特開 2023-180024 周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180024

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 23/16 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

G01R23/16 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093067

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河添 佑矢

(57)【要約】

【課題】異常発生時のピーク値を抽出可能な周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラムを得る。
【解決手段】処理サーバ１０は、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率α以内となる周波数範囲を間引き区間として設定し、複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出し、検出した最大値を間引き区間の中央値に設定し、設定した中央値を記憶部１４０に記録する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する間引き区間設定部と、
前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する最大値検出部と、
前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する中央値設定部と、
を含む周波数データ解析装置。

【請求項2】

前記間引き区間設定部は、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率以内となる周波数範囲を間引き区間として設定する請求項１に記載の周波数データ解析装置。

【請求項3】

前記間引き区間設定部は、所定の監視最低周波数に周波数を検出する検出部の周波数分解能を加算して得た間引き開始周波数に対して、前記周波数許容誤差率、サンプリング点数、所定の監視最高周波数、及び前記間引き開始周波数に基づいて算出される間引き率を乗算して間引き周波数帯を得ると共に、前記間引き区間を、前記間引き開始周波数が下限で、前記間引き開始周波数に前記間引き周波数帯を加算して得た周波数を上限として設定する請求項２に記載の周波数データ解析装置。

【請求項4】

前記間引き区間設定部は、前記上限を新たな間引き開始周波数に設定し、前記新たな間引き開始周波数が前記監視最高周波数以下の場合に、前記新たな間引き開始周波数に基づいて新たな間引き周波数帯を算出し、前記新たな間引き開始周波数が下限で、前記新たな間引き開始周波数に前記新たな間引き周波数帯を加算して得た周波数を上限とする新たな間引き区間を設定し、
前記最大値検出部は、前記周波数スペクトルから、前記新たな間引き区間における最大値を検出する請求項３に記載の周波数データ解析装置。

【請求項5】

前記間引き区間設定部は、前記新たな間引き開始周波数が、前記監視最高周波数を超えるまで、前記新たな間引き区間を設定する請求項４に記載の周波数データ解析装置。

【請求項6】

前記間引き区間設定部は、全周波数帯域で同一の周波数誤差率を保持するように、高周波数領域における前記間引き区間を、低周波数領域における前記間引き区間よりも広く設定する請求項１～５のいずれか１項に記載の周波数データ解析装置。

【請求項7】

周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する工程と、
前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する工程と、
前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する工程と、
を含む周波数データ解析方法。

【請求項8】

コンピュータを、
周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する間引き区間設定部、前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する最大値検出部、及び前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する中央値設定部として機能させる周波数データ解析プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異なる周波数のデータを含む周波数スペクトルの解析に係る周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

センサで取得したデータの周波数解析により機械設備等を監視するシステムが用いられている。当該システムでは、例えば、ネットワークを介してセンサから送信されたデータをデータベース等に蓄積し、蓄積したデータの解析結果に基づいて機械設備等の対象物を監視するのが一般的だが、データ量が多く、ネットワーク及びデータベースの負荷が大きくなるという問題があった。

【0003】

膨大なデータ量に対処すべく、例えば、元データから必要な波形を切り取ってデータ量を低減する等が行われるが、ピーク値が突発的に大きくなるような異常時の波形を適切に捕捉することが阻害されるおそれがあった。または、周波数解析後のピーク値を降順に所定数だけ取得してデータ量の低減を図る場合もあるが、異常発生時のピーク数は事前に予測できないので、所定数だけの取得では、異常発生時のピーク値を取りこぼすおそれがあった。

【0004】

特許文献１には、時系列データを閾値と比較して決定した特定周波数の区間における時系列データを解析対象とするデータ圧縮方法の発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１２２９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、特定周波数の区間外は対象外なので、区間外に発生したピーク値を抽出できないという問題があった。

【0007】

本発明は、上記事実を考慮し、異常発生時のピーク値を抽出可能な周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために請求項１に記載の周波数データ解析装置は、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する間引き区間設定部と、前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する最大値検出部と、前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する中央値設定部と、を含む

