JP2020201071A - Method for predicting temperature, temperature prediction device, and temperature prediction program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象に接触させた温度センサの実測温度に基づいて、測定対象の温度を予測する温度予測方法、温度予測装置、及び温度予測用プログラムに関する。 The present invention relates to a temperature prediction method, a temperature prediction device, and a temperature prediction program for predicting the temperature of a measurement target based on the measured temperature of a temperature sensor in contact with the measurement target.
例えば回転機械に多用される軸受は、潤滑不良等の異常が生じると発熱して軸受箱等の温度を上昇させるので、軸受の状態監視のために温度測定が行われる。軸受等の測定対象の温度を測定するために、温度センサを測定対象に接触させるとき、測定対象と温度センサとには温度差があるので、温度センサが測定対象の温度まで変化(上昇又は下降)する。この温度センサが測定対象の温度まで変化するまでの時間が温度測定に要する時間であるが、温度センサの構造的制約から温度センサの熱容量を十分小さくすることができない場合、温度測定に要する時間は無視できない。特に、様々な環境で使用される産業用温度センサには構造的な頑強さが求められ、そのために温度応答が遅くなってしまうことがあるので、温度センサを測定対象に接触させた後の温度センサの実測温度の変化に基づいて測定対象の予測温度を予測することで、温度測定に要する時間を短縮することが行われている。 For example, bearings that are often used in rotating machines generate heat when an abnormality such as poor lubrication occurs and raise the temperature of the bearing box or the like, so temperature measurement is performed to monitor the state of the bearing. When the temperature sensor is brought into contact with the measurement target in order to measure the temperature of the measurement target such as a bearing, the temperature sensor changes (rises or falls) to the temperature of the measurement target because there is a temperature difference between the measurement target and the temperature sensor. ). The time required for the temperature sensor to change to the temperature to be measured is the time required for temperature measurement, but if the thermal capacity of the temperature sensor cannot be sufficiently reduced due to the structural restrictions of the temperature sensor, the time required for temperature measurement is It cannot be ignored. In particular, industrial temperature sensors used in various environments are required to have structural robustness, which may slow down the temperature response. Therefore, the temperature after the temperature sensor is brought into contact with the measurement target. By predicting the predicted temperature of the measurement target based on the change in the measured temperature of the sensor, the time required for temperature measurement is shortened.
この種の温度予測方法として、従来からニュートンの冷却法則が知られている。ニュートンの冷却法則を用いれば、測定対象の温度は、以下の式(6)の予測モデルから予測することができる。 Newton's law of cooling has been conventionally known as this type of temperature prediction method. Using Newton's law of cooling, the temperature to be measured can be predicted from the prediction model of the following equation (6).
ここで、tは時間、T(t)は時間tでの実測温度、aは係数、Teは測定対象の予測温度である。実測温度T(t)は、測定対象に接触させた温度センサの実測温度である。 Here, t is time, T (t) is the measured temperature at time t, a is a coefficient, and Te is the predicted temperature of the measurement target. The measured temperature T (t) is the measured temperature of the temperature sensor in contact with the measurement target.
ニュートンの冷却法則は、実測温度の単位時間当たりの変化dT(t)/dtが、実測温度T(t)と測定対象の温度との差に比例するという経験則を利用したものである。 Newton's law of cooling uses an empirical rule that the change dT (t) / dt of the measured temperature per unit time is proportional to the difference between the measured temperature T (t) and the temperature to be measured.
ニュートンの冷却法則以外の予測方法として、例えば特許文献1に記載の予測方法が知られている。この予測方法は、体温計に用いられる。この予測方法では、温度センサによる実測値が所定値以上、かつ温度上昇率が所定値以上になったときを予測演算の起点とし、予測値をY、実測値をT、上乗量をUとすると、Y=T+Uで与えられる予測モデルを使用している。上乗量は、tを起点からの経過時間とすると、U=a1×dT/dt+b1、又はU=(a2×t+b2)×dT+(c2×t+d2)で与えられる。ここで、係数a1、b1、a2、b2、c2、d2は、被験者の特徴や温度センサの特性に基づいて決定される。
As a prediction method other than Newton's law of cooling, for example, the prediction method described in
しかし、前者のニュートンの冷却法則による予測方法においては、図14に示すように、予測温度と測定対象の温度との乖離が大きいという課題がある。特に温度センサが測定対象に接触した直後の予測温度と測定対象の温度との乖離が大きい。 However, the former prediction method based on Newton's law of cooling has a problem that the difference between the predicted temperature and the temperature to be measured is large, as shown in FIG. In particular, there is a large discrepancy between the predicted temperature immediately after the temperature sensor comes into contact with the measurement target and the temperature of the measurement target.
