JP3046888B2 - 有意信号区間抽出装置 - Google Patents

有意信号区間抽出装置

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JP3046888B2
JP3046888B2 JP5049614A JP4961493A JP3046888B2 JP 3046888 B2 JP3046888 B2 JP 3046888B2 JP 5049614 A JP5049614 A JP 5049614A JP 4961493 A JP4961493 A JP 4961493A JP 3046888 B2 JP3046888 B2 JP 3046888B2
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信太郎 熊野
直人 川瀬
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば管体の渦電流検
査信号を分析する装置等に好適な時系列原信号から有意
信号の区間を抽出するための有意信号区間抽出装置装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図5(a)(b)は従来技術を示す図で
ある。図(a)に示す如く時系列原信号を高域通過フィ
ルタ(ドリフト除去用)1及び低域通過フィルタ(高周
波ノイズの除去用)2を通過させた後、残った大振幅信
号を大振幅区間抽出器3で抽出することにより、有意信
号を取り出すようにしていた。なお、厳密な信号分析を
行なう必要がある場合にはオペレータが経験に基づいて
人為的に有意信号を識別し、抽出することも行なわれて
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
(1)従来技術では、時系列原信号が高域通過フィルタ
1を通過する際、図5(b)に示す如く信号の大局的構
造境界等に存在する信号Saが変形され、有意信号とし
ての特徴が消されてしまう虞がある。
【0004】(2)抽出すべき有意信号の周波数を狭い
範囲に限定できない場合、すなわちノイズと有意信号と
の周波数弁別ができないような場合、従来の技術では、
低域通過フィルタ2によるノイズ除去の際に、高周波有
意信号Sbが消えてしまう危険がある。
【0005】(3)一つの要因から発生した有意信号S
cは、いくつかの極大点を含む立ち上り区間として現れ
ることがあるが、従来技術ではこれが極大点ごとに分割
された複数の信号区間として抽出され、要因との対応づ
けが困難となることがある。
【0006】本発明の目的は、構造境界等に存在する有
意信号の変形が少なく、高周波ノイズと同等の高周波成
分をも含む広い周波数範囲の有意信号をもれなく抽出す
ることができ、信号発生要因に一対一で対応する有意信
号区間を適確に抽出できる有意信号区間抽出装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は、ノイズや零点ずれを含む時
系列原信号から、所定要因により発生した有意信号の区
間を抽出する装置において、前記時系列原信号から周期
の大きな低周波ドリフト成分を除くドリフト除去装置
と、このドリフト除去装置でドリフト成分を除かれた信
号の部分的な傾きと周囲からの立ち上り度とに基づく信
号形状を検知し高周波ノイズを含む周波数範囲の信号立
ち上り区間を抽出する基本立ち上り区間抽出装置と、上
記基本立ち上り区間抽出装置で求めた基本立ち上り区間
と、その前後及び中間の信号状態を検知し、前記基本立
ち上り区間どうしを結合して一つの有意信号区間を抽出
する有意立ち上り区間抽出装置とを備えるようにした。
【0008】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。 (1)ドリフト除去装置では、周期の非常に大きな低周
波のドリフト成分だけが除去されるため、構造境界部の
信号変形を引き起こさずに済む。
【0009】(2)基本立ち上り区間抽出装置により、
信号の部分的平均傾きと周囲からの立ち上り度とを総合
した信号形状が調べられることから高周波ノイズを無視
した、すなわち上記ノイズと同等の高周波成分をも含む
広い周波数範囲の有意信号をもれなく抽出することがで
きる。
【0010】(3)有意立ち上り区間抽出装置により、
基本立ち上り信号区間の前後間の信号状態が調べられ、
基本立ち上り信号区間を結合して一つの有意信号区間と
するものであるため、信号発生要因に一対一で対応する
有意信号区間、すなわち人間が見て抽出するのと同じ単
位で、有意信号区間を適確に抽出できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明をその実施例に基づいて具体的
に説明する。渦電流検査法による管体の検査では、得ら
れる時系列原信号の立ち上り部分を有意信号区間として
抽出し、より詳細な分析にまわす。抽出すべき信号要因