【0009】

請求項１に記載の周波数データ解析装置によれば、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに設定した間引き区間で検出された最大値を、間引き区間の中央値に設定して記録することにより、異常発生時のピーク値を抽出できる。

【0010】

請求項２に記載の周波数データ解析装置は、前記間引き区間設定部は、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率以内となる周波数範囲を間引き区間として設定する。

【0011】

請求項２に記載の周波数データ解析装置によれば、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率以内となるように間引き区間を設定することにより、検出された最大値を間引き区間の中央値にした場合の誤差を許容範囲に収めることが可能となる。

【0012】

請求項３に記載の周波数データ解析装置は、前記間引き区間設定部は、所定の監視最低周波数に周波数を検出する検出部の周波数分解能を加算して得た間引き開始周波数に対して、前記周波数許容誤差率、サンプリング点数、所定の監視最高周波数、及び前記間引き開始周波数に基づいて算出される間引き率を乗算して間引き周波数帯を得ると共に、前記間引き区間を、前記間引き開始周波数が下限で、前記間引き開始周波数に前記間引き周波数帯を加算して得た周波数を上限として設定する。

【0013】

請求項３に記載の周波数データ解析装置によれば、所定の監視最低周波数に、周波数を検出する検出部の周波数分解能を加算して得た間引き開始周波数、周波数許容誤差率、サンプリング点数、及び所定の監視最高周波数に基づいて、間引き区間を、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率以内となる周波数範囲として設定できる。

【0014】

請求項４に記載の周波数データ解析装置は、前記間引き区間設定部は、前記上限を新たな間引き開始周波数に設定し、前記新たな間引き開始周波数が前記監視最高周波数以下の場合に、前記新たな間引き開始周波数に基づいて新たな間引き周波数帯を算出し、前記新たな間引き開始周波数が下限で、前記新たな間引き開始周波数に前記新たな間引き周波数帯を加算して得た周波数を上限とする新たな間引き区間を設定し、前記最大値検出部は、前記周波数スペクトルから、前記新たな間引き区間における最大値を検出する。

【0015】

請求項４に記載の周波数データ解析装置によれば、間引き区間を逐次更新することにより、幅広い周波数スペクトルのデータ量削減処理を実行できる。

【0016】

請求項５に記載の周波数データ解析装置は、前記間引き区間設定部は、前記新たな間引き開始周波数が、前記監視最高周波数を超えるまで、前記新たな間引き区間を設定する。

【0017】

請求項５に記載の周波数データ解析装置によれば、監視最低周波数から監視最高周波数までの周波数スペクトルのデータ量削減処理を実行できる。

【0018】

請求項６に記載の周波数データ解析装置は、前記間引き区間設定部は、全周波数帯域で同一の周波数誤差率を保持するように、高周波数領域における前記間引き区間を、低周波数領域における前記間引き区間よりも広く設定する。

【0019】

請求項６に記載の周波数データ解析装置によれば、低周波数領域よりも高周波数領域において前記間引き区間を広く設定することにより、全周波数帯域で同一の周波数誤差率を保持することができる。

【0020】

上記目的を達成するために請求項７に記載の周波数データ解析方法は、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する工程と、前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する工程と、前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する工程と、を含む。

【0021】

請求項７に載の周波数データ解析方法によれば、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに設定した間引き区間で検出された最大値を、間引き区間の中央値に設定して記録することにより、異常発生時のピーク値を抽出できる。

【0022】

上記目的を達成するために請求項８に記載の周波数データ解析プログラムは、コンピュータを、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに間引き区間として設定する間引き区間設定部、前記周波数解析データから得た複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出する最大値検出部、及び前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定する中央値設定部として機能させる。

