(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風速又は風圧を測定する測定用センサ部からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する測風装置において、
ディザ信号を生成するディザ信号生成部と、
前記測定用センサ部からの前記アナログ信号に前記ディザ信号生成部により生成されたディザ信号を付加するディザ信号付加部と、
該ディザ信号が付加されたアナログ信号を所定のオーバーサンプリング周波数でオーバーサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部にて変換されたデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部と、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部と、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部と、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、
を備え、
前記補正係数演算部は、
前記測定用センサ部と該測定用センサ部よりも応答性能が高い校正用センサ部とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部と、
該第２スペクトル演算部にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部と、
前記第２スペクトル演算部にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部と、
により構成された、
ことを特徴とする測風装置。
【請求項２】
前記Ａ／Ｄ変換部にて変換されたデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理部、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の測風装置。
【請求項３】
前記平均化処理部にて平均化処理された信号の最初の部分にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の測風装置。
【請求項４】
前記測定用センサ部は、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測風装置。
【請求項５】
風洞の内部に配置されて風速又は風圧を測定する測定用センサ部からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する測風システムにおいて、
ディザ信号を生成するディザ信号生成部と、
前記測定用センサ部からの前記アナログ信号に前記ディザ信号生成部により生成されたディザ信号を付加するディザ信号付加部と、
該ディザ信号が付加されたアナログ信号を所定のオーバーサンプリング周波数でオーバーサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部にて変換されたデジタル信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部と、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部と、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部と、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、
を備え、
前記補正係数演算部は、
前記測定用センサ部と該測定用センサ部よりも応答性能が高い校正用センサ部とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部と、
該第２スペクトル演算部にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部と、
前記第２スペクトル演算部にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部と、
により構成された、
ことを特徴とする測風システム。
【請求項６】
前記Ａ／Ｄ変換部にて変換されたデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理部、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の測風システム。
【請求項７】
前記平均化処理部にて平均化処理された信号の最初の部分にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の測風システム。
【請求項８】
前記測定用センサ部は、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなる、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の測風システム。
【請求項９】
測定用センサ部により風速又は風圧を測定すると共にその測定値をアナログ信号として出力する工程、
ディザ信号を生成する工程、
該生成されたディザ信号を前記アナログ信号に付加する工程、
該ディザ信号が付加されたアナログ信号を所定のオーバーサンプリング周波数でオーバーサンプリングしてデジタル信号にＡ／Ｄ変換する工程、
該Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号をフーリエ変換する工程、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める工程、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める工程、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する工程、及び
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う工程、
