JP2556369B2 - アナログ波形のオーバーシュート位置検出方式 - Google Patents

アナログ波形のオーバーシュート位置検出方式

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JP2556369B2 JP63322962A JP32296288A JP2556369B2 JP 2556369 B2 JP2556369 B2 JP 2556369B2 JP 63322962 A JP63322962 A JP 63322962A JP 32296288 A JP32296288 A JP 32296288A JP 2556369 B2 JP2556369 B2 JP 2556369B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、アナログ波形のオーバシュート位置検出
方式に関し、詳しくは、種々のアナログ波形のノイズを
容易に除去することができ、正確にオーバシュート位置
を検出できるようなアナログ波形解析装置のオーバシュ
ート位置検出方式に関する。
[従来の技術] 従来のアナログ波形解析装置にあっては、アナログ信
号をローパスフィルタ等に通すことによってそのノイズ
成分をアナログ波形の段階で除去するのが一般的であ
る。また、アナログ波形をデジタル化した段階でのノイ
ズ除去としてはフィルタ処理等によっている。
このようなアナログ波形解析装置において、A/D変換
によりデジタル化されたアナログ入力波形のオーバシュ
ート成分を求める場合には、波形のピーク位置をサーチ
し、次に、ピーク値と反対方向のピークを求めることに
よりオーバーシュートの位置を検出している。
[発明が解決しようとする課題] オーバーシュートの位置を検出する場合、前記のよう
な従来の方式では、ノイズが十分に除去されないため、
ピーク部分にノイズ等が乗ったときに、ピークの周囲に
凹凸が生じ、オーバーシュートの位置を誤認検出し易い
欠点がある。
このような誤検出による誤動作を防止するために特別
な防止処理を行うと、処理が複雑となり、ピーク位置検
出に時間がかかりる問題がある。また、ノイズの除去を
アナログ信号の段階においてローパスフィルタ等によっ
ているときには、十分にノイズ除去ができないためにピ
ーク付近にノイズが残り、前記のような誤動作をし易
い。
この発明は、このような従来の問題点を解決するもの
であって、波形の特性にかかわらず、オーバーシュート
位置の検出が容易でピーク検出誤動作の少ないアナログ
波形のオーバーシュート検出方式を提供することを目的
とする。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成するための、この発明のアナロ
グのピーク検出方式の構成は、アナログ波形をデジタル
化するA/D変換回路と、このA/D変換回路からのA/D変換
された各サンプリング値を受けるデータ処理装置とを備
えていて、サンプリング値においてアナログ波形の+側
最大値又は−側の最大値若しくは最小値を求め、この最
大値若しくは最小値から所定の割合のレベルに閾値を設
定して閾値を越える範囲のウインドウデータを生成し、
ウインドウデータが示すウインドウ範囲における最大値
若しくは最小値をピーク値とし、ウインドウの端から次
のピーク点又は変曲点を求めてオーバシュート位置とす
るものである。
[作用] このように、閾値を設けて、これを越えた範囲のウイ
ンドウデータを発生させ、ピーク位置を検出し、ウイン
ドウデータの端から次のピーク点又は変曲点を求めるこ
とでオーバーシュートの位置とすることにより、ピーク
位置付近に発生するノイズによる凹凸部分を排除するこ
とができる。その結果、ピーク部分に発生するノイズに
よる誤動作を防止することができる。
さらに、デジタル値に対して相化平均を採り、それを
繰り返せば、原アナログ波形をスムージングすることが
でき、波形全体のノイズを十分に除去できるので、さら
に誤動作の発生を防止できる。
[実施例] 以下、この発明の一実施例について図面を用いて説明
する。
第1図は、この発明のアナログ波形のオーバーシュー
ト検出方式を適用した一実施例のアナログ波形解析装置
のブロック図であり、第2図は、その動作を説明するた
めの波形図、第3図は、その相加平均の採り方について
の説明図である。
第1図において、10は、アナログ波形解析装置であっ
て、1は、そのA/D変換回路、3は、その波形データメ
モリである。波形データメモリ3は、A/D変換回路1で
サンプリングされたアナログ波形A(第2図の(a)参
照)のデジタル値がDMA(ダイレクトメモリアクセス)
制御回路2の制御によりA/D変換回路1から直接転送さ
れる。なお、これは、A/D変換速度に応じてCPU(マイク
ロプロセッサ)5を介して転送されてもよい。
なお、7は、DMA制御回路2と、波形データメモリ
3、プロセッサメモリ4、CPU5、そして、メモリ6とを
相互に接続するバスであって、CPU5は、バス7に接続さ
れたこれら各回路を制御する。
CPU5は、プログラムメモリ4に記憶された相加平均型
フィルタ処理プログラム4aに応じて波形データメモリ3
からアナログ波形Aに対応するデジタル値に対して、相
