专利名称：导压管的阻塞诊断装置及阻塞诊断方法
技术领域：
本发明涉及一种通过导压管将压力有波动的液体、稀浆、气体等测定对象导入压力信号发生器并测定测定对象的压力的压力测定装置，尤其涉及诊断导压管的阻塞状态的阻塞诊断装置及阻塞诊断方法。
背景技术：
以往，在加工工业领域，例如为了检测加工变量并控制加工，使用了压力信号发生器。压力信号发生器也被称作压力传送器。这种压力信号发生器是通过测定两点间的压力差或绝对压力，从而能够测定压力、流量、液位、比重等的加工变量的装置。一般说，在用压力信号发生器测定加工变量时，从设置于液体等的测定对象流过的加工配管上的小孔等的差压发生机构的两侧，通过被称为导压管的细管路将测定对象导入压力信号发生器。采用这种装置结构，有些测定对象会有固形物等附着于导压管内部，导压管会阻塞。当导压管完全阻塞时，因不能正确测定过程加工变量，对设备的影响很大。而且，在导压管完全阻塞前压力传到压力信号发生器，因此阻塞的影响难以显现在过程加工变量的测定值中。对于这样的问题，不用导压管的远程密封型的压力信号发生器也实用化。然而用导压管测定过程加工变量的设备非常多，一直寻求以在线方式实现导压管的阻塞诊断功能。以往，作为诊断导压管的阻塞状态的技术，已知有如专利文献1、专利文献2中所揭示的技术。专利文献1所揭示的异常检测装置如图35所示，在一定时间内连续输入检查对象的信号，检测所输入的信号的一定时间内的最大变动幅度，将检测出的最大变动幅度与预定的阈值进行比较，在最大变动幅度小于阈值时，判定信号发生异常。专利文献1揭示，当使用该异常检测装置时，能诊断导压管的阻塞状态。专利文献1揭示的异常检测装置中，在作为检测出信号最大变动幅度的期间的一定时间充分长于信号的变动周期的情况下，进行动作使得从相邻的极大值与极小值之差中检测最大变动幅度。另外，在上述一定时间短于信号的变动周期的情况下，进行动作使得单纯地检测一定时间内的最大变动幅度。特别是在离散地采样取得信号的情况下，如果设定为将上述一定时间作为一采样期间的变化量进行检测，则进行动作以检测出信号的差分值 ( 微分值)。专利文献2揭示的阻塞诊断装置中，检测测定对象的压力的波动(变动)，在检测出的波动的大小与正常时的波动大小之差超过预定的阈值时，判定导压管发生了阻塞。专利文献2中，作为表示压力波动的信号的例，例如有压力的微分信号及压力的上峰(极大值)和下峰(极小值)之间的差信号。专利文献2中所揭示的压力的微分信号相当于专利文献1中所揭示的信号的差分值，专利文献2中所揭示的差信号相当于专利文献1中所揭示的最大变动幅度。因此，可以说专利文献1中所揭示技术与专利文献2中所揭示的技术是基于共同的技术思想之上的。专利文献专利文献1 日本特公平7-11473号公报
专利文献2 日本特许第3139597号公报
发明内容
如上所述，专利文献1、专利文献2中所揭示的技术中，根据压力的波动大小诊断导压管的阻塞状态，诊断之际，作为诊断基准的阈值成为必要。专利文献1、专利文献2中所揭示的技术中，存在的问题是必须根据压力的大小适当变更该阈值，而且阈值的变更要求劳力和时间以及专门的知识。为使容易理解，假定用极端的数值来说明以往的问题。例如即便100[kPa]压力值的士3[kPa]的波动是异常，也难以认为5[kPa]压力值的士3[kPa]的波动是同样的异常。 因而，在压力值为100[kPa]时与压力值为5[kPa]时用共同的阈值并不恰当，认为压力值为 5[kPa]时必须减小阈值。另外，例如在平滑化时大致为100[kPa]压力的状态下，瞬间压力从80[kPa]至 82[kPa]波动2[kPa]的情况，以及在平滑化时大致为60[kPa]压力的状态下，瞬间压力从 80[kPa]至82[kPa]波动2[kPa]的情况，不能判断为阻塞情况相同。因而，认为在这两种情况中用共同的阈值也并不恰当。从上述说明可知，专利文献1、专利文献2所揭示的技术中，有必要适当变更作为诊断基准的阈值。本发明为解决上述课题而作，其目的在于提供能减轻作为诊断基准的阈值的变更必要性的导压管阻塞诊断装置及阻塞诊断方法。本发明的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于包括压力检测单元，所述压力检测单元通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力；波动速度检测单元，所述波动速度检测单元根据该压力检测单元所检测出的压力值检测所述波动的速度；判定单元，所述判定单元根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态；以及检测间隔调整单元，所述检测间隔调整单元根据所述压力检测单元所检测出的压力值的自相关系数，调整所述波动的速度的检测间隔。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述检测间隔调整单元计算所述压力检测单元所检测出的压力值与相对于该压力值设置了时间差的压力值之间的自相关系数，以该自相关系数进入以0为中心的规定范围时的所述时间差作为所述检测间隔。