信号处理方法、信号处理装置和监视系统与流程

1.本发明涉及一种信号处理方法、信号处理装置和监视系统。


背景技术：

2.在专利文献1记载了一种旋转设备轴承部的异常诊断装置，该装置具备：振动检测单元，分别检测以旋转设备的轴心为中心，在同一平面上正交的至少两条轴线上的规定的位置的振动，并输出振动波形信号；利萨如(lissajous)波形图生成单元，基于两振动波形信号生成利萨如波形图；基准利萨如波形图设定单元，预先设定并存储基于各异常的原因分别假设的多个基准利萨如波形图；以及异常原因判断单元，将利萨如波形图与各基准利萨如波形图进行比较，判断并输出异常的原因。
3.专利文献1：日本特开2000-258305号公报
4.在专利文献1所记载的方法中，对于振动波形信号中以一个频率的信号分量为主的情况有效，但实际上，在振动波形信号中存在各种高频、低频的波动，因此，有时利萨如图形的波形紊乱，不易发现异常检测所需的信息。


技术实现要素：

5.本发明所涉及的信号处理方法的一方面包括：
6.测定数据分割工序，在将n设为2以上的规定的整数，将m设为2以上的规定的整数时，对于1以上且m以下的各整数i，将基于从第i传感器输出的信号的第i测定数据进行分割，生成n个数据串，该第i传感器检测由对象物的振动而产生的物理量；
7.平均化数据串生成工序，对于1以上且m以下的各整数i，将分割所述第i测定数据而生成的所述n个数据串进行平均化，生成第i平均化数据串；以及
8.利萨如图形生成工序，对于1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配有所述第i平均化数据串的利萨如图形。
9.本发明所涉及的信号处理装置的一方面包括：
10.测定数据分割电路，在将n设为2以上的规定的整数，将m设为2以上的规定的整数时，对于1以上且m以下的各整数i，将基于从第i传感器输出的信号的第i测定数据进行分割，生成n个数据串，该第i传感器检测由对象物的振动而产生的物理量；
11.平均化数据串生成电路，对于1以上且m以下的各整数i，生成对分割所述第i测定数据所生成的所述n个数据串进行平均化而得的第i平均化数据串；以及
12.利萨如图形生成电路，对于1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配有所述第i平均化数据串的利萨如图形。
13.本发明所涉及的监视系统的一方面是监视具备可动体和容纳所述可动体的壳体的对象物的状态的监视系统，该监视系统包括：
14.所述信号处理装置的一方面；以及
15.安装于所述壳体的第一传感器～第m传感器，
16.所述信号处理装置使利萨如图形显示于显示装置。
附图说明
17.图1是表示第一实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。
18.图2是表示第一实施方式中的测定数据分割工序的步骤的一例的流程图。
19.图3是表示第i测定数据的一例的图。
20.图4是表示第i快速傅里叶变换数据的图。
21.图5是表示分割第i测定数据生成的五个数据串的图。
22.图6是表示将图5的五个数据串平均化而得的第i平均化数据串的图。
23.图7是表示比较例的利萨如图形的一例的图。
24.图8是表示本实施方式的利萨如图形的一例的图。
25.图9是表示在n个数据串中不包含基波的信号分量的情况下所生成的利萨如图形的一例的图。
26.图10是表示在n个数据串中包含基波的信号分量的情况下所生成的利萨如图形的一例的图。
27.图11是表示显示部所显示的画面的一例的图。
28.图12是表示显示部所显示的画面的一例的图。
29.图13是表示执行第一实施方式的信号处理方法的信号处理装置的结构例的图。
30.图14是表示第二实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。
31.图15是表示显示部所显示的画面的一例的图。
32.图16是表示执行第二实施方式的信号处理方法的信号处理装置的结构例的图。
33.图17是表示第三实施方式中的测定数据分割工序的步骤的一例的流程图。
34.图18是表示第四实施方式中的测定数据分割工序的步骤的一例的流程图。
35.图19是表示显示部所显示的画面的一例的图。
36.图20是表示显示部所显示的画面的一例的图。
37.图21是表示第五实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。
38.图22是表示第五实施方式的信号处理方法的其他的步骤的流程图。
39.图23是用于说明指标的具体例的图。
40.图24是用于说明指标的具体例的图。
41.图25是用于说明指标的具体例的图。
42.图26是用于说明指标的具体例的图。
43.图27是用于说明指标的具体例的图。
44.图28是表示执行第五实施方式的信号处理方法的信号处理装置的结构例的图。
45.图29是表示执行第五实施方式的信号处理方法的信号处理装置的另一结构例的图。
46.图30是表示本实施方式的监视系统的结构例的图。
47.图31是表示真空泵的结构的概略立体图。
48.图32是表示真空泵的内部构造的示意侧剖视图。
49.图33是表示真空泵的内部构造的示意俯视剖视图。
50.附图标记说明：
51.1：对象物；1a：真空泵；2：可动体；3：壳体；4：马达外壳；5：连接部；6：泵外壳；7：齿轮箱；8：第一侧壁；9：第二侧壁；10：监视系统；11：进气管；12：排气管；13：第一腿部；14：第三腿部；15：第一螺栓；17：传感器单元；18：泵转子；19：马达；20：基台；21：旋转轴；22：第一轴承；23：第二轴承；24：正时齿轮；25：泵室；100：信号处理装置；110：处理电路；111：测定数据获取电路；112：测定数据分割电路；113：平均化数据串生成电路；114：利萨如图形生成电路；115：低通滤波器电路；116：指标值计算电路；117：异常判断电路；120：存储电路；121：信号处理程序；130：操作部；140：显示部；150：声音输出部；160：通信部；200-1～200-m：第一传感器～第m传感器；210-1～210-m：模拟前端；220：显示装置；300：画面；301：第一显示图像；302：第二显示图像；303：第三显示图像；304：第四显示图像；305：第五显示图像；306：第六显示图像；307：第七显示图像；308：第八显示图像；309：第一输入部；310：第二输入部；311：文件指定部；312：再现按钮；313：模式切换按钮；314：第三输入部；315、316、317：时间输入部；318：帧号显示部；319：第四输入部；320：画面；330：画面；340：画面。
具体实施方式
52.下面，使用附图详细地说明本发明的优选实施方式。此外，下面所说明的实施方式并非是对技术方案中所记载的本发明的内容的不当限定。另外，在下面说明的所有结构并不一定是本发明的必要结构特征。
53.1.信号处理方法和信号处理装置
54.1-1.第一实施方式
55.1-1-1.信号处理方法
56.图1是表示第一实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。
57.如图1所示，第一实施方式的信号处理方法包括：测定数据获取工序s1、测定数据分割工序s2、平均化数据串生成工序s3、利萨如图形生成工序s4和显示工序s5。此外，在第一实施方式的信号处理方法中，可以省略或者变更这些工序的一部分，或者也可以附加其他的工序。第一实施方式的信号处理方法例如通过信号处理装置100来执行。在后面说明执行第一实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例。
58.如图1所示，首先，信号处理装置100在测定数据获取工序s1中，对于1以上且m以下的各整数i获取第i测定数据di。m为2以上的规定的整数。第i测定数据di是基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器输出的信号的数据，可以是从第i传感器输出的数字信号的时间序列数据，也可以是从第i传感器输出的模拟信号被模拟前端转换而得的数字信号的时间序列数据。信号处理装置100在测定数据获取工序s1中，获取基于从第一传感器～第m传感器输出的信号的第一测定数据d1～第m测定数据dm。
59.对象物是作为信号处理的对象的物体，其种类并未特别限定，例如可以是具有旋转机构、振动机构的马达等各种的装置，也可以是通过外力进行振动的桥梁、楼宇等构造物，还可以是产生具有周期性的信号的电路。通过对象物的振动所产生的物理量的种类并未特别限定，例如物理量可以是加速度、角速度、速度、位移、压力、电流、电压等。
60.第一传感器～第m传感器可以是检测相同种类的物理量的传感器。例如，可以对于相互垂直的x轴、y轴和z轴，由第一传感器检测x轴方向的加速度，由第二传感器检测y轴方
向的加速度，由第三传感器检测z轴方向的加速度。或者，第一传感器～第m传感器的一部分也可以是检测与其他不同的种类的物理量的传感器。例如，可以由第一传感器检测x轴方向的加速度，由第二传感器检测y轴方向的角速度。另外，第一传感器～第m传感器例如可以是使用了mems(micro electro mechanical systems：微电子机械系统)振子的传感器，也可以是使用了晶体振子的传感器。另外，第一传感器～第m传感器例如可以内置于imu(inertial measurement unit：惯性测量单元)等一个装置，也可以使第一传感器～第m传感器的至少一个与其他的传感器物理性分离。
61.接着，信号处理装置100在测定数据分割工序s2中，对于1以上且m以下的各整数i，分割由测定数据获取工序s1获取的第i测定数据di，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。n为2以上的规定的整数。即，信号处理装置100在测定数据分割工序s2中，对于第一测定数据d1～第m测定数据dm的每一个测定数据，生成n个数据串。在后面说明第一实施方式的测定数据分割工序s2的详细的步骤。
