JP3404829B2 - 信号弁別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は信号弁別装置に関し、
より詳しくは振幅の小さい測定信号に重畳されている振
幅の大きなノイズ信号を除去する信号弁別装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転機械の異常診断において
回転機械の振動を分析、評価するためにその振動を計測
している途中に回転機械の内外で突発的に大きな振動が
発生し、計測中の振動と重なったりすることがあった。
あるいは、振動がセンサにより電気信号に変換され増幅
される過程でアクチュエータなどの周辺機器のオンオフ
に伴って大きなパルス状のノイズ信号が発生して測定信
号に重畳したりすることがあった。

【０００３】回転機械または回転体の振動を分析し定量
的に評価しようとする場合、これらのノイズ信号は分析
を不正確なものとするおそれがあって好ましくない。こ
のような場合に、オシロスコープ等の波形観測手段を用
いて分析対象である信号を観測し、パルス状のノイズ信
号がないと確認できた区間の信号の分析結果だけを評価
に使うとか、ノイズ源と考えられる周辺機器の作動を一
時停止させるなど、特別な配慮を施していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなオシロスコープ等の波形観測手段を用いて観測した
り、周辺機器の作動を一時停止したりするといったノイ
ズ対策では分析、評価に時間がかかるばかりでなく、生
産を一時中止しなければならなかったりして不都合なこ
とが多かった。

【０００５】そこで、本発明は分析や評価の対象となる
比較的小さい振幅の測定信号に重畳された大きな振幅の
ノイズ信号を除去できる信号弁別装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の信号弁別装置は、測定信
号にノイズ信号が重畳された入力信号を周期的にサンプ
リングするサンプリング手段と、このサンプリング手段
によってサンプリングされた入力信号の値をディジタル
データに変換するアナログディジタル変換手段と、この
アナログディジタル変換手段によって変換されたディジ
タルデータからノイズを除去して出力する出力手段とを
備えた信号弁別装置において、前記測定信号の振幅値お
よび前記ノイズ信号の振幅値間の値である第１閾値、お
よび該第１閾値より小さな値である第２閾値を予め設定
しておき、時系列に並べられた前記ディジタルデータの
絶対値が前記第１閾値に達する直前の前記第２閾値を越
えた時点から、前記第１閾値に達した後、所定時間が経
過する時点までの範囲内の前記ディジタルデータを一定
値に置換する演算制御部を備える。また、請求項２に記
載の信号弁別装置は、請求項１に係る信号弁別装置にお
いて、前記第１閾値、前記第２閾値、及び前記ノイズ信
号が前記第１閾値を越えて減衰するまでの減衰期間を設
定する操作部を備え、前記演算制御部は、前記ディジタ
ルデータの値と前記第１閾値を順次比較する第１の比較
手段と、この第１の比較手段によって前記ディジタルデ
ータの絶対値が前記第１閾値の絶対値を越えたと判断さ
れたとき、設定された減衰期間内の前記ディジタルデー
タを一定値に置換する第１の一定値置換手段と、前記第
１の比較手段によって前記ディジタルデータの絶対値が
第１閾値の絶対値を越えたと判断された後に、前記第１
閾値の絶対値を越える手前から遡る前記ディジタルデー
タと第２閾値を比較する第２の比較手段と、この第２の
比較手段によって前記第１閾値の絶対値を越える手前か
ら遡る前記ディジタルデータの絶対値が前記第２閾値の
絶対値を下回ると判断されたとき、前記第１閾値の絶対
値を越える手前から第２閾値の絶対値を下回る前まで遡
る前記ディジタルデータの値を一定値に置換する第２の
一定値置換手段とを備える。さらに、請求項３に記載の
信号弁別装置は、請求項１に係る信号弁別装置におい
て、前記入力信号および前記ディジタルデータのいずれ
かを検波処理する検波処理部を備え、前記演算制御部
は、前記検波処理により得られ、ディジタル化された検
波波形データに基づき、前記ディジタルデータのうち一
定値に置換すべき範囲を決定する。また、請求項４に記
載の信号弁別装置は、請求項３に係る信号弁別装置にお
いて、前記第１閾値及び前記第２閾値を設定する操作部
を備え、前記演算制御部は、前記検波波形データの値と
前記第１閾値を比較する第３の比較手段と、この第３の
比較手段によって前記検波波形データの値が前記第１閾
値を越えたと判断されたとき以降の検波波形データの値
を順次前記第２閾値と比較し、これを下回る手前までの
範囲を求め、その結果に検波処理に伴う遅延時間を加味
して置換すべき範囲を求めた上で、その範囲に亘り、前
記ディジタルデータを一定値に置換する第３の一定値置
換手段と、前記第３の比較手段によって前記検波波形デ
ータの値が第１閾値を越えたと判断された後に、前記第
１閾値を越える手前から遡る前記検波波形データの値と
第２閾値を比較する第４の比較手段と、この第４の比較
手段によって前記第１閾値を越える手前から遡る前記検
波波形データの値が前記第２閾値を下回ると判断された
とき、前記第１閾値を越える手前から第２閾値を下回る
前まで遡る範囲を求め、その結果に前記遅延時間を加味
して置換すべき範囲を求めた上で、その範囲に亘り、前
記ディジタルデータの値を一定値に置換する第４の一定
値置換手段とを備える。

