JP2017203720A - 信号処理装置、異音判定装置、信号処理方法、及び信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検出体から発せられる異音を精度よく判定できる信号処理装置、異音判定装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供する。【解決手段】異音判定装置１は、信号処理装置２０を備える。信号処理装置２０は、シフトロックが発する異音に応じた振動信号を入力する入力処理部２１と、入力した振動信号のエンベロープを生成し、生成されたエンベロープに基づく判定面積を生成する波形特徴抽出部２４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、信号処理装置、異音判定装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムに関する。

車両に設けられる部品に動作音の中から異音が発せられると、部品の商品価値が低くなる。このような異音を発する部品を取り除くため、部品の動作音に含まれる異音の判定が行われている。この種の異音判定方法として、従来、動作音の中から単位時間当たりの変化量を算出し、その算出した変化量としきい値との比較に基づいて、異音を判定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１９８２８４号公報

しかし、動作音の中から単位時間当たりの変化量を算出したとしても、絶対的な異音の大きさを判定することができず、異音を判定する際における判定精度が低くなることがあった。

本発明が解決しようとする課題は、被検出体から発せられる異音を精度よく判定できる信号処理装置、異音判定装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムを提供することである。

本発明に係る信号処理装置は、異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力部と、入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成部と、生成された前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成部と、を備える。

本発明に係る信号処理装置では、被検出体が発する異音に応じた振動信号のエンベロープと、エンベロープに基づく判定面積とを生成している。このため、異音判定に用いる信号として、振動信号のピークと異音発生時間との関係を用いた信号を生成することができる。したがって、振動信号のピークと発生時間との関係を用いた信号を用いた異音判定を行うことができるので、被検出体から発せられる異音を精度よく判定できる。

上記の構成において、前記エンベロープにおける立下り波形に対して遅延時間を長くする遅延処理を行う遅延処理部を備えていてもよい。
上記の構成を備える信号処理装置では、エンベロープにおける立下り波形に対して遅延時間を長くする遅延処理を行うので、立下り波形の持続時間（減衰時間）に合わせたチューニングを行うことができる。

本発明に係る異音判定装置は、上記の信号処理装置を有し、前記信号処理装置は、前記エンベロープ生成部で生成されたエンベロープの判定面積に基づいて、前記被検出体の異音を判定する異音判定部と、を備える。
上記の構成を備える異音判定装置は、振動信号のピークと発生時間との関係を用いた信号を用いた異音判定を行うことができるので、被検出体から発せられる異音を精度よく判定できる。

上記の構成において、異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動を検出し、振動信号として前記入力部に出力する振動検出装置を備えていてもよい。
上記の構成を備える異音判定装置では、被検出体における異音を確実に検出できる。

本発明に係る信号処理方法は、異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力ステップと、入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成ステップと、を備える。

本発明に係る信号処理プログラムは、異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力ステップと、入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成ステップと、をコンピュータに実行させる。

本発明に係る信号処理装置、異音判定装置、信号処理方法、及び信号処理プログラムによれば、精度よく異音判定を行うことができる。

一実施形態に係る異音判定装置の使用状態の斜視図である。 一実施形態に係る異音判定装置のブロック構成図である。 一実施形態に係る振動検出装置の斜視図である。 一実施形態に係る振動検出装置の分解斜視図である。 接触子保持装置の断面図である。 信号処理装置の回路図である。 （Ａ）は、増幅された振動信号の波形を示すグラフ、（Ｂ）は、（Ａ）に示す波形を絶対値変換した波形を示すグラフ、（Ｃ）は、絶対値変換した波形とエンベロープ波形を示すグラフ、（Ｄ）は、エンベロープ波形を示すグラフである。 （Ａ）は、波形特徴抽出部の回路の立上り時の電流の流れを示す図、（Ｂ）は、その立下り時の電流の流れを示す図である。 エンベロープ波形からエンベロープ波形の面積を求める説明に用いるグラフである。 異音判定結果の一例を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る異音判定装置を、図面を参照しながら説明する。
図面において、説明の便宜上、いくつかの部分が拡大され又は省略されているが、図面に表されている各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る異音判定装置の使用状態の斜視図、図２は、一実施形態に係る異音判定装置のブロック構成図である。図１及び図２に示すように、一実施形態に係る異音判定装置１は、振動検出装置１０、信号処理装置２０、及び表示装置３０を備えて構成されている。振動検出装置１０は、被検出体の振動を検出し、検出した振動に基づく振動信号を信号処理装置２０に送信する。信号処理装置２０は、送信された振動信号を入力し、信号処理を施して異音判定を行う。信号処理装置２０は、異音判定の結果を表示装置３０に送信する。表示装置３０は、送信された異音判定に結果を表示する。

