特許 7226050 設備診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】設備診断装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20230214BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20230214BHJP

   G01R 31/12 20200101ALI20230214BHJP

   G01R 31/34 20200101ALI20230214BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 T

G01H17/00 Z

G01R31/12 A

G01R31/34 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019075271

(22)【出願日】2019-04-11

(65)【公開番号】P2020107302

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-08-05

(31)【優先権主張番号】P 2018244111

(32)【優先日】2018-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】武田 秀一

(72)【発明者】

【氏名】勝俣 憲明

(72)【発明者】

【氏名】小林 高弘

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２７５８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０７３０１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１０３２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５１３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４５－０４０３８４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１８－１２４１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１２８１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１２２９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５８３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３１３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９６８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１７４０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２３７０６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

Ｇ０１Ｈ １７／００

Ｇ０１Ｒ ３１／１２

Ｇ０１Ｒ ３１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設備の異常時に発せられる高周波信号を受信する高周波信号受信装置と、
前記高周波信号をスーパーヘテロダイン方式により低周波信号に変換する高周波信号圧縮装置と、
前記低周波信号の信号強度に基づいて設備の異常を検出する高周波信号検出装置と、
を備え、
前記高周波信号圧縮装置は、
前記高周波信号の受信周波数を決定する周波数を出力する発振部を備え、
前記発振部の周波数を変化させることにより前記高周波信号の受信周波数を偏移させ、出力帯域を変更することなく前記低周波信号に変換し、
前記発振部は、
一定周波数の信号を出力する発振器と、
三角波の信号を出力する三角波生成器と、
前記三角波を受けて、前記発振器の周波数を変動させて出力するバリアブルディレイラインと、
を備え、前記バリアブルディレイラインの出力信号に応じて前記高周波信号の受信周波数を決定することを特徴とする設備診断装置。

【請求項2】

設備の異常時に発せられる高周波信号を受信する高周波信号受信装置と、
前記高周波信号をダイレクトコンバージョン方式により低周波信号に変換する高周波信号圧縮装置と、
前記低周波信号の信号強度に基づいて設備の異常を検出する高周波信号検出装置と、
を備え、
前記高周波信号圧縮装置は、
前記高周波信号の受信周波数を決定する周波数を出力する発振部を備え、
前記発振部の周波数を変化させることにより前記高周波信号の受信周波数を偏移させ、出力帯域を変更することなく前記低周波信号に変換し、
前記発振部は、
一定周波数の信号を出力する発振器と、
三角波の信号を出力する三角波生成器と、
前記三角波を受けて、前記発振器の周波数を変動させて出力するバリアブルディレイラインと、
を備え、前記バリアブルディレイラインの出力信号に応じて前記高周波信号の受信周波数を決定することを特徴とする設備診断装置。

【請求項3】

前記高周波信号圧縮装置において前記高周波信号を低周波信号に変換し、検出周波数決定装置において前記低周波信号の信号強度が上位から指定個数分の高強度信号周波数を検出指令周波数として出力し、
その後、前記高周波信号圧縮装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする請求項１または２記載の設備異常検出装置。

【請求項4】

前記検出周波数決定装置は、前記検出指令周波数の更新時、
前記高強度信号周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号を第１解析周波数間隔で解析して信号強度を確認し、信号強度が上位から指定個数分の周波数を中心とした解析周波数範囲を前記第１解析周波数間隔よりも短い第２解析周波数間隔で解析し、各解析周波数範囲から最も信号強度の高い周波数を１つずつ検出指令周波数として出力し、
その後、前記高周波信号圧縮装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする請求項３記載の設備異常検出装置。

【請求項5】

前記高周波信号圧縮装置において前記高周波信号を低周波信号に変換し、検出周波数決定装置において前記低周波信号の信号強度が上位から指定個数分の高強度信号周波数を中心として拡大周波数範囲を付け加えた高強度拡大周波数を出力し、
その後、前記高周波信号圧縮装置において前記高強度拡大周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記高強度拡大周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする請求項１または２記載の設備異常検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機等の電気設備の異常時に発せられる広帯域の高周波信号をスーパーヘテロダイン方式やダイレクトコンバージョン方式を用いて観測し、電気設備の故障診断を行うシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、変圧器のタンク内にアンテナを設置して部分放電で発生した電磁波を電圧信号として検出する方法が開示されている。また、特許文献２には、回転機のフレーム内に平板型高周波アンテナを設置して部分放電に起因する放射電磁波を検出する方法が開示されている。

【0003】

現在一般的に使用されている無線通信の受信機の一例として、非特許文献１の図１にスーパーヘテロダイン受信機とダイレクトコンバージョン受信機が示されている。

【0004】

（受信周波数と、帯域幅について）
非特許文献１における受信周波数とこの時の帯域幅について検討する。非特許文献１の図１に示されたスーパーヘテロダイン受信機、及びダイレクトコンバージョン受信機においては、周波数シンセサイザーによる発振周波数が受信周波数になる。

【0005】

また、この時の帯域幅は、スーパーヘテロダイン受信機では受信フィルタ（ＢＰＦ）の帯域幅になり、ダイレクトコンバージョン受信機においては受信フィルタ（ＬＰＦ）の遮断周波数が、受信時の帯域幅になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５３７６９３２号

【文献】特許第３８９５４５０号

【非特許文献】

【0007】

【文献】島田理化技法 Ｎｏ． ２５ （２０１６）無線通信用受信機技術

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

部分放電で発生する信号は一般に４０ＭＨｚ以上と高周波であるためディジタル信号として記録する場合は高周波対応の高価なアナログボードを使用する必要がある。つまり、測定対象帯域内の信号を取り込む高速なサンプリングレートに対応したＡＤコンバータが要求される。

【0009】

任意の帯域幅内の信号を取り込む場合、シャノンの定理（標本化定理）により最低でも帯域幅の２倍の周波数のサンプリングクロックが必要になる。また、サンプリングクロックの高速化に伴い、データ保存部のメモリの容量は大容量化が求められ、設備診断装置のコストアップにつながる。

【0010】

以上示したようなことから、設備診断装置において、回転機等の電気設備の異常時に発せられる高周波信号を、より低速かつ安価な構成で受信することが課題となる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、設備の異常時に発せられる高周波信号を受信する高周波信号受信装置と、前記高周波信号をスーパーヘテロダイン方式により低周波信号に変換する高周波信号圧縮装置と、前記低周波信号の信号強度に基づいて設備の異常を検出する高周波信号検出装置と、を備えたことを特徴とする。

【0012】

また、他の態様として、設備の異常時に発せられる高周波信号を受信する高周波信号受信装置と、前記高周波信号をダイレクトコンバージョン方式により低周波信号に変換する高周波信号圧縮装置と、前記低周波信号の信号強度に基づいて設備の異常を検出する高周波信号検出装置と、を備えたことを特徴とする。

【0013】

また、その一態様として、前記高周波信号圧縮装置は、前記高周波信号の受信周波数を決定する周波数を出力する発振部を備え、前記発振部の周波数を変化させることにより前記高周波信号の受信周波数を偏移させ、出力帯域を変更することなく前記低周波信号に変換することを特徴とする。

【0014】

また、その一態様として、前記発振部は、任意の周波数の信号を発生させることが可能な周波数シンセサイザーを備え、前記周波数シンセサイザーは、所定の信号を重畳することにより、設定された周波数を中心として周波数偏移を生じさせ、前記周波数シンセサイザーの出力信号に応じて前記高周波信号の受信信号を決定することを特徴とする。

【0015】

また、他の態様として、前記発振部は、一定周波数の信号を出力する発振器と、三角波の信号を出力する三角波生成器と、前記三角波を受けて、前記発振器の周波数を変動させて出力するバリアブルディレイラインと、を備え、前記バリアブルディレイラインの出力信号に応じて前記高周波信号の受信周波数を決定することを特徴とする。

【0016】

また、他の態様として、前記高周波信号圧縮装置は、前記高周波信号の受信周波数を決定する周波数を出力する発振部を備え、前記発振部から複数の周波数の信号を出力することにより、複数の前記高周波信号を一度に取り込み、出力帯域を変更することなく前記低周波信号に変換することを特徴とする。

【0017】

また、他の態様として、前記高周波信号圧縮装置において前記高周波信号を低周波信号に変換し、検出周波数決定装置において前記低周波信号の信号強度が上位から指定個数分の高強度信号周波数を検出指令周波数として出力し、その後、前記高周波信号圧縮装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする。

【0018】

また、その一態様として、前記検出周波数決定装置は、前記検出指令周波数の更新時、前記高強度信号周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号を第１解析周波数間隔で解析して信号強度を確認し、信号強度が上位から指定個数分の周波数を中心とした解析周波数範囲を前記第１解析周波数間隔よりも短い第２解析周波数間隔で解析し、各解析周波数範囲から最も信号強度の高い周波数を１つずつ検出指令周波数として出力し、その後、前記高周波信号圧縮装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記検出指令周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする。

【0019】

また、他の態様として、前記高周波信号圧縮装置において前記高周波信号を低周波信号に変換し、検出周波数決定装置において、前記低周波信号の信号強度が上位から指定個数分の高強度信号周波数を中心として拡大周波数範囲を付け加えた高強度拡大周波数を出力し、その後、前記高周波信号圧縮装置において前記高強度拡大周波数の前記高周波信号を低周波信号に変換し、前記高周波信号検出装置において前記高強度拡大周波数の前記高周波信号から変換した低周波信号に基づいて設備の異常を検出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、設備診断装置において、回転機等の電気設備の異常時に発せられる高周波信号を、より低速かつ安価な構成で受信することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態１～５における設備診断装置の概略図。