【0023】

請求項８に記載の周波数データ解析プログラムによれば、周波数解析データを所定の周波数範囲ごとに設定した間引き区間で検出された最大値を、間引き区間の中央値に設定して記録することにより、異常発生時のピーク値を抽出できる。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、本発明に係る周波数データ解析装置、周波数データ解析方法、及び周波数データ解析プログラムによれば、異常発生時のピーク値を抽出できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１実施形態に係る周波数データ解析装置の構成の一例を示したブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る処理サーバの具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】処理サーバのＣＰＵの機能ブロック図である。

【図4】第１実施形態に係る周波数データ解析装置を構成する利用者端末、処理サーバ、測定制御部、及び記憶部の各々における処理の一例を示したフローチャートである。

【図5】図４のステップＳ１０６の計測パラメータ計算処理を示したフローチャートである。

【図6】図４のステップＳ１２０におけるデータ量削減処理を示したフローチャートである。

【図7】間引き区間概略を示した説明図である。

【図8】（Ａ）は、間引き区間において最大値を抽出した場合の説明図であり、（Ｂ）は、抽出した最大値を間引き区間の中央値に設定した場合を示した説明図である。

【図9】データ量削減処理をする前の間引き前のデータ数と、データ量削減処理をした後の間引き後のデータ数とを比較した概略図である。

【図10】（Ａ）は、データ量削減処理をする前のデータのスペクトラムアナライザによる周波数スペクトルの一例であり、（Ｂ）は、データ量削減処理後のデータのスペクトラムアナライザによる周波数スペクトルの一例である。

【図11】第１実施形態に係る周波数データ解析装置の処理の一例を示したシーケンス図である。

【図12】第２実施形態に係る周波数データ解析装置の構成の一例を示したブロック図である。

【図13】第２実施形態に係る周波数データ解析装置の処理の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態］
以下、図１を用いて、本実施形態に係る周波数データ解析装置１００について説明する。図１に示した周波数データ解析装置１００は、ネットワーク６２に、検査対象物１２４の状態を検出するセンサ１２２を制御する測定制御部１２０と、ネットワークを介して測定制御部１２０から送信されたデータを解析する処理サーバ１０と、処理サーバ１０が解析したデータ等を蓄積する記憶部１４０と、記憶部１４０に蓄積したデータを閲覧可能な利用者端末１３０と、を含む。本実施形態では、センサ１２２は、検査対象物１２４の振動を検出する振動センサを一例として取り上げるが、検査対象物１２４の電流、又は電圧等の電気的特性を検出するセンサであってもよい。

【0027】

記憶部１４０は、データベースを備えたデータサーバであり、処理サーバ１０は、高度な演算処理を高速で実行できるコンピュータである。記憶部１４０及び処理サーバ１０の各々は、単体のサーバでもよいが、処理負荷を分散できるクラウドでもよい。記憶部１４０及び処理サーバ１０は、同一のサーバでもよい。利用者端末１３０は、必須の構成ではなく、例えば、処理サーバ１０にキーボード、及びマウス等の入力装置と、ディスプレイ等の出力装置が備わっていれば省略してもよい。

【0028】

図２は、本実施形態に係る処理サーバ１０の具体的な構成の一例を示すブロック図である。処理サーバ１０は、コンピュータ４０を含んで構成されている。コンピュータ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４、ＲＡＭ（Random Access Memory）４６、及び入出力ポート４８を備える。一例としてコンピュータ４０は、高度な演算処理を高速で実行できる機種であることが望ましい。

【0029】

コンピュータ４０では、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、ＲＡＭ４６、及び入出力ポート４８がアドレスバス、データバス、及び制御バス等の各種バスを介して互いに接続されている。入出力ポート４８には、各種の入出力機器として、ディスプレイ５０、マウス５２、キーボード５４、ハードディスク（ＨＤＤ）５６、及び各種ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等）５８から情報の読み出しを行うディスクドライブ６０が各々接続されている。

【0030】

また、入出力ポート４８には、ネットワーク６２が接続されており、ネットワーク６２に接続された各種機器と情報の授受が可能とされている。本実施形態では、ネットワーク６２には、測定制御部１２０、利用者端末１３０、及び記憶部１４０が接続されている。