また、後者の体温計に用いられている予測方法においては、精度の高い予測が可能であるが、予測終了までに時間がかかるという課題がある。 Further, in the prediction method used for the latter thermometer, it is possible to make a highly accurate prediction, but there is a problem that it takes time to complete the prediction.
そこで、本発明は、測定対象の予測温度と測定対象の温度との乖離を小さくすることができ、短時間で予測を終了することができる温度予測方法、温度予測装置、及び温度予測用プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a temperature prediction method, a temperature prediction device, and a temperature prediction program that can reduce the difference between the predicted temperature of the measurement target and the temperature of the measurement target and can complete the prediction in a short time. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、測定対象に接触させた温度センサの実測温度(T実)に基づいて測定対象の温度(T対)を予測する温度予測方法であって、温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出し、あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測方法である。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is a temperature prediction method for predicting the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target. Based on the temperature change of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ) of the measurement target by the temperature sensor per unit time, n kinds (n ≧ 1) of prediction models are used, and each prediction model is used. predicted value (T e1, T e2, ... T en) calculates, previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) and measured the predicted temperature (T using a relational expression between pre) predicts the temperature of the measurement target (T pairs) before measured temperature of the temperature sensor (T actual) is equal to the temperature (T pairs) to be measured as a predicted temperature (T pre) It is a temperature prediction method.
本発明の他の態様は、測定対象に接触させた温度センサの実測温度(T実)に基づいて測定対象の温度(T対)を予測する温度予測装置であって、温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出する予測値算出手段と、あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測手段と、を備える温度予測装置である。 Another aspect of the present invention is a temperature prediction device that predicts the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target, and the measurement target by the temperature sensor. Based on the temperature change per unit time of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ), n kinds (n ≧ 1) of prediction models are used, and the predicted values (The 1 , T) by each prediction model are used. e2, ... and the prediction value calculation means for calculating the T en), previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) and measured the predicted temperature (T pre) using a relational expression between the temperature to predict the temperature of the measurement target (T pairs) before measured temperature of the temperature sensor (T actual) is equal to the temperature (T pairs) to be measured as a predicted temperature (T pre) It is a temperature prediction device including a prediction means.
本発明のさらに他の態様は、測定対象に接触させた温度センサの実測温度(T実)に基づいて測定対象の温度(T対)を予測する温度予測用プログラムであって、プロセッサを有する装置に、温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出する予測値算出ステップと、あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測ステップと、を実行させる温度予測用プログラムである。 Yet another aspect of the present invention is a temperature prediction program that predicts the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target, and is a device having a processor. In addition, based on the temperature change of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ) of the measurement target by the temperature sensor per unit time, n kinds (n ≧ 1) of prediction models are used, and each prediction model is used. predicted value by (T e1, T e2, ... T en) measured and predicted value calculation step of calculating, previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) and using a relational expression between the target predicted temperature (T pre), predicting the temperature sensor measured temperature (T actual) temperature (T pairs) to be measured prior to match the temperature (T pairs) of the measurement target temperature a temperature prediction step of predicting the (T pre), a temperature predicting program for executing.
本発明によれば、測定対象の予測温度(T予)と測定対象の温度(T対)との乖離を小さくすることができ、温度センサの熱容量の影響を受けずに短時間で温度予測を終了することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the deviation between the predicted temperature of the measurement target (T pre) and temperature (T pairs) to be measured, in a short time temperature prediction without being affected by the heat capacity of the temperature sensor Can be finished.
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の温度予測方法、温度予測装置、及び温度予測用プログラムを詳細に説明する。ただし、本発明は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
<温度予測方法>
(予測モデルAと予測モデルBを用いた温度予測方法)
Hereinafter, the temperature prediction method, the temperature prediction device, and the temperature prediction program according to the embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. However, the present invention can be embodied in various forms and is not limited to the embodiments described herein. The present embodiment is provided with the intention of allowing those skilled in the art to fully understand the scope of the invention by adequately disclosing the specification.
