(57)【要約】【課題】計測対象時間が長く、サンプリング周波数が高くても、小さな記憶容量で、計測データを解析できる。【解決手段】データ解析装置１０は、制御部１１と記憶部１２とを備える。制御部１１は、繰り返し周期Ｔｃを有する計測対象状態からの計測データＤｍを取得して、解析データＤａを生成する。記憶部１２は、計測データＤｍおよび解析データＤａを個別の領域で記憶する。制御部１１は、繰り返し周期Ｔｃよりも短い複数の読み込み期間ｔｓを設定し、複数の読み込み期間ｔｓのそれぞれを複数の繰り返し周期Ｔｃのいずれかに割り当て、読み込み期間ｔｓ毎に、計測データＤｍを読み込んで記憶部１２に記憶し、各読み込み期間ｔｓの計測データＤｍを用いてそれぞれに解析データＤａを生成し、解析データＤａを合成して記憶部１２に記憶する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の繰り返し周期を有する計測対象状態からの計測データを取得して、該計測データから解析データを生成する、制御部と、
前記計測データおよび前記解析データを個別の領域で記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、
前記繰り返し周期よりも短い複数の読み込み期間を設定し、前記複数の読み込み期間のそれぞれを複数の前記繰り返し周期のいずれかに割り当て、
前記読み込み期間毎に、前記計測データを読み込んで前記記憶部に記憶し、各読み込み期間の計測データを用いてそれぞれに前記解析データを生成し、前記解析データを合成して前記記憶部に記憶する、
データ解析装置。
【請求項２】
前記記憶部は、
前記計測データを記憶する計測データ領域と、前記解析データを記憶する解析データ領域と、を備え、
前記制御部は、
前記繰り返し周期から、前記複数の読み込み期間を同じ時間長になるように設定する、読み込み期間設定部と、
前記読み込み期間毎に前記計測データを読み込んで、前記計測データ領域に書き込む、計測データ処理部と、
計測データが前記計測データ領域に次に書き込まれる前に、前記計測データ領域から前記計測データを読み出して前記解析データを生成し、予め解析データが記憶されていれば、前記解析データを合成して前記解析データ領域に書き込む、解析データ生成部と、
を備える、
請求項１に記載のデータ解析装置。
【請求項３】
前記計測データ領域のデータ容量と前記解析データ領域のデータ容量とは、同じである、
請求項２に記載のデータ解析装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記解析データのための前記計測データの読み出し後、前記計測データ領域をクリアにする、
請求項２または請求項３に記載のデータ解析装置。
【請求項５】
前記記憶部は、
前記解析データの生成の演算に用いる演算用領域を更に有する、
請求項２に記載のデータ解析装置。
【請求項６】
前記計測データ領域のデータ容量、前記解析データ領域のデータ容量、および、前記演算用領域のデータ容量は、同じである、
請求項５に記載のデータ解析装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記解析データを生成した後、前記計測データ領域および前記演算用領域をクリアにする、
請求項５または請求項６に記載のデータ解析装置。
【請求項８】
前記読み込み期間設定部は、
前記読み込み期間ｔｓ秒を、
前記計測データ領域のデータ容量をＸバイトとし、
前記計測データの１サンプルのデータサイズをＱバイトとし、
前記計測データのサンプリング周波数をＦヘルツとして、
ｔｓ＝Ｘ／（Ｆ×Ｑ）
によって算出する、
請求項２乃至請求項７のいずれかに記載のデータ解析装置。
【請求項９】
前記読み込み期間設定部は、
前記繰り返し周期をＴｃ秒とし、
分割回数Ｎを、
Ｎ＝Ｔｃ／ｔｓ
によって算出し、
前記計測データ処理部は、
前記分割回数Ｎを用いて、前記繰り返し周期の１周期分に当たる前記計測データを、複数の繰り返し周期に分けて読み込む、
請求項８に記載のデータ解析装置。
【請求項１０】
前記解析データ生成部は、
前記計測データに対してフーリエ変換を行って、前記解析データを生成する、
請求項２乃至請求項９のいずれかに記載のデータ解析装置。
【請求項１１】
前記解析データ生成部は、
前記フーリエ変換の際に、窓関数を設定する、
請求項１０に記載のデータ解析装置。
【請求項１２】
前記読み込み期間設定部は、
前記複数の読み込み期間によって決まる複数のサンプリング区間が、部分的に重なるように、前記読み込み期間を設定する、
請求項９に記載のデータ解析装置。
【請求項１３】
前記解析データ生成部は、
前記計測データに対して窓関数を設定したフーリエ変換を行って、前記解析データを生成する、
請求項１２に記載のデータ解析装置。
【請求項１４】
前記解析データ生成部は、
前記窓関数における減衰域の幅を、前記重なる時間長に合わせて設定する、
