(57)【要約】【課題】周波数の変動した特定のスペクトルを正確に読み取ることができる信号処理装置及び信号探索範囲の追従方法を提供する。【解決手段】信号処理装置（１０）は、入力した信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算部（１２ａ）と、特定のスペクトルを選択するスペクトル選択部（１２ｂ）と、スペクトル選択部（１２ｂ）で選択した特定のスペクトルを、ＦＦＴ演算部（１２ａ）により演算されたスペクトルデータから逐次探索するスペクトル探索部（１２ｃ）と、スペクトル探索部（１２ｃ）で探索されるスペクトルの探索範囲を、特定のスペクトルの周波数（ｆ１）に基づいて演算する探索範囲演算部（１２ｄ）とを備え、探索範囲演算部（１２ｄ）は、特定のスペクトルの周波数（ｆ１）が変動したときに、探索範囲を、特定のスペクトルの変動した周波数（ｆ１‘）に基づいて演算し、変動した特定のスペクトルに追従させる。【選択図】図１
2008196876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算部と、
特定のスペクトルを選択するスペクトル選択部と、
前記スペクトル選択部で選択した前記特定のスペクトルを、前記ＦＦＴ演算部により演算された前記スペクトルデータから逐次探索するスペクトル探索部と、
前記スペクトル探索部で探索される前記スペクトルの探索範囲を、前記特定のスペクトルの周波数に基づいて演算する探索範囲演算部とを備え、
前記探索範囲演算部は、前記特定のスペクトルの周波数が変動したときに、前記探索範囲を、前記特定のスペクトルの変動した周波数に基づいて演算し、変動した前記特定のスペクトルに追従させること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記スペクトル探索部は、前記探索範囲内における前記スペクトルデータの最大値を示す周波数を前記特定のスペクトルとして探索すること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置において、
前記探索範囲演算部は、前記探索範囲の上限を、前記特定のスペクトルの周波数の２倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記特定のスペクトルの周波数の０．５倍よりも大きい周波数で決定すること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記信号は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果であり、
前記スペクトル選択部によって選択された前記特定のスペクトルの周波数は、前記測定対象の回転数であること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置において、
前記特定のスペクトルが、前記測定対象の回転周波数のｘ倍の周波数であるときに、
前記探索範囲演算部は、前記特定のスペクトルの周波数をｘで除算した周波数に基づいて探索範囲の幅を演算し、演算した前記探索範囲の幅を前記特定のスペクトルの周波数の探索範囲として設定すること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の信号処理装置において、
前記測定対象の回転周波数と、前記特定のスペクトルの周波数との比率を設定し、前記探索範囲演算部へと入力する設定入力部を備えること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項７】
入力した信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算ステップと、
特定のスペクトルを選択するスペクトル選択ステップと、
前記スペクトル選択ステップで選択した前記特定のスペクトルを、前記ＦＦＴ演算ステップにより演算された前記スペクトルデータから逐次探索するスペクトル探索ステップと、
前記スペクトル探索ステップで探索される前記スペクトルの探索範囲を、前記特定のス
ペクトルの周波数に基づいて演算する探索範囲演算ステップとを備え、
前記探索範囲演算ステップは、前記特定のスペクトルの周波数が変動したときに、前記探索範囲を、前記特定のスペクトルの変動した周波数に基づいて演算し、変動した前記特定のスペクトルに追従させること、
を特徴とする信号探索範囲の追従方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から入力した信号を処理する信号処理装置及び信号探索範囲の追従方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