<Temperature prediction method>
(Temperature prediction method using prediction model A and prediction model B)
本実施形態の温度予測方法では、まず、n種類の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値Te1,Te2,…Tenを算出する。ここでは、式(3)に示すニュートンの冷却法則を用いた予測モデルAと、発明者が見出した式(4)に示す経験則を用いた予測モデルBを用いて、それぞれの予測モデルA,Bによる予測値Te1,Te2を算出する。 The temperature prediction process of the present embodiment, first, by using the n types of predictive models, the predicted value by the respective prediction model T e1, T e2, calculates a ... T en. Here, using the prediction model A using Newton's law of cooling shown in equation (3) and the prediction model B using the empirical rule shown in equation (4) found by the inventor, the respective prediction models A and calculates the predicted value T e1, T e2 by B.
実測温度T(t)と単位時間当たりの温度変化dT(t)/dtの組を複数回測定することにより、式(3)における予測値Te1及び係数aを推定することができる。 By measuring the set of the measured temperature T (t) and the temperature change dT (t) / dt per unit time a plurality of times, the predicted value Te1 and the coefficient a in the equation (3) can be estimated.
図1は、温度センサによる実測温度、測定対象の温度、予測モデルAによる予測値Te1を比較したグラフを示す。図1に示すように、予測モデルAによる予測値Te1は、測定対象の温度との乖離が大きい。特に温度センサを測定対象に接触させた直後の乖離が顕著である。 FIG. 1 shows a graph comparing the actual temperature measured by the temperature sensor, the temperature to be measured, and the predicted value Te1 by the prediction model A. As shown in FIG. 1, the predicted value Te1 by the prediction model A has a large deviation from the temperature of the measurement target. In particular, the dissociation immediately after the temperature sensor is brought into contact with the measurement target is remarkable.
式(4)に示す予測モデルBは、実際に得られた温度応答曲線をモデル化したものであり、経験則に基づく。 The prediction model B shown in the equation (4) is a model of the actually obtained temperature response curve, and is based on an empirical rule.
実測温度T(t)と単位時間当たりの温度変化dT(t)/dtの組を複数回測定することにより、式(4)における予測値Te2及び係数bを推定することができる。 By measuring the set of the measured temperature T (t) and the temperature change dT (t) / dt per unit time a plurality of times, the predicted value Te2 and the coefficient b in the equation (4) can be estimated.
図1に示すように、予測モデルBによる予測値Te2は、予測モデルAによる予測値Te1に比べて、時間が経過すると測定対象の温度T対に近づく。しかし、予測モデルBによる予測値Te2も、温度センサを測定対象に接触させた直後は測定対象の温度T対との乖離が大きい。 As shown in FIG. 1, the predicted value Te2 by the prediction model B approaches the temperature T pair to be measured over time as compared with the predicted value Te1 by the prediction model A. However, the predicted value Te2 by the prediction model B also has a large deviation from the temperature T pair of the measurement target immediately after the temperature sensor is brought into contact with the measurement target.
図2(a)に示すように、x軸に実測温度T実、y軸に予測モデルAによる予測値Te1、z軸に測定対象の温度T対と予測モデルBによる予測値Te2の差をプロットすると、3次元散布図が得られる。図2(b)は図2(a)とは視点を変えたものである。図2(a)(b)に示すように、プロットした点が3次元のある平面の近傍に分布する。図2(b)は、この平面内の視点から見た3次元散布図であり、プロットした点が略一直線上に並ぶ。3次元上のこの平面を特定するパラメータが、以下の式(5)のα、β、γである。α、β、γは、温度センサ固有の値である。 As shown in FIG. 2 (a), the difference between the predicted value T e2 by the measured temperature T actual, prediction model B and the temperature T versus the measured to the predicted value T e1, z-axis by the prediction model A the y axis in the x-axis Is plotted to give a three-dimensional scatter plot. FIG. 2B is different from FIG. 2A in terms of viewpoint. As shown in FIGS. 2A and 2B, the plotted points are distributed in the vicinity of a plane having three dimensions. FIG. 2B is a three-dimensional scatter plot viewed from the viewpoint in this plane, and the plotted points are arranged substantially in a straight line. The parameters that specify this plane on three dimensions are α, β, and γ in the following equation (5). α, β, and γ are values peculiar to the temperature sensor.
