JP2002188936A - 高調波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定装置 - Google Patents
高調波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、高調波を含む脈動の平均値を測定す
る方法に関し、少ないサンプリング点数で高調波を含む
脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測
定装置を提供することを目的とする。 【解決手段】流体の脈動をアナログ信号として出力する
センサ部２と、脈動に含まれる基本周波数信号の周期の
整数倍のサンプリング時間と、脈動に含まれる高調波の
次数ｎに正の整数ｌを加算した（ｎ＋ｌ）次の周波数の
サンプリング周波数とを有するサンプリングパラメータ
に基づいてアナログ信号をサンプリングしてデジタルの
サンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換器４と、複数
のサンプリングデータのデータ値を平均化処理して流体
の平均流量を算出する処理部８とを有するように構成す
る。
る方法に関し、少ないサンプリング点数で高調波を含む
脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測
定装置を提供することを目的とする。 【解決手段】流体の脈動をアナログ信号として出力する
センサ部２と、脈動に含まれる基本周波数信号の周期の
整数倍のサンプリング時間と、脈動に含まれる高調波の
次数ｎに正の整数ｌを加算した（ｎ＋ｌ）次の周波数の
サンプリング周波数とを有するサンプリングパラメータ
に基づいてアナログ信号をサンプリングしてデジタルの
サンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換器４と、複数
のサンプリングデータのデータ値を平均化処理して流体
の平均流量を算出する処理部８とを有するように構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高調波を含む脈動
の平均値を測定する方法および平均値測定装置に関す
る。
の平均値を測定する方法および平均値測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高調波を含む脈動は、例えば、管内を流
れる流体の流量や圧力等、あるいは電源から供給されえ
る電流や印加電圧等に現れる。例えば、配管内を流れる
ガスや液体等の流体は、外部から配管系に伝達される振
動により脈動を含んで流れる。外部振動源から配管経路
へ伝達される振動としては、例えば、ガスエンジンヒー
トポンプ（以下、ＧＨＰという）やガスエンジン発電機
のガスエンジンやコンプレッサ等で発生した振動があ
る。ＧＨＰは、ガスを燃焼させて燃焼室内のピストンを
往復運動させ、それを回転運動に変換するガスエンジン
を有している。
れる流体の流量や圧力等、あるいは電源から供給されえ
る電流や印加電圧等に現れる。例えば、配管内を流れる
ガスや液体等の流体は、外部から配管系に伝達される振
動により脈動を含んで流れる。外部振動源から配管経路
へ伝達される振動としては、例えば、ガスエンジンヒー
トポンプ（以下、ＧＨＰという）やガスエンジン発電機
のガスエンジンやコンプレッサ等で発生した振動があ
る。ＧＨＰは、ガスを燃焼させて燃焼室内のピストンを
往復運動させ、それを回転運動に変換するガスエンジン
を有している。
【０００３】このようなＧＨＰから発生する振動は、ピ
ストンの往復運動や回転系の回転運動に基づく基本周波
数とその高調波成分とを有している。この基本周波数及
びその高調波成分の振動が配管系に伝達されると、管内
を流れる流体は、それら各周波数成分を合成した振動波
形を持つ脈流となる。
ストンの往復運動や回転系の回転運動に基づく基本周波
数とその高調波成分とを有している。この基本周波数及
びその高調波成分の振動が配管系に伝達されると、管内
を流れる流体は、それら各周波数成分を合成した振動波
形を持つ脈流となる。
【０００４】このように複数の高調波が重畳した振動波
形の脈流で管内を流れる流体流量の平均値は、例えば、
超音波式流量計やサーマルフローセンサ式流量計などを
用いて測定される。これら流量計からは管内を流れる流
体の流量がアナログ信号として出力される。このアナロ
グ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、得ら
れたデジタル信号レベルを時間平均することにより平均
流量が得られる。
形の脈流で管内を流れる流体流量の平均値は、例えば、
超音波式流量計やサーマルフローセンサ式流量計などを
用いて測定される。これら流量計からは管内を流れる流
体の流量がアナログ信号として出力される。このアナロ
グ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、得ら
れたデジタル信号レベルを時間平均することにより平均
流量が得られる。
【０００５】ところが、脈動の周波数成分に含まれる高
調波成分を正確に再現するためには、シャノンのサンプ
リング定理に従って、測定対象に含めたい高調波の最高
次数の２倍を超えるサンプリング周波数で基本周波数振
動の１周期分以上の時間だけ測定する必要がある。
調波成分を正確に再現するためには、シャノンのサンプ
リング定理に従って、測定対象に含めたい高調波の最高
次数の２倍を超えるサンプリング周波数で基本周波数振
動の１周期分以上の時間だけ測定する必要がある。
【０００６】表１に示すように、基本周波数ｆ１＝ｆ
［Ｈｚ］とし、２次高調波ｆ２＝２×ｆ［Ｈｚ］までを
再現しようとすると、サンプリング周波数ｆｓ＝４×ｆ
［Ｈｚ］で、サンプリング時間Ｔ（＝基本周波数振動の
１周期）＝１／ｆ［ｓｅｃ］時間だけデータをサンプリ
ングする必要がある。さらに高次の高調波成分の影響ま
で考慮しようとすると、表１のようにサンプリング周波
数が高くなると共にサンプリング点数ｓが増加する。
［Ｈｚ］とし、２次高調波ｆ２＝２×ｆ［Ｈｚ］までを
再現しようとすると、サンプリング周波数ｆｓ＝４×ｆ
［Ｈｚ］で、サンプリング時間Ｔ（＝基本周波数振動の
１周期）＝１／ｆ［ｓｅｃ］時間だけデータをサンプリ
ングする必要がある。さらに高次の高調波成分の影響ま
で考慮しようとすると、表１のようにサンプリング周波
数が高くなると共にサンプリング点数ｓが増加する。
【０００７】
【表１】
【０００８】他に、平均値を求める方法としては、多数
のサンプリングデータを収集してそれらのデータ値の平
均値を統計的に求める方法もある。
のサンプリングデータを収集してそれらのデータ値の平
均値を統計的に求める方法もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】例えば、ガス供給量を
測定するガスメータに平均流量測定装置を用いる場合を
考えると、平均流量測定装置には、各住戸の屋外に長期
間設置されても故障しないこと、小型で大量生産が可能
であること、及び低い製造コストであること等が要求さ
れるため、低消費電力化のために測定は間欠的に行う必
要がある（条件１）。それと同時に、ガスメータでは、
保安性能を担保するためできるだけ短時間に平均流量値
を測定する必要がある（条件２）。
測定するガスメータに平均流量測定装置を用いる場合を
考えると、平均流量測定装置には、各住戸の屋外に長期
間設置されても故障しないこと、小型で大量生産が可能
であること、及び低い製造コストであること等が要求さ
れるため、低消費電力化のために測定は間欠的に行う必
要がある（条件１）。それと同時に、ガスメータでは、
保安性能を担保するためできるだけ短時間に平均流量値
を測定する必要がある（条件２）。
【００１０】しかしながら、サンプリング定理に基づく
従来の流体流量の平均値の計測では、考慮したい高次高
調波の最高次数の少なくとも２倍のサンプリング周波数
ｆｓが必要になる。これは、上記条件２には適するもの
の条件１には適さない。また、多数のサンプリングデー
タを収集する方法は、上記条件１には適するものの条件
２には適さない。
従来の流体流量の平均値の計測では、考慮したい高次高
