信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラム
【課題】回転一次ピークの追従性を向上させ、変動する回転数を応答よく正確に検出することができる回転計、回転計の制御方法及び回転計用制御プログラムを提供する。
【解決手段】入力された信号を、高速フーリエ変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段（１２ａ）と、記憶手段（１６）にピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段（１２ｂ）と、スペクトルデータを探索する探索手段（１２ｄ）と、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する検索手段（１２ｅ）と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】入力された信号を、高速フーリエ変換するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段（１２ａ）と、記憶手段（１６）にピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段（１２ｂ）と、スペクトルデータを探索する探索手段（１２ｄ）と、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する検索手段（１２ｅ）と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動する測定対象の回転数を測定する信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動する測定対象の回転数は、その測定対象にロータリーエンコーダなどの信号処理装置としての回転計を取り付けるなどして測定されている。しかし、このような回転計は、測定対象に直接取り付ける必要があるので、回転計を取り付ける治具を作製する必要があったり、取り付けた回転計の影響で測定対象の回転運動の特性を変化させてしまい、正確に測定対象の回転数を測定できなかったりなどの問題点があった。
そのため、測定対象の回転数に悪影響を与えないで計測することができる回転計が提案され、一般市場に導入されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発明は、測定対象である回転モータの漏洩磁束を検出して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により漏洩磁束のスペクトル（解析データ）を求め、そのスペクトルの最大値を示す周波数を、回転モータの回転周波数と判断することにより回転数を求めている。
【０００３】
このような回転計のアルゴリズムでは、例えば前の計測サイクルで得られた測定値を元に探索範囲を設定し、その範囲内における最大ピークを測定値としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―１９６８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ある範囲内における最大ピークを測定値とする測定方法では測定には直接関係のない成分（回転体の回転周波数の一次ピーク成分以外の周波数成分）が突然あらわれ、この測定に直接関係がないピーク成分が回転体の回転周波数の一次ピーク成分よりも大きくなる場合があり、安定した回転速度計測が実現できなかった。
【０００６】
特に、回転体の加速減速時において安定した回転速度計測が実現できなかった。
【０００７】
また、従来からの探索範囲を限定する方法であっても、最大ピークを利用するアルゴリズムでは計測エラーとなってしまうことがあった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術を考慮してなされたものであって、本発明の課題は、回転１次のピークに加えて、他の次数のピークも同時に追跡することで、回転一次ピークの追従性を向上させ、変動する回転数を応答よく正確に検出することができる信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定され
るものではない。
【００１０】
（１）入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段（１２ａ）と、記憶手段（１６）に前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段（１２ｂ）と、前記判断手段（１２ｂ）によって前記記憶手段（１６）に前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定手段（１２ｅ）と、前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算手段（１２ａ）によって演算された前記スペクトルデータを探索する探索手段（１２ｄ）と、前記探索手段（１２ｄ）によって探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索手段（１２ｅ）と、前記検索手段（１２ｅ）によって、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータを記憶する演算手段（１２ｆ）と、を備えることを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１１】
（１）に係る発明によれば、上述のような構成を有することにより、前回測定されたピークスペクトルデータに基づいて、前回測定されたピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定し、探索されたスペクトルデータについてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索し、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１２】
このようにして、（１）に係る発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００１３】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００１４】
（２）前記探索手段（１２ｄ）によって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、前記検索手段（１２ｅ）は前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータから前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索することを特徴とする（１）に記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１５】
（２）に係る発明によれば、探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、（最もピークスペクトルデータである可能性が高い）スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータからスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索するので、回転計の回転数を素早く、短い時間で、演算量が少なくとも計測することが可能になる（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１６】
（３）前記検索手段（１２ｅ）において前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された前記スペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする（１）または（２）に記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１７】
（３）に係る発明によれば、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定するので、より確実に継続して回転計の正確な回転数を安定して計測することが可能になる。
【００１８】
（４）前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする（１）から（３）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００１９】
（４）に係る発明によれば、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定するので、何れのスペクトルデータを回転計の回転数として決定すべきかの判断が容易であり、誤って他の異なるスペクトルデータを回転計の回転数として決定することを防ぐことが可能となる。
【００２０】
また、ノイズ成分が効率よく除去されるので、より確実に継続して回転計の正確な回転数を安定して計測することが可能になる。
【００２１】
（５）前記信号は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果であり、前記演算手段（１２ｆ）によって決定された前記ピークスペクトルデータの周波数は、前記測定対象の回転数であること、を特徴とする（１）から（４）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００２２】
（５）に係る発明によれば、信号処理装置は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果を信号としているので、容易に、測定対象の回転に起因する物理現象から測定対象の回転数を求めることができる。
【００２３】
（６）前記探索範囲設定手段（１２ｃ）は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記ピークスペクトルデータの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数で設定すること、を特徴とする（１）から（５）までのいずれか記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２４】
（６）に係る発明によれば、探索範囲の上限を、特定のスペクトルの周波数のｎ倍よりも小さい周波数として演算し、探索範囲の下限を、特定のスペクトルの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数として演算するので、特定のスペクトルの１／ｎ次成分及びｎ次成分を探索範囲から除外することができ、誤って異なるスペクトルを探索するのを防止することができる（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２５】
（７）前記探索範囲設定手段（１２ｃ）は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の略逆数を、前記探索範囲として設定すること、を特徴とする（１）から（５）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００２６】
（７）に係る発明によれば、特定のスペクトルの周波数の１／２次成分や２次成分などのスペクトルを除外するだけでなく、より妥当な周波数範囲を探索範囲に設定することが可能になる。
【００２７】