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述波动速度检测单元包括上下运动次数检测单元，所述上下运动次数检测单元将由所述压力检测单元检测出的压力值的时间系列划分为多个区间，对每个区间检测所述波动的上下运动次数或与上下运动次数相当的信息作为表示所述波动的速度的信息，所述判定单元包括比较单元， 所述比较单元将所述波动的上下运动次数或与上下运动次数相当的信息与规定的阈值进行比较，判定所述导压管的阻塞状态，所述检测间隔调整单元根据所述压力值的自相关系数，调整所述波动的上下运动次数的检测间隔或与上下运动次数相当的信息的检测间隔。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的基准值的基准值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与在前一个区间算出的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的基准值的基准值算出单元；及按各个区间对检测对象区间的压力值与在同区间算出的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述基准值是所述压力值的平均值或中位值。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括算出所述压力检测单元所检测出的压力值与一定时间前的压力值之间的差分值的差分值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的所述差分值的零交叉次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括按各个区间对所述压力检测单元所检测出的压力值的极大值与极小值的数目进行计数，并将该数目作为所述上下运动次数的极大值、极小值检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括算出所述压力检测单元所检测出的压力值的移动平均值的移动平均值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述移动平均值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的1构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对所述压力检测单元所检测出的压力值实施变化率限幅处理的变化率限幅处理单元；对所述变化率限幅处理后的压力值实施2次延迟处理的2次延迟处理单元； 以及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述2次延迟处理单元的输出值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的趋势线的趋势线算出单元；及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述趋势线交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对每个区间采用各区间的最初压力值作为基准值的基准值导出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与同区间的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述上下运动次数检测单元包括对每个区间检测出所述压力检测单元所检测出的压力值的极大值与极小值的时间间隔，并将其作为与所述上下运动次数相当的信息的时间间隔检测单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述比较单元在所述时间间隔持续超过所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于包括压力检测单元，其通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力；滤波器，其调整该压力检测单元所检测出的压力值的频率成分；波动速度检测单元，其根据该滤波器的输出检测所述波动的速度；判定单元，其根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态；以及参数调整单元，其根据所述滤波器的输出的自相关系数调整所述滤波器的参数。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述参数调整单元计算所述滤波器的输出与相对于该输出设有时间差的滤波器的输出之间的自相关系数， 确定在该自相关系数进入以0为中心的规定范围时的所述滤波器的参数作为调整后的参数值。