JP2003234639A - データ処理方法およびデータ処理装置 - Google Patents

データ処理方法およびデータ処理装置

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JP2003234639A
JP2003234639A JP2002030716A JP2002030716A JP2003234639A JP 2003234639 A JP2003234639 A JP 2003234639A JP 2002030716 A JP2002030716 A JP 2002030716A JP 2002030716 A JP2002030716 A JP 2002030716A JP 2003234639 A JP2003234639 A JP 2003234639A
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JP
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JP2002030716A
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Inventor
Atsushi Terayama
篤 寺山
Yukio Maniwa
幸雄 馬庭
Kimihide Aoyama
公英 青山
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】サンプリングデータの異常の有無を検出でき、
A/D変換器から出力されるサンプリングデータに含ま
れる所定の周波数成分をも除去できるデータ処理方法お
よび装置を提供すること。 【解決手段】 A/D変換器から出力された一連のサン
プリングデータ列から複数のサンプリングデータをメイ
ンデータとして選択し、前記一連のサンプリングデータ
列からメインデータのクロックに対して一定数シフトし
た関係にある複数のサンプリングデータをサブデータと
して選択し、これらメインデータとサブデータの各総和
平均を求め、これら総和平均を比較してサンプリングデ
ータの異常の有無を判断するデータ処理方法および装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデータ処理方法およ
びデータ処理装置に関し、詳しくはデジタル変換された
サンプリングデータについてデータの異常を検出でき、
所定の周波数成分をも除去できる方法および装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】出願人は、本発明に関連する発明とし
て、デジタル変換されたサンプリングデータから2つの
周波数成分を除去する発明(以下先行発明という)を、
特願平10−159009号(特開平11−35510
0号)として出願している。はじめにこの先行発明の概
要を説明する。
【0003】図3は、先行発明の構成例を示すブロック
図である。図3において、A/D変換器1は例えばセン
サから出力されるアナログ入力信号をサンプリングデー
タとしてサンプリングデータに変換する。制御部2は例
えばマイクロプロセッサで構成されるものであり、例え
ばプログラムで作成されるタイマ手段21と取込手段2
2と演算手段23とを含んでいる。この制御部2は制御
周期毎にA/D変換器1からサンプリングデータを取り
込んで以下に説明するようなノイズ除去処理を行い、デ
ータを上位コンピュータ(図示せず)に伝送する。
【0004】タイマ手段21は、一方の周波数信号w1
(50Hz)の1/4周期(5ms)毎に3回時間カウ
ントするとともに、他方の周波数信号w2(60Hz)
の1/2周期(8.33ms)の時間カウント後、一方
の周波数信号w1の1/4周期(5ms)毎に3回時間
カウントする。つまり、5ms,8.33ms,10m
s,13.33ms,15ms,18.33ms,2
3.33msの時間カウントを行う。
【0005】取込手段22は、このタイマ手段21が時
間カウントしたタイミングで、A/D変換器1に間欠的
にサンプリングクロックSCKを与えて駆動し、A/D
変換器1から8個のサンプリングデータを取り込む。
【0006】そして、演算手段23は、取込手段22が
取り込んだ8個のサンプリングデータの平均値を演算す
る。
【0007】このような装置による商用周波数に起因す
るノイズ成分の除去動作について、図4の波形図を用い
て説明する。図4において、w1は50Hzの周波数信
号を示し、w2は60Hzの周波数信号を示す。a1〜
h1は周波数信号w1のサンプリングデータa〜hに対
応し、同様に、a2〜h2は周波数信号w2のサンプリ
ングデータa〜hに対応する。
【0008】図から明らかなように、商用周波数成分
は、互いの組み合わせが逆位相の関係になるサンプリン
グデータにより除去される。すなわち、周波数信号w1
に着目すると、サンプリングデータa1とd1でキャン
セルされ、サンプリングデータb1とf1でキャンセル
され、サンプリングデータc1とg1でキャンセルさ
れ、サンプリングデータe1とh1でキャンセルされ
る。つまり、これらサンプリングデータa1,b1,d
1,f1の加算結果は”0”になり、サンプリングデー
タc1,e1,g1,h1の加算結果も”0”となる。
【0009】同様に、周波数信号w2では、サンプリン
グデータa2とc2でキャンセルされ、サンプリングデ
ータb2とe2でキャンセルされ、サンプリングデータ
d2とg2でキャンセルされ、サンプリングデータf2
とh2でキャンセルされる。
【0010】このように、取込手段22が、A/D変換
器1から出力されるサンプリングデータを、タイマ手段
21の50Hzの周波数信号の1/4周期(5ms)毎
の時間カウントと60Hzの周波数信号の1/2周期
(8.33ms)の時間カウント後の50Hzの周波数
信号の1/4周期(5ms)毎の時間カウントのタイミ
ングに基づいて取り込み、演算手段23がこれらサンプ
