JP2000285360A

JP2000285360A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2000285360A
Application number: JP11092794A
Authority: JP
Inventors: Sunao Ronte; 素直論手; Shigemi Yamaguchi; 茂実山口
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、計測信号から雑音成分を分離する
際に、フィルタの群遅延時間相当分を短縮し、処理の高
速化を図る。【解決手段】Ａ／Ｄ変換部２とＤ／Ａ変換部４との間
にて計測信号を処理する閉ループ回路１０_１〜１０_ｎと
しては、加算器１１が、Ａ／Ｄ変換部から入力された入
力信号からＤ／Ａ変換部側へ出力された出力信号を減算
して得られた偏差信号を出力し、増幅器１２がこの偏差
信号を増幅処理して得られた偏差増幅信号を出力し、フ
ィルタ部１３が、この偏差増幅信号を周波数選択処理
し、この処理結果を前回の出力信号に加算してＤ／Ａ変
換部側に出力し、信号帰還部１４が、フィルタ部１３か
らＤ／Ａ変換部側に出力された出力信号を抽出して加算
器１１に帰還させる信号処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば重量計測の
如き、信号成分が移行する過渡応答状態を有し、且つ信
号成分に雑音成分の重畳した混合信号を処理し、雑音成
分を分離する信号処理装置に係り、特に、処理の高速化
を実現し得る信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１０に示す如き信号成分Ｓに
雑音成分Ｎの重畳してなる混合信号（Ｓ＋Ｎ）を処理
し、雑音成分Ｎを分離して信号成分Ｓのみを抽出する分
野では、雑音分離フィルタを有する信号処理装置が広く
用いられている。

【０００３】ここで、信号成分Ｓは、例えば秤の重量セ
ンサ等の如きセンサから得られ、実用上、大半の場合、
直流信号（定常状態）もしくは正弦波の合成信号で表現
可能な信号（過渡応答状態）となる。

【０００４】例えば、センサの計測開始時（ｔ＝ｔ０）
には、信号成分Ｓがゼロである。続いて、信号成分Ｓ
は、その大きさが計測時間の経過に伴って移行する過渡
応答状態となり（ｔ＝ｔ０〜ｔ１）、定常状態にて安定
する（ｔ＝ｔ１〜）。また、雑音成分Ｎは、多くの場
合、センサに物理的に接続される電気的・機械的インピ
ーダンスに関連した電気的・機械的な固有振動周波数帯
域に存在し、信号成分Ｓに重畳して混合信号（Ｓ＋Ｎ）
を構成する。すなわち、混合信号（Ｓ＋Ｎ）は、図１１
に示すように、ある固有振動周波数ｆｓをもつ信号成分
Ｓと、このｆｓとは異なる固有振動周波数ｆ１，ｆ２を
もつ雑音成分Ｎとからなる周波数特性（振幅特性）を図
１０の各時間において有している。

【０００５】一方、計測結果は、定常状態の混合信号
（Ｓ＋Ｎ）のうち、信号成分Ｓのみに対応する。このた
め、混合信号（Ｓ＋Ｎ）から雑音成分Ｎを分離して信号
成分Ｓのみを抽出する必要がある。但し、分離・抽出の
際に、間接的に付加的な影響（過渡応答によるリンギン
グ等）を信号成分Ｓに与えないことが要求される。

【０００６】図１２は係る雑音分離フィルタの一例とし
てのＩＩＲ(infinite impulse response) フィルタを有
する信号処理装置の構成を示す模式図である。この信号
処理装置は、センサ１からの計測信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換部２と、Ａ／Ｄ変換部２からの入力信号を周
波数選択処理するｋ段のＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋと、
ＩＩＲフィルタ３_ｋの処理結果をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ
変換部４とを備えている。なお、ＩＩＲフィルタ３_１〜
３_ｋは、複数個が従属接続されたこの例に限らず、複数
個が並列接続されてもよく、また、１個のみでもよい。
また、各ＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋは、互いに同一構成
のため、ここでは１段目のＩＩＲフィルタ３_１を例に挙
げて述べる。