加平均を採り、それをメモリ6に記憶し、その相加平均
に対してさらに相加平均を重ねて相加平均をL回(ただ
し、Lは2以上の整数)繰り返して、そのデジタル値を
メモリ6(波形データメモリ3のA/D変換値を記憶した
前記の部分以外の他の記憶領域を利用してもよい)に記
憶する処理をする。なお、プログラムメモリ4には、前
記の相加平均型フィルタ処理プログラム4aのほかに、ウ
インドウデータ生成処理プログラム4bとピーク位置検出
処理プログラム4cとが設けられている。ここで、相加平
均型フィルタ処理プログラム4aは、次のような演算処理
を行う。
ただし、i=0〜nであり、n+1個のデータaiから
n+1個の相加平均値データbiを生成するものである。
さて、相加平均を複数回繰り返すことにより得られる
メモリ6に記憶されたデジタル値については、それをア
ナログ信号として表すと、第2図の(a)のようにアナ
ログ波形Aがスムージングされてアナログ波形Bのよう
な形態になる。このアナログ波形Bは、アナログ波形A
に対してノイズが除去されたアナログ波形である。
そこで、例えば、磁気テープ等に使用される磁気ヘッ
ドのテストをする場合の波形解析では、CPU5は、このメ
モリ6のデジタル値に基づいて、この波形に対して閾値
を設定し、閾値を越えた範囲で最大値の位置を求めてピ
ークの位置とその大きさとを得ることができる。
第2図の(b),(c)は、そのピークの検出とオー
バシュート位置の検出の動作を示すものであって、前記
の相加平均の繰り返しによりスムージングがなされて得
られたアナログ波形Cがこの(b)に示すアナログ波形
Cである。なお、アナログ波形Cは、アナログ波形Bと
同様なものであるが、ピーク検出の説明の都合上、アナ
ログ波形Bに対して波形の形態を異ならしめただけのも
のである。
CPU5は、ウインドウデータ生成処理プログラム4bを起
動して、これに従って、メモリ6に格納されたスムージ
ングされたアナログ波形Cのデジタルデータに対して+
側波形の最大値(又は最小値)×t(ただし、0<t<
1)により上側スライスレベル(或いは上側閾値)VSL
Hを求め、さらに、−側波形の最大値×t(ただし、0
<t<1)により下側スライスレベル(或いは下側閾
値)VSLLを求める。なお、この場合のtは、例えば、
0.75程度に採られる。
次に、メモリ6に格納されたアナログ波形Cのデジタ
ルデータを読出してそれと前記スライスレベルVSLH及
びVSLLと比較して、3値のウインドウデータ列Wiを求
める。
この場合のウインドウデータ列Wiにおける3値は、次
の式による。
ai>VSLHのときにWi=2 ai<VSLLのときにWi=1 VSLL≦ai≦VSLHのときにWi=0 このウインドウデータ列Wi状態をアナログ波形Cに対
してウインドウパルス波形として示したのが、第2図の
(c)である。なお、図中、Pは、+側波形の立上がり
点を、Qは、その立下がり点を示していて、Sは、−側
波形の立下がり点を、Tは、その立上がり点を示してい
る。
次に、CPU5は、ピーク位置検出処理プログラム4cを起
動して、ウインドウデータ列Wiの値が“0→2"から“2
→0"に変化する区間(P−Q区間)におけるメモリ6に
格納されたアナログ波形Cのデジタルデータを読出して
その最大値を求める。これが、同図の(b)における+
側のピーク値VPHである。そして、“2→0"に変化する
点Qの位置からアナログ波形Cのデジタルデータを読出
して次のピーク点R(変曲点)を求めて、それを下側の
オーバシュート位置VOLとして検出し、その位置と値と
をメモリ6の所定の記憶領域に記憶する。
また、ウインドウデータ列Wiの値が“0→1"から“1
→0"に変化する区間(S−T区間)におけるメモリ6に
格納されたアナログ波形Cのデジタルデータを読出して
その−側の最大値(最小値)を求める。これが、同図の
(b)における−側のピーク値VPLである。そして、
“1→0"に変化する点Tの位置からアナログ波形Cのデ
ジタルデータを読出して次のピーク点U(変曲点)を求
めて、それを上側のオーバシュート位置VOHとして検出
し、その位置と値とをメモリ6の所定の記憶領域に記憶
する。
このようにして、アナログ波形における上側のピーク
位置及びその大きさ、下側のピーク位置及びその大き
さ、そして、それぞれのオーバシュートの位置を正確に
検出することができる。
この場合、ウインドウデータを発生させているので、
ウインドウある範囲にノイズが乗っていても、その影響
を受けることなく、オーバシュート位置を検出できる。
特に、多くのアナログ波形にあっては、ピーク点付近に
ノイズが乗ったときに誤動作する場合が多いが、ウイン
ドウデータを発生されることによってそれを排除するこ
とが可能となる。
なお、このようにウインドウデータを発生させれば、
たとえ、アナログ波形が歪んでいても、そのピーク間隔
の補正が可能であるので、ウインドウデータを本来のピ
ーク間隔に合わせることにより、より精度の高い波形解
析が可能である。ところで、前記式において、l=2
とした場合に、その相加平均の算出の仕方としては、第
3図に示すように、最初に原アナログ波形AをA/D変換
して得られるサンプリングデジタル値a0,a1,a2,a3,a4,
・・・anのデータ列が得られ、これが波形データメモリ
3に記憶されているとする。これに対して、l=2とし
た場合には、3個づつの相加平均を1つづつサンプリン
グ値をずらせながら採り、その相加平均値のデジタル
値,b0,b1,b2,b3,b4,・・・bnのデータ列を得る。なお、
相加平均値bn-1,bnは、最初のデータ列に最後のanを2
つan,anとして加えて最初のA/D変換のサンプリング値の
数と同じn+1個のデジタル値を発生させるものであ
る。これが最初の相加平均型の波形フィルタ処理であ
る。なお、以下の相加平均を採る場合にも以上のように
最後のデータを2つ追加することで相加平均データを発
生させるものである。そこで、同様にして、デジタル値
をb0,b1,b2,b3,b4,・・・bnのn+1個のデジタル値を
サンプリング値として、相加平均値c0,c1,c2,c3,c4,・
・・cnのデータ列を得る。このようにして、このような
相加平均をL回繰り返して、m0,m1,m2,m3,m4,・・・mn
のデータ列を得ることができる。このデータを得るのが
最後の相加平均型の波形フィルタの演算処理であって、
このデータ列のデジタル値に対応して表現されるアナロ
グ波形が第2図の(a)のアナログ波形B又は同図
(c)のアナログ波形Cとなる。
以上説明してきたが、実施例では、l=2として相加
平均を採る対象をサンプリング値3個にしているが、l
は、2に限定されるものではなく、スムージング処理を
するアナログ波形の特性に応じてlの値を選択すること
ができる。特に、原アナログ波形Aの周波数が高くなれ
ば、それに応じて、相加平均を採る前後のサンプリング
値をさらに多くすることで十分なスムージングによるノ
イズ除去が可能である。したがって、lの数は、最初の
入力アナログ波形の特性に応じて選択すればよい。
また、相加平均の採り方としては、実施例では、後の
連続する3個のサンプリング値を採って求めているが、
これは、前に複数個連続して採ってもよいく、また、前
後に複数個連続して採ってもよい。要するに、連続した
サンプリング値を複数個採ればよい。また、1個づつず
らせて、相加平均を算出しているが、相加平均を採る数
値を大きくすれば、ずらせるのは必ずしも1個の場合に
限定されるものではない。
実施例では、相加平均をCPUのプログラムによる演算
処理で求めるようにしているが、これは専用の演算処理
を行うハードウェア回路により構成することができる。
また、実施例では、相加平均処理によりノイズを除去
しているが、これは、他のノイズ除去手段によってもよ
い。
[発明の効果] 以上、説明してきたが、この発明にあっては、閾値を
設けて、これを越えた範囲のウインドウデータを発生さ
せ、ピーク位置を検出し、ウインドウデータの端から次
のピーク点又は変曲点を求めることでオーバーシュート
の位置とすることにより、ピーク位置付近に発生するノ
イズによる凹凸部分を排除することができる。その結
果、ピーク部分に発生するノイズによる誤動作を防止す
ることができる。
さらに、デジタル値に対して相加平均を採り、それを
繰り返せば、原アナログ波形をスムージングすることが
でき、波形全体のノイズを十分に除去できるので、さら
に誤動作の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明を適用した一実施例のアナログ波形
解析装置のブロック図、第2図は、その動作を説明する
ための波形図、第3図は、その相加平均の採り方につい
ての説明図である。 1……A/D変換回路、2……DMA制御回路、 3……波形データメモリ、4……プログラムメモリ、 5……CPU(マイクロプロセッサ)、 6……メモリ、10……波形解析装置、 A……原アナログ波形、 B,C……相加平均化処理L回後のアナログ波形。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アナログ波形をデジタル化するA/D変換回
    路と、このA/D変換回路からのA/D変換された各サンプリ
    ング値を受けるデータ処理装置とを備え、前記サンプリ
    ング値において前記アナログ波形の+側最大値又は−側
    の最大値若しくは最小値を求め、この最大値若しくは最
    小値から所定の割合のレベルに閾値を設定して前記閾値
    を越える範囲のウインドウデータを生成し、ウインドウ
    データが示すウインドウ範囲における最大値若しくは最
    小値をピーク値とし、ウインドウの端から次のピーク点
    又は変曲点を求めてオーバシュート位置とすることを特
    徴とするアナログ波形のオーバシュート位置検出方式。
  2. 【請求項2】連続する複数のサンプリング値の相加平均
    を採り、相加平均で得られたデータ値に対してさらに複
    数個の連続するデータの相加平均を採って、複数回繰り
    返した相加平均データに対して最大値若しくは最小値を
    求め、ウインドウデータを生成し、次のピーク点又は変
    曲点を求めることを特徴とする請求項1記載のアナログ
    波形のオーバシュート位置検出方式。
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