を備え、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める工程は、
前記測定用センサ部と該測定用センサ部よりも応答性能が高い校正用センサ部とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める工程と、
該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める工程と、
前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める工程と、
からなる、
ことを特徴とする測風方法。
【請求項１０】
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号の平均化処理を行う工程、
を備えたことを特徴とする請求項９に記載の測風方法。
【請求項１１】
前記平均化処理された信号の最初の部分にフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分にフェードアウト処理を行う工程、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の測風方法。
【請求項１２】
前記測定用センサ部は、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなる、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の測風方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
ディザ信号を生成する手順、
風速又は風圧を測定した測定用センサ部からのアナログ信号に該生成されたディザ信号を付加する手順、
該ディザ信号が付加されたアナログ信号を所定のオーバーサンプリング周波数でオーバーサンプリングしてデジタル信号に変換する手順、
該変換されたデジタル信号をフーリエ変換する手順、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める手順、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める手順、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記求めた振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する手順、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う手順、
を実行させるための測風プログラムであり、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める手順は、
前記測定用センサ部と該測定用センサ部よりも応答性能が高い校正用センサ部とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める手順と、
該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める手順と、
前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める手順と、
からなることを特徴とする測風プログラム。
【請求項１４】
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号の平均化処理を行う手順、
を実行させることを特徴とする請求項１３に記載の測風プログラム。
【請求項１５】
前記平均化処理された信号の最初の部分にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分にフェードアウト処理を行う手順、
を実行させることを特徴とする請求項１４に記載の測風プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風速又は風圧を測定する測風装置、測風システム、測風方法、及び測風プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風速や風圧を測定するための測風装置は種々の分野で使用されており、様々な構造のものが提案されている。
【０００３】
そして、そのような風速や風圧を測定するためのセンサ部（つまり、風速計や風圧計）には、表面がガラスや金属や樹脂や塗料などでコーティングされているものがある（非特許文献１参照）。このようなセンサ部は、指向性が低下されて全方位の測定が可能となったり、強度や耐久性や防水性が向上されたりするというメリットを有している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】東亜工業株式会社のホームページ、風洞実験装置、マルチチャンネル風速計測システム、［平成２７年１１月１９日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｏａ−ｔｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｍｕｌｔｉ／ｍｕｌｔｉ＿ａｎｅｍｏ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献２】宮木紀子、外２名、「風洞実験における建物周辺の風速変動量の測定について」、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造系、昭和５２年１０月、ｐ．８７９−８８０
【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、上述のようにガラスなどでコーティングを施したセンサ部は１Ｈｚ未満と応答性が悪くなってしまうため、より高い風速や風圧の変動を測定することが困難であると認識されていた。
【０００６】
なお、より高い風速や風圧の変動を測定する方法としては、ガラスなどのコーティングを除去する方法なども提案されたりしたが（非特許文献２参照）、実現には種々の障害があるようで、普及するまでには至っていない。
