[发明专利]振幅计算装置及振幅计算方法

说明书

本申请为下述申请的分案申请：

原申请的申请日：2010年6月22日

原申请的申请号：201010217839.2

原申请的发明名称：振幅计算装置及振幅计算方法

技术领域

本发明涉及一种振幅算出装置及振幅算出方法，用于计算出变化为正弦波形状的信号的振幅。

背景技术

激光位移测定器可以测定振动的目标物的位置。其位置的最大值和最小值的差就是目标物的振动运动的振幅，因此只要可以求出其位置的最大值和最小值，就可以求出振幅。(参照非专利文献1)。

在先技术文献

非专利文献

【非专利文献1】「レ一ザ変位計用途別測定ガイドvol.3振動測定」，p.2，株式会社キ一エンス，<http://www.keyence.co.jp/req/h/avhc3w5/show.jsp？done＝/henni/index.jsp&motive＝TOP>

(“激光位移计用途分类测量指南vol.3振动测定”，p，2，基恩士株式会社)

发明内容

发明要解决的技术问题

将从目标物的振动中心到位移的最大值或者最小值的半振幅(波高值)归一化时，如图9所示，位移X的概率分布函数为1/cos(asin(X))。其结果是，在理想的状态下，在离散的时间对目标物的位置信息进行采样时，在采样数量足够多的情况下，根据目标物的位置的最大值和最小值可以正确地测定目标物的振幅信息。

这里，对位移X的概率分布函数的求出方法进行说明。图10(A)、图10(B)是对位移X的概率分布函数的求出方法进行说明的图。因为X＝sin(θ)，所以正弦波sin(θ·t)能够取X的概率与sin(θ)的斜率的倒数1/cos(θ)成比例关系。图10(A)的正弦波的一部分由图10(B)所示。在图10(B)中，位移X中dX所包含的时间是d θ，dX/dθ为cos(θ)，因此，sin(θ)为dX时的θ的值为dθ/dX，即为1/cos(θ)。进一步地，由sin(θ)＝X，得到θ＝asin(X)。将θ＝asin(X)代入到1/cos(θ)中，导出sin(θ)为X的概率密度函数与1/cos(asin(X))成比例关系。以上就是位移X的概率分布函数的求出方法。

图11中示出，使得以平均位置(中心)为400、振幅为200进行振动的目标物的位置随机地产生时的频数分布，可以看出，从中心400到最大值500的频数分布与图9所示概率密度函数非常一致。

然而，目标物的每个位置信息的值都含有误差，该误差分布可以看做是正态分布。由此，包含误差的位置的频数分布如图12所示。在图12的例的情况下，由于噪音引起的误差(标准标准偏差5)，位置的最大值从原来的500变为510这样的错误值，位置的最小值从300变为290这样的错误值，振幅值(最大值-最小值)由原来的200变大为220，增大了10％。

如上述这样使用位置的最大值和最小值求出振动的振幅的现有方法，存在着因为不能除去噪音，振幅往往计算偏大，不能预测误差等问题。

本发明为了解决上述问题，提供一种可以降低振幅误差的振幅算出装置及振幅算出方法。

解决问题的手段

本发明的振幅算出装置，包括：平均值或者中央值算出单元，计算出变化为正弦波形状的输入信号的分布的平均值或者中央值；最频值算出单元，计算出所述输入信号的分布的最频值；和振幅算出单元，计算出所述平均值或者中央值与所述最频值的差作为所述输入信号的振幅。

本发明的振幅算出装置，包括：标准偏差值算出单元，计算出变化为正弦波形状的输入信号的分布的标准偏差值；和振幅算出单元，计算出所述标准偏差值的倍的值作为所述输入信号的振幅。

本发明的振幅算出装置，包括：四分位点算出单元，计算出变化为正弦波形状的输入信号的分布的四分位点；和振幅算出单元，计算出所述四分位点中的第1四分位点或者第3四分位点与第2四分位点的差的倍的值作为所述输入信号的振幅。

本发明的振幅算出装置，包括：四分位点算出单元，计算出变化为正弦波形状的输入信号的分布的四分位点；平均值算出单元，计算出所述输入信号的分布的平均值；和振幅算出单元，计算出四分位点中的第1四分位点或者第3四分位点与所述平均值的差的倍的值作为所述输入信号的振幅。