１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作の最適化
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための本発明にかかる方法が提供されている。この方法は、処理システムの１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、この１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有する。１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することにより、処理システムによって用いられるフィルタ係数の総数が削減されることになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理システムに関するものであり、特に、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作の最適化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動式フローメータは、通常、処理システムを備えており、その処理システムは、フローチューブ組立体を振動させるようにドライバを動作させ、その応答としてピックオフセンサ信号を受信し、そのピックオフセンサ応答信号を処理し、外部デバイスに通知するようになっている。また、その処理システムは、そのピックオフセンサ応答信号を処理し、１つ以上の流れ特性の如き１つ以上の測定値を作成する。その１つ以上の流れ特性には、振動数、フローチューブの進み部と遅れ部との間の位相差又は時間差、質量流量、密度、粘度、圧力などが含まれ得る。
【０００３】
その処理システムは、アナログ入力を受信してデジタル化することができる。デジタル化には、アナログ信号のサンプリングが必要となる。その処理システムは、一定のクロック速度で動作し、一定のサンプリングレートでそのピックオフセンサ応答信号をサンプリングするようになっている。ナイキストの定理によれば、サンプリングレートはサンプリングされる周波数の少なくとも２倍でなければならない。
【０００４】
その処理システムの一つの用途は、振動式フローメータの如きフローメータである。ここでは、その処理システムは、アナログ振動信号を受信し、とりわけ振動信号の周波数特性及び位相特性を求めるものとする。従来、サンプリングレートは、低周波フローメータ及び高周波フローメータを有する様々なモデルのフローメータに適応させるために十分に高い周波数に設定されていた。なお、このことは、複数のモデルのフローメータ電子機器の製造及び追跡を回避するような経済的理由のために行われる場合もある。通常、サンプリングレートは２，０００ヘルツ（すなわち、２ｋＨｚ）に設定されており、従ってほとんどの振動式フローメータは１ｋＨｚ未満の周波数で動作するようになっている。
【０００５】
従来技術では、処理システムの速度は通常問題とはならなかった。従来の処理システムは、耐久性及びキャパシティーの点で選択されるのが一般的である。その処理システムは、それが十分に高いクロック速度を有していれば、２ｋＨｚのサンプルを適切に処理して１つ以上の流れ特性を生成することができる（そして、さらなる処理機能、通信機能及び制御機能を遂行することができる）。フローメータ電子機器のクロック速度及びサンプリングレートは、広範囲な用途に用いることができるように通常構成されているので、フローメータの振動速度を著しく超えるように選択されてきた。なお、従来技術では、処理システムの電力消費量は懸念されていなかったので、サンプリングレートを高く設定することは許容可能な慣習ではあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高いサンプリングレートを用いる欠点は、高い処理システムクロック速度を必要とするということである。そして、高いクロック速度を用いると、電力消費量が多くなる。
【０００７】
用途によっては、電力消費量をできるだけ少なく維持することが望まれている。したがって、処理システムによる電力消費量が多くなるのは問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の態様
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【０００９】
好ましくは、かかる方法は、フィルタ係数を処理システムにプログラミングする次のステップをさらに有する。
【００１０】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００１１】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００１２】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００１３】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００１４】
好ましくは、かかる方法は、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、少なくとも現行のメインループ処理の繰り返し中、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００１５】
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化するための方法は、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上のフィルタ係数を求めることと、１つ以上のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００１６】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００１７】
好ましくは、かかる方法が、比較ステップ、求めるステップ及び処理ステップを繰り返して実行することをさらに有する。
【００１８】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００１９】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００２０】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００２１】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する。
【００２２】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数の作成する準備ステップと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求める準備ステップと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去する準備ステップとを有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００２３】
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数及び１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなり、さらに、処理システムの中へフィルタ係数をプログラミングすることと、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００２４】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００２５】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００２６】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００２７】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００２８】
好ましくは、１つ以上の動作中のフィルタ係数に対して比較ステップ及び除去ステップを繰り返して行なう。
【００２９】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
同一の参照番号はすべての図面上において同一の部品を表わしている。図面は必ずしも同一の縮尺ではないことはいうまでもない。