請求項１３に記載のデータ解析装置。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記計測データが第１の繰り返し周期から第２の繰り返し周期に跨がる場合に、前記第２の繰り返し周期に当たるデータを、前記解析データの生成に対して無効となるデータに置き換える、
請求項２乃至請求項７のいずれかに記載のデータ解析装置。
【請求項１６】
前記計測データ処理部は、
前記計測データに対してバンドパスフィルタ処理を行うことで、特定周波数成分のデータを抽出し、
当該特定周波数成分のデータをダウンサンプリングして前記計測データ領域に記憶する、
請求項２乃至請求項７のいずれかに記載のデータ解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物から周期的に繰り返し得られる計測データの解析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、転がり軸受けまたはすべり軸受けの故障を検出する診断システムが記載されている。
【０００３】
特許文献１の診断システムは、１回転時間を複数の区間に等分割する。特許文献１の診断システムは、各区間の計測データと異常判定基準レベルとを比較することによって、各区間の異常の有無を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００９−０９６５５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、機械要素の異常解析には、１ｋＨｚ以上の周波数成分や、１０ｋＨｚ以上の周波数成分を用いることが、知られている。これは、周波数帯域によって検出可能な異常の種類が異なるからである。したがって、特定の異常を検出する場合には、サンプリング周波数を低くすることができず、サンプリング周波数を高くしなければならない。また、計測対象物として、１回転する時間が長い（回転周期が遅い）等によって、計測対象時間が長い場合がある。
【０００６】
しかしながら、このように、計測対象時間が長く、サンプリング周波数を高くしなければならない場合、特許文献１の構成および処理では、１回転時間分のデータ容量が非常に大きくなる。
【０００７】
このため、大容量の記憶装置が必要になり、大容量のデータを伝送し、記憶装置に高速で書き込むための専用のハードウェアが必要になる。すなわち、データ診断、データ解析のための構成は、大型化し、高コスト化してしまう。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、計測対象時間が長く、サンプリング周波数が高くても、小さな記憶容量で、計測データを解析できるデータ解析技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のデータ解析装置は、制御部と記憶部とを備える。制御部は、所定の繰り返し周期を有する計測対象状態からの計測データを取得して、該計測データから解析データを生成する。記憶部は、計測データおよび解析データを個別の領域で記憶する。
【００１０】
そして、制御部は、次の一連の処理を、読み込み期間毎に行う。制御部は、繰り返し周期よりも短い複数の読み込み期間のそれぞれで計測データを読み込んで記憶部に記憶する。制御部は、各読み込み期間の計測データを用いてそれぞれに解析データを生成し、解析データを合成して記憶部に記憶する。
【００１１】
この構成では、繰り返し周期が複数の読み込み期間に分けられ、解析データは、読み込み期間毎に生成される。したがって、各読み込み期間で解析データを生成するための記憶容量は、小さくなる。さらに、解析データは合成されるため、読み込み期間が複数であっても、解析データのデータ容量は大きくならない。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、計測対象時間が長く、サンプリング周波数が高くても、小さな記憶容量で、計測データを解析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】記憶部の領域の構成を示す図である。
【図４】データ解析装置の適用システム例を示す図である。
【図５】データ解析装置が実行する第１の処理概念の具体例を示す図である。
【図６】繰り返し周期と読み込み期間との第１の関係を示す図である。
【図７】データ解析装置で実行するデータ解析処理方法を示すフローチャートである。
【図８】計測データ領域の利用方法を示すフローチャートである。
【図９】繰り返し周期と読み込み期間との第２の関係を示す図である。
【図１０】データ解析装置が実行する第２の処理概念の具体例を示す図である。
【図１１】繰り返し周期と読み込み期間との第３の関係を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】データ解析装置で実行するデータ解析処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。図２は、制御部の構成を示すブロック図である。図３は、記憶部の領域の構成を示す図である。図４は、データ解析装置の適用システム例を示す図である。図５は、データ解析装置が実行する第１の処理概念の具体例を示す図である。図６は、繰り返し周期と読み込み期間との第１の関係を示す図である。
