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JP2002131439A - 半導体検出器劣化診断装置 - Google Patents

半導体検出器劣化診断装置

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Publication number
JP2002131439A
JP2002131439A JP2000318308A JP2000318308A JP2002131439A JP 2002131439 A JP2002131439 A JP 2002131439A JP 2000318308 A JP2000318308 A JP 2000318308A JP 2000318308 A JP2000318308 A JP 2000318308A JP 2002131439 A JP2002131439 A JP 2002131439A
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JP
Japan
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semiconductor detector
frequency
comparator
short
fourier transform
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000318308A
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English (en)
Inventor
Haruo Ito
晴夫 伊藤
Ikuo Ikeda
郁夫 池田
Hirotsugu Fujiwara
博次 藤原
Hiroshi Inushima
浩 犬島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Atomic Power Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Japan Atomic Power Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Japan Atomic Power Co Ltd, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Japan Atomic Power Co Ltd
Priority to JP2000318308A priority Critical patent/JP2002131439A/ja
Publication of JP2002131439A publication Critical patent/JP2002131439A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体検出器の劣化を検出する。 【解決手段】 半導体検出器(不図示)からの出力電圧
波形をA/D変換し、変換した信号(Yi )を、短時間
フーリエ変換して、各周波数1,2,・・・,j毎の変
換結果を平均値演算器30,31,32で求め、求めた
各平均値と設定器33,35,37で予め設定されてい
る半導体検出器が正常に電圧波形を出力したときに得ら
れる平均値(正常値)とを比較器34,36,38で比
較し、例えば、いずれかの比較結果が正常値の3倍を超
えると、比較器40に出力する。この出力と設定器39
の設定値とを比較器40で比較して半導体検出器の正常
・異常を判断し、異常であれば警報出力30を発生す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体検出器の
出力雑音波形の短時間フーリエ変換結果から半導体検出
器の劣化状態を評価する半導体検出器劣化診断装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体検出器状態の判断を行うための手
段としての半導体検出器に流れる電流の絶対値や、出力
端で観測される電圧の絶対値の測定評価が実施される。
測定された電流値や電圧値は、既定値とコンピュータ等
で比較する判定手法であった。従来の半導体検出器劣化
診断装置の診断手法について説明する。図6は例えば放
射線計測ハンドブック、日刊工業新聞社発行第2版、1
991年に示された、従来の半導体検出器診断する手法
を構成図にしたものである。
【0003】図において、1は半導体検出器、2は電池
1、3は電池N、4は抵抗、5はコンデンサ、6はコネ
クタ、7は電圧計、8は電圧信号波形、9は電圧信号波
形の実効値を演算する演算器、10は電圧設定器、11
は電圧比較器、12は電圧信号の警報、13はカウン
タ、14は表示器、15は電流計、16は電流信号波
形、17は電流信号波形の実効値演算器、18は電流比
較器、19は電流設定器、20は電流信号の警報であ
る。
【0004】従来の半導体検出器劣化診断装置は、図6
に示したように、半導体検出器1に流れる電流の絶対値
や、出力端で観測される電圧の絶対値の測定評価が実施
される。測定された電流値や電圧値は、既定値とコンピ
ュータ等で比較することを判定条件に設定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体検出器劣
化診断装置は以上のように構成されているので、半導体
検出器の出力電圧に含まれる出力雑音波形の情報は判定
条件外であった。このため、微少な電圧変化の情報は使
われないという問題点があった。このため、微少な劣化
に起因する検出感度が悪いという問題点を生じている。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、検出された出力雑音波形変化を
パターン化して、自動判別をする半導体検出器劣化診断
装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)この発明の請求項
1に係る半導体検出器劣化診断装置は、半導体検出器の
