JPS61721A - Abnormality detector - Google Patents
Abnormality detectorInfo
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- JPS61721A JPS61721A JP12250684A JP12250684A JPS61721A JP S61721 A JPS61721 A JP S61721A JP 12250684 A JP12250684 A JP 12250684A JP 12250684 A JP12250684 A JP 12250684A JP S61721 A JPS61721 A JP S61721A
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は各種センサより得られる計測信号を基にして
計測信号に突発的に現れる異常もしくけ特異々信号を検
出する異常検出装置に関するものである。月下発電装置
等に取付けた振動加速度計の信号から装置の異常を検出
する場合を例として説明する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an abnormality detection device that detects an unusual signal that suddenly appears in a measurement signal based on measurement signals obtained from various sensors. . An example will be explained in which an abnormality in a device is detected from a signal from a vibration accelerometer attached to a lunar power generation device or the like.
従来の振動加速度計の計測信号を用いた異常検出装置で
は主として振動のパワースペクトルの分布を求め、これ
から異常な周波数のスペクトル成分の存在を検出するよ
うな原理に基づくものであった。通常、このパワースペ
クトルの分布を求めるためにはアナログ的な共振回路を
設け、この共振周波数を手動によって変化させて共振電
圧のパワーを計測するような方法を用いていた。この方
法は装置に異常が発生したか否かということと、異常に
より発生する振動の周波数を見出すのにはよく適合して
いた。しかし異常の検出を計測信号の周波数スペクトル
分布によって行うために異常の検出を遅延なく行うこと
は困難であった。Conventional abnormality detection devices using measurement signals from vibration accelerometers are based on the principle of primarily determining the distribution of the vibration power spectrum and detecting the presence of abnormal frequency spectral components from this distribution. Normally, in order to obtain the distribution of this power spectrum, a method has been used in which an analog resonant circuit is provided and the resonant frequency is manually varied to measure the power of the resonant voltage. This method was well suited for determining whether an abnormality occurred in the equipment and finding the frequency of vibrations caused by the abnormality. However, since the abnormality is detected based on the frequency spectrum distribution of the measurement signal, it is difficult to detect the abnormality without delay.
この欠点を改良する手段として過去一定時間の計測信号
を基忙上記計測信号の振幅を調節する自動ゲイン調節器
によって上記計測信号の振幅の平均値が一定になるよう
に調節し、これをハールfHoar)変換と逆ハール変
換と組み合わせて計測信号の性質に応じて通過帯域が自
動的に変化するように構成した適応型の低域フィルタで
平滑し、この平滑値と計測信号との差を平均値0の雑音
とみ々して標本分散を計算し。As a means to improve this drawback, an automatic gain controller that adjusts the amplitude of the measurement signal based on the measurement signal for a certain period of time in the past is used to adjust the average value of the amplitude of the measurement signal to be constant, and this is adjusted to ) transform and inverse Haar transform, smoothing is performed using an adaptive low-pass filter configured to automatically change the passband according to the properties of the measured signal, and the difference between this smoothed value and the measured signal is calculated as the average value. Calculate the sample variance assuming zero noise.
さらに上記平滑値を微分フィルタを通して微分すること
により異常点で発生する信号を強調し、この微分信号の
自乗を上記標本分散の値で除算して比を求めこの比が設
定した定数より大きければ計測信号の中に異常点で発生
した信号があると判定することにより装置の異常を検出
する方法があるが、上記自動ゲイン調節器が上記計測信
号の過去一定時間の振幅の平均値と上記計測信号との差
Ω絶対値を加え合わせて平均化した値を基に単にこれに
反比例させて上記計測信号の振幅を調節しているため、
センサのDCアンプの調整不良等によって上記計測信号
にDC成分が重畳していると上記DC成分も振幅調節さ
れて大きさが変化し、その分だけ上記計測信号が波形歪
を起こし異常の検出がDC成分によって左右されること
があった。Furthermore, the signal generated at the abnormal point is emphasized by differentiating the smoothed value through a differential filter, and the square of this differentiated signal is divided by the value of the sample variance to obtain the ratio. If this ratio is larger than the set constant, measurement is performed. There is a method of detecting an abnormality in the device by determining that there is a signal generated at an abnormal point in the signal, but the automatic gain adjuster calculates the average value of the amplitude of the measurement signal over a certain period of time in the past and the measurement signal. The amplitude of the measurement signal is adjusted by simply making it inversely proportional to the averaged value of the difference Ω.
If a DC component is superimposed on the measurement signal due to improper adjustment of the DC amplifier of the sensor, the amplitude of the DC component will also be adjusted and the magnitude will change, causing waveform distortion of the measurement signal and making it impossible to detect an abnormality. It was sometimes influenced by the DC component.
この発明は自動ゲイン調節器、適応型のフィルタ、微分
フィルタで構成される従来の異常検出装置に上記計測信
号の過去一定時間にわたる平均値を上記計測信号から引
くことによってDC成分を除去するDC除去フィルタを
付加し。This invention provides a DC removal method that removes DC components by subtracting the average value of the measurement signal over a certain period of time from the measurement signal in a conventional abnormality detection device that includes an automatic gain adjuster, an adaptive filter, and a differential filter. Add a filter.
上記計測信号に重畳するDC成分を除去し、これを上記
自動ゲイン調節器に人力することにより従来の欠点を除
去し、異常点の検出能力をさらに高めることを目的とし
ている。第1図は発電装置に取付けられた振動加速度計
の計測信号の一例を描いたもので図中Xは振動加速度計
の計測信号であり円(1)内に囲まれたパルス状の波形
が異常点において発生した信号の波形である。この発明
は計測信号の中のパルス状信号(1)を計測信号の振幅
の゛変動およびDC成分に左右されずにかつ遅滞なく検
出しようとするものである。The purpose of this invention is to remove the DC component superimposed on the measurement signal and manually input it to the automatic gain adjuster, thereby eliminating the drawbacks of the conventional method and further improving the ability to detect abnormal points. Figure 1 depicts an example of the measurement signal of the vibration accelerometer attached to the power generation equipment. This is the waveform of the signal generated at the point. This invention attempts to detect a pulse-like signal (1) in a measurement signal without being influenced by fluctuations in the amplitude of the measurement signal and DC components and without delay.
第2図はこの発明の一実施例を示したものである。なお
、計測信号はセンサの構成によってアナログ量、ディジ
タル量のどちらの形態もとりうるが、ここではアナログ
量の計測信号を入力する場合を例にとって説明するもの
とする。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. Note that although the measurement signal can take the form of either an analog quantity or a digital quantity depending on the configuration of the sensor, an example in which a measurement signal of an analog quantity is input will be explained.
図中(2)は振動加速度計からの計測信号Xを周期Ts
毎にディジタル信号X)(K変換するA/D変換器であ
る。ただしkは時刻に−Tsでの値であることを示して
いる。(3)はDC除去フィルタであり現在から過去(
I−1)・T8時刻までの間の上記ディジタル信号Xk
s Xk−1+・・・、)(k+1−Iを基に上記ディ
ジタル信号xkに含まれるDC成分を除去しDC除去信
号Fkとして出力する。ただしIは正の整数で十分大き
な値とする。(2) in the figure shows the measurement signal X from the vibration accelerometer with a period Ts
It is an A/D converter that converts the digital signal
I-1)・The above digital signal Xk until time T8
s
(41は自動ゲイン−筒器であり現在から過去(J+L
−1)・T8時刻までの間の上記DC除去信号Fk、
l;”k−1,・・・、Fk+x−x−Lを基に上記D
C除去信号pkの大きさを調節しAGC信号Qkとして
出力する。ただしJ、Lは正の整数でJ〈Lとする。(
5)は上記AGC信号Qkを周期Tll毎K(N−1)
・Tllまでの過去に渡り更新しながら記憶するデータ
バッファであり、現在値GkをFN、 Tlだけ過去の
値をFs−s、さらにこのようにして(N−1)・Tl
だけ過去の値をFOとして記憶しこれらを出力する。(
6)は高速/・−ル変換器であり、上記データバッファ
(5)の記憶値Fo、 F■、・拳・、FN−sをハー
ル変換してノ1−ルスベクトルCO,CI、・・・、C
N−5を出力する。(41 is an automatic gain cylinder, from the present to the past (J+L
-1)・The above DC removed signal Fk up to time T8,
l;"k-1,..., the above D based on Fk+x-x-L
The magnitude of the C removal signal pk is adjusted and output as an AGC signal Qk. However, J and L are positive integers and J<L. (
5) is the above AGC signal Qk every cycle Tll (N-1)
・It is a data buffer that stores while updating over the past up to Tll, and stores the current value Gk as FN, the past value by Tl as Fs-s, and in this way, (N-1)・Tl.
