(57)【要約】【課題】周波数帯域が広い制御に向く信号レベル検知を行うことができる信号レベル検知装置および信号レベル検知方法を提供する。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、信号の大きさである信号レベルを検知する信号レベル検知装置１において、入力されるオリジナル信号Ｏを利用して、絶対値の位相が異なる二つ以上のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を生成する信号生成部３と、オリジナル信号Ｏと二つ以上のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５、或いは、三つ以上のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５に基づいて信号レベルｒを求める信号レベル演算部４とを備えた。【選択図】図１
2015059761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の大きさである信号レベルを検知する信号レベル検知装置において、
入力されるオリジナル信号を利用して、位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成部と、
上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信号、或いは、三つ以上の上記レベル算出信号に基づいて上記信号レベルを求める信号レベル演算部と
を備えたことを特徴とする信号レベル検知装置。
【請求項２】
上記信号レベル演算部は、上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信号の最大値、或いは、三つの以上の上記レベル算出信号の最大値を上記信号レベルとすることを特徴とする請求項1に記載の信号レベル検知装置。
【請求項３】
上記信号レベル演算部は、上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信号、或いは、三つの以上の上記レベル算出信号を絶対値処理し、絶対値処理して得た上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信信号の最大値、或いは、三つの以上の上記レベル算出信号の最大値を上記信号レベルとすることを特徴とする請求項１または２に記載の信号レベル検知装置。
【請求項４】
上記信号生成部は、上記オリジナル信号と振幅が等しい上記レベル算出信号を生成すること特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項５】
上記信号レベル演算部が求めた上記信号レベルを濾波するローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項６】
上記信号生成部は、複数の位相変更フィルタを備え、当該位相変更フィルタで上記オリジナル信号を処理して当該オリジナル信号に対して位相の異なる上記レベル算出信号を生成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項７】
上記複数の位相変更フィルタは、並列されてそれぞれ上記オリジナル信号を処理して上記レベル算出信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の信号レベル検知装置。
【請求項８】
上記複数の位相変更フィルタは、直列されて上記レベル算出信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の信号レベル検知装置。
【請求項９】
上記位相変更フィルタの伝達関数Ｇ（ｓ）は、ラプラス演算子をｓとし、周波数をωとすると、下記（数１）式、或いは、下記（数２）で設定され、生成する上記レベル算出信号毎に上記周波数ωの値を変更して、上記オリジナル信号から上記レベル算出信号を生成することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【数１】
2015059761.tif 000006
【数２】
2015059761.tif 000007
【請求項１０】
上記各レベル算出信号のうち上記信号レベルの検知に寄与する二つ以上のレベル算出信号は、上記オリジナル信号と上記二つ以上のレベル算出信号が１８０度の位相範囲内で等間隔の位相差を持つように生成される請求項１から９のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項１１】
上記各レベル算出信号のうち上記信号レベルの検知に寄与する三つ以上のレベル算出信号は、１８０度の位相範囲内で等間隔の位相差を持って生成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項１２】
上記位相差は、６０度以下であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の信号レベル検知装置。
【請求項１３】
上記信号は、変位、速度、加速度、回転角、角速度、角加速度のうちから任意に選択される一つまたは複数の信号であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。
【請求項１４】
信号の大きさである信号レベルを検知する信号レベル検知方法において、
オリジナル信号から、位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成ステップと、
上記オリジナル信号と上記各レベル算出信号、或いは、上記各レベル算出信号に基づいて上記信号レベルを求めるレベル演算ステップと
を備えたことを特徴とする信号レベル検知方法。
【請求項１５】
上記レベル演算ステップは、上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信号の最大値、或いは、三つ以上の上記レベル算出信号の最大値を上記信号レベルとすることを特徴とする請求項１４に記載の信号レベル検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号レベル検知装置および信号レベル検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力或いはアクチュエータの推力を制御する場合、たとえば、スカイフック制御理論に基づく制御手法があるが、スカイフック制御にあたり、ばね上速度にスカイフックゲイン(スカイフック減衰係数)を乗じて、ダンパやアクチュエータに出力させるべき減衰力や推力を求め、ダンパ或いはアクチュエータにこの求めた減衰力或いは推力を発生させるよう制御するのが一般的である（特許文献１参照）。
