CN114755455B - 信号处理方法和装置、物理量测定装置以及传感器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及信号处理方法和装置、物理量测定装置以及传感器模块。一种信号处理方法，包括：处理对象信号生成工序，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及振动整流误差计算工序，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，计算多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。

Description

信号处理方法和装置、物理量测定装置以及传感器模块
技术领域
本发明涉及信号处理方法、信号处理装置、物理量测定装置以及传感器模块。
背景技术
作为减少与作为对象的稳定的重复波形不同步的分量的方法，已知有同步相加。但是，在该方法中，存在虽与重复波形相关但与同步相加定时不同步的波形成分也减少的问题。作为应对该问题的方法，在非专利文献1中提出了如下方法：对作为对象的稳定的重复时序波形进行包络线处理，并对得到的波形进行频谱分析。
非专利文献1：Pete Sopcik and Dara O’Sullivan，“How Sensor PerformanceEnables Condition-Based Monitoring Solutions”，Analog Dialogue 53-06，June2019.
然而，在包络线处理中，需要在对时序波形进行整流之后进行平滑处理，需要适当地选择平滑滤波器的截止频率以适当地提取期望的信号分量，因此，在非专利文献1记载的方法中运算变得复杂。
发明内容
本发明涉及的信号处理方法的一方面包括：处理对象信号生成工序，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及振动整流误差计算工序，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，计算多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。
本发明涉及的信号处理装置的一方面包括：处理对象信号生成电路，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及振动整流误差计算电路，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，生成多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。
本发明涉及的物理量测定装置的一方面具备：基准信号产生电路，输出基准信号；频率ΔΣ调制电路，使用被测定信号对所述基准信号进行频率ΔΣ调制，生成频率ΔΣ调制信号；第一滤波器，与所述被测定信号同步地进行动作，并且群延迟量是可变的；以及第二滤波器，与所述基准信号同步地进行动作，所述第一滤波器设置于从所述频率ΔΣ调制电路的输出至所述第二滤波器的输入为止的信号路径上，所述物理量测定装置具有：测定所述被测定信号与所述基准信号的频率比的第一动作模式；以及与所述第一动作模式相比所述第二滤波器的截止频率更低的第二动作模式。
本发明涉及的传感器模块的一方面具备：所述物理量测定装置的一方面；以及物理量传感器，所述被测定信号是基于所述物理量传感器的输出信号的信号。
附图说明
图1是传感器模块的立体图。
图2是传感器模块的分解立体图。
图3是物理量传感器的立体图。
图4是物理量传感器的俯视图。
图5是图4的P1-P1线处的剖视图。
图6是物理量传感器的动作的说明图。
图7是物理量传感器的动作的说明图。
图8是传感器模块的功能框图。
图9是从原理上说明因输出波形失真而产生振动整流误差的图。
图10是表示施加的加速度与倒数计数值的非线性特性的图。
图11是表示施加的加速度与物理量传感器的振荡频率的非线性特性的图。
图12是表示物理量传感器的振荡频率与倒数计数值的非线性特性的图。
图13是表示频率比测定电路的构成例的图。
图14是表示第一低通滤波器的构成例的图。
图15是表示第二低通滤波器的构成例的图。
图16是用于说明能够调整由频率比测定电路的输入输出的非线性特性引起的振动整流误差的图。
图17是表示测定值中包含的振动整流误差对抽头数的依赖性的图。
图18是表示第一实施方式的信号处理装置的构成例的图。
图19是表示第一实施方式的信号处理方法的过程的流程图。
图20是表示图19的振动整流误差计算工序S3的过程的一个例子的流程图。
图21是表示对源信号进行FFT而得到的频谱的图。
图22是表示对源信号进行FFT而得到的频谱的图。
图23是表示对源信号进行FFT而得到的频谱的图。
图24是表示对源信号进行FFT而得到的频谱的图。
图25是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图26是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图27是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图28是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图29是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图30是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图31是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图32是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图33是在第一实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图34是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图35是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图36是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图37是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图38是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图39是在第二实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图40是在第三实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图41是表示第四实施方式的信号处理装置的构成例的图。
图42是表示第四实施方式的信号处理方法的过程的流程图。
图43是在第四实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图44是在第四实施方式中标绘了振动整流误差的图。
图45是表示第五实施方式的信号处理装置的构成例的图。
附图标记说明
1…传感器模块、2…物理量测定装置、5…基板部、10…基部、12…连接部、13…可动部、30a，30b…支承部、34…封装接合部、36a，36b…接合部、38a，38b…延伸部、40…物理量检测元件、50，52，54，56…配重、62…接合部件、101…容器、102…盖、103…螺纹孔、104…固定突起、111…侧壁、112…底壁、115…电路基板、115f…第一面、115r…第二面、116…连接器、121…开口部、122…内表面、123…开口面、125…第二基座、127…第一基座、129…突起、130…固定部件、133，134…缩颈部、141…密封部件、172…螺钉、174…内螺纹、176…贯通孔、200，200X，200Y，200Z…物理量传感器、201X，201Y，201Z…振荡电路、202，202X，202Y，202Z…频率比测定电路、203…基准信号产生电路、210…微控制单元、220…存储部、230…接口电路、300…频率ΔΣ调制电路、301…计数器、302…锁存电路、303…锁存电路、304…减法器、310…第一低通滤波器、311…延迟元件、312…积分器、313…积分器、314…抽取器、315…延迟元件、316…微分器、317…延迟元件、318…微分器、320…锁存电路、330…第二低通滤波器、331…积分器、332…延迟元件、333…微分器、334…抽取器、400…信号处理装置、410…处理电路、411…源信号获取电路、412…处理对象信号生成电路、413…振动整流误差计算电路、414…谐振频率计算电路、415…判定电路、420…存储电路、421…信号处理程序、422…处理对象信号、423…振动整流误差信息、424…谐振频率、425…判定结果、430…操作部、440…显示部、450…声音输出部、460…通信部
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要注意的是，以下说明的实施方式并非不当地限定权利要求书中记载的本发明的内容。另外，以下说明的构成并非全部都是本发明的必需构成要件。
以下，关于本发明涉及的信号处理方法，假设作为信号处理的对象的对象物为传感器模块进行说明。对象物如果是产生具有周期性的信号的对象物，则其种类便无特别限定，除了传感器模块以外，例如可以是电机等各种装置，也可以是桥梁、大厦等结构物，还可以是电路。
1.第一实施方式
1-1.传感器模块的结构
首先，对应用本实施方式的信号处理方法的作为对象物的一个例子的传感器模块的结构的一个例子进行说明。
图1是从固定传感器模块1的被安装面侧观察时的传感器模块1的立体图。在以下的说明中，将沿着俯视观察时呈长方形的传感器模块1的长边的方向设为X轴方向，将俯视观察时与X轴方向正交的方向设为Y轴方向，将传感器模块1的厚度方向设为Z轴方向进行说明。
传感器模块1是平面形状为长方形的长方体，具有沿X轴方向的长边和沿与X轴方向正交的Y轴方向的短边。在一条长边的各端部附近的两处以及另一条长边的中央部的一处形成有螺纹孔103。以在该三处的螺纹孔103中分别插通固定螺钉并固定于例如大厦、公告板、各种装置等结构物的被安装体的被安装面的状态来进行使用。
如图1所示，在传感器单元1的从被安装面侧观察的表面设置有开口部121。开口部121的内部配置有插头型的连接器116。连接器116具有配置成两列的多个引脚，各列中多个引脚沿Y轴方向排列。未图示的插座型的连接器从被安装体与连接器116连接，进行传感器模块1的驱动电压、检测数据等电信号的收发。
图2是传感器模块1的分解立体图。如图2所示，传感器模块1由容器101、盖102、密封部件141以及电路基板115等构成。详细而言，传感器模块1呈如下构成：使固定部件130介于之间地将电路基板115安装于容器101的内部，并隔着具有缓冲性的密封部件141用盖102将容器101的开口覆盖。
容器101例如是使用铝成形为具有内部空间的箱状的电路基板115的收纳容器。容器101的外形与上述传感器模块1的整体形状同样为平面形状呈大致长方形的长方体，在一条长边的两端部附近的两处以及另一条长边的中央部的一处设置有固定突起104。在该固定突起104上分别形成有螺纹孔103。
容器101是外形为长方体且一侧开口的箱状。容器101的内部成为由底壁112和侧壁111围成的内部空间。换言之，容器101呈将与底壁112对置的一面作为开口面123的箱状，电路基板115的外缘沿着侧壁111的内表面122配置，并以将开口覆盖的方式固定盖102。在开口面123上，在容器101的一条长边的两端部附近的两处以及另一条长边的中央部的一处竖立设置有固定突起104。而且，固定突起104的上表面、即向-Z方向露出的面从容器101的上表面突出。
另外，在容器101的内部空间中，在与设置于另一条长边的中央部处的固定突起104对置的一条长边的中央部处设置有从底壁112到开口面123地自侧壁111朝向内部空间侧突出的突起129。在突起129的上表面设置有内螺纹174。盖102通过插入穿过贯通孔176的螺钉172和内螺纹174而隔着密封部件141固定于容器101。需要注意的是，突起129和固定突起104设置于与后述电路基板115的缩颈部133，134对置的位置处。
在容器101的内部空间中，设置有从底壁112朝向开口面123侧呈高出一层的台阶状突出的第一基座127及第二基座125。第一基座127设置在与安装于电路基板115的插头型的连接器116的配置区域对置的位置处。第一基座127上设置有图1所示的开口部121，插头型的连接器116插入开口部121。第一基座127作为用于将电路基板115固定于容器101的基座发挥功能。
第二基座125相对于位于长边的中央部的固定突起104及突起129而位于与第一基座127相反的一侧，并设置于固定突起104及突起129的附近。第二基座125作为在相对于固定突起104及突起129与第一基座127相反的一侧用于将电路基板115固定于容器1的基座发挥作用。
需要注意的是，对容器101的外形为平面形状呈大致长方形的长方体且为无盖的箱状的情况进行了说明，但并不限于此，容器101的外形的平面形状也可以为正方形、六边形、八边形等。另外，在容器101的外形的平面形状中，也可以对多边形的顶点部分的角进行倒角，进而，也可以为各边中的任一边由曲线构成的平面形状。另外，容器101的内部的平面形状也不限于上述形状，还可以为其他形状。进而，容器101的外形和内部的平面形状可以是相似形状，也可以不是相似形状。
电路基板115是形成有多个通孔等的多层基板，使用例如玻璃环氧基板、复合基板、陶瓷基板等。
电路基板115具有底壁112侧的第二面115r和与第二面115r呈正反面关系的第一面115f。在电路基板115的第一面115f上搭载有物理量测定装置2、三个物理量传感器200、以及其他未图示的电子部件等。另外，电路基板115的第二面115r上搭载有连接器116。需要注意的是，虽然省略了图示及其说明，但也可以在电路基板115上设置其他的布线、端子电极等。
俯视观察时，电路基板115在沿着容器101的长边的X轴方向的中央部处具备电路基板115的外缘收缩的缩颈部133，134。缩颈部133，134在俯视观察时设置于电路基板115的Y轴方向的两侧，从电路基板115的外缘向中央收缩。另外，缩颈部133，134与容器101的突起129及固定突起104对置设置。