信号処理装置は、その用途に応じてさまざまな機能が設けられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発明は、回転モータの回転子の回転数を測定する信号処理装置（回転計）であり、回転子の回転に起因する物理現象として漏洩磁束を検出し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により漏洩磁束のスペクトルデータを求めて、そのスペクトルデータの最大値を示す周波数に基づいて回転モータの回転数を求めている。
【０００３】
しかし、このような回転計でＦＦＴ演算されたスペクトルデータには、回転モータの回転数となる主成分（１次成分）のスペクトルだけでなく、０．５次、２次、３次など多数のスペクトルが含まれる。一般的には、スペクトルデータ内の最大値を示すスペクトルが、回転の主成分となって演算されるが、回転モータに対する外乱などの影響や、測定に用いた回転に起因する物理現象として測定された信号の種類によっては、上述の０．５次、２次、３次などのスペクトルが、主成分のスペクトルよりも大きくなってしまい、異なるスペクトルを主成分のスペクトルとして誤って読み取ってしまう問題があった。
【０００４】
そのため、主成分のスペクトルを探索する探索範囲を、上述の０．５次、２次、３次などの周波数成分が含まれないように設定するなどの対策が実施されていた。例えば、探索範囲の下限を主成分の０．６倍とし、上限を主成分の１．８倍として、周波数軸上で主成分（１次成分）のスペクトルと隣り合う０．５次及び２次のスペクトルを除外するようにしている。しかし、このような探索範囲の設定では、回転モータの回転数が変動したときに、その探索範囲内に主成分以外の０．５次成分や２次成分などのスペクトルが含まれてしまい、そのスペクトルを回転モータの回転数に起因する主成分のスペクトルとして誤って読み取ってしまうことがあった。
【０００５】
具体的には、回転モータの主成分が１００Ｈｚであり、主成分の探索範囲が６０〜１８０Ｈｚに設定されているとき、０．５次成分である５０Ｈｚや、２次成分である２００Ｈｚは探索範囲から除外されている。しかし、回転モータの主成分が１００Ｈｚから１５０Ｈｚに変化したとき、探索範囲（６０〜１８０Ｈｚ）内に、変動した主成分（１５０Ｈｚ）の０．５次成分である７５Ｈｚが読み取られ、主成分（１５０Ｈｚ）のスペクトルが０．５次成分（７５Ｈｚ）のそれよりも小さい場合、０．５次成分のスペクトルを主成分として読み取ってしまうことがあった。また、主成分が探索範囲（６０〜１８０Ｈｚ）から外れた場合（例えば、２００Ｈｚ）においても、０．５次などの主成分以外のスペクトルを読み取ってしまう問題があった。
【特許文献１】特開平２−２１２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、周波数の変動した特定のスペクトルを正確に読み取ることができる信号処理装置及び信号探索範囲の追従方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定され
るものではない。
請求項１に記載の発明は、入力した信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算部（１２ａ）と、特定のスペクトルを選択するスペクトル選択部（１２ｂ）と、前記スペクトル選択部（１２ｂ）で選択した前記特定のスペクトルを、前記ＦＦＴ演算部（１２ａ）により演算された前記スペクトルデータから逐次探索するスペクトル探索部（１２ｃ）と、前記スペクトル探索部（１２ｃ）で探索される前記スペクトルの探索範囲を、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）に基づいて演算する探索範囲演算部（１２ｄ）とを備え、前記探索範囲演算部（１２ｄ）は、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）が変動したときに、前記探索範囲を、前記特定のスペクトルの変動した周波数（ｆ１‘）に基づいて演算し、変動した前記特定のスペクトルに追従させること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の信号処理装置（１０）において、前記スペクトル探索部（１２ｃ）は、前記探索範囲内における前記スペクトルデータの最大値を示す周波数を前記特定のスペクトルとして探索すること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置（１０）において、前記探索範囲演算部（１２ｄ）は、前記探索範囲の上限を、前記特定のスペクトルの周波数の２倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記特定のスペクトルの周波数の０．５倍よりも大きい周波数で決定すること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の信号処理装置（１０）において、前記信号は、測定対象（３０）から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果であり、前記スペクトル選択部（１２ｂ）によって選択された前記特定のスペクトルの周波数は、前記測定対象（３０）の回転数であること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の信号処理装置（１０）において、前記特定のスペクトルが、前記測定対象（３０）の回転周波数（ｆE）のｘ倍の周波数であるとき