（８）入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算工程と、記憶工程における前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において前記記憶工程における前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定工程と、前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算工程において演算された前記スペクトルデータを探索する探索工程と、前記探索工程において探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索工程と、前記検索工程において、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶工程において前記ピークスペクトルデータを記憶する演算工程と、を備えることを特徴とする信号処理装置の制御方法（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２８】
（８）に係る発明によれば、上述のような構成を有することにより、前回測定されたピークスペクトルデータに基づいて、前回測定されたピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定し、探索されたスペクトルデータについてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索し、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２９】
このようにして、（８）に係る発明によれば、記憶工程において記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００３０】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００３１】
（９）（８）に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【００３２】
このような構成によれば、当該プログラムをコンピュータに実行させることにより、（８）と同様の効果が期待できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００３４】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した正確な回転速度計測が実現可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による信号処理装置の一実施例としての回転計の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータの一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る回転計による処理手順についての説明に供するフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータの他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、周波数の変動した特定のスペクトルを正確に読み取ることができる信号処理
装置及び信号処理装置の制御方法等を提供すために、変動した特定のスペクトルの周波数である回転１次のピークに加えて、他の次数のピークも同時に追跡することで、特定のスペクトルを探索する探索範囲を追従させることにより実現する。
【実施例１】
【００３７】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
【００３８】
［システム全体構成］
【００３９】
図１は、本発明による信号処理装置の一実施例としての回転計の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータを示す図である。図３は、本実施形態に係る回転計による処理手順についての説明に供するフローチャートである。
【００４０】
回転計（信号処理装置）１０は、入力部１１、演算制御部１２（ＦＦＴ演算手段としてのＦＦＴ演算部、判断手段としての判断部、探索範囲設定手段としての探索範囲設定部、探索手段としての探索部、検索手段としての検索部、演算手段としての演算部）、表示部１３、操作部（図示せず）、入力アンプ部１４、フィルタ部１５及び記憶部１６を有しており、ガソリンエンジン３０に配置された振動計２０で検出した振動データ（信号）に基づいて、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数を測定する測定器である。本実施例では、振動計２０から検出したガソリンエンジン３０の振動データに基づいた主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１と、ガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数は１：１の関係であるとして説明する。
【００４１】
入力部１１は、振動計２０で検出した時系列の振動データを離散化して、連続的に、回転計１０の演算制御部１２に入力するＡ／Ｄ変換器である。
【００４２】
演算制御部１２は、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ演算手段）１２ａ、判断部（判断手段）１２ｂ、探索範囲設定部（探索範囲設定手段）１２ｃ、探索部（探索手段）１２ｄ、検索部（検索手段）１２ｅ及び演算部（演算手段）１２ｆを有し、回転計１０の各部を統括制御する制御回路である。また、操作部によって測定時間および探索範囲を設定する（測定時間および探索範囲は数値入力することができる他に、測定時間および探索範囲のレンジを切り替えることで測定時間の範囲および探索範囲を設定することもできる）ことができる。
【００４３】
ＦＦＴ演算部１２ａは、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算する演算回路である。
【００４４】
判断部（判断手段）１２ｂは、記憶部１６にスペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータ（ＦＦＴ演算部１２ａにおいてあるタイミングでＦＦＴ演算された一群のスペクトルデータ中のスペクトルデータであって所定の条件を満たすスペクトルデータ（詳細は後述する）が記憶されているか否かを判断する。
【００４５】
ピークスペクトルデータが記憶されていれば、演算部１２ｆにおいて回転計の回転数が少なくとも一度は演算されていることになる。本実施形態では、回転計の回転数が少なくとも一度は演算されている場合に引き続いて回転計の回転数を演算する場合について詳細に説明する。
【００４６】
探索範囲設定部１２ｃは、判断部１２ｂによって記憶部１６にピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する（探索範囲設定部１２ｃで探索するべき主成分のスペクトルの探索範囲を演算する）部分である。
【００４７】
ＦＦＴ演算部１２ａにおいて演算されたスペクトルデータには、主成分（１次成分）のスペクトル、主成分の１／２次成分、主成分の２次成分及び主成分の３次成分などのスペクトルが含まれる他に、ノイズの各次数成分のスペクトルも含まれる。
【００４８】
本実施形態では、一例として、探索範囲を１／２次成分及び２次成分のスペクトルを除外するように自動的に設定する。具体的には、ガソリンエンジン３０の初期動作時の主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるときに、１／２次成分及び２次成分のスペクトルはそれぞれ１ｋＨｚ及び４ｋＨｚとして現れる。従って、探索範囲は、この１／２次及び２次成分を含まない範囲を設定する必要があり、例えば、下限の周波数ｆＬを周波数ｆ１の４割減（ｆ１の０．６倍）に設定し、上限の周波数ｆＨを周波数ｆ１の８割増（ｆ１の１．８倍）に設定することによって、１／２次成分及び２次成分のスペクトルを探索範囲から除外している。
【００４９】
従って、探索範囲設定部１２ｃは、主成分のスペクトルの周波数ｆ１に基づいて、探索範囲を演算し、例えば、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるときは、探索範囲の下限の周波数ｆＬは、１．２ｋＨｚとなり、上限の周波数ｆＨは、３．６ｋＨｚとなる。
【００５０】
さらに、探索範囲設定部１２ｃは、ピークスペクトルデータ付近の周波数として、ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の逆数を、前記探索範囲として設定するようにしてもよい。
【００５１】
さらにまた、探索範囲設定部１２ｃは、ピークスペクトルデータ付近の周波数として、任意の固定の周波数を前記探索範囲として設定するようにしてもよく、任意の固定の周波数は操作部（図示せず）から入力されてもよい。
【００５２】
探索部１２ｄは、ガソリンエンジン３０の回転数の測定中に、ＦＦＴ演算部１２ａで演算されるスペクトルデータ中のスペクトルデータを逐次探索する回路である。ここで、スペクトルデータは、スペクトルデータの全体から探索されてもよいが、好ましくは前述の探索範囲設定部１２ｃで演算した探索範囲から探索される。
【００５３】
検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータを検索する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００５４】
ここで、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数とスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数が、探索範囲設定部１２ｃで演算された探索範囲から外れる場合には、探索範囲設定部１２ｃで演算された探索範囲から外れた周波数範囲から略ｎ倍の周波数と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が検索部１２ｅによって検索される。
【００５５】
すなわち、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数とスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数の範囲（ここで、ｎは２以上の自然数）は、探索範囲設定部１２ｃで演算した探索範囲を超えている場合もある。
【００５６】
また、検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータからスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【００５７】
また、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方または何れか一方が存在しない場合もある。このような場合には検索部１２ｅはその後の処理を実行する。
【００５８】
演算部１２ｆは検索部１２ｅによって、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方が検索された場合に、少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定し、記憶部１６にピークスペクトルデータを記憶する。
【００５９】
