(57)【要約】【課題】センサの出力信号に含まれる複数の雑音成分を速やかに且つ精度よく除去する。【解決手段】センサの出力信号をオーバサンプリングして原信号Ｘ（ｋ）を求め（Ｓ１）、９０度の移相処理を２回を行い（Ｓ２、Ｓ３）、位相φ（ｋ）、振幅Ａ（ｋ）および周波数ｆの情報を算出する（Ｓ４）。次に、位相φ、周波数ｆ、振幅Ａの情報に基づいて、入力信号に含まれていた交流の雑音成分を１８０度移相した雑音成分ｎ（ｋ）を生成し（Ｓ５）、ヒルベルト変換器による移相処理で生じる低域の振幅低下分を、周波数情報ｆに基づいて得られた補正用のフィルタにより補正し（Ｓ６）、この補正で得られた雑音成分Ｎ（ｋ）を原信号Ｘ（ｋ）と加算合成することで、原信号Ｘ（ｋ）に含まれていた雑音成分を相殺し、物理量に対応したレベルの直流信号成分を抽出する（Ｓ７）。【選択図】図１
2008233034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対する９０度の移相処理を行う第１移相処理段階（Ｓ２）と、
前記９０度の移相処理を受けた信号に対して、さらに９０度の移相処理を行う第２移相処理段階（Ｓ３）と、
前記第１移相処理段階で得られた信号と前記第２移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階（Ｓ４）と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階（Ｓ５）と、
前記生成した雑音信号と前記入力信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階（Ｓ７）とを含む信号処理方法。
【請求項２】
物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に含まれる所定周波数より高い高域雑音成分を除去（Ｓ２１）し、該高域雑音成分が除去された信号から前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める信号処理方法であって、
前記低域雑音を除去する処理は、
前記高域雑音成分が除去された信号について、前記所定周波数以下の低域雑音成分に対する９０度の移相処理を行う第１移相処理段階（Ｓ２′）と、
前記９０度の移相処理を受けた信号に対して、さらに９０度の移相処理を行う第２移相処理段階（Ｓ３）と、
前記第１移相処理段階で得られた信号と前記第２移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記高域雑音成分が除去された信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階（Ｓ４）と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階（Ｓ５）と、
前記生成した雑音信号と前記高域雑音成分が除去された信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階（Ｓ７）とを含むことを特徴とする信号処理方法。
【請求項３】
前記第１移相処理を行う前段階として、入力信号に対してデシメーション処理を行うことを特徴とする請求項２記載の信号処理方法。
【請求項４】
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階（Ｓ４）と、
該算出した周波数情報と、前記第１移相処理および第２移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階（Ｓ６）とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の信号処理方法。
【請求項５】
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する段階を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の信号処理方法。
【請求項６】
物理量が負荷されたときのセンサ（１）の出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対して９０度の移相処理を行う第１の移相手段（２２）と、
前記第１の移相手段によって９０度の移相処理を受けた信号に対してさらに９０度の移相処理を行う第２の移相手段（２３）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段（２５）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段（２６）と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段（２８）と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記入力信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段（３１）とを備えた信号処理装置。