【図１】本発明の実施の形態にかかる処理システムを示す図である。
【図２】本発明のある実施の形態にかかる１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法を示すフローチャートである。
【図３】１５０個のフィルタ係数で形成されている標準ヒルベルトデジタルフィルタのフィルタ応答特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数のうちのいくつかが除去されている図３のフィルタ応答特性を示す図である。
【図５】本発明のある実施の形態に従ってフィルタ係数が除去されている処理システムを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１乃至図６及び下記の記載には、本発明の最良のモードを作成及び利用する方法を当業者に教示する特定の実施の形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化又は省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施の形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、下記の記載の構成要件を様々な方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記の記載の特定の実施の形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲及びその均等物によりのみ限定されるものである。
【００３２】
図１には、本発明のある実施の形態にかかる処理システム１０３が示されている。処理システム１０３は例えばインターフェイス１０１を有する。処理システム１０３は、なんらかのセンサからセンサ信号を受信する。例えば、１つの実施の形態では、このようなセンサは、フローメータ組立体の振動応答を感知して、それに対応したアナログ式振動応答信号を生成するピックオフ／速度センサ信号を備えた振動式フローメータ組立体であってもよい。処理システム１０３は、例えばフローメータ組立体を流れる流動物質の流れ特性１１２の如き１つ以上の処理システム測定値を得るためにセンサ信号を処理する。したがって、処理システム１０３は、位相差、周波数、時間差（Δｔ）、密度、質量流量、粘性、及び体積流量のうちの１つ以上を例えばフローメータ組立体のセンサ信号から求めることができる。
【００３３】
処理システム１０３は、汎用コンピュータであってもよいし、マイクロプロセッシングシステムであってもよいし、論理回路であってもよいし、又は他のなんらかの汎用のもしくはカスタム化された処理デバイスであってもよい。処理システム１０３は複数の処理デバイスの間で分散されるようになっていてもよい。処理システム１０３は、格納システム１０４の如きいかなる統合された又は独立した電子格納媒体を有していてもよい。
【００３４】
格納システム１０４は、パラメータ、データ、ソフトウェアルーチン、定数値及び変数値を格納することができる。それに加えて、格納システム１０４は、処理ルーチン１１０によって用いられる１つ以上のデジタルフィルタを格納することができる。ここで、一つのデジタルフィルタは一連の係数を有する。
【００３５】
図示されている実施の形態では、格納システム１０４は、第一のデジタルフィルタＡ１２０と、第二のデジタルフィルタＢ１２１と、第三のデジタルフィルタＣ１２２と、第四のデジタルフィルタＤ１２３とを格納している。図示されているフィルタセットは、例示のみを目的としたものである。いうまでもなく、処理システム１０３は、いかなる数のデジタルフィルタ及びいかなるタイプのデジタルフィルタを有していてもよい。
【００３６】
デジタルフィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ及び無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを有するいかなるデジタルフィルタであってもよい。デジタルフィルタは、低域通過フィルタであってもよいし、帯域通過フィルタであってもよいし、又は高域通過フィルタであってもよい。デジタルフィルタは、とりわけフィルタ処理、移相シフト及び窓関数（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を実行することができる。他のフィルタタイプ及びフィルタ用途も考えられており、それらもまた本明細書及び特許請求の範囲に含まれる。
【００３７】
デジタルフィルタについていえば、任意の種類の低域通過フィルタ、帯域通過フィルタス又は高域通過フィルタを用いて対象の周波数帯の外側にある周波数を除去することができる。
【００３８】
さらにデジタルフィルタについていえば、サンプリングレートを小さくするためにいくつかのサンプルを除去するデシメーションに用いることができる。デシメーションは、例えば処理する周波数帯の数を変更するために用いることができる。
【００３９】
さらに、デジタルフィルタについていえば、ヒルベルト変換又はヒルベルトフィルタを用いてデジタル信号波形を移相シフト（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）することができる。ヒルベルト変換又はヒルベルトフィルタは、例えば９０度だけ入力波形を位相シフトすることができる。移相シフトは、１つ以上の流れ特性を求める際に用いることができる。
【００４０】
さらに、デジタルフィルタについていえば、ウィンドウの外側にある周波数を除去する窓関数（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）に用いることができる。フーリエ処理により生成されるテイル部（ｔａｉｌｓ）を切り取るような処理ステージの後に窓関数を実行することができる。
【００４１】
実施の形態によっては、１つ以上の受信信号を移相シフトすることにより測定結果を導出するようになっている場合もある。このことは、必要な処理時間を短縮するという効果がある。
【００４２】
デジタルフィルタは、デジタル式にサンプリングされた対象の波形に対応する又は適用される一組の又は一続きの係数を有する。そのフィルタは、入力波形から得られる所望の出力に基づいて設計される。デジタルフィルタの係数を用いて、デジタル入力波形がフィルタリングされる場合、フィルタリング工程は、対象の周波数又は周波数帯のうちの少なくとも一部を通過させ、所望ではない周波数又は周波数帯を除去するようになっている。
【００４３】
一連のフィルタ係数は対称であってもよい。例えば、第一のデジタルフィルタＡ１２０の最初の係数及び最後の係数（Ａ１及びＡ１００）が同一で、第二の係数及び最後から二つ目の係数（Ａ２及びＡ９９）が同一で、それ以降の係数が同様な関係を有するようになっていてもよい。
【００４４】
この一連の係数は非対称であってもよい。第二のデジタルフィルタＢ１２１に示されているように、各係数が固有の値であってもよい。
【００４５】
フィルタ係数の数は、様々な要因に依存して異なるようになっていてもよい。例えば、フィルタ係数の数を、入力波形の周波数スパン、フィルタ後の結果の周波数スパン（すなわち、フィルタ伝達関数の幅）、フィルタ伝達関数の所望の形状、伝達関数の鋭さ又はロールオフに応じて選択することができる。
【００４６】
用いるフィルタ係数の数が多いと、一般的に、フィルタ性能を改善することができ、及び／又は、変換関数をより複雑な形状に形成することができる。しかしながら、係数の数が増すことにより必要とされる乗法（又は、他のフィルタリング演算）の数が増えると、必要な処理時間が増えることになる。したがって、所望の解像度及び精度には、周波数弁別と処理時間との間のトレードオフが必要とされる。
【００４７】
加えて、処理システム１０３は複数のデジタルフィルタを実装することができる。一回の反復回数で複数のデジタルフィルタを通じて入力波形を処理すると、相当な処理時間を消費してしまう場合もある。
【００４８】
サンプリングレートが高いと、フィルタリング処理の数が増える。フィルタリング処理の数が増えると、ループ時間が不必要に長くなって、処理システム１０３による応答が遅くなる。しかしながら、振動周波数を提供するフローメータの如き処理システム１０３に結合されている装置が、サンプリング周波数を下げてもナイキスト基準を満足させることができるほど十分に低い振動周波数を提供している場合には、サンプリング周波数を制限することができる。
【００４９】