电路基板115以第二面115r朝向第一基座127及第二基座125的方式插入到容器101的内部空间中。而且，电路基板115借助第一基座127和第二基座125而被支承在容器101中。
三个物理量传感器200分别是输出信号的频率根据所施加的物理量而变化的变频型的传感器。三个物理量传感器200中的物理量传感器200X检测X轴方向的物理量，物理量传感器200Y检测Y轴方向的物理量，物理量传感器200Z检测Z轴方向的物理量。具体而言，物理量传感器200X以封装的正反面朝向X轴方向、且侧面与电路基板115的第一面115f对置的方式竖立设置。而且，物理量传感器200X输出与检测到的X轴方向的物理量相应的信号。物理量传感器200Y以封装的正反面朝向Y轴方向、且侧面与电路基板115的第一面115f对置的方式竖立设置。而且，物理量传感器200Y输出与检测到的Y轴方向的物理量相应的信号。物理量传感器200Z以封装的正反面朝向Z轴方向的方式、即封装的正反面与电路基板115的第一面115f正对的方式设置。而且，物理量传感器200Z输出与检测到的Z轴方向的物理量相应的信号。
物理量测定装置2经由未图示的布线、电子部件而与物理量传感器200X，200Y，200Z电连接。另外，物理量测定装置2基于物理量传感器200X，200Y，200Z的输出信号，生成减少了振动整流误差的物理量数据。
1-2.物理量传感器的结构
接着，以物理量传感器200为加速度传感器的情况为例，对物理量传感器200的结构的一个例子进行说明。图2所示的三个物理量传感器200、即物理量传感器200X，200Y，200Z的结构也可以相同。
图3是物理量传感器200的立体图，图4是物理量传感器200的俯视图，图5是图4的P1-P1线处的剖视图。需要注意的是，图3至图5仅图示物理量传感器200的封装内部。在之后的各图中，为了便于说明，作为相互正交的三个轴，图示了x轴、y轴、z轴。另外，在之后的说明中，为了便于说明，也将从延伸部38a，38b的厚度方向即z轴方向观察时的俯视观察简称为“俯视观察”。
如图3至图5所示，物理量传感器200具有基板部5和四个配重50，52，54，56。
基板部5具备：板状的基部10，具有沿x轴方向延伸且相互朝向相反方向的主面10a，10b；连接部12，从基部10朝向y轴方向延伸；可动部13，从连接部12朝向与基部10相反的方向呈矩形形状地延伸；两个支承部30a，30b，从基部10的x轴方向的两端沿可动部13的外缘延伸；以及物理量检测元件40，从基部10架设到可动部13并与基部10及可动部13接合。
在两个支承部30a，30b中，支承部30a与可动部13隔开间隙32a地沿着y轴延伸，并设置有固定支承部30a的接合部36a和与可动部13隔开间隙32c地沿着x轴延伸的延伸部38a。换言之，支承部30a与可动部13隔开间隙32a地沿着y轴延伸，设置有与可动部13隔开间隙32c地沿着x轴延伸的延伸部38a，并在从支承部30a到延伸部38a的部分设置有接合部36a。另外，支承部30b与可动部13隔开间隙32b地沿着y轴延伸，并设置有固定支承部30b的接合部36b和与可动部13隔开间隙32c地沿着x轴延伸的延伸部38b。换言之，支承部30b与可动部13隔开间隙32b地沿着y轴延伸，设置有与可动部13隔开间隙32c地沿着x轴延伸的延伸部38b，并在从支承部30b到延伸部38b的部分设置有接合部36b。
需要注意的是，设置于支承部30a，30b的接合部36a，36b用于将物理量传感器200的基板部5安装至封装等外部部件。另外，基部10、连接部12、可动部13、支承部30a，30b以及延伸部38a，38b也可以一体形成。
可动部13被支承部30a，30b及基部10包围，经由连接部12与基部10连接，呈被悬臂支承的状态。而且，可动部13具有相互朝向相反方向的主面13a，13b、以及沿着支承部30a的侧面13c和沿着支承部30b的侧面13d。主面13a是朝向与基部10的主面10a相同的一侧的面，主面13b是朝向与基部10的主面10b相同的一侧的面。
连接部12设置于基部10与可动部13之间，将基部10和可动部13连接。连接部12的厚度形成得比基部10、可动部13的厚度薄。连接部12具有槽12a，12b。该槽12a，12b沿X轴形成，连接部12在可动部13相对于基部10进行位移时，以槽12a，12b作为支点、即中间铰链发挥功能。这样的连接部12及可动部13作为悬臂发挥功能。
另外，在从基部10的主面10a至可动部13的主面13a的面上，通过接合剂60固定有物理量检测元件40。物理量检测元件40的固定位置为主面10a及主面13a各自在x轴方向上的中央位置的两处。
物理量检测元件40具有：基部42a，通过接合剂60固定于基部10的主面10a；基部42b，通过接合剂60固定于可动部13的主面13a；以及振动梁41a，41b，位于基部42a与基部42b之间，用于检测物理量。该情况下，振动梁41a，41b的形状为棱柱状，当对设置于振动梁41a，41b的未图示的激振电极施加了交流电压的驱动信号时，沿着x轴以相互分离或接近的方式进行弯曲振动。即，物理量检测元件40为音叉型振动片。
物理量检测元件40的基部42a上设置有引出电极44a，44b。这些引出电极44a，44b与设置于振动梁41a，41b的未图示的激励电极电连接。引出电极44a，44b通过金属丝48与设置于基部10的主面10a的连接端子46a，46b电连接。连接端子46a，46b通过未图示的布线与外部连接端子49a，49b电连接。外部连接端子49a，49b以在俯视观察时与封装接合部34重叠的方式设置于物理量传感器200被安装于封装等的一侧的面即基部10的主面10b侧。封装接合部34用于将物理量传感器200的基板部5安装于封装等外部部件，在基部10的x轴方向的两端侧的端部设置有两处。
物理量检测元件40通过利用光刻技术及蚀刻技术对以规定的角度从水晶的原石等切割出的水晶基板进行图案化而形成。该情况下，考虑到减小与基部10及可动部13的线膨胀系数之差，希望物理量检测元件40与基部10及可动部13的材质为相同材质。
配重50，52，54，56在俯视观察时呈矩形形状，并设置于可动部13。配重50，52通过接合部件62固定于可动部13的主面13a，配重54，56通过接合部件62固定于可动部13的主面13b。在此，固定于主面13a的配重50在俯视观察时，作为矩形的边缘的一边与可动部13的侧面13c的方向一致，且另外的一边与延伸部38a的侧面31d的方向一致，通过像这样地使方向一致而配置于可动部13的侧面13c一侧，并配置为俯视观察时配重50与延伸部38a重叠。同样地，固定于主面13a的配重52在俯视观察时，作为矩形的边缘的一边与可动部13的侧面13d的方向一致，且另外的一边与延伸部38b的侧面31e的方向一致，由此配置于可动部13的侧面13d一侧，并配置为俯视观察时配重52与延伸部38b重叠。固定于主面13b的配重54在俯视观察时，矩形的一边与可动部13的侧面13c的方向一致，且另外的一边与延伸部38a的侧面31d的方向一致，由此配置于可动部13的侧面13c一侧，并配置为俯视观察时配重54与延伸部38a重叠。同样地，固定于主面13b的配重56在俯视观察时，矩形的一边与可动部13的侧面13d的方向一致，且另外的一边与延伸部38b的侧面31e的方向一致，由此配置于可动部13的侧面13d一侧，并配置为俯视观察时配重56与延伸部38b重叠。
这样配置的配重50，52，54，56中的配重50，52以物理量检测元件40为中心左右对称地配置，配重54，56被配置为俯视观察时分别与配重50，52重叠。这些配重50，52，54，56通过分别设置于配重50，52，54，56的重心位置的接合部件62而被固定于可动部13。另外，由于俯视观察时配重50，54与延伸部38a以及配重52，56与延伸部38b分别重叠，因此，在被施加了过剩的物理量的情况下，配重50，52，54，56与延伸部38a，38b抵接，能够抑制配重50，52，54，56的位移量。
接合部件62由有机硅树脂系的热固化型粘接剂等构成。在可动部13的主面13a及主面13b上分别各涂敷有两处，在载置配重50，52，54，56之后，通过加热固化，将配重50，52，54，56固定于可动部13。需要注意的是，配重50，52，54，56的与可动部13的主面13a及主面13b相对的接合面为粗糙面。由此，在向可动部13固定配重50，52，54，56时，接合面中的接合面积增大，能够提高接合强度。
如图6所示，当对以上那样构成的物理量传感器200施加了由箭头α1表示的+Z方向的加速度时，在可动部13上作用有-Z方向的力，可动部13以连接部12为支点向-Z方向位移。由此，沿Y轴对物理量检测元件40施加使基部42a与基部42b相互分离的方向的力，在振动梁41a，41b上产生拉伸应力。因此，振动梁41a，41b振动的频率提高。
另一方面，如图7所示，当对物理量传感器200施加了由箭头α2表示的-Z方向的加速度时，在可动部13上作用有+Z方向的力，可动部13以连接部12为支点向+Z方向位移。由此，沿Y轴对物理量检测元件40施加使基部42a与基部42b相互靠近的方向的力，在振动梁41a，41b上产生压缩应力。因此，振动梁41a，41b振动的频率降低。
当振动梁41a，41b振动的频率根据加速度发生变化时，从物理量传感器200的外部连接端子49a，49b输出的信号的频率发生变化。传感器模块1能够基于物理量传感器200的输出信号的频率的变化，计算施加于物理量传感器200的加速度的值。
需要注意的是，为了提高作为物理量的加速度的检测精度，连接作为固定部的基部10与可动部13的连接部12希望是作为Q值高的部件的水晶。例如，也可以是，基部10、支承部30a，30b以及可动部13由水晶板形成，连接部12的槽12a，12b从水晶板的两面通过半蚀刻而形成。
1-3.传感器模块的功能性构成
图8是传感器模块1的功能框图。如上所述，传感器模块1具备物理量传感器200X，200Y，200Z和物理量测定装置2。
物理量测定装置2包括振荡电路201X，201Y，201Z、频率比测定电路202X，202Y，202Z、微控制单元210、存储部220以及接口电路230。
振荡电路201X对物理量传感器200X的输出信号进行放大而生成驱动信号，并将该驱动信号施加于物理量传感器200X。通过该驱动信号，物理量传感器200X的振动梁41a，41b以与X轴方向的加速度相应的频率振动，该频率的信号从物理量传感器200X输出。另外，振荡电路201X将作为对物理量传感器200X的输出信号放大后的矩形波信号的被测定信号SIN_X输出至频率比测定电路202X。被测定信号SIN_X是基于物理量传感器200X的输出信号的信号。
同样地，振荡电路201Y对物理量传感器200Y的输出信号进行放大而生成驱动信号，并将该驱动信号施加于物理量传感器200Y。通过该驱动信号，物理量传感器200Y的振动梁41a，41b以与Y轴方向的加速度相应的频率振动，该频率的信号从物理量传感器200Y输出。另外，振荡电路201Y将作为对物理量传感器200Y的输出信号放大后的矩形波信号的被测定信号SIN_Y输出至频率比测定电路202Y。被测定信号SIN_Y是基于物理量传感器200Y的输出信号的信号。
同样地，振荡电路201Z对物理量传感器200Z的输出信号进行放大而生成驱动信号，并将该驱动信号施加于物理量传感器200Z。通过该驱动信号，物理量传感器200Z的振动梁41a，41b以与Z轴方向的加速度相应的频率振动，该频率的信号从物理量传感器200Z输出。另外，振荡电路201Z将作为对物理量传感器200Z的输出信号放大后的矩形波信号的被测定信号SIN_Z输出至频率比测定电路202Z。被测定信号SIN_Z是基于物理量传感器200Z的输出信号的信号。
基准信号产生电路203产生一定频率的基准信号CLK并输出。在本实施方式中，基准信号CLK的频率比被测定信号SIN_X，SIN_Y，SIN_Z的频率高。优选基准信号CLK的频率精度高，基准信号产生电路203例如也可以是温度补偿型晶体振荡器。
频率比测定电路202X对基于从振荡电路201X输出的信号的信号即被测定信号SIN_X的规定周期中包含的基准信号CLK的脉冲数进行计数，并输出计数值CNT_X。计数值CNT_X是与被测定信号SIN_X和基准信号CLK的频率比对应的倒数计数值。
频率比测定电路202Y对从振荡电路201Y输出的被测定信号SIN_Y的规定周期中包含的基准信号CLK的脉冲数进行计数，并输出计数值CNT_Y。计数值CNT_Y是与被测定信号SIN_Y和基准信号CLK的频率比对应的倒数计数值。
频率比测定电路202Z对从振荡电路201Z输出的被测定信号SIN_Z的规定周期中包含的基准信号CLK的脉冲数进行计数，并输出计数值CNT_Z。计数值CNT_Z是与被测定信号SIN_Z和基准信号CLK的频率比对应的倒数计数值。
存储部220存储程序、数据，也可以包括SRAM、DRAM等易失性存储器。SRAM是静态随机存取存储器(Static Random Access Memory)的简称，DRAM是动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory)的简称。
另外，存储部220也可以包括EEPROM、闪存等半导体存储器、硬盘装置等磁存储装置、光盘装置等光学式存储装置等非易失性存储器。EEPROM是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)的简称。
微控制单元210与基准信号CLK同步地进行动作，通过执行存储部220中存储的未图示的程序而进行规定的运算处理、控制处理。例如，微控制单元210基于从频率比测定电路202X输出的计数值CNT_X、从频率比测定电路202Y输出的计数值CNT_Y以及从频率比测定电路202Z输出的计数值CNT_Z，测定物理量传感器200X，200Y，200Z分别检测出的物理量。具体而言，微控制单元210将计数值CNT_X、计数值CNT_Y以及计数值CNT_Z分别转换成X轴方向的物理量的测定值、Y轴方向的物理量的测定值以及Z轴方向的物理量的测定值。例如，也可以在存储部220中存储规定计数值与物理量的测定值的对应关系的表信息、或者计数值与物理量的测定值的关系式的信息，微控制单元210参照该信息将各计数值转换为物理量的测定值。
微控制单元210也可以将X轴方向的物理量的测定值、Y轴方向的物理量的测定值以及Z轴方向的物理量的测定值经由接口电路230发送至信号处理装置400。或者，微控制单元210也可以将X轴方向的物理量的测定值、Y轴方向的物理量的测定值以及Z轴方向的物理量的测定值分别写入存储部220，信号处理装置400经由接口电路230读出各测定值。
