JP2001255370A - 波形解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 代数的で比較的単純な手法の組み合わせで入
力波の傾きが予め定められた傾きよりも急峻であるか否
かを判定すること。 【解決手段】 周期的な波形を有する入力波を一時的に
保持する入力波保持手段２と、この入力波保持手段２に
よって保持された入力波の周期と略同一周期で予め定め
られた波形のモデル波を生成するモデル波生成手段３
と、このモデル波生成手段３で生成されたモデル波と入
力波保持手段２で保持された入力波の差を抽出する傾差
抽出波算出手段４と、この傾差抽出波算出手段４によっ
て算出された傾差抽出波の波形に基づいてモデル波に対
する入力波の波形の傾きの大きさを判定する判定手段５
とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波形解析装置に係
り、特に、波形の急峻な立ち上がり又は立ち下がり（以
下、エッジともいう）の有無を検出する波形解析装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、測定対象物の状態を各種のセ
ンサから取り込み、測定対象物の状態の判定や、測定対
象物へのフィードバック制御などに用いられている。こ
のとき、センサから出力される信号の急激な変化を検出
したい場合がある。例えば、温度センサを用いて、測定
対象物の所定周期での温度変化が急峻であるか否かを判
定する場合や、また、流量の周期的な変動を監視する場
合などである。

【０００３】また、画像処理においても、測定対象物と
背景部分とを区別するために、例えば、車両等に設置し
たカメラにて撮像した画像から道路の白線を抽出するよ
うな場合にも、水平画像中の濃淡の急激な変化部分を取
り出すことが行われている。

【０００４】このようなデータ又は信号の急峻な変化を
取り出すには、一般に、そのデータの差分商の算出や信
号の微分処理を行い、微分信号等の値が所定のしきい値
を超えているか否かで信号の変化が急峻であるか否かを
判定している。

【０００５】例えば、特公平７―６９４２６号公報に
は、自己混合型レーザ・ドップラ速度計を使用して測定
対象物の移動方向を判別する手法が開示されている。こ
の公報には、出射光と反射光との自己混合により生じた
ドップラービート信号の傾きを調べることで、測定対象
物の移動方向を判別している。速度を有する移動体にレ
ーザ光が照射されると、ドップラ効果によりレーザ光の
周波数が変化し、出射光とドップラ効果により周波数が
変化した戻り光との周波数差に基づいて、ビート波が生
じ、鋸歯状波となる。鋸歯状波の立ち上がりが急峻な場
合に測定対象物は遠ざかっており、一方立ち下がりが急
峻な場合には測定対象物は近づいている。

【０００６】従って、この従来例では、入力波である鋸
歯状波の傾きをの大きさを抽出することで測定対象物の
移動方向を判定することができる。そして、この従来例
では鋸歯状波の傾きを検出するために微分回路を用いて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、信号
の傾きの絶対値の大きさを判定するために微分回路又は
微分処理を用いているため、高周波ノイズ対策のための
波形整形処理が必要となり、また、入力波の傾きが極度
に急峻である場合には微分波形の整形が必要となるた
め、事前及び事後の波形整形処理が多数必要となってし
まう、という不都合があった。

【０００８】さらに、入力波がデジタル信号である場合
や、画像データである場合など、デジタル処理により微
分（差分商の算出）を行う場合には処理時間を長く要し
てしまう、という不都合があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、代数的で比較的単純な手法の組み合わせ
で入力波の傾きが予め定められた傾きよりも急峻である
か否かを判定することのできる波形解析装置を提供する
ことを、その目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、周
期的な波形を有する入力波を一時的に保持する入力波保
持手段と、この入力波保持手段によって保持された入力
波の周期と略同一周期で予め定められた波形のモデル波
を生成するモデル波生成手段と、このモデル波生成手段
で生成されたモデル波と入力波保持手段で保持された入
力波の差を抽出する傾差抽出波算出手段と、この傾差抽
出波算出手段によって算出された傾差抽出波の波形に基
づいてモデル波に対する入力波の波形の傾きの大きさを
判定する判定手段を備えた、という構成を採っている。
これにより前述した目的を達成しようとするものであ
る。

【００１１】周期的な波形というのは、一定形状の波形
が一定周期又は可変周期で繰り返す波形をいう。従っ
て、入力波は、値の上昇時と下降時とを所定周期で繰り
返す信号である。このような信号としては、光や音など
の波や、周期的な圧力の変化や温度変化など種々のセン
サで計測される信号が含まれる。また、濃度変化が周期
的である画像も含まれる。例えば白線検出画像などは白
線部分と背景部分とが可変周期で繰り返すことが多い。