温度予測においては、予測するのは測定対象の予測温度であるので、式(5)中の温度T対を予測温度T予と置き換えて変形して得られる、以下の式(6)を測定対象の予測温度T予を予測するのに用いる。 In temperature prediction, so to predict is the predicted temperature of the measurement target, measured and equation (5) the temperature T versus in the resulting deformed by replacing the predicted temperature T pre, the following equation (6) Predicted temperature T Used to predict the predictive temperature.
実測温度T実、予測モデルAによる予測値Te1、予測モデルBによる予測値Te2が測定中に入手可能であることから、温度センサに対してα、β、γをあらかじめ求めておくことで、測定対象の予測温度T予を式(6)から求めることができる。 Measured temperature T actual, since the predicted value T e1 by prediction model A, the predicted value T e2 by prediction model B is available during the measurement, alpha relative to the temperature sensor, beta, that obtained in advance the γ the predicted temperature T pre of the measuring object can be obtained from equation (6).
式(5)のα、β、γの求め方を説明する。以下には、γを決めてからα、βを求める実施例を説明するが、パラメータα、β、γを主成分分析や平面近似により求めてもよい。 How to obtain α, β, and γ of the formula (5) will be described. An example of determining α and β after determining γ will be described below, but parameters α, β and γ may be obtained by principal component analysis or plane approximation.
式(5)のα、β、γは、上記のように、図2(a)(b)の散布図上の点が存在する3次元上の平面を特定するパラメータである。γ≠0の場合に、図2(a)(b)の散布図を予測モデルAによる予測値Te1+(実測温度T実/γ)=0を満たす平面に投影すると、縦軸を(予測モデルBによる予測値Te2−測定対象の温度T対)、横軸を(予測モデルAによる予測値Te1−γ×実測温度T実)とする2次元散布図が得られる。本実施形態では、図3に示すように、γ=1とした2次元散布図を得た。 As described above, α, β, and γ of the formula (5) are parameters for specifying the three-dimensional plane in which the points on the scatter plot of FIGS. 2 (a) and 2 (b) exist. When γ ≠ 0, when the scatter diagram of FIGS. 2 (a) and 2 (b) is projected onto a plane satisfying the predicted value Te1 + (measured temperature T actual / γ) = 0 by the prediction model A, the vertical axis is (predicted). A two-dimensional scatter diagram is obtained in which the predicted value Te2 by the model B − the temperature T pair of the measurement target) and the horizontal axis (predicted value Te1 −γ by the predicted model A × the measured temperature T actual ). In this embodiment, as shown in FIG. 3, a two-dimensional scatter plot with γ = 1 was obtained.
図3に示す2次元散布図でも、プロットした点が十分に直線上に載っていると判断し、そして、γ=1に決定した上で、(α,β)≒(1.1,2.3)に決定した。相関係数R2は0.9874であった。 Also in the two-dimensional scatter plot shown in FIG. 3, it is judged that the plotted points are sufficiently on a straight line, and after determining γ = 1, (α, β) ≈ (1.1, 2. It was decided in 3). The correlation coefficient R 2 was 0.9874.
γ=1と固定して、測定対象の温度T対を変えた実験においてもパラメータα、βの測定対象の温度への依存度が低く、このパラメータの組は十分に温度センサそのものの特性を表すものであることがわかった。 Even in an experiment in which γ = 1 was fixed and the temperature T pair of the measurement target was changed, the dependence of the parameters α and β on the temperature of the measurement target was low, and this set of parameters sufficiently represented the characteristics of the temperature sensor itself. It turned out to be a thing.
上記のように式(6)から測定対象の予測温度T予を求めるが、式(3)及び式(4)のそれぞれの予測値Te1,Te2は、単位時間当たりの温度変化が小さい場合において、温度測定誤差の影響を受け易い。このため、温度変化量が所定値(例えば0.08℃/sec)以下の場合には、予測適用を避けることが望ましい。 Determining a predicted temperature T pre of the measurement target from the equation (6) as described above, but each of the predicted value T e1, T e2 of formula (3) and (4), when the temperature change per unit time is small Is susceptible to temperature measurement errors. Therefore, when the amount of temperature change is a predetermined value (for example, 0.08 ° C./sec) or less, it is desirable to avoid the prediction application.