振動検出装置１０は、被検出体、例えばシフトロック４０を挟み込んでいる。シフトロック４０は、車両のエンジンがＯＮとなっているときに、不用意な発進を防ぐために、ブレーキペダルを踏まないとシフトレバーがＰレンジから動かなくするためのアクチュエータである。シフトロック４０は、作動時にパルス状の音を発しており、振動検出装置１０では、作動時におけるシフトロック４０の通常の音とは異なる過渡振動による発生音である異音を検出する。なお、被検出体は、シフトロック４０以外のパルス状の音を発する部材であればよく、例えばステアリングの操作制御を行う操作制御機構やパワーウィンドウにおけるウィンドを上下動させるモータなどでもよい。また、車両に用いられる部材以外の部材、例えば電子機器（パソコンやスマートフォン）の作動音や、電子機器のスイッチ音等を被検出体としてもよい。

なお、振動検出装置１０は、シフトロック４０が発する異音を検出している。図１に示すように、振動検出装置１０は、防振シート５０に載置されている。防振シート５０により、シフトロック４０の異音判定を行う際における振動検出装置１０の振動を抑制している。

図３は、一実施形態に係る振動検出装置の斜視図、図４は、一実施形態に振動検出装置の分解斜視図である。図３及び図４に示すように、振動検出装置１０は、ピエゾマイク１１を備えている。ピエゾマイク１１としては、例えばAdeline社製 AD-20を用いることができる。ピエゾマイク１１は、圧電素子を備えている。圧電素子は、圧電体に加えられた圧力を電圧に変換する素子である。ピエゾマイク１１には、接触子１２が取り付けられている。接触子１２は、円柱形をなすポリアセタール樹脂などのエンジニアリングプラスチック等の樹脂製又はステンレス等の金属製の部材である。接触子１２における底面が、ピエゾマイク１１の圧電素子に対して接着されて取り付けられている。ピエゾマイク１１を用いることにより、シフトロック４０の振動が接触子１２を介して大気を介することなく伝達されるので、シフトロック４０の振動を精度よく検出することができる。

振動検出装置１０は、固定部材１０Ａを備えている。固定部材１０Ａは、ベース部材１３、エアシリンダ部材１５、及び押板１６を備えて構成されている。ベース部材１３には、接触子１２を保持する接触子保持部材１４が設けられている。ベース部材１３は、板状の底板部１３Ａと、底板部１３Ａの外端縁に立設された板状の外壁部１３Ｂを備えている。接触子保持部材１４は、板状をなし、その中央部分に接触子１２が挿通する開口が形成された部材である。接触子保持部材１４は、ベース部材１３の外壁部１３Ｂに対して略平行となるように配置されている。接触子保持部材１４は、ベース部材１３上に固定されている。外壁部１３Ｂと接触子保持部材１４の間にシフトロック４０が挟み込まれる。

接触子保持部材１４は、図５に示すように、筐体部１４Ａを備えており、筐体部１４Ａにおける中央部に接触子１２を挿通させる断面円形の開口部１４Ｂが形成されている。開口部１４Ｂは、接触子１２の外形よりも大きくされている。このため、接触子１２は、筐体部１４Ａに形成された開口部１４Ｂに非接触状態で挿通可能であり、ここでは、接触子１２は、開口部１４Ｂに非接触状態で挿通されている。