【０００３】
また、車両のばね上部材の振動だけでなく、ばね下部材の振動を抑制する制御を行う場合には、ばね下加速度を検知して、このばね下速度を演算し、ばね下速度にスカイフックゲインを乗じてばね下部材の振動を抑制するための推力を求め、この推力に別途上記したスカイフック制御と同様にして求めたばね上部材の振動を抑制する推力に加算してアクチュエータに出力させるべき推力を求めて、当該アクチュエータにばね上振動とばね下振動を抑制する推力を発揮させるものもある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４７１１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−８４１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような制御に当たっては、ばね上部材の振動を抑制するについても、ばね下部材の振動を抑制するについても、ばね上部材の速度或いはばね下部材の速度に依存した制御を行っているが、速度のみに着目した制御を行っているので、振動の大きさに対して何ら考慮が無いために、振動抑制を効果的に行うことができない場合がある。
【０００６】
これに対して、特開２０１１−２２５０４０号公報には、ばね下速度と、ばね下速度に対してフィルタ処理して９０度位相が異なる信号を求め、これらばね下速度と信号とをそれぞれ二乗したうえで加算して得た値の平方根を逐次包絡波形として求め、包絡波形に基づいてダンパの減衰力を制御する技術が開示されており、このようにして信号を処理して得られる包絡波形は信号の大きさである信号レベルに相当する。このように信号を処理することで得られた信号レベルは、上記したように、ダンパの減衰力の制御にあっては、ばね上部材の振動の大きさに相当するため、振動抑制に有効な情報として有用である。しかしながら、予め決められた周波数の信号に対しては、包絡波形を求めることで信号レベルを求めることができるものの、信号のソースがばね上部材の振動であるため、振動周波数が変化すると信号の周波数も変化する。このように、周波数が変化する信号の入力に対しては、精度良く信号レベルを得ることができないことから、制御周波数帯域がある程度広い制御に利用するのは難がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、周波数帯域が広い制御に向く信号レベル検知を行うことができる信号レベル検知装置および信号レベル検知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における信号レベル検知装置は、信号の大きさである信号レベルを検知する信号レベル検知装置において、入力されるオリジナル信号を利用して、位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成部と、上記オリジナル信号と二つ以上の上記レベル算出信号、或いは、三つ以上の上記レベル算出信号に基づいて上記信号レベルを求める信号レベル演算部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の課題解決手段における信号レベル検知方法は、信号の大きさである信号レベルを検知する信号レベル検知方法において、オリジナル信号から、絶対値の位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成ステップと、各レベル算出信号のうち最大値を求めて当該最大値を上記信号レベルとするレベル演算ステップとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周波数帯域が広い制御に向く信号レベル検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
【図２】物体の系を説明する図である。
【図３】レベル算出信号の波形を示した図である。
【図４】レベル算出信号の周波数位相特性を示した図である。
【図５】レベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。
【図６】周波数の異なるオリジナル信号の入力に対するレベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。
【図７】一実施の形態の一変形例における信号レベル検知装置の構成図である。
【図８】０．１Ｈｚ〜２０Ｈｚのオリジナル信号に対して良好な信号レベルを得るためのレベル算出信号の周波数位相特性の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、信号レベル検知装置１は、物体Ｍの振動の大きさを示す信号の信号レベルを検知する装置に適用されており、この実施の形態の場合、物体Ｍの振動情報としての速度を得るセンサ部２が出力したオリジナル信号Ｏを利用して、位相が異なる二つ以上の、これ例では５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を生成する信号生成部３と、オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５に基づいて信号レベルｒを求める信号レベル演算部４とを備えている。
【００１３】
本実施の形態では、図２に示したように、ベースＴに鉛直に取り付けたばねＳによって図中下方から弾性支持した物体Ｍの振動情報をセンシングしてセンサ部２が出力する信号から信号レベルを信号レベル検知装置１で検知する場合について説明する。
【００１４】
そのため、センサ部２は、この場合、物体Ｍに取り付けられて物体Ｍの上下方向の速度を検出するようになっている。物体Ｍの左右方向の振動情報を信号として信号レベルを検知したい場合には、センサ部２にて物体Ｍの左右方向の速度を検出するようにすればよい。センサ部２は、物体Ｍの振動に対して、同じ方向の速度を検出することができればよく、たとえば、物体Ｍの上下方向の振動と左右方向の振動をセンシングして得られた信号の信号レベルを検知したい場合には、センサ部２で物体Ｍの上下方向、左右方向および図２中紙面を貫く方向を除いた方向の速度を検出して、上下方向と左右方向の二方向の速度を求めるようにしてもよい。
