1/21

加速度ピックアップ（振動加速度計）のJCSS校正事業について

株式会社 小野測器

品質保証ブロック

小高 進 ( Susumu Kotaka )

2/21

JCSS校正事業 5区分登録

3/21

株式会社小野測器は、電気（直流・低周波）区分の JCSS 登録事業者としてFFTアナライザの JCSS 校正証明書を発行できるようになりましたので、下記の通りお知らせ致します。

株式会社小野測器は、2005年に独立行政法人 製品評価技術基盤機構 認定センターから「音響・超音波」区分でのJCSS (Japan Calibration Service System)校正事業者として登録された後、2012年「振動加速度」区分、2013年「トルク」区分、2014年「流

量・流速」区分を登録し、この度、「電気（直流・低周波）」区分で登録しましたので、交流電圧測定装置としての FFTアナライザの JCSS 校正サービスを開始いたします。国際MRA対応認定事業者での FFTアナライザのJCSS 校正サービスは、国内初となり、当社が長年販売してきた FFTアナライザのすべてが JCSS 校正対象となります。

当社は計測器の ISO／IEC17025 校正に対する要望に対応すべく、JCSS による校正事業を推進しており、自社製品だけではなく、国内外の計測器のJCSS 校正も受け入れており、体制を強化しています。今後は現行登録区分での校正範囲拡張とJCSS 登録区分の更なる拡張を計画し、計測トータルサポートに貢献して参ります。

FFTアナライザ JCSS校正サービス開始のご案内 https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/whats_new/press/15_06_15.htm

2015年6月のプレスリリース

振動加速度区分は2012年 JCSS登録・認定

4/21

本 館

AT Lab U2

AT Lab U1

大型装置組立棟

小野測器 宇都宮テクニカル＆プロダクトセンター

5/21

・ 振動ピックアップ（ＷＳ）の上に依頼器物を取り付けた状態で、小型加振器で正弦波加振する。

振動加速度計JCSS 校正装置 概略図

小型加振器

6/21

振動加速度計JCSS 校正装置 接続図

7/21

振動数

20 Hz, 25 Hz, 31.5 Hz, 40 Hz, 50 Hz, 63 Hz, 80 Hz, 100 Hz, 125 Hz,

160 Hz, 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 800 Hz,

1000 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 2000 Hz, 2500 Hz, 3150 Hz, 4000 Hz,

5000 Hz, 6300 Hz, 8000 Hz, 10000 Hz

下記 振動数参照

振動加速度計JCSS 校正内容と振動数

8/21

振動加速度計JCSS 校正範囲と最高測定能力

校正手法の区分 の呼称

種類 校正範囲 最高測定能力

振動加速度測定装置

振動加速度計 （電圧感度）

20 Hz 以上 100 Hz 以下 0.6%

100 Hz 超 160 Hz 以下 0.8%

160 Hz 超 200 Hz 以下 1.6%

200 Hz 超 250 Hz 以下 1.9%

250 Hz 超 315 Hz 以下 0.8%

315 Hz 超 4000 Hz 以下 0.7%

4000 Hz 超 5000 Hz 以下 1.5%

5000 Hz 超 8000 Hz 以下 1.2%

8000 Hz 超 10000 Hz 以下 1.5%

振動加速度計 （電荷感度）

20 Hz 以上 100 Hz 以下 0.6%

100 Hz 超 160 Hz 以下 0.8%

160 Hz 超 200 Hz 以下 1.6%

200 Hz 超 250 Hz 以下 1.9%

250 Hz 超 315 Hz 以下 0.8%

315 Hz 超 4000 Hz 以下 0.7%

4000 Hz 超 5000 Hz 以下 1.5%

5000 Hz 超 8000 Hz 以下 1.2%

8000 Hz 超 10000 Hz 以下 1.5%

上記はniteのHPから引用 http://www.nite.go.jp/iajapan/jcss/labsearch/pdf/D0170M.pdf

9/21

交流電圧計（voltmeter）

歪率計

(distortion meter)

オシロスコープ

（oscilloscope)

位相差計

（phase meter）

信号発生器

（frequency generator）

ISO16063-21 校正システム（例）

これだけの測定器を揃えなければならないの？？？

引用 ISO16063-21

Figure1 -- Example of a measuring system

for vibration calibration by comparison to

a reference transducer

exciter

(optional)