【０００７】

【作用】本発明の請求項１に記載の信号弁別装置は、測
定信号にノイズ信号が重畳された入力信号をサンプリン
グ手段により周期的にサンプリングし、サンプリングさ
れた入力信号の値をアナログディジタル変換手段により
ディジタルデータに変換し、変換されたディジタルデー
タからノイズを除去して出力手段により出力する際に、
前記測定信号の振幅値および前記ノイズ信号の振幅値間
の値である第１閾値、および該第１閾値より小さな値で
ある第２閾値を予め設定しておき、時系列に並べられた
前記ディジタルデータの絶対値が前記第１閾値に達する
直前の前記第２閾値を越えた時点から、前記第１閾値に
達した後、所定時間が経過する時点までの範囲内の前記
ディジタルデータを、演算制御部により一定値に置換す
る。また、請求項２に記載の信号弁別装置は、第１の比
較手段により前記ディジタルデータの値と前記第１閾値
を順次比較し、この第１の比較手段によって前記ディジ
タルデータの絶対値が前記第１閾値の絶対値を越えたと
判断されたとき、第１の一定値置換手段により設定され
た減衰期間内の前記ディジタルデータを一定値に置換
し、前記第１の比較手段によって前記ディジタルデータ
の絶対値が第１閾値の絶対値を越えたと判断された後
に、第２の比較手段により前記第１閾値の絶対値を越え
る手前から遡る前記ディジタルデータと第２閾値を比較
し、この第２の比較手段によって前記第１閾値の絶対値
を越える手前から遡る前記ディジタルデータの絶対値が
前記第２閾値の絶対値を下回ると判断されたとき、第２
の一定値置換手段により前記第１閾値の絶対値を越える
手前から第２閾値の絶対値を下回る前まで遡る前記ディ
ジタルデータの値を一定値に置換する。さらに、請求項
３に記載の信号弁別装置は、前記検波処理により得ら
れ、ディジタル化された検波波形データに基づき、前記
ディジタルデータのうち一定値に置換すべき範囲を決定
する。また、請求項４に記載の信号弁別装置は、第３の
比較手段により前記検波波形データの値と前記第１閾値
を比較し、第３の一定値置換手段により、この第３の比
較手段によって前記検波波形データの値が前記第１閾値
を越えたと判断されたとき以降の検波波形データの値を
順次前記第２閾値と比較し、これを下回る手前までの範
囲を求め、その結果に検波処理に伴う遅延時間を加味し
て置換すべき範囲を求めた上で、その範囲に亘り、前記
ディジタルデータを一定値に置換し、前記第３の比較手
段によって前記検波波形データの値が第１閾値を越えた
と判断された後に、第４の比較手段により前記第１閾値
を越える手前から遡る前記検波波形データの値と第２閾
値を比較し、第４の一定値置換手段により、この第４の
比較手段によって前記第１閾値を越える手前から遡る前
記検波波形データの値が前記第２閾値を下回ると判断さ
れたとき、前記第１閾値を越える手前から第２閾値を下
回る前まで遡る範囲を求め、その結果に前記遅延時間を
加味して置換すべき範囲を求めた上で、その範囲に亘
り、前記ディジタルデータの値を一定値に置換する。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明の信号弁別装置の実施例を図
面に基づいて説明する。

