JP2015210110A - Ｆｆｔアナライザ - Google Patents

Abstract

【課題】変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができるＦＦＴアナライザを提供すること。
【解決手段】ＦＦＴアナライザ１０は、周波数スペクトルが表示されているときに、周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付けたことに応じて、表示されている周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出し、算出したスケールに基づいて、周波数スペクトルにおけるトリパタイトグラフ２００をディスプレイ１０１に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＦＴアナライザに関する。

従来より、振動現象を解析するためにはＦＦＴアナライザが用いられている。ＦＦＴアナライザは、入力された信号波形をディジタル的（離散的）にサンプリングすることにより、データとして記憶し、記憶したデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理することによってスペクトル解析を行い、その結果を表示する。

例えば、従来のＦＦＴアナライザは、スペクトル解析を行い、その結果として図５のようなパワースペクトルを表示する。ここで、入力信号が加速度の場合、変位（振動の振幅）、速度及び加速度の表示は次のように行われる。例えば、周波数ごとの加速度を表示する指示を操作者から受け付けると、ＦＦＴアナライザは、図６のような周波数と加速度とのグラフを表示する。周波数ごとの速度を表示する指示を操作者から受け付けると、ＦＦＴアナライザは、加速度を積分する演算を行って、図７のような周波数と速度とのグラフを表示する。周波数と速度とのグラフにおいて、高周波の成分が表示されない場合、Ｙ軸のスケールを変更する必要がある。同様に、周波数ごとの変位を表示する指示を操作者から受け付けると、ＦＦＴアナライザは、速度を再度積分する演算を行って、図８のような周波数と変位とのグラフを表示する。周波数と変位とのグラフにおいて、高周波の成分が表示されない場合、Ｙ軸のスケールを変更する必要がある。

このような振動現象の表示において、振動の周波数と、変位、速度及び加速度とを１つの図で表わすトリパタイトグラフが知られている。トリパタイトグラフは、横軸に周波数、縦軸に速度、横軸に対し右上がりの軸に加速度、左上がりの軸に変位がそれぞれ設定されている。

例えば、特許文献１は、振動を監視するためにトリパタイトグラフを表示する。
特許文献１の振動監視警報システムは、各センサ組の振動データの表示部の上に設けられた「モニタ」ボタンがマウスでクリックされると、振動データを２秒ごとにＦＦＴ処理により周波数変換し、画面の右側に通常の表示と同様の振動データの波形を表示し、その左側には、表示中の振動データに対応するトリパタイトグラフを表示する。

特開２００１−５９７７０号公報

上述のように、従来のＦＦＴアナライザでは、周波数ごとの加速度、速度又は変位を見るために、操作者はそれぞれの表示を指定する必要がある。さらに、従来のＦＦＴアナライザでは、スペクトル解析において検出されている高周波の成分を周波数ごとの加速度の表示は表示できるのに、周波数ごとの速度の表示や、周波数ごとの変位の表示は、縦軸のスケールを変更しないと高周波の成分が表示されない場合がある。
また、特許文献１で開示されているトリパタイトグラフの表示は、スペクトル解析をして検出された高周波の成分についても表示するようなものではない。
さらに、スペクトル解析をリアルタイムで行う場合は、入力された信号波形が常に変化をしているため、一度設定したスケールでは波形が表示されなくなったり、波形がはみ出して表示されたりすることがある。特に変動の多い振動現象を観察する場合は、高い頻度でＹ軸のスケールの変更をする必要がある。

そこで、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができるＦＦＴアナライザが求められている。

本発明は、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができるＦＦＴアナライザを提供することを目的とする。

具体的には、以下のような解決手段を提供する。
（１） 入力した信号をＦＦＴ処理し、周波数領域の信号波形を表示するＦＦＴアナライザであって、入力した信号からサンプリングしたデータをＦＦＴ処理するスペクトル算出手段と、前記スペクトル算出手段によって前記ＦＦＴ処理されたデータに基づいて周波数スペクトルを表示するスペクトル表示手段と、前記スペクトル表示手段によって前記周波数スペクトルが表示されているときに、前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付ける表示指示受付手段と、前記表示指示受付手段によって受け付けられたことに応じて、前記スペクトル表示手段によって表示されている前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出するスケール算出手段と、前記スケール算出手段によって算出された前記スケールに基づいて、前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表わすトリパタイトグラフを表示するトリパタイトグラフ表示手段と、を備えるＦＦＴアナライザ。