【図2】実施形態１～５における設備診断装置を回転機の部分放電の検出に使用した例を示す図。

【図3】部分放電検出結果の模式図。

【図4】実施形態１における高周波信号圧縮装置の周波数変換の概要図。

【図5】実施形態１における高周波信号圧縮装置の構成図（スーパーヘテロダイン方式）。

【図6】高周波信号圧縮装置の入出力信号の実測波形図。

【図7】高周波信号検出装置の構成図。

【図8】実施形態２における高周波信号圧縮装置の構成図（ダイレクトコンバージョン方式）。

【図9】実施形態３における高周波信号圧縮装置の構成図。

【図10】実施形態３における高周波信号圧縮装置の周波数変換の概要図。

【図11】周波数偏移可能な周波数シンセサイザーの構成例を示す図。

【図12】実施形態３における仕様例を示す図（スーパーヘテロダイン方式）。

【図13】実施形態３における仕様例を示す図（ダイレクトコンバージョン方式）。

【図14】実施形態３における高周波信号圧縮装置の他例を示す構成図。

【図15】ダイレクトコンバージョン方式での一般的な受信特性を示す図。

【図16】実施形態３における受信特性を示す図。

【図17】実施形態４における高周波信号圧縮装置の一例を示す構成図。

【図18】実施形態４における発振部の動作概要図。

【図19】実施形態４におけるバリアブルディレイラインの構成例を示す図。

【図20】実施形態４における仕様例を示す図。

【図21】実施形態５における高周波信号圧縮装置の構成図。

【図22】実施形態５におけるチャネル発振器およびオフセット周波数発振器の動作概要図。

【図23】実施形態５におけるイコライザーの動作概要図。

【図24】実施形態５における仕様例を示す図。

【図25】従来の設備診断装置の一例を示す概要図。

【図26】実施形態２における設備診断装置の概要図。

【図27】実施形態３における設備診断装置の概要図。

【図28】実施形態４における設備診断装置の概要図。

【図29】実施形態５における設備診断装置の概略図。

【図30】実施形態６における設備診断装置の概略図。

【図31】実施形態６における検出周波数決定装置の構成図。

【図32】実施形態６におけるＦＦＴ解析器と周波数選定部の動作概略図。

【図33】実施形態７における検出周波数決定装置の構成図。

【図34】実施形態７における検出周波数先決定装置の構成図。

【図35】実施形態７における検出周波数更新装置の構成図。

【図36】実施形態７における周波数記憶装置の構成図。

【図37】実施形態７におけるＦＦＴ解析器と周波数選定部の動作概要図。

【図38】実施形態７における周波数選定部の動作概要図。

【図39】実施形態８における検出周波数決定装置の構成図。

【図40】実施形態８におけるＦＦＴ解析器と周波数拡大部の動作概要図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本願発明における設備診断装置の実施形態１～８を図１～図４０に基づいて詳述する。

【0023】

［実施形態１］
（１）実施形態１の概要
回転機や変圧器等の電気設備に関して、絶縁物の劣化が原因となり部分放電現象が生じる場合や、電気設備の絶縁物に塵埃などの汚損物質が付着することが原因となりトラッキング現象が生じる場合がある。

【0024】

また、蒸気を配管で送る工場や発電所等の設備においても、蒸気配管上のスチームトラップやバルブの異常時に超音波振動が発せられる場合がある。これらの現象をいち早く把握し、設備保全に活用する要望がある。前述の現象は可聴域を超えた比較的高周波な信号として観測される。

【0025】

当該信号を受信するには当該信号よりも更に高速にサンプリングする事が可能な信号受信装置が必要となるが、これらは一般に高価である。しかし、設備保全の観点から考えると、当該信号の厳密な測定は必ずしも必要ではなく、指定した大まかな周波数帯域における強い信号強度を持つ信号成分の有無を判断できれば目的を達せられることが多い。本実施形態１の目的は、安価にかつ簡易的に当該高周波信号の有無を判断する設備診断装置を提供することである。

【0026】

本実施形態１における設備診断装置１の構成を図１に示す。設備診断装置１は、高周波信号受信装置００と、高周波信号圧縮装置１０と、Ａ／Ｄ変換装置２０と、高周波信号検出装置３０と、入力装置４０と、表示装置５０と、データ記憶装置６０と、を備える。

【0027】

高周波信号圧縮装置１０は、高周波信号受信装置００からの出力信号をより低周波な信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換装置２０は、高周波信号圧縮装置１０の出力信号をＡ／Ｄ変換する。高周波信号検出装置３０は、Ａ／Ｄ変換装置２０の出力を解析し、高周波信号受信装置００の出力信号に入力装置４０に設定された閾値以上の信号強度の高周波信号が含まれるかどうか判断する。表示装置５０は、高周波信号検出結果を表示する。データ記憶装置６０は、高周波信号検出結果を記憶する。

【0028】

高周波信号受信装置００は電流センサやアンテナ、超音波センサ等の高周波信号を受信するセンサを使用する。高周波信号検出装置３０・入力装置４０・表示装置５０・データ記憶装置６０は個別に構成することも可能であるが、パソコンやタブレット等の情報端末機器を用いることにより１台の機器で構成することも可能である。

【0029】

例えば、回転機の部分放電現象を観測する場合、設備診断装置１は図２に示すように被測定回転機２に取り付けて構成する。図２（ａ）に示すように高周波信号受信装置００を電流センサとして被測定回転機２の接地線３に取り付けることで、部分放電現象が原因で生じる高周波信号を観測できる。同様に、図２（ｂ）に示すように高周波信号受信装置００をアンテナとして被測定回転機２の筐体４の周囲に配置することで、部分放電現象が原因で生じる高周波信号を観測できる。

【0030】

図２の構成において、部分放電を検出した際の模式図を図３に示す。部分放電に起因する信号は一般に４０ＭＨｚ以上と非常に高周波である。当該信号を観測するにはシャノンの定理（標本化定理）から当該信号よりも十分高速なサンプリングを行えるＡ／Ｄ変換装置が必要となる。しかし、高速なＡ／Ｄ変換装置は一般に高価である。また、その計測結果を保存するデータ記憶装置は大きな容量が求められる場合があり、結果的に部分放電を検出する設備診断装置のコストアップにつながる。

【0031】

本実施形態１では、高周波信号圧縮装置１０を用いて、例えば部分放電現象のような設備異常時に観測される高周波信号をより低周波な信号に変換する。そして、高周波信号検出装置３０を用いて当該低周波信号の信号強度に基づいて観測対象の信号が発生しているか否かを判断する。これにより、高周波なＡ／Ｄ変換装置や大容量のデータ記憶装置を必要とすることなく、設備診断装置を構成できる。

【0032】

（２）実施形態１における高周波信号圧縮装置１０
高周波信号圧縮装置１０は、高周波信号受信装置００から入力された信号をより低周波な信号に変換する。その概要を図４に示す。高周波信号圧縮装置１０は、高周波信号圧縮装置１０中に構成される周波数シンセサイザーの周波数ｆｃを中心とした入力帯域ａ（ｆｃ－ｆｈ～ｆｃ－ｆｌ）および入力帯域ｂ（ｆｃ＋ｆｌ～ｆｃ＋ｆｈ）の帯域を入力帯域とする。そして、高周波信号圧縮装置１０は、入力帯域中に入力される信号を出力帯域ｃ（ｆｌ～ｆｈ）の信号に変換して出力する。

【0033】

図４に示すように、例えば、高周波信号圧縮装置１０に周波数ｆ１の入力信号１が入力されると、高周波信号圧縮装置１０は周波数｜ｆ１－ｆｃ｜の出力信号１を出力する。同様に、高周波信号圧縮装置１０に周波数ｆ２の入力信号２が入力されると、高周波信号圧縮装置１０は周波数｜ｆ２－ｆｃ｜の出力信号２を出力する。

【0034】

高周波信号圧縮装置１０は、例えば、図５に示すように、スーパーヘテロダイン方式で構成できる。スーパーヘテロダイン方式は、利得を大きく持つことができ、入力信号を高感度に受信できることを特徴とする。

【0035】

図５に示すように、ローノイズアンプＬＮＡは受信信号ＲＦＳＩＧを増幅する。高周波バンドパスフィルタＲＦＢＰＦは目的の信号のみを通過させる。第１混合器ＭＩＸ１は、高周波バンドパスフィルタＲＦＢＰＦの出力と周波数シンセサイザー５の出力とを混合する。中間周波バンドパスフィルタＩＦＢＰＦはスーパーヘテロダイン方式において、中間周波数に変換した信号を選択的に取り出す。

【0036】

スーパーヘテロダイン方式などでは、一度中間周波数に変換した信号から変調波を取り出す。この時、中間周波数と同じ周波数をローカルオシオレータＬＯで生成する。第２混合器ＭＩＸ２は、中間周波バンドパスフィルタＩＦＢＰＦの出力とローカルオシオレータＬＯの出力を混合する。ローパスフィルタＬＰＦは低周波のみをベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧとして出力する。

【0037】

例えば、回転機等の電気設備の部分放電現象は、４０ＭＨｚ程度の周波数帯域に観測され、当該周波数帯域の信号を計測するには一般に４０ＭＨｚよりも十分高速な計測器を必要とする。当該周波数帯域を計測する機器は、４０ＭＨｚよりも十分高速にサンプリングできるＡ／Ｄ変換装置２０が必要であり、これは一般に高価である。

【0038】

そこで、例えば、図４中の入力帯域ａを３９．０６０ＭＨｚ～３９．０９９ＭＨｚ、入力帯域ｂを４０．００１ＭＨｚ～４０．０４０ＭＨｚになるように高周波信号圧縮装置１０を構成する。そうすると、高周波信号圧縮装置１０は高周波信号受信装置００から入力される信号のうち３９．０６０ＭＨｚ～３９．０９９ＭＨｚおよび４０．００１ＭＨｚ～４０．０４０ＭＨｚの信号を、１ｋＨｚ～４０ｋＨｚ帯域の信号に変換して出力する。

【0039】

これは図４中の出力帯域ｃが１ｋＨｚ～４０ｋＨｚとなることを意味する。サンプリング周波数１００ｋＨｚ程度のＡ／Ｄ変換装置２０を用意しておけば、高周波信号受信装置００からの入力信号のうち４０ＭＨｚ±４０ｋＨｚ帯域に信号強度の大きい信号があるかを判断することが可能となる。

【0040】

以上より、高速なＡ／Ｄ変換装置を必要とすること無く、低 速なＡ／Ｄ変換装置で設備診断装置を構成す ることができる。結果的に設備診断装置１のコスト削減に貢献でき る。ただし、本実施形態１では高周波信号圧縮装置１０の入力帯域および出力帯域を特定の周波数に限定するものではなく、計測目的に応じて帯域周波数を変更できる構成とする。

【0041】

表１の条件において高周波信号圧縮装置１０を動作させた場合における実測した入出力信号を図６に示す。図６は高周波信号圧縮装置１０が１２５．０３５ＭＨｚの入力信号を３５ｋＨｚの出力信号に変換していることを示す。

