JPH0610817U - 簡易型信号診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は対象とする機器の微小な変動を瞬時
にとらえ、異常の兆候を迅速に周囲に通知する。 【構成】 信号入力装置１によって予め設定されている
サンプリング周期で入力信号を取り込むとともに、診断
処理装置・解析部２によって前記信号入力装置１で取り
込んだ入力信号を予め設定されている解析処理方法で解
析してデータファイル５に記憶させた後、診断処理装置
・診断部３によって前記データファイル５に記憶されて
いる解析結果と正常時の解析結果とを比較して前記入力
信号が正常か否かが診断され、この診断結果を表示用ス
クリーン７等から報知する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電気・電力・制御産業で扱う電気信号の診断を行う簡易型信号診断 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の各種産業で取扱う電気器具、機械器具、制御機器の定常性を診断する方 法としては、これらに具備されたメータなどの指示器及び電源系統に関する断の 有無、更には設備として出力される各指示計や記録計などの値により判断してい ることが多く、もっぱら単一信号の異常、あるいは終局的な結果としての異常を とらえている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、現在においては、技術進歩にともない、それらの機器が多様化し、 新技術による各種新材料の利用により、これらの異常形態も、また複雑・難解な 原因が単独ではなく相互にからみ合って起こっている現状であり、それらの原因 究明と、その異常による他への影響を最小限にくいとめる手法が必要となってい る。

【０００４】 本考案は、上記従来の問題点を改善すべくなされたものであり、その目的とす るところは、機械を構成している各部品より発する信号を、雑音解析法と呼ばれ る解析法にて解析し、定常時と異常時の解析結果の違いの程度を判定レベルによ って診断し、これによって対象とする機器の微小な変動を瞬時にとらえ、異常の 兆候を迅速に周囲に通知することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために本考案による簡易型信号診断装置は、予め設定さ れているサンプリング周期で入力信号を取り込む信号入力装置と、この信号入力 装置で取り込まれた入力信号を予め設定されている解析処理方法で解析する信号 解析装置と、この信号解析装置の解析結果を取り込んで記憶するデータファイル と、このデータファイルに記憶されている解析結果と正常時の解析結果とを比較 して前記入力信号が正常か否かを診断する信号診断部と、この信号診断部の診断 結果を報知する報知部とを備えたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】

上記の構成において、信号入力装置によって予め設定されているサンプリング 周期で入力信号が取り込まれるとともに、信号解析装置によって前記信号入力装 置で取り込まれた入力信号が予め設定されている解析処理方法で解析されてデー タファイルに記憶された後、信号診断部によって前記データファイルに記憶され ている解析結果と正常時の解析結果とが比較されて前記入力信号が正常か否かが 診断され、この診断結果が報知部から報知される。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案による簡易型信号診断装置の一実施例を示すブロック図であり、 図２および図３は同実施例の動作例を示すフローチャートである。。

【０００８】 この図に示す簡易型信号診断装置は、解析・診断パラメータ設定装置４により 設定されるサンプリング周期について複数の信号入力がある場合はその最短のも のを選出し、中止要求が行われるまで信号の入力を行う（ステップＳＴ１）。入 力された信号データは、解析・診断パラメータ設定装置４により設定される入力 レンジにより（ステップＳＴ２）、診断処理装置・解析部２で処理可能な固定長 バイナリデータに変換し、解析・診断パラメータ設定装置４により設定されるサ ンプリング時系列点数分のデータを蓄積する（ステップＳＴ３〜ＳＴ６）。

【０００９】 そして、所定の点数分データ蓄積が行われた場合、診断処理装置・解析部２を 駆動し、そのデータを受渡す（ステップＳＴ６）。

【００１０】 診断処理装置・解析部２では、解析・診断パラメータ設定装置４により設定さ れる３解析手法により（ステップＳＴ７）、以下の解析計算を行う（ステップＳ Ｔ８）。

【００１１】 ＜解析処理手法ａ＞ この解析処理手法ａでは、信号の値に対し上／下限レベルを設定し、そのレベ ルを超過することにより信号の異常を検知する為、その上／下限レベルを信号の 平均値の一次式で表し遂次計算する。

【００１２】 ＜遂次計算処理＞

【数１】 Ｙ（ｎ）＝Ｙ（ｎ−１）＋ＷＴ１（Ｘ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１））…（１）