には、管体の欠陥、変形、付着物などがあり、有意信号
区間の幅(周波数)や大きさ(振幅)は一定ではない。
又、管体の周囲の構造物などの影響で、信号の零点ずれ
も発生する。
【0012】図1はこのような信号についての有意区間
の抽出に本発明を適用した一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図1に示すように本実施例の有意信号区間
抽出装置10は、ドリフト除去装置11、基本立ち上り
区間抽出装置12、有意立ち上り区間抽出装置13の三
装置から構成されている。
【0013】ドリフト除去装置11は時系列原信号か
ら、周期の大きな低周波ドリフト成分を除く装置であ
る。基本立ち上り区間抽出装置12は上記ドリフト除去
装置11でドリフト成分を除かれた信号の部分的な傾き
と周囲からの立ち上り度とに基づく信号形状を検知し高
周波ノイズを含む周波数範囲の信号立ち上り区間を抽出
する装置である。有意立ち上り区間抽出装置13は、上
記基本立ち上り区間抽出装置12で求めた基本立ち上り
区間と、その前後及び中間の信号状態を検知し、前記基
本立ち上り区間どうしを結合して一つの有意信号区間を
抽出する装置である。図2は上記構成の装置による信号
処理手順を示すフロー図であり、図3、図4は作用説明
波形図である。各ステップST1〜ST9に従って説明
する。
【0014】ST1:ドリフト除去装置11において、
入力する時系列原信号全体を対象としてドリフト除去を
行なう。この場合、周期の非常に大きい低周波のドリフ
トを除去するだけでよい。ここで時系列原信号の時間軸
をtとし各時刻における信号値をV(t)とする。 ST2:図3の(a)に示す如く信号の対象区間におけ
る最初の極小点をtSとする。 ST3:tS の次に現れる極大点tM1,tM2,tM3,…
を抽出する。
【0015】ST4:傾きが正の区間[tS ,tM1]を
抽出し、ノイズを無視した場合、これをどこまで拡張し
て一つの区間とすべきかをチェックする。拡張性ありな
らST3へ送る。[tS ,tMi]まで拡張されていると
き、tMi+1まで拡張できるかの判断は、次のように行な
う。A0 :傾き閾値、Tα:最大区間幅閾値とすると
き、 ・|tMi+1−tS |≦Tα …(区間幅条件) ・[(V(tMi+1)−V(tS ))/(tMi+1−tS )]≧A0 …(平均傾き条件) ・区間[tMi,tMi+1]での最小値>V(tS ) …(最小値条件)
【0016】の三条件を満たせば区間を[tS
Mi+1]まで拡張する。これを拡張できなくなるまで繰
り返し、得られた区間を[tS ,tMk]とする(図3の
(a))。
【0017】ST5:傾き正区間があっても立ち下がり
がなければ零点ずれにすぎないため立ち下がりチェック
を行なう。tMkから幅T×1.5内に、すなわち
区間[ tMk,tMk+1.5T]の中に次の二
条件を満たす点tがあればその傾きの極小点をt
する。 ・V(t)≦V(tMk)−0.6(V( Mk )−V
(t)) ・|V(t)−V(tMk)|/(t−tMk)≧A0 すなわち、二条件とは立ち上り格差の0.6倍以上だけ
立ち下がっていること及び立ち下がり部の平均傾きの絶
対値がA以上であること、の二つである。ST6:
上記範囲内にtがなければ、tMkのかわりにt
Mk―1を用いて同様にしてtを求める(図3
(b))。
【0018】ST7:tE が得られたとき、区間
[tS ,tE ]を基本区間として抽出し、tE+1 を開始
点としてST2〜ST7を繰り返す。ST5でtM1まで
逆上っても、tE が見つからなければtS+1 を開始点と
してST2〜ST7を繰り返す。
【0019】ST8:ST1〜ST8で求めた基本立ち
上り区間の隣合うものどうしを結合可能か否かをチェッ
クする。隣合う二区間を[ ],
S′ E′ ]とする。( S′
E′ )が次の5つの条件を満たすとき、結合して
E′ ]を一つの有意信号区間とする。五条
件が満たされないときはそれぞれを1つの有意信号区間
とする(図3の(c))。 「条件」 (1)二つのピークの間隔が十分近い。 (2)二つのピーク間に平衡区間がない。 (3)二つのピーク間には大きな信号がない。 (4)二つのピーク間は、ピーク開始点より大きく立ち
下がっていない。 (5)二つのピーク間は、ピーク左右の平衡点より立ち
下がっていない。 図4の丸で囲んだ数字1〜5は上記(1)〜(5)の条
件を満たさない場合の例を示す図である。上記の五条件
につき、以下詳述する。 (1)| E′ |<T(Tは最大区間
幅Tα より大)であること。すなわち、結合後の区間
幅が大きすぎないこと。
【0020】(2)Tmin を視認可能な区間幅(定
数)とし、Amin を微小角(定数)とするとき、区
間[ S′ ]に、「平均傾きの絶対値<A
min 」となる幅Tmin 以上の区間がないこと。
但し、上記の平均傾きとは、 ・((区間最大値)−(区間最小値))/(区間幅)を
いう。すなわち、二区間の間に平行区間がないこと。