【0042】

【表1】

【0043】

（表１における「高周波信号圧縮装置１０の出力ゲイン」について）
例えば、周波数１２５．０３５ＭＨｚの信号から１２５ＭＨｚの成分を取り除き、３５ｋＨｚの成分へ変換する場合、その信号成分の強度は非常に小さいものになり、変換後の信号成分を目的に応じて増幅することは信号処理手法として一般的である。図６では入力信号と出力信号を比較するため、出力信号成分の増幅を行っている。

【0044】

（３）Ａ／Ｄ変換装置２０
Ａ／Ｄ変換装置２０は、高周波信号圧縮装置１０の出力信号をＡ／Ｄ変換する。「（２）実施形態１における高周波信号圧縮装置１０」にて述べた通り、高周波信号圧縮装置１０を用いることにより、Ａ／Ｄ変換装置２０のサンプリング周波数が低周波であっても、高周波信号受信装置００の出力信号に含まれる、より高周波な信号成分を取り込むことが可能となる。

【0045】

（４）高周波信号検出装置３０
まず、高周波信号検出装置３０の処理の概要を説明する。
（ア）Ａ／Ｄ変換装置２０からＡ／Ｄ変換結果信号を受け取り、サンプル／ホールドする。
（イ）ホールドしたディジタル信号をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析して、各周波数成分の信号強度を算出する。
（ウ）上記の信号強度と入力装置４０から出力された信号強度閾値とを比較し、信号強度閾値以上の信号が含まれる場合はカウンタでカウントする。
（エ）リフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力される毎に上記（ア）～（ウ）の処理を繰り返す。
（オ）リフレッシュトリガ信号Ｔ００２が入力されるまでに、上記（ウ）のカウント回数がカウンタ閾値に達した場合、設備の異常を検出したと見なし、異常検出信号をＬｏｗからＨｉｇｈに遷移させる。

【0046】

次に、図７に基づいて高周波信号検出装置３０の処理を詳細に説明する。高周波信号検出装置３０は、周波数解析部３００と信号強度比較部３１０とタイマー部３２０とを備える。

【0047】

周波数解析部３００は、サンプル／ホールド器３０１およびＦＦＴ解析器３０２を有する。サンプル／ホールド器３０１は、タイマー部３２０からリフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力された際にＡ／Ｄ変換装置２０から入力されるＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０の取り込みを開始する。そして、入力装置４０から入力されたサンプル時間長Ｌ４０の時間分のＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０をディジタル信号群Ｄ３０として保持する。

【0048】

サンプル／ホールド器３０１は、タイマー部３２０から再度リフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力されるまでディジタル信号群Ｄ３０を保持する。サンプル／ホールド器３０１は、再度リフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力された際、再度Ａ／Ｄ変換結果Ｄ２０の取り込みを開始し、ディジタル信号群Ｄ３０を更新する。サンプル／ホールド器３０１は、リフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力される度に上記動作を繰り返す。

【0049】

ＦＦＴ解析器３０２はサンプル／ホールド器３０１から入力されるディジタル信号群Ｄ３０をＦＦＴ解析し、周波数群Ｆ３０の領域の各周波数成分に対して各信号強度を出力する。図７では当該信号強度を信号強度群Ｉ３０として示している。ここでの周波数群Ｆ３０の各周波数とは、図４中の出力帯域ｃ（周波数（ｆｌ～ｆｈ））内から一定の分解能で選定された周波数成分である。当該周波数分解能の最小値は、高周波信号検出装置３０のハードウェア性能に依存して決定される。

【0050】

信号強度比較部３１０は信号強度比較器３１１およびカウンタ３１２を有する。信号強度比較器３１１は周波数解析部３００から入力された周波数群Ｆ３０の信号強度群Ｉ３０と、入力装置４０から入力された信号強度閾値ＴＨ４０を比較する。

【0051】

信号強度群Ｉ３０の全ての信号強度が信号強度閾値ＴＨ４０よりも小さい場合、信号強度比較器３１１は信号強度判定結果信号Ｒ３０をＬｏｗの状態から遷移させない。信号強度群Ｉ３０の信号のうち、一つでも信号強度閾値ＴＨ４０以上の信号強度を持つ信号が存在した場合、信号強度比較器３１１は信号強度判定結果信号Ｒ３０をＬｏｗからＨｉｇｈへ遷移させる。

【0052】

この場合、信号強度比較器３１１はタイマー部３２０からリフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力されるまで信号強度判定結果信号Ｒ３０をＨｉｇｈの状態に保ち、リフレッシュトリガ信号Ｔ００１が入力された際に信号強度判定結果信号Ｒ３０をＨｉｇｈからＬｏｗへ遷移させる。

【0053】

カウンタ３１２は信号強度比較器３１１から入力される信号強度判定結果信号Ｒ３０がＬｏｗからＨｉｇｈへ遷移する回数をカウントする。当該カウント回数がカウンタ閾値ＴＨ４１未満の場合、カウンタ３１２は異常検出信号Ｒ３１をＬｏｗの状態から遷移させない。当該カウント回数がカウンタ閾値ＴＨ４１以上になるとカウンタ３１２は異常検出信号Ｒ３１をＬｏｗからＨｉｇｈへ遷移させる。

【0054】

この場合、カウンタ３１２は、タイマー部３２０からリフレッシュトリガ信号Ｔ００２が入力されるまで異常検出信号Ｒ３１をＨｉｇｈに保つ。カウンタ３１２は、タイマー部３２０からリフレッシュトリガ信号Ｔ００２が入力されると当該カウント回数を０に戻し、かつ、異常検出信号Ｒ３１がＨｉｇｈならばＬｏｗへ遷移させる。

【0055】

以上の動作により、高周波信号検出装置３０はディジタル信号群Ｄ３０・周波数群Ｆ３０・信号強度群Ｉ３０・信号強度判定結果信号Ｒ３０・異常検出信号Ｒ３１を表示装置５０およびデータ記憶装置６０へ出力する。

【0056】

（５）表示装置５０
表示装置５０は、高周波信号検出装置３０からディジタル信号群Ｄ３０・周波数群Ｆ３０・信号強度群Ｉ３０・信号強度判定結果信号Ｒ３０・異常検出信号Ｒ３１を受け取り表示する。表示内容の更新タイミングは、その目的によって選択すべきである。

【0057】

例えば、Ａ／Ｄ変換結果Ｄ２０や信号強度群Ｉ３０の時系列変化を重要視するならば、上記要素を受け取る度に表示内容を更新する動作が望ましい。また、信号強度が高い場合のみの表示したい場合は、信号強度判定結果信号Ｒ３０または異常検出信号Ｒ３１をトリガ信号として、ディジタル信号群Ｄ３０・周波数群Ｆ３０・信号強度群Ｉ３０の表示内容を更新する動作が望ましい。本実施形態１においては表示装置の更新タイミングに関しては限定しない。

【0058】

（６）データ記憶装置６０
データ記憶装置６０は、高周波信号検出装置３０からディジタル信号群Ｄ３０・周波数群Ｆ３０・信号強度群Ｉ３０・信号強度判定結果信号Ｒ３０・異常検出信号Ｒ３１を受け取り記録する。記録のタイミングに関しては、「表示装置５０」と同様にその目的によって選択すべきであり、本実施形態１においては記録のタイミングに関しては限定しない。

【0059】

以上示したように、本実施形態１によれば、設備の異常時に発せられる高周波信号を、スーパーヘテロダイン技術を用いてより低周波な信号に変換することで、当該高周波信号の有無を判断する設備診断装置を安価に構成することができる。一般に、高周波な信号を受信・記録する装置は高額であるが、スーパーヘテロダイン技術を用いてより低周波な信号に変換することで、当該装置を比較的低速かつ安価な装置に置き換えることができる。

【0060】

［実施形態２］
実施形態１ではスーパーヘテロダイン方式で高周波信号圧縮装置１０を構成した設備診断装置１について説明した。スーパーヘテロダイン方式は、入力信号を高感度に受信できることを特徴とする。一方、当該方式はその構成の複雑さからＩＣチップ化が難しく、回路として構成する際に他方式に比べて部品点数が多くなる場合がある。その結果、装置として高コスト化を招く。

【0061】

そこで、本実施形態２では、ダイレクトコンバージョン方式で高周波信号圧縮装置１０を構成した設備診断装置１について説明する。ダイレクトコンバージョン方式の高周波信号圧縮装置１０は、例えば図８のように構成できる。図８に示すように、ローノイズアンプＬＮＡは受信信号ＲＦＳＩＧを増幅する。高周波バンドパスフィルタＲＦＢＰＦは目的の信号のみを通過させる。混合器ＭＩＸは、高周波バンドパスフィルタＲＦＢＰＦの出力と周波数シンセサイザー５の出力とを混合する。ローパスフィルタＬＰＦは低周波のみをベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧとして出力する。

【0062】

本実施形態２は実施形態１と同様の作用効果を奏する。また、実施形態１と比べて、ダイレクトコンバージョン方式は、ＩＣチップ化しやすく、部品点数が少ない。その結果、装置として高コスト化を抑制することが可能となる。

【0063】

［実施形態３］
（１）実施形態３の概要
実施形態１および実施形態２の高周波信号圧縮装置１０は、設備診断装置の動作前に入力周波数範囲を設定する方式であった。上記方式においてより広範囲の周波数帯域を入力周波数範囲とするには、図４の入力帯域ａおよび入力帯域ｂをより広帯域に設定する必要がある。

【0064】

しかし、本手法は高周波信号圧縮装置１０の出力信号の周波数範囲がより広帯域に拡大することを示し、Ａ／Ｄ変換装置２０をより高周波領域に対応させる必要がある。また、そのＡ／Ｄ変換結果を記録するデータ記憶装置６０をより大容量にする必要がある。よって、上記の方法はハードウェアの規模が大きくなるため、設備診断装置１のコストを考慮にいれると本手法において入力周波数範囲を拡大することは好ましくない。

【0065】

そこで、本実施形態３では高周波信号圧縮装置１０で実施形態１，２と異なる動作を行い、設備診断装置１の入力周波数をより広範囲に拡大する。本手法は、Ａ／Ｄ変換装置２０やデータ記憶装置６０を実施形態１，実施形態２より高性能なものに変更することなく、より広帯域の周波数信号を取得することが可能である。

