DE10304170B4 - Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals - Google Patents

Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals Download PDF

Info

Publication number
DE10304170B4
DE10304170B4 DE2003104170 DE10304170A DE10304170B4 DE 10304170 B4 DE10304170 B4 DE 10304170B4 DE 2003104170 DE2003104170 DE 2003104170 DE 10304170 A DE10304170 A DE 10304170A DE 10304170 B4 DE10304170 B4 DE 10304170B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
test signal
broadband
discrete
unknown
response
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2003104170
Other languages
German (de)
Other versions
DE10304170A1 (en
Inventor
Klaus Prof. Dr.-Ing. Lehmann
Jochen Dipl.-Ing. Lehnert (FH)
Peter Dipl.-Ing. Kartmann
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.)
Kartmann Peter De
LEHMANN, KLAUS, PROF. DR.-ING., DE
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2003104170 priority Critical patent/DE10304170B4/en
Publication of DE10304170A1 publication Critical patent/DE10304170A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10304170B4 publication Critical patent/DE10304170B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer unbekannten, diskreten oder kontinuierlichen, Übertragungsfunktion eines technischen oder biologischen Systems bei möglichst geringer Systembelastung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erregung ein breitbandiges, determiniertes Testsignal verwendet wird, welches der Impulsantwort eines ersten, diskreten Hilbert-Transformators entspricht.method to determine an unknown, discrete or continuous, transfer function a technical or biological system if possible low system load, characterized in that for excitement a broadband, determinate test signal is used, which the impulse response of a first, discrete Hilbert transformer equivalent.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, mit dem die unbekannte Übertragungsfunktion H(p) beziehungsweise der Frequenzgang H(f) mit p = σ + j2πf eines technischen oder biologischen Systems ohne unzulässig hohe Systembelastung, wie sie bei Impuls- oder Sprungerregung auftritt, messtechnisch bestimmt werden kann. Dabei können auch unbekannte Systeme bei regelungstechnischen Anwendungen im geschlossenen Regelkreis bestimmt werden.The The invention relates to a method and a device for carrying out the Method by which the unknown transfer function H (p) or the frequency response H (f) with p = σ + j2πf of a technical or biological system without unduly high system load, as it occurs with impulse or jump excitation, metrologically can be determined. It can also unknown systems in control applications in the closed loop can be determined.

In 1 sind die klassischen Verfahren zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens, d.h. des Frequenzganges H(f) von linearen, zeitinvarianten Systemen dargestellt.In 1 are the classical methods for determining the transmission behavior, ie the frequency response H (f) of linear, time-invariant systems.

In der ersten Spalte sind die bekannten Testsignale x(t), in der zweiten Spalte die zugehörigen Signal-Spektren (Beträge der Fouriertransformierten der Signale) und in der dritten Spalte die Systemantworten dargestellt.In the first column are the known test signals x (t), in the second Column the associated Signal spectra (amounts the Fourier transform of the signals) and in the third column the system responses are shown.

Die Zeilen (1) und (2) zeigen auf, dass sich aus der Impuls- oder der Sprungantwort durch Fouriertransformation die vollständige Ortskurve (der Frequenzgang) bestimmen lässt. Dabei stellen Impuls- oder Sprungerregung eine hohe Systembelastung dar, welche von empfindlichen Systemen, beispielsweise biologische Anordnungen, nicht ohne weiteres verkraftet werden können. Andererseits benötigt man bei unbekannter (hoher) Eckfrequenz des zu analysierenden Systems sehr breitbandige Erregungen; hier ist der Impuls besser geeignet als der Sprung.The Lines (1) and (2) indicate that the pulse or the Step response by Fourier transform the complete locus (the frequency response) lets determine. In this case, impulse or step excitation place a high load on the system Which of sensitive systems, such as biological Arrangements, can not be easily coped with. on the other hand needed one at unknown (high) corner frequency of the system to be analyzed very broadband excitations; Here the impulse is better suited as the jump.