出力信号波形を検出する検出手段と、検出された信号波
形をサンプリングして、複数個の時系列データを出力す
るサンプリング手段と、サンプリングされた信号波形を
短時間フーリエ変換する演算手段と、上記演算結果の周
波数別の平均値と、上記半導体検出器が正常時の上記周
波数別の平均値とを比較し、この比較結果に基づいて上
記半導体検出器の良否を判断する比較手段を備えたもの
である。
【0008】(2)この発明の請求項2に係る半導体検
出器劣化診断装置は、半導体検出器の出力信号波形を検
出する検出手段と、検出された信号波形をサンプリング
して、複数個の時系列データを出力するサンプリング手
段と、サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変
換する演算手段と、上記演算結果の周波数別の分散値
と、上記半導体検出器が正常時の上記周波数別の分散値
とを比較し、この比較結果に基づいて上記半導体検出器
の良否を判断する比較手段を備えたものである。
【0009】(3)この発明の請求項3に係る半導体検
出器劣化診断装置は、半導体検出器の出力信号波形を検
出する検出手段と、検出された信号波形をサンプリング
して、複数個の時系列データを出力するサンプリング手
段と、サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変
換する演算手段と、上記演算結果の周波数別の歪度と、
上記半導体検出器が正常時の上記周波数別の歪度とを比
較し、この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否
を判断する比較手段を備えたものである。
【0010】(4)この発明の請求項4に係る半導体検
出器劣化診断装置は、半導体検出器の出力信号波形を検
出する検出手段と、検出された信号波形をサンプリング
して、複数個の時系列データを出力するサンプリング手
段と、サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変
換する演算手段と、上記演算結果の周波数別の尖度と、
上記半導体検出器が正常時の上記周波数別の尖度とを比
較し、この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否
を判断する比較手段を備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1を図について説明する。図1はこの発明の
実施の形態1による半導体検出器劣化診断装置を示す構
成図である。図1において、21は半導体検出器(不図
示)が出力する電圧波形(信号波形)、22は半導体検
出器の出力信号としての電圧波形21を適当な周波数帯
域成分のみ通過させるフィルタ、23はフィルタ22を
通過した電圧波形を適当な増幅率で増幅する増幅器、2
4は増幅器23で増幅された電圧波形を指定時間ごとに
サンプリングしてアナログ・ディジタル変換し、複数個
の時系列データYi (i=1,2,・・・,N)を出力
するA/D変換器(サンプリング手段)、25は時系列
データYi に基づいて警報を出力する診断器である。
【0012】図2は診断器25の詳細な構成を示す構成
図である。図2において、26は図1のA/D変換器2
4から出力された時系列データYiに基づいて電圧波形
の短時間フーリエ変換する演算器、30は短時間フーリ
エ変換演算器26から出力された周波数1(27)の平
均値を演算する平均演算器1、31は短時間フーリエ変
換演算器26から出力された周波数2(28)の平均値
を演算する平均演算器2、32は短時間フーリエ変換演
算器26から出力された周波数j(29)の平均値を演
算する平均演算器j、なおこの平均演算器はj個設定し
ておく。
【0013】33は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の平均値を記憶する設定器1、3
4は平均演算器1(30)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数1(27)の平均値と、設
定器1(33)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の平均値とを比較する比較器1で
ある。
【0014】35は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の平均値を記憶する設定器2、3
6は平均演算器2(31)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数2(28)の平均値と、設
定器2(35)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の平均値とを比較する比較器2で
ある。
【0015】37は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の平均値を記憶する設定器j、3
8は平均演算器j(32)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数j(29)の平均値と、設
定器j(37)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の平均値とを比較する比較器jで
ある。
【0016】なお、図では周波数1(27)、周波数2
(28),周波数j(29)という具合に3個で代表し
て表記しているが、実際にはj個の周波数が得られる。
同様に、比較器1(34)、比較器2(36)、比較器
j(38)という具合に3個で代表して表記している
が、実際にはj個の比較器が設けられている。また、設
定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)
という具合に3個で代表して表記しているが、実際には
j個の設定器が設けられている。
【0017】39は比較器1(34)、比較器2(3
6),・・・,比較器j(38)において正常電圧の場
合の許容パターンを記憶する設定器Mである。40は比