【０００９】［第１実施例］図１は第１実施例の入力信
号を示す波形図である。図２は第１実施例の信号弁別装
置の全体構成を示すブロック図である。信号弁別装置１
０は、分析の対象となる入力信号を端子１５を介して入
力する信号処理部１７、入力信号をアナログ信号からデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１、ディジタル
信号を演算処理する演算制御部２４、Ａ／Ｄ変換された
ディジタル信号を記憶する波形メモリ２７、ディジタル
信号などを表示する表示部３５、および使用者の操作に
より各種パラメータの設定を行なう操作部３６を備えて
構成される。演算制御部２４には各種パラメータとして
後述する閾値Ｅ、ｅなどが設定される記憶領域２４ａが
設けられている。

【００１０】つぎに、上記各部の動作を端子１５に入力
された入力信号ｉの信号処理に基づいて説明する。本実
施例では、回転機械の異常を診断するために振動センサ
（図示せず）から得られた信号を入力信号ｉとする。入
力信号ｉには、図１に示すように正負両極性に振動する
波形の測定信号ｓに対し、回転機械の内外において突発
的に発生したノイズ信号ｎが重畳されている。

【００１１】信号処理部１７は操作部３６からの指令に
したがって端子１５から入力信号ｉをサンプリング周波
数Ｆｓ（Ｈｚ）に応じた周期でサンプリングし、そのア
ナログ信号レベルを一定時間ホールドする。このホール
ドされている間にＡ／Ｄ変換部２１はアナログ信号レベ
ルをディジタルデータＤ（Ｉ）に変換する。変換された
ディジタルデータＤ（Ｉ）は演算制御部２４によって波
形メモリ２７に順次記憶される。こうして波形メモリ２
７には入力信号ｉに対応するディジタル信号ｄｉ（図１
参照）のディジタルデータＤ（Ｉ）が記憶されることに
なる。演算制御部２４はこのディジタル信号ｄｉ中に重
畳されているノイズ信号ｎの期間をカットしたディジタ
ル信号ｆを出力するが、その信号処理について以下に詳
述する。

【００１２】図３は演算制御部２４が実行する第１の信
号処理を示す制御図である。前述したように入力信号ｉ
に対応するディジタル信号ｄｉは波形メモリ２７に記憶
されている。ここで、波形メモリ２７に記憶された個々
のディジタルデータＤ（Ｉ）の変数Ｉはサンプリング数
を示している。演算制御部２４では、入力信号ｉの値の
絶対値がある正の値を越えるときに突発的なノイズ信号
ｎが発生したと判断し、さらにそれより低いある正の値
を越えるときはそのノイズ信号ｎの立ち上がり時である
と判断する。これらはそれぞれ第１閾値Ｅ、第２閾値ｅ
として操作部３６の操作により設定されて記憶領域２４
ａに記憶される（処理１）。入力信号ｉは正負両極性に
振動する信号波形なので、記憶された第１閾値Ｅ、第２
閾値ｅは正負の両極性に閾値＋Ｅ、−Ｅ、閾値＋ｅ、−
ｅとして用いられる。この他に、ディジタル信号ｄｉの
全サンプリング数Ｎが記憶領域２４ａに記憶される。こ
こで、図１に示すように、ノイズ信号ｎが上限の閾値Ｅ
または下限の閾値−Ｅに達してから３回目の振動におい
て値「０」のアナログ信号レベルを横切るまでの減衰期
間をτ2とする。また、閾値ｅまたは閾値−ｅを越えて
から上限の閾値Ｅまたは下限の閾値−Ｅに達するまでの
立上り期間をτ1とする。したがって、立上り期間τ1＋
減衰期間τ2 が突発的なノイズ信号ｎによって入力信号
ｉが影響を受ける期間である。この減衰期間τ2はノイ
ズ信号ｎの減衰特性によって決まり、本実施例において
は前述したように入力信号ｉが閾値＋Ｅまたは−Ｅを越
えてから３回目の振動のときにアナログ信号レベルの値
「０」を横切るまでの期間に設定されている。したがっ
て、減衰期間内のサンプリング回数ｋは次式（１０Ａ）
に示すようにサンプリング周波数Ｆｓ（Ｈｚ）と減衰期
間τ2の積で与えられ、この値も記憶領域２４ａに記憶
される。

【００１３】 ｋ ＝ Ｆｓ × τ2 …… （１０Ａ） また、サンプリング数Ｉが全サンプリング数Ｎを越えて
Ｎ＋１回になったときはＤ（Ｎ＋１）＝０として信号処
理されない値にしておく。