に、前記探索範囲演算部（１２ｄ）は、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）をｘで除算した周波数に基づいて探索範囲の幅（Ｆ）を演算し、演算した前記探索範囲の幅（Ｆ）を前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）の探索範囲として設定すること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の信号処理装置（１０）において、前記測定対象の回転周波数（ｆE）と、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）との比率を設定し
、前記探索範囲演算部（１２ｄ）へと入力する設定入力部（１４）を備えること、を特徴とする信号処理装置（１０）である。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、入力した信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算ステップ（Ｓ１０４）と、特定のスペクトルを選択するスペクトル選択ステップ（Ｓ１０５、Ｓ１０６）と、前記スペクトル選択ステップ（Ｓ１０５、Ｓ１０６）で選択した前記特定のスペクトルを、前記ＦＦＴ演算ステップ（Ｓ２０２）により演算された前記スペクトルデータから逐次探索するスペクトル探索ステップ（Ｓ２０３）と、前記スペクトル探索ステップ（Ｓ２０３）で探索される前記スペクトルの探索範囲を、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）に基づいて演算する探索範囲演算ステップ（Ｓ１０７、Ｓ２０７）とを備え、前記探索範囲演算ステップ（Ｓ１０７、Ｓ２０７）は、前記特定のスペクトルの周波数（ｆ１）が変動したときに、前記探索範囲を、前記特定のスペクトルの変動した周波数（ｆ１‘）に基づいて演算し、変動した前記特定のスペクトルに追従させること、を特徴とする信号探索範囲の追従方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下のような効果がある。
（１）選択された特定のスペクトルの周波数に基づいて、特定のスペクトルの探索範囲を演算し、特定のスペクトルの周波数が変動したときに、探索範囲を、変動した特定のスペクトルの周波数に基づいて演算し、変動した特定のスペクトルに追従させるので、特定のスペクトルの周波数が変動したときにおいても、不要なスペクトルを探索範囲から除外することができ、特定のスペクトルを探索ミスすることなく、正確に探索することができる。
（２）スペクトル探索部は、探索範囲内におけるスペクトルデータの最大値を示すスペクトルを特定のスペクトルとして探索するので、探索の判断が容易であり、誤って異なるスペクトルを探索することを防止できる。
【００１０】
（３）探索範囲演算部は、探索範囲の上限を、特定のスペクトルの周波数の２倍よりも小さい周波数として演算し、探索範囲の下限を、特定のスペクトルの周波数の０．５倍よりも大きい周波数として演算するので、特定のスペクトルの０．５次成分及び２次成分を探索範囲から除外することができ、誤って異なるスペクトルを探索するのを防止することができる。
（４）信号処理装置は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果を信号としているので、容易に、測定対象の回転に起因する物理現象から測定対象の回転数を求めることができる。
【００１１】
（５）探索範囲演算部は、特定のスペクトルが、測定対象の回転周波数のｘ倍の周波数であるときに、特定のスペクトルの周波数をｘで除算した周波数に基づいて探索範囲の幅を演算し、演算した探索範囲の幅を特定のスペクトルの周波数の探索範囲として設定するので、特定のスペクトルの周波数の０．５次成分や２次成分などのスペクトルを除外するだけでなく、回転周波数及びその０．５次成分や２次成分などのスペクトルも演算した探索範囲から除外することができ、スペクトル探索部によって正確に特定のスペクトルを探索することができる。