【0031】

本実施形態では、記憶部１４０に、処理サーバ１０が解析したデータ等が記憶されるものとして説明するが、コンピュータ４０に内蔵されたＨＤＤ５６や外付けのハードディスク等の外部記憶装置に記憶部１４０の情報を記憶するようにしてもよい。

【0032】

コンピュータ４０のＨＤＤ５６には、周波数データを解析するプログラム等がインストールされている。本実施形態では、ＣＰＵ４２が当該プログラムを実行することにより、測定制御部１２０を介して取得したセンサ１２２が検出した周波数データを解析する。

【0033】

本実施形態の周波数データの解析に係るプログラムをコンピュータ４０にインストールするには、幾つかの方法があるが、例えば、当該プログラムをセットアッププログラムと共にＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等に記憶しておき、ディスクドライブ６０にディスクをセットし、ＣＰＵ４２に対してセットアッププログラムを実行することによりＨＤＤ４６に当該プログラムをインストールする。または、公衆電話回線又はネットワーク６２を介してコンピュータ４０と接続される他の情報処理機器と通信することで、ＨＤＤ４６に当該プログラムをインストールするようにしてもよい。

【0034】

図３は、処理サーバ１０のＣＰＵ４２の機能ブロック図を示す。処理サーバ１０のＣＰＵ４２が周波数データの解析に係るプログラムを実行することで実現される各種機能について説明する。周波数データの解析に係るプログラムは、センサ１２２によるデータ取得条件等を算出する計測パラメータ計算処理機能、高速フーリエ変換等によりデータの周波数解析を行う周波数解析機能、データ量の削減を行うデータ量削減処理機能、及び蓄積したデータを解析する蓄積データ解析機能を備えている。ＣＰＵ４２がこの各機能を有する機械学習に係るプログラムを実行することで、ＣＰＵ４２は、図３に示すように、計測パラメータ計算処理部７２、周波数解析部７４、データ量削減処理部７６、及び蓄積データ解析部７８として機能する。

【0035】

図４は、本実施形態に係る周波数データ解析装置１００を構成する利用者端末１３０、処理サーバ１０、測定制御部１２０、及び記憶部１４０の各々における処理の一例を示したフローチャートである。ステップＳ１００では、利用者端末１３０から解析情報が入力される。入力される解析情報は、監視したい最低周波数である監視最低周波数Ｆmin、監視したい最高周波数である監視最高周波数Ｆmax、許容可能な周波数誤差率である周波数許容誤差率α（０＜α＜１）である。監視最低周波数Ｆmin、及び監視最高周波数Ｆmax、及び周波数許容誤差率αの各々は、任意に設定できるが、処理サーバ１０の処理能力等で対応できる範囲内に設定する。

【0036】

ステップＳ１０２では、入力された解析情報を処理サーバ１０に送信する。処理サーバ１０は、ステップＳ１０４で解析情報を受信する。

【0037】

ステップＳ１０６では、処理サーバ１０の計測パラメータ計算処理部７２が、計測パラメータを算出する。

【0038】

図５は、図４のステップＳ１０６の計測パラメータ計算処理を示したフローチャートである。ステップＳ２００では、周波数レンジＲを設定する。本実施形態で周波数レンジＲは、図４のステップＳ１００で入力した監視最高周波数Ｆmaxである。データ量を削減する間引き処理では、対象のデータは予め許容される周波数誤差率（周波数許容誤差率α）以上の精度をもっていなければならない。本実施形態では、確認したい最高周波数Ｆmaxを周波数レンジＲとし、後述する式（１）で必要なサンプリング点数Ｎを決定する。

【0039】

ステップＳ２０２では、サンプリング点数Ｎを算出する。サンプリング点数Ｎは、下記の式（１）によって算出される。下記の式（１）の１．２８は、高速フーリエ変換を可能とするレンジを示す係数である。サンプリング点数Ｎは、当該係数を乗算した周波数レンジＲを、周波数許容誤差率αと監視最低周波数Ｆminとの積で除算して得た商である。
Ｎ＝１．２８Ｒ/αＦmin …（１）

