ノイズ対策について

質問

機器につないでいる加速度センサのノイズがすごいのですが、どういった対策が効果的でしょうか？

行なっていることはデジタルアンプから機器に電流を供給しているので、つないでいる配線をアルミでシールドしました。

今後はフェライトコアや電場吸収シートを置くなど試そうとしています。

でも正直うまくいく自信がありません。

お力をお貸しください。

回答No.4

noname#230359

電気のノイズについては、一般としてシールドケーブルを使用します。
また、電圧差のあるケーブルとは同じ配管　ラックには共存させないことが基本です。又は高シールドケーブルを使用するのも良い考えと思います

回答No.3

noname#230359

ここでノイズと言っている物は本当に電気的なノイズでしょうか?機械的なノイズではないですか?加速度センサーは文字通り加速度を計測しますが、振動などを拾ってしまう事が多々あります。極端な話、センサーを置いてある机に伝わってくる建物の振動も拾います。
これを機械的なノイズと呼ばせてもらいます(本当に取り出したい信号に重なって電気信号として現れます。)。
電気的な対策に行き詰ったら、別の角度から見てみるのも手だと思います。
機械的なノイズは防振対策はもちろんですが、LPF等のバンドパスフィルターを組んで、使いたい領域の信号だけを取り出すことで解決できる事が多いです。
また、電気的なノイズに対して、一般的なノイズ対策を行うのはもちろんですが、より精度良く測定するテクニックの一つとして、複数の加速度センサーを用い、夫々の出力値が一致した物だけを真の信号として、それ以外をノイズとしてしまう事で、測定している例もあります。様々な角度からアプローチされると、面白いと思います。

補足

振動を測っていますが、その場合もいくつものセンサという手は使えますか？

フィルターは現在挑戦中なのですが、なかなか大変で難しい作業ですね。

知り合いの方もフィルターで何とかした経験があるらしいのですが、苦労したと言っていました。

回答No.2

noname#230359

加速度センサーはどのようなタイプでしょうか？
よく使われている、ピエゾ型の場合、加速度ピックアップ（PU)をケーブルでチャージAMP接続し、レコーダー等に繋ぎますが、ケーブルを振動させるとケーブルの静電容量が変化してノイズとなります。
　そこで、低ノイズケーブル等を使用してノイズを抑えています。
このケースで気になることとして、使用している加速度PUが測定しようとする
加速度レンジに合ったものでしょうか。
　高レンジの加速度PUで小さな加速を測定すると、ケーブル振動の影響が大きくなります。
　もし、ケーブルの影響を見たいのであれば、加速度PUを機器から外して、ケーブルのみを振動させて見ると確認できると思います。
　これ以外の外乱として、強い磁場、高周波電流がある場合はケーブルを銅パイプに入れると効果あると思いますが柔軟性が問題になります。

　また昔、超音波センサーの信号を長いケーブルでシーケンサーに取り込んで、ノイズが問題になったことを経験したが、その時はケーブルを短くすることで解決したように思います。
デジタル機器（DSP）はノイズ発生源のようなものですから回答（１）さんのようにアースは効果的と思います。
強い磁場、高周波電流が影響しているのであれば歪ゲージ型の方が外乱に強いと思います。
（歪ゲージ型は搬送波を持っていて、その周波数成分のみを取り出すように
しているので、電気的なノイズに対して強い）
他のタイプの加速度計であれば、コネクター部の接触状況を調べて見てはと思います。

>加速度センサはクロスボーCXL10HF3というもので振動専用です。
ネットで調べると、ピエゾ抵抗型でMEMS（シリコン基板上にセンサ、AMPを一体にした物）で小型で安定性が良いのが特徴のようです。
　原理的には歪ゲージ型と同じだと思いますが、搬送波を使っているか？です。
AMPを内臓していてるので、センサとAMP間のケーブルの問題はないと思います。
クロスボーCXL10HF3は、測定レンジ：１０Gで、出力：0.1ｖ／１Gとなっています。
このセンサーで0.1G位を測定しようとすると出力が0.01ｖになりますから、ノイズが載り易くなると思います。
　センサーの仕様が振動レベルに合っているか、検討が必要です。

普通、計測に使用する振動計は測定レンジが変えられるようになっていますが
固定レンジの物を使用する場合、AMPを入れて信号レベルの調整が必要になる場合があります。
電源は６～３０ｖで、ＤＳＰから電源を取っていると思いますが、センサーの仕様に合っているでしょうか。
アースについては、DSPのSG端子（シグナルグランド）繋いでみてはと思います。

加速度センサの出力は加速度ω＾２・ｒ（ω＝２πｆ、ｒ＝振幅）に比例して
出力されるが、周波数が高くなると僅かな振幅でも大きな加速度になる。
回答（３）さんが指摘されているように、高い周波数成分が影響していることが考えられます。
振動を測定する場合、一般に振幅で評価しています。そこで、加速度信号を
２回積分して変位信号に変換する必要があります。
この処理は簡単には１次遅れ回路（ＬＰＦ）を２段重ねるとカットオフ周波数以上では１／ω＾２の特性となり、前記の加速度信号を処理すると振幅ｒを取り出すことが出来ます。ただし回路のゲイン調整して感度を校正しておく必要があります。
また、クロスボーCXL10HF3はバイアス電圧をもっているので、ＤＣ成分のカットが必要になると思いますが、ＨＰＦを使えば簡単に出来ます。
フィルターのカットオフ周波数はＬＰＦが数Ｈｚ、ＨＰＦが１Ｈｚ以下程度に
すれば良いと思います。
ＬＰＦ，ＨＰＦはＤＳＰでソフトを組めば出来ると思います。

補足

振動を測ろうとしています。

加速度センサはクロスボーCXL10HF3というもので振動専用です。

歪ゲージ型かどうかはわからないので問い合わせてみます。

ケーブルはだいぶ短くカットしてあります。

DSPのアースのとり方はどうすればいいですか？

DSPのどこから伝送線をコンセントのアースにつなげればいいですか？

回答No.1

noname#230359

挙げていらっしゃる対策の他には、アンプから先の記録計
（レコーダorＦＦＴ)から被測定物にアース線を接続しては
如何でしょうか。
記録計がパソコンだと厳しいですが．．．

まさに洗濯機についているようなアレです。
ＦＦＴやレコーダであれば、アースの接続は有効な手段です。

本件の場合、加速度センサの信号線は、何某かの基盤につけて
パソコンのUSBへ接続しているのでしょうか。
その場合、基盤にＧＮＤの端子があれば、適当な信号線をつない
で、一方の端を被測定物筐体のどこかにねじ止めしてみること
が対策として考えられます．．．とは書いたものの、パソコンは
ノイズに弱いので、壊れるかもしれません。
他の回答者さんのご意見をお待ちください。

役立たずで申し訳ございません。

補足

洗濯機についているようなあれですか？(すいません無知で)

加速度センサの値をパソコンに出しています。

今回はDSPに加速度センサをつないでいます。

ありがとうございました。いつかそういう場面が出てくるかもしれないので頭に入れておきます。