なぜ低コストで精密診断ができるのか？ 常識を覆す独自技術の秘密

安価なセンサーでは、軸受（ベアリング）の細かい異常は見抜けない」……そんなこれまでの常識を、コナンエアーの独自技術「アンダーサンプリング」が塗り替えます。 なぜ、高価な精密振動計にも匹敵する診断が、手のひらサイズの小型センサーで実現できたのか。その鍵を握る「エイリアスノイズの積極活用」という驚きの仕組みを、図解とともに詳しく解説します。

高い応答周波数の振動計でなければ、軸受の異常検知はできないという常識を覆すのが、コナンエアーが採用したアンダーサンプリング技術です。なぜ低サンプリングでありながら、数kHzに及ぶ衝撃振動を捉えることができるのか。その技術的背景を解説します。

1. 従来の手法：高周波サンプリングとエンベロープ処理

軸受に傷が発生すると、金属同士が接触する際に「衝撃減衰振動（2kHz〜8kHzの高周波域）」が発生します。

高精度な測定

これを捉えるには、一般的にナイキストの定理に基づき、10kHz〜20kHzといった高速サンプリングが必要です。

損傷部位の特定

衝撃の発生周期は、軸受の構造（転動体数や内外輪径）と回転数から計算される「軸受特徴周波数」と照合することで、損傷部位を特定します。

エンベロープ処理の必要性

高周波の生波形をそのまま周波数分析（FFT）しても、衝撃の周期（低周波成分）は見えてきません。そのため、「絶対値処理＋包絡線（エンベロープ）処理」を行い、衝撃の発生間隔を抽出してからFFTを行うのが標準的な診断方法です。

2. コナンエアーの挑戦：エイリアスノイズの積極活用

一般的な振動センサーには、サンプリング周波数の1/2以上の成分を除去する「アンチエイリアスフィルター（LPF）」が搭載されています。これがないと、高い周波数が低い周波数に化けて現れる「エイリアスノイズ」が発生し、波形が歪んでしまうからです。しかし、コナンエアーはあえて「フィルターをかけずにエイリアスノイズを取り込む」手法を選びました。

センサー特性

コナンエアーの応答周波数帯域は0〜1,000Hzですが、あえて高い周波数の信号を通します。

あえて「折り返す」

数kHzの衝撃振動は、サンプリング速度が不足しているため、エイリアシングによって低周波帯域（0〜1,000Hz内）へと「折り返されて」記録されます。

3. なぜ「正しくない波形」で診断ができるのか？

エイリアスノイズが含まれた生波形は、元の振動波形とは形が異なります。しかし、軸受診断において最も重要なのは、波形の形そのものではなく、「衝撃がいつ発生したか（周期性）」です。

情報の保持

エイリアシングが発生しても、衝撃が発生したタイミング（時間軸上の位置）は保存されます。

エンベロープ解析の魔法

この「歪んだ生波形」に対してエンベロープ処理を行うと、驚くべきことに、高速サンプリングで得られたものとほぼ同一の周期成分（損傷の兆候）が抽出されます。

結論

「生波形」としては正しくなくても、診断に必要な「周期情報」は完全に保持されているため、正確な軸受診断が可能になるのです。

4. アンダーサンプリング手法がもたらすメリット

このアンダーサンプリング技術により、従来の手法では困難だった「常時監視」のハードルを劇的に下げることができました。

圧倒的な省電力

データ量を大幅に削減できるため、電池駆動での長期間運用が可能。

ハードウェアの簡素化

高価な高速A/Dコンバータを必要とせず、コストを抑えた多点設置が可能。実用的な予知保全: 現場が真に求めている「異常の早期発見」を、最小限のインフラで実現します。

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