【００１５】
（データ解析装置１０が適用される解析システム１の概要例）
図４に示すように、解析システム１は、データ解析装置１０、解析データ表示装置２０、および、計測対象物９０を備える。
【００１６】
計測対象物９０は、具体的には、例えば、回転機構を有する設備における回転軸等である。なお、計測対象物９０は、計測対象の箇所の状態が所定の繰り返し周期で変化するものであればよい。そして、繰り返し周期が長いものであれば、以下に示すデータ解析装置１０の作用効果は、より有効に作用する。
【００１７】
データ解析装置１０は、計測対象物９０に装着されている。データ解析装置１０は、計測対象物９０の状態に応じた計測データを取得し、解析データを生成する。
【００１８】
データ解析装置１０と解析データ表示装置２０とは、例えば無線等の通信手段によって接続されている。データ解析装置１０は、解析データ表示装置２０に、解析データを送信する。解析データ表示装置２０は、受信した解析データを表示する。
【００１９】
（データ解析装置１０の構成および処理）
図１に示すように、データ解析装置１０は、制御部１１、記憶部１２、繰り返し周期設定部１３、通信部１４、および、センサ１０１を備える。センサ１０１は、制御部１１に接続している。制御部１１は、記憶部１２、繰り返し周期設定部１３、および、通信部１４に接続している。
【００２０】
制御部１１、繰り返し周期設定部１３および通信部１４は、例えば、所定の電子回路、ＩＣ等によって実現される。記憶部１２は、例えば、半導体メモリ等によって実現される。
【００２１】
センサ１０１は、例えば、超音波センサ、アコースティックエミッションセンサ、振動センサ、変位センサ、音検出センサ等によって実現される。センサ１０１は、特に、超音波センサ、アコースティックエミッションセンサ、振動センサ等のキロヘルツ（ｋＨｚ）オーダーの信号を用いるものが好ましい。これは、機械要素に異常が生じた場合の固有振動数が１ｋＨｚから１０ｋＨｚであること、機械要素の摩耗による振動の固有振動数が１０ｋＨｚ以上であることに基づいている。
【００２２】
センサ１０１は、計測対象物９０の状態（振動状態等）を計測し、この状態に応じた計測データを、制御部１１に出力する。
【００２３】
繰り返し周期設定部１３は、計測対象物９０の状態の繰り返し周期Ｔｃを設定する。繰り返し周期は、例えば、計測対象物９０が回転軸であれば、回転周期に対応する。繰り返し周期設定部１３は、例えば、通信部１４を介して、解析データ表示装置２０から入力された計測対象物９０の繰り返し周期Ｔｃに関連する情報（例えば、計測対象物９０が回転軸であれば回転速度等）を用いて、繰り返し周期Ｔｃを設定する。繰り返し周期設定部１３は、繰り返し周期Ｔｃを、制御部１１に出力する。
【００２４】
制御部１１の具体的な構成および処理は、後述するが、概略的には、次の処理を実行する。制御部１１は、繰り返し周期Ｔｃよりも短い複数の読み込み期間ｔｓのそれぞれで計測データＤｍを読み込んで、記憶部１２に記憶する。制御部１１は、各読み込み期間ｔｓの計測データＤｍを用いて、それぞれに解析データＤａを生成し、記憶部１２に記憶する。制御部１１は、既に解析データＤａが記憶部１２に記憶されていれば、解析データＤａを合成して記憶部１２に記憶する。制御部１１は、この処理を読み込み期間毎に行う。
【００２５】
記憶部１２は、図３に示すように、計測データ領域１２１、演算用領域１２２、および、解析データ領域１２３を有する。
【００２６】
計測データ領域１２１は、計測データＤｍが記憶される領域である。演算用領域１２２は、計測データＤｍから解析データＤａを生成する演算の時に利用する領域である。解析データ領域１２３は、解析データ領域１２３は、解析データＤａが記憶される領域である。
【００２７】
通信部１４は、データ解析装置１０と解析データ表示装置２０との間の通信を制御する。例えば、通信部１４は、制御部１１からの解析データＤａを、解析データ表示装置２０に送信する。また、通信部１４は、解析データ表示装置２０からの情報を受信し、繰り返し周期設定部１３に出力する。
【００２８】
（制御部１１の具体的な構成および処理）
図２に示すように、制御部１１は、読み込み期間設定部１１１、計測データ処理部１１２、解析データ生成部１１３、および、アクセス制御部１１４を備える。制御部１１は、例えば、読み込み期間設定部１１１の処理、計測データ処理部１１２の処理、解析データ生成部１１３の処理、および、アクセス制御部１１４の処理を実現するプログラムと、当該プログラムを実行するＣＰＵ等によって実現される。
【００２９】
読み込み期間設定部１１１は、次式を用いて、読み込み期間ｔｓを算出する。読み込み期間ｔｓは、１回当たりの計測データＤｍの読み込み時間の長さを表す。
【００３０】
ｔｓ＝Ｘ／（Ｆ×Ｑ）                −（式１）