調波の最高次数の少なくとも２倍のサンプリング周波数
ｆｓが必要になる。これは、上記条件２には適するもの
の条件１には適さない。また、多数のサンプリングデー
タを収集する方法は、上記条件１には適するものの条件
２には適さない。
【００１１】本発明の目的は、間欠的なサンプリングで
且つ少ないサンプリング点数で短時間で高調波を含む脈
動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定
装置を提供することにある。
且つ少ないサンプリング点数で短時間で高調波を含む脈
動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定
装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的は、脈動に含ま
れる基本周波数ｆの振動の周期の整数倍のサンプリング
時間と、前記脈動に含まれる考慮すべき高調波の次数ｎ
に正の整数ｌを加算した（ｎ＋ｌ）次の周波数のサンプ
リング周波数（ｎ＋ｌ）×ｆとを有するサンプリングパ
ラメータでデータサンプリングし、得られた複数のサン
プリングデータを算術平均して平均値を求めることを特
徴とする高調波を含む脈動の平均値を測定する方法によ
って達成される。
れる基本周波数ｆの振動の周期の整数倍のサンプリング
時間と、前記脈動に含まれる考慮すべき高調波の次数ｎ
に正の整数ｌを加算した（ｎ＋ｌ）次の周波数のサンプ
リング周波数（ｎ＋ｌ）×ｆとを有するサンプリングパ
ラメータでデータサンプリングし、得られた複数のサン
プリングデータを算術平均して平均値を求めることを特
徴とする高調波を含む脈動の平均値を測定する方法によ
って達成される。
【００１３】上記本発明による高調波を含む脈動の平均
値を測定する方法において、ｉを正の整数として、ｉ×
（ｎ＋ｌ）次の高調波は計測しないことを特徴とする。
また、前記データサンプリングにおけるサンプリング点
数は、（ｎ＋ｌ）個の整数倍であることを特徴とする。
この場合において、前記サンプリングパラメータは、前
記基本周波数の周波数を「ｆ」、前記基本周波数振動の
周期を「Ｔ」、前記考慮する高調波の次数を「ｎ」、且
つｌ＝１として、サンプリング時間Ｔ＝１／ｆ、サンプ
リング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆ、サンプリング周期
Ｔｓ＝１／ｆｓ、サンプリング点数ｓ＝ｎ＋１、である
ことを特徴とする。
値を測定する方法において、ｉを正の整数として、ｉ×
（ｎ＋ｌ）次の高調波は計測しないことを特徴とする。
また、前記データサンプリングにおけるサンプリング点
数は、（ｎ＋ｌ）個の整数倍であることを特徴とする。
この場合において、前記サンプリングパラメータは、前
記基本周波数の周波数を「ｆ」、前記基本周波数振動の
周期を「Ｔ」、前記考慮する高調波の次数を「ｎ」、且
つｌ＝１として、サンプリング時間Ｔ＝１／ｆ、サンプ
リング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆ、サンプリング周期
Ｔｓ＝１／ｆｓ、サンプリング点数ｓ＝ｎ＋１、である
ことを特徴とする。
【００１４】また上記目的は、基本周波数ｆと、前記基
本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整数
ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調波
からなる脈動に対し、サンプリング周波数（ｎ＋１）×
ｆで脈動瞬時値をサンプリングし、順番に得られた（ｎ
＋１）個またはその整数倍の個数の前記脈動瞬時値を算
術平均して平均値を求めることを特徴とする高調波を含
む脈動の平均値を測定する方法によって達成される。
本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整数
ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調波
からなる脈動に対し、サンプリング周波数（ｎ＋１）×
ｆで脈動瞬時値をサンプリングし、順番に得られた（ｎ
＋１）個またはその整数倍の個数の前記脈動瞬時値を算
術平均して平均値を求めることを特徴とする高調波を含
む脈動の平均値を測定する方法によって達成される。
【００１５】さらに上記目的は、基本周波数ｆと、前記
基本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整
数ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調
波からなる脈動に対し、前記基本周波数ｆの振動の周期
１／ｆを正の整数ｍ倍したｍ／ｆと、（ｎ＋１）次の周
波数（ｎ＋１）×ｆの周期１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝との
和である［ｍ／ｆ＋１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサンプ
リング間隔で脈動瞬時値をサンプリングし、順番に得ら
れた（ｎ＋１）個またはその整数倍の個数の前記脈動瞬
時値を算術平均して平均値を求めることを特徴とする高
調波を含む脈動の平均値を測定する方法によって達成さ
れる。
基本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整
数ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調
波からなる脈動に対し、前記基本周波数ｆの振動の周期
１／ｆを正の整数ｍ倍したｍ／ｆと、（ｎ＋１）次の周
波数（ｎ＋１）×ｆの周期１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝との
和である［ｍ／ｆ＋１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサンプ
リング間隔で脈動瞬時値をサンプリングし、順番に得ら
れた（ｎ＋１）個またはその整数倍の個数の前記脈動瞬
時値を算術平均して平均値を求めることを特徴とする高
調波を含む脈動の平均値を測定する方法によって達成さ
れる。
【００１６】上記本発明の高調波を含む脈動の平均値を
測定する方法において、前記正の整数ｍは、同一の値で
も構わないし各測定間隔で異なる正の整数ｍｋでも構わ
ない。
測定する方法において、前記正の整数ｍは、同一の値で
も構わないし各測定間隔で異なる正の整数ｍｋでも構わ
ない。
【００１７】また上記の高調波を含む脈動の平均値を測
定する方法において、前記考慮する高調波が奇数次数で
あれば、サンプリング周期Ｔｓを不等時間間隔として、
前記サンプリング点数ｓより少ない点数で測定すること
を特徴とする。
定する方法において、前記考慮する高調波が奇数次数で
あれば、サンプリング周期Ｔｓを不等時間間隔として、
前記サンプリング点数ｓより少ない点数で測定すること
を特徴とする。
【００１８】さらに上記目的は、流体の脈動をアナログ
信号として出力するセンサ部と、前記脈動に含まれる基
本周波数振動の周期の整数倍のサンプリング時間と、前
記脈動に含まれる高調波の次数ｎに正の整数ｌを加算し
た（ｎ＋ｌ）次の周波数のサンプリング周波数とを有す
るサンプリングパラメータに基づいて前記アナログ信号
をサンプリングしてデジタルのサンプリングデータに変
換するＡ／Ｄ変換器と、複数の前記サンプリングデータ
のデータ値を平均化処理して前記流体の流量の平均値を
算出する処理部とを有することを特徴とする平均値測定
装置によって達成される。この場合において、前記正の
整数ｌ＝１であってもよい。
信号として出力するセンサ部と、前記脈動に含まれる基
本周波数振動の周期の整数倍のサンプリング時間と、前
記脈動に含まれる高調波の次数ｎに正の整数ｌを加算し
た（ｎ＋ｌ）次の周波数のサンプリング周波数とを有す
るサンプリングパラメータに基づいて前記アナログ信号
をサンプリングしてデジタルのサンプリングデータに変
換するＡ／Ｄ変換器と、複数の前記サンプリングデータ
のデータ値を平均化処理して前記流体の流量の平均値を
算出する処理部とを有することを特徴とする平均値測定