【０００７】
また、より高い風速や風圧の変動を測定する別の方法としては、
（ａ）  周波数応答性能が高い熱線流速計を用いる方法や、
（ｂ）  粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）
などもあるが、コストや手間が掛かってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の問題を解消することのできる測風装置、測風システム、測風方法、及び測風プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点は、図１に例示するものであって、風速又は風圧を測定する測定用センサ部（２）からのアナログ信号（ＳＡ）をデジタル信号（ＳＤ）に変換して出力する測風装置（１）において、
ディザ信号（Ｓｄｉｔ）を生成するディザ信号生成部（３）と、
前記測定用センサ部（２）からの前記アナログ信号（ＳＡ）に前記ディザ信号生成部（３）により生成されたディザ信号（Ｓｄｉｔ）を付加するディザ信号付加部（４）と、
該ディザ信号（Ｓｄｉｔ）が付加されたアナログ信号（ＳＡｄｉｔ）を所定のオーバーサンプリング周波数（Ｆｏｓ）でオーバーサンプリングしてデジタル信号（ＳＤ）に変換するＡ／Ｄ変換部（６）と、
該Ａ／Ｄ変換部（６）にて変換されたデジタル信号（ＳＤ）をフーリエ変換するフーリエ変換部（１０）と、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部（１１）と、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部（１２）と、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部（１１）にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部（１３）と、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部（１４）と、
を備え、
前記補正係数演算部（１２）は、
前記測定用センサ部（２）と該測定用センサ部（２）よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部（２）の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部（不図示）の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部（１２１）と、
該第２スペクトル演算部（１２１）にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部（１２２）と、
前記第２スペクトル演算部（１２１）にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部（１２３）と、
により構成されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の観点は、前記Ａ／Ｄ変換部（６）にて変換されたデジタル信号（ＳＤ）の平均化処理を行う平均化処理部（８）、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の観点は、前記平均化処理部（８）にて平均化処理された信号の最初の部分（図３にて符号Δｔ１で示す部分）にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分（図３にて符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部（９）、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の観点は、前記測定用センサ部（２）が、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第５の観点は、風洞（７）の内部に配置されて風速又は風圧を測定する測定用センサ部（２）からのアナログ信号（ＳＡ）をデジタル信号（ＳＤ）に変換して出力する測風システム（Ａ１）において、
ディザ信号（Ｓｄｉｔ）を生成するディザ信号生成部（３）と、
前記測定用センサ部（２）からの前記アナログ信号（ＳＡ）に前記ディザ信号生成部（３）により生成されたディザ信号（Ｓｄｉｔ）を付加するディザ信号付加部（４）と、
該ディザ信号（Ｓｄｉｔ）が付加されたアナログ信号（ＳＡｄｉｔ）を所定のオーバーサンプリング周波数（Ｆｏｓ）でオーバーサンプリングしてデジタル信号（ＳＤ）に変換するＡ／Ｄ変換部（６）と、
該Ａ／Ｄ変換部（６）にて変換されたデジタル信号（ＳＤ）をフーリエ変換するフーリエ変換部（１０）と、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部（１１）と、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部（１２）と、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部（１１）にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部（１３）と、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部（１４）と、
を備え、
前記補正係数演算部（１２）は、
前記測定用センサ部（２）と該測定用センサ部（２）よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部（２）の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部（不図示）の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部（１２１）と、
該第２スペクトル演算部（１２１）にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部（１２２）と、