ループ時間が長いと、入って来るサンプルをすべて処理することはできない場合もある。さらに、ループ時間が長いと、処理システム１０３による電力消費レベルが高くなる。処理システム１０３が主なループ反復毎にあまりにも長い処理時間を費やす場合、他の演算ルーチン及び／又は処理ルーチンが影響を受ける場合もある。このことによって生じる結果というものは不正確でかつ信頼性の低いものであって、場合によっては、処理システム１０３がリセット又は停止されることになる。
【００５０】
図２は、本発明のある実施の形態に従って１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法を示すフローチャート２００を示す図である。この方法は応答時間を最適化するために用いることができる。この方法は電力消費を最適化するために用いることができる。ステップ２０１では、初期のフィルタ係数を有する１つ以上のデジタルフィルタを処理システムで用いるために作成される。
【００５１】
ステップ２０２では、少なくとも１つのデジタルフィルタの１つ以上の初期のフィルタ係数が除去可能であると判断される。フィルタリング動作に承諾しがたいほど影響を与えることなくこの１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することができると判断される。フィルタ係数を除去すると、フィルタ出力のノイズが増える。フィルタ係数を除去すると、プロセッサ帯域幅が減少する。したがって、係数の除去は、処理速度及び電力消費対ノイズ及びプロセッサ帯域幅のトレードオフである。
【００５２】
１つ以上の初期のフィルタ係数は、処理システムのデジタルフィルタのうちのいずれの係数であってもよい。１つ以上の初期のフィルタ係数は、あらかじめ定められたフィルタをターゲットとしたものであってもよい。
【００５３】
ステップ２０３では、特定された１つ以上の初期のフィルタ係数がそれぞれのフィルタから除去される。１つ以上の初期のフィルタ係数を除去すると、処理システムによって用いられているフィルタ係数の総数が減少する。したがって、１つ以上の初期のフィルタ係数を１つ以上のデジタルフィルタから除去することができる。実施の形態によっては、除去する係数は、デジタルフィルタを構成する一連の係数の一方の（又は両方の）端から除去される場合もある。しかしながら、除去するフィルタ係数は、一連のフィルタ係数のうちのいかなる位置から除去するようになっていてもよい。その他の初期のフィルタ係数は、処理システムにプログラムされる。
【００５４】
図３は、１５０個のフィルタ係数で構成された標準ヒルベルトデジタルフィルタのフィルタ応答特性を示す図である。この図では、フィルタ応答特性は、１５０個のフィルタ係数すべてによって形付けされ、定められた。係数の数を増やすことにより、フィルタエンベロープの一方の端部に向けた信号のロールオフ率が大きくなり、周波数応答特性の形状を変更することができる。したがって、フィルタ係数の数を増やすと、処理時間が長くなることの代償として、フィルタリング結果を改善することができる。
【００５５】
図４には、本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数のうちのいくつかが除去されている図３のフィルタが示されている。この具体例では、３０個の係数が除去されている。図から明らかなように、この効果はフィルタ伝達関数の左側エッジ部及び右側エッジ部に限定されており、フィルタ伝達関数の中央領域は比較的平坦になっており変化が無い。中央領域の変化は、フィルタリング処理の最終結果になんらかの影響を与えうる。それとは対照的に、フィルタの両端の係数を除去すると、フィルタ応答特性の周囲で影響を主として与え、所望の信号に対しては最小限の影響しか与えない。
【００５６】
１つ以上のフィルタ係数が、単一のデジタルフィルタから除去される２つ以上の係数である場合もある。例えば、デジタルフィルタが対称又は部分的に対称な係数を有する場合、一対の係数を除去することができる。さらに、デジタルフィルタが対称な係数を有していない場合でさえ、フィルタの端部の複数の隣接する係数の如き複数のフィルタ係数を除去することができる。
【００５７】
フィルタ係数を除去することの欠点といえば、ノイズの上昇に起因するフィルタリング結果の再現性の低下を挙げることが可能である。しかしながら、このことは常にそうだというわけではない。最小数の係数しか除去しないような場合には、振動波形のフィルタリング処理に対してなんら影響を与えない場合もある。
【００５８】
さらに図２を参照すると、ステップ２０４では、図１に示されている処理システム１０３内のデジタルフィルタ１２０〜１２３の如き１つ以上のデジタルフィルタが、適切な電子機器にプログラムされる。例えば、１つ以上のデジタルフィルタが格納システム１０４にプログラムされている。そして、処理ルーチン１１０が１つ以上のデジタルフィルタ１２０〜１２３を用いることができる。いうまでもなく、これらのデジタルフィルタは、図示されているように処理システムに内蔵されたメモリー内を有するいかなる方法で格納されてもよい。あるいは、これらのデジタルフィルタは、処理システム１０３に結合されている外部格納装置にいかなる方法で格納されてもよい。
【００５９】
図５には、本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数が除去された後の処理システム１０３が示されている。この図には、図１の処理システム１０３と比較して、除去するフィルタ係数のいくつかの具体例が示されている。
【００６０】
第一のデジタルフィルタＡ１２０については、変更されていない。第二のデジタルフィルタＢ１２１については、最後のフィルタ係数である係数Ｂ５０がフィルタから除去されている。第三のデジタルフィルタＣ１２２については、最初のフィルタ係数及び最後のフィルタ係数であるＣ１及びＣ１００がフィルタから除去されている。第四のデジタルフィルタＤ１２３については、最初の２つの係数であるＤ１及びＤ２と、最後の２つの係数であるＤ９９及びＤ１００がフィルタからり除かれている。結果として、変更されたフィルタの各々に対して必要なフィルタリング処理がより少なくなる。
【００６１】
図６は、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を本発明に従って適応的に最適化するための方法を示すフローチャート６００である。前述のように、処理システムの応答時間を短縮させるために及び／又は電力消費量を低減させるために、フィルタ係数を除去することができる。ステップ６０１では、前述のように、１つ以上のデジタルフィルタが作成され、処理システム内で用いられる。
【００６２】
ステップ６０２では、前述のように、少なくとも１つのデジタルフィルタの１つ以上のフィルタ係数を除去することが可能であると判断される。除去するフィルタ係数は、初期のフィルタ係数であってもよいし、動作中のフィルタ係数であってもよいし、又は、初期のフィルタ係数及び動作中のフィルタ係数の両方であってもよい。初期のフィルタ係数については、処理システムをプログラミングする前に除去され、また、動作中のフィルタ係数については、処理システムの動作中に一時的に又は永続的に除去される。
【００６３】
ステップ６０３では、１つ以上のデジタルフィルタが処理システムにプログラムされる。除去可能な動作中のフィルタ係数は、動作中又は将来のある時点において、デジタルフィルタ内に依然として有していてもよいし、また、適応的に除去されることになっているフィルタ係数を指定する情報を有していてもよい。
【００６４】
あるいは、指し示された除去可能なフィルタ係数の第一の（初期の）部分が電子機器のプログラム前に除去されるようになっていてもよいし、また、第二の（動作）部分が動作中に適応的に除去されるようになっていてもよい。したがって、この図のステップ６０３の前に図２のステップ２０３を含めるように、このフローチャートが修正されてもよい。ステップ６０４では、処理システムの動作が開始される。
【００６５】
ステップ６０５では、動作状態が処理システムによって監視される。１つ以上の処理システムの測定値の変化の如き動作変化が存在する場合、当該方法はステップ６０６へ進む。そうでなければ、動作が正常な境界（下記参照）内にある場合、当該方法は、ステップ６０５へと元に戻り、動作状態の変化を監視する。
【００６６】
この監視は、１つ以上の処理システムの測定値をあらかじめ定められた動作しきい値と比較することを有していてもよい。ここで、あらかじめ定められた動作しきい値は、望ましくない電力使用レベルを反映又はそれに関連したものである。あらかじめ定められた動作しきい値は、固定しきい値又は動的しきい値であってよく、また、処理システム内の内部変数にリンク又は制御されるようになっていてもよい。
