JP5718126B2 - 微細振動特徴量算出装置、微細振動特徴量算出方法及びプログラム - Google Patents
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Description
<着目する微細振動について>
本発明の実施形態では、被検査体である物体に生じている微細振動を検出する装置(より詳細には、被検査体である物体に生じている微細振動に関する特徴量を算出する装置)について説明を行うものとする。ここで、本実施形態において着目する微細振動は、着目している物体が動くことにより物体に瞬間的に生じる、物体自体の動きよりも細かく変化する振動である。この際に、物体の動きとは、必ずしも物体の位置の移動を伴う動きとは限らず、物体全体としての位置は変化していないものの、物体の内部に存在するものが物体内でその位置を変化させることにより、結果として物体に生じる動きをも含むものである。
まず、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る微細振動検出装置の構成について、簡単に説明する。図1は、本実施形態に係る微細振動検出装置10の構成を示した説明図である。
続いて、図2を参照しながら、本実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200の構成について、詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200の構成を示したブロック図である。
・・・(式108)
以下では、再び図2に戻って、本実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200が備える微細振動特徴量算出部207について、詳細に説明する。
続いて、図7を参照しながら、本実施形態に係る微細振動特徴量算出方法の流れの一例について説明する。図7は、本実施形態に係る微細振動特徴量算出方法の流れの一例を示した流れ図である。
以下では、以上説明した本実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200の各種変形例について、簡単に説明する。
上記説明では、本実施形態に係るビート信号特徴量算出部205が、振動速度算出部221、2階微分算出部223及び相関係数算出部225の3つの処理部を主に備える場合について説明した。しかしながら、図8に示したように、本変形例に係るビート信号特徴量算出部205が、振動速度算出部221及び2階微分算出部223のみを備え、相関係数算出部225を有していない場合であっても、微細振動特徴量算出部207は、各種の微細振動特徴量を算出可能である。
上記説明では、ビート信号を利用して実施される各種のデータ処理が、微細振動特徴量算出装置200内で実施される場合について説明した。しかしながら、以上説明したような微細振動特徴量算出装置200の各機能が、ドップラーセンサ100と同一の装置内に実装されていてもよい。また、ドップラーセンサ100のみが測定対象の存在する空間内に配置されており、微細振動特徴量算出装置200の各機能が遠隔のサーバ等に実現されていてもよい。更に、以上説明したような微細振動特徴量算出装置200の一部の機能がドップラーセンサ100と同一の装置内に実装されていてもよい。
次に、図10を参照しながら、本発明の実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図10は、本発明の実施形態に係る微細振動特徴量算出装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る微細振動特徴量算出装置及び微細振動特徴量算出方法によれば、ドップラー効果によりドップラーセンサの出力周波数と被測定物の速度が変換可能な線形の関係にあることに着目し、微細振動をドップラー周波数の変化、すなわち振動速度の変化と捉え、微細振動の振動速度の時間に関する2階微分を算出し急峻な変化を抽出することにより、微細振動の測定環境に関わらず、被測定物に発生している微細振動に関する特徴量を正確に算出することが可能となる。
100 ドップラーセンサ
101 測定部
103 周波数変換部
105 振動速度算出部
107 データ出力部
109 記憶部
200 微細振動特徴量算出装置
201 ビート信号取得部
203 周波数変換部
205 ビート信号特徴量算出部
207 微細振動特徴量算出部
209 微細振動特徴量出力部
211 表示制御部
213 記憶部
221 振動速度算出部
223 2階微分算出部
225 相関係数算出部
251 データ取得部
Claims (7)
- 微細振動を伴う物体に対して、所定の周波数を有する放射波を放射するとともに、当該放射波の前記物体による反射波を検出し、前記放射波の周波数と前記反射波の周波数との差分に相当する周波数を有するビート信号を出力するドップラーセンサから出力された当該ビート信号を取得するビート信号取得部と、
取得した前記ビート信号を周波数領域の信号へと変換する周波数変換部と、
周波数領域の信号へと変換された前記ビート信号を利用して、前記微細振動の振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量を算出するビート信号特徴量算出部と、
を備え、
前記ビート信号特徴量算出部は、前記振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量として、前記振動速度の時間に関する2階微分を算出し、前記振動速度の時間変化から前記微細振動を強調する
ことを特徴とする、微細振動特徴量算出装置。 - 算出された前記ビート信号特徴量を利用して、前記微細振動の時間的な位置、前記微細振動の間隔及び前記微細振動の振動数の少なくとも何れかを含む微細振動特徴量を算出する微細振動特徴量算出部を更に備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の微細振動特徴量算出装置。 - 前記ビート信号特徴量算出部は、前記周波数領域の信号へと変換されたビート信号のうち、所定の周波数範囲の前記ビート信号を利用して、前記ビート信号特徴量を算出する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の微細振動特徴量算出装置。 - 前記振動速度は、前記周波数領域の信号へと変換されたビート信号に含まれる周波数成分において、各周波数をドップラー効果による周波数変化とみなした速度に変換し、当該速度を各周波数のパワーを重みとみなす加重平均として、所定の周波数範囲で算出した値である
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の微細振動特徴量算出装置。 - 前記振動速度は、前記周波数領域の信号へと変換されたビート信号に含まれる周波数成分において、各周波数を、各周波数のパワーを重みとみなす加重平均として、所定の周波数範囲で算出した値である
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の微細振動特徴量算出装置。 - 微細振動を伴う物体に対して、所定の周波数を有する放射波を放射するとともに、当該放射波の前記物体による反射波を検出し、前記放射波の周波数と前記反射波の周波数との差分に相当する周波数を有するビート信号を出力するドップラーセンサから出力された当該ビート信号を取得するビート信号取得ステップと、
取得した前記ビート信号を周波数領域の信号へと変換する周波数変換ステップと、
周波数領域の信号へと変換された前記ビート信号を利用して、前記微細振動の振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量を算出するビート信号特徴量算出ステップと、
を含み、
前記ビート信号特徴量算出ステップでは、前記振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量として、前記振動速度の時間に関する2階微分を算出し、前記振動速度の時間変化から前記微細振動を強調する
ことを特徴とする、微細振動特徴量算出方法。 - 微細振動を伴う物体に対して、所定の周波数を有する放射波を放射するとともに、当該放射波の前記物体による反射波を検出し、前記放射波の周波数と前記反射波の周波数との差分に相当する周波数を有するビート信号を出力するドップラーセンサから信号を取得することが可能なコンピュータに、
前記ドップラーセンサから出力された前記ビート信号を取得するビート信号取得機能と、
取得した前記ビート信号を周波数領域の信号へと変換する周波数変換機能と、
周波数領域の信号へと変換された前記ビート信号を利用して、前記微細振動の振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量を算出するビート信号特徴量算出機能と、
を実現させ、
前記ビート信号特徴量算出機能は、前記振動速度の時間に関する急峻な変化を表すビート信号特徴量として、前記振動速度の時間に関する2階微分を算出し、前記振動速度の時間変化から前記微細振動を強調する、プログラム。
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