(optional) power amplifier

amplifiers

amplifiers

reference

transducer

Transducer to be

calibrated

10/21

● FFTアナライザは交流電圧を測定できる＝交流電圧計

→エリアシングフィルタ (注1）で帯域制限されることと、リアルタイムレートの関係（オーバーラップ量(注2））で真の実効値にはならないが、定常信号に対しては交流電圧計とみなせる （注1） https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/analyzer/FFT2/fft_4.htm#mark2

(注２） https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/faq/fft_common/fft_spectrum_12.htm

● FFTアナライザは信号歪を測定できる＝歪率計

→周波数軸上で信号の高調波成分レベル（歪）を測定できる

● FFTアナライザは時間軸波形を測定できる＝オシロスコープ

→ただしエリアシングフィルタで帯域制限された時間軸波形となる

● FFTアナライザは位相差を測定できる＝位相差計

→2ﾁｬﾝﾈﾙFFTアナライザは周波数応答関数から振幅差と位相差を測定でき、コヒーレンス関数(注３）から周波数応答関数の信頼度を判定できる

（注３） https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/eMM_back/emm158.pdf

● FFTアナライザは各種信号（サイン、ランダム、マルチサイン）を出力できる＝信号発生器

→FFTアナライザ内部のAD変換器と同期したクロックで信号を発生でき、マルチサインは短時間で周波数応答関数を得られる（次頁参照）

FFTアナライザの特徴及び振動加速度校正でのメリット

11/21

• FFTアナライザの解析ライン周波数成分を合成した多重正弦波

→擬似ランダム信号（PSEUDO RANDOM）のこと

→同じような合成波としてスェプトサイン信号(＝チャープ信号）がある

• FFT アナライザの解析フレームと同期がとれるので時間窓の誤差がなく、線形性が高い測定対象では短時間に周波数応答関数の測定が可能

→非線形性がある測定対象には不向き

• 合成する周波数を選択することにより、狭帯域なマルチサインを作成可能

→FFTアナライザは帯域制限したマルチサインをスイープすることが可能 https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/damp/damp_7.htm

マルチサイン信号について （ISO16063-21 5頁 NOTE１参照）

解析ラインをすべて合成したマルチサイン 帯域制限したマルチサイン

12/21

FRA と FFTアナライザの違い （ISO16063-21 5頁 NOTE１参照）

FFTアナライザでも2種類のサーボ解析機能

(FRA方式とFFT方式）を搭載している機種もある https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/data/ds3000_servo.html

• FRA ( Frequency Response Analyzer ) とはサイン波を出力して周波数応答（ゲイン・位相）を求める測定器

→サーボ解析用途がメインだったためサーボアナライザと呼ばれてきたが、

近年ではインピーダンスアナライザとしての活用例が増えている

例）電池の交流インピーダンス特性など

• 単一周波数毎のDFT（離散フーリエ変換）にて周波数応答（ゲイン・位相）を求める方式なので、広帯域の周波数応答を求める場合は時間がかかるが、ダイナミックレンジ がランダム・マルチサイン信号を用いたFFT方式より広くとれる

• 単一周波数毎のDFT方式のため、FFTアナライザのように信号歪は測定できない

→信号歪は測定できないが、交流電圧計機能を有するタイプもある

・ FFTアナライザのようにオシロスコープと同等な機能（トリガ）はない

13/21

1965年 FFTアルゴリズムが発表される Cooley, J. W., and Tukey, J. W., “An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series,”

Mathematics of Computation, Vol. 19, 1965.

