JP3234365B2 - Response characteristic measuring device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、計測対象へ入力された
入力信号とその計測対象から出力された出力信号とに基
づいてその計測対象の伝達関数もしくはインパルス応答
関数を求める応答特性計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a response characteristic measuring apparatus for obtaining a transfer function or an impulse response function of a measurement target based on an input signal input to the measurement target and an output signal output from the measurement target. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、計測対象の入力信号と出力信
号とのクロススペクトルを求めることにより、計測対象
の伝達関数を求め、あるいはその伝達関数を逆フーリエ
変換することによりその計測対象のインパルス応答特性
を求める手法が知られており、また広く用いられてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a transfer function of a measurement target is obtained by obtaining a cross spectrum between an input signal and an output signal of the measurement target, or an impulse response of the measurement target is obtained by performing an inverse Fourier transform of the transfer function. Techniques for determining characteristics are known and widely used.
【０００３】図７は、伝達関数ないしインパルス応答関
数の求め方の説明図である。計測対象１０への入力信号
をｘ（ｔ）とする。ここで、ｔは時刻を表わす。その入
力信号ｘ（ｔ）のフーリエ変換をＸ（ω）とする。ωは
角周波数である。またこの計測対象１０のインパルス応
答関数をｈ（ｔ），そのフーリエ変換すなわち伝達関数
をＨ（ｋ）とする。FIG. 7 is an explanatory diagram of a method of obtaining a transfer function or an impulse response function. The input signal to the measurement target 10 is x (t). Here, t represents time. Let the Fourier transform of the input signal x (t) be X (ω). ω is the angular frequency. Also, let h (t) be the impulse response function of the measurement target 10, and let H (k) be its Fourier transform, that is, the transfer function.
【０００４】この計測対象１０からは雑音ｎ（ｔ）が混
入した出力信号ｙ（ｔ）が出力される。この出力信号ｙ
（ｎ）の離散フーリエ変換をＹ（ｋ）とする。このとき Ｙ（ｋ）＝Ｘ（ｋ）・Ｈ（ｋ）＋Ｎ（ｋ） ……（１） が成立する。両辺にＸ* （ｋ）（* は複素共役を表わ
す）を掛けると、 Ｘ* （ｋ）・Ｙ（ｋ） ＝Ｘ* （ｋ）・Ｘ（ｋ）・Ｈ（ｋ）＋Ｘ* （ｋ）・Ｎ（ｋ） ……（２） 入力信号ｘ（ｔ）と雑音ｎ（ｔ）は無相関であるため、
多数回に亘って（２）式の演算を行い、それらの平均値
＜ ＞を求めると、＜Ｘ* （ｋ）Ｎ（ｋ）＞は零に近づ
き、 ＜Ｘ* （ｋ）・Ｙ（ｋ）＞＝＜Ｘ* （ｋ）・Ｘ（ｋ）＞・Ｈ（ｋ） ……（３） が成立する。したがって、式 Ｈ（ｋ）＝＜Ｘ* （ｋ）・Ｙ（ｋ）＞／＜Ｘ* （ｋ）・Ｘ（ｋ）＞ ……（４） により計測対象１０の伝達関数Ｈ（ｋ）が求められ、ま
たこの求められた伝達関数Ｈ（ｋ）を逆フーリエ変換す
ることにより計測対象１０のインパルス応答関数ｈ
（ｔ）が求められる。The measurement object 10 outputs an output signal y (t) mixed with noise n (t). This output signal y
Let the discrete Fourier transform of (n) be Y (k). At this time, Y (k) = X (k) .H (k) + N (k) (1) is established. By multiplying both sides by X * (k) ( * represents complex conjugate), X * (k) · Y (k) = X * (k) · X (k) · H (k) + X * (k) N (k) (2) Since the input signal x (t) and the noise n (t) are uncorrelated,
When the operation of the expression (2) is performed a number of times and their average value <> is obtained, <X * (k) N (k)> approaches zero, and <X * (k) · Y (k) )> = <X * (k) · X (k)> · H (k) (3) Therefore, the transfer function H (k) of the measurement target 10 is expressed by the following equation: H (k) = <X * (k) · Y (k)> / <X * (k) · X (k)> (4) The impulse response function h of the measurement object 10 is obtained by performing an inverse Fourier transform on the obtained transfer function H (k).