【請求項７】
物理量が負荷されたときのセンサ（１）の出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換器（２１）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号を受け、所定周波数より高い高域雑音成分を除去する高域雑音除去部（４０）と、
前記高域雑音除去部の出力信号を受け、前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去する低域雑音除去部（５０）とを有する信号処理装置であって、
前記低域雑音除去部が、
前記高域雑音除去部から出力される信号に対して９０度の移相処理を行う第１の移相手段（２２）と、
前記第１の移相手段によって９０度の移相処理を受けた信号に対してさらに９０度の移相処理を行う第２の移相手段（２３）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段（２５）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段（２６）と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段（２８）と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記高域雑音除去部から出力される信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段（３１）とを備えていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
前記第１の移相手段の前段に、入力信号に対してデシメーション処理を行うデシメーション手段（６０）を設けたことを特徴とする請求項７記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段（２７）と、
前記算出した周波数情報と、前記第１の移相手段および第２の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段（２９）と備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する非線形処理手段（６１）を備えたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力信号からそのセンサに負荷された物理量に対応した直流成分を速やかに且つ精度よく得るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の物理量を検出するためのセンサには、その物理量の変化に対して過渡的な応答を示すものが多い。
【０００３】
例えば、ロードセル等のように物品の質量を検出するためのセンサは、物品の荷重を受けて変形し、その変形量に応じた電圧の信号を出力するが、センサに対する物品の荷重が急激に行なわれた場合、このセンサの系の固有振動モードが励起されてセンサに伝達されるため、その出力信号は非線形振動をする。
【０００４】
この出力信号の非線形振動は時間が経過するにしたがって減衰して、最終的には物品の質量Ｍに対応した一定の値（直流値）に収束するが、ライン等で物品の質量検査を連続的に行なう場合、この振動が完全に収束するまで待っていたのでは効率的な検査がおこなえない。
【０００５】
そこで、一般的には低域通過フィルタにより雑音成分を除去することが行われているが、数１０Ｈｚ以下の雑音成分を除去するためのフィルタの時定数はかなり大きく、収束予想値を高速に得ることは困難であった。
【０００６】
この問題を解決するための一つの技術として、本願出願人は、センサの出力信号に含まれる交流信号成分を抽出してその位相を反転させて原信号と加算することにより、センサの出力信号の雑音成分を除去する技術を開示している（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７４３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の技術は、単一振動雑音などに有効であったが、複数の交流雑音がある場合の雑音除去特性が不十分であった。
【０００９】
本発明は、この点を改善し、センサの出力信号に含まれる複数の雑音成分を速やかに且つ精度よく除去することができる信号処理方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の信号処理方法は、
物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対する９０度の移相処理を行う第１移相処理段階（Ｓ２）と、
前記９０度の移相処理を受けた信号に対して、さらに９０度の移相処理を行う第２移相処理段階（Ｓ３）と、