前記第２スペクトル演算部（１２１）にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部（１２３）と、
により構成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の観点は、前記Ａ／Ｄ変換部（６）にて変換されたデジタル信号（ＳＤ）の平均化処理を行う平均化処理部（８）、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第７の観点は、前記平均化処理部（８）にて平均化処理された信号の最初の部分（図３にて符号Δｔ１で示す部分）にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分（図３にて符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部（９）、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第８の観点は、前記測定用センサ部（２）が、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第９の観点は、測定用センサ部（２）により風速又は風圧を測定すると共にその測定値をアナログ信号として出力する工程、
ディザ信号（Ｓｄｉｔ）を生成する工程、
該生成されたディザ信号（Ｓｄｉｔ）を前記アナログ信号（ＳＡ）に付加する工程、
該ディザ信号（Ｓｄｉｔ）が付加されたアナログ信号（ＳＡｄｉｔ）を所定のオーバーサンプリング周波数（Ｆｏｓ）でオーバーサンプリングしてデジタル信号（ＳＤ）にＡ／Ｄ変換する工程、
該Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号（ＳＤ）をフーリエ変換する工程（図２のＰ４参照）、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める工程（図２のＰ５参照）、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める工程（図２のＰ６参照）、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する工程（図２のＰ７参照）、及び
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う工程（図２のＰ８，Ｐ９参照）、
を備え、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める工程（Ｐ６）は、
前記測定用センサ部（２）と該測定用センサ部（２）よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部（２）の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部（不図示）の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める工程と、
該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める工程と、
前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める工程と、
からなる、
ことを特徴とする測風方法に関する。
【００１８】
本発明の第１０の観点は、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号（ＳＤ）の平均化処理を行う工程（図２のＰ２参照）、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１１の観点は、前記平均化処理された信号の最初の部分（図３にて符号Δｔ１で示す部分）にフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分（図３にて符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行う工程（図２のＰ３参照）、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１２の観点は、前記測定用センサ部（２）が、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされてなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１３の観点は、コンピュータに、
ディザ信号（Ｓｄｉｔ）を生成する手順、
風速又は風圧を測定した測定用センサ部（２）からのアナログ信号（ＳＡ）に該生成されたディザ信号（Ｓｄｉｔ）を付加する手順、
該ディザ信号（Ｓｄｉｔ）が付加されたアナログ信号（ＳＡｄｉｔ）を所定のオーバーサンプリング周波数Ｆｏｓでオーバーサンプリングしてデジタル信号（ＳＤ）に変換する手順、
該変換されたデジタル信号（ＳＤ）をフーリエ変換する手順（図２のＰ４参照）、
振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める手順（図２のＰ５参照）、
前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める手順（図２のＰ６参照）、
該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記求めた振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する手順（図２のＰ７参照）、
該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う手順（図２のＰ８，Ｐ９参照）、
を実行させるための測風プログラムであり、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める手順（Ｐ６）は、
前記測定用センサ部（２）と該測定用センサ部（２）よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部（２）の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部（不図示）の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める手順と、