（１）の構成によれば、ＦＦＴアナライザは、周波数スペクトルが表示されているときに、周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付けたことに応じて、表示されている周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出し、算出したスケールに基づいて、周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表わすトリパタイトグラフを表示する。

すなわち、ＦＦＴアナライザは、表示されている周波数スペクトル（例えば、高周波の成分を含む周波数スペクトル）における周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出し、算出したスケールに基づいて、トリパタイトグラフを表示する。
したがって、（１）に係るＦＦＴアナライザは、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができる。

（２） 前記スケール算出手段は、前記スペクトル表示手段によって表示されている前記周波数スペクトルのうち所定の大きさ以上の前記周波数スペクトルを表わすことができるように、加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出する、（１）に記載のＦＦＴアナライザ。

したがって、（２）に係るＦＦＴアナライザは、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、所定の大きさ以上の高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができる。

（３） 前記トリパタイトグラフ表示手段による前記トリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御するリアルタイム表示制御手段をさらに備える、（１）又は（２）に記載のＦＦＴアナライザ。

したがって、（３）に係るＦＦＴアナライザは、リアルタイムにトリパタイトグラフを表示するので、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルから、トリパタイトグラフをリアルタイムに表示することができる。

（４） 前記リアルタイム表示制御手段は、前記スケール算出手段による前記スケールの算出と共に、前記トリパタイトグラフ表示手段による前記トリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御する、（３）に記載のＦＦＴアナライザ。

したがって、（４）に係るＦＦＴアナライザは、リアルタイムにスケールの算出を行ってトリパタイトグラフを表示するので、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフをリアルタイムに表示することができる。

本発明によれば、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフを表示することができる。

本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザのトリパタイト表示機能の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザによって表示されるトリパタイトグラフを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザによるトリパタイトグラフの表示の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザのトリパタイト表示処理のフローチャートである。 従来のＦＦＴアナライザによるパワースペクトルの表示の例を示す図である。 従来のＦＦＴアナライザによる周波数と加速度との表示の例を示す図である。 従来のＦＦＴアナライザによる周波数と速度との表示の例を示す図である。 従来のＦＦＴアナライザによる周波数と変位との表示の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザ１０のトリパタイト表示機能の構成を示すブロック図である。
ＦＦＴアナライザ１０は、スペクトル算出手段１１と、スペクトル表示手段１２と、表示指示受付手段１３と、スケール算出手段１４と、トリパタイトグラフ表示手段１５と、リアルタイム表示制御手段１６とを備える。各手段ごとに説明する。

スペクトル算出手段１１は、入力した信号波形をディジタル的（離散的）にサンプリングし、データとして記憶させ、記憶させたデータをＦＦＴ処理する。
スペクトル表示手段１２は、スペクトル算出手段１１によってＦＦＴ処理されたデータに基づいて周波数スペクトルを表示する。

表示指示受付手段１３は、スペクトル表示手段１２によって周波数スペクトルが表示されているときに、周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付ける。具体的には、表示指示受付手段１３は、スペクトル表示手段１２によって表示される処理メニューの中から、例えば、トリパタイトグラフを表示するための指示が操作者によって選択されることによって、トリパタイトグラフの表示指示を受け付ける。

スケール算出手段１４は、表示指示受付手段１３によって受け付けられたことに応じて、スペクトル表示手段１２によって表示されている周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出する。スケール算出手段１４は、周波数スペクトルのうち所定の大きさ以上の周波数スペクトルを表わすことができるように、スケールを算出する。