＜＜FFTアナライザ黎明期の参考文献＞＞

http://www.dataphysics.com/30_Years_of_FFT_Analyzers_by_Sri_Welaratna.pdf

http://www.sandv.com/downloads/0701deer.pdf

http://www.sandv.com/downloads/1009zhug.pdf

1973年 ミニコンベースのFFT解析システム

(CF-700/750）を発表

1976年 一体型（Box type）としての国産初のFFTアナライザ（CF-650）を発表

＜参考＞小野測器のFFTアナライザの歴史①

国産初の

FFTアナライザ

1976年から一体型（Box type） FFTアナライザを国内製造・販売

しつづけている

14/21

CF-700/CF-750 (1973） ミニコンタイプ （ FACOM U-200）のFFT解析システム

CF-700 騒音・振動解析用

CF-750 内燃機関の燃焼解析、騒音・振動解析用

＜参考＞小野測器のFFTアナライザの歴史②

15/21

＜参考＞小野測器のFFTアナライザの歴史③

内燃機関の騒音・振動解析、燃焼解析装置の開発が1970年代の社内テーマ

小野測器技報 （ No6,１973 ）より抜粋

｢総計解析装置 CF-700型｣ 小野 哲郎、今泉 八郎、諏訪 芳一、前田 利重

16/21

1979 CF-500 1976 CF-650 1983 CF-920

1987 CF-350 1994 CF-5220

1998 CF-3200

2006 CF-7200

＜参考＞小野測器のFFTアナライザの歴史④

小野測器 2ﾁｬﾝﾈﾙFFTアナライザ

（信号出力機能付き“Box type”）の変遷

信号出力なし

17/21

＜参考＞小野測器のFFTアナライザの歴史⑤

CF-9200/9400 (2014) https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/data/cf9000.htm

DS-3000 シリーズ (2010) https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/products/keisoku/data/ds3000.html

18/21

FFTアナライザとスペクトラムアナライザは、測定器のカテゴリとして周波数分析器の部類に入る。周

波数分析器もかねてより、17025校正の要望が高く、スペクトラムアナライザに関しては、校正事業者

がA2LA校正を選択し事業化されてきた。FFTアナライザに関しては認定機関が無いため、長い間

手詰まり状態であった。

複数の工業会から、「複数量目の計測機器の校正に関する課題」に対する制度改善要望がまとめられ

2012年12月20日の「計量標準の整備及び利用促進に関する検討会（第1回）」での検討課題となった http://www.meti.go.jp/committee/kenkyukai/sangi/keiryo_hyojun/pdf/001_05_00.pdf

→上記資料の13頁に関係工業会の調査結果としてFFTアナライザが記載された

2013年3月25日の「計量標準の整備及び利用促進に関する検討会（第4回）」では、配布資料「計量標

準の新たな整備計画及び利用促進方策について （骨子（素案））」において、制度運用の改善の例とし

てFFTアナライザが記載された

http://www.meti.go.jp/committee/kenkyukai/sangi/keiryo_hyojun/pdf/004_05_00.pdf

①複数量目の計測機器の校正 ← 上記資料の5頁～6頁より抜粋

複数量目の計測器の例としては、以下が考えられ、ニーズを踏まえつつ、計測器としての登録を積極的に検討していくことが期待される。

耐圧試験機

ＦＦＴアナライザ

FFTアナライザ JCSS登録・認定の経緯①

19/21

｢計量標準の整備及び利用促進に関する検討会」の後に、産総研とNITEとJCSS

校正に関する技術的課題検討を行った結果、FFTアナライザは、交流電圧計（交

流電圧測定装置）のカテゴリで、JCSS登録申請を進めることになった。

電気（直流・低周波）区分での“交流電圧計（交流電圧測定装置）”としてFFTアナラ

イザのJCSS登録申請準備開始

2015年6月12日 電気（直流・低周波）区分にて登録

http://www.nite.go.jp/iajapan/jcss/information/info_lab_20150612.html

2015年11月12日 知的基盤整備特別小委員会の資料3-4(注）に記載 (注）産業構造審議会産業技術分科会・日本工業標準調査会合同会議知的基盤整備特別小委員会（第7回）‐配布資料

http://www.meti.go.jp/committee/summary/0003843/pdf/007_03_04.pdf

上記資料の5頁より抜粋→ “（平成27年度実績）複数量目に跨がる計測器としてFFTアナライザの校正事業者を6月に登録・認定した（ＮＩＴＥ）”

FFTアナライザ JCSS登録・認定の経緯②

20/21

FLUKE製キャリブレータ 5730A の交流電圧信号にてFFTアナライザを校正

JCSS校正 FFTアナライザ（交流電圧計）

21/21

ＥＮＤ

ご清聴ありがとうございました。