(T) is required.
【０００５】図８は、フーリエ変換のための時間窓を表
わした図である。（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ入力信号，
出力信号の時間窓であるが、ここでは同一の時間窓を表
わしている。実際の演算にあたっては、入力信号ｘ
（ｔ），出力信号ｙ（ｔ）を所定の微小時間幅Δｔ毎に
サンプリングすることにより入力信号ｘ（ｔ），出力信
号ｙ（ｔ）の各サンプリング値ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）を求
め、これらのサンプリング値ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）に基づ
いてフーリエ変換等の演算が行われる。ここで、ｎは、
微小時間間隔Δｔ毎にサンプリングした際の各サンプリ
ング点の時間的な順序を表わしており、ここでは、図７
に示すようにｎ＝０，１，…，Ｎ−１のＮ個のサンプリ
ング点のサンプリング値ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）、ｎ＝０，
１，…，Ｎ−１に基づいた演算が行われるものとする。FIG. 8 is a diagram showing a time window for the Fourier transform. (A) and (B) are input signals,
Although it is a time window of the output signal, the same time window is shown here. In the actual calculation, the input signal x
(T), the output signal y (t) is sampled for each predetermined minute time width Δt, so that the sampling values x (n) and y (n) of the input signal x (t) and the output signal y (t) are obtained. Then, an operation such as Fourier transform is performed based on these sampling values x (n) and y (n). Where n is
FIG. 7 shows the temporal order of each sampling point when sampling is performed at every minute time interval Δt.
, N (n), y (n), and n = 0, n at the N sampling points of n = 0, 1,...
Calculation based on 1,..., N−1 is performed.
【０００６】以下、このサンプリングされた入力信号，
出力信号を、単に入力信号ｘ（ｎ），出力信号ｙ（ｎ）
と称する。それらのフーリエ変換値は、前述と同様にＸ
（ｋ），Ｙ（ｋ）で表わされるが、この場合、ｋは離散
的な角周波数として理解される。また、図８に示すよう
に、時間的に一定な方形窓Ｗ1 を用いることに代えて、
入力信号ｘ（ｎ），出力信号ｙ（ｎ）に時間的に重みが
変化する時間窓Ｗ2 を適用することも広く知られてい
る。この時間的に変化する時間窓Ｗ2 としては、例え
ば、ハニング窓，ハミング窓，リース窓，ブラックマン
ハリス窓等、多数の関数形が知られている。Hereinafter, the sampled input signal,
The output signal is simply referred to as input signal x (n) and output signal y (n).
Called. Their Fourier transform values are X
(K), Y (k), where k is understood as a discrete angular frequency. Further, as shown in FIG. 8, instead of using a rectangular window W 1 time constant,
Input signal x (n), are also known to apply a time window W 2 which is temporally weighted output signal y (n) changes. The time window W 2 which changes this time, for example, a Hanning window, a Hamming window, leasing window, Blackman Harris window or the like, numerous functional form is known.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来は、上述したよう
に、所定の時間幅の入力信号ｘ（ｔ），出力信号ｙ
（ｔ）を切出し、即ち所定の微小時間幅Δｔ毎にサンプ
リングされたＮ個のサンプリング値ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）
を求め、そのように切り出した、即ちそのようにサンプ
リングされたＮ個の入力信号ｘ（ｎ），出力信号ｙ
（ｎ）に基づいて、もしくは切り出した入力信号ｘ
（ｎ），出力信号ｙ（ｎ）に例えばハニング窓等の時間
窓に応じた重み演算を施した信号に基づいて、計測対象
の伝達関数ないしインパルス応答関数が求められてい
る。Conventionally, as described above, an input signal x (t) and an output signal y having a predetermined time width are used.