較器1(34)、比較器2(36),・・・,比較器j
(38)の比較結果と、設定器Mに記憶された正常時の
許容パターンとを比較する比較器、41は比較器40の
比較結果に基づいて警報を出力する警報発生器である。
【0018】次に動作について説明する。まず、半導体
検出器で測定された電圧波形をA/D変換器24が所定
時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディジタル変換
し、複数個の時系列データYi (i=1,2,・・・,
N)を出力する。
【0019】そして、複数個の時系列データYi が診断
器25に入力されると、診断器25における短時間フー
リエ変換演算器26が以下に示すように、時系列データ
iから短時間区間に分割する。
【0020】次に観測信号Yi (x)を適当な個数に分
割する。この分割した観測信号を短時間区間
【0021】
【数1】
【0022】と呼ぶ。短時間区間の長さをウインド幅と
呼びR(個)とする。分割する際に時間軸に沿ってずら
す幅を時間シフトと呼びL(個)とする。時系列データ
i の個数はNであり、分割された短時間区間の数M
は、 M=N/L+1 とする。そして下記の式(1)が得られる。
【0023】
【数2】
【0024】但し、n=0,1,・・・,M−1 例えば、N=4096、R=1024、L=512とす
ると、M=9となる。従って、短時間区間は9個でき
て、
【0025】
【数3】
【0026】が得られる。
【0027】
【数4】
【0028】したがって、どのような値を定義してもか
まわない。適当な数値定義をしておく。そこで、Y
i (−512)〜Yi (−1),Yi (4096)〜Y
i (4607)は、例えば次のように定義する。Y
i (−512)〜Yi (−1)=0,Yi (4096)
〜Yi (4607)=0
【0029】
【数5】
【0030】ここで、フーリエ変換はナイキスト周波数
1/(2T)[Hz]をS個に離散的サンプルした分解
能を持つフーリエ変換である。
【0031】次に、短時間フーリエ変換演算器は分割さ
れた短時間区間のデータに対して、短時間フーリエ変換
を演算する。短時間フーリエ変換結果は周波数1,2,
・・・,jで示される。
【0032】FFTによるフーリエ変換計算は式(3)
で計算される。
【0033】
【数6】
【0034】ただし、k=0〜S−1,S=R/2 ω(x)はウィンドウ関数で、例えば以下に示すHam
mingウィンドウを用いる ω(x)=0.54−0.46cos(2πx/(R−
1)) ただし、x=0〜R−1 以上のように、時間軸と周波数軸で囲まれた空間を形成
することができる。上記式(1)、式(2)の例題で展
開すると
【0035】
【数7】
【0036】短時間フーリエ変換結果は周波数1,2,
・・・,jで求められると、診断器25における平均演
算器1(30)、平均演算器2(31)、平均演算器j
(32)が、以下に示すように、周波数1,2,・・
・,jの各平均値
【0037】
【数8】
【0038】を次式(4)により求める。
【0039】
【数9】
【0040】そして、平均演算器1(30)、平均演算
器2(31)、平均演算器j(32)により各平均値が
演算されると、比較器1(34)、比較器2(36)、
比較器j(38)の電圧波形が正常であるときの、短時
間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの平均値を
設定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(3
7)から入力し、その演算された各平均値と正常時の各
周波数1,2,・・・,jの平均値と比較する。
【0041】ここで、設定器1(33)、設定器2(3
5)、設定器j(37)には、電圧波形が正常であると
きの、短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,j
の平均値が記憶されているが、外部装置(図示せず)が
演算した正常時の平均値を記憶するようにしてもよいこ
とは言うまでもない。
【0042】そして、比較器1(34)、比較器2(3
6)、比較器j(38)は演算された各平均値と正常時
の平均値とを比較した結果、例えば、演算された各平均
値が正常時の平均値の3倍を超えた時、異常と判定し、
比較器M(40)に出力する。
【0043】ここで、電圧波形の短時間フーリエ変換の
周波数1,2,・・・,jの平均値が、電圧状態の正常
・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、電圧波形
の短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jは相
当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけ
た時系列データの平均値は、正常の場合ある値のまわり
に分布する。異常になると、特定の周波数あるいは、全
部の周波数の平均値が正常の場合の平均値からずれる。
このずれ方は、異常な電圧に依存するので、平均値を比
較することで正常・異常の判別することができる。
【0044】そして、比較器M(40)は、比較器1
(34)、比較器2(36)、比較器j(38)の判定
結果と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正
常・異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。
この判定は、対象に応じて、設定器M(39)に格納し
ておく。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が一
つでも異常なら、最終判断は異常であるという設定であ
る。
【0045】そして、最後に、比較器M1(40)が異
常と判断すると、警報発生器41が、異常電圧発生され
たことを明らかにすべく、表示装置(図示せず)に異常
が発生した旨を表示し、あるいは、プラントを監視する
監視装置(図示せず)等に異常が発生した旨を示す信号
等を出力し、一連の処理を終了する。