前記第１移相処理段階で得られた信号と前記第２移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階（Ｓ４）と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階（Ｓ５）と、
前記生成した雑音信号と前記入力信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階（Ｓ７）とを含んでいる。
【００１１】
また、本発明の請求項２の信号処理方法は、
物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に含まれる所定周波数より高い高域雑音成分を除去（Ｓ２１）し、該高域雑音成分が除去された信号から前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める信号処理方法であって、
前記低域雑音を除去する処理は、
前記高域雑音成分が除去された信号について、前記所定周波数以下の低域雑音成分に対する９０度の移相処理を行う第１移相処理段階（Ｓ２′）と、
前記９０度の移相処理を受けた信号に対して、さらに９０度の移相処理を行う第２移相処理段階（Ｓ３）と、
前記第１移相処理段階で得られた信号と前記第２移相処理段階で得られた信号に基づいて、前記高域雑音成分が除去された信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅とを求める段階（Ｓ４）と、
前記求めた位相と振幅を有する雑音信号を生成する段階（Ｓ５）と、
前記生成した雑音信号と前記高域雑音成分が除去された信号とを加算または減算して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める段階（Ｓ７）とを含むことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項３の信号処理方法は、請求項２の信号処理方法において、
前記第１移相処理を行う前段階として、入力信号に対してデシメーション処理を行うことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の請求項４の信号処理方法は、請求項１〜３のいずれかの信号処理方法において、
前記算出した位相から周波数情報を検出する段階（Ｓ４）と、
該算出した周波数情報と、前記第１移相処理および第２移相処理の周波数特性とに基づいて、雑音信号成分の低域の振幅誤差を補正する段階（Ｓ６）とを含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項５の信号処理方法は、
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する段階を含むことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項６の信号処理装置は、
物理量が負荷されたときのセンサ（１）の出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号または該信号に対して前処理された時系列の信号を入力信号として受け、該入力信号に対して９０度の移相処理を行う第１の移相手段（２２）と、
前記第１の移相手段によって９０度の移相処理を受けた信号に対してさらに９０度の移相処理を行う第２の移相手段（２３）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段（２５）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記入力信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段（２６）と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段（２８）と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記入力信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段（３１）とを備えている。
【００１６】
また、本発明の請求項７の信号処理装置は、
物理量が負荷されたときのセンサ（１）の出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理を行うＡ／Ｄ変換器（２１）と、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号を受け、所定周波数より高い高域雑音成分を除去する高域雑音除去部（４０）と、
前記高域雑音除去部の出力信号を受け、前記所定周波数以下の低域雑音成分を除去する低域雑音除去部（５０）とを有する信号処理装置であって、
前記低域雑音除去部が、
前記高域雑音除去部から出力される信号に対して９０度の移相処理を行う第１の移相手段（２２）と、
前記第１の移相手段によって９０度の移相処理を受けた信号に対してさらに９０度の移相処理を行う第２の移相手段（２３）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の位相を求める位相算出手段（２５）と、