具体的には、スケール算出手段１４は、次のような手順でトリパタイトグラフの各軸（周波数軸、速度軸、加速度軸、変位軸）のスケールを算出する。トリパタイトグラフは、全軸が対数のグラフで表現される。
（１）所定の値以上のスペクトルを含む周波数の範囲、又は測定時の設定から、Ｘ軸（周波数軸）のスケールを算出する。
（２）求めた範囲内の周波数ごとのスペクトルの加速度を取得する。
（３）取得した加速度を積分し、速度を算出する。
（４）算出した速度を積分し、変位を算出する。
（５）算出した速度のうち、最大の速度と、最小の速度とに基づいて、Ｙ軸（速度軸）のスケールを算出する。
（６）Ｘ軸（周波数軸）のスケールと、Ｙ軸（速度軸）のスケールとに基づいて、加速度のスケールと、変位のスケールとを算出する。
（７）周波数と速度との関係を対数のグラフで表現する。加速度が同じ値である直線を求めて、加速度グリッドとする。変位が同じ値である直線を求めて、変位グリッドとする。

トリパタイトグラフ表示手段１５は、スケール算出手段１４によって算出されたスケールに基づいて、周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表わすトリパタイトグラフ２００をディスプレイ１０１に表示する。

リアルタイム表示制御手段１６は、トリパタイトグラフ表示手段１５によるトリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御する。さらに、リアルタイム表示制御手段は、スケール算出手段１４によるスケールの算出と共に、トリパタイトグラフ表示手段１５によるトリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御する。
具体的には、リアルタイム表示制御手段１６は、スペクトル算出手段１１によってサンプリングされるごとに、トリパタイトグラフ表示手段１５によるトリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御する。さらに、リアルタイム表示制御手段１６は、スケール算出手段１４によるスケールの算出を行う制御を行うと共に、算出したスケールに基づいてトリパタイトグラフ表示手段１５によるトリパタイトグラフ２００の表示を行う制御をリアルタイムに行う。

図２は、本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザ１０によって表示されるトリパタイトグラフを説明するための図である。
図２のように、トリパタイトグラフは、Ｘ軸として周波数軸と、Ｙ軸として速度軸と、Ｘ軸に対し右上がりの加速度軸と、左上がりの変位軸とを有する。

図３は、本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザ１０によるトリパタイトグラフ２００の表示の例を示す図である。
図３の例は、ＦＦＴアナライザ１０が、周波数スペクトルを表示しているとき（例えば、図５のようなパワースペクトルを表示しているとき）に、トリパタイトグラフ表示ボタン（例えば、ＦＦＴアナライザ１０の機能を指定するための押下ボタンのうちの１つ）が押下されることによって、トリパタイトグラフ２００を表示した例である。

図３のように、トリパタイトグラフ２００は、Ｘ軸を周波数軸２２１とし、Ｙ軸を速度軸２２２として、ディスプレイ１０１に表示される。この場合、図２で説明したトリパタイトグラフと異なり、トリパタイトグラフ２００には、周波数軸２２１における最小値から最大値の範囲と、速度軸２２２における最小値から最大値の範囲とで囲まれるトリパタイト表示領域２２０（図３において周波数グリッド線２３１、速度グリッド線２３２、加速度グリッド線２３３及び変位グリッド線２３４が表示されている四角のトリパタイト表示領域２２０）以外での加速度軸及び変位軸は表示されない。トリパタイトグラフ２００において、サーチカーソル２０１によって示された点２１１の周波数、速度、加速度及び変位は、周波数表示欄３０１、速度表示欄３０２、加速度表示欄３０３及び変位表示欄３０４に、それぞれ表示される。操作者は、トリパタイトグラフ２００においてサーチカーソル２０１を合わせた点（例えば、点２１１）の周波数、速度、加速度及び変位を同時に読み取ることができる。
Ｘ軸の幅は、操作者によって選択される周波数レンジ（どの周波数までを計測するかの指定）によって変化する。例えば、操作者によって２０ｋＨｚが選択された場合、Ｘ軸は０〜２０ｋＨｚのスケールになる。