図4は、温度センサによる実測温度T実、測定対象の予測温度T予、測定対象の温度T対、予測モデルAによる予測値Te1を比較したグラフを示す。 Figure 4 shows actual temperature T actual by the temperature sensor, the predicted temperature T pre of the measuring object, the temperature T pairs to be measured, a graph comparing the predicted value T e1 by the prediction model A.
式(6)から求めた測定対象の予測温度T予は、測定対象の温度T対との乖離が小さく、温度センサを測定対象に接触させた直後(例えば15秒経過後)でも、測定対象の温度T対との乖離が小さいことがわかる。 Wherein the predicted temperature T pre of the measuring object obtained from (6) has a smaller deviation between the temperature T pairs to be measured, immediately contacting the temperature sensor to the measurement object (for example, after lapse of 15 seconds) But the measured It can be seen that the deviation from the temperature T pair is small.
式(3)から予測モデルAによる予測値Te1を求め、式(4)から予測モデルBによる予測値Te2を求めるにあたり、測定対象に接触する前の温度センサの温度及び測定対象に温度センサを接触させた時間の情報を必要としない。式(6)から測定対象の予測温度T予を求めるにあたっても同様である。このため、測定対象へ温度センサを設置した後の任意の時間に温度測定及び温度予測をすることができる。 Obtains the predicted value T e1 by the prediction model A from equation (3), when obtaining the predicted value T e2 by the prediction model B from equation (4), the temperature sensor to the temperature and measured temperature sensor prior to contact with the measurement object Does not require information on the time of contact. The same applies when obtaining the predicted temperature T pre of the measurement target from the equation (6). Therefore, the temperature can be measured and the temperature can be predicted at an arbitrary time after the temperature sensor is installed on the measurement target.
予測可能な温度範囲が低温から高温まで広く、測定対象の温度T対が接触前の温度センサより低い場合でも、図5に示すように予測可能である。 Even when the predictable temperature range is wide from low temperature to high temperature and the temperature T pair to be measured is lower than the temperature sensor before contact, it is predictable as shown in FIG.
温度センサが測定対象の温度T対に達するよりも速く測定対象の予測温度T予を予測することができ、より短時間で温度予測を終了することができる。温度予測に必要な時間が短縮するので、応答の速い接触式の別のセンサ(例えば、振動センサ、アコースティックエミッションセンサ、歪センサ)と組み合わせた同時計測も可能になる。
(重回帰分析を用いた温度予測方法)
Can temperature sensor to predict the predicted temperature T pre of quickly measured than reach temperatures T versus measured, can be terminated in a shorter time temperature prediction. Since the time required for temperature prediction is shortened, simultaneous measurement in combination with another quick-response contact sensor (for example, vibration sensor, acoustic emission sensor, strain sensor) is also possible.
(Temperature prediction method using multiple regression analysis)
式(5)、すなわち実測温度T実、予測モデルAによる予測値Te1、予測モデルBによる予測値Te2、測定対象の温度T対の関係式は、予測モデルA,Bに合わせて、以下のように重回帰分析により求めることもできる。 Equation (5), that the measured temperature T actual, relation of temperature T versus predicted value T e2, of the measurement target by the prediction value T e1, prediction model B by the prediction model A, combined prediction model A, to B, the following It can also be obtained by multiple regression analysis as in.
X=(予測モデルAによる予測値Te1,実測温度)、Y=予測モデルBによる予測値Te2−測定対象の温度T対として、標準化の後、重回帰にかけて下記の式(7)を推定する。推定するのは下記の式(7)の係数c(1)、c(2)である。
式(5)を整理すると、下記の式(8)が得られる。
式(8)のc(1)が式(5)のαに相当し、式(8)のc(2)/c(1)が式(5)のγに相当し、式(8)の右辺の第2項が式(5)のβに相当する。c(1)、c(2)を推定することで、α、β、γを求めることができる。 C (1) of the formula (8) corresponds to α of the formula (5), c (2) / c (1) of the formula (8) corresponds to γ of the formula (5), and the formula (8) The second term on the right side corresponds to β in equation (5). By estimating c (1) and c (2), α, β, and γ can be obtained.