【００１２】入力波保持手段は、このような入力波を一
時的保持する。入力波がアナログ信号である場合にはラ
ッチ回路や遅延回路を有し、入力波がデジタル信号であ
る場合にはＣＰＵによって使用されるＲＡＭ上に入力波
データを格納しておくようにすると良い。

【００１３】モデル波生成手段は、入力波保持手段によ
って保持された入力波の周期と略同一周期で予め定めら
れた波形のモデル波を生成する。モデル波の波形として
は、例えば、正弦波や三角波がある。正弦波の振幅や三
角波の傾きは、事前の設定に応じて定める。例えば鋸歯
状波の急峻な変化部分を抽出するのであれば、入力波と
略同一周期で略同一振幅の正弦波を用いると良い。予め
定めた傾きよりも大きい傾きとなっている部分を入力波
から抽出したい場合には、その予め定めた傾き又は若干
その絶対値が小さい傾きを有する三角波をモデル波とす
ると良い。

【００１４】傾差抽出波算出手段は、モデル波生成手段
で生成されたモデル波と、入力波保持手段で保持された
入力波の差を抽出する。例えば、傾差抽出波算出手段
は、入力波の値からモデル波の値を引くことで、傾差抽
出波を生成する。この場合、傾差抽出波は、入力波の値
よりもモデル波の値が小さい場合にプラスの値を持ち、
一方、入力波の値よりもモデル波の値が大きい場合に、
マイナスの値を持つ。続いて、判定手段は、傾差抽出波
算出手段によって算出された傾差抽出波の波形に基づい
て入力波の波形の傾きと抽出傾きとを比較する。例え
ば、判定手段は、傾差抽出波のプラスとマイナスの変化
のパターンに基づいて抽出傾きを超える傾きが入力波に
存在したか否かを判定する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本実施形態による波形解析
装置の構成例を示すブロック図である。図１（Ａ）に示
すように、本実施形態による波形解析装置は、周期的な
波形を有する入力波を一時的に保持する入力波保持手段
２と、この入力波保持手段２によって保持された入力波
の周期と略同一周期で予め定められた波形のモデル波を
生成するモデル波生成手段３と、このモデル波生成手段
３で生成されたモデル波と入力波保持手段２で保持され
た入力波の差を抽出する傾差抽出波算出手段４と、この
傾差抽出波算出手段４によって算出された傾差抽出波の
波形に基づいてモデル波に対する入力波の波形の傾きの
大きさを判定する判定手段５とを備えている。

【００１６】周期的な波形は、同一周期による信号でも
よいし、また、周波数変調された信号でもよい。圧電素
子やフォトダイオードなど測定対象物の状態の変化を電
圧変化等の信号として出力するものであれば、その入力
信号が入力波となる。一方、エリア型ＣＣＤセンサなど
による場合には、二次元の信号が入力されるが、例えば
主走査方向１ライン分のデータが入力波となる。図１
（Ａ）に示す各構成は、アナログ回路や論理回路にて実
現しても良いし、また、デジタル信号処理を行うコンピ
ュータやマイコンを用いても良い。アナログ回路を用い
る場合には、入力波保持手段２は入力波をモデル波生成
手段３に入力する回路と、入力波を所定時間遅延させて
傾差抽出波算出手段４に入力する遅延回路とを備えると
良い。デジタル信号処理による場合には、入力波保持手
段２はＲＡＭ等のメモリである。

【００１７】モデル波生成手段３は、入力波の周期と略
同一周期を有するモデル波を生成する。入力波の周期が
一定であれば、モデル波の周期も一定であり、入力波の
周期が可変であれば、モデル波の周期も入力波の周波数
変化に追従して同時に変化させる。すなわち、入力波が
周波数変調されている場合には、モデル波生成手段３
は、入力波の周波数変化に追従してモデル波の周波数を
変調させる周波数追従制御部３Ａを備えるとよい。

【００１８】そして、モデル波は、このような一定の又
は変化する周期にて所定の波形を繰り返す。モデル波の
波形は、予め定められた波形とする。具体的には、正弦
波や三角波である。すなわち、モデル波生成手段３は、
入力波と振幅を略同一とする正弦波波形をモデル波とし
て生成する正弦波モデル生成部３Ｂや、予め定められた
抽出傾き情報に基づいて当該抽出傾き情報での傾き値と
略同一の傾き値を傾きの絶対値とする三角波をモデル波
として生成する三角波モデル生成部３Ｃを備えると良
い。

