(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期性を有するデータを入力する入力装置と、演算プログラムを格納したメモリと、該演算プログラムに基づき該データの極大値及び極小値を抽出し該極大値及び極小値の連続する3つの値から移動平均値を求める演算装置と、該演算装置で求められた移動平均値を出力する出力装置と、を備えたことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
該演算装置が、入力データの周期を含むデータ個数について移動平均値を求めることを特徴としたデータ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータ処理装置に関し、特に周期性を有するデータを平滑化するためのデータ処理装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
構造物を衝撃加振すると、２乗振動速度の時刻暦波形が発生する。図６はこの時刻暦波形を示したもので、この時刻暦波形を振動解析する手法の一つであるＳＥＡ法では解析対象となる構造物の損失率（ダンピング＝振動の減衰率）を求める必要がある。
【０００２】
図６において、損失率を求める一般的な方法としては、横軸の時間に対して縦軸の２乗振動速度を対数表示したときのグラフの傾きを示す回帰直線Ｒを求め、この回帰直線Ｒの傾きから損失率を求める方法が知られている。
【０００３】
具体的には、上記のＳＥＡ法では、得られた時刻暦データが６０ｄＢだけ減少する時間（Ｔ60）を求め、その値（Ｔ60）から、２．２０／（Ｔ60・ωc）で減衰率（損失率）を求めることになる。なお、ωcは使用するデータの周波数を示している。
【０００４】
しかしながら、図６に示すような振動する時刻暦波形の場合、データが大小を繰り返しながら次第に減衰して行くのが普通であり、この生データの状態からでは時間（Ｔ60）を求めることが難しく、従って直接回帰直線Ｒの傾きを求めることは困難である。
【０００５】
このような場合、従来においては最小２乗法を用いてデータ系列の回帰直線Ｒを求め、その回帰直線Ｒから傾きを求めるようにしている。
【０００６】
この場合、実際のデータでは６０ｄＢだけ減衰する前にデータがノイズに埋もれてしまうため、上記の回帰直線Ｒの傾きから減衰時間Ｔ60を推定することになる。
【０００７】
最小２乗法を用いる場合、推定する回帰直線ｙ＝ａｘ＋ｂと、実際のデータ（ｘ1,ｙ1）との残差２乗和Σ（ｙ1−ａｘ1−ｂ）2 を最小にするような定数ａ，ｂを求める必要がある。
【０００８】
しかしながら、このような計算においてはアルゴリズムが複雑となり簡単に回帰直線Ｒの傾きを求めることが難しい。
【０００９】
このように回帰直線の傾きを求めることが容易でないことから、特開昭６４─１９０９号公報に示すように、最小２乗法の代わりに平均値（及びその標準偏差）を用いることにより、周期性を有する振動データの範囲を含むように平滑化を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記の特開昭６４−１９０９号公報においては平均幅を周期成分に合わせて設定することにより周期性をキャンセルするものであり、このために平均値による平滑化を行う際に１周期に相当する幅で平滑化を行っており、この幅を決定するために適応型デジタルフィルタを用いていた。
【００１１】
このため、１周期分のデータを用いて平均演算を行う必要があり、演算に時間がかかるという問題があった。
【００１２】
従って本発明は、周期性を有するデータの平滑化をその周期性をキャンセルすることにより実行するデータ処理装置において、演算時間を短縮することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るデータ処理装置は、周期性を有するデータを入力する入力装置と、演算プログラムを格納したメモリと、該演算プログラムに基づき該データの極大値及び極小値を抽出し該極大値及び極小値の連続する3つの値から移動平均値を求める演算装置と、該演算装置で求められた移動平均値を出力する出力装置と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、該演算装置は、入力データの周期を含むデータ個数について移動平均値を求めることができ、また、該極大値及び極小値の連続する3つの値から移動平均値を求める。
【００１５】
以下に、本発明の原理を図１及び図２を用いて説明する。
本発明では、まず、図１に示すように平滑化すべきデータ列ｄ1,ｄ2,ｄ3,・・・,ｄ14の極大値及び極小値のみを抽出する。
【００１６】
そして、図２に示すように、縮小化された、すなわち間引きされた新たなデータ列ｄ1',ｄ2',ｄ3',...を作り出す。
【００１７】
この時、図１と図２との関係から、ｄ1'＝ｄ1,ｄ2'＝ｄ4,ｄ3'＝ｄ7,ｄ4'＝ｄ10,ｄ5'＝ｄ14,・・・となる。
【００１８】
このように縮小化されたデータ列において、連続する3つのデータを用いて移動平均値を求める。周期性を軽減できる最小のデータ個数である3つのデータを用いる場合の移動平均値は、図2の例では、次式のようにして求める。
dm1=(d1’+d2’+d3’)／3・・・式(1)