需要注意的是，由于频率比测定电路202X，202Y，202Z的构成及动作相同，因而之后将频率比测定电路202X，202Y，202Z中的任意一个称为频率比测定电路202。另外，将输入至频率比测定电路202的被测定信号SIN_X，SIN_Y，SIN_Z中的任意一个称为被测定信号SIN，将从频率比测定电路202输出的计数值CNT_X，CNT_Y，CNT_Z中的任意一个称为计数值CNT。
1-4.振动整流误差
振动整流误差对应于因传感器模块1对振动的响应的非线性特性而在整流时产生的DC偏移，作为传感器模块1的输出偏移的异常的移动(shift)而被观测到。在使用传感器模块1的倾斜仪等、传感器模块1的DC输出直接成为测定对象这样的应用中，成为严重的测定误差的主要原因。作为产生振动整流误差的主要机制，可以举出：[1]因为非对称轨道引起的机制、[2]因为比例因子的非线性特性引起的机制、[3]因为物理量传感器200的结构谐振引起的机制这三种。
[1]因非对称轨道而产生的振动整流误差
在物理量传感器200的灵敏度轴位于重力加速度方向时，在传感器模块1的测定值中产生与重力加速度为1g＝9.8m/s2对应的偏移。例如，若物理量传感器200的动态范围为2g，则能够无限幅地进行测定的不过为1g的振动而已。若在该状态下施加超过1g的振动，则会非对称地产生限幅，因而导致在测定值中包含振动整流误差。
例如，在动态范围为15g那样宽时，在通常的使用环境下限幅几乎不会成为问题。另一方面，在物理量传感器200中，出于防止物理量检测元件40破损的目的而内置有物理性的保护机构，当振动水平超过某阈值时，保护机构发挥作用，因而产生限幅。为了防止该情况，需要对用于设置传感器模块1的配件进行研究，并实施对谐振频带的振动进行减振等对策。
[2]因为比例因子的非线性特性而产生的振动整流误差
图9是从原理上说明因输出波形失真而产生振动整流误差的图。在图9中，实线表示正弦波的振动波形以及将该振动波形平滑化后的波形，虚线表示在振动中心的上下非对称的振动波形以及将该振动波形平滑化后的波形。相对于实线所示的平滑化波形为0，虚线所示的平滑化波形为负的值，在平滑时产生偏移。
物理量传感器200是变频型的传感器，与被测定信号SIN和基准信号CLK的频率比对应的计数值CNT为倒数计数值。施加于物理量传感器200的加速度与倒数计数值的关系具有非线性特性。图10的虚线表示施加的加速度与倒数计数值的非线性特性。另外，图11的虚线表示施加的加速度与物理量传感器200的振荡频率的非线性特性。另外，图12的虚线表示物理量传感器200的振荡频率与倒数计数值的非线性特性。图10的虚线通过图11的虚线与图12的虚线的合成而得到。
在此，通过将振荡频率与倒数计数值的关系如图12的实线那样进行校正，能够使加速度与倒数计数值的关系如图10的实线那样接近于线性。具体而言，上述微控制单元210可以使用式(1)表示的校正函数来校正计数值CNT。
[数学式1]
Y＝{c-d}2 (1)
在式(1)中，c为与图10的虚线对应的校正前的计数值，Y是与图10的实线对应的校正后的计数值，d是决定图12所示的校正的程度的系数。例如，系数d存储于存储部220，或者由信号处理装置400设定。
[3]因悬臂谐振而产生的振动整流误差
作为加速度的检测原理，物理量传感器200通过将由加速度引起的带配重悬臂的挠曲传递至作为双音叉振子的物理量检测元件40而使作用于物理量检测元件40的张力发生变化，由此使振荡频率发生变化。因此，物理量检测元件40具有由悬臂的结构引起的谐振频率，当激发悬臂谐振时，产生固有的振动整流误差。悬臂谐振是比对应于可检测的加速度的范围的频带高的频率，其振动成分由物理量测定装置2内部的低通滤波器除去，但作为反映了振动的非对称性的偏置偏移(bias offset)而产生振动整流误差。随着悬臂谐振的振幅增大，物理量传感器200的输出波形的非对称性增加，由此振动整流误差也增加。因此，减少因悬臂谐振而产生的振动整流误差成为重要的技术问题。
在本实施方式中，频率比测定电路202是对被测定信号SIN的规定周期中包含的基准信号CLK的脉冲数进行计数的倒数计数方式，因此，获取该计数值的定时与被测定信号SIN同步。另一方面，从频率比测定电路202输出的计数值CNT需要与基准信号CLK的分频信号同步，由于获取基准信号CLK的脉冲数的计数值的定时与基准信号CLK的分频信号不同步，因而需要重采样。在频率比测定电路202中，通过对重采样所需的构成进行钻研，能够生成因悬臂谐振而产生的振动整流误差得到校正的计数值CNT。
1-5.频率比测定电路的构成
频率比测定电路202通过倒数计数方式测定被测定信号SIN与基准信号CLK的频率比。图13是表示频率比测定电路202的构成例的图。如图13所示，频率比测定电路202具备频率ΔΣ调制电路300、第一低通滤波器310、锁存电路320以及第二低通滤波器330。
频率ΔΣ调制电路300使用被测定信号SIN对基准信号CLK进行频率ΔΣ调制，生成频率ΔΣ调制信号。频率ΔΣ调制电路300具备计数器301、锁存电路302、锁存电路303以及减法器304。计数器301对基准信号CLK的上升沿进行计数并输出计数值CT0。锁存电路302与被测定信号SIN的上升沿同步地锁存并保持计数值CT0。锁存电路303与被测定信号SIN的上升沿同步地锁存并保持由锁存电路302所保持的计数值。减法器304从锁存电路302所保持的计数值中减去由锁存电路303保持的计数值，生成计数值CT1并输出。该计数值CT1是频率ΔΣ调制电路300生成的频率ΔΣ调制信号。
该频率ΔΣ调制电路300也被称为初级的频率ΔΣ调制器，将基准信号CLK的脉冲数的计数值通过被测定信号SIN锁存两次，将被测定信号SIN的上升沿作为触发，依次保持基准信号CLK的脉冲数的计数值。在此，假设频率ΔΣ调制电路300以被测定信号SIN的上升沿进行锁存动作进行了说明，但也可以以下降沿、或者上升沿及下降沿两者进行锁存动作。另外，减法器304通过运算保持于锁存电路302、303的两个计数值的差分，将在被测定信号SIN推移一个周期的期间观测到的基准信号CLK的脉冲数的计数值的增量与时间经过一起无失效期间地输出。在将被测定信号SIN的频率设为fx、将基准信号CLK的频率设为fc时，频率比为fc/fx。频率ΔΣ调制电路300输出指示频率比的频率ΔΣ调制信号作为数字信号串。
第一低通滤波器310与被测定信号SIN同步地进行动作，输出将作为从频率ΔΣ调制电路300输出的频率ΔΣ调制信号的计数值CT1中包含的噪声分量除去或减少后的计数值CT2。在图13中，第一低通滤波器310紧接着频率ΔΣ调制电路300之后而设置，但只要设置于从频率ΔΣ调制电路300的输出至第二低通滤波器330的输入为止的信号路径上即可。
锁存电路320与基准信号CLK的上升沿同步地锁存从第一低通滤波器310输出的计数值CT2，并作为计数值CT3进行保持。
第二低通滤波器330与基准信号CLK同步地进行动作，输出将锁存电路320所保持的计数值CT3中包含的噪声分量除去或减少后的计数值。从该第二低通滤波器330输出的计数值作为计数值CNT输出至微控制单元210。
图14是表示第一低通滤波器310的构成例的图。在图14的例子中，第一低通滤波器310具有延迟元件311、积分器312、积分器313、抽取器314、延迟元件315、微分器316、延迟元件317以及微分器318。第一低通滤波器310的各部与被测定信号SIN同步地进行动作。
延迟元件311与被测定信号SIN同步地输出使计数值CT1延迟后的计数值。延迟元件311的抽头数为na。例如，延迟元件311通过na个寄存器串行连接的移位寄存器而实现。
积分器312与被测定信号SIN同步地输出对从延迟元件311输出的计数值进行累计后的计数值。
积分器313与被测定信号SIN同步地输出对从积分器312输出的计数值进行累计后的计数值。
抽取器314与被测定信号SIN同步地输出将从积分器313输出的计数值按1/R的比率进行抽取后的计数值。
延迟元件315与被测定信号SIN同步地输出使从抽取器314输出的计数值延迟后的计数值。延迟元件315的抽头数为n1。例如，延迟元件315通过n1个寄存器串行连接的移位寄存器而实现。
微分器316输出从自抽取器314输出的计数值减去从延迟元件315输出的计数值而得到的计数值。
延迟元件317与被测定信号SIN同步地输出使从微分器316输出的计数值延迟后的计数值。延迟元件317的抽头数为n2。例如，延迟元件317通过n2个寄存器串行连接的移位寄存器而实现。
微分器318输出从自微分器316输出的计数值减去从延迟元件317输出的计数值而得到的计数值CT2。
抽头数n1、n2以及抽取比R是固定的，抽头数na是可变的。例如，抽头数na存储于存储部220中，或者由信号处理装置400设定。
这样构成的第一低通滤波器310作为群延迟量根据抽头数na可变的CIC滤波器发挥功能。CIC是级联积分梳状(Cascaded Integrator Comb)的简称。
图15是表示第二低通滤波器330的构成例的图。在图15的例子中，第二低通滤波器330具有积分器331、延迟元件332、微分器333以及抽取器334。第二低通滤波器330的各部与基准信号CLK同步地进行动作。
积分器331与基准信号CLK同步地输出对计数值CT3进行累计后的计数值。
延迟元件332与基准信号CLK同步地输出使从积分器331输出的计数值延迟后的计数值。延迟元件332的抽头数为n3。例如，延迟元件332通过n3个寄存器串行连接的移位寄存器而实现。
微分器333输出从自积分器331输出的计数值减去从延迟元件332输出的计数值而得到的计数值。
抽取器334与基准信号CLK同步地输出将从微分器333输出的计数值按1/n3的比率进行抽取后的计数值CNT。
抽头数及作为抽取比的n3是固定的。
这样构成的第二低通滤波器330由于对计数值CT3边以基准信号CLK进行重采样边进行累计，因此，作为对计数值CT3以其持续时间进行加权的加权移动平均滤波器发挥功能。
这样，第一低通滤波器310与被测定信号SIN同步地进行动作，第二低通滤波器330进行与基准信号CLK同步的重采样，因此，在频率比测定电路202的输入输出中产生非线性特性。因此，从频率比测定电路202输出的计数值CNT中包含由该非线性特性引起的振动整流误差。于是，通过调整第一低通滤波器310所具有的延迟元件311的抽头数na，能够调整该振动整流误差。
图16是用于说明能够调整由频率比测定电路202的输入输出的非线性特性引起的振动整流误差的情况的图。图16中示出了被测定信号SIN的周期比基准信号CLK的周期长、计数值CNT的更新周期比被测定信号SIN的周期长时的例子，横轴方向对应于时间的经过。在图16中，关于基准信号CLK，用短的竖线表示上升沿的定时。另外，关于计数值CT1，CT2，用短的竖线表示值变化的定时。需要注意的是，图16以说明振动整流误差的调整机制为目的，为了容易理解，使用简化的数值。另外，尽管只有在计数值CT1确定后才确定计数值CT2，但也记载为在计数值CT1确定之前已确定计数值CT2，实际的计数值CT2的运算是在计数值CT1确定后执行的。
在图16中，(A)是被测定信号SIN的周期一定时的例子，(B)，(C)，(D)是被测定信号SIN被调频时的例子。在(B)，(C)，(D)中，第一低通滤波器310的群延迟量互不相同。为了简化，将基准信号CLK的周期和被测定信号SIN的周期设为单纯的整数比，假设输入至第一低通滤波器310的计数值CT1以一定的群延迟直接输出。第二低通滤波器330与基准信号CLK同步地对从第一低通滤波器310输出的计数值CT2被锁存后的计数值CT3进行累计，将16次的累计值作为计数值CNT输出。
在(A)的例子中，计数值CT2始终为4，计数值CNT为4×16＝64。在(B)的例子中，被测定信号SIN被调频，由于将第一低通滤波器310的群延迟设为0，因而计数值CT2重复5，5，3，3。由于在累计时进行基于时间的加权，因而计数值CNT成为5×10+3×6＝68，比(A)的计数值CNT大。在(C)的例子中，计数值CT2重复5，5，3，3与(B)的例子是同样的，但示出了在第一低通滤波器310产生群延迟的情况。在累计时进行基于时间的加权，结果计数值CNT成为5×8+3×8＝64，是与(A)的计数值CNT相同的值。在(D)的例子中，计数值CT2重复5，5，3，3与(B)及(C)的例子是同样的，但示出了与(C)的例子相比，在第一低通滤波器310产生的群延迟更大的情况。在(D)的例子中，计数值CNT为5×6+3×10＝60，比(A)的计数值CNT小。
由使用图16的研究可以定性地理解，由频率比测定电路202的输入输出的非线性特性引起的振动整流误差根据第一低通滤波器310的群延迟量而变化。通过调整第一低通滤波器310的群延迟量，使得由该频率比测定电路202的输入输出的非线性特性引起的振动整流误差与因悬臂谐振而产生的振动整流误差为相反相位，能够消除彼此的振动整流误差。第一低通滤波器310的群延迟量能够通过延迟元件311的抽头数na的设定来进行调整。
图17是表示物理量测定装置2的测定值中包含的振动整流误差对抽头数na的依赖性的图。在图17中，横轴是抽头数na，纵轴是振动整流误差。需要注意的是，纵轴的VRE是振动整流误差(Vibration Rectification Error)的简称。根据图17，若适当地设定抽头数na，则能够校正振动整流误差使其接近于0。
1-6.信号处理装置的构成
在本实施方式中，信号处理装置400进行检测从传感器模块1输出的信号中包含的具有周期性的信号分量的处理。图18是表示信号处理装置400的构成例的图。如图18所示，信号处理装置400包括处理电路410、存储电路420、操作部430、显示部440、声音输出部450、通信部460。需要注意的是，信号处理装置400也可以是将图18的构成要素的一部分省略或变更、或者附加了其他构成要素的构成。
处理电路410获取从传感器模块1输出的作为数字时序信号的源信号，并对源信号进行信号处理。具体而言，处理电路410执行存储于存储电路420的信号处理程序421，进行针对源信号的各种计算处理。此外，处理电路410还进行与来自操作部430的操作信号相应的各种处理、发送用于使显示部440显示各种信息的显示信号的处理、发送用于使声音输出部450产生各种声音的声音信号的处理、为了与其他装置进行数据通信而控制通信部460的处理等。处理电路410例如通过CPU、DSP实现。CPU是中央处理单元(Central ProcessingUnit)的简称，DSP是数字信号处理器(Digital Signal Processor)的简称。
处理电路410通过执行信号处理程序421而作为源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412以及振动整流误差计算电路413发挥功能。即，信号处理装置400包括源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412以及振动整流误差计算电路413。