また、演算部１２ｆは検索部１２ｅにおいてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する。
【００６０】
また、演算部１２ｆは検索部１２ｅにおいてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方のみが検索されたスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定してもよい。
【００６１】
さらに、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定してもよい。
【００６２】
表示部１３は、演算部１２ｆで演算されたピークスペクトルデータを表示する。表示部１３で表示されるピークスペクトルデータはガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数を示している。
【００６３】
また、表示部１３には操作部で入力された数字、文字等の記号および探索範囲が表示されてもよい。
【００６４】
入力アンプ部１４は、振動計２０から検出された振動データを増幅する増幅器である。
【００６５】
フィルタ部１５は、入力アンプ部１４で増幅した振動データに含まれる折り返し雑音を除去するＡＡＦ（アンチ・エイリアシング・フィルタ）を含むフィルタである。
【００６６】
記憶部１６には、検索部１２ｅによって、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータが記憶される。
【００６７】
振動計２０は、ガソリンエンジン３０の筐体に固定され、ガソリンエンジン３０の回転機構の振動を加速度の振動データとして検出する加速度計である。
【００６８】
ガソリンエンジン３０は、内部に回転機構を備え、燃料（ガソリン）と空気の混合気をシリンダ中に吸入し、この混合気をピストンで圧縮したあと点火、燃焼・膨張させて（予混合燃焼）ピストンを往復運動させる内燃機関である。
【００６９】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００７０】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００７１】
次に図２を用いて実施形態の一例について説明する。
【００７２】
図２（ａ）では、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）ｆ１と測定ピークｆ１の周波数の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１とスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１が検索された状態を示す。
【００７３】
図２（ｂ）では、図２（ａ）の測定サイクルの次の測定サイクルにおいて、ＦＦＴ演算部１２ａが、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算した結果を示す。
【００７４】
図２（ａ）の測定サイクルにおいて測定された、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピークｆ１の周辺の周波数領域に測定ピークｆ１よりも大きなノイズ成分等の回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２が出現している。
【００７５】
従来の測定手法においては、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２を誤って、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数であると判断してしまっていた。
【００７６】
しかし、図２（ｂ）においては、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータがＦＦＴ演算部１２ａの演算結果として出現しておらず、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータは存在しない（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００７７】
従って、周波数成分ｆ２は、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の回転成分とは関係のない周波数成分であると演算部１２ｆにおいて判断される。
【００７８】
測定ピークｆ１の周辺の周波数領域には、周波数成分ｆ２のスペクトルデータよりも大きさが小さいが、略２倍の周波数のスペクトルデータ（２（ｆ１＋Δ））とスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ（１／２（ｆ１＋Δ））を持つスペクトルデータ（ｆ１＋Δ）が存在する。
【００７９】
従って、演算部１２ｆはスペクトルデータ（ｆ１＋Δ）をガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）として決定する。
【００８０】
スペクトルデータ（ｆ１＋Δ）はスペクトルデータｆ１が測定サイクル間で回転機構の回転数の変動等の要因により変化したスペクトルデータであるが、他のノイズ成分等のスペクトルデータ（スペクトルデータ（ｆ１＋Δ）よりも大きい値を有する）があっても正確に回転機構の回転数として決定（判断）され、回転数の変動に追随することが可能になっている。
【００８１】
このように、本発明によれば、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されるので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００８２】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００８３】
［処理手順］
【００８４】
ここで、本発明を適用した場合において実現され得る具体的な処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下に示す処理手順は、一例であってこれ以外にも実現され得る処理手順は無数に存在する。
【００８５】
ステップＳ１において、回転計１０は、振動計２０で検出した時系列の振動データを離散化して、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定をする。
【００８６】
ステップＳ２において、回転計１０の探索部１２ｄは一つ前の（測定）サイクルの測定ピーク（ピークスペクトルデータ）周辺にあるピークを探索する。
【００８７】
この場合、記憶部１６に一つ前の（測定）サイクルのピークスペクトルデータが存在する場合には、探索範囲設定部１２ｃが演算して設定した、ピークスペクトルデータ付近の周波数範囲である探索範囲にあるスペクトルデータを探索部１２ｄは探索する。
【００８８】
記憶部１６に一つ前の（測定）サイクルのピークスペクトルデータが存在しない場合には、全ての周波数範囲を探索部１２ｄは探索してもよいが、操作部によって設定された探索範囲を（探索範囲は数値入力することができる他に、回転計１０の探索範囲のレンジを切り替えることで探索範囲を設定することもできる）探索する。
【００８９】
ステップＳ３において、一つ前の（測定）サイクルの測定ピーク（ピークスペクトルデータ）周辺にあるピークが回転計１０の探索部１２ｄによって探索された場合には、回転計１０の検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されたピーク（スペクトルデータ）の周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００９０】
ステップＳ４において、回転計１０の演算部１２ｆは、探索部１２ｄによって探索されたピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータが存在するか否かを判断する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００９１】
ピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が存在する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）にはステップＳ５に進み、ピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の何れもが存在しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）にはステップＳ６に進む。
【００９２】
ステップＳ５において、回転計１０の演算部１２ｆはステップＳ４の判断結果に基づいて測定ピーク（ピークスペクトルデータ）を決定する。
【００９３】
回転計１０の演算部１２ｆは、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する。
【００９４】
スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータが存在しない場合には、少なくとも何れか一方のみが検索されたスペクトルデータを、回転計１０の演算部１２ｆは、ピークスペクトルデータと決定する。
【００９５】
ステップＳ６において、回転計１０の演算部１２ｆは、ステップＳ５においてピークスペクトルデータと決定したスペクトルデータ（の周波数）、および、ステップＳ５においてピークスペクトルデータと決定したスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（の周波数）と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（の周波数）（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方を記憶部１６に記憶する。
【００９６】
ステップＳ７において、回転計１０の演算制御部１２は、計測を終了すべき場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）は計測を終了し、計測を継続すべき場合（ステップＳ７：ＮＯ）はステップＳ１に戻り、周波数の計測を継続する。
【００９７】
周波数計測の終了は、操作部等から信号が入力されることで判断される。
【００９８】
ステップＳ８において、従来の技術（例えば特許文献１参照）を用いて周波数計測を実行する。
【００９９】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【０１００】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【０１０１】
次に図４を用いて実施形態の他の一例について詳細に説明する。
【０１０２】
図４（ａ）では、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）ｆ１、測定ピークｆ１の周波数の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１、スペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１、およびその他のノイズ成分ｆ３、ｆ４が検索された状態を示す。
【０１０３】