装置によって達成される。この場合において、前記正の
整数ｌ＝１であってもよい。
【００１９】さらに上記目的は、流体の脈動をアナログ
信号として出力するセンサ部と、基本周波数ｆと、前記
基本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整
数ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調
波からなる前記脈動に対し、前記基本周波数ｆの振動の
周期１／ｆを正の整数ｍ倍したｍ／ｆと、（ｎ＋１）次
の周波数（ｎ＋１）×ｆの周期１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝
との和である［ｍ／ｆ＋１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサ
ンプリング間隔で前記アナログ信号をサンプリングして
デジタルのサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換器
と、順番に得られた（ｎ＋１）個またはその整数倍の個
数の前記サンプリングデータのデータ値を算術平均して
平均値を求める処理部とを有することを特徴とする平均
値測定装置によって達成される。前記ｍは、同一でもよ
いし、各回異なる値でも構わない。
信号として出力するセンサ部と、基本周波数ｆと、前記
基本周波数ｆの（ｎ＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整
数ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調
波からなる前記脈動に対し、前記基本周波数ｆの振動の
周期１／ｆを正の整数ｍ倍したｍ／ｆと、（ｎ＋１）次
の周波数（ｎ＋１）×ｆの周期１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝
との和である［ｍ／ｆ＋１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサ
ンプリング間隔で前記アナログ信号をサンプリングして
デジタルのサンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換器
と、順番に得られた（ｎ＋１）個またはその整数倍の個
数の前記サンプリングデータのデータ値を算術平均して
平均値を求める処理部とを有することを特徴とする平均
値測定装置によって達成される。前記ｍは、同一でもよ
いし、各回異なる値でも構わない。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による高調
波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた
平均値測定装置を図１乃至図３を用いて説明する。ま
ず、本実施の形態による平均値測定装置の概略の構成を
図１を用いて説明する。図１に示すように、平均値測定
装置１は、超音波センサやサーマルフローセンサ等を備
え、ガス管内を流れるガスの管内流動をアナログ信号と
して出力するセンサ部２を有している。
波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた
平均値測定装置を図１乃至図３を用いて説明する。ま
ず、本実施の形態による平均値測定装置の概略の構成を
図１を用いて説明する。図１に示すように、平均値測定
装置１は、超音波センサやサーマルフローセンサ等を備
え、ガス管内を流れるガスの管内流動をアナログ信号と
して出力するセンサ部２を有している。
【００２１】センサ部２の出力信号はＡ／Ｄ変換器４に
入力するようになっている。Ａ／Ｄ変換器４は、処理部
８から送られるコマンドにより設定したサンプリングパ
ラメータに基づいてアナログ入力信号をサンプリングし
てデジタル信号に変換して入力データ記憶部６に出力す
るようになっている。サンプリングパラメータは、後程
説明する高調波を含む脈動の平均値を測定する方法に基
づいて決められている。なお、Ａ／Ｄ変換器４の入力段
に所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを
設けるようにしてももちろんよい。
入力するようになっている。Ａ／Ｄ変換器４は、処理部
８から送られるコマンドにより設定したサンプリングパ
ラメータに基づいてアナログ入力信号をサンプリングし
てデジタル信号に変換して入力データ記憶部６に出力す
るようになっている。サンプリングパラメータは、後程
説明する高調波を含む脈動の平均値を測定する方法に基
づいて決められている。なお、Ａ／Ｄ変換器４の入力段
に所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを
設けるようにしてももちろんよい。
【００２２】処理部８はサンプリングパラメータ記憶部
１０にアクセスして、Ａ／Ｄ変換器４に設定すべきサン
プリングパラメータを読み出してＡ／Ｄ変換器４に設定
できるようになっている。また、処理部８は、入力デー
タ記憶部６に記憶された複数のサンプリングデータを順
次読み出して加算し、次いで、サンプリングデータ数で
除算して算術平均として平均値を求める。なお、逐次加
算平均を用いるようにすればサンプリングデータが入力
する度にそれまでの平均を算出できるので、入力データ
記憶部の記憶容量は１データ分で済む。
１０にアクセスして、Ａ／Ｄ変換器４に設定すべきサン
プリングパラメータを読み出してＡ／Ｄ変換器４に設定
できるようになっている。また、処理部８は、入力デー
タ記憶部６に記憶された複数のサンプリングデータを順
次読み出して加算し、次いで、サンプリングデータ数で
除算して算術平均として平均値を求める。なお、逐次加
算平均を用いるようにすればサンプリングデータが入力
する度にそれまでの平均を算出できるので、入力データ
記憶部の記憶容量は１データ分で済む。
【００２３】求めた平均値は、出力部１２から外部制御
系へ送出されるようになっている。以下に説明する高調
波を含む脈動の平均値を測定する方法に基づいたサンプ
リングパラメータを用いることにより、上述のような単
純な算術平均だけで高調波を含む脈動の平均値が求めら
れる。
系へ送出されるようになっている。以下に説明する高調
波を含む脈動の平均値を測定する方法に基づいたサンプ
リングパラメータを用いることにより、上述のような単
純な算術平均だけで高調波を含む脈動の平均値が求めら
れる。
【００２４】なお、上記平均値測定装置１では、アナロ
グデータのサンプリング毎にデジタルデータへの変換を
行って入力データ記憶部６に記憶させるようにしてい
る。一方、十分線形な入力をアナログ／デジタル変換す
る場合には、サンプリングタイミング毎にアナログデー
タをコンデンサに充電して、アナログサンプリングデー
タの加算をアナログ回路的に実行するようにしてももち
ろんよい。この場合にはサンプリング個数分だけ加算さ
れたアナログデータを１回デジタルデータに変換すれば
よい。
グデータのサンプリング毎にデジタルデータへの変換を
行って入力データ記憶部６に記憶させるようにしてい
る。一方、十分線形な入力をアナログ／デジタル変換す
る場合には、サンプリングタイミング毎にアナログデー
タをコンデンサに充電して、アナログサンプリングデー
タの加算をアナログ回路的に実行するようにしてももち
ろんよい。この場合にはサンプリング個数分だけ加算さ
れたアナログデータを１回デジタルデータに変換すれば
よい。
【００２５】次に、本実施の形態による高調波を含む脈
動の平均値を測定する測定手順についてガス管内を流れ
るガスを例にとって説明する。ガス器具のガス栓が全て
閉じられている場合には、ガス管内のガスは流れないの
で、単位時間当りのガス移動量（平均値）は０（ゼロ）
である。ガス管内のガスには大気圧を超える圧力がかけ
られており、ガス器具のガス栓を開放すると大気圧との
差圧でガスが放出される。この状態でガス管内のガスは
流れ出し、その流量の平均値（以下、平均流量という）
を求めることによりガス使用量が計算できる。ガス管内
のガスに外部からの振動が伝達されない場合には、ガス
管内のガスの流れはほぼ一定となるため、その平均流量