源信号获取电路411获取从传感器模块1输出的作为时序信号的源信号。源信号是包含具有周期性的信号分量的信号。例如，源信号也可以是包含传感器模块1的结构谐振的频率、具体为物理量传感器200的悬臂谐振频率的信号分量的信号。例如，源信号获取电路411也可以获取计数值CT1的时序数据作为源信号，该计数值CT1是在物理量测定装置2中输入第一低通滤波器310的ΔΣ调制信号。
处理对象信号生成电路412基于源信号获取电路411获取到的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号。例如，处理对象信号生成电路412也可以截取源信号中包含的一部分时序信号而生成处理对象信号。或者，处理对象信号也可以是源信号本身。处理对象信号生成电路412生成的处理对象信号作为处理对象信号422被存储于存储电路420。
振动整流误差计算电路413对基于处理对象信号的第一信号与基于将处理对象信号的相位移相后的信号的第二信号的积和运算处理(product-sum operation)变更移动(shift，相移)量进行多次，计算多个振动整流误差。振动整流误差计算电路413算出的多个振动整流误差作为振动整流误差信息423被存储于存储电路420。
第一信号也可以是处理对象信号本身。另外，第一信号也可以是对处理对象信号进行滤波处理后的信号。例如，滤波处理也可以是平滑滤波处理。另外，第一信号也可以是对处理对象信号除去或减少直流分量后的信号。另外，第一信号也可以是对处理对象信号除去或减少直流分量、且进行滤波处理后的信号。
第二信号也可以是将处理对象信号的相位移相而得到的信号本身。另外，第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行滤波处理后的信号。例如，滤波处理也可以是平滑滤波处理。另外，第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量后的信号。另外，第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量、且进行滤波处理后的信号。
当将具有N个样本的处理对象信号的第i个样本值设为S(i)时，将处理对象信号的相位移相而得到的信号的第i个样本值为S(i+k)。N为2以上的整数，i为1以上且N以下的各整数。例如，在第一信号为处理对象信号本身、而第二信号为将处理对象信号的相位移相而得到的信号本身时，M个振动整流误差中的第k个振动整流误差VRE(k)通过式(2)进行计算。M为2以上的整数，k为1以上且M以下的各整数。在式(2)中，S(i)是第一信号的第i个样本值，S(i+k)是第二信号的第i个样本值。
[数学式2]
另外，例如，在第一信号为对处理对象信号除去或减少直流分量后的信号、而第二信号为将处理对象信号的相位移相而得到的信号本身时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(3)进行计算。在式(3)中，fHPF(S(i))是第一信号的第i个样本值，S(i+k)是第二信号的第i个样本值。
[数学式3]
另外，例如，在第一信号为对处理对象信号除去或减少直流分量且进行平滑滤波处理后的信号、而第二信号为将处理对象信号的相位移相而得到的信号本身时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(4)进行计算。在式(4)中，fLPF(fHPF(S(i)))是第一信号的第i个样本值，S(i+k)是第二信号的第i个样本值。
[数学式4]
另外，例如，在第一信号为对处理对象信号除去或减少直流分量且进行平滑滤波处理后的信号、而第二信号为对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理后的信号时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(5)进行计算。在式(5)中，fLPF(fHPF(S(i)))是第一信号的第i个样本值，fLPF(S(i+k))是第二信号的第i个样本值。
[数学式5]
需要注意的是，在式(2)、式(3)、式(4)以及式(5)中，也可以省略用N进行的除法运算。
通过这样的积和运算处理，噪声等具有遍历性的信号分量衰减，处理对象信号中包含的具有周期性的信号表现为与第一信号和第二信号的相位差相应的振动整流误差。具体而言，当将处理对象信号中包含的具有周期性的信号的周期设为T时，在第一信号和第二信号是与T/2的偶数倍对应的相位差的情况下，通过积和运算处理得到的振动整流误差变为极大。另外，在第一信号和第二信号是与T/4的奇数倍对应的相位差的情况下，通过积和运算处理得到的振动整流误差为0。另外，在第一信号和第二信号是与T/2的奇数倍对应的相位差的情况下，通过积和运算处理得到的振动整流误差变为极小。因此，若对边改变第一信号与第二信号的相位差边被计算出的多个振动整流误差进行标绘，则振动整流误差的值以周期T进行变化，因此，可以检测处理对象的信号中包含的具有周期性的信号分量。
需要注意的是，在作为具有周期性的信号而想要检测传感器模块1的结构谐振的信号分量、具体为悬臂谐振的信号分量时，振动整流误差计算电路413优选积和运算处理中的相加次数N大于源信号的采样频率除以谐振频率而得到的值。源信号的采样频率例如是作为输入第一低通滤波器310的计数值CT1的采样信号的被测定信号SIN的频率。这样，通过在积和运算处理中将谐振频率的信号分量累计一个周期以上，可有效地检测谐振频率的信号分量。另外，即便在一般环境下也会激发悬臂谐振，但若悬臂谐振的激发能级变化，则计算的振动整流误差也会变化，因此，优选信号处理装置400使用在稳定环境下获取到的源信号进行积和运算处理。
存储电路420具有未图示的ROM及RAM。ROM是只读存储器(Read Only Memory)的简称，RAM是随机存取存储器(Random Access Memory)的简称。ROM存储信号处理程序421等各种程序、预定的数据，RAM存储处理对象信号422及振动整流误差信息423等处理电路410生成的信号、计算出的信息。RAM也用作处理电路410的工作区，存储从ROM读出的程序、数据、从操作部430输入的数据、处理电路410暂时生成的信号、数据。
操作部430是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户的操作相应的操作信号输出至处理电路410。
显示部440是由LCD等构成的显示装置，基于从处理电路410输出的显示信号显示各种信息。LCD是液晶显示器(Liquid Crystal Display)的简称。也可以在显示部440设置作为操作部430发挥功能的触摸面板。例如，显示部440也可以基于从处理电路410输出的显示信号，显示标绘有振动整流误差信息423的图像。
声音输出部450由扬声器等构成，基于从处理电路410输出的声音信号产生各种声音。例如，声音输出部450也可以基于从处理电路410输出的声音信号，产生表示信号处理的开始、结束的声音。
通信部460进行用于建立处理电路410与其他装置之间的数据通信的各种控制。例如，通信部460也可以将振动整流误差信息423发送至其他装置。
需要注意的是，源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412以及振动整流误差计算电路413的至少一部分也可以通过专用的硬件实现。另外，信号处理装置400可以是单个的装置，也可以由多个装置构成。另外，例如，也可以是处理电路410及存储电路420由云服务器等装置实现，该装置计算振动整流误差信息423，并将计算出的振动整流误差信息423经由通信线路发送至包括操作部430、显示部440、声音输出部450以及通信部460的终端。
1-7.信号处理方法
图19是表示第一实施方式的信号处理方法的过程的流程图。如图19所示，第一实施方式的信号处理方法包括源信号获取工序S1、处理对象信号生成工序S2以及振动整流误差计算工序S3。本实施方式的信号处理方法例如由信号处理装置400进行。
首先，在源信号获取工序S1中，信号处理装置400获取作为从对象物即传感器模块1输出的时序信号的源信号。
接着，在处理对象信号生成工序S2中，信号处理装置400基于工序S1中获取到的源信号生成作为时序信号的处理对象信号。
最后，在振动整流误差计算工序S3中，信号处理装置400变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，计算多个振动整流误差，第一信号是基于工序S2中生成的处理对象信号的信号，第二信号是基于将处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。
图20是表示图19的振动整流误差计算工序S3的过程的一个例子的流程图。
如图20所示，首先，在工序S31中，信号处理装置400生成基于工序S2中生成的处理对象信号的第一信号。
接着，在工序S32中，信号处理装置400生成基于将工序S2中生成的处理对象信号的相位移相而得到的信号的第二信号。
接着，在工序S33中，信号处理装置400进行工序S31中生成的第一信号与工序S32中生成的第二信号的积和运算处理，计算振动整流误差。
接着，在工序S34中，信号处理装置400判定所需数量的振动整流误差的计算是否结束。
然后，当所需数量的振动整流误差的计算未结束时，信号处理装置400在工序S35中变更相位的相移量，重复进行工序S32及其之后的处理，直到所需数量的振动整流误差的计算结束。
1-8.计算的振动整流误差信息的具体例
以下，列举信号处理装置400获取在传感器模块1的物理量测定装置2中输入第一低通滤波器310的计数值CT1作为源信号，并标绘了所计算出的多个振动整流误差的具体例。
图21至图24是表示对在四个测量条件下获取到的源信号进行FFT而得到的频谱的图。物理量传感器200的悬臂谐振频率为850Hz，如图21所示，在第一测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振所产生的信号分量的强度大。另外，如图22所示，在第二测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量的强度稍小于在第一测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量。另外，如图23所示，在第三测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量进一步比在第二测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量小。另外，如图24所示，在第四测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量进一步比在第三测量条件下获取到的源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量小。
图25至图27是标绘了使用在四个测量条件下分别获取到的源信号以k＝1～2048、N＝2048而通过积和运算得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图25至图27中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图25至图27中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图25是标绘了通过上述的式(3)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图25中，A1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。A2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。A3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。A4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。无论A1～A4哪一个中都无法明确确认振动整流误差VRE(k)的周期性。
图26是标绘了通过上述的式(4)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图26中，B1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。B2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。B3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。B4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在B1～B3中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。振动整流误差VRE(k)的相邻两个极大值的间隔与悬臂谐振的周期对应。在B4中，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。另外，由B1～B4可知，源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量越大，则振动整流误差VRE(k)的周期性越清楚。需要注意的是，在图21及图22中，源信号包含悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量，在该信号分量的影响下，在B1，B2中，振动整流误差VRE(k)的极大值有增减。
图27是标绘了通过上述的式(5)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图27中，C1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。C2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。C3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。C4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，无论C1～C4哪一个中都能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外，与图26的B1～B4相比较，在C1～C4中，振动整流误差VRE(k)的周期性更清楚。另外，由C1～C4可知，源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量越大，则振动整流误差VRE(k)的周期性越清楚。