また、開口部１４Ｂの周り四方には、ばね部材１４Ｃ１，１４Ｄ１，１４Ｅ１，１４Ｆ１が設けられている、ばね部材１４Ｃ１，１４Ｄ１，１４Ｅ１，１４Ｆ１は、いずれも圧縮ばねであり、溝付きボルト１４Ｃ２，１４Ｄ２，１４Ｅ２，１４Ｆ２にそれぞれ形成された凹部に挿入されている。

接触子保持部材１４の厚さは、接触子１２の長さよりも短く（薄く）なっている。このため、接触子保持部材１４の開口部１４Ｂに外壁部１３Ｂの反対側から挿入された接触子１２におけるピエゾマイク１１に取り付けられた面と反対側の面が、シフトロック４０と向き合っている。また、ピエゾマイク１１は、接触子保持部材１４から離間した位置に配置される。

外壁部１３Ｂにおける接触子１２及びピエゾマイク１１を介した反対側には、固定部材１０Ａのエアシリンダ部材１５が設けられている。エアシリンダ部材１５におけるピエゾマイク１１が設けられた側には、固定部材１０Ａの押板１６が取り付けられている。エアシリンダ部材１５の内部には、図示しないエアシリンダが設けられており、エアシリンダには、エア配管１５Ａが接続されている。

押板１６におけるピエゾマイク１１側の面には、スプリング１７が取り付けられており、スプリング１７におけるピエゾマイク１１側の端部には、クッション１８が取り付けられている。スプリング１７は、圧縮スプリングであり、接着剤によって押板１６に接着されている。また、クッション１８は、緩衝性を有する例えばゴム製の部材であり、接着剤によってスプリング１７に取り付けられている。クッション１８によってスプリング１７、押板１６、エアシリンダ等の振動を縁切りしている。

エアシリンダ部材１５におけるエアシリンダにエアが供給されると、押板１６がベース部材１３の外壁部１３Ｂの方向に移動させられて、ベース部材１３とエアシリンダ部材１５との間の距離が短くなる。この距離が短くなると、スプリング１７及びクッション１８を介してピエゾマイク１１及び接触子１２がベース部材１３の外壁部１３Ｂの方向に移動させられて、接触子１２におけるピエゾマイク１１に取り付けられた面と反対側の面がシフトロック４０に当接させられる。このとき、スプリング１７が収縮し、ピエゾマイク１１及び接触子１２には、シフトロック４０の方向に対する付勢力が付与される。ピエゾマイク１１及び接触子１２は、スプリング１７の付勢力によってスプリング１７とシフトロック４０とで保持される。ピエゾマイク１１及び接触子１２は、スプリング１７の付勢力のみによって保持可能とされている。

振動検出装置１０では、シフトロック４０と、接触子１２と、ピエゾマイク１１と、スプリング１７とがこの順で一直線上に配置され、スプリング１７の付勢方向（以下、単に「付勢方向」という。）に沿って並置されている。固定部材１０Ａは、少なくともシフトロック４０を支持している。また、固定部材１０Ａは、ベース部材１３と押板１６を介したエアシリンダ部材１５によって、シフトロック４０と、接触子１２と、ピエゾマイク１１と、スプリング１７とを固定している。固定部材１０Ａは、エアシリンダ部材１５を作動させることにより、ベース部材１３とエアシリンダ部材１５（押板１６）との間の距離を調整可能とされている。ベース部材１３とエアシリンダ部材１５（押板１６）との間の距離を調整することで、シフトロック４０と、接触子１２と、ピエゾマイク１１と、スプリング１７とが配置される距離が調整される。例えば、エアシリンダ部材１５が作動して押板１６がベース部材１３の方向に移動すると、ベース部材１３とエアシリンダ部材１５（押板１６）との間の距離が短くなる。この場合には、スプリング１７による付勢力が大きくなる。逆に、押板１６がベース部材１３から離れる方向に移動すると、ベース部材１３とエアシリンダ部材１５（押板１６）との間の距離が長くなる。この場合には、スプリング１７による付勢力が小さくなる。

