(57)【要約】【課題】振動センサーを用いて所望の振動データを収集することを容易にする。【解決手段】振動センサーシステムは、間隔を置いて設置される複数の振動センサーと、前記複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集部と、前記収集部により収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備える。前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力する。前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を置いて設置される複数の振動センサーと、
前記複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集部と、
前記収集部により収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力し、
前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う
振動センサーシステム。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記複数の測定信号を合成する合成部を含む
請求項１に記載の振動センサーシステム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記複数の測定信号の少なくとも１つに対して重み付けを行う重み付け部をさらに含み、
前記合成部は、前記重み付け後の前記複数の測定信号を合成する
請求項２に記載の振動センサーシステム。
【請求項４】
前記複数の振動センサー間の設置間隔が第１の間隔を超えると前記複数の測定信号間の前記所望振動成分が相関しなくなる場合において、前記複数の振動センサーは、前記第１の間隔以下の間隔を置いて設置される
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動センサーシステム。
【請求項５】
前記複数の振動センサー間の設置間隔が前記第１の間隔よりも狭い第２の間隔を超えると前記複数の測定信号間の前記不要振動成分が相関しなくなる場合において、前記複数の振動センサーは、前記第２の間隔以上であって且つ前記第１の間隔以下の間隔を置いて設置される
請求項４に記載の振動センサーシステム。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記不要振動成分が相関する場合において、前記複数の測定信号間の前記不要振動成分の相関性を利用して前記不要振動成分を除去する除去部を有する
請求項１に記載の振動センサーシステム。
【請求項７】
前記収集部は、前記複数の振動センサーのうちいずれかの振動センサーの動作が不能になった場合に、前記複数の振動センサーのうち動作が不能になった振動センサー以外の振動センサーから前記測定信号の収集を継続する
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振動センサーシステム。
【請求項８】
前記複数の振動センサーから前記測定信号を収集する複数センサーモードと、前記複数の振動センサーのうち１つの振動センサーから前記測定信号を収集する単一センサーモードとの間でモード切替を行う制御部をさらに有する
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動センサーシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記単一センサーモードにおいて、前記複数の振動センサーのうち前記１つの振動センサー以外の振動センサーの動作を停止させる
請求項８に記載の振動センサーシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記単一センサーモードにおいて、前記複数の振動センサーのうち、動作させる前記１つの振動センサーを所定の順番に従って切替える
請求項８又は９に記載の振動センサーシステム。
【請求項１１】
前記信号処理部は、前記１つの振動センサーから出力される１つの測定信号を前記収集部が収集した場合に、前記所望振動成分を前記１つの測定信号だけで検知可能か否かを表す１又は複数の指標値を計算する計算部をさらに備え、
前記制御部は、前記単一センサーモードにおいて、前記１又は複数の指標値に基づいて、前記所望振動成分を前記１つの測定信号だけで検知不能であると判定される場合に、前記単一センサーモードから前記複数センサーモードに切替える
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の振動センサーシステム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記複数センサーモードにおいて、前記１又は複数の指標値に基づいて、前記所望振動成分を前記１つの測定信号だけで検知可能であると判定される場合に、前記複数センサーモードから前記単一センサーモードに切替える
請求項１１に記載の振動センサーシステム。
【請求項１３】
