(57)【要約】【課題】複数の波形データを効率的に記憶して分析するとともに、記憶した波形データの特性や類似性を分析して表示することで、電磁環境や騒音環境を把握することができる信号測定分析装置を提供する。【解決手段】検出した信号を出力するセンサ３１と接続され、センサ３１から入力した信号の時間波形又は周波数スペクトルの少なくとも一方を波形を表す波形データとして測定して、データ記憶部１２に記憶させるデータ測定部１１と、波形データを読み出して、波形データの特徴量である波形パラメータを検出し、波形パラメータを含むレコードを生成してデータベース１５に蓄積する検出部１４と、データベース１５に蓄積された複数のレコードに含まれる波形パラメータと入力装置から入力された分析条件とに基づいて波形を分析する分析部１５と、分析の結果を表示装置１９に表示させる表示制御部１８とを具備する。【選択図】      図１
2007206037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出した信号を出力するセンサと接続され、当該センサから入力した前記信号の時間波形又は周波数スペクトルの少なくとも一方を測定するデータ測定部と、
前記データ測定部において測定した前記信号を波形データとして記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部から前記波形データを読み出して、当該波形データから前記波形データの特徴量である波形パラメータを検出し、当該波形パラメータを含むレコード生成する検出部と、
前記波形パラメータを含むレコードを記憶するデータベース部と、
前記データベース部から蓄積されたレコードを読み出して、前記データベース部に蓄積された１つ以上の波形パラメータと、任意に指定した分析条件とに基づいて波形データを分析する分析部と、
前記分析部における分析の結果を表示する表示部と、
を具備することを特徴とする信号測定分析装置。
【請求項２】
前記波形データの記憶を制御するトリガ信号を受信するトリガ信号受信部を備え、
前記データ測定部は、前記トリガ信号受信部がトリガ信号を受信したか否かを判定するトリガ判定手段を有し、当該トリガ判定手段がトリガ信号を受信したことを判定すると、測定した波形データを前記データベース部に記憶させる
ことを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項３】
前記データ測定部は、前記信号と予め定める上限閾値及び下限閾値とを比較して前記信号が前記上限閾値以上又は下限閾値以下であるか否かを判定する閾値判定手段を有し、当該閾値判定手段が、前記信号が前記上限閾値以上又は前記下限閾値以下であると判定すると、測定した波形データを前記データベース部に記憶させる
ことを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記時間波形から波形パラメータとして、
任意の時間区間における波形のピーク値、
任意の時間区間における波形の平均値、
任意の時間区間において定義されるエネルギー量、
時間軸上で定義される波形の立ち上がり率、
時間軸上で定義される波形の立ち上がり時間、
又は任意の時間区間の時間変化率、
の中から少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記周波数スペクトルから波形パラメータとして、
任意の周波数帯域間におけるスペクトルピーク値、
任意の周波数区間において所定値以上のスペクトルレベルを与える共振周波数値、
任意の周波数帯域におけるスペクトル平均値、
任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギー、
又は、任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギーの時間変化率、
の中から少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記波形パラメータとして、
前記周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域の周波数スペクトルと前記各周波数スペクトルの合計値との比率、
又は、前記周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域のエネルギースペクトルと前記各エネルギースペクトルの合計値との比率、
の中から少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項７】
前記分析部は、入力装置から波形パラメータの値を含む分析リクエストが入力されると、前記データベース部から、前記分析リクエストが含む波形パラメータの値で特定されるレコードを検索することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項８】
前記データベース部は、識別子をキーとしてレコードを記憶し、
前記分析部は、前記識別子を含む分析リクエストを入力すると、前記データベース部から、前記分析リクエストが含む識別子で識別されるレコードを検索することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項９】
前記分析部は、前記データベース部に記憶される所定のレコードに含まれる波形パラメータと他のレコードに含まれる波形パラメータとの相互相関係数を算出し、当該相互相関係数が所定の範囲内である場合、当該所定のレコードを抽出することを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項１０】