【0046】以上により、この実施の形態1によれば正
常・異常を判断する指標と成り得る電圧波形の短時間フ
ーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの平均値に基づ
いて、半導体検出器の正常・異常を判断するように構成
したので、短時間に判定できる。
【0047】実施の形態2.以下、この発明の実施の形
態2を図について説明する。図1はこの発明の実施の形
態2による半導体劣化診断装置の構成図であり、構成は
実施の形態1と同様であるので説明を省略するが、診断
器25の内容が異なり、この診断器25の内容について
は図3の構成図で説明する。
【0048】図3において、26は図1のA/D変換器
24から出力された時系列データY i に基づいて電圧波
形の短時間フーリエ変換、42は短時間フーリエ変換演
算器26から出力された周波数1(27)の分散値を演
算する分散演算器1(演算手段)、43は短時間フーリ
エ変換演算器26から出力された周波数2(28)の分
散値を演算する分散演算器2(演算手段)、44は短時
間フーリエ変換演算器26から出力された周波数j(2
9)の分散値を演算する分散演算器j(演算手段)、な
おこの分散演算器はj個設定しておく。
【0049】33は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の分散値を記憶する設定器1、3
4は分散演算器1(42)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数1(27)の分散値と、設
定器1(33)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の分散値とを比較する比較器1
(比較手段)である。
【0050】35は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の分散値を記憶する設定器2、3
6は分散演算器2(43)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数2(28)の分散値と、設
定器2(35)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の分散値とを比較する比較器2
(比較手段)である。
【0051】37は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の分散値を記憶する設定器j、3
8は分散演算器j(44)により演算された電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数j(29)の分散値と、設
定器j(37)に記憶された正常時の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の分散値とを比較する比較器1
(比較手段)である。
【0052】なお、図では周波数1(27)、周波数2
(28)、周波数j(29)という具合に3個で代表し
て表記しているが、実際にはj個の周波数が得られる。
同様に、比較器1(34)、比較器2(36)、比較器
j(38)いう具合に3個で代表して表記しているが。
実際にはj個の比較器が設けられている。また、設定器
1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)とい
う具合に3個で代表して表記しているが、実際にはj個
の設定器が設けられている。
【0053】39は比較器1(34)、比較器2(3
6),・・・,比較器j(38)において正常電圧の場
合の許容パターンを記憶する設定器Mである。40は比
較器1(34)、比較器2(36),・・・,比較器j
(38)の比較結果と、設定器Mに記憶された正常の許
容パターンとを比較する比較器(比較手段)、41は比
較器40の比較結果に基づいて警報を出力する警報発生
器である。
【0054】次に動作について説明する。図1におい
て、半導体検出器で測定された電圧波形をA/D変換器
24が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディ
ジタル変換し、複数個の時系列データYi (i=1,
2,・・・,N)を出力するのは、実施の形態1と同様
である。
【0055】そして、図3のように複数個の時系列デー
タYi が診断器25の短時間フーリエ変換演算器26に
入力されて短時間フーリエ変換演算され、演算結果が分
散演算器1(42)、分散演算器2(43)、分散演算
器j(44)に入力される迄は、実施の形態1と同様で
あるので説明を省略する。
【0056】短時間フーリエ変換結果が周波数1,2,
・・・,jで求められると、診断器25における分散演
算器1(42)、分散演算器2(43)、分散演算器j
(44)が、以下に示すように、周波数1,2,・・
・,jの各分散値
【0057】
【数10】
【0058】を次式(5)により求める。
【0059】
【数11】
【0060】そして、分散演算器1(42)、分散演算
器2(43)、分散演算器j(44)により各分散値が
演算されると、比較器1(34)、比較器2(36)、
比較器j(38)の電圧波形が正常であるときの、短時
間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの分散値を
設定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(3
7)から入力し、その演算された各分散値と正常時の各
周波数1,2,・・・,jの分散値と比較する。
【0061】ここで、設定器1(33)、設定器2(3
5)、設定器j(37)には、電圧波形が正常であると
きの、短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,j
の分散値が記憶されているが、外部の装置(図示せず)
が演算した正常時の分散値を記憶するようにしてもよい
ことは言うまでもない。
【0062】そして、比較器1(34)、比較器2(3
6)、比較器j(38)は演算された各分散値と正常時