リングデータの平均値を演算することにより、短時間に
2つの周波数信号成分を精度よく除去することができ
る。
【0011】ところで、A/D変換器1から出力される
一連のサンプリングデータは、例えば外来ノイズの影響
を受けて突発的に異常になることがある。このような異
常データは、制御動作の安定動作を乱すものであり、後
段の上位コンピュータでの処理に反映させないことが望
ましい。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の先行発
明によれば、A/D変換器1から出力されるサンプリン
グデータに含まれる商用周波数成分は除去できるもの
の、サンプリングデータの異常の有無を検出することは
できなかった。
【0013】本発明はこのような課題を解決したもので
あり、その目的は、サンプリングデータの異常の有無を
検出でき、A/D変換器から出力されるサンプリングデ
ータに含まれる所定の周波数成分をも除去できるデータ
処理方法およびデータ処理装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1の発明は、A/D変換器から出力された一連のサン
プリングデータ列から複数のサンプリングデータをメイ
ンデータとして選択するステップと、前記一連のサンプ
リングデータ列からメインデータのクロックに対して一
定数シフトした関係にある複数のサンプリングデータを
サブデータとして選択するステップと、これらメインデ
ータとサブデータの各総和平均を求めるステップと、こ
れら総和平均を比較してサンプリングデータの異常の有
無を判断するステップ、とを含むデータ処理方法であ
る。
【0015】メインデータとサブデータの各総和平均が
異なれば、サンプリングデータに異常があると判断す
る。これにより、例えばその一連のサンプリングデータ
列を制御に使わないようにすることができる。
【0016】請求項2の発明は、請求項1記載のデータ
処理方法において、前記A/D変換器のクロック周期は
2つの周波数信号成分を除去できるように選定され、メ
インデータとして所定の周波数信号成分を除去するため
の複数のサンプリングデータを選択することを特徴とす
る。
【0017】請求項3の発明は、請求項2記載のデータ
処理方法において、2つの周波数信号は、50Hzと6
0Hzであることを特徴とする。
【0018】これらにより、データ異常検出とともに商
用周波数成分の除去も行える。
【0019】請求項4の発明は、選択されたサンプリン
グデータを加算することにより2つの周波数信号成分を
除去できるように選定された所定周期のクロックで駆動
されるA/D変換器と、このA/D変換器から出力され
る一連のサンプリングデータ列を格納するデータメモリ
と、このデータメモリから所定の周波数信号成分を除去
するために選択された複数のサンプリングデータをメイ
ンデータとして格納するメインデータメモリと、メイン
データのクロックに対して一定数シフトした関係にある
複数のサンプリングデータが前記データメモリからサブ
データとして選択され格納されるサブデータメモリと、
これらメインデータとサブデータを選択するとともに各
総和平均を求めこれらを比較してサンプリングデータの
異常の有無を判断する演算手段を含む制御部、とを有す
ることを特徴とするデータ処理装置である。
【0020】これにより、データ異常検出とともに、共
通の構成で2つの周波数信号成分それぞれの除去も行え
る。
【0021】請求項5の発明は、請求項4記載のデータ
処理装置において、2つの周波数信号は、50Hzと6
0Hzであることを特徴とする。
【0022】これにより、データ異常検出とともに商用
周波数成分の除去も行える。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態例を示す
ブロック図であり、図3と共通する部分には同一の符号
を付けている。図において、データメモリ24には、A
/D変換器1から出力される連続した一連の取込周期の
サンプリングデータ列をフレーム単位として格納する。
【0024】メインデータメモリ25には、データメモ
リ24から所定の周波数信号成分を除去するために選択
された複数のサンプリングデータをメインデータとして
格納する。
【0025】サブデータメモリ26には、メインデータ
のクロックに対して一定数シフトした関係にある複数の
サンプリングデータをデータメモリ24からサブデータ
として選択して格納する。
【0026】演算手段23は、これらメインデータとサ
ブデータを選択するとともに、各総和平均を求める。
【0027】比較手段27は、これらメインデータとサ
ブデータの各総和平均を比較してサンプリングデータの
異常の有無を判断する。
【0028】図2は図1の動作を説明する波形図であ
り、図4と共通する部分には同一の符号を付けている。
図1と図2の異なる点は、図2ではA/D変換器1から
必要なタイミングのデータが間欠的に出力されるのに対
し、図1のサンプリングクロックSCKは連続的に入力
されていて、データメモリ24にはA/D変換器1から
出力される連続した一連のサンプリングデータが格納さ
れることである。
【0029】周波数成分の除去にあたっては、データメ
モリ24に格納されている一連のサンプリングデータの
中から、注目すべき周波数成分に関連したデータを選択
してメインデータメモリ25に取り込み、演算処理を行
う。
【0030】すなわち、周波数信号w1(50Hz)に
着目すると、サンプリングデータa1とd1でキャンセ
ルされ、サンプリングデータb1とf1でキャンセルさ
れ、サンプリングデータc1とg1でキャンセルされ、
サンプリングデータe1とh1でキャンセルされる。そ
して、前述のように、これらサンプリングデータa1,
b1,d1,f1の加算結果は”0”になり、サンプリ
ングデータc1,e1,g1,h1の加算結果も”0”
となる。
【0031】周波数信号w2(60Hz)に着目する