(T) is cut out, that is, N sampled values x (n) and y (n) sampled for each predetermined minute time width Δt
, And the N input signals x (n) and the output signals y thus cut out, that is, sampled as such.
(N) or cut out input signal x
(N), a transfer function or an impulse response function to be measured is obtained based on a signal obtained by performing a weighting operation according to a time window such as a Hanning window on the output signal y (n).
【０００８】この伝達関数ないしインパルス応答関数を
高精度に求めるためには、インパルス応答の継続時間よ
りも十分に長い時間窓（方形窓を含む）を用いることが
必要であるが、例えば振動の減衰の少ない金属構造物や
広い空間を計測対象としてその金属構造物の振動特性や
その空間の音響特性を求める場合等、インパルス応答の
継続時間が非常に長い場合、十分に長い時間窓を用いる
という条件を満たそうとうするとサンプリング数Ｎが膨
大なものとなり、演算が不可能となり、もしくはその演
算に膨大な時間を要することとなり、十分に長い時間窓
を用いるという条件を満たすことは実際上困難となる。
この場合、求められた伝達関数ないしインパルス応答関
数の誤差が非常に大きくなってしまうという問題があ
る。In order to obtain the transfer function or the impulse response function with high accuracy, it is necessary to use a time window (including a rectangular window) which is sufficiently longer than the duration of the impulse response. If the duration of the impulse response is very long, such as when measuring the vibration characteristics of the metal structure or the acoustic characteristics of the space when measuring a metal structure with a small space or a large space, the condition that a sufficiently long time window is used Is satisfied, the number of samplings N becomes enormous, so that the calculation becomes impossible or the calculation requires a huge amount of time, and it is practically difficult to satisfy the condition of using a sufficiently long time window.
In this case, there is a problem that an error in the obtained transfer function or impulse response function becomes very large.
【０００９】本発明は、上記事情に鑑み、特にインパル
ス応答の継続時間に比べ十分に長い時間窓を用いること
ができない場合に、従来と比べ高精度の伝達関数、イン
パルス応答関数を求めることのできる応答特性計測装置
を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, the present invention can obtain a transfer function and an impulse response function with higher accuracy than the conventional one, especially when a time window sufficiently longer than the duration of the impulse response cannot be used. It is an object to provide a response characteristic measuring device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の応答特性計測装置は、計測対象へ入力された入力信
号とその計測対象から出力された出力信号とに基づいて
その計測対象の伝達関数もしくはインパルス応答関数を
求める応答特性計測装置において、 （１）計測対象に入力信号が入力されている間の任意の
所定の時刻ｔ0から所定の第１の時間幅Ｔ1の間の入力信
号を切り出すとともに上記第１の時間Ｔ1よりも短い所
定の第２の時間幅をＴ2としたときに時刻ｔ0＋Ｔ2から
時刻ｔ0＋Ｔ1までの間の入力信号を零に置換することに
より置換入力信号を生成する入力信号切出し置換手段 （２）上記の時刻ｔ0から第１の時間幅Ｔ1の間の出力信
号を切り出す出力信号切出し手段 （３）上記入力信号切出し置換手段により生成された置
換入力信号と出力信号切出し手段により切出された出力
信号とに基づいて上記計測対象の伝達関数もしくはイン
パルス応答関数を求める応答特性演算手段を備え、 上記
（３）の応答特性演算手段は、上記時刻ｔ 0 から上記第
１の時間幅Ｔ 1 の間の入力信号をｘ（ｎ）（ｎ＝０，
１，…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１）、入力信号切出し置
換手段により生成された置換入力信号ｚ（ｎ）（ｎ＝
０，１，…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１，…；但し、ｎ＝
０，１，…，Ｍ−１についてはｚ（ｎ）＝ｘ（ｎ）、ｎ
＝Ｍ，Ｍ＋１，Ｍ，…，Ｎ−１についてはｚ（ｎ）＝
０）のフーリエ変換関数をＺ（ｋ）、出力信号切出し手
段により切り出された出力信号をｙ（ｎ）（ｎ＝０，
１，…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１）のフーリエ変換関数
をＹ（ｋ）、 * を複素共役を表わす記号、＜＞を多数回
の平均を表わす記号、Ｆ -1 ｛｝をフーリエ変換関数の逆
フーリエ変換を表わす記号としたとき、計測対象の伝達