The past values are stored as FO and these are output. (
6) is a high-speed/・-Role converter which performs Haar transform on the stored values Fo, F■,・Fist・, FN-s in the data buffer (5) and converts them into Norse vectors CO, CI, .・、C
Output N-5.
ただしNは2のベキで与えられる正数であるN=2f1
) ・・・・・・・・・(1)(7)は階
段数決定器で、決定した適当彦正数Σを許容値として上
記ノ・−ルスベクトルCo、 CI 。However, N is a positive number given as a power of 2, N=2f1
) ・・・・・・・・・(1) (7) is a step number determiner, and the above-mentioned Norse vectors Co, CI are determined using the determined appropriate positive positive number Σ as an allowable value.
・・・、CI1よシ下記に述べる一定の規則によるハー
ルスペクトルの部分列co、 CL、・・・、 CM−
1を選択して出力すると共にそのときの2・−ルスペク
トルの部分列の次数すhわち適応次数Mを表わす指数面
を出力する。このとき適応次数Mは2のベキであるとし
て指数面との間にM=2 ・・・・・・・
・・(21の関係がある。々お上記適応次数Mは現在か
ら過去lN−1)・T8時刻までの間の上記AGC信号
Qkを階段状の関数で表現し7た近似計測信号の階段数
に相当している。捷だ選択された上記)・−ルスベクト
ルの部分列以外の残りのノ・−ルスベクトル、つまり高
次のノ・−ルスペクトルの自乗利金雑音成分の分散σ1
として出力する。(8)は高速逆ノ・−ル変換器であシ
上記ノ\−ルスベクトルの部分列GO,C1,・・・、
CI1の逆ノ・−ル変換を行い現在から過去(N−1)
・T8時刻までの間の上記AGC信号QkをM個の階段
からなる階段状関数で近似した最適近似計測信号Fo、
WB −−−、F”−m 1 ヲ計算シコノウチF”
−v l Wi−2をそれぞれ平均値Yk、 Yk−1
として出力する。(9)は上記高速ハール変換器(6)
1階段数決定器(7)及び高速逆ハール変換器(8)で
構成される適応型フィルタ、a鶴は微分フィルタで上記
平滑値yk、 Yk−1および指数面を用いて上記平滑
値Ykの微分を計算し微分信号Wkとして出力する。..., CI1, subsequence co, CL, ..., CM- of the Haar spectrum according to certain rules described below.
1 is selected and output, and an exponential plane representing the order h of the subsequence of the 2·-le spectrum at that time, that is, the adaptive order M is output. In this case, assuming that the adaptive order M is a power of 2, the distance between it and the exponential plane is M=2...
(21 relationships. The above adaptive order M is from the present to the past lN-1) - The number of steps of the approximate measurement signal obtained by expressing the AGC signal Qk from the present time to the time T8 with a step-like function is equivalent to The variance σ1 of the squared interest noise component of the remaining Norse vectors other than the subsequence of the Norse vectors, that is, the higher-order Norse spectrum (selected above)
Output as . (8) is a fast inverse Norse transformer, and the subsequences GO, C1, . . . of the above Norse vector
Perform the inverse Norm transformation of CI1 and move from the present to the past (N-1)
・The optimal approximate measurement signal Fo, which approximates the AGC signal Qk up to time T8 with a step function consisting of M steps;
WB ---, F"-m 1
-v l Wi-2 as average values Yk and Yk-1, respectively
Output as . (9) is the high-speed Haar transformer (6) above.
The adaptive filter A-Tsuru, which is composed of a one-step number determiner (7) and a high-speed inverse Haar transformer (8), is a differential filter that calculates the smoothed value Yk using the smoothed values Yk, Yk-1 and the exponential plane. The differential is calculated and output as a differential signal Wk.
+1)1は判別器で上記微分信号Wkの自乗値を上記階
段決定器(7)より出力される分散σ2と比較して判別
信号Dkを出力する。以下第2図のそれぞれのブロック
の動作について数式と図により詳細に説明する。+1) 1 is a discriminator which compares the square value of the differential signal Wk with the variance σ2 output from the staircase determiner (7) and outputs a discriminator signal Dk. The operation of each block in FIG. 2 will be explained in detail below using mathematical formulas and diagrams.
第3図はDC除去フィルタの構成を示したも?で1図中
N A+ 、 M A、 、・・・、MAI−1はND
変換器(21の変換周期毎T8に同期して記憶内容を更
新する記憶装置f、cAは定数■を記憶した記憶装置、
A D Dsは加算器、SUB+は減算器。Figure 3 shows the configuration of the DC removal filter. In Figure 1, NA+, MA, ,..., MAI-1 are ND
Converter (storage device f whose memory contents are updated in synchronization with T8 every 21 conversion cycles, cA is a storage device that stores a constant ■,
A D Ds is an adder, and SUB+ is a subtracter.
D I Vlは除算器で分母に当る入力は太線で示しで
ある。Xk&−tA/D 変換器(2)の出力、Xト1
、Xk−2,・・・+Xk+x−r はそれぞれ上記記
憶装置MAI1MA1.・・・、MAI−1に記憶され
ている値、■は上記記憶装置CAに記憶されている値。DI Vl is a divider, and the input corresponding to the denominator is shown by a thick line. Xk&-t A/D converter (2) output, Xt1
, Xk-2, . . . +Xk+x-r are respectively stored in the storage device MAI1MA1. ..., the value stored in MAI-1, ■ is the value stored in the storage device CA.
SAMは加算器A D Dtの出力、MEAkは除算器
D I V+の出力、Fkは減算器Fkの出力である。SAM is the output of the adder ADDt, MEAk is the output of the divider DIV+, and Fk is the output of the subtracter Fk.
このような構成において上記記憶装置MA121 M
A”−3+・・・、MAtの内容はA/D変換器(2)
の変換周期Tl毎にとなりの記憶装置MA1−1 、
M Al−2,・・・、MAtKこの順に順次移され記
憶装置MA+にはディジタル信号Xkが新たに記憶され
る。信号xkと上記記憶装置M As 、 MA7.・
・・、MAI−1に記憶された値Xk−1、Xk−2゜
・・・、 Xk+1−rは加算器A D Ds で加
え合わされて信号SAMとなり、さらに上記信号SAM
は除算器D I Vsにおいて記憶装置CAに記憶され
た値工で除算されて信号M E Akとなる。つまり記
憶装置M A+ 、 M An 、・・・、MAI−1
)CA。In such a configuration, the storage device MA121M
A”-3+..., the contents of MAt are A/D converter (2)
At every conversion period Tl, the adjacent storage device MA1-1,
M Al-2, . . . , MAtK are sequentially transferred in this order, and the digital signal Xk is newly stored in the storage device MA+. signal xk and the storage devices M As , MA7 .・
. . , the values Xk-1, Xk-2°, . . .
is divided by the value stored in the storage device CA in the divider DIVs to produce the signal MEAk. In other words, the storage devices M A+ , M An , ..., MAI-1
) CA.