【００１５】
なお、この信号レベル検知装置１は、センサ部２から得られる信号を処理して信号レベルを検知するものであるので、物体Ｍの振動をセンシングして得られた信号から信号レベルを得るだけではなく、容器内の圧力変動、気圧の変化、電波等をセンシングして得られた信号を処理して信号レベルを得ることも当然可能である。
【００１６】
センサ部２は、物体Ｍに取り付けられて物体Ｍの上下方向加速度を検出する加速度検出器５と、加速度検出器５で検出した上下方向加速度を積分して物体Ｍの上下方向速度を得る積分器６とを備えて構成されている。そして、センサ部２は、検出した物体Ｍの上下方向速度をオリジナル信号Ｏとして出力する。
【００１７】
次に、信号生成部３は、オリジナル信号Ｏと振幅は同じであるが、互いに位相の異なる５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を求める。具体的には、信号生成部３は、オリジナル信号Ｏからレベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を得るために、オリジナル信号Ｏに対して振幅は変えずに位相のみを変更する位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を備え、これら位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を並列させて、オリジナル信号Ｏを位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５でフィルタ処理するようになっている。位相変更フィルタは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の数に対応して設ければよく、この場合、５つ設ければよい。
【００１８】
位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（３）によって設定されている。なお、式（３）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なる周波数が設定される。
【００１９】
【数３】
2015059761.tif 000003
【００２０】
したがって、信号生成部３は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を求めるには、周波数をωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）として設定される伝達関数Ｇ（ｓ）をもつ位相変更フィルタＦｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を利用して、オリジナル信号Ｏから当該レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）を求める。たとえば、レベル算出信号Ｌ４を求めるには、信号生成部３は、周波数にω４を入力して設定される伝達関数Ｇ（ｓ）をもつ位相変更フィルタＦ４でオリジナル信号Ｏをフィルタ処理し、オリジナル信号Ｏから当該レベル算出信号Ｌ４を求めることになる。
【００２１】
このように信号生成部３で位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を用いてレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を求めると、図３に示すように、或る周波数αのオリジナル信号Ｏの入力に対して振幅は変わらないが互いに位相のみが異なる５個のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を簡単に求めることができる。なお、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差およびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４間での位相差が等間隔になっているが、レベル算出信号Ｌ４とレベル算出信号Ｌ５の位相差がオリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差および他のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差と異なる。これは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４の周波数位相特性が、図４に示すようになっており、上限の０度から下限の−１８０度の範囲で変化する特性となっており、０度と−１８０度で制限される。レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相は、オリジナル信号の周波数が極低い周波数である場合、０度か０度近傍となり、オリジナル信号の周波数が極高い周波数である場合、−１８０度か−１８０度近傍となる。そのため、図３に示すように、周波数αのオリジナル信号Ｏに対してフィルタ処理して得られたレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４では位相差が等間隔に配置されるが、レベル算出信号Ｌ５の位相が−１８０度の近くなって隣のレベル算出信号Ｌ４との位相差が小さくなるようになっている。
【００２２】
なお、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（４）によって設定されてもよい。式（４）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なる周波数が設定される。
【００２３】
【数４】
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【００２４】
さらに、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５は、二次のローパスフィルタとすることも可能である。具体的には、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の式（５）によって設定されてもよい。式（５）中、Ｏ（ｓ）は、オリジナル信号Ｏのラプラス変換量を示し、Ｌｎ（ｓ）（ｎ＝１，２，３，４，５）は、レベル算出信号Ｌｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）のラプラス変換量を示し、ｓは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ζは減衰率、ωｎ（ｎ＝１，２，３，４，５）は、カットオフ周波数を示しω１〜ω５までそれぞれ異なるカットオフ周波数が設定される。
