(57)【要約】【課題】診断の基準となるしきい値の変更の必要性を軽減する。【解決手段】圧力発信器は、圧力に揺動を有する液体、スラリー、気体などの測定対象の圧力を、導圧管を介して検出する。導圧管の詰まり診断装置は、圧力発信器で検出された圧力値の時系列を複数の区間に区切り、揺動の上下動回数を区間毎に検出する上下動回数検出部１１と、揺動の上下動回数を所定のしきい値と比較して導圧管の詰まり状態を判定する判定部１２と、圧力値の自己相関係数に基づいて揺動の上下動回数の検出間隔を調整する検出間隔調整部１４とを備える。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段で検出された圧力値に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段と、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の自己相関係数に基づいて前記揺動の速さの検出間隔を調整する検出間隔調整手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記検出間隔調整手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値とこれに対して時間差を設けた圧力値との自己相関係数を計算し、この自己相関係数が０を中心とした所定の範囲に入ったときの前記時間差を前記検出間隔とすることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記揺動速度検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手段を備え、
前記判定手段は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備え、
前記検出間隔調整手段は、前記圧力値の自己相関係数に基づいて、前記揺動の上下動回数の検出間隔または上下動回数に相当する情報の検出間隔を調整することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項４】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、
検出対象区間の圧力値が直前の区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項５】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、
検出対象区間の圧力値が同区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記基準値は、前記圧力値の平均値または中央値であることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項７】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値と一定時間前の圧力値との差分値を算出する差分値算出手段と、
検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項８】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の極大値と極小値の数を前記上下動回数として区間毎に数える極大値・極小値検出手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項９】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、
検出対象区間の圧力値が前記移動平均値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１０】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値に対して変化率リミット処理を施す変化率リミット処理手段と、
前記変化率リミット処理後の圧力値に対して２次遅れ処理を施す２次遅れ処理手段と、
検出対象区間の圧力値が前記２次遅れ処理手段の出力値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１１】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値のトレンドラインを区間毎に算出するトレンドライン算出手段と、
検出対象区間の圧力値が前記トレンドラインと交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１２】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
各区間の最初の圧力値を基準値として区間毎に採用する基準値導出手段と、
検出対象区間の圧力値が同区間の前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１３】
請求項３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記上下動回数検出手段は、
前記圧力検出手段で検出された圧力値の極大値と極小値の時間間隔を前記上下動回数に相当する情報として区間毎に検出する時間間隔検出手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記比較手段は、前記時間間隔が前記しきい値を継続的に超えたときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１５】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段で検出された圧力値の周波数成分を調整するフィルタと、
このフィルタの出力に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段と、
前記フィルタの出力の自己相関係数に基づいて前記フィルタのパラメータを調整するパラメータ調整手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記パラメータ調整手段は、前記フィルタの出力とこれに対して時間差を設けたフィルタの出力との自己相関係数を計算し、この自己相関係数が０を中心とした所定の範囲に入ったときの前記フィルタのパラメータを調整後のパラメータ値として確定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記揺動速度検出手段は、前記フィルタの出力の時系列を複数の区間に区切り、前記フィルタの出力と１サンプル前のフィルタの出力との差分値を算出する差分値算出手段と、検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記揺動の上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備え、
前記判定手段は、前記揺動の上下動回数を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１８】
請求項４乃至１２、１７のいずれか１項に記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記比較手段は、前記揺動の上下動回数が前記しきい値を継続的に下回ったときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項１９】
請求項４乃至１２、１７のいずれか１項に記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記判定手段は、さらに前記揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する比率算出手段を備え、
前記比較手段は、前記揺動の上下動回数を前記しきい値と比較する代わりに、前記比率を前記しきい値と比較して、前記比率が前記しきい値を継続的に下回ったときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２０】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段で検出された圧力値の自己相関係数を算出する相関係数算出手段と、
前記自己相関係数に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記相関係数算出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値とこれに対して時間差を設けた圧力値との自己相関係数を算出するものであり、
前記時間差は、前記導圧管の詰まりが無い時に前記自己相関係数が０に近い値となるような時間差のうち最も小さい値に予め設定されることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２２】
請求項２０または２１記載の導圧管の詰まり診断装置において、
前記相関係数算出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の時系列を複数の区間に区切り、前記圧力値の自己相関係数を区間毎に算出し、
前記判定手段は、所定数の区間の前記自己相関係数の平均値を算出する平均値算出手段と、この平均値を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２３】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、
この圧力検出手順で検出された圧力値に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順と、
前記圧力検出手順で検出された圧力値の自己相関係数に基づいて前記揺動の速さの検出間隔を調整する検出間隔調整手順とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項２４】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、
この圧力検出手順で検出された圧力値の周波数成分をフィルタで調整するろ波手順と、
このろ波手順で得られた出力に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、
前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順と、
前記ろ波手順で得られた出力の自己相関係数に基づいて前記フィルタのパラメータを調整するパラメータ調整手順とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項２５】
圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、
この圧力検出手順で検出された圧力値の自己相関係数を算出する相関係数算出手順と、
前記自己相関係数に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順とを備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力に揺動を有する液体、スラリー、気体などの測定対象を導圧管を介して圧力発信器に導入して測定対象の圧力を測定する圧力測定装置に係り、特に導圧管の詰まり状態を診断する詰まり診断装置および詰まり診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プロセス工業分野では、例えばプロセス変量を検出してプロセスを制御するために、圧力発信器が使用されている。圧力発信器は圧力伝送器とも呼ばれる。この圧力発信器は、２点間の圧力の差、または絶対圧を測定することにより、圧力、流量、液位、比重などのプロセス変量の測定を可能にするものである。一般に、圧力発信器を用いてプロセス変量を測定する場合、液体などの測定対象が流れるプロセス配管に設置されたオリフィスなどの差圧発生機構の両側などから、導圧管と呼ばれる細い管路を介して測定対象を圧力発信器に導入する。