【0021】(3)基本区間[ ]の最大
値をV、基本区間[ S′ E′ ]の最大値をV
、二つの間の区間[ S′ ]の最大値をV
maxとするとき、Vmax <VかつVmax
<Vであること。すなわち、二区間の間に大信号が
ないこと。
【0022】(4)二つの間の区間[ S′
の最小値をVmin とするとき、Vmin >V(
)かつVmin >V( S′ )であること。すな
わち、両側の開始点より立ち下がっていないこと。
【0023】(5)t< での零点をV01、t>
E′ での零点をV02とするとき、Vmin >V
01かつVmin >V02であること。すなわち、左
右零点より立ち下がっていないこと。
【0024】ST9:ST8の結合可否チェックは、結
合できた区間に対してもさらに隣の区間とのチェックを
行ない、(1)〜(5)のいずれかの条件を満たさなく
なるまで結合動作を行ない、非結合が確認されたとき有
意信号区間抽出の動作を終了する。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
【0025】
【発明の効果】本発明においては、ドラフト除去装置
と、基本立ち上り区間抽出装置と、有意立ち上り抽出装
置との三装置による三段構成となっているため、構造境
界等に存在する有意信号の変形が少なく、高周波ノイズ
と同等の高周波成分をも含む広い周波数範囲の有意信号
をもれなく抽出することができ、信号発生要因に一対一
で対応する有意信号区間を適確に抽出できる有意信号区
間抽出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る有意信号区間抽出装置
の構成を示すブロック図。
【図2】同実施例の装置による信号処理手順を示すフロ
ー図。
【図3】同実施例の作用を説明するための波形図。
【図4】同実施例の作用を説明するために波形図。
【図5】従来技術の説明図。
【符号の説明】
10…有意信号区間抽出装置 11…ドリフ
ト除去装置 12…基本立ち上り区間抽出装置 13…有意立
ち上り区間抽出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 重厚 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番 1号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭59−48654(JP,A) 特開 昭63−79058(JP,A) 特開 昭61−126461(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノイズや零点ずれを含む時系列原信号か
    ら、所定要因により発生した有意信号の区間を抽出する
    装置において、 前記時系列原信号から周期の大きな低周波ドリフト成分
    を除くドリフト除去装置と、 このドリフト除去装置でドリフト成分を除かれた信号の
    部分的な傾きと信号形状を検知し高周波ノイズを含む周
    波数範囲の信号立ち上り区間を抽出する基本立ち上り区
    間抽出装置と、 上記基本立ち上り区間抽出装置で求めた基本立ち上り区
    間と、その前後及び中間の信号状態を検知し、前記基本
    立ち上り区間どうしを結合して一つの有意信号区間を抽
    出する有意立ち上り区間抽出装置とを備え、 前記基本立ち上がり区間抽出装置は、 対象となる区間の最初の極小値から最後の極大値までの
    区間において、 前記極小値から前記極大値の区間距離が所定幅内にある
    区間幅条件と、 前記極小値と各極大値とを結ぶ線が所定の傾き以上の傾
    きを有する平均傾き条件と、 各極大値間において前記極小値より小さい値が存在しな
    い最小値条件とを満たしたものを立ち上り区間とし、 かつ、 前記立ち上り区間の最後の極大値から所定幅内におい
    て、 前記立ち上り区間における増加量に対して所定の割合以
    上の減少量を有し、 区間内の減少傾きが所定の傾き以上の傾きである平均傾
    き条件とを満たしたものを立ち下がり区間とし、 これら立ち上り区間と立ち下がり区間とから構成される
    ものを基本立ち上り区間として抽出するものであり、 前記有意立ち上り区間抽出装置は、 隣接する2つの前記基本立ち上り区間の間隔の区間にお
    いて、 前記間隔が所定幅内にあり、 前記間隔内に平衡区間がなく、 前記間隔内に所定の値以上を有する信号がなく、 前記間隔内に前記基本立ち上り区間の前記極小値より低
    い値を有する信号が存在せず、 前記間隔内に前記基本立上り区間内の平衡点より低い値
    を有する信号が発生存在しないという条件を満たしたも
    のを結合可能とするものであることを特徴とする 有意信
    号区間抽出装置。
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