【０００７】ここで、ＩＩＲフィルタ３_１は、幾つかの
形式のうちの直接標準形と呼ばれるものであり、回路網
上において、２次の伝達関数を構成するのに２個のメモ
リ（遅延器）５ａ，５ｂが使用されている。また、乗算
器係数α１，α２，β１，β２が夫々設定された４つの
乗算器６ａ〜６ｄと、回路網における各信号線上の信号
を加算して出力するための４つの加算器７ａ〜７ｄとが
使用されている。すなわち、ＩＩＲフィルタ３_１は、メ
モリ５ａ，５ｂ、乗算器６ａ〜６ｄ及び加算器７ａ〜７
ｄの３種類の素子の組合せにより、所望の伝達特性を得
ている。

【０００８】このようなＩＩＲフィルタ３_１は、センサ
１からＡ／Ｄ変換部２を介して入力された入力信号を図
１３（ａ）の曲線Ｃに示す実際の低域通過特性によって
周波数選択処理し、次のＩＩＲフィルタ３_２に出力する
（なお、直線Ｌは理想的な低域通過特性を示す）。

【０００９】次のＩＩＲフィルタ３_２は、同様に周波数
選択処理を行い、さらに次のＩＩＲフィルタ３_３に結果
を出力する。以下同様にして順次処理が進行し、出力信
号がＤ／Ａ変換部４を介して出力される。但し、この周
波数選択処理に伴い、図１３（ｂ）の群遅延特性に示す
ように、遅延時間分だけ出力応答に遅れを生じさせる。
このため、ステップ応答特性は、図１４に実線８で示す
ように、理想的な応答９に比べ、過渡応答状態に遅延が
生じている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の信号処理装置では、ＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋの如
き雑音分離フィルタのもつ遅延時間分の遅れに伴い、処
理の高速化が阻止されている。

【００１１】例えば、ＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋは、ア
ナログフィルタの伝達関数に基づいて設計されるか又は
ディジタルフィルタとして直接設計されるが、このと
き、雑音成分Ｎの周波数帯域の必要な減衰量が設定され
る。しかしながら、この必要な減衰量に比例し、ＩＩＲ
フィルタ３_１〜３_ｋは、自己の群遅延特性により入力応
答スピードを低下させると共に、雑音成分Ｎにも遅延時
間を与えてしまう。

【００１２】また、急峻な変化のある信号成分Ｓには、
ＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋ自体の応答特性により新たな
雑音成分Ｎ´を発生させる可能性があるので、応答特性
の良好なＩＩＲフィルタ３_１〜３_ｋを選択する必要があ
る。また、ＩＩＲフィルタ３ _１〜３_ｋは、雑音成分Ｎの
量が多大なとき、大きい減衰量を与えるためにフィルタ
次数を増加させる必要があり、複雑な構成となる。

【００１３】さらに、雑音成分Ｎの減衰の際に、信号成
分Ｓを劣化させないことが要求される。本発明は上記実
情を考慮してなされるもので、計測信号から雑音成分を
分離する際に、フィルタの群遅延時間相当分を短縮し、
処理の高速化を実現し得る信号処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】また、本発明の他の目的は、良好な応答特
性を有し、簡易な構成により、信号成分の劣化を阻止し
得る信号処理装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、センサ（１）から入力された計測信号が閉ループ回
路（１０）により処理され、この処理結果が出力される
信号処理装置であって、前記閉ループ回路としては、前
記入力信号から出力信号を減算し、得られた偏差信号を
出力する加算器（１１）と、前記加算器から出力された
偏差信号を増幅処理し、得られた偏差増幅信号を出力す
る増幅器（１２）と、前記増幅器から出力された偏差増
幅信号を周波数選択処理して出力するフィルタ部（１
３）と、前記フィルタ部から出力信号を抽出して前記加
算器に帰還させる信号帰還部（１４）とを備えた信号処
理装置である。

【００１６】また、請求項２に対応する発明は、センサ
から入力された計測信号がＡ／Ｄ変換部を介して閉ルー
プ回路により処理され、この処理結果がＤ／Ａ変換部を
介して出力される信号処理装置であって、前記閉ループ
回路としては、前記Ａ／Ｄ変換部から入力された入力信
号から前記Ｄ／Ａ変換部側へ出力された出力信号を減算
し、得られた偏差信号を出力する加算器と、前記加算器
から出力された偏差信号を増幅処理し、得られた偏差増
幅信号を出力する増幅器と、前記増幅器から出力された
偏差増幅信号を周波数選択処理して前記Ｄ／Ａ変換部側
に出力するフィルタ部と、前記フィルタ部から前記Ｄ／
Ａ変換部側に出力された出力信号を抽出して前記加算器
に帰還させる信号帰還部とを備えた信号処理装置であ
る。

