Raspberry Pi社製品を利用した振動計測システム

■概要

加速度センサー・振動センサーをRaspberry Piに接続し、計測したデータをMicro SDカードに出力する計測システムをご紹介します。Raspberry Piを利用することで、コンパクトで省電力な計測システムを実現し、幅広い計測対象や計測場所に対応可能です。
また、防水性・防塵性を備えた加速度センサー・振動センサーと接続する計測システム（下記：システム構成②）も構築可能ですので、お客様の環境に応じてご利用いただけます。

阿蘇山での活用事例はこちら
なお、本計測システムはRaspberry Pi 4Bに対応しております。Raspberry Pi 5には未対応です。

■システム構成例

構成例①（組込みタイプのセンサーを使用）

構成例②（防水・防塵タイプのセンサーを使用）

■複数台のセンサーで計測する場合

下記の計測条件で動作確認済みです。

使用センサー （組込みタイプ）	センサー台数	サンプリングレート	USB-C変換基板	USBハブ
振動センサー： M-A342VD10	4台	3000sps	評価ボード： M-G32EV041	ELECOM U2H-SN4NB
加速度センサー： M-A352AD10	4台	1000sps

使用センサー （防水・防塵タイプ）	センサー台数	サンプリングレート	接続方法	RS422-USB変換ハブ
振動センサー： M-A542VR10	4台	3000sps	防水・防塵タイプのセンサーとホスト間のハードウェア接続ガイド（USB／LAN）	StarTech ICUSB234854
加速度センサー： M-A552AR10	4台	1000sps

■ドキュメント

ドキュメント	説明
Raspberry Pi社製品を利用した振動計測システム セットアップマニュアル（PDF,2.9MB）	本計測システムを構築するためのマニュアルです。
Raspberry Pi社製品を利用した振動計測システム オペレーションマニュアル（PDF,1.6MB）	構築した本計測システムを利用するためのマニュアルです。

■プログラム

プログラム	説明
計測用サンプルコード（Python）（ZIP,89KB）	Raspberry Piにインストールする計測用プログラムのサンプルコードです。 ※本サンプルコードを利用する場合は、ソースファイル記載のライセンスに同意したことになります。 ※本サンプルコードはRaspberry Pi 4Bに対応しております。Raspberry Pi 5には未対応です。

■阿蘇山での活用事例

九州中部にある阿蘇山で、長期間の地震計測に本システムを使用しました。システム構成例①に基づいてシステムを構築し、センサー部分はケースに収めた後、地中に埋めて計測を行いました。屋外設置の状態で2週間にわたる計測を無事に完了しました。

詳細は事例ファイル「地震を計測してみた！／解析してみた！」をご覧ください。

計測準備の様子

下記の画像を撮影した後、センサー部分は地中に埋め、Raspberry Pi には直射日光が当たらないように覆いを設置しました。

※Raspberry Pi の熱暴走を防ぐため、直射日光が当たらないように設置し 、ヒートシンク、ファン等の使用を検討してください。

事例ファイル	説明
地震を計測してみた！（計測データcsvファイル付き）	阿蘇山で本システム（構成例①）を使用した計測事例の紹介記事です。
地震を解析してみた！	上記の計測から得られた地震の振動データの解析内容の紹介記事です。

これらの技術記事は、下記の技術論文を元に作成しています。

• タイトル：「Quartz Enhanced Micro Electromechanical Systems Accelerometer for Seismic Monitoring: Field Performance in Volcanic Region.」

• 発表先：IEEE SENSORS JOURNAL
  ※東京大学大学院工学研究科辻研究室とセイコーエプソンとの共著論文で、ポスドクのR. D. Andajani博士が第一著者です。