JPH01178814A - 信号の大局的構造認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数の要因から構成される信号が、要因の如何
により信号の振幅と発生時刻が相対的に異なる場合にお
いて、大局的観点から信号を分割し、要因別に信号解析
を行なう上で有用な信号の大局的構造認識装置に関する
。

［従来の技術］ 従来は、信号分析の前処理として大振幅部を分離するこ
とをせず、全体を一括処理するのが一般的であった。

［発明が解決しようとする課題］ 複数の要因からなる信号を解析する場合、全体を一度に
一括処理して解析することは極めて困難であり、効率が
悪い。異なった要因による信号が、時系列的にずれて現
われる場合は、要因別に信号を時分割し、それぞれの信
号ごとに必要な信号解析を行なうのが合理的である。し
かし、このような分割を行なう時点は、予め信号の実態
がわかっている場合ばかりではないため、大局的なパタ
ーン認識や、既にわかっている簡単な条件（知識）を利
用して、分割点を認識する必要が生じる。この分割に当
たっては、各種ノイズ、測定の不安定性等の要因のため
、局所的な信号処理を信号全体について単純に作用させ
るたけでは、汎用性のある安定した手法にならない。

そこで本発明は、要因の違いにより信号の大局的な振幅
か明らかに異なるような場合において、人間が直感的に
判断し得るレベルの大局的な把握を行なうことか可能な
信号の大局的構造認識装置を提供することを目的とする
。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明は上記課題を解決し！」的を達成するために次の
ような手段を講じた。すなイ）ち、発生時刻のすれた複
数の要因から構成される信号が上記要因の如何により振
幅が異なる場合において、移動区間ごとの信号値のばら
つき度を求めることにより各点での振動の大きさを定量
化する第１の手段と、前記信号の自己相関関数の極値点
から前記の移動区間の最も有効な区間幅を決定する第２
の手段と、前記第１の手段により定量化された振動量の
大きさによって信号を大振動区間と小振動区間とに分割
し区間幅が微小な区間を無視することにより大局的にみ
た大振動部を認識する第３の手段とを備えるようにした
。なお本発明の特徴点を列挙すると次のとおりである。

（１）信号分析の前提として大振幅部を分割する点。

（２）信号の局所的な振幅の大きさを表現するために移
動区間を用いる点。

（３）大振幅部の周期を求めるのに自己相関関数の極値
点をみる点。

（４）人間の直感レベルの認識を行なうために、信号の
構成条件と認識結果の照合を行い、パラメータ値へフィ
ードバックする点。

［作用コ 上記手段を購じたことにより以下実施例で説明するよう
な作用を呈し、前記目的を達成できることになる。

［実施例コ 第１図〜第６図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を示す
図で、第１図は全体の構成を示すブロック図、第２図（
ａ）（ｂ）（ｃ）は局所的な振幅の大きさを定量化する
手段とその結果得られる移動偏差関数の一例を示す波形
図、第３図（ａ）（ｂ）は大振幅部の同期を求めるため
の手段としての自己［目間関数の一例を示す波形図、第
４図および第５図は原信号の大振幅部を認識する手段を
説明するための波形図、第６図（ａ）（ｂ）は信号の構
造条件検証とパラメータ調整とを組み込んだ大振幅部認
識ロジックの一部を示すフロー図である。

第１図において、Ａは発生時刻のずれた複数の要因から
構成される信号が上記要因の如何により振幅か異なる場
合において、移動区間ごとの信号値のばらつき度を求め
ることにより、各点での振動の大きさを定量化する第１
の手段である。またＢは前記信号の自己相関関数の極値
点から前記の移動区間の最もを効な区間幅を決定する第
２の手段である。さらにＣは前記第１の手段により定量
化された振動量の大きさによって信号を大振動区間と小
振動区間とに分割し、区間幅が微小な区間を無視するこ
とにより大局的にみた大振動部を認識する第３の手段で
ある。