前記第１の移相手段で得られた信号と前記第２の移相手段で得られた信号に基づいて、前記高域雑音除去部から出力される信号に含まれる交流信号成分の振幅を求める振幅算出手段（２６）と、
前記算出された位相と振幅とを有する雑音信号を生成する雑音信号生成手段（２８）と、
前記雑音信号生成手段で生成した雑音信号と前記高域雑音除去部から出力される信号とを加算合成または減算合成して、前記センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流成分を求める合成手段（３１）とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項８の信号処理装置は、請求項７記載の信号処理装置において、
前記第１の移相手段の前段に、入力信号に対してデシメーション処理を行うデシメーション手段（６０）を設けたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の請求項９の信号処理装置は、請求項６〜８のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記位相算出手段によって算出された位相情報から周波数情報を算出する周波数算出手段（２７）と、
前記算出した周波数情報と、前記第１の移相手段および第２の移相手段の周波数特性とに基づいて、前記雑音信号の低域の振幅誤差を補正する補正手段（２９）と備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の請求項１０の信号処理装置は、請求項６〜９のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記センサに対して前記物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に生じる前記雑音信号のレベルの変動を抑圧する非線形処理手段（６１）を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明では、物理量が負荷されたときのセンサの出力信号に対するＡ／Ｄ変換処理で得られた時系列の信号あるいはその信号に対する前処理で得られた時系列の信号を入力信号として、その入力信号に対する９０度の第１の移相処理を行い、そらにその信号に対する９０度の第２の移相処理を行い、第１の移相処理と第２の移相処理で得られた信号に基づいて、入力信号に含まれる交流信号成分の位相と振幅を算出し、その位相と振幅とを有する雑音信号を生成して、入力信号と合成することにより、センサに負荷された物理量に対応したレベルの直流信号成分を求めているので、複数の雑音成分が含まれている場合であっても、速やかに且つ精度よく直流成分を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
先ず始めに、本発明の信号処理方法を図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
図１に示しているように、本発明の信号処理方法は、質量、圧力等の物理量Ｍを受けたセンサの出力信号ｘ（ｔ）を、その周波数成分の上限の２倍より十分高い周波数でオーバサンプリングして、量子化雑音が極めて少ないデジタルの原信号Ｘ（ｋ）に変換する（Ｓ１）。
【００２３】
そして、この原信号Ｘ（ｋ）に対して９０度の第１の移相処理（Ｓ２）を行い、得られた信号Ｘｉ（ｋ）に対してさらに９０度の第２の移相処理（Ｓ３）を行う。これらの移相処理は、例えば広帯域にわたり９０度の移相処理が可能なヒルベルト変換器を２段接続して実現できる。ここで、少なくとも第１の移相処理で得られる信号Ｘｉ（ｋ）には、センサに負荷された物理量Ｍに対応した直流成分は含まれておらず、その直流成分に重畳している交流の雑音成分を移相した信号のみが含まれている。
【００２４】
次に、第１の移相処理で得られた信号Ｘｉ（ｋ）と、第２の移相処理でさらに９０度の移相処理を受けた信号Ｘｑ（ｋ）に対して、次の演算、
φ（ｋ）＝ｔａｎ−１［Ｘｉ（ｋ）／Ｘｑ（ｋ）］
Ａ（ｋ）＝［Ｘｉ（ｋ）２＋Ｘｑ（ｋ）２］１／２
ｆ＝（１／２π）［φ（ｋ）−φ（ｋ−１）］
により、瞬時位相φ（ｋ）、瞬時振幅Ａ（ｋ）および周波数ｆの情報を算出する（Ｓ４）。
【００２５】
次に、この算出された位相φ、周波数ｆ、振幅Ａの情報に基づいて、入力信号ｘ（ｔ）に含まれていた交流の雑音成分を１８０度移相した雑音成分ｎ（ｋ）が生成される。
【００２６】
即ち、位相φにπ／４が加算されて、直交する２つの正弦波、
Ｉ（ｋ）＝ｓｉｎ［φ（ｋ）＋π／４］
Ｑ（ｋ）＝ｃｏｓ［φ（ｋ）＋π／４］
が生成され、さらに振幅Ａが乗じられて加算され、
ｎ（ｋ）＝Ａ［Ｉ（ｋ）＋Ｑ（ｋ）］
の雑音成分が生成される（Ｓ５）。
【００２７】
そして、基本的にハイパスフィルタ型であるヒルベルト変換器による移相処理で生じる低域の振幅低下分を、周波数情報ｆに基づいて得られた補正用のフィルタにより補正して、入力信号Ｘ（ｋ）に含まれていた交流の雑音成分を１８０度移相した雑音成分Ｎ（ｋ）を生成する（Ｓ６）。