前記制御部は、少なくとも前記複数センサーモードにおいて、前記１又は複数の指標値に基づいて、前記複数の振動センサーのうち測定に用いる振動センサーの数を増減する
請求項１２に記載の振動センサーシステム。
【請求項１４】
間隔を置いて設置される複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集部と、
前記収集部により収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理部と、を備え、
前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力し、
前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う
装置。
【請求項１５】
間隔を置いて設置される複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集ステップと、
前記収集ステップにより収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理ステップと、を備え、
前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力し、
前記信号処理ステップは、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサーシステム、装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物の振動を検知して測定信号を出力する振動センサーが知られている。
【０００３】
特許文献１には、配管部材に振動センサーを設置し、振動センサーと通信可能に接続された診断装置が振動センサーから測定信号を受信し、配管部材の劣化に関する過去の蓄積データと比較分析を行い、当該比較分析に基づいて、配管部材の故障予測及び劣化判定を行うシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５１０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動センサーから出力される測定信号には、目的とする振動に対応する所望振動成分だけではなく、対象物以外の様々な振動源（ノイズ源）に起因する不要振動成分が含まれる。
【０００６】
このため、所望振動成分の信号値が小さい場合、所望振動成分が不要振動成分に埋もれてしまい、所望振動成分を検知困難になるため、振動センサーを用いて所望の振動データを収集することが難しいという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、振動センサーを用いて所望の振動データを収集することを容易にする振動センサーシステム、装置、及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様に係る振動センサーシステムは、間隔を置いて設置される複数の振動センサーと、前記複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集部と、前記収集部により収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備える。前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力する。前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う。
【０００９】
第２の態様に係る装置は、間隔を置いて設置される複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集部と、前記収集部により収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備える。前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力する。前記信号処理部は、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う。
【００１０】
第３の態様に係る方法は、間隔を置いて設置される複数の振動センサーから出力される複数の測定信号を収集する収集ステップと、前記収集ステップにより収集される前記複数の測定信号に対して信号処理を行う信号処理ステップとを備える。前記複数の振動センサーのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに、所望振動成分及び不要振動成分を含む測定信号を出力する。前記信号処理ステップは、前記複数の測定信号間の前記所望振動成分の相関性を利用して、前記不要振動成分に対する前記所望振動成分の比を向上させるように前記信号処理を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、振動センサーを用いて所望の振動データを収集することを容易にする振動センサーシステム、装置、及び方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る振動センサーシステムの全体構成例を示す図である。
【図２】一実施形態に係る振動センサーが出力する測定信号の一例を示す図である。