前記センサから入力した信号の前記センサの周波数特性による歪みを補正する補正用データが予め記憶される補正用データ記憶部から当該補正用データを読み出して、前記歪みを補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【請求項１１】
複数のレコードの波形パラメータに対して、指定された条件に従ってクラスタリング処理を実行して類似するレコードの内容を関係付けて表示画面上に表示する位置をクラスタリング位置として求め、当該クラスタリング位置と各レコードの内容とを関連付けて出力するクラスタリング処理部を備えることを特徴とする請求項１記載の信号測定分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁妨害波や騒音等の信号波形を測定し、信号波形の特徴を分析する信号測定分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や電源装置等の電子装置等から発生する電磁妨害波、静電気放電や雷等の自然現象に起因する電磁妨害波、アマチュア無線やＣＢ無線等の無線電波等の信号波形が、他の電子装置や電子デバイスの障害の要因となる問題がある。電子装置等の電磁障害に対する耐力は、半導体電子素子の高速化や低電力化に伴い低下傾向にあるため、このような信号波形による電磁障害の問題はますます深刻になりつつある。
【０００３】
このような電磁障害の問題に対し、原因となる信号波形を検出するため、電磁妨害原因探索方法（例えば、特許文献１参照）、電磁環境計測装置（例えば、特許文献２及び３参照）等が提案されている。これらの技術によれば、電磁妨害波を発生するおそれのある電子装置等の周辺に電磁妨害波の検出センサや電磁妨害波を測定する測定装置等を設置し、電磁障害が発生する前後の電磁環境を測定することができる。
【０００４】
また、車や航空機等による騒音による騒音問題も悪化している。このような騒音問題に対し、環境保全等の観点から都市部や飛行場付近における騒音がマイクロホンと信号測定装置との組み合わせや、マイクロホンとパソコンとの組み合わせ等によって、騒音原因となる信号波形が測定されている。
【０００５】
このような電磁環境や騒音環境の測定方法として、外部センサが検出した信号波形を測定装置に入力して測定する方法が様々提案されている（例えば、特許文献４乃至６参照）。また、測定装置における測定結果から検出した時間信号を内部メモリに一時記憶して、ピーク値や周波数スペクトル等を表示する機能を有する製品も普及している（例えば、日置電機株式会社製・メモリハイコーダ8826/8842、横河電機株式会社製・デジタルオシロスコープDL7440/DL7480）。
【特許文献１】特開平４−１７８５４８号公報
【特許文献２】特開平４−２９４２８５号公報
【特許文献３】特開平５−２２３８６７号公報
【特許文献４】特開平５−０２０４７２号公報
【特許文献５】特開平５−１１９０７２号公報
【特許文献６】特開平５−１４１１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように従来は電磁環境や騒音環境における妨害波等の信号波形の発生を把握することができるものの、例えば電磁妨害波や騒音等の信号波形の分析等について、以下のような問題があった。
【０００７】
（１）検出した複数の信号波形に関するデータの特性の統計的な評価が効率的に実行できない。
【０００８】
（２）検出した複数の信号波形に関するデータ毎の相対的な関係の評価が効率的に実行できない。
【０００９】
（３）新たに検出した信号波形に関するデータと過去に検出した信号波形に関するデータの類似性の評価が効率的に実行できない。
【００１０】
（４）新たに検出した信号波形に関するデータと類似する過去に検出した波形に関するデータの検索が効率的に実行できない。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて電磁環境や騒音環境を把握するため、複数の波形データを効率的に記憶して分析するとともに、記憶した波形データの特性や類似性を容易に分析して表示することのできる信号測定分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴に係る信号測定分析装置によれば、センサから入力した信号波形を測定して波形データとして記憶させるデータ測定部と、波形データを読み出して、波形データの特徴量である波形パラメータを検出し、波形パラメータを含むレコードを生成してデータベースに蓄積する検出部と、蓄積されたレコードを読み出し、データベースに蓄積された複数のレコードに含まれる波形パラメータと任意に指定した分析条件とに基づいて波形データを分析する分析部と、分析部における分析の結果を表示する表示部とを具備する。ここで、「波形データ」は、信号の時間波形又は周波数スペクトルのいずれかとする。また、分析部で使用される「分析条件」は、予めユーザによって入力されてメモリに記憶されていても良く、また、分析の処理を実行する際にユーザによって入力されてもよい。
【００１３】
上記構成の本発明によれば、電磁障害や騒音などの信号波形に関するデータを記憶し、分析することで、これらの信号波形により生じる問題の解析や対策に利用することができる。また、これらを効率的に表示することで、ユーザに対して妨害波等の信号波形の状況の把握を容易にする。