图25至图27哪一个中都是振动整流误差VRE(k)的周期性按第一测量条件、第二测量条件、第三测量条件、第四测量条件的顺序越来越清楚，可知由悬臂谐振产生的信号分量越大，该信号分量的检测精度越高。
图28至图30是标绘了使用在第二测量条件下获取到的源信号以k＝1～2048针对N＝2048，512，128，32这四种通过积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图28至图30中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图28至图30中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图28是标绘了通过上述的式(3)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图28中，D1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。D2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。D3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。D4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。无论D1～D4哪一个中都无法明确确认振动整流误差VRE(k)的周期性。
图29是标绘了通过上述的式(4)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图29中，E1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。E2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。E3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。E4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在E1中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在E2～E4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。
图30是标绘了通过上述的式(5)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图30中，F1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。F2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。F3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。F4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，与图29的E1相比较，在F1中，能够清楚地确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在F2～F4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。
图31至图33是标绘了使用在第三测量条件下获取到的源信号以k＝1～2048针对N＝2048，512，128，32这四种通过积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图31至图33中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图31至图33中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图31是标绘了通过上述的式(3)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图31中，G1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。G2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。G3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。G4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。无论G1～G4哪一个中都无法明确确认振动整流误差VRE(k)的周期性。
图32是标绘了通过上述的式(4)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图32中，H1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。H2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。H3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。H4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在H1～H3中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在H4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。另外可知，由于与图29的情况相比较源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量大，因而与图29的E1～E3相比较，在H1～H3中，振动整流误差VRE(k)的周期性更清楚。
图33是标绘了通过上述的式(5)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图33中，I1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。I2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。I3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。I4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行平滑滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，无论I1～I4哪一个中都能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外，与图32的H1～H4相比较，在I1～I4中，能够清楚地确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外可知，由于与图30的情况相比较源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量大，因而与图30的E1～E4相比较，在I1～I4中，振动整流误差VRE(k)的周期性更清楚。
图28至图33哪一个中都是振动整流误差VRE(k)的周期性按N＝2048，512，128，32的顺序越来越清楚，可知积和运算处理中的相加次数N越大，则由悬臂谐振产生的信号分量的检测精度越高。
1-9.作用效果
如以上所说明的，在基于根据从传感器模块1输出的源信号而生成的处理对象信号的第一信号及基于将处理对象信号的相位移相而得到的信号的第二信号中，共同包含传感器模块1所产生的具有周期性的信号分量、具体为由悬臂谐振产生的信号分量。因此，通过第一信号与第二信号的积和运算处理，噪声等具有遍历性的信号分量衰减，另一方面，由悬臂谐振产生的信号分量根据第一信号与第二信号的相位差而增强或减弱。其结果，变更相移量进行多次积和运算处理而得到的多个振动整流误差的大小根据第一信号与第二信号的相位差以及由悬臂谐振产生的信号分量的周期而不同。因此，根据第一实施方式，信号处理装置400不用进行包络线处理，便可检测从传感器模块1输出的信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量。需要注意的是，信号处理装置400也可以通过针对一部分以相同相移量进行多次积和运算处理来减少检测周期性时的测定误差。
另外，根据第一实施方式，信号处理装置400为了计算多个振动整流误差，只要一次获取规定时间的源信号即可，因此，能够进行高速运算处理，并且，由于获取源信号的短时间内的温度变化等环境变化极小，因而减少因环境变化而产生的计算误差。
另外，根据第一实施方式，若第一信号是对处理对象信号进行平滑滤波处理后的信号，则第一信号中包含的高频的噪声分量减少，若第二信号是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理后的信号，则第二信号中包含的高频的噪声分量减少，因此，由悬臂谐振产生的信号分量的检测精度提高。
另外，根据第一实施方式，若第一信号是对处理对象信号除去或减少直流分量后的信号，则第一信号的各样本值变小，若第二信号是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量后的信号，则第二信号的各样本值变小，因此，第一信号与第二信号的积和运算的负荷减轻，并且运算精度改善。
另外，根据第一实施方式，通过使积和运算处理中的相加次数N大于源信号的采样频率除以悬臂谐振频率而得到的值，从而将第一信号及第二信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量累计一个周期以上，因此，可有效地检测该信号分量。
2.第二实施方式
以下，关于第二实施方式，对与第一实施方式同样的构成要素标注相同的附图标记，并省略或简化与第一实施方式重复的说明，而主要对与第一实施方式不同的内容进行说明。
在第一实施方式中，作为针对处理对象信号、将处理对象信号的相位移相而得到的信号的滤波处理，使用了平滑滤波处理。在源信号中包含悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量的情况下，由于该信号分量未被平滑滤波处理减少，因此，图27的C1等的振动整流误差VRE(k)的极大值发生增减，不是一定的。于是，在第二实施方式中，作为针对处理对象信号、将处理对象信号的相位移相而得到的信号的滤波处理，使用仅将悬臂谐振频率的附近作为通带的带限滤波处理，从而减少悬臂谐振频率的1/2的频率等的信号分量对计算的振动整流误差VRE(k)的影响。
例如，在第一信号为对处理对象信号进行带限滤波处理后的信号、而第二信号为将处理对象信号的相位移相而得到的信号本身时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(6)进行计算。在式(6)中，fBPF(S(i))是第一信号的第i个样本值，S(i+k)是第二信号的第i个样本值。
[数学式6]
另外，例如，在第一信号为对处理对象信号进行带限滤波处理后的信号、而第二信号为对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理后的信号时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(7)进行计算。在式(7)中，fBPF(S(i))是第一信号的第i个样本值，fLPF(S(i+k))是第二信号的第i个样本值。
[数学式7]
需要注意的是，在式(6)及式(7)中，也可以省略用N进行的除法运算。另外，在式(6)及式(7)中，使用了对处理对象信号进行带限滤波处理后的第一信号，但也可以使用对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行带限滤波处理后的第二信号。
第二实施方式的信号处理方法的过程与图19相同，故省略其图示及说明。另外，第二实施方式的信号处理装置400的构成与图18相同，故省略其图示及说明。
图34及图35是标绘了使用在四个测量条件下分别获取到的源信号以k＝1～2048、N＝2048而通过积和运算得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图34及图35中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图34及图35中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图34是标绘了通过式(6)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图34中，J1是使用在上述第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。J2是使用在上述第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。J3是使用在上述第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。J4是使用在上述第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在J1～J3中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。振动整流误差VRE(k)的相邻两个极大值的间隔与悬臂谐振的周期对应。在J4中，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。另外，由J1～J4可知，源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量越大，则振动整流误差VRE(k)的周期性越清楚。进而，由于通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图26的B1，B2相比较，在J1，J2中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