【図３】一実施形態に係る振動センサーシステムの構成例を示す図である。
【図４】一実施形態に係る振動センサーの設置間隔について説明するための図である。
【図５】一実施形態に係るモード切替に関する動作の一例を示す図である。
【図６】一実施形態に係るモード切替に関する動作の他の例を示す図である。
【図７】一実施形態に係る信号処理部の変更例１を示す図である。
【図８】一実施形態に係る信号処理部の変更例２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１４】
但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係又は比率が異なる部分が含まれている場合があることは勿論である。
【００１５】
（全体構成例）
図１は、一実施形態に係る振動センサーシステム１の全体構成例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、振動センサーシステム１は、複数の振動センサー１０と、通信装置２０と、サーバ装置３０とを有する。図１において、複数の振動センサー１０として３つの振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃを例示しているが、振動センサー１０の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００１７】
振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃは、間隔を置いて対象物に設置される。振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃは、対象物に直接的に取り付けられてもよい。振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのそれぞれは、同一の対象物の振動を測定するとともに測定信号を出力する。対象物は、振動を発生させるものであればどのようなものでもよいが、例えば配管部材や機械装置などである。
【００１８】
具体的には、振動センサー１０Ａは測定信号１を出力し、振動センサー１０Ｂは測定信号２を出力し、振動センサー１０Ｃは測定信号３を出力する（図３参照）。測定信号１乃至３は、通信装置２０に入力される。
【００１９】
各振動センサー１０は、振動を測定可能なセンサーであればどのようなセンサーであってもよいが、例えば、加速度センサー、速度センサー、又は変位センサーを振動センサー１０として用いてもよい。以下において、振動センサー１０として加速度センサーを用いることを主として想定する。加速度センサーは、複数軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度を測定可能なものであってもよい。
【００２０】
各振動センサー１０は、複数の構成部品を含む振動センサーモジュールとして構成される。各振動センサー１０は、振動センサー本体に加えて、振動センサー本体が出力するアナログ信号である測定信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有していてもよい。各振動センサー１０は、動作に必要な電力を蓄えるバッテリーを有していてもよい。
【００２１】
各振動センサー１０は、通信装置２０との通信を行うための通信部を有する。通信部は、有線通信を行うものであってもよいし、無線通信を行うものであってもよい。以下において、振動センサー１０が通信装置２０と無線通信を行うことを主として想定する。無線通信は、ブルートゥース（登録商標）又は無線ＬＡＮなどの近距離通信であってもよいし、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ）又はセルラー通信などの遠距離通信であってもよい。
【００２２】
各振動センサー１０が出力する測定信号には、目的とする振動に対応する所望振動成分だけではなく、対象物以外の様々な振動源（ノイズ源）に起因する不要振動成分が含まれる。なお、所望振動成分は所要振動成分と称されてもよい。不要振動成分はノイズ成分とも称されてもよい。
【００２３】
図２は、振動センサー１０が出力する測定信号の一例を示す図である。図２において、横軸が時間軸であり、縦軸が振動センサー１０の出力、すなわち振動の強度を表す信号値である。
【００２４】
図２（ａ）において、所望振動成分を破線の楕円で示しており、所望振動成分以外の部分が不要振動成分（ノイズ成分）である。図２（ａ）に示すように、所望振動成分が大きい場合、所望振動成分が不要振動成分に埋もれずに検知できている。
【００２５】
一方、図２（ｂ）に示すように、所望振動成分が小さい場合、所望振動成分が不要振動成分に埋もれてしまい、所望振動成分を検知困難になる。このため、振動センサーを用いて所望の振動データを収集することが難しい。
【００２６】
一実施形態において、各振動センサー１０は、振動を測定して測定信号を通信装置２０に送信するアクティブ状態と、測定を停止して通信装置２０からの制御信号の監視を行う非アクティブ状態のいずれかの状態で動作する。非アクティブ状態は、低消費信号値状態又はスタンバイ状態と称されてもよい。
【００２７】