該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める手順と、
前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める手順と、
からなることを特徴とする測風プログラムに関する。
【００２２】
本発明の第１４の観点は、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号（ＳＤ）の平均化処理を行う手順（図２のＰ２参照）、を実行させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１５の観点は、前記平均化処理された信号の最初の部分（図３にて符号Δｔ１で示す部分）にフェードイン処理を行うと共に該信号の最後の部分（図３にて符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行う手順（図２のＰ３参照）、を実行させることを特徴とする。
【００２４】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【発明の効果】
【００２５】
上記した各観点によれば、前記測定用センサ部がガラスや金属や樹脂や塗料等でコーティングされていて応答性能が低下していても、より高い風速変動や風圧変動を捉えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明に係る測風装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、測定用センサ部の出力信号に補正を施す手順を示すフローチャート図である。
【図３】図３は、フェードイン処理及びフェードアウト処理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明に係る測風装置は、風速又は風圧を測定する測定用センサ部からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するものである。
【００２９】
本発明に係る測風装置は、図１に符号１で例示するように、
・  ディザ信号Ｓｄｉｔを生成するディザ信号生成部３と、
・  前記測定用センサ部２からの前記アナログ信号ＳＡに前記ディザ信号生成部３により生成されたディザ信号Ｓｄｉｔを付加するディザ信号付加部４と、
・  該ディザ信号Ｓｄｉｔが付加されたアナログ信号ＳＡｄｉｔを所定のオーバーサンプリング周波数（例えば、１０ｋＨｚ以上）Ｆｏｓでオーバーサンプリングしてデジタル信号ＳＤに変換するＡ／Ｄ変換部６と、
・  該Ａ／Ｄ変換部６にて変換されたデジタル信号ＳＤをフーリエ変換するフーリエ変換部１０と、
・  該フーリエ変換した結果に基づいて振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部１１と、
・  前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部１２と、
・  該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部１１にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部１３と、
・  該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部１４と、
を備えており、前記補正係数演算部１２は、
・  前記測定用センサ部２と該測定用センサ部２よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部２の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部１２１と、
・  該第２スペクトル演算部１２１にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部１２２と、
・  前記第２スペクトル演算部１２１にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部１２３と、
により構成されている。この場合、前記Ａ／Ｄ変換部６にて変換されたデジタル信号ＳＤの平均化処理を行う平均化処理部８、を備えていても良い。また、前記測定用センサ部２としては、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされた風速計や風圧計（つまり、測風器）を挙げることができるが、ガラスや金属や樹脂や塗料以外の公知の材料でコーティングされた風速計や風圧計を排除するものではない。ここで、風速計としては、市販の風速計を用いれば良いが、好ましくは、サーミスタや白金巻線や半導体を使った熱式の風速計（無指向性の風速計）を挙げることができる。
【００３０】
本発明によれば、前記測定用センサ部２がガラスなどでコーティングされていて応答性能が低下していても、より高い風速変動や風圧変動を捉えることができる。例えば、前記測定用センサ部２が１Ｈｚくらいの応答性能でしか測定できないもの（つまり、１Ｈｚ以上の周波数になると出力（応答倍率）が減衰して行って測定できないセンサ）であっても、本発明を適用することによって、例えば、１００Ｈｚくらいの周波数での測定が可能となる。また、例えば、前記測定用センサ部２が１秒毎の値（つまり、風速や風圧の値）しか測定できないものであっても、本発明を適用することによって、例えば、１０ｍ秒毎の値（つまり、風速や風圧の瞬間値）まで細かく測定できる。つまり、本発明によれば、風速や風圧の時間的変化をより細かく測定する（つまり、より高い周波数領域まで測定する）ことが可能となる。
【００３１】