関数Ｈ（ｋ）もしくはインパルス応答関数ｈ（ｎ）を、 Ｈ（ｋ）＝＜Ｚ * （ｋ）・Ｙ（ｋ）＞／＜Ｚ * （ｋ）・Ｚ（ｋ）＞ ｈ（ｎ）＝Ｆ -1 ｛Ｈ（ｋ）｝ に従って求めるものであることを特徴とする。 A response characteristic measuring apparatus according to the present invention, which achieves the above object, transmits a measurement target based on an input signal input to the measurement target and an output signal output from the measurement target. in response characteristic measuring device for determining the function or impulse response function, (1) an input signal between any given time t 0 of the predetermined first time width T 1 of the while the input signal to the measurement target is input substituting to zero the input signal between the first short predetermined second time width than the time T 1 from the time t 0 + T 2 is taken as T 2 to time t 0 + T 1 with cut out the input signal cutout replacement means (2) output signal clipping means (3) for cutting out the output signal between upper Symbol time t 0 from the first time width T 1 of the said input signal cutout replacement means for generating a replacement input signal by Generated replacement Based on the cut out by the input signal and the output signal clipping means output signal includes a response calculation means for calculating a transfer function or impulse response function of the target object, the
(3) response characteristic computing means, said first from the time t 0
An input signal between the first time width T 1 x (n) (n = 0,
1, ..., M-1, M, ..., N-1), input signal cutout
Replacement signal z (n) (n =
0, 1, ..., M-1, M, ..., N-1, ...;
For 0, 1,..., M−1, z (n) = x (n), n
= M, M + 1, M,..., N−1, z (n) =
0) is the Fourier transform function Z (k), and the output signal extracting means
The output signal cut out by the stage is represented by y (n) (n = 0,
1, ..., M-1, M, ..., N-1) Fourier transform function
Represents Y (k), * represents a complex conjugate, and <> represents many times
Conversely symbols representing the average of the F -1 {} of the Fourier transform function
When the symbol representing the Fourier transform is used, the transmission of the measurement target
The function H (k) or the impulse response function h (n) is expressed as H (k) = <Z * (k) .Y (k)> / <Z * (k) .Z (k)> h (n) = F -1 {H (k)} .
【００１１】[0011]
【作用】インパルス応答の継続時間が長い場合、入力信
号に対する応答が時間窓からはみ出してしまうことによ
り計測誤差が生じる。この場合に、時間窓内の入力信号
であっても、その時間窓の後端側の入力信号成分に対す
る応答ほどその時間窓からはみ出してしまう成分が多く
なる。When the duration of the impulse response is long, a measurement error occurs because the response to the input signal protrudes from the time window. In this case, even if the input signal is within the time window, the more the signal responds to the input signal component on the rear end side of the time window, the more the component protrudes from the time window.
【００１２】本発明は、上記の点に着目し、入力信号に
対する時間窓を、出力信号に対する時間窓と比べ時間的
に初期の領域だけに限定することに想到し、後述するよ
うにシミュレーションにより従来と比べ誤差が低減化さ
れることを確認し、本発明を成すに至ったのである。本
発明によれば、インパルス応答のｔ0 ＋Ｔ2 〜ｔ0 ＋Ｔ
1 の区間はパイアス誤差（偏り誤差）を生じることな
く、正確に求めることができる。ランダム信号源を用い
て本発明により求めたインパルス応答関数は、ランダム
誤差しか含まないから、クロススペクトル法における平
均回数を大きくするだけで、誤差を小さくすることがで
きる。The present invention focuses on the above points, and conceives that the time window for the input signal is limited to only the initial region in time as compared with the time window for the output signal. It was confirmed that the error was reduced as compared with that of the first embodiment, and the present invention was achieved. According to the present invention, the impulse response of t 0 + T 2 to t 0 + T
The section 1 can be accurately obtained without causing a pierce error (bias error). Since the impulse response function obtained by the present invention using a random signal source includes only a random error, the error can be reduced only by increasing the average number of times in the cross spectrum method.