加算器A D DI 、除算器D I Vt Ic ヨ
ッテT31 式1c示す計算がされる。Adder A D DI , Divider D I Vt Ic Yotte T31 The calculation shown in Equation 1c is performed.
ME Ak =I S AM−” (Xk + Xk
z+・・・・・・I
+X k+1−I ) ・・・・・・・
・・・・−+31これは過去(I−1)・18時間のデ
ィジタル信号Xk、Xk−1,・・・l )(k+1−
tの平均値が信号MF:IAkとして計算されたことを
意味しており。ME Ak = IS AM-” (Xk + Xk
z+...I +X k+1-I)...
......-+31 This is the digital signal Xk, Xk-1,...l) (k+1-) of the past (I-1) 18 hours.
This means that the average value of t was calculated as the signal MF:IAk.
■を十分大きな値にとることにより超低域フィルタとし
て動作し、このとき信号M E Akはディジタル信号
)(kのDC成分を表わすことになる。次に減算器S
U Blによってディジタル信号Xkから上記信号ME
Akが引かれて(41式に示す計算がされる。By setting (2) to a sufficiently large value, it operates as an ultra-low-pass filter, and in this case, the signal M E Ak represents the DC component of k (digital signal).Next, the subtractor S
The signal ME is converted from the digital signal Xk by U Bl.
Ak is subtracted (calculation shown in formula 41 is performed).
Fk二Xk −MEAk=Xk −−(Xk + Xk
−1+・・・・・・・・・+Xk+1−71
・・・・・・・川・・(4+これはディジタル信号Xk
からこの中に含まれるDC成分を引いた値が信号Fkと
しで計算されたことを表わしている。結局このように構
成されたDC除去フィルタでは上記ディジタル信号Xk
に重畳しているDC成分が(3)式に示す平均値処理に
より信号MEAkとして計算され。Fk2Xk −MEAk=Xk −−(Xk + Xk
-1+・・・・・・・・・+Xk+1-71
...... River... (4+This is a digital signal Xk
This indicates that the value obtained by subtracting the DC component contained therein is calculated as the signal Fk. After all, in the DC removal filter configured in this way, the digital signal Xk
The DC component superimposed on is calculated as a signal MEAk by the average value processing shown in equation (3).
さらに(4)式に示すように上記ディジタル信号Xkか
ら上記DC成分を表わす信号MEAkが引かれてDC成
分の除去されたDC除去信号Fkが計算される。第4図
は上記DC除去フィルタによってDC成分を除去した計
測信号の振幅の大きさを調節する自動ゲ゛イン調節器(
4)の構成を示したもので、V中MBI 、 MBg
、 −、MBJ 1 。Further, as shown in equation (4), the signal MEAk representing the DC component is subtracted from the digital signal Xk to calculate a DC-removed signal Fk from which the DC component has been removed. FIG. 4 shows an automatic gain adjuster (
4) shows the configuration of MBI, MBg in V
, −, MBJ 1 .
及びM C+ 9M Ct 、 ・・・9M CL 1
はA/D変換器(2)の変換周期T8に同期して記憶内
容を更新する記憶装置、CB、CC,CDはそれぞれ定
数J、L、Kを記憶した記憶装置、ADDt、ADD3
け加算器、5UBvは減算器、SDは入力した信号が負
のときに−1を正のときに1を出力する符号判別器、C
LPFi下限を値δ(但しδは定数)に飽和させるクリ
ッパ、 M U Ll 、 MULt ld、乗算器、
D I V’s 、 D I V!l 、 D I
V41d 除算器で分母に当る入力は太線で示しである
。FkはDC除去フィルタ(2)の出力、 Fk−z
、 l”k−2。and M C+ 9M Ct , ...9M CL 1
is a storage device that updates the memory contents in synchronization with the conversion cycle T8 of the A/D converter (2); CB, CC, and CD are storage devices that store constants J, L, and K, respectively; ADDt, ADD3
5UBv is a subtracter, SD is a sign discriminator that outputs -1 when the input signal is negative and 1 when it is positive, C
a clipper that saturates the LPFi lower limit to the value δ (where δ is a constant), M U Ll , MULt ld , a multiplier;
DIV's, DIV! l, DI
The input corresponding to the denominator of the V41d divider is shown by a thick line. Fk is the output of the DC removal filter (2), Fk-z
, l”k-2.
・・・、Fk+x−Jはそれぞれ上記記憶装置M Bt
、 MBt、・・・、MBJ−1に記憶されている値
+ A Vk s 、 AVlc−2、−−−、A V
k+t−L U−tレ−’Fし上記記憶装置M C1、
M C,、・・・、MCL−1)C記憶されている値、
J、L、にはそれぞれ記憶装置CB、CC、CDに記憶
されている値(但しKは定数とする。1 、SX、SA
Vはそれぞれ加算器ADDt、ADD、の出力、MEB
k 、AGk、Gk けそれぞれ除算器D I Vs
、D I Vs 、D I V4 O出力、AVk、G
kはそれぞれ乗算器M U Lt 、 M U Ltの
出力、FGは符号判別器SDの出力、CGはクリッパC
LPの出力である。このような構成において上記記憶装
置M BJ−21M BJ−31・・・。..., Fk+x-J are the storage devices M Bt, respectively.
, MBt, ..., value stored in MBJ-1 + A Vks , AVlc-2, ---, A V
k+t-L U-tray-'F and the above storage device M C1,
MC, ..., MCL-1) C memorized value,
J, L are the values stored in the storage devices CB, CC, CD, respectively (K is a constant. 1, SX, SA
V are the outputs of adders ADDt, ADD, and MEB, respectively.
k, AGk, Gk each divider DI Vs
, D I Vs , D I V4 O output, AVk, G
k are the outputs of the multipliers M U Lt and M U Lt, respectively, FG is the output of the sign discriminator SD, and CG is the clipper C.
This is the output of LP. In such a configuration, the storage device MBJ-21M BJ-31...
MBIの内容はA/D変換器(2)の変換周期T8毎に
となりの記憶装量M BJ−1、M BJ−2、・・・
、MB。The contents of the MBI are stored in the adjacent storage capacity M BJ-1, M BJ-2, . . . every conversion period T8 of the A/D converter (2).
, M.B.
九この順に順次移され記憶装置MB+にはDC除去信号
pkが新たに記憶される。9 are sequentially transferred in this order, and the DC removal signal pk is newly stored in the storage device MB+.
同様に記憶装置M CL−2、M CI、−a 、・・
・、MC+の内容もA/D変換器(2)の変換周期T8
毎にとなりの記憶装置M CL−1@ M CL−21
・−・、MC5にこの順に順次移され記憶装置MCIに
は信号AVkが新たに記憶される。信号1”kと上記記
憶装置M B> 、 M Bt 、・・−、MBJ−1
に記憶された値p’に−1、Fk−2、・・・、pk+
1−Jは加算器A D Dtで加え合わされて信号SX
となり、さらに上記信号SXは除算器D I V、にお
いて記憶装置CBに記憶された値Jで除算されて信号M
EBk となる。つまり記憶装置M B+ 、 M
Bt 、・・・、MBx−1,CB、加算器ADD、、
除算器DIVICよって(5)式に示す計算がされる。Similarly, storage devices M CL-2, M CI, -a,...