【００６７】
振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、時間差（Δｔ）しきい値から構成されている場合もある。この時間差（Δｔ）は、複数のピックオフセンサからの信号の時間差、すなわち振動式フローメータのフロー導管の進んでいる部分と遅れている部分との間の時間差から構成されている。したがって、時間差（Δｔ）が大きくなりすぎる場合には、振動式フローメータにより生成されている振幅が過剰になっており、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。この電力消費量は、フィルタ係数のうちのいくつかを一時的に又は不特定時間にわたって除去することにより減らすことができる。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの時間差（Δｔ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００６８】
また、振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、周波数（ｆ）しきい値から構成されている場合もある。周波数（ｆ）は、ピックオフセンサから受信される周波数応答から構成されている。したがって、周波数（ｆ）が正常範囲又は期待範囲の外側にある場合、振動式フローメータの動作は異常であり、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの周波数（ｆ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００６９】
また、振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、位相差（Δθ）しきい値から構成されている場合もある。位相差（Δθ）は、振動式フローメータのピックオフセンサから受信される振動応答信号の位相差から構成されている。したがって、位相差（Δθ）が正常範囲又は期待範囲の外側にある場合、振動式フローメータの動作は異常であり、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの位相差（Δθ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００７０】
ステップ６０６では、処理システムが処理システムの１つ以上の測定値が正常な動作範囲からズレていると判断した場合、以前に指し示された除去可能な動作中のフィルタ係数が除去される。除去は、無期限を有するいかなる所望の時間にわたって行われてもよい。例えば、除去は、処理システムの一回以上の主要なループの反復の間に行われてもよい。しかしながら、他の時間も考えられており、それも本明細書及び特許請求項の範囲に含まれる。
【００７１】
ステップ６０７では、当該方法は、さらなる動作中のフィルタ係数が除去されるべきか否かを判断することができる（ここでは、いくつかの動作中のフィルタ係数が既に除去されている）。当該方法により、処理システムの１つ以上の測定値があらかじめ定められた電力使用しきい値を超えている量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数が求められる。このステップでは、電力消費の厳しさを評価し、動作係数が除去される段階的レベルを求めることができる。例えば、以前に除去した動作中のフィルタ係数が十分な効果を有していなかった場合、当該方法は、必要に応じて、さらなる動作中のフィルタ係数を除去することができる。さらに除去すること必要な場合、当該方法は、ステップ６０６に戻り、さらなる動作係数を除去することができる。このようにして、フィルタリング処理に対する不必要な影響を回避するために、動作中のフィルタ係数を漸増的に除去することができる。さらなる動作中のフィルタ係数を除去しない場合、当該方法はステップ６０５に戻り、動作変化の有無の監視を続ける。
【００７２】
実施の形態によっては、除去される初期のフィルタ係数及び／又は動作中のフィルタ係数の選択にユーザが参加するようになっている場合もある。フィルタ係数を除去することによって、ユーザは、処理システム及びそれに付随する装置又は計量器の応答速度を著しく上げることができる。例えば、ユーザは除去可能な動作中のフィルタ係数を指定することができる。付随の装置は、ある条件下で正常に動作することができる。ユーザによって指定されうる意にそぐわない状態又は異常状態では、処理システムは、あらかじめ定められた数のフィルタ係数を除去し、多くのノイズの代償として、応答速度を上昇させることができる。このことにより、制御の向上及び操作の柔軟性がユーザに対して提供される。このことにより、ユーザは、個々の用途において、最適な応答時間、及び／又は電力対許容可能なノイズ、及び／又はプロセッサ帯域幅を求めることが可能となる。このことを、処理システム又は装置の中の複数のフィルタを切り替えることなく達成することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理システムに関するものであり、特に、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作の最適化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動式フローメータは、通常、処理システムを備えており、その処理システムは、フローチューブ組立体を振動させるようにドライバを動作させ、その応答としてピックオフセンサ信号を受信し、そのピックオフセンサ応答信号を処理し、外部デバイスに通知するようになっている。また、その処理システムは、そのピックオフセンサ応答信号を処理し、１つ以上の流れ特性の如き１つ以上の測定値を作成する。その１つ以上の流れ特性には、振動数、フローチューブの進み部と遅れ部との間の位相差又は時間差、質量流量、密度、粘度、圧力などが含まれ得る。
【０００３】
その処理システムは、アナログ入力を受信してデジタル化することができる。デジタル化には、アナログ信号のサンプリングが必要となる。その処理システムは、一定のクロック速度で動作し、一定のサンプリングレートでそのピックオフセンサ応答信号をサンプリングするようになっている。ナイキストの定理によれば、サンプリングレートはサンプリングされる周波数の少なくとも２倍でなければならない。
【０００４】
その処理システムの一つの用途は、振動式フローメータの如きフローメータである。ここでは、その処理システムは、アナログ振動信号を受信し、とりわけ振動信号の周波数特性及び位相特性を求めるものとする。従来、サンプリングレートは、低周波フローメータ及び高周波フローメータを有する様々なモデルのフローメータに適応させるために十分に高い周波数に設定されていた。なお、このことは、複数のモデルのフローメータ電子機器の製造及び追跡を回避するような経済的理由のために行われる場合もある。通常、サンプリングレートは２，０００ヘルツ（すなわち、２ｋＨｚ）に設定されており、従ってほとんどの振動式フローメータは１ｋＨｚ未満の周波数で動作するようになっている。
【０００５】
従来技術では、処理システムの速度は通常問題とはならなかった。従来の処理システムは、耐久性及びキャパシティーの点で選択されるのが一般的である。その処理システムは、それが十分に高いクロック速度を有していれば、２ｋＨｚのサンプルを適切に処理して１つ以上の流れ特性を生成することができる（そして、さらなる処理機能、通信機能及び制御機能を遂行することができる）。フローメータ電子機器のクロック速度及びサンプリングレートは、広範囲な用途に用いることができるように通常構成されているので、フローメータの振動速度を著しく超えるように選択されてきた。なお、従来技術では、処理システムの電力消費量は懸念されていなかったので、サンプリングレートを高く設定することは許容可能な慣習ではあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高いサンプリングレートを用いる欠点は、高い処理システムクロック速度を必要とするということである。そして、高いクロック速度を用いると、電力消費量が多くなる。
【０００７】
用途によっては、電力消費量をできるだけ少なく維持することが望まれている。したがって、処理システムによる電力消費量が多くなるのは問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の態様
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【０００９】