図6は、重回帰分析によりα、β、γを求めた場合の測定対象の予測温度T予と、2次元散布図によりα、β、γを求めた場合の測定対象の予測温度T予とを比較したグラフである。いずれの場合でも略同一の予測温度T予が得られる。
(予測モデルCと予測モデルDを用いた温度予測方法)
6, alpha by multiple regression analysis, beta, and predicted temperature T pre of the measuring object when called for gamma, alpha by a two-dimensional scatter diagram, beta, and predicted temperature T pre of the measuring object when called for gamma It is a graph comparing. Substantially the same predicted temperature T pre is obtained in either case.
(Temperature prediction method using prediction model C and prediction model D)
式(3)に示す予測モデルAを下記の式(9)に示す予測モデルCに変更し、式(4)に示す予測モデルBを下記の式(10)に示す予測モデルDに変更した。
α、β、γは、上述の重回帰分析により求めた。
図7は、予測モデルAと予測モデルBを用いた予測温度T予と、予測モデルCと予測モデルDを用いた予測温度T予とを比較したグラフである。いずれの場合でも略同一の予測温度T予が得られた。
α, β, and γ were determined by the above-mentioned multiple regression analysis.
Figure 7 is a graph comparing the predicted temperature T pre using a predictive model B and the prediction model A, the predicted temperature T pre using a predictive model D and the prediction model C. Substantially the same predicted temperature T pre any case were obtained.
図7から予測モデルA,B,C,Dを下記の式(2)ように一般化しても予測可能であることがわかる。
(予測モデルAと予測モデルBと予測モデルCを用いた温度予測方法)
From FIG. 7, it can be seen that the prediction models A, B, C, and D can be predicted even if they are generalized as in the following equation (2).
(Temperature prediction method using prediction model A, prediction model B, and prediction model C)
式(3)に示す予測モデルAと式(4)に示す予測モデルBと式(9)に示す予測モデルCを用いて測定対象の予測温度T予を予測した。 It predicted the predicted temperature T pre of the measurement object by using a predictive model C shown in predictive models B and formula (9) shown in the prediction model A and Formula (4) shown in equation (3).
ここで、関係式である式(6)を予測モデルの数nに対して以下の式(1)に一般化する。
モデルの種類n=2とすると、
係数α2をα2=1に固定すると、
係数γ=α実/α1を導入してα実から置き換えると、
これを整理して、
式(14)は式(6)と同一である(ただし、係数の前の符号が逆)。 Equation (14) is the same as Equation (6) (however, the sign before the coefficient is reversed).
図8は、予測モデルA,Bを用いた予測温度T予と、予測モデルA,B,Cを用いた予測温度T予とを比較したグラフである。予測モデルを3つに増やすと予測開始直後の誤差は低減された。予測モデルを増やすことで予測性能が上がると思われる。
(1種類の予測モデルを用いた温度予測方法)
Figure 8 is a graph comparing the predicted temperature T pre using predictive models A, B, predictive models A, B, and predicted temperature T pre using C. Increasing the number of prediction models to three reduced the error immediately after the start of prediction. It seems that the prediction performance will improve by increasing the number of prediction models.
(Temperature prediction method using one type of prediction model)
式(3)に示す1種類の予測モデルAを用いて測定対象の予測温度T予を予測した。関係式には、n=1とした式(1)を用いた。 It predicted the predicted temperature T pre of the measurement object by using one type of prediction model A shown in Equation (3). As the relational expression, the expression (1) in which n = 1 was used.
また、式(10)に示す1種類の予測モデルDを用いて測定対象の予測温度T予を予測した。関係式には、n=1とした式(1)を用いた。 Furthermore, it predicted predicted temperature T pre of the measurement object by using one type of prediction model D shown in equation (10). As the relational expression, the expression (1) in which n = 1 was used.
図9は、1種類の予測モデルAを用いた予測温度T予、1種類の予測モデルDを用いた予測温度T予、2種類の予測モデルA,Bを用いた予測温度T予を比較したグラフである。図10は、図9を拡大したグラフである。1種類の予測モデルA又は1種類の予測モデルDを用いても、温度予測が可能であった。ただし、予測モデルを2種類以上使用すると、予測性能がより向上した。
(関係式に実測温度を含めない比較例)
9, compared predicted temperature T pre using one type of prediction model A, one of the predicted temperature T pre using a predictive model D, 2 kinds of prediction model A, the predicted temperature T pre with B It is a graph. FIG. 10 is an enlarged graph of FIG. Temperature prediction was also possible using one type of prediction model A or one type of prediction model D. However, when two or more types of prediction models were used, the prediction performance was further improved.