（６）信号処理装置は、測定対象の回転周波数と、特定のスペクトルの周波数との比率を設定し、探索範囲演算部へと入力する設定入力部を備えているので、特定のスペクトルの探索範囲を、特定のスペクトルの周波数及び測定対象の回転周波数に基づいて自動的に演算させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、周波数の変動した特定のスペクトルを正確に読み取ることができる信号処理装置及び信号探索範囲の追従方法を提供するという目的を、変動した特定のスペクトルの周波数に、特定のスペクトルを探索する探索範囲を追従させることにより実現する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による信号処理装置の実施例１とした回転計を示す図である。図２は、演算制御部で処理されたスペクトルデータを示す図である。図３は、探索範囲演算部により設定された探索範囲を説明する図である。
回転計（信号処理装置）１０は、入力部１１、演算制御部１２、表示部１３、操作部１４、入力アンプ部１５及びフィルタ部１６を有しており、コンプレッサ３０に配置された振動計２０で検出した振動データ（信号）に基づいて、コンプレッサ３０の内部に設けられた回転機構の回転数を測定する測定器である。本実施例では、振動計２０から検出したコンプレッサ３０の振動データに基づいた主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１と、コンプレッサ３０の回転機構の回転周波数は１：１の関係であるとして説明する。
【００１４】
入力部１１は、振動計２０で検出した時系列の振動データを離散化して、連続的に、回転計１０の演算制御部１２に入力するＡ／Ｄ変換器である。
演算制御部１２は、ＦＦＴ演算部１２ａ、スペクトル選択部１２ｂ、スペクトル探索部１２ｃ、探索範囲演算部１２ｄ及び回転数演算部１２ｅを有し、回転計１０の各部を統括制御する制御回路である。また、後述の操作部１４によって測定時間を設定することができる。
ＦＦＴ演算部１２ａは、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算する演算回路である。
【００１５】
スペクトル選択部１２ｂは、測定対象であるコンプレッサ３０の初期動作時の主成分のスペクトル（特定のスペクトル）を選択する回路である。スペクトル選択部１２ｂは、ＦＦＴ演算部１２ａでＦＦＴ演算したスペクトルデータに基づいて、コンプレッサ３０の初期動作時の回転数に起因する主成分のスペクトルを作業者に選択させる。具体的には、図２に示すように、ＦＦＴ演算部１２ａで演算したスペクトルデータを表示部１３に表示し、表示されたスペクトルデータから主成分のスペクトルを作業者に選択させる。また、コンプレッサ３０の初期動作時の回転数が予め判明しているときは、後述の操作部１４から主成分のスペクトルの周波数ｆ１を入力することもできる。
【００１６】
スペクトル探索部１２ｃは、コンプレッサ３０の回転数の測定中に、ＦＦＴ演算部１２ａで演算されるスペクトルデータから、スペクトル選択部１２ｂで選択された主成分のスペクトルを逐次探索する回路である。ここで、主成分のスペクトルは、スペクトルデータの全体から探索されるのではなく、後述の探索範囲演算部１２ｄで演算した探索範囲から探索される。また、主成分のスペクトルの探索は、その探索範囲内で最大値を示すスペクトルを、主成分のスペクトルとして判断している。
【００１７】
探索範囲演算部１２ｄは、スペクトル探索部１２ｃで探索する主成分のスペクトルの探索範囲を演算する回路である。具体的には、演算したスペクトルデータは、図２に示すように、主成分（１次成分）のスペクトルの他に、０．５次成分、２次成分及び３次成分などのスペクトルが検出される。
本実施例では、主成分と隣り合う０．５次成分及び２次成分のスペクトルを、主成分のスペクトルと誤って読み取らないようにするために、探索範囲を０．５次成分及び２次成分のスペクトルを除外するように自動的に設定する。具体的には、図３（ａ）に示すように、コンプレッサ３０の初期動作時の主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるときに、０．５次成分及び２次成分のスペクトルはそれぞれ１ｋＨｚ及び４ｋＨｚとして現れる。よって、探索範囲は、この０．５次及び２次成分を含まない範囲を設定する必要があり、例えば、下限の周波数ｆLを周波数ｆ１の４割減（ｆ１の０．６倍
）に設定し（下記の式１参照）、上限の周波数ｆHを周波数ｆ１の８割増（ｆ１の１．８
倍）に設定することによって（下記の式２参照）、０．５次成分及び２次成分のスペクトルを探索範囲から除外している。
【００１８】
ｆL＝ｆ１−０．４ｆ１＝０．６ｆ１                                  （式１）
ｆH＝ｆ１＋０．８ｆ１＝１．８ｆ１                                  （式２）
【００１９】