ここで、Ｘ［Ｂｙｔｅ］は、計測データ領域のデータ容量であり、Ｑ［Ｂｙｔｅ］は、計測データＤｍを構成する１サンプル当たりのデータサイズ（分解能）であり、Ｆ［Ｈｚ］は、計測データＤｍのサンプリング周波数である。
【００３１】
また、読み込み期間設定部１１１には、繰り返し周期Ｔｃが入力される。読み込み期間設定部１１１は、繰り返し周期Ｔｃと読み込み期間ｔｓとから、次式を用いて、分割回数Ｎを算出する。
【００３２】
Ｎ＝Ｔｃ／ｔｓ              −（式２）
読み込み期間設定部１１１は、読み込み期間ｔｓおよび分割回数Ｎを、計測データ処理部１１２に出力する。
【００３３】
計測データ処理部１１２は、読み込み期間ｔｓによって設定された時間長で、センサ１０１からの計測データＤｍを読み込む。計測データ処理部１１２は、計測データＤｍを、アクセス制御部１１４を介して計測データ領域１２１に記憶する。
【００３４】
計測データ処理部１１２は、計測データＤｍの読み込み処理を、分割回数Ｎに対応するＮ回の繰り返し周期Ｔｃに分けて行う。この際、Ｎ回の繰り返し周期Ｔｃのそれぞれの読み込み期間ｔｓの時間長は同じである。すなわち、計測データ処理部１１２は、各読み込み期間ｔｓをそれぞれ別の繰り返し周期Ｔｃに割り当てる。
【００３５】
また、計測データ処理部１１２は、Ｎ回の繰り返し周期Ｔｃにおける各回の読み込み期間ｔｓの開始タイミングを異ならせる。具体的には、計測データ処理部１１２は、Ｎ回の読み込み期間ｔｓで得られる計測データＤｍによって、繰り返し周期Ｔｃの１周期全体に亘る計測データが得られるように、開始タイミングを設定する。
【００３６】
解析データ生成部１１３は、アクセス制御部１１４を介して、記憶部１２の計測データ領域１２１から、読み込み期間ｔｓ分の計測データＤｍを読み出す。解析データ生成部１１３は、計測データ領域１２１と演算用領域１２２とを用いて、計測データＤｍの解析データＤａを生成する。具体的には、解析データ生成部１１３は、計測データＤｍに対してフーリエ変換（例えば、ＦＦＴ、ＤＦＴ等）処理を行い、解析データＤａを算出する。解析データ生成部１１３は、解析データＤａを、アクセス制御部１１４を介して解析データ領域１２３に記憶する。
【００３７】
解析データ生成部１１３は、解析データＤａが既に解析データ領域１２３に記憶されている場合、生成した解析データＤａと記憶されている解析データＤａとを合成する。解析データ生成部１１３は、合成語の解析データＤａを、解析データ領域１２３に記憶する。
【００３８】
解析データ生成部１１３は、予め設定した送信間隔、または、解析データ表示装置２０からの指示にしたがって、解析データＤａを読み出し、通信部１４に出力する。通信部１４は、解析データＤａを、解析データ表示装置２０に送信する。この送信間隔は、解析データの生成時間の間隔よりも長ければよい。
【００３９】
（計測データＤｍの読み込みおよび解析データＤａの生成の具体例）
図５、図６に示すように、ここでは、一例として、分割回数Ｎが３の場合を用いて説明する。
【００４０】
読み込み期間設定部１１１は、計測対象物９０の繰り返し周期Ｔｃよりも短く、それぞれが同じ時間長からなる読み込み期間ｔｓを設定する。また、読み込み期間設定部１１１は、分割回数Ｎを設定する。
【００４１】
計測データ処理部１１２は、分割回数Ｎを用いて、計測データＤｍの読み込みを行う繰り返し周期Ｔｃに回数を設定する。例えば、図５、図６の場合であれば、計測データ処理部１１２は、３回の繰り返し周期Ｔｃによって、計測対象物９０における計測対象状態の全体に対する計測データＤｍを取得するように設定する。
【００４２】
また、計測データ処理部１１２は、分割回数Ｎを用いて、計測開始用の遅延時間ｔｉを設定する。具体的には、繰り返し周期Ｔｃを分割回数Ｎで割った時間を用いて、遅延時間ｔｉを設定する。
【００４３】
具体的には、図５の例であれば、１回目の繰り返し周期Ｔｃでは、計測データ処理部１１２は、遅延時間を設定しない。したがって、計測データ処理部１１２は、繰り返し周期Ｔｃの基準タイミングｔ０とともに、計測データＤｍ１の読み込みを開始する。そして、計測データ処理部１１２は、読み込み期間ｔｓの時間長で、計測データＤｍ１を読み込む。
【００４４】
次に、２回目の繰り返し周期Ｔｃでは、計測データ処理部１１２は、遅延時間ｔｉ１を設定する。したがって、計測データ処理部１１２は、基準タイミングｔ０から遅延時間ｔｉ１の経過後に、計測データＤｍ２の読み込みを開始する。そして、計測データ処理部１１２は、読み込み期間ｔｓの時間長で、計測データＤｍ２を読み込む。ここで、遅延時間ｔｉ１は、読み込み期間ｔｓと同じ（ｔｉ１＝ｔｓ）である。
【００４５】
次に、３回目の繰り返し周期Ｔｃでは、計測データ処理部１１２は、遅延時間ｔｉ２を設定する。したがって、計測データ処理部１１２は、基準タイミングｔ０から遅延時間ｔｉ２の経過後に、計測データＤｍ３の読み込みを開始する。そして、計測データ処理部１１２は、読み込み期間ｔｓの時間長で、計測データＤｍ３を読み込む。ここで、遅延時間ｔｉ２は、読み込み期間ｔｓの２倍の時間と同じ（ｔｉ２＝２×ｔｓ）である。