【００１７】また、請求項３に対応する発明は、請求項
１又は請求項２に対応する信号処理装置において、前記
閉ループ回路としては、前記Ａ／Ｄ変換部と前記Ｄ／Ａ
変換部との間で複数個が配置され、当該各閉ループ回路
が互いに従属接続されている信号処理装置である。

【００１８】さらに、請求項４に対応する発明は、請求
項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する信号処理装
置において、前記各閉ループ回路としては、前記従属接
続に代えて、互いに並列接続されている信号処理装置で
ある。

【００１９】また、請求項５に対応する発明は、請求項
１乃至請求項４のいずれか１項に対応する信号処理装置
において、前記センサが重量を計測するための重量セン
サである信号処理装置である。

【００２０】（作用）従って、請求項１に対応する発明
は以上のような手段を講じたことにより、計測信号を処
理する閉ループ回路としては、加算器が、入力信号から
出力信号を減算して得られた偏差信号を出力し、増幅器
がこの偏差信号を増幅処理して得られた偏差増幅信号を
出力し、フィルタ部が、この偏差増幅信号を周波数選択
処理して出力し、信号帰還部が、フィルタ部から出力信
号を抽出して加算器に帰還させる。

【００２１】このように、閉ループ回路を用い、加算器
処理後の偏差信号を信号成分に追従させる簡易な処理と
したので、計測信号から雑音成分を分離する際に、フィ
ルタの群遅延時間相当分を短縮し、処理の高速化を実現
することができる。また、これに加え、良好な応答特性
を有し、簡易な構成により、信号成分の劣化を阻止する
ことができる。また、入出力間の最短経路にはメモリ等
の遅延器が配置されないフィルタ構成も適用できる。

【００２２】また、請求項２に対応する発明は、閉ルー
プ回路をＡ／Ｄ変換部とＤ／Ａ変換部との間に配置した
ので、特に、ディジタル信号を処理する装置において
も、請求項１に対応する作用と同様の作用を奏すること
ができる。

【００２３】また、請求項３に対応する発明は、閉ルー
プ回路としては、Ａ／Ｄ変換部とＤ／Ａ変換部との間で
複数個が配置され、当該各閉ループ回路が互いに従属接
続されているので、請求項１又は請求項２に対応する作
用に加え、閉ループ回路の設定に応じて、１つの雑音成
分の減衰量を増加させ、あるいは複数の雑音成分に夫々
減衰量を設定することができる。

【００２４】さらに、請求項４に対応する発明は、各閉
ループ回路としては、従属接続に代えて、互いに並列接
続されているので、請求項１乃至請求項３のいずれかに
対応する作用に加え、計測信号のうち、必要とする互い
に異なる周波数帯域を取り出して容易に選択的に再合成
して所定信号を得ることができる。

【００２５】また、請求項５に対応する発明は、センサ
が重量を計測するための重量センサであるので、請求項
１乃至請求項４のいずれかに対応する作用に加え、重量
計測に好適な信号処理装置を実現することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る信号処理装置の構成を示す模式図であり、図１０〜図
１２と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を
省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。な
お、以下の各実施形態も同様にして、前述した図面と同
一部分に関する重複した説明を省略する。

【００２７】すなわち、本実施形態は、フィルタの遅延
時間相当分の短縮を図るものであり、従来の各ＩＩＲフ
ィルタ３に代えて、図１に示すように、互いに従属接続
されたｎ個の閉ループ回路１０_１〜１０_ｎを備えてい
る。但し、閉ループ回路１０の個数は、ここではｎ個
（任意の複数個）としたが、１個のみとしてもよい。

【００２８】ここで、各閉ループ回路１０_１〜１０
_ｎは、夫々同一の周波数選択特性を有し、従属段数に応
じて減衰量を増加させる構成を用いるが、これに限ら
ず、適宜、設計内容に応じ、互いに異なる周波数選択特
性を有するものとしてもよい。なお、各閉ループ回路１
０_１〜１０_ｎは、互いに同一構成を有するので、以下、
任意の段数を示す添字ｉを用いて説明する。

【００２９】また、各閉ループ回路１０_ｉは、具体的に
は、夫々加算器１１、増幅器１２、フィルタ部１３及び
信号帰還部１４を備えている。加算器１１は、Ａ／Ｄ変
換部２又は前段の閉ループ回路１０_ｉ−１から入力され
た入力信号から次段の閉ループ回路１０_ｉ＋１又はＤ／
Ａ変換部４へ出力された出力信号を減算し、得られた偏
差信号を増幅器１２に出力する機能をもっている。