【数２】 ＷＴ１＝ＭＡＸ（１／ｎ，Δｔ／Ｔm ） …（２） 但し、Ｘ（ｎ）：サンプルデータ Ｙ（ｎ）：平均値 Ｔm ：解析・診断パラメータ設定装置４にて設定されている時定数 Δｔ：解析・診断パラメータ設定装置４にて設定されているサンプリ ング周期、但し、初期値はＹ（１）＝Ｘ（１）とする。

【００１３】 ＜解析処理手法ｂ＞ この解析処理手法ｂでは、信号の１回分の時系列データに対し、高速フーリエ 変換計算により時間領域から周波数領域に変換し、これによって得られるスペク トル波形の比較により信号の異常を検知する為、各統計量を計算する。

【００１４】 ＜計算処理＞

【数３】 ＡＰＳＤ（Ｌ）＝ＳＲ（Ｌ）・ＳＲ（Ｌ）＋ＳＩ（Ｌ）・ＳＩ（Ｌ）…（３）

【数４】 但し、Ｌ＝０，１，２，…，Ｎ／２

【数５】 但し、Ｌ＝０，１，２，…，（Ｎ／２−１） Ｎ：時系列データ数 Ｘ（ｉ）：信号データ ＳＲ（Ｌ）：ｃｏｓ変換定数 ＳＩ（Ｌ）：ｓｉｎ変換定数 ＡＰＳＤ（Ｌ）：時系列データのフーリエ変換の絶対値（信号に含ま れる周波数成分毎の大きさを表す値。）

【数６】 ＣＰＲ_ij（Ｌ）＝ＳＲ_i （Ｌ）・ＳＲ_j （Ｌ） ＋ＳＩ_j （Ｌ）・ＳＩ_j （Ｌ） …（６）

【数７】 ＣＰＩ_ij（Ｌ）＝ＳＲ_i （Ｌ）・ＳＩ_j （Ｌ） −ＳＩ_j （Ｌ）・ＳＲ_j （Ｌ） …（７） 但し、ＳＲ_i ，ＳＩ_i ：信号ｉのフーリエ係数 ＳＲ_j ，ＳＩ_j ：信号ｊのフーリエ係数 ＣＰＲ_ij：信号ｉ−ｊ間の相互スペクトル実数部 ＣＰＩ_ij：信号ｉ−ｊ間の相互スペクトル虚数部

【数８】 ＣＰＳＤ_G （Ｌ）＝（ＣＰＲ_ij（Ｌ）・ＣＰＲ_ij（Ｌ） ＋ＣＰＩ_ij（Ｌ）・ＣＰＩ_ij（Ｌ））^1/2 …（８）

【数９】 ＣＰＳＤ_P （Ｌ）＝ｔａｎ^-1（ＣＰＩ_ij（Ｌ）／ＣＰＲ_ij（Ｌ））…（９） ＣＰＳＤ_G ：相互パワースペクトル密度 ＣＰＳＤ_P ：位相 Ｌ＝１，２，３，…，Ｎ／２ この他に、規格化ＡＰＳＤ、規格化ＣＰＳＤ、コヒーレンス関数、伝達関数、 自己相関関数、相互相関関数という統計量も計算される。

【００１５】 そして、前述の診断処理装置・解析部２で計算された各計算結果は、解析・診 断パラメータ設定装置４により設定される保存タイミングにてデータファイル５ に保存され、解析・診断パラメータ設定装置４により設定される診断タイミング にて、診断処理装置・診断部３に渡される（ステップＳＴ９）。