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述波动速度检测单元包括差分值算出单元，所述差分值算出单元将所述滤波器输出的时间系列划分为多个区间，并算出所述滤波器的输出与1个采样前的滤波器的输出之间的差分值；和交叉次数检测单元，所述交叉次数检测单元对每个区间计数出检测对象区间的所述差分值的零交叉次数，并将其作为所述波动的上下运动次数，所述判定单元包括比较单元，所述比较单元将所述波动的上下运动次数与规定的阈值进行比较来判定所述导压管的阻塞状态。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述比较单元在所述波动的上下运动次数持续地低于所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述判定单元还包括比率算出单元，所述比率算出单元对每个区间算出以1个区间的采样数除所述波动的上下运动次数所得的比率，所述比较单元以所述比率与所述阈值进行比较来取代以所述波动的上下运动次数与所述阈值进行比较，在所述比率持续地低于所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于包括压力检测单元，其通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力；相关系数算出单元，其算出该压力检测单元所检测出的压力值的自相关系数；以及判定单元，其根据所述自相关系数判定所述导压管的阻塞状态。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述相关系数算出单元算出所述压力检测单元所检测出的压力值与相对于该压力值设有时间差的压力值之间的自相关系数，所述时间差被预先设定为所述导压管没有阻塞时所述自相关系数为接近于0的值那样的时间差中最小的值。又，本发明的导压管的阻塞诊断装置的一构成例中，其特征在于，所述相关系数算出单元将所述压力检测单元所检测出的压力值的时间系列划分为多个区间，对每个区间算出所述压力值的自相关系数，所述判定单元包括算出规定数目区间的所述自相关系数的平均值的平均值算出单元；以及将该平均值与规定的阈值进行比较并判定所述导压管的阻塞状态的比较单元。又，本发明的导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤；根据在该压力检测步骤中检测出的压力值检测所述波动的速度的波动速度检测步骤；根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤；以及根据在所述压力检测步骤中检测出的压力值的自相关系数调整所述波动的速度的检测间隔的检测间隔调整步骤。又，本发明的导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤；用滤波器调整在该压力检测步骤中检测出的压力值的频率成分的滤波步骤；根据在滤波步骤中得到的输出检测所述波动的速度的波动速度检测步骤；根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤；以及根据在所述滤波步骤中得到的输出的自相关系数，调整所述滤波器的参数的参数调整步骤。又，本发明的导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤；算出在该压力检测步骤中检测出的压力值的自相关系数的相关系数算出步骤；以及根据所述自相关系数，判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤。发明的效果根据本发明，通过检测压力的波动速度，根据波动速度判定导压管的阻塞状态，就可能不必精细地变更成为诊断基准的阈值，减轻阈值变更的必要性。又，本发明中通过根据压力值的自相关系数调整波动速度的检测间隔，就能调整检测间隔以充分发挥导压管的阻塞诊断性能。又，本发明中通过根据压力值的自相关系数调整波动速度的检测间隔，就能调整使得表示导压管正常时的波动速度的指标值与测定对象无关地大致为相同的值。结果， 本发明中，即使是不同的检测对象，通过实施检测间隔的调整，也能覆盖导压管正常时的指标值差异，结果能减轻阈值变更的必要性。又，本发明中，通过用滤波器调整压力值的频率成分，根据滤波器的输出检测波动速度，根据波动速度判定导压管的阻塞状态，就可不必精细地变更成为诊断基准的阈值，减轻阈值变更的必要性。又，本发明中，通过根据滤波器输出的自相关系数调整滤波器的参数，就能调整参数以充分发挥导压管的阻塞诊断性能。又，本发明中，通过根据滤波器输出的自相关系数调整滤波器的参数，就能调整使得表示导压管正常时的波动速度的指标值与测定对象无关地大致为相同的值。结果，本发明中，即使是不同的检测对象，通过实施滤波器参数的调整，也能覆盖导压管正常时的指标值差异，结果能减轻阈值变更的必要性。又，本发明中，通过算出压力值的自相关系数，根据自相关系数判定导压管的阻塞状态，就可不必精细地变更成为诊断基准的阈值，减轻阈值变更的必要性。
