JP5797135B2 - 濾波装置および濾波方法 - Google Patents
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Description
前記入力信号の略全ての信号帯域を含んだ全帯域信号(A)から、前記雑音信号成分を含み、前記全帯域信号のうち所定の帯域である所定帯域信号(B)を抽出する帯域通過フィルタ(11)と、
前記全帯域信号と前記所定帯域信号との差分を演算して直流成分を含む低周波信号(C)を生成する差分演算部(13)と、
前記低周波信号に振幅の分布を示すPDF(Probability Density Function)処理を行って、第1のPDF信号(D)を生成する第1のPDF処理部(15)と、
前記低周波信号を所定位相だけ位相シフトして前記低周波信号から低周波位相シフト信号(E)を生成する位相シフタ(16)と、
前記低周波位相シフト信号に振幅の分布を示すPDF処理を行って、第2のPDF信号(F)を生成する第2のPDF処理部(17)と、
前記第1のPDF信号と前記第2のPDF信号との相互相関演算を行って相関値を求める相関値算出部(18)と、
前記相関値の最大値に基づいて、前記低周波信号の直流成分を推定して推定値として出力する推定値算出部(19)と、
前記低周波信号から前記推定値を減算する減算器(21)とを備えたことを特徴とする。
前記推定値算出部は、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_1)と上限値(PM_1)と、前記第2のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_2)と上限値(PM_2)とを求め、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値のうち最下限である最下限値(PL_12)と、
前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値のうち最上限である最上限値(PM_12)と、
求めたい推定値の候補を含む平均値パラメータ(β)と、
振幅成分をあらわす確率変数(k)と、
第1のPDF信号Dの関数(f1)と、
第2のPDF信号Fの関数(f2)とを用いて、下記式
に基づいて前記相関値であるv(β)を最大とする前記平均値パラメータβを求めることにより前記推定値を推定することを特徴とする。
前記入力信号の略全ての信号帯域を含んだ全帯域信号(A)から、前記雑音信号成分を含み、前記全帯域信号のうち所定の帯域である所定帯域信号(B)を抽出する帯域抽出ステップ(S101)と、
前記全帯域信号と前記所定帯域信号との差分を演算して直流成分を含む低周波信号(C)を生成する差分演算ステップ(S102)と、
前記低周波信号に振幅の分布を示すPDF(Probability Density Function)処理を行って、第1のPDF信号(D)を生成する第1のPDF処理ステップ(S103)と、
前記低周波信号を所定位相だけ位相シフトして前記低周波信号から低周波位相シフト信号(E)を生成する位相シフトステップ(S104)と、
前記低周波位相シフト信号に振幅の分布を示すPDF処理を行って、第2のPDF信号(F)を生成する第2のPDF処理ステップ(S105)と、
前記第1のPDF信号と前記第2のPDF信号との相互相関演算を行って相関値を求める相関値算出ステップ(S106)と、
前記相関値の最大値に基づいて、前記低周波信号の直流成分を推定して推定値として出力する推定値算出ステップ(S108)と、
前記低周波信号から前記推定値を減算する減算ステップ(S109)とを含むことを特徴とする。
前記推定値算出ステップは、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値のうち最下限である最下限値(PL_12)と、
前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値のうち最上限である最上限値(PM_12)と、
求めたい推定値の候補を含む平均値パラメータ(β)と、
振幅成分をあらわす確率変数(k)と、
第1のPDF信号Dの関数(f1)と、
第2のPDF信号Fの関数(f2)とを用いて、下記式
に基づいて前記相関値であるv(β)を最大とする前記平均値パラメータβを求めることにより前記推定値を推定することを特徴とする。
ただし、記号Σは、i=1〜N(xk)までの総和を表す
以上の準備のもとに、本発明の濾波装置100の動作例を説明する。本例の濾波装置100は、センシングした物理量の一例として、たとえば測定対象物が負荷された力学量センサから出力されるアナログの直流成分である所望信号Yと、この所望信号Yに重畳する有害な雑音成分とを含む入力信号Xについて、所望信号Yを抽出するための装置である。本発明の濾波装置100により抽出された所望信号Yは、たとえば測定対象物の重量を測定する装置に適用可能である。
次に、本発明の濾波装置に関する処理動作の一例について、図6を参照しながら説明する。
……(2)
次に、実際の濾波装置の処理結果例を示す。実際に本発明を適用した雑音信号成分およびアナログの所望信号で成る入力信号Xは、センサ信号、たとえば力学量センサから出力される電気信号である。具体的には、力学量センサの一種である歪センサを片持ち梁構造の台の裏に貼り付けた、たとえばロードセルなどの歪センサである。歪センサは、測定対象物の重量により生じる荷重による力学的なたわみである力学量を、たとえば圧電現象により電気信号に変換する。
11…帯域通過フィルタ
12…第1の遅延器
13…差分演算部
14…第2の遅延器
15…第1のPDF処理部