(Comparative example not including the measured temperature in the relational expression)
式(6)において、実測温度T実が必須であるかどうかを検討した。式(6)において単純に実測温度T実の項を削除した。そして、予測モデルA,Bを用いた予測温度T予(重回帰分析、実測温度ありの発明例)、予測モデルC,Dを用いた予測温度T予(重回帰分析、実測温度ありの発明例)、予測モデルA,Bを用いた予測温度T予(重回帰分析、実測温度なしの比較例)、予測モデルC,Dを用いた予測温度T予(重回帰分析、実測温度なしの比較例)を比較した。 In the formula (6), measured temperature T fruit was examined whether mandatory. In the formula (6), the term of the actual measured temperature T is simply deleted. The prediction model A, the predicted temperature T pre with B (multiple regression analysis, invention example has measured temperature), predictive model C, the predicted temperature T pre (multiple regression analysis using the D, the invention example has measured temperature ), prediction model a, the predicted temperature T pre (multiple regression analysis using the B, Comparative example without actually measured temperature), predictive model C, the predicted temperature T pre (multiple regression analysis using the D, Comparative examples without actually measured temperature ) Was compared.
図11は、これらの予測温度T予を比較したグラフである。関係式に実測温度を含めない場合は、精度がでないことがわかった。
<温度予測装置>
Figure 11 is a graph comparing these predicted temperature T pre. It was found that the accuracy was not correct when the measured temperature was not included in the relational expression.
<Temperature prediction device>
図12は、温度予測装置の内部構成を示すブロック図である。温度予測装置1は、温度センサ4と、処理部5と、表示装置2aと、を備える。温度センサ4は、測定対象の温度を測定し、それを温度データとして処理部5に出力する。温度センサ4が出力する温度データが実測温度である。
FIG. 12 is a block diagram showing an internal configuration of the temperature prediction device. The
処理部5は、CPU5aと、メモリ5bと、を備える。メモリ5bは、温度予測用プログラムを格納したROM及び演算処理用のRAMを含む。CPU5aは、温度予測用プログラムにしたがって動作する。CPU5aによって、予測値算出手段及び温度予測手段が実現される。
The
本実施形態の温度予測装置1は、携帯可能であり、作業員が工場内を巡回しながら軸受に温度センサ4を取り付けて、軸受の温度を測定するのに用いられる。温度センサ4には、振動センサを組み込んでもよい。この場合、表示装置2aには、軸受の温度と振動の測定結果が表示される。振動の測定に比べて温度の測定には時間がかかるところ、本実施形態の温度予測装置1を使用すれば、振動の測定と同時に温度の測定を終了することができる。測定した温度と振動のデータを、インターネットを介してパソコン等に送信してもよい。なお、もちろん、本発明の温度予測装置の用途、構成は上記の実施形態に限られることはない。
The
図13は、温度予測装置1が実行する処理のフローチャートを示す。この処理は、温度予測装置1のCPU5aによって実行される。まず、S1において、電源スイッチがONされる。その後、S2において、温度センサによる測定対象の温度測定がなされる。
FIG. 13 shows a flowchart of the process executed by the
S3において、測定対象の実測温度に基づいて、温度変化量が所定値(例えば0.08℃/sec)以下であるかどうかを判断する。所定値以下の場合は、温度測定誤差の影響を受け易いので、S4において、メッセージと共に実測温度を表示する。温度変化量が所定値以上の場合は、S5に進む。 In S3, it is determined whether or not the amount of temperature change is equal to or less than a predetermined value (for example, 0.08 ° C./sec) based on the measured temperature of the measurement target. If it is less than the predetermined value, it is easily affected by the temperature measurement error. Therefore, in S4, the measured temperature is displayed together with the message. If the amount of temperature change is equal to or greater than a predetermined value, the process proceeds to S5.
S5では、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値Te1,Te2,…Tenを算出する。 In S5, using the prediction model of n type (n ≧ 1), the predicted value T e1, T e2 by the respective prediction model to calculate a ... T en.