【0066】

（２）実施形態３の高周波信号圧縮装置１０
図９に本実施形態３における高周波信号圧縮装置１０の構成を、図１０にその動作概要を示す。本実施形態３の高周波信号圧縮装置１０は、入力装置４０から指定された周波数変化幅Δｆの範囲内において、周波数シンセサイザー５の信号の周波数を段階的に変化させる。

【0067】

これは、例えば下記のような一連の変換を行う。図１０における周波数シンセサイザー周波数ｆｃ１を中心とした周波数範囲を低周波信号へ変換し、その後周波数シンセサイザー周波数ｆｃ２を中心とした周波数範囲を低周波信号へ変換する。

【0068】

上記動作を周波数シンセサイザー周波数ｆｃ１からｆｃｎ（ｎ＝２以上の整数）まで繰り返し行うことにより、図１０の出力帯域に示す周波数変換結果を得る。

【0069】

図９（ａ）に、スーパーヘテロダイン方式の受信機に適用した例を示す。図９（ｂ）に、ダイレクトコンバージョン方式の受信機に適用した例を示す。図９において、図５，図８と同様の箇所は同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0070】

本実施形態３では、周波数シンセサイザー５，三角波生成器６で発振部を構成する。前記発振部は、高周波信号の受信周波数を決定する。図９（ａ），（ｂ）に示すように、三角波生成器６から周波数シンセサイザー５に三角波が出力される。発振部の出力周波数を変化させることにより、高周波信号の受信周波数を偏移させ、低周波信号の出力帯域を変更することなく低周波信号に変換する。

【0071】

図１１に周波数を偏移させることが可能な周波数シンセサイザー５の構成例を示す。図１１は任意の周波数の信号を発生させることが可能なシンセサイザーの一般的な例となる。図１１において、１／Ｎカウンタ８ａは、基準クロック用水晶発振器ＸＴＡＬから出力された基準クロックを分周し、位相比較器９に出力する。同様に、１／Ｍカウンタ８ｂは、電圧制御発振器ＶＣＯの出力を分周し、位相比較器９に出力する。

【0072】

位相比較器９では、入力された２つの信号の位相差に比例した値を出力する。ローパスフィルタＬＰＦは低周波成分のみ抽出する。この値が電圧制御発振器ＶＣＯの制御電圧になる。

【0073】

周波数シンセサイザー５においては位相比較器９に入力される信号の周波数、位相差が一致する様に制御され、結果的に１／Ｍカウンタ８ｂ，１／Ｎカウンタ８ａの１／Ｍ、１／Ｎの比率に対応した式 ＸＴＡＬ÷Ｎ＝ＶＣＯ÷Ｍなる発振周波数の電圧制御発振器ＶＣＯ出力が得られる。図１１の構成では、通常の周波数シンセサイザー５におけるローパスフィルタＬＰＦの出力に、加算器ＡＤＤにおいて三角波の信号を加算する機構となっている。ここに重畳された三角波により、電圧制御発振器ＶＣＯの周波数が、設定された発振周波数を中心として、上下に周波数偏移が生じる。

【0074】

これは、一般的にはＦＭ変調と言われる動作であり、この三角波の周期、波高値により、周波数偏差の範囲、変調周期が変化する。周波数シンセサイザー５の周波数を直線的に変化させる場合、加える信号は三角波を用いるが、必ずしも三角波である必要は無い。周波数偏移の有る部分を重点的に行いたい等の必要に応じて、この波形を変える事で任意の遷移条件に合わせる事が可能である。

【0075】

ここで、図１１において三角波を加えるのは、前提条件として電圧制御発振器ＶＣＯの発振周波数が制御電圧に対して線形に変化する場合、対域内の低い方から高い方までもれなく過不足なく掃引する為には、三角波が最適な制御電圧な為である。

【0076】

本実施形態３は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、一般的な受信方式の受信機において、周波数シンセサイザー５の発振周波数に対して三角波等により周波数偏移を加えることを特徴とした方式である。

【0077】

次に、図１２に基づいて、スーパーヘテロダイン方式を適用した場合の仕様例を説明する。ここでは、１０ＫＨｚ単位で受信周波数を設定可能とする。

【0078】

例として、１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚ帯の信号を受信する場合を考える。また、周波数シンセサイザーの発振周波数５０ＭＨｚ，中間周波数バンドパスフィルタＩＦＢＰＳの通過帯域９５ＭＨｚ～１０５ＭＨｚ，ローカルオシオレータＬＯの周波数１００ＭＨｚ，ローパスフィルタＬＰＦの帯域幅１ＭＨｚとする。

【0079】

三角波生成器６がなく周波数シンセサイザー５の周波数が偏移しない場合、中間周波数バンドパスフィルタＩＦＢＰＳを通過する信号９５ＭＨｚ～１０５ＭＨｚに対して、ローカルオシオレータＬＯの周波数１００ＭＨｚとの差の信号から、ローパスフィルタＬＰＦで通過可能な信号は、中間周波数バンドパスフィルタＩＦＢＰＳ通過信号中９９ＭＨｚ～１０１ＭＨｚのみとなる。

【0080】

これは、入力信号に換算すると、１４９ＭＨｚ～１５１ＭＨｚの範囲の信号が、ベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧに出力されたことを意味する。

【0081】

次に、三角波の信号を入力し周波数シンセサイザー５の周波数が偏移する場合、周波数シンセサイザー５の出力が５０ＭＨｚから、４６ＭＨｚ～５４ＭＨｚに周波数範囲が広がる。この結果、中間周波数バンドパスフィルタＩＦＢＰＳの通過信号の範囲が拡大し、結果的に１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの範囲の信号が、帯域幅１ＭＨｚのローパスフィルタＬＰＦを通過し、出力される事になる。

【0082】

この結果、受信帯域幅１０ＭＨｚの信号が、結果的に１ＭＨｚの帯域幅に圧縮されたことになる。

【0083】

ここで、周波数シンセサイザー５は、基準クロック用水晶発振器ＸＴＡＬの周波数１０ＭＨｚ，１／Ｎカウンタ８ａのＮ＝１０００，１／Ｍカウンタ８ｂのＭ＝４０００～６０００であり、電圧制御発振器ＶＣＯの出力を４０ＭＨｚ～６０ＭＨｚとすると、１／Ｎカウンタ８ａ，１／Ｍカウンタ８ｂの出力は共に１０ＫＨｚとなる。ローパスフィルタＬＰＦの帯域幅は１０ＫＨｚ以下とする。三角波生成器６の出力は１ＫＨｚ±０．４Ｖとする。電圧制御発振器ＶＣＯは＋１Ｖで６０ＭＨｚ，０Ｖで５０ＭＨｚ，－１Ｖで４０ＭＨｚとすると、三角波生成器６の出力が±０．４Ｖであるため、４６ＭＨｚ～５４ＭＨｚの周波数を出力する。

【0084】

次に、図１３に基づいて、ダイレクトコンバージョン方式を適用した場合の仕様例を説明する。図１２と同様の箇所はその説明を省略する。

【0085】

三角波を電圧制御発振器ＶＣＯの制御端子に加算する事で、例えば、電圧制御発振器ＶＣＯの発振周波数が１４０ＭＨｚの場合、三角波による変調の結果、電圧制御発振器ＶＣＯの発振周波数の範囲は１３６ＭＨｚ～１４４ＭＨｚになり、この時の受信信号ＲＦＳＩＧのベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧ出力可能範囲は、１３５ＭＨｚ～１４５ＭＨｚになる。また、この時のベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧの出力は、全て帯域幅１ＭＨｚ以内に収まっている。

【0086】

更に、図１４には、通信装置などで非常に多く用いられるダブルスーパーヘテロダイン方式に適用した例を示す。図１４において、初段の周波数シンセサイザー５により受信周波数が設定され、第１混合器ＭＩＸ１により高周波バンドパスフィルタＲＦＢＰＦの出力と混合され、固定周波数の第一中間周波数に変換される。

【0087】

この第一中間周波数の信号は、第一中間周波数用のバンドパスフィルタ１ｓｔＩＦＢＰＦによりフィルタリングされ、他の妨害波から分離される。ダブルスーパーヘテロダイン方式では、この信号は更に、第２混合器ＭＩＸ２において固定発振器７の出力と混合され、第二中間周波数に変換される。そして、第二中間周波数は第二中間周波数用のバンドパスフィルタ２ｎｄＩＦＢＰＦによりフィルタリングされる。最後に、第二中間周波数用のバンドパスフィルタ２ｎｄＩＦＢＰＦの出力は第三混合器ＭＩＸ３において第二中間周波数と同じ周波数のローカルオシオレータＬＯ（局部発振器）の出力と混合され、ベースバンド復調信号ＢＢＳＩＧが得られる。

【0088】

（作用・動作の説明）
図１５に、非特許文献１の図１（ｂ）ダイレクトコンバージョン方式での一般的な受信特性を示す。図１５の周波数シンセサイザーによる矢印は受信周波数を示す。

【0089】

一般的なダイレクトコンバージョン方式の場合、受信周波数（周波数シンセサイザー）を中心として、上下に帯域幅分の受信帯域が発生する。ダイレクトコンバージョン方式の場合、受信周波数の上下に、非特許文献１の図１（ｂ）ダイレクトコンバージョン方式で示された受信フィルタ（ＢＰＦ）で示された帯域幅が、図１５の台形で示された領域になり、このエリアが受信帯域になる。ダイレクトコンバージョン方式では、周波数シンセサイザーで生成された周波数の上下に受信帯域が存在する。

【0090】

次に図１５において、目的信号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を考える。図１５の場合、目的信号Ｆ１，Ｆ２は受信帯域内であり受信される。しかしながら、目的信号Ｆ３は受信帯域外であり、このままでは受信されない。

【0091】

次に、高周波信号圧縮装置１０を図９（ｂ）の構成とした場合の受信特性を図１６に示す。高周波信号圧縮装置１０を図９（ｂ）の構成とした場合、周波数シンセサイザー５は図１６の周波数シンセサイザーＬから周波数シンセサイザーＨまで遷移したとすると、入力信号に対するバンド幅も見かけ上、周波数変化幅Δｆ分広がる事になる。この結果、目的信号Ｆ３も受信される事になる。また、この時、出力される信号の帯域幅は、元々のバンド幅（Ｗ）のままであり、広がる事は無い。