图1是说明本发明的阻塞诊断方法的可检测的频率上下限的图。图2A是说明本发明的阻塞诊断方法的可检测的频率上限及其影响的图(使用防混淆滤波器时)。图2B是说明本发明的阻塞诊断方法的可检测的频率上限及其影响的图(不用防混淆滤波器时)。图3A是示出本发明的阻塞诊断方法中的可检测的频率上下限与阻塞检测之间的关系的图(检测间隔Tc过长时)。图;3B是示出本发明的阻塞诊断方法中的可检测的频率上下限与阻塞检测之间的关系的图(检测间隔Tc过短时)。图3C是示出本发明的阻塞诊断方法中的可检测的频率上下限与阻塞检测之间的关系的图(检测间隔Tc合适时)。图4是示出压力的自相关系数的例子的图。图5是示出自相关系数为0的时间差与信号的相位的图。
图6是示出本发明中在导压管正常时调整了压力波动的上下运动的检测间隔时的压力值信号的频率分布的图。图7是示出本发明第1实施形态的压力测定装置构成的斜视图。图8是示出本发明第1实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图9是说明本发明第1实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图。图10是说明本发明第1实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。图IlA是说明本发明第1实施形态的交叉次数检测部的交叉次数检测方法的图 (在检测间隔Tc内压力值P与基准值ft·交叉时)。图IlB是说明本发明第1实施形态的交叉次数检测部的交叉次数检测方法的图 (在检测间隔Tc内压力值P与基准值ft·多次交叉时)。图IlC是说明本发明第1实施形态的交叉次数检测部的交叉次数检测方法的图 (在检测间隔Tc内压力值P与基准值ft·不交叉时)。图12A是说明能够调整压力波动的上下运动的检测间隔的条件的图(虽存在压力波动，但压力平均值以大致一定的状态推移，如加以平滑，压力为大致一定的值的情况)。图12B是说明能够调整压力波动的上下运动的检测间隔的条件的图(压力平均值在中途变化大，即便加以平滑，压力也不会是接近一定的值的情况)。图13是说明本发明第1实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。图14是示出本发明第2实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图15是说明本发明第2实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。图16是示出本发明第3实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图17是示出本发明第4实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图18A是说明本发明第4实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图(示出由压力信号发生器5测定的压力值P和其移动平均值I^ve的变化一例的图)。图18B是说明本发明第4实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图(示出压力值P与移动平均值I^ave之间的差分值I^s的图)。图19是说明本发明第4实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。图20是示出本发明第5实施形态的移动平均值算出部的构成例的框图。图21A是说明本发明第5实施形态的移动平均值算出部的动作的波形图(示出由压力信号发生器5测定的压力值P的变化的一例的图)。图21B是说明本发明第5实施形态的移动平均值算出部的动作的波形图(示出对压力值P施加了变化率限幅处理后的压力值Pl的图)。图21C是说明本发明第5实施形态的移动平均值算出部的动作的波形图(示出对压力值Pl施加2次延迟处理后的压力值I3ave的图)。图22是示出本发明第6实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图23A是说明本发明第6实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图(示出由压力信号发生器5测定的压力值P及其方向线Pt的变化的一例的图)。图2 是说明本发明第6实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图(示出压力值P与方向线Pt的差分值I3S的图)。图M是说明本发明第6实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。