は本実施の形態によらずとも容易に求めることができ
る。
動の平均値を測定する測定手順についてガス管内を流れ
るガスを例にとって説明する。ガス器具のガス栓が全て
閉じられている場合には、ガス管内のガスは流れないの
で、単位時間当りのガス移動量（平均値）は０（ゼロ）
である。ガス管内のガスには大気圧を超える圧力がかけ
られており、ガス器具のガス栓を開放すると大気圧との
差圧でガスが放出される。この状態でガス管内のガスは
流れ出し、その流量の平均値（以下、平均流量という）
を求めることによりガス使用量が計算できる。ガス管内
のガスに外部からの振動が伝達されない場合には、ガス
管内のガスの流れはほぼ一定となるため、その平均流量
は本実施の形態によらずとも容易に求めることができ
る。
【００２６】ところが当該ガス管の配管系に例えばＧＨ
Ｐが接続されているような場合には、ＧＨＰのガスエン
ジンの回転数を基本周波数として、当該基本周波数成分
及びその高次の高調波成分の振動がガス管内のガスに伝
達する。これにより、ガス管内のガス流は、当該振動成
分を含む脈流となる。
Ｐが接続されているような場合には、ＧＨＰのガスエン
ジンの回転数を基本周波数として、当該基本周波数成分
及びその高次の高調波成分の振動がガス管内のガスに伝
達する。これにより、ガス管内のガス流は、当該振動成
分を含む脈流となる。
【００２７】本実施の形態による平均流量の測定の前提
条件として、データサンプリング期間中のＧＨＰガスエ
ンジンの回転数は一定であり、従って、サンプリング期
間中に伝達される振動成分の基本周波数は一定であり、
その高調波の振幅及び位相にもほぼ変動はないものとす
る。
条件として、データサンプリング期間中のＧＨＰガスエ
ンジンの回転数は一定であり、従って、サンプリング期
間中に伝達される振動成分の基本周波数は一定であり、
その高調波の振幅及び位相にもほぼ変動はないものとす
る。
【００２８】上記前提の下に、データサンプリング期間
中の当該振動振幅成分の総和が０になるようにサンプリ
ングパラメータを設定すれば、平均流量は、複雑な演算
をせずに算術平均だけで求めることができる。
中の当該振動振幅成分の総和が０になるようにサンプリ
ングパラメータを設定すれば、平均流量は、複雑な演算
をせずに算術平均だけで求めることができる。
【００２９】脈動を構成する振動成分のうちのｎ次高調
波成分を例えば（ｎ＋１）次の周波数で基本周波数ｆの
振動の周期（＝１／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝
１／ｆだけサンプリングすると、アンダーサンプリング
（２×ｎ次の周波数以下の低い周波数でサンプリングす
ること）による周波数の折り返し現象（エリアジング）
により、ｎ次高調波成分は、（ｎ＋１）−ｎ＝１（次）
の周波数（＝基本周波数ｆ）に折り返される。
波成分を例えば（ｎ＋１）次の周波数で基本周波数ｆの
振動の周期（＝１／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝
１／ｆだけサンプリングすると、アンダーサンプリング
（２×ｎ次の周波数以下の低い周波数でサンプリングす
ること）による周波数の折り返し現象（エリアジング）
により、ｎ次高調波成分は、（ｎ＋１）−ｎ＝１（次）
の周波数（＝基本周波数ｆ）に折り返される。
【００３０】同様にして、（ｎ−１）次高調波成分を
（ｎ＋１）次の周波数でサンプリング時間Ｔ＝１／ｆだ
けサンプリングすると、（ｎ−１）次高調波成分は、折
り返し現象により（ｎ＋１）−（ｎ−１）＝２（次）の
周波数（＝２次高調波）に折り返される。以下、高調波
次数が１つ減るごとに折り返しの次数は１つ上がるが、
折り返された波形の周期は基本周波数脈動の周期Ｔ＝１
／ｆの整数分の１になる。高調波次数が（ｎ＋１）／２
以下の整数になるとサンプリング定理に従って折り返し
現象は生じず、周期が基本周波数脈動の周期Ｔ＝１／ｆ
の整数分の１である高調波が再現される。
（ｎ＋１）次の周波数でサンプリング時間Ｔ＝１／ｆだ
けサンプリングすると、（ｎ−１）次高調波成分は、折
り返し現象により（ｎ＋１）−（ｎ−１）＝２（次）の
周波数（＝２次高調波）に折り返される。以下、高調波
次数が１つ減るごとに折り返しの次数は１つ上がるが、
折り返された波形の周期は基本周波数脈動の周期Ｔ＝１
／ｆの整数分の１になる。高調波次数が（ｎ＋１）／２
以下の整数になるとサンプリング定理に従って折り返し
現象は生じず、周期が基本周波数脈動の周期Ｔ＝１／ｆ
の整数分の１である高調波が再現される。
【００３１】従って、基本周波数ｆの脈動の周期（＝１
／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、
サンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆとしてサンプ
リングすれば、基本周波数成分からｎ次高調波成分まで
の時間波形は折り返し現象による周波数成分も含めて全
て周期的となる。
／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、
サンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆとしてサンプ
リングすれば、基本周波数成分からｎ次高調波成分まで
の時間波形は折り返し現象による周波数成分も含めて全
て周期的となる。
【００３２】また、（ｎ＋２）次高調波成分を（ｎ＋
１）次の周波数でサンプリング時間Ｔ＝１／ｆだけサン
プリングした場合も折り返し現象により、（ｎ＋２）次
高調波成分は（ｎ＋１）−（ｎ−１）＝２（次）の周波
数（＝２次高調波）に折り返される。以下、高調波次数
が１つ上がるごとに折り返しの次数は１つ上がるが、折
り返された波形の周期は基本周波数脈動の周期Ｔ＝１／
ｆの整数分の１となっている。
１）次の周波数でサンプリング時間Ｔ＝１／ｆだけサン
プリングした場合も折り返し現象により、（ｎ＋２）次
高調波成分は（ｎ＋１）−（ｎ−１）＝２（次）の周波
数（＝２次高調波）に折り返される。以下、高調波次数
が１つ上がるごとに折り返しの次数は１つ上がるが、折
り返された波形の周期は基本周波数脈動の周期Ｔ＝１／
ｆの整数分の１となっている。
【００３３】一方、（ｎ＋１）次高調波成分を（ｎ＋
１）次の周波数でサンプリングした場合は周波数の折り
返し現象により、（ｎ＋１）次高調波成分は（ｎ＋１）
−（ｎ＋１）＝０（次）、つまりＤＣ（直流）成分に折
り返される。同様に、（ｎ＋１）次の整数倍の高調波も
全てＤＣ成分に折り返される。従って、この場合には得
られた時間波形は周期的にならない。
１）次の周波数でサンプリングした場合は周波数の折り
返し現象により、（ｎ＋１）次高調波成分は（ｎ＋１）
−（ｎ＋１）＝０（次）、つまりＤＣ（直流）成分に折
り返される。同様に、（ｎ＋１）次の整数倍の高調波も
全てＤＣ成分に折り返される。従って、この場合には得
られた時間波形は周期的にならない。
【００３４】従って、基本周波数脈動の周期（＝１／
ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、サ
ンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆとしてサンプリ
ングすれば、ｎ次高調波成分より高次の高調波のうち、
（ｎ＋１）次及びその整数倍の高調波成分を除き、折り
返し現象による周波数成分の時間波形は全て周期的とな
る。
ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、サ
ンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆとしてサンプリ
ングすれば、ｎ次高調波成分より高次の高調波のうち、
（ｎ＋１）次及びその整数倍の高調波成分を除き、折り
返し現象による周波数成分の時間波形は全て周期的とな
る。
【００３５】ところで、周期的波形をその周期の整数倍
の期間内で均等なサンプリング周期Ｔｓでサンプリング
すれば、ＤＣオフセット成分を除去したサンプリングデ
ータのデータ値の合計は０になる。
の期間内で均等なサンプリング周期Ｔｓでサンプリング