また、溝付きボルト１４Ｃ２，１４Ｄ２，１４Ｅ２，１４Ｆ２は、筐体部１４Ａにねじ込まれて固定されている。溝付きボルト１４Ｃ２，１４Ｄ２，１４Ｅ２，１４Ｆ２の凹部は、開口部１４Ｂ側に向けて形成されており、溝付きボルト１４Ｃ２，１４Ｄ２，１４Ｅ２，１４Ｆ２の凹部に収容されるばね部材１４Ｃ１，１４Ｄ１，１４Ｅ１，１４Ｆ１は、開口部１４Ｂにおいて、開口部１４Ｂの半径方向に沿って配置されている。開口部１４Ｂの半径方向は、付勢方向に交差する方向、さらに言えば付勢方向に直交する方向である。このため、ばね部材１４Ｃ１，１４Ｄ１，１４Ｅ１，１４Ｆ１は、付勢方向に対して交差する（直交する）方向に突出して設けられている。

接触子１２は、ばね部材１４Ｃ１，１４Ｄ１，１４Ｅ１，１４Ｆ１によって付勢方向に対して交差（直交）する方向から位置決めされて保持されている。このため、接触子１２は、接触子保持部材１４によって弾性的に保持されており、接触子１２からピエゾマイク１１に向かう方向には、大きな抵抗がない状態で保持されている。こうして、接触子保持部材１４は、接触子保持部材１４に対するピエゾマイク１１の微小移動を許容したばね部材１４Ｃ１〜１４Ｆ１によって接触子１２を保持している。

振動検出装置１０によってシフトロック４０が発する音に応じた振動を検出すると、ピエゾマイク１１は、検出した振動に応じた振動信号を信号処理装置２０に送信する。信号処理装置２０では、送信された振動信号を入力し、入力した振動信号に基づいて異音判定を行う。

次に、信号処理装置２０について説明する。図２に示すように、信号処理装置２０は、入力部である入力処理部２１、ノイズ除去部２２、絶対値変換部２３、エンベロープ生成部、判定面積生成部、及び遅延処理部である波形特徴抽出部２４、異音判定部２５、及び出力処理部２６を備えている。入力処理部２１は、振動検出装置１０から送信された振動信号を入力し、ノイズ除去部２２に出力する。

図６は、信号処理装置２０の回路図である。図６に示すように、ノイズ除去部２２は、インピーダンス変換を行うバッファとしてのアンプＡを備えている。また、フィルター回路として抵抗ＲとコンデンサＣとを備えている。インピーダンス変換を行うことにより、ピエゾマイク１１から送信された振動信号の安定化を図っている。また、フィルター回路によって広域帯ノイズのカット及び検出対象を抽出している。フィルター回路は、ローパスフィルターであり、遮蔽周波数ｆｃは、下記（１）式で表される。
ｆｃ＝１／（２πｒ）＝１／（２πＲＣ） ・・・（１）
ここで、Ｒ：抵抗
Ｃ：コンデンサ容量
ｆｃ：遮蔽周波数（Ｈｚ）
ｒ：時定数（ｓ）

絶対値変換部２３は、ノイズ除去部２２でノイズが除去された振動信号を絶対値変換する。図６に示すように、絶対値変換部２３は、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びアンプＡ１，Ａ２を備えて構成されている。図６に示す例では、レイルｔｏレイルＯＰアンプを単電源で駆動した例を示している。

波形特徴抽出部２４は、絶対値変換部２３で絶対値変換された振動信号から波形特徴を抽出する。図６に示すように、波形特徴抽出部２４における回路は、アンプＡと、その出力に接続されたダイオードＤ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びコンデンサＣを備えて構成されている。波形特徴抽出部２４は、異音判定に用いる波形特徴を生成する。波形特徴は、エンベロープ波形及びエンベロープ波形の持続時間である。エンベロープ波形の持続時間は、例えば５〜１００ｍｓである。エンベロープ波形の持続時間がこの範囲に限定されるものではない。波形特徴抽出部２４は、生成した波形特徴を異音判定部２５に出力する。