【００４６】
このような処理を行うことによって、図６に示すように、制御部１１は、計測データＤｍ１、計測データＤｍ２、および、計測データＤｍ３によって、繰り返し周期Ｔｃ分の計測データ、すなわち、計測対象状態の全体の計測データを、部分的に欠落させることなく得られる。したがって、計測対象状態に対して、異常状態がどのような箇所にあっても、異常状態による計測データを、確実に読み込むことができる。
【００４７】
次に、図５に示すように、解析データ生成部１１３は、計測データＤｍ１から解析データＤａ１を生成する。解析データ生成部１１３は、計測データＤｍ２の読み込みよりも前に、解析データＤａ１を生成して、解析データ領域１２３に記憶する。
【００４８】
次に、図５に示すように、解析データ生成部１１３は、計測データＤｍ２から解析データＤａ２を生成し、解析データＤａ１と合成することによって、解析データＤａ１２を生成する。解析データ生成部１１３は、計測データＤｍ３の読み込みよりも前に、解析データＤａ１２を生成して、解析データ領域１２３に記憶する。
【００４９】
次に、図５に示すように、解析データ生成部１１３は、計測データＤｍ３から解析データＤａ３を生成し、解析データＤａ１２と合成することによって、解析データＤａ１２３を生成する。解析データ生成部１１３は、解析データＤａ１２３を解析データ領域１２３に記憶する。
【００５０】
このように、計測データＤｍに対する解析データＤａの生成を、次の計測データＤｍの読み込みよりも前に行うことによって、次の計測データＤｍの書き込み時に計測データ領域１２１を利用できる。このため、計測データ領域１２１のデータ容量（記憶容量）は、計測データＤｍのデータ容量だけでよい。したがって、計測データ領域１２１のデータ容量を小さくできる。
【００５１】
また、フーリエ変換処理を用いる場合、折り返し周波数よりも高い周波数成分は用いなくてもよいので、計測データＤｍのデータ容量ＤＶと解析データＤａのデータ容量ＤＶとは同じにできる。したがって、解析データ領域１２３のデータ容量を小さくできる。
【００５２】
さらに、フーリエ変換処理を用いた場合、合成してもデータ容量は大きくならない。このため、複数回の解析データＤａを合成しても、合成後の解析データのデータ容量ＤＶは変化しない。したがって、解析データＤａを複数回で得ても、解析データ領域１２３のデータ容量が大きくなることを抑制できる。よって、解析データ領域１２３のデータ容量を小さくできる。
【００５３】
そして、上述の処理で生成された解析データＤａ１２３は、図５、図６に示すように、計測対象物９０における計測対象状態の全体を反映したものとなる。したがって、データ解析装置１０は、記憶容量を大きくすることなく、計測対象物９０における計測対象状態を確実に解析することができる。
【００５４】
特に、データ解析装置１０は、計測対象物９０に装着されるため、データ解析装置１０の寸法は小さいことが好ましい。また、振動等の外力に対して強い方が好ましい。これに対して、データ解析装置１０を上述の構成とすることで、データ解析装置１０の寸法を小さくできる。また、記憶容量を小さくすることによって、記憶部１２を半導体メモリ等によって実現できる。したがって、ハードディスク等と比較して、振動等の外力に対して破損し難く、信頼性を向上できる。このため、データ解析装置１０が計測対象物９０に装着される態様において、本実施形態の構成および処理は、より有効に作用する。
【００５５】
上述のデータ解析装置１０では、それぞれ個別の機能部によって、各処理を実行する態様を示した。しかしながら、上述の処理を、図７、図８に示すフローチャートに基づくプログラムと、該プログラムを実行するＣＰＵ等の演算処理装置によって実現することも可能である。なお、各処理の具体的な内容は上述しており、以下では各処理の説明は簡略化する。図７は、データ解析装置で実行するデータ解析処理方法を示すフローチャートである。
【００５６】
データ解析装置は、読み込み期間ｔｓおよび分割回数を算出する（Ｓ１１）。データ解析装置は、読み込みタイミング、すなわち、各繰り返し周期Ｔｃにおける読み込み期間ｔｓの開始タイミングを決定する（Ｓ１２）。
【００５７】
データ解析装置は、計測データを読み込み（Ｓ１３）、解析データを生成する（Ｓ１４）。データ解析装置は、生成した解析データが最初の解析データであれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、解析データをそのまま記憶する（Ｓ１６）。データ解析装置は、生成した解析データが最初の解析データでなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、すなわち、既に解析データが記憶されていれば、解析データを合成して、記憶する（Ｓ１７）。データ解析装置は、計測対象物９０における計測対象状態について、ステップＳ１１で算出した分割回数分の計測データに対応する解析データの生成済みでなければ（Ｓ１８：ＮＯ）、次の繰り返し周期Ｔｃにおいて、基準時間に対する開始時間を遅延させ、計測データの読み込み（Ｓ１３）、解析データの生成（Ｓ１４）、解析データの合成、記憶（Ｓ１７）を繰り返す。そして、データ解析装置は、計測対象物９０における計測対象状態について、ステップＳ１１で算出した分割回数分の計測データに対応する解析データの生成済みであれば（Ｓ１８：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５８】