In der Zeile (3) ist die klassische Messtechnik, d.h. Erregung mit einem sinusförmigen Signal dargestellt. Für eine feste Frequenz f0 wird nach dem Einschwingvorgang wieder ein sinusförmiges Signal mit gleicher Frequenz, anderer Amplitude und anderer Phase erhalten. Die jeweiligen Amplituden und Phasen repräsentieren dann Punkte der Ortskurve bzw. des Frequenzganges des zu analysierenden Systems. Dieses Verfahren ist bei Systemen, welche breitbandig zu messen sind, sehr zeitaufwendig.Line (3) shows the classical measuring technique, ie excitation with a sinusoidal signal. For a fixed frequency f 0 , a sinusoidal signal having the same frequency, different amplitude and different phase is again obtained after the transient process. The respective amplitudes and phases then represent points of the locus or the frequency response of the system to be analyzed. This method is very time consuming in systems that need to be measured over a broadband range.

In der Zeile (4) ist ein modernes Analyseverfahren dargestellt, bei dem die Erregung mit einem breitbandigen Zufallssignal erfolgt. Näheres dazu ist durch die Vorträge und die Veröffentlichungen von Prof. Dr. Klaus Lehmann und Jochen Lehnert anlässlich der XVI.In the line (4) is a modern analysis method shown in the excitation is done with a broadband random signal. For details, this is through the lectures and the publications by Prof. dr. Klaus Lehmann and Jochen Lehnert on the occasion of XVI.

Internationalen Konferenz „Science in Practice" in Budapest im April 2000 und durch den Beitrag von Prof. Jürgen Weith anlässlich der XVII. Internationalen Konferenz „Science in Practice" in Schweinfurt im Mai 2001 beschrieben.international Conference "Science in practice "in Budapest in April 2000 and by the contribution of Prof. Jürgen Weith on the occasion of the XVII. International conference "Science in Practice" in Schweinfurt im May 2001.

Die internationale Patentanmeldung WO 00/13032 A1 beschreibt die Analyse der Übertragungsfunktion eines unbekannten Systems mittels verschiedener Verfahrensmöglichkeiten bei möglichst geringer Systembelastung. Allerdings erfordern die beschriebenen Verfahren aufgrund der verwendeten Testsignale einen hohen messtechnischen Aufwand, um die Testsignale zu erzeugen bzw. zu analysieren.The International patent application WO 00/13032 A1 describes the analysis the transfer function an unknown system by means of various process options if possible low system load. However, the described require Method due to the test signals used a high metrological Effort to generate or analyze the test signals.

Trotz der vielfältigen Auswahlmöglichkeiten an Signalen und der stetigen Verbesserungen liegt der Erfindung noch immer das Problem zugrunde, ein einfach zu realisierendes Verfahren aufzuzeigen, mit dem die Übertragungsfunktion eines Systems ohne unzulässig hohe Systembelastungen messtechnisch bestimmt werden kann.In spite of the diverse options to signals and the continuous improvements is the invention still the problem behind, an easy to implement process show, with the transfer function of a system without impermissible high system loads can be determined metrologically.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem spezielle breitbandige deterministische, d.h. vorgegebene Testsignale verwendet werden, die bei gleicher Qualität des Ergebnisses eine deutlich geringere Systembelastung gegenüber einer Impuls- oder Sprungerregung aufweisen, als dies bei den Verfahren im Stand der Technik der Fall ist und deren Erzeugung und Analyse mit deutlich geringerem Aufwand verbunden ist.It is therefore an object of the present invention, a device and to identify a method whereby special broadband deterministic, i.e. predetermined test signals are used, with the same quality of the result a significantly lower system load compared to a pulse or jump excitation than in the prior art methods is and their generation and analysis with significantly less effort connected is.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1 or by a Device according to claim 10 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass zur Erregung des Systems ein breitbandiges, determiniertes Testsignal verwendet wird, welches der Impulsantwort eines ersten diskreten Hilbert-Transformators entspricht.The inventive method and the device is characterized in that the Er a broadband, determinate test signal is used, which corresponds to the impulse response of a first discrete Hilbert transformer.