【００１３】尚、Ｔ2 の値は、インパルス応答の継続時
間が時間窓長に比して長いときには小さな値にすること
が好ましい。それは、信号源側の時間窓内の窓内の最後
の応答が、出力信号を切り取った時間窓の中に入ってい
るとき、バイアス誤差を含まない演算が可能になるため
であり、それよりもインパルス応答の継続時間が長いと
きにはバイアス誤差が生じるためである。The value of T 2 is preferably small when the duration of the impulse response is longer than the time window length. The reason is that when the last response in the window within the time window on the signal source side is within the time window in which the output signal is cut off, it is possible to perform an operation without a bias error. This is because a bias error occurs when the duration of the impulse response is long.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の一実施例の応答特性計測装置の構成ブロ
ック図である。ここでは特に限定されない所定の伝達系
（計測対象）２０の応答特性が計測される。この伝達系
２０に入力信号ｘ（ｔ）が入力されるとともにその伝達
系２０から出力信号ｙ（ｔ）が出力されている。これら
入力信号ｘ（ｔ），出力信号ｙ（ｔ）は、応答特性計測
装置３０に入力される。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration block diagram of a response characteristic measuring device according to one embodiment of the present invention. Here, a response characteristic of a predetermined transmission system (measurement target) 20 which is not particularly limited is measured. The input signal x (t) is input to the transmission system 20, and the output signal y (t) is output from the transmission system 20. The input signal x (t) and the output signal y (t) are input to the response characteristic measuring device 30.
【００１５】応答特性計測装置３０に入力された、入力
信号ｘ（ｔ），出力信号ｙ（ｔ）は、それぞれＡ／Ｄ変
換器３２，３４に入力され、それぞれ微小時間間隔Δｔ
毎にサンプリングされ、ディジタルの入力信号ｘ
（ｎ），出力信号ｙ（ｎ）が生成される。Ａ／Ｄ変換器
３１から出力された入力信号ｘ（ｎ）は、入力信号切出
し置換手段３３に入力され、後述するようにして置換入
力信号ｚ（ｎ）が求められる。この置換入力信号ｚ
（ｎ）は、応答特性演算手段３５に入力される。An input signal x (t) and an output signal y (t) input to the response characteristic measuring device 30 are input to A / D converters 32 and 34, respectively, and each of them has a small time interval Δt.
Digitally sampled signal x
(N), an output signal y (n) is generated. The input signal x (n) output from the A / D converter 31 is input to the input signal extracting and replacing means 33, and a replacement input signal z (n) is obtained as described later. This replacement input signal z
(N) is input to the response characteristic calculating means 35.
【００１６】またＡ／Ｄ変換器３２から出力された出力
信号ｙ（ｎ）は、出力信号切出し手段３４に入力され、
この出力信号切出し手段３４において所定の時間幅Ｔ1
の部分、即ち、ｙ（ｎ），ｎ＝０，１，…，Ｎ−１の部
分だけ切出されて応答特性演算手段３５に入力される。
図２は、図１に示す入力信号切出し置換手段３３、出力
信号切出し手段３４の説明のための時間窓を表わした図
である。The output signal y (n) output from the A / D converter 32 is input to output signal extracting means 34,
The output signal extracting means 34 has a predetermined time width T 1.
, Ie, y (n), n = 0, 1,..., N−1, are cut out and input to the response characteristic calculating means 35.
FIG. 2 is a diagram showing a time window for explaining the input signal extraction and replacement means 33 and the output signal extraction means 34 shown in FIG.