【００１９】抽出傾き情報は、ユーザから三角波モデル
生成部３に入力される。また、予め定められた固定値と
しても良い。この抽出傾き情報は、入力波のうち、その
傾きがどの程度急峻になったときに抽出を行うかについ
ての情報である。例えば、立ち上がりの傾きが４５度を
超える傾きを有する部分を抽出したい場合には、例え
ば、傾き「１」が抽出傾き情報となる。このとき、立ち
下がりについては傾きが「マイナス１」となるが、本実
施形態では絶対値にて扱うこととする。傾き情報が指定
される場合には、モデル波の波形を正弦波として振幅を
調整するか、または、傾き情報で指定される傾きを有す
る三角波とすると良い。

【００２０】また、抽出対象の傾きが、鋸歯状波一波に
ついてより急峻な側を特定するという相対的な条件であ
る場合には、抽出傾き情報を用いず、実施例として後述
するように、モデル波の波形を入力波と略同一振幅の正
弦波とすると良い。

【００２１】傾差抽出波算出手段４は、このモデル波生
成手段３で生成されたモデル波と入力波保持手段２で保
持された入力波の差を抽出し、これを傾差抽出波として
出力する。例えば、入力波の値からモデル波の値を差し
引く。また、モデル波の値から、入力波の値を差し引く
ようにしても良い。入力波の値からモデル波の値を差し
引くと、傾差抽出波は、入力波とモデル波の傾きの差に
応じた波形となる。例えば、モデル波と入力波がプラス
の領域にあるときに、傾差抽出波がプラスであれば入力
波の傾きがモデル波の傾きよりも大きいと考えられる。
入力波の傾きが大きいと、一般にモデル波よりも早くピ
ークを迎えるため、入力波とモデル波との振幅を略同一
とすると、傾差抽出波は、入力波がピークを迎えた後、
モデル波がピークを迎えるまでの間にゼロクロスする。
判定手段５は、このような傾差抽出波の波形の変化に基
づいて入力波の波形の傾きを評価する。モデル波で意図
する傾きよりも入力波の傾きが大きいか否かを判定する
ことで、例えば、鋸歯状波一波について急峻な側が立ち
上がりなのか立下りなのかを特定したり、また、抽出傾
き情報による傾きの大きさより急峻な傾きを抽出するこ
とができる。

【００２２】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した判定手
段５の詳細構成の一例を示すブロック図である。図１
（Ｂ）に示すように、判定手段５が、モデル波を矩形化
するモデル波矩形化部５Ａと、傾差抽出波を矩形化する
傾差抽出波矩形化部５Ｂと、この傾差抽出波矩形化部５
Ｂによって矩形化された矩形傾差抽出波とモデル波矩形
化部５Ａによって矩形化された矩形モデル波とを加算す
る判定用矩形波算出部５Ｃと、この判定用矩形波算出部
５Ｃによって算出された判定用矩形波のうち連続する２
パルスの大きさの関係に基づいて、入力波の立ち上がり
又は立ち下がりの傾きの絶対値について対応するモデル
波に対する大きさを評価する評価部５Ｄとを備えてい
る。

【００２３】モデル波矩形化部５Ａと、傾差抽出波矩形
化部５Ｂとが、それぞれモデル波及び傾差抽出波とを矩
形化すると、モデル波がプラスであるかマイナスである
かと、傾差抽出部がどこでゼロクロスしたかを表すパル
スを得ることができる。続いて、判定用矩形化波算出部
が、この矩形モデル波と矩形傾差抽出波との和又は差を
とると、入力波の値がモデル波の値よりも大きかったの
か、または小さかったのかという情報を得ることができ
る。入力波が鋸歯状波又は三角波である場合、この判定
用矩形波は、モデル波で意図している傾きと入力波の傾
きとの関係がパルスの向き又はパルスなしという状態で
現れる。このパルスへの現れ方は、モデル波の振幅及び
波形に応じて変化する。入力波の全波形のうち、あらか
じめ定めた傾きよりも大きい傾きを有するときにパルス
を生じさせたり、また、好ましい実施形態では、鋸歯状
波一波について立ち上がりと立下りのうちどちらの傾き
が大きいかに応じてパルスの出現が変化するようにする
ために、以下の手法を採用する。