好ましくは、かかる方法は、フィルタ係数を処理システムにプログラミングする次のステップをさらに有する。
【００１０】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００１１】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００１２】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００１３】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００１４】
好ましくは、かかる方法は、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、少なくとも現行のメインループ処理の繰り返し中、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００１５】
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化するための方法は、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上のフィルタ係数を求めることと、１つ以上のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００１６】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００１７】
好ましくは、かかる方法が、比較ステップ、求めるステップ及び処理ステップを繰り返して実行することをさらに有する。
【００１８】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００１９】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００２０】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００２１】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する。
【００２２】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数の作成する準備ステップと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求める準備ステップと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去する準備ステップとを有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００２３】
本発明の１つの態様では、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法は、１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数及び１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなり、さらに、処理システムの中へフィルタ係数をプログラミングすることと、動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、１つ以上のフィルタ係数を除去することが、処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らすこととなる。
【００２４】
好ましくは、除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する。
【００２５】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する。
【００２６】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する。
【００２７】
好ましくは、１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される。
【００２８】
好ましくは、１つ以上の動作中のフィルタ係数に対して比較ステップ及び除去ステップを繰り返して行なう。
【００２９】
好ましくは、かかる方法は、１つ以上の処理システム測定値があらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
同一の参照番号はすべての図面上において同一の部品を表わしている。図面は必ずしも同一の縮尺ではないことはいうまでもない。
【図１】本発明の実施の形態にかかる処理システムを示す図である。
【図２】本発明のある実施の形態にかかる１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法を示すフローチャートである。
【図３】１５０個のフィルタ係数で形成されている標準ヒルベルトデジタルフィルタのフィルタ応答特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数のうちのいくつかが除去されている図３のフィルタ応答特性を示す図である。
【図５】本発明のある実施の形態に従ってフィルタ係数が除去されている処理システムを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１乃至図６及び下記の記載には、本発明の最良のモードを作成及び利用する方法を当業者に教示する特定の実施の形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化又は省略されている。当業者にとって明らかなように、これらの実施の形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、下記の記載の構成要件を様々な方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することができる。したがって、本発明は、下記の記載の特定の実施の形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲及びその均等物によりのみ限定されるものである。
【００３２】
図１には、本発明のある実施の形態にかかる処理システム１０３が示されている。処理システム１０３は例えばインターフェイス１０１を有する。処理システム１０３は、なんらかのセンサからセンサ信号を受信する。例えば、１つの実施の形態では、このようなセンサは、フローメータ組立体の振動応答を感知して、それに対応したアナログ式振動応答信号を生成するピックオフ／速度センサ信号を備えた振動式フローメータ組立体であってもよい。処理システム１０３は、例えばフローメータ組立体を流れる流動物質の流れ特性１１２の如き１つ以上の処理システム測定値を得るためにセンサ信号を処理する。したがって、処理システム１０３は、位相差、周波数、時間差（Δｔ）、密度、質量流量、粘性、及び体積流量のうちの１つ以上を例えばフローメータ組立体のセンサ信号から求めることができる。
【００３３】
処理システム１０３は、汎用コンピュータであってもよいし、マイクロプロセッシングシステムであってもよいし、論理回路であってもよいし、又は他のなんらかの汎用のもしくはカスタム化された処理デバイスであってもよい。処理システム１０３は複数の処理デバイスの間で分散されるようになっていてもよい。処理システム１０３は、格納システム１０４の如きいかなる統合された又は独立した電子格納媒体を有していてもよい。
【００３４】
格納システム１０４は、パラメータ、データ、ソフトウェアルーチン、定数値及び変数値を格納することができる。それに加えて、格納システム１０４は、処理ルーチン１１０によって用いられる１つ以上のデジタルフィルタを格納することができる。ここで、一つのデジタルフィルタは一連の係数を有する。
【００３５】
図示されている実施の形態では、格納システム１０４は、第一のデジタルフィルタＡ１２０と、第二のデジタルフィルタＢ１２１と、第三のデジタルフィルタＣ１２２と、第四のデジタルフィルタＤ１２３とを格納している。図示されているフィルタセットは、例示のみを目的としたものである。いうまでもなく、処理システム１０３は、いかなる数のデジタルフィルタ及びいかなるタイプのデジタルフィルタを有していてもよい。
【００３６】
デジタルフィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ及び無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを有するいかなるデジタルフィルタであってもよい。デジタルフィルタは、低域通過フィルタであってもよいし、帯域通過フィルタであってもよいし、又は高域通過フィルタであってもよい。デジタルフィルタは、とりわけフィルタ処理、移相シフト及び窓関数（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を実行することができる。他のフィルタタイプ及びフィルタ用途も考えられており、それらもまた本明細書及び特許請求の範囲に含まれる。
【００３７】
デジタルフィルタについていえば、任意の種類の低域通過フィルタ、帯域通過フィルタス又は高域通過フィルタを用いて対象の周波数帯の外側にある周波数を除去することができる。
【００３８】
さらにデジタルフィルタについていえば、サンプリングレートを小さくするためにいくつかのサンプルを除去するデシメーションに用いることができる。デシメーションは、例えば処理する周波数帯の数を変更するために用いることができる。
【００３９】
さらに、デジタルフィルタについていえば、ヒルベルト変換又はヒルベルトフィルタを用いてデジタル信号波形を移相シフト（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）することができる。ヒルベルト変換又はヒルベルトフィルタは、例えば９０度だけ入力波形を位相シフトすることができる。移相シフトは、１つ以上の流れ特性を求める際に用いることができる。
【００４０】
さらに、デジタルフィルタについていえば、ウィンドウの外側にある周波数を除去する窓関数（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）に用いることができる。フーリエ処理により生成されるテイル部（ｔａｉｌｓ）を切り取るような処理ステージの後に窓関数を実行することができる。
【００４１】
実施の形態によっては、１つ以上の受信信号を移相シフトすることにより測定結果を導出するようになっている場合もある。このことは、必要な処理時間を短縮するという効果がある。
【００４２】
デジタルフィルタは、デジタル式にサンプリングされた対象の波形に対応する又は適用される一組の又は一続きの係数を有する。そのフィルタは、入力波形から得られる所望の出力に基づいて設計される。デジタルフィルタの係数を用いて、デジタル入力波形がフィルタリングされる場合、フィルタリング工程は、対象の周波数又は周波数帯のうちの少なくとも一部を通過させ、所望ではない周波数又は周波数帯を除去するようになっている。
【００４３】
一連のフィルタ係数は対称であってもよい。例えば、第一のデジタルフィルタＡ１２０の最初の係数及び最後の係数（Ａ１及びＡ１００）が同一で、第二の係数及び最後から二つ目の係数（Ａ２及びＡ９９）が同一で、それ以降の係数が同様な関係を有するようになっていてもよい。
【００４４】
この一連の係数は非対称であってもよい。第二のデジタルフィルタＢ１２１に示されているように、各係数が固有の値であってもよい。
【００４５】
フィルタ係数の数は、様々な要因に依存して異なるようになっていてもよい。例えば、フィルタ係数の数を、入力波形の周波数スパン、フィルタ後の結果の周波数スパン（すなわち、フィルタ伝達関数の幅）、フィルタ伝達関数の所望の形状、伝達関数の鋭さ又はロールオフに応じて選択することができる。
【００４６】
用いるフィルタ係数の数が多いと、一般的に、フィルタ性能を改善することができ、及び／又は、変換関数をより複雑な形状に形成することができる。しかしながら、係数の数が増すことにより必要とされる乗法（又は、他のフィルタリング演算）の数が増えると、必要な処理時間が増えることになる。したがって、所望の解像度及び精度には、周波数弁別と処理時間との間のトレードオフが必要とされる。
【００４７】
加えて、処理システム１０３は複数のデジタルフィルタを実装することができる。一回の反復回数で複数のデジタルフィルタを通じて入力波形を処理すると、相当な処理時間を消費してしまう場合もある。
【００４８】
サンプリングレートが高いと、フィルタリング処理の数が増える。フィルタリング処理の数が増えると、ループ時間が不必要に長くなって、処理システム１０３による応答が遅くなる。しかしながら、振動周波数を提供するフローメータの如き処理システム１０３に結合されている装置が、サンプリング周波数を下げてもナイキスト基準を満足させることができるほど十分に低い振動周波数を提供している場合には、サンプリング周波数を制限することができる。
【００４９】
ループ時間が長いと、入って来るサンプルをすべて処理することはできない場合もある。さらに、ループ時間が長いと、処理システム１０３による電力消費レベルが高くなる。処理システム１０３が主なループ反復毎にあまりにも長い処理時間を費やす場合、他の演算ルーチン及び／又は処理ルーチンが影響を受ける場合もある。このことによって生じる結果というものは不正確でかつ信頼性の低いものであって、場合によっては、処理システム１０３がリセット又は停止されることになる。
【００５０】
図２は、本発明のある実施の形態に従って１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法を示すフローチャート２００を示す図である。この方法は応答時間を最適化するために用いることができる。この方法は電力消費を最適化するために用いることができる。ステップ２０１では、初期のフィルタ係数を有する１つ以上のデジタルフィルタを処理システムで用いるために作成される。
【００５１】
ステップ２０２では、少なくとも１つのデジタルフィルタの１つ以上の初期のフィルタ係数が除去可能であると判断される。フィルタリング動作に承諾しがたいほど影響を与えることなくこの１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することができると判断される。フィルタ係数を除去すると、フィルタ出力のノイズが増える。フィルタ係数を除去すると、プロセッサ帯域幅が減少する。したがって、係数の除去は、処理速度及び電力消費対ノイズ及びプロセッサ帯域幅のトレードオフである。
【００５２】
１つ以上の初期のフィルタ係数は、処理システムのデジタルフィルタのうちのいずれの係数であってもよい。１つ以上の初期のフィルタ係数は、あらかじめ定められたフィルタをターゲットとしたものであってもよい。
【００５３】
ステップ２０３では、特定された１つ以上の初期のフィルタ係数がそれぞれのフィルタから除去される。１つ以上の初期のフィルタ係数を除去すると、処理システムによって用いられているフィルタ係数の総数が減少する。したがって、１つ以上の初期のフィルタ係数を１つ以上のデジタルフィルタから除去することができる。実施の形態によっては、除去する係数は、デジタルフィルタを構成する一連の係数の一方の（又は両方の）端から除去される場合もある。しかしながら、除去するフィルタ係数は、一連のフィルタ係数のうちのいかなる位置から除去するようになっていてもよい。その他の初期のフィルタ係数は、処理システムにプログラムされる。
【００５４】
図３は、１５０個のフィルタ係数で構成された標準ヒルベルトデジタルフィルタのフィルタ応答特性を示す図である。この図では、フィルタ応答特性は、１５０個のフィルタ係数すべてによって形付けされ、定められた。係数の数を増やすことにより、フィルタエンベロープの一方の端部に向けた信号のロールオフ率が大きくなり、周波数応答特性の形状を変更することができる。したがって、フィルタ係数の数を増やすと、処理時間が長くなることの代償として、フィルタリング結果を改善することができる。
【００５５】
図４には、本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数のうちのいくつかが除去されている図３のフィルタが示されている。この具体例では、３０個の係数が除去されている。図から明らかなように、この効果はフィルタ伝達関数の左側エッジ部及び右側エッジ部に限定されており、フィルタ伝達関数の中央領域は比較的平坦になっており変化が無い。中央領域の変化は、フィルタリング処理の最終結果になんらかの影響を与えうる。それとは対照的に、フィルタの両端の係数を除去すると、フィルタ応答特性の周囲で影響を主として与え、所望の信号に対しては最小限の影響しか与えない。
【００５６】
１つ以上のフィルタ係数が、単一のデジタルフィルタから除去される２つ以上の係数である場合もある。例えば、デジタルフィルタが対称又は部分的に対称な係数を有する場合、一対の係数を除去することができる。さらに、デジタルフィルタが対称な係数を有していない場合でさえ、フィルタの端部の複数の隣接する係数の如き複数のフィルタ係数を除去することができる。