すれば、ＤＣオフセット成分を除去したサンプリングデ
ータのデータ値の合計は０になる。
【００３６】従って、 サンプリング時間Ｔ＝１／ｆ ・・・（１） サンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆ ・・・（２） サンプリング周期Ｔｓ＝１／ｆｓ ・・・（３） としてサンプリングすれば、（ｎ＋１）次及びその整数
倍の高調波成分を除き、脈動を生じさせる振動の各周波
数成分の周期的な時間波形を再現することができる。ま
た、周期的波形なのでサンプリング開始時期は任意であ
る。ここにおいて、 となる。
倍の高調波成分を除き、脈動を生じさせる振動の各周波
数成分の周期的な時間波形を再現することができる。ま
た、周期的波形なのでサンプリング開始時期は任意であ
る。ここにおいて、 となる。
【００３７】上記の式（１）〜（４）で示されるサンプ
リングパラメータに基づいてｎ＋１点のデータサンプリ
ングを行い、算術平均として全ｎ＋１点のサンプリング
データを加算してサンプリング点数（ｎ＋１）で除算す
る。これにより、（ｎ＋１）次及びその整数倍の高調波
成分を除き、基本波及び高調波の振幅レベルの平均を０
にして平均流量を求めることができる。なお、平均流量
の計算に既に述べた逐次加算平均を用いることができ
る。
リングパラメータに基づいてｎ＋１点のデータサンプリ
ングを行い、算術平均として全ｎ＋１点のサンプリング
データを加算してサンプリング点数（ｎ＋１）で除算す
る。これにより、（ｎ＋１）次及びその整数倍の高調波
成分を除き、基本波及び高調波の振幅レベルの平均を０
にして平均流量を求めることができる。なお、平均流量
の計算に既に述べた逐次加算平均を用いることができ
る。
【００３８】本実施の形態において、上記例では、ｎ次
高調波までを考慮した平均値を求める際に、サンプリン
グ周波数ｆｓを（ｎ＋１）次の周波数としたが、サンプ
リング周波数ｆｓは特に限定されるものではなく、基本
周波数の２倍以上であればよい。従って、平均値を求め
る上でｎ次高調波だけを考慮する場合に、サンプリング
周波数ｆｓを例えば（ｎ−１）次や（ｎ＋３）次の周波
数としてももちろんよい。
高調波までを考慮した平均値を求める際に、サンプリン
グ周波数ｆｓを（ｎ＋１）次の周波数としたが、サンプ
リング周波数ｆｓは特に限定されるものではなく、基本
周波数の２倍以上であればよい。従って、平均値を求め
る上でｎ次高調波だけを考慮する場合に、サンプリング
周波数ｆｓを例えば（ｎ−１）次や（ｎ＋３）次の周波
数としてももちろんよい。
【００３９】但し、上述のように、サンプリング周波数
ｆｓ及びその整数倍の周波数成分が脈動に重畳している
と振動振幅成分の総和が０にならなくなる。従って、現
実には、ＧＨＰ等からガス管に伝達する振動を予め周波
数分析しておいて、振幅レベルが小さくて平均値を求め
る上で無視できる高調波を見つけて、その高調波の次数
の周波数をサンプリング周波数ｆｓとするのが望まし
い。
ｆｓ及びその整数倍の周波数成分が脈動に重畳している
と振動振幅成分の総和が０にならなくなる。従って、現
実には、ＧＨＰ等からガス管に伝達する振動を予め周波
数分析しておいて、振幅レベルが小さくて平均値を求め
る上で無視できる高調波を見つけて、その高調波の次数
の周波数をサンプリング周波数ｆｓとするのが望まし
い。
【００４０】また、サンプリング周波数ｆｓを決めると
サンプリング点数ｓが決まる。従って、考慮すべき高調
波よりあまりに高い次数の周波数をサンプリング周波数
ｆｓとしてしまうと、サンプリング点数ｓが大きくなっ
てしまう。一方、あまりに低い次数の周波数をサンプリ
ング周波数ｆｓにすると、サンプリング点数ｓが少なく
なる結果、測定のＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。こ
れらの点を考慮して、上述のようにｎ次高調波までを考
慮する際に（ｎ＋１）次の周波数をサンプリング周波数
ｆｓとするのが望ましい。
サンプリング点数ｓが決まる。従って、考慮すべき高調
波よりあまりに高い次数の周波数をサンプリング周波数
ｆｓとしてしまうと、サンプリング点数ｓが大きくなっ
てしまう。一方、あまりに低い次数の周波数をサンプリ
ング周波数ｆｓにすると、サンプリング点数ｓが少なく
なる結果、測定のＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。こ
れらの点を考慮して、上述のようにｎ次高調波までを考
慮する際に（ｎ＋１）次の周波数をサンプリング周波数
ｆｓとするのが望ましい。
【００４１】なお、上記測定方法では、他の振動源から
ガス管内のガスに別の基本周波数及びその高調波が伝達
すると正確な測定はできないので、もとの基本周波数と
別の基本周波数の共通の基本周波数を新たに基本周波数
とすればよい。また、基本周波数及びその高調波とは無
関係のランダムノイズ成分は、上記Ｓ／Ｎ比を考慮して
サンプリング点数ｓの数を調整することにより算術平均
の際にキャンセルすることができる。
ガス管内のガスに別の基本周波数及びその高調波が伝達
すると正確な測定はできないので、もとの基本周波数と
別の基本周波数の共通の基本周波数を新たに基本周波数
とすればよい。また、基本周波数及びその高調波とは無
関係のランダムノイズ成分は、上記Ｓ／Ｎ比を考慮して
サンプリング点数ｓの数を調整することにより算術平均
の際にキャンセルすることができる。
【００４２】以下、実施例１及び変形例１乃至３を用い
てより具体的に説明する。 〔実施例１〕図２は、基本周波数ｆの６次高調波αの時
間波形を示している。図中、横軸は時間ｔを表し、縦軸
は振幅Ａを表している。基本周波数ｆの脈動の周期（＝
１／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保
し、脈動を構成する振動成分のうちの６次高調波成分を
例えば７次の周波数でサンプリングすると、アンダーサ
ンプリングによる周波数の折り返し現象により、６次高
調波成分は、１次の周波数（＝基本周波数ｆ）の波形Ｘ
になる。
てより具体的に説明する。 〔実施例１〕図２は、基本周波数ｆの６次高調波αの時
間波形を示している。図中、横軸は時間ｔを表し、縦軸
は振幅Ａを表している。基本周波数ｆの脈動の周期（＝
１／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保
し、脈動を構成する振動成分のうちの６次高調波成分を
例えば７次の周波数でサンプリングすると、アンダーサ
ンプリングによる周波数の折り返し現象により、６次高
調波成分は、１次の周波数（＝基本周波数ｆ）の波形Ｘ
になる。
【００４３】同様に、基本周波数ｆの脈動の周期（＝１
／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、
サンプリング周波数ｆｓ＝７×ｆとしてサンプリングす
れば、基本周波数成分から６次高調波成分までの時間波
形と、７次及びその整数倍の次数の高調波を除く８次以
上の高調波成分の時間波形とは、折り返し現象による周
波数成分も含めて全て周期的となる。周期的波形をその
周期の整数倍の期間内で均等なサンプリング周期Ｔｓで
サンプリングすれば、ＤＣオフセット成分を除去したサ
ンプリングデータのデータ値の合計は０になる。
／ｆ）に等しいサンプリング時間Ｔ＝１／ｆを確保し、
サンプリング周波数ｆｓ＝７×ｆとしてサンプリングす
れば、基本周波数成分から６次高調波成分までの時間波
形と、７次及びその整数倍の次数の高調波を除く８次以
上の高調波成分の時間波形とは、折り返し現象による周
波数成分も含めて全て周期的となる。周期的波形をその
周期の整数倍の期間内で均等なサンプリング周期Ｔｓで
サンプリングすれば、ＤＣオフセット成分を除去したサ
ンプリングデータのデータ値の合計は０になる。
【００４４】従って、 サンプリング時間Ｔ＝１／ｆ サンプリング周波数ｆｓ＝７×ｆ サンプリング周期Ｔｓ＝１／ｆｓ＝１／（７×ｆ） としてサンプリングすれば、７次及びその整数倍の高調
波成分を除き、折り返し現象による周波数成分も含めて
脈動を生じさせる振動の各周波数成分の周期的な時間波
形を再現することができる。なお、周期的波形なのでサ