【００２４】図２は、鋸歯状波を入力波２ａとし、鋸歯
状波と同一振幅の正弦波をモデル波３ａとする場合の波
形例を示す波形図である。まず、入力波保持手段２は、
入力波２ａを一時的に保持する。そして、モデル波生成
手段３は、符号３ａで示すように鋸歯状波と略同一周期
で略同一振幅の正弦波を生成する。傾差抽出波算出手段
４は、入力波２ａの値からモデル波３ａの値を差し引
く。すると、図２（Ａ）中符号４ａで示す傾差抽出波が
生成される。図示するように、傾差抽出波４ａの波形
は、モデル波３ａと入力波２ａの傾きの差（値の差）及
びピーク（及びボトム）位置の差に応じた波形となる。

【００２５】図１（Ｂ）に示すモデル波矩形化部５Ａ
は、モデル波３ａを矩形化して、図２（Ｂ）に示す矩形
モデル波３ｂを生成する。一方、傾差抽出波矩形化部５
Ｂは、傾差抽出波４ａを矩形化して、矩形傾差抽出波４
ｂを生成する。このとき、各矩形化部５Ａ，５Ｂは、判
定用の基準となる値の半分の値でパルス化すると良い。
図２（Ｂ）に示す例では、例えば、判定用のパルス信号
の電圧を±１ [V] する場合には、矩形モデル波３ｂ及
び矩形傾差抽出波４ｂの値をその半分の±0.5 [V] とす
るとよい。

【００２６】判定用矩形波算出部５Ｃは、矩形傾差抽出
波４ｂと矩形モデル波３ｂとを加算することで、図２
（Ｂ）に示す判定用矩形波５ｃを生成する。図２に示す
ように、入力波２ａのゼロクロス位置前後では、モデル
波３ａと傾差抽出波４ａの値のプラスマイナスが反転し
ているため、矩形モデル波３ｂの値と矩形傾差抽出波４
ｂの値も反転し、判定用矩形波算出部５Ｃによって算出
される判定用矩形波５ｃの値が「０」となる。一方、モ
デル波３ａの傾きよりも入力波２ａの傾きが大きくなる
前後では、モデル波の形状にかかわらず傾差抽出波がゼ
ロクロスする。従って、判定用矩形波５ｃには、「０」
状態に続いて、下向きのパルス、上向きのパルスが生じ
る。このため、判定用矩形波５ｃにて「０」状態に続い
て下向き、上向きとなっている場合には、評価部５Ｄ
は、入力波の立ち上がりの傾きはモデル波で意図する傾
きよりも大きく、一方、入力波の立下りはモデル波で意
図する傾きよりも小さいと評価する。すなわち、当該入
力波の鋸歯状波一波について、立ち上がりが急峻である
と評価する。

【００２７】図３は、立ち下がりが急峻な場合の波形例
を示す波形図である。図３（Ｂ）に示すように、立ち下
がりが急峻な場合には、判定用矩形波５ｃにて、「０」
状態に続いて上向き、下向きとなっている。この場合、
評価部５Ｄは、立ち上がりはモデル波で意図する傾きよ
りも小さく、一方、立下りの傾きの絶対値はモデル波で
意図する傾きよりも大きいと評価する。このため、評価
部５Ｄは、立下りが急峻であると入力波の傾きを評価す
る。

【００２８】図４は、入力波波形の立ち上がりと立ち下
がりの傾きの絶対値が等しい三角波を入力波２ａとする
場合の例を示す波形図である。図４に示すように、入力
波２ａが三角波で、モデル波３ａを正弦波とすると、判
定用矩形波５ｃに「０」部分が現れない。従って、評価
部５Ｄは、判定用矩形波５ｃの値を監視することで、入
力波２ａが三角波状態であるか、立ち上がりが急峻か、
立ち下がりか急峻かという３つの状態を区別することが
できる。このように、本実施形態によると、入力波の周
期の検出を行えば、その後は波形の代数和とパルス化の
みで処理を行うことができるため、簡易な構成で入力波
の傾きを検出することができる。

【００２９】図５は、本発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。図５に示す例では、鋸歯状波が入力波
として入力される。正弦波生成部３は、鋸歯状波の半波
又は数波毎に周期を同一とする正弦波をモデル波３ａと
して生成する。そして、符号４で示す傾差抽出波算出手
段４は、ここでは入力波２ａからモデル波３ａを減算す
る減算器である。図５に示す例では、各矩形化部５Ａ，
５Ｂとして比較器を用いている。また、判定用矩形波算
出部５Ｃとして、加算器を用いている。評価部５Ｄは、
「０」状態に続いて、−１から＋１と続いた場合に立ち
上がりが急峻であると判定し、一方、「０」状態に続い
て、＋１から−１と続いた場合に立ち下がりが急峻であ
ると判定する。

【００３０】このように、図５に示す実施例では、鋸歯
状波の周期に基づいて正弦波を生成し、鋸歯状波と正弦
波との差から鋸歯状波の方向に対応した矩形波の立ち上
がりや立ち下がりを検出し、鋸歯状波の方向算出を行っ
ている。

【００３１】図１又は図５に示す波形解析装置１をレー
ザドップラ速度・振動計の一部として利用することがで
きる。レーザドップラ速度計として利用する場合には、
鋸歯状波の周期から速度を求めると共に、波形解析装置
１により解析される急峻な傾きを有する側が立ち上がり
か又は立ち下がりかに応じて移動方向を判定する。

【００３２】レーザドップラ振動計として利用する場合
は、鋸歯状波の一波長変化時間毎の鋸歯状波の傾き方向
を算出し、振動面の変位を鋸歯状波の一波長変化ごとに
算出方向へレーザ発振波長の半波長分（λ／２）の距離
を変化させる。このとき、振動面の移動が同方向である
場合は算出結果も同方向を示し、振動面の移動方向が異
なる方向である場合には、逆方向を示すことから、折り
返し点の検出にも使用することができる。また、順逆方
向の検出がそれぞれ可能であるため、移動（移動量：λ
／２以上）、停止（移動量：λ／２未満）（移動量：λ
／２以上）というサイクルの検出が可能である。

【００３３】図６はレーザドップラ計測装置（レーザド
ップラ速度計又はレーザドップラ振動計）の構成を示す
ブロック図である。図６に示す例では、速度又は振動を
計測する対象となる測定対象物の表面に向けてレーザ光
を出射する共振器１４を半導体レーザ部１２と、こ半導
体レーザ部１２を駆動するレーザ駆動回路２２とを備え
ている。半導体レーザ部１２は、レーザ発振すると共に
出射光と戻り光とを自己混合させる共振器を有するレー
ザダイオード（ＬＤ）１４と、出射光及び戻り光とを集
光するレンズ１６と、レーザダイオード１４の背面から
の放射光を検出するフォトダイオード（ＰＤ）２０とを
備えている。ドップラ周波数成分を有する戻り光は、共
振器内で出射光と自己混合し、鋸歯状のビート波を生じ
る。このビート波は、フォトダイオード２０から出力さ
れる。

【００３４】レーザドップラ計測装置はさらに、ＰＤ２
０から出力されるビート波を増幅する増幅器２３と、こ
の増幅器２３で増幅されたビート波をデジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換器２４と、このＡ／Ｄ変換器２４に
てデジタルデータに変換されたビート波を入力波として
信号処理する信号処理手段２５とを備えている。

【００３５】信号処理手段２５は、デジタルデータに変
換されたビート波を記憶するメモリ２６と、上述した実
施形態又は実施例による波形解析装置１とを備えてい
る。波形解析装置１は、鋸歯状波の周波数を検出すると
共に、ビート波を入力波として立ち上がりと立ち下がり
のうちどちらが急峻であるのかを判定する。鋸歯状波の
周波数から測定対象物の移動速度が判明し、また、急峻
な波形の有無及び位置から測定対象物の移動方向が判明
する。

【００３６】図７（Ａ）は、鋸歯状波の周期が一定であ
る場合のモデル波生成手段３の構成例を示すブロック図
であり、レーザドップラ速度計に使用する場合に好適な
構成である。図７（Ａ）に示す例では、モデル波生成手
段３は、鋸歯状波の周波数を検出する周波数検出部３０
と、この周波数検出部で検出された周波数での正弦波を
生成する正弦波生成部３１と、この正弦波生成部３１に
て生成された正弦波の位相及び振幅を修正する位相・振
幅修正部３２とを備えている。図７（Ａ）に示す例で
は、周波数検出部３０は、検出した周波数を主要周波数
として出力し、この主要周波数は信号処理手段によって
速度情報に変換される。