【００２５】
【数５】
2015059761.tif 000005
【００２６】
位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５にローパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Ｏに対してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相を遅らせることができ、ハイパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Ｏに対してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相を進ませることができるため、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の一部にハイパスフィルタを用いて、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５の残りにローパスフィルタを用いるといったことも可能である。
【００２７】
さらに、信号生成部３にあっては、オリジナル信号Ｏから位相の異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を得るものであるから、上記したフィルタ処理を用いずに、オリジナル信号Ｏに対して規定時間ずつ遅れた信号をレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５として生成するようにしてもよい。
【００２８】
信号レベル演算部４は、オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理して得られた信号のうち最大値を求める。オリジナル信号Ｏおよび各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理すると、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の波形は、図５に示すように、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の波形のうち負の値をもつ部分が時間軸を中心に正側へ折り返した格好となる。なお、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の絶対値は、互いに位相を異にしているので、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理しても当該処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５における各波形が時間的にずれを生じるようになっている。
【００２９】
このように処理することで、図５中、どの時間をとっても、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値は、オリジナル信号Ｏの最大振幅と等しいか或いは最大振幅に近似した値となることが分かる。たとえば、時間ａにおける絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値はレベル算出信号Ｌ２の最大値となり、時間ｂにおける絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大値は、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値となる。
【００３０】
レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の最大振幅は、オリジナル信号Ｏの速度における最大振幅と等しく、オリジナル信号Ｏの最大振幅は、信号レベルに等しく、この実施の形態では、速度を尺度として見た物体Ｍの振動の大きさを示している。つまり、オリジナル信号Ｏが一周期した場合の最大値が信号レベルになるのであるが、一周期分をサンプリングするのではタイムリーに信号レベルを求めることができず、また、物体Ｍの振動の周波数が変化すると、オリジナル信号の周波数が変化してオリジナル信号が一周期に要する時間が変化するために最大振幅を得ることができないが、上記したように、オリジナル信号Ｏと振幅が同じで、互いに位相のみが異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を生成すると、信号レベルｒを演算する時点において、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうちいずれかが最大値か最大値に近い値となることが期待でき、絶対値処理後のオリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち最大値を求めて信号レベルｒとすることで、信号レベルｒをオリジナル信号Ｏの最大振幅の値そのものかこれに近似した値として得ることができる。
【００３１】
そして、たとえば、図６に示すように、周波数αよりも低い周波数βのオリジナル信号Ｏを入力しても、オリジナル信号Ｏとこのオリジナル信号Ｏに対して位相が異なるレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち演算時点での最大値を得て信号レベルｒとするので、信号レベルｒは、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値かこれに近似した値となる。つまり、オリジナル信号Ｏの周波数が変化しても、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値を信号レベルｒとして得ることができる。
【００３２】