【００１４】
上記信号測定分析装置は、波形データの記憶を制御するトリガ信号を受信するトリガ信号受信部を備え、データ測定部は、トリガ信号受信部がトリガ信号を受信したか否かを判定するトリガ判定手段でトリガ信号を受信したことを判定すると、波形データを記憶させることが望ましい。例えばトリガ信号受信部が外部の電子装置と接続される場合、「トリガ信号」は、電子装置が所定のタイミングでトリガ信号受信部に送信する信号であることが考えられる。または、トリガ信号受信部が入力装置と接続される場合、「トリガ信号」は、ユーザによって入力装置を介して入力された信号であることが考えられる。
【００１５】
上記信号測定分析装置のデータ測定部は、信号波形と予め定める上限閾値及び下限閾値とを比較して信号波形が上限閾値以上又は下限閾値以下であるか否かを判定する閾値判定手段で信号が上限閾値以上又は下限閾値以下であると判定すると、波形データを記憶させることが望ましい。
【００１６】
上記のように、データ測定部では、指定されたタイミングで波形データを測定して記憶することにより、分析に有益なデータを選択し記憶させ、分析に用いることができる。
【００１７】
上記信号測定分析装置の検出部は、時間波形から波形パラメータとして、任意の時間区間における信号波形のピーク値、任意の時間区間における信号波形の平均値、任意の時間区間信号波形において定義されるエネルギー量、時間軸上で定義されるの立ち上がり率、時間軸上で定義される信号波形の立ち上がり時間、又は任意の時間区間の時間変化率の中から少なくとも１つを検出することが望ましい。
【００１８】
上記信号測定分析装置の検出部は、周波数スペクトルから波形パラメータとして、任意の周波数帯域間におけるスペクトルピーク値、任意の周波数区間において所定値以上のスペクトルレベルを与える共振周波数値、任意の周波数帯域におけるスペクトル平均値、任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギー、又は、任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギーの時間変化率の中から少なくとも１つを検出することが望ましい。
【００１９】
上記信号測定分析装置の検出部は、波形パラメータとして、周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域の周波数スペクトルと各周波数スペクトルの合計値との比率、又は、周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域のエネルギースペクトルと各エネルギースペクトルの合計値との比率の中から少なくとも１つを検出することが望ましい。
【００２０】
上記信号測定分析装置の分析部は、分析リクエストが含む波形パラメータの値で特定されるレコードをデータベースから検索することが望ましい。この「分析リクエスト」は、入力装置を介してユーザによって入力される。分析部は、分析リクエストが入力された際に分析リクエストが含む波形パラメータで特定されるレコードを検索してもよい。また、分析部は、予め入力された分析リクエストをメモリに記憶しておき、所定のタイミングでメモリからこの分析リクエストを読み出し、分析リクエストが含む波形パラメータで特定されるレコードを検索してもよい。
【００２１】
上記信号測定分析装置のデータベースは、識別子をキーとしてレコードを記憶し、分析部は、分析リクエストが含む識別子で識別されるレコードをデータベースから検索することが望ましい。この「分析リクエスト」は、例えば信号測定分析装置の入力装置を介して入力される。
【００２２】
上記信号測定分析装置の分析部は、所定のレコードに含まれる波形パラメータと他のレコードに含まれる波形パラメータとの相互相関係数を算出し、相互相関係数が所定の範囲内である場合、所定のレコードを抽出することが望ましい。ここで、「所定のレコード」とは、例えば新たにデータベースに追加されたレコードである。また、「所定のレコード」は、予めデータベースに記憶されているレコードから入力装置を介してユーザにより指定されたレコードや、分析部が任意に選択したレコードであってもよい。
【００２３】
上記信号測定分析装置は、信号のセンサの周波数特性による歪みを補正する補正用データを読み出して、歪みを補正する補正部を備えることが望ましい。
【００２４】
上記のように、補正部でセンサの歪みを補正することで、分析部における分析の精度を向上させることができる。
【００２５】
上記信号測定分析装置は、複数のレコードの波形パラメータに対して、指定された条件に従ってクラスタリング処理を実行して類似するレコードの内容を関係付けて表示画面上に表示する位置をクラスタリング位置として求め、クラスタリング位置と各レコードの内容とを関連付けて出力するクラスタリング処理部を備えることが望ましい。
【００２６】
上記のように、クラスタリング処理部で決定されたクラスタリング位置を利用して類似するレコードの内容を関連付けて表示することで、ユーザは、蓄積された各信号波形に関するデータの関係が把握しやすくなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数の波形データを効率的に記憶して分析するとともに、記憶した波形データの特性や類似性を分析して表示することで、電磁環境や騒音環境を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の最良の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の最良の実施の形態に係る信号測定分析装置１の構成を説明するブロック図である。信号測定分析装置１は、電磁妨害波や騒音等の妨害波等の信号波形を測定して分析するとともに、その分析結果を表示することで電磁環境や騒音環境等の管理を容易にする。ここで「信号波形」とは、放射あるいは通信回線などを経由して伝わる電磁妨害波、自然現象に起因する電磁妨害波、無線電波等の電磁妨害波、騒音等の信号である。