ンプリング開始時期は任意である。ここにおいて、連続
するサンプリングにより 又はその整数倍となる。
波成分を除き、折り返し現象による周波数成分も含めて
脈動を生じさせる振動の各周波数成分の周期的な時間波
形を再現することができる。なお、周期的波形なのでサ
ンプリング開始時期は任意である。ここにおいて、連続
するサンプリングにより 又はその整数倍となる。
【００４５】上記サンプリングパラメータに基づいて７
点又はその整数倍のデータサンプリングを行い、算術平
均として全７点又はその整数倍のサンプリングデータを
加算してサンプリング点数の「７」又はその整数倍で除
算する。これにより、７次及びその整数倍の高調波成分
を除き、基本波及び高調波の振幅レベルの平均を０にし
て平均値を求めることができる。
点又はその整数倍のデータサンプリングを行い、算術平
均として全７点又はその整数倍のサンプリングデータを
加算してサンプリング点数の「７」又はその整数倍で除
算する。これにより、７次及びその整数倍の高調波成分
を除き、基本波及び高調波の振幅レベルの平均を０にし
て平均値を求めることができる。
【００４６】本実施例では、６次高調波までを考慮した
平均値を求める際に、サンプリング周波数ｆｓを７次の
周波数にしたが、サンプリング周波数ｆｓは特に限定さ
れるものではなく、例えば４次、５次、８次等の周波数
としてももちろんよい。図２において、サンプリング周
波数ｆｓを５次の周波数にした場合の折り返し波形を波
形Ｙで示す。同様に、サンプリング周波数ｆｓを４次の
周波数にした場合の折り返し波形を波形Ｚで示す。波形
Ｚは、振幅Ａ＝０の直線となる。また、サンプリング周
波数ｆｓを８次の周波数にした場合の折り返し波形を波
形Ｗで示す。
平均値を求める際に、サンプリング周波数ｆｓを７次の
周波数にしたが、サンプリング周波数ｆｓは特に限定さ
れるものではなく、例えば４次、５次、８次等の周波数
としてももちろんよい。図２において、サンプリング周
波数ｆｓを５次の周波数にした場合の折り返し波形を波
形Ｙで示す。同様に、サンプリング周波数ｆｓを４次の
周波数にした場合の折り返し波形を波形Ｚで示す。波形
Ｚは、振幅Ａ＝０の直線となる。また、サンプリング周
波数ｆｓを８次の周波数にした場合の折り返し波形を波
形Ｗで示す。
【００４７】図２に示すように本実施の形態によるサン
プリングパラメータを用いれば、折り返し波形を含めて
周期関数的に取り扱うことができ、ＤＣオフセット成分
を除けばサンプリングデータの総和を０にすることがで
きるので、例えば、考慮する高調波の次数６に１を加え
た数、すなわち７点のサンプリング点数ｓだけで、１次
〜６次までの周波数成分を含む脈動があっても正確に平
均値を測定することができるようになる。
プリングパラメータを用いれば、折り返し波形を含めて
周期関数的に取り扱うことができ、ＤＣオフセット成分
を除けばサンプリングデータの総和を０にすることがで
きるので、例えば、考慮する高調波の次数６に１を加え
た数、すなわち７点のサンプリング点数ｓだけで、１次
〜６次までの周波数成分を含む脈動があっても正確に平
均値を測定することができるようになる。
【００４８】一方、これを従来の方式で行うと、表１に
も示してある通り、サンプリング点数ｓ＝６×２＝１２
点となり、本実施例の方が少ないサンプリング点数ｓで
平均値を簡単かつ正確に測定できることがわかる。
も示してある通り、サンプリング点数ｓ＝６×２＝１２
点となり、本実施例の方が少ないサンプリング点数ｓで
平均値を簡単かつ正確に測定できることがわかる。
【００４９】〔変形例１〕次に、サンプリング周期Ｔｓ
を不等時間間隔にしてより少ないサンプリング点数ｓで
測定する例について図３を用いて説明する。本例では、
脈動に偶数次数が含まれていない場合であって７次高調
波まで考慮した平均値を求める場合について説明する。
を不等時間間隔にしてより少ないサンプリング点数ｓで
測定する例について図３を用いて説明する。本例では、
脈動に偶数次数が含まれていない場合であって７次高調
波まで考慮した平均値を求める場合について説明する。
【００５０】偶数次の高調波が含まれていないので、折
り返し成分も含めてサンプリングデータに含まれている
考慮すべき周波数成分は、図３にも示すように基本周波
数ｆの時間波形Ｌと、３次高調波の時間波形Ｍ、及び５
次高調波の時間波形Ｎの３つになる。これら時間波形
Ｌ、Ｍ、Ｎは全て、時刻０を基準にして時刻Ｔ／２＝１
／（２×ｆ）では半周期のずれが生じている。
り返し成分も含めてサンプリングデータに含まれている
考慮すべき周波数成分は、図３にも示すように基本周波
数ｆの時間波形Ｌと、３次高調波の時間波形Ｍ、及び５
次高調波の時間波形Ｎの３つになる。これら時間波形
Ｌ、Ｍ、Ｎは全て、時刻０を基準にして時刻Ｔ／２＝１
／（２×ｆ）では半周期のずれが生じている。
【００５１】図３において、５つの破線の直線Ｓ０〜Ｓ
５は、時刻０から計ったサンプリング位置を示してい
る。サンプリング位置Ｓ０＝０、サンプリング位置Ｓ１
＝１／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ２＝３／（８×
ｆ）、サンプリング位置Ｓ３＝４／（８×ｆ）、サンプ
リング位置Ｓ４＝５／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ
５＝７／（８×ｆ）である。
５は、時刻０から計ったサンプリング位置を示してい
る。サンプリング位置Ｓ０＝０、サンプリング位置Ｓ１
＝１／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ２＝３／（８×
ｆ）、サンプリング位置Ｓ３＝４／（８×ｆ）、サンプ
リング位置Ｓ４＝５／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ
５＝７／（８×ｆ）である。
【００５２】例えば、サンプリング位置Ｓ０＝０、サン
プリング位置Ｓ１＝１／（８×ｆ）、サンプリング位置
Ｓ３＝４／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ４＝５／
（８×ｆ）の４点でサンプリングすると、時刻０を基準
にして時刻Ｔ／２＝１／（２×ｆ）では半周期ずれてい
るので、サンプリングデータの総和は０になる。また、
サンプリング位置Ｓ０＝０、サンプリング位置Ｓ２＝３
／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ３＝４／（８×
ｆ）、サンプリング位置Ｓ５＝７／（８×ｆ）の４点で
サンプリングしても時刻０を基準にして時刻Ｔ／２＝１
／（２×ｆ）では半周期ずれているので、サンプリング
データの総和は０になる。
プリング位置Ｓ１＝１／（８×ｆ）、サンプリング位置
Ｓ３＝４／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ４＝５／
（８×ｆ）の４点でサンプリングすると、時刻０を基準
にして時刻Ｔ／２＝１／（２×ｆ）では半周期ずれてい
るので、サンプリングデータの総和は０になる。また、
サンプリング位置Ｓ０＝０、サンプリング位置Ｓ２＝３
／（８×ｆ）、サンプリング位置Ｓ３＝４／（８×
ｆ）、サンプリング位置Ｓ５＝７／（８×ｆ）の４点で
サンプリングしても時刻０を基準にして時刻Ｔ／２＝１
／（２×ｆ）では半周期ずれているので、サンプリング
データの総和は０になる。
【００５３】このように、考慮する高調波が奇数次数で
ある場合には、サンプリング周期Ｔｓを不等時間間隔に
してより少ないサンプリング点数ｓ（本例では４点）で
測定することができる。
ある場合には、サンプリング周期Ｔｓを不等時間間隔に
してより少ないサンプリング点数ｓ（本例では４点）で
測定することができる。
【００５４】〔変形例２〕例えば、変形例１において、
サンプリング位置Ｓ０＝０でサンプリング後、基本周波
数の波形の１周期Ｔの整数倍に３／（８×ｆ）を加えた
時刻をサンプリング位置Ｓ２とすることもできる。同様
にサンプリング位置Ｓ２でのサンプリング後、周期Ｔの
整数倍に１／（８×ｆ）を加えた時刻をサンプリング位
置Ｓ３とすることもできる。さらに同様にサンプリング
位置Ｓ３でのサンプリング後、周期Ｔの整数倍に３／
（８×ｆ）を加えた時刻をサンプリング位置Ｓ５とする