dm2=(d2’+d3’+d4’)／3・・・式(2)
dm3=(d3’+d4’+d5’)／3・・・式(3)
・・・・・・・
【００１９】
この移動平均演算は、単に加算平均を連続して求めて行くだけであるので、最小２乗法等に比べれば演算が非常に簡単になる。
【００２０】
なお、移動平均値を求めるために幾つのデータ列が必要であるかは、平滑化したデータに周期性が少なくなるようにするため、入力データの周期をカバーするだけのデータ個数（図6に示した周期性範囲のデータ）を選んで加算平均する必要がある。
【００２１】
このように、入力データの周期的な変化に関わらず移動平均値を求めることにより周期性を簡易な方法で、すなわち、短い演算時間で軽減し、以てより良い平滑化を実現することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係るデータ処理装置の実施例を示したもので、図中、１は周期性データを入力する入力装置を示し、２は演算プログラムを格納したメモリを示している。これらの入力装置１及びメモリ２は演算装置３に接続されており、演算装置３での演算結果としての移動平均値データは出力装置４に出力されるようになっている。
【００２３】
図４は図３に示したメモリ２に格納され、演算装置３で実行される演算プログラムにおける縮小化プログラムのフローチャートを示したものであり、以下にこの縮小化の実施例について説明する。
【００２４】
まず、入力装置１から演算装置３に入力される周期性のデータ系列がdata(1),data(2），data(3)...であるとし、縮小化されたデータ系列をそれぞれconv(1),conv(2),conv(3)...とする。また、最初のステップＳ１において、ｉ＝１，ｎ＝１とする。
【００２５】
そして、データ系列data(n)とdata(n+1)との乗算値の極性が下記の式に示すように変化すれば、その時のdata(n+1)が極値であると判断しデータを抜き出すためのステップＳ２を実行する。
【００２６】
(data(2)-data(1))×(data(3)-data(2))＞０  ・・・式(4)
(data(3)-data(2))×(data(4)-data(3))＞０  ・・・式(5)
(data(4)-data(3))×(data(5)-data(4))＜０  ・・・式(6)
・・・・・・・
【００２７】
すなわち、上記の式(4) 及び(5) においては乗算値が正となるが、式(6) の乗算値は負となり極性が変化していることを示しているので、この時のdata(4)を極値（極大値又は極小値）として抜き出し、縮小化されたデータ系列conv(i)=data(n+1)とし、ｉを“１”だけインクリメントし（ステップＳ２）、ｎをやはり“１”だけインクリメントした後（ステップＳ４）、ｉが所定の終値であるか否かを判定し（ステップＳ５）、ｉが終値になっていればデータの縮小化を終了する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るデータ処理装置によれば、平滑化すべき周期性を有するデータ列の極大値及び極小値を抽出して縮小化されたデータ列とし、この縮小化されたデータ列における連続する3つの値から移動平均値を求めるように構成したので、適応型デジタルフィルタなどを用いることなく簡単な演算で周期性を軽減したデータの平滑化を実現することが可能となる。
【００２９】
この効果を図５を参照して説明する。
図5には、実際に平滑化すべき周期性を有する生データＡと、この生データＡの前後3点を使って移動平均を取って生成したデータＢと、生データＡから縮小化されたデータの3点を使って移動平均を取って生成したデータＣとが示されている。
【００３０】
そして、データＡはデータＢにより周期性が軽減された波形に変換され、このデータＢはさらにデータＣにより一層周期性が取り除かれた波形になっていることが分かる。
【００３１】
最終的に本発明によって生成されるデータＣが生データＡの傾きを最も良く示しており、このデータＣは図６に示した回帰直線Ｒに相当するものであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデータ処理装置の原理図（１）である。
【図２】本発明に係るデータ処理装置の原理図（２）である。
【図３】本発明に係るデータ処理装置の実施例を示したブロック図である。
【図４】本発明に係るデータ処理装置で実行されるデータの縮小化の実施例を示したプログラムのフローチャート図である。
【図５】本発明により実際に生データに対する平滑化を行ったときのデータを示した波形図である。
【図６】構造物を衝撃加振した時の一般的な時刻暦データと回帰直線を示した波形図である。
【符号の説明】
１  入力装置
２  メモリ
３  演算装置
４  出力装置
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【図１】
0003785736.tif 000002
【図２】
0003785736.tif 000003
【図３】
0003785736.tif 000004
【図４】
0003785736.tif 000005
【図５】
0003785736.tif 000006
【図６】
0003785736.tif 000007