・The contents of MC+ are also the conversion period T8 of A/D converter (2)
Storage device M CL-1 @ M CL-21 next to each
..., MC5 in this order, and the signal AVk is newly stored in the storage device MCI. Signal 1''k and the storage device MB>, MBt,...-, MBJ-1
-1, Fk-2, ..., pk+ for the value p' stored in
1-J are added by the adder A D Dt to produce the signal SX.
Further, the signal SX is divided by the value J stored in the storage device CB in the divider DIV, and the signal M
It becomes EBk. In other words, storage devices M B+ , M
Bt,..., MBx-1, CB, adder ADD,...
The divider DIVIC performs the calculation shown in equation (5).
M E Bk =”S X=’ (Fk + Fk−1
+・・・J
1i’に+x−s) ・・・・・・・・
・・・・(5)これは過去(J−1)・T1)時間のD
C除去信号Fk 、 Flcml、 −、pk+x−J
の平均値が信号MEBkとして計算されたことを表
わしている。M E Bk = "S X =' (Fk + Fk-1
+...J 1i'+x-s) ・・・・・・・・・
...(5) This is past (J-1)/T1) time D
C removal signal Fk, Flcml, -, pk+x-J
This indicates that the average value of is calculated as the signal MEBk.
次に減算器S U BlによってDC除去信号pkから
上記信号MEBkが引かれて信号VRとなりさらに信号
VRの符号が符号判別器SDにおいて判別されて負なら
ば一1正ならげ1の値をとる信号FGが出力され、これ
と上記信号VRとが乗算器M U Lsにおいて乗算さ
れて上記信号VRの絶対値がとられて信号AVkとなる
。つまシ減算器5UB1.乗算器M U Lt 、符号
判別器SDによって(61式に示す計算がされる。Next, the above signal MEBk is subtracted from the DC removed signal pk by the subtracter S U Bl to become the signal VR, and the sign of the signal VR is determined by the sign discriminator SD. A signal FG is output, and this and the signal VR are multiplied in a multiplier MULs, and the absolute value of the signal VR is taken, resulting in a signal AVk. Tsumashi subtractor 5UB1. The calculation shown in equation 61 is performed by the multiplier M U Lt and the sign discriminator SD.
Avk= l rk−ME Bk1
=1Fk弓1□Fk+1−tト・・・・・(6)これは
DC除去信号Fkと過去(J−1i ・18時間のDC
除去信号Fk 、 l”k−1、・・−、Fk+l−J
の平均値との差の絶対値が信号AVkとして計算された
ことを表わしている。Avk= l rk-ME Bk1 = 1Fk bow 1□Fk+1-t... (6) This is the DC removal signal Fk and the past (J-1i ・18 hours of DC
Removal signal Fk, l”k-1,...-, Fk+l-J
This indicates that the absolute value of the difference from the average value of is calculated as the signal AVk.
同様に上記信号AVkは加算器A D DAによって上
記記憶装置M Cs 、 M Cx 、・・・、MCL
−1に記憶された値A Vlc−1,A Vk−2、−
、AVk+l−L 、!:加え合わされて信号SAVと
なシ、さらに上記信号SAVは除算器D I v*にお
いて記憶装置CCに記憶さねた値りで除算されて信号A
Gkとなる。つ壕り記憶装置MCI 、 MC,、・・
・9MC’−’ + CC、加算器A D DA 、除
算器D I v、によって(71式に示す計算がされる
。Similarly, the signal AVk is sent to the storage device MCs, MCx, . . . , MCL by the adder ADDA.
-1 stored values A Vlc-1, A Vk-2, -
, AVk+l-L ,! : The signal SAV is added to the signal SAV, and the signal SAV is further divided by the value stored in the storage device CC in the divider DIv* to form the signal A.
Becomes Gk. Trench storage devices MCI, MC,...
- 9MC'-' + CC, adder ADDA, and divider DIv perform the calculation shown in formula 71.
A Gk−−S AV=” I AVk + A Vk
−s +L L
・・・・・・+AVk+x−r、) ・・・・・
・・・・・・・(7)これは過去(L−1)・18時間
の信号AVk。A Gk--S AV=” I AVk + A Vk
-s +L L...+AVk+x-r,)...
(7) This is the signal AVk of the past (L-1) 18 hours.
A V+1.−、 A ’Shc+5−L(7)平均値
が信号AGkとして計算されたことを示している。AV+1. -, A'Shc+5-L(7) indicates that the average value is calculated as the signal AGk.
ここで(6)式如示されるAVkは上記計測信号Xの瞬
時的変化が表現されたもので、さらに(71式に示され
る信号ACkは上記計測信号Xの瞬時的変化をL −T
l!時間にわたって平均化した信号を意味しており上記
計辿1信号Xの平均振幅を示している。Here, AVk shown in equation (6) represents the instantaneous change in the measurement signal X, and further, signal ACk shown in equation (71) represents the instantaneous change in the measurement signal
l! It means a signal averaged over time, and shows the average amplitude of the measurement trace 1 signal X.
り’J yバCLP、除算器D I V4 、乗算器M
UL、はとのようにして計算された信号AGkで上記D
C除去信号Flc會除算し、上記計測信号XのL −1
8時間にわたる平均値が一定になるように上記計測信号
Xの振幅を調節するものである。R'J yba CLP, divider DI V4, multiplier M
UL, the above D with the signal AGk calculated as above.
C-removed signal Flc divided by L −1 of the above measurement signal
The amplitude of the measurement signal X is adjusted so that the average value over 8 hours becomes constant.
ただし上記信号AGkは0にならないようにクリッパC
LPにおいて下限値をδ(但しδは定数)に制限されて
信号GGとなシ、この信号GGで除算器D I V4を
用いて上記DC除去信号Fk 1r−除算することによ
り上記DC除去信号Fkの大きさを調節し、さらに乗算
器MUL、で定数Kが乗算されて最終的に上記計測信号
Xの平均振幅が一定になるように調整されたAGC信号
Qkが計算される。これを式で表わすと(8)式のよう
になる。However, the clipper C
In LP, the lower limit value is limited to δ (however, δ is a constant) and the signal GG is not obtained.The DC removed signal Fk is divided by 1r by this signal GG using a divider DI V4 to obtain the DC removed signal Fk. , and is further multiplied by a constant K in a multiplier MUL, to finally calculate an AGC signal Qk adjusted so that the average amplitude of the measurement signal X is constant. This can be expressed as equation (8).
Gk==上・K −Fk
G
結局このように構成された自動ゲイン調節器(4)では
計測信号Xの振幅すなわちDC除去信号Fkの振幅が大
きい場合は信号AGkも+61 +71式より大きくな
るので(8)式より上記DC除去信号Fkを信号AGk
で割ったAGC信号Qkの振幅は小さくなり、逆に計測
信号Xの振幅が小さい場合は信号AGkが小さくなり(
8)式よりAGC信号が大きくなる方向に調節されて上
記計測信号Xの振幅の平均値が一定になるように調節さ
れる。つ壕りAGC信号Qkは(9)式に示すように過
去(J十L−1)・18時間のDC除去信号pk、Fk
−1,・・・、 Fk+t−J−1,を変数とした関数
によって上記計測信号Xの振幅の平均値が一定になるよ
うに調節される。Gk==Up・K −Fk G After all, in the automatic gain adjuster (4) configured in this way, if the amplitude of the measurement signal X, that is, the amplitude of the DC removal signal Fk is large, the signal AGk will also be larger than the formula From equation (8), the above DC removal signal Fk is converted to signal AGk.
The amplitude of the AGC signal Qk divided by (
According to equation 8), the AGC signal is adjusted in the direction of increasing, and the average value of the amplitude of the measurement signal X is adjusted to be constant. The trenched AGC signal Qk is the past (J1L-1) 18-hour DC removed signal pk, Fk as shown in equation (9).