ところで、本発明に係る測風装置１には、前記平均化処理部８にて平均化処理された信号の最初の部分（図３に符号Δｔ１で示す部分）にハニング窓を使ってフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分（図３に符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部９を設けておくと良い。これらのフェードイン処理及びフェードアウト処理によって、平均化処理された信号の最初の値と最後の値とが“該信号の波形の平均値”に略等しくなり、風速や風圧を精度良く測定することができる。
【００３２】
従来、ガラスなどでコーティングされている風速計（測定用センサ部２）は、指向性が緩和等される反面、応答性が悪くなって風速の高い変動は測定しづらくなると考えられていた。しかしながら、そのような風速計であっても高周波側の成分には有効な信号が含まれているので、上述のような処理を施すことによりより高い風速変動を測定することができる。また、ガラスなどでコーティングされている風圧計についても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
一方、本発明に係る測風システムＡ１は、風速又は風圧を測定する測定用センサ部２からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するものであって、該測定用センサ部２は風洞７の内部に配置されている。そして、該測風システムＡ１は、
・  ディザ信号Ｓｄｉｔを生成するディザ信号生成部３と、
・  前記測定用センサ部２からの前記アナログ信号ＳＡに前記ディザ信号生成部３により生成されたディザ信号Ｓｄｉｔを付加するディザ信号付加部４と、
・  該ディザ信号Ｓｄｉｔが付加されたアナログ信号ＳＡｄｉｔを所定のオーバーサンプリング周波数Ｆｏｓでオーバーサンプリングしてデジタル信号ＳＤに変換するＡ／Ｄ変換部６と、
・  該Ａ／Ｄ変換部６にて変換されたデジタル信号ＳＤをフーリエ変換するフーリエ変換部１０と、
・  該フーリエ変換した結果に基づいて振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める第１スペクトル演算部１１と、
・  前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める補正係数演算部１２と、
・  該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記第１スペクトル演算部１１にて求めた前記振幅スペクトル及び前記位相スペクトルを補正するスペクトル補正部１３と、
・  該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部１４と、
を備え、
前記補正係数演算部１２は、
・  前記測定用センサ部２と該測定用センサ部２よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部２の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める第２スペクトル演算部１２１と、
・  該第２スペクトル演算部１２１にて求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める振幅補正係数演算部１２２と、
・  前記第２スペクトル演算部１２１にて求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める位相補正係数演算部１２３と、
により構成されている。この場合、前記Ａ／Ｄ変換部６にて変換されたデジタル信号ＳＤの平均化処理を行う平均化処理部８、を備えていると良い。また、前記測定用センサ部２としては、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされた風速計や風圧計（つまり、測風器）を挙げることができるが、ガラスや金属や樹脂や塗料以外の公知の材料でコーティングされた風速計や風圧計を排除するものではない。
【００３４】
風洞実験においては、風洞７の中に縮尺模型などの試験体を置いて人工的に小規模な風の流れを発生させて局所的な風速を測定することが行われるが、そのような風洞実験は相似則が適用される物理シミュレーションであって、風洞７内で経過する時間は、実際の経過時間の数分の一から数百分の一とかのスケールである。そのため、該風洞７内で測定する風速もより高周波数域まで測定しなければならない。本発明によれば、そのような風洞実験において、ガラスなどでコーティングして応答性に劣る測定用センサ部２を用いても、風速の瞬間値を測定することができる。つまり、本発明はこのような風洞実験において風速の瞬間値を測定するのに特に有効である。
【００３５】
ところで、本発明に係る測風システムＡ１には、前記平均化処理部８にて平均化処理された信号の最初の部分（図３に符号Δｔ１で示す部分）にハニング窓を使ってフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分（図３に符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理部９を設けておくと良い。これらのフェードイン処理及びフェードアウト処理によって、平均化処理された信号の最初の値と最後の値とが“該信号の波形の平均値”に略等しくなり、風速や風圧を精度良く測定することができる。
【００３６】
一方、本発明に係る測風方法は、
・  測定用センサ部２により風速又は風圧を測定すると共にその測定値をアナログ信号ＳＡとして出力する工程、
・  ディザ信号Ｓｄｉｔを生成する工程、
・  該生成されたディザ信号Ｓｄｉｔを前記アナログ信号ＳＡに付加する工程、
・  該ディザ信号Ｓｄｉｔが付加されたアナログ信号ＳＡｄｉｔを所定のオーバーサンプリング周波数Ｆｏｓでオーバーサンプリングしてデジタル信号ＳＤにＡ／Ｄ変換する工程、
・  該Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号ＳＤをフーリエ変換する工程（図２のＰ４参照）、
・  該フーリエ変換した結果に基づいて振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める工程（図２のＰ５参照）、
・  前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める工程（図２のＰ６参照）、