図４（ａ）において、回転計１０の演算部１２ｆは、略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１、略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１が検索されたスペクトルデータｆ１をガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（ピークスペクトルデータ）として決定する。
【０１０４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の測定サイクルの次の測定サイクルにおいて、ＦＦＴ演算部１２ａが、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算した結果を示す。
【０１０５】
図４（ｂ）では、ピークスペクトルデータ付近の周波数の探索範囲としてΔｆ１（探索する周波数範囲）の範囲で探索部１２ｄがスペクトルデータを逐次探索する。
【０１０６】
探索範囲Δｆ１の中には、図４（ａ）においてピークスペクトルデータとして決定されたスペクトルデータｆ１は存在しないが、スペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７が存在し、それらが探索部１２ｄによって探索される。
【０１０７】
次に、検索部１２ｅが、探索部１２ｄによって探索されスペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７について順番にそれぞれのスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が存在するかを検索する。
【０１０８】
ここで、スペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７を検索する順番は任意に（ピークスペクトルデータをより早く検索する順番に）設定することができる。
【０１０９】
ここではスペクトルデータの周波数の小さい順に、最初はスペクトルデータｆ５について、探索部１２ｄが略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１０】
しかし、スペクトルデータｆ５の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータおよび略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）は存在しないので検索できない。
【０１１１】
この場合には、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ５を記憶部１６等に記憶することはしない。
【０１１２】
次に、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ６について、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１３】
スペクトルデータｆ６の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ６および略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ６は図４（ｃ）に図示されたように存在するので検索部１２ｅは、それらを検索することができる。
【０１１４】
従って、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ６、スペクトルデータｆ６の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ６およびスペクトルデータｆ６の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ６を記憶部１６等に記憶する。
【０１１５】
この場合には、前回の測定サイクルにおいて検索され、スペクトルデータとして記憶されているスペクトルデータｆ１の値、スペクトルデータｆ１の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１およびスペクトルデータｆ１の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１を検索部１２ｅが記憶部１６等から消去する。
【０１１６】
次に、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ７について、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１７】
この場合には、スペクトルデータｆ７の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータおよび略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が存在しないので検索できない。
【０１１８】
従って、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ７を記憶部１６等に記憶することはしない。
【０１１９】
次に、探索範囲Δｆ１中のスペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７の検索部１２ｅによる検索が終了したので、演算部１２ｆで次の演算が実行される。
【０１２０】
演算部１２ｆでは、記憶部１６に記憶されているスペクトルデータをチェックする。
【０１２１】
図４（ｃ）に図示されたように記憶部１６に記憶されているスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも一方が存在するスペクトルデータはスペクトルデータｆ６だけなので、演算部１２ｆはスペクトルデータｆ６をピークスペクトルデータとして決定する。
【０１２２】
次に、演算部１２ｆは、演算されたピークスペクトルデータを表示部１３に表示する。表示部１３で表示されるピークスペクトルデータはガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数を示している。
【０１２３】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【０１２４】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【０１２５】
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、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【０１２６】
なお、図３における動作手順を、ハードディスク等の記録媒体に予め記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して予め記録しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等により読み出して実行することにより、当該汎用のマイクロコンピュータ等を実施形態に係わるＣＰＵとして機能させることも可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ 回転計
１１ 入力部
１２ 演算制御部
１２ａ ＦＦＴ演算部
１２ｂ 判断部
１２ｃ 探索範囲設定部
１２ｄ 探索部
１２ｅ 検索部
１２ｆ 演算部
１３ 表示部
１４ 入力アンプ部
１５ フィルタ部
１６ 記憶部
２０ 振動計
３０ ガソリンエンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動する測定対象の回転数を測定する信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動する測定対象の回転数は、その測定対象にロータリーエンコーダなどの信号処理装置としての回転計を取り付けるなどして測定されている。しかし、このような回転計は、測定対象に直接取り付ける必要があるので、回転計を取り付ける治具を作製する必要があったり、取り付けた回転計の影響で測定対象の回転運動の特性を変化させてしまい、正確に測定対象の回転数を測定できなかったりなどの問題点があった。
そのため、測定対象の回転数に悪影響を与えないで計測することができる回転計が提案され、一般市場に導入されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の発明は、測定対象である回転モータの漏洩磁束を検出して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により漏洩磁束のスペクトル（解析データ）を求め、そのスペクトルの最大値を示す周波数を、回転モータの回転周波数と判断することにより回転数を求めている。
【０００３】
このような回転計のアルゴリズムでは、例えば前の計測サイクルで得られた測定値を元に探索範囲を設定し、その範囲内における最大ピークを測定値としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―１９６８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ある範囲内における最大ピークを測定値とする測定方法では測定には直接関係のない成分（回転体の回転周波数の一次ピーク成分以外の周波数成分）が突然あらわれ、この測定に直接関係がないピーク成分が回転体の回転周波数の一次ピーク成分よりも大きくなる場合があり、安定した回転速度計測が実現できなかった。
【０００６】
特に、回転体の加速減速時において安定した回転速度計測が実現できなかった。
【０００７】
また、従来からの探索範囲を限定する方法であっても、最大ピークを利用するアルゴリズムでは計測エラーとなってしまうことがあった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術を考慮してなされたものであって、本発明の課題は、回転１次のピークに加えて、他の次数のピークも同時に追跡することで、回転一次ピークの追従性を向上させ、変動する回転数を応答よく正確に検出することができる信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定され
るものではない。
【００１０】
（１）入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段（１２ａ）と、記憶手段（１６）に前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段（１２ｂ）と、前記判断手段（１２ｂ）によって前記記憶手段（１６）に前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定手段（１２ｅ）と、前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算手段（１２ａ）によって演算された前記スペクトルデータを探索する探索手段（１２ｄ）と、前記探索手段（１２ｄ）によって探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索手段（１２ｅ）と、前記検索手段（１２ｅ）によって、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータを記憶する演算手段（１２ｆ）と、を備えることを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１１】