【００２８】
最後に、この生成した雑音成分Ｎ（ｋ）を原信号Ｘ（ｋ）と加算合成することで、原信号Ｘ（ｋ）に含まれていた雑音成分を相殺し、物理量Ｍに対応したレベルの直流信号成分を抽出する（Ｓ７）。
【００２９】
このように本発明の信号処理方法では、入力信号の交流成分に対して９０度の移相処理を２回を行い、１回目の出力と２回目の出力とに基づいて入力信号に含まれている交流成分の瞬時位相、瞬時振幅、周波数の情報を求め、それらの情報に基づいて雑音信号成分を生成して、原信号と合成することで、原信号に含まれている雑音成分を除去しているので、複数の雑音成分に対しても十分に除去効果が得られる。
【００３０】
図２に上記信号処理方法を用いた信号処理装置２０の実施形態を示す。
この信号処理装置２０は、図示しない物品搬送装置に備えられたロードセル等のセンサ１１の出力信号ｘ（ｔ）を、Ａ／Ｄ変換器２１により例えば２ｋＨｚでオーバサンプリングして、量子化雑音が少ないデジタルの原信号Ｘ（ｋ）を得て、第１の移相手段２２に入力している。
【００３１】
第１の移相手段２２は、例えばヒルベルト変換器からなり、原信号Ｘ（ｋ）に含まれる交流の雑音成分の９０度移相した信号Ｘｉ（ｋ）を第２の移相手段２３に出力する。
【００３２】
第２の移相手段２３でさらに９０度の移相処理を受けて出力される信号Ｘｑ（ｋ）は、遅延手段２４で第２の移相手段２３の処理時間分だけ遅延された信号Ｘｉ（ｋ）とともに、位相算出手段２５、振幅算出手段２６に入力される。
【００３３】
位相算出手段２５は、入力される信号Ｘｉ（ｋ）、Ｘｑ（ｋ）に対して、次の演算、
φ（ｋ）＝ｔａｎ−１［Ｘｉ（ｋ）／Ｘｑ（ｋ）］
を行い、位相情報φ（ｋ）を求める。
【００３４】
また、振幅算出手段２６は、次の演算、
Ａ（ｋ）＝［Ｘｉ（ｋ）２＋Ｘｑ（ｋ）２］１／２
を行い、振幅情報Ａ（ｋ）を求める。
【００３５】
位相情報φ（ｋ）は周波数算出手段２７に入力され、例えば位相情報φ（ｋ）の微分演算処理により、周波数情報ｆが求められる。
【００３６】
このようにして得られた位相情報φ（ｋ）、振幅情報Ａ（ｋ）および周波数情報ｆは、雑音信号生成手段２８に入力される。
【００３７】
雑音信号生成手段２８では、次の演算により雑音成分ｎ（ｋ）を生成し、補正手段２９に出力する。
【００３８】
ｎ（ｋ）
＝Ａ（ｋ）・｛ｓｉｎ［φ（ｋ）＋π／４］＋ｃｏｓ［φ（ｋ）＋π／４］｝
【００３９】
ここで、位相算出手段２５で算出される位相φは、第１の移相手段２２から出力される信号Ｘｉ（ｋ）についての位相であり、元の雑音信号に対してπ／２だけ移相しており、上記の式のようにφ（ｋ）にπ／４を加えて正弦と余弦の直交合成を行うことでさらにπ／２だけ移相するので、得られた雑音信号ｎ（ｋ）の位相は入力信号Ｘ（ｋ）に含まれる交流の雑音成分に対してπだけ位相がシフトしている。
【００４０】
補正手段２９は、ハイパス型のヒルベルト変換器を第１、第２の移相手段２２、２３で用いていることによる低周波成分の振幅低下分を補償するためのものであり、周波数算出手段２７によって得られた周波数情報ｆと前記第１、第２の移相手段２２、２３の周波数特性とに基づいて生成されたフィルタからなり、入力する雑音成分ｎ（ｋ）の振幅補正処理を行い、入力信号Ｘ（ｋ）に含まれていた交流の雑音成分を１８０度移相した雑音成分Ｎ（ｋ）を生成する。
【００４１】
この雑音成分Ｎ（ｋ）は、遅延手段３０により遅延された原信号Ｘ（ｋ）とともに合成手段３１で加算合成される。
【００４２】
したがって、合成手段３１からは、原信号Ｘ（ｋ）に含まれていた交流の雑音成分が相殺除去されて、センサ１１に負荷された物理量Ｍに対応したレベルの直流信号成分Ｓ（ｋ）が出力されることになる。
【００４３】
次に、本発明の実施形態のシミュレーション結果について説明する。
図３は、物理量Ｍに対応した振幅が０．５で、繰り返し周波数が３Ｈｚでセンサに負荷される場合で、且つ、周波数３９Ｈｚ、振幅０．０１、周波数３９．５Ｈｚ、振幅０．０１、周波数５５Ｈｚ、振幅０．０１、周波数６０Ｈｚ、振幅０．２、周波数６３Ｈｚ、振幅０．２、周波数９０Ｈｚ、振幅１の各交流成分が重畳している信号ｘ（ｔ）に対する処理を示しており、図３の（ａ）の入力信号Ｘ（ｋ）に対して、上記の雑音生成処理を行うことで、図３の（ｂ）のような雑音信号Ｎ（ｋ）が得られ、前記した原信号との合成処理により、図３の（ｃ）のように物理量に対応した振幅０．５を持つ繰り返し周波数３Ｈｚの信号Ｓ（ｋ）が得られている。
【００４４】
上記実施形態では、第１の移相手段２２および第２の移相手段２３で広帯域に９０度の移相処理を行う場合について説明したが、雑音の含まれる周波数帯域が広く、しかも、より低い周波数まで存在する場合、各移相手段でその全帯域における移相処理を行おうとするとタップ数が多くなり、信号遅延が大きくなる恐れがある。
【００４５】