62.接着，信号处理装置100在平均化数据串生成工序s3中，对于1以上且m以下的各整数i，生成对由测定数据分割工序s2分割第i测定数据di生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
平均化而得的第i平均化数据串d
avgi
。具体而言，信号处理装置100在平均化数据串生成工序s3中，针对1以上且m以下的各整数i，对n个数据串d
i-1
～d
i-n
的每一个数据串，将起始的数据的时刻作为共同的时刻来转换各数据的时刻，并且使相同时刻的n个数据串平均化，由此生成第i平均化数据串d
avgi
。
63.接着，信号处理装置100在利萨如图形生成工序s4中，针对1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配有由平均化数据串生成工序s3所生成的第i平均化数据串d
avgi
的利萨如图形。
64.接着，信号处理装置100在显示工序s5中，使由利萨如图形生成工序s4所生成的利萨如图形显示于显示部。信号处理装置100在显示工序s5中，也可以使由测定数据分割工序s2针对1以上且m以下的各整数i分割第i测定数据di生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
和由利萨如图形生成工序s4所生成的利萨如图形显示于显示部。
65.然后，直至信号处理结束为止(工序s6的n)，信号处理装置100重复进行工序s1～s5。
66.图2是表示第一实施方式的图1的测定数据分割工序s2的步骤的一例的流程图。
67.如图2所示，信号处理装置100首先在工序s21中将整数i设定为1，在工序s22中，对由图1的工序s1获取的第i测定数据di进行快速傅里叶变换(fft：fast fourier transform)生成第i快速傅里叶变换数据d
ffti
。
68.图3示出第i测定数据di的一例，图4示出对图3的测定数据di进行快速傅里叶变换而生成的第i快速傅里叶变换数据d
ffti
。在图3中，横轴为时刻，纵轴为样品值。另外，在图4中，横轴为频率，纵轴为强度。在图3的例中第i测定数据di为1秒钟的数据，如图4所示，第i测定数据di包括基于对象物的振动作为基波的10hz的信号分量。
69.然后，信号处理装置100直至整数i成为m为止(工序s23的n)，在工序s24中将整数i每次增加1并且重复工序s22。即，信号处理装置100在工序s22～s24中，分别对第一测定数据d1～第m测定数据dm进行快速傅里叶变换，并且生成第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
。
70.接着，信号处理装置100在整数i成为m时(工序s23的y)，在工序s25中，基于第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
，计算出强度最大的信号分量的周期t
peak
。例如，信号处理装置100在工序s25中，也可以将第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的峰值按每个频率相加，并且计算相加后的峰值成为最大的频率的倒数，由此计算出周期t
peak
。
71.接着，信号处理装置100在工序s26中将整数i设定为1，在工序s27中，以由工序s25所计算出的周期t
peak
的n倍的时间间隔分割由图1的工序s1获取的第i测定数据di，而生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。n为1以上的整数。即，信号处理装置100在工序s27中，分割第i测定数据di，分别生成周期t
peak
的n倍的时间长度即n个数据串d
i-1
～d
i-n
。此外，第i测定数据di的时间长度也可以比周期t
peak
的n
×
n倍长。
72.图5示出分割图3的第i测定数据di生成的五个数据串d
i-1
～d
i-5
。在图5中，横轴为时刻，纵轴为样品值。在图3中10hz的基波的信号分量的强度最大，假设周期t
peak
为0.1秒，则在图5中，将整数n设为2，以0.2秒间隔分割第i测定数据di，生成五个数据串d
i-1
～d
i-5
。
73.然后，信号处理装置100直至整数i成为m为止(工序s28的n)，在工序s29中将整数i每次增加1并重复工序s27，当整数i成为m时(工序s28的“是”)，结束测定数据分割工序s2。即，信号处理装置100在工序s27～s29中，针对第一测定数据d1～第m测定数据dm的每一个测定数据，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。
74.信号处理装置100针对1以上且m以下的各整数i，将这样生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
平均化，生成第i平均化数据串d
avgi
。
75.在图6中，用粗实线示出使图5的数据串d
i-1
～d
i-5
平均而得的第i平均化数据串d
avgi
。在图6中，横轴为时刻，纵轴为样品值。此外，在图6也示出数据串d
i-1
～d
i-5
。第i平均化数据串d
avgi
的在时刻t的样品值为数据串d
i-1
的在时刻t的样品值、数据串d
i-2
的在时刻t-0.2秒的样品值、数据串d
i-3
的在时刻t-0.4秒的样品值、数据串d
i-4
的在时刻t-0.6秒的样品值以及数据串d
i-5
的在时刻t-0.8秒的样品值的平均值。
76.然后，信号处理装置100针对1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配有第i平均化数据串d
avgi
的利萨如图形。这样，在本实施方式中，信号处理装置100生成在第i轴上分配有第i平均化数据串d
avgi
的利萨如图形，而不是分配第i测定数据di。第i测定数据di所含的基于对象物的振动的信号分量也包含于第i平均化数据串d
avgi
，但第i测定数据di所含的噪音分量因平均化而显著降低。因此，根据本实施方式的信号处理方法，能够得到波动降低的稳定的利萨如图形。
77.在图7示出假设在x轴上分配第一测定数据d1，在y轴上分配第二测定数据d2而生成的比较例的利萨如图形的一例。另外，在图8中示出在x轴上分配第一平均化数据串d
avg1
，在y轴上分配第二平均化数据串d
avg2
生成的本实施方式的利萨如图形的一例。图7所示的比较例的利萨如图形的波动大且不稳定，但图8所示的本实施方式的利萨如图形成为波动小且稳定的椭圆形。因此，使用者通过监视由本实施方式的信号处理方法生成的利萨如图形的时间变化，能够更准确地推测出对象物的状态的变化。
78.此外，在第i测定数据di中，在基于对象物的振动的基波的二次谐波的强度最大的情况下，第i测定数据di以二次谐波的周期的n倍的时间间隔被分割，因此若假设将整数n设为1，则n个数据串d
i-1
～d
i-n
不包含基波的信号分量。因此，在二次谐波的强度最大的情况
下，n个数据串d
i-1
～d
i-n
也不会包含基波的信号分量。因此，为了使在二次谐波的强度最大的情况下也包含基波的信号分量，优选整数n为2以上。作为具体例，例如，在第一测定数据d1和第二测定数据d2中，包含作为基波的20hz的信号分量和其谐波的各信号分量，并且使40hz的二次谐波的信号分量的强度最大。在该情况下，若将整数n设为1，则在n个数据串d
1-1
～d
1-n
和n个数据串d
2-1
～d
2-n
中不包含作为基波的20hz的信号分量，因此生成如图9所示的利萨如图形。相对于此，若将整数n设为2以上，则在n个数据串d
1-1
～d
1-n
和n个数据串d
2-1
～d
2-n
中包含作为基波的20hz的信号分量，因此生成如图10所示的利萨如图形。
79.信号处理装置100也可以在每次从第一传感器～第m传感器输出信号时获取第一测定数据d1～第m测定数据dm，实时地生成利萨如图形。图11是表示在该情况下，在图1的显示工序s5中实时地显示于显示部的画面的一例的图。
80.图11所示的画面300具备第一显示图像301、第二显示图像302、第三显示图像303、第四显示图像304、第五显示图像305、第六显示图像306、第七显示图像307、第八显示图像308、第一输入部309和第二输入部310。
81.在第一输入部309中，由使用者输入更新第一显示图像301～第八显示图像308的更新周期。在图11所示的画面300中，输入了2秒作为更新周期。信号处理装置100在每次经过第一输入部309中所输入的更新周期时，重新进行图1的工序s1～s5。
82.在第二输入部310中，由使用者输入信号处理装置100在图2的工序s27中分割第一测定数据d1～第m测定数据dm的时间间隔即数据分割周期t
peak
×
n的整数n。在图11所示的画面300中，输入了4作为整数n。
83.第一显示图像301是重叠显示作为第一测定数据d1的x轴速度数据、作为第二测定数据d2的y轴速度数据和作为第三测定数据d3的z轴速度数据的图像。第一显示图像301所含的x轴速度数据、y轴速度数据和z轴速度数据的时间长度与第一输入部309中所输入的更新周期一致。
84.第二显示图像302是在作为第一轴的x轴上分配基于x轴速度数据所生成的第一平均化数据串d
avg1
，在作为第二轴的y轴上分配基于y轴速度数据所生成的第二平均化数据串d
avg2
，在作为第三轴的z轴上分配基于z轴速度数据所生成的第三平均化数据串d
avg3
而得的三维利萨如图形的图像。该利萨如图形是基于第一输入部309所输入的时间长度的x轴速度数据、y轴速度数据和z轴速度数据，即第一显示图像301所含的x轴速度数据、y轴速度数据和z轴速度数据所生成的图形。
85.第三显示图像303是在xy平面投影第二显示图像302的利萨如图形而得的二维利萨如图形的图像。
86.第四显示图像304是在xz平面投影第二显示图像302的利萨如图形而得的二维利萨如图形的图像。
87.第五显示图像305是在yz平面投影第二显示图像302的利萨如图形而得的二维利萨如图形的图像。
88.第六显示图像306是重叠显示出分割第一显示图像301所含的作为第一测定数据d1的x轴速度数据而生成的n个数据串d