（１）に係る発明によれば、上述のような構成を有することにより、前回測定されたピークスペクトルデータに基づいて、前回測定されたピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定し、探索されたスペクトルデータについてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索し、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１２】
このようにして、（１）に係る発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００１３】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００１４】
（２）前記探索手段（１２ｄ）によって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、前記検索手段（１２ｅ）は前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータから前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索することを特徴とする（１）に記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１５】
（２）に係る発明によれば、探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、（最もピークスペクトルデータである可能性が高い）スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータからスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索するので、回転計の回転数を素早く、短い時間で、演算量が少なくとも計測することが可能になる（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１６】
（３）前記検索手段（１２ｅ）において前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された前記スペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする（１）または（２）に記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００１７】
（３）に係る発明によれば、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定するので、より確実に継続して回転計の正確な回転数を安定して計測することが可能になる。
【００１８】
（４）前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする（１）から（３）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００１９】
（４）に係る発明によれば、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定するので、何れのスペクトルデータを回転計の回転数として決定すべきかの判断が容易であり、誤って他の異なるスペクトルデータを回転計の回転数として決定することを防ぐことが可能となる。
【００２０】
また、ノイズ成分が効率よく除去されるので、より確実に継続して回転計の正確な回転数を安定して計測することが可能になる。
【００２１】
（５）前記信号は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果であり、前記演算手段（１２ｆ）によって決定された前記ピークスペクトルデータの周波数は、前記測定対象の回転数であること、を特徴とする（１）から（４）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００２２】
（５）に係る発明によれば、信号処理装置は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果を信号としているので、容易に、測定対象の回転に起因する物理現象から測定対象の回転数を求めることができる。
【００２３】
（６）前記探索範囲設定手段（１２ｃ）は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記ピークスペクトルデータの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数で設定すること、を特徴とする（１）から（５）までのいずれか記載の信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２４】
（６）に係る発明によれば、探索範囲の上限を、特定のスペクトルの周波数のｎ倍よりも小さい周波数として演算し、探索範囲の下限を、特定のスペクトルの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数として演算するので、特定のスペクトルの１／ｎ次成分及びｎ次成分を探索範囲から除外することができ、誤って異なるスペクトルを探索するのを防止することができる（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２５】
（７）前記探索範囲設定手段（１２ｃ）は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の略逆数を、前記探索範囲として設定すること、を特徴とする（１）から（５）までのいずれかに記載の信号処理装置。
【００２６】
（７）に係る発明によれば、特定のスペクトルの周波数の１／２次成分や２次成分などのスペクトルを除外するだけでなく、より妥当な周波数範囲を探索範囲に設定することが可能になる。
【００２７】
（８）入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算工程と、記憶工程における前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断工程と、前記判断工程において前記記憶工程における前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定工程と、前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算工程において演算された前記スペクトルデータを探索する探索工程と、前記探索工程において探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索工程と、前記検索工程において、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶工程において前記ピークスペクトルデータを記憶する演算工程と、を備えることを特徴とする信号処理装置の制御方法（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２８】
（８）に係る発明によれば、上述のような構成を有することにより、前回測定されたピークスペクトルデータに基づいて、前回測定されたピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定し、探索されたスペクトルデータについてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索し、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００２９】
このようにして、（８）に係る発明によれば、記憶工程において記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００３０】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００３１】
（９）（８）に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【００３２】
このような構成によれば、当該プログラムをコンピュータに実行させることにより、（８）と同様の効果が期待できる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００３４】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した正確な回転速度計測が実現可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による信号処理装置の一実施例としての回転計の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータの一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る回転計による処理手順についての説明に供するフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータの他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、周波数の変動した特定のスペクトルを正確に読み取ることができる信号処理
装置及び信号処理装置の制御方法等を提供すために、変動した特定のスペクトルの周波数である回転１次のピークに加えて、他の次数のピークも同時に追跡することで、特定のスペクトルを探索する探索範囲を追従させることにより実現する。
【実施例１】
【００３７】
以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
【００３８】
［システム全体構成］
【００３９】
図１は、本発明による信号処理装置の一実施例としての回転計の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る回転計で処理されるスペクトルデータを示す図である。図３は、本実施形態に係る回転計による処理手順についての説明に供するフローチャートである。
【００４０】
回転計（信号処理装置）１０は、入力部１１、演算制御部１２（ＦＦＴ演算手段としてのＦＦＴ演算部、判断手段としての判断部、探索範囲設定手段としての探索範囲設定部、探索手段としての探索部、検索手段としての検索部、演算手段としての演算部）、表示部１３、操作部（図示せず）、入力アンプ部１４、フィルタ部１５及び記憶部１６を有しており、ガソリンエンジン３０に配置された振動計２０で検出した振動データ（信号）に基づいて、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数を測定する測定器である。本実施例では、振動計２０から検出したガソリンエンジン３０の振動データに基づいた主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１と、ガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数は１：１の関係であるとして説明する。
【００４１】
入力部１１は、振動計２０で検出した時系列の振動データを離散化して、連続的に、回転計１０の演算制御部１２に入力するＡ／Ｄ変換器である。
【００４２】
演算制御部１２は、ＦＦＴ演算部（ＦＦＴ演算手段）１２ａ、判断部（判断手段）１２ｂ、探索範囲設定部（探索範囲設定手段）１２ｃ、探索部（探索手段）１２ｄ、検索部（検索手段）１２ｅ及び演算部（演算手段）１２ｆを有し、回転計１０の各部を統括制御する制御回路である。また、操作部によって測定時間および探索範囲を設定する（測定時間および探索範囲は数値入力することができる他に、測定時間および探索範囲のレンジを切り替えることで測定時間の範囲および探索範囲を設定することもできる）ことができる。