よって、探索範囲演算部１２ｄは、スペクトル選択部１２ｂで選択された主成分のスペクトルの周波数ｆ１に基づいて、上記の式１及び式２を用いて探索範囲を演算する。例えば、図３（ａ）に示すように、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるとき、探索範囲の下限の周波数ｆLは、１．２ｋＨｚとなり、上限の周波数ｆHは、３．６ｋＨｚとなる。
また、上記の演算により、探索範囲演算部１２ｄは、コンプレッサ３０の初期動作時の主成分のスペクトルの周波数ｆ１（回転数）が変動したときに、上記の式１及び式２によって、主成分のスペクトルの周波数ｆ１の変動に探索範囲を追従させることができる。例えば、図３（ｂ）に示すように、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚから２．２
ｋＨｚ（ｆ１‘）に変動したとき、０．５次成分は１．１ｋＨｚとなり、２次成分は４．４ｋＨｚとなり、上述の探索範囲（１．２〜３．６ｋＨｚ）から０．５次成分及び２次成分を除外している。そして、探索範囲演算部１２ｄは、変動した周波数（ｆ１‘＝２．２ｋＨｚ）に基づいて、変動後の探索範囲の下限の周波数ｆL‘及び上限の周波数ｆH‘をｆ１‘に追従させるように、式１及び式２により演算する。ここでは、変動後の下限の周波数ｆL‘が１．３２ｋＨｚとなり、上限の周波数ｆH‘が３．９６ｋＨｚとなる。
変動した主成分のスペクトルの周波数ｆ１‘（２．２ｋＨｚ）がさらに変動したとき（例えば、２．４ｋＨｚ）、その変動した周波数の０．５次成分（１．２ｋＨｚ）及び２次成分（４．８ｋＨｚ）は、ｆ１‘に追従させた探索範囲（１．３２（ｆL‘）〜３．９６
ｋＨｚ（ｆH‘））によって除外される。ここで、図２及び図３のスペクトルデータは、
横軸を周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸をパワースペクトル（ＰＳ）としている。
【００２０】
回転数演算部１２ｅは、スペクトル探索部１２ｃによって探索された主成分のスペクトルを示す周波数ｆ１に基づいて、コンプレッサ３０の回転数を演算し、演算結果を表示部１３に表示させる回路である。本実施例では、探索された主成分の周波数ｆ１（Ｈｚ：１秒当たりの振動数）を、分単位の回転数（ｒ／ｍｉｎ）に演算している。
操作部１４は、作業者が回転計１０に対して操作内容を指示するテンキー及び複数のボタンを備えており、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が予め判明しているときにその周波数ｆ１値を入力したり、測定時間を設定したりすることができる。
【００２１】
入力アンプ部１５は、振動計２０から検出された振動データを増幅する増幅器である。
フィルタ部１６は、入力アンプ部１５で増幅した振動データに含まれる折り返し雑音を除去するＡＡＦ（アンチ・エイリアシング・フィルタ）である。
振動計２０は、コンプレッサ３０の筐体に固定され、コンプレッサ３０の回転機構の振動を加速度の振動データとして検出する加速度計である。
コンプレッサ３０は、内部に回転機構を備え、その回転機構により気体又は液体を圧縮させて圧力を高める装置である。
【００２２】
次に、回転計１０のコンプレッサ３０の回転数測定の準備について説明する。図４は、回転計１０の測定準備の流れを示すフローである。
作業者により振動計２０がコンプレッサ３０に対して適正に配置され、コンプレッサ３０の回転数の測定準備を開始したら（Ｓ１０１）、作業者は、回転計１０の電源を投入する（Ｓ１０２）。電源が投入されたら、コンプレッサ３０の初期動作時の主成分のスペクトルの周波数ｆ１の値を入力するか否かを確認する（Ｓ１０３）。
初期動作時の主成分のスペクトルの周波数ｆ１の値が予め判明しておらず、入力できない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、コンプレッサ３０を試運転する旨の指示を作業者に対して表示部１３を介して表示する。コンプレッサ３０が試運転されたら、演算制御部１２は、振動計２０によって検出したコンプレッサ３０の試運転（初期動作）時の振動データを、ＦＦＴ演算部１２ａに入力してスペクトルデータを演算する（Ｓ１０４）。続いて、演算したスペクトルデータを、図２に示すように、表示部１３に表示して、作業者に、コンプレッサ３０の主成分のスペクトル（２ｋＨｚ）を選択させる（Ｓ１０５）。
【００２３】
コンプレッサ３０の初期動作時の主成分のスペクトルの周波数ｆ１の値が測定前に予め判明しており、その値を入力する場合（例えば、ｆ１＝２ｋＨｚ、Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、演算制御部１２は、作業者に、操作部１４から主成分のスペクトルの周波数ｆ１の値を入力させる（Ｓ１０６）。