Die Basis der erfindungsgemäß bevorzugten, vorteilhaften Signalerzeugung zur messtechnischen Bestimmung des Frequenzganges H(f) eines unbekannten Systems bildet die sogenannte Hilbert-Transformation eines eindimensionalen Zeitsignales ν(t). Wird das Signal-Spektrum (also die Fouriertransformierte des Signals) des Ursprungssignals mit

Figure 00030001
mit dem Hilbert-Transformationskern im Frequenzbereich –jsgn(f), multipliziert, so erhält man nach Rücktransformation in den Zeitbereich das Signal ν ^(t) die Hilberttransformierte von ν(t). Das Ursprungssignal ν(t) und das hilberttransformierte Signal ν ^(t) sind orthogonal zueinander. Wird jetzt das Signal ν ^(t) erneut einer Hilbert-Transformation unterworfen, so wird das inverse Ursprungssignal abzüglich des Gleichanteiles erhalten.The basis of the inventively preferred, advantageous signal generation for metrological determination of the frequency response H (f) of an unknown system forms the so-called Hilbert transformation of a one-dimensional time signal ν (t). Is the signal spectrum (ie the Fourier transform of the signal) of the original signal with
Figure 00030001
multiplied by the Hilbert transform kernel in the frequency domain -jsgn (f), we obtain the signal ν ^ (t) after Hilbert transformation into the time domain, the Hilbert transform of ν (t). The original signal ν (t) and the hilbert transformed signal ν ^ (t) are orthogonal to each other. If the signal ν ^ (t) is again subjected to a Hilbert transformation, the inverse original signal minus the DC component is obtained.

Die 2 und 3 verdeutlichen diesen Sachverhalt in grafischer Darstellung, wobei 2 das Ursprungssignal (oben) sowie das einfach hilberttransformierte Signal (unten) zeigt, und 3 das einfach hilberttransformierte Signal (oben) sowie das zweifach hilberttransformierte Signal (unten) zeigt.The 2 and 3 clarify this fact in graphic representation, where 2 the original signal (top) and the simple hilbert transformed signal (bottom) shows, and 3 the simply hilbert transformed signal (top) and the double hilbert transformed signal (bottom) shows.

Die Fourier-Rücktransformierte des Hilbert-Transformationskernes –jsgn(f) ist bekannterweise

Figure 00030002
Es ist die Impulsantwort eines Systemes, welches die kontinuierliche Hilbert-Transformation ausführt. Diese Tatsache ist seit etwa 150 Jahren bekannt, nur lässt sich ein analoges (kontinuierliches) System mit der geforderten Impulsantwort nicht realisieren. Durch die steigende Verbreitung der digitalen Signalverarbeitung in den letzten 15 Jahren wurde offenbar, dass eine diskrete Realisierung eines Systemes zur Hilbert-Transformation mit sogenannten FIR-Filtern (Finite-Impulse-Response) mit fast beliebiger Genauigkeit möglich ist.The Fourier inverse transform of the Hilbert transform kernel -jsgn (f) is known
Figure 00030002
It is the impulse response of a system that performs the continuous Hilbert transform. This fact has been known for about 150 years, only an analogue (continuous) system with the required impulse response can not be realized. Due to the increasing popularity of digital signal processing in the last 15 years, it has become clear that a discrete realization of a system for Hilbert transformation with so-called finite impulse response (FIR) filters is possible with almost any accuracy.

Mit der ganzzahligen Laufvariablen k ergibt sich die Impulsantwort eines diskreten Hilbert- Transformators zu

Figure 00040001
With the integer variable k, the impulse response of a discrete Hilbert transformer results
Figure 00040001

Damit wird die unendliche Verstärkung bei kT = 0, die bei analoger Realisierung erforderlich ist, vermieden. T ist dabei der äquidistante Abtasttakt des diskreten Systems HH(z). Eine Verschiebung und Fensterung der diskreten Impulsantwort führt zu einem realisierbaren diskreten System.Thus, the infinite gain at kT = 0, which is required for analog implementation, avoided. T is the equidistant sampling clock of the discrete system H H (z). A shift and windowing of the discrete impulse response leads to a realizable discrete system.