通信装置２０は、各振動センサー１０との通信（例えば、無線通信）を行う。通信装置２０は、各振動センサー１０とサーバ装置３０との間の通信を単に中継する装置であってもよい。或いは、通信装置２０は、各振動センサー１０からの測定信号に対して信号処理を行ったり、各振動センサー１０に対して制御信号を送信したりしてもよい。通信装置２０は、ゲートウェイ装置、アクセスポイント装置、基地局装置、又は中継装置と称されてもよい。
【００２８】
サーバ装置３０は、通信装置２０との通信を行うことにより、振動センサー１０からの測定信号（測定データ）を収集及び蓄積する。サーバ装置３０は、インターネットを含む広域ネットワークを介して通信装置２０との通信を行ってもよいし、有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮを含む狭域ネットワークを介して通信装置２０との通信を行ってもよい。サーバ装置３０は、各振動センサー１０から通信装置２０を介して収集される測定信号に対して信号処理を行ったり、通信装置２０を介して各振動センサー１０に対して制御信号を送信したりしてもよい。
【００２９】
（振動センサーシステムの構成例）
図３は、一実施形態に係る振動センサーシステム１の構成例を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、振動センサーシステム１は、収集部１００と、信号処理部２００と、蓄積部３００と、制御部４００とを有する。収集部１００、信号処理部２００、蓄積部３００、及び制御部４００のそれぞれは、１つ又は複数のプロセッサと１つ又は複数のメモリとを含んで構成される。
【００３１】
例えば、収集部１００、信号処理部２００、及び制御部４００は、通信装置２０又はサーバ装置３０に設けられる。蓄積部３００は、サーバ装置３０に設けられる。収集部１００、信号処理部２００、及び制御部４００は、通信装置２０及びサーバ装置３０に分散して設けられてもよい。
【００３２】
収集部１００は、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃから出力される測定信号１乃至３を収集し、収集した測定信号１乃至３を信号処理部２００に出力する。
【００３３】
収集部１００は、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのうちいずれかの振動センサー１０の動作が不能になった場合に、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのうち、動作が不能になった振動センサー１０以外の振動センサー１０から測定信号の収集を継続してもよい。「動作が不能になった」とは、故障が発生したことであってもよいし、バッテリーの電力が尽きたことであってもよい。
【００３４】
このように、複数の振動センサー１０を設置することで、システムに冗長性を持たせることができるため、１つの振動センサー１０が壊れた又はバッテリーが尽きた場合でも、データを収集し続けることができる。
【００３５】
信号処理部２００は、収集部１００により収集される測定信号１乃至３に対して信号処理を行い、信号処理後の測定信号を蓄積部３００に出力する。
【００３６】
具体的には、信号処理部２００は、測定信号１乃至３間の所望振動成分の相関性を利用して、不要振動成分に対する所望振動成分の比を向上させるように信号処理を行う。一実施形態において、信号処理部２００は、合成部２１０と、計算部２２０とを有する。
【００３７】
合成部２１０は、測定信号１乃至３を合成し、合成された測定信号を信号処理後の測定信号として蓄積部３００に出力する。
【００３８】
合成部２１０の動作について説明する。振動センサー１０が１つの場合、収集部１００が収集した測定信号を「Ｓｅｎｓｏｒ」とすると、測定信号は下記の式（１）により表現される。
【００３９】
Ｓｅｎｓｏｒ＝ｓ＋ｎ      （１）
【００４０】
ここで、ｓは所望振動成分であり、ｎは不要振動成分である。
【００４１】
また、不要振動成分に対する所望振動成分の電力比を表すＳ／Ｎ比を「Ｓ／Ｎ」とすると、所望振動成分の電力はｓ２により表現され、不要振動成分の電力はσ２により表現され、Ｓ／Ｎ比は式（２）により表現される。
【００４２】
Ｓ／Ｎ＝ｓ２／σ２      （２）
【００４３】
一実施形態において、一定の範囲内に振動センサー１０を複数設置する。そして、不要振動成分が無相関であり、所望振動成分が相関する特徴を利用し、所望振動成分を相対的に拡大・増強する。
【００４４】
一定の範囲内に３つの振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃを設置し、３つ振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃからそれぞれ収集された測定信号１乃至３を「Ｓｅｎｓｏｒ１、Ｓｅｎｓｏｒ２、及びＳｅｎｓｏｒ３」とすると、測定信号１乃至３は下記の式（３）乃至（５）により表現される。
【００４５】
Ｓｅｎｓｏｒ１＝ｓ＋ｎ１      （３）
Ｓｅｎｓｏｒ２＝ｓ＋ｎ２      （４）
Ｓｅｎｓｏｒ３＝ｓ＋ｎ３      （５）
【００４６】
ここで、所望振動成分が同じと仮定し、ｓと表現している。不要振動成分部分は無相関なので、ｎ１乃至ｎ３と表現している。
【００４７】