コンプレッサ３０の主成分のスペクトルが選択又は入力されたら、演算制御部１２の探索範囲演算部１２ｄは、その主成分のスペクトルの周波数ｆ１に基づいて、測定開始時における主成分のスペクトルを探索する探索範囲（本実施例では１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚ）を演算して求め（Ｓ１０７）、測定準備を完了させる（Ｓ１０８）。
【００２４】
次に、回転計１０がコンプレッサ３０の回転数を測定するときの動作について説明する。図５は、コンプレッサ３０の測定開始から終了までの動作の流れを示すフローである。
上述のように測定準備が完了したら、回転計１０は、コンプレッサ３０の回転数の測定を開始する（Ｓ２０１）。まず、コンプレッサ３０を動作させて振動計２０によって連続的に振動データを検出させたら、回転計１０の演算制御部１２は、検出した振動データを入力してＦＦＴ演算部１２ａによりスペクトルデータを演算する（Ｓ２０２）。次に、図３（ａ）に示すように、測定準備時に求めた探索範囲内（１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚ）で主成分のスペクトルを、スペクトル探索部１２ｃによって探索する（Ｓ２０３）。主成分のスペクトルを探索したら、演算制御部１２は、探索した主成分のスペクトルの周波数ｆ１［Ｈｚ］を、回転数演算部１２ｅによって、分単位の回転数（ｒ／ｍｉｎ）へと変換して表示部１３に表示する（Ｓ２０４）。
【００２５】
次に、演算制御部１２は、継続的に電源が投入された状態であるときに（Ｓ２０５：Ｎｏ）、探索した主成分のスペクトルの周波数ｆ１が、変動しているか否かを確認する（Ｓ２０６）。周波数が変動している場合は（Ｓ２０６：有）、変動した周波数ｆ１‘（例えば、２．２ｋＨｚ）に基づいて探索範囲（例えば、１．３２ｋＨｚ〜３．９６ｋＨｚ）を演算し（Ｓ２０７）、図３（ｂ）に示すように、演算した探索範囲を用いて、ＦＦＴ演算部１２ａで演算したスペクトルデータから主成分のスペクトルを探索し（Ｓ２０２、Ｓ２０３）、回転数を表示する（Ｓ２０４）。
【００２６】
仮に、周波数ｆ１が変動していない場合は（Ｓ２０６：無）、引き続き初期動作時と同じ探索範囲を用いて、ＦＦＴ演算部１２ａで演算したスペクトルデータから主成分のスペクトルを探索し（Ｓ２０２、Ｓ２０３）、回転数を表示する（Ｓ２０４）。
電源が遮断されたら（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、コンプレッサ３０の回転数の測定は終了となる（Ｓ２０８）。
【００２７】
以上より、実施例１の回転計には以下のような効果がある。
（１）回転計１０は、選択された主成分のスペクトルの周波数ｆ１に基づいて、主成分のスペクトルの探索範囲を演算し、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が変動したときに、探索範囲を変動した主成分のスペクトルの周波数ｆ１‘に基づいて演算し、変動した主成分のスペクトルに追従させるので、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が変動したときにおいても、０．５次成分や２次成分などの不要なスペクトルを探索範囲から除外することができ、主成分のスペクトルの探索ミスを発生させることなく、正確に探索することができる。
（２）スペクトル探索部１２ｃは、探索範囲内におけるスペクトルデータの最大値を示すスペクトルを主成分のスペクトルとして探索するので、探索の判断が容易であり、誤って０．５次成分や２次成分などの異なったスペクトルを探索することを防止できる。
【００２８】
（３）探索範囲演算部１２ｄは、探索範囲の上限を、主成分のスペクトルの周波数ｆ１の１．８倍の周波数ｆHとして演算し、探索範囲の下限を、主成分のスペクトルの周波数ｆ
１の０．６倍の周波数ｆLとして演算するので、主成分のスペクトルの０．５次成分及び
２次成分を探索範囲から除外することができ、誤って異なるスペクトルを探索するのを防止することができる。
（４）信号処理装置１０は、コンプレッサ３０で計測された回転運動に起因する時系列の振動データを検出しているので、コンプレッサ３０上に配置した振動計２０の振動データから容易に、コンプレッサ３０の回転数を測定することができる。
【実施例２】
【００２９】
図６は、本発明の実施例２における探索範囲演算部による探索範囲の説明をする図であ
る。実施例２の説明では、前述した実施例１と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
【００３０】
実施例２の信号処理装置も、実施例１と同様に、回転計を例にしており、実施例２の回転計１０−２と実施例１の回転計１０との相違点は、実施例２の測定対象が自動車用の４気筒の４サイクル式のエンジン３０−２となる点と、実施例２の演算制御部１２の探索範囲演算部１２ｄに、探索範囲の演算方法に追加機能が備えられ、探索範囲演算部１２ｄ−２となる点である。