の分散値とを比較した結果、例えば、演算された各分散
値が正常時の分散値の3倍を超えた時、異常と判定し、
比較器M(40)に出力する。
【0063】ここで、電圧波形の短時間フーリエ変換の
周波数1,2,・・・,jの分散値が、電圧状態の正常
・異常が区別できる理由を簡単に説明すると、電圧波形
の短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jは相
当周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけ
た時系列データの分散値は、正常の場合ある値のまわり
に分布する。異常になると、特定の周波数あるいは、全
部の周波数の分散値が正常の場合の分散値からずれる。
このずれ方は、異常な電圧に依存するので、分散値を比
較することで正常・異常の判別することができる。
【0064】そして、比較器M(40)、比較器1(3
4)、比較器2(36)、比較器j(38)の判定結果
と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・
異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。この
判定は、対象に応じて、設定器M(39)に格納してお
く。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が一つで
も異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
【0065】そして、最後に、比較器M(40)が異常
と判断すると、警報発生器41が異常電圧発生されたこ
とを明らかにすべく、表示装置(図示せず)に異常が発
生した旨を表示し、あるいは、プラントを監視する監視
装置(図示せず)等に異常が発生した旨を示す信号等を
出力し、一連の処理を終了する。
【0066】以上により、この実施の形態2によれば正
常・異常を判断する指標と成り得る電圧波形の短時間フ
ーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの分散値に基づ
いて、半導体検出器の正常・異常を判断するように構成
したので、短時間に判定できる。
【0067】実施の形態3.以下、この発明の実施の形
態3を図について説明する。図1はこの発明の実施の形
態3による半導体劣化診断装置の構成図であり、構成は
実施の形態1と同様であるので説明を省略するが、診断
器25の内容が異なり、この診断器25の内容について
は図4の構成図で説明する。
【0068】図4において、26は図1のA/D変換器
24から出力された時系列データY i に基づいて電圧波
形の短時間フーリエ変換、45は短時間フーリエ変換演
算器26から出力された周波数1(27)の歪度を演算
する歪度演算器1(演算手段)、46は短時間フーリエ
変換演算器26から出力された周波数2(28)の歪度
を演算する歪度演算器2(演算手段)、47は短時間フ
ーリエ変換演算器26から出力された周波数j(29)
の歪度を演算する歪度演算器j(演算手段)、なおこの
歪度演算器はj個設定しておく。
【0069】33は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の歪度を記憶する設定器1、34
は歪度演算器1(45)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数1(27)の歪度と、設定器
1(33)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数1(27)の歪度とを比較する比較器1(比較手
段)である。
【0070】35は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の歪度を記憶する設定器2、36
は歪度演算器2(46)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数2(28)の歪度と、設定器
2(35)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数2(28)の歪度とを比較する比較器2(比較手
段)である。
【0071】37は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の歪度を記憶する設定器j、38
は歪度演算器j(47)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数j(29)の歪度と、設定器
j(37)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数j(29)の歪度とを比較する比較器j(比較手
段)である。
【0072】なお、図では周波数1(27)、周波数2
(28),周波数j(29)という具合に3個で代表し
て表記しているが、実際にはj個の周波数が得られる。
同様に、比較器1(34)、比較器2(36)、比較器
j(38)という具合に3個で代表して表記している
が、実際にはj個の比較器が設けられている。また、設
定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)
という具合に3個で代表して表記しているが、実際には
j個の設定器が設けられている。
【0073】39は比較器1(34)、比較器2(3
6),・・・,比較器j(38)において正常電圧の場
合の許容パターンを記憶する設定器Mである。40は比
較器1(34)、比較器2(36),・・・,比較器j
(38)の比較結果と、設定器Mに記憶された正常時の
許容パターンとを比較する比較器、41は比較器40の
比較結果に基づいて警報を出力する警報発生器である。
【0074】次に動作について説明する。図1におい
て、半導体検出器で測定された電圧波形をA/D変換器
24が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディ
ジタル変換し、複数個の時系列データYi (i=1,