ここで、計測データ領域は、図８に示すように利用される。図８は、計測データ領域の利用方法を示すフローチャートである。
【００５９】
データ解析装置は、計測データ領域１２１への計測データの書き込みを行う（Ｓ２１）。データ解析装置は、読み込み期間ｔｓ分の書き込みが終了していなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、書き込みを継続する（Ｓ２１）。データ解析装置は、書き込みが終了すれば（Ｓ２２：ＹＥＳ）、計測データを解析して、解析データを生成する（Ｓ２３）。
【００６０】
データ解析装置は、解析データの生成が完了していなければ（Ｓ２４：ＮＯ）、解析を継続する（Ｓ２３）。データ解析装置は、解析データの生成が完了すれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）、計測データ領域１２１をクリアする（Ｓ２５）。これにより、データ解析装置は、次の計測データの書き込み時に、クリアされた計測データ領域１２１を利用できる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図９は、繰り返し周期と読み込み期間との第２の関係を示す図である。図１０は、データ解析装置が実行する第２の処理概念の具体例を示す図である。
【００６２】
第２の実施形態に係るデータ解析装置は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０に対して、計測データＤｍを部分的にオーバラップさせて読み込む点で異なる。第２の実施形態に係るデータ解析装置における他の処理は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００６３】
図９、図１０に示すように、計測データＤｍ２ａは、計測データＤｍ１ａで計測した区間に対して、オーバラップ区間ＯＬ分を、計測データＤｍ１ａを計測した周期の次の周期において、再度サンプリングしたデータである。言い換えれば、計測データＤｍ１ａと計測データＤｍ２ａとは、時間軸上において、部分的に重なっている。同様に、計測データＤｍ２ａと計測データＤｍ３ａとは、オーバラップ区間ＯＬにおいて同じ計測データによって構成されている。
【００６４】
例えば、第１の実施形態と分割回数Ｎが同じであれば、計測データＤｍ１ａ、計測データＤｍ２ａ、および、計測データＤｍ３ａの読み込み期間ｔｓａ、第１の実施形態に係る計測データＤｍ１、計測データＤｍ２、および、計測データＤｍ３の読み込み期間ｔｓよりも、オーバラップ区間ＯＬ分だけ長い。
【００６５】
解析データＤａ１ａは、計測データＤｍ１ａから生成される。解析データＤａ２ａは、計測データＤｍ２ａから生成され、解析データＤａ１２ａは、解析データＤａ１ａと解析データＤａ２ａとの合成によって生成される。さらに、解析データＤａ３ａは、計測データＤｍ３ａから生成され、解析データＤａ１２３ａは、解析データＤａ１２ａと解析データＤａ３ａとの合成によって生成される。
【００６６】
このような構成および処理を用いることによって、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０と同様に、記憶容量を大きくすることなく、計測対象物９０における計測対象状態を、確実に解析することができる。さらに、第２の実施形態に係る構成および処理を用いることによって、計測データの不連続部の発生は、さらに確実に抑制される。したがって、計測対象物９０における計測対象状態を、さらに確実に解析することができる。
【００６７】
なお、この場合、重なる時間長（オーバラップ区間ＯＬの時間）をＷ秒として、分割回数Ｎは、次に示す式によって算出できる。
【００６８】
Ｎ＝Ｔｃ／（ｔｓａ−Ｗ）            −（式３）
そして、読み込み期間ｔｓａ、分割回数Ｎ、および、オーバラップ区間ＯＬの時間長を用いることで、遅延時間ｔｉ１ａおよびｔｉ２ａは、算出できる。
【００６９】
また、フーリエ変換処理を用いる場合、このようなオーバラップ区間ＯＬを設定するとよい。計測データＤｍは、現実的に無限時間の長さを有さない。このため、フーリエ変換処理を行う場合、窓関数を設定することが好ましい。窓関数を設定することによって、計測データＤｍの波形の両端付近の影響を小さくでき、ノイズを抑制できる。すなわち、計測データＤｍに対して、波形の中央部ではより正確な解析データＤａを得られる。
【００７０】
しかしながら、窓関数を用いた場合、１つの計測データＤｍにおいては、波形の両端付近の特徴が抑制されてしまう。したがって、窓関数による減衰域に対応する時間領域とオーバラップ区間ＯＬとを、少なくとも部分的に合わせる。