と、サンプリングデータa2とc2でキャンセルされ、
サンプリングデータb2とe2でキャンセルされ、サン
プリングデータd2とg2でキャンセルされ、サンプリ
ングデータf2とh2でキャンセルされる。これらサン
プリングデータa2,b2,d2,f2の加算結果は”
0”になり、サンプリングデータc2,e2,g2,h
2の加算結果も”0”となる。
【0032】異常データの検出にあたっては、メインデ
ータメモリ25へのメインデータの取り込みに続いて、
データメモリ24からメインデータのサンプリングクロ
ックに対して一定数シフトした関係にある複数のサンプ
リングデータをサブデータとして選択し、サブデータメ
モリ26に取り込む。例えば、メインデータのサンプリ
ングクロックに続く次のサンプリングクロックに基づく
サンプリングデータをサブデータとする。
【0033】そして、これらメインデータとサブデータ
のそれぞれの総和平均を求め、これら総和平均を比較す
る。ここで、総和平均が一致すればサンプリングデータ
に異常はなく、不一致の場合にはサンプリングデータに
異常があると判断する。
【0034】サンプリングデータに異常があると判断し
た場合には、そのフレームのサンプリングデータを上位
コンピュータに送出しないようにしたり、前回のフレー
ムのサンプリングデータを用いるなどの例外処理を行う
ことができる。
【0035】これにより、ハードウェア資源およびソフ
トウェア資源を大きく追加することなく、周波数成分の
除去に加えてサンプリングデータの異常も検出でき、耐
ノイズ性の高いデータ処理システムが構築できる。
【0036】なお、図2の例では、周波数成分の除去に
用いるサンプリングデータを異常検出に用いるメインデ
ータとしているが、周波数成分の除去とは別に、異常検
出用にメインデータおよびサブデータを選択してもよ
い。このとき、選択データの数を増やすことにより、異
常データ個所の特定も可能になる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サンプリングデータの異常の有無を検出でき、A/D変
換器から出力されるサンプリングデータに含まれる所定
の周波数成分をも除去できる耐ノイズ性の優れたデータ
処理方法および装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例を示すブロック図であ
る。
【図2】図1の動作を説明する波形例図である。
【図3】従来の装置の一例を示すブロック図である。
【図4】図3の動作を説明する波形例図である。
【符号の説明】
1 A/D変換器 2 制御部 23 演算手段 24 データメモリ 25 メインデータメモリ 26 サブデータメモリ 27 比較手段
フロントページの続き Fターム(参考) 5J022 AA01 BA02 CA10 CD02 CE01 CF01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A/D変換器から出力された一連のサンプ
    リングデータ列から複数のサンプリングデータをメイン
    データとして選択するステップと、 前記一連のサンプリングデータ列からメインデータのク
    ロックに対して一定数シフトした関係にある複数のサン
    プリングデータをサブデータとして選択するステップ
    と、 これらメインデータとサブデータの各総和平均を求める
    ステップと、 これら総和平均を比較してサンプリングデータの異常の
    有無を判断するステップ、とを含むデータ処理方法。
  2. 【請求項2】前記A/D変換器のクロック周期は2つの
    周波数信号成分を除去できるように選定され、メインデ
    ータとして所定の周波数信号成分を除去するための複数
    のサンプリングデータを選択することを特徴とする請求
    項1記載のデータ処理方法。
  3. 【請求項3】2つの周波数信号は、50Hzと60Hz
    であることを特徴とする請求項2記載のデータ処理方
    法。
  4. 【請求項4】選択されたサンプリングデータを加算する
    ことにより2つの周波数信号成分を除去できるように選
    定された所定周期のクロックで駆動されるA/D変換器
    と、 このA/D変換器から出力される一連のサンプリングデ
    ータ列を格納するデータメモリと、このデータメモリか
    ら所定の周波数信号成分を除去するために選択された複
    数のサンプリングデータをメインデータとして格納する
    メインデータメモリと、メインデータのクロックに対し
    て一定数シフトした関係にある複数のサンプリングデー
    タが前記データメモリからサブデータとして選択され格
    納されるサブデータメモリと、これらメインデータとサ
    ブデータを選択するとともに各総和平均を求めこれらを
    比較してサンプリングデータの異常の有無を判断する演
    算手段を含む制御部、とを有することを特徴とするデー
    タ処理装置。
  5. 【請求項5】2つの周波数信号は、50Hzと60Hz
    であることを特徴とする請求項4記載のデータ処理装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008010959A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Yokogawa Electric Corp 信号処理装置及び信号処理方法
JP2020034557A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 フォルクスヴァーゲン アクチエンゲゼルシャフトVolkswagen Aktiengesellschaft アナログデジタル変換のための方法および装置ならびに電気的ネットワーク

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