JP4814136B2 - 信号処理方法および信号処理装置 - Google Patents
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物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対する90度の移相処理を行う第1移相処理段階(S2)と、
前記90度の移相処理を受けた信号に対して、さらに90度の移相処理を行う第2移相処理段階(S3)と、
前記第1移相処理段階で得られた信号と前記第2移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階(S4)と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階(S5)と、
前記生成した雑音信号と前記入力信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階(S7)とを含み、
さらに、
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階(S4)と、
該算出した周波数情報と、前記第1移相処理および第2移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階(S6)とを含むことを特徴としている。
物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に含まれる所定周波数より高い高域雑音成分を除去(S21)し、該高域雑音成分が除去された信号から前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める信号処理方法であって、
前記低域雑音を除去する処理は、
前記高域雑音成分が除去された信号について、前記所定周波数以下の低域雑音成分に対する90度の移相処理を行う第1移相処理段階(S2′)と、
前記90度の移相処理を受けた信号に対して、さらに90度の移相処理を行う第2移相処理段階(S3)と、
前記第1移相処理段階で得られた信号と前記第2移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記高域雑音成分が除去された信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階(S4)と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階(S5)と、
前記生成した雑音信号と前記高域雑音成分が除去された信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階(S7)とを含み、
さらに、
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階(S4)と、
該算出した周波数情報と、前記第1移相処理および第2移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階(S6)とを含むことを特徴としている。
前記第1移相処理を行う前段階として、入力信号に対してデシメーション処理を行うことを特徴としている。
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する段階を含むことを特徴としている。
物理量が負荷されたときのセンサ(1)の出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対して90度の移相処理を行う第1の移相手段(22)と、
前記第1の移相手段によって90度の移相処理を受けた信号に対してさらに90度の移相処理を行う第2の移相手段(23)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段(25)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段(26)と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段(28)と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記入力信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段(31)とを備え、
さらに、
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段(27)と、
前記算出した周波数情報と、前記第1の移相手段および第2の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段(29)とを備えている。
物理量が負荷されたときのセンサ(1)の出力信号に対するA/D変換処理を行うA/D変換器(21)と、
前記A/D変換器の出力信号を受け、所定周波数より高い高域雑音成分を除去する高域雑音除去部(40)と、
前記高域雑音除去部の出力信号を受け、前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去する低域雑音除去部(50)とを有する信号処理装置であって、
前記低域雑音除去部が、
前記高域雑音除去部から出力される信号に対して90度の移相処理を行う第1の移相手段(22)と、
前記第1の移相手段によって90度の移相処理を受けた信号に対してさらに90度の移相処理を行う第2の移相手段(23)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段(25)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段(26)と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段(28)と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記高域雑音除去部から出力される信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段(31)とを備え、
さらに、
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段(27)と、
前記算出した周波数情報と、前記第1の移相手段および第2の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段(29)とを備えていることを特徴としている。
前記第1の移相手段の前段に、入力信号に対してデシメーション処理を行うデシメーション手段(60)を設けたことを特徴としている。
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する非線形処理手段(61)を備えたことを特徴としている。
先ず始めに、本発明の信号処理方法を図1のフローチャートに基づいて説明する。
φ(k)=tan−1[Xi(k)/Xq(k)]
A(k)=[Xi(k)2+Xq(k)2]1/2
f=(1/2π)[φ(k)−φ(k−1)]
により、瞬時位相φ(k)、瞬時振幅A(k)および周波数fの情報を算出する(S4)。
I(k)=sin[φ(k)+π/4]
Q(k)=cos[φ(k)+π/4]
が生成され、さらに振幅Aが乗じられて加算され、
n(k)=A[I(k)+Q(k)]
の雑音成分が生成される(S5)。
この信号処理装置20は、図示しない物品搬送装置に備えられたロードセル等のセンサ11の出力信号x(t)を、A/D変換器21により例えば2kHzでオーバサンプリングして、量子化雑音が少ないデジタルの原信号X(k)を得て、第1の移相手段22に入力している。
φ(k)=tan−1[Xi(k)/Xq(k)]
を行い、位相情報φ(k)を求める。
A(k)=[Xi(k)2+Xq(k)2]1/2
を行い、振幅情報A(k)を求める。
=A(k)・{sin[φ(k)+π/4]+cos[φ(k)+π/4]}