【００７１】
これにより、窓関数による減衰域の時間領域では、オーバラップ区間ＯＬを共有する２つの計測データから、最終的な解析データは、生成される。すなわち、直前の計測データＤｍで抑圧された部分を、次の計測データによって再取得することができる。この結果、窓関数を用いることによる不具合は抑制され、最終的な解析データは、計測対象物９０における全体の計測対象状態をより正確に反映したものとなる。
【００７２】
なお、窓関数は、ハニング窓、ハミング窓、ブラックマン窓等を用いればよい。
【００７３】
また、窓関数を用いる場合、オーバラップ区間ＯＬの時間長は、読み込み期間ｔｓの１／２、３／４、７／８等の、読み込み期間ｔｓに対して（２ｎ−１）／２ｎの時間となるようにすることが好ましい。これにより、窓関数を用いることによる不具合を、オーバラップ区間ＯＬの計測データによって、より正確に抑制できる。
【００７４】
次に、本発明の第３の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図１１は、繰り返し周期と読み込み期間との第３の関係を示す図である。
【００７５】
第３の実施形態に係るデータ解析装置は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０に対して、繰り返し周期Ｔｃよりも長い区間に対して、複数の読み込み期間ｔｓｂを設定する点で異なる。第３の実施形態に係るデータ解析装置における他の処理は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００７６】
第３の実施形態に係るデータ解析装置では、繰り返し周期Ｔｃに対して、所定の時間長ｔｅを加えた時間長に対して、３個の読み込み期間ｔｓｂを設定する。
【００７７】
この場合、データ解析装置は、１回目の読み込み期間ｔｓｂにて、計測データＤｍ１ｂを読み込んで、解析データＤａ１ｂを生成する。データ解析装置は、２回目の読み込み期間ｔｓｂにて、計測データＤｍ２ｂを読み込んで、解析データＤａ２ｂを生成し、解析データＤａ１ｂと合成して、解析データＤａ１２ｂを生成する。データ解析装置は、３回目の読み込み期間ｔｓｂにて、計測データＤｍ３ｂを読み込んで、解析データＤａ３ｂを生成し、解析データＤａ１２ｂと合成して、解析データＤａ１２３ｂを生成する。
【００７８】
ここで、３回目の計測データＤｍ３ｂは、時間長ｔｅに対応する部分が、計測データＤｍｂ１と同じ箇所からの計測データとなってしまう。
【００７９】
このため、データ解析装置の制御部１１は、計測データＤｍ３ｂにおける時間長ｔｅに対応する部分Ｄｉｅｆを、無効データに置き換える。例えば、データ解析装置の制御部１１は、計測データＤｍ３ｂにおける時間長ｔｅに対応する部分Ｄｉｅｆを、”０”に置き換える。
【００８０】
これにより、解析データＤａ１２３ｂは、時間長ｔｅに対応する部分Ｄｉｅｆの影響が抑制され、計測対象物９０における全体の計測対象状態を正確に反映したものとなる。
【００８１】
このように、繰り返し周期が読み込み期間の整数倍と一致しなくても、解析データを得ることは可能である。例えば、計測データ領域１２１のデータ容量に制限があり、繰り返し周期が読み込み期間の整数倍にならない場合も考えられる。本実施形態の構成および処理を用いれば、このような場合であっても、データ解析装置は、計測対象物９０における全体の計測対象状態を正確に反映した解析データを生成することができる。
【００８２】
次に、本発明の第４の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。
【００８３】
図１２に示すように、第４の実施形態に係るデータ解析装置１０Ａは、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０に対して、センサ１０１を備えていない点で異なる。データ解析装置１０Ａの他の構成は、データ解析装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００８４】
センサ１０１は、データ解析装置１０Ａの外部に設置されている。制御部１１には、外部のセンサ１０１から計測データが入力される。
【００８５】
このような構成であっても、上述の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成では、センサ１０１が別体であることで、より多様な置き方で、センサ１０１を計測対象物９０に設置できる。したがって、計測対象物９０における計測対象状態をより正確に反映した計測データを得易くなる。
【００８６】
次に、本発明の第５の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係るデータ解析装置の構成を示すブロック図である。
【００８７】