图25是说明本发明第7实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图。图沈是示出本发明第8实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图27是示出本发明第9实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图28A是说明本发明第9实施形态的时间间隔检测部的时间间隔检测方法的图 (压力值Pl是极小值，其TC后的压力值P2是极大值时)。图28B是说明本发明第9实施形态的时间间隔检测部的时间间隔检测方法的图 (以小于Tc的间隔存在压力值P的极小值、极大值时)。图28C是说明本发明第9实施形态的时间间隔检测部的时间间隔检测方法的图 (检测压力值Pl作为极小值，检测其3TC后的压力值P4作为极大值时)。图四是示出本发明第10实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图30A是说明本发明第10实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图(示出参数调整部16算出的自相关系数Cf与滤波器参数w之间的关系的一例的图)。图30B是说明本发明第10实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图(画出导压管正常时和阻塞状态时这两种情况下的比率算出部120算出的比率与滤波器参数w之间的关系的图)。图31A是说明本发明第10实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图(示出参数调整部16算出的自相关系数Cf与滤波器参数w之间的关系的一例的图)。图31B是说明本发明第10实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图(画出导压管正常时和阻塞状态时这两种情况下的比率算出部120算出的比率与滤波器参数w之间的关系的图)。图32是示出本发明第11实施形态的导压管的阻塞诊断装置的构成的框图。图33是说明本发明第11实施形态的导压管的阻塞诊断装置的动作的波形图。图34是说明本发明第11实施形态的导压管的阻塞诊断装置的效果的图。图35是说明诊断导压管的阻塞状态的以往技术的图。
具体实施例方式发明的原理压力的波动现象是振动的现象，因此能够检测与波动的振幅和频率相当的信息。 专利文献1、专利文献2所揭示的技术在概念上是检测波动的振幅的技术。发明者研究导压管的阻塞现象之后，其结果着眼于在概念上通过检测压力波动的频率(波动的速度)的方法也能诊断导压管的阻塞状态这一情况，由此想到了采用对一定时间内的波动的上下运动次数计数的方法作为简易地检测与波动速度相当的信息的方法。如专利文献1、专利文献2所揭示的技术那样，在检测压力波动的振幅来诊断导压管的阻塞状态时，由于波动的振幅状况与压力值自身变化范围相联动地变化，因此有必要按照该变化适当地变更作为诊断基准的阈值。另一方面，如本发明那样，在检测压力波动的上下运动次数来诊断导压管的阻塞状态时，波动的上下运动次数与作为测定对象的流体的粘性等的变化相联动，如果导压管是正常的话，只要测定对象的粘性等不变化，上下运动次数就不会有大的变化，因此，状况变化限于极有限的范围。因而发生与专利文献1、专利文献2所揭示的技术同样的问题的可能性低。即是说，本发明中能减轻阈值变更的必要性。但是，由于本发明的阻塞诊断方法是简便的方法，可检测的频率范围存在限度。例如，比检测压力波动的上下运动的检测间隔窄的上下运动是不可能检测出的，极端缓慢的上下运动的检测也有困难。因此，在检测单元能够检测的频率范围与测定对象的压力波动的频率未作整合时，有可能不能正确地检测出导压管的阻塞状态。即是说，为了充分得到基于压力波动速度的导压管的阻塞诊断的效果，就有必要使检测单元与检测对象即压力波动的频率成分相匹配，并调整某种时间参数(例如进行上下运动检测的检测间隔)。发明者想到压力的自相关系数可用于时间参数的调整。当调整时间参数使自相关系数接近于0时，检测单元能检测的频率的上下限能避免接近于由检测单元得到的压力波动的概略平均频率。因此，在导压管正常时如用上述方法调整时间参数，就能可靠地捕捉导压管阻塞时的压力波动的高频成分的衰减，能提高导压管的阻塞诊断性能。另外，导压管在正常时与异常时，压力的自相关系数改变。也可能利用这种变化来诊断导压管的阻塞状态。在基于压力波动速度的导压管的阻塞诊断方法中，根据每一定时间间隔内压力值信号或由压力值信号派生的信号的上下运动次数或上下运动间隔，来诊断导压管的阻塞状态。因压力波动的上下运动次数与上下运动间隔成反比关系，所以只讨论其一方就可。下面以基于上下运动次数的方法作为前提进行说明。本发明中，作为压力波动的上下运动次数，采用对压力值与基准值交叉的次数或压力值取极大值、极小值的次数进行计数的检测方法。如压力值信号为正弦波或三角波这样的规则信号的话，这些次数为每一周期2次，因此利用上述检测方法能正确地得到与频率成比例的值。另一方面，由于本发明中成为对象的压力波动是含有各种频率成分的不规则现象，所以上述检测方法作为简便地获得反映压力值信号的平均频率的值的方法而发挥作用。导压管一旦阻塞，根据其阻塞程度，压力检测单元得到的压力值信号的高频成分衰减，平均频率下降，因此，用本发明的检测方法能够检测阻塞。根据本发明的检测方法，能不用FFT (快速傅立叶变换)或频谱解析那种复杂的方法，而用简便的手段得到压力值信号的平均频率的倾向。但是，在能检测的频率范围中存在上限和下限。用图1来说明该上下限时，下限频率以下的检测有困难，且不能正确反映上限频率以上的成分。必须注意用本发明的检测方法实际得到的是该上下限范围内的压力值信号的平均频率。又，用本发明的检测方法所得到的始终是简便的指标，并不是得到能检测频率范围内的精密的信息。即使在采用复杂的方法能够检测部分的信号变化的情况下，用本发明的检测方法有时也不能充分地捕捉变化。根据上述的理由，应用本发明的检测方法有必要注意能检测频率的上下限。本发明的检测方法能够检测的频率的上限，由采样定理决定。考虑的是在每个检测间隔Tc进行压力波动的上下运动的检测的情况。由采样定理决定的能够检测的频率的上限为lA2Tc)。超出该频率的成分，在使用防混淆滤波器情况下被丢失，在不使用防混淆滤波器情况下以l/(2Tc)为边界被折返(图2A，图2B)。图2A，图2B中，200是导压管正常时的压力波动的频率成分，201是导压管阻塞时的压力波动的频率成分。