・  該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する工程（図２のＰ７参照）、及び
・  該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う工程（図２のＰ８，Ｐ９参照）、
を備え、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める工程Ｐ６は、
・  前記測定用センサ部２と該測定用センサ部２よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部２の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める工程と、
・  該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める工程と、
・  前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める工程と、
からなることを特徴とする。この場合、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号ＳＤの平均化処理を行う工程（図２のＰ２参照）を備えていても良い。また、本発明に係る測風方法は、前記平均化処理された信号の最初の部分（図３に符号Δｔ１で示す部分）にハニング窓を使ってフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分（図３に符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行うフェードイン・アウト処理工程Ｐ３を備えていても良い。これらのフェードイン処理及びフェードアウト処理によって、平均化処理された信号の最初の値と最後の値とが“該信号の波形の平均値”に略等しくなり、風速や風圧を精度良く測定することができる。さらに、前記測定用センサ部２としては、ガラスや金属や樹脂や塗料でコーティングされた風速計や風圧計（つまり、測風器）を挙げることができるが、ガラスや金属や樹脂や塗料以外の公知の材料でコーティングされた風速計や風圧計を排除するものではない。
【００３７】
本発明によれば、前記測定用センサ部２がガラスなどでコーティングされていて応答性能が低下していても、より高い風速変動や風圧変動を捉えることができる。
【００３８】
一方、本発明に係る測風プログラムは、コンピュータに、
・  ディザ信号Ｓｄｉｔを生成する手順、
・  風速又は風圧を測定した測定用センサ部２からのアナログ信号ＳＡに該生成されたディザ信号Ｓｄｉｔを付加する手順、
・  該ディザ信号Ｓｄｉｔが付加されたアナログ信号ＳＡｄｉｔを所定のオーバーサンプリング周波数Ｆｏｓでオーバーサンプリングしてデジタル信号ＳＤに変換する手順、
・  該変換されたデジタル信号ＳＤをフーリエ変換する手順（図２のＰ４参照）、
・  該フーリエ変換した結果に基づいて振幅スペクトルと位相スペクトルとを求める手順（図２のＰ５参照）、
・  前記振幅スペクトルの補正係数である振幅補正係数と前記位相スペクトルの補正係数である位相補正係数とを求める手順（図２のＰ６参照）、
・  該振幅補正係数と該位相補正係数とによって前記求めた振幅スペクトル及び位相スペクトルを補正する手順（図２のＰ７参照）、
・  該補正を行った振幅スペクトル及び位相スペクトルに逆フーリエ変換を行う手順（図２のＰ８，Ｐ９参照）、
を実行させるための測風プログラムであり、
前記振幅補正係数と前記位相補正係数とを求める手順Ｐ６は、
・  前記測定用センサ部２と該測定用センサ部２よりも応答性能が高い校正用センサ部（不図示）とによる風速又は風圧の同時計測で得られた時刻歴波形をフーリエ変換して該測定用センサ部２の振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及び位相スペクトルＰＧ（ｆ）と該校正用センサ部の振幅スペクトルＧＨ（ｆ）及び位相スペクトルＰＨ（ｆ）とを求める手順と、
・  該求められた振幅スペクトルＧＧ（ｆ）及びＧＨ（ｆ）より振幅の比率である振幅補正係数ＧＧ（ｆ）／ＧＨ（ｆ）＝ｇ（ｆ）を求める手順と、
・  前記求められた位相スペクトルＰＧ（ｆ）及びＰＨ（ｆ）より位相の差分である位相補正係数ＰＧ（ｆ）−ＰＨ（ｆ）＝ｐ（ｆ）を求める手順と、
からなることを特徴とする。この場合、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号ＳＤの平均化処理を行う手順（図２のＰ２参照）、を実行させるようにしても良い。
【００３９】
ところで、本発明に係る測風プログラムが、前記平均化処理された信号の最初の部分（図３に符号Δｔ１で示す部分）にハニング窓を使ってフェードイン処理を行うと共に、該信号の最後の部分（図３に符号Δｔ２で示す部分）にフェードアウト処理を行う手順（図２のＰ３参照）を実行するようにしても良い。これらのフェードイン処理及びフェードアウト処理によって、平均化処理された信号の最初の値と最後の値とが“該信号の波形の平均値”に略等しくなり、風速や風圧を精度良く測定することができる。
【実施例１】
【００４０】
風速計の高周波側（数Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度）の出力信号（電圧）は数百分の一〜数千分の一のオーダーで減衰する。仮に、該高周波側の必要な信号が１／１０００に減衰している場合、通常程度の精度で計測するためには最低でも１／１０００のさらに１／１０００、すなわち、１０ｂｉｔ＋１０ｂｉｔ＝２０ｂｉｔ程度以上のＡ／Ｄ変換をする必要がある。しかしながら、市販されている比較的安価なＡ／Ｄ変換器は１２〜１８ｂｉｔ程度のものが主流で２０ｂｉｔを超えるものはかなり高額となる。多数のＡ／Ｄ変換器を使って多チャンネルで風速計測をする場合には、このようなＡ／Ｄ変換器のコスト高はかなりの問題となる。
【００４１】
本実施例では、前記測定用センサ部２としては、白金巻線がガラスでコーティングされている風速計（東亜工業株式会社製の風速プローブ。型式はＶＰ−１００）を使用し、前記Ａ／Ｄ変換部６としては、１８ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器（ナショナルインスルツメンツ社製。型式はＵＳＢ−６２８９）を使っている。