【００３０】増幅器１２は、加算器１１から出力された
偏差信号をゲイン乗数に基づいて増幅処理し、得られた
偏差増幅信号をフィルタ部１３に出力する機能をもって
いる。なお、ゲイン乗数は、信号成分Ｓの減衰を阻止す
る観点から、信号成分の追従特性に基づいて予め設定さ
れている。また、ゲイン乗数は、増幅度による振幅の調
整に加え、ゲイン乗数を高くすると通過帯域が広がり、
ゲイン乗数を低くすると通過帯域が狭まるという傾向か
ら信号成分Ｓの通過帯域をも調整可能としている。

【００３１】フィルタ部１３は、増幅器１２から出力さ
れた偏差増幅信号を周波数選択処理し、この処理結果を
前回の出力信号に加算して次段の閉ループ回路１０
_ｉ＋１又はＤ／Ａ変換部４に出力する機能をもってい
る。

【００３２】具体的には、フィルタ部１３の例として
は、増幅器１２から受けた偏差増幅信号と、加算器１６
の処理結果を格納するメモリ１７の内容（前回の出力信
号）とフィルタ特性を示す係数とを乗算する乗算器１５
の出力信号と、の両信号を加算してＤ／Ａ変換部４又は
次段の閉ループ回路１０に出力する加算器１６と、加算
器１６から次段の閉ループ回路１０_ｉ＋１又はＤ／Ａ変
換部４に出力された出力信号を保持して加算器１６に与
えるメモリ１７とを備えている。

【００３３】なお、フィルタ部１３は、低域通過特性に
限らず任意の周波数選択処理を設定可能であるが、応答
時にリンギング雑音の発生を阻止する観点から、１次又
は２次の低次数のもので構成されることが好ましい。ま
た、フィルタ部１３の周波数選択特性は、雑音成分Ｎの
周波数帯域に関し、増幅器１２の増幅量よりも大きい減
衰量をもつ減衰特性を備えている。

【００３４】信号帰還部１４は、フィルタ部から次段の
閉ループ回路１０_ｉ＋１又はＤ／Ａ変換部４に出力され
た出力信号を抽出して加算器１１に帰還させる機能を有
し、例えば信号線が使用可能であるが、信号の帰還と等
価な伝達関数としてもよい。

【００３５】なお、この信号処理装置は、例えば、重量
センサの対象物の質量に対する重力を測定する重力質量
はかりに適用可能となっている。重力質量はかりは、例
えば、対象物をコンベアに乗せた状態で重量を計測する
動的な計量計測に適用される。

【００３６】次に、以上のように構成された信号処理装
置の動作を説明する。いま、前述同様に計測信号がセン
サ１から入力され、Ａ／Ｄ変換部２を介して閉ループ回
路１０_１に与えられたとする。

【００３７】閉ループ回路１０_１においては、加算器１
１がＡ／Ｄ変換部２から入力された入力信号から、次段
の閉ループ回路１０_２へ出力された出力信号を減算し、
得られた偏差信号を増幅器１２に出力する。

【００３８】増幅器１２は、この偏差信号をゲイン乗数
に基づいて増幅処理し、得られた偏差増幅信号をフィル
タ部１３に出力する。

【００３９】フィルタ部１３においては、この偏差増幅
信号を加算器１６に与えると共に、メモリ１７内の前回
の出力信号にフィルタ係数を乗算した後、加算器１６が
この周波数選択処理結果を次の閉ループ回路１０_２に出
力する。このとき、フィルタ部１３から出力された出力
信号は、次段の閉ループ回路１０_２に与えられると共
に、信号帰還部１４により抽出されて加算器１１に帰還
される。

【００４０】また、次段の閉ループ回路１０_２も前述同
様に周波数選択処理を行い、さらに次段の閉ループ回路
１０_３に結果を出力する。以下同様にして順次処理が進
行し、出力信号がＤ／Ａ変換部４を介して出力される。

【００４１】また同様に、各閉ループ回路１０_１〜１０
_ｎは、フィルタ部１３にて周波数選択処理を行いつつ、
加算器１６にて偏差信号を前回の出力信号に加えること
により、偏差を信号成分に追従させて出力する。