こともできる。
サンプリング位置Ｓ０＝０でサンプリング後、基本周波
数の波形の１周期Ｔの整数倍に３／（８×ｆ）を加えた
時刻をサンプリング位置Ｓ２とすることもできる。同様
にサンプリング位置Ｓ２でのサンプリング後、周期Ｔの
整数倍に１／（８×ｆ）を加えた時刻をサンプリング位
置Ｓ３とすることもできる。さらに同様にサンプリング
位置Ｓ３でのサンプリング後、周期Ｔの整数倍に３／
（８×ｆ）を加えた時刻をサンプリング位置Ｓ５とする
こともできる。
【００５５】また、実施例１に適用すると、サンプリン
グ時間Ｔ＝１／ｆの任意の整数倍に１／（７×ｆ）を順
次加算した時間間隔で７回サンプリングしても実施例１
と同様の効果を得ることができる。但し、変形例１の場
合と異なり、サンプリング点数ｓは７個必要であり、実
施例１及び変形例１に比較して測定時間が長くなる。
グ時間Ｔ＝１／ｆの任意の整数倍に１／（７×ｆ）を順
次加算した時間間隔で７回サンプリングしても実施例１
と同様の効果を得ることができる。但し、変形例１の場
合と異なり、サンプリング点数ｓは７個必要であり、実
施例１及び変形例１に比較して測定時間が長くなる。
【００５６】〔変形例３〕（ｎ＋１）次及びその整数倍
の高調波成分や、他の振動源から別の基本周波数及びそ
の高調波がガス管内のガスに伝達する場合は、サンプリ
ング開始時刻ｔ１からの（ｎ＋１）個のサンプリングデ
ータに基づく平均流量と、サンプリング開始時刻ｔ２か
らの（ｎ＋１）個のサンプリングデータに基づく平均流
量は一般に異なる値となる。
の高調波成分や、他の振動源から別の基本周波数及びそ
の高調波がガス管内のガスに伝達する場合は、サンプリ
ング開始時刻ｔ１からの（ｎ＋１）個のサンプリングデ
ータに基づく平均流量と、サンプリング開始時刻ｔ２か
らの（ｎ＋１）個のサンプリングデータに基づく平均流
量は一般に異なる値となる。
【００５７】そこで、互いに素である２つの整数ｎ1と
ｎ2を選び、ｎ1次高調波までを考慮した測定とｎ2次高
調波までを考慮した測定とを組み合わせて平均値を求め
るようにする。こうすることで、（ｎ＋１）次及びその
整数倍の高調波成分や、別の基本周波数及びその高調波
が伝達していても２つの測定のいずれか一方で正確な平
均値を求めることができる。
ｎ2を選び、ｎ1次高調波までを考慮した測定とｎ2次高
調波までを考慮した測定とを組み合わせて平均値を求め
るようにする。こうすることで、（ｎ＋１）次及びその
整数倍の高調波成分や、別の基本周波数及びその高調波
が伝達していても２つの測定のいずれか一方で正確な平
均値を求めることができる。
【００５８】本変形例に変形例２を組み合わせれば、ｎ
1次高調波までを考慮した測定とｎ2次高調波までを考慮
した測定を同時並行的に実施できる。あるいは、通常は
ｎ1次高調波までを考慮した測定だけを行い、求めた平
均値が所定値よりずれたらｎ 2次高調波までを考慮した
測定により平均値を求めるようにしてもよい。
1次高調波までを考慮した測定とｎ2次高調波までを考慮
した測定を同時並行的に実施できる。あるいは、通常は
ｎ1次高調波までを考慮した測定だけを行い、求めた平
均値が所定値よりずれたらｎ 2次高調波までを考慮した
測定により平均値を求めるようにしてもよい。
【００５９】互いに素である複数の整数の最小公倍数を
次数とする高調波は、正確な平均値を求める上での現実
的な最高次数の高調波まで一致しないため、このような
互いに素である複数の整数を選ぶことにより、外部振動
源の影響とは別にガス平均流量そのものが変動している
のか否かを確認できる。また、上記同時並行的測定にす
れば、平均流量そのものの変動を測定中に確認できるよ
うになる。
次数とする高調波は、正確な平均値を求める上での現実
的な最高次数の高調波まで一致しないため、このような
互いに素である複数の整数を選ぶことにより、外部振動
源の影響とは別にガス平均流量そのものが変動している
のか否かを確認できる。また、上記同時並行的測定にす
れば、平均流量そのものの変動を測定中に確認できるよ
うになる。
【００６０】例えば、５次高調波までを考慮した測定と
６次高調波までを考慮した測定を同時並行的に行えば、
サンプリング周波数ｆｓ＝６×ｆ及び７×ｆで、ｎ＝４
１までの高調波を測定できるようになる。さらに、ｎ＝
４１までの高調波を考慮するなら上記変形例ではｎ＋１
＝４２回のサンプリング点数ｓが必要であるが、本変形
例によれば、（６＋１）＋（７＋１）＝１５個のサンプ
リング点数ｓで判断できるようになる。なお、上式の括
弧内の＋１は変化有無の判断のための冗長測定分であ
る。
６次高調波までを考慮した測定を同時並行的に行えば、
サンプリング周波数ｆｓ＝６×ｆ及び７×ｆで、ｎ＝４
１までの高調波を測定できるようになる。さらに、ｎ＝
４１までの高調波を考慮するなら上記変形例ではｎ＋１
＝４２回のサンプリング点数ｓが必要であるが、本変形
例によれば、（６＋１）＋（７＋１）＝１５個のサンプ
リング点数ｓで判断できるようになる。なお、上式の括
弧内の＋１は変化有無の判断のための冗長測定分であ
る。
【００６１】本発明は上記実施の形態に限らず種々の変
形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ガス管
に伝達するＧＨＰの振動に基づく脈流の平均（流量）値
を求める方法を示しているが、本発明はこれに限らず、
種々の脈動での平均値の算出に用いることができる。
形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ガス管
に伝達するＧＨＰの振動に基づく脈流の平均（流量）値
を求める方法を示しているが、本発明はこれに限らず、
種々の脈動での平均値の算出に用いることができる。
【００６２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、少ないサ
ンプリング点数で高調波を含む脈動の平均値を測定する
ことができる。
ンプリング点数で高調波を含む脈動の平均値を測定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による平均値測定装置の
概略の構成を示す図である。
概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による高調波を含む脈動
の平均値を測定する測定手順の実施例を示す図である。
の平均値を測定する測定手順の実施例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による高調波を含む脈動
の平均値を測定する測定手順の変形例を示す図である。
の平均値を測定する測定手順の変形例を示す図である。
１ 平均値測定装置 ２ センサ部 ４ Ａ／Ｄ変換器 ６ 入力データ記憶部 ８ 処理部 １０ サンプリングパラメータ記憶部 １２ 出力部
Claims (11)
- 【請求項１】脈動に含まれる基本周波数ｆの振動の周期
の整数倍のサンプリング時間と、前記脈動に含まれる考
慮すべき高調波の次数ｎに正の整数ｌを加算した（ｎ＋
ｌ）次の周波数のサンプリング周波数（ｎ＋ｌ）×ｆと
を有するサンプリングパラメータでデータサンプリング
し、 得られた複数のサンプリングデータを算術平均して平均
値を求めることを特徴とする高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法。 - 【請求項２】請求項１記載の高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法において、 ｉを正の整数として、ｉ×（ｎ＋ｌ）次の高調波は計測
しないことを特徴とする高調波を含む脈動の平均値を測
定する方法。 - 【請求項３】請求項２記載の高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法において、 前記データサンプリングにおけるサンプリング点数は、
（ｎ＋ｌ）個の整数倍であることを特徴とする高調波を
含む脈動の平均値を測定する方法。 - 【請求項４】請求項３記載の高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法において、 前記サンプリングパラメータは、 前記基本周波数の周波数を「ｆ」、前記基本周波数脈動