【0040】

ステップＳ２０４では、上記の式（１）によって算出したサンプリング点数Ｎを整数化する。具体的には、算出したＮを切り上げて整数値に変換する。

【0041】

ステップＳ２０６では、データ取得条件を設定して処理をリターンする。ステップＳ２０６で設定するデータ取得条件は、ステップＳ２００で設定した周波数レンジＲと、ステップＳ２０４で整数化したサンプリング点数Ｎである。

【0042】

図４のステップＳ１０８では、処理サーバ１０は、算出した計測パラメータを測定制御部１２０に送信する。

【0043】

ステップＳ１１０では、測定制御部１２０は、計測パラメータを受信する。ステップＳ１１２で測定制御部１２０は、計測パラメータに含まれる周波数レンジＲ、及びサンプリング点数Ｎに従ってセンサ１２２を制御し、データを取得するデータ計測を行う。そして、ステップＳ１１４で測定制御部１２０は、計測データを処理サーバ１０に送信する。

【0044】

ステップＳ１１６では、処理サーバ１０は、計測データを受信する。そして、ステップＳ１１８では、処理サーバ１０の周波数解析部７４において、計測データを構成する波形を抽出する周波数解析を行う。一例として、ステップＳ１１８における周波数解析では、高速フーリエ変換等が用いられる。ステップＳ１１８での周波数解析により、信号が周波数別に分類された、いわゆる周波数スペクトルが得られる。

【0045】

ステップＳ１２０では、処理サーバ１０のデータ量削減処理部７６において、周波数解析後の計測データのデータ量を削減するデータ量削減処理を行う。

【0046】

図６は、図４のステップＳ１２０におけるデータ量削減処理を示したフローチャートである。ステップＳ３００では、周波数レンジＲを設定する。周波数レンジは、前述のように、確認したい最高周波数Ｆmaxである。

【0047】

ステップＳ３０２では、間引き開始周波数Ｆ'を設定する。間引き開始周波数Ｆ'は、下記の式（２）で算出される。式（２）に示したように、間引き開始周波数Ｆ'は、監視最低周波数Ｆminに周波数分解能Δｆを加算したものである。周波数分解能Δｆは、高速フーリエ変換を可能とするレンジに係り、一例として２．５６である。
Ｆ'＝Ｆmin ＋ Δｆ …（２）

【0048】

ステップＳ３０４では、間引き率βを算出する。間引き率βは、下記の式（３）で算出される。間引き率βは、後述するように、真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率α以内となるように決定する。
β＝（２αＮＦ'－ ２．５６Ｒ）/ ＮＦ' …（３）

【0049】

ステップＳ３０６では、間引き区間を算出する。図７は、間引き区間Ｆ'βの概略を示した説明図である。図７に示したように、間引き区間Ｆ'βは、ステップＳ３０２で設定した間引き開始周波数Ｆ'からＦ'＋ Ｆ'βまでの所定の周波数範囲である。

【0050】

ステップＳ３０８では、間引き区間Ｆ'β内の信号強度の最大値を抽出する。図７では、最大値が間引き開始周波数Ｆ'で検出された場合を示している。また、検出された最大値は、本来の真の値は、周波数Ｆで検出されるべきものであるとする。かかる場合、最大値が検出された周波数は、真の値が検出された周波数に対して、｜Ｆ－Ｆ'｜の計測・解析誤差が生じている。

【0051】

ステップＳ３１０では、抽出した最大値の周波数値を間引き区間Ｆ'βの中央値に設定する。図７では、抽出された最大値である抽出点が、間引き区間中央値であるＦ'＋ Ｆ'β/２の周波数に設定された状態を示している。最大値が抽出点として間引き区間Ｆ'βの中央値に設定されたことにより、抽出点の周波数は、真の値が検出された周波数に対して、｜Ｆ－Ｆ'| ＋ Ｆ'β/２の誤差が生じている。従って、真の値が検出された周波数に対する抽出点の周波数の誤差率は、下記の式（４）のようになる。本実施形態では、下記の式（４）で示された誤差率が周波数許容誤差率α以内となるように、間引き率βを設定する。
（｜Ｆ－Ｆ'| ＋ Ｆ'β/２）/ Ｆ …（４）