【０００３】
このような装置構成では、測定対象によっては固形物などが導圧管内部に付着し、導圧管が詰まることがある。導圧管が完全に詰まると、プロセス変量を正確に測定できなくなるため、プラントへの影響は甚大である。しかし、導圧管が完全に詰まるまでは圧力発信器に圧力が伝わるため、詰まりの影響はプロセス変量の測定値には現れ難い。このような問題に対して導圧管が不要なリモートシール型の圧力発信器も実用化されている。しかしながら、導圧管を用いてプロセス変量を測定しているプラントは非常に多く、導圧管の詰まり診断機能をオンラインで実現することが求められている。
【０００４】
従来、導圧管の詰まり状態を診断する技術としては、特許文献１、特許文献２に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された異常検出装置は、図３５に示すように検査対象の信号を一定時間にわたって入力し、入力した信号の一定時間内の最大変動幅を検出し、検出した最大変動幅と予め定めたしきい値とを比較し、最大変動幅がしきい値よりも小さいときに、信号に異常が発生したと判定するものである。この異常検出装置を適用すると、導圧管の詰まり状態を診断できることが特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示された異常検出装置では、信号の最大変動幅を検出する期間である一定時間が信号の変動周期よりも十分に長い場合、隣接する極大値と極小値の差の中から最大変動幅を検出するように動作する。また、上記一定時間が信号の変動周期よりも短い場合は、単純に一定時間内の最大変動幅を検出するように動作する。特に、信号を離散的にサンプリングして取得する場合、上記一定時間を１サンプリング間分の変化量として検出するように設定すると、信号の差分値（≒微分値）を検出するように動作する。
【０００６】
特許文献２に開示された詰まり診断装置は、測定対象の圧力の揺動（変動）を検出し、検出した揺動の大きさと正常時の揺動の大きさとの差が予め定めたしきい値を超えたときに、導圧管に詰まりが発生したと判定するものである。特許文献２には、圧力の揺動を表す信号の例として、圧力の微分信号と、圧力のアッパーピーク（極大値）とロアーピーク（極小値）との差信号が挙げられている。特許文献２に開示された圧力の微分信号は特許文献１に開示された信号の差分値に相当するものであり、特許文献２に開示された差信号は特許文献１に開示された最大変動幅に相当するものである。したがって、特許文献１に開示された技術と特許文献２に開示された技術とは、共通の技術思想に基づくものであると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平７−１１４７３号公報
【特許文献２】特許第３１３９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、特許文献１、特許文献２に開示された技術では、圧力の揺動の大きさに基づいて導圧管の詰まり状態を診断しており、この診断に際しては、診断の基準となるしきい値が必要となる。特許文献１、特許文献２に開示された技術では、このしきい値を圧力の大きさに応じて適宜変更しなければならないという問題点があり、しきい値の変更に手間と専門的な知識が要求されるという問題点があった。
【０００９】
理解を容易にするため、極端な数値を仮定的に用いて従来の問題点を説明する。例えば１００［ｋＰａ］の圧力値における±３［ｋＰａ］の揺動が異常であったとしても、５［ｋＰａ］の圧力値における±３［ｋＰａ］の揺動が同様に異常であるとは考え難い。したがって、圧力値が１００［ｋＰａ］の場合と圧力値が５［ｋＰａ］の場合において共通のしきい値を用いることは適切でなく、圧力値が５［ｋＰａ］の場合にはしきい値を小さくしなければならないと考えられる。
【００１０】
また、例えば平滑化するとほぼ１００［ｋＰａ］の圧力になる状態で、瞬間的に圧力が８０［ｋＰａ］から８２［ｋＰａ］に２［ｋＰａ］揺動する場合と、平滑化するとほぼ６０［ｋＰａ］の圧力になる状態で、瞬間的に圧力が８０［ｋＰａ］から８２［ｋＰａ］に２［ｋＰａ］揺動する場合では、詰まり具合が同じとは判断できない。したがって、これら２つの場合においても共通のしきい値を用いることは適切でないと考えられる。
以上の説明から明らかなように、特許文献１、特許文献２に開示された技術では、診断の基準となるしきい値を適宜変更する必要があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、診断の基準となるしきい値の変更の必要性を軽減することができる導圧管の詰まり診断装置および詰まり診断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】
【００１２】
本発明の導圧管の詰まり診断装置は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出された圧力値に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段と、前記圧力検出手段で検出された圧力値の自己相関係数に基づいて前記揺動の速さの検出間隔を調整する検出間隔調整手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記検出間隔調整手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値とこれに対して時間差を設けた圧力値との自己相関係数を計算し、この自己相関係数が０を中心とした所定の範囲に入ったときの前記時間差を前記検出間隔とすることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記揺動速度検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の時系列を複数の区間に区切り、前記揺動の速さを表す情報として、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を区間毎に検出する上下動回数検出手段を備え、前記判定手段は、前記揺動の上下動回数または上下動回数に相当する情報を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備え、前記検出間隔調整手段は、前記圧力値の自己相関係数に基づいて、前記揺動の上下動回数の検出間隔または上下動回数に相当する情報の検出間隔を調整することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、検出対象区間の圧力値が直前の区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の基準値を区間毎に算出する基準値算出手段と、検出対象区間の圧力値が同区間で算出された前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記基準値は、前記圧力値の平均値または中央値であることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値と一定時間前の圧力値との差分値を算出する差分値算出手段と、検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の極大値と極小値の数を前記上下動回数として区間毎に数える極大値・極小値検出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の移動平均値を算出する移動平均値算出手段と、検出対象区間の圧力値が前記移動平均値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値に対して変化率リミット処理を施す変化率リミット処理手段と、前記変化率リミット処理後の圧力値に対して２次遅れ処理を施す２次遅れ処理手段と、検出対象区間の圧力値が前記２次遅れ処理手段の出力値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値のトレンドラインを区間毎に算出するトレンドライン算出手段と、検出対象区間の圧力値が前記トレンドラインと交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、各区間の最初の圧力値を基準値として区間毎に採用する基準値導出手段と、検出対象区間の圧力値が同区間の前記基準値と交差する回数を前記上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記上下動回数検出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の極大値と極小値の時間間隔を前記上下動回数に相当する情報として区間毎に検出する時間間隔検出手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記比較手段は、前記時間間隔が前記しきい値を継続的に超えたときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出された圧力値の周波数成分を調整するフィルタと、このフィルタの出力に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手段と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段と、前記フィルタの出力の自己相関係数に基づいて前記フィルタのパラメータを調整するパラメータ調整手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記パラメータ調整手段は、前記フィルタの出力とこれに対して時間差を設けたフィルタの出力との自己相関係数を計算し、この自己相関係数が０を中心とした所定の範囲に入ったときの前記フィルタのパラメータを調整後のパラメータ値として確定することを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記揺動速度検出手段は、前記フィルタの出力の時系列を複数の区間に区切り、前記フィルタの出力と１サンプル前のフィルタの出力との差分値を算出する差分値算出手段と、検出対象区間の前記差分値のゼロクロス回数を前記揺動の上下動回数として区間毎に数える交差回数検出手段とを備え、前記判定手段は、前記揺動の上下動回数を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記比較手段は、前記揺動の上下動回数が前記しきい値を継続的に下回ったときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記判定手段は、さらに前記揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する比率算出手段を備え、前記比較手段は、前記揺動の上下動回数を前記しきい値と比較する代わりに、前記比率を前記しきい値と比較して、前記比率が前記しきい値を継続的に下回ったときに、前記導圧管に詰まりが発生したと判定することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出された圧力値の自己相関係数を算出する相関係数算出手段と、前記自己相関係数に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記相関係数算出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値とこれに対して時間差を設けた圧力値との自己相関係数を算出するものであり、前記時間差は、前記導圧管の詰まりが無い時に前記自己相関係数が０に近い値となるような時間差のうち最も小さい値に予め設定されることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