【0092】

以上示したように、本実施形態３によれば、周波数シンセサイザー５の信号の周波数を段階的に変化させることにより、出力帯域を広帯域に変更することなく、実施形態１や実施形態２よりも広帯域の信号を受信することが可能となる。その結果、Ａ／Ｄ変換装置２０やデータ記憶装置６０を高コストな構成にすることなく、より広帯域の信号を受信するができる。

【0093】

［実施形態４］
（１）実施形態４の概要
実施形態３では、高周波信号圧縮装置１０の周波数シンセサイザー５に外部から信号を入力することで周波数を段階的に変化させ、実施形態１や実施形態２よりも広帯域の信号を受信する手法について説明した。しかし、外部からの信号を以て周波数を変更できる周波数シンセサイザー５は一般にあまり精度が高くない。従って実施形態３では厳密には設定した中心周波数と異なる周波数を中心として動作している場合がある。

【0094】

そこで、本実施形態４では、実施形態３における周波数シンセサイザー５を発振器およびバリアブルディレイラインを用いた構成に変更することにより、中心周波数をより高精度に設定する手法について説明する。

【0095】

（２）実施形態４の高周波信号圧縮装置１０
図１７に本実施形態４における高周波信号圧縮装置１０の構成を示す。本実施形態４における発振部１１は、三角波生成器６と、一定周波数の信号を出力する発振器１２と、外部から信号を受けて入力信号の周波数を変動させて出力するバリアブルディレイライン１３と、を備える。

【0096】

発振器１２は例えば水晶発振器で構成できる。本手法によれば、発振器１２は固定の周波数で良いため高安定な水晶発振器等を用いることができ、高精度な発振が可能となる。

【0097】

図１７において、発振器１２の出力はバリアブルディレイライン１３を通り混合器ＭＩＸに入力される。バリアブルディレイライン１３の出力信号に応じて高周波信号の受信周波数が決定される。バリアブルディレイライン１３には、三角波生成器６により三角波が入力される。このバリアブルディレイライン１３は、外部からの制御信号により遅延量が変化するものとする。更にバリアブルディレイライン１３は三角波により遅延量が変化するものとする。

【0098】

図１８に、発振器１２、三角波生成器６、バリアブルディレイライン（局部発信器出力）１３の出力を示す。このバリアブルディレイライン１３の構成例を図１９に示す。

【0099】

図１９に示すように、ＣＯＮＴＲＯＬＬ端子は可変容量ダイオードに接続され、この端子の印可電圧により可変容量ダイオードの静電容量が変化する。これにより、バリアブルディレイライン１３のＩＮＰＵＴからＯＵＴＰＵＴまでの遅延時間が変化する。

【0100】

図１８に示すように、発振器１２の出力は、バリアブルディレイライン１３通過時、遅延量の変化の為、ドップラー効果のような作用を受ける。その結果、図１８の局部発振器出力の波形に示すように、発振出力の周波数変化が生じる。この変化は、一種のＦＭ変調に相当し、遅延量が増加している状況では周波数が低下し、遅延量が減少している状況では周波数が増加する。また、この周波数の変動幅は、時間当たりの遅延量の変化で決定される。

【0101】

次に、図２０に基づいて、三角波生成器６から出力される三角波の設定方法を説明する。ここで、発振器１２の中心周波数を１５０ＭＨｚとし、周波数を±４ＭＨｚ変動させる場合を例に説明する。

【0102】

発振器１２の中心周波数１５０ＭＨｚ，±４ＭＨｚの変動であるため、変動幅は４／１５０となる。バリアブルディレイライン１３で必要な遅延時間は、４／１５０秒となる。三角波生成器６の１周期あたりの遅延変化量は２μＳとなる。１秒当たりの変化の頻度は、４／１５０÷２μＳ≒１．３３３Ｅ４（１３．３３ＫＨｚ）となる。

【0103】

以上から、三角波の周波数は１３．３３・・・ＫＨｚになる。この時、発振部１１からは、中心周波数を１５０ＭＨｚに設定した場合、見かけ上、１４６ＭＨｚ～１５４ＭＨｚの範囲で発振する発振器と同等になる。この結果、低速ＡＤコンバータには、１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの範囲の信号が、帯域幅１ＭＨｚで入力される事になる。

【0104】

以上示したように、本実施形態４の方式を用いた場合でも、発振部１１の周波数を可変にすることが可能であり、実施形態３と同様の作用効果を奏する。この方式のメリットとしては、元になる発振器１２は固定の周波数で良いため、高安定な水晶発振器などを用いることができる。この事から、受信信号のチャンネルを指定する場合、チャンネル周波数の精度を高くすることが可能になる。その結果、本実施形態４は、Ａ／Ｄ変換装置２０やデータ記憶装置６０を実施形態１および実施形態２より高性能なものに変更することなく、実施形態１および実施形態２より広帯域の周波数信号を、実施形態３よりも高精度に取得することが可能である。

【0105】

なお、本実施形態４は、例として、ダイレクトコンバージョン方式で説明したが、スーパーへテロダイン方式でも適用可能である。

【0106】

［実施形態５］
（１）実施形態５の概要
実施形態３および実施形態４では、広帯域の信号を受信する際に高周波信号圧縮装置１０の入力周波数範囲を段階的に変更する手法について述べた。しかし、上記手法では測定対象とする信号が連続的に出力される信号で無く単発的な信号の場合、入力周波数範囲の変更を行っている間に測定対象の信号を取りこぼす場合がある。

【0107】

また、制御回路で周波数シンセサイザーの周波数を切り替えた場合、周波数が安定するまである程度時間を空ける必要がある。

【0108】

また、受信周波数を切り替えて、端から端まで掃引する為のソフトウェア、或いは、ハードウェアによる一連のシーケンスを実行する手段が必要になる。

【0109】

そこで、本実施形態５では入力周波数範囲を段階的に変更するのではなく、複数の周波数帯域を一度に取り込み、低周波信号に変換して出力する手法を説明する。本実施形態５は、Ａ／Ｄ変換装置２０やデータ記憶装置６０を実施形態１～実施形態２より高性能なものに変更することなく、より広帯域な信号を同時に取得すること可能である。

【0110】

（２）実施形態５の高周波信号圧縮装置１０
図２１に本実施形態５の高周波信号圧縮装置１０の構成、図２２にその動作概要を示す。図９，図１７と同様の箇所はその説明を省略する。本実施形態５の発振部１４はチャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃを中心にオフセット周波数発振器１６のオフセット周波数Ｆｏの整数倍の周波数を足し合わせた周波数を出力する（図２２の最下段参照）。

【0111】

図２１に示すように、ＯＳＣＭＩＸにおいて、チャンネル発振器１５から出力されたチャンネル周波数Ｆｃとオフセット周波数発振器１６から出力されたオフセット周波数Ｆｏとが混合される。チャンネル発振器１５は、目的のチャンネル周波数Ｆｃを選択する目的のものである。また、オフセット周波数Ｆｏは、チャンネル周波数Ｆｃを中心とした、受信帯域の間隔を決定する。

【0112】

チャンネルＢＰＦ１７は目的とする周波数帯域を取り出す為のフィルタである。その後のイコライザー１８は、各周波数成分のレベルを均一化する為の物である。この発振出力は、混合器ＭＩＸに入力され、受信信号ＲＦＳＩＧと混合される。

【0113】

（動作説明）
ここで、オフセット周波数発振器１６とＯＳＣＭＩＸの間には加算器１９があり、生成された発振出力をまたＯＳＣＭＩＸに入力する。この方式では、合成された発振出力がまたＯＳＣＭＩＸに混合される。これにより、合成された発振出力がまたオフセット周波数Ｆｏにより、元の周波数±オフセット周波数なる発振出力が生成される。

【0114】

図２２にその関係を示す。図２２において、チャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃにオフセット周波数Ｆｏの整数倍が加減算され、チャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃを中心として、上下にオフセット周波数Ｆｏの整数倍だけ広がった発振出力が得られる。具体的には、図２１のＯＳＣＭＩＸには、図２２のチャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃを中心に、上下に複数のＮ倍×Ｆｏの間隔を持った複数の発振成分を含んだ発振出力が入力される。

【0115】

図２３はイコライザー１８の動作を示したものである。このイコライザー１８の目的は、生成された発振出力の各周波数成分のレベル差が均一になるように生成する為である。これは、図２１において、混合器ＭＩＸ入力の発振出力の各周波数成分にレベル差があると、各周波数成分で変換レベルに差が生じる可能性がある。そこで、イコライザー１８により発振出力の各周波数成分のレベル差が均一になるように補正している。

【0116】

また、図２１のチャンネルＢＰＦ１７は、図２２の様な発振出力から、観測対称として必要な帯域成分を抽出するための物である。

【0117】

次に、図２４に基づいて、本実施形態５の仕様例を説明する。ここでは、帯域幅９０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの場合で説明する。

【0118】

この場合、発振部１４で９５ＭＨｚを中心に、９０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲の発振周波数を生成する。この方式では、チャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃを中心として、オフセット周波数発振器１６のオフセット周波数Ｆｏで周波数変換された発振出力が、元の周波数に重畳される形となる。この場合の設定では、チャンネル周波数Ｆｃの９５ＭＨｚを中心として、オフセット周波数Ｆｏの１ＭＨｚ間隔で、チャンネルＢＰＦ１７の範囲（９１ＭＨｚ～９９Ｍｚ）内で発振する。

【0119】

この結果、受信信号ＲＦＳＩＧに対しては、９０ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内で低速ＡＤコンバータに入力される。

【0120】

以上の動作により、高周波信号受信装置００から高周波信号圧縮装置１０へ入力された信号のうち、観測対象とする周波数帯域の信号を同時に取得し、低周波信号に変更することが可能となる。

【0121】

さらに、この発振部１４は、図２２に示した様にチャンネル発振器１５のチャンネル周波数Ｆｃを中心に、上下にＮ倍×Ｆｏの間隔を持った複数の発振成分を含んだ発振出力が生成される。これは、ＰＬＬを用いなくても高安定で受信可能な受信機を固定周波数の発振器を組み合わせる事で容易に構成できることになり、実現する上で利点となる。

