが可能です。