断装置の１構成例において、前記相関係数算出手段は、前記圧力検出手段で検出された圧力値の時系列を複数の区間に区切り、前記圧力値の自己相関係数を区間毎に算出し、前記判定手段は、所定数の区間の前記自己相関係数の平均値を算出する平均値算出手段と、この平均値を所定のしきい値と比較して前記導圧管の詰まり状態を判定する比較手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の導圧管の詰まり診断方法は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、この圧力検出手順で検出された圧力値に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順と、前記圧力検出手順で検出された圧力値の自己相関係数に基づいて前記揺動の速さの検出間隔を調整する検出間隔調整手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断方法は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、この圧力検出手順で検出された圧力値の周波数成分をフィルタで調整するろ波手順と、このろ波手順で得られた出力に基づいて前記揺動の速さを検出する揺動速度検出手順と、前記揺動の速さに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順と、前記ろ波手順で得られた出力の自己相関係数に基づいて前記フィルタのパラメータを調整するパラメータ調整手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の導圧管の詰まり診断方法は、圧力に揺動を有する測定対象の前記圧力を、導圧管を介して検出する圧力検出手順と、この圧力検出手順で検出された圧力値の自己相関係数を算出する相関係数算出手順と、前記自己相関係数に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定手順とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧力の揺動の速さを検出し、揺動の速さに基づいて導圧管の詰まり状態を判定することにより、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要がなくなり、しきい値変更の必要性を軽減することができる。また、本発明では、圧力値の自己相関係数に基づいて揺動の速さの検出間隔を調整することにより、導圧管の詰まり診断性能が十分に発揮されるように検出間隔を調整することができる。また、本発明では、圧力値の自己相関係数に基づいて揺動の速さの検出間隔を調整することにより、導圧管の正常時の揺動の速さを表す指標値が測定対象に関係なく概ね同じ値になるように調整することができる。この結果、本発明では、異なる測定対象であっても検出間隔の調整を施すことで、導圧管の正常時の指標値の差異を埋めることができ、結果としてしきい値変更の必要性を更に軽減することができる。
【００２１】
また、本発明では、圧力値の周波数成分をフィルタで調整し、フィルタの出力に基づいて揺動の速さを検出し、揺動の速さに基づいて導圧管の詰まり状態を判定することにより、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要がなくなり、しきい値変更の必要性を軽減することができる。また、本発明では、フィルタの出力の自己相関係数に基づいてフィルタのパラメータを調整することにより、導圧管の詰まり診断性能が十分に発揮されるようにパラメータを調整することができる。また、本発明では、フィルタの出力の自己相関係数に基づいてフィルタのパラメータを調整することにより、導圧管の正常時の揺動の速さを表す指標値が測定対象に関係なく概ね同じ値になるように調整することができる。この結果、本発明では、異なる測定対象であってもフィルタのパラメータの調整を施すことで、導圧管の正常時の指標値の差異を埋めることができ、結果としてしきい値変更の必要性を更に軽減することができる。
【００２２】
また、本発明では、圧力値の自己相関係数を算出し、自己相関係数に基づいて導圧管の詰まり状態を判定することにより、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要がなくなり、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の詰まり診断方法の検出可能な周波数上下限を説明する図である。
【図２】本発明の詰まり診断方法の検出可能な周波数上限とその影響を説明する図である。
【図３】本発明の詰まり診断方法における検出可能な周波数上下限と詰まり検知との関係を示す図である。
【図４】圧力の自己相関係数の例を示す図である。
【図５】自己相関係数が０になる時間差と信号の位相を示す図である。
【図６】本発明において導圧管の正常時に圧力揺動の上下動の検出間隔を調整したときの圧力値信号の周波数分布を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る圧力測定装置の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の交差回数検出部による交差回数検出方法を説明する図である。
【図１２】圧力揺動の上下動の検出間隔を調整可能な条件を説明する図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る移動平均値算出部の構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係る移動平均値算出部の動作を説明するための波形図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図２５】本発明の第７の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図２６】本発明の第８の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第９の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明の第９の実施の形態の時間間隔検出部による時間間隔検出方法を説明する図である。
【図２９】本発明の第１０の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３０】本発明の第１０の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図３１】本発明の第１０の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図３２】本発明の第１１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３３】本発明の第１１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図である。
【図３４】本発明の第１１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の効果を説明するための図である。
【図３５】導圧管の詰まり状態を診断する従来の技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［発明の原理］
圧力の揺動現象は振動的な現象であるから、揺動の振幅と周波数に相当する情報を検出可能である。特許文献１、特許文献２に開示された技術は、概念的には揺動の振幅を検出するものである。
発明者は、導圧管の詰まり現象を調査した結果として、概念的には圧力揺動の周波数（揺動の速さ）を検出する方法によっても導圧管の詰まり状態を診断できることに着眼し、揺動の速さに相当する情報を簡易的に検出する方法として、一定時間内における揺動の上下動回数を数える方法を採用することに想到した。
【００２５】
特許文献１、特許文献２に開示された技術のように圧力揺動の振幅を検出して導圧管の詰まり状態を診断する場合、圧力値自体が変化する範囲に連動して揺動の振幅状況が変化するので、この変化に応じて診断の基準となるしきい値を適宜変更する必要がある。
一方、本発明のように圧力揺動の上下動回数を検出して導圧管の詰まり状態を診断する場合、揺動の上下動回数は測定対象となる流体の粘性などの変化に連動し、導圧管が正常であれば測定対象の粘性などが変化しない限り上下動回数が大きく変化することはないので、状況変化は極めて限られた範囲に留まる。したがって、特許文献１、特許文献２に開示された技術と同じ問題が発生する可能性は低い。すなわち、本発明では、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【００２６】
ただし、本発明の詰まり診断方法は簡便な方法であるため、検出可能な周波数範囲に制限がある。例えば、圧力揺動の上下動の検出を行う検出間隔よりも細かい上下動の検出は不可能であるし、極端にゆっくりな上下動の検出もまた困難である。このため、検出手段で検出可能な周波数範囲が測定対象の圧力揺動の周波数と整合していない場合、導圧管の詰まり状態を正しく検出できない可能性がある。
すなわち、圧力揺動の速さに基づく導圧管の詰まり診断の効果を十分に得るためには、検出対象である圧力揺動の周波数成分に検出手段の方を合わせる必要があり、何らかの時間パラメータ（例えば上下動の検出を行う検出間隔）を調整することになる。
【００２７】
発明者は、圧力の自己相関係数が時間パラメータの調整に利用できることに想到した。自己相関係数が０に近づくように時間パラメータを調整すると、検出手段が検出可能な周波数の上下限が、検出手段によって得られる圧力揺動の概略平均周波数に近接することを回避することができる。よって、導圧管が正常なときに上記の方法で時間パラメータを調整すれば、導圧管の詰まり時における圧力揺動の高周波成分の減衰を確実に捉えることが可能となり、導圧管の詰まり診断の性能を向上させることができる。
また、導圧管の正常時と異常時では、圧力の自己相関係数が変化する。この変化を利用して導圧管の詰まり状態を診断することも可能である。
【００２８】
圧力揺動の速さに基づいた導圧管の詰まり診断手法では、一定時間間隔ごとに圧力値信号、または圧力値信号から派生した信号の上下動回数や上下動間隔に基づいて導圧管の詰まり状態を診断する。圧力揺動の上下動回数と上下動間隔とは反比例の関係にあるので、片方だけを議論すれば足りる。以下では、上下動回数に基づいた手法を前提として説明する。
【００２９】
本発明では、圧力揺動の上下動回数として、圧力値が基準値を交差した回数や、圧力値が極大値、極小値をとった回数を数える検出方法を採用する。これらの回数は圧力値信号が正弦波や三角波といった規則的な信号であれば１周期あたり２回となるため、上記検出方法により周波数に比例した値を正確に得ることができる。一方、本発明で対象となる圧力揺動は様々な周波数成分を含む不規則な現象なので、上記検出方法は圧力値信号の平均的な周波数を反映した値を簡便に得る方法として機能する。導圧管が詰まると、その詰まりの程度に応じて圧力検出手段で得られる圧力値信号の高周波成分が減衰し、平均的な周波数が低下するため、本発明の検出方法で詰まりを検出することができる。
【００３０】
本発明の検出方法によれば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）やスペクトル解析といった高度な手法を使うことなく、簡便な手段で圧力値信号の平均的な周波数の傾向を得ることができる。ただし、検出可能な周波数範囲には上限と下限がある。この上下限について図１を用いて説明すると、下限周波数以下の検出は難しく、上限周波数以上の成分は正しく反映されない。本発明の検出方法で実際に得られるのは、この上下限の範囲内における圧力値信号の平均的な周波数であることに注意しなければならない。
【００３１】