图35是标绘了通过式(7)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图35中，K1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。K2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。K3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。K4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，无论K1～K4哪一个中都能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外，由K1～K4可知，源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量越大，则振动整流误差VRE(k)的周期性越清楚。进而，由于通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图27的C1，C2相比较，在K1，K2中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
图36及图37是标绘了使用在第二测量条件下获取到的源信号以k＝1～2048针对N＝2048，512，128，32这四种通过积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图36及图37中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图36及图37中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图36是标绘了通过式(6)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图36中，L1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。L2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。L3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。L4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在L1，L2中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在L3，L4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。进而，由于通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图29的E1相比较，在L1中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
图37是标绘了通过式(7)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图37中，M1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。M2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。M3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。M4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，在M1～M3中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外，与图36的L1，L2相比较，在M1，M2中，能够清楚地确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在M4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。进而，由于通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图30的F1相比较，在M1中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
图38及图39是标绘了使用在第一测量条件下获取到的源信号以k＝1～2048针对N＝2048，512，128，32这四种通过积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图38及图39中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图38及图39中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图38是标绘了通过式(6)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图38中，N1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。N2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。N3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。N4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，在N1～N3中，能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。在N4中，积和运算的相加次数N不足，振动整流误差VRE(k)的周期性不清楚。另外可知，由于与图36的情况相比较源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量大，因而与图36的L1～L3相比较，在N1～N3中，振动整流误差VRE(k)的周期性更清楚。进而，由于通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图32的H1～H3相比较，在N1～N3中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
图39是标绘了通过式(7)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图39中，O1是以N＝2048而得到的振动整流误差VRE(k)。O2是以N＝512而得到的振动整流误差VRE(k)。O3是以N＝128而得到的振动整流误差VRE(k)。O4是以N＝32而得到的振动整流误差VRE(k)。通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，通过对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，无论O1～O4哪一个中都能够确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外，与图38的N1～N4相比较，在O1～O4中，能够清楚地确认振动整流误差VRE(k)的周期性。另外可知，由于与图37的情况相比较源信号中包含的由悬臂谐振产生的信号分量大，因而与图37的M1～M4相比较，在O1～O4中，振动整流误差VRE(k)的周期性更清楚。进而，通过对处理对象信号进行带限滤波处理而使悬臂谐振频率的1/2的频率的信号分量减少，因此，与图33的I1～I4相比较，在O1～O4中，振动整流误差VRE(k)的极大值的增减幅度缩小。
根据以上说明的第二实施方式，实现与第一实施方式同样的效果。进而，根据第二实施方式，若第一信号是对处理对象信号进行带限滤波处理后的信号，则第一信号中包含的谐振频率的信号分量以外的信号分量大多被减少，若第二信号是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行带限滤波处理后的信号，则第二信号中包含的谐振频率的信号分量以外的信号分量大多被减少，因此，谐振频率的信号分量的检测精度提高。
3.第三实施方式
以下，关于第三实施方式，对与第一实施方式或第二实施方式同样的构成要素标注相同的附图标记，并省略或简化与第一实施方式或第二实施方式重复的说明，而主要对与第一实施方式及第二实施方式不同的内容进行说明。
在第一实施方式及第二实施方式中，当截取源信号中包含的一部分时序信号而生成处理对象信号时，在基于处理对象信号的第一信号、基于将处理对象信号的相位移相而得到的信号的第二信号中，最先的样本值与最后的样本值变得不连续，缘于由该不连续性引起的噪声，有时会使通过积和运算得到的振动整流误差的精度降低。因此，在第三实施方式中，为了缓和样本值的不连续性，将第一信号设为对处理对象信号应用窗口函数后的信号，或者，将第二信号设为对将处理对象信号的相位移相而得到的信号应用窗口函数后的信号。窗口函数的种类并无特别限定，作为窗口函数，例如可举出汉宁窗口函数、矩形窗口函数、高斯窗口函数、汉明窗口函数、布莱克曼窗口函数、恺撒窗口函数等。
第一信号也可以是对处理对象信号进行滤波处理、且应用窗口函数后的信号。例如，滤波处理可以是平滑滤波处理，也可以是带限滤波处理。另外，第一信号也可以是对处理对象信号除去或减少直流分量、且应用窗口函数后的信号。另外，第一信号也可以是对处理对象信号除去或减少直流分量、且进行滤波处理、且应用窗口函数后的信号。
第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行滤波处理、应用窗口函数后的信号。例如，滤波处理可以是平滑滤波处理，也可以是带限滤波处理。另外，第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量、且应用窗口函数后的信号。另外，第二信号也可以是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量、且进行滤波处理、且应用窗口函数后的信号。
例如，在第一信号为对处理对象信号除去或减少直流分量、且进行滤波处理、且应用窗口函数后的信号、而第二信号为对将处理对象信号的相位移相而得到的信号进行平滑滤波处理后的信号时，第k个振动整流误差VRE(k)通过式(8)进行计算。在式(8)中，Fwindow是窗口函数。另外，Fwindow(i)·fLPF(fHPF(S(i)))是第一信号的第i个样本值，fLPF(S(i+k))是第二信号的第i个样本值。
[数学式8]
需要注意的是，在式(8)中，也可以省略用N进行的除法运算。另外，在式(8)中，使用对处理对象信号应用窗口函数后的第一信号，但也可以使用对将处理对象信号的相位移相而得到的信号应用窗口函数后的第二信号。
第三实施方式的信号处理方法的过程与图19相同，故省略其图示及说明。另外，第三实施方式的信号处理装置400的构成与图18相同，故省略其图示及说明。
图40是标绘了使用在第二测量条件下获取到的源信号以k＝1～2048、N＝256而通过积和运算得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图40中，横轴为k，纵轴为VRE(k)，VRE(k)被标准化为最大值与最小值之差为一定值。在图40中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
在图40中，P1是将窗口函数Fwindow设为汉宁窗口函数而通过式(8)得到的振动整流误差VRE(k)。P2是通过上述式(5)而得到的振动整流误差VRE(k)。由于通过对处理对象信号应用窗口函数而使样本值的不连续性得到缓和，因此与P2相比，P1的振动整流误差VRE(k)的周期性变得清楚。
根据以上说明的第三实施方式，实现与第一实施方式或第二实施方式同样的效果。进而，根据第三实施方式，由于若第一信号是对处理对象信号应用窗口函数后的信号，则第一信号的最先的样本值与最后的样本值的不连续性得到缓和，若第二信号是对将处理对象信号的相位移相而得到的信号应用窗口函数后的信号，则第二信号的最先的样本值与最后的样本值的不连续性得到缓和，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
4.第四实施方式
以下，关于第四实施方式，对与第一实施方式至第三实施方式中任一方式同样的构成要素标注相同的附图标记，并省略或简化与第一实施方式至第三实施方式中任一方式重复的说明，而主要对与第一实施方式至第三实施方式均不同的内容进行说明。
图41是表示第四实施方式的信号处理装置400的构成例的图。如图41所示，信号处理装置400包括处理电路410、存储电路420、操作部430、显示部440、声音输出部450、通信部460。需要注意的是，信号处理装置400也可以是将图41的构成要素的一部分省略或变更、或者附加其他构成要素的构成。
存储电路420、操作部430、显示部440、声音输出部450、通信部460的构成及功能与第一实施方式至第三实施方式中任一方式是同样的，故省略其说明。
处理电路410通过执行信号处理程序421而作为源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412、振动整流误差计算电路413、谐振频率计算电路414以及判定电路415发挥功能。即，信号处理装置400包括源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412、振动整流误差计算电路413、谐振频率计算电路414以及判定电路415。
源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412以及振动整流误差计算电路413的功能与第一实施方式至第三实施方式中任一方式是同样的，故省略其说明。