1-1
～d
1-n
即x轴锁定频率数据的图像。
89.第七显示图像307是重叠显示出分割第一显示图像301所含的作为第二测定数据d2的y轴速度数据而生成的n个数据串d
2-1
～d
2-n
即y轴锁定频率数据的图像。
90.第八显示图像308是重叠显示出分割第一显示图像301所含的作为第三测定数据d3的z轴速度数据而生成的n个数据串d
3-1
～d
3-n
即z轴锁定频率数据的图像。
91.在图11所示的画面300中，x轴锁定频率数据所含的n个数据串d
1-1
～d
1-n
、y轴锁定频率数据所含的n个数据串d
2-1
～d
2-n
以及z轴锁定频率数据所含的n个数据串d
3-1
～d
3-n
分别具有1000个数据。此外，整数n例如是将第一输入部309所输入的更新周期除以由第二输入部310所输入的整数n和周期t
peak
的积所计算出的数据分割周期时的商。例如，由于更新周期为2秒，整数n为4，因此如果周期t
peak
为基波的周期即0.1秒，则整数n为5。
92.在图11所示的画面300中，第六显示图像306、第七显示图像307以及第八显示图像308分别所含的x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据的偏差小。这是由于x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据包含基于对象物的振动的基波的信号分量，换言之，数据分割周期为基波的周期以上的原因。反之，在数据分割周期小于基波的周期的情况下，x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据的偏差变大，x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据不包含基波的信号分量，因此第一显示图像301的利萨如图形变得不会适当地表达对象物的状态。因此，在使用者目视观察第六显示图像306、第七显示图像307以及第八显示图像308，且x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据的偏差较大的情况下，需要增大第二输入部310所输入的整数n，使x轴锁定频率数据、y轴锁定频率数据以及z轴锁定频率数据的偏差减小，在该状态下对利萨如图形进行解析。
93.使用者通过图11所示的画面300，能够实时地确认对象物的振动状况。因此，使用者能够高效地进行信息的掌握、分析，并且尽早地发现对象物的异常。
94.图11所示的画面300通过由信号处理装置100实时地生成利萨如图形来得到。相对于此，信号处理装置100也可以获取由存储介质所保存的第一测定数据d1～第m测定数据dm，来再现利萨如图形。图12是表示在该情况下图1的显示工序s5中显示于显示部的画面的一例的图。与图11所示的画面300同样地，图12所示的画面320具备第一显示图像301、第二显示图像302、第三显示图像303、第四显示图像304、第五显示图像305、第六显示图像306、第七显示图像307、第八显示图像308、第一输入部309以及第二输入部310。而且，图12所示的画面320具备文件指定部311、再现按钮312、模式切换按钮313、第三输入部314、时间输入部315、316、317以及帧号显示部318。
95.使用者在文件指定部311中指定作为数据再现的对象的电子表格文件。在电子表格文件中包含预先获取的第一测定数据d1～第m测定数据dm。
96.使用者能够通过模式切换按钮313选择手动再现和自动再现中的任一个。当使用者选择自动再现，并且按下再现按钮312时，以第一输入部309所输入的更新周期依次更新第一显示图像301～第八显示图像308。即，信号处理装置100在每次经过第一输入部309所输入的更新周期时，重新进行图1的工序s1～s5。
97.在使用者选择自动再现的情况下，通过向第三输入部314输入任意的数值，能够将更新第一显示图像301～第八显示图像308的速度设定为任意的速度。在图11所示的实时的画面300中以每两秒来更新第一显示图像301～第八显示图像308，相对于此，在图12所示的数据再现的画面320中，在第三输入部314中设定了50毫秒，因此，以每50毫秒来更新第一显示图像301～第八显示图像308。此外，对于电子表格文件所含的第一测定数据d1～第m测定
数据dm的处理不依赖于由第三输入部314所指定的值，以由第一输入部309所指定的更新周期来进行该处理。其结果是，在图12所示的数据再现的画面320中，以任意的速度再现与图11所示的实时的画面300同样的第一显示图像301～第八显示图像308。
98.在帧号显示部318中，显示出所显示的第一显示图像301～第八显示图像308的帧号。例如，所显示的第一显示图像301～第八显示图像308的帧号为1，第k次所显示的第一显示图像301～第八显示图像308的帧号为k。在图12所示的实时的画面300中，显示出第187次的第一显示图像301～第八显示图像308。
99.当使用者在自动再现的过程中按下再现按钮312时，自动再现停止。另外，通过使用者在自动再现过程中按下模式切换按钮313，或者向时间输入部315、316、317指定规定的时间，由此自动再现停止，切换为手动再现。时间输入部315为拖动条，时间输入部316为拖动条的捏手。另外，时间输入部317为增量递减按钮。在使用者向时间输入部315、316、317指定规定的时间的情况下，使时间输入部316移动，或者通过时间输入部317使帧号显示部318所显示的数值增减。时间输入部316的位置与帧号显示部318的值链接，若变更一方则另一方也自动变更。
100.使用者通过图12所示的数据再现的画面320，能够以任意的速度使数据再现，因此，能够在短时间内确认对象物的振动状况。因此，使用者能够提高作业的效率，高效地进行信息的掌握、分析。
101.1-1-2.信号处理装置
102.图13是表示执行第一实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例的图。如图13所示，信号处理装置100包含第一传感器200-1～第m传感器200-m、m个模拟前端(afe：analog front end)210-1～210-m、处理电路110、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150和通信部160。此外，信号处理装置100可以为省略或变更图13的结构要素的一部分，或者附加其他的结构要素而得的结构。例如，第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m也可以不是信号处理装置100的结构要素。
103.第一传感器200-1～第m传感器200-m分别检测通过对象物的振动所产生的物理量，并输出与所检测出的物理量相对应的大小的信号。第一传感器200-1～第m传感器200-m的输出信号分别向模拟前端210-1～210-m的每一个输入。
104.模拟前端210-1～210-m分别对第一传感器200-1～第m传感器200-m每一个的输出信号进行放大处理、a/d转换处理等，并输出数字时间序列信号。
105.处理电路110获取从模拟前端210-1～210-m输出的m个数字时间序列信号作为第一测定数据d1～第m测定数据dm，进行信号处理。具体而言，处理电路110执行存储电路120所存储的信号处理程序121，进行对第一测定数据d1～第m测定数据dm的各种计算处理。除此以外，处理电路110进行响应于来自操作部130的操作信号的各种处理、发送用于使各种信息显示于显示部140的显示信号的处理、发送用于使声音输出部150发出各种声音的声音信号的处理、为了与未图示的外部装置进行数据通信而控制通信部160的处理等。处理电路110例如由cpu(central processing unit：中央处理器)、dsp(digital signal processor：数字信号处理器)实现。
106.处理电路110通过执行信号处理程序121从而作为测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114发挥功能。即，信
号处理装置100包含测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113和利萨如图形生成电路114。
107.测定数据获取电路111对于1以上且m以下的各整数i，获取基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器200-i输出的信号的第i测定数据di。即，测定数据获取电路111执行图1的测定数据获取工序s1。由测定数据获取电路111获取的第i测定数据di被存储于存储电路120。
108.测定数据分割电路112针对1以上且m以下的各整数i，分割第i测定数据di而生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。具体而言，测定数据分割电路112针对1以上且m以下的各整数i，对第i测定数据di进行快速傅里叶变换而生成第i快速傅里叶变换数据d
ffti
，并且基于第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
，计算出强度最大的信号分量的周期，针对1以上且m以下的各整数i，以该周期的n倍的时间间隔分割第i测定数据di，并且生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。即，测定数据分割电路112执行图1的测定数据分割工序s2，具体而言，执行图2的工序s21～s29。由测定数据分割电路112分割第i测定数据di生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
被存储于存储电路120。
109.平均化数据串生成电路113针对1以上且m以下的各整数i，对分割第i测定数据di所生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