【００１７】図２（Ａ）は、入力信号ｘ（ｎ）に適用さ
れる時間窓であり、ｘ（０）〜ｘ（Ｍ−１）（但し、Ｍ
＜Ｎ）の間入力信号ｘ（ｎ）が切出され、ｘ（Ｍ）〜ｘ
（Ｎ−１）は零に置換され、全体としてＮ個のサンプリ
ング点からなる置換入力信号ｚ（ｎ），ｎ＝０，１，
…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１が求められる。図２（Ｂ）
は、出力信号ｙ（ｎ）に適用される時間窓であり、ｙ
（０）〜ｙ（Ｎ−１）の間の出力信号ｙ（ｎ）が切出さ
れる。FIG. 2A shows a time window applied to the input signal x (n), where x (0) to x (M-1) (where M
<N), the input signal x (n) is cut out, and x (M) to x (M)
(N-1) is replaced by zero, and a replacement input signal z (n), n = 0, 1, 1, consisting of N sampling points as a whole.
, M-1, M, ..., N-1 are obtained. FIG. 2 (B)
Is the time window applied to the output signal y (n), y
An output signal y (n) between (0) to y (N-1) is cut out.
【００１８】図１に示す応答特性演算手段３５では、上
記のようにして求められた置換入力信号ｚ（ｎ）のフー
リエ変換関数Ｚ（ｋ）、および上記のようにして切出さ
れた出力信号ｙ（ｎ）のフーリエ変換関数Ｙ（ｋ）が求
められ、入出力間のクロススペクトルＺ* （ｋ）・Ｙ
（ｋ）、置換入力信号のパワースペクトルＺ* （ｋ）・
Ｚ（ｋ）が求められる。上記の過程が多数回繰り返され
た後、伝達系２０の伝達関数Ｈ（ｋ），インパルス応答
関数ｈ（ｎ）が、 Ｈ（ｋ）＝＜Ｚ* （ｋ）・Ｙ（ｋ）＞／＜Ｚ* （ｋ）・Ｚ（ｋ）＞ ……（５） ｈ（ｎ）＝Ｆ-1｛Ｈ（ｋ）｝ ……（６） 但しＦ-1は逆フーリエ変換を表わす として求められる。In the response characteristic calculating means 35 shown in FIG. 1, the Fourier transform function Z (k) of the permuted input signal z (n) obtained as described above and the output signal The Fourier transform function Y (k) of y (n) is obtained, and the cross spectrum between input and output Z * (k) · Y
(K), the power spectrum of the permuted input signal Z * (k).
Z (k) is determined. After the above process is repeated many times, the transfer function H (k) and the impulse response function h (n) of the transfer system 20 are expressed as follows: H (k) = <Z * (k) · Y (k)> / < Z * (k) · Z (k)>... (5) h (n) = F −1 {H (k)} (6) where F −1 is obtained as an expression representing an inverse Fourier transform.
【００１９】次に、本発明の応答特性計測装置における
誤差と従来法においてハニング窓を適用した場合の誤差
との比較を表わすシミュレーション結果について説明す
る。図３〜図６は、このシミュレーション結果を表わし
た図である。図３〜図６は、時間窓長Ｎを、インパルス
応答が６０ｄＢ減衰するまでの時間に相当するサンプル
数Ｔの、それぞれ４倍、２倍、１倍、２／３倍のとき
の、Ｍの値による計測誤差の変化を調べた結果である。
各図中ａは、図８に示すような従来法においてハニング
窓を適用した場合の誤差、ｂは本発明を適用したときの
誤差を示している。Next, a description will be given of a simulation result representing a comparison between an error in the response characteristic measuring apparatus of the present invention and an error when a Hanning window is applied in the conventional method. 3 to 6 are diagrams showing the results of this simulation. FIGS. 3 to 6 show that the time window length N is 4 times, 2 times, 1 time, and 2/3 times the number of samples T corresponding to the time until the impulse response is attenuated by 60 dB, respectively. It is a result of examining a change in a measurement error depending on a value.
In each figure, a shows an error when a Hanning window is applied in the conventional method as shown in FIG. 8, and b shows an error when the present invention is applied.