【００４３】
ＦＦＴ演算部１２ａは、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算する演算回路である。
【００４４】
判断部（判断手段）１２ｂは、記憶部１６にスペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータ（ＦＦＴ演算部１２ａにおいてあるタイミングでＦＦＴ演算された一群のスペクトルデータ中のスペクトルデータであって所定の条件を満たすスペクトルデータ（詳細は後述する）が記憶されているか否かを判断する。
【００４５】
ピークスペクトルデータが記憶されていれば、演算部１２ｆにおいて回転計の回転数が少なくとも一度は演算されていることになる。本実施形態では、回転計の回転数が少なくとも一度は演算されている場合に引き続いて回転計の回転数を演算する場合について詳細に説明する。
【００４６】
探索範囲設定部１２ｃは、判断部１２ｂによって記憶部１６にピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する（探索範囲設定部１２ｃで探索するべき主成分のスペクトルの探索範囲を演算する）部分である。
【００４７】
ＦＦＴ演算部１２ａにおいて演算されたスペクトルデータには、主成分（１次成分）のスペクトル、主成分の１／２次成分、主成分の２次成分及び主成分の３次成分などのスペクトルが含まれる他に、ノイズの各次数成分のスペクトルも含まれる。
【００４８】
本実施形態では、一例として、探索範囲を１／２次成分及び２次成分のスペクトルを除外するように自動的に設定する。具体的には、ガソリンエンジン３０の初期動作時の主成分（１次成分）のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるときに、１／２次成分及び２次成分のスペクトルはそれぞれ１ｋＨｚ及び４ｋＨｚとして現れる。従って、探索範囲は、この１／２次及び２次成分を含まない範囲を設定する必要があり、例えば、下限の周波数ｆＬを周波数ｆ１の４割減（ｆ１の０．６倍）に設定し、上限の周波数ｆＨを周波数ｆ１の８割増（ｆ１の１．８倍）に設定することによって、１／２次成分及び２次成分のスペクトルを探索範囲から除外している。
【００４９】
従って、探索範囲設定部１２ｃは、主成分のスペクトルの周波数ｆ１に基づいて、探索範囲を演算し、例えば、主成分のスペクトルの周波数ｆ１が２ｋＨｚであるときは、探索範囲の下限の周波数ｆＬは、１．２ｋＨｚとなり、上限の周波数ｆＨは、３．６ｋＨｚとなる。
【００５０】
さらに、探索範囲設定部１２ｃは、ピークスペクトルデータ付近の周波数として、ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の逆数を、前記探索範囲として設定するようにしてもよい。
【００５１】
さらにまた、探索範囲設定部１２ｃは、ピークスペクトルデータ付近の周波数として、任意の固定の周波数を前記探索範囲として設定するようにしてもよく、任意の固定の周波数は操作部（図示せず）から入力されてもよい。
【００５２】
探索部１２ｄは、ガソリンエンジン３０の回転数の測定中に、ＦＦＴ演算部１２ａで演算されるスペクトルデータ中のスペクトルデータを逐次探索する回路である。ここで、スペクトルデータは、スペクトルデータの全体から探索されてもよいが、好ましくは前述の探索範囲設定部１２ｃで演算した探索範囲から探索される。
【００５３】
検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータを検索する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００５４】
ここで、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数とスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数が、探索範囲設定部１２ｃで演算された探索範囲から外れる場合には、探索範囲設定部１２ｃで演算された探索範囲から外れた周波数範囲から略ｎ倍の周波数と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が検索部１２ｅによって検索される。
【００５５】
すなわち、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数とスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数の範囲（ここで、ｎは２以上の自然数）は、探索範囲設定部１２ｃで演算した探索範囲を超えている場合もある。
【００５６】
また、検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータからスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【００５７】
また、探索部１２ｄによって探索されたスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方または何れか一方が存在しない場合もある。このような場合には検索部１２ｅはその後の処理を実行する。
【００５８】
演算部１２ｆは検索部１２ｅによって、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方が検索された場合に、少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定し、記憶部１６にピークスペクトルデータを記憶する。
【００５９】
また、演算部１２ｆは検索部１２ｅにおいてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する。
【００６０】
また、演算部１２ｆは検索部１２ｅにおいてスペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方のみが検索されたスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定してもよい。
【００６１】
さらに、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータが複数存在する場合には、スペクトルデータの大きさが最も大きいスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定してもよい。
【００６２】
表示部１３は、演算部１２ｆで演算されたピークスペクトルデータを表示する。表示部１３で表示されるピークスペクトルデータはガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数を示している。
【００６３】
また、表示部１３には操作部で入力された数字、文字等の記号および探索範囲が表示されてもよい。
【００６４】
入力アンプ部１４は、振動計２０から検出された振動データを増幅する増幅器である。
【００６５】
フィルタ部１５は、入力アンプ部１４で増幅した振動データに含まれる折り返し雑音を除去するＡＡＦ（アンチ・エイリアシング・フィルタ）を含むフィルタである。
【００６６】
記憶部１６には、検索部１２ｅによって、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方が検索されたスペクトルデータが記憶される。
【００６７】
振動計２０は、ガソリンエンジン３０の筐体に固定され、ガソリンエンジン３０の回転機構の振動を加速度の振動データとして検出する加速度計である。
【００６８】
ガソリンエンジン３０は、内部に回転機構を備え、燃料（ガソリン）と空気の混合気をシリンダ中に吸入し、この混合気をピストンで圧縮したあと点火、燃焼・膨張させて（予混合燃焼）ピストンを往復運動させる内燃機関である。
【００６９】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００７０】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００７１】
次に図２を用いて実施形態の一例について説明する。
【００７２】
図２（ａ）では、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）ｆ１と測定ピークｆ１の周波数の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１とスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１が検索された状態を示す。
【００７３】
図２（ｂ）では、図２（ａ）の測定サイクルの次の測定サイクルにおいて、ＦＦＴ演算部１２ａが、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算した結果を示す。
【００７４】
図２（ａ）の測定サイクルにおいて測定された、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピークｆ１の周辺の周波数領域に測定ピークｆ１よりも大きなノイズ成分等の回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２が出現している。
【００７５】
従来の測定手法においては、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２を誤って、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数であると判断してしまっていた。
【００７６】
しかし、図２（ｂ）においては、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータがＦＦＴ演算部１２ａの演算結果として出現しておらず、回転成分とは関係のない周波数成分ｆ２の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータは存在しない（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００７７】
従って、周波数成分ｆ２は、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の回転成分とは関係のない周波数成分であると演算部１２ｆにおいて判断される。
【００７８】
測定ピークｆ１の周辺の周波数領域には、周波数成分ｆ２のスペクトルデータよりも大きさが小さいが、略２倍の周波数のスペクトルデータ（２（ｆ１＋Δ））とスペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ（１／２（ｆ１＋Δ））を持つスペクトルデータ（ｆ１＋Δ）が存在する。
【００７９】
従って、演算部１２ｆはスペクトルデータ（ｆ１＋Δ）をガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）として決定する。
【００８０】
スペクトルデータ（ｆ１＋Δ）はスペクトルデータｆ１が測定サイクル間で回転機構の回転数の変動等の要因により変化したスペクトルデータであるが、他のノイズ成分等のスペクトルデータ（スペクトルデータ（ｆ１＋Δ）よりも大きい値を有する）があっても正確に回転機構の回転数として決定（判断）され、回転数の変動に追随することが可能になっている。
【００８１】