【0122】

また、この方式では、必要なチャンネル成分を順番で無く同時に生成できる。この事は、この方式を用いれば、必要な帯域内の信号を同時に取り込むことが可能となる。これは、この方式を用いる事で、必要な複数のチャンネルの信号を同時に取り込めることになる。

【0123】

なお、本実施形態５では、例としてダイレクトコンバージョン方式で説明したが、スーパーヘテロダイン方式でも適用可能である。

【0124】

以下、従来方式と本実施形態３～５の効果の相違点を説明する。 図２５は従来方式において高周波帯の広い範囲の信号を検出して、表示装置５０に表示する設備診断装置の例を示す。

【0125】

図２５は、ダイレクトコンバージョン方式を用いた例を示す。図２５では、ローパスフィルタＬＰＦの帯域を広く取り、広帯域を取り込めるようにしていると仮定する。

【0126】

この場合、信号を処理するＡ／Ｄ変換装置２０も高速サンプリングクロックにより高速化する必要が生じる。更にＡ／Ｄ変換装置２０の高速化に伴い、取り込むデータ量も増大し、ＣＰＵの処理能力を上回るＡＤ変換データが入力することが予想され、図２５に示す様な一時的なデータ格納用メモリ８０が必要になる。

【0127】

さらに、ＣＰＵがデータを連続で処理しきれない場合は、データ格納用メモリ８０にたまったデータを定期的に取り出し表示する処理になる。これは、処理しきれないデータは、表示されず捨てられることを意味する。この場合、単発的な信号に対しては取りこぼす可能性が有る。また、高速なＡ／Ｄ変換装置、高速処理が可能なメモリなどの高価なハードウェアが必要になり、コストアップが避けられない。

【0128】

図２６は実施形態２の方式において、高周波帯の広い範囲の信号を検出して、表示装置５０に表示する設備診断装置の構成例を示す。図２６では、ハードウェアのコストを抑える為、低速なＡ／Ｄ変換装置２０を使用し、途中にデータ格納用メモリ８０を置かず、ＣＰＵがダイレクトに取り込める程度の速度で動作させるものとする。

【0129】

この時、広い範囲の信号を取り込むために、コンピュータから周波数シンセサイザー５に周波数切り替え信号を送り、周波数を切り替える事で広い範囲の信号を取り込むものである。

【0130】

この方式では、周波数切り替えをソフト的に処理する為、必要とする帯域を掃引するには時間がかかる事になり、図２５と同様に単発的信号は取り込めない可能性が有る。また、今度は、周波数切り替えの為のプログラムを新たに用意する必要が有る。

【0131】

図２７は、実施形態３の方式を設備診断装置に応用した例である。受信機の構成は、図２５，図２６と同様にダイレクトコンバージョン方式とした。図２７において、Ａ／Ｄ変換装置２０は低速な物で良く、ハードウェアの構成自体は図２６とほとんど同じであり、コスト的には安く構成できる。

【0132】

図２６との違いは、図２７では周波数シンセサイザー５に三角波による周波数偏移が加えられる事に有る。図２７においては、狭帯域の受信帯域に、広帯域な信号の成分が集約される事になり、低速なＡ／Ｄ変換装置２０でも広帯域の信号成分を検出する事が可能になる。

【0133】

また、従来方式である図２５および実施形態２の方式である図２６と比較しても、図２５に対しては低速なＡ／Ｄ変換装置２０が有れば実現可能であり、ハードウェアの低コスト化が期待できる。また、図２６の様に、コンピュータで周波数をソフト的に連続して切り替える必要もなく、余分なソフトウェア処理は必要としない。

【0134】

次に、図２８に基づいて実施形態４による設備診断装置１の構成例を説明する。図２８は発振器１２による周波数を、バリアブルディレイライン１３と三角波により、一種のＦＭ変調をかける事で広げることができる。この効果により、この周波数範囲内の受信信号ＲＦＳＩＧを受信し、後は後段の低速なＡ／Ｄ変換装置２０で取り込み、コンピュータによりディスプレー（表示装置５０）に表示する方式である。

【0135】

この方式では、発振器１２の周波数を直接変化させることが無いので、周波数シンセサイザー５を用いる方式と比較して、周波数の安定が期待できる。

【0136】

同じく、図２９は、実施形態５を示した物である。図２９では、チャンネル発振器１５、オフセット周波数発振器１６からイコライザー１８までの発振部１４が、図２６における一般的なスーパーヘテロダイン方式における周波数シンセサイザー５に適用するものである。

【0137】

この方式では、発振部１４中に同時に異なる周波数の局部発振周波数が存在する。この事は、この方式では、複数の信号を同時に処理出来る事を意味している。この特長により、この方式では、他の周波数範囲を端から端まで掃引する方式と比べ、極めて短い時間しか存在しないようなバースト的な信号に対しても、帯域内ならば受信可能になる。以上の様に、この方式では、リアルタイムな受信が可能になる。

【0138】

［実施形態６］
（１）実施形態６の概要
実施形態３、４では、電気設備の異常時に発せられる高周波信号に対し、スーパーヘテロダイン方式またはダイレクトコンバージョン方式を用いた高周波信号圧縮装置１０の入力帯域を順々に周波数掃引することで、当該高周波信号を低周波領域に変換して検出した（以下では、高周波信号圧縮装置１０の入力帯域を順々に周波数掃引することを「周波数掃引」と記載して説明する。）。

【0139】

実施形態３，４は設定した掃引周波数領域によって信号を広帯域に収集することが可能であるが、掃引周波数範囲によって掃引周期が長くなる場合がある。掃引周期が長くなることにより突発的な信号レベルの変化を取り逃す可能性がある。

【0140】

設備の異常は突発的に発生するものもあるが、多くの場合、事前に異常の兆しがあり、周波数掃引をして確認すると、設備の異常と判断されない段階から異常に起因した周波数成分の信号強度が高い場合がある。設備保全の観点から考えると、当該周波数成分の信号レベルをより高速に追従監視することが望ましい。

【0141】

本実施形態６では、一度周波数掃引を行って広帯域に信号を確認し、その後は高強度信号の周波数成分のみを追従監視する設備診断装置を説明する。本実施形態６によれば、安価かつ簡易的に当該高強度信号の周波数成分の変化をより高速に追従することが可能となる。

【0142】

本実施形態６における設備診断装置１の構成を図３０に示す。本実施形態６では実施形態１～５の設備診断装置１に検出周波数決定装置７０を追加した構成とする。以下、実施形態３，４との相違点を説明する。

【0143】

高周波信号検出装置３０・入力装置４０・表示装置５０・データ記憶装置６０・検出周波数決定装置７０は個別に構成することも可能であるが、パソコンやタブレット等の情報端末機器を用いることにより１台の機器で構成することも可能である。

【0144】

以下、検出周波数決定装置７０の処理の概要を説明する。Ａ／Ｄ変換装置２０からＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０を受け取り、サンプル／ホールドする。ホールドしたディジタル信号をＦＦＴ解析して、各周波数成分の信号強度を算出する。ＦＦＴの結果に対し、信号強度が高い順に周波数をリストアップする。リストアップした周波数のうち、上位から入力装置４０で指定された個数の周波数を記憶する。

【0145】

当該周波数を高周波信号圧縮装置１０に入力する。高周波信号圧縮装置１０では検出周波数決定装置７０で指定された周波数のみを順に圧縮して出力する。リフレッシュトリガ信号が入力される毎に上記を繰り返し、高周波信号圧縮装置１０に指定する周波数を更新する。

【0146】

検出周波数決定装置７０の構成を図３１に示す。検出周波数決定装置７０は周波数解析部７００と、周波数選定部７１０と、周波数記憶部７２０と、タイマー部７３０と、を備える。

【0147】

周波数解析部７００は、サンプル／ホールド器７０１およびＦＦＴ解析器７０２を有する。サンプル／ホールド器７０１は、タイマー部７３０からリフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力された際にＡ／Ｄ変換装置２０から入力されるＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０の取り込みを開始し、一定時間分のＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０をディジタル信号群Ｄ７０として保持する。

【0148】

サンプル／ホールド器７０１は、タイマー部７３０から再度リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力されるまでディジタル信号群Ｄ７０を保持し、再度リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力された際は再度Ａ／Ｄ変換結果Ｄ２０の取り込み開始し、ディジタル信号群Ｄ７０を更新する。サンプル／ホールド器７０１は、リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力される度に上記動作を繰り返す。

【0149】

ＦＦＴ解析器７０２はサンプル／ホールド器７０１から入力されるディジタル信号群Ｄ７０をＦＦＴ解析し、周波数群Ｆ７０の各周波数成分に対して各信号強度を出力する。図３１では当該信号強度を信号強度群Ｉ７０として示している。

【0150】

周波数選定部７１０は周波数解析部７００から周波数群Ｆ７０および信号強度群Ｉ７０を受け取り、信号強度降順に周波数の一覧を作成する。当該周波数一覧のうち、最上位から検出周波数個数（指定個数）Ｎ７０分を高強度信号周波数Ｆ７１として周波数記憶部７２０へ出力する。

【0151】

ＦＦＴ解析器７０２および周波数選定部７１０における処理の概要を図３２に示す。図３２の上段はディジタル信号群Ｄ７０の信号強度分布を示している。図３２の例では、周波数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆで信号強度が大きくなっている。図３２の下段は信号強度順の周波数一覧を示す。図３２に示すように、信号強度の大きい順に周波数を並べると、周波数ｃ，ａ，ｄ，ｅ，ｂ，ｆとなる。

【0152】

図３２の例では、検出周波数個数（指定個数）Ｎ７０＝３としているため、信号強度の大きい順に、３つの周波数ｃ，ａ，ｄを高強度信号周波数Ｆ７１として周波数記憶部７２０に出力する。

【0153】

周波数記憶部７２０は周波数選定部７１０から入力された高強度信号周波数Ｆ７１を保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。高周波信号圧縮装置１０では、高強度信号周波数Ｆ７１の各周波数成分に対して順次圧縮動作を行う。

【0154】

周波数記憶部７２０は、タイマー部７３０から再度リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力されるまで検出指令周波数Ｆ７２を保持する。再度リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力された際、周波数記憶部７２０は検出指令周波数Ｆ７２の内容を、入力装置４０から指定された検出周波数範囲ＳＦ７０に変更する。