【００５７】
フィルタ係数を除去することの欠点といえば、ノイズの上昇に起因するフィルタリング結果の再現性の低下を挙げることが可能である。しかしながら、このことは常にそうだというわけではない。最小数の係数しか除去しないような場合には、振動波形のフィルタリング処理に対してなんら影響を与えない場合もある。
【００５８】
さらに図２を参照すると、ステップ２０４では、図１に示されている処理システム１０３内のデジタルフィルタ１２０〜１２３の如き１つ以上のデジタルフィルタが、適切な電子機器にプログラムされる。例えば、１つ以上のデジタルフィルタが格納システム１０４にプログラムされている。そして、処理ルーチン１１０が１つ以上のデジタルフィルタ１２０〜１２３を用いることができる。いうまでもなく、これらのデジタルフィルタは、図示されているように処理システムに内蔵されたメモリー内を有するいかなる方法で格納されてもよい。あるいは、これらのデジタルフィルタは、処理システム１０３に結合されている外部格納装置にいかなる方法で格納されてもよい。
【００５９】
図５には、本発明の実施の形態に従ってフィルタ係数が除去された後の処理システム１０３が示されている。この図には、図１の処理システム１０３と比較して、除去するフィルタ係数のいくつかの具体例が示されている。
【００６０】
第一のデジタルフィルタＡ１２０については、変更されていない。第二のデジタルフィルタＢ１２１については、最後のフィルタ係数である係数Ｂ５０がフィルタから除去されている。第三のデジタルフィルタＣ１２２については、最初のフィルタ係数及び最後のフィルタ係数であるＣ１及びＣ１００がフィルタから除去されている。第四のデジタルフィルタＤ１２３については、最初の２つの係数であるＤ１及びＤ２と、最後の２つの係数であるＤ９９及びＤ１００がフィルタからり除かれている。結果として、変更されたフィルタの各々に対して必要なフィルタリング処理がより少なくなる。
【００６１】
図６は、１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を本発明に従って適応的に最適化するための方法を示すフローチャート６００である。前述のように、処理システムの応答時間を短縮させるために及び／又は電力消費量を低減させるために、フィルタ係数を除去することができる。ステップ６０１では、前述のように、１つ以上のデジタルフィルタが作成され、処理システム内で用いられる。
【００６２】
ステップ６０２では、前述のように、少なくとも１つのデジタルフィルタの１つ以上のフィルタ係数を除去することが可能であると判断される。除去するフィルタ係数は、初期のフィルタ係数であってもよいし、動作中のフィルタ係数であってもよいし、又は、初期のフィルタ係数及び動作中のフィルタ係数の両方であってもよい。初期のフィルタ係数については、処理システムをプログラミングする前に除去され、また、動作中のフィルタ係数については、処理システムの動作中に一時的に又は永続的に除去される。
【００６３】
ステップ６０３では、１つ以上のデジタルフィルタが処理システムにプログラムされる。除去可能な動作中のフィルタ係数は、動作中又は将来のある時点において、デジタルフィルタ内に依然として有していてもよいし、また、適応的に除去されることになっているフィルタ係数を指定する情報を有していてもよい。
【００６４】
あるいは、指し示された除去可能なフィルタ係数の第一の（初期の）部分が電子機器のプログラム前に除去されるようになっていてもよいし、また、第二の（動作）部分が動作中に適応的に除去されるようになっていてもよい。したがって、この図のステップ６０３の前に図２のステップ２０３を含めるように、このフローチャートが修正されてもよい。ステップ６０４では、処理システムの動作が開始される。
【００６５】
ステップ６０５では、動作状態が処理システムによって監視される。１つ以上の処理システムの測定値の変化の如き動作変化が存在する場合、当該方法はステップ６０６へ進む。そうでなければ、動作が正常な境界（下記参照）内にある場合、当該方法は、ステップ６０５へと元に戻り、動作状態の変化を監視する。
【００６６】
この監視は、１つ以上の処理システムの測定値をあらかじめ定められた動作しきい値と比較することを有していてもよい。ここで、あらかじめ定められた動作しきい値は、望ましくない電力使用レベルを反映又はそれに関連したものである。あらかじめ定められた動作しきい値は、固定しきい値又は動的しきい値であってよく、また、処理システム内の内部変数にリンク又は制御されるようになっていてもよい。
【００６７】
振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、時間差（Δｔ）しきい値から構成されている場合もある。この時間差（Δｔ）は、複数のピックオフセンサからの信号の時間差、すなわち振動式フローメータのフロー導管の進んでいる部分と遅れている部分との間の時間差から構成されている。したがって、時間差（Δｔ）が大きくなりすぎる場合には、振動式フローメータにより生成されている振幅が過剰になっており、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。この電力消費量は、フィルタ係数のうちのいくつかを一時的に又は不特定時間にわたって除去することにより減らすことができる。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの時間差（Δｔ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００６８】
また、振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、周波数（ｆ）しきい値から構成されている場合もある。周波数（ｆ）は、ピックオフセンサから受信される周波数応答から構成されている。したがって、周波数（ｆ）が正常範囲又は期待範囲の外側にある場合、振動式フローメータの動作は異常であり、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの周波数（ｆ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００６９】
また、振動式フローメータの実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値が、位相差（Δθ）しきい値から構成されている場合もある。位相差（Δθ）は、振動式フローメータのピックオフセンサから受信される振動応答信号の位相差から構成されている。したがって、位相差（Δθ）が正常範囲又は期待範囲の外側にある場合、振動式フローメータの動作は異常であり、高レベルの電力消費量を必要としている可能性が高い。実施の形態によっては、あらかじめ定められた動作しきい値は、あらかじめ定められた値からの位相差（Δθ）の標準偏差から構成されている場合もある。
【００７０】
ステップ６０６では、処理システムが処理システムの１つ以上の測定値が正常な動作範囲からズレていると判断した場合、以前に指し示された除去可能な動作中のフィルタ係数が除去される。除去は、無期限を有するいかなる所望の時間にわたって行われてもよい。例えば、除去は、処理システムの一回以上の主要なループの反復の間に行われてもよい。しかしながら、他の時間も考えられており、それも本明細書及び特許請求項の範囲に含まれる。
【００７１】
ステップ６０７では、当該方法は、さらなる動作中のフィルタ係数が除去されるべきか否かを判断することができる（ここでは、いくつかの動作中のフィルタ係数が既に除去されている）。当該方法により、処理システムの１つ以上の測定値があらかじめ定められた電力使用しきい値を超えている量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数が求められる。このステップでは、電力消費の厳しさを評価し、動作係数が除去される段階的レベルを求めることができる。例えば、以前に除去した動作中のフィルタ係数が十分な効果を有していなかった場合、当該方法は、必要に応じて、さらなる動作中のフィルタ係数を除去することができる。さらに除去すること必要な場合、当該方法は、ステップ６０６に戻り、さらなる動作係数を除去することができる。このようにして、フィルタリング処理に対する不必要な影響を回避するために、動作中のフィルタ係数を漸増的に除去することができる。さらなる動作中のフィルタ係数を除去しない場合、当該方法はステップ６０５に戻り、動作変化の有無の監視を続ける。