【００３０】
信号測定分析装置１は、センサ３１やセンサ３２等のセンサと接続されており、これらのセンサ３１やセンサ３２が検出した信号波形を入力する。
【００３１】
センサ３１は、例えばアンテナや電流プローブ又はマイクロホン等のいずれかによって構成されている。このセンサ３１は、信号波形を発生するおそれのある電子装置２１の付近に設置されることにより、電子装置２１が発生する信号波形を検出することができる。例えば、センサ３１がアンテナである場合には電磁妨害波等の信号波形を検出することができ、センサ３１がマイクロホンである場合には騒音の信号波形を検出することができる。
【００３２】
また、センサ３２も上述したセンサ３１と同様にアンテナや電流プローブ等のいずれかによって構成されているが、センサ３１と異なる構成であるか又は異なる位置に設置されている。そのため、センサ３２は、センサ３１と異なる信号波形を検出することができる。
【００３３】
ここでは、信号測定分析装置１に接続されるセンサの数は限定しないが、異なる構成のセンサ又は異なる位置に設置されるセンサが複数接続された場合、多種の信号波形に関するデータをデータベースに蓄積することができる。なお、以下の説明においては、センサ３１を用いるが、適宜センサ３２等の他のセンサで置き換えても同様である。
【００３４】
信号測定分析装置１は、図１に示すようにその機能上、データ測定部１１、データ記憶部１２、トリガ信号受信部１３、検出部１４、データベース１５、分析部１６、入力装置１７、表示制御部１８及び表示装置１９を有している。
【００３５】
データ測定部１１は、時間波形測定部１１ａ及び周波数スペクトル測定部１１ｂを有し、センサ３１から入力した信号波形を波形データとしてデータ記憶部１２に記憶する。また、データ記憶部１２は、時間波形記憶部１２ａと、周波数スペクトル記憶部１２ｂを有し、データ測定部１１で測定した波形データを一次的に記憶する。このデータ記憶部１２は、例えば半導体メモリ等で構成される。
【００３６】
具体的に、時間波形測定部１１ａは、センサ３１から入力した信号波形をサンプリングして時間波形を測定した結果を波形データとして時間波形記憶部１２ａに記憶する。また、周波数スペクトル測定部１１ｂは、センサ３１から入力した信号波形をサンプリングして信号波形の周波数スペクトルを測定した結果を波形データとして周波数スペクトル記憶部１２ｂに記憶する。
【００３７】
トリガ信号受信部１３は、電子装置２１等の接続される外部の装置からトリガ信号を受信する。このトリガ信号は、データ測定部１１における測定の開始に利用される。例えばトリガ信号受信部１３が図１に示すように外部の電子装置２１と接続される場合、トリガ信号は、電子装置が所定のタイミングでトリガ信号受信部１３に送信する信号であることが考えられる。または、トリガ信号受信部１３が信号測定分析装置１の入力装置１７と接続される場合（図示せず）、トリガ信号は、ユーザによって入力装置１７を介して入力された信号であることが考えられる。
【００３８】
検出部１４は、データ記憶部１２から波形データを読み出し、波形データの特徴量である波形パラメータを検出する。また、検出部１４は、検出した波形パラメータをデータベース１５に記憶する。検出部１４が検出する波形パラメータは、例えば時間領域のピーク値や周波数領域のピーク値等を数値化した特徴量である。なお、検出部１４で検出する波形パラメータの数は問わず、１つの波形データから複数の波形パラメータを検出してもよい。
【００３９】
データベース１５は、データ測定部１１で測定された波形データや、検出部１４で検出された波形パラメータ等を含むレコードを蓄積して記憶する。図２は、データベース１５で記憶されるデータの一例である。図２に示すように、各レコードは、波形データを識別する「波形データ識別子」をキーとして、波形データの元となる信号波形をセンサが検出した「測定日時」と、データ測定部１１で測定した波形データである「時間波形」及び「周波数スペクトル」と、検出部１４で検出した「波形パラメータ」と、信号の周波数スペクトルの算出等に利用する「解析条件」と、センサ３１の種別である「センサ条件」と、「ノイズ種別」等から構成される。
【００４０】
データベース１５には、検出部１４で波形パラメータが検出されると、検出された波形パラメータを含むレコードが新たに生成されて記憶される。また、データベース１５では、センサ３１で検出された信号波形に基づいて生成されたレコードの他に、ノイズの一例となる基準用の信号を生成し、その基準用の信号に基づくパラメータ等を含むレコードを記憶してもよい。図２の例では、波形データ識別子「ｉ＋１」及び「ｉ＋２」がこのような基準用の信号に関するレコードである。この場合、波形データ識別子「ｉ＋１」で識別されるレコードは、ＣＢ波のノイズである基準用の信号に関するレコードである。従って、この「波形データ識別子「ｉ＋１」であるレコードが含む波形パラメータの値」と「任意のレコードの波形パラメータの値」とが相関する場合、任意のレコードは、ＣＢ波のノイズに関するものであると判定する。