平均化，而生成第i平均化数据串d
avgi
。即，平均化数据串生成电路113执行图1的平均化数据串生成工序s3。由平均化数据串生成电路113所生成的第i平均化数据串d
avgi
被存储于存储电路120。
110.利萨如图形生成电路114针对1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配第i平均化数据串d
avgi
而得的利萨如图形。即，利萨如图形生成电路114执行图1的利萨如图形生成工序s4。由利萨如图形生成电路114所生成的利萨如图形被存储于存储电路120。
111.存储电路120具有未图示的rom(read only memory：只读存储器)和ram(random access memory：随机存取存储器)。rom存储信号处理程序121等各种程序、预先确定的数据，ram存储处理电路110所生成的数据。ram也被用作处理电路110的作业区域，存储从rom读出的程序或数据、从操作部130输入的数据、处理电路110暂时生成的数据。
112.操作部130是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将响应于使用者的操作的操作信号向处理电路110输出。
113.显示部140是由lcd(liquid crystal display：液晶显示器)等构成的显示装置，且基于从处理电路110输出的显示信号来显示各种信息。在显示部140中也可以设置作为操作部130发挥功能的触摸面板。例如，显示部140可以基于从处理电路110输出的显示信号，显示包含利萨如图形的图11所示的画面300、图12所示的画面320。
114.声音输出部150由扬声器等构成，基于从处理电路110输出的声音信号，发出各种声音。例如，声音输出部150可以基于从处理电路110输出的声音信号，发出表示信号处理的开始、结束的声音。
115.通信部160进行用于使处理电路110与外部装置之间的数据通信成立的各种控制。例如，通信部160可以将利萨如图形的信息发送给外部装置，外部装置将接收到的利萨如图形显示于未图示的显示部。
116.此外，测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114中的至少一部分也可以由专用的硬件实现。另外，信号处理装
置100可以为单体装置，也可以由多个装置构成。例如，第一传感器200-1～第m传感器200-m以及模拟前端210-1～210-m可以包含于第一装置，处理电路110、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150以及通信部160可以包含于与第一装置独立的第二装置。另外，例如处理电路110和存储电路120也可以由云服务器等装置实现，由该装置生成利萨如图形，将所生成的利萨如图形经由通信线路向包含操作部130、显示部140、声音输出部150以及通信部160的终端发送。
117.1-1-3.作用效果
118.在上面所说明的第一实施方式的信号处理方法中，信号处理装置100针对1以上且m以下的各整数i，分割基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器200-i输出的信号的第i测定数据di，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
，并将该n个数据串d
i-1
～d
i-n
平均化，生成第i平均化数据串d
avgi
，生成在第i轴上分配有第i平均化数据串d
avgi
的利萨如图形。即，信号处理装置100并非直接将第i测定数据di分配在第i轴上生成利萨如图形，而是将分割第i测定数据di所生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
平均化而得的第i平均化数据串d
avgi
在第i轴上进行分配，来生成利萨如图形。因此，根据第一实施方式的信号处理方法，通过平均化来降低第i测定数据di所含的高频、低频的噪音分量，并强调基于对象物的振动的信号分量，因此，能够得到波动降低的稳定的利萨如图形。基于对象物的振动的信号分量，容易发生对象物的状态的特征、变化的影响，因此使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
119.另外，在第一实施方式的信号处理方法中，信号处理装置100针对1以上且m以下的各整数i，对第i测定数据di进行快速傅里叶变换生成第i快速傅里叶变换数据d
ffti
，并且基于第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
，计算出强度最大的信号分量的周期，针对1以上且m以下的各整数i，以周期的n倍的时间间隔分割第i测定数据di，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。而且，信号处理装置100对于1以上且m以下的各整数i，对于分割第i测定数据di而生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
的每一个数据串，将起始的数据的时刻作为共同的时刻来转换各数据的时刻，并将相同时刻的n个数据串平均化，由此生成第i平均化数据串d
avgi
。因此，根据第一实施方式的信号处理方法，强度最大的信号分量被同步化且被平均化，所以能够得到强调该信号分量的特征的利萨如图形。另外，通过从起始的n个数据串开始依次进行平均化，从而强度最大的信号分量被同步化，因此降低用于同步化所需的处理的负荷。
120.而且，通过将整数n设为2以上，对于1以上且m以下的各整数i，即使在第i测定数据di中二次谐波相对于对象物的振动的基波的强度为最大，在分割第i测定数据di而生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
中也会包含基波的信号分量。因此，根据第一实施方式的信号处理方法，能够得到具有基波的信号分量的特征的利萨如图形。
121.另外，在第一实施方式的信号处理方法中，如图9、图10所示，针对1以上且m以下的各整数i，分割第i测定数据di而生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
和利萨如图形显示于显示部。因此，根据第一实施方式的信号处理方法，使用者在由显示部所显示的n个数据串d
i-1
～d
i-n
的偏差小的情况下，判断为能得到具有对象物的振动的基波的特征的利萨如图形，并能够基于利萨如图形正确地识别对象物的状态。
122.1-2.第二实施方式
123.下面，关于第二实施方式，对与第一实施方式相同的结构要素标注相同的符号，省略或简化与第一实施方式重复的说明，主要说明与第一实施方式不同的内容。
124.图14是表示第二实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。如图14所示，第二实施方式的信号处理方法包括低通滤波工序s101、测定数据分割工序s102、平均化数据串生成工序s103、利萨如图形生成工序s104和显示工序s105。此外，在第二实施方式的信号处理方法中，也可以省略或者变更这些工序的一部分，或者也可以附加其他的工序。第二实施方式的信号处理方法例如通过信号处理装置100来执行。在后面说明执行第二实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例。
125.如图14所示，首先，信号处理装置100在低通滤波工序s101中，针对1以上且m以下的各整数i，对基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器200-i输出的信号的数据进行低通滤波处理，生成第i测定数据di。m为2以上的规定的整数。基于从第i传感器200-i输出的信号的数据可以是从第i传感器200-i输出的数字信号的时间序列数据，也可以是从第i传感器200-i输出的模拟信号被模拟前端210-i转换而得的数字信号的时间序列数据。信号处理装置100在低通滤波工序s101中，生成基于从第一传感器200-1～第m传感器200-m输出的信号的数据被低通滤波处理后的第一测定数据d1～第m测定数据dm。
126.接着，信号处理装置100进行与图1的测定数据分割工序s2相同的测定数据分割工序s102。由于测定数据分割工序s102的详细的步骤与图2的工序s21～s29相同，因此省略其图示以及说明。
127.接着，信号处理装置100进行与图1的平均化数据串生成工序s3相同的平均化数据串生成工序s103。
128.接着，信号处理装置100进行与图1的利萨如图形生成工序s4相同的利萨如图形生成工序s104。
129.接着，信号处理装置100进行与图1的显示工序s5相同的显示工序s105。
130.然后，直至信号处理结束为止(工序s106的n)，信号处理装置100重复进行工序s101～s105。
131.这样，在第二实施方式中，由于信号处理装置100对基于从第一传感器200-1～第m传感器200-m输出的信号的数据进行低通滤波处理，生成第一测定数据d1～第m测定数据dm，因此使第一测定数据d1～第m测定数据dm所含的高频噪音变小。因此，使用第一测定数据d1～第m测定数据dm生成的利萨如图形成为低频的信号分量的特征被更强调的图形。作为具体例，例如，在对用于生成图10所示的利萨如图形的第一测定数据d1以及第二测定数据d2进行低通滤波处理，并且将其设为本实施方式的第一测定数据d1以及第二测定数据d2的情况下，若将整数n设为2以上，则生成图15所示这样的利萨如图形。若将其与图10所示的利萨如图形进行比较，则图15所示的利萨如图形成为由于高频噪音所引起的波动被降低，基波的特征被更强调的图形。