【００３７】図７（Ｂ）は鋸歯状波の周波数が変化する
場合に好適なモデル波生成手段３の構成例を示すブロッ
ク図である。この図７（Ｂ）に示すモデル波生成手段３
は、例えばレーザドップラ振動計に用いられる。図７
（Ｂ）に示す例では、モデル波生成手段３は、鋸歯状波
のノイズを除去するノイズ除去部４１と、鋸歯状波の振
幅値を検出する振幅値検出部４２と、ノイズ除去部４１
によって高周波ノイズや低周波ノイズが除去された鋸歯
状波のゼロクロス位置を検出すると共に各波毎の周期を
算出するゼロクロス検出部４３と、このゼロクロス検出
部４３で算出された周期で且つ振幅値検出部にて検出さ
れた振幅の正弦波を生成する正弦波生成部４４とを備え
ている。図７（Ｂ）に示す例では、ゼロクロス検出部４
３にて検出された各鋸歯状波の周期を信号処理手段に出
力するようにしてもよい。

【００３８】図８は、本実施例によるレーザドップラ振
動計を用いて測定対象物の振動を計測した例を示す波形
図である。符号２ａで示す鋸歯状波が入力されると、図
１又は図５に示す波形解析装置は、鋸歯状波のうち急峻
な傾き部分を抽出する。すると、立ち上がりが急峻、急
峻なし、立ち下がりが急峻という情報及びその間隔を得
ることができる。立ち上がりが急峻な範囲で、図８中上
向き矢印で示す間隔を計測すると、測定対象物の速度を
知ることができる。すなわち、測定対象物は矢印間でレ
ーザ発振波長の半分の長さ（λ／２）変位している。そ
して、上向き矢印では、立ち上がりが急峻であるため、
測定対象物は遠ざかっており、矢印がない部分で測定対
象物表面が折り返し、下向き矢印部分にて測定対象物が
近づいている。

【００３９】図８中ビート波２ａの折り返し部分につい
ては、パルスが生じない。ビート波の折り返し部分で
は、測定対象物の変位量がλ／２未満であることから、
鋸歯状波一波とならず、崩れた波形となり、このときの
振幅は鋸歯状波部分よりも小さい。従って、図９（Ａ）
に示すように、ビート波２ａの折り返し部分の振幅は通
常の鋸歯状波部分の振幅と略等しい振幅を有するモデル
波３ａの振幅よりも小さい。このため、上述した代数的
処理を行うと、折り返し部分については図９（Ｂ）に示
すようにパルスが生じない。折り返し部分がゼロクロス
しない場合も同様にパルスが生じない。逆に、判定用矩
形化波算出部が、矩形モデル波と矩形傾差抽出波との差
をとるようにすると、判定用矩形化波算出部には、一定
パルス幅以上のパルスが生じるため、単に振動周期を得
る場合には、この折り返し部分にて特徴的なパルスが生
じるように代数的処理及びモデル波の振幅及び波形を設
定するようにしてもよい。また、測定対象物の速度があ
る値以上となったことを検出したい場合には、モデル波
の傾きが急峻となるようにモデル波の振幅を調整して代
数的処理を行うことで、入力波のうちモデル波で意図す
る傾きよりも大きい傾きとなっている部分のみに特徴的
なパルスを生じさせることができる。

【００４０】このように、本実施例によると代数和とパ
ルス化という比較的単純な処理の組み合わせで波形の特
徴を検出することができ、レーザドップラ計測装置に応
用した場合には、複雑な回路や処理を行わずに測定対象
物の速度や振動を高精度に測定することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、傾差抽出波算出手段が、モデル波
生成手段で生成されたモデル波と、入力波保持手段で保
持された入力波の差を抽出するため、モデル波の傾きと
入力波の傾きの差に応じた変化が傾差抽出波として抽出
され、さらに、判定手段が、傾差抽出波算出手段によっ
て算出された傾差抽出波の波形に基づいてモデル波に対
する入力波の波形の傾きの大きさを判定するため、予め
定められた傾きよりも急峻な傾き部分を入力波から抽出
することができ、すると、入力波の傾きが予め設定され
た抽出傾き情報による傾きよりも急峻となったか否かを
時系列で判定することができ、このとき、モデル波の生
成やモデル波と入力波の差の算出は比較的簡易な構成で
実現することができ、このため、簡易な構成で周期的な
波形を有する入力波のうち急峻な部分を特定することが
できる、という従来にない優れた波形解析装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
あり、図１（Ａ）は全体構成例を示す図で、図１（Ｂ）
は判定手段の構成例を示す図である。