谐振频率计算电路414基于由振动整流误差计算电路413计算出的多个振动整流误差，计算作为对象物的传感器模块1的谐振频率。谐振频率计算电路414计算出的传感器模块1的谐振频率作为谐振频率424存储于存储电路420中。例如，传感器模块1的谐振频率为悬臂谐振频率。具体而言，谐振频率计算电路414读出存储于存储电路420的振动整流误差信息423，获取振动整流误差VRE(k)成为连续的两个极大值或者连续的两个极小值的两个k的值k1，k2。然后，当将被测定信号SIN的频率设为fx时，谐振频率计算电路414能够通过式(9)计算悬臂谐振频率fCL。
[数学式9]
需要注意的是，谐振频率计算电路414也可以获取成为连续的三个以上的极大值或者连续的三个以上的极小值的三个以上的k的值，通过式(9)计算多个悬臂谐振频率，并计算它们的平均值作为悬臂谐振频率fCL。
判定电路415基于振动整流误差计算电路413计算出的多个振动整流误差的最大值与最小值之差，判定通过谐振频率计算电路414计算出的谐振频率是否正确。判定电路415的判定结果作为判定结果425存储于存储电路420中。具体而言，谐振频率计算电路414读出存储于存储电路420的振动整流误差信息423，获取振动整流误差VRE(k)的最大值和最小值，并计算其差。然后，判定电路415将最大值与最小值之差和规定的阈值进行比较，在该差大于该阈值时判定为计算出的谐振频率正确，在该差小于该阈值时判定为计算出的谐振频率不正确。即，由于在充分激发悬臂谐振的环境下计算出的谐振频率的可靠性高，因此，判定电路415判定为该谐振频率正确。
另外，由于物理量传感器200的灵敏度与悬臂谐振频率高度相关，因此，判定电路415也可以基于谐振频率计算电路414计算出的谐振频率检查物理量传感器200的灵敏度异常。例如，若固定于悬臂的配重因为某种原因而缺失，则悬臂的质量减少，因而悬臂谐振频率向高频偏移。同时，物理量传感器200的灵敏度降低，显现为物理量传感器200的灵敏度异常。另外，在悬臂因为强烈的冲击等而受到损伤时，也会显现为物理量传感器200的灵敏度异常，悬臂谐振频率也会偏移。因此，辨识悬臂谐振频率成为用于判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内的一个方法。因此，判定电路415可以根据通过谐振频率计算电路414计算出的谐振频率是否落入规定的频率范围，来判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
存储电路420的RAM存储处理对象信号422、振动整流误差信息423、谐振频率424以及判定结果425等由处理电路410生成的信号、计算出的信息。
显示部440也可以基于从处理电路410输出的显示信号，显示标绘了振动整流误差信息423的图像、包含谐振频率424、判定结果425的信息。
需要注意的是，源信号获取电路411、处理对象信号生成电路412、振动整流误差计算电路413、谐振频率计算电路414以及判定电路415的至少一部分也可以通过专用的硬件实现。另外，信号处理装置400可以是单个的装置，也可以由多个装置构成。另外，例如，也可以是处理电路410及存储电路420由云服务器等装置实现，该装置计算振动整流误差信息423、谐振频率424以及判定结果425，并将计算出的振动整流误差信息423、谐振频率424以及判定结果425经由通信线路发送至包括操作部430、显示部440、声音输出部450以及通信部460的终端。
图42是表示第四实施方式的信号处理方法的过程的流程图。
如图42所示，第四实施方式的信号处理方法包括源信号获取工序S1、处理对象信号生成工序S2、振动整流误差计算工序S3、谐振频率计算工序S4以及判定工序S5。本实施方式的信号处理方法例如通过信号处理装置400进行。
信号处理装置400首先与第一实施方式至第三实施方式中任一方式同样地进行源信号获取工序S1、处理对象信号生成工序S2以及振动整流误差计算工序S3。
接着，在谐振频率计算工序S4中，信号处理装置400基于在工序S3中计算出的多个振动整流误差，计算作为对象物的传感器模块1的谐振频率。
最后，在判定工序S5中，信号处理装置400基于在工序S3中计算出的多个振动整流误差的最大值与最小值之差，判定在工序S4中计算出的谐振频率是否正确。进而，在判定工序S5中，信号处理装置400基于在工序S4中计算出的谐振频率，判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
需要注意的是，在判定工序S5中，信号处理装置400也可以计算在工序S3中计算出的多个振动整流误差的最大值与最小值之差，并取代谐振频率是否正确的判定而将该差的值作为谐振频率是否正确的判定指标输出。该情况下，信号处理装置400也可以基于该判定指标判定谐振频率是否正确。
图43及图44是标绘了使用在上述四个测量条件下分别获取到的源信号以k＝1～2048、N＝2048而通过积和运算得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图43及图44中，横轴为k，纵轴为VRE(k)。在图43及图44中，用于计算振动整流误差VRE(k)的积和运算的式子不同。
图43是标绘了通过上述的式(4)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图43中，Q1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。Q2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。Q3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。Q4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。
图44是标绘了通过上述的式(5)的积和运算而得到的振动整流误差VRE(k)的图。在图44中，R1是使用在第一测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。R2是使用在第二测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。R3是使用在第三测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。R4是使用在第四测量条件下获取到的源信号而得到的振动整流误差VRE(k)。
例如，由于在Q1，Q2，R1，R2中VRE(k)的最大值与最小值之差大于阈值，因此，信号处理装置400判定为使用Q1，Q2，R1，R2的VRE(k)计算出的谐振频率正确，并基于计算出的谐振频率判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。另一方面，在Q3，Q4，R3，R4中，VRE(k)的最大值与最小值之差小于阈值，信号处理装置400判定为使用Q3，Q4，R3，R4的VRE(k)计算出的谐振频率不正确。
根据以上说明的第四实施方式，实现与第一实施方式至第三实施方式同样的效果。进而，根据第四实施方式，由于信号处理装置400计算悬臂谐振频率，因此，用户或信号处理装置400能够进行基于悬臂谐振频率的各种分析。
另外，根据第四实施方式，越是激发大的悬臂谐振，计算出的多个振动整流误差的最大值与最小值之差越大，因此，信号处理装置400可以基于该差判定计算出的悬臂谐振频率是否正确。例如，用户或信号处理装置400能够仅在判定为计算出的悬臂谐振频率正确时才进行基于悬臂谐振频率的各种分析，例如判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
5.第五实施方式
以下，关于第五实施方式，对与第一实施方式至第四实施方式中任一方式同样的构成要素标注相同的附图标记，并省略或简化与第一实施方式至第四实施方式中任一方式重复的说明，而主要对与第一实施方式至第四实施方式均不同的内容进行说明。
如使用图16所说明的，在传感器模块1的物理量测定装置2所具备的频率比测定电路202中，振动整流误差相对于第一低通滤波器310的群延迟量的变化而以一定周期变化。该周期取决于悬臂谐振频率和物理量检测元件40的频率，当悬臂谐振频率或物理量检测元件40的频率发生变化时，振动整流误差的变动周期也发生变化。因此，通过测量振动整流误差的变化相对于第一低通滤波器310的群延迟量的变化的周期，能够得到物理量传感器200的灵敏度是否在规格内的判定指标。因此，在第五实施方式中，改变第一低通滤波器310的群延迟量而生成多个振动整流误差。
在第五实施方式中，传感器模块1的结构及功能性构成与图1至图8相同，故省略其图示。
在第五实施方式中，传感器模块1的物理量测定装置2具有通常动作模式和检查模式，在通常动作模式中测定上述被测定信号SIN与基准信号CLK的频率比，在检查模式中进行物理量传感器200的灵敏度检查。微控制单元210经由接口电路230从信号处理装置400接收规定的命令，由此将物理量测定装置2设定为通常动作模式或检查模式。例如，也可以在传感器模块1的制造工序中，信号处理装置400将物理量测定装置2设定为检查模式，由物理量测定装置2进行物理量传感器200的灵敏度检查。信号处理装置400也可以基于灵敏度检查的结果进行传感器模块1的合格品筛选。或者，也可以在传感器模块1设置之后且运转之前，信号处理装置400将物理量测定装置2设定为检查模式，由物理量测定装置2进行物理量传感器200的灵敏度检查。若基于灵敏度检查的结果，物理量传感器200的灵敏度无异常，则信号处理装置400将物理量测定装置2设定为通常动作模式，并使传感器模块1进行运转。在通常动作模式下，得到振动整流误差被校正的测定值。另外，信号处理装置400也可以定期地将物理量测定装置2设定为检查模式，由物理量测定装置2进行物理量传感器200的灵敏度检查。需要注意的是，通常动作模式是“第一动作模式”的一个例子，检查模式是“第二动作模式”的一个例子。
在检查模式下，在稳定的振动环境下使物理量传感器200进行动作，物理量测定装置2的微控制单元210作为控制电路发挥功能，一边使第一低通滤波器310的群延迟量变化，一边基于物理量传感器200的输出信号获取振动整流误差的群延迟量依赖性。为此，首先，微控制单元210使第二低通滤波器330的截止频率低于通常动作模式。具体而言，微控制单元210将第二低通滤波器330的截止频率设定为例如几Hz，以增强第二低通滤波器330的输出值中包含的振动整流误差。例如，微控制单元210也可以通过使第二低通滤波器330的抽头数相比通常动作模式增加来降低截止频率。
进而，微控制单元210边针对图14所示的构成的第一低通滤波器310依次变更抽头数na边获取测定值的振动整流误差，并使抽头数与振动整流误差建立对应地存储于存储部220中。
信号处理装置400经由接口电路230从存储部220读出抽头数与振动整流误差的对应信息，根据图17所示那样的标绘出抽头数与振动整流误差的关系的图表计算振动整流误差变化的周期。由于该周期取决于悬臂谐振频率和物理量检测元件40的频率，因而信号处理装置400能够对悬臂谐振频率进行逆运算。信号处理装置400能够基于计算出的悬臂谐振频率，判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
或者，微控制单元210也可以从存储部220读出抽头数与振动整流误差的对应信息，基于标绘出抽头数与振动整流误差的关系的图表计算悬臂谐振频率，并判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
需要注意的是，第一低通滤波器310是“第一滤波器”的一例。另外，第二低通滤波器330是“第二滤波器”的一例。
图45是表示第五实施方式的信号处理方法的过程的一例的流程图。
如图45所示，首先，在工序S110中设定为通常动作模式时，在工序S120中，物理量测定装置2测定被测定信号SIN与基准信号CLK的频率比。
在工序S130中，物理量测定装置2反复进行工序S120，直至测定结束。
当在工序S110中未设定为通常动作模式、且在工序S140中设定为检查模式时，在工序S150中，物理量测定装置2使第二低通滤波器330的截止频率低于通常动作模式。
接着，在工序S160中，物理量测定装置2将第一低通滤波器310的群延迟量设定为规定值。具体而言，物理量测定装置2将抽头数na设定为规定值。
接着，在工序S170中，物理量测定装置2获取第二低通滤波器330的输出值。
接着，在工序S180中，物理量测定装置2判定是否获取到灵敏度判定所需的第二低通滤波器330的所有输出值。
在未完成所需的输出值的获取时，在工序S190中，物理量测定装置2变更第一低通滤波器310的群延迟量。具体而言，物理量测定装置2变更抽头数na。
然后，当完成所需的输出值的获取时，在工序S200中，信号处理装置400或物理量测定装置2使用在工序S170中获取到的多个第二低通滤波器330的输出值，计算振动整流误差的变化的周期。
接着，在工序S210中，信号处理装置400或物理量测定装置2根据振动整流误差的变化的周期计算悬臂谐振频率。
接着，在工序S220中，信号处理装置400或物理量测定装置2基于悬臂谐振频率，判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
然后，在工序S230中，结束物理量测定装置2的检查模式，并重复进行工序S110及其之后的工序。
在以上说明的第五实施方式中，在物理量测定装置2的通常动作模式下，如在第一实施方式中所说明的，第一低通滤波器310与被测定信号SIN同步地进行动作，第二低通滤波器330与不同于被测定信号SIN的基准信号CLK同步地进行动作，因此，输入第一低通滤波器310的频率ΔΣ调制信号与第二低通滤波器330的输出信号的关系产生非线性特性。于是，因为该非线性特性而产生的振动整流误差根据第一低通滤波器310的群延迟量而变化。因此，根据第五实施方式，在物理量测定装置2的通常动作模式下，通过将第一低通滤波器310的群延迟量设定为适当的值，因该非线性特性而产生的振动整流误差与因被测定信号SIN的非对称性而产生的振动整流误差相互抵消，第二低通滤波器330的输出信号中包含的振动整流误差减少。
另一方面，在物理量测定装置2的检查模式下，通过使第二低通滤波器330的截止频率低于通常动作模式，从而增强自第二低通滤波器330输出的信号中包含的振动整流误差。因此，通过边变更第一低通滤波器310的群延迟量边获取第二低通滤波器330的输出信号，可得到指示群延迟量与振动整流误差的关系的信息。此外，该信息中包含的振动整流误差的变化的周期与被测定信号SIN中包含的由悬臂谐振产生的信号分量的周期存在相关。因此，根据第五实施方式，在物理量测定装置2的检查模式下，不用进行包络线处理，便可检测被测定信号SIN中包含的具有周期性的信号分量。另外，例如，物理量测定装置2或信号处理装置400通过使用指示群延迟量与振动整流误差的关系的信息，能够计算物理量传感器200的悬臂谐振频率，并基于悬臂谐振频率判定物理量传感器200的灵敏度是否在规格内。