Ａ、振幅の大きさの定量化 信号の定義域上で区間幅Ｗ、中心値ｔの区間Ｓ　　（ｔ
）−［ｔ−Ｗ／２．ｔ＋Ｗ／２］を考える。第２図は（
ａ）に示す原信号の移動区間幅Ｗにおける区間信号ｓ　
　（Ｂでの信号値のばらつきを示す量（分散、標準偏差
、絶対鎖車均等）を第２図（ｂ）の如く取出し求め、こ
れをσ　（１）とする。Ｗは一定として、区間１ｉ号Ｓ
　　（ｔ）を定義域上で移動して得られるσＷ（ｔ）な
る値の移動偏差関数は、第２図（ｃ）に示す如く信号の
局所的な振幅の大きさを表すものとなる。

Ｂ、移動区間幅Ｗの決定 移動区間幅Ｗは、識別したい大振幅部の振動の周期ｐよ
り大きい必要がある。また大きくなる程、構造の把握が
雑になる。したがってｐの数倍程度がよい。大振幅部の
周期ｐは、次のように求める。

信号全体についてすらし幅Δｔの自己相関関数Ｒ（Δｔ
）を考える。この自己相関関数Ｒ（Δｔ）は信号の定義
域を［１，１］　とすると、Ｓ　　　　　　　ｅ Ｒ（Δ　ｔ）＝　　ｆｌ／　　（ｔ　　　−ｔ　　　−
Δ　ｔ）１ｅ　　　　　　　Ｓ ｔ″ｔ８ となる。第３図（ｂ）の８７に示すように自己相関関数
Ｒ（Δｔ）は、 ・Δ１＝０で最大値をとり（イ）、 ・大きく減少して負の極値Ｒ（Δｔ１）をとり　　（口
　）　　、 ・増加して正の極値Ｒ（Δｔ２）をとる（）＼）。

・その後も振動を繰返し、最終的には減衰していく傾向
になる。

関数Ｒ（Δｔ）が極大値をとる点は、原信号Ｓ１でのな
んらかの周期点に対応している。大振幅部の周期ｐは、
最初の正の極大値Δｔ２が対応しているとみられる。微
少ノイズ等の影響が残る場合も、大振幅振動の効果の大
きいため正に戻らないし、信号が更に大局的に周期をも
つ場合も、Ｒ（Δｔ１）より値として大きい点は現われ
るが、ｐで極大値をもつことには影響しないためである
。

従ってＰ−Δｔ２である。

Ｗはｐの数倍とする Ｃ３大振幅部の認識 Ａで定めた移動偏差値を閾値σ０で分類する。この分類
は、第４図の原信号Ｓ１および第５図の信号ｓ２．Ｓ３
に示されているように大振幅部Ｔ１の小休止や小振幅部
Ｔ２に単体で現われる大信号等の影響を受ける。なお第
４図の原信号Ｓ１について局所的振動の大きさの計量化
を行なうと、第５図の信号Ｓ２が得られ、信号２につい
て閾値による分割と微小区間の無視を行なうと信号Ｓ３
か得られる。上記大信号の影響を受けないための対策と
して以下のように大振幅部認識を行なう。

σ　（１）−σ０の解をｔ−ｔ、、ｔ２．・・・。

ｔ　とすると、 ｄ　麿１　　　＋１゜ ｉ　　　ｔｉｔ　　　　１ ｄ　　　−ｍａｘｄ、とじｄ、＜＜ｄｍａｘ１１８Ｘ　
　　　　　　　　　　　　　　ｌ　　　　　　　　　　
１であるような（１，，１）の組は無視する。

１　　　　１＋１ 第３図の例では、ｄ　ｍ　ａ　Ｘ　　ｄ　１ｏ　”’　
ｊ　ｔ　ｔ　　ｊ　１ｏであり、（ｔ、、ｌ　　ｔ３）
、　　（ｔ４　、ｔ５　）。

（ｔｓ、ｔｌ）、（ｔｓ、　　ｔｌ）＋　　（ｔ　　、
ｔ　　）。

（１１）の組はそれぞれ無視されて、 １１’　　　　１２ σ　（１）−σ０の１効な解はｔｌ、ｉｏ＋　　ｔ１３
となり、第４図（ｂ）に示す構造か認識される。

Ｄ、信号に関する条件とりこみ 人間か直感で大振幅部を認識する際、純粋に振幅だけで
判断することは少ない。信号全体から判断して、「大振
幅部はいくつあるはずだ」とか「大振幅部かこんなに長
く続くはずがない」という判断か入っている。これは、
信号が含まれる大振幅の数、大振幅区間幅の上下限など
構造に関して条件を持っているといえる。

