JPH0758610A - 信号弁別回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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雑音信号を除去でき
る信号弁別回路を提供する。 【構成】 信号弁別回路１０は測定信号ｓに振幅の大き
なノイズパルス信号ｎが重畳された入力信号を閾値Ｅと
比較する比較器２２、このノイズパルス信号ｎが閾値Ｅ
を越えた時点から一定のパルス幅Ｔのパルス信号ｏを出
力するパルス発生回路２５、このパルス信号ｏのパルス
幅Ｔの期間だけスイッチオフされるアナログスイッチ回
路３５、および入力信号を遅延時間τだけ遅延させる遅
延回路２９を備える。アナログスイッチ回路３５は遅延
回路２９によって遅延された入力信号の伝達は遅延時間
τ＋時間幅Ｔの期間だけカットされるので、カットされ
た期間に含まれるノイズパルス信号ｎは除去される。

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回路に関し、
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
幅の大きな雑音信号を除去する信号弁別回路に関する。

【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の計測
中に回転機械の内外で突発的に大きな振動が発生して計
測中の振動と重なったり、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ノイズパルス信
号が発生し測定信号に重畳したりすることがある。

【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、これらの測定対象以外のノ
イズパルス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、ノイズパルスがないと確認できた区間の信号の分析
結果を評価に使うとか、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
産を一時停止するなどしなければならず不都合なことが
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
雑音信号を除去できる信号弁別回路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
に、本発明の信号弁別回路は入力信号と予め設定された
閾値を比較する比較器と、この比較器の比較結果に応じ
てパルス信号を発生するパルス発生回路と、前記入力信
号を遅延させる遅延回路と、この遅延回路によって遅延
された入力信号の伝達を、前記パルス発生回路によって
発生された前記パルス信号のパルス幅の期間だけ遮断す
る信号伝達手段とを備える。

【０００７】

【作用】本発明の信号弁別回路は入力信号と予め設定さ
れた閾値を比較器により比較し、この比較器の比較結果
に応じてパルス発生回路によりパルス信号を発生し、遅
延回路により前記入力信号を遅延させ、この遅延回路に
よって遅延された入力信号の伝達を、信号伝達手段によ
り前記パルス発生回路によって発生された前記パルス信
号のパルス幅の期間だけ遮断する。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明の信号弁別回路の実施例を図
面に基づいて説明する。

【０００９】［第１実施例］図１は第１実施例の信号弁
別回路の構成を示す回路図である。信号弁別回路１０
は、比較器２２、パルス発生回路２５、遅延回路２９、
バッファ増幅器３３、アナログスイッチ回路３５、カウ
ンタ４３および計数比較器４７を備える。

【００１０】比較器２２は入力端子１３からの入力信号
と基準電圧源１５の閾値Ｅとの大きさを比較し、入力信
号が閾値Ｅを越えるとＨレベルのトリガ信号を出力す
る。パルス発生回路２５は比較器２２からのトリガ信号
の立ち上がりでトリガされてパルス幅Ｔのパルス信号を
発生するワンショットマルチバイブレータ回路からな
る。遅延回路２９は入力端子１３からの入力信号を所定
の遅延時間τだけ遅らせて出力するものであり、測定信
号に重畳された大きな振幅のノイズパルス信号の立ち上
がり時点から比較器２２の閾値Ｅを越える時点までに要
する時間を遅延時間τとして予測しあらかじめ設定して
いる。この遅延回路２９は図３に示すように簡単な時定
数回路を備えて構成されるもので、その遅延時間τは式
（１０Ａ）、（１０Ｂ）に示すように周波数ｆの減少関
数であるが、時定数Ｔ0に対して周波数が０．０５／Ｔ0
以下の変動では遅延時間τが±５％以内の範囲に収まる
ので、この周波数範囲の入力信号を用いればほとんど歪
なく遅延させることができる。

【００１１】 Ｔ0＝Ｃ0×Ｒ0 … （１０Ａ） τ（ｆ）＝２Ｔ0／（１＋４×π²・Ｔ0²・ｆ²） … （１０Ｂ） バッファ増幅器３３は遅延回路２９で遅延された入力信
号を増幅して出力端子３７に出力する。アナログスイッ
チ回路３５は遅延回路２９側の接点３５ａとバッファ増
幅器３３側の接点３５ｂとの接続をパルス発生回路２５
からのパルス信号によって入切する。また、アナログス
イッチ回路３５はノーマリーオン型のスイッチで制御端
子３５ｃにＨレベルのパルス信号が入力されている間だ
けスイッチオフする。カウンタ４３はパルス発生回路２
５からのパルス信号を計数する。計数比較器４７はカウ
ンタ４３の値が所定の許容値を越えたとき警報を示す信
号を端子４５に出力する。