【００４１】
分析部１６は、データベース１５から読み出したデータを、指定条件に従って分析する。分析部１６は、例えば新たに入力した特定の条件に一致するレコードを検索したり、新たに入力したデータに類似するレコードを検索してデータの種別を判定することで分析処理を実行する。
【００４２】
表示制御部１８は、データベース１５が記憶するデータや、分析部１６における分析結果を表示装置１９に表示する。表示装置１９は、表示ディスプレイであって、表示制御部１８からの操作指示信号に従って、例えば分析部１６における分析結果とともに、時間波形測定部１１ａが測定した時間波形や周波数スペクトル測定部１１ｂが測定した周波数スペクトル、検出部１４が検出した波形パラメータの値等を表示する。
【００４３】
ここで、図１に示す信号測定分析装置１は、データ測定部１１で時間波形測定部１１ａ及び周波数スペクトル測定部１１ｂを有しているが、いずれか一方を有していれば、図１に示す信号測定分析装置１と同様の効果を得ることができる。また、この場合、データ記憶部１２は、測定部に対応する記憶部を備えていれば良い。
【００４４】
＜信号測定分析装置における処理＞
図３は、信号測定分析装置１における処理を説明するフローチャートである。データ測定部１１は、センサ３１から入力した信号波形に対して測定処理を実行し、信号波形から測定した波形データをデータ記憶部１２に記憶する（Ｓ１）。
【００４５】
その後、検出部１４は、データ記憶部１２から読み出した波形データに対して検出処理を実行し、波形データから波形データの特徴量である波形パラメータを検出し（Ｓ２）、検出した波形パラメータを含む新たなレコードを生成してデータベース１５に追加して記憶する（Ｓ３）。
【００４６】
分析部１６は、所定のタイミングでデータベース１５から読み出したデータに対して分析処理を実行する（Ｓ４）。その後、表示制御部１８は、ステップＳ０４の分析処理で得られた分析結果を表示装置１９に表示する（Ｓ５）。
【００４７】
続いて、各ステップにおける処理について説明する。 
＜＜測定処理＞＞
まず、データ測定部１１で実行される測定処理（図３のＳ１）について説明する。
【００４８】
測定処理の対象となる信号波形の一例として、以下の（１）〜（３）が考えられ、これらは、時間波形測定部１１ａ及び周波数スペクトル測定部１１ｂに共通する。
【００４９】
（１）データ測定部１１は入力した信号波形が予め定める閾値以上であるか又は閾値以下であるかを判定する閾値判定手段（図示せず）を有し、この閾値判定手段によって予め定める閾値以上又は閾値以下であると判定された信号波形。 
（２）データ測定部１１はトリガ信号受信部１３がトリガ信号を受信したか否かを判定するトリガ判定手段（図示せず）を有し、このトリガ判定手段がトリガ信号を受信したと判定した時点にデータ記憶部１２に一時記憶された信号波形。 
（３）データ測定部１１はトリガ信号受信部１３がトリガ信号を受信したか否かを判定するトリガ判定手段（図示せず）を有し、このトリガ判定手段がトリガ信号を受信したと判定した後にデータ測定部１１に入力した信号波形。
【００５０】
なお、時間波形１１ａにおける時間波形の測定には、汎用されているオシロスコープ等が利用される。また、周波数スペクトル測定部１１ｂにおける周波数スペクトルの測定には、汎用されている周波数アナライザ等が利用され、時間領域で測定した信号を時間−周波数変換する「実時間解析方法」、任意に指定した複数の通過帯域毎の中心周波数を掃引する「周波数掃引同調方式」、複数の通過周波数分析フィルタを通過する信号を解析する「リアルタイム方式」等により測定される。
【００５１】
＜＜検出処理＞＞
次に、検出部１４で実行される検出処理（図３のＳ２）について説明する。 
検出処理が開始されるタイミングの一例として、データ記憶部１２に新たな波形データが記憶されたタイミングが考えられる。
【００５２】
検出処理が開始すると、検出部１４は、時間波形記憶部１２ａから読み出した時間波形から求めた周波数スペクトルに基づいて、波形パラメータを検出する。または、検出部１４は、周波数スペクトル記憶部１２ｂから読み出した周波数スペクトルに基づいて、波形パラメータを検出する。
【００５３】
図４を用いて、検出部１４において時間波形記憶部１２ａから読み出した時間波形から波形パラメータを検出する処理の一例を説明する。検出部１４は、時間波形記憶部１２ａから読み出した時間波形（図４（ａ））に対して時間−周波数変換を施して、周波数スペクトル（図４（ｂ））を求める。その後、検出部１４は、求めた周波数スペクトル（図４（ｂ））から、予め指定された周波数帯域毎のエネルギースペクトルＥ（ｎ）を求める。続いて、検出部１４は、式１に示すように、求めた各エネルギースペクトルＥ（ｎ）について、各帯域のエネルギースペクトルの合計値ΣＥに占める比率Ｒ（ｎ）を求めることにより、この比率Ｒ（ｎ）を１つの時間信号の特徴量を波形パラメータＲ（ｎ）として検出している。
【００５４】
なお、図４に示す例では、各周波数帯域のエネルギースペクトルを用いているが、エネルギースペクトルに変えて、各周波数帯域の周波数スペクトルを用いて波形パラメータとして利用してもよい。
【００５５】
このように、検出部１４では、検出した信号の周波数に関する情報を広く利用して波形パラメータを求めることで、特定の共振周波数を持たない信号の特徴量である波形パラメータを検出することができる。
【００５６】