の周期を「Ｔ」、前記考慮する高調波の次数を「ｎ」、
且つｌ＝１として、 サンプリング時間Ｔ＝１／ｆ サンプリング周波数ｆｓ＝（ｎ＋１）×ｆ サンプリング周期Ｔｓ＝１／ｆｓ サンプリング点数ｓ＝ｎ＋１ 又はその整数倍 であることを特徴とする高調波を含む脈動の平均値を測
定する方法。 - 【請求項５】基本周波数ｆと、前記基本周波数ｆの（ｎ
＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整数ｉ倍の周波数ｉ×
（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調波からなる脈動に対
し、サンプリング周波数（ｎ＋１）×ｆで脈動瞬時値を
サンプリングし、順番に得られた（ｎ＋１）個またはそ
の整数倍の個数の前記脈動瞬時値を算術平均して平均値
を求めることを特徴とする高調波を含む脈動の平均値を
測定する方法。 - 【請求項６】基本周波数ｆと、前記基本周波数ｆの（ｎ
＋１）倍および（ｎ＋１）の正の整数ｉ倍の周波数ｉ×
（ｎ＋１）×ｆの高調波以外の高調波からなる脈動に対
し、 前記基本周波数ｆの振動の周期１／ｆを正の整数ｍ倍し
たｍ／ｆと、（ｎ＋１）次の周波数（ｎ＋１）×ｆの周
期１／｛（ｎ＋１）×ｆ｝との和である［ｍ／ｆ＋１／
｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサンプリング間隔で脈動瞬時値
をサンプリングし、順番に得られた（ｎ＋１）個または
その整数倍の個数の前記脈動瞬時値を算術平均して平均
値を求めることを特徴とする高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法。 - 【請求項７】請求項６記載の高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法において、 前記正の整数ｍは、各測定間隔で異なる正の整数ｍｋで
あることを特徴とする高調波を含む脈動の平均値を測定
する方法。 - 【請求項８】請求項４記載の高調波を含む脈動の平均値
を測定する方法において、 前記考慮する高調波が奇数次数であれば、 サンプリング周期Ｔｓを不等時間間隔として、前記サン
プリング点数ｓより少ない点数で測定することを特徴と
する高調波を含む脈動の平均値を測定する方法。 - 【請求項９】流体の脈動をアナログ信号として出力する
センサ部と、 前記脈動に含まれる基本周波数脈動の周期の整数倍のサ
ンプリング時間と、前記脈動に含まれる高調波の次数ｎ
に正の整数ｌを加算した（ｎ＋ｌ）次の周波数のサンプ
リング周波数とを有するサンプリングパラメータに基づ
いて前記アナログ信号をサンプリングしてデジタルのサ
ンプリングデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、 複数の前記サンプリングデータのデータ値を平均化処理
して前記流体の流量の平均値を算出する処理部とを有す
ることを特徴とする平均値測定装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の平均値測定装置におい
て、 前記正の整数ｌ＝１であることを特徴とする平均値測定
装置。 - 【請求項１１】流体の脈動をアナログ信号として出力す
るセンサ部と、 基本周波数ｆと、前記基本周波数ｆの（ｎ＋１）倍およ
び（ｎ＋１）の正の整数ｉ倍の周波数ｉ×（ｎ＋１）×
ｆの高調波以外の高調波からなる前記脈動に対し、前記
基本周波数ｆの振動の周期１／ｆを正の整数ｍ倍したｍ
／ｆと、（ｎ＋１）次の周波数（ｎ＋１）×ｆの周期１
／｛（ｎ＋１）×ｆ｝との和である［ｍ／ｆ＋１／
｛（ｎ＋１）×ｆ｝］のサンプリング間隔で前記アナロ
グ信号をサンプリングしてデジタルのサンプリングデー
タに変換するＡ／Ｄ変換器と、 順番に得られた（ｎ＋１）個またはその整数倍の個数の
前記サンプリングデータのデータ値を算術平均して平均
値を求める処理部とを有することを特徴とする平均値測
定装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000387905A JP4519312B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | 高調波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000387905A JP4519312B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | 高調波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002188936A true JP2002188936A (ja) | 2002-07-05 |
| JP4519312B2 JP4519312B2 (ja) | 2010-08-04 |
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| JP2000387905A Expired - Fee Related JP4519312B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | 高調波を含む脈動の平均値を測定する方法及びそれを用いた平均値測定装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4519312B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029634A2 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | 3M Innovative Properties Company | Adaptable spatial notch filter |
| JP2009031253A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-02-12 | Advantest Corp | 波形発生装置、波形生成装置、試験装置およびプログラム |
| JP2012112716A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Denso Corp | 空気流量測定装置 |
| US10030818B2 (en) | 2012-11-30 | 2018-07-24 | Imperial Innovations Limited | Device, method and system for monitoring a network of fluid-carrying conduits |
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| JPH02213770A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-24 | Fuji Electric Co Ltd | 三相電圧電流実効値および三相有効無効電力の演算方法 |
| JPH1048272A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-20 | Togami Electric Mfg Co Ltd | 高調波計測装置 |
-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387905A patent/JP4519312B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10030818B2 (en) | 2012-11-30 | 2018-07-24 | Imperial Innovations Limited | Device, method and system for monitoring a network of fluid-carrying conduits |
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