2,・・・,N)を出力するのは、実施の形態1と同様
である。
【0075】そして、図4のように複数個の時系列デー
タYi が診断器25の短時間フーリエ変換演算器26に
入力されて短時間フーリエ変換演算され、演算結果が歪
度演算器1(45)、歪度演算器2(46)、歪度演算
器j(47)に入力される迄は、実施の形態1と同様で
あるので説明を省略する。
【0076】短時間フーリエ変換結果が周波数1,2,
・・・,jで求められると、診断器25における歪度演
算器1(45)、歪度演算器2(46)、歪度演算器j
(47)が、以下に示すように、周波数1,2,・・
・,jの各歪度
【0077】
【数12】
【0078】を次式(6)により求める。
【0079】
【数13】
【0080】そして、歪度演算器1(45)、歪度演算
器2(46)、歪度演算器j(47)により各歪度が演
算されると、比較器1(34)、比較器2(36)、比
較器j(38)の電圧波形が正常であるときの、短時間
フーリエ変換の周波数1、2,・・・,jの分散値を設
定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)
から入力し、その演算された各歪度と正常時の各周波数
1,2,・・・,jの歪度と比較する。
【0081】ここで、設定器1(33)、設定器2(3
5)、設定器j(37)には、電圧波形が正常であると
きの、短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,j
の歪度が記憶されているが、外部の装置(図示せず)が
演算した正常時の歪度を記憶するようにしてもよいこと
は言うまでもない。
【0082】そして、比較器1(34)、比較器2(3
6)、比較器j(38)は演算された各歪度と正常時の
歪度を比較した結果、例えば、演算された各歪度が正常
時の歪度の3倍を超えた時、異常と判定し、比較器M
(40)に出力する。
【0083】ここで、電圧波形の短時間フーリエ変換の
周波数1,2,・・・,jの歪度が、電圧状態の正常・
異常が区別できる理由を簡単に説明すると、電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jは相当
周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた
時系列データの歪度は、正常の場合ある値のまわりに分
布する。異常になると、特定の周波数あるいは、全部の
周波数の歪度が正常の場合の歪度からずれる。このずれ
方は、異常な電圧に依存するので、歪度を比較すること
で正常・異常の判別することができる。
【0084】そして、比較器M(40)、比較器1(3
4)、比較器2(36)、比較器j(38)の判定結果
と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・
異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。この
判定は、対象に応じて、設定器M(39)に格納してお
く。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が一つで
も異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
【0085】そして、最後に、比較器M(40)が異常
と判断すると、警報発生器41が異常電圧発生されたこ
とを明らかにすべく、表示装置(図示せず)に異常が発
生した旨を表示し、あるいは、プラントを監視する監視
装置(図示せず)等に異常が発生した旨を示す信号等を
出力し、一連の処理を終了する。
【0086】以上により、この実施の形態3によれば正
常・異常を判断する指標と成り得る電圧波形の短時間フ
ーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの歪度に基づい
て半導体検出器の正常・異常を判断するように構成した
ので、短時間に判定できる。
【0087】実施の形態4.以下、この発明の実施の形
態4を図について説明する。図1はこの発明の実施の形
態4による半導体劣化診断装置の構成図であり、構成は
実施の形態1と同様であるので説明を省略するが、診断
器25の内容が異なり、この診断器25の内容について
は図5の構成図で説明する。以下、この発明の一実施の
形態を図について説明する。
【0088】図5において、26は図1のA/D変換器
24から出力された時系列データY i に基づいて電圧波
形の短時間フーリエ変換、45は短時間フーリエ変換演
算器26から出力された周波数1(27)の尖度を演算
する尖度演算器1(演算手段)、46は短時間フーリエ
変換演算器26から出力された周波数2(28)の尖度
を演算する尖度演算器2(演算手段)、47は短時間フ
ーリエ変換演算器26から出力された周波数j(29)
の尖度を演算する尖度演算器j(演算手段)、なおこの
尖度演算器はj個設定しておく。
【0089】33は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数1(27)の尖度を記憶する設定器1、34
は尖度演算器1(48)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数1(27)の尖度と、設定器
1(33)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数1(27)の尖度とを比較する比較器1(比較手
段)である。
【0090】35は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数2(28)の尖度を記憶する設定器2、36
は尖度演算器2(49)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数2(28)の尖度と、設定器
2(35)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数2(28)の尖度とを比較する比較器2(比較手
段)である。