【0052】

ステップＳ３１０では、間引き区間Ｆ'βの中央値に設定した抽出点を間引きデータとして記録する。

【0053】

図８（Ａ）は、間引き区間において最大値を抽出した場合の説明図であり、図８（Ｂ）は、抽出した最大値を間引き区間の中央値に設定した場合を示した説明図である。図８（Ｂ）に示したように、本実施形態では、中央値に設定した間引きデータ以外のデータは抹消することにより、データ量を削減している。

【0054】

また、本実施形態では、全周波数帯域で同一の周波数誤差率を保持するために低周波数領域よりも高周波数領域において間引き区間を広く設定する。本実施形態において、全周波数帯域は、一例として監視最低周波数Ｆminから監視最高周波数Ｆmaxまでの周波数である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示したように、高周波数領域での間引き開始周波数Ｆ₂'は、低周波数領域での間引き開始周波数Ｆ₁'よりも大きいので、前述の式（３）によって各々算出される、高周波数領域での間引き率β₂は、低周波数領域での間引き率β₁よりも大きくなる。その結果、Ｆ₁'β₁≦Ｆ₂'β₂となるので、低周波数領域よりも高周波数領域において間引き区間を広く設定することができる。

【0055】

ステップＳ３１２では、間引き開始周波数Ｆ'を更新する。新たな間引き開始周波数Ｆ'は、図７に示したＦ'＋ Ｆ'βである。

【0056】

ステップＳ３１４では、更新した間引き開始周波数Ｆ'が、監視最高周波数Ｆmax以下か否かを判定する。ステップＳ３１４で、更新した間引き開始周波数Ｆ'が、監視最高周波数Ｆmax以下の場合は、手順をステップＳ３０４に移行して、間引き率βの算出から間引き開始周波数Ｆ'までの手順を反復する。ステップＳ３１４で、更新した間引き開始周波数Ｆ'が、監視最高周波数Ｆmax以下ではない場合は、処理をリターンする。

【0057】

図９は、データ量削減処理をする前の間引き前のデータ数と、データ量削減処理をした後の間引き後のデータ数とを比較した概略図である。図９では、一例として、周波数許容誤差率αを１～５％の範囲で設定した場合のデータ量削減処理で、９９％近くのデータ量削減が可能になっている。

【0058】

図１０（Ａ）は、データ量削減処理をする前のデータのスペクトラムアナライザによる周波数スペクトルの一例であり、図１０（Ｂ）は、データ量削減処理後のデータのスペクトラムアナライザによる周波数スペクトルの一例である。図１０（Ｂ）では、９９％近くのデータ量削減処理によって、ピーク値が顕著に観察でき、後段の蓄積データ解析での演算負荷を低減できる。

【0059】

以上説明したデータ量削減処理後のデータは、図４のステップＳ１２４で、処理サーバ１０の蓄積データ解析部７８において、蓄積データの解析を行う。ステップＳ１２４での蓄積データの解析は、一例として、センサ１２２が振動センサであれば、振動の周波数の解析である。本実施形態では、ステップＳ１２０のデータ量削減処理によって、間引き区間における最大値を間引き区間の中央値として抽出することにより、データ量を削減しているので、蓄積データの解析における演算負荷を低減できる。

【0060】

ステップＳ１２６では、記憶部１４０にデータを蓄積する。ステップＳ１２６で記憶部１４０にデータを蓄積した後、図４に示した処理は終了する。

【0061】

図１１は、本実施形態に係る周波数データ解析装置１００の処理の一例を示したシーケンス図である。ステップＳ１では、利用者端末１３０から解析情報が入力され、ステップＳ２では、入力された解析情報が処理サーバ１０に送信される。