回転計１０−２は、入力部１１、演算制御部１２、表示部１３、操作部１４、入力アンプ部１５及びフィルタ部１６を有しており、エンジン３０−２上に配置された振動計２０で検出した振動データ（信号）に基づいて、エンジン３０−２の回転数を測定する測定器である。
【００３１】
エンジン３０−２は、上述したように、自動車用の４気筒の４サイクル式の内燃機関である。エンジン３０−２は、各気筒内に燃料と空気を混合させた混合気を吸入し、気筒内に設けられたピストンによって吸入した混合気を圧縮し、点火、燃焼、膨張させることによってピストンを往復運動させ、ピストンに連動したクランクシャフトを回転させている。一般に、４サイクルエンジンは、クランクシャフトが２回転する間に１回の爆発（燃焼、膨張）が気筒内で発生する。４気筒の４サイクルエンジンの場合、各気筒の爆発が互い違いに発生するので、エンジン３０−２全体から見ると、クランクシャフト１回転に対して２回の爆発が発生する。ここで、エンジン３０−２の回転数（回転周波数）とは、クランクシャフトの回転数（回転周波数）のことである。
エンジン３０−２上に配置された振動計２０は、前述のエンジン３０−２で発生する爆発の振動を主に検出するが、クランクシャフトの回転に伴う振動も、同じエンジン３０−２で発生する振動であるので微小ではあるが検出する。
【００３２】
探索範囲演算部１２ｄ−２に設けられた追加機能は、エンジン３０−２の爆発により発生する振動の主成分のスペクトルの周波数ｆ１と、エンジン３０−２の回転周波数ｆEと
の関係が、１：１以外の比率（本実施例では上述のように２：１）であるときに、その比率を主成分のスペクトルの探索範囲の演算に反映させる機能である。
【００３３】
具体的には、エンジン３０−２のクランクシャフトが１ｋＨｚで回転しているときに、振動計２０によって検出されるエンジン３０−２の爆発の振動に基づいたスペクトルデータは、２ｋＨｚのスペクトルが主成分として現れ、０．５次成分として１ｋＨｚ、２次成分として４ｋＨｚのスペクトルも現れる。また、クランクシャフトの回転振動に基づいたスペクトルデータは、１ｋＨｚのスペクトルが主成分として現れ、２次、３次及び４次成分として２ｋＨｚ、３ｋＨｚ及び４ｋＨｚのスペクトルも現れる。この爆発及び回転による振動のスペクトルが合成されて、図６に示すようなスペクトルデータとして現れる。
【００３４】
上述したように、振動計２０は、クランクシャフトの回転に伴う振動よりも、爆発による振動を感度よく検出するので、スペクトルデータは、図６に示すように、爆発の振動に基づいたスペクトルは大きく現れ、クランクシャフトの回転に基づいた振動は、爆発のスペクトルよりも小さいスペクトルとして現れる。すなわち、２ｋＨｚのスペクトルは、エンジン３０−２の爆発の主成分及び回転の２次成分を含んでいるため、爆発の０．５次成分及び回転の主成分を含んだ１ｋＨｚのスペクトルよりも振幅が大きくなる傾向となる。したがって、２ｋＨｚのスペクトルを主成分のスペクトルとしてスペクトル探索部１２ｃに探索させるのが、最も探索効率がよく、また、正確に主成分のスペクトルを探索することができる。
【００３５】
前述のように、２ｋＨｚ（ｆ１）のスペクトルを主成分のスペクトルとして探索させる
ときに、実施例１に記載されている式１及び式２の演算で探索範囲を求めると、下限の周波数が１．２ｋＨｚ、上限の周波数が３．６ｋＨｚとなって求められる。しかし、この探索範囲（１．２ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚ）には、クランクシャフトの回転に起因する回転周波数ｆE（１ｋＨｚ）のスペクトルの２次成分（２ｋＨｚ）及び３次成分（３ｋＨｚ）が
含まれてしまい、スペクトル探索部１２ｃ−２による主成分のスペクトルの探索ミスを発生させる可能性がある。
【００３６】
そこで、探索範囲演算部１２ｄ−２は、エンジン３０−２の回転周波数（１ｋＨｚ）に起因した探索範囲の幅Ｆを演算し、その幅Ｆを主成分のスペクトル（２ｋＨｚ）に適用するように演算する。具体的には、探索範囲の下限の周波数ｆL及び上限の周波数ｆHは、以下に示す式３及び式４により演算される。
【００３７】
ｆL＝ｆ１−０．４ｆE                                              （式３）
ｆH＝ｆ１＋０．８ｆE                                              （式４）
【００３８】
式３及び式４によって、主成分のスペクトルの周波数ｆ１に対して、エンジン３０−２の回転周波数ｆEに基づいて演算された探索範囲の幅Ｆを用いることができ、効率よく正
確に主成分のスペクトルを探索することができる。本実施例では、図６に示すように、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであり、エンジン３０−２の回転周波数ｆEは