図４を用いて上述した例では、時間波形測定部１１ａが測定した時間波形から求めた周波数スペクトルに基づいて波形パラメータを検出する例を説明したが、時間波形測定部１１ａが存在しない信号測定分析装置の場合、周波数スペクトル測定部１１ｂが測定した周波数スペクトルから波形パラメータを検出しても同様の結果を得ることができる。また、時間波形測定部１１ａが測定した時間波形からピーク値等の波形パラメータを検出しても同様の結果を得ることができる。
【００５７】
ここで、検出部１４が時間波形から検出する波形パラメータの一例として、「任意の時間区間における信号波形のピーク値」、「任意の時間区間における信号波形の平均値」、「任意の時間区間において定義されるエネルギー量」、「時間軸上で定義される信号波形の立ち上がり率」、「時間軸上で定義される信号波形の立ち上がり時間」、「任意の時間区間の時間変化率」等がある。また、検出部１４が周波数スペクトルから検出する波形パラメータの一例として、「任意の周波数帯域間におけるスペクトルピーク値」、「任意の周波数区間において所定値以上のスペクトルレベルを与える共振周波数値」、「任意の周波数帯域におけるスペクトル平均値」、「任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギー」、「任意の周波数帯域間のスペクトル量で定義されるエネルギーの時間変化率」等がある。
【００５８】
その他、検出部１４は、「周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域の周波数スペクトルと各周波数スペクトルの合計値との比率」や「周波数スペクトルを任意に分割して求めた各周波数帯域のエネルギースペクトルと各エネルギースペクトルの合計値との比率」を波形パラメータとして検出してもよい。
【００５９】
＜＜分析処理＞＞
続いて、分析部１６で実行される分析処理（図３のＳ４の処理）について説明する。 
分析処理が開始されるタイミングの一例として、データベース１５に新たなレコードが追加して記憶されたタイミングや、分析操作のリクエストを入力装置を介して入力したタイミングが考えられる。これらのタイミングは、ユーザによって自由に選択して利用しても良い。
【００６０】
分析処理が開始されると、分析部１６は、データベース１５からデータを読み出してデータを分析する。分析部１６における分析の方法には、以下の（１）又は（２）ような方法がある。 
（１）分析リクエストが入力されると、分析リクエストで条件として指定された値に適合するレコードを検索して分析結果とする方法。この場合、条件として指定する値は、「波形データ識別子の値」や「波形パラメータの値」等がある。この分析リクエストは、分析処理を操作する操作指示信号であって、ユーザによって入力装置１７を介して入力される。
【００６１】
（２）評価の対象である所定のレコード（評価データ）と他のレコード（比較対象データ）との相互相関係数を算出し、所定の相関性を有するレコード（比較対象データ）を抽出して分析結果とする方法。例えば、データベース１５に新たなレコードが蓄積されたタイミングで分析処理を開始する場合、新たにデータベース１５に蓄積されたレコードを評価データとして用い、他の各レコードを比較対象データとする。また、分析処理を操作する分析リクエストを入力したタイミングで分析処理を開始する場合、データベース１５に記憶されるレコードの中から、リクエストで特定されるレコードを評価データとして用い、他の各レコードを比較対象データとする。他にも、所定のタイミング（定期的等）で分析処理をする場合、分析部１６が任意に評価データとするレコードを選択し、他の各レコードを比較対象データとする方法等もある。
【００６２】
例えば、上記（１）の分析方法による分析結果は、図５に示すような結果画面１００として表示装置１９に表示される。図５に示す結果画面１００は、分析処理によって、図２に示したデータの波形データ識別子が「１」のレコードが検索され、結果表示部１００ａとして表示される例である。
【００６３】
また、上記（２）の分析方法の場合、図６に示すように、分析部１６は、評価データであるレコードの波形パラメータ（図６Ｓ４１中、「ＤａｔａＡ」）を抽出して相互相関係数の算出に利用する値として設定し（Ｓ４１）、また、データベース１５からデータを読み出し、比較対象データであるレコードの波形パラメータ（図６Ｓ４２中、「Ｄａｔａ１，Ｄａｔａ２…」）を抽出して相互相関係数の算出に利用する他の値として設定する（Ｓ４２）。なお、図６中Ｓ４１における評価データＡは、データ測定部１１で測定された波形データ、あるいは、データベース部１５に記録済みの波形データのいずれも想定される。
【００６４】
続いて、分析部１６は、ステップＳ４１及びＳ４２で設定した評価データの波形パラメータ及び比較対象データの波形パラメータについて相互相関係数を算出して（Ｓ４３）、データを分析する（Ｓ４４）。その後、分析部１６は、ステップＳ４４における分析結果を含む結果画面データを表示制御部１８に出力する（Ｓ４５）。
【００６５】
表示制御部１８は分析部１６から入力した結果画面データに基づいて、表示装置１９に分析結果を表示する（Ｓ５）。この図６に示すステップＳ５は、図２のステップＳ５と同一の処理である。
【００６６】
このように、相互相関係数の算出を利用した分析の場合、分析部１６は、例えば算出された相互相関係数が予め定める閾値以上である場合、この相互相関係数の算出に用いた評価データで特定される信号波形を抽出してノイズと特定し、分析結果とする。また、分析部１６が出力する結果画面データは、この分析結果を含み、表示制御部１８は、信号波形として抽出された評価データに関する情報を含む図７に示すような結果画面１１０を表示装置１９に表示する。