また、本発明の検出方法で得られるのは、あくまで簡便な指標であり、検出可能な周波数範囲における精密な情報が得られるわけではない。高度な手法では信号の変化が部分的に検出できる場合でも、本発明の検出方法では十分に変化を捉えられない場合がある。以上のような理由により、本発明の検出方法は検出可能な周波数の上下限に注意して用いる必要がある。  
【００３２】
本発明の検出方法で検出可能な周波数の上限は、サンプリング定理によって定まる。圧力揺動の上下動の検出を検出間隔Ｔｃごとに行う場合を考える。サンプリング定理による検出可能な周波数の上限は１／（２Ｔｃ）となる。この周波数を超えた成分は、アンチエイリアシングフィルタが使われている場合は失われ、アンチエイリアシングフィルタが使われていない場合は１／（２Ｔｃ）を境として折り返される（図２（Ａ）、図２（Ｂ））。図２（Ａ）、図２（Ｂ）において、２００は導圧管が正常なときの圧力揺動の周波数成分、２０１は導圧管が詰まったときの圧力揺動の周波数成分である。
【００３３】
図２（Ａ）はアンチエイリアシングフィルタが使われている場合を示しており、圧力値信号の周波数成分が２００，２０１の２種類あったとしても、上限以上の周波数での違いが分からないことを示している。図２（Ｂ）はアンチエイリアシングフィルタが使われていない場合を示しており、エイリアスの影響で圧力値信号の周波数成分２００，２０１がそれぞれ２０２，２０３のように折り返され、周波数を誤検出する。
【００３４】
このように圧力揺動の周波数が検出可能な上限を超える場合、圧力値信号の変化を捉えられなかったり、周波数の変化の傾向を正しく検出できなかったりする。本発明の検出方法では、様々な周波数成分を含む圧力値信号の平均的な周波数を得ているため、揺動の主要な成分の周波数が検出上限である１／（２Ｔｃ）を超えないことが望ましい。
【００３５】
一方、本発明の検出方法で検出可能な周波数の下限は、圧力揺動の上下動回数の検出を行う区間の時間長による制約から決まる。本発明では、圧力揺動の上下動回数の検出を有限時間の区間に区切って行う。圧力揺動の上下動間隔が区間長よりも長くなるような低周波になると、一区間の中で一度も上下動が検出できないケースが頻発する。このような低周波域で平均周波数の違いを検出するのは、簡便さを特徴とする本発明の検出方法では困難である。これが本発明の検出方法で検出可能な周波数下限が存在する理由である。区間を長くとることで低周波域での周波数検出精度を向上させることは可能だが、上下動の検出間隔Ｔｃを保ったまま区間を長くすることは区間に含まれるサンプル点数を増やすことであり、実装や計算機能力の制約により実施困難な場合が多い。
【００３６】
以上のように、本発明の検出方法で検出可能な周波数には上下限が存在する。次に、この上下限が導圧管の詰まり診断にどのような影響を与えるかを説明する。
前述したように、導圧管の詰まりが進行すると、圧力揺動の高周波成分が減衰する。ここで言う高周波とは相対的なものであり、具体的な周波数は測定対象によって変わりうる。例えば、測定対象の流体が流れる管径、流体の種類などの影響を受ける。この高周波減衰を捉えるためには、減衰する周波数帯域と検出可能な周波数範囲とを整合させる必要がある。
【００３７】
例として、圧力揺動の上下動の検出間隔Ｔｃを調整するケースを考える。図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は本発明の検出方法における検出可能な周波数上下限と詰まり検知との関係を示す図であり、図３（Ａ）は検出間隔Ｔｃが長過ぎる場合、図３（Ｂ）は検出間隔Ｔｃが短過ぎる場合、図３（Ｃ）は検出間隔Ｔｃが適切な場合を示している。２００は導圧管が正常なときの圧力揺動の周波数成分、２０１は導圧管が詰まったときの圧力揺動の周波数成分である。
【００３８】
検出間隔Ｔｃを長くすると、本発明の検出方法で検出可能な周波数上限が低くなる。そのため、検出間隔Ｔｃがあまりに長いと、導圧管の詰まりによって圧力値信号が変化する帯域よりも検出上限の周波数が低くなる（図３（Ａ））。この場合、導圧管の詰まりによる圧力値信号の変化を検知することはできない。
【００３９】
一方、検出間隔Ｔｃが短過ぎると、導圧管の詰まりによって圧力値信号が変化する主要な周波数帯域よりも、検出可能な周波数の下限が高くなる（図３（Ｂ））。この場合、導圧管の詰まりによる圧力値信号の周波数変化を捉えるのが困難になる。なお、検出可能な周波数帯域でも導圧管の詰まりによる周波数成分の変化はあるが、信号強度が相対的に弱いために検出は難しい。以上のように、導圧管の詰まりによる圧力値信号の変化を感度良く検出するためには、検出間隔Ｔｃは長過ぎても短過ぎてもいけない。図３（Ｃ）の場合のように適切に調整する必要がある。
【００４０】
本発明では、導圧管の詰まり診断装置における時間パラメータを、以下のような圧力の自己相関係数Ｃに基づいて調整する。
【００４１】
【数１】
2010203943.tif 000003
【００４２】
式（１）において、Ｐ（ｉ）は離散信号（サンプリングされた圧力値信号）、ｄは時間差に相当するサンプル点数、Ｎは自己相関係数Ｃの算出に用いた圧力値のサンプル点数である。例えば、１００［ｍｓ］間隔でサンプリングされた圧力値信号においてｄが２であれば、自己相関係数Ｃは圧力値信号Ｐ（ｉ）と２００［ｍｓ］後の圧力値信号Ｐ（ｉ＋ｄ）との相関関数になる。
【００４３】
図４は自己相関係数Ｃの例を示す図である。ただし、式（１）ではサンプル点数を単位として時間差ｄを表現しているのに対し、図４では時間を単位として時間差ｄを表現している。図４に示すように、時間差ｄが０の場合、自己相関係数Ｃは１となる。時間差ｄを大きくしていくと、自己相関係数Ｃは次第に小さくなる。そして、時間差ｄをあるところまで大きくすると、自己相関係数Ｃは０付近の値になる。このときの時間差ｄを、圧力揺動の上下動検出の検出間隔として用いればよい。
【００４４】
なお、圧力値信号Ｐ（ｉ）が離散信号であり、時間差ｄもまた離散値をとるので、自己相関係数Ｃがちょうど０になるように調整することは一般には不可能である。実際には、自己相関係数Ｃが０を中心としたある範囲（例えば±０．１）に入った最初の時間差ｄを採用するなどの方法により、Ｐ（ｉ）とＰ（ｉ＋ｄ）とが実質的に無相関と考えられるような時間差ｄを採用することになる。例えば図４の場合では、時間差ｄを０から１０［ｍｓ］間隔で増やしていき、初めて±０．１の範囲内に入った時間差であるｄ＝７０  ［ｍｓ］を上下動検出の検出間隔として採用する。
【００４５】
以下では、自己相関係数Ｃによって時間パラメータが適切に調整される原理について、理論的な検討を試みる。
実際の圧力値信号および圧力値信号から派生する信号は、様々な周波数の成分を含んだ不規則信号だが、ここでは簡単のために圧力値信号を正弦波として考える。式（１）で定義した時間差付き自己相関係数Ｃにおいて、時間差ｄを０から大きくしていったときに、この自己相関係数Ｃが最初に０となる時間差ｄをｄ０で表す。仮にこの信号が正弦波だったとすると、この正弦波の位相は時間がｄ０進むとπ／２進む（図５）。これは、周期が同じで位相差がある２つの正弦波５００と５０１間の相関が０になるときの位相差がπ／２であることから分かる。結局、このときの信号の周期は４ｄ０、周波数は１／（４ｄ０）になる。実際の圧力値信号は様々な周波数成分を含んだ不規則信号なので、圧力値信号の平均的な周波数が１／（４ｄ０）であると考えることができる。
【００４６】
上下動検出の検出間隔がｄ０ということは、サンプリング定理による検出可能な周波数の上限は１／（２ｄ０）である。よって、圧力値信号の周波数分布は図６のようにモデル化できる。
図６の状態は、圧力揺動の上下動回数に基づく導圧管の詰まり診断にとって、以下のような理由で都合が良い。
【００４７】
（ａ）正常時の圧力揺動の平均周波数が、検出可能な周波数下限から離れている。そのため、導圧管が詰まったときの圧力揺動の平均周波数低下を確実に捉えることができる。正常時の圧力揺動の平均周波数が検出可能な周波数下限にあまりに近過ぎると、導圧管が詰まったときの圧力揺動の平均周波数低下を検出し難くなる。
（ｂ）正常時の圧力揺動の平均周波数が、検出可能な周波数上限から離れている。そのため、上限以上の周波数成分の悪影響を受けにくい。正常時の圧力揺動の平均周波数が検出可能な周波数上限に近過ぎると、上限以上の周波数成分が平均周波数の算出に悪影響を及ぼす。
【００４８】
すなわち、本発明により時間パラメータを調整することで、正常時の圧力揺動の平均周波数を、検出可能な周波数上限と周波数下限の中間付近に合わせることができ、平均周波数が周波数上下限に近過ぎるために起こる諸問題を回避することができる。結果として、本発明では、導圧管が詰まったときの圧力揺動の平均周波数低下の検知の確度を向上させることができる。
【００４９】
［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。図７は本発明の第１の実施の形態に係る圧力測定装置の構成を示す斜視図である。１は液体、スラリー、気体などの測定対象が流れる配管、２は配管１に設けられた差圧発生機構であるオリフィス、３，４は導圧管、５は圧力検出手段となる圧力発信器である。
【００５０】
導圧管３，４は、オリフィス２の両側の２点から測定対象を圧力発信器５に導く。圧力発信器５は、測定対象の２点間の差圧、または真空もしくは大気圧を基準とする測定対象の圧力を測定する。本実施の形態では、圧力発信器５は、真空もしくは大気圧を基準とする測定対象の圧力を測定するものとする。圧力発信器５は、測定した圧力値を示す電気信号を出力する。
【００５１】
図８は本発明の第１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図である。詰まり診断装置は、圧力発信器５から出力された信号を受信する受信部１０と、圧力発信器５で測定された圧力値に基づいて圧力の揺動の速さを検出する揺動速度検出手段となる上下動回数検出部１１と、揺動の上下動回数に基づいて導圧管３，４の詰まり状態を判定する判定部１２と、導圧管３，４に詰まりが発生したと判定されたときに警報を発する警報出力部１３と、圧力値の自己相関係数に基づいて揺動の速さの検出間隔を調整する検出間隔調整部１４とから構成される。上下動回数検出部１１は、基準値算出部１１０と、交差回数検出部１１１とを有する。判定部１２は、比率算出部１２０と、比較部１２１とを有する。
【００５２】
次に、本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明する。図９は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、圧力発信器５で測定された圧力値Ｐの変化の１例を示す図である。なお、図９では、圧力値Ｐを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データである。
受信部１０は、圧力発信器５のデジタル出力端子から出力された圧力データを受信する。なお、圧力発信器５がアナログ信号を出力し、受信部１０が圧力発信器５から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換して圧力データを出力する形式でもよいことは言うまでもない。
【００５３】
次に、上下動回数検出部１１の基準値算出部１１０は、図９に示すように圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４・・・に区切り、圧力値Ｐの基準値Ｐｒを区間毎に算出する。図９に示すＰｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３は、それぞれ区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で算出した基準値である。各区間は、一定時間で区切ってもよいし、一定のサンプル数で区切ってもよい。また、基準値としては、基準値算出対象区間における圧力値Ｐの平均値または中央値がある。
【００５４】