【００７２】
実施の形態によっては、除去される初期のフィルタ係数及び／又は動作中のフィルタ係数の選択にユーザが参加するようになっている場合もある。フィルタ係数を除去することによって、ユーザは、処理システム及びそれに付随する装置又は計量器の応答速度を著しく上げることができる。例えば、ユーザは除去可能な動作中のフィルタ係数を指定することができる。付随の装置は、ある条件下で正常に動作することができる。ユーザによって指定されうる意にそぐわない状態又は異常状態では、処理システムは、あらかじめ定められた数のフィルタ係数を除去し、多くのノイズの代償として、応答速度を上昇させることができる。このことにより、制御の向上及び操作の柔軟性がユーザに対して提供される。このことにより、ユーザは、個々の用途において、最適な応答時間、及び／又は電力対許容可能なノイズ、及び／又はプロセッサ帯域幅を求めることが可能となる。このことを、処理システム又は装置の中の複数のフィルタを切り替えることなく達成することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法であって、
前記１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項２】
前記フィルタ係数を前記処理システムにプログラミングする次のステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、少なくとも現行のメインループ処理の繰り返し中、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化するための方法であって、
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項９】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記比較ステップ、前記求めるステップ及び前記処理ステップを繰り返して実行する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
準備ステップをさらに備え、
前記準備ステップは、
前記１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法であって、
前記方法が、
前記１つ以上のデジタルフィルタのフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つ以上のデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数及び１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らし、
さらに、前記方法が、
前記処理システムの中へ前記フィルタ係数をプログラミングすることと、
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項１７】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つ以上の動作中のフィルタ係数に対して前記比較ステップ及び前記除去ステップを繰り返して行なう、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法であって、
前記１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項２】
前記フィルタ係数を前記処理システムにプログラミングする次のステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、少なくとも現行のメインループ処理の繰り返し中、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を適応的に最適化するための方法であって、
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項９】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから１つ以上のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記比較ステップ、前記求めるステップ及び前記処理ステップを繰り返して実行する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
準備ステップをさらに備え、
前記準備ステップは、
前記１つ以上のデジタルフィルタの初期のフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの少なくとも１つのデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
１つ以上のデジタルフィルタを有する処理システム内のプロセッサの動作を最適化するための方法であって、
前記方法が、
前記１つ以上のデジタルフィルタのフィルタ係数を作成することと、
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つ以上のデジタルフィルタの除去し得る１つ以上の初期のフィルタ係数及び１つ以上の動作中のフィルタ係数を求めることと、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らし、
さらに、前記方法が、
前記処理システムの中へ前記フィルタ係数をプログラミングすることと、
動作中、１つ以上の処理システム測定値をあらかじめ定められた電力使用量しきい値と比較することと、
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えている場合、前記１つ以上の動作中のフィルタ係数を除去することと、を有しており、
前記１つ以上のフィルタ係数を除去することが、前記処理システムにより用いられるフィルタ係数の総数を減らす、方法。
【請求項１７】
前記除去することが、１つ以上のあらかじめ定められたデジタルフィルタから前記１つ以上の初期のフィルタ係数を除去することをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが非対称なフィルタ係数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つのデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上のデジタルフィルタのうちの１つデジタルフィルタが対称なフィルタ係数を有しており、対称なフィルタ係数が単独で又は対で除去される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つ以上の動作中のフィルタ係数に対して前記比較ステップ及び前記除去ステップを繰り返して行なう、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記１つ以上の処理システム測定値が前記あらかじめ定められた電力使用量しきい値を超えた量に基づいて、除去される動作中のフィルタ係数の数を求めることをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１１−５２９６６９（Ｐ２０１１−５２９６６９Ａ）
【公表日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２１０７７（Ｐ２０１１−５２１０７７）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７１６２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１４０８７
【国際公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５００２０５７７０）マイクロ モーション インコーポレイテッド (38)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７１６２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１４０８７
【国際公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５００２０５７７０）マイクロ モーション インコーポレイテッド (38)
【Ｆターム（参考）】
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