【0155】

高周波信号圧縮装置１０では検出周波数範囲ＳＦ７０の周波数範囲を順次周波数圧縮動作を行う。一定時間上記状態を継続し、高強度信号周波数Ｆ７１が更新されると周波数記憶部７２０はこれを再度保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。タイマー部７３０から再度リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力される度、上記動作を繰り返す。

【0156】

タイマー部７３０は入力装置４０から指定された検出周波数更新周期Ｃ７０の周期でリフレッシュトリガ信号Ｔ７０を出力する。検出周波数決定装置７０は当該検出周波数更新周期Ｃ７０毎に検出周波数範囲ＳＦ７０の各周波数成分の信号強度を再確認し、高周波信号圧縮装置１０に指令する検出指令周波数を更新する。

【0157】

実施形態３や実施形態４は広い周波数範囲に対して各周波数成分の信号強度を順次確認する手法であるが、本実施形態６は前述の動作により、広い周波数範囲から高強度信号の周波数成分のみをピックアップし、その後は当該周波数成分のみ信号強度を確認することを特徴とする。これは設備保全上有益な周波数成分の信号強度を、実施形態３や実施形態４より高速に確認することができることを意味する。

【0158】

また、本実施形態６において高周波信号検出装置３０の処理は限定しない。例えば、実施形態１のように一定時間中に信号強度閾値以上の信号を検出した回数を以て異常検出を行う手法でも良い。または、ある時点の各周波数成分の信号強度を基準とし、当該信号強度の変位幅に基づいて異常検出を行う手法でも良い。

【0159】

以上示したように、本実施形態６によれば、実施形態１～５と同様の作用効果を奏する。また、安価かつ簡易的に、受信した信号のうち高強度信号の周波数成分のみを高頻度に集中的・継続的に監視することが可能となる。

【0160】

［実施形態７］
（１）実施形態７の概要
実施形態６では、一度周波数掃引を行って広帯域に信号を確認し、その後は高強度信号の周波数成分のみを追従監視することで、高強度信号の周波数成分のみを高速に監視する手法について説明した。

【0161】

ただ、実用的な観点から、設備診断装置１のコストはより低いことが望ましい。設備診断装置のコストダウンの方法として、なかでもＡ／Ｄ変換装置２０や高周波信号検出装置３０、データ記憶装置６０を、更に低速および低容量のものに取り替えるが有効である。

【0162】

しかし、実施形態６の手法において上記を実現すると、設備診断装置１は周波数分解能が低い周波数掃引を行う必要があり、結果として設備異常時に発せられる信号を捉えられない可能性がある。

【0163】

そこで、本実施形態７では、一度実施形態６と同様に広帯域の信号を確認して高強度信号の周波数成分のみを追従監視し、その後の検出指令周波数の更新時、前述の高強度信号周波数を中心とした大まかな周波数間隔（第１解析周波数間隔）で確認を行う。その結果、信号強度が高く検出された周波数を中心とした周波数範囲をより細かい周波数間隔（第２解析周波数間隔）で掃引して当該周波数範囲において高強度信号の周波数を見つけ出し、当該周波数成分のみを追従監視する手法について説明する。

【0164】

（２）実施形態７の検出周波数決定装置７０
まず、本実施形態７における検出周波数決定装置７０の処理の概要を説明する。一度、実施形態６と同様に広帯域に信号を確認して高強度信号の周波数成分のみを追従監視する。

【0165】

検出指令周波数Ｆ７２を更新する際、上記高強度信号周波数Ｆ７１を中心とした大まかな周波数間隔（第１解析周波数間隔）でＦＦＴ解析し、各周波数成分の信号強度を算出する。上記で得られた信号強度のうち最高の信号強度と信号強度閾値を比較する。上記比較の結果、最高信号強度が信号強度閾値以上であれば、信号強度降順に周波数をリストアップする。

【0166】

上記でリストアップした周波数のうち、リスト上位から入力装置４０で指定された個数の周波数を選出し、当該周波数を中心とした近傍の周波数範囲のみ、再度細かな周波数間隔（第１解析周波数間隔よりも短い第２解析周波数間隔）でＦＦＴ解析を行う。上記ＦＦＴ解析の結果のうち、上記周波数範囲から１つずつ最も信号強度の高い周波数を選定する。

【0167】

検出指令周波数Ｆ７２の更新はタイマー部７３０からリフレッシュトリガ信号Ｔ７０が出力される度に行う。前記比較の結果、最高信号強度が信号強度閾値未満であれば最初に戻る。

【0168】

上記動作で得られた周波数を高周波信号圧縮装置１０に入力する。高周波信号圧縮装置１０では検出周波数決定装置７０で指定された周波数のみを順に圧縮して出力する。

【0169】

本実施形態７における検出周波数決定装置７０の構成を図３３に示す。本実施形態７の検出周波数決定装置７０は検出周波数先決定装置７０ａと検出周波数更新装置７０ｂと周波数記憶装置７０ｃと信号経路選択装置７０ｄと、を有する。

【0170】

検出周波数先決定装置７０ａの構成を図３４に、検出周波数更新装置７０ｂの構成を図３５に、周波数記憶装置７０ｃの構成を図３６に示す。

【0171】

本実施形態７の検出周波数決定装置７０は、まず検出周波数先決定装置７０ａの周波数解析部７００と周波数選定部７１０にて、実施形態６と同様に高強度信号周波数Ｆ７１を決定する。高強度信号周波数Ｆ７１は、周波数記憶装置７０ｃを経由して検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力される。高周波信号圧縮装置１０では周波数記憶装置７０ｃから指令された各周波数に対して順次圧縮動作を行い、検出指令周波数Ｆ７２が更新されるまで上記動作を継続する。

【0172】

検出指令周波数Ｆ７２の更新時、検出周波数更新装置７０ｂのタイマー部７３０からリフレッシュトリガ信号Ｔ７０が出力される。検出周波数更新装置７０ｂの周波数解析部７４０において、サンプル／ホールド器７４１は実施形態６のサンプル／ホールド器７０１と同様の動作を行い、Ａ／Ｄ変換結果Ｄ２０をディジタル信号群Ｄ７０ａに変換する。ＦＦＴ解析器７４２は、ディジタル信号群Ｄ７０ａに対し、検出周波数先決定装置７０ａから入力された高強度信号周波数Ｆ７１の周波数を中心として第１解析周波数間隔ＳＦ７１の周波数間隔でＦＦＴ解析を行い、周波数群Ｆ７０ａおよび信号強度群Ｉ７０ａを得る。

【0173】

検出周波数更新装置７０ｂの周波数選定部７５０は、周波数解析部７４０から周波数群Ｆ７０ａおよび信号強度群Ｉ７０ａを受け取り、信号強度群Ｉ７０ａから最高強度信号を見つけ出す。当該最高強度信号の信号強度を後述する信号強度閾値決定部７８０から指定された信号強度閾値ＴＨＩ７０と比較する。

【0174】

前述の最高信号強度が信号強度閾値ＴＨＩ７０未満であれば、周波数選定部７５０は検出周波数先決定装置７０ａと周波数記憶装置７０ｃにリフレッシュトリガ信号Ｔ７１を出力する。周波数記憶装置７０ｃはリフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力された際、検出指令周波数Ｆ７２の内容を入力装置４０から指定された検出周波数範囲ＳＦ７０に変更する。

【0175】

また、検出周波数先決定装置７０ａはリフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力された際、再度Ａ／Ｄ変換結果Ｄ２０の取り込みを開始する。その後は実施形態６と同様に、周波数解析部７００および周波数選定部７１０にて高強度信号周波数Ｆ７１を決定し、周波数記憶装置７０ｃを経由して検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。

【0176】

ただし、検出周波数先決定装置７０ａのＦＦＴ解析器７０２の解析周波数間隔は第１解析周波数間隔ＳＦ７１よりも十分小さい周波数とする。高周波信号圧縮装置１０では検出周波数範囲ＳＦ７０の周波数範囲を順次周波数圧縮動作を行う。一定時間上記状態を継続し、高強度信号周波数Ｆ７１が更新されると周波数記憶装置７０ｃはこれを再度保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。上記動作により、検出指令周波数Ｆ７２が更新されるまで高強度信号周波数Ｆ７１の信号強度を追従監視する。

【0177】

前述の最高強度信号が信号強度閾値ＴＨＩ７０以上であれば、周波数選定部７５０は信号強度群Ｉ７０ａの各信号に対し信号強度降順に周波数の一覧を作成する。当該周波数一覧のうち、最上位から検出周波数個数（指定個数）Ｎ７０の周波数を選定する。当該周波数を中心とし、上下に第１解析周波数間隔ＳＦ７１を付け加えた周波数範囲を解析周波数範囲ＡＦ７０として周波数解析部７６０に出力する。

【0178】

ＦＦＴ解析器７４２および周波数選定部７５０の上記動作概要を図３７に示す。図３７の上段はディジタル信号群Ｄ７０ａの信号強度分布を示している。図３７の例では、第１解析周波数間隔ＳＦ７１で検出を行う。図３７に示すように、周波数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで信号強度が大きくなっている。検出周波数個数（指定個数）Ｎ７０＝３としているため、図３７の下段に示すように、信号強度の上位３つの周波数ａ，ｄ，ｅが選定される。そして、当該周波数ａ，ｄ，ｅを中心とし、上下に第１解析周波数間隔ＳＦ７１を付け加えた周波数範囲を解析周波数範囲ＡＦ７０として周波数解析部７６０に出力する。

【0179】

検出周波数更新装置７０ｂの周波数解析部７６０ではディジタル信号群Ｄ７０ａに対し、解析周波数範囲ＡＦ７０の周波数範囲において、入力装置４０から指定された第２解析周波数間隔ＳＦ７２の周波数間隔でＦＦＴ解析を行い、周波数群Ｆ７０ｂおよび信号強度群Ｉ７０ｂを得る。ただし、第２解析周波数間隔ＳＦ７２は第１解析周波数間隔ＳＦ７１よりも十分小さい周波数とする。

【0180】

検出周波数更新装置７０ｂの周波数選定部７７０は周波数解析部７６０から周波数群Ｆ７０ｂおよび信号強度群Ｉ７０ｂを受け取り、解析周波数範囲ＡＦ７０の各範囲から最も信号強度の高い周波数成分を１つずつ選定する。当該周波数を高強度信号周波数Ｆ７１ａとして周波数記憶装置７０ｃのへ出力する。