図3は、物理量Mに対応した振幅が0.5で、繰り返し周波数が3Hzでセンサに負荷される場合で、且つ、周波数39Hz、振幅0.01、周波数39.5Hz、振幅0.01、周波数55Hz、振幅0.01、周波数60Hz、振幅0.2、周波数63Hz、振幅0.2、周波数90Hz、振幅1の各交流成分が重畳している信号x(t)に対する処理を示しており、図3の(a)の入力信号X(k)に対して、上記の雑音生成処理を行うことで、図3の(b)のような雑音信号N(k)が得られ、前記した原信号との合成処理により、図3の(c)のように物理量に対応した振幅0.5を持つ繰り返し周波数3Hzの信号S(k)が得られている。
Claims (8)
- 物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対する90度の移相処理を行う第1移相処理段階(S2)と、
前記90度の移相処理を受けた信号に対して、さらに90度の移相処理を行う第2移相処理段階(S3)と、
前記第1移相処理段階で得られた信号と前記第2移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階(S4)と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階(S5)と、
前記生成した雑音信号と前記入力信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階(S7)とを含み、
さらに、
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階(S4)と、
該算出した周波数情報と、前記第1移相処理および第2移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階(S6)とを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に含まれる所定周波数より高い高域雑音成分を除去(S21)し、該高域雑音成分が除去された信号から前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める信号処理方法であって、
前記低域雑音を除去する処理は、
前記高域雑音成分が除去された信号について、前記所定周波数以下の低域雑音成分に対する90度の移相処理を行う第1移相処理段階(S2′)と、
前記90度の移相処理を受けた信号に対して、さらに90度の移相処理を行う第2移相処理段階(S3)と、
前記第1移相処理段階で得られた信号と前記第2移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記高域雑音成分が除去された信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階(S4)と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階(S5)と、
前記生成した雑音信号と前記高域雑音成分が除去された信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階(S7)とを含み、
さらに、
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階(S4)と、
該算出した周波数情報と、前記第1移相処理および第2移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階(S6)とを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 前記第1移相処理を行う前段階として、入力信号に対してデシメーション処理を行うことを特徴とする請求項2記載の信号処理方法。
- 前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する段階を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の信号処理方法。
- 物理量が負荷されたときのセンサ(1)の出力信号に対するA/D変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対して90度の移相処理を行う第1の移相手段(22)と、
前記第1の移相手段によって90度の移相処理を受けた信号に対してさらに90度の移相処理を行う第2の移相手段(23)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段(25)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段(26)と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段(28)と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記入力信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段(31)とを備え、
さらに、
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段(27)と、
前記算出した周波数情報と、前記第1の移相手段および第2の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段(29)と備えた信号処理装置。 - 物理量が負荷されたときのセンサ(1)の出力信号に対するA/D変換処理を行うA/D変換器(21)と、
前記A/D変換器の出力信号を受け、所定周波数より高い高域雑音成分を除去する高域雑音除去部(40)と、
前記高域雑音除去部の出力信号を受け、前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去する低域雑音除去部(50)とを有する信号処理装置であって、
前記低域雑音除去部が、
前記高域雑音除去部から出力される信号に対して90度の移相処理を行う第1の移相手段(22)と、
前記第1の移相手段によって90度の移相処理を受けた信号に対してさらに90度の移相処理を行う第2の移相手段(23)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段(25)と、
前記第1の移相手段で得られた信号と前記第2の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段(26)と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段(28)と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記高域雑音除去部から出力される信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段(31)とを備え、
さらに、
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段(27)と、
前記算出した周波数情報と、前記第1の移相手段および第2の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段(29)とを備えていることを特徴とする信号処理装置。 - 前記第1の移相手段の前段に、入力信号に対してデシメーション処理を行うデシメーション手段(60)を設けたことを特徴とする請求項6記載の信号処理装置。
- 前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する非線形処理手段(61)を備えたことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の信号処理装置。
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