続いて、上下動回数検出部１１の交差回数検出部１１１は、検出対象区間の圧力値Ｐが直前の区間で算出された基準値Ｐｒと交差する回数を区間毎に数える。つまり、検出対象区間がＳ２であれば、区間Ｓ２の圧力値Ｐが直前の区間Ｓ１で算出された基準値Ｐｒ１と交差する回数を数える。この交差回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
次に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１１の検出結果を正規化するため、交差回数検出部１１１が数えた交差回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。
【００５５】
判定部１２の比較部１２１は、比率算出部１２０が算出した比率と予め定められたしきい値とを比較し、比率がしきい値を継続的に下回ったときに、導圧管３，４に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２１は、比率が所定回数だけ連続してしきい値を下回ったとき、あるいは所定数の区間の比率の平均値がしきい値を下回ったときに、導圧管３，４に詰まりが発生したと判断すればよい。
警報出力部１３は、導圧管３，４に詰まりが発生したと判定されたときに、警報を発する。このときの警報通知の例としては、例えばブザーや音声による通知やランプ点灯による通知などがある。
【００５６】
図１０は本実施の形態の効果を説明するための図であり、３つの圧力状態における交差回数とサンプル数との比率を示す図である。図１０は、図７に示したような圧力測定装置で実際に圧力を測定したデータに基づくものである。図１０におけるＲ１は正常時の比率、Ｒ２は導圧管が詰まった異常時の比率である。圧力値９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］は、複数区間の圧力データを平滑化した値である。導圧管の詰まりは圧力発信器５に取り付けられた３方マニホールド弁の開度を絞ることで模擬した。区間のサンプル数にも依るが、交差回数はばらつきがあるので，複数区間の交差回数の集合平均を求め、この平均値を１区間のサンプル数から１引いた数で割って比率を求めている。この比率は０から１の値をとるが、導圧管の詰まりが悪化するにつれて０に近い値となる。測定対象の圧力のデータは、圧力発信器５の高圧側または低圧側のどちらか一方を大気圧に開放し、大気圧との差圧を測定することで求めた。大気圧の分がオフセットとなるが、本実施の形態の妥当性を検討する支障にはならない。
【００５７】
図１０によれば、正常時と異常時で比率が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図１０の例では、例えばしきい値を０．４または０．３程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の圧力が９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］のいずれの状態においても比率の状況は大きく変化してはおらず、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はないことが分かる。
【００５８】
次に、検出間隔調整部１４の動作について説明する。検出間隔調整部１４は、圧力値Ｐとこれに対して時間差ｄだけ後の圧力値Ｐとの自己相関係数Ｃを式（１）により計算する。検出間隔調整部１４は、このような自己相関係数Ｃの計算を、時間差ｄを初期値０から増やしながら繰り返し行う。そして、検出間隔調整部１４は、時間差ｄを変更する度に計算した自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲（例えば±０．１）に入った最初の時間差ｄを、検出間隔Ｔｃとする。なお、この検出間隔Ｔｃは、通常、上記区間の長さよりも短い。
【００５９】
この検出間隔調整部１４による調整の結果、交差回数検出部１１１は、検出対象区間の圧力値Ｐが直前の区間で算出された基準値Ｐｒと交差する回数をＴｃの検出間隔で検出する。交差回数検出部１１１は、図１１（Ａ）に示すように検出間隔Ｔｃの間に圧力値Ｐが基準値Ｐｒと交差すれば、交差回数を１回とする。図１１（Ｂ）に示すように、検出間隔Ｔｃの間に圧力値Ｐが基準値Ｐｒと複数回交差していたとしても、交差回数検出部１１１が検出する交差回数は１回である。図１１（Ｃ）に示すように、検出間隔Ｔｃの間に圧力値Ｐが基準値Ｐｒと交差しない場合は、交差回数が０回になることは言うまでもない。
【００６０】
検出間隔調整部１４による調整のタイミングは、任意でよい。ただし、調整のために自己相関係数Ｃを算出可能な条件は以下のように２つある。
（α）導圧管が正常で詰まりが無い状態である。
（β）平滑化された圧力値が算出区間内でほぼ一定である。
【００６１】
つまり、図１２（Ａ）の例のように、圧力揺動はあるが圧力の平均的な値はほぼ一定で推移していて、平滑化すれば圧力がほぼ一定の値になる場合には、自己相関係数Ｃの算出が可能であり、検出間隔Ｔｃの調整が可能である。一方、図１２（Ｂ）の例のように、圧力の平均的な値が途中で大きく変化していて、平滑化しても圧力が一定に近い値にはならない場合、自己相関係数Ｃを算出することは不適切であり、検出間隔Ｔｃの調整は不可能である。
【００６２】
（α）、（β）のような条件を満たせば、任意のタイミングで調整を実施可能である。ただし、導圧管に詰まりが無いかどうかは通常、外からは見えないので、調整の望ましいタイミングとしては以下のような例がある。
（I）圧力発信器を設置してから最初の運転開始時。
（II）定期メンテナンス等で導圧管を整備してから最初の運転開始時。
（III）導圧管の詰まりを取り除いてから運転再開した直後。
【００６３】
ただし、条件（β）で述べたように、平滑化された圧力値が変化するような状況では調整を行うことはできない。定値制御などで圧力値がほぼ一定に保たれているのが望ましい状況となる。
また、自己相関係数Ｃを算出する際の区間の長さ（式（１）のＮサンプルに要する時間）は、例えば１分間から数分間程度であればよい。
【００６４】
自己相関係数Ｃは、例えば図４に示したようになる。時間差ｄを１０［ｍｓ］（サンプリング周期）刻みで大きくしていくと、自己相関係数Ｃが小さくなる。時間差ｄが７０［ｍｓ］（７サンプル差）で自己相関係数Ｃがほぼ０になる。
【００６５】
図１３は本実施の形態の効果を説明するための図であり、比率算出部１２０が算出する比率と検出間隔Ｔｃ（時間差ｄ）との関係を、導圧管が正常な時と中度詰まり状態の時と重度詰まり状態の時の３ケースについてプロットしたものである。図１３は、図７に示したような圧力測定装置で実際に圧力を測定したデータに基づくものであり、図４の計算に用いたものと同じデータを使用している。図１３におけるＲ１は正常時の比率、Ｒ２は導圧管が中度詰まり状態の時の比率、Ｒ３は導圧管が重度詰まり状態の時の比率である。導圧管の詰まりは圧力発信器５に取り付けられた３方マニホールド弁の開度を絞ることで模擬した。
【００６６】
区間のサンプル数にも依るが、交差回数はばらつきがあるので，複数区間の交差回数の集合平均を求め、この平均値を１区間のサンプル数から１引いた数で割って比率を求めている。この比率は０から１の値をとるが、導圧管の詰まりが悪化するにつれて０に近い値となる。測定対象の圧力のデータは、圧力発信器５の高圧側または低圧側のどちらか一方を大気圧に開放し、大気圧との差圧を測定することで求めた。大気圧の分がオフセットとなるが、本実施の形態の妥当性を検討する支障にはならない。
【００６７】
図１３によれば、適正とされる検出間隔Ｔｃ＝７０［ｍｓ］より短い検出間隔Ｔｃ＝１０〜３０［ｍｓ］では、正常時の比率Ｒ１と詰まり時の比率Ｒ２，Ｒ３との差が小さく、導圧管の詰まり判定が難しいことが分かる。これに対し、適正とされる検出間隔Ｔｃ＝７０［ｍｓ］では、正常時の比率Ｒ１と詰まり時の比率Ｒ２，Ｒ３に導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図１３の例では、例えばしきい値を０．４または０．３程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。
【００６８】
一方、検出間隔Ｔｃが適正とされるＴｃ＝７０［ｍｓ］より長くなると、正常時の比率Ｒ１はあまり変わらないものの、詰まり時の比率Ｒ２，Ｒ３が徐々に正常時の比率Ｒ１に近づくため、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合の区別が難しくなってくる。図１３で説明した比率の状況は、測定対象の圧力によって大きく変化することはない。したがって、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はない。
【００６９】
以上のように、本実施の形態によれば、圧力揺動の上下動回数に基づいて導圧管の詰まり状態を診断することができる。本実施の形態では、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要はなく、しきい値変更の必要性を軽減することができる。本実施の形態は、交差回数をリアルタイムに数えることができるので、プロセスを稼働させた状態で導圧管の詰まり状態を診断するオンラインでの実施に適している。
【００７０】
また、本実施の形態では、圧力揺動の上下動回数の検出間隔Ｔｃを調整することで、導圧管の詰まり診断の適切な実施が可能になる。圧力値の自己相関係数に基づいて圧力揺動の上下動回数の検出間隔Ｔｃを調整することにより、導圧管の詰まり診断性能が十分に発揮されるように検出間隔Ｔｃを調整することができる。また、本実施の形態では、検出間隔Ｔｃを調整することにより、導圧管の正常時の揺動の速さを表す指標値である比率が測定対象に関係なく概ね同じ値になるように調整することができる。この結果、本実施の形態では、異なる測定対象であっても検出間隔Ｔｃの調整を施すことで、導圧管の正常時の指標値の差異を埋めることができ、結果としてしきい値変更の必要性を更に軽減することができる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１４は本発明の第２の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ａと、判定部１２と、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ａとから構成される。
本実施の形態は、圧力の揺動の上下動が切り替わる回数を上下動回数として数えるものである。上下動回数検出部１１ａは、差分値算出部１１２と、交差回数検出部１１３とを有する。
【００７２】
次に、本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明する。上下動回数検出部１１ａの差分値算出部１１２は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、次式に示すように圧力値Ｐ（ｔ）と一定時間前の圧力値Ｐ（ｔ−Ｔｓ）との差分値ＰD（ｔ）を算出する。
ＰD（ｔ）＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−Ｔｓ）                            ・・・（２）
一定時間Ｔｓとしてサンプリング周期を選択すれば、１つ前のサンプル値との差をとることになり、圧力値の１階差分を求めることと等価になる。ただし、一定時間Ｔｓはサンプリング周期である必要はない。差分値算出部１１２は、以上のような算出を圧力のサンプル値毎に行う。
【００７３】
上下動回数検出部１１ａの交差回数検出部１１３は、差分値算出部１１２で算出された差分値が０と交差する回数（ゼロクロス回数）を区間毎に数える。このゼロクロス回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１３が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００７４】