【００２０】これらの図により、従来法のように、入出
力信号ともに長さＮのハニング窓で切り取ったときに比
べて、Ｎ／Ｔが４以下のときに、適当なＭの値を選ぶこ
とにより誤差が減少することがわかる。According to these figures, when N / T is 4 or less, an appropriate value of M is selected as compared with a case where both input and output signals are cut by a Hanning window of length N as in the conventional method. It can be seen that the error is reduced by
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インパルス応答の継続時間に対し、十分長い時間窓長を
確保することができない場合に、従来法よりも高精度
に、伝達関数ないしインパルス応答関数が求められる。As described above, according to the present invention,
When a sufficiently long window length cannot be secured for the duration of the impulse response, a transfer function or an impulse response function is obtained with higher accuracy than the conventional method.
【図１】本発明の一実施例の応答特性計測装置の構成ブ
ロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of a response characteristic measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】時間窓を表わした図である。FIG. 2 is a diagram showing a time window.
【図３】シミュレーション結果を表わした図である。FIG. 3 is a diagram showing a simulation result.
【図４】シミュレーション結果を表わした図である。FIG. 4 is a diagram showing a simulation result.
【図５】シミュレーション結果を表わした図である。FIG. 5 is a diagram showing a simulation result.
【図６】シミュレーション結果を表わした図である。FIG. 6 is a diagram showing a simulation result.
【図７】伝達関数ないしインパルス応答関数の求め方の
説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of how to obtain a transfer function or an impulse response function.
【図８】フーリエ変換のための時間窓を表わした図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a time window for Fourier transform.
１０ 計測対象 ２０ 伝達系 ３０ 応答特性計測装置 ３１，３２ Ａ／Ｄ変換器 ３３ 入力信号切出し置換手段 ３４ 出力信号切出し手段 ３５ 応答特性演算手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measurement object 20 Transmission system 30 Response characteristic measuring device 31, 32 A / D converter 33 Input signal extraction and replacement means 34 Output signal extraction means 35 Response characteristic calculation means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城戸 健一 神奈川県横浜市緑区白山１丁目16番１号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (72)発明者 浦壁 浩司 神奈川県横浜市緑区白山１丁目16番１号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (72)発明者 鈴木 英男 神奈川県横浜市緑区白山１丁目16番１号 株式会社小野測器テクニカルセンター 内 (56)参考文献 特開 平６−207957（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29068（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294872（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−133872（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 27/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Kido 1-16-1 Hakusan, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Ono Sokki Technical Center (72) Inventor Koji Urabe 1 Hakusan, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 16-1 Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Suzuki 1-16-1 Hakusan, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Ono Sokki Technical Center Co., Ltd. (56) References JP-A-6 -207957 (JP, A) JP-A-4-29068 (JP, A) JP-A-2-294872 (JP, A) JP-A-2-133872 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) G01R 27/28
Claims (1)
対象から出力された出力信号とに基づいて前記計測対象
の伝達関数もしくはインパルス応答関数を求める応答特
性計測装置において、前記計測対象に入力信号が入力されている間の任意 の時
刻ｔ0から所定の第１の時間幅Ｔ1の間の前記入力信号を
切り出すとともに前記第１の時間Ｔ1よりも短い所定の
第２の時間幅をＴ2としたときに時刻ｔ0＋Ｔ2から時刻
ｔ0＋Ｔ1までの間の前記入力信号を零に置換することに
より置換入力信号を生成する入力信号切出し置換手段
と、 前記時刻ｔ0から前記第１の時間幅Ｔ1の間の前記出力信
号を切り出す出力信号切出し手段と、 前記入力信号切出し置換手段により生成された前記置換
入力信号と前記出力信号切出し手段により切出された前
記出力信号とに基づいて前記計測対象の伝達関数もしく
はインパルス応答関数を求める応答特性演算手段とを備
え、 前記応答特性演算手段は、前記時刻ｔ 0 から前記第１の
時間幅Ｔ 1 の間の入力信号をｘ（ｎ）（ｎ＝０，１，
…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１）、前記入力信号切出し置
換手段により生成された置換入力信号ｚ（ｎ）（ｎ＝
０，１，…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１，…；但し、ｎ＝
０，１，…，Ｍ−１についてはｚ（ｎ）＝ｘ（ｎ）、ｎ