图2A示出使用防混淆滤波器的情况，示出压力值信号的频率成分有200、201两种，即便如此，在上限以上的频率中的差异也不能知道。图2B示出不使用防混淆滤波器的情况，因混淆的影响，压力值信号的频率成分200、201分别如202、203那样折返，频率被误检测。这样，在压力波动的频率超过能够检测的上限时，或压力值信号没有被捕捉，或不能正确检测频率的变化倾向。在本发明的检测方法中，因能得到包含各种频率成分的压力值信号的平均频率，因此，希望波动的主要成分的频率不要超过检测上限即l/(2Tc)。另一方面，本发明的检测方法能够检测的频率的下限，由进行压力波动的上下运动次数的检测的区间的时间长度产生的制约所决定。本发明中，划分成有限时间的区间进行压力波动的上下运动次数的检测。当变成压力波动的上下运动间隔比区间长度长的低频波时，会频频发生在一区间中一次上下运动也检测不到的情况。采用以简便为特征的本发明的检测方法的话，在这种低频段中检测平均频率的差异是比较困难的。这是本发明的检测方法能够检测的频率下限存在的理由。通过将区间取得长些，能够提高低频区域中的频率的检测精度，但在保持上下运动的检测间隔Tc的状态下加长区间，就会增加区间中所含的样点数，因实装或计算机能力的制约，往往难以实施。加上所述，本发明的检测方法能够检测的频率中存在上下限，下面说明该上下限对导压管的阻塞诊断带来何种影响。如上所述，当导压管阻塞时，压力波动的高频成分衰减。这里说的高频是相对的， 具体的频率依测定对象而变。例如，受到测定对象的流体流过的管径、流体的种类等的影响。为捕捉这种高频衰减，有必要使衰减的频带与能够检测的频率范围加以整合。作为例子，考虑调整压力波动的上下运动的检测间隔Tc的情况。图3A、图3B、图 3C示出本发明的检测方法中的能够检测频率上下限与阻塞检测之间的关系，图3A示出检测间隔Tc过长的情况，图3B示出检测间隔Tc过短的情况，图3C示出检测间隔Tc适当的情况。200是导压管正常时的压力波动的频率成分，201是导压管阻塞时的压力波动的频率成分。检测间隔Tc加长时，本发明的检测方法能够检测的频率上限变低。因此，检测间隔Tc太长时，检测上限的频率变得低于因导压管的阻塞引起压力值信号变化的频带(图 3A)。这时，不能检测出因导压管的阻塞引起的压力值信号的变化。另一方面，检测间隔Tc过短时，能够检测的频率下限变得高于因导压管的阻塞引起压力值信号变化的主要的频带(图3B)。这时，捕捉因导压管的阻塞引起的压力值信号的频率变化就困难。虽然在能够检测的频带中也有因导压管的阻塞引起的频率成分的变化， 但因信号强度相对较弱，因此难以检测。如上所述，为了高灵敏度地检测因导压管的阻塞引起的压力值信号的变化，检测间隔Tc不能过长，也不能过短。有必要如图3C那样适当地进行调整。本发明中，根据下述的压力的自相关系数C调整导压管的阻塞诊断装置中的时间参数。[式1]
权利要求
1.一种导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，包括压力检测单元，所述压力检测单元通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力；波动速度检测单元，所述波动速度检测单元根据该压力检测单元所检测出的压力值检测所述波动的速度；判定单元，所述判定单元根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态；以及检测间隔调整单元，所述检测间隔调整单元根据所述压力检测单元所检测出的压力值的自相关系数，调整所述波动的速度的检测间隔。
2.如权利要求1所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述检测间隔调整单元计算所述压力检测单元所检测出的压力值与相对于该压力值设置了时间差的压力值之间的自相关系数，以该自相关系数进入以0为中心的规定范围时的所述时间差作为所述检测间隔。
3.如权利要求1或2所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述波动速度检测单元包括上下运动次数检测单元，所述上下运动次数检测单元将由所述压力检测单元检测出的压力值的时间系列划分为多个区间，对每个区间检测所述波动的上下运动次数或与上下运动次数相当的信息作为表示所述波动的速度的信息，所述判定单元包括比较单元，所述比较单元将所述波动的上下运动次数或与上下运动次数相当的信息与规定的阈值进行比较，判定所述导压管的阻塞状态，所述检测间隔调整单元根据所述压力值的自相关系数，调整所述波动的上下运动次数的检测间隔或与上下运动次数相当的信息的检测间隔。