合成部２１０は、３つの振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃからそれぞれ収集された測定信号１乃至３を下記の式（６）のように足し合わせる（合成する）。
【００４８】
Ｓｅｎｓｏｒ１＋Ｓｅｎｓｏｒ２＋Ｓｅｎｓｏｒ３＝ｓ＋ｓ＋ｓ＋ｎ１＋ｎ２＋ｎ３      （６）
【００４９】
よって、合成された測定信号のＳ／Ｎ比は下記の式（７）により表現される。
【００５０】
Ｓ／Ｎ＝（ｓ＋ｓ＋ｓ）２／（σ２＋σ２＋σ２）      （７）
ここで、所望振動成分は相関があるため、所望振動成分を足し合わせたものを二乗しており、不要振動成分は無相関であるため、各不要振動成分を二乗したものの和となる。その結果、合成された測定信号のＳ／Ｎ比は、下記の式（８）により表現される。
【００５１】
Ｓ／Ｎ＝９ｓ２／３σ２＝３ｓ２／σ２      （８）
【００５２】
このように、合成を行うことにより、Ｓ／Ｎ比が１つの振動センサー時に比べて３倍となる。ここでは、振動センサー１０の数が３つである一例を説明したが、振動センサー１０の数がＬであればＳ／Ｎ比がＬ倍になる。よって、複数の振動センサー１０の設置により、不要振動成分が大きな環境でも、所望振動成分及びＳ／Ｎ比が増強され、所望振動成分の検知が期待できる。
【００５３】
計算部２２０は、１つの振動センサー１０から出力される１つの測定信号を収集部１００が収集した場合に、所望振動成分を当該１つの測定信号だけで検知可能か否かを表す１つ又は複数の指標値を計算し、計算した指標値を制御部４００に出力する。指標値は、所望振動成分を１つの測定信号だけで検知可能であるか否かを表す２値の指標値であってもよいし、上述したＳ／Ｎ比を指標値として用いてもよい。
【００５４】
蓄積部３００は、信号処理部２００から入力される信号処理後の測定信号（測定データ）を蓄積する。蓄積部３００に蓄積された測定信号は、例えば、対象物の故障予測及び劣化判定に用いられてもよいし、対象物の動作状態の推定に用いられてもよい。
【００５５】
制御部４００は、振動センサー１０を制御するための制御信号を出力する。制御信号は、振動センサー１０をアクティブ状態にするか又は非アクティブ状態にするかを制御する信号を含む。
【００５６】
具体的には、制御部４００は、振動センサー１０Ａに対して制御信号１を出力し、振動センサー１０Ｂに対して制御信号２を出力し、振動センサー１０Ｃに対して制御信号３を出力する。
【００５７】
一実施形態において、制御部４００は、信号処理部２００から入力される指標値に基づいて、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃから測定信号を収集する複数センサーモードと、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのうち１つの振動センサー１０から測定信号を収集する単一センサーモードとの間でモード切替を行う。
【００５８】
制御部４００は、単一センサーモードにおいて、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのうち当該１つの振動センサー１０以外の振動センサー１０の動作を停止（すなわち、非アクティブ状態に設定）する。
【００５９】
複数センサーモードは、複数の振動センサー１０から出力される複数の測定信号を収集（及び合成）するモードである。所望振動成分が弱く、Ｓ／Ｎ比を改善したい場合に好適である。
【００６０】
但し、複数の振動センサー１０が動作するので、トータル的な消費電力が高く、振動センサー１０を駆動するバッテリーの持ち時間が相対的に短い。１個の振動センサー１０に１個のバッテリーがあり、複数センサーモードで動作する場合、例えば、Ｌ個の振動センサー１０を駆動するためにＬ個のバッテリーを使うが、Ｌ個の振動センサー１０が同時に動作するため、バッテリーの持ち時間が１個のバッテリー時と同じである。
【００６１】
一方、単一センサーモードは、１個の振動センサー１０だけから測定信号を収集するモードである。単一センサーモードでは、合成部２１０による合成処理は行われず、１個の振動センサー１０からの測定信号が信号処理部２００を介して蓄積部３００に転送される。
【００６２】
単一センサーモードでは、Ｓ／Ｎ比を改善できないが、１個の振動センサー１０だけを動作させるだけでよいので、トータルの消費電力が小さい。単一センサーモードで動作する場合、制御部４００は、例えば、Ｌ個の振動センサー１０を所定の順番通りに１つずつ切替えながら動作させる。すなわち、測定に用いる振動センサー１０を順番に切替える。Ｌ個のバッテリーが所定の順番通りに振動センサー１０を駆動することで、等価的にバッテリーの持ち時間が１個バッテリー時のＬ倍になる。
【００６３】
（振動センサーの設置間隔の一例）
図４は、一実施形態に係る振動センサー１０の設置間隔について説明するための図である。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、所望振動成分が相関する範囲内で、できるだけ各振動センサーを互いに離して設置する。これは、不要振動成分を無相関にするためである。
【００６５】
