演算機能:フィルタ

フィルタ機能について

フィルタ は系列データに指定した条件でフィルタ処理を行う機能です。

フィルタ は 移動平均 、 伝達関数 、 FIR 、 IIR の4種類が利用できます。

フィルタ処理を行うには系列データをリサンプリングする必要があります。
リサンプリングはフィルタの設定を行う フィルタウィンドウ で行うことができます。

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フィルタ機能の使い方

をクリックし フィルタ を選択することで下図のような フィルタウィンドウ が表示されます。
上段のタブで使用するフィルタの種類を切り替えることができます。

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移動平均

移動平均 では選択した系列データに対して指定した項数での移動平均を適用します。

移動平均 では現在の値から指定された項数分の過去値を使用し移動平均を算出します。

また、指定された項数よりもデータ数が少ない場合、過去値が取得できない区間を0として演算されます。

Example

移動平均 は以下のように使用します。

1. 移動平均を行う系列を選択します。
   入力バーをクリックすると、系列データが一覧となって表示されますので、その中から選択してください。
   系列データを選択すると、その系列データのサンプリングに関する統計量が自動で表示されます。
   

2. フィルタ処理を行うためにはリサンプリングを行う必要があります。
   表示された統計量等を参考にリサンプリング周期を設定してください。
   デフォルトでは系列データのサンプリング周期の平均値がセットされます。
   

3. 補間方式を選択します。

4. 項数を選択します。
   今回値、前回値、前々回値を使った移動平均を行うためには項数に3を設定します。

5. 以上で設定完了です。 OKボタンを押すと、新しいチャートに結果が表示されます。

名称	機能
系列	フィルタ処理を行う系列を選択します。
選択された系列のサンプリングの統計量	選択された系列の統計データを表示します。
リサンプリング周期	フィルタ処理を行うために必要なリサンプリング処理で使用するリサンプリング周期を設定します。 デフォルトで、選択された系列データのサンプリングの平均値が表示されます。
補間方式	データ点の補間方法を選択できます。
項数	項数を指定します。項数は2以上の正の整数で指定してください。

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伝達関数

伝達関数 では選択した系列データに対してリサンプリングを行った後、
与えられた1次、または2次の伝達関数を双一次変換しフィルタとして適用します。

Example

伝達関数 は以下のように使用します。

1. フィルタ処理を行う系列を選択します。
   入力バーをクリックすると、系列データが一覧となって表示されますので、その中から選択してください。
   系列データを選択すると、その系列データのサンプリングに関する統計量が自動で表示されます。
   

2. フィルタ処理を行うためにはリサンプリングを行う必要があります。
   表示された統計量等を参考にリサンプリング周期を設定してください。
   デフォルトでは系列データのサンプリング周期の平均値がセットされます。
   

3. 補間方式を選択します。

4. 伝達関数を設定します。 まず、伝達関数の次数を選択します。
   次数を選択すると、 式の画像が自動で切り替わります。
   伝達関数は画像内の係数を入力して設定します。

   式と係数の関係は次のようになっています。

   次数：1次 $$H(s) = \frac{bs+c}{s+a}$$

   次数：2次 $$H(s) = \frac{Cs^2+Ds+E}{s^2+As+B}$$

   

5. 以上で設定完了です。 OKボタンを押すと、新しいチャートに結果が表示されます。

名称	機能
系列	フィルタ処理を行う系列を選択します。
選択された系列のサンプリングの統計量	選択された系列の統計データを表示します。
リサンプリング周期	フィルタ処理を行うために必要なリサンプリング処理で使用するリサンプリング周期を設定します。 デフォルトで、選択された系列データのサンプリングの平均値が表示されます。
フィルタ次数	フィルタの次数を選択します。 1:First は1次、2:Second は2次となります。
補間方式	データ点の補間方法を選択できます。
式	フィルタ次数 で選択された伝達関数の式を表示します。 1次の場合はa,b,cに、2次の場合はA,B,C,D,Eに数値を入力して適用する伝達関数を作成します。

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FIR

FIR では指定された系列データに対してリサンプリングを行った後、 フィルタ長、フィルタタイプ、窓関数、カットオフ周波数から窓関数法により設計された直線位相特性を持つFIRフィルタを適用します。

フィルタ長は3以上の奇数のみ指定可能です。

Example

FIRは以下のように使用します。

1. フィルタ処理を行う系列を選択します。
   入力バーをクリックすると、系列データが一覧となって表示されますので、その中から選択してください。
   系列データを選択すると、その系列データのサンプリングに関する統計量が自動で表示されます。
   

2. フィルタ処理を行うためにはリサンプリングを行う必要があります。
   表示された統計量等を参考にリサンプリング周期を設定してください。
   デフォルトでは系列データのサンプリング周期の平均値がセットされます。
   