これを解決するためには、図４のように、雑音周波数を所定周波数ｆａを境界として高域側と低域側に分け、図５のフローチャートに示しているように、予め所定周波数ｆａ以上の高域の雑音成分を除去（Ｓ２１）した信号Ｘ（ｋ）を生成してから、前記同様の処理手順Ｓ２′〜Ｓ７′により低域の雑音成分の除去処理を行う方法が有効である。
【００４６】
また、それを実現する装置としては、図６のように、所定周波数ｆａ以上の高域の雑音成分を除去するための高域雑音除去部４０をＡ／Ｄ変換器２１と前記実施形態と同構成の低域雑音除去部５０との間に設ける。
【００４７】
この高域側の雑音除去処理は、前記図１の方法、図２の構成で行うことが可能であり、より簡単なものとして、ＬＰＦフィルタによる高域除去処理であっても大きな遅延を与えることなく雑音除去が可能である。
【００４８】
ただし、少なくとも低域側の雑音除去処理は、前記した実施形態の方法で行う必要がある。この場合、第１、第２の移相手段２２、２３の周波数特性の下限周波数を低く設定する必要があるが、高域側の雑音は既に除去されているので、演算処理を低域側だけに限定して行うように設定すればよく、演算に必要なタップ数を少なくでき、大きな遅延を生じさせることなく、低域の雑音を除去することができる。
【００４９】
また、図７に示すように、高域側の雑音が除去された信号Ｘ（ｋ）に対してデシメーション手段６０により例えば１／２デシメーション処理（間引き処理）を行うことで、演算処理を簡易化してもよい。
【００５０】
上記のように雑音信号に対する処理の周波数帯域が低くなっている状態で、センサ１１に対して物理量Ｍが比較的短い周期で繰り返し負荷される場合、図８の（ａ）の信号Ｘ（ｋ）のように、物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる際に、図８の（ｂ）のように雑音信号Ｎ（ｋ）のレベルが大きく変動し、この変動分が合成手段３１で得られる信号Ｓ（ｋ）に現れてしまい、物理量を精度よく求めることが困難となる。
【００５１】
このような場合には、図９に示しているように、非線形処理手段４１を設け、物理量が負荷状態と非負荷状態の一方から他方に切り替わる期間だけ、振幅Ａを小さい値（例えば０）に平坦化して、雑音信号の変動の図８の（ｃ）のように抑圧することで、物理量を精度よく求めることができる。
【００５２】
図１０は、前記同様に、物理量Ｍに対応した振幅が０．５で、繰り返し周波数が３Ｈｚでセンサに負荷される場合で、且つ、周波数４１Ｈｚ、振幅０．５、周波数５０Ｈｚ、振幅０．０５、周波数９０Ｈｚ、振幅０．２、周波数１１Ｈｚ、振幅０．０３、周波数７０Ｈｚ、振幅０．２、の各交流成分が重畳している信号ｘ（ｔ）に対する処理を示しており、図１０の（ａ）の原信号Ｘ（ｋ）に対して、低域雑音除去部５０でデシメーション処理および非線形処理を行わない場合には図１０の（ｂ）の結果が得られ、低域雑音除去部５０で１／２デシメーション処理と非線形処理を行なった場合には図１０の（ｃ）の結果が得られている。
【００５３】
一見すると、図１０の（ｂ）の結果の方が図１０の（ｃ）の結果より良好に見えるが、図１０の（ｂ）を拡大した図１１の（ａ）と、図１０の（ｃ）を拡大した図１１の（ｂ）とを比較すれば明らかなように、低域雑音除去部５０で１／２デシメーション処理と非線形処理を行なっていない場合には、１１Ｈｚの信号のリップル成分が残っていて理論値に対して誤差があるが、低域雑音除去部５０で１／２デシメーション処理と非線形処理を行なった結果では広い時間領域で理論値０．５に対して誤差が少なく平坦になっているので、この間の任意のタイミングに測定しても極めて少ない誤差で物理量Ｍを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の信号処理方法の手順を示すフローチャート
【図２】本発明の信号処理装置の構成例を示す図
【図３】実施形態のシミュレーション結果を示す図
【図４】雑音周波数帯域を高域と低域に分けて処理する場合の説明図
【図５】高域雑音除去処理後に低域雑音除去処理を行う信号処理方法を示すフローチャート
【図６】高域雑音除去処理後に低域雑音除去処理を行う信号処理装置の構成例
【図７】低域雑音処理の前段階にデシメーション処理を行う信号処理装置の構成例
【図８】非線形処理を説明するための信号波形図
【図９】非線形処理を行う信号処理装置の構成例
【図１０】デシメーション処理と非線形処理の効果を説明するためのシミュレーション結果
【図１１】図１０を拡大した図
【符号の説明】
【００５５】
１１……センサ、２０……信号処理装置、２１……Ａ／Ｄ変換器、２２……第１の移相手段、２３……第２の移相手段、２４……遅延手段、２５……位相算出手段、２６……振幅算出手段、２７……周波数算出手段、２８……雑音信号生成手段、２９……補正手段、３０……遅延手段、３１……合成手段、４０……高域雑音除去部、５０……低域雑音除去部、６０……デシメーション手段、６１……非線形処理手段
【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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