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公開番号2024071490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2024046381,2020085317
出願日2024-03-22,2020-05-14
発明の名称周波数解析方法、周波数解析装置、周波数解析プログラム、機器監視方法および機器監視システム
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G01M 99/00 20110101AFI20240517BHJP(測定;試験)
要約【課題】精度の高い周波数解析方法を実現する。
【解決手段】周波数解析方法は、機器状態に関するデータを取得するステップと、データを所定の解析周期を有する周期設定でN回(Nは自然数)ウェーブレット変換して第1の周波数解析結果を取得するステップと、所定の周波数の基準信号を所定の解析周期を有する周期設定でN回(Nは自然数)ウェーブレット変換して基準の周波数解析結果を取得するステップと、基準の周波数解析結果を一定値に変換する係数を算出するステップと、第1の周波数解析結果に係数を乗じるステップとを備える。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
機器状態に関するデータを取得するステップと、
前記データを所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して第１の周波数解析結果を取得するステップと、
所定の周波数の基準信号を所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して基準の周波数解析結果を取得するステップと、
前記基準の周波数解析結果を一定値に変換する係数を算出するステップと、
前記第１の周波数解析結果に前記係数を乗じるステップと
を備える周波数解析方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
請求項１に記載の周波数解析方法によって得られた周波数解析結果より単一あるいは複数の周波数での信号強度の時間変化を抽出するステップと、
前記信号強度の時間変化を統計処理して、管理対象値を求めるステップと、
前記管理対象値と管理基準値を比較して機器状態を判定するステップと、
を備える機器監視方法。
【請求項３】
機器状態に関するデータを取得する手段と、
前記データを所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して第１の周波数解析結果を取得する手段と、
所定の周波数の基準信号を所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して基準の周波数解析結果を取得する手段と、
前記基準の周波数解析結果を一定値に変換する係数を算出する手段と、
前記第１の周波数解析結果に前記係数を乗じる手段と
を備える周波数解析装置。
【請求項４】
請求項３に記載の周波数解析装置によって得られた解析結果より単一あるいは複数の周波数での信号強度の時間変化を抽出する手段と、
前記信号強度の時間変化を統計処理して、管理対象値を求める手段と、
前記管理対象値と管理基準値を比較して機器状態を判定する手段と
を備える機器監視システム。
【請求項５】
機器状態に関するデータを取得するステップと、
前記データを所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して第１の周波数解析結果を取得するステップと、
所定の周波数の基準信号を所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して基準の周波数解析結果を取得するステップと、
前記基準の周波数解析結果を一定値に変換する係数を算出するステップと、
前記第１の周波数解析結果に前記係数を乗じるステップとを実行させることを特徴とし、周波数解析装置を機能させるための周波数解析プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析精度の高い周波数解析方法、周波数解析装置、周波数解析プログラム、機器監視方法および機器監視システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
モータ、ポンプ、回転機等、設備の異常あるいは異常予兆を検知するために、それらの機器の状態をモニタするために設置した、加速度／振動あるいは音響を計測するセンサのデータに対して周波数解析が用いられてきた。とくに、ウェーブレット変換は、周波数解析結果の経時変化も含めて解析できるので、近年盛んに用いられてきている。
【０００３】
特許文献１では、周波数解析により連続振動を解析する手段に加えて、エンベロープ処理により断続振動を解析する手段が開示されている。
【０００４】
一方、ウェーブレット変換を用いてリアルタイムに近い形で周波数解析結果の経時変化を常時モニタする場合の概要を図１７に示す。まず、加速度／音響センサからの信号データを、検出する周波数が得られる一定時間（周期）ごとに取得する。信号データを取得する際は、わずかな機器・設備の異常も逃さず検出するために、周期毎の境界に隙間があり欠測が生じる状況は避け、全データを欠測なく連続的に取得する。
【０００５】
次に、この周期ごとのデータに対して周波数変換を行い、その結果を一定周期分ずつ過去の周波数変換結果に対して最新の結果を時間軸に沿って加えていく。その結果得られた監視の対象とする周波数（以下、「監視対象周波数」という。）の強度を経時的にモニタする。最後に、その強度について過去の強度トレンドに対する最新の強度の比や差分あるいは統計的工程管理（ＳｔａｔｉｓｔｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ、以下、「ＳＰＣ」という。）等により、設備の異常あるいはその予兆を検知している。
【０００６】
しかしながら、ウェーブレット変換による解析を一定周期で行い、その結果を経時的につなぎ合わせて周期毎の比較を行うだけでは、詳細な周波数の変化をモニタリングすることはできない。この理由は、ウェーブレット変換による周波数解析では、図１８に示すように、周期ごとの境界（以下、「周期境界」という。）に近いほど周波数の特定が困難になり、真値以外の多数解が得られてしまう影響により、周期境界およびその近傍での解析精度が劣化するからである。
【０００７】
特許文献２では、周期ごとの周期境界における解析において、前後の周期で重複する測定時間を設定することにより、解析結果の連続性を担保する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第５９００２９６号公報
特許第３６３００４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示する方法は計測の連続性を維持することはできても、結局、周期ごとの境界（周期境界）の解析結果が利用されてしまうため、十分に解析精度を得ることはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る周波数解析方法は、機器状態に関するデータを取得するステップと、前記データをウェーブレット変換して第１の周波数解析結果を取得するステップと、前記データをウェーブレット変換して第２の周波数解析結果を取得するステップと、前記第１の周波数解析結果の周期境界およびその近傍の解析結果を、前記第１の周波数解析結果と同時刻で前記第２の周波数解析結果の周期境界およびその近傍の解析結果を含まない前記第２の周波数解析結果と入れ替えるステップとを備え、前記第１の周波数解析結果が、前記データを所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して取得されるデータであり、前記第２の周波数解析結果が、前記データを所定の解析周期を有する周期設定でＮ回（Ｎは自然数）ウェーブレット変換して取得されるデータであって、当該ウェーブレット変換のうちＭ回（Ｍは自然数）のウェーブレット変換が、前記第１の周波数解析の周期設定から所定の時間シフトさせた周期設定で行われ、当該ウェーブレット変換のうちＮ－Ｍ回（Ｍは自然数）のウェーブレット変換が、前記第１の周波数解析の周期設定と同じ周期設定で行われることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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