132.图16是执行第二实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例。如图16所示，信号处理装置100包含第一传感器200-1～第m传感器200-m、m个模拟前端210-1～210-m、处理电路110、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150和通信部160。此外，信号处理装置100可以为省略或者变更图16的结构要素的一部分，或者附加其他的结构要素而得的结构。例如，第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m也可
以不是信号处理装置100的结构要素。
133.由于第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150、通信部160的结构以及功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
134.处理电路110通过执行由存储电路120所存储的信号处理程序121，作为低通滤波器电路115、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114发挥功能。即，信号处理装置100包含低通滤波器电路115、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113和利萨如图形生成电路114。
135.低通滤波器电路115针对1以上且m以下的各整数i，对基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器200-i输出的信号的数据进行低通滤波处理，生成第i测定数据di。即，低通滤波器电路115执行图14的低通滤波工序s101。由低通滤波器电路115所生成的第i测定数据di被存储于存储电路120。
136.测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114分别执行图14的测定数据分割工序s102、平均化数据串生成工序s103以及利萨如图形生成工序s104。由于测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114的功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
137.根据以上所说明的第二实施方式的信号处理方法，能够得到与第一实施方式的信号处理方法相同的效果。而且，根据第二实施方式的信号处理方法，由于通过低通滤波处理降低了高频噪音的波动，因此能够得到低频的信号分量被强调的利萨如图形。由于低频的信号分量容易产生对象物的状态的特征、变化的影响，因此使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
138.1-3.第三实施方式
139.以下，关于第三实施方式，针对与第一实施方式或第二实施方式相同的结构要素标注相同的符号，省略或简化与第一实施方式或第二实施方式重复的说明，主要说明与第一实施方式及第二实施方式不同的内容。
140.由于第三实施方式的信号处理方法的步骤与图1或图14相同，因此省略其图示。在第三实施方式的信号处理方法中，测定数据分割工序s2的步骤与第一实施方式不同，测定数据获取工序s1、平均化数据串生成工序s3、利萨如图形生成工序s4以及显示工序s5的步骤与第一实施方式相同。或者，在第三实施方式的信号处理方法中，测定数据分割工序s102的步骤与第二实施方式不同，低通滤波工序s101、平均化数据串生成工序s103、利萨如图形生成工序s104以及显示工序s105的步骤与第二实施方式相同。
141.图17是表示第三实施方式的测定数据分割工序s2或测定数据分割工序s102的步骤的一例的流程图。
142.如图17所示，信号处理装置100首先在工序s121中将整数i设定为1，在工序s122中，对由图1的工序s1获取或者由图14的工序s101所生成的第i测定数据di进行快速傅里叶变换，生成第i快速傅里叶变换数据d
ffti
。
143.然后，信号处理装置100直至整数i成为m为止(工序s123的“否”)，在工序s124中将整数i每次增加1并且重复工序s122。即，信号处理装置100在工序s122～s124中，分别对第一测定数据d1～第m测定数据dm进行快速傅里叶变换，并且生成第一快速傅里叶变换数据dfft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
。
144.接着，信号处理装置100在整数i成为m时(工序s123的y)，在工序s125中，基于将第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率而得到的值，计算出强度最大的信号分量的周期t
peak
。例如，信号处理装置100在工序s125中，也可以将由第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率而得到的值按每个频率相加，并计算相加后的峰值为最大的频率的倒数，由此计算出周期t
peak
。
145.作为具体例，例如在第一测定数据d1～第m测定数据dm中包含10hz的基波、20hz的二次谐波、30hz的三次谐波、40hz的四次谐波的各信号分量。在该情况下，信号处理装置100相对于第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
中的每一个，分别算出由10hz的峰值除以10hz而得到的值，由20hz的峰值除以20hz而得到的值，由30hz的峰值除以30hz而得到的值，由40hz的峰值除以40hz而得到的值。通过该计算，由于更低频的峰值变大，因此作为周期t
peak
，容易计算出作为基波的周期的0.1秒。
146.接着，信号处理装置100在工序s126中将整数i设定为1，在工序s127中，将由图1的工序s1获取或由图14的工序s101所生成的第i测定数据di以由工序s125所计算出的周期t
peak
的n倍的时间间隔分割，并且生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。n为1以上的整数。即，信号处理装置100在工序s127中，分割第i测定数据di，分别生成周期t
peak
的n倍的时间长度即n个数据串d
i-1
～d
i-n
。此外，如上所述，第i测定数据di的时间长度也可以比周期t
peak
的n
×
n倍长。另外，在基于对象物的振动的基波的二次谐波的强度最大的情况下，也优选整数n为2以上，以使n个数据串d
i-1
～d
i-n
中包含基波的信号分量。
147.然后，信号处理装置100直至整数i成为m为止(工序s128的“否”)，在工序s129中将整数i每次增加1并且重复工序s127，当整数i成为m时(工序s128的“是”)，结束测定数据分割工序s2或测定数据分割工序s102。即，信号处理装置100在工序s127～s129中，对第一测定数据d1～第m测定数据dm的每一个生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。
148.由于第三实施方式中的信号处理装置100的结构例与图13或图16相同，因此省略其图示。不过，在本实施方式中，测定数据分割电路112针对1以上且m以下的各整数i，对第i测定数据di进行快速傅里叶变换，生成第i快速傅里叶变换数据d
ffti
，并基于将第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率所得到的值，计算出强度最大的信号分量的周期t
peak
，针对1以上且m以下的各整数i，以周期t
peak
的n倍的时间间隔分割第i测定数据di，并且生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。即，测定数据分割电路112执行图17的工序s121～s129。第三实施方式中的信号处理装置100的其他的结构以及功能与第一实施方式或第二实施方式相同，因此省略其说明。
149.这样，在第三实施方式中，信号处理装置100基于将第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率而得到的值，计算出强度最大的信号分量的周期t
peak
。因此，例如，即使在基波的强度与二次谐波的强度为相同程度这种情况下，也将作为更低频的基波的周期计算为周期t
peak
，即使整数n为1，由于在相对于第一测定数据d1～第m测定数据dm分别生成的n个数据串d
i-1
～d
i-n
中包含基波的信号分量，因此生成正确的利萨如图形。作为具体例，例如，在第一测定数据d1以及第二测定数据d2中，包括作为基波的20hz的信号分量和其谐波的各信号分量，作为基波的
20hz的信号分量的强度与作为40hz的二次谐波的信号分量的强度为相同程度，在任意的时刻下使任一方的强度最大。在该情况下，在将整数n设为1时，在第一实施方式或第二实施方式中，随着时间的经过生成图9所示这样的利萨如图形和图10所示这样的利萨如图形中的任一方。即，生成的利萨如图形不稳定，因此，使用者即使监视利萨如图形的时间变化也无法适当地推测对象物的状态的变化。相对于此，在第三实施方式中，即使经过时间，也稳定地生成图10所示这样的利萨如图形，因此，使用者通过监视利萨如图形的时间变化，能够更准确地推测对象物的状态的变化。
150.根据上面说明的第三实施方式，能够得到与第一实施方式或第二实施方式的信号处理方法相同的效果。另外，在第三实施方式的信号处理方法中，通过将第一快速傅里叶变换数据d
fft1
～第m快速傅里叶变换数据d
fftm
所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率，由此使低频的信号分量的强度与高频的信号分量的强度之比变大，因此，容易使低频的信号分量的强度最大。因此，根据第三实施方式的信号处理方法，能够得到第一测定数据d1～第m测定数据dm所含的低频的信号分量的特征被强调的利萨如图形。由于低频的信号分量容易产生对象物的状态的特征、变化的影响，因此使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