【0181】

周波数選定部７７０の処理の概要を図３８に示す。図３８の上段は周波数解析部７４０のＦＦＴ解析器７４２の解析結果を示している。ＦＦＴ解析器７４２では、第１解析周波数間隔ＳＦ７１で解析を行っており、周波数選定部７５０では、高強度信号として周波数ａ，ｄ，ｅが選択され、周波数ａ，ｄ，ｅを中心として上下に第１解析周波数間隔ＳＦ７１を付け加えた解析周波数範囲ＡＦ７０をＦＦＴ解析器７６１および周波数選定部７７０に出力する。

【0182】

図３８の下段は周波数解析部７６０のＦＦＴ解析器７６１の解析結果を示している。ＦＦＴ解析器７６１では、周波数ａ周辺の解析周波数範囲ＡＦ７０１および周波数ｄ周辺の解析周波数範囲ＡＦ７０２および周波数ｅ周辺の解析周波数範囲ＡＦ７０３の範囲（ＡＦ７０＝ＡＦ７０１＋ＡＦ７０２＋ＡＦ７０３）の解析を行う。ＦＦＴ解析器７６１では、第２解析周波数間隔ＳＦ７２で解析を行う。ただし、ＳＦ７２＜＜ＳＦ７１とする。

【0183】

図３８下段の黒丸は、周波数選定部７５０（第１解析周波数間隔ＳＦ７１）で検出した高強度信号の周波数ａ，ｄ，ｅを示し、白丸は解析周波数範囲ＡＦ７０の各周波数範囲（第２解析周波数間隔ＳＦ７２）で検出した最高強度信号の周波数ａ’，ｄ’，ｅ’を示す。この周波数ａ’，ｄ’，ｅ’を高強度信号周波数Ｆ７１ａとして周波数記憶装置７０ｃに出力する。

【0184】

検出周波数更新装置７０ｂの信号強度閾値決定部７８０では検出周波数先決定装置７０ａから入力された最高信号強度Ｉ７１と入力装置４０から入力された信号強度率ＲＩ７０を用いて、以下の（１）式のように計算し、信号強度閾値ＴＨＩ７０を得る。信号強度閾値ＴＨＩ７０は周波数選定部７５０へ出力される。

【0185】

【数1】

【0186】

周波数記憶装置７０ｃは、検出周波数先決定装置７０ａから入力された高強度信号周波数Ｆ７１、または検出周波数更新装置７０ｂから入力された高強度信号周波数Ｆ７１ａを保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。

【0187】

高周波信号圧縮装置１０では、高強度信号周波数Ｆ７１または高強度信号周波数Ｆ７１ａの各周波数成分に対して順次圧縮動作を行う。周波数記憶装置７０ｃは、リフレッシュトリガ信号Ｔ７０またはリフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力されるまで検出指令周波数Ｆ７２を保持する。

【0188】

リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力された際、周波数記憶装置７０ｃは検出指令周波数Ｆ７２の内容を高強度信号周波数Ｆ７１に更新する。また、リフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力された際、実施形態６と同様に周波数記憶装置７０ｃは検出指令周波数Ｆ７２の内容を、入力装置４０から指定された検出周波数範囲ＳＦ７０に変更して一定時間この状態を継続し、高強度信号周波数Ｆ７１が更新されると周波数記憶装置７０ｃはこれを再度保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。リフレッシュトリガ信号Ｔ７０またはリフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力される度、上記動作を繰り返す。

【0189】

信号経路選択装置７０ｄは、Ａ／Ｄ変換装置２０から入力されるＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０を、検出周波数先決定装置７０ａまたは検出周波数更新装置７０ｂに出力する。リフレッシュトリガ信号Ｔ７０が入力された際は、前記出力先を検出周波数更新装置７０ｂとし、リフレッシュトリガ信号Ｔ７１が入力された際は、前記出力先を検出周波数先決定装置７０ａとする。

【0190】

実施形態６および本実施形態７において、例えば、検出周波数範囲ＳＦ７０を１０～２００ＭＨｚ、第１解析周波数間隔ＳＦ７１を１００ｋＨｚ、第２解析周波数間隔ＳＦ７２を１０Ｈｚに設定した際の動作を比較する。

【0191】

検出指令周波数Ｆ７２の更新時、実施形態６の手法において、１０～２００ＭＨｚを１０Ｈｚ間隔でＦＦＴ解析を行うと非常に長い時間を要し、かつそのデータ量も膨大になる。本実施形態７の手法では、一度１００ｋＨｚ間隔で周波数掃引を行い、その結果信号強度が高い周波数を中心とした周波数範囲を１０Ｈｚ間隔で掃引することで、実施形態６よりも高速に、かつ少ないデータ量で高強度信号の周波数を検出することが可能である。

【0192】

また前述の動作により、高強度信号の周波数が多少変化しても当該信号強度を追従監視することが可能である。また、検出指令周波数Ｆ７２の更新時の信号強度分布が、最初に確認した信号強度分布と大きく異なる場合は、実施形態６の手法で再度細かく信号強度分布を確認して掃引周波数範囲を更新する。本実施形態７によれば、設備異常時に発せられる信号に対して、実施形態６と同等の周波数分解能の信号検出を、実施形態６よりも高速かつ低コストに実現する。

【0193】

［実施形態８］
（１）実施形態８の概要
実施形態６では、一度周波数掃引を行って広帯域に信号強度を確認し、その後は高強度信号の周波数成分のみを追従監視することで、高強度信号の周波数成分のみをより高速に監視する手法について述べた。しかし、例えば、電気設備は、動作条件・環境条件の変化によって、異常時に発せられる信号の周波数が変化することがある。この場合、実施形態６の手法では擬似的に設備異常時に発せられる信号の信号強度が減少したものと誤認識する可能性がある。

【0194】

そこで、本実施形態８では、一度周波数掃引を行って広帯域に信号強度を確認し、その後は高強度信号の周波数成分を中心とした狭い周波数範囲を追従監視することで、高強度信号の周波数成分およびその近傍の周波数を、実施形態３および実施形態４より高速に監視する設備診断装置を説明する。本実施形態８は、実施形態６における検出周波数決定装置７０に一部機能を追加することで実現する。

【0195】

（２）実施形態８の検出周波数決定装置７０
検出周波数決定装置７０は下記のように処理を行う。

【0196】

Ａ／Ｄ変換装置２０からＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０を受け取り、サンプル／ホールドする。ホールドしたディジタル信号をＦＦＴ解析して、各周波数成分の信号強度を算出する。

【0197】

上記ＦＦＴの結果に対し、信号強度が高い順に周波数をリストアップする。上記でリストアップした周波数のうち、上位から入力装置４０で指定された個数の周波数を記憶する。

【0198】

当該周波数を中心として入力装置４０で指定された周波数範囲を検出周波数範囲とする。上記検出周波数範囲を高周波信号圧縮装置１０に入力する。高周波信号圧縮装置１０では当該周波数範囲のみを順に圧縮して出力する。

【0199】

リフレッシュトリガ信号が入力される毎に上記を繰り返し、高周波信号圧縮装置１０に指定する周波数を更新する。

【0200】

本実施形態８における検出周波数決定装置７０の構成を図３９に示す。本実施形態８の検出周波数決定装置７０は実施形態６の図３１に対し、周波数拡大部７９０を追加した構成とする。

【0201】

本実施形態８の検出周波数決定装置７０は、まずＡ／Ｄ変換装置２０からＡ／Ｄ変換結果Ｄ２０を受け取り、周波数解析部７００および周波数選定部７１０において実施形態６と同様の処理を行う。これにより得た高強度信号周波数Ｆ７１を周波数拡大部７９０に入力する。

【0202】

周波数拡大部７９０では、高強度信号周波数Ｆ７１の各周波数を中心とし、入力装置４０から指定された拡大周波数範囲ＥＦ７０を付け加えた周波数範囲を高強度信号拡大周波数Ｆ７１ｂとして周波数記憶部７２０へ出力する。

【0203】

周波数拡大部７９０の概要を図４０に示す。図４０の上段は、ディジタル信号群Ｄ７０の信号強度分布を示している。図４０の例では、周波数ａ，ｂ，ｃで信号強度が大きくなっている。図４０の例では、検出周波数個数（指定個数）Ｎ７０＝３としているため、周波数ａ，ｂ，ｃが高強度信号周波数Ｆ７１として周波数拡大部７９０に出力される。

【0204】

周波数拡大部７９０では、周波数ａ，ｂ，ｃを中心として上下に拡大周波数範囲ＥＦ７０を付け加えた高強度信号拡大周波数Ｆ７１ｂを周波数記憶部７２０に出力する。

【0205】

周波数記憶部７２０は高強度信号拡大周波数Ｆ７１ｂを保持し、検出指令周波数Ｆ７２として高周波信号圧縮装置１０へ出力する。高周波信号圧縮装置１０では、実施形態６と同様に高強度信号拡大周波数Ｆ７１ｂの各周波数範囲に対して順次圧縮動作を行う。その他、リフレッシュトリガ信号による検出周波数の更新動作に関しても実施形態６と同様である。

【0206】

実施形態６では、検出指令周波数Ｆ７２が高強度信号の周波数に限定される。従って、再度周波数の更新を行うまでの間に、高強度信号の周波数が変化した場合、当該信号の信号強度が低下したと検出する可能性がある。本実施形態８の手法であれば、適切な拡大周波数範囲を設定することにより、高強度信号の周波数が変化しても高強度信号を追従監視することが可能である。

【0207】

本実施形態８においても、実施形態６と同様に高周波信号検出装置３０の処理は限定しない。例えば、実施形態１のように一定時間中に信号強度閾値以上の信号を検出した回数を以て異常検出を行う手法でも良い。または、ある時点の各周波数成分の信号強度を基準とし、当該信号強度の変位幅に基づいて異常検出を行う手法でも良い。

【0208】

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

【符号の説明】

【0209】

００…高周波信号受信装置
１０…高周波信号圧縮装置
２０…Ａ／Ｄ変換装置
３０…高周波信号検出装置
４０…入力装置
５０…表示装置
６０…データ記憶装置

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】