【００１６】 診断処理装置・診断部３では、前述手法に従い以下の診断を行う（ステップＳ Ｔ１０）。

【００１７】 ＜解析処理手法ａに対する診断＞ この診断では、ε_LAT ＜Ｘ（ｎ）＜ε_HAT を連続Ｋ回満たさなかった場合に、 アラートと診断する。

【００１８】 また、ε_LAM ＜Ｘ（ｎ）＜ε_HAM を連続Ｋ回満たさなかった場合に、アラーム と診断する。

【００１９】 但し、ε_LAT ＝ａ_LAT ・Ｙ（ｎ）＋ｂ_LAT ε_HAT ＝ａ_HAT ・Ｙ（ｎ）＋ｂ_HAT ε_LAM ＝ａ_LAM ・Ｙ（ｎ）＋ｂ_LAM ε_HAM ＝ａ_HAM ・Ｙ（ｎ）＋ｂ_HAM Ｋ：解析・診断パラメータ設定装置４により設定される異常とする連 続回数 ａ_i ，ｂ_j ：解析・診断パラメータ設定装置４により設定される上／ 下限レベルを決定する為の係数 アラート、アラーム：異常の強さ→アラート＜アラーム ＜解析処理手法ｂに対する診断＞ この診断では、解析処理手法ｂによって計算される各統計量は、解析・診断パ ラメータ設定装置４によって設定される基準データ作成タイミングにより、デー タファイル５に基準データとして保存されており、遂次計算される解析結果とこ の基準データとを周波数帯域毎に比較を行い、その差が解析・診断パラメータ設 定装置４によって設定される判定値を満たしたときに異常を判断する。

【００２０】 そして、診断処理装置・診断部３にて異常と判定された場合は、即座に、デー タファイル５に診断結果データとして保存され（ステップＳＴ１１）、同時に表 示出力装置６を駆動する。

【００２１】 表示出力装置６では、解析・診断パラメータ設定装置４によって設定されたパ ラメータとデータファイル５に保存された解析結果データ及び診断結果データを 元に、解析手法に対応して設置された警報用ランプ８の点灯を行い、通報の為に 警報用スピーカ９を鳴動し、解析手法に対応する表示データの編集を行い、表示 用スクリーン７に表示出力する（ステップＳＴ１２）。

【００２２】 表示用スクリーン７への表示内容としては、解析処理手法ａでは異常発生前後 の変化を数値の一覧と曲線表示により行い、解析処理手法ｂでは異常発生を捕え た統計量の基準データと比較データのスペクトル波形表示によって行う。

【００２３】 このように、この実施例においては、機械を構成している各部品より発する信 号を、雑音解析法と呼ばれる解析法に解析し、定常時と異常時の解析結果の違い の程度を判定レベルによって診断するようにしたので、信号の異常兆候を迅速に とらえることが可能となる。

【００２４】 なぜならば、従来の様に例えば過電流の為の電源ＦＵＳＥ断を引き起こしてい た該信号に本考案の装置を施せば、解析・診断パラメータ設定装置により設定さ れるサンプリング周期と判定レベルの精度にて、過電流を監視させることができ 、電源断に至らない微細な変動をも検出せしめるからである。

【００２５】 また、この実施例においては、複数の信号間の関り合いによる複雑な異常現象 を把握することが可能となる。

【００２６】 なぜならば、被診断装置について製品化する時点での各信号間のスペクトル波 形を基準データとして保存させておくことにより、運用段階における製品引き渡 し時の品質テスト及び、引き渡し後の移動中における監視を本考案の装置にて行 うことにより、現在のスペクトル波形と基準データによるスペクトル波形の比較 にて、複雑な信号の関り合いによって引き起こされる異常をもとらえることが可 能だからである。

【００２７】 また、これらのことは、製品としての品質確認、定期検査の簡略化、省力化に も効果を発揮することができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、機械を構成している各部品より発する信 号を、雑音解析法と呼ばれる解析法にて解析し、定常時と異常時の解析結果の違 いの程度を判定レベルによって診断し、これによって対象とする機器の微小な変 動を瞬時にとらえ、異常の兆候を迅速に周囲に通知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による簡易型信号診断装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】図１に示す簡易型信号診断装置の動作例を示す
フローチャートである。

【図３】図１に示す簡易型信号診断装置の動作例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ 信号入力装置 ２ 診断処理装置・解析部（信号解析装置） ３ 診断処理装置・診断部（信号診断部） ４ 解析 ・診断パラメータ設定装置 ５ データファイル ６ 表示出力装置 ７ 表示用スクリーン（報知部） ８ 警報用ランプ（報知部） ９ 警報用スピーカ（報知部）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め設定されているサンプリング周期で
   入力信号を取り込む信号入力装置と、 この信号入力装置で取り込まれた入力信号を予め設定さ
   れている解析処理方法で解析する信号解析装置と、 この信号解析装置の解析結果を取り込んで記憶するデー
   タファイルと、 このデータファイルに記憶されている解析結果と正常時
   の解析結果とを比較して前記入力信号が正常か否かを診
   断する信号診断部と、 この信号診断部の診断結果を報知する報知部と、 を備えたことを特徴とする簡易型信号診断装置。