異音判定部２５は、出力された波形特徴に基づいて、異音判定を行う。異音判定部２５は、判定結果を出力処理部２６に出力する。出力処理部２６は、異音判定部２５から出力された異音判定の判定結果を出力処理して、表示装置３０に送信する。表示装置３０では、送信された判定結果を表示する。

次に、振動検出装置１０におけるシフトロック４０の振動検出の手順について説明する。振動検出装置１０によってシフトロック４０の振動検出を行う際には、図３及び図４に示すベース部材１３の外壁部１３Ｂと接触子保持部材１４によってシフトロック４０を挟み込む。

こうして、ベース部材１３の外壁部１３Ｂと接触子保持部材１４によってシフトロック４０を挟み込んだら、図示しないエアポンプによってエア配管１５Ａを介してエアシリンダ部材１５に設けられたエアシリンダにエアを供給する。エアシリンダにエアが供給されることで、押板１６とベース部材１３外壁部１３Ｂの間の距離が調整されて短くされる。こして、固定部材１０Ａによって、シフトロック４０、接触子１２、ピエゾマイク１１、及びスプリング１７が固定される。押板１６とベース部材１３外壁部１３Ｂの間の距離が調整されて短くされると、スプリング１７は、その付勢力によってピエゾマイク１１及び接触子１２を押圧する。その結果、接触子１２には、シフトロック４０に対する接触圧力が付与される。

このとき、接触子１２は、スプリング１７により、適度な接触圧力でシフトロック４０に対して押圧されている。また、スプリング１７とピエゾマイク１１との間にクッション１８が介在されていることにより、ピエゾマイク１１とクッション１８よりもエアシリンダ部材１５側の部材との間の振動伝達が縁切りされている。

エアシリンダ部材１５におけるエアシリンダにエアを供給し、シフトロック４０に対する接触圧力を接触子１２に付与したら、シフトロック４０を作動させる。シフトロック４０を作動させると、シフトロック４０からは音が発生する。ピエゾマイク１１は、シフトロック４０から発せられる音に応じた振動を検出して、振動信号として信号処理装置２０に出力する。

振動の検出を開始した後、所定時間が経過したら、シフトロック４０を停止させて、エア配管１５Ａからエアシリンダ内のエアを排気する。こうして、シフトロック４０、接触子１２、ピエゾマイク１１、及びスプリング１７は、固定部材１０Ａによる固定から解放される。シフトロック４０の挟み込みが解除される。それから、シフトロック４０を取り外して、シフトロック４０の振動検出を終了する。

次に、信号処理装置２０における振動信号の処理の手順について説明する。信号処理装置２０では、振動検出装置１０から送信された振動信号を、図２に示す入力処理部２１で入力処理し、ノイズ除去部２２に出力する。ノイズ除去部２２では、出力された振動信号をインピーダンス変換して増幅する。

それから、ノイズ除去部２２では、増幅された振動信号をローパスフィルターにかけて高周波成分を除去するノイズ除去を行う。ここでの高周波は、例えば２０ｋＨｚ以上の人間の可聴域を超える周波数とすることができる。人間の可聴域を外れる周波数のノイズは、人間の不快感に大きな影響を与えないので、人間の可聴域を外れる周波数成分を除去することで、ノイズによる不快感の判定に与える影響を少なくしながら、演算処理の負担を軽減できる。

図７（Ａ）は、増幅され、高周波成分が除去された振動信号の波形を示すグラフである。図７（Ａ）〜（Ｄ）及び図９に示すグラフでは、縦軸を振幅、横軸を時間としている。ノイズ除去部２２でノイズを除去する処理が行われることにより、図７（Ａ）に示すグラフの振動波形が生成される。図７（Ａ）に示すように、増幅された振動信号は、振幅が徐々に小さくなるパルス状の波形である。なお、増幅前の振動信号も同様の形状の波形である。