Ａ−Ｃの手段で求めた認識結果をこの（１４成条件に照
合し、矛盾がある場合はパラメータＷ、σ。

を修正して再度大振幅部認識を行なうことにより、人間
と同様の判断を認識に反映させることができる。判断と
パラメータ調整の一例を次表に示す。

条件検証そのパラメータへのフィードバックの繰り返し
の際、同じパラメータの増減を交互に繰り返してループ
することのないよう考慮する必要がある。また、パラメ
ータ調整により、本来対象とすべきでない異常データま
で、むりやり正常データのように扱うことにならないよ
うに注意することも必要である。

これらの点を考慮した大振幅部認識ロジックの一例を第
６図（ａ）（ｂ）に示す。以上の手段は、−例としてＰ
ＷＲプラントのＳＧ非破壊検査においてＥＣＴ信号、管
板部のうち拡管部信号の認識に適用可能である。

なお上記説明では大振幅部とそうでない部分の認識につ
いて説明したか、同様のロジックで振幅の大きさか３種
類以上の信号が時間的にずれて重なった信号についても
分割か可能である。

［発明の効果］ （１）（隻数の要因から構成される信号の解析において
、要因の如何によって生じる信号の振幅が異なり、発生
時刻がずれていれば、分析の前処理として本発明の手段
によって信号を要因別に分割することにより、 ■解析が正確に行なえる。

■分割した信号ごとに必要な解析を行なえばよいので冗
長な処理が減り、分析の効率が上がる。

■分割前は混在する信号が邪魔になって効果をあげられ
なかった分析手法が有効になる。

といった効果を奏する。

（２）上記の（１）における信号分割を行なうに際して
、 ■移動偏差関数を用いることにより局所的な振動の大き
さを計量化することができる。

■局所的振動の大きさを相対的に判断する手段により、
ソフトウェアで行なうのは困難な大局的把握が可能にな
る。

■更に検証とフィトバックの繰り返しにより大局的把握
の信頼性が向上する。

といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図（ａ）（ｂ）は本発明の一実悔例を示す
図で、第１図は全体の構成を示すブロック図、第２図（
ａ）（ｂ）（Ｃ）は局所的な振幅の大きさを定量化する
手段とその結果得られる移動偏差関数の一例を示す波形
図、第３図（ａ）（ｂ）は大振幅部の同期を求めるため
の手段としての自己相関関数の一例を示す波形図、第４
図および第５図は原信号の大振幅部を認識する手段を説
明するための波形図、第６図（ａ）（ｂ）は信号の（１
１Ｗ造条件検証とパラメータ調整とを組み込んだ大振幅
部認識ロジックの一部を示すフロー図である。 Ｓｌ・・・原信号、Ｓ２・・・移動偏差関数、Ｓ３・・
・大振幅部識別結果、Ｓ４・・・移動区間の区間幅Ｗ、
Ｓ５・・移動偏差の閾値σ。、Ｓ６・・・信号の構造に
関する条件、知識、Ｓ７・・・自己相関関数、Ａ・・・
局所的振動量定量化の手段、Ｂ・・・移動区間の区間幅
決定手段、Ｃ・・大振幅部認識手段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１図 第４目 第６図（ａ） 第６０（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発生時刻のずれた複数の要因から構成される信号が上記
   要因の如何により振幅が異なる場合において移動区間ご
   との信号値のばらつき度を求めることにより各点での振
   動の大きさを定量化する第１の手段と、前記信号の自己
   相関関数の極値点から前記移動区間の最も有効な区間幅
   を決定する第２の手段と、前記第１の手段により定量化
   された振動量の大きさによって信号を大振動区間と小振
   動区間とに分割し区間幅が微小な区間を無視することに
   より大局的にみた大振動部を認識する第３の手段とを備
   えたことを特徴とする信号の大局的構造認識装置。