3. 補間方式を選択します。

4. フィルタ長を入力します。
   フィルタ長は3以上の奇数を入力してください。
   

5. フィルタタイプを選択します。
   フィルタタイプは　LPF 、 HPF 、 BPFから選択できます。

6. 窓関数を選択します。
   窓関数はRectangular:方形窓 、Hanning:ハン窓 、 Hamming:ハミング窓 、Blackman:ブラックマン窓 から選択できます。
   

7. 遮断周波数を入力します。
   フィルタタイプが　LPF 、 HPF の場合は遮断周波数を、
   BPFの場合は低域遮断周波と高域遮断周波数を入力します。

8. 以上で設定完了です。 OKボタンを押すと、新しいチャートに結果が表示されます。

名称	機能
系列	フィルタ処理を行う系列を選択します。
選択された系列のサンプリングの統計量	選択された系列の統計データを表示します。
リサンプリング周期	フィルタ処理を行うために必要なリサンプリング処理で使用するリサンプリング周期を設定します。 デフォルトで、選択された系列データのサンプリングの平均値が表示されます。
補間方式	データ点の補間方法を選択できます。
フィルタ長	フィルタ長を指定します。 フィルタ長には3以上の奇数を入力してください。
窓関数	フィルタの設計に使用する窓関数の選択を行います。 Rectangular:方形窓 、Hanning:ハン窓 、 Hamming:ハミング窓 、Blackman:ブラックマン窓 の4種類から選択できます。
フィルタタイプ	フィルタのタイプを設定します。 LPF 、 HPF 、 BPF から選択できます。
遮断周波数	フィルタタイプ が LPF または HPF の時の遮断周波数を指定します。 遮断周波数はサンプリング周波数の1/2未満の値を指定してください。
低域遮断周波数	フィルタタイプ が BPFの時の低域遮断周波数を指定します。 低域遮断周波数はサンプリング周波数の1/2未満の値、且つ高域遮断周波数未満の値を指定してください。
高域遮断周波数	フィルタタイプ が BPFの時の高域遮断周波数を指定します。 高域遮断周波数はサンプリング周波数の1/2未満の値、且つ低域遮断周波数より大きい値を指定してください。

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IIR

IIR では指定された系列データに対してリサンプリングを行った後、 フィルタタイプ、フィルタ特性、通過帯域エッジ周波数、阻止帯域エッジ周波数、通過帯域リップル、阻止帯域の減衰量から伝達関数を設計し、 双一次変換を行ったものを適用します。

Example

IIRは以下のように使用します。

1. フィルタ処理を行う系列を選択します。
   入力バーをクリックすると、系列データが一覧となって表示されますので、その中から選択してください。
   系列データを選択すると、その系列データのサンプリングに関する統計量が自動で表示されます。
   

2. フィルタ処理を行うためにはリサンプリングを行う必要があります。
   表示された統計量等を参考にリサンプリング周期を設定してください。
   デフォルトでは系列データのサンプリング周期の平均値がセットされます。
   

3. 補間方式を選択します。

4. フィルタタイプを選択します。
   フィルタタイプは　LPF 、 HPF から選択できます。
   

5. 通過帯域エッジ周波数/阻止帯域エッジ周波数を設定します。
   通過/遮断させる周波数領域を設定します。

   フィルタタイプが　LPFの場合は 通過帯域エッジ周波数 < 阻止帯域エッジ周波数で設定してください。

   フィルタタイプが　HPFの場合は 通過帯域エッジ周波数 > 阻止帯域エッジ周波数で設定してください。

   

6. 通過帯域リップル/素子帯域の減衰量
   通過帯域で許容できるリップルの大きさと、阻止帯域の減衰量を設定します。 基準を0[dB]とし、減衰量を設定しますので、設定する値は正の数となります。

   通過帯域リップル < 素子帯域の減衰量となるように設定してください。

   

7. 以上で設定完了です。 OKボタンを押すと、新しいチャートに結果が表示されます。

名称	機能
系列	フィルタ処理を行う系列を選択します。
選択された系列のサンプリングの統計量	選択された系列の統計データを表示します。
リサンプリング周期	フィルタ処理を行うために必要なリサンプリング処理で使用するリサンプリング周期を設定します。 デフォルトで、選択された系列データのサンプリングの平均値が表示されます。
補間方式	データ点の補間方法を選択できます。
フィルタタイプ	フィルタのタイプを設定します。 LPF 、 HPF から選択できます。
通過帯域エッジ周波数	通過帯域エッジ周波数を指定します。 通過帯域エッジ周波数に指定できる周波数は下図の Fp を参照してください。
阻止帯域エッジ周波数	阻止帯域エッジ周波数を指定します。 阻止帯域エッジ周波数に指定できる周波数は下図の Fs を参照してください。
通過帯域リップル	通過帯域で許容できるリップルの大きさを設定します。 通過帯域リップルの範囲については下図の Ap を参照してください。
阻止帯域の減衰量	阻止帯域でどこまで減衰させるかを設定します。 阻止帯域の減衰量の範囲については下図の As を参照してください。

Ap:パスバンド端減衰量、As:ストップバンド端減衰量 Tsum:サンプリング周波数