-1, . . . , Fk+t-J-1, are adjusted so that the average value of the amplitude of the measurement signal X is constant.
Gk”’= AGk (Fk、 p’に−1、・・・、
Fk+t−y−L”k−(91ここでもし上記自動ゲイ
ン調節器(4)の前にDC除去フィルタ(31が付いて
ないとすると上記計測信号XにDC成分が重畳している
場合には(9)式に対応するAGC信号GDkは開式の
よう釦表わされ、この式の第2項に示されるようにDC
C成分上ゲイン調節される結果、大きさが変化し波形歪
の成分になるが、この発明ではDC除去フィルタ(3)
で予めDCC成分上豫り除かれているため上記のような
波形歪を防ぐことができる。Gk"'= AGk (Fk, -1 for p',...
Fk+t-y-L"k-(91If there is no DC removal filter (31) in front of the automatic gain adjuster (4), if a DC component is superimposed on the measurement signal The AGC signal GDk corresponding to equation (9) is represented by a button as shown in the open equation, and the DC signal GDk corresponds to the equation (9).
As a result of gain adjustment on the C component, the size changes and becomes a component of waveform distortion, but in this invention, the DC removal filter (3)
Since the DCC components are removed in advance, the waveform distortion as described above can be prevented.
・ (Fk+A)
・・・・・・・・・a(1
(但しAはDC成分を表わす定数、FDk=Fk+ A
、 F Dec−1=Fk−+ + A 、・・・、
F Dk+5−J−t、 =Fk+1−J−L +
A )
第5図はこの様子を示したもので図中(a)、(b)は
自動ゲイン調節器(4)の前にDC除去フィルタ(31
がない場合とある場合についてそれぞれディジタル信号
XkにDC成分Aが重畳していない時と1重畳している
時のAGC信号Qkを表わしたものである。・ (Fk+A) ・・・・・・・・・a(1 (However, A is a constant representing the DC component, FDk=Fk+A
, F Dec-1=Fk-+ + A,...
F Dk+5-J-t, =Fk+1-J-L +
A) Figure 5 shows this situation, and (a) and (b) in the figure show a DC removal filter (31) in front of the automatic gain adjuster (4).
The figure shows the AGC signal Qk when the DC component A is not superimposed on the digital signal Xk and when the DC component A is superimposed on the digital signal Xk, respectively.
結局、DC除去フィルタ(3)と自動ゲイン調節器(4
)によって上記計測信号Xの振幅の平均値が一定になる
ように、しかもDC成分によって波形歪を生ずることな
く調節されるため、上記AGC信号Qkを入力とする適
応型フィルタ(9)も上記計測信号の変動に左右される
ことなく、かつDC成分に左右されずに上記計測信号X
を平滑することができる。In the end, the DC removal filter (3) and the automatic gain adjuster (4)
) so that the average value of the amplitude of the measurement signal The above measurement signal
can be smoothed.
次に適応型フィルタ(9)について説明する。なお、第
6図は階段状関数による計算信号の近似と平滑の原理を
説明する図である。Next, the adaptive filter (9) will be explained. Note that FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of approximation and smoothing of a calculated signal using a stepwise function.
まずデータバッファ(5)に記憶された記憶値Fo 、
Wl、…−,V’N−:x −・・tiD(タ
タl、 Fo :r Gk−N+1 、 vI =Ql
c−N+2 、− 。First, the memory value Fo stored in the data buffer (5),
Wl,...-,V'N-:x-...tiD(Tatal, Fo:r Gk-N+1, vI =Ql
c-N+2,-.
ViN−2−=Qk−1,V’N−1=Qlc )にM
個の階段からなる階段状関数を最小自乗法であてはめて
、その数列(階段の高さを示す数列)を
Wo、 Fl、 ・・・・−、FM−1・・・・・・
・・・azとすると近似誤差すなわち+1))+12式
の数列間の誤差は0Hu)式で表わすことができる。ViN-2-=Qk-1, V'N-1=Qlc) to M
A step-like function consisting of steps is fitted using the least squares method, and the sequence (sequence indicating the height of the stairs) is written as Wo, Fl, ... -, FM-1 ...
...az, then the approximation error, that is, the error between the numerical sequences of the +1))+12 formula can be expressed as the 0Hu) formula.
ただしN=2”、M=2m及びnけ正の整数でn )
mとする。However, N = 2'', M = 2m, and n is a positive integer)
Let it be m.
この場合数学的に明らかに任9式の不等式が成り立つ。In this case, mathematically, the inequality of the equation 9 holds clearly.
PO≧P1≧・・・・・・≧Pm ・・・・・−・
・・(USそこで許容値として正数Σを与えるとPm≦
Σでしかも最も小さなmが存在するのでこれを指数冒と
する。PO≧P1≧・・・・・・≧Pm ・・・・・・−・
...(US) If we give a positive number Σ as the allowable value, Pm≦
Since there is a smallest m in Σ, this is used as an index.
−冨
M=2 ・・・・・・・・・(I
Qとすれば数列
Wo、 Wl、・・・・・・・、Fi−1・・・・−・
・・・tiηは誤差PmがΣ以下でしかも最も階段数の
少ない階段関数となり上記AGC信号Gkの現在から過
去(N−1>・TIIまでの値を最適に近似した最適近
似計測信号Fo、 Wl、・・−、FM−1が得られる
。この最適近似計測信号FO,Fl、・・・・・。−Tomi M=2 ・・・・・・・・・(I
If Q is the sequence Wo, Wl,..., Fi-1...
...tiη is a step function with the error Pm less than or equal to Σ and has the smallest number of steps, and is the optimal approximate measurement signal Fo, Wl that optimally approximates the value of the AGC signal Gk from the present to the past (N-1>・TII) ,...-, FM-1 are obtained.This optimal approximate measurement signal FO, Fl,...
i−1のうち現在値昨−1およびそれより一つ前の値F
M−sをそれぞれ平滑値Yk、 Yk−1としてデータ
バッファ(5)に配憶されるA G C信号Qk が周
期Ts毎に更新される都度、上記最適近似計測(i号%
’O,Ft、 −、FM−1f計算し、平滑値Yk+
Yk 1を更、新すれば平滑値Yk、 Yk−1l′i
適応次数Mが小さいときにはAGC信号Gkの変化を大
きく平滑した出力となるがMが大きくなれば平滑の度合
いけ小さくなりM=Nでは平滑値Yk、 Yk−tはそ
れぞれAGC信号Gk、Gk−1そのものになる。すな
わちデータバッファ(5)の出力Fo、 γ1.・・・
、FN−1に異常を示すパルス状信号(1)が無いとき
には適応次数Mは小さくなり雑音を大きく平滑するが、
パルス状信号(1)が含まれるときには適応次数Mは大
きくなって平滑効果が小さくなりパルス状信号fi+が
そのまま出力される。つ壕りAGC信号Qkはその特性
に応じて通過帯域の変わる一種の適応型フィルタに通さ
れることになり、遅延の少ない効果的なフィルタ処理が
達成される。The current value of i-1 - 1 and the previous value F
Each time the AGC signal Qk, which is stored in the data buffer (5) with M-s as smoothed values Yk and Yk-1, is updated every cycle Ts, the optimal approximation measurement (i %
'O, Ft, -, FM-1f calculated, smoothed value Yk+
If Yk 1 is updated, the smoothed value Yk, Yk-1l'i
When the adaptive order M is small, the output is obtained by greatly smoothing the changes in the AGC signal Gk, but as M becomes larger, the degree of smoothing becomes smaller. When M=N, the smoothed values Yk and Yk-t become the AGC signals Gk and Gk-1, respectively. Become that thing. That is, the output Fo of the data buffer (5), γ1. ...