【００４２】これにより、出力信号のうち、雑音成分Ｎ
は、図２並びに図３の周波数特性に示すように、閉ルー
プ回路１０_１〜１０_ｎの従属段数に比例して減衰量が増
加し、大きく減衰する。また、偏差を信号成分に追従さ
せることにより、フィルタ部１３の群遅延時間相当分を
短縮させるので、図４のステップ応答特性に示すよう
に、従来に比べ、計測時間を短縮させることができる。

【００４３】上述したように本実施形態によれば、入出
力間の最短経路にはメモリ等の遅延器が配置されず、ま
た、閉ループ回路１０_ｉを用い、偏差信号を信号成分に
追従させる簡易な処理としたので、計測信号から雑音成
分を分離する際に、フィルタの群遅延時間相当分を短縮
し、処理の高速化を実現することができる。また、これ
に加え、良好な応答特性を有し、簡易な構成により、信
号成分の劣化を阻止することができる。また、低次数の
フィルタ部１３を使用したので、応答時にリンギング雑
音の発生を阻止することができる。

【００４４】また、各閉ループ回路１０_１〜１０_ｎの周
波数選択特性を同一とした場合には、閉ループ回路１０
_１〜１０_ｎの従属段数に比例して雑音成分Ｎの減衰量を
増加させることができる。すなわち、従来とは異なり、
雑音成分Ｎの量が多大なときであっても、フィルタ次数
を増加させずに、大きい減衰量を与えることができる。
また、従来とは異なり、必要な減衰量に比例した入力応
答スピードの低下や遅延時間の発生といった問題がな
い。

【００４５】一方、各閉ループ回路１０_１〜１０_ｎの周
波数特性を互いに異ならせるように変形すると、互いに
異なる周波数帯域の各雑音成分Ｎを個別に減衰させるよ
うに動作するので、雑音成分Ｎの周波数帯域を細かく容
易に設定でき、簡便に雑音成分を分離することができ
る。

【００４６】また、基本要素の閉ループ回路１０_ｉを従
属接続して必要な減衰特性を得る構成なので、従来のト
ータルで設計する手法とは異なり、設計の容易性を向上
させることができる。さらに、ゲイン乗数の調整によ
り、容易に追従特性を設定することができる。また、セ
ンサ１が重量を計測するための重量センサである場合、
重量計測に好適な信号処理装置を実現することができ
る。なお、重量計測に限らず、センサ１の計測内容に応
じて好適な信号処理装置を実現することができる。

【００４７】また、フィルタ部１３を低次数のディジタ
ルフィルタとした場合を例に挙げたが、図５にアナログ
回路への変形例を示すように、Ａ／Ｄ変換部２及びＤ／
Ａ変換部４を省略し且つフィルタ部１３を抵抗Ｒ及びコ
ンデンサＣからなるローパスフィルタとしても、本実施
形態と同様の効果を得ることができる（なお図示はしな
いが、後述する各実施形態についても、アナログ回路へ
の同様の変形により、同様の効果を得ることができ
る）。

【００４８】また、ランプ直流信号の場合を例に挙げた
が、その他の信号（正弦波、直流段階信号、正弦波の組
合せ等）にもゲイン乗数の調整とフィルタ部１３の特性
変更で対応でき、個別の複雑な設計を不要として設計の
容易性を向上させることができる。さらに、直観的で分
かり易い構造のため、容易に実施することができる。

【００４９】なお、閉ループ回路１０_ｉは、直観的に容
易に理解できる利点をもつが、これに限らず、閉ループ
と等価な伝達特性にて閉ループのない表現で示してもよ
い。

【００５０】また、閉ループ回路１０_１〜１０_ｎは、そ
の変形例を図６の上部に示すように、増幅器１２のゲイ
ン乗数を計測経過時間に応じて変更するゲイン切替え構
造を用いてもよい。このゲイン切替え構造では、閉ルー
プ回路１０_１〜１０_ｎの加算器１１の出力側に、互いに
異なるゲイン乗数を有する複数の増幅器１２_１〜１２_ｍ
が互いに並列接続され、各増幅器１２の出力側が個別の
スイッチＳＷ１〜ＳＷｍを介してフィルタ部１３に接続
される。すなわち、各スイッチＳＷ１〜ＳＷｍの切替え
に対応して所望のゲイン乗数の増幅器１２_１〜１２_ｍが
閉ループ回路１０_１〜１０_ｎに接続される構造である。