4.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的基准值的基准值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与在前一个区间算出的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
5.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的基准值的基准值算出单元；及按各个区间对检测对象区间的压力值与在同区间算出的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
6.如权利要求4所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述基准值是所述压力值的平均值或中位值。
7.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括算出所述压力检测单元所检测出的压力值与一定时间前的压力值之间的差分值的差分值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的所述差分值的零交叉次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
8.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括按各个区间对所述压力检测单元所检测出的压力值的极大值与极小值的数目进行计数，并将该数目作为所述上下运动次数的极大值、极小值检测单元。
9.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括算出所述压力检测单元所检测出的压力值的移动平均值的移动平均值算出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述移动平均值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
10.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对所述压力检测单元所检测出的压力值实施变化率限幅处理的变化率限幅处理单元；对所述变化率限幅处理后的压力值实施2次延迟处理的2次延迟处理单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述2次延迟处理单元的输出值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
11.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对每个区间算出所述压力检测单元所检测出的压力值的趋势线的趋势线算出单元；及按各个区间对检测对象区间的压力值与所述趋势线交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
12.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对每个区间采用各区间的最初压力值作为基准值的基准值导出单元；以及按各个区间对检测对象区间的压力值与同区间的所述基准值交叉的次数进行计数，并将该次数作为所述上下运动次数的交叉次数检测单元。
13.如权利要求3所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述上下运动次数检测单元包括对每个区间检测出所述压力检测单元所检测出的压力值的极大值与极小值的时间间隔，并将其作为与所述上下运动次数相当的信息的时间间隔检测单元。
14.如权利要求13所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于， 所述比较单元在所述时间间隔持续超过所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。
15.一种导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，包括压力检测单元，其通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力； 滤波器，其调整该压力检测单元所检测出的压力值的频率成分； 波动速度检测单元，其根据该滤波器的输出检测所述波动的速度； 判定单元，其根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态；以及参数调整单元，其根据所述滤波器的输出的自相关系数调整所述滤波器的参数。