6.变形例
本发明并不限定于本实施方式，可在本发明的主旨的范围内实施各种变形。
例如，在上述各实施方式中，传感器模块1具有三个物理量传感器200，但传感器模块1具有的物理量传感器200的数量也可以为一个、两个或四个以上。
另外，在上述各实施方式中，列举具备加速度传感器作为物理量传感器200的传感器模块1为例，但传感器模块1也可以具备角速度传感器、压力传感器、光学传感器等传感器作为物理量传感器200。另外，传感器模块1也可以具备加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、光学传感器等各种物理量传感器中的两种以上的物理量传感器。
另外，在上述各实施方式中，列举了使用水晶构成的元件作为物理量传感器200所具有的物理量检测元件40为例，但物理量检测元件40也可以使用水晶以外的压电元件构成，还可以为静电电容式的MEMS元件。MEMS是微机电系统(Micro Electro MechanicalSystems)的简称。
本发明并不限定于本实施方式，可在本发明主旨的范围内实施各种变形。
上述实施方式及变形例是一个例子，并不限定于此。例如，也可以将各实施方式以及各变形例适当地进行组合。
本发明包括与实施方式中说明的构成实质上相同的构成、例如功能、方法以及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成。另外，本发明包括将实施方式中说明的构成的非本质部分替换后的构成。另外，本发明包括发挥与实施方式中说明的构成相同的作用效果的构成或者能够实现同一目的的构成。另外，本发明包括对实施方式中说明的构成附加公知技术而得到的构成。
从上述实施方式以及变形例导出以下内容。
信号处理方法的一方面包括：处理对象信号生成工序，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及振动整流误差计算工序，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，计算多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。
在该信号处理方法中，基于根据源信号而生成的处理对象信号的第一信号及基于将处理对象信号的相位移相而得到的信号的第二信号中共同包含对象物产生的具有周期性的信号分量。因此，通过第一信号与第二信号的积和运算处理，噪声等具有遍历性的信号分量衰减，另一方面，具有周期性的信号分量根据第一信号与第二信号的相位差而增强或减弱。其结果，变更相移量进行多次积和运算处理而得到的多个振动整流误差的大小根据第一信号与第二信号的相位差以及具有周期性的信号分量的周期而不同。因此，根据该信号处理方法，不用进行包络线处理，便可检测从对象物输出的信号中包含的具有周期性的信号分量。
另外，根据该信号处理方法，为了计算多个振动整流误差，只要一次获取规定时间的源信号即可，因此，能够进行高速运算处理，并且，由于获取源信号的短时间内的温度变化等环境变化极小，因而减少因环境变化而产生的计算误差。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第一信号也可以是对所述处理对象信号进行滤波处理后的信号。
根据该信号处理方法，由于通过滤波处理而使第一信号中包含的噪声分量减少，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第二信号也可以是对将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号进行滤波处理后的信号。
根据该信号处理方法，由于通过滤波处理而使第二信号中包含的噪声分量减少，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述滤波处理也可以是平滑滤波处理。
根据该信号处理方法，由于通过平滑滤波处理而使第一信号或第二信号中包含的高频的噪声分量减少，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述滤波处理也可以是带限滤波处理。
根据该信号处理方法，由于通过带限滤波处理而使第一信号及第二信号中包含的具有周期性的信号分量以外的信号分量大多减少，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第一信号也可以是对所述处理对象信号除去或减少直流分量后的信号。
根据该信号处理方法，由于第一信号的各样本值变小，因此，第一信号与第二信号的积和运算的负荷减轻，并且运算精度改善。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第二信号也可以是对将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量后的信号。
根据该信号处理方法，由于第二信号的各样本值变小，因此，第一信号与第二信号的积和运算的负荷减轻，并且运算精度改善。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第一信号也可以是对所述处理对象信号应用窗口函数后的信号。
根据该信号处理方法，由于第一信号的最先的样本值与最后的样本值的不连续性得到缓和，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述第二信号也可以是对将所述处理对象信号的相位相移而得到的信号应用窗口函数后的信号。
根据该信号处理方法，由于第二信号的最先的样本值与最后的样本值的不连续性得到缓和，因此，具有周期性的信号分量的检测精度提高。
在所述信号处理方法的一方面中，所述积和运算处理中的相加次数也可以大于所述源信号的采样频率除以所述对象物的谐振频率而得到的值。
根据该信号处理方法，在积和运算处理中，将第一信号及第二信号中包含的对象物的谐振频率的信号分量累计一个周期以上，因此，有效地检测谐振频率的信号分量。
所述信号处理方法的一方面也可以包括谐振频率计算工序，在所述谐振频率计算工序中，基于所述多个振动整流误差计算所述对象物的谐振频率。
根据该信号处理方法，由于计算对象物的谐振频率，因此，用户能够进行基于谐振频率的各种分析。
所述信号处理方法的一方面也可以包括判定工序，在所述判定工序中，基于所述多个振动整流误差的最大值与最小值之差，判定计算出的所述谐振频率是否正确。
在该信号处理方法中，对象物越是激发大的谐振，计算出的多个振动整流误差的最大值与最小值之差越大，因此，能够基于该差判定计算出的谐振频率是否正确。此外，根据该信号处理方法，例如，用户能够仅在判定为计算出的谐振频率正确时，才进行基于谐振频率的各种分析。
信号处理装置的一方面包括：处理对象信号生成电路，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及振动整流误差计算电路，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，生成多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号。
在该信号处理装置中，基于根据源信号而生成的处理对象信号的第一信号及基于将处理对象信号的相位移相而得到的信号的第二信号中共同包含从对象物输出的具有周期性的信号分量。因此，通过第一信号与第二信号的积和运算处理，噪声等具有遍历性的信号分量衰减，另一方面，具有周期性的信号分量根据第一信号与第二信号的相位差而增强或减弱。其结果，变更相移量进行多次积和运算处理而得到的多个振动整流误差的大小根据第一信号与第二信号的相位差以及具有周期性的信号分量的周期而不同。因此，根据该信号处理方法，不用进行包络线处理，便可检测从对象物输出的信号中包含的具有周期性的信号分量。
另外，根据该信号处理装置，为了计算多个振动整流误差，只要一次获取规定时间的源信号即可，因此，能够进行高速运算处理，并且，由于获取源信号的短时间内的温度变化等环境变化极小，因而减少因环境变化而产生的计算误差。
物理量测定装置的一方面具备：基准信号产生电路，输出基准信号；频率ΔΣ调制电路，使用被测定信号对所述基准信号进行频率ΔΣ调制，生成频率ΔΣ调制信号；第一滤波器，与所述被测定信号同步地进行动作，并且群延迟量是可变的；以及第二滤波器，与所述基准信号同步地进行动作，所述第一滤波器设置于从所述频率ΔΣ调制电路的输出至所述第二滤波器的输入为止的信号路径上，物理量测定装置的一方面具有：测定所述被测定信号与所述基准信号的频率比的第一动作模式；以及与所述第一动作模式相比所述第二滤波器的截止频率更低的第二动作模式。
在该物理量测定装置中，由于在第一动作模式中，第一滤波器与被测定信号同步地进行动作，第二滤波器与不同于被测定信号的基准信号同步地进行动作，因此，频率ΔΣ调制信号与第二滤波器的输出信号的关系产生非线性特性。于是，由于该非线性特性而产生的振动整流误差根据第一滤波器的群延迟量而变化。因此，根据该物理量测定装置，在第一动作模式中，通过将第一滤波器的群延迟量设定为适当的值，由于该非线性特性而产生的振动整流误差和因为被测定信号的非对称性而产生的振动整流误差相互抵消，第二滤波器的输出信号中包含的振动整流误差减少。
另外，在该物理量测定装置中，在第二动作模式中，通过使第二滤波器的截止频率比第一动作模式低，从而增强自第二滤波器输出的信号中包含的振动整流误差。因此，通过边变更第一滤波器的群延迟量边获取第二滤波器的输出信号，可得到指示群延迟量与振动整流误差的关系的信息。此外，该信息中包含的振动整流误差的变化的周期与被测定信号中包含的具有周期性的信号分量的周期存在相关。因此，根据该物理量测定装置，在第二动作模式下，不用进行包络线处理，便可检测被测定信号中包含的具有周期性的信号分量。
传感器模块的一方面具备：所述物理量测定装置的一方面；以及物理量传感器，所述被测定信号是基于所述物理量传感器的输出信号的信号。
根据该传感器模块，通过具备物理量测定装置，在第一动作模式中，可得到振动整流误差减少的精度高的物理量的测定值，并且，在第二动作模式中，能够检测由于物理量传感器的结构谐振而产生的谐振频率的信号分量。

Claims (14)

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
处理对象信号生成工序，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及
振动整流误差计算工序，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，计算多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号，
所述积和运算处理中的相加次数大于所述源信号的采样频率除以所述对象物的谐振频率而得到的值。
2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第一信号是对所述处理对象信号进行滤波处理后的信号。
3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第二信号是对将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号进行滤波处理后的信号。
4.根据权利要求2或3所述的信号处理方法，其特征在于，
所述滤波处理是平滑滤波处理。
5.根据权利要求2或3所述的信号处理方法，其特征在于，
所述滤波处理是带限滤波处理。
6.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第一信号是对所述处理对象信号除去或减少直流分量后的信号。
7.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第二信号是对将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号除去或减少直流分量后的信号。
8.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第一信号是对所述处理对象信号应用窗口函数后的信号。
9.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述第二信号是对将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号应用窗口函数后的信号。
10.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述信号处理方法包括谐振频率计算工序，在所述谐振频率计算工序中，基于所述多个振动整流误差计算所述对象物的谐振频率。
11.根据权利要求10所述的信号处理方法，其特征在于，
所述信号处理方法包括判定工序，在所述判定工序中，基于所述多个振动整流误差的最大值与最小值之差，判定计算出的所述谐振频率是否正确。
12.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
处理对象信号生成电路，基于从对象物输出的作为时序信号的源信号，生成作为时序信号的处理对象信号；以及
振动整流误差计算电路，变更相移量地进行多次第一信号与第二信号的积和运算处理，生成多个振动整流误差，所述第一信号是基于所述处理对象信号的信号，所述第二信号是基于将所述处理对象信号的相位移相而得到的信号的信号，
所述积和运算处理中的相加次数大于所述源信号的采样频率除以所述对象物的谐振频率而得到的值。
13.一种物理量测定装置，其特征在于，具备：
基准信号产生电路，输出基准信号；
频率ΔΣ调制电路，使用被测定信号对所述基准信号进行频率ΔΣ调制，生成频率ΔΣ调制信号；
第一滤波器，与所述被测定信号同步地进行动作，并且群延迟量是可变的；以及
第二滤波器，与所述基准信号同步地进行动作，
所述第一滤波器设置于从所述频率ΔΣ调制电路的输出至所述第二滤波器的输入为止的信号路径上，
在所述物理量测定装置中，改变所述第一滤波器的所述群延迟量而进行多次积和运算处理，
所述物理量测定装置具有：
测定所述被测定信号与所述基准信号的频率比的作为第一动作模式的通常动作模式；以及
与所述第一动作模式相比所述第二滤波器的截止频率更低的作为第二动作模式的检查模式。
14.一种传感器模块，其特征在于，具备：
权利要求13所述的物理量测定装置；以及
物理量传感器，
所述被测定信号是基于所述物理量传感器的输出信号的信号。
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