例えば、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃ間の設置間隔が第１の間隔（Ｐ１）を超えると測定信号１乃至３間の所望振動成分が相関しなくなる場合において、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃは、第１の間隔（Ｐ１）以下の間隔を置いて設置される。
【００６６】
図４（ｂ）に示すように、不要振動成分が無相関の範囲内で、できるだけ各振動センサー１０を互いに接近して設置する。これは、所望振動成分の相関性を保つためである。
【００６７】
例えば、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃ間の設置間隔が第１の間隔（Ｐ１）よりも狭い第２の間隔（Ｐ２）を超えると測定信号１乃至３間の不要振動成分が相関しなくなる場合において、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃは、第２の間隔（Ｐ２）以上であって且つ第１の間隔（Ｐ１）以下の間隔を置いて設置される。
【００６８】
ここで、振動センサーの設置間隔の具体例について説明する。
【００６９】
一般的に、信号の半波長λ／２以上に離れると、無相関になると考えられる。例えば、検知（測定）したい対象が配管を流れる水流の変化であり、不要振動成分が各種のモーターの回転であると仮定する。
【００７０】
例えば、水流の変化は１Ｈｚであり、モーターの回転の周波数は１００００Ｈｚであると仮定する。この場合、所望振動成分（水流の変化）の半波長λ／２＝１７０ｍであり、不要振動成分（モーターの回転）の半波長λ／２＝１．７ｃｍである。このため、複数の振動センサー１０を互いに１．７ｃｍ以上離し、且つ１７０ｍ以内に設置する。
【００７１】
なお、波長λ＝音速／周波数で計算している。音速＝３４０ｍ／ｓｅｃとしているが、固体や水中の音速（具体的な値が物質によって異なる。１つの例として、水中の音速＝１０００〜１５００ｍ／ｓｅｃ）で計算してもよい。別の音速値で計算すれば、上記波長（及び半波長）の値も変わるが、基本的な概念は変わらない。
【００７２】
なお、所望振動成分は一般的に単一のものからなり、不要振動成分は様々な振動源からのものからなると考えられる。この場合、統計の理論から不要振動成分はホワイトノイズとなるため、一般的に無相関となる。
【００７３】
しかし、完全にホワイトノイズとならない場合もあるので、上記のように所望振動成分の半波長λ／２以内、且つ不要振動成分の半波長λ／２以上に離れて複数の振動センサー１０を設置すれば、好ましい効果が得られると考えられる。
【００７４】
（必要な振動センサーの数）
上述したように、Ｌ個の振動センサー１０の設置で、Ｓ／Ｎ比はＬ倍になると説明した。よって、事前に所望振動成分と不要振動成分との電力比が分かれば、必要な振動センサー１０の設置数を計算できる。
【００７５】
例えば、オリジナルのＳ／Ｎ比をｐとし、Ｓ／Ｎ比＞１の時に所望振動成分を検知できると仮定すれば、Ｌ個の振動センサー１０の設置で、合成後のＳ／Ｎ比＝Ｌｐとなる。
【００７６】
所望振動成分を検知するために、合成後のＳ／Ｎ比＝Ｌｐ＞１が必要、即ち、Ｌ＞１／ｐである。具体的な例として、所望振動成分の電力が不要振動成分の１／２しかない場合、ｐ＝１／２であり、この場合はＬ＞１／ｐ＝２となる。よって、３つ以上の振動センサー１０を設置すれば、所望振動成分が検知されることが期待できる。
【００７７】
なお、上記の例は、あくまで必要な振動センサー１０の数を計算する一例に過ぎず、実際のシステムにおいてはＳ／Ｎ＞１では不十分であることも考えられる。Ｓ／Ｎ＞１が不十分な場合では、例えばＳ／Ｎ＞２（３ｄＢ）のように計算してもよい。
【００７８】
（モード切替の一例）
上述したように、計算部２２０は、所望振動成分を１つの測定信号（１つの振動センサー１０）だけで検知可能か否かを表す指標値を計算し、計算した指標値を制御部４００に出力する。指標値は、所望振動成分を１つの測定信号だけで検知可能であるか否かを表す２値の指標値であってもよいし、上述したＳ／Ｎ比を指標値として用いてもよい。
【００７９】
例えば、計算部２２０は、１つの振動センサー１０から得られた測定信号の包絡線を検知し、その包絡線が変動しているか否かに応じて、所望振動成分が検知可能か否かを判断してもよい。具体的には、包絡線が検知対象の所望振動成分の周波数・周期（上述した例では、水流変動の周波数・周期）に近い周波数・周期で変動であれば、所望振動成分を検知できると判断する。一方、包絡線の変動が無い、又は明らかに検知対象の所望振動成分の周波数・周期よりも遅い周波数・周期で変動するような場合は、所望振動成分を検知できていないと判断する。
【００８０】
計算部２２０は、上記包絡線の変動部分の幅（振幅）の二乗対包絡線の平均値の二乗比をＳ／Ｎ比の概算値として、どの程度で所望振動成分を検知したかの指標値として利用できる。なお、二乗は電力計算を意味しており、最終的にデシベル（ｄＢ）に換算する場合では、二乗しなくても、換算時の対応でデシベル値は変わらない。
【００８１】
制御部４００は、単一センサーモードにおいて、計算部２２０から入力される指標値に基づいて、所望振動成分を１つの測定信号だけで検知不能であると判定される場合に、単一センサーモードから複数センサーモードに切替える。
【００８２】
また、制御部４００は、複数センサーモードにおいて、計算部２２０から入力される指標値に基づいて、所望振動成分を１つの測定信号だけで検知可能であると判定される場合に、複数センサーモードから単一センサーモードに切替えてもよい。