【００５１】これにより、例えば信号の立上り時には大
きいゲイン乗数の増幅器１２_１を接続し、信号が定常状
態に近付くと小さいゲイン乗数の増幅器１２_ｎを接続す
るというようにゲイン乗数を変更することにより、フィ
ルタ部１３にて少し減衰する信号成分Ｓを立上り時には
大きく増幅し、定常状態に近い過渡応答状態では小さく
増幅することができる。

【００５２】このようにゲイン乗数を変更する場合、フ
ィルタ部１３にて雑音成分Ｎの減衰量を大きく設定して
も、信号成分Ｓの減衰を過渡応答状態から定常状態を含
む全ての状態で適切に阻止できるので、雑音分離特性を
鋭くすることができる。

【００５３】（第２の実施形態）図７は本発明の第２の
実施形態に係る信号処理装置の構成を示す模式図であ
る。この信号処理装置は、第１の実施形態の変形構成で
あり、具体的には従属接続に代えて、各閉ループ回路１
０_１〜１０_ｎが互いに電気的に並列接続された並列接続
構造を備えている。なお、各閉ループ回路１０_１〜１０
_ｎの出力側は、個別のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_ｎ及び共通
の加算器１８を介してＤ／Ａ変換部４に接続されてい
る。

【００５４】以上のような構成によれば、第１の実施形
態と同様の効果に加え、各閉ループ回路１０_１〜１０_ｎ
が並列接続されたので、入力信号から互いに異なる帯域
の複数の信号を同時に取り出して再合成し、所定の信号
を得ることができる。この再合成は、遅延特性が問題に
なる場合、位相等化を施すことで、容易に実行すること
ができる。

【００５５】（第３の実施形態）図８は本発明の第３の
実施形態に係る信号処理装置の構成を示す模式図であ
る。この信号処理装置は、第２の実施形態の変形構成で
あり、入力側の加算器１１ _１〜１１_ｎを共通化した加算
器１１ｃを設け、複数の閉ループ回路１０_１〜１０ _ｎが
この加算器１１ｃを介して電気的に並列接続された多重
ループ構造を備えている。なお、各閉ループ回路１０_１
〜１０_ｎの出力側は、個別のスイッチＳＷ_１〜ＳＷ_ｎ及
び共通の加算器１８を介してＤ／Ａ変換部４に接続され
ている。

【００５６】以上のような構成によれば、第２の実施形
態と同様の効果に加え、加算器１１ｃにより入力側の加
算器１１_１〜１１_ｎを共通化したので、各閉ループ回路
１０ _１〜１０_ｎの処理を入力信号に同期させることがで
きる。すなわち、多重ループ構造により、各閉ループ回
路１０_１〜１０_ｎの遅延時間を同期させ、各閉ループ回
路１０_１〜１０_ｎから互いに同期のとれた出力信号を取
り出して再合成し、所定の信号を得ることができる。こ
の再合成は、遅延特性が一定でない場合は位相等化を施
して、且つ同期が取れているため、極めて容易に実行す
ることができる。これにより、例えば各閉ループ回路１
０_１〜１０_ｎからの出力信号の立上り時間を容易に揃え
ることができる。

【００５７】また、多重ループ構造により、フィルタ部
１３_１，１３_２，…は互いにインターアクトするため、
フィルタ部１３_１，１３_２の２ループとした場合は、フ
ィルタ部１３_１にＬＰＦ、フィルタ部１３_２に定数とし
た場合、フィルタ部１３_２のループをフィルタ部１３_１
とは逆のＨＰＦとすることができる。

【００５８】（第４の実施形態）図９は本発明の第４の
実施形態に係る信号処理装置の構成を示す模式図であ
る。この信号処理装置は、第１の実施形態の変形構成で
あり、第１の閉ループ回路１０_１内の加算器１１_１と増
幅器１２_１との間に第２の閉ループ回路１０_２が挿入さ
れた入れ子接続構造を備えている。

【００５９】以上のような構成によれば、第１の実施形
態と同様の効果に加え、入れ子接続構造により、過渡応
答状態の時間を変更させずに、所定の帯域の信号を除去
することができる。すなわち、第１の閉ループ回路１０
_１により全体的に雑音成分Ｎを減衰させ、第２の閉ルー
プ回路１０_２により局所的に雑音成分Ｎを減衰させるの
で、全体の追従特性を維持しつつ、部分的な雑音除去特
性を強調することができる。

【００６０】（他の実施形態）なお、上記各実施形態
は、センサ１が重量センサである場合について説明した
が、これに限らず、温度センサや圧力センサの如き、他
の種類のセンサ１であっても、信号成分が移行する過渡
応答状態を有する計測信号を出力するセンサ１であれ
ば、本発明を同様に適用して同様の効果を得ることがで
きる。

【００６１】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、計
測信号から雑音成分を分離する際に、フィルタの群遅延
時間相当分を短縮し、処理の高速化を実現できる信号処
理装置を提供できる。また、良好な応答特性を有し、簡
易な構成により、信号成分の劣化を阻止できる信号処理
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る信号処理装置の
構成を示す模式図

【図２】同実施形態における閉ループ回路の周波数特性
を示す図

【図３】同実施形態における閉ループ回路の周波数特性
を示す図

【図４】同実施形態における信号処理装置のステップ応
答特性を示す図

【図５】同実施形態におけるフィルタ部の変形例を示す
ための模式図

【図６】同実施形態における閉ループ回路の変形例を示
すための模式図

【図７】本発明の第２の実施形態に係る信号処理装置の
構成を示す模式図

【図８】本発明の第３の実施形態に係る信号処理装置の
構成を示す模式図

【図９】本発明の第４の実施形態に係る信号処理装置の
構成を示す模式図

【図１０】一般的な計測の際の信号成分に雑音成分の重
畳してなる混合信号を示す模式図

【図１１】一般的な混合信号の周波数特性を示す模式図

【図１２】従来のＩＩＲフィルタを有する信号処理装置
の構成を示す模式図

【図１３】従来のＩＩＲフィルタの周波数特性を示す模
式図

【図１４】従来の信号処理装置のステップ応答特性を示
す模式図

【符号の説明】

Ｓ…信号成分Ｎ…雑音成分１…センサ２…Ａ／Ｄ変換部４…Ｄ／Ａ変換部１０_１〜１０_ｎ…閉ループ回路１１，１１_１〜１１_ｎ，１１ｃ，１６，１８…加算器１２，１２_１〜１２_ｍ，１２_ｎ…増幅器１３，１３_１〜１３_ｎ…フィルタ部１４，１４_１〜１４_ｎ…信号帰還部１５…乗算器１７…メモリＳＷ１〜ＳＷｍ，ＳＷｎ…スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ（１）から入力された計測信号が
閉ループ回路（１０）により処理され、この処理結果が
出力される信号処理装置であって、前記閉ループ回路は、前記入力信号から出力信号を減算し、得られた偏差信号
を出力する加算器（１１）と、前記加算器から出力された偏差信号を増幅処理し、得ら
れた偏差増幅信号を出力する増幅器（１２）と、前記増幅器から出力された偏差増幅信号を周波数選択処
理して出力するフィルタ部（１３）と、前記フィルタ部から出力信号を抽出して前記加算器に帰
還させる信号帰還部（１４）とを備えたことを特徴とす
る信号処理装置。
【請求項２】センサ（１）から入力された計測信号が
Ａ／Ｄ変換部（２）を介して閉ループ回路（１０）によ
り処理され、この処理結果がＤ／Ａ変換部（４）を介し
て出力される信号処理装置であって、前記閉ループ回路は、前記Ａ／Ｄ変換部から入力された入力信号から前記Ｄ／
Ａ変換部側へ出力された出力信号を減算し、得られた偏
差信号を出力する加算器（１１）と、前記加算器から出力された偏差信号を増幅処理し、得ら
れた偏差増幅信号を出力する増幅器（１２）と、前記増幅器から出力された偏差増幅信号を周波数選択処
理して前記Ｄ／Ａ変換部側に出力するフィルタ部（１
３）と、前記フィルタ部から前記Ｄ／Ａ変換部側に出力された出
力信号を抽出して前記加算器に帰還させる信号帰還部
（１４）とを備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の信号処理
装置において、前記閉ループ回路は、前記Ａ／Ｄ変換部と前記Ｄ／Ａ変
換部との間で複数（ｎ）個が配置され、当該各閉ループ
回路（１０_１〜１０_ｎ）が互いに従属接続されているこ
とを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の信号処理装置において、前記各閉ループ回路は、前記従属接続に代えて、互いに
並列接続されていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の信号処理装置において、前記センサは、重量を計測するための重量センサである
ことを特徴とする信号処理装置。