, when there is no pulse-like signal (1) indicating an abnormality in FN-1, the adaptive order M becomes small and the noise is greatly smoothed, but
When the pulsed signal (1) is included, the adaptive order M becomes large, the smoothing effect becomes small, and the pulsed signal fi+ is output as is. The trenched AGC signal Qk is passed through a type of adaptive filter whose passband changes depending on its characteristics, thereby achieving effective filtering with little delay.
以上説明したようにデータバッファ(5)に記憶された
記憶値Fo、 Fl、・・・、FN−1を近似する適
応型フィルタは高速ハール変換器(6)階段数決定器(
7)及び高速逆ハール変換器(8)によって構成される
。まず高速ハール変換器16+はデータバッファ(5)
に記憶された記憶値10、Wl、・−、FN−1をハー
ル変換器てハールスペクトルCG、 CI、・・・。As explained above, the adaptive filter that approximates the stored values Fo, Fl, ..., FN-1 stored in the data buffer (5) is a fast Haar transformer (6), a step number determiner (
7) and a high-speed inverse Haar transformer (8). First, the high-speed Haar converter 16+ is a data buffer (5)
The stored values 10, Wl, .
CN−1を出力する。ここでハール関数Xけ区間ro、
t〕において次のように定議される関数である。tを区
間〔0,1)の変数と1〜てxn(t)= 1 0
≦t≦1 ・・・・・・0騰・・・・−・・・・・
・・α9
第7図は(+16 (1)式のハール関数の一部を描い
たものである。このハール関数を使うと上記AGC信号
Wo+ Ws+ −+ FN−1aG!Q式テ表M、f
*ルコとか知られている。Outputs CN-1. Here, the Haar function x is the interval ro,
t] is a function determined as follows. Let t be a variable in the interval [0, 1) from 1 to xn(t) = 1 0
≦t≦1 ・・・・・・0 rise・・・・−・・・・・・
...α9 Figure 7 depicts a part of the Haar function of (+16 equation (1)). Using this Haar function, the above AGC signal Wo+ Ws+ −+ FN-1aG!Q equation Te table M, f
*It is also known as Ruco.
・・−・−・・・・・・・・・・■
(j =0.1.=−、N−1:N=2”)ここでco
、Czldハールスペクトルであり上記ハールスペクト
ルCo、 Ca、・・・、CN−1との関係はCa1
)式のようになる。・・−・−・・・・・・・・・・・・■ (j = 0.1.=-, N-1:N=2”) where co
, Czld is the Haar spectrum, and its relationship with the Haar spectrum Co, Ca, ..., CN-1 is Ca1
) is as follows.
c2n−□=cn(2n−1)
(1=1.2.−=、 n : k=1.2.−−・、
2L”)さらに■式を使って上記記憶値Fo、 F
l、・・・。c2n-□=cn(2n-1) (1=1.2.-=, n: k=1.2.--,
2L”) Furthermore, using the formula ■, the above memorized values Fo, F
l...
FN−tからハールスペクトルCo、 CLを求めるた
めに次の高速ハール変換を利用する。まず上記記憶値W
o、 Wl、・・−、FN−1を数列とみなして次の
漸化式を計算する。The following fast Haar transform is used to obtain the Haar spectra Co, CL from FN-t. First, the above memory value W
o, Wl,...-, FN-1 are regarded as a sequence and the following recurrence formula is calculated.
io+
Fj−Fj 、Ij=0.1.
−、N−1)−H鰭−W釦゛ゝ+Fj摺:)
(p−)、2.・・・、nl:q==Q、t、・・・、
2−1)・・・・・・・・・・・・(ハ)
ついで得られた。、[0)、 、曾を使ってfn−tl
ln−1)
2 Co == Fo −1−Fl
・・・・・・・・・・・・(財) −2・2・−
・。n−!::)= Fl:””)−Fに:))810
09.0S(r=1.2.−、n;S=Q、1.−.2
−1)喉式から数列c、(2′Ll)、 、、、 、
c、、 coを逐次計算することによりQTJ式のハ
ールスペクトルすなわちCo、 CI、 ・=、 C
n−1が求められる。io+Fj-Fj, Ij=0.1.
-, N-1) -H fin - W button゛ゝ+Fj print:) (p-), 2. ..., nl:q==Q,t,...,
2-1)・・・・・・・・・・・・(c) Then obtained. , [0), , using fn-tl
ln-1) 2 Co == Fo -1-Fl
・・・・・・・・・・・・(Foundation) −2・2・−
・. n-! ::)=Fl:””)-F:))810
09.0S (r=1.2.-, n; S=Q, 1.-.2
-1) From the throat formula, the sequence c, (2'Ll), , , ,
By sequentially calculating c, , co, the Haar spectrum of the QTJ equation, that is, Co, CI, ・=, C
n-1 is found.
このように高速ハール変換器(6)は■〜(ハ)式の演
算を行う機能を持っている。また数学的にであることが
知られている。したがってハールスペクトルCtが求め
られれば誤差/’mがあらかじめ定めた許容値εに対し
て
Pm≦ε ・・・・・・・・・罰とな
る最小のmである指数iを見出すことは容易に可能であ
る。In this way, the high-speed Haar transformer (6) has the function of performing calculations of equations (1) to (3). It is also known that mathematically. Therefore, if the Haar spectrum Ct is found, it is easy to find the index i that is the minimum m that is punishable by Pm≦ε, where the error/'m is a predetermined tolerance value ε. It is possible.
上記階段数決定器(7)は(イ)(5)式から上記許容
値8を下回る指数玉を求め、このときの誤差/’mを分
散σ3として出力すると共に上記指数門から(2)式に
示す次数Mを求め、上記次数Mに基づいてハールスペク
トルの部分列Co、 CI、・・−、cy−zを選択
して出力する。The step number determiner (7) calculates the index ball below the tolerance value 8 from equations (A) and (5), outputs the error/'m at this time as the variance σ3, and uses the equation (2) from the index gate. The order M shown in is obtained, and the subsequences Co, CI, . . . , cy-z of the Haar spectrum are selected and output based on the order M.
つぎに高速逆ハール変換器(8)は上記ハールスペクト
ルの部分列CO,CI、・・−、ci7−sを逆ハール
変換してM個の階段状をなす数列Fo、 Fl、・・・
、 F)J−1を計算する。筐ず勿(ハ)式を変形して
Fofm−1)=よ(CO+C’lゝ)・−・・・・・
・・(至)M
q、(m−’ ) = (0(101’す
2M ・・・ 翰
が得られる。逐次に)61)式
%式%
を計算すれば
!、=ψ =ψ (j=o、t、・・−・・、M−
1)IJ
・・・ (至)
によ多数列Vy、、F1.・・・・・・、’Q−+が得
られる。高速逆ハール変換器(8)はに)〜(2)式ま
での計算を実行してそのうちFM−1・ −一2をそ扛
ぞれ平ffrmYklY、−、トシテ出力スル。Next, the high-speed inverse Haar transformer (8) performs an inverse Haar transform on the subsequences CO, CI, .
, F) Calculate J-1. Transforming Kazuzu Matsu(c) formula, Fofm-1)=yo(CO+C'lゝ)・-・・・・・・・
... (to) M q, (m-') = (0 (101' to 2M...) is obtained. Sequentially) 61) If you calculate the formula % formula %! , = ψ = ψ (j=o, t,..., M-
1) IJ ... (to) multiple sequences Vy, , F1. ......'Q-+ is obtained. The high-speed inverse Haar transformer (8) executes calculations from equations (2) to (2), and outputs FM-1, -12, respectively.
