電磁ノイズの高い環境でバイブレーティングワイヤーの測定を行う方法
by Timothy Jeppsen | 更新日: 10/07/2020 | コメント: 0
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1997年、私は初めてバイブレーティングワイヤー圧力計を用いて地下水位の変動を計測しました。ある大手エンジニアリング会社が、サンバーナーディーノ山脈を横断する大規模パイプライン建設工事が地下水に影響を及ぼすのを防ぐため、水位を監視していました。私は、ピエゾメータの計測用に、 CR10XデータロガーとAVW100バイブレーティングワイヤーインターフェースの設置を依頼されました。CR10Xのデータは、携帯電話モデムを介してエンジニアリング会社に送信されていました。
8地点からのデータは定期的に送信されており、山を貫くトンネル建設が始まるまでは良好に見えました。しかし、トンネル掘削重機の電磁ノイズがバイブレーティングワイヤーセンサーに到達すると、測定値はノイズに埋もれてしまいました。ノイズによって測定値が範囲外に大きく変動したため、水位の変化を検知することができませんでした。
バイブレーティングワイヤーセンサーは、長期間の設置において非常に高い精度と安定性を示すことが知られていたため、当初このプロジェクトに選定されました。しかし、外部からの電磁ノイズの影響を非常に受けやすいことも判明しました。
時間領域解析
監視装置が設置された当時、バイブレーティングワイヤーセンサーの読み取りには時間領域解析が用いられていました。AVW100はセンサーワイヤーを励起し、所定の数の正傾斜ゼロクロス間の平均時間を測定することで、ワイヤーの共振周期を求めます。共振周波数は共振周期の逆数です。時間領域解析は、すべてのメーカーがバイブレーティングワイヤーセンサーを測定する際に採用している従来の方法です。
バイブレーティングワイヤーセンサーを測定するこの方法は、低ノイズ環境では非常に有効です。しかし、ノイズの多い環境では、センサーの測定値がノイズに埋もれてしまいます。
スペクトル分析
2008年、Campbell ScientificはバイブレーティングワイヤーアナライザモジュールAVW200およびAVW206を発表しました。これらのモジュールは、バイブレーティングワイヤーセンサーの測定に特許取得済み*のスペクトル解析技術を採用しており、電磁ノイズを除去します。
スペクトル解析アプローチは、励起されたワイヤーの応答を時間ではなく周波数の関数として解析します。このアプローチはノイズを除去するだけでなく、測定精度も向上させます。バイブレーティングワイヤーセンサーのメーカーは、共振周波数の変化を通常0.1Hz単位で測定します。ノイズがない場合、時間領域法では0.01Hz rmsの測定精度が達成されますが、スペクトル解析では0.001Hz rmsの測定精度が達成されます。
バイブレーティングワイヤースペクトル分析技術（VSPECT ®）
特許取得済みのVSPECT技術は、Campbell Scientificの複数の製品で利用可能です。これらの製品の詳細については、以下のリンクをクリックしてください。
- CR6 計測・制御データロガー
- Granite™6 計測・制御データ収集システム
- Granite™ VWire 305 ダイナミックバイブレーティングワイヤーアナライザー
- CRVW3 チャンネル バイブレーティングワイヤーデータロガー
- VWAnalyzer バイブレーティングワイヤーアナライザー (手持ち式フィールドレポートツール)
- AVW200 倍部レーティングワイヤーアナライザーモジュール
当社の特許取得済み VSPECT テクノロジーの詳細については、VSPECT Essentials Web リソースをご覧ください。
*動的バイブレーティングワイヤー測定技術は、米国特許第8,671,758号により保護されており、バイブレーティングワイヤースペクトル分析技術（VSPECT）は、米国特許第7,779,690号により保護されています。
著者について
Timothy is the Senior Marketing Manager at Campbell Scientific, Inc. He began his Campbell Scientific career as an Applications Engineer specializing in aquaculture applications and has also held positions as a sales engineer, manager of the Water Resources Group, and Marketing Product Manager for data loggers and communications products. Timothy received his bachelor’s degree in marketing from Utah State University and his master’s degree in quantitative genetics from Auburn University.
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