１ｋＨｚであるので、式３及び式４によって主成分の探索範囲の下限の周波数ｆLが１．
６ｋＨｚと演算され、上限の周波数ｆHが２．８ｋＨｚと演算される。
また、探索範囲演算部１２ｄ−２は、エンジン３０−２の爆発により発生する振動の主成分のスペクトルの周波数ｆ１と、エンジン３０−２の回転周波数ｆEとの比率ｘ（本実
施例ではｘ＝２）の値を作業者によって操作部１４から入力できるようにしており、例えば、以下に示す式５と、上述の式３及び式４によって探索範囲を自動的に演算させることができる。
【００３９】
ｆE＝ｆ１／ｘ                                                    （式５）
【００４０】
この場合、実施例１のように測定対象の回転周波数ｆEと、振動計で検出した振動デー
タの主成分のスペクトルの周波数ｆ１とが１：１であるときは、ｘ＝１を入力することで、実施例１と同様な演算結果を求めることができる。
以上のように、本実施例の回転計１０−２は、測定対象の回転運動に起因する物理現象の信号（振動データ）の周波数と、測定対象の回転周波数との関係が特定の比率ｘになっている場合（本実施例ではｘ＝２）に特に用いることができ、周波数ｆ１の探索ミスを発生させることなく、正確に回転数を測定することができる。
【００４１】
以上より、実施例２の回転計には以下のような効果がある。
（１）探索範囲演算部１２ｄ−２は、振動計２０で検出した振動データの主成分のスペクトルが、エンジン３０−２の回転周波数ｆEの２倍の周波数であるときに、主成分のスペ
クトルの周波数ｆ１を２で除算した周波数に基づいて探索範囲の幅Ｆを演算し、演算した探索範囲の幅Ｆを主成分のスペクトルの周波数ｆ１の探索範囲として設定するので、主成分のスペクトルの周波数ｆ１の０．５次成分及び２次成分のスペクトルを除外するだけでなく、エンジン３０−２の回転周波数ｆEの２次成分や３次成分のスペクトルも演算した
探索範囲から除外することができ、スペクトル探索部１２ｃによって正確に主成分のスペクトルを探索することができる。
（２）回転計１０−２は、エンジン３０−２の回転周波数ｆEと、主成分のスペクトルの
周波数ｆ１との比率ｘを設定し、探索範囲演算部１２ｄ−２へと入力する操作部１４を備えているので、主成分のスペクトルの探索を、エンジン３０−２の回転周波数ｆEに基づ
いて自動的に演算させることができる。
【００４２】
（変形例）
以上、説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施例では、回転数を検出する手段として振動計２０で測定した振動データを用いたが、それ以外のものを使用してもよい。例えば、実施例２のエンジン３０−２の回転数は、エンジン３０−２の振動ではなく、音圧計を用いて、エンジン３０−２の燃焼ガスの排気音を検出した音圧データを用いることも可能である。
（２）各実施例では、信号処理装置として回転計を例にしたが、それ以外の測定器などに使用してもよい。
（３）実施例２では、回転計１０−２は、エンジン３０−２の回転数を測定したが、それ以外の測定対象に用いてもよい。例えば、４極の回転モータを測定対象にし、回転モータの回転子の磁気漏洩を磁気センサで検出して、その検出データに基づいて回転数を演算させることも可能である。この場合、磁気センサが検出する磁気漏洩の信号は、回転モータの回転子が４極であるので、１回転当たりに４回検出される。すなわち、磁気センサの信号の周波数は、回転モータの回転周波数の４倍（ｘ＝４）となり、上述の式３〜５によって、探索範囲を演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による信号処理装置の実施例１とした回転計を示す図である。
【図２】演算制御部で処理されたスペクトルデータを示す図である。
【図３】探索範囲演算部により設定された探索範囲を説明する図である。
【図４】回転計の測定準備の流れを示すフローである。
【図５】コンプレッサの測定開始から終了までの動作の流れを示すフローである。
【図６】本発明の実施例２における探索範囲演算部による探索範囲の説明をする図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０、１０−２  回転計
１１  入力部
１２  演算制御部
１２ａ  ＦＦＴ演算部
１２ｂ  スペクトル選択部
１２ｃ  スペクトル探索部
１２ｄ、１２ｄ−２  探索範囲演算部
１２ｅ  回転数演算部
１３  表示部
１４  操作部
２０  振動計
３０  コンプレッサ
３０−２  エンジン
【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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