【００６７】
図７に示す結果画面１１０は、時間波形を表示する時間波形表示部１１０ａと分析処理で算出された結果である相関性を表示する相互相関係数表示部１１０ｂとを有している。図７に示す例では、評価データと比較対象データとの相関性が予め指定した値に応じて表示されており、例えば、「ＣＢ波」は、相互相関係数が「１．００」であるため「類似度大」と評価され、「電機鉄道ノイズ」は、相互相関係数が「０．３５」であるため「類似度小」等のように、簡易に評価信号の特性を把握することが出来る。
【００６８】
上述したように、上記（１）の方法では、条件として入力された値に適合するレコードをデータベース１５に記憶されるデータから検出して、所定の値で特定される信号波形の性質を把握することができる。また、上記（２）の方法では、評価データとデータベース１５に記憶される評価対象データとの相互相関係数を求め、相関性がある評価データで特定される信号波形の性質を把握することができる。
【００６９】
したがって、本発明の最良の実施の形態に係る信号測定分析装置によれば、測定した電磁障害や騒音等の信号波形に関するデータを蓄積して記憶し、分析し電磁環境や騒音環境等における管理をすることで、妨害波等の信号波形の解析や対策に利用することができる。具体的に分析としては、検出した複数の信号波形に関するデータの特性の統計的な評価や、検出した複数の信号波形に関するデータ毎の相対的な関係の評価や、新たに検出した信号波形に関するデータと過去に検出した信号波形に関するデータの類似性の評価、新たに検出した信号波形に関するデータと類似する過去に検出した信号波形に関するデータの検索等を実行することができる。
【００７０】
また、本発明の最良の実施の形態に係る信号測定分析装置によれば、過去のデータの検索や相関するデータの検索等の分析の結果を効率的に表示することで、ユーザに対して信号波形の状況の把握を容易にする。また、波形データの測定、波形パラメータの検出、信号波形の分析を１つの装置内で行うことによって、装置構成の効率化を図ることもできる。
【００７１】
＜変形例１＞
図８は、本発明の最良の実施の形態の変形例に係る信号測定分析装置１ａの構成を説明するブロック図である。図８に示すように、信号測定分析装置１ａは、補正部４１及び補正用データ記憶部４２を有する点で信号測定分析装置１と異なる。センサ３１は、一定の周波数特性を有するため、検出された信号はこの周波数特性によって歪みが生じている。そのため、信号測定分析装置１ａは、この周波数特性による歪みを補正する。
【００７２】
補正用データ記憶部４２は、信号測定分析装置１ａと接続される各センサ３１から得られた信号波形の周波数特性による歪みを補正するためのデータが予め記憶されている。また、補正部４１は、補正用データ記憶部４２に記憶されるデータを読み出し、検出部１４が検出処理で利用する周波数スペクトルに対して、センサ３１の周波数特性で生じる歪みを補正する。
【００７３】
具体的に、補正用データ記憶部４２は、センサ３１における検出感度の特性を表す特性値と、センサ３１が測定可能な任意の値である基準値とを関連付ける補正用データを予め記憶している。また、補正部４１は、補正処理を開始すると、補正用データ記憶部４２から補正用データを読み出し、周波数スペクトルを任意の間隔でサンプリングされた値が基準値に対して所定値以上小さい場合、周波数スペクトルの任意の値を特性値の変化比率で増加して補正し、周波数スペクトルの任意の値が基準値に対して所定値以上大きい場合、周波数スペクトルの任意の値を特性値の変化比率で減少して補正する。その後、補正部４１は増加又は減少して補正した値を検出部１４に出力する。また、時間波形についてデータを補正する場合、時間波形記憶部１２ａで記憶される時間波形について、時間−周波数変換した後、上述した方法と同様にセンサ３１の周波数特性を補正する。
【００７４】
このように、補正部においてセンサで検出する信号の歪みを補正することで、分析部における分析結果の精度を向上させることができる。
【００７５】
＜変形例２＞
図９は、本発明の最良の実施の形態の他の変形例に係る信号測定分析装置１ｂの構成を説明するブロック図である。図９に示すように、信号測定分析装置１ｂは、クラスタリング処理部４３を有している点で信号測定分析装置１と異なる。
【００７６】
クラスタリング処理部４３は、指定された条件に従って波形パラメータで特定される複数のデータに対してクラスタリング処理実行し、条件で指定された次元のクラスタリング位置を求める。クラスタリング位置は、クラスタリング処理結果における各波形データの対応位置を表すものである。このクラスタリング位置によって、各レコードの波形パラメータで特定されるデータ間の関係を表すことができる。クラスタリング処理においては、汎用されているアルゴリズムによって、予め指定した回数や最適化関数の収束レベルを考慮した回数の最適化処理が繰り返される。また、クラスタリング処理部４３は、指定された条件でクラスタリング処理が終了すると、各波形パラメータで特定されるデータと求めたクラスタリング位置とを関連付けた結果データを出力する。
【００７７】