【図２】図１に示す構成にて用いる波形の一例を示す波
形図であり、図２（Ａ）は入力波とモデル波と傾差抽出
波の波形例を示す図で、図２（Ｂ）は矩形モデル波と矩
形傾差抽出波と判定用矩形波の波形例を示す図である。

【図３】図２に示す波形例に対して入力波の立ち下がり
を急峻とした場合の例を示す波形図であり、図３（Ａ）
は入力波とモデル波と傾差抽出波の波形例を示す図で、
図３（Ｂ）は矩形モデル波と矩形傾差抽出波と判定用矩
形波の波形例を示す図である。

【図４】図２及び図３に示す波形例に対して入力波を三
角波とした場合の例を示す波形図であり、図４（Ａ）は
入力波とモデル波と傾差抽出波の波形例を示す図で、図
４（Ｂ）は矩形モデル波と矩形傾差抽出波と判定用矩形
波の波形例を示す図である。

【図５】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】本実施例によるレーザドップラ計測装置の構成
例を示すブロック図である。

【図７】本実施例でのモデル波生成手段の構成例を示す
ブロック図であり、図７（Ａ）は鋸歯状波の周期が一定
の場合の構成例を示す図で、図７（Ｂ）は鋸歯状波の周
期が可変の場合の構成例を示す図である。

【図８】図５に示す構成での鋸歯状波の解析例を示す波
形図である。

【図９】図８に示すビート波の折り返し部分についての
処理例を示す波形図であり、図９（Ａ）は入力波とモデ
ル波と傾差抽出波の波形例を示す図で、図４（Ｂ）は矩
形モデル波と矩形傾差抽出波と判定用矩形波の波形例を
示す図である。

【符号の説明】

２ 入力波保持手段 ３ モデル波生成手段 ３Ａ 周波数追従制御部 ３Ｂ 正弦波モデル生成部 ３Ｃ 三角波モデル生成部 ４ 傾差抽出波算出手段 ５ 判定手段 ５Ａ モデル波矩形化部 ５Ｂ 傾差抽出波矩形化部 ５Ｃ 判定用矩形波算出部 ５Ｄ 評価部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な波形を有する入力波を一時的に
   保持する入力波保持手段と、この入力波保持手段によっ
   て保持された入力波の周期と略同一周期で予め定められ
   た波形のモデル波を生成するモデル波生成手段と、この
   モデル波生成手段で生成されたモデル波と前記入力波保
   持手段で保持された入力波の差を抽出する傾差抽出波算
   出手段とを備えると共に、 この傾差抽出波算出手段によって算出された傾差抽出波
   の波形に基づいて前記モデル波に対する前記入力波の波
   形の傾きの大きさを判定する判定手段を備えたことを特
   徴とする波形解析装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段が、前記モデル波を矩形化
   するモデル波矩形化部と、前記傾差抽出波を矩形化する
   傾差抽出波矩形化部と、この傾差抽出波矩形化部によっ
   て矩形化された矩形傾差抽出波と前記モデル波矩形化部
   によって矩形化された矩形モデル波とを加算する判定用
   矩形波算出部と、この判定用矩形波算出部によって算出
   された判定用矩形波のうち連続する２パルスの大きさの
   関係に基づいて、前記入力波の立ち上がり又は立ち下が
   りの傾きの絶対値について対応するモデル波に対する大
   きさを評価する評価部とを備えたことを特徴とする請求
   項１記載の波形解析装置。
3. 【請求項３】 前記モデル波生成手段が、前記入力波と
   振幅を略同一とする正弦波波形を前記モデル波として生
   成する正弦波モデル生成部を備えたことを特徴とする請
   求項１又は２記載の波形解析装置。
4. 【請求項４】 前記モデル波生成手段が、予め定められ
   た抽出傾き情報に基づいて当該抽出傾き情報での傾き値
   と略同一の傾き値を傾きの絶対値とする三角波を前記モ
   デル波として生成する三角波モデル生成部を備えたこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の波形解析装置。
5. 【請求項５】 前記モデル波生成手段が、前記入力波の
   周波数変化に追従して前記モデル波の周波数を変調させ
   る周波数追従制御部を備えたことを特徴とする請求項３
   又は４記載の波形解析装置。