(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続物理量のデータ集録方法であって、
連続物理量を示す電圧信号ｕが入力され、
アナログサンプリングチャネルを介して電圧信号ｕをサンプリングすることでサンプリング信号ｕｋを取得するとともに、サンプリング周波数をｆΔｈとし、
サンプリング信号ｕｋをリサンプリングしてリサンプリング信号ｕｊを取得し、リサンプリング周波数ｆΔｙはクライアントより指定され、
0005736089.tif 000022
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記デジタルローパスフィルタリングの遮断周波数ｆｃは、リサンプリング周波数ｆΔｙの０．５倍より小さい
請求項１に記載の連続物理量のデータ集録方法。
【請求項３】
前記デジタルローパスフィルタリングの伝達関数は下記式で表され、
0005736089.tif 000023
式中、ｎ＝２，４，６，８はフィルターの次数であり、Ｇ（ｚ）は、常用の特殊関数である
請求項１または２に記載の連続物理量のデータ集録方法。
【請求項４】
0005736089.tif 000024
【請求項５】
0005736089.tif 000025
である
請求項４に記載の連続物理量のデータ集録方法。
【請求項６】
前記ｕｋが定常状態か過渡状態かを判断するための判断規準として、下記式よりサンプリング信号ｕｋについて分散を求め、
0005736089.tif 000026
請求項４に記載の連続物理量のデータ集録方法。
【請求項７】
0005736089.tif 000027
【請求項８】
0005736089.tif 000028
【請求項９】
0005736089.tif 000029
【請求項１０】
前記デジタルローパスフィルター（６）は、平均化手段（７）と判断手段（８）からなり、
前記判断手段（８）は、アナログサンプリングチャネル（１）からのサンプリング信号ｕｋが入力され、フラグＦを求めて平均化手段（７）へ出力し、サンプリング信号ｕｋが定常状態の場合にはＦ＝０となり、逆に、サンプリング信号ｕｋが過渡状態の場合にはＦ=１となり、
0005736089.tif 000030
【請求項１１】
前記平均化手段（７）の計算式は、
0005736089.tif 000031
である
請求項１０に記載の連続物理量のデータ集録装置。
【請求項１２】
0005736089.tif 000032
【請求項１３】
0005736089.tif 000033
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続物理量のデータ集録技術に関し、特に、熱工学、化学工業、冶金、電力分野における温度、圧力、流量、電圧、濃度、電流、電力、回転速度等の連続物理量のデータ集録方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業の自動化においては、温度、圧力、流量、電圧、濃度等の連続物理量に対する測定及びデータ集録（以下、単にデータ集録とする）が必要である。アナログサンプリングチャネルを用い、クライアントの要求に従ってアナログ信号をデータサンプリングする場合、サンプリング周波数はｆΔｙとされる。エイリアシングを回避するため、アナログサンプリングチャネルにはアナログローパスフィルターを設ける必要があるが、ｆΔｙが比較的小さいことからｆｃは小さくなり、アナログローパスフィルターにおける難易度とコストが上がってしまう。
【０００３】
また、工業の自動化の大部分においては定常状態方式が用いられ、物理量データについて定常値を集録することが求められている。特許文献１及び２（発明者：ハオ  玉山，発明の名称「連続物理量を測定する装置及び方法」）は、一般的な物理量における定常状態量及び全状態量の測定と記録について提示しているが、出力周波数が上記のデータ集録周波数を満たさず、出力内容も多い（起動停止時間等を含む）ため、工業の自動化へそのまま応用するには不都合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国発明特許  ＺＬ２００９１０１５８３７５．ｘ
【特許文献２】中国発明特許  ＺＬ２００９１０１５８３７０．７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題点に対し、本発明は連続物理量のデータ集録方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
0005736089.tif 000002
【０００７】
リサンプリングにおいて発生の恐れがあるエイリアシング誤差を回避するため、デジタルローパスフィルタリングの遮断周波数ｆｃを、リサンプリング周波数ｆΔｙの０．５倍より小さくする。
【０００８】
アナログローパスフィルタリングの遮断周波数ｆｃを、サンプリング周波数ｆΔｙの０．５倍より小さくするが、ｆΔｈはｆΔｙより何倍も大きいことから、デジタルローパスフィルタリング及びリサンプリングを行わない場合と比較して、本方法ではアナログローパスフィルターのｆｃを何倍にも高めることができるため、本方法はアナログローパスフィルターにおける難易度とコストを引き下げることが可能となり、高速のアナログデジタル変換、特にΔ-ΣのＡＣ変換器の製造コストを低く抑えられる。
【０００９】
デジタルローパスフィルタリングの伝達関数は下記式で表され、
0005736089.tif 000003
ｎ＝２，４，６，８はフィルターの次数である。Ｇ（ｚ）は、常用のｎ次バターワースまたはｎ次チェビシェフフィルターのような特殊関数である。
【００１０】