【0091】37は正常電圧の場合の短時間フーリエ変
換の周波数j(29)の尖度を記憶する設定器j、38
は尖度演算器j(50)により演算された電圧波形の短
時間フーリエ変換の周波数j(29)の尖度と、設定器
j(37)に記憶された正常時の短時間フーリエ変換の
周波数j(29)の尖度とを比較する比較器j(比較手
段)である。
【0092】なお、図では周波数1(27)、周波数2
(28),周波数j(29)という具合に3個で代表し
て表記しているが、実際にはj個の周波数が得られる。
同様に、比較器1(34)、比較器2(36)、比較器
j(38)という具合に3個で代表して表記している
が、実際にはj個の比較器が設けられている。また、設
定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)
という具合に3個で代表して表記しているが、実際には
j個の設定器が設けられている。
【0093】39は比較器1(34)、比較器2(3
6),・・・,比較器j(38)において正常電圧の場
合の許容パターンを記憶する設定器Mである。40は比
較器1(34)、比較器2(36),・・・,比較器j
(38)の比較結果と、設定器Mに記憶された正常時の
許容パターンとを比較する比較器、41は比較器40の
比較結果に基づいて警報を出力する警報発生器(警報出
力手段)である。
【0094】次に動作について説明する。図1におい
て、半導体検出器で測定された電圧波形をA/D変換器
24が所定時間ごとにサンプリングしてアナログ・ディ
ジタル変換し、複数個の時系列データYi (i=1,
2,・・・,N)を出力するのは、実施の形態1と同様
である。
【0095】そして、図5のように複数個の時系列デー
タYi が診断器25の短時間フーリエ変換演算器26に
入力されて短時間フーリエ変換演算され、演算結果が尖
度演算器1(45)、尖度演算器2(46)、尖度演算
器j(47)に入力される迄は、実施の形態1と同様で
あるので説明を省略する。
【0096】短時間フーリエ変換結果が周波数1,2,
・・・,jで求められると、診断器25における尖度演
算器1(45)、尖度演算器2(46)、尖度演算器j
(47)が、以下に示すように、周波数1,2,・・
・,jの各尖度
【0097】
【数14】
【0098】を次式(7)により求める。
【0099】
【数15】
【0100】そして、尖度演算器1(48)、尖度演算
器2(49)、尖度演算器j(50)により各尖度が演
算されると、比較器1(34)、比較器2(36)、比
較器j(38)の電圧波形が正常であるときの、短時間
フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの分散値を設
定器1(33)、設定器2(35)、設定器j(37)
から入力し、その演算された各尖度と正常時の各周波数
1,2,・・・,jの尖度と比較する。
【0101】ここで、設定器1(33)、設定器2(3
5)、設定器j(37)には、電圧波形が正常であると
きの、短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,j
の尖度が記憶されているが、外部の装置(図示せず)が
演算した正常時の尖度を記憶するようにしてもよいこと
は言うまでもない。
【0102】そして、比較器1(34)、比較器2(3
6)、比較器j(38)は演算された各尖度と正常時の
尖度を比較した結果、例えば、演算された各尖度が正常
時の尖度の3倍を超えた時、異常と判定し、比較器M
(40)に出力する。
【0103】ここで、電圧波形の短時間フーリエ変換の
周波数1,2,・・・,jの尖度が、電圧状態の正常・
異常が区別できる理由を簡単に説明すると、電圧波形の
短時間フーリエ変換の周波数1,2,・・・,jは相当
周波数ごとのフィルタになっており、フィルタをかけた
時系列データの尖度は、正常の場合ある値のまわりに分
布する。異常になると、特定の周波数あるいは、全部の
周波数の尖度が正常の場合の尖度からずれる。このずれ
方は、異常な電圧に依存するので、尖度を比較すること
で正常・異常の判別することができる。
【0104】そして、比較器M(40)、比較器1(3
4)、比較器2(36)、比較器j(38)の判定結果
と正常時にあらかじめ定められた各周波数ごとの正常・
異常パターンと比較して最終的な判定を決定する。この
判定は、対象に応じて、設定器M(39)に格納してお
く。例えば、一番単純な設定基準は、各周波数が一つで
も異常なら、最終判断は異常であるという設定である。
【0105】そして、最後に、比較器M(40)が異常
と判断すると、警報発生器41が異常電圧発生されたこ
とを明らかにすべく、表示装置(図示せず)に異常が発
生した旨を表示し、あるいは、プラントを監視する監視
装置(図示せず)等に異常が発生した旨を示す信号等を
出力し、一連の処理を終了する。
【0106】以上により、この実施の形態4によれば正
常・異常を判断する指標と成り得る電圧波形の短時間フ
ーリエ変換の周波数1,2,・・・,jの尖度に基づい
て半導体検出器の正常・異常を判断するように構成した
ので、短時間に判定できる。
【0107】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、半導体検出器の出力信号波形をサンプリングして短
時間フーリエ変換し、周波数別の平均値を求め、出力電
圧の正常時の平均値との比較に応じて半導体検出器の良
否を判断するようにしたので、従来に比較して高速に判
断でき、また、平均値を採用することで、計算時間を短
縮することができる。
【0108】請求項2の発明によれば、半導体検出器の
出力信号波形をサンプリングして短時間フーリエ変換
し、周波数別の分散値を求め、出力電圧の正常時の分散
値との比較に応じて半導体検出器の良否を判断するよう
にしたので、従来に比較して高速に判断でき、また、分
散値を採用することで、ばらつきに異常が現れる現象の
感度向上もできる。
【0109】請求項3の発明によれば、半導体検出器の
出力信号波形をサンプリングして短時間フーリエ変換
し、周波数別の歪度値を求め、出力電圧の正常時の歪度