16…位相シフタ
17…第2のPDF処理部
18…相関値算出部
19…推定値算出部
20…第3の遅延器
21…減算器
30…正規化処理部
31…対数変換部
32…PDF演算部
80…A/D変換部
81…振動周期算出部
82…波形条件記憶部
83…補正波形生成部
84…補正部
85…判定部
86…操作表示部
100…濾波装置
200…計量装置(従来例)
A…全帯域信号
B…所定帯域信号
C…低周波信号
D…第1のPDF信号
E…低周波位相シフト信号
F…第2のPDF信号
X…入力信号
Y…所望信号
Claims (4)
- 雑音信号成分およびアナログの所望信号(Y)で成る入力信号(X)から前記所望信号を抽出するための濾波装置であって、
前記入力信号の略全ての信号帯域を含んだ全帯域信号(A)から、前記雑音信号成分を含み、前記全帯域信号のうち所定の帯域である所定帯域信号(B)を抽出する帯域通過フィルタ(11)と、
前記全帯域信号と前記所定帯域信号との差分を演算して直流成分を含む低周波信号(C)を生成する差分演算部(13)と、
前記低周波信号に振幅の分布を示すPDF(Probability Density Function)処理を行って、第1のPDF信号(D)を生成する第1のPDF処理部(15)と、
前記低周波信号を所定位相だけ位相シフトして前記低周波信号から低周波位相シフト信号(E)を生成する位相シフタ(16)と、
前記低周波位相シフト信号に振幅の分布を示すPDF処理を行って、第2のPDF信号(F)を生成する第2のPDF処理部(17)と、
前記第1のPDF信号と前記第2のPDF信号との相互相関演算を行って相関値を求める相関値算出部(18)と、
前記相関値の最大値に基づいて、前記低周波信号の直流成分を推定して推定値として出力する推定値算出部(19)と、
前記低周波信号から前記推定値を減算する減算器(21)とを備えた濾波装置。 - 前記推定値算出部は、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_1)と上限値(PM_1)と、前記第2のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_2)と上限値(PM_2)とを求め、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値のうち最下限である最下限値(PL_12)と、
前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値のうち最上限である最上限値(PM_12)と、
求めたい推定値の候補を含む平均値パラメータ(β)と、
振幅成分をあらわす確率変数(k)と、
第1のPDF信号Dの関数(f1)と、
第2のPDF信号Fの関数(f2)とを用いて、下記式
に基づいて前記相関値であるv(β)を最大とする前記平均値パラメータβを求めることにより前記推定値を推定する請求項1記載の濾波装置。 - 雑音信号成分およびアナログの所望信号(Y)で成る入力信号(X)から前記所望信号を抽出するための濾波方法であって、
前記入力信号の略全ての信号帯域を含んだ全帯域信号(A)から、前記雑音信号成分を含み、前記全帯域信号のうち所定の帯域である所定帯域信号(B)を抽出する帯域抽出ステップ(S101)と、
前記全帯域信号と前記所定帯域信号との差分を演算して直流成分を含む低周波信号(C)を生成する差分演算ステップ(S102)と、
前記低周波信号に振幅の分布を示すPDF(Probability Density Function)処理を行って、第1のPDF信号(D)を生成する第1のPDF処理ステップ(S103)と、
前記低周波信号を所定位相だけ位相シフトして前記低周波信号から低周波位相シフト信号(E)を生成する位相シフトステップ(S104)と、
前記低周波位相シフト信号に振幅の分布を示すPDF処理を行って、第2のPDF信号(F)を生成する第2のPDF処理ステップ(S105)と、
前記第1のPDF信号と前記第2のPDF信号との相互相関演算を行って相関値を求める相関値算出ステップ(S106)と、
前記相関値の最大値に基づいて、前記低周波信号の直流成分を推定して推定値として出力する推定値算出ステップ(S108)と、
前記低周波信号から前記推定値を減算する減算ステップ(S109)とを含む濾波方法。 - 前記第1のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_1)と上限値(PM_1)と、前記第2のPDF信号に存在する振幅値の下限値(PL_2)と上限値(PM_2)とを求める上下限値算出ステップ(S107)を更に備え、
前記推定値算出ステップは、前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値(または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記下限値のうち最下限である最下限値(PL_12)と、
前記第1のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値または前記第2のPDF信号に存在する振幅値の前記上限値のうち最上限である最上限値(PM_12)と、
求めたい推定値の候補を含む平均値パラメータ(β)と、
振幅成分をあらわす確率変数(k)と、
第1のPDF信号Dの関数(f1)と、
第2のPDF信号Fの関数(f2)とを用いて、下記式
に基づいて前記相関値であるv(β)を最大とする前記平均値パラメータβを求めることにより前記推定値を推定する請求項3記載の濾波方法。
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