次に微分フィルタαqは上記高速逆ハール変換器(8)
の出力である平滑値Yk+ Yk−xおよび上記階段数
決定器(7)の出力である指数系から微分信号ωkをに
)式により計算する。Next, the differential filter αq is the high-speed inverse Haar transformer (8)
The differential signal ωk is calculated from the smoothed value Yk+Yk−x, which is the output of , and the exponential system, which is the output of the step number determiner (7).
wk=(yk−Yk−+)/2 ・Ts ) ・・
・ (至)但しnは(り式で示される)゛1−ルスペク
トルの個数を定める値、またTsは計測信号Xをサンプ
ルするサンプル周期である。wk=(yk-Yk-+)/2 ・Ts) ・・
(To) However, n is a value that determines the number of 1-ball spectra (expressed by the following formula), and Ts is a sampling period for sampling the measurement signal X.
判別器(ロ)は微分フィルタ顛の出力である微分信号W
k及び階段数決定器(7)の出力である分散σ2を使っ
て計測信号Xに含まれる異常を示すパルス状信号(1)
を検出する。The discriminator (b) uses the differential signal W which is the output of the differential filter.
A pulse-like signal (1) indicating an abnormality included in the measurement signal X using k and the variance σ2 which is the output of the step number determiner (7)
Detect.
データバッファ(5)に記憶された記憶値ψ0.ψ。Memory value ψ0 stored in data buffer (5). ψ.
、状
、・・・・・・、カー1の中に異常を示すハルろ信号(
1)が無く雑音だけであれば上記平滑値Yk、Yk−1
は低周波のなだらかな信号となるためYk、Yk−1か
ら求めた微分信号Wk は小さくその自乗値をUkとす
るとUkは分散σ2のα倍の範囲に入る。これを式で表
わすと(至)式のようになる。ただしαは実験結果等か
ら定める定数である。, status, ..., a hull signal indicating an abnormality in car 1 (
1) If there is no noise and there is only noise, the above smoothed values Yk, Yk-1
is a low-frequency smooth signal, so the differential signal Wk obtained from Yk and Yk-1 is small and if its square value is Uk, then Uk falls within the range of α times the dispersion σ2. If this is expressed as a formula, it will look like the following formula. However, α is a constant determined from experimental results.
Uk〈ασ2 ・・・ [有]逆
にデータバッファ(5)に記憶された記憶値ψ。、ψ1
.・・・・・・ψN−1の中に異常を示すパルス状信号
(1)がある場合には上記平滑値Yk”’に−1は急峻
なパルス状信号がそのまま出力されるのでその微分信号
Wkも大きくなシしたがってその自乗値Ukも大きくな
る。これを式で表わすと(至)式のようになる。Uk〈ασ2...[Yes] Conversely, the stored value ψ stored in the data buffer (5). ,ψ1
.. ......If there is a pulse-like signal (1) indicating an abnormality in ψN-1, -1 is output as a steep pulse-like signal to the smoothed value Yk"', so its differential signal is Since Wk is also large, its square value Uk is also large.This can be expressed as the following equation.
Uk≧ασ2 ・・・(至)そ
こで鏝式が成シ立つ間は上記記憶値ψ0.ψ□、・・・
・・・、ψN−1に異常を示すパルス状信号(1)がな
いとして判別信号り、= 0とし逆に(至)式が成り立
つ時り、=1として通知すれば上記記憶値ψ0゜ψ8.
・・・・・・ψN−1に異常を示すパルス状信号(1)
があるということが検出できる。しかも上記記憶値ψ0
.ψ1.・・・、ψN−1はDo除去フィルタ(3)及
び自動ゲイン調節器(4)によって上記計測信号XのD
C成分によって波形歪を生ずることなく振幅の平均値が
一定になるように調節されたAGk
C倍型;記憶されているので従来のように検出結果が計
測信号Xの振幅の変動及びDC成分に左右されることが
なくなる。Uk≧ασ2 ... (to) The above memorized value ψ0 is maintained while the trowel formula is established. ψ□,...
. . . Assuming that there is no pulse-like signal (1) indicating an abnormality in ψN-1, the discrimination signal is set to = 0, and conversely, when the formula (to) holds, it is notified as = 1, and the above stored value ψ0゜ψ8 is set. ..
...Pulse signal indicating abnormality in ψN-1 (1)
It can be detected that there is. Moreover, the above memory value ψ0
.. ψ1. ..., ψN-1 is the D of the measurement signal
AGk C-double type adjusted so that the average value of the amplitude is constant without causing waveform distortion due to the C component; Since it is memorized, the detection result does not depend on the fluctuations in the amplitude of the measurement signal X and the DC component as in the past. You will no longer be influenced by it.
このように判別器CL、)は微分信号の自乗値Uk及び
分散σ2を用いてt34に)式の判断を行い計測信号X
に異常を示すパルス状信号(すが存在するか否かを表わ
す判別信号Dkを出力する。第8図はこの様子を示した
ものでディジタル信号Xkに対するDO除去信号PI、
AGO信号Gk、平滑値Y2.微分信号当、微分信号の
自乗値U。In this way, the discriminator CL,) uses the square value Uk of the differential signal and the variance σ2 to determine the equation) at t34, and calculates the measurement signal X.
A determination signal Dk indicating whether or not a pulse-like signal indicating an abnormality is present is output. FIG. 8 shows this situation.
AGO signal Gk, smoothed value Y2. For the differential signal, the square value U of the differential signal.
、分散σ2及び検出信号Dkの概形を示すものである。, the distribution σ2 and the approximate shape of the detection signal Dk.
以上述べた如く、この発明によれば振動加速度式の計測
信号に含まれるDo酸成分予め除去フィルタで除去して
から自動ケイン調節器に入力することによってDC成分
によシ波形歪が生じないように上記計測信号の振幅の大
きさを一定に調節し9次にこの中に含まれる高周波雑音
をハール変換と逆ハール変換を組合せて構成した適応型
フィルタによって除去し、さらに微分フィルタによって
波形の急峻さを表わす微分信号を求めて異常点の有無を
判断するので上記計測信号の振幅の変動及びDo酸成分
左右されることなく異常点の検出を行うことができる。As described above, according to the present invention, the Do acid component contained in the vibration acceleration type measurement signal is removed by a removal filter in advance and then inputted to the automatic cane adjuster, thereby preventing waveform distortion caused by the DC component. Next, the amplitude of the measurement signal is adjusted to a constant value, the high frequency noise contained therein is removed by an adaptive filter configured by combining Haar transform and inverse Haar transform, and the steepness of the waveform is removed by a differential filter. Since the presence or absence of an abnormal point is determined by obtaining a differential signal representing the temperature, the abnormal point can be detected without being affected by fluctuations in the amplitude of the measurement signal and the Do acid component.
なおここでは実施例として振動加速度計を用いて発電装
置の異常を検出する例を示したが。Here, as an example, an example is shown in which a vibration accelerometer is used to detect an abnormality in a power generation device.
これに限らずあらゆる設備、装置あるいは自然現象の異
常検出に適用することが可能である。The present invention is not limited to this, and can be applied to abnormality detection in any equipment, device, or natural phenomenon.
この発明は以上説明した通シ、自動ゲイン調筒器、適応
型のフィ々り、微分フィ々りで構成される従来の異常検
出装置に計測信号の過去一定時間にわたる平均値を上記
計測信号から引くことによってDo酸成分除去するDC
除去フィルタを付加して上記計測信号に重畳するDC成
分を予め除去しておくことによって上記自動ゲイン調節
器でDC成分による波形歪が生じないようにし異常点の
検出が上記計測信号の振幅の変動及びDC成分に左右さ
れないようにして異常点の検出能力をさらに高めるとい
う効果がある。This invention uses the above-described conventional abnormality detection device consisting of the automatic gain adjuster, the adaptive type failure, and the differential failure to calculate the average value of the measurement signal over a certain period of time from the measurement signal. DC to remove Do acid component by pulling
By adding a removal filter to remove in advance the DC component superimposed on the measurement signal, the automatic gain adjuster can prevent waveform distortion caused by the DC component and detect abnormal points by eliminating fluctuations in the amplitude of the measurement signal. This has the effect of further increasing the ability to detect abnormal points without being influenced by DC components.