S6では、式(1)を用いて、実測温度T実、n種類の予測モデルによる予測値Te1,Te2,…Tenから予測温度T予を求める。S7では、求めた予測温度T予を表示装置2aに表示する。
<他の実施形態>
In S6, using equation (1), the measured temperature T actual, predicted value by n different prediction model T e1, T e2, obtaining the predicted temperature T pre of ... T en. In S7, the display of predicted temperature T pre determined on the
<Other embodiments>
上記実施形態では、温度予測装置を軸受の温度を予測する装置として使用する例を説明したが、温度予測装置を電子体温計として使用してもよい。この場合、温度予測装置は人の脇に挟むことができるように形成される。 In the above embodiment, an example in which the temperature prediction device is used as a device for predicting the temperature of the bearing has been described, but the temperature prediction device may be used as an electronic thermometer. In this case, the temperature predictor is formed so that it can be sandwiched by a person.
上記実施形態では、温度予測装置によって温度予測用プログラムを実行する例を説明したが、プロセッサを有する他の装置、例えばパソコン等のコンピュータによって温度予測用プログラムを実行してもよい。この場合、温度予測用プログラムの供給方法も限定されるものではなく、例えばCD−ROM等の記録媒体に格納された温度予測用プログラムをコンピュータにインストールしてもよいし、インターネット回線を通じてサーバから温度予測用プログラムをダウンロードしてもよい。 In the above embodiment, the example of executing the temperature prediction program by the temperature prediction device has been described, but the temperature prediction program may be executed by another device having a processor, for example, a computer such as a personal computer. In this case, the method of supplying the temperature prediction program is not limited, and for example, the temperature prediction program stored in a recording medium such as a CD-ROM may be installed in the computer, or the temperature may be installed from the server via the Internet line. You may download the prediction program.
1…温度予測装置
4…温度センサ
5a…CPU(予測値算出手段、温度予測手段)
S5…予測値算出ステップ
S6…温度予測ステップ
1 ...
S5 ... Predicted value calculation step S6 ... Temperature prediction step
Claims (7)
温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出し、
あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測方法。 It is a temperature prediction method that predicts the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target.
Prediction by each prediction model using n types (n ≧ 1) of prediction models based on the temperature change of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ) of the measurement target by the temperature sensor per unit time. to calculate the value (T e1, T e2, ... T en),
Previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) using the predicted temperature (T pre) and the relationship of the measured, temperature sensors measured temperature (T temperature predicting method for predicting the temperature of the measurement target (T pair) as predicted temperature (T pre) before the real) matches the temperature (T pairs) to be measured.
温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出する予測値算出手段と、
あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測手段と、を備える温度予測装置。 It is a temperature prediction device that predicts the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target.
Prediction by each prediction model using n types (n ≧ 1) of prediction models based on the temperature change per unit time of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ) of the measurement target by the temperature sensor. and the predicted value calculation means for calculating a value (T e1, T e2, ... T en),
Previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) using the predicted temperature (T pre) and the relationship of the measured, temperature sensors measured temperature (T real) temperature predicting apparatus and a temperature estimation means for estimating a predicted temperature (T pre) the temperature of the measurement target (T pairs) before matching the temperature (T pairs) to be measured.
プロセッサを有する装置に、
温度センサによる測定対象の実測温度(T実)と実測温度(T実)の単位時間当たりの温度変化に基づいて、n種類(n≧1)の予測モデルを用いて、それぞれの予測モデルによる予測値(Te1,Te2,…Ten)を算出する予測値算出ステップと、
あらかじめ求めておいた実測温度(T実)と予測値(Te1,Te2,…Ten)と測定対象の予測温度(T予)との関係式を用いて、温度センサの実測温度(T実)が測定対象の温度(T対)に一致する前に測定対象の温度(T対)を予測温度(T予)として予測する温度予測ステップと、を実行させる温度予測用プログラム。 It is a temperature prediction program that predicts the temperature (T pair ) of the measurement target based on the measured temperature (T actual ) of the temperature sensor in contact with the measurement target.
For devices with processors
Prediction by each prediction model using n types (n ≧ 1) of prediction models based on the temperature change per unit time of the measured temperature (T real ) and the measured temperature (T real ) of the measurement target by the temperature sensor. a prediction value calculating step of calculating a value (T e1, T e2, ... T en),
Previously obtained actual temperature and (T actual) predicted value (T e1, T e2, ... T en) using the predicted temperature (T pre) and the relationship of the measured, temperature sensors measured temperature (T real) temperature predicting program for executing a temperature predicting step, the predicting the temperature of the measurement target (T pairs) before matching the temperature (T pairs) to be measured as a predicted temperature (T pre).
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