第5章

動的誤差を補正する：センサ出力の2階微分

動的な誤差の正体は、センサ自身の慣性力

衝撃力に対する力センサの電気的・機械的応答を詳しく測ると、力センサの値と浮上質量法による基準値との差（動的誤差）は、力センサ自身の検出部の慣性力としてよく説明できることが分かりました。この慣性力は、センサの検出点の加速度 a₂ にほぼ比例します。そして、センサの変形は力にほぼ比例するので、a₂ はセンサ出力の2階微分 d²F_trans/dt² に比例すると考えられます。

図：計測誤差と、センサ出力の2階微分の関係

センサ出力だけで補正できる

したがって、センサ出力の2階微分に係数をかけた値を加えれば、外部の基準なしに、センサ出力だけで動的誤差を補正できます。補正により、誤差の二乗平均平方根（RMS）が大きく減ることを示しました。

図：慣性力補正の有無による誤差のRMS値の比較

Y. Fujii, "Measurement of the electrical and mechanical responses of a force transducer against impact forces", Rev. Sci. Instrum., Vol.77, No.8, 085108, 2006.
Y. Fujii, "Method for correcting the effect of the inertial mass on dynamic force measurements", Meas. Sci. Technol., Vol.18, No.5, pp.N13–N20, 2007.
Y. Fujii, "Toward establishing dynamic calibration method for force transducers", IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol.58, No.7, pp.2358–2364, 2009.

補正ソフトウェア

力センサ・増幅器・AD変換器からの波形を入力し、補正した波形と、その不確かさを出力するソフトウェアを開発しました。最初の試作では、力センサが安定な土台にしっかり固定されていることを条件としています。

図：力センサの動的誤差を補正するソフトウェア（Sensors, 2014）

N. Miyashita, K. Watanabe, K. Irisa, H. Iwashita, R. Araki, A. Takita, T. Yamaguchi, Y. Fujii, "Software for correcting the dynamic error of force transducers", Sensors, Vol.14, No.7, pp.12093–12103, 2014.

動的誤差を補正する：センサ出力の2階微分

動的な誤差の正体は、センサ自身の慣性力

センサ出力だけで補正できる

補正ソフトウェア

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