JP2598013B2 - Waveform processing method - Google Patents

Waveform processing method

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JP2598013B2
JP2598013B2 JP7707887A JP7707887A JP2598013B2 JP 2598013 B2 JP2598013 B2 JP 2598013B2 JP 7707887 A JP7707887 A JP 7707887A JP 7707887 A JP7707887 A JP 7707887A JP 2598013 B2 JP2598013 B2 JP 2598013B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は波形処理方法にかかり、特にサンプリングに
基づいてビート信号の検出を行なう波形処理方法に関す
る。
The present invention relates to a waveform processing method, and more particularly, to a waveform processing method for detecting a beat signal based on sampling.

(従来の技術) 従来、2つの交流信号のビート信号を検出するために
は、ビート信号を記録計に直接記録させるか、またはそ
の2つの交流信号の差信号を変換器を介して直流のレベ
ル信号に変換してそれをさらにアナログディジタル変換
してディジタル信号を得る必要があった。
(Prior Art) Conventionally, in order to detect a beat signal of two AC signals, a beat signal is directly recorded on a recorder or a difference signal between the two AC signals is converted to a DC level through a converter. It was necessary to obtain a digital signal by converting the signal into a signal and further converting it into an analog-digital signal.

このような従来の波形処理方法では、差信号を直流の
レベル信号に変換するための変換器が必要となること、
及び2つの交流信号の周波数差が大きいと差信号のレベ
ル変化も速くなって、変換器の変換応答速度が問題とな
り精度の良いビート信号を取り出すのが困難となるとい
う問題があった。
Such a conventional waveform processing method requires a converter for converting the difference signal into a DC level signal,
Also, when the frequency difference between the two AC signals is large, the level change of the difference signal also becomes fast, and the conversion response speed of the converter becomes a problem, and it becomes difficult to extract a beat signal with high accuracy.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来の波形処理方法では、ビート信号を直
接処理して検出するという方法を採用していなかったた
め、精度良くかつ簡単な処理によりビート信号を検出す
ることが不可能であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional waveform processing method does not employ a method of directly processing and detecting a beat signal. Therefore, a beat signal is detected with high accuracy and simple processing. It was impossible.

本発明はこのような従来の欠点を除去するためになさ
れたもので、計算機を用いた簡単な演算処理により2つ
の交流信号のビート信号を検出する波形処理方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in order to eliminate such a conventional drawback, and an object of the present invention is to provide a waveform processing method for detecting a beat signal of two AC signals by a simple arithmetic processing using a computer.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明にかかる波形処理方法は、周波数fの交流信号
と周波数f0の基準交流信号とのビート信号をfS=2nf
0(nは整数)を満たすサンプリング周波数fSでサンプ
リングして求めたサンプリング点の中から、基準交流信
号のπ位相毎のサンプリング点を抽出してビート信号の
サンプリング値として用いることによりビート信号を検
出するようにしたものである。
Waveform processing method according to the present invention (means for solving the problem), the beat signal of the AC signal and the reference AC signal of frequency f 0 of the frequency f f S = 2nf
By extracting sampling points for each π phase of the reference AC signal from sampling points obtained by sampling at a sampling frequency f S satisfying 0 (n is an integer), the beat signal is This is to detect.

(作 用) 周波数fの交流信号と周波数f0の基準交流信号の差に
よって生じるビート信号Vは次式で表わされる。
Beat signal V generated by the difference of the AC signal (created for) the frequency f and the reference AC signal of frequency f 0 is expressed by the following equation.

V=Vsin2πft−Vsin2πf0t =Vsin(2π(f0+Δf)t)−Vsin2πf0t……(1) ここでΔf=f−f0 ……(2) この信号Vを式をみたすサンプリング周波数FSでサン
プリングする。
V = Vsin2πft-Vsin2πf 0 t = Vsin (2π (f 0 + Δf) t) -Vsin2πf 0 t ...... (1) where Δf = f-f 0 ...... ( 2) Sampling frequency F that satisfies the signal V wherein S sampling.

(f0/fS)×2π=π ……(3) したがってfS=2f0 ……(4) ここでサンプリング周期Tは、 となる。(F 0 / f S ) × 2π = π (3) Therefore, f S = 2f 0 (4) where the sampling period T is Becomes

サンプリング周期がTであるので(1)式にt=Tを
代入して展開し、(5)式の関係を用いれば、 V=V(sin t cos 2πΔft+cos πsin 2πΔft)−Vs
in π となる。
Since the sampling cycle is T, expansion is performed by substituting t = T into equation (1), and using the relation of equation (5), V = V (sin t cos 2πΔft + cos πsin 2πΔft) −Vs
in π.

cos π=1,sin π=0であるので V=−Vsin 2πΔft ……(6) となり、ビート周波数Δfに依存する信号が取出される
ことになる。このように周波数fの交流信号と基準周波
数f0の基準交流信号との差の信号であるビート信号Vの
波形をπ(180゜)毎にサンプリングすると、ビート信
号Vの包絡線が得られる。
Since cos π = 1 and sin π = 0, V = −Vsin 2πΔft (6), and a signal depending on the beat frequency Δf is extracted. With this sample the difference signal at a beat signal V of the waveform of the AC signal and the reference AC signal of the reference frequency f 0 of the frequency f for each [pi (180 degrees), the envelope of the beat signal V is obtained.