ノイズ除去部２２におけるノイズ除去が済んだら、絶対値変換部２３において、絶対値変換を行う。図７（Ｂ）は、（Ａ）に示す波形を絶対値変換した波形を示すグラフである。絶対値変換が行われることで、図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）に示す波形における負の領域の波形が正の領域に折り返された波形が生成される。

絶対値変換部２３における絶対値の変換が済んだら、波形特徴抽出部２４において、波形特徴の抽出が行われる。波形特徴としては、絶対値変換部２３で生成された波形のエンベロープを波形としたエンベロープ波形及びエンベロープ波形の持続時間が用いられる。波形特徴抽出部２４において、エンベロープ波形を生成する際の動作について説明する。波形特徴抽出部２４の動作は、波形の立上り時と立下り時の２つの異なる動作に分けられる。

波形の立上り時には、抵抗Ｒ１を通してコンデンサＣを充電する動作が行われ、波形の立下り時には、コンデンサＣに充電された電荷を、抵抗Ｒ１，Ｒ２を経由してＧＮＤに放電する動作が行われる。波形の立上り時には、図８（Ａ）に示すように、電流Ｉは、電流Ｉ１と電流Ｉ２とに分かれる。コンデンサＣには、抵抗Ｒ１を経由した電流によって充電される。コンデンサＣと抵抗Ｒ１で構成された回路により、波形の立上りの遅延速度が決定される。抵抗Ｒ１を可変することでコンデンサＣに対しての充電電流を調整して波形の立上りの応答速度追従性を制御できる。ここでは波形の立上りの遅延速度が遅くなるように、遅延時間を長くする遅延処理を行っている。

また、波形の立下り時には、図８（Ｂ）に示すように、アンプＡの出力が低下してもダイオードＤがあるため、コンデンサＣに充電された電荷は、電流Ｉｘとなり抵抗Ｒ１，Ｒ２を経由してＧＮＤに電流Ｉｘとして放電される。コンデンサＣの放電は、抵抗Ｒ１，Ｒ２が放電経路にあることによって放電電流を制限し立下り波形の遅延速度を制御する動作となる。

ダイオードＤが含まれない一般的なＣＲ回路の場合には単なる積分動作となるが、ダイオードＤが含まれることにより、波形立下りの時には抵抗Ｒ１＋抵抗Ｒ２とコンデンサＣのみの放電経路となる。波形の立上りと立下りでは放充電経路が異なるため特性を独立させて調整と制御を行うことができる。

波形の立上りまたは立下りの遅延時間調整は、抽出したい波形の主な周波数と持続時間で決定することとなる。波形特徴としての抽出要素は、絶対値変換部２３から出力された波形のピーク値検出と波形の面積である。このうち、波形のピーク値の検出には立上りの追従性が重要であるため、波形の立上りの遅延時間調整は、波形の周波数によって決定される。また、波形の立下りの遅延時間調整は、絶対値変換部２３から出力された波形の持続時間に合わせて行われる。

図７（Ｃ）に示すように、抽出される波形のピーク値をつないでいくと、図７（Ｄ）に示すエンベロープ波形が生成される。また、エンベロープ波形が形成されることから、エンベロープ波形の始端から終端まで（いずれも周波数＝０となる時間）の経過時間をエンベロープ波形の持続時間として求めることができる。

波形特徴抽出部２４では、こうして抽出した波形をＡ／Ｄコンバータでデジタルデータの数値に変換する。変換後のデータは、エンベロープ波形の最大値をピーク値とし、電圧の積算値をエンベロープ波形の面積として数値化する。エンベロープ波形の面積は、例えば、下記（２）式によって求めた測定面積によって求めることができる。
測定面積（１サンプリング）＝Ａ／Ｄ測定電圧×サンプリング時間 ・・・（２）