151.1-4.第四实施方式
152.下面，关于第四实施方式，对与第一实施方式或第二实施方式相同的结构要素标注相同的符号，省略或简化与第一实施方式或第二实施方式重复的说明，主要说明与第一实施方式及第二实施方式不同的内容。
153.由于第四实施方式的信号处理方法的步骤与图1或图14相同，因此省略其图示。在第四实施方式的信号处理方法中，测定数据分割工序s2的步骤与第一实施方式不同，测定数据获取工序s1、平均化数据串生成工序s3、利萨如图形生成工序s4以及显示工序s5的步骤与第一实施方式相同。或者，在第三实施方式的信号处理方法中，测定数据分割工序s102的步骤与第二实施方式不同，低通滤波工序s101、平均化数据串生成工序s103、利萨如图形生成工序s104以及显示工序s105的步骤与第二实施方式相同。
154.图18是表示第四实施方式中的测定数据分割工序s2或测定数据分割工序s102的步骤的一例的流程图。
155.如图18所示，信号处理装置100首先在工序s221中将整数i设定为1，在工序s222中，将由图1的工序s1获取或者由图14的工序s101所生成的第i测定数据di以所指定的时间间隔分割，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。例如，使用者也可以指定分割第i测定数据di的时间间隔本身，信号处理装置100将第i测定数据di以所指定的时间间隔分割。或者，使用者也可以指定所述的周期t
peak
和整数n，信号处理装置100将第i测定数据di以由周期t
peak
与整数n的积所计算出的时间间隔分割。即，使用者也可以间接指定分割第i测定数据di的时间间隔。此外，如上所述，优选使用者指定基波的周期以上的时间间隔，以使在n个数据串d
i-1
～d
i-n
中包含基波的信号分量。
156.然后，信号处理装置100直至整数i成为m为止(工序s223的n)，在工序s224中将整数i每次增加1并且重复工序s222，当整数i成为m时(工序s223的y)，结束测定数据分割工序s2或测定数据分割工序s102。即，信号处理装置100在工序s222～s224中，分别针对第一测定数据d1～第m测定数据dm生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。
157.图19和图20是表示在本实施方式中实时地显示于显示部的画面的一例的图。在图19中，针对与图11相同的结构要素标注相同的符号。另外，在图20中，对与图12相同的结构要素标注相同的符号。图19所示的画面330具有与图11所示的画面300相同的结构要素，还具有第四输入部319。同样地，图20所示的画面340具有与图12所示的画面300相同的结构要素，还具有第四输入部319。
158.在第四输入部319中，由使用者输入数据分割周期t
peak
×
n的周期t
peak
。在图19所示的画面330以及图20所示的画面340中，在第四输入部319输入0.1秒作为周期t
peak
。另外，在第二输入部310输入4作为整数n。信号处理装置100针对1以上且m以下的各整数i，将作为第一测定数据d1的x轴速度数据、作为第二测定数据d2的y轴速度数据、作为第三测定数据d3的z轴速度数据分别以由周期t
peak
与整数n的积所计算出的时间间隔分割，生成作为n个数据串d
1-1
～d
1-n
的x轴锁定频率数据、作为n个数据串d
2-1
～d
2-n
的y轴锁定频率数据、作为n个数据串d
3-1
～d
3-n
的z轴锁定频率数据。由于在第一输入部309输入2秒作为更新周期，因此，整数n为5。
159.此外，在图19的画面330、图20的画面340中，也可以使其能够输入数据分割周期t
peak
×
n。
160.由于第四实施方式中的信号处理装置100的结构例与图13或图16相同，因此省略其图示。不过，在本实施方式中，测定数据分割电路112针对1以上且m以下的各整数i，以所指定的时间间隔分割第i测定数据di，生成n个数据串d
i-1
～d
i-n
。即，测定数据分割电路112执行图18的工序s221～s224。由于第四实施方式的信号处理装置100的其他的结构以及功能与第一实施方式或第二实施方式相同，因此省略其说明。
161.根据上面所说明的第四实施方式，能够得到与第一实施方式～第三实施方式的信号处理方法相同的效果。另外，在第四实施方式的信号处理方法中，在已知对象物的振动的基波的周期的情况下，通过指定基波的周期分割第一测定数据d1～第m测定数据dm，能够得到具有基波的信号分量的特征的利萨如图形。由于基波的信号分量容易产生对象物的状态的特征、变化的影响，因此使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
162.1-5.第五实施方式
163.下面，关于第五实施方式，对与第一实施方式～第四实施方式中的任一实施方式相同的结构要素标注相同的符号，省略或简化与第一实施方式～第四实施方式中的任一实施方式重复的说明，主要说明与第一实施方式～第四实施方式中的任一实施方式不同的内容。
164.图21是表示第五实施方式的信号处理方法的步骤的流程图。如图21所示，第五实施方式的信号处理方法包括测定数据获取工序s301、测定数据分割工序s302、平均化数据串生成工序s303、利萨如图形生成工序s304、显示工序s305、指标值计算工序s306和异常判断工序s307。此外，在图21所示的第五实施方式的信号处理方法中，可以省略或者变更这些工序的一部，或者也可以附加其他的工序。图21所示的第五实施方式的信号处理方法例如通过信号处理装置100来执行。在后面说明执行图21所示的信号处理方法的信号处理装置100的结构例。
165.如图21所示，首先，信号处理装置100进行与图1的测定数据获取工序s1相同的测
定数据获取工序s301。
166.接着，信号处理装置100进行与图1的测定数据分割工序s2相同的测定数据分割工序s302。由于测定数据分割工序s302的详细的步骤与图2的工序s21～s29相同，因此省略其图示以及说明。
167.接着，信号处理装置100进行与图1的平均化数据串生成工序s3相同的平均化数据串生成工序s303。
168.接着，信号处理装置100进行与图1的利萨如图形生成工序s4相同的利萨如图形生成工序s304。
169.接着，信号处理装置100进行与图1的显示工序s5相同的显示工序s305。
170.接着，信号处理装置100在指标值计算工序s306中，基于由利萨如图形生成工序s304所生成的利萨如图形计算出指标的值。
171.接着，信号处理装置100在异常判断工序s307中，基于由指标值计算工序s306所计算出的指标的值的时间变化判断对象物有无异常。
172.然后，直至信号处理结束为止(工序s308的n)，信号处理装置100重复进行工序s301～s307。
173.图22是表示第五实施方式的信号处理方法的其他步骤的流程图。如图22所示，第五实施方式的信号处理方法包括低通滤波工序s401、测定数据分割工序s402、平均化数据串生成工序s403、利萨如图形生成工序s404、显示工序s405、指标值计算工序s406和异常判断工序s407。此外，在图22所示的第五实施方式的信号处理方法中，可以省略或者变更这些工序的一部分，或者也可以附加其他工序。图22所示的第五实施方式的信号处理方法例如通过信号处理装置100来执行。在后面说明执行图22所示的信号处理方法的信号处理装置100的结构例。
174.如图22所示，首先，信号处理装置100进行与图14的低通滤波工序s101相同的低通滤波工序s401。
175.接着，信号处理装置100进行与图14的测定数据分割工序s102相同的测定数据分割工序s402。由于测定数据分割工序s402的详细的步骤与图2的工序s21～s29相同，因此省略其图示以及说明。
176.接着，信号处理装置100进行与图14的平均化数据串生成工序s103相同的平均化数据串生成工序s403。
177.接着，信号处理装置100进行与图14的利萨如图形生成工序s104相同的利萨如图形生成工序s404。
178.接着，信号处理装置100进行与图14的显示工序s105相同的显示工序s405。
179.接着，信号处理装置100在指标值计算工序s406中，基于由利萨如图形生成工序s404所生成的利萨如图形计算出指标的值。
180.接着，信号处理装置100在异常判断工序s407中，基于由指标值计算工序s406所计算出的指标的值的时间变化判断对象物有无异常。
181.然后，直至信号处理结束为止(工序s408的“否”)，信号处理装置100重复进行工序s401～s407。
182.图23～图27是用于说明在指标值计算工序s406中计算出值的指标的具体例的图。
183.如图23所示，例如也可以将xy平面上的利萨如图形的一次近似直线y＝ax+b与直线y＝0所成的角度α＝arctan(a)作为指标。由于角度α根据利萨如图形的x轴方向的振幅与y轴方向的振幅之比而发生变化，因此角度α是对利萨如图形的形状变化敏感的指标。同样，针对xz平面上的利萨如图形、yz平面上的利萨如图形，也可以将与角度α相同的角度作为指标。
184.如图24所示，在xyz空间中描绘利萨如图形的各点可以用极坐标(r，θ，)表示，也可以考虑与极坐标(r，θ，)有关的指标。r是xyz空间的原点与各点的距离。θ是连接各点投影于xy平面而得的点和原点的直线与y轴所成的角度。是连接各点和原点的直线与z轴所成的角度。
185.图25是用于说明与距离r有关的指标的图。在图25的例子中，按每个更新周期描绘出椭圆形的利萨如图形的一周份，出现距离r为极大值的两个点p1、p3和距离r为极小值的两个点p2、p4。距离r在点p1上为第二大的极大值，在点p2上为最小的极小值，在点p3上为最大的极大值，在点p4上为第二小的极小值。另外，r
avg
为距离r的平均值。
186.作为与距离r有关的指标，可列举出扁平率、振幅、凹陷率、弯曲数等。扁平率的值通过由1减去距离r的最小的极小值与最大的极小值的积计算得出。振幅为距离r的平均值r
avg
。凹陷率通过由距离r的最小的极小值减去第二小的极小值计算得出。弯曲数为距离r的极值的个数。在利萨如图形为椭圆的情况下，弯曲数为4，在利萨如图形为正圆的情况下弯曲数为0。