ζ 図の簡単な説明
第1図は発電装置に設置された振動加速度計の計測信号
を示した図、第2図はこの発明の一実施例を示す図、第
3図はDC除去フィルタ(3)の構成を示す図、第4図
は自動ゲイン調節器(4)の構成を示す図、第5図はD
o除去フィヤタのDO除去効果を示す図、第6図は階段
関数による計測信号の近似と平滑の原理を示す図、第7
図はハール関数の一部を示す図、第8図は計測信号に対
するDC除去信号、AGO信号、平滑値、微分信号、微
分信号の自乗値1分散、検出信号などの形状を示す図で
ある。ζ Brief explanation of the diagrams Figure 1 is a diagram showing measurement signals from a vibration accelerometer installed in a power generation device, Figure 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a diagram showing a DC removal filter (3 ), FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the automatic gain adjuster (4), and FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the automatic gain adjuster (4).
Figure 6 is a diagram showing the DO removal effect of the o-removal filter, Figure 6 is a diagram showing the principle of approximation and smoothing of the measurement signal by a step function, and Figure 7 is
The figure shows a part of the Haar function, and FIG. 8 is a diagram showing the shapes of the DC removed signal, AGO signal, smoothed value, differential signal, square value 1 variance of the differential signal, detection signal, etc. for the measurement signal.
図中+1)は異常を示すパルス状信号、(2)は〜Φ変
換器、(3)はDo除去フィルタ、(4)は自動ゲイン
調節器、(5)はデータバッファ、(6)は高速ハール
変換器、(7)は階段数決定器、(8)は高速道ノ・−
ル変換器、(9)は適応型フィルタ、 (1)は微分フ
ィルタ、(ロ)は判別器、 MA□、MA、、・・・・
・・’ MAI−1、MBl、 MBz 、・・・・・
・、 MBJ−1,MO□+ M O! +・・・・・
・、MOL−、、OA、OB、00.ODは記憶装置。In the figure, +1) is a pulse signal indicating an abnormality, (2) is a ~Φ converter, (3) is a Do removal filter, (4) is an automatic gain adjuster, (5) is a data buffer, and (6) is a high speed Haar transformer, (7) is step number determiner, (8) is expressway no.
(9) is an adaptive filter, (1) is a differential filter, (b) is a discriminator, MA□, MA,...
...' MAI-1, MBl, MBz, ...
・, MBJ-1, MO□+ M O! +・・・・・・
・,MOL-,,OA,OB,00. OD is a storage device.
A D D 1+ A D Dt、A D D 3は加
算器、 5UB1.5UBtは減算N+ DIvl
r DIVs + DIVs r DIV4は除算器、
SDは符号判別器、OLPはクリッパー。A D D 1+ A D Dt, A D D 3 is an adder, 5UB1.5UBt is a subtraction N+ DIvl
r DIVs + DIVs r DIV4 is a divider,
SD is a sign discriminator, OLP is a clipper.
MUL、、MULx は乗算器である。なお図中同一あ
るいは相当部分には同一符号を付して示しである・MUL, , MULx are multipliers. In addition, the same or equivalent parts in the figures are indicated with the same reference numerals.
Claims (3)
記計測信号の過去一定時間にわたる平均値を上記計測信
号から引くことによってDC成分を除去するDC除去フ
ィルタと上記DC除去フィルタによってDC成分を除去
した計測信号を過去一定時間加え合わせて平均化した値
を基に上記計測信号の振幅を調節する自動ゲイン調節器
と、上記自動ゲイン調節器によって振幅を調節された計
測信号を一定周期毎に更新しながら記憶するデータバッ
ファと、上記データバッファの記憶値をハール(Hoa
r)変換して複数のハールスペクトルを計算する高速ハ
ール変換器と、上記データバッファに記憶された計測信
号と上記ハールスペクトルの部分列の逆ハール変換から
得られる階段状の近似計測信号との誤差を分散として計
算し、この誤差が設定した許容値を下回りしかも許容値
に最も近くなるハールスペクトルの部分列を選択し、そ
の次数を求める階段数決定器、及び上記選択したハール
スペクトルの部分列を逆ハール変換して最適近似計測信
号を計算する高速逆ハール変換器で構成し、上記データ
バッファの記憶値が更新される毎に上記最適近似計測信
号を計算し、これを平滑値として出力する適応型フィル
タと、上記平滑値及び上記次数を入力して上記平滑値の
微分信号を計算する微分フィルタと、上記微分信号の自
乗を上記分散と比較する判別器とから成る異常検出装置
。(1) A DC removal filter that takes measurement signals obtained from various sensors as input and removes DC components by subtracting the average value of the measurement signals over a certain period of time from the measurement signals; and the DC removal filter removes the DC components. an automatic gain adjuster that adjusts the amplitude of the measurement signal based on the value obtained by adding and averaging the measured signals over a certain period of time in the past; and updating the measurement signal whose amplitude has been adjusted by the automatic gain adjuster at regular intervals. a data buffer to be stored while
r) Error between a high-speed Haar transformer that converts and calculates a plurality of Haar spectra, and the measurement signal stored in the data buffer and the stepped approximate measurement signal obtained from the inverse Haar transformation of the subsequence of the Haar spectrum. is calculated as the variance, and the subsequence of the Haar spectrum whose error is below the set tolerance value and closest to the tolerance value is selected, and the step number determiner calculates its order, and the subsequence of the Haar spectrum selected above is Adaptation that consists of a high-speed inverse Haar transformer that calculates the optimal approximate measurement signal by inverse Haar transform, and calculates the optimal approximate measurement signal each time the stored value of the data buffer is updated, and outputs it as a smoothed value. an abnormality detection device comprising: a differential filter that calculates a differential signal of the smoothed value by inputting the smoothed value and the order; and a discriminator that compares the square of the differential signal with the variance.
、平滑値を自乗する自乗回路を設け、この平滑値の自乗
値と上記分散とを比較して上記計測信号に突発的に現れ
る異常もしくは特異な信号を検出する特許請求の範囲第
(1)項記載の異常検出装置。(2) In place of the differential filter, a square circuit is provided which takes the smoothed value as input and squares the smoothed value, and compares the squared value of the smoothed value with the variance to detect abnormalities that suddenly appear in the measured signal. An abnormality detection device according to claim (1), which detects a peculiar signal.
を基に上記計測信号の振幅を調節するように構成され、
上記計測信号に突発的に現れる異常もしくは特異な信号
を検出する特許請求の範囲第(1)項記載の異常検出装
置。(3) the automatic gain adjuster is configured to adjust the amplitude of the measurement signal based on a standard deviation over a certain period of time in the past;
An abnormality detection device according to claim (1), which detects an abnormality or a unique signal that suddenly appears in the measurement signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12250684A JPS61721A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Abnormality detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12250684A JPS61721A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Abnormality detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61721A true JPS61721A (en) | 1986-01-06 |
Family
ID=14837528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12250684A Pending JPS61721A (en) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | Abnormality detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61721A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5175780A (en) * | 1988-12-29 | 1992-12-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Optical fiber switch |
| JP2009216605A (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Shibaura Institute Of Technology | Signal processing method and signal processing device of partial discharge pulse |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP12250684A patent/JPS61721A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5175780A (en) * | 1988-12-29 | 1992-12-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Optical fiber switch |
| JP2009216605A (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Shibaura Institute Of Technology | Signal processing method and signal processing device of partial discharge pulse |
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