16.如权利要求15所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述参数调整单元计算所述滤波器的输出与相对于该输出设有时间差的滤波器的输出之间的自相关系数，确定在该自相关系数进入以0为中心的规定范围时的所述滤波器的参数作为调整后的参数值。
17.如权利要求15所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述波动速度检测单元包括差分值算出单元，所述差分值算出单元将所述滤波器输出的时间系列划分为多个区间，并算出所述滤波器的输出与1个采样前的滤波器的输出之间的差分值；和交叉次数检测单元，所述交叉次数检测单元对每个区间计数出检测对象区间的所述差分值的零交叉次数，并将其作为所述波动的上下运动次数，所述判定单元包括比较单元，所述比较单元将所述波动的上下运动次数与规定的阈值进行比较来判定所述导压管的阻塞状态。
18.如权利要求4所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述比较单元在所述波动的上下运动次数持续地低于所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。
19.如权利要求4所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述判定单元还包括比率算出单元，所述比率算出单元对每个区间算出以1个区间的采样数除所述波动的上下运动次数所得的比率，所述比较单元以所述比率与所述阈值进行比较来取代以所述波动的上下运动次数与所述阈值进行比较，在所述比率持续地低于所述阈值时判定所述导压管发生了阻塞。
20.一种导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，包括压力检测单元，其通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力；相关系数算出单元，其算出该压力检测单元所检测出的压力值的自相关系数；以及判定单元，其根据所述自相关系数判定所述导压管的阻塞状态。
21.如权利要求20所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述相关系数算出单元算出所述压力检测单元所检测出的压力值与相对于该压力值设有时间差的压力值之间的自相关系数，所述时间差被预先设定为所述导压管没有阻塞时所述自相关系数为接近于0的值那样的时间差中最小的值。
22.如权利要求20或21所述的导压管的阻塞诊断装置，其特征在于，所述相关系数算出单元将所述压力检测单元所检测出的压力值的时间系列划分为多个区间，对每个区间算出所述压力值的自相关系数，所述判定单元包括算出规定数目区间的所述自相关系数的平均值的平均值算出单元；以及将该平均值与规定的阈值进行比较并判定所述导压管的阻塞状态的比较单元。
23.一种导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤；根据在该压力检测步骤中检测出的压力值检测所述波动的速度的波动速度检测步骤；根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤；以及根据在所述压力检测步骤中检测出的压力值的自相关系数调整所述波动的速度的检测间隔的检测间隔调整步骤。
24.一种导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤； 用滤波器调整在该压力检测步骤中检测出的压力值的频率成分的滤波步骤； 根据在滤波步骤中得到的输出检测所述波动的速度的波动速度检测步骤； 根据所述波动的速度判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤；以及根据在所述滤波步骤中得到的输出的自相关系数，调整所述滤波器的参数的参数调整步骤。
25.一种导压管的阻塞诊断方法，其特征在于，包括通过导压管检测压力有波动的测定对象的所述压力的压力检测步骤；算出在该压力检测步骤中检测出的压力值的自相关系数的相关系数算出步骤；以及根据所述自相关系数，判定所述导压管的阻塞状态的判定步骤。
全文摘要
本发明能减轻作为诊断基准的阀值的变更的必要性。压力信号发生器通过导压管检测压力具有波动的液体、稀浆、气体等测定对象的压力。导压管的阻塞诊断装置包括上下运动次数检测部(11)，其将压力信号发生器所检测出的压力值的时间系列划分成多个区间，并对每个区间检测波动的上下运动次数；将波动的上下运动次数与规定的阈值进行比较并判定导压管的阻塞状态的判定部(12)，以及根据压力值的自相关系数调整波动的上下运动次数的检测间隔的检测间隔调整器(14)。
文档编号G01L13/00GK102341686SQ20108001019
公开日2012年2月1日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月4日
发明者田原铁也 申请人:株式会社山武
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