Zunächst wird der bevorzugte erfindungsgemäße Gedanke zur Ermittlung der unbekannten Übertragungsfunktion H(z) eines diskreten Systems erklärt. In 4 wird ein diskretes Hilbert-Transformationssystem HH(z) mit einem diskreten Deltaimpuls γ0(k) erregt. Das Ausgangssignal x(k) ist von der Form

Figure 00040002
mit N als ganzzahliger Verschiebungsparameter, der zur Realisierung des ersten Systems HH(z) erforderlich ist. Das in der Kette folgende unbekannte System H(z), dessen Übertragungsfunktion ermittelt werden soll, wird somit mit einer wertmäßig endlichen Folge x(k), deren Hüllkurve mit 1 / k abnimmt, erregt und das Antwort-Signal y(k) ermittelt.First, the preferred inventive concept for determining the unknown transfer function H (z) of a discrete system will be explained. In 4 For example, a discrete Hilbert transform system H H (z) is excited with a discrete delta pulse γ 0 (k). The output signal x (k) is of the form
Figure 00040002
with N as integer displacement parameter required to implement the first system H H (z). The unknown system H (z) following in the chain, whose transfer function is to be determined, is thus excited with a value-finite sequence x (k) whose envelope decreases by 1 / k, and the response signal y (k) is determined.

Eine erneute Hilbert-Transformation des Antwort-Signals y(k) mit dem gleichen System HH(z), wie es zur Signalgenerierung von x(k) verwendet wird, liefert die vom Gleichanteil x(k) befreite inverse Impulsantwort h0(k) des unbekannten Systems H(z). Eine diskrete Fourier-Transformation dieses Signales führt schließlich zu H(z). Dabei kann der fehlende Gleichgrößenübertragungsfaktor H(z = 1) entweder durch einfache getrennte Messung oder aus der Interpolation des gewonnenen Spektrums von h0(k) gewonnen werden.A new Hilbert transform of the response signal y (k) with the same system H H (z) as used to generate the signal of x (k) provides that of the DC component x (k) freed inverse impulse response h 0 (k) of the unknown system H (z). A discrete Fourier transform of this signal eventually leads to H (z). In this case, the missing constant-size transmission factor H (z = 1) can be obtained either by simple separate measurement or by the interpolation of the acquired spectrum of h 0 (k).

Im diskreten Frequenzbereich für z = e mit Ω = ω·T als normierte Kreisfrequenz wird die Basis des Erfindungsgedankens offenbar: Jedes Teilsystem HH(e), welches eine Hilbert-Transformation ausführt, hat den Frequenzgang HH(e) = –jsgn(Ω).In the discrete frequency range for z = e with Ω = ω · T as the normalized angular frequency, the basis of the inventive idea becomes obvious: Each subsystem H H (e ) which performs a Hilbert transformation has the frequency response H H (e ) = -jsgn (Ω).

Mit

Figure 00050001
wird am Ausgang der Systemkaskade in 4 die folgende diskrete Fourier-Transformation erhalten: DFT{–h0(k)} = –jsgn(Ω)·H(e)·[–jsgn(Ω)] = [–jsgn(Ω)]·[–jsgn(Ω)]·H(e) = –H(e) With
Figure 00050001
is at the output of the system cascade in 4 receive the following discrete Fourier transform: DFT {-h 0 (k)} = -jsgn (Ω) · H (e ) · [-Jsgn (Ω)] = [-jsgn (Ω)] · [-jsgn (Ω)] · H (e ) = -H (e )

Dieser Zusammenhang besteht, weil man bei vorausgesetzten Linear-Time-Invariant-(LTI)-Systemen die Reihenfolge in der Kaskadenordnung vertauschen kann. Somit ist die diskrete Fourier-Transformation DFT{–h0(k)} = –H(e), und damit ist die Impulsantwort h0(k) bis auf den Gleichanteil

Figure 00050002
bestimmbar.This relationship exists because assuming linear-time-invariant (LTI) systems, the order in the cascade order can be reversed. Thus, the discrete Fourier transform DFT {-h 0 (k)} = -H (e ), and thus the impulse response h is 0 (k) except for the DC component
Figure 00050002
determinable.

In 5 ist der Betragsfrequenzgang eines diskreten Hilbert-Transformators 42. Ordnung, der mit dem REMEZ-EXCHANGE-Algorithmus entworfen wurde, dargestellt. 6 zeigt die dazugehörige endliche Impulsantwort, die der diskreten Folge x(k) in 4 für dieses Beispiel entspricht.In 5 Fig. 4 illustrates the magnitude response of a discrete 42nd order Hilbert transformer designed with the REMEZ EXCHANGE algorithm. 6 shows the corresponding finite impulse response, that of the discrete sequence x (k) in 4 for this example corresponds.