【００８３】
さらに、制御部４００は、複数センサーモードにおいて、計算部２２０から入力される指標値に基づいて、振動センサー１０Ａ乃至１０Ｃのうち測定に用いる振動センサー１０の数を増減してもよい。例えば、制御部４００は、測定に用いる振動センサー１０の数を２つ→３つ→・・・のように段階的に調整し、所望振動成分を検知できる最小限の数の振動センサー１０を動作させる。
【００８４】
図５は、モード切替に関する動作の一例を示す図である。
【００８５】
図５に示すように、ステップＳ１００において、制御部４００は、単一センサーモードに設定する。
【００８６】
ステップＳ２００において、制御部４００は、計算部２２０から入力される指標値に基づいて、所望振動成分（所要振動成分）を１つの測定信号だけで検知可能であるか否かを判定する。
【００８７】
ステップＳ２００において「ＹＥＳ」である場合、ステップＳ３００において、制御部４００は、単一センサーモードを維持する。
【００８８】
一方、ステップＳ２００において「ＮＯ」である場合、ステップＳ４００において、制御部４００は、単一センサーモードから複数センサーモードに切替える。
【００８９】
図６は、モード切替に関する動作の他の例を示す図である。ここでは、指標値としてＳ／Ｎ比を用いる一例を示している。
【００９０】
図６に示すように、ステップＳ４０１において、計算部２２０は、指標値としてのＳ／Ｎ比を計算する。
【００９１】
ステップＳ４０２において、制御部４００は、計算部２２０により計算されたＳ／Ｎ比を閾値１と比較する。
【００９２】
Ｓ／Ｎ比が閾値１よりも小さい場合、ステップＳ４０３において、制御部４００は、測定に用いる振動センサー１０の数を１個増やす。但し、設置されている振動センサー１０の数になっている場合は何もしない。
【００９３】
一方、Ｓ／Ｎ比が閾値１以上である場合、ステップＳ４０４において、制御部４００は、計算部２２０により計算されたＳ／Ｎ比を閾値２と比較する。なお、閾値２は閾値１よりも大きい値である。
【００９４】
Ｓ／Ｎ比が閾値２よりも大きい場合、ステップＳ４０５において、制御部４００は、測定に用いる振動センサー１０の数を１個減らす。但し、測定に用いる振動センサー１０の数が既に１個である場合は何もしない。
【００９５】
一方、Ｓ／Ｎ比が閾値２以下である場合、ステップＳ４０６において、制御部４００は、測定に用いる振動センサー１０の数を現状のままとする。
【００９６】
（信号処理部の変更例１）
上述した実施形態において、信号処理部２００が合成部２１０を有し、合成部２１０によるシンプルな足し合わせによりＳ／Ｎ比を向上させる一例を説明したが、より複雑な計算により更なる改善を図ってもよい。
【００９７】
図７は、信号処理部２００の変更例１を示す図である。図７に示すように、信号処理部２００は、測定信号１乃至３の少なくとも１つに対して重み付けを行う重み付け部２３０を有する。
【００９８】
例えば、重み付け部２３０は、計算部２２０により計算されるＳ／Ｎ比に基づいて、Ｓ／Ｎ比を最大化するように、測定信号１乃至３に対応する重み係数１乃至３を計算し、重み係数１乃至３を測定信号１乃至３にそれぞれ乗算することにより重み付けを行ってもよい。
【００９９】
合成部２１０は、重み付け部２３０による重み付け後の測定信号１乃至３を合成する。このように、信号処理部２００は、測定信号１乃至３に対して重み付け合成を行う。
【０１００】
（信号処理部の変更例２）
上述した実施形態において、不要振動成分が互いに相関しない特徴を利用する一例を説明したが、相関が強い不要振動成分に対して、差分（引き算）などの手法で不要所望振動成分を除去してもよい。
【０１０１】
図８は、信号処理部２００の変更例２を示す図である。図８に示すように、信号処理部２００は、測定信号１乃至３間の不要振動成分が相関する場合において、測定信号１乃至３間の不要振動成分の相関性を利用して不要振動成分を除去する除去部２４０を有する。除去部２４０は、測定信号１乃至３に対して相互に引き算を行うことにより、不要振動成分を打ち消してもよい。
【０１０２】
（その他の実施形態）
上述した実施形態において、通信装置２０及びサーバ装置３０が別々の装置である一例について説明したが、通信装置２０及びサーバ装置３０を一体化して１つの装置として構成してもよい。
【０１０３】
図３に示したような振動センサーシステム１の各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。
【０１０４】
以上、図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１        ：振動センサーシステム
１０      ：振動センサー
２０      ：通信装置
３０      ：サーバ装置
１００    ：収集部
２００    ：信号処理部
２１０    ：合成部
２２０    ：計算部
２３０    ：重み付け部
２４０    ：除去部
３００    ：蓄積部
４００    ：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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