図１５は本実施の形態の効果を説明するための図であり、３つの圧力状態におけるゼロクロス回数とサンプル数との比率を示す図である。図１５は、図１０の場合と同様にして求めた圧力のデータに基づくものである。図１５によれば、正常時と異常時で比率が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図１５の例では、例えばしきい値を０．３または０．２程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の圧力が９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］のいずれの状態においても比率の状況は大きく変化してはおらず、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はないことが分かる。
【００７５】
次に、検出間隔調整部１４ａの動作について説明する。検出間隔調整部１４ａは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、交差回数検出部１１３の検出間隔Ｔｃとする。交差回数検出部１１３によるゼロクロス回数の検出方法は、第１の実施の形態の交差回数検出部１１１による交差回数の検出方法と同様である。つまり、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）において圧力値Ｐを差分値ＰD（ｔ）に置き換え、基準値Ｐｒを０に置き換えればよい。
【００７６】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。本実施の形態は、圧力値をハイパスフィルタ処理することになり、圧力の揺動のみを抽出することができる。
なお、差分値算出部１１２で圧力値の差分の差分を求めるようにしてもよい。この場合、圧力値により強いハイパスフィルタをかけることになるので、圧力の揺動のみを抽出して強調することができる。
【００７７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１６は本発明の第３の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｂと、判定部１２と、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ｂとから構成される。
【００７８】
本実施の形態は、第２の実施の形態と同様の思想に基づくものであり、差分値のゼロクロス回数の代わりに、圧力の極大値と極小値の数を上下動回数として数えるものである。
上下動回数検出部１１ｂは、極大値・極小値検出部１１４を有する。極大値・極小値検出部１１４は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、圧力値Ｐの極大値と極小値の数を区間毎に数える。
【００７９】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、極大値・極小値検出部１１４が数えた極大値と極小値の数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００８０】
検出間隔調整部１４ｂは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、極大値・極小値検出部１１４の検出間隔Ｔｃとする。極大値・極小値検出部１１４は、検出間隔Ｔｃ毎に訪れる検出タイミングで圧力値Ｐが極大値または極小値をとった場合には、この極大値または極小値をカウントするが、検出タイミング以外で圧力値Ｐが極大値または極小値をとった場合にはカウントしない。こうして、圧力値Ｐの極大値と極小値の数を検出間隔Ｔｃで数えることができる。第１の実施の形態で説明したとおり、検出間隔Ｔｃは、通常、上記区間の長さよりも短い。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１７は本発明の第４の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｃと、判定部１２と、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ｃとから構成される。
上下動回数検出部１１ｃは、移動平均値算出部１１５と、交差回数検出部１１６とを有する。
【００８２】
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、図１８（Ａ）は圧力発信器５で測定された圧力値Ｐとその移動平均値Ｐａｖｅの変化の１例を示す図、図１８（Ｂ）は圧力値Ｐと移動平均値Ｐａｖｅとの差分値Ｐｓを示す図である。なお、図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）では、圧力値Ｐ、移動平均値Ｐａｖｅおよび差分値Ｐｓを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データであり、移動平均値Ｐａｖｅと差分値Ｐｓも離散的なデータとなる。
【００８３】
移動平均値算出部１１５は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、圧力値Ｐの移動平均値Ｐａｖｅを算出する。移動平均値Ｐａｖｅとしては、通常の移動平均値の他、重み付き移動平均値、再帰的に計算され指数的に減衰する重みを持つ重み付き移動平均値であるＥＷＭＡ（Exponentially Weighted Moving-Average）などが利用可能である。移動平均値算出部１１５は、移動平均値Ｐａｖｅの算出を圧力のサンプル値毎に行う。
【００８４】
続いて、交差回数検出部１１６は、検出対象区間の圧力値Ｐが移動平均値Ｐａｖｅと交差する回数を区間毎に数える。具体的には、交差回数検出部１１６は、図１８（Ｂ）に示すように圧力値Ｐとその移動平均値Ｐａｖｅとの差分値Ｐｓを算出し、差分値Ｐｓのゼロクロスを区間毎に数えればよい。このゼロクロス回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
【００８５】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１６が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００８６】
図１９は本実施の形態の効果を説明するための図であり、３つの圧力状態におけるゼロクロス回数とサンプル数との比率を示す図である。図１９は、図１０の場合と同様にして求めた圧力のデータに基づくものである。図１９によれば、正常時と異常時で比率が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図１９の例では、例えばしきい値を０．２程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の圧力が９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］のいずれの状態においても比率の状況は大きく変化してはおらず、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はないことが分かる。
【００８７】
次に、検出間隔調整部１４ｃの動作について説明する。検出間隔調整部１４ｃは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、交差回数検出部１１６の検出間隔Ｔｃとする。交差回数検出部１１６によるゼロクロス回数の検出方法は、第１の実施の形態の交差回数検出部１１１による交差回数の検出方法と同様である。つまり、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）において圧力値Ｐを差分値Ｐｓに置き換え、基準値Ｐｒを０に置き換えればよい。
【００８８】
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、圧力値Ｐの変動に対する計算の追従性が良好になる。
【００８９】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図２０は図１７に示した移動平均値算出部１１５の１構成例を示すブロック図である。移動平均値算出部１１５は、減算部１１５０と、リミッタ１１５１と、加算部１１５２と、１次遅れ処理部１１５３，１１５４とを有する。
【００９０】
図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）は本実施の形態の移動平均値算出部１１５の動作を説明するための波形図であり、図２１（Ａ）は圧力発信器５で測定された圧力値Ｐの変化の１例を示す図、図２１（Ｂ）は圧力値Ｐに対して変化率リミット処理を施した後の圧力値Ｐｌを示す図、図２１（Ｃ）は圧力値Ｐｌに対して２次遅れ処理を施した後の圧力値Ｐａｖｅを示す図である。なお、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）では、圧力値Ｐ，Ｐｌ，Ｐａｖｅを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データであり、圧力値Ｐｌ，Ｐａｖｅも離散的なデータとなる。
【００９１】
減算部１１５０は、圧力値Ｐから１サンプリング前の前回値を減算する。リミッタ１１５１は、圧力値Ｐと前回値との差分値を制限するリミット処理を施す。加算部１１５２は、リミッタ１１５１の出力値と１サンプリング前の前回値とを加算する。これにより、加算部１１５２から出力される１サンプリング前の前回値は、図２１（Ｂ）に示す圧力値Ｐｌのように変化率リミット処理が施された値となる。
【００９２】
続いて、１次遅れ処理部１１５３は、圧力値Ｐｌに対して１次遅れ処理を施し、１次遅れ処理部１１５４は、１次遅れ処理部１１５３の出力値に対して１次遅れ処理を施す。こうして、１次遅れ処理部１１５４から出力される値は、図２１（Ｃ）に示す圧力値Ｐａｖｅのように２次遅れ処理が施された値となる。
【００９３】
本実施の形態によれば、圧力の揺動現象以外の低周波成分の変動を緩やかにすることができ、第４の実施の形態で説明した移動平均値Ｐａｖｅに十分に近い数値（略平均値）をほぼリアルタイムで得ることができる。また、２次遅れ時定数の調整により、圧力値Ｐの高周波の信号ノイズの影響も除去することができる。
移動平均値算出部１１５以外の構成および動作は、第４の実施の形態で説明したとおりである。
【００９４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図２２は本発明の第６の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｄと、判定部１２と、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ｄとから構成される。本実施の形態は、第４、第５の実施の形態と同様の思想に基づくものである。
上下動回数検出部１１ｄは、トレンドライン算出部１１７と、交差回数検出部１１８とを有する。
【００９５】
図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、図２３（Ａ）は圧力発信器５で測定された圧力値ＰとそのトレンドラインＰｔの変化の１例を示す図、図２３（Ｂ）は圧力値ＰとトレンドラインＰｔとの差分値Ｐｓを示す図である。なお、図２３（Ａ）、図２３（Ｂ）では、圧力値Ｐおよび差分値Ｐｓを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データであり、差分値Ｐｓも離散的なデータとなる。
【００９６】
トレンドライン算出部１１７は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、圧力値ＰのトレンドラインＰｔを区間毎に算出する。トレンドラインＰｔの例としては、例えば圧力値Ｐの時系列の最小２乗近似直線がある。
【００９７】