【0062】

ステップＳ３では、処理サーバ１０は、利用者端末１３０から送信された解析情報に基づいて計測パラメータを算出する。そして、ステップＳ４では、算出した計測パラメータを、測定制御部１２０に送信する。

【0063】

ステップＳ５では、測定制御部１２０は、受信した計測パラメータに従った計測制御信号をセンサ１２２に出力する。そして、ステップＳ６では、センサ１２２は、受信した計測制御信号に従ってデータ計測を行い、ステップＳ７で、センサ１２２は、計測で検出したデータを測定制御部１２０に送信する。

【0064】

ステップＳ８では、測定制御部１２０は、センサ１２２からのデータを受信し、ステップＳ９では、測定制御部１２０は、受信したデータを処理サーバ１０に送信する。

【0065】

ステップＳ１０では、処理サーバ１０は、データを受信する。ステップＳ１１では、処理サーバ１０は、高速フーリエ変換等による周波数解析を行う。

【0066】

ステップＳ１２では、間引き区間によるデータ量削減処理を行う。ステップＳ１３で、処理サーバ１０は、蓄積データ解析を行う。そして、ステップＳ１４では、処理サーバ１０は、解析後のデータを記憶部１４０に送信する。

【0067】

ステップＳ１５では、記憶部１４０は、処理サーバ１０から受信したデータを蓄積する。

【0068】

ステップＳ１６では、利用者端末１３０から記憶部１４０にデータ閲覧要求が送信される。

【0069】

ステップＳ１７では、記憶部１４０は、利用者端末１３０からのデータ閲覧要求に従ってデータ送信を行い、ステップＳ１８では、利用者端末１３０は、記憶部１４０から送信されたデータを受信する。

【0070】

以上説明したように、本実施形態は、監視最低周波数Ｆminと監視最高周波数Ｆmaxとの間における周波数スペクトルにおいて検出される信号の周波数の、真の値に対する誤差率が許容可能な周波数誤差率である周波数許容誤差率α以内になるように間引き区間を設定する。そして、間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出し、検出した最大値を間引き区間の中央値に設定することにより、異常発生時のピーク値が抽出可能であると共に、データ解析に供するデータ量の削減を行っている。

【0071】

間引き区間の最大値を代表値とすることにより、それ以外のデータは削減することができるので、元データから９９％近くのデータ量を削減することが可能となる。その結果、図１０（Ｂ）に示したように、ピーク値が顕著に観察でき、後段のデータ解析での演算負荷を低減できる。

【0072】

間引き区間の設定は、間引き区間が開始される間引き開始周波数Ｆ'が、監視最高周波数Ｆmaxを超えるまで反復するので、監視最低周波数Ｆminと監視最高周波数Ｆmaxとの間の周波数スペクトルのデータ解析を、演算負荷を抑制しつつ実行できる。

【0073】

本実施形態では、一例として、振動センサで検出した振動の周波数スペクトルを対象データとしたが、これに限定されない。元データが周波数スペクトルを呈するデータであれば、電磁波、電流、電圧、又は音波等のデータ解析に対しても、異常発生時のピーク値が抽出可能であると共に、データ解析に供するデータ量の削減が可能となる。

【0074】

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る周波数データ解析装置２００は、図１２に示したように、１台の制御演算装置２２０が、第１実施形態における処理サーバ１０、測定制御部１２０、利用者端末１３０、及び記憶部１４０の機能を備える点で第１実施形態と相違する。しかしながら、センサ１２２及び検査対象物１２４は、第１実施形態と同じなので、第１実施形態と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0075】

図１３は、本実施形態に係る周波数データ解析装置２００の処理の一例を示したフローチャートである。ステップＳ４００では、解析情報が入力される。入力される解析情報は、第１実施形態と同じく、監視したい最低周波数である監視最低周波数Ｆmin、監視したい最高周波数である監視最高周波数Ｆmax、許容可能な周波数誤差率である周波数許容誤差率α（０＜α＜１）である。監視最低周波数Ｆmin、及び監視最高周波数Ｆmax、及び周波数許容誤差率αの各々は、任意に設定できるが、制御演算装置２２０の処理能力等で対応できる範囲内に設定する。

【0076】

ステップＳ４０２では、図４のステップＳ１０６と同様に計測パラメータを算出する。算出する計測パラメータは、第１実施形態と同じく、周波数レンジＲ及びサンプリング点数Ｎである。

【0077】

ステップＳ４０４では、計測パラメータに含まれる周波数レンジＲ、及びサンプリング点数Ｎに従ってセンサ１２２を制御し、データを取得するデータ計測を行う。

【0078】

ステップＳ４０６では、計測データを構成する波形を抽出する周波数解析を行う。ステップＳ４０６における周波数解析は、第１実施形態と同じく、高速フーリエ変換等が用いられる。

【0079】

ステップＳ４０８では、図４のステップＳ１２０と同様に、周波数解析後の計測データのデータ量を削減するデータ量削減処理を行う。

【0080】

ステップＳ４１０では、蓄積データの解析を行う。ステップＳ４１０での蓄積データの解析は、一例として、センサ１２２が振動センサであれば、振動の周波数の解析である。本実施形態では、ステップＳ４０８のデータ量削減処理によって、間引き区間における最大値を、間引き区間の中央値として抽出することにより、データ量を削減しているので、蓄積データの解析における演算負荷を低減できる。

【0081】

ステップＳ４１２では、制御演算装置２２０の記憶装置にデータを蓄積して処理を終了する。

【0082】

以上説明したように、本実施形態では、第１実施形態における処理サーバ１０、測定制御部１２０、利用者端末１３０、及び記憶部１４０の機能を備える制御演算装置２２０によって、計測パラメータの設定、センサ１２２の制御、データ量削減処理、蓄積データ解析、及びデータの蓄積を行うことができる。

【0083】

本実施形態においても、間引き区間の最大値を代表値とすることにより、それ以外のデータは削減することができるので、元データから９９％近くのデータ量を削減することが可能となる。その結果、図１０（Ｂ）に示したように、ピーク値が顕著に観察でき、後段のデータ解析での演算負荷を低減できる。

【0084】

また、本実施形態においても、振動のみならず、電磁波、電流、電圧、又は音波等のデータ解析に対しても、異常発生時のピーク値が抽出可能であると共に、データ解析に供するデータ量の削減が可能となる。

【0085】

なお、特許請求の範囲に記載の「間引き区間設定部」、「最大値検出部」及び「中央値設定部」、は、明細書の発明の詳細な説明に記載の「データ量削減処理部７６」に該当する。また、特許請求の範囲に記載の「記録部」は、明細書の発明の詳細な説明に記載の「記憶部１４０」に該当する。

【0086】

なお、上記各実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行した処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、及びＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0087】

また、上記各実施形態では、プログラムがディスクドライブ６０等に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の非一時的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記憶媒体に記憶された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0088】

（付記項１）
メモリと、
前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
真の値に対する周波数の誤差率が周波数許容誤差率以内となる周波数範囲を間引き区間として設定し、複数の周波数成分を含む周波数スペクトルから、前記間引き区間において信号強度が最大となる最大値を検出し、前記最大値を前記間引き区間の中央値に設定し、前記中央値を記録する、
ように構成されている情報処理装置。

【符号の説明】

【0089】

１０ 処理サーバ
４０ コンピュータ
４２ ＣＰＵ
４４ ＲＯＭ
４６ ＲＡＭ
４８ 入出力ポート
５０ ディスプレイ
５２ マウス
５４ キーボード
６０ ディスクドライブ
６２ ネットワーク
７２ 計測パラメータ計算処理部
７４ 周波数解析部
７６ データ量削減処理部
７８ 蓄積データ解析部
１００ 周波数データ解析装置
１２０ 測定制御部
１２２ センサ
１２４ 検査対象物
１３０ 利用者端末
１４０ 記憶部
２００ 周波数データ解析装置
２２０ 制御演算装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】