187.图26是用于说明与角度θ有关的指标的图。在图26的例子中，按每个更新周期描绘出了椭圆形的利萨如图形的一周份，出现角度θ为零的两个点z1、z2。作为与角度θ有关的指标，可列举出转速。转速为角度θ为零的次数。在利萨如图形为椭圆、正圆的情况下转速为2。
188.图27是用于说明与角度φ有关的指标的图。在图27的例子中，按每个更新周期描绘出了椭圆形的利萨如图形的一周份，出现角度φ为极大值的一个点p5和角度φ为极小值的一个点p6。作为与角度φ有关的指标，可列举出扭转数。扭转数为角度φ的极值的个数。在利萨如图形为椭圆、正圆的情况下扭转数为2。
189.指标值的变化量越大表示对象物的状态变化越大。因此，例如，信号处理装置100在异常判断工序s307、s407中，在指标值的时间变化量小于规定的阈值的情况下可以判断为对象物正常，在指标值的时间变化量大于规定的阈值的情况下可以判断为对象物异常。
190.图28是表示执行图21所示的第五实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例的图。如图28所示，信号处理装置100包括第一传感器200-1～第m传感器200-m、m个模拟前端210-1～210-m、处理电路110、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150和通信部160。此外，信号处理装置100可以为省略或者变更图28的结构要素的一部分，或者附加其他的结构要素而得的结构。例如，第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m也可以不是信号处理装置100的结构要素。
191.由于第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150、通信部160的结构以及功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
192.处理电路110通过执行由存储电路120所存储的信号处理程序121，作为测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113、利萨如图形生成电路
114、指标值计算电路116以及异常判断电路117发挥功能。即，信号处理装置100包括测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113、利萨如图形生成电路114、指标值计算电路116和异常判断电路117。
193.由于测定数据获取电路111、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114的功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
194.指标值计算电路116基于利萨如图形生成电路114所生成的利萨如图形计算出指标的值。即，指标值计算电路116执行图21的指标值计算工序s306。指标值计算电路116所计算出的指标值被存储于存储电路120。
195.异常判断电路117基于指标值计算电路116所计算出的指标的值判断对象物有无异常。即，异常判断电路117执行图21的异常判断工序s307。
196.显示部140可以基于从处理电路110输出的显示信号显示异常判断电路117的判断结果的信息。另外，声音输出部150可以基于从处理电路110输出的声音信号，发出表示异常判断电路117的判断结果的声音。另外，通信部160可以将异常判断电路117的判断结果的信息向外部装置发送。
197.图29是表示执行图22所示的第五实施方式的信号处理方法的信号处理装置100的结构例的图。如图29所示，信号处理装置100包括第一传感器200-1～第m传感器200-m、m个模拟前端210-1～210-m、处理电路110、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150和通信部160。此外，信号处理装置100可以为省略或者变更图29的结构要素的一部分，或者附加其他的结构要素而得的结构。例如，第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m也可以不是信号处理装置100的结构要素。
198.由于第一传感器200-1～第m传感器200-m、模拟前端210-1～210-m、存储电路120、操作部130、显示部140、声音输出部150、通信部160的结构以及功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
199.处理电路110通过执行由存储电路120所存储的信号处理程序121，作为低通滤波器电路115、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113、利萨如图形生成电路114、指标值计算电路116以及异常判断电路117发挥功能。即，信号处理装置100包括低通滤波器电路115、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113、利萨如图形生成电路114、指标值计算电路116和异常判断电路117。
200.由于低通滤波器电路115、测定数据分割电路112、平均化数据串生成电路113以及利萨如图形生成电路114的功能与第一实施方式相同，因此省略其说明。
201.指标值计算电路116基于利萨如图形生成电路114所生成的利萨如图形计算出指标的值。即，指标值计算电路116执行图21的指标值计算工序s306。指标值计算电路116所计算出的指标值被存储于存储电路120。
202.异常判断电路117基于指标值计算电路116所计算出的指标的值判断对象物有无异常。即，异常判断电路117执行图21的异常判断工序s307。
203.显示部140可以基于从处理电路110输出的显示信号显示异常判断电路117的判断结果的信息。另外，声音输出部150可以基于从处理电路110输出的声音信号，发出表示异常判断电路117的判断结果的声音。另外，通信部160可以将异常判断电路117的判断结果的信息向外部装置发送。
204.根据以上所说明的第五实施方式，能够得到与第一实施方式～第四实施方式的信号处理方法相同的效果。另外，根据第五实施方式，信号处理装置100能够得到波动降低的稳定的利萨如图形，因此能够高精度地计算出指标值，并且基于高精度地计算出的指标值能够高精度地判断对象物有无异常。
205.2.监视系统
206.下面，关于本实施方式的监视系统，对与上述的任一实施方式中所说明的结构要素相同的结构要素标注相同的符号，省略或简化与上述的任一实施方式重复的说明，主要说明与上述的任一实施方式均不同的内容。
207.图30是表示本实施方式的监视系统的结构例的图。如图30所示，本实施方式的监视系统10包括第一传感器200-1～第m传感器200-m、m个模拟前端210-1～210-m、信号处理装置100以及显示装置220，并且监视对象物1的状态。
208.对象物1具备可动体2和容纳可动体2的壳体3。第一传感器200-1～第m传感器200-m被安装于壳体3，分别检测通过对象物1的振动所产生的物理量，并且输出与所检测的物理量相对应的大小的信号。第一传感器200-1～第m传感器200-m的输出信号分别向模拟前端210-1～210-m的每一个输入。
209.模拟前端210-1～210-m分别对第一传感器200-1～第m传感器200-m每一个的输出信号进行放大处理、a/d转换处理等，并且输出数字时间序列信号。
210.信号处理装置100获取作为第一测定数据d1～第m测定数据dm的从模拟前端210-1～210-m输出的m个数字时间序列信号，生成利萨如图形，并且使所生成的利萨如图形显示于显示装置220。显示装置220可以为与信号处理装置100独立的装置，也可以为由信号处理装置100所具有的显示部。此外，在第一传感器200-1～第m传感器200-m输出数字时间序列信号的情况下，只要信号处理装置100获取作为第一测定数据d1～第m测定数据dm的该m个数字时间序列信号即可，因此也可以不具有模拟前端210-1～210-m。作为信号处理装置100，例如可以应用所述的第一实施方式～第五实施方式中的任一实施方式的信号处理装置100。
211.在图31中示出作为对象物1的一例的真空泵1a。如图31所示，真空泵1a被设置于基台20上。真空泵1a的剖面形状为大致长圆的柱状。将真空泵1a的长度方向设为x方向。将长圆的长轴方向设为y方向，将长圆的短轴方向设为z方向。
212.真空泵1a具备壳体3。壳体3具有从-x方向侧朝向+x方向侧配置的马达外壳4、连接部5、泵外壳6和齿轮箱7。壳体3在连接部5与泵外壳6之间具备作为轴承壳体的第一侧壁8。壳体3在泵外壳6与齿轮箱7之间具备第二侧壁9。
213.在泵外壳6的+z方向侧的面上连接有进气管11。在泵外壳6的-z方向侧的面上连接有排气管12。
214.连接部5在基台20侧具备第一腿部13和第二腿部。第一腿部13被配置于-y方向侧，第二腿部被配置于+y方向侧。齿轮箱7在基台20侧具备第三腿部14和第四腿部。第三腿部14被配置于-y方向侧，第四腿部被配置于+y方向侧。第一腿部13～第四腿部通过第一螺栓15被紧固于基台20。
215.在壳体3上安装有传感器单元17。传感器单元17例如被安装于连接部5。在传感器单元17的内部具备未图示的第一传感器200-1～第m传感器200-m。例如可以为，第一传感器
200-1为检测x轴方向的速度的速度传感器，第二传感器200-2为检测y轴方向的速度的速度传感器，第三传感器200-3为检测z轴方向的速度的速度传感器。
216.使用图32和图33来说明真空泵1a的内部构造。图32是从-y方向观察的图。图33是从+z方向观察的图。在图中省略了第一腿部13～第四腿部。真空泵1a具备两个输送气体的作为可动体2的泵转子18、和使两个泵转子18旋转的两个马达19。壳体3容纳泵转子18。