上記（２）式で求めた１サンプリングにおける測定面積をエンベロープ波形の持続時間分求め、エンベロープ波形の持続時間分の１サンプリングにおける測定面積の合算値がエンベロープ波形の面積（総面積）となる。図９は、エンベロープ波形からエンベロープ波形の面積を求めたグラフを示している。図９に示すエンベロープ波形では、ピーク値がＰ（ｄＢ）である。また、エンベロープ波形の持続時間はエンベロープ波形の始端Ｔ１から終端Ｔ２までの経過時間である。波形特徴抽出部２４は、こうして求めた波形特徴となるエンベロープ波形のピーク値及びエンベロープ波形の面積を異音判定部２５に出力する。

なお、Ａ／Ｄコンバータの変換速度は、対象となるエンベロープ波形の持続時間に対して細かくサンプリングするのが高分解能となる。その例として、エンベロープ波形の持続時間が１０ｍｓであった場合には、１０倍〜１００倍程度の測定レートが望ましい。ただし、他の測定レートとしてもよい。

異音判定部２５は、波形特徴抽出部２４から出力された波形特徴のうち、エンベロープ波形の面積（以下「判定面積」という）に基づいて、異音判定を行う。異音判定部２５は、判定面積に設定された所定のしきい値を記憶しており、判定面積が第１しきい値以下の場合には、異音判定の結果を「良」、判定面積が第１しきい値を超えた場合には、異音判定の結果を「不良」とする。また、しきい値を２つ設け、判定面積が第１しきい値以下の場合には、異音判定の結果を「良」、判定面積が第１しきい値を超え第２しきい値以下の場合には、異音判定の結果を「再判定」、第１しきい値を超えた場合には、異音判定の結果を「不良」のようにしておいてもよい。「再判定」と判定された場合には、他の基準による異音判定、例えば、ピーク値を用いた異音判定を行ってもよい。また、最初から、判定面積とピーク値の両方で異音判定を行ってもよい。この場合、より正確に異音判定が可能となる。

人間が異音と認識する要因には、周波数のピークのほか、異音発生の持続時間がある。例えば、異音判定を周波数のピークに基づいて異音判定を行うと、実際に人間が感じる異音と異音判定の結果に齟齬が生じる可能性が高める。この点、判定面積を用いて異音判定を行うことで、異音発生の持続時間が判定基準に含まれるので、人間が感じる異音と、異音判定の結果を近づけることができる。また、周波数のピークを用いると、異音の検出タイミングのずれによってピークに誤差が生じ得るが、判定面積を用いることにより、異音の検出タイミングのズレによる誤差を抑制することができる。したがって、異音判定の判定精度を高めることができる。

異音判定部２５は、エンベロープ波形及び異音判定の結果を出力処理部２６に出力する。出力処理部２６は、エンベロープ波形及び異音判定の結果を表示装置３０に送信する。こうして、信号処理装置２０における振動信号の処理を終了する。

次に、異音判定についての結果について説明する。ここでは、本発明の一実施形態として判定面積を用い、他の例として異音判定の結果としてエンベロープ波形のピーク値（以下「音圧ピーク」という）を用いて異音判定を行った。その結果を図１０に示す。

一実施形態の異音判定では、判定面積が第１面積しきい値Ｓｔｈ１以下の場合「良」、第１面積しきい値Ｓｔｈ１を超えた場合「不良」と判定する。また、音圧ピークによる異音判定では、音圧ピークが第１音圧しきい値Ｍｔｈ１以下の場合「良」、第１音圧しきい値Ｍｔｈ１を超えた場合「不良」と判定する。

図１０に示すように、ケース番号１２〜２０の異音判定の結果は、一実施形態の異音判定では、判定面積が第１面積しきい値Ｓｔｈ１を超えており異音判定が「不良」と判定されるケースである。これに対して、音圧ピークによる判定結果では、ケース１２〜１６では「良」と判定される結果となった。また、音圧ピークのしきい値をＭｔｈ２としても、ケース１３，１５では、「良」と判定される結果となる。この結果から、音圧ピークによる異音判定では判定できない異音についても、一実施形態の判定面積による異音判定では、異音と判定ができた。