図１３に示すように、第５の実施形態に係るデータ解析装置１０Ｂは、第４の実施形態に係るデータ解析装置１０Ａに対して、回転数計測器１０２から、計測対象物９０の回転数を取得する点で異なる。データ解析装置１０Ｂの他の構成は、データ解析装置１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００８８】
回転数計測器１０２は、計測対象物９０の回転数を計測して、繰り返し周期設定部１３に出力する。繰り返し周期設定部１３は、入力された回転数を用いて、繰り返し周期を設定する。
【００８９】
このような構成であっても、上述の各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、この構成では、計測対象物９０の計測対象状態の繰り返し周期をリアルタイムで設定できる。
【００９０】
次に、本発明の第６の実施形態に係るデータ解析装置について、図を参照して説明する。図１４は、データ解析装置で実行するデータ解析処理方法を示すフローチャートである。
【００９１】
第６の実施形態に係るデータ解析装置は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０に対して、計測データ処理部１１２において、バンドパスフィルタ処理、および、ダウンサンプリング処理を実行し、計測データＤｍとして保存する点において異なる。第６の実施形態に係るデータ解析装置における他の処理は、第１の実施形態に係るデータ解析装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００９２】
第６の実施形態に係るデータ解析装置にて計測データＤｍとして保存されているデータは、バンドパスフィルタ処理およびダウンサンプリング処理が実行されていることによって、特定の周波数帯域の計測データ（特定周波数成分）に対して、高い周波数分解能で解析を行うことが可能になる。
【００９３】
この場合、計測データ処理部１１２は、図１４に示す処理を実行すればよい。なお、以下では、第１の実施形態の処理と異なる箇所のみを説明する。
【００９４】
計測データ処理部１１２は、計測データを読み込み、読み込んだ計測データに、バンドパスフィルタ処理を実行する（Ｓ１３１）。これにより、計測データ処理部１１２は、計測データにおける特定周波数成分のデータを抽出する。具体例としては、０Ｈｚ〜４ｋＨｚの計測データがセンサ１０１から入力されている場合、計測データ処理部１１２は、バンドパスフィルタ処理を実行して、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの計測データのみを通過させる。
【００９５】
さらに、計測データ処理部１１２は、バンドパスフィルタ処理後の計測データに対して、ダウンサンプリング処理を実行し、計測データ領域１２１に記憶する（Ｓ１３２）。具体的には、バンドパスフィルタ処理後の計測データを用いることによって、データ解析に用いる計測データの周波数帯域を本来の１／２（半分）の範囲に減らしている。したがって、本来４ｋＨｚの計測データをサンプリングする場合は、最低８ｋＨｚのサンプリング周波数が必要であるが、ダウンサンプリング処理においても、サンプリング周波数を１／２（半分）である４ｋＨｚに設定できる。
【００９６】
フーリエ変換の周波数分解能は、（サンプリング周波数）／（サンプリング点数）で算出される。このため、上記のバンドパスフィルタ処理とダウンサンプリング処理とを組み合わせた処理を行うことによって、特定の周波数帯域のみを解析対象とした場合は、データ数を増加させずに、周波数分解能を向上できる。
【００９７】
なお、上記処理では、バンドパスフィルタ処理とダウンサンプリング処理をプログラムによって実行する例を示したが、これに限らない。例えば、センサ１０１にバンドパスフィルタを個別部品として取り付け、計測データＤｍの読み込みの際に、特定の周波数帯域の計測データのみが計測データ処理部１１２に読み込まれるように構成してもよい。そして、計測データ処理部１１２は、読み込んだ計測データの周波数帯域に応じたダウンサンプリング処理を実行することによって、所望の周波数帯域の計測データを取得できる。
【００９８】
上述の各実施形態は、適宜組み合わせることができ、それぞれの組合せに応じた作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１：解析システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ：データ解析装置
１１：制御部
１２：記憶部
１３：繰り返し周期設定部
１４：通信部
２０：解析データ表示装置
９０：計測対象物
１０１：センサ
１０２：回転数計測器
１１１：読み込み期間設定部
１１２：計測データ処理部
１１３：解析データ生成部
１１４：アクセス制御部
１２１：計測データ領域
１２２：演算用領域
１２３：解析データ領域
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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