Hier ist gut erkennbar, dass statt eines einzelnen hohen Impulses bei k = 0 das unbekannte System mit einer größeren endlichen Anzahl von Impulsen, die in den Werten mit 1 / k abfallen, erregt wird, wobei das Frequenzspektrum, siehe 5, breitbandig fast konstant ist.Here it is clearly recognizable that instead of a single high pulse at k = 0, the unknown system is excited with a larger finite number of pulses falling in the values of 1 / k, the frequency spectrum, see 5 , broadband is almost constant.

Ein weiterer Vorteil des besonders bevorzugten Verfahrens der Erregung des unbekannten Systemes H(z) mit breitbandigen endlich langen determinierten Signalen besteht darin, dass man das in 4 gezeigte Signal x(k) vor der Beaufschlagung von H(z) differenziert oder integriert. Die jeweils dazu inverse Operation ist auf der Empfangsseite vor oder nach der Hilbert-Transformation anzuordnen, um die Impulsantwort h0(k) des zu analysierenden Systems H(z) zu bestimmen. Den erklärten Sachverhalt schildert die 7 in grafischer Darstellung, wobei an oberster Position der schon in Zusammenhang mit 4 beschriebene Weg dargestellt ist und in der mittleren sowie der unteren Position die Differentiation bzw. Integration von x(k) vor und nach der Beaufschlagung auf das System H(z) dargestellt ist.A further advantage of the particularly preferred method of exciting the unknown system H (z) with broadband, finite, long-term determined signals is that the in 4 shown signal x (k) prior to the application of H (z) differentiated or integrated. The respective inverse operation is to be arranged on the receiving side before or after the Hilbert transformation in order to determine the impulse response h 0 (k) of the system H (z) to be analyzed. The explained facts describe the 7 in graphical representation, being at the top of the already in connection with 4 described way and in the middle and the lower position, the differentiation or integration of x (k) before and after the application to the system H (z) is shown.

Für diese Fälle zeigt 8 das durch Differentiation von x(k) entstandene Testsignal für H(z), während 9 das durch Integration von x(k) entstandene Testsignal auflistet.For these cases shows 8th the test signal for H (z) resulting from differentiation of x (k) during 9 which lists the test signal resulting from the integration of x (k).

Der Vorteil von differenzierten oder integrierten Testsignalen besteht darin, dass differenzierte Testsignale eine Anhebung des Erregungsspektrums für höhere Frequenzen bewirken, integrierte Testsignale hingegen eine Absenkung des Erregungsspektrums für höhere Frequenzen zur Folge haben.Of the Advantage of differentiated or integrated test signals in that differentiated test signals increase the excitation spectrum for higher frequencies In contrast, integrated test signals reduce the excitation spectrum for higher frequencies have as a consequence.

Schließlich wird im Zusammenhang mit 10 noch geschildert, wie mit den neuen erfindungsgemäß vorteilhaften determinierten endlich langen Testsignalen die Analyse kontinuierlicher (analoger) Systeme H(p) vorgenommen werden kann.Finally it will be related to 10 described how the analysis of continuous (analogous) systems H (p) can be carried out with the new inventively advantageous determinate finite length test signals.

Die endlich lange Testfunktion x(k) braucht nicht explizit durch ein erstes Hilbert-Transformationssystem erzeugt zu werden, vielmehr kann man die bekannten und berechenbaren Werte in einem Festwertspeicher ablegen und diese durch eine Mikrocontrollersteuerung nacheinander abrufen. Auch die differenzierten oder integrierten Testsignale können – einmal berechnet – in einem Festwertspeicher abgelegt werden.The finally long test function x (k) does not need explicitly by a first Hilbert transformation system to be produced, but you can the known and predictable Store values in a read-only memory and this by a microcontroller call one after the other. Even the differentiated or integrated Test signals can - once calculated - in stored in a read-only memory.

Über einen Taktgenerator wird der Controller veranlasst, die im Festwertspeicher (z.B. ROM, EPROM, etc) abgelegten Werte einmalig oder periodisch mit wählbaren Pausen nacheinander auf einen Digital-Analog-Converter (DAC) auszugeben. Der nachgeschaltete Sample & Hold-Kreis (S&H) erzeugt das wertdiskrete, zeitkontinuierliche Testsignal, welches als Erregung des unbekannten Systems H(p) dient (siehe 11).Using a clock generator, the controller causes the values stored in the read-only memory (eg ROM, EPROM, etc.) to be output once or periodically with selectable pauses in succession to a digital-to-analog converter (DAC). The downstream Sample & Hold circuit (S & H) generates the value-discrete, time-continuous test signal, which serves as excitation of the unknown system H (p) (see 11 ).