値との比較に応じて半導体検出器の良否を判断するよう
にしたので、従来に比較して高速に判断でき、また、歪
度を採用することで、偏りに異常が現れる現象の感度の
向上もできる。
【0110】請求項4の発明によれば、半導体検出器の
出力信号波形をサンプリングして短時間フーリエ変換
し、周波数別の尖度値を求め、出力電圧の正常時の尖度
値との比較に応じて半導体検出器の良否を判断するよう
にしたので、従来に比較して高速に判断でき、また、尖
度を採用することで、ひろがりに異常が現れる現象の感
度の向上もできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による半導体検出器
劣化診断装置の構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による半導体検出器
劣化診断装置の診断器の構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による半導体検出器
劣化診断装置の診断器の構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による半導体検出器
劣化診断装置の診断器の構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による半導体検出器
劣化診断装置の診断器の構成図である。
【図6】 従来の半導体検出器劣化診断装置の構成図で
ある。
【符号の説明】
21 電圧波形(信号波形) 22 フィルタ 23 増幅器 24 A/D変換
器 25 診断器 26 短時間フー
リエ変換演算器 27 周波数1 28 周波数2 29 周波数j 30 平均演算器
1 31 平均演算器2 32 平均演算器
j 33 設定器1 34 比較器1 35 設定器2 36 比較器2 37 設定器j 38 比較器j 39 設定器M 40 比較器M 41 警報発生器 42 分散演算器
1 43 分散演算器2 44 分散演算器
j 45 歪度演算器1 46 歪度演算器
2 47 歪度演算器j 48 尖度演算器
1 49 尖度演算器2 50 尖度演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 郁夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藤原 博次 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 犬島 浩 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2G088 GG21 KK24 LL26 5F088 BA20 LA07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体検出器の出力信号波形を検出する
    検出手段と、検出された信号波形をサンプリングして、
    複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、
    サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変換する
    演算手段と、上記演算結果の周波数別の平均値と、上記
    半導体検出器が正常時の上記周波数別の平均値とを比較
    し、この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否を
    判断する比較手段を備えた半導体検出器劣化診断装置。
  2. 【請求項2】 半導体検出器の出力信号波形を検出する
    検出手段と、検出された信号波形をサンプリングして、
    複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、
    サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変換する
    演算手段と、上記演算結果の周波数別の分散値と、上記
    半導体検出器が正常時の上記周波数別の分散値とを比較
    し、この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否を
    判断する比較手段を備えた半導体検出器劣化診断装置。
  3. 【請求項3】 半導体検出器の出力信号波形を検出する
    検出手段と、検出された信号波形をサンプリングして、
    複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、
    サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変換する
    演算手段と、上記演算結果の周波数別の歪度と、上記半
    導体検出器が正常時の上記周波数別の歪度とを比較し、
    この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否を判断
    する比較手段を備えた半導体検出器劣化診断装置。
  4. 【請求項4】 半導体検出器の出力信号波形を検出する
    検出手段と、検出された信号波形をサンプリングして、
    複数個の時系列データを出力するサンプリング手段と、
    サンプリングされた信号波形を短時間フーリエ変換する
    演算手段と、上記演算結果の周波数別の尖度と、上記半
    導体検出器が正常時の上記周波数別の尖度とを比較し、
    この比較結果に基づいて上記半導体検出器の良否を判断
    する比較手段を備えた半導体検出器劣化診断装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190069435A (ko) * 2016-10-20 2019-06-19 볼륨 그래픽스 게엠베하 워크피스의 컴퓨터 단층 촬영 검사를 위한 시스템의 기능 상태 모니터링 방법

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