0005736089.tif 000004
【００１１】
0005736089.tif 000005
【００１２】
0005736089.tif 000006
【００１３】
0005736089.tif 000007
【００１４】
0005736089.tif 000008
【００１５】
本発明は、更に、連続物理量のデータ集録装置を提供し、当該装置は、入力された連続物理量の電圧信号ｕをアナログサンプリングするとともに、サンプリング周波数をｆΔｈとし、サンプリング信号ｕｋを出力するアナログサンプリングチャネル、サンプリング信号ｕｋをリサンプリングしてリサンプリング信号ｕｊを取得し、リサンプリング信号ｕｊをレジスターに出力するとともに、リサンプリング周波数ｆΔｙがクライアントにより指定されるリサンプリングスイッチ、リサンプリング信号ｕｊを蓄積するレジスター、レジスターがデータをバスに出力し、バスを介してデータｕｊをクライアントへ出力するよう制御するバス、及び、アナログサンプリングチャネルとリサンプリングスイッチを制御するためのタイミングコントローラーを含み、更に、アナログサンプリングチャネルからのアナログ電圧のサンプリング信号ｕｋを受信して、ローパスフィルタリングした信号
0005736089.tif 000009
を出力するデジタルローパスフィルターを含む。デジタルローパスフィルターの遮断周波数は、リサンプリング周波数ｆΔｙの０．５倍より小さく、アナログサンプリングチャネルにおけるアナログローパスフィルターの遮断周波数は、サンプリング周波数ｆΔｈの０．５倍より小さい。
【００１６】
0005736089.tif 000010
【００１７】
0005736089.tif 000011
【００１８】
0005736089.tif 000012
【００１９】
デジタルローパスフィルター及びリサンプリングスイッチを用いた後に、アナログサンプリングチャネルは廉価なＡＤＣやアナログローパスフィルターを用いて、アナログサンプリングチャネルのコストを削減することができる。
【００２０】
0005736089.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における連続物理量のデータ集録方法及び装置を示す説明図
【図２】本発明における連続物理量の定常値データ集録方法及び装置を示す説明図
【図３】本発明における連続物理量の定常値データ集録方法及び装置を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、連続物理量のデータ集録方法及び装置を示す。
【００２３】
0005736089.tif 000014
【００２４】
デジタルローパスフィルターの遮断周波数はリサンプリング周波数ｆΔｙの０．５倍より小さく、リサンプリング周波数ｆΔｙはクライアントより指定される。
【００２５】
図２は、連続物理量の定常値データ集録方法及び装置を示す。
【００２６】
0005736089.tif 000015
【００２７】
0005736089.tif 000016
【００２８】
【数１】
0005736089.tif 000017
【００２９】
判断手段８は判断規準として、サンプリング信号ｕｋについて分散を求める。
【００３０】
【数２】
0005736089.tif 000018
【００３１】
0005736089.tif 000019
【００３２】
図３は、他の連続物理量の定常値データ集録方法及び装置を示す。
【００３３】
図３は、図１のデジタルローパスフィルター６を、図３のαβγフィルター（Ａ）、代入手段（Ｂ）及び判断手段（Ｃ）に置き換えたことを除き、その他の回路の配置及び作用は全て図１と同様である。図３において、アナログサンプリングチャネル１の出力ｕｋはαβγフィルター（Ａ）を通過すると、位置成分Ｓｋ、速度成分νｋ及び加速度成分ａｋを出力し、フィルターからの出力である位置成分Ｓｋは代入手段（Ｂ）を通過すると、更にリサンプリングスイッチ５を通過してレジスター２に蓄積される。速度成分υｋと加速度成分ａｋは判断手段(Ｃ)に入力され、ｕｋが定常状態の場合にはＦ＝０となり、逆に、ｕｋが過渡状態の場合にはＦ=１となって、判断手段(Ｃ)がフラグＦを代入手段（Ｂ）に出力する。Ｆ＝０のとき、代入手段（Ｂ）の出力は位置成分Ｓｋに等しくなるが、Ｆ＝１のとき、代入手段（Ｂ）の出力はｕｋが達成不可能な値と等しくなり、当該達成不可能な値はクライアントに到達した後にバッドデータとして削除される。
【００３４】
0005736089.tif 000020
【００３５】
0005736089.tif 000021
【００３６】
上記の実施方案は、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：複合プログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：専用集積回路）、または類似のデジタル回路で実現してもよく、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタルシグナルプロセッサー）のプログラムで実現してもよいが、詳細についてはこれらの開発明細書を参照するものとする。また、上記の実施方案を全て集積して１つのチップ内で実現してもよい。
【００３７】
本実施例は、具体的な実施形態の一部を提示したにすぎず、本願発明の趣旨から逸脱しない各種の変形が可能であって、これらはすべて本願の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
0005736089.tif 000034
【図２】
0005736089.tif 000035
【図３】
0005736089.tif 000036