Der Ausgang dieses Systems wird über einen Analog-Digital-Converter (ADC) in die diskrete Form gebracht, der digitalen Hilbert-Transformation unterworfen und entweder direkt, integriert oder differenziert als –h0(k) weiter ausgewertet. Eine eventuell nachfolgende diskrete Fourier-Transformation liefert direkt den Frequenzgang des unbekannten Systems H(p).The output of this system is brought into the discrete form via an analog-to-digital converter (ADC), subjected to the digital Hilbert transformation and further evaluated either directly, integrated or differentiated as -h 0 (k). Any subsequent discrete Fourier transform directly provides the frequency response of the unknown system H (p).

Die Integration oder Differentiation auf der Auswerteseite in 11 stellt dabei jeweils die inverse Operation zu der für die Generierung des Testsignales verwendeten Vorschrift dar.The integration or differentiation on the evaluation page in 11 In each case represents the inverse operation to the rule used for the generation of the test signal.

Claims (18)

Verfahren zur Ermittlung einer unbekannten, diskreten oder kontinuierlichen, Übertragungsfunktion eines technischen oder biologischen Systems bei möglichst geringer Systembelastung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erregung ein breitbandiges, determiniertes Testsignal verwendet wird, welches der Impulsantwort eines ersten, diskreten Hilbert-Transformators entspricht.Method for determining an unknown, discrete or continuous, transfer function of a technical or biological system with the least possible system load, characterized in that a broadband, determined test signal is used for excitation, which corresponds to the impulse response of a first, discrete Hilbert transformer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion des unbekannten Systems bei Erregung nach Anspruch 1 einer zweiten Hilbert-Transformation unterworfen wird, wodurch sich direkt die negative Impulsantwort des unbekannten Systems ergibt.Method according to claim 1, characterized in that that the response of the unknown system when excited according to claim 1 is subjected to a second Hilbert transform, whereby directly gives the negative impulse response of the unknown system. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das breitbandige, determinierte Testsignal einer Digital/Analogwandlung mit nachfolgendem Sample & Hold Kreis unterworfen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the broadband, determined test signal of a digital / analog conversion with subsequent sample & hold Circle is subjected. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion des unbekannten Systems einer Analog/Digitalwandlung unterzogen wird und die zweite Hilbert-Transformation im diskreten Bereich vorgenommen wird.Method according to one of claims 2 or 3, characterized that the reaction of the unknown system of an analog / digital conversion and the second Hilbert transform in discrete Area is made. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das breitbandige, determinierte Testsignal in Form einer Folge von diskreten Signalwerten generiert wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the broadband, determinate test signal in the form of a sequence is generated by discrete signal values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das breitbandige, determinierte Testsignal differenziert wird, um vorwiegend hochfrequente Frequenzanteile für die Analyse des unbekannten Systems zu bevorzugen.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the broadband, determinate test signal is differentiated, predominantly high-frequency frequency components for the analysis of the unknown Systems prefer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das breitbandige, determinierte Testsignal integriert wird, um vorwiegend tieffrequente Frequenzanteile für die Analyse des unbekannten Systems zu bevorzugen.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the broadband, determined test signal is integrated, predominantly low-frequency frequency components for the analysis of the unknown system to prefer. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur einfachen Systemanalyse die jeweils zur Differentiation oder zur Integration des Testsignals inverse Operation vor oder nach der zweiten Hilbert-Transformation ausgeführt wird.Process according to claims 6 or 7, characterized that for easy system analysis each for differentiation or to integrate the test signal inverse operation before or after the second Hilbert transform. Verfahren nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das generierte Testsignal einmalig, periodisch wiederholt oder periodisch wiederholt mit dazwischen liegenden definierten Pausen erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the generated test signal once, periodically repeated or periodically repeated with intermediate defined Breaks is generated. Vorrichtung zur Ermittlung einer unbekannten, diskreten oder kontinuierlichen Übertragungsfunktion eines technischen oder biologischen Systems bei möglichst geringer Systembelastung, wobei die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines Testsignals, Mittel zum Erregen des Systems mit dem Testsignal und Mittel zum Erfassen der Reaktion des Systems umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Testsignals ein breitbandiges, determiniertes Testsignal erzeugen, welches der Impulsantwort eines ersten, diskreten Hilbert-Transformators entspricht.Device for detecting an unknown, discrete or continuous transfer function a technical or biological system if possible low system load, the device means for generating a test signal, means for energizing the system with the test signal and means for detecting the response of the system thereby in that the means for generating a test signal generate a broadband, determinate test signal, which is the Impulse response of a first, discrete Hilbert transformer corresponds. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen der Reaktion des Systems eine Einrichtung umfassen, welche die erfasste Reaktion einer zweiten Hilbert-Transformation unterwirft, wodurch sich direkt die negative Impulsantwort des unbekannten Systems ergibt.Device according to claim 10, characterized in that that the means for detecting the response of the system is a device which subjects the sensed response to a second Hilbert transform, which directly causes the negative impulse response of the unknown system results. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des breitbandigen, determinierten Testsignals eine Einrichtung zur Digital/Analogwandlung mit nachfogendem Sample&Hold Kreis beinhalten, welcher das Testsignal unterworfen wird.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the means for generating the broadband, determinate test signal include a digital / analog conversion device with replicating Sample & Hold circuit, which is subjected to the test signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erfassen der Reaktion des Systems eine Einrichtung zur Analog/Digitalwandlung der erfassten Reaktion beinhalten, sowie eine Einrichtung, um die zweite Hilbert-Transformation im diskreten Bereich vorzunehmen.Device according to one of claims 11 or 12, characterized that the means for detecting the response of the system is a device for analog / digital conversion of the detected reaction, as well as a means to discrete the second Hilbert transform Make area. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen des breitbandigen, determinierten Testsignals eine Einrichtung beinhalten, um das Testsignal als Folge von diskreten Signalwerten zu generieren.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the means for generating the broadband, determinate test signal include means for passing the test signal as a result of discrete ones Generate signal values. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines breitbandigen, determinierten Testsignals eine Differentiationseinrichtung umfassen, um vorwiegend hochfrequente Frequenzanteile für die Analyse des Systems zu bevorzugen.Device according to one of claims 10 to 14, characterized that means for generating a broadband, deterministic Test signal comprise a differentiation device to predominantly high-frequency Frequency shares for to prefer the analysis of the system. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines breitbandigen, determinierten Testsignals eine Integrationseinrichtung umfassen, um vorwiegend tieffrequente Frequenzanteile für die Analyse des Systems zu bevorzugen.Device according to one of claims 10 to 14, characterized that means for generating a broadband, deterministic Test signal include an integration device, mainly low-frequency Frequency shares for to prefer the analysis of the system. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vereinfachung der Systemanalyse die Mittel zum Erfassen der Reaktion des Systems eine Einrichtung umfassen, welche jeweils die zur Differentiation oder zur Integration des Testsignals inverse Operation vor oder nach der zweiten Hilbert-Transformation ausführt.Device according to claims 15 or 16, characterized to simplify the system analysis, the means for detecting the reaction of the system comprise a device, each of which for differentiation or integration of the test signal inverse Operation before or after the second Hilbert transform. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines breitbandigen, determinierten Testsignals das Testsignal einmalig, periodisch wiederholt oder periodisch wiederholt mit dazwischen liegenden definierten Pausen erzeugen.Device according to one of claims 10 to 17, characterized that means for generating a broadband, deterministic Test signal the test signal once, periodically repeated or periodically repeated with intervening defined pauses produce.
DE2003104170 2003-01-30 2003-01-30 Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals Expired - Fee Related DE10304170B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003104170 DE10304170B4 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003104170 DE10304170B4 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10304170A1 DE10304170A1 (en) 2004-08-19
DE10304170B4 true DE10304170B4 (en) 2006-07-13

Family

ID=32730694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003104170 Expired - Fee Related DE10304170B4 (en) 2003-01-30 2003-01-30 Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10304170B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110940894B (en) * 2019-12-16 2022-02-11 国网北京市电力公司 Electric shock fault detection method based on instantaneous amplitude-phase sum characteristics of leakage current