【００１４】こうして処理１の初期設定を終了すると、
波形メモリ２７に記憶されたディジタル信号ｄｉのう
ち、サンプリング数ＩのディジタルデータＤ（Ｉ）が全
サンプリング数Ｎに達するまでつぎの処理３以降を実行
することになる（処理２）。

【００１５】処理３ではディジタルデータＤ（Ｉ）が上
限の閾値＋Ｅ（前記第１閾値Ｅ）を越えているかどうか
を判断し、越えるまでディジタルデータＤ（Ｉ）のサン
プリング数をＩ＝Ｉ＋１としてインクリメントする（処
理４）。図４に示すように、ディジタルデータＤ（Ｉ）
が上限の閾値＋Ｅを越えてＡ0 点に達すると、その１つ
前のＡ点におけるサンプリング数（Ｉ−１）を変数Ｊと
おく（処理５）。つぎに、変数Ｊを用いてディジタルデ
ータＤ（Ｊ）と閾値＋ｅを比較する（処理６）。ディジ
タルデータＤ（Ｊ）が閾値＋ｅより大きいときはそのデ
ィジタルデータＤ（Ｊ）の値を「０」に置換し、変数Ｊ
＝Ｊ−１と値をデクリメントする（処理７）。ディジタ
ルデータＤ（Ｊ）が閾値＋ｅより大きい間は矢印ｐ方
向、つまり時系列に遡ってくりかえし変数Ｊの値をデク
リメントし、ディジタルデータＤ（Ｊ）の値を「０」に
置換する（処理６、７）。これにより、突発的なノイズ
信号ｎが発生してから上限の閾値＋Ｅに到達するまでの
立上り期間τ1内のディジタルデータＤ（Ｊ）はすべて
値「０」になる。ディジタルデータＤ（Ｊ）が閾値＋ｅ
を下回るとき、すなわち図４のＢ点のときには立ち上が
り期間τ１の信号処理を終了し、つぎの処理８に移行す
る。

【００１６】処理８では、減衰期間τ２内のサンプリン
グ回数ｋを変数として取扱い、サンプリング回数ｋが値
「０」より大きいときには、サンプリング数Ｉを用いて
ディジタルデータＤ（Ｉ）の値を「０」にしてからサン
プリング回数ｋをデクリメントしてｋ−１にするととも
にサンプリング数ＩをインクリメントしてＩ＋１にする
（処理９）。ここで、処理８に移行した直後のサンプリ
ング数Ｉは前述したようにＡ0点におけるサンプリング
数を示している。サンプリング回数ｋが値「０」になる
まで同様に矢印ｑの時系列に沿ってディジタルデータＤ
（Ｉ）の値を「０」にするとともに、サンプリング回数
ｋをデクリメントし、サンプリング数Ｉをインクリメン
トするといった処理をくりかえす（処理８、９）。した
がって、ノイズ信号ｎが上限の閾値＋Ｅに達してから値
「０」のアナログ信号レベルを横切るまでの減衰期間τ
2内にあるτ2×Ｆｓ個のディジタルデータＤ（Ｉ）はす
べて値「０」になり、減衰期間τ２の入力信号ｉを除去
することになる。

【００１７】以上の説明はディジタルデータＤ（Ｉ）が
上限の閾値＋Ｅを越えることから始まったが、ノイズ信
号ｄが下限の閾値−Ｅを下回るとき（すなわち、ノイズ
信号ｄの値の絶対値が前記第１閾値Ｅを越えるとき）か
ら始まるときにも前述した処理５〜処理９までと同様
に、ディジタルデータＤ（Ｉ）のサンプリング数ＩをＩ
＝Ｉ＋１とインクリメントしていき（処理４）、ディジ
タルデータＤ（Ｉ）が下限の閾値−Ｅを下回る（Ｄ
（Ｉ）の絶対値が第１閾値Ｅを越える）かどうかを比較
する（処理３）。ディジタルデータＤ（Ｉ）が下限の閾
値−Ｅを下回ったら、その１つ前のサンプリング数（Ｉ
−１）を変数ＪとしてディジタルデータＤ（Ｊ）と閾値
−ｅを比較する（処理１０、処理１１）。ディジタルデ
ータＤ（Ｊ）が閾値−ｅより小さいとき（Ｄ（Ｉ）の絶
対値が前記第２閾値ｅより大きいとき）はそのディジタ
ルデータＤ（Ｊ）の値を「０」に置換し、変数Ｊ＝Ｊ−
１と値をデクリメントするといった前記処理７と同様の
処理を時系列に遡ってくりかえす（処理１２）。これに
より、ノイズ信号ｎが発生してから下限の閾値−Ｅに到
達するまでの立上り期間τ1のディジタルデータＤ
（Ｊ）はすべて値「０」になる。ディジタルデータＤ
（Ｊ）が閾値−ｅより大きくなったとき（Ｄ（Ｊ）の絶
対値が第２閾値ｅを下回ったとき）は立ち上がり期間τ
１の信号処理を終了して処理１３に移行する。

【００１８】処理１３では、減衰期間τ２内のサンプリ
ング回数ｋが値「０」より大きいかどうかを比較する。
値「０」より大きいとき、ディジタルデータＤ（Ｉ）の
値を「０」にしてからサンプリング回数ｋをデクリメン
トして値ｋ−１にするとともにサンプリング数Ｉをイン
クリメントしてＩ＋１にする（処理１４）。サンプリン
グ回数ｋが値「０」になるまで、時系列にしたがってデ
ィジタルデータＤ（Ｉ）の値を「０」にするとともに、
サンプリング回数ｋをデクリメントし、サンプリング数
Ｉをインクリメントするといった処理をくりかえす（処
理１３、１４）。したがって、上限の閾値＋Ｅに到達し
たときと同様に、ノイズ信号ｎが下限の閾値−Ｅに達し
てから「０」のアナログ信号レベルを横切るまでの減衰
期間τ2内のディジタルデータＤ（Ｉ）はすべて値
「０」になる。

【００１９】図５は表示部３５に表示された入力信号ｉ
および演算制御部２４によって信号処理されたディジタ
ル信号ｄｉの波形図である。演算制御部２４によって信
号処理されたディジタル信号ｄｉには、入力信号ｉにお
いて突発的なノイズ信号ｎが重畳されていた期間のディ
ジタルデータがカットされていることがわかる。また、
図６は図５に示した入力信号ｉおよびディジタル信号ｄ
ｉを高速フーリエ変換したぞれぞれの周波数スペクトル
ｉｔ、ｆｔを示す波形図である。図７は代表的な矩形波
のパルス信号ａ、ｂ、ｃを高速フーリエ変換したときに
得られる周波数スペクトルｆ、ｇ、ｈの波形を示す説明
図である。これによると、パルス幅の長いパルス信号ａ
は周波数が高くなると急激に下がるカーブの周波数スペ
クトルｆとなり、パルス信号ｂ、ｃとパルス幅が短くな
るにつれて緩やかなカーブの周波数スペクトルｇ、ｈに
なっていることがわかる。したがって、図６に示すよう
に、ノイズ信号ｎが重畳されたままの周波数スペクトル
ｉｔでは、低周波数側にノイズ信号ｎによる周波数スペ
クトルｎｔが現われ、その影響により測定信号ｓによる
周波数スペクトルのピーク部分はほとんど埋もれてしま
っている。このように信号処理をしないときには、周波
数スペクトルｉｔには測定信号ｓによるピーク部分がな
く、測定信号ｓに含まれる本来の周波数成分を認識する
ことは困難である。これに対し、信号処理された周波数
スペクトルｆｔには、カーソル（図中の○印）が示す測
定信号ｓによるピーク部分に代表されるように測定信号
ｓの周波数成分を認識することができ、測定信号の評価
が可能となる。このように、本実施例の信号弁別装置１
０を高速フーリエ変換を利用した周波数分析装置に利用
すれば有効な信号処理が可能となる。

【００２０】［第２実施例］つぎに、第２実施例の信号
弁別装置について説明する。図８は第２実施例の信号弁
別装置５０の構成を示すブロック図である。第２実施例
の信号弁別装置５０は前記第１実施例と較べて信号処理
部５７および演算制御部５４が違うだけでその他の構成
は同じである。信号処理部５７は両波整流及びローパス
フィルタ処理を行う検波回路５７ａを内蔵している。本
実施例の信号弁別装置５０は減衰期間τ2の設定が困難
な減衰特性を有するノイズ信号を弁別するのに適したも
のである。ここで、前記第１実施例と同一の構成部分は
同一の符号で示されている。

【００２１】まず、入力信号ｉ２は端子１５を介して信
号処理部５７に内蔵された検波回路５７ａに入力され
る。図９は入力信号ｉ２および検波回路５７ａによって
検波処理（両波整流及びローパスフィルタ処理）された
中間信号ｍ２を示す波形図である。検波回路５７ａによ
って検波処理された中間信号ｍ２は入力信号ｉ２に較べ
て遅延時間ｔｄだけ遅れた波形を有する。

【００２２】図１０は演算制御部５４が実行する第２の
信号処理を示す制御図である。演算制御部５４は検波処
理された中間信号ｍ２に対して前記第１実施例の信号処
理と同様の信号処理を行なう。すなわち、突発的なノイ
ズ信号を検知するための第１閾値Ｅ、ノイズ信号の発生
または消滅を検知するための第２閾値ｅを設定する。こ
こで、Ａ／Ｄ変換部２１は入力信号ｉ２および中間信号
ｍ２の双方をＡ／Ｄ変換し、入力信号ｉ２および中間信
号ｍ２をそれぞれディジタルデータＤ１（Ｉ）およびデ
ィジタルデータをＤ２（Ｉ）に変換する。変換されたデ
ィジタルデータＤ１（Ｉ）およびディジタルデータＤ２
（Ｉ）は前記第１実施例と同様に波形メモリ２７に記憶
される。また、遅延時間ｔｄ内のサンプリング回数ｄは
サンプリング周波数Ｆｓと遅延時間ｔｄの積で表され
る。さらに、全サンプリング数Ｎを越えるディジタルデ
ータＤ２（Ｎ＋１）の値は「０」とし、サンプリング数
Ｉの初期値を「０」にする（処理２１）。

【００２３】上記初期値の設定を終了すると、つぎの処
理２２に移行する。処理２２では、現在のサンプリング
数Ｉが全サンプリング数Ｎに達したかどうかを比較す
る。達していないとき、ディジタルデータＤ２（Ｉ）と
第１閾値Ｅを比較し、ディジタルデータＤ２（Ｉ）が第
１閾値Ｅより大きくて突発的なノイズ信号が発生してい
るかどうかを判断する（処理２３）。ディジタルデータ
Ｄ２（Ｉ）が第１閾値Ｅ以下にあるときはサンプリング
数Ｉをインクリメントして同様の処理をくりかえす（処
理２３、２４）。ディジタルデータＤ２（Ｉ）は第１閾
値Ｅに到達したときは１つ手前のサンプリング数（Ｉ−
１）を変数Ｊとし（処理２５）、そのディジタルデータ
Ｄ２（Ｊ）が第２閾値ｅより小さくなるまで時系列に遡
及して変数Ｊの値をＪ−１にデクリメントする（処理２
６、処理２７）。このとき、中間信号ｍ２は入力信号ｉ
２に対して遅延時間ｔｄだけ遅れている（図９参照）の
で、この遅延時間ｔｄに相当するサンプリング回数ｄだ
け遡ったサンプリング数（Ｊ−ｄ）における入力信号ｉ
２のディジタルデータＤ１（Ｊ−ｄ）の値を「０」に置
換する（処理２７）。このように、ノイズ信号の立ち上
がりからその発生を検知するまでの時間τ１の間にサン
プリングされたディジタルデータＤ１（Ｊ−ｄ）の値は
「０」になる。

【００２４】また、第１閾値Ｅを越えたときのサンプリ
ング数ＩのディジタルデータＤ２（Ｉ）が減衰して第２
閾値ｅを下回る（処理２８）までサンプリング数Ｉをイ
ンクリメントし、そのときのディジタルデータＤ１（Ｉ
−ｄ）の値を「０」に置換する（処理２９）。このよう
に、中間信号ｍ２のディジタルデータＤ２（Ｉ）が第１
閾値Ｅを越えてから第２閾値ｅを下回るまでを減衰期間
τ２として設定することにより、減衰特性のわからない
ノイズ信号に対しても減衰期間τ２を設定することがで
きる。また、サンプリング数Ｉが全サンプリング数Ｎを
越えると計算を停止する（処理３０）。

【００２５】以上示したように、本実施例の信号弁別装
置５０によれば、検波回路５７ａによって検波処理され
た中間信号ｍ２のディジタルデータＤ２（Ｉ）が第１閾
値Ｅに到達してから減衰により第２閾値ｅを下回るまで
のサンプリング回数に相当する期間を前記第１実施例と
同じ減衰期間τ２に設定することで、ノイズ信号の減衰
特性を知らなくても減衰期間τ２における入力信号ｉ２
のディジタルデータＤ１（Ｉ−ｄ）の値を「０」にする
ことができる。したがって、立ち上がり期間τ１および
減衰期間τ２のディジタルデータＤ１（Ｊ−ｄ）および
Ｄ１（Ｉ−ｄ）の値を「０」にすることにより入力信号
ｉ２のうち測定信号に重畳されたノイズ信号を含む期間
をカットすることができる。

【００２６】［第３実施例］つぎに、第３実施例の信号
弁別回路について説明する。図１１は、第３実施例の信
号弁別回路８０の構成を示すブロック図である。本実施
例の信号弁別装置８０は演算制御部８４に記憶領域８４
ａの他に絶対値変換及びローパスフィルタ処理を施す検
波演算部８４ｂを備える。

【００２７】ここで、前記第１実施例と同一の部分は同
一の符号で示されている。

【００２８】図１２は、入力信号ｉ３を信号処理に得ら
れるディジタルデータを示す波形図である。検波演算部
８４ｂの絶対値変換処理では、入力信号ｉ３は端子１５
を介して信号処理部１７に入力されＡ／Ｄ変換部２１で
ディジタルデータＤ（Ｉ）に変換される。変換されたデ
ィジタルデータＤ（Ｉ）は、検波演算部８４ｂにおける
絶対値変換処理により次式（３０Ａ）にしたがってディ
ジタルデータＤ３（Ｉ）に変換される。続いて、ディジ
タルデータＤ３（Ｉ）は検波演算部８４ｂのローパスフ
ィルタ処理により演算されて図１２に示すディジタルデ
ータＤ４（Ｉ）に変換される。ローパスフィルタ処理で
は、次式（３１Ａ）にしたがってディジタルデータＤ３
（Ｉ）と、インパルスレスポンス（応答）Ｈ（Ｉ）との
コンボリューション（畳み込み）演算が実行される。畳
み込み演算されたディジタルデータＤ４（Ｉ）は、ディ
ジタルデータＤ（Ｉ）と共に波形メモリ２７に記憶され
る。

【００２９】 Ｄ３（Ｉ）＝｜Ｄ（Ｉ）｜ …（３０Ａ） Ｄ４（Ｉ）＝Ｄ３（Ｉ）＊Ｈ（Ｉ） …（３１Ａ） 波形メモリ２７に記憶されたディジタルデータＤ４
（Ｉ）は、第２実施例の中間信号ｍ２をＡ／Ｄ変換した
ディジタルデータＤ２（Ｉ）と同等の信号である。した
がって、ディジタルデータＤ（Ｉ）に対して遅延時間ｔ
ｄだけ遅れている。この後のディジタル信号処理は前記
第２実施例と同様である。このように、第３実施例の信
号弁別回路８０によれば、前記第２実施例と同様に減衰
期間τ２の設定が困難な減衰特性を有するノイズ信号を
弁別することができる。さらに、検波演算部８４ｂはデ
ィジタルデータを用いて絶対値変換処理およびローパス
フィルタ処理を施すことにより、ノイズ信号の影響を受
けにくくできると共に、ディジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）を採用して構成部品を簡略化を図ることがで
きる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の信号弁別装置によれば、入力信
号の中に測定信号より振幅の大きなノイズ信号が重畳さ
れているときに、ノイズ信号が第１閾値を越えて減衰す
るまでの減衰期間内の入力信号のディジタルデータを一
定値に置換し、第１閾値から第２閾値を下回る前まで遡
るディジタルデータの値を一定値に置換するので、ノイ
ズ信号を含む期間を入力信号から排除できる。したがっ
て、分析、評価に適した測定信号を得ることができ、こ
の信号弁別装置をＦＦＴ（高速フーリエ変換）を利用し
た周波数分析装置に前置したり、あるいは内蔵したりし
て有効な信号処理装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の入力信号を示す波形図である。

【図２】第１実施例の信号弁別装置１０の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】第１の信号処理を示す制御図である。

【図４】サンプリング点を示す説明図である。

【図５】測定された入力信号を示す波形図である。

【図６】入力信号を高速フーリエ変換した周波数スペク
トルを示す波形図である。

【図７】一般的なパルス信号の高速フーリエ変換を示す
説明図である。

【図８】第２実施例の信号弁別装置５０の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】第２実施例の信号波形を示す説明図である。

【図１０】第２の信号処理を示す制御図である。

【図１１】第３実施例の信号弁別回路８０の構成を示す
ブロック図である。

【図１２】信号処理されたディジタルデータを示す波形
図である。

【符号の説明】

１０ … 信号弁別装置 ２１ … Ａ／Ｄ変換部 ２４ … 演算制御部 ２７ … 波形メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｈ 17/02 ６７１ Ｈ０３Ｈ 17/02 ６７１Ｃ // Ｇ０１Ｒ 23/16 Ｇ０１Ｒ 23/16 Ｚ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定信号にノイズ信号が重畳された入力
   信号を周期的にサンプリングするサンプリング手段と、 このサンプリング手段によってサンプリングされた入力
   信号の値をディジタルデータに変換するアナログディジ
   タル変換手段と、 このアナログディジタル変換手段によって変換されたデ
   ィジタルデータからノイズを除去して出力する出力手段
   とを備えた信号弁別装置において、前記測定信号の振幅値および前記ノイズ信号の振幅値間
   の値である第１閾値、および該第１閾値より小さな値で
   ある第２閾値を予め設定しておき、 時系列に並べられた前記ディジタルデータの絶対値が前
   記第１閾値に達する直前の前記第２閾値を越えた時点か
   ら、前記第１閾値に達した後、所定時間が経過する時点
   までの範囲内の前記ディジタルデータを一定値に置換す
   る演算制御部を備えたことを特徴とする信号弁別装置。
2. 【請求項２】 前記第１閾値、前記第２閾値、及び前記
   ノイズ信号が前記第１閾値を越えて減衰するまでの減衰
   期間を設定する操作部を備え、 前記演算制御部は、前記ディジタルデータの値と前記第
   １閾値を順次比較する第１の比較手段と、 この第１の比較手段によって前記ディジタルデータの絶
   対値が前記第１閾値の絶対値を越えたと判断されたと
   き、設定された減衰期間内の前記ディジタルデータを一
   定値に置換する第１の一定値置換手段と、 前記第１の比較手段によって前記ディジタルデータの絶
   対値が第１閾値の絶対値を越えたと判断された後に、前
   記第１閾値の絶対値を越える手前から遡る前記ディジタ
   ルデータと第２閾値を比較する第２の比較手段と、 この第２の比較手段によって前記第１閾値の絶対値を越
   える手前から遡る前記ディジタルデータの絶対値が前記
   第２閾値の絶対値を下回ると判断されたとき、前記第１
   閾値の絶対値を越える手前から第２閾値の絶対値を下回
   る前まで遡る前記ディジタルデータの値を一定値に置換
   する第２の一定値置換手段とを備えたことを特徴とする
   請求項１記載の信号弁別装置。
3. 【請求項３】 前記入力信号および前記ディジタルデー
   タのいずれかを検波処理する検波処理部を備え、 前記演算制御部は、前記検波処理により得られ、ディジ
   タル化された検波波形データに基づき、前記ディジタル
   データのうち一定値に置換すべき範囲を決定することを
   特徴とする請求項１記載の信号弁別装置。
4. 【請求項４】 前記第１閾値及び前記第２閾値を設定す
   る操作部を備え、 前記演算制御部は、前記検波波形データの値と前記第１
   閾値を比較する第３の比較手段と、 この第３の比較手段によって前記検波波形データの値が
   前記第１閾値を越えたと判断されたとき以降の検波波形
   データの値を順次前記第２閾値と比較し、これを下回る
   手前までの範囲を求め、その結果に検波処理に伴う遅延
   時間を加味して置換すべき範囲を求めた上で、その範囲
   に亘り、前記ディジタルデータを一定値に置換する第３
   の一定値置換手段と、 前記第３の比較手段によって前記検波波形データの値が
   第１閾値を越えたと判断された後に、前記第１閾値を越
   える手前から遡る前記検波波形データの値と第２閾値を
   比較する第４の比較手段と、 この第４の比較手段によって前記第１閾値を越える手前
   から遡る前記検波波形データの値が前記第２閾値を下回
   ると判断されたとき、前記第１閾値を越える手前から第
   ２閾値を下回る前まで遡る範囲を求め、その結果に前記
   遅延時間を加味して置換すべき範囲を求めた上で、その
   範囲に亘り、前記ディジタルデータの値を一定値に置換
   する第４の一定値置換手段とを備えたことを特徴とする
   請求項３記載の信号弁別装置。