このように、本発明によれば、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されるので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【００８２】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【００８３】
［処理手順］
【００８４】
ここで、本発明を適用した場合において実現され得る具体的な処理手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下に示す処理手順は、一例であってこれ以外にも実現され得る処理手順は無数に存在する。
【００８５】
ステップＳ１において、回転計１０は、振動計２０で検出した時系列の振動データを離散化して、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定をする。
【００８６】
ステップＳ２において、回転計１０の探索部１２ｄは一つ前の（測定）サイクルの測定ピーク（ピークスペクトルデータ）周辺にあるピークを探索する。
【００８７】
この場合、記憶部１６に一つ前の（測定）サイクルのピークスペクトルデータが存在する場合には、探索範囲設定部１２ｃが演算して設定した、ピークスペクトルデータ付近の周波数範囲である探索範囲にあるスペクトルデータを探索部１２ｄは探索する。
【００８８】
記憶部１６に一つ前の（測定）サイクルのピークスペクトルデータが存在しない場合には、全ての周波数範囲を探索部１２ｄは探索してもよいが、操作部によって設定された探索範囲を（探索範囲は数値入力することができる他に、回転計１０の探索範囲のレンジを切り替えることで探索範囲を設定することもできる）探索する。
【００８９】
ステップＳ３において、一つ前の（測定）サイクルの測定ピーク（ピークスペクトルデータ）周辺にあるピークが回転計１０の探索部１２ｄによって探索された場合には、回転計１０の検索部１２ｅは、探索部１２ｄによって探索されたピーク（スペクトルデータ）の周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータとスペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００９０】
ステップＳ４において、回転計１０の演算部１２ｆは、探索部１２ｄによって探索されたピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータが存在するか否かを判断する（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【００９１】
ピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が存在する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）にはステップＳ５に進み、ピーク（スペクトルデータ）に、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の何れもが存在しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）にはステップＳ６に進む。
【００９２】
ステップＳ５において、回転計１０の演算部１２ｆはステップＳ４の判断結果に基づいて測定ピーク（ピークスペクトルデータ）を決定する。
【００９３】
回転計１０の演算部１２ｆは、スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータをピークスペクトルデータと決定する。
【００９４】
スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索されたスペクトルデータが存在しない場合には、少なくとも何れか一方のみが検索されたスペクトルデータを、回転計１０の演算部１２ｆは、ピークスペクトルデータと決定する。
【００９５】
ステップＳ６において、回転計１０の演算部１２ｆは、ステップＳ５においてピークスペクトルデータと決定したスペクトルデータ（の周波数）、および、ステップＳ５においてピークスペクトルデータと決定したスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（の周波数）と略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（の周波数）（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも何れか一方を記憶部１６に記憶する。
【００９６】
ステップＳ７において、回転計１０の演算制御部１２は、計測を終了すべき場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）は計測を終了し、計測を継続すべき場合（ステップＳ７：ＮＯ）はステップＳ１に戻り、周波数の計測を継続する。
【００９７】
周波数計測の終了は、操作部等から信号が入力されることで判断される。
【００９８】
ステップＳ８において、従来の技術（例えば特許文献１参照）を用いて周波数計測を実行する。
【００９９】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【０１００】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【０１０１】
次に図４を用いて実施形態の他の一例について詳細に説明する。
【０１０２】
図４（ａ）では、ガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（スペクトルデータ）ｆ１、測定ピークｆ１の周波数の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１、スペクトルデータの周波数の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１、およびその他のノイズ成分ｆ３、ｆ４が検索された状態を示す。
【０１０３】
図４（ａ）において、回転計１０の演算部１２ｆは、略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１、略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１が検索されたスペクトルデータｆ１をガソリンエンジン３０の内部に設けられた回転機構の回転数の測定ピーク（ピークスペクトルデータ）として決定する。
【０１０４】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の測定サイクルの次の測定サイクルにおいて、ＦＦＴ演算部１２ａが、入力部１１から連続的に入力した離散化された振動データを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、振動のスペクトルデータを演算した結果を示す。
【０１０５】
図４（ｂ）では、ピークスペクトルデータ付近の周波数の探索範囲としてΔｆ１（探索する周波数範囲）の範囲で探索部１２ｄがスペクトルデータを逐次探索する。
【０１０６】
探索範囲Δｆ１の中には、図４（ａ）においてピークスペクトルデータとして決定されたスペクトルデータｆ１は存在しないが、スペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７が存在し、それらが探索部１２ｄによって探索される。
【０１０７】
次に、検索部１２ｅが、探索部１２ｄによって探索されスペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７について順番にそれぞれのスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が存在するかを検索する。
【０１０８】
ここで、スペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７を検索する順番は任意に（ピークスペクトルデータをより早く検索する順番に）設定することができる。
【０１０９】
ここではスペクトルデータの周波数の小さい順に、最初はスペクトルデータｆ５について、探索部１２ｄが略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１０】
しかし、スペクトルデータｆ５の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータおよび略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）は存在しないので検索できない。
【０１１１】
この場合には、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ５を記憶部１６等に記憶することはしない。
【０１１２】
次に、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ６について、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１３】
スペクトルデータｆ６の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ６および略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ６は図４（ｃ）に図示されたように存在するので検索部１２ｅは、それらを検索することができる。
【０１１４】
従って、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ６、スペクトルデータｆ６の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ６およびスペクトルデータｆ６の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ６を記憶部１６等に記憶する。
【０１１５】
この場合には、前回の測定サイクルにおいて検索され、スペクトルデータとして記憶されているスペクトルデータｆ１の値、スペクトルデータｆ１の略２倍の周波数のスペクトルデータ２ｆ１およびスペクトルデータｆ１の略１／２倍の周波数のスペクトルデータ１／２ｆ１を検索部１２ｅが記憶部１６等から消去する。
【０１１６】
次に、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ７について、略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索する。
【０１１７】
この場合には、スペクトルデータｆ７の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータおよび略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）が存在しないので検索できない。
【０１１８】
従って、検索部１２ｅは、スペクトルデータｆ７を記憶部１６等に記憶することはしない。
【０１１９】
次に、探索範囲Δｆ１中のスペクトルデータｆ５、ｆ６およびｆ７の検索部１２ｅによる検索が終了したので、演算部１２ｆで次の演算が実行される。
【０１２０】
演算部１２ｆでは、記憶部１６に記憶されているスペクトルデータをチェックする。
【０１２１】
図４（ｃ）に図示されたように記憶部１６に記憶されているスペクトルデータの略ｎ倍の周波数のスペクトルデータまたは略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の少なくとも一方が存在するスペクトルデータはスペクトルデータｆ６だけなので、演算部１２ｆはスペクトルデータｆ６をピークスペクトルデータとして決定する。