＝Ｍ，Ｍ＋１，Ｍ，…，Ｎ−１についてはｚ（ｎ）＝
０）のフーリエ変換関数をＺ（ｋ）、前記出力信号切出
し手段により切り出された出力信号をｙ（ｎ）（ｎ＝
０，１，…，Ｍ−１，Ｍ，…，Ｎ−１）のフーリエ変換
関数をＹ（ｋ）、 * を複素共役を表わす記号、＜＞を多
数回の平均を表わす記号、Ｆ -1 ｛｝をフーリエ変換関数
の逆フーリエ変換を表わす記号としたとき、前記計測対
象の伝達関数Ｈ（ｋ）もしくはインパルス応答関数ｈ
（ｎ）を、 Ｈ（ｋ）＝＜Ｚ * （ｋ）・Ｙ（ｋ）＞／＜Ｚ * （ｋ）・Ｚ（ｋ）＞ ｈ（ｎ）＝Ｆ -1 ｛Ｈ（ｋ）｝ に従って求めるものである ことを特徴とする応答特性計
測装置。1. A response characteristic measuring apparatus for obtaining a transfer function or an impulse response function of a measurement target based on an input signal input to the measurement target and an output signal output from the measurement target, wherein the input is input to the measurement target. The input signal is cut out for a predetermined first time width T 1 from an arbitrary time t 0 while a signal is being input, and a predetermined second time width shorter than the first time T 1 is set. an input signal cut replacement means for generating a replacement input signals by substituting zero the input signals between the time t 0 + T 2 is taken as T 2 to time t 0 + T 1, before SL at time t 0 Output signal extracting means for extracting the output signal during the first time width T1 from the input signal extracting means and the output signal extracted by the output signal extracting means and the replacement input signal generated by the input signal extracting and replacing means. Faith No. and a response characteristic computing means for obtaining a transfer function or impulse response function of the measurement target on the basis of the said response characteristic calculation means, the first from the time t 0
The input signal during the time width T 1 is defined as x (n) (n = 0, 1,
.., M-1, M,..., N-1)
Replacement signal z (n) (n =
0, 1, ..., M-1, M, ..., N-1, ...;
For 0, 1,..., M−1, z (n) = x (n), n
= M, M + 1, M,..., N−1, z (n) =
0) is the Fourier transform function Z (k), and the output signal is extracted.
The output signal cut out by the means is y (n) (n =
0,1, ..., M-1, M, ..., N-1) Fourier transform
Function is Y (k), * is a symbol representing complex conjugate, and <> is
A symbol representing the average of several times, F -1 ｛｝ is a Fourier transform function
The symbol representing the inverse Fourier transform of
Elephant transfer function H (k) or impulse response function h
The (n), according to H (k) = <Z * (k) · Y (k)> / <Z * (k) · Z (k)> h (n) = F -1 {H (k)} A response characteristic measuring device characterized by what is required .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23022793A JP3234365B2 (en) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Response characteristic measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23022793A JP3234365B2 (en) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Response characteristic measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783977A JPH0783977A (en) | 1995-03-31 |
| JP3234365B2 true JP3234365B2 (en) | 2001-12-04 |
Family
ID=16904541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23022793A Expired - Fee Related JP3234365B2 (en) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Response characteristic measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234365B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6409803B2 (en) * | 2016-03-14 | 2018-10-24 | オムロン株式会社 | Simulation device, simulation method, control program, and recording medium |
| JP6515844B2 (en) | 2016-03-14 | 2019-05-22 | オムロン株式会社 | Simulation apparatus, simulation method, control program, and recording medium |
-
1993
- 1993-09-16 JP JP23022793A patent/JP3234365B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783977A (en) | 1995-03-31 |
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