図４は、本発明の一実施形態に係るＦＦＴアナライザ１０のトリパタイト表示処理のフローチャートである。ＦＦＴアナライザ１０は、コンピュータ及びその周辺装置を備えるハードウェア並びに該ハードウェアを制御するソフトウェアによって構成され、以下の処理は、制御部（例えば、ＣＰＵ）が所定のソフトウェアに従い実行する処理である。
トリパタイト表示処理は、スペクトル表示手段１２によって周波数スペクトル（例えば、パワースペクトル）が表示されているときに、表示指示受付手段１３によってトリパタイトグラフ２００を表示する指示が受け付けられたことによって起動される。また、トリパタイト表示処理は、リアルタイム制御を行うＯＳ（リアルタイム表示制御手段１６）の下で定期的に起動されるとしてもよい。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ（スケール算出手段１４）は、求められた所定の値以上のスペクトルを含む周波数の範囲、又は測定時の設定からＸ軸（周波数軸）のスケールを算出する。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ（スケール算出手段１４）は、求めた範囲内の周波数ごとのスペクトルの加速度を取得し、取得した加速度を積分して速度を算出し、算出した速度を積分して変位を算出する。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ（スケール算出手段１４）は、算出した速度のうち、最大の速度と、最小の速度とに基づいて、Ｙ軸（速度軸）のスケールを算出する。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵ（スケール算出手段１４）は、Ｘ軸（周波数軸）のスケールと、Ｙ軸（速度軸）のスケールとに基づいて、加速度のスケールと、変位のスケールとを算出する。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵ（スケール算出手段１４）は、加速度が同じ値である直線を求めて、加速度グリッドとし、変位が同じ値である直線を求めて、変位グリッドとする。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵ（トリパタイトグラフ表示手段１５）は、周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表わすトリパタイトグラフ２００をディスプレイ１０１に表示する。

本実施形態によれば、ＦＦＴアナライザ１０は、周波数スペクトルが表示されているときに、周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付けたことに応じて、表示されている周波数スペクトルのうち所定の大きさ以上の周波数スペクトルを表わすことができるように、周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出し、算出したスケールに基づいて、周波数スペクトルにおけるトリパタイトグラフ２００をディスプレイ１０１に表示する。さらに、ＦＦＴアナライザ１０は、スケールの算出と、トリパタイトグラフ２００の表示とをリアルタイムに行う。
したがって、ＦＦＴアナライザ１０は、変動の多い振動現象のスペクトル解析で検出されたスペクトルであって高周波の成分を含むスペクトルであっても、高周波の成分を含めたトリパタイトグラフ２００を表示することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０ ＦＦＴアナライザ
１１ スペクトル算出手段
１２ スペクトル表示手段
１３ 表示指示受付手段
１４ スケール算出手段
１５ トリパタイトグラフ表示手段
１６ リアルタイム表示制御手段
１０１ ディスプレイ

Claims (4)

1. 入力した信号をＦＦＴ処理し、周波数領域の信号波形を表示するＦＦＴアナライザであって、
   入力した信号からサンプリングしたデータをＦＦＴ処理するスペクトル算出手段と、
   前記スペクトル算出手段によって前記ＦＦＴ処理されたデータに基づいて周波数スペクトルを表示するスペクトル表示手段と、
   前記スペクトル表示手段によって前記周波数スペクトルが表示されているときに、前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するための指示を受け付ける表示指示受付手段と、
   前記表示指示受付手段によって受け付けられたことに応じて、前記スペクトル表示手段によって表示されている前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出するスケール算出手段と、
   前記スケール算出手段によって算出された前記スケールに基づいて、前記周波数スペクトルにおける周波数ごとの加速度、速度及び変位を表わすトリパタイトグラフを表示するトリパタイトグラフ表示手段と、
   を備えるＦＦＴアナライザ。
2. 前記スケール算出手段は、前記スペクトル表示手段によって表示されている前記周波数スペクトルのうち所定の大きさ以上の前記周波数スペクトルを表わすことができるように、加速度、速度及び変位を表示するためのスケールを算出する、請求項１に記載のＦＦＴアナライザ。
3. 前記トリパタイトグラフ表示手段による前記トリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御するリアルタイム表示制御手段をさらに備える、請求項１又は２に記載のＦＦＴアナライザ。
4. 前記リアルタイム表示制御手段は、前記スケール算出手段による前記スケールの算出と共に、前記トリパタイトグラフ表示手段による前記トリパタイトグラフの表示をリアルタイムに制御する、請求項３に記載のＦＦＴアナライザ。
   

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