しかし、ビート信号Vをサンプリングするとき、基準
周波数f0の基準交流信号のどの位相で行われているかが
判定できないので、サンプリング周波数として、2f0
整数倍の高い周波数を用いる。すなわち、サンプリング
値が(+)から(−)へ又は(−)から(+)へ極性変
化するサンプリング値を位相0の基準として検出し、そ
の整数倍後のサンプリング値を位相πのサンプリング値
として算出することにより、ビート信号の包絡線のサン
プリング値を得ることができる。
However, when sampling the beat signal V, it is not possible to determine at which phase of the reference AC signal of the reference frequency f 0 the sampling is being performed, so a frequency that is an integral multiple of 2f 0 is used as the sampling frequency. That is, a sampling value whose polarity changes from (+) to (−) or from (−) to (+) is detected as a reference of phase 0, and a sampling value obtained by multiplying the sampling value by an integer is used as a sampling value of phase π. By calculating, a sampling value of the envelope of the beat signal can be obtained.

従って、fS=2nf0でサンプリングされる値のうち、fS
=2nf0を満足するサンプリング値のみが(6)式を満足
し、その(6)式を満足するサンプリング値のみを上記
の方法で取出すことができる。
Thus, among the sampled values at f S = 2nf 0, f S
= 2nf 0 only satisfies the expression (6), and only the sampling values satisfying the expression (6) can be extracted by the above method.

(実施例) 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図は本発明による波形処理方法を説明するための
処理装置の概念図である。周波数fを持つ交流信号と周
波数f0を持つ基準交流信号との差信号が差動増幅器1に
より得られ、この差信号が補助変圧器2によって通常の
入力信号レベルに下げられて、アナログ入力カード3に
入力される。このアナログ入力カード3内では差信号は
マイクロプロセッサ等の制御部8によって指定されるサ
ンプリング周波数fSにしたがって量子化部4でサンプリ
ングおよび2値化が行われる。この量子化部4の出力は
正負判定部6に送られてここで正負の判定が行なわれ、
出力部7から正弦波のビート信号のディジタル信号とし
て出力される。なお、制御部8、正負判定部6、出力部
7はマイクロプロセッサとして構成することができる。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a processing device for explaining a waveform processing method according to the present invention. A difference signal between an AC signal having a frequency f and a reference AC signal having a frequency f 0 is obtained by a differential amplifier 1, and the difference signal is reduced to a normal input signal level by an auxiliary transformer 2, and the analog input card 3 is input. This difference signal is an analog within the input card 3 is sampling and binarized by a quantization unit 4 is performed according to the sampling frequency f S is specified by the control unit 8, such as a microprocessor. The output of the quantizing unit 4 is sent to a positive / negative determining unit 6 where a positive / negative determination is made.
The output unit 7 outputs the digital signal as a sine wave beat signal. The control unit 8, the positive / negative determination unit 6, and the output unit 7 can be configured as a microprocessor.

第1図は周波数fの交流信号と周波数f0の基準交流信
号との差の信号であるビート信号とサンプリング周波数
fSとの関係を示す波形図であって本発明の原理を説明す
るものである。同図によれば周波数f0を持つ基準交流信
号が周波数差Δf=f−f0の周波数で表わされるビート
信号の包絡線の中で変化している。
Figure 1 is the beat signal and the sampling frequency is a signal of the difference between the AC signal and the reference AC signal of frequency f 0 of the frequency f
a waveform diagram showing a relationship between f S serve to explain the principles of the present invention. According to the figure, the reference AC signal having the frequency f 0 changes in the envelope of the beat signal represented by the frequency of the frequency difference Δf = f−f 0 .

周波数fの交流信号と周波数f0の基準交流波形との差
の信号であるビート信号をサンプリング周波数fsでサン
プリングして求めたサンプリング点の中から基準交流信
号のπ即ち、180゜の位相毎のサンプリング点を抽出す
れば、ビート信号の包絡線が得られることになる。この
ときのサンプリング周波数fSは、(3)、(4)式を満
足する。しかし、サンプリング点が90゜位相点になって
いるとは限らないためサンプリング周波数fSは fS=2nf0(n:整数値) ……(7) を満たす値とする必要がある。
Π That reference AC signal from the AC signal and the difference signal in which samples the beat signal at a sampling frequency fs seeking sampling points of the reference alternating waveform of frequency f 0 of the frequency f, for each 180 ° phase By extracting the sampling points, an envelope of the beat signal can be obtained. At this time, the sampling frequency f S satisfies the expressions (3) and (4). However, since the sampling point is not always at the 90 ° phase point, the sampling frequency f S needs to be a value satisfying f S = 2nf 0 (n: integer value) (7).