以上の説明の通り、本発明の一実施形態に係る異音判定装置１における信号処理装置２０では、波形特徴抽出部２４において、シフトロック４０が発する異音に応じた振動信号のエンベロープと、エンベロープに基づく判定面積とを生成している。このため、異音判定に用いる信号として、シフトロック４０の異音に基づく振動信号のピークと異音発生時間との関係を用いた信号を生成することができる。したがって、シフトロック４０の異音に基づく振動信号のピークと発生時間との関係を用いた判定面積の信号を用いた異音判定を行うことができるので、シフトロック４０から発せられる異音を精度よく判定できる。

また、以上に示した実施形態に係る信号処理装置２０の機能を実現するための信号処理プログラムをコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、ここで言う「コンピュータ」とは、オペレーティング・システムや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。

また、波形特徴抽出部２４では、エンベロープにおける立下り波形に対して遅延時間を長くする遅延処理を行っている。このため、立下り波形の持続時間（減衰時間）に合わせたチューニングを行うことができる。

なお、本発明は上記の一実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の信号処理装置２０では、判定面積を求めた後に異音判定まで行っているが、判定面積を求めて、当該判定面積を出力するようにしてもよい。この場合、表示装置３０に表示された判定面積を視認した作業員が判定面積に基づいて異音判定を行ってもよいし、異音判定を行う装置を別途用いて異音判定を行ってもよい。

また、上記の一実施形態では判定面積で異音判定を行っているが、判定面積と音圧ピークとを用いて異音判定を行ってもよい。例えば、判定面積及び音圧ピークのそれぞれにしきい値を設定し、双方のしきい値を超えた場合には「不良」、一方のしきい値を超える場合には「やや不良」、両方のしきい値以下のときに「良」と判定してもよい。また、上記の一実施形態では、ピエゾマイク１１を用いてシフトロック４０の振動を検出しているが、他の集音装置を用いてシフトロック４０の振動を検出してもよい。

１…異音判定装置、１０…振動検出装置、１１…ピエゾマイク、１２…接触子、１３…ベース部材、１３Ａ…底板部、１３Ｂ…外壁部、１４…接触子保持部材、１４Ａ…筐体部、１４Ｂ…開口部、１４Ｃ１〜１４Ｆ１…ばね部材、１４Ｃ２〜１４Ｆ２…ボルト、１５…エアシリンダ部材、１５Ａ…エア配管、１６…押板、１７…スプリング、１８…クッション、２０…信号処理装置、２１…入力処理部（入力部）、２２…ノイズ除去部、２３…絶対値変換部、２４…波形特徴抽出部（エンベロープ生成部、判定面積生成部、遅延処理部）、２５…異音判定部、２６…出力処理部、３０…表示装置、４０…シフトロック、５０…防振シート

Claims (6)

1. 異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力部と、
   入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成部と、
   生成された前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成部と、
   を備える信号処理装置。
2. 前記エンベロープにおける立下り波形に対して遅延時間を長くする遅延処理を行う遅延処理部を備える請求項１に記載の信号処理装置。
3. 請求項１または２に記載の信号処理装置を有し、
   前記信号処理装置は、前記エンベロープ生成部で生成されたエンベロープの判定面積に基づいて、前記被検出体の異音を判定する異音判定部と、
   を備える異音判定装置。
4. 前記被検出体における前記異音に応じた振動を検出し、前記振動信号として前記入力部に出力する振動検出装置を備える請求項３に記載の異音判定装置。
5. 異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力ステップと、
   入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、
   前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成ステップと、
   を備える信号処理方法。
6. 異音を発する被検出体における前記異音に応じた振動信号を入力する入力ステップと、
   入力した前記振動信号のエンベロープを生成するエンベロープ生成ステップと、
   前記エンベロープに基づく判定面積を生成する判定面積生成ステップと、
   をコンピュータに実行させるための信号処理プログラム。

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