波形パラメータのクラスタリング処理のアルゴリズムとしては、一般的な自己組織化処理法（「T.Kohonen, ”Self-organizing maps”, Springer, Berlin, Heidelberg New York［２版］,  1997.」参照）、K-means法（「J.Han and M.Kamber, ”Data minig concept and techniques”, Academic Press,2001」参照）、階層型クラスタリング法（「宮本,「クラスター分析」森北出版,1999.」参照）等を利用する。クラスタリング位置の次元数としては、自己組織化処理法であれば１次元、２次元平面あるいは３次元のうちいずれかを予め指定することとなり、K-means法や階層型クラスタリング法であれば２次元が割り当てられる。
【００７８】
図１０は、自己組織化処理法を利用したクラスタリング処理の一例を説明する図である。まず、クラスタリング処理部４３は、クラスタリング処理の対象とする全てのレコードについて、波形パラメータを抽出して入力データとして設定する（Ｓ６１）。また、クラスタリング処理部４３は、クラスタリングサイズや最適化処理時の収束条件を設定する（Ｓ６２）。クラスタリング処理部４３は、ステップＳ６１及びＳ６２において、予め信号測定分析装置１ｂに設定されている条件を利用して設定してもよく、また、入力装置１９を介してユーザによって入力された操作リクエストに従って設定してもよい。
【００７９】
続いて、クラスタリング処理部４３は、指定したクラスタリングサイズに対応する荷重ベクトルを初期化し（Ｓ６３）、ステップＳ６２で設定したクラスタリングサイズに基づいて入力データを設定する（Ｓ６４）。
【００８０】
その後、クラスタリング処理部４３は、設定した入力データと荷重ベクトルの類似度が大きくなるように荷重ベクトルを更新する最適化処理をステップＳ６２で設定した条件を満足するまで（処理が収束するまで）繰り返す（Ｓ６６，Ｓ６７）。
【００８１】
最適化処理が終了すると（Ｓ６７でＹＥＳ）、分析部１６は、最適化処理が収束した条件で特定される各データの関係から表示領域を定めてクラスタリング位置とし、この表示領域であるクラスタリング位置を決定し各データとを関連付ける結果データをクラスタリング処理の結果として出力し、表示制御部１８は表示装置１９に結果画面を表示する（Ｓ６８）。
【００８２】
図１１は、クラスタリング処理によって、８個の入力データが選択され、設定された次元数が２である場合の分析結果を表示する結果画面１２０の一例である。この結果画面１２０は、クラスタリング処理の結果を表示するクラスタリング結果表示部１２０ａを有している。
【００８３】
例えば、クラスタリング結果表示部１２０ａでは、クラスタリング位置の情報要素をｘ座標とし、他方の情報要素をｙ座標として、各クラスタリング位置に対応する波形データを示す内容としてＤａｔａ１〜Ｄａｔａ８をｘ座標とｙ座標で決まる位置に配置して表示する。図１１の例では、Ｄａｔａ７，Ｄａｔａ６及びＤａｔａ８が隣接して表示されていることから、ユーザは、これらのデータに対応する波形データの特性が類似していることを視覚的に判断することができる。また、次元数が１である場合、クラスタリング結果表示部１２０ａは、直線上に各データを表示し、次元数が３である場合、クラスタリング結果表示部１２０ａは、三次元空間内に各データを表示する。
【００８４】
このように、複数の信号波形に関するデータの相対的な関係を視覚情報として表示することで、ユーザは複数の信号波形に関する類似性を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の最良の実施の形態に係る信号測定分析装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】信号測定分析装置のデータベースで記憶されるデータの一例である。
【図３】信号測定分析装置における処理を説明するフローチャートである。
【図４】検出部において時間波形から波形パラメータを検出する処理の一例を説明する図である。
【図５】表示装置に表示される結果画面の一例である。
【図６】分析処理の一例を説明する図である。
【図７】表示装置に表示される結果画面の他の例である。
【図８】本発明の最良の実施の形態の変形例に係る信号測定分析装置の構成を説明するブロック図である。
【図９】本発明の最良の実施の形態の他の変形例に係る信号測定分析装置の構成を説明するブロック図である。
【図１０】クラスタリング処理の一例を説明する図である。
【図１１】表示装置に表示される結果画面の一例である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１ａ，１ｂ…信号測定分析装置
１１…データ測定部
１１ａ…時間波形測定部
１１ｂ…周波数スペクトル測定部
１２…データ記憶部
１２ａ…時間波形記憶部
１２ｂ…周波数スペクトル記憶部
１３…トリガ信号受信部
１４…検出部
１５…データベース
１６…分析部
１７…入力装置
１８…表示制御部
１９…表示装置
２１…電子装置
３１，３２…センサ
４１…補正部
４２…補正用データ記憶部
４３…クラスタリング処理部
【図１】
2007206037.tif 000003
【図２】
2007206037.tif 000004
【図３】
2007206037.tif 000005
【図４】
2007206037.tif 000006
【図５】
2007206037.tif 000007
【図６】
2007206037.tif 000008
【図７】
2007206037.tif 000009
【図８】
2007206037.tif 000010
【図９】
2007206037.tif 000011
【図１０】
2007206037.tif 000012
【図１１】
2007206037.tif 000013