なお、図６に示したところでは、レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差が等間隔になっているが、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１の位相差が他のレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５間での位相差と異なる。図４に示すように、オリジナル信号Ｏの位相は０度で一定であるものの、レベル算出信号Ｌ１の位相は、周波数が低くなると上限の０度で制限されるため、レベル算出信号Ｌ１の位相が０度の近くなってオリジナル信号Ｏとの位相差が小さくなるようになっている。さらに、周波数が低い領域では、レベル算出信号Ｌ１と隣のレベル算出信号Ｌ２との位相差も小さくなる。しかしながら、周波数が低くなっても、位相差が等間隔になるレベル算出信号Ｌ２〜Ｌ５によって、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値に近似した値を信号レベルｒとして得ることができる。このように信号レベル検知装置１にあっては、オリジナル信号Ｏの周波数が変化してもリアルタイム且つタイムリーに、オリジナル信号Ｏの最大振幅の値かこれに近似した値を信号レベルｒとして求めることができ、幅広い周波数帯の信号に対して精度良く信号レベルｒを求めることができる。
【００３３】
以上より、本発明の信号レベル検知装置および信号レベル検知方法によれば、オリジナル信号Ｏの周波数が変化してもリアルタイム且つタイムリーに信号レベルを求めることができるので、周波数帯域が広い制御に向く信号レベル検知を行うことができる。
【００３４】
また、この実施の形態で求めた信号レベルｒは、オリジナル信号Ｏが物体Ｍの振動情報である速度であるため、このように信号レベルｒを検知することで、物体Ｍの振動の大きさ（振動レベル）をタイムリーかつリアルタイムに検知することができ、このように求めた振動レベルは、物体Ｍの振動に対して時間的に遅れが少ないので、たとえば、車両の振動の抑制制御への使用にも十分に耐えうる。また、上記した実施の形態では、オリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を用いて信号レベルｒを得ていたが、オリジナル信号Ｏから信号レベルｒを得たい周波数帯域において位相の異なる三つ以上のレベル算出信号を生成すれば、信号レベルｒを精度よく得ることができるので、信号レベル演算部４にて、オリジナル信号Ｏを使用せずレベル算出信号のみを用いて上記手順を実行することで信号レベルｒを得るようにしてもよい。
【００３５】
さらに、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５は、オリジナル信号Ｏを並列して処理してレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を得るようになっているが、図７に示すように、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５を直列配置することも可能である。たとえば、オリジナル信号Ｏを位相変更フィルタＦ１で処理してレベル算出信号Ｌ１を得て、レベル算出信号Ｌ１を位相変更フィルタＦ２で処理してレベル算出信号Ｌ２を得てというように、続く、位相変更フィルタＦ２〜Ｆ５で、直前の位相変更フィルタで処理されたレベル算出信号を直後の位相変更フィルタで処理してレベル算出信号を得ることも可能である。
【００３６】
ここで、上記したように、レベル算出信号の周波数位相特性は、図４に示すように、上限の０度から下限の−１８０度の範囲で変化し、周波数が低くなると０度に近づき、周波数が高くなると−１８０度に近づくようになっていて、高い周波数αに対しては位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５で処理したオリジナル信号Ｏとレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４の間の位相が等間隔となり、オリジナル信号Ｏの最大振幅或いはこれに近似した値の信号レベルｒを得ることができ、低い周波数βに対しては位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５で処理したレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５の位相が等間隔となり、オリジナル信号Ｏの最大振幅或いはこれに近似した値の信号レベルｒを得ることができる。
【００３７】
つまり、本実施の形態の信号レベル検知装置１では、高周波数の周波数αから低周波数の周波数βまでのオリジナル信号Ｏに対して、精度良く信号レベルｒを検知することができる。上記したところから、周波数αのオリジナル信号Ｏに対して信号レベルｒの検知に寄与するのは、オリジナル信号Ｏと位相変更フィルタＦ１〜Ｆ４で生成したレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ４となり、周波数βのオリジナル信号Ｏに対して信号レベルｒの検知に寄与するのは、位相変更フィルタＦ１〜Ｆ５となり、オリジナル信号Ｏの周波数によって信号レベルｒの検知に寄与する位相変更フィルタが変化することが理解できる。
【００３８】
したがって、信号レベルｒを精度よく検知することができる周波数帯域を広げたい場合、周波数帯域の下限から上限の範囲内では、オリジナル信号Ｏをレベル算出信号とともに用いる場合にはオリジナル信号Ｏと少なくとも二つ以上のレベル算出信号が１８０度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよく、レベル算出用信号のみを用いて信号レベルを求める場合には、少なくとも三つ以上のレベル算出信号が１８０度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよい。したがって、レベル算出信号を生成するフィルタの設置数は、レベル算出信号の生成数に応じて決定すればよい。
【００３９】
たとえば、０．１Ｈｚから２０Ｈｚの帯域のオリジナル信号の入力に対して信号レベルｒを得たい場合、図８に示すように、０．１Ｈｚから２０Ｈｚ帯域内のすべてで三つ以上のレベル算出信号或いはオリジナル信号と二つ以上のレベル算出信号が１８０度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにすれば、０．１Ｈｚから２０Ｈｚ帯域のオリジナル信号の入力に対して精度良く、信号レベルｒを検知することができる。
【００４０】
よって、オリジナル信号Ｏの入力に対して信号生成部３がオリジナル信号Ｏと信号レベルｒの検知に寄与するレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５とが１８０度の範囲内で６０度以下の等間隔の位相差で分散されるようにこれらレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５をする生成するようにすれば、幅広い周波数帯の信号に対して信号レベルｒを検知でき、精度も向上する。これは、信号を正弦波で表現すると、６０度位相がずれた三つのレベル算出信号を生成して信号レベルｒを求めると、信号レベルｒは、少なくとも物体のオリジナル信号Ｏの波高の０．８５倍を下回ることがないので、良好な信号レベルｒを求めることができる。なお、オリジナル信号Ｏがレベル算出信号の生成のみに使用される場合には、信号生成部３が信号レベルｒの検知に寄与するレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を１８０度の範囲内で６０度以下の等間隔の位相差で分散されるように生成するようにすれば、幅広い周波数帯の信号に対して信号レベルｒを検知でき、精度も向上する。
【００４１】
さらに、ある周波数のオリジナル信号Ｏの入力に対して、位相１８０度の範囲内で位相差が等間隔となるレベル算出信号の生成数が多く、レベル算出信号同士の位相差が小さい場合、レベル算出信号の絶対値のうち最大値を信号レベルｒとする以外に、２番目や３番目に大きな値を信号レベルｒとしたり、最大値と２番目に大きな値の平均値を信号レベルｒとしても実用上問題はない。たとえば、信号を正弦波とする場合、１２個のレベル算出信号を１５度ずつの位相差で生成すると、レベル算出信号の絶対値のうち三番目に大きな値を信号レベルｒとしても、信号レベルｒは、少なくとも物体のオリジナル信号Ｏの波高の０．９倍を下回ることがないので、良好な信号レベルｒを求めることができる。無論、レベル算出信号の絶対値のうち最大値が実際の信号レベルｒに一番近い値を採るため、最大値を信号レベルｒとして求めることが好ましい。
【００４２】
また、図１に示すように、最大値演算部４が出力する信号レベルｒをローパスフィルタ７で処理するようにすれば、得られた信号レベルからリップルを取り除くことができ、信号レベルｒの急変を抑制することができる。
【００４３】
さらに、上記した例では、オリジナル信号Ｏおよびレベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５を絶対値処理することにより、オリジナル信号Ｏの符号が負の場合でも、信号レベルｒがオリジナル信号Ｏの最大振幅に近似した値になりやすくなり、より一層精度良く信号レベルを検知することができる。
【００４４】
なお、信号レベル検知装置１は、この実施の形態の場合、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度検出器５が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、信号レベルｒの検知に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの演算装置と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、ＣＰＵが上記プログラムを実行することで、信号生成部３と、各レベル算出信号Ｌ１〜Ｌ５のうち最大値を求め、当該最大値を上記信号レベルｒとする最大値演算部４の動作を実現すればよい。
【００４５】
また、上記したところでは、オリジナル信号Ｏとして物体Ｍの速度を信号レベル検知装置１に入力することで信号レベルｒを求めるので、求めた信号レベルｒは、物体Ｍの速度を尺度とした振動レベルとなるが、物体Ｍの振動情報を加速度とし、これをオリジナル信号として信号レベルｒを求めれば、加速度を尺度とした振動レベルを求めることができる。さらに、物体Ｍの振動情報を変位とし、これをオリジナル信号として信号レベルｒを求めれば、変位を尺度とした振動レベルを求めることができる。
【００４６】
この信号レベル検知装置１を車両に適用して、信号レベルを車両におけるばね上部材の振動レベルとしてこれを検知する場合、車体には、１〜２Ｈｚのばね上共振周波数の振動、１０〜２０Ｈｚのばね下共振周波数の振動の他にも、操舵時に０．１Ｈｚ前後の振動が入力されることがあるが、０．１Ｈｚ〜２０Ｈｚまでの広範な周波数帯の振動がばね上部材に入力されても、周波数によらずばね上部材の振動レベルを精度良く検知することができる。さらに、上記したところでは、物体ＭがばねＳで支持されたばねマス系における物体Ｍの振動情報を信号として信号レベル（振動レベル）を求めるようになっているが、物体Ｍの回転における振動情報を信号として物体Ｍの振動レベルを求めることもできる。したがって、振動情報を信号として、その場合の信号レベルである振動レベルを求める場合、車両のばね上部材およびばね下部材の振動レベル以外にも、搭乗者の操作状況によって回転方向における振動周波数が都度大きく異なるハンドルの振動レベルの検知にも向いており、その場合には、ハンドルの回転角、角速度、角加速度のいずれかをハンドルの振動情報を信号として検出し、回転角、角速度、角加速度のいずれかを尺度してハンドルの回転における振動レベルを求めることも可能である。よって、当該信号レベル検知装置１は、それ一つで、広範な周波数帯域の振動が作用する車両において振動する機器の振動レベルを求めることができ、車両に最適であることが分かる。また、信号として複数の振動情報を選択して、一つの信号レベル検知装置１で処理して各情報の振動レベルを求めることも可能である。
【００４７】
また、この信号レベル検知装置及び信号レベル検知方法は、自動車以外の車両、たとえば、鉄道車両にも適し、さらには、建築物の振動レベルの検知に適用することも可能であるし、センサ等から出力される各種信号を処理して信号レベルを得ることも可能である。
【００４８】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の信号レベル検知方法および信号レベル検知装置は、たとえば、車両、建築物の信号レベルの検知に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  信号レベル検知装置
２  センサ部
３  信号生成部
４  信号レベル演算部
７  ローパスフィルタ
Ｆ１〜Ｆ６  位相変更フィルタ
Ｌ１〜Ｌ６  レベル算出信号
Ｍ  物体
Ｏ  オリジナル信号
【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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