217.两个泵转子18具有两个旋转轴21。两个旋转轴21分别由作为轴承的第一轴承22和第二轴承23以可旋转的方式支承。两个马达19分别连结于旋转轴21的一端。马达19构成为，使两个泵转子18相互朝向相反方向同步旋转。在旋转轴21的另一端固定有两个正时齿轮24。该正时齿轮24的设置是用于在丧失两个马达19的同步旋转的情况下，确保两个泵转子18的同步旋转。
218.泵外壳6被第一侧壁8和第二侧壁9夹持。泵转子18配置于由泵外壳6、第一侧壁8和第二侧壁9构成的泵室25内。
219.第一侧壁8支承进气管11侧的第一轴承22。第一轴承22被配置于连接部5内。马达19被配置于固定在连接部5的马达外壳4内。排气管12侧的第二轴承23被固定于第二侧壁9。正时齿轮24和第二轴承23被配置于齿轮箱7内。通过泵转子18的旋转，第一轴承22和第二轴承23发生振动。第一轴承22和第二轴承23的振动经由第一侧壁8、第二侧壁9被传递至连接部5等的壳体3。内置于传感器单元17的第一传感器200-1～第m传感器200-m检测被传递至壳体3的振动。
220.根据本实施方式的监视系统10，信号处理装置100能够基于依据从第一传感器200-1～第m传感器200-m输出的信号的第一测定数据d1～第m测定数据dm，生成波动降低的稳定的利萨如图形，并且使该利萨如图形显示于显示装置220。因此，使用者能够基于显示于显示装置220的利萨如图形的时间变化监视对象物1的状态，准确地进行对象物1有无异常的判断等。
221.3.变形例
222.例如，也可以是，使用者能够选择上述的第一实施方式～第五实施方式的信号处理方法的测定数据分割工序的处理。
223.另外，信号处理装置100在测定数据分割工序中，也可以进行以下这样的处理。首先，信号处理装置100从第i快速傅里叶变换数据d
ffti
中所含的强度的峰值的较大值中选择规定个的峰值。接着，信号处理装置100基于所选择的各峰值的频率将第i测定数据di分割为n个数据串d
i-1
～d
i-n
。接着，信号处理装置100针对所选择的各峰值，分别计算出数据串d
i-1
～d
i-n
的偏差，例如计算出分散。然后，信号处理装置100选择偏差最小的n个数据串d
i-1
～d
i-n
。根据这样实施，使n个数据串d
i-1
～d
i-n
中包含基波的信号分量，能够生成稳定的利萨如图形。
224.上述的实施方式以及变形例为一例，并不被限定于此。例如，也能够适当组合各实施方式以及各变形例。
225.本发明包括与在实施方式中所说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或者目的以及效果相同的结构)。另外，本发明包括置换了在实施方式中所说明的结构的非本质的部分的结构。另外，本发明包括能够实现与在实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构或者能够达成相同目的的结构。另外，本发明包括对在实
施方式中所说明的结构附加了公知技术的结构。
226.根据上述的实施方式以及变形例能够推导出以下的内容。
227.信号处理方法的一方面包括：
228.测定数据分割工序，在将n设为2以上的规定的整数，将m设为2以上的规定的整数时，对于1以上且m以下的各整数i，分割基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器输出的信号的第i测定数据，生成n个数据串；
229.平均化数据串生成工序，对于1以上且m以下的各整数i，将分割所述第i测定数据而生成的所述n个数据串进行平均化，生成第i平均化数据串；以及
230.利萨如图形生成工序，对于1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配所述第i平均化数据串而得的利萨如图形。
231.在该信号处理方法中，并非直接将第i测定数据分配到第i轴上来生成利萨如图形，而是在第i轴上分配将分割第i测定数据所生成的n个数据串平均化而得的第i平均化数据串，来生成利萨如图形。因此，根据该信号处理方法，通过平均化，降低第i测定数据所含的高频、低频的噪音分量，强调基于对象物的振动的信号分量，因此，能够得到波动降低的稳定的利萨如图形。
232.在所述信号处理方法的一方面中，也可以是，
233.在所述测定数据分割工序中，
234.对于1以上且m以下的各整数i，对所述第i测定数据进行快速傅里叶变换，而生成第i快速傅里叶变换数据，
235.基于所述第一快速傅里叶变换数据～第m快速傅里叶变换数据，计算出强度最大的信号分量的周期，
236.在将n设为1以上的整数时，对于1以上且m以下的各整数i，将所述第i测定数据以所述周期的n倍的时间间隔进行分割，生成所述n个数据串。
237.根据该信号处理方法，能够得到第一测定数据～第m测定数据所含的强度为最大的信号分量的特征被强调的利萨如图形。
238.在所述信号处理方法的一方面中，也可以是，
239.在所述测定数据分割工序中，
240.对于1以上且m以下的各整数i，对所述第i测定数据进行快速傅里叶变换，而生成第i快速傅里叶变换数据，
241.基于将所述第一快速傅里叶变换数据～第m快速傅里叶变换数据所含的强度的各峰值除以与该峰值对应的频率而得的值，计算强度最大的信号分量的周期，
242.在将n设为1以上的整数时，对于1以上且m以下的各整数i，将所述第i测定数据以所述周期的n倍的时间间隔进行分割，生成所述n个数据串。
243.在该信号处理方法中，通过将强度的各峰值除以与该峰值对应的频率，使低频的信号分量的强度与高频的信号分量的强度之比变大，由此，易于使低频的信号分量的强度最大。因此，根据该信号处理方法，能够得到第一测定数据～第m测定数据所含的低频的信号分量的特征被强调的利萨如图形。由于低频的信号分量容易产生对象物的状态的特征、变化的影响，因此使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
244.在所述信号处理方法的一方面中，
245.所述整数n也可以为2以上。
246.在该信号处理方法中，即使在第i测定数据中二次谐波相对于对象物的振动的基波的强度为最大，在分割第i测定数据而生成的n个数据串中也包含基波的信号分量。因此，根据该信号处理方法，能够得到具有基波的信号分量的特征的利萨如图形。
247.在所述信号处理方法的一方面中，也可以为，
248.在所述测定数据分割工序中，
249.对于1以上且m以下的各整数i，将所述第i测定数据以所指定的时间间隔进行分割，生成所述n个数据串。
250.根据该信号处理方法，在已知对象物的振动的基波的周期的情况下，通过指定基波的周期来分割第一测定数据～第m测定数据，从而能够得到具有基波的信号分量的特征的利萨如图形。
251.在所述信号处理方法的一方面中，也可以包括：
252.低通滤波工序，对于1以上且m以下的各整数i，对基于从所述第i传感器输出的信号的数据进行低通滤波处理，生成所述第i测定数据。
253.根据该信号处理方法，由于通过低通滤波处理降低了高频噪音的波动，因此，能够得到低频的信号分量被强调的利萨如图形。由于低频的信号分量容易产生对象物的状态的特征、变化的影响，因此，使用者能够基于该利萨如图形正确地识别对象物的状态的特征、变化。
254.在所述信号处理方法的一方面中，也可以为，
255.在所述平均化数据串生成工序中，
256.对于1以上且m以下的各整数i，对分割所述第i测定数据而生成的所述n个数据串的每一个数据串，将起始的数据的时刻作为共同的时刻来转换各数据的时刻，
257.通过将相同时刻的n个数据串平均化，从而生成所述第i平均化数据串。
258.根据该信号处理方法，通过从起始的n个数据串开始依次将分割第i测定数据而生成的n个数据串平均化，从而基于对象物的振动的信号分量被同步化，因此降低用于同步化所需的处理的负荷。
259.所述信号处理方法的一方面也可以包括：
260.指标值计算工序，基于所述利萨如图形计算出指标的值；以及
261.异常判断工序，基于所述指标的值的时间变化来判断对象物有无异常。
262.根据该信号处理方法，能够基于波动降低的稳定的利萨如图形高精度地判断对象物有无异常。
263.所述信号处理方法的一方面也可以包括：
264.显示工序，使对于1以上且m以下的各整数i，分割所述第i测定数据而生成的所述n个数据串和所述利萨如图形显示于显示部。
265.根据该信号处理方法，使用者在显示于显示部的n个数据串的偏差小的情况下，判断为能够得到具有对象物的振动的基波的特征的利萨如图形，并能够基于利萨如图形正确地识别对象物的状态。
266.信号处理装置的一方面包括：
267.测定数据分割电路，在将n设为2以上的规定的整数，将m设为2以上的规定的整数
时，对于1以上且m以下的各整数i，分割基于从检测通过对象物的振动所产生的物理量的第i传感器输出的信号的第i测定数据，而生成n个数据串；
268.平均化数据串生成电路，对于1以上且m以下的各整数i，生成将分割所述第i测定数据而生成的所述n个数据串平均化而得的第i平均化数据串；以及
269.利萨如图形生成电路，对于1以上且m以下的各整数i，生成在第i轴上分配所述第i平均化数据串而得的利萨如图形。
270.在该信号处理装置中，并非直接将第i测定数据分配在第i轴上来生成利萨如图形，而是在第i轴上分配将分割第i测定数据所生成的n个数据串平均化而得的第i平均化数据串生成利萨如图形。因此，根据该信号处理装置，通过平均化来降低第i测定数据所含的高频、低频的噪音分量，强调基于对象物的振动的信号分量，因此，能够得到波动降低的稳定的利萨如图形。
271.监视系统的一方面为一种监视系统，监视具备可动体和容纳所述可动体的壳体的对象物的状态，该监视系统包括：
272.所述信号处理装置的一方面；以及
273.所述第一传感器～第m传感器，安装于所述壳体，
274.所述信号处理装置使所述利萨如图形显示于显示装置。
275.根据该监视系统，信号处理装置能够基于依据从第一传感器～第m传感器输出的信号的第一测定数据～第m测定数据，生成波动降低的稳定的利萨如图形，并使该利萨如图形显示于显示装置。因此，使用者能够基于显示于显示装置的利萨如图形的时间变化监视对象物的状态，准确地进行对象物有无异常的判断等。