このようにして定めたサンプリング周波数fSで周波数
f0を持つ基準交流信号をサンプリングし、サンプリング
値X0,X1,……Xnを得る。
Frequency at a sampling frequency f S which defines in this way
sampling the reference AC signal having a f 0, the sampling value X 0, X 1, obtaining ...... X n.

第2図はこのようにして求めたサンプリング値を用い
てビート信号を検出する手順を示したフローチャートで
ある。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for detecting a beat signal using the sampling value thus obtained.

まず隣接する2点のサンプリング値X0,X1を入力し、
(ステップ101)、プラスからマイナスまたはマイナス
からプラスに極性変化があるかどうかを検出する(ステ
ップ102)。極性変化があれば絶対値の小さい方のサン
プリング値のサンプリング点を基準としてその点を位相
0の基準とする(ステップ104,ステップ105)。
First, input the sampling values X 0 and X 1 of two adjacent points,
(Step 101), it is detected whether there is a polarity change from plus to minus or from minus to plus (step 102). If there is a change in polarity, the sampling point of the sampling value having the smaller absolute value is set as a reference, and that point is set as a reference of phase 0 (steps 104 and 105).

ついで次のサンプリング値を入力し(ステップ10
6)、そのサンプリング値が位相π/2のサンプリングか
否かを判定する(ステップ107)。そしてその点が位相
π/2のサンプリング点であれば、位相πのサンプリング
の基準点として(ステップ108)、次のサンプリング値
を入力し(ステップ109)、位相πのサンプリング点か
否かを判定し(ステップ110)位相πのサンプリング点
であれば、この点をビート信号のサンプリング値として
記録する(ステップ111)。
Then enter the next sampling value (step 10
6), it is determined whether or not the sampling value is a sampling of phase π / 2 (step 107). If the point is the sampling point of the phase π / 2, the next sampling value is inputted as a reference point of the sampling of the phase π (step 108) (step 109), and it is determined whether or not the sampling point is the phase π. (Step 110) If the sampling point is the phase π, this point is recorded as the sampling value of the beat signal (Step 111).

そして所定の数だけサンプリング値の抽出が終ればサ
ンプリングを修了する(ステップ112)。このようにし
て n×2π・f0/fS=π ……(8) をみたすサンプリング周波数fSでサンプリングして求め
たサンプリング点の中から基準交流信号のπ位相ごとの
サンプリング点を抽出してビート信号のサンプリング値
として用いることによりビート信号を検出する。
Then, when the sampling of a predetermined number of sampling values is completed, the sampling is completed (step 112). Thus n × 2π · f 0 / f S = π ...... (8) by sampling at a sampling frequency f S satisfying the extracted sampling points for each [pi phase of the reference AC signal from the determined sampling points The beat signal is detected by using it as the sampling value of the beat signal.

なお第1図にはX0はπ/2位相のサンプリング点(X2
を求めるための基準として、またX2は位相πごとのサン
プリング点を求めるための基準点として示されている。
In FIG. 1, X 0 is a sampling point of π / 2 phase (X 2 )
And X 2 is shown as a reference point for finding a sampling point for each phase π.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明
によれば比較的低いサンプリング周波数fSでサンプリン
グしたサンプリング値から簡単な演算処理によりビート
信号のサンプリング値が得られ、これによりビート信号
を容易に検出することができる。
As described in detail based on the above embodiments, according to the present invention, a sampling value of a beat signal can be obtained by a simple arithmetic processing from a sampling value sampled at a relatively low sampling frequency f S , whereby the beat signal is obtained. It can be easily detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に従って行なわれる交流入力信号のサン
プリングを説明するための波形図、第2図は本発明によ
る波形処理方法を実行するためのフローチャート、第3
図は本発明を実行するための処理装置の概念図である。 1……差動増幅器、2……補助変圧器、3……アナログ
入力カード、4……量子化部、6……正負判定部、7…
…出力部、8……制御部。
FIG. 1 is a waveform diagram for explaining sampling of an AC input signal performed according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart for executing a waveform processing method according to the present invention, and FIG.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a processing device for executing the present invention. 1 ... Differential amplifier, 2 ... Auxiliary transformer, 3 ... Analog input card, 4 ... Quantization unit, 6 ... Positive / negative determination unit, 7 ...
... output unit, 8 ... control unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】周波数fの交流信号と周波数f0の基準交流
信号との差の信号であるビート信号VをfS=2nf0(nは
整数)を満たすサンプリング周波数fSでサンプリングし
て求めたサンプリング点の中から前記基準交流信号のπ
位相毎のサンプリング点を抽出して、前記ビート信号の
サンプリング値として用いることにより前記ビート信号
の包絡線を得ることを特徴とする波形処理方法。
1. A frequency signal a beat signal V f S = 2nf 0 is the difference between the AC signal and the reference AC signal of frequency f 0 of f (n is an integer) obtained by sampling at a sampling frequency f S satisfying Π of the reference AC signal from the sampling points
A waveform processing method wherein a sampling point for each phase is extracted and used as a sampling value of the beat signal to obtain an envelope of the beat signal.
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