【００４２】
本実施例においては、前記測定用センサ部２からのアナログ信号ＳＡに対してディザリングを行った。具体的には、前記ディザ信号生成部３によって０．５ｂｉｔ程度のランダムノイズ（ディザ信号）Ｓｄｉｔを生成し、前記ディザ信号付加部４によって該ランダムノイズＳｄｉｔを前記アナログ信号ＳＡに付加した。
【００４３】
そして、該ディザ信号Ｓｄｉｔが付加されたアナログ信号ＳＡｄｉｔを前記Ａ／Ｄ変換部６によってオーバーサンプリングしてデジタル信号ＳＤに変換した。具体的には、必要とするサンプリング周波数の数倍から数百倍のサンプリング周波数で測定することでホワイトノイズ（主に量子化誤差であるが、外部からのランダムノイズも含んだもの）のレベルを落とし（つまり、公知のように、ノイズ電力をオーバーサンプリングによって高い周波数まで引き延ばすことによって、所定の信号帯域（つまり、サンプリング周波数の半分の信号帯域）の部分でのノイズ電力の総和を小さくし）、必要な信号を相対的に大きくし、浮き上がらせるようにした。また、５０Ｈｚの電源ノイズを浮き上がらせて除去しやすくした。
【００４４】
なお、高周波数域での周波数成分を計測するため、以下の手順で補正を行った。すなわち、
・  上述のようにＡ／Ｄ変換を行い、風速の時刻歴波形を得た（図２のＰ１）。
・  得られた風速時刻歴波形を平均化処理し、本来必要とする周波数のデータに変換した（図２のＰ２）。
・  平均化処理された風速時刻歴波形を、フェードイン／フェードアウト処理をした後に、下式（１）によってフーリエ変換をし、振幅スペクトルＧＧ（ｆ）と位相スペクトルＰＧ（ｆ）とを求めた（下式（２）（３）。図２のＰ３〜Ｐ５）。
・  振幅補正係数ｇ（ｆ）と位相補正係数ｐ（ｆ）とを用いて、前記振幅スペクトルＧＧ（ｆ）と前記位相スペクトルＰＧ（ｆ）とを補正した（下式（４）（５）。図２のＰ６，Ｐ７）。
・  補正後の振幅スペクトルＣＧＧ（ｆ）と位相スペクトルＣＰＧ（ｆ）とに逆フーリエ変換を行い、時刻歴波形に戻した（下式（６）〜（８）。図２のＰ８〜Ｐ１０）。
【数１】
0006556062.tif 000002
【数２】
0006556062.tif 000003
【数３】
0006556062.tif 000004
【数４】
0006556062.tif 000005
【数５】
0006556062.tif 000006
【数６】
0006556062.tif 000007
【数７】
0006556062.tif 000008
【数８】
0006556062.tif 000009
【００４５】
ところで、上述の振幅補正係数ｇ（ｆ）と位相補正係数ｐ（ｆ）の算出は次のようにして行った。
・  前記測定用センサ部２よりも応答性能が高い風速計（日本カノマックス株式会社製の平行流形プローブ０２４７Ｒ−Ｔ５。以下、“校正用風速計”とする）と前記測定用センサ部２とを用いて、風速の同時計測を行い、風速の時刻歴波形（校正用風速計の時刻歴波形ＸＨ（ｔ）と、前記測定用センサ部２の時刻歴波形ＸＧ（ｔ））を得た。
・  それらの時刻歴波形（ＸＨ（ｔ）及びＸＧ（ｔ））をフーリエ変換し（式（９）（１０））、振幅スペクトルと位相スペクトルとを求めた（式（１１）〜（１４））。
・  それらのスペクトルから下式（１５）（１６）によって補正係数ｇ（ｆ）とｐ（ｆ）とを算出した。
【数９】
0006556062.tif 000010
【数１０】
0006556062.tif 000011
【数１１】
0006556062.tif 000012
【数１２】
0006556062.tif 000013
【数１３】
0006556062.tif 000014
【数１４】
0006556062.tif 000015
【数１５】
0006556062.tif 000016
【数１６】
0006556062.tif 000017
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の測風装置、測風システム、測風方法、及び測風プログラムは風環境評価のための風洞実験にて風速や風圧の測定に利用することができ、具体的には、風工学や建築や自動車の風洞実験やエアコンの風速（風圧）測定など、様々な技術分野における風速や風圧の測定に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１                    測風装置
２                    測定用センサ部
３                    ディザ信号生成部
４                    ディザ信号付加部
６                    Ａ／Ｄ変換部
７                    風洞
８                    平均化処理部
９                    フェードイン・アウト処理部
１０                  フーリエ変換部
１１                  第１スペクトル演算部
１２                  補正係数演算部
１３                  スペクトル補正部
１４                  逆フーリエ変換部
１２１                第２スペクトル演算部
１２２                振幅補正係数演算部
１２３                位相補正係数演算部
Ａ１                    測風システム
Ｆｏｓ                  オーバーサンプリング周波数
ＳＡ                    アナログ信号
ＳＡｄｉｔ                ディザ信号が付加されたアナログ信号
Ｓｄｉｔ                ディザ信号
ＳＤ                    デジタル信号
【図１】
0006556062.tif 000018
【図２】
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【図３】
0006556062.tif 000020