続いて、交差回数検出部１１８は、検出対象区間の圧力値ＰがトレンドラインＰｔと交差する回数を区間毎に数える。具体的には、交差回数検出部１１８は、図２３（Ｂ）に示すように圧力値ＰとそのトレンドラインＰｔとの差分値Ｐｓを算出し、差分値Ｐｓのゼロクロスを区間毎に数えればよい。このゼロクロス回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
【００９８】
第１の実施の形態と同様に、判定部１２の比率算出部１２０は、交差回数検出部１１８が数えたゼロクロス回数を１区間のサンプル数で割った比率を区間毎に算出する。比較部１２１および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【００９９】
図２４は本実施の形態の効果を説明するための図であり、３つの圧力状態におけるゼロクロス回数とサンプル数との比率を示す図である。図２４は、図１０の場合と同様にして求めた圧力のデータに基づくものである。図２４によれば、正常時と異常時で比率が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図２４の例では、例えばしきい値を０．３程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の圧力が９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］のいずれの状態においても比率の状況は大きく変化してはおらず、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はないことが分かる。
【０１００】
次に、検出間隔調整部１４ｄの動作について説明する。検出間隔調整部１４ｄは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、交差回数検出部１１８の検出間隔Ｔｃとする。交差回数検出部１１８によるゼロクロス回数の検出方法は、第１の実施の形態の交差回数検出部１１１による交差回数の検出方法と同様である。つまり、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）において圧力値Ｐを差分値Ｐｓに置き換え、基準値Ｐｒを０に置き換えればよい。
【０１０１】
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、圧力値Ｐの変動に対する計算の追従性が良好になるが、第１の実施の形態に対して計算量は増加する。
【０１０２】
［第７の実施の形態］
第１の実施の形態では、検出対象区間の圧力値Ｐが直前の基準値算出対象区間で算出された基準値と交差する回数を区間毎に数えていたが、基準値算出対象区間と検出対象区間とを同一にしてもよい。すなわち、検出対象区間において圧力値Ｐの基準値を算出した後に、検出対象区間の圧力値Ｐが基準値と交差する回数を数えるようにしてもよい。本実施の形態においても、導圧管の詰まり診断装置の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図８の符号を用いて説明する。
【０１０３】
図２５は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、圧力発信器５で測定された圧力値Ｐの変化の１例を示す図である。なお、図２５では、圧力値Ｐを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データである。
【０１０４】
本実施の形態の基準値算出部１１０は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間Ｓ１，Ｓ２・・・に区切り、圧力値Ｐの基準値Ｐｒを区間毎に算出する。図２５に示すＰｒ１，Ｐｒ２は、それぞれ区間Ｓ１，Ｓ２で算出した基準値である。第１の実施の形態と同様に、基準値としては圧力値Ｐの平均値または中央値がある。
【０１０５】
続いて、交差回数検出部１１１は、検出対象区間の圧力値Ｐが同区間で算出された基準値Ｐｒと交差する回数を区間毎に数える。つまり、検出対象区間がＳ２であれば、区間Ｓ２の圧力値Ｐが基準値Ｐｒ２と交差する回数を数える。この交差回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
判定部１２、警報出力部１３および検出間隔調整部１４の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【０１０６】
本実施の形態の効果は第１の実施の形態に準ずるが、区間の全サンプルが揃うまで基準値が確定しないので、交差回数の算出ができない。よって、第１の実施の形態に比べてオンラインでの実施にはやや不向きである。
【０１０７】
［第８の実施の形態］
第７の実施の形態では、平均値または中央値を圧力値Ｐの基準値としたが、検出対象区間の最初の圧力値Ｐを基準値としてもよい。図２６は本発明の第８の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｅと、判定部１２と、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ｅとから構成される。
上下動回数検出部１１ｅは、基準値導出部１１９と、交差回数検出部１４０とを有する。
【０１０８】
上下動回数検出部１１ｅの基準値導出部１１９は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、各区間の最初の圧力値Ｐをその区間の基準値とする。
続いて、上下動回数検出部１１ｅの交差回数検出部１４０は、検出対象区間の圧力値Ｐが同区間の基準値と交差する回数を区間毎に数える。この交差回数が圧力の揺動の上下動回数となる。
判定部１２および警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【０１０９】
検出間隔調整部１４ｅは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、交差回数検出部１４０の検出間隔Ｔｃとする。交差回数検出部１４０による交差回数の検出方法は、第１の実施の形態の交差回数検出部１１１による交差回数の検出方法と同様である。
【０１１０】
本実施の形態の場合、リアルタイムに交差回数をカウントできる点は第１の実施の形態と同じであるが、平均値や中央値の算出が不要な分だけ計算量が少なく、実装も容易になる。平均値や中央値ではなく検出対象区間の最初の圧力値を基準値として用いるため、１区間での計算はやや粗くなるが、区間数を十分多くとった上で各区間の交差回数の平均値を求めるようにして、この交差回数の平均値を判定部１２に与えるようにすれば、有意な診断結果が得られる。ただし、複数の区間の交差回数の平均値を用いる場合には、診断に要する時間が長くなる。
【０１１１】
なお、第１〜第８の実施の形態では、揺動の上下動回数を１区間のサンプル数で割って比率を求め、この比率をしきい値と比較しているが、これに限るものではなく、上下動回数をしきい値と直接比較してもよいことは言うまでもない。
【０１１２】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。図２７は本発明の第９の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、上下動回数検出部１１ｆと、判定部１２ａと、警報出力部１３と、検出間隔調整部１４ｆとから構成される。
【０１１３】
本実施の形態は、圧力の揺動の上下動回数に相当する情報として、圧力値Ｐの極大値と極小値の時間間隔を検出するものである。上下動回数検出部１１ｆは、時間間隔検出部１４１を有する。判定部１２ａは、比較部１２２を有する。
【０１１４】
時間間隔検出部１４１は、圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間に区切り、圧力値Ｐの極大値と極小値の時間間隔を区間毎に検出する。例えば図３の例から明らかなように、１つの区間には圧力値Ｐの極大値と極小値が複数出現することがあるので、１つの区間において検出される時間間隔も複数となる。したがって、時間間隔検出部１４１が実際に求める時間間隔は、複数の時間間隔の平均値となる。
【０１１５】
判定部１２ａの比較部１２２は、時間間隔検出部１４１が求めた時間間隔と予め定められたしきい値とを比較し、時間間隔がしきい値を継続的に超えたときに、導圧管３，４に詰まりが発生したと判断する。具体的には、比較部１２２は、時間間隔が所定回数だけ連続してしきい値を超えたとき、あるいは所定数の区間の時間間隔の平均値がしきい値を超えたときに、導圧管３，４に詰まりが発生したと判断すればよい。警報出力部１３の動作は、第１の実施の形態と同じである。
【０１１６】
検出間隔調整部１４ｆは、検出間隔調整部１４と同様に、自己相関係数Ｃが０を中心とした所定の範囲に入った最初の時間差ｄを、時間間隔検出部１４１の検出間隔Ｔｃとする。時間間隔検出部１４１は、圧力値Ｐの極大値と極小値の時間間隔を検出する。図２８（Ａ）に示すように、Ｔｃの間隔で圧力値Ｐの極小値、極大値を検出した結果、圧力値Ｐ１が極小値で、そのＴｃ後の圧力値Ｐ２が極大値だった場合、極小値と極大値の時間間隔はＴｃとなる。また、図２８（Ｂ）に示すように、Ｔｃよりも細かい間隔で圧力値Ｐの極小値、極大値が存在したとしても、あくまでも極小値、極大値の検出はＴｃ間隔なので、圧力値Ｐ１が極小値、圧力値Ｐ２が極大値として検出される。よって、この場合も、極小値と極大値の時間間隔はＴｃとなる（すなわち、Ｔｃの間にある細かい上下動は無視される）。
【０１１７】
また、図２８（Ｃ）に示すように、Ｔｃの間隔で圧力値Ｐの極小値、極大値を検出した結果、圧力値Ｐ１が極小値（圧力値Ｐが減少から増加に転換）として検出され、その３Ｔｃ後の圧力値Ｐ４が極大値（圧力値Ｐが増加から減少に転換）として検出された場合、極小値と極大値の時間間隔は３Ｔｃとなる。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態について説明する。図２９は本発明の第１０の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８、図１４と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の詰まり診断装置は、受信部１０と、揺動速度検出手段となる上下動回数検出部１１ｇと、判定部１２と、警報出力部１３と、圧力値の周波数成分を調整するローパスフィルタ１５と、ローパスフィルタ１５の出力の自己相関係数に基づいてローパスフィルタ１５のパラメータを調整するパラメータ調整部１６とから構成される。本実施の形態は、圧力の揺動の上下動が切り替わる回数を上下動回数として数えるものである。上下動回数検出部１１ｇは、差分値算出部１４３と、交差回数検出部１４４とを有する。
【０１１９】
第２の実施の形態では、導圧管の正常時の圧力値が測定対象の条件によって大きく変化したり、正常時と詰まり時の比率に明確な差異が出ない場合がある。本実施の形態は、このような場合に対応するものであり、圧力値信号にローパスフィルタ１５の前処理を適用し、ローパスフィルタ１５のパラメータを自己相関係数Ｃに基づいて調整する。こうすることで、測定対象の圧力値信号の周波数成分が調整可能となるが、適切に調整することで、本発明の効果を得ることができる。なお、ローパスフィルタ１５のパラメータはフィルタの時定数を決めるものなので、このパラメータも一種の時間パラメータと言える。
【０１２０】
以下、本実施の形態の動作をより詳細に説明する。１次のローパスフィルタ１５で圧力値Ｐ（ｔ）の周波数成分を調整する場合、ローパスフィルタ１５の出力ＰF（ｔ）は次式のようになる。
ＰF（ｔ）＝（１−ｗ）ＰF（ｔ）−ｗＰ（ｔ−Ｔｓ）                ・・・（３）
【０１２１】
式（３）におけるｗがローパスフィルタ１５のパラメータであり、パラメータｗが小さい程、低周波が強調される。