【０１２２】
次に、演算部１２ｆは、演算されたピークスペクトルデータを表示部１３に表示する。表示部１３で表示されるピークスペクトルデータはガソリンエンジン３０の回転機構の回転周波数を示している。
【０１２３】
このように、本発明によれば、記憶部１６に記憶されたスペクトルデータは、主成分（回転一次成分）のみが探索されたスペクトルデータではなく、回転一次成分のピークに加えて他の次数ピークが検索されたスペクトルデータなので、回転一次成分のピークの追従性を向上させることが可能になった（ノイズによるピークを追従することがなくなった）。
【０１２４】
すなわち、主成分（回転一次成分）によるピークだけではなく他の次数ピークも同時に追跡することで、ノイズが除去され、加速減速時においてもより安定した回転速度計測が実現可能となった。
【０１２５】
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、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【０１２６】
なお、図３における動作手順を、ハードディスク等の記録媒体に予め記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して予め記録しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等により読み出して実行することにより、当該汎用のマイクロコンピュータ等を実施形態に係わるＣＰＵとして機能させることも可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ 回転計
１１ 入力部
１２ 演算制御部
１２ａ ＦＦＴ演算部
１２ｂ 判断部
１２ｃ 探索範囲設定部
１２ｄ 探索部
１２ｅ 検索部
１２ｆ 演算部
１３ 表示部
１４ 入力アンプ部
１５ フィルタ部
１６ 記憶部
２０ 振動計
３０ ガソリンエンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段と、
記憶手段に前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定手段と、
前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算手段によって演算された前記スペクトルデータを探索する探索手段と、
前記探索手段によって探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索手段と、
前記検索手段によって、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータを記憶する演算手段と、
を備えることを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記探索手段によって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、前記検索手段は前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータから前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号処理装置において、
前記検索手段において前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された前記スペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記信号は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果
であり、
前記演算手段によって決定された前記ピークスペクトルデータの周波数は、前記測定
対象の回転数であること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記探索範囲設定手段は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記ピークスペクトルデータの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数で設定すること、
を特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記探索範囲設定手段は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の略逆数を、前記探索範囲として設定すること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算工程と、
記憶工程における前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において前記記憶工程における前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定工程と、
前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算工程において演算された前記スペクトルデータを探索する探索工程と、
前記探索工程において探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索工程と、
前記検索工程において、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶工程において前記ピークスペクトルデータを記憶する演算工程と、
を備えることを特徴とする信号処理装置の制御方法（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項９】
請求項８に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）演算手段と、
記憶手段に前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定手段と、
前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算手段によって演算された前記スペクトルデータを探索する探索手段と、
前記探索手段によって探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索手段と、
前記検索手段によって、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶手段に前記ピークスペクトルデータを記憶する演算手段と、
を備えることを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記探索手段によって探索されるスペクトルデータが複数存在する場合には、前記検索手段は前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータから前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）を検索することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号処理装置において、
前記検索手段において前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された前記スペクトルデータが複数存在し、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータが存在する場合には、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの両方が検索された前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータ（ここで、ｎは２以上の自然数）の両方が検索された前記スペクトルデータが複数存在する場合には、前記スペクトルデータの大きさが最も大きい前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定することを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記信号は、測定対象から計測された回転運動に起因する時系列の物理現象の検出結果
であり、
前記演算手段によって決定された前記ピークスペクトルデータの周波数は、前記測定
対象の回転数であること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記探索範囲設定手段は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ倍よりも小さい周波数で決定し、前記探索範囲の下限を、前記ピークスペクトルデータの周波数の１／ｎ倍よりも大きい周波数で設定すること、
を特徴とする信号処理装置（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の信号処理装置において、
前記探索範囲設定手段は、前記探索範囲の上限を、前記ピークスペクトルデータの周波数のｎ（ｎ：自然数）倍の周波数の略逆数を、前記探索範囲として設定すること、
を特徴とする信号処理装置。
【請求項８】
入力された信号を、高速フーリエ変換してスペクトルデータを演算するＦＦＴ演算工程と、
記憶工程における前記スペクトルデータの一つであるピークスペクトルデータが記憶されているか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において前記記憶工程における前記ピークスペクトルデータが記憶されていると判断された場合に、前記ピークスペクトルデータ付近の周波数を探索範囲に設定する探索範囲設定工程と、
前記探索範囲において、前記ＦＦＴ演算工程において演算された前記スペクトルデータを探索する探索工程と、
前記探索工程において探索された前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと前記スペクトルデータの周波数の略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータを検索する検索工程と、
前記検索工程において、前記スペクトルデータの周波数の略ｎ倍の周波数のスペクトルデータと略１／ｎ倍の周波数のスペクトルデータの少なくとも何れか一方が検索された場合に、前記スペクトルデータを前記ピークスペクトルデータと決定し、前記記憶工程において前記ピークスペクトルデータを記憶する演算工程と、
を備えることを特徴とする信号処理装置の制御方法（ここで、ｎは２以上の自然数）。
【請求項９】
請求項８に記載の方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６０１２０（Ｐ２０１０−１６０１２０Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０３０（Ｐ２００９−４０３０）
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月９日（２００９．１．９）
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【Ｆターム（参考）】
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