【００１２】つぎに、信号弁別回路１０の動作を図２に
示す信号波形を参照しつつ説明する。図２の符号ａ、
ｂ、ｃおよびｄは図１の回路における同一符号部分の信
号波形を示している。入力信号ａは測定信号ｓに閾値Ｅ
を越えるノイズパルス信号ｎが重畳された信号波形であ
る。ノイズパルス信号ｎが閾値Ｅを越えた時点で比較器
２２によりトリガ信号ｇが発生し、次段のパルス発生回
路２５に入力される。このトリガ信号ｇによってパルス
発生回路２５がトリガされると、パルス幅Ｔを有するパ
ルス信号ｏが出力されてアナログスイッチ回路３５の制
御端子３５ｃに入力される。

【００１３】また、入力信号ａは分岐し遅延回路２９に
入力されると、遅延時間τだけ遅れて次段のアナログス
イッチ回路３５の接点３５ａに出力される。アナログス
イッチ３５はパルス発生回路２５からのパルス信号のパ
ルス幅Ｔの期間だけスイッチオフされるので、アナログ
スイッチ回路３５の接点３５ｂから出力される出力信号
ｄは入力信号ａから遅延時間τ遅れ、しかもパルス幅Ｔ
の期間だけカットされた信号波形となる。すなわち、ノ
イズパルス信号ｎはこのカットされたパルス幅Ｔの期間
に含まれるので、出力信号ｄはノイズパルス信号ｎを含
む期間がカットされた信号波形を示すことになる。ここ
で、遅延時間τ＋パルス幅Ｔの期間はノイズパルス信号
ｎの始端から終端までを完全に包含しかつパルスノイズ
信号ｎ以外の測定信号ｓをできる限り失わない期間に調
節されている。本実施例では遅延時間τを例えば８０〜
１００μｓｅｃに設定し、パルス幅Ｔは対象となるノイ
ズパルス信号ｎに応じて設定するが、例えば約５００μ
secとする。

【００１４】また、パルス発生回路２５で発生されるパ
ルス信号ｏはカウンタ４３で計数され、計数されたカウ
ント値は計数比較器４７に所定時間毎に転送される。計
数比較器４７では、転送されたカウント値があらかじめ
設定された許容値を越えるとき、ノイズパルス信号ｎが
多く発生しているために測定信号ｓの多くの部分が失わ
れることになり出力信号ｄを正しく評価できなくなるこ
との警報を示す信号を端子４５に出力する。

【００１５】ここで、パルス信号発生器２５は、図４に
示すようにノイズパルス信号ｎ１の検知時点からパルス
幅Ｔのパルス信号ｏ１を出力している間に次のノイズパ
ルス信号ｎ２が検知されたとき、後者のノイズパルス信
号ｎ２を完全に除去するためにその検知時点からあらた
めてパルス幅Ｔのパルス信号ｏ２を出力することにより
比較的長いパルス幅を有するパルス信号ｏを発生できる
再トリガ可能のものである。したがって、ノイズパルス
信号ｎが局所的に重なり合って発生しても、これらのノ
イズパルス信号ｎを正しく除去できる。

【００１６】このように本実施例の信号弁別回路１０に
よれば、測定信号ｓにノイズパルス信号ｎが重畳された
入力信号ａからノイズパルス信号ｎが存在する期間だけ
入力信号をカットすることにより出力信号ｄを得るの
で、入力信号ａからノイズパルス信号ｎが除去できる。

【００１７】［第２実施例］つぎに、第２実施例の信号
弁別回路について説明する。図５は第２実施例の信号弁
別回路５０の構成を示す回路図である。第２実施例の信
号弁別回路５０は両極性の信号波形を有する入力信号を
弁別するものである。この信号弁別回路５０は比較器２
２の非反転入力端子の前に両波整流回路５２を設けた点
を除けば前記第１実施例と同じ構成である。したがっ
て、入力端子１３に両極性の信号波形を有する入力信号
が入力されると、入力端子１３から遅延回路２９を経由
して出力端子３７に至るまでの信号波形は両極性の信号
波形となって前記第１実施例と異なるが、比較器２２を
含む制御回路５０ａの各部の信号波形は前記第１実施例
と同じである。ここで、前記第１実施例と同じ構成部分
は同一の符号で示す。

【００１８】このように、入力信号中に負の極性を有す
る比較的大きな振幅のノイズパルス信号があっても、両
波整流回路５２で正の極性の信号波形に反転されるの
で、両波整流回路５２の出力信号を比較器２２の非反転
入力端子に入力すれば第１実施例と同じ動作によりノイ
ズパルス信号を含む期間がカットされた両極性の信号波
形を有する出力信号が出力端子３７に出力される。

【００１９】尚、本実施例では両波整流回路５２を用い
て両極性の波形を有する入力信号を一方の極性だけの信
号波形に変換したが、両波整流回路５２に限らず２乗回
路、２乗平均回路、絶対値回路など同様の機能を有する
回路で構成してもよい。図６は第２実施例の変形例を示
す信号弁別回路６０の構成を示す回路図である。この信
号弁別回路６０は比較器２２と並列に比較器６４を備
え、その比較器６４の入力に反転増幅器６３を設け、並
列に設けられたこれらの比較器６２、６４の出力端子に
は論理和回路６５が設けられている。このような構成に
より、反転増幅器６３では入力信号の極性が反転され、
比較器６４では極性が反転された入力信号は比較器２２
の閾値Ｅと同じ閾値で弁別される。このように、ノイズ
パルス信号の極性によることなく、正の極性の信号波形
であれば比較器２２からのトリガ信号により、負極性の
波形であれば比較器６４からのトリガ信号により論理和
回路６５を介してパルス発生器２５に入力され、同様の
入力信号の弁別を行なうことができる。

【００２０】［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７は第３実施例の信号弁
別回路８０の構成を示す回路図である。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。この信
号弁別回路８０はパルス幅Ｔのパルス信号によってアナ
ログスイッチ回路３５を駆動する代わりに、フリップフ
ロップ回路８３を設ける。このフリップフロップ回路８
３のセット端子には前記第１実施例の比較器２２の出力
端子が接続されており、リセット端子には比較器８６の
出力端子が接続されている。フリップフロップ回路８３
の出力端子はアナログスイッチ回路３５の制御端子３５
ｃに接続されている。この比較器８６は図８に示すよう
に比較器２２の閾値Ｅよりも低い閾値ｅが設定されてお
り、その反転入力端子に遅延回路２９で遅延された信号
が入力される。閾値ｅは予測されるノイズパルス信号の
終端近傍の信号レベルに設定されている。

【００２１】この信号弁別回路８０の動作を図８に基づ
いて説明する。入力信号の中に含まれるノイズパルス信
号ｎａが比較器２２の閾値Ｅを越えると、比較器２２か
らフリップフロップ回路８３のセット端子にＨレベル信
号が出力されてフリップフロップ回路８３の出力はＨレ
ベルにセットされる。つづいて、遅延回路２９によって
測定信号ｓと共に遅延されたノイズパルス信号ｎｋがピ
ークを越えてやがて比較器６４の閾値ｅを下回ると、比
較器８６からフリップフロップ回路８３のリセット端子
にＨレベル信号が出力されてフリップフロップ回路８３
はＬレベルにリセットされる。これにより、フリップフ
ロップ回路８３の出力がセットされてからリセットされ
るまでのパルス幅の期間にアナログスイッチ回路３５の
制御端子３５ｃにＨレベルの信号が加えられることにな
り、この期間の信号伝達は遮断される。

【００２２】このように、第３実施例の信号弁別回路８
０によれば、ワンショットマルチバイブレータからなる
パルス発生回路によって一定期間のパルス幅Ｔを有する
パルス信号を発生させる代わりに、ノイズパルス信号ｎ
が立ち上がって閾値Ｅを越えピークを経て下降し閾値ｅ
を下回るまでの期間をパルス幅として有するパルス信号
でアナログスイッチ回路３５をスイッチオフするので、
ノイズパルス信号ｎの信号波形に応じた信号のカット期
間を設けることができる。したがって、予測できない信
号波形を有するノイズパルス信号ｎであっても的確にノ
イズパルス信号ｎを除去できる。

【００２３】尚、前記第１実施例と同様に、カウンタお
よび計数比較器を設けてカウント値があらかじめ設定さ
れた許容値を越えるとき、ノイズパルス信号ｎが多いた
めに測定信号ｓの多くの部分が失われて正しい評価を期
待できないことの警報を出力する構成を付加してもよい
ことは勿論である。また、遅延回路として広い周波数範
囲を有するローパスフィルタを用いて構成し、信号の位
相を微分することにより遅延させてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の信号弁別回路によれば、入力信
号の中に測定信号より振幅の大きなノイズパルス信号が
重畳されているときに、比較器によるノイズパルス信号
と閾値の比較結果に応じてパルス発生器からパルス信号
を発生し、遅延回路によって遅延された入力信号の伝達
はこのパルス信号のパルス幅の期間だけ遮断されるの
で、このパルス幅の期間に含まれるノイズパルス信号を
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る。また、この信号弁別
回路を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
号処理回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の信号弁別回路１０の構成を示す回
路図である。

【図２】信号弁別回路１０の各部の波形を示す説明図で
ある。

【図３】遅延回路２９の構成を示す回路図である。

【図４】パルス発生回路２５の出力信号を示す説明図で
ある。

【図５】第２実施例の信号弁別回路５０の構成を示す回
路図である。

【図６】第２実施例の変形例の信号弁別回路６０の構成
を示す回路図である。

【図７】第３実施例の信号弁別回路８０の構成を示す回
路図である。

【図８】フリップフロップ回路８３の出力信号を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０ … 信号弁別回路 ２２ … 比較器 ２５ … パルス発生回路 ２９ … 遅延回路 ３５ … アナログスイッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号と予め設定された閾値を比較す
   る比較器と、 この比較器の比較結果に応じてパルス信号を発生するパ
   ルス発生回路と、 前記入力信号を遅延させる遅延回路と、 この遅延回路によって遅延された入力信号の伝達を、前
   記パルス発生回路によって発生された前記パルス信号の
   パルス幅の期間だけ遮断する信号伝達手段とを備えた信
   号弁別回路。