上下動回数検出部１１ｇの差分値算出部１４３は、ローパスフィルタ１５の出力ＰF（ｔ）の時系列を連続した複数の区間に区切り、次式に示すようにローパスフィルタ１５の出力ＰF（ｔ）と一定時間前の出力ＰF（ｔ−Ｔｓ）との差分値ＰDF（ｔ）を算出する。
ＰDF（ｔ）＝ＰF（ｔ）−ＰF（ｔ−Ｔｓ）                          ・・・（４）
【０１２２】
本実施の形態では、一定時間Ｔｓをサンプリング周期とする。したがって、フィルタ処理した圧力値の１階差分を求めることになる。
交差回数検出部１４４は、差分値算出部１４３で算出された差分値ＰDF（ｔ）が０と交差する回数（ゼロクロス回数）を区間毎に数える。このゼロクロス回数が圧力の揺動の上下動回数となる。本実施の形態では、交差回数検出部１４４がゼロクロス回数を検出する検出間隔Ｔｃは一定値に固定されている。
判定部１２および警報出力部１３の動作は、第２の実施の形態と同じである。
【０１２３】
パラメータ調整部１６は、ローパスフィルタ１５の出力ＰFとこれに対して時間差ｄだけ後の出力ＰFとの自己相関係数ＣFを計算する。このときの自己相関係数ＣFは、式（１）において圧力値Ｐ（ｉ），Ｐ（ｉ＋ｄ）をそれぞれローパスフィルタ１５の出力ＰF（ｉ），ＰF（ｉ＋ｄ）に置き換えたものとなる。パラメータ調整部１６は、このような自己相関係数ＣFの計算を、フィルタパラメータｗを変更しながら繰り返し行う。そして、パラメータ調整部１６は、フィルタパラメータｗを変更する度に計算した自己相関係数ＣFが０を中心とした所定の範囲（例えば±０．０５）に最初に入ったときのフィルタパラメータｗを、ローパスフィルタ１５に設定するフィルタパラメータｗとする。パラメータ調整部１６による調整のタイミングは、第１の実施の形態の検出間隔調整部１４の場合と同様に任意でよい。
【０１２４】
図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）、図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）は本実施の形態の効果を説明するための図であり、図３０（Ａ）、図３１（Ｂ）はパラメータ調整部１６が算出する自己相関係数ＣFとフィルタパラメータｗとの関係の１例を示す図、図３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）は比率算出部１２０が算出する比率とフィルタパラメータｗとの関係を、導圧管が正常な時と詰まり状態の時の２ケースについてプロットしたものである。図３０（Ｂ）、図３１（Ｂ）におけるＲ１は正常時の比率、Ｒ２は導圧管が詰まった時の比率である。導圧管の詰まりは圧力発信器５に取り付けられた３方マニホールド弁の開度を絞ることで模擬した。なお、図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）、図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）の横軸は対数軸である。
【０１２５】
図３０（Ａ）によると、フィルタパラメータｗを小さくしていくと、ｗ＝０．０３付近で自己相関係数ＣFが±０．０５の範囲に入ることが分かる。
一方、図３０（Ｂ）によると、自己相関係数ＣFが０に近い値をとるようなフィルタパラメータｗを設定すれば、正常時の比率Ｒ１と詰まり時の比率Ｒ２に導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図３０（Ｂ）の例では、例えばしきい値を０．４または０．３程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。これに対して、フィルタパラメータｗが１に近い場合は、詰まり時の比率Ｒ２が正常時の比率Ｒ１に近づくため、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合の区別が難しくなってくる。
【０１２６】
図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）は、図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）とは異なる測定対象について、同様にフィルタ調整を試みた結果として得られたものである。
図３１（Ａ）によると、フィルタパラメータｗ＝０．１５付近で自己相関係数ＣFが±０．０５の範囲に入ることが分かる。
【０１２７】
一方、図３１（Ｂ）によると、自己相関係数ＣFが０に近い値をとるようなフィルタパラメータｗを設定すれば、正常時の比率Ｒ１と詰まり時の比率Ｒ２に導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図３１（Ｂ）の例では、図３０（Ｂ）の場合と同様に、例えばしきい値を０．４または０．３程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。このように、図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）の例では、測定対象が図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）の例と異なるため、適切なフィルタパラメータｗの値は異なるが、比率Ｒ１，Ｒ２の値やその傾向は図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）の例と同様になっていることが分かる。
【０１２８】
また、本実施の形態のようにフィルタパラメータｗを調整すれば、測定対象に関係無く同じしきい値（例えば０．４または０．３）で導圧管の詰まり状態を診断できることが分かる。
こうして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、圧力値の周波数成分を調整するフィルタとしてローパスフィルタを用いたが、これに限るものではなく、バンドパスフィルタなどの他のフィルタを用いてもよい。
【０１２９】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、圧力の自己相関係数に基づいて導圧管の詰まり状態を診断するものである。図３２は本発明の第１１の実施の形態に係る導圧管の詰まり診断装置の構成を示すブロック図であり、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。詰まり診断装置は、受信部１０と、判定部１２ｂと、警報出力部１３と、圧力値の自己相関係数を算出する相関係数算出部１７とから構成される。判定部１２ｂは、平均値算出部１２３と、比較部１２４とを有する。
【０１３０】
次に、本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明する。図３３は本実施の形態の詰まり診断装置の動作を説明するための波形図であり、圧力発信器５で測定された圧力値Ｐの変化の１例を示す図である。なお、図３３では、圧力値Ｐを連続した波形で表しているが、本実施の形態で実際に処理する信号は定期的にサンプリングされた圧力データである。
受信部１０の動作は第１の実施の形態と同じである。
【０１３１】
相関係数算出部１７は、図３３に示すように圧力値Ｐの時系列を連続した複数の区間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５・・・に区切り、圧力値Ｐの自己相関係数Ｃを式（１）により区間毎に算出する。各区間は、一定時間で区切ってもよいし、一定のサンプル数で区切ってもよい。自己相関係数Ｃの算出に用いる時間差ｄは、本実施の形態において適切とされる時間差、すなわち導圧管３，４の詰まりが無い時に自己相関係数Ｃが０に近い値となるような時間差のうち最も小さい値に予め設定しておくことが望ましい。
【０１３２】
判定部１２ｂの平均値算出部１２３は、複数の区間で算出された自己相関係数Ｃの平均値を求め、この平均値を導圧管３，４の詰まり状態を表す指標値とする。この指標値は、１に近いほど導圧管３，４の詰まりが進行していることを表し、０に近いほど正常ということになる．
【０１３３】
判定部１２の比較部１２４は、平均値算出部１２３が算出した指標値と予め定められたしきい値とを比較し、指標値がしきい値を超えたときに、導圧管３，４に詰まりが発生したと判断する。
警報出力部１３は、導圧管３，４に詰まりが発生したと判定されたときに、警報を発する。
【０１３４】
図３４は本実施の形態の効果を説明するための図であり、３つの圧力状態における指標値を示す図である。図３４は、図７に示したような圧力測定装置で実際に圧力を測定したデータに基づくものである。図３４におけるＩ１は正常時の指標値、Ｉ２は導圧管が詰まった異常時の指標値である。圧力値９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］は、複数区間の圧力データを平滑化した値である。導圧管の詰まりは圧力発信器５に取り付けられた３方マニホールド弁の開度を絞ることで模擬した。測定対象の圧力のデータは、圧力発信器５の高圧側または低圧側のどちらか一方を大気圧に開放し、大気圧との差圧を測定することで求めた。大気圧の分がオフセットとなるが、本実施の形態の妥当性を検討する支障にはならない。
【０１３５】
図３４によれば、正常時と異常時で指標値が変化しており、導圧管の詰まり診断に必要な十分な差異があることが分かる。図３４の例では、例えばしきい値を０．４程度に設定すれば、導圧管が正常な場合と導圧管が詰まった場合を区別できることが分かる。また、測定対象の圧力が９７［ｋＰａ］、２５［ｋＰａ］、７［ｋＰａ］のいずれの状態においても指標値の状況は大きく変化してはおらず、測定対象の圧力が大きく変化したとしても、しきい値を変える必要はないことが分かる。
【０１３６】
以上のように、本実施の形態によれば、圧力の自己相関係数に基づいて導圧管の詰まり状態を診断することができる。本実施の形態では、診断の基準となるしきい値を細かく変える必要はなく、しきい値変更の必要性を軽減することができる。
【０１３７】
なお、第１〜第１１の実施の形態において少なくとも上下動回数検出部１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇと判定部１２，１２ａ，１２ｂと検出間隔調整部１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆとローパスフィルタ１５とパラメータ調整部１６と相関係数算出部１７とは、例えばＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１〜第１１の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、導圧管の詰まり状態を診断する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１…配管、２…オリフィス、３，４…導圧管、５…圧力発信器、１０…受信部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ…上下動回数検出部、１２，１２ａ，１２ｂ…判定部、１３…警報出力部、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ…検出間隔調整部、１５…ローパスフィルタ、１６…パラメータ調整部、１７…相関係数算出部、１１０…基準値算出部、１１１，１１３，１１６，１１８，１４０，１４４…交差回数検出部、１１２，１４３…差分値算出部、１１４…極大値・極小値検出部、１１５…移動平均値算出部、１１６…交差回数検出部、１１７…トレンドライン算出部、１１９…基準値導出部、１２０…比率算出部、１２１，１２２，１２４…比較部、１２３…平均値算出部、１４１…時間間隔検出部、１４３…差分値算出部、１４４…交差回数検出部、１１５０…減算部、１１５１…リミッタ、１１５２…加算部、１１５３，１１５４…１次遅れ処理部。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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