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000013032A1 (en) * 1998-08-28 2000-03-09 Scientific Applications & Research Associates Low-power/wideband transfer function measurement method and apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000013032A1 (en) * 1998-08-28 2000-03-09 Scientific Applications & Research Associates Low-power/wideband transfer function measurement method and apparatus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lehmann,K. u. Lehnert,J."Erzeugung vorgebbarer Verteilungsdichtefunktionen für maximal lange Pseudo-Noise-Folgen". XVI. Intern. Konferenz" Science in Practice" Budapest 2000, S.95-115 *
Weith,J."Ein Korrelationsverfahren zur Messung der Impulsantwort analoger LTI-Systeme". XVII. Internationale Konferenz "Science in Practice", Schweinfurt 2001, Tagungsband S. 97-106 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10304170A1 (en) 2004-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007015913A1 (en) Lock-in amplifier and method for filtering a measurement signal by means of such an amplifier
WO2019007679A1 (en) Measurement pickup for determining the mass flow rate of a liquid
DE102005044194A1 (en) Method of measuring the relative phases between a periodic digital test signal and a periodic digital reference signal
EP1592131A1 (en) Spectrum analyzer having high speed as well as high resolution
DE3709532A1 (en) METHOD FOR TESTING ARRANGEMENTS
DE10304170B4 (en) Method and device for determining the transfer function of discrete or continuous systems with determined signals
DE2419022C3 (en) Process for the preparation of analog electrical measurement signals in precision and precision scales
AT516556B1 (en) Measuring system with resonant sensors and method for operating a resonator
DE3112243C2 (en) Distortion meter
DE102018113426A1 (en) Method for measuring insulation resistance and leakage capacitance with disturbed measuring signal
EP2453577A1 (en) Method and device for compensating for mismatches in analogue-digital converters
DE10259719B4 (en) Method for minimizing the error of a measured variable
DE2453873A1 (en) FOURIER ANALYZER
DE4133619A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE SUSPENSION BEHAVIOR
EP3268695B1 (en) Device and method for processing residual values when controlling a sensor
DE102007043388B4 (en) Method for increasing the resolution of an A / D converter and electronic circuit for implementing this method
DE3338193A1 (en) Circuit arrangement for measuring the transmission quality of a digital test object
DE102018208465A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR PREVENTING INTERFERENCE CAUSED BY MIRROR FREQUENCIES
DE19948384B4 (en) Arrangement for determining the complex transfer function of a measuring device
DE102011007033A1 (en) Method for suppressing interference during scanning of output signal from sensor device, involves displacing sampling intervals with equidistant time with respect to sampling frequency for sampling analog signal
DE102021127119B4 (en) Device and method for detecting an electrical line current with an optimized sampling rate
DE102007025578A1 (en) Device under test analyzing i.e. network analyzing, method for measuring wave frequency i.e. S-parameter, involves forming reference signal by repetition of arbitrary time limitation signals e.g. chirp signal, in specified range
DE3145611C2 (en) Method for determining the quantization distortion of transmission equipment, in particular for PCM and circuitry for carrying out the method
DE102021127121A1 (en) Device and method for detecting an electrical line current with an optimized sampling rate
DE2313141A1 (en) PROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR REAL-TIME DETERMINATION OF THE TRANSMISSION FUNCTIONS OF SYSTEMS

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: KARTMANN, PETER, DE

Free format text: FORMER OWNERS: LEHMANN, KLAUS, PROF. DR.-ING., 91315 HOECHSTADT, DE; KARTMANN, PETER, DIPL.-ING., 91080 UTTENREUTH, DE

Effective date: 20140521

Owner name: LEHMANN, KLAUS, PROF. DR.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNERS: LEHMANN, KLAUS, PROF. DR.-ING., 91315 HOECHSTADT, DE; KARTMANN, PETER, DIPL.-ING., 91080 UTTENREUTH, DE

Effective date: 20140521

Owner name: KARTMANN, PETER, DE

Free format text: FORMER OWNER: KLAUS LEHMANN,PETER KARTMANN, , DE

Effective date: 20140521

Owner name: LEHMANN, KLAUS, PROF. DR.-ING., DE

Free format text: FORMER OWNER: KLAUS LEHMANN,PETER KARTMANN, , DE

Effective date: 20140521

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee