JPH01140074A - 微弱信号検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分ｇＦ］ 本発明は、ハムノイズに埋もれた高い周波数信号を容易
に且つ高速に検出するための微弱信号検出装置に関する
。

［従来の技術］ ノイズに埋もれている特定周波数信号を検出する方法と
して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）装置によって周波数
分析を行い、特定周波数信号を検出する方法、あるいは
、ロックイン増幅器等を含む超狭帯域フィルタを使用し
て特定周波数信号を抽出する方法が知られている。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、前者のＦＦＴによる方法は装置が大掛りにな
るのみでなく、迅速に検出結果を得ることができないと
いう欠点を有する。また後者の超狭帯域フィルタを使用
する方法は、狭帯域化が困難であり、信号とノイズとの
完全な分離が難しいという欠点がある。

そこで、本発明の目的は簡単且つ高速に特定周波数信号
を検出することができる微弱信号検出装置を提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決し、上記目的を達成するための本発明
は、商用周波数よりも十分に高い所定周波数の信号とこ
の信号よりも高いレベルのハムノイズとを含む入力信号
から前記信号を検出する装置であって、前記入力信号か
ら前記所定周波数及びこの近傍の周波数を含む帯域の成
分を抽出する帯域フィルタと、前記帯域フィルタで抽出
された信号を包絡線検波信号又は整流され且つ包路線検
波された信号に変換する検波器と、前記検波器から得ら
れる検波出力の最小レベルをアナログ又はディジタル的
に検出し、この最小レベル検出値に基づいて前記所定周
波数の信号の有無を判定する最小値検出及び判定回路と
から成る微弱信号検出装置に係わるものである。

［作　用］ 上記発明における帯域フィルタは例えばロックイン増幅
器を含んで所定周波数信号及びこの近傍のノイズを含む
信号を出力する。検波器は間欠的に発生するハムノイズ
のレベル変動及び信号レベルを含む検波信号を出力する
。最小レベル検出及び判定回路は、検波信号の最小値即
ち信号レベルをアナログ又はディジタル的に検出し、最
小レベル検出値が信号としての意味を有するか否かを例
えばレベルの大小で判定する。この判定は、所定時間幅
中の最小値を積算し、信号のパワーを求めて行うことが
望ましい、この様にすれば検出の信頼性が高められる。

［実施例］ 次に、第１図〜第５図によって本発明の１実施例に係わ
る微弱信号検出装置を説明する。第１図に示す微弱信号
検出装置は、センサ１と、増幅器２と、帯域フィルタ３
と、検波器４と、ローパスフィルタ５と、Ａ／Ｄ　（ア
ナログ−ディジタル）変換器６と、最小値検出回路７と
、メモリ８と、積算回路９と、判定口ｉ１０とを順に接
続することによって構成されている。

センサ１は、磁心とコイルとから成る磁気センナ（ピッ
クアップ）であり、ターゲットから発生ずる所定周波数
の電磁波信号を検出するものである。センサ１には信号
のみならず商用周波数（５０Ｈ２）の高調波成分から成
るハムノイズが間欠的に入力する。第３図は信号とハム
ノイズとを示すスペクトラムである。信号は微弱である
なめに、ハムノイズよりも低いレベルを有する。

センサ１の周波数は増幅器２で増幅された後に帯域フィ
ルタ３に送られる。帯域フィルタ３は、位相敏感検出器
（ＰＳＤ）を含む公知のロックイン増幅器から成り、入
力信号と参照周波数信号との比較に基づいて所定周波数
信号を抽出するように構成されている。しかし、ロック
イン増幅器によっても信号のみを完全に抽出することは
不可能であり、ノイズを伴なった出力となる。第４図は
帯域フィルタ３の出力の振幅波形を示す。ｉ４図の横軸
は時間軸であるので、ノイズが間欠的に発生しているこ
とを示す。一方、信号は連続的に発生しているので、ノ
イズと信号との両方が発生する期間では振幅が大きくな
っている。

検波器４は第４図に示す帯域フィルタ３の出力を整流し
、包絡線検波した第５図の出力を得るものである。

ローパスフィルタ５は検波出力から高周波成分を除去し
た信号をＡ／Ｄ変換器６に送る。

Ａ／Ｉ）変換器６は第５図に示す検波出力をサンプリン
グし、ディジタル信号に変換する。

最小値検出回路７は、第５図に示す検波出力信号の最小
値を検出するものであり、第２図に示す如く、比較回路
１１と最小値レジスタ１２と制御回路１３とから成る。

前段のＡ／Ｄ変換器６が制御回路１３で制御されてアナ
ログ入力に対応するディジタル信号を出力すると、Ａ／
Ｄ変換器６と最小値レジスタ１２とに接続された比較回
路１１が入力信号と最小値レジスタ出力とを比厳し、両
者の大小関係を示す比較出力信号を制御回路１３に送る
。制御回路１３は入力信号が最小値レジスタ出力よりも
小さくなったことを示す比較出力信号に応答して最小値
レジスタ１２の内容を新しい最小値に書き換える。これ
により、最小値レジスタ１２に接続された出力ライン１
４に所定期間における最小データ出力を得ることができ
る。この結果、最小値検出回路７は信号有りの期間に信
号レベルを示すデータを出力し、信号無しの期間に零レ
ベルを示すデータ又は信号レベルよりも低い微小ノイズ
レベルデータを出力する。なお、最小値レジスタ１２は
所定時間毎にリセットされる。

メモリ８は最小値検出回路７から得られるデータを一時
記憶するものである。

積算回路９はメモリ８に書き込まれたデータに基づいて
一定時間幅における最小値データを積算して検知信号の
パワーを求めるものである。即ち、唯一回の最小データ
であれば、判定の誤りが生じる恐れがあるので、複数の
最小データに基づいて信号の有無を判定するための信号
を積算回路９で形成する。

判定回路１０は積算回路９で積算された信号又は積算信
号の平均値から成る検知信号と基準レベルとを比軟し、
検知信号のレベルが基準レベル以上の時に信号有りを示
す出力を発生し、検知信号レベルが基準レベルよりも低
い時に信号無しの出力を発生する。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、変形が
可能なものである６例えば、最小値検出回路７、メモリ
８、積算回！！８９、判定回路１ｏをマイクロコンピュ
ータで構成してもよい。また、帯域フィルタ３をＲＣフ
ィルタ、アクティブフィルタ等としてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、簡単な回路によ
って迅速にｍ弱信号を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる微弱信号検出装置を示
すブロック図、 第２図は第１図の最小値検出回路を詳しく示すブロック
図、 第３図はノイズを含む入力信号の周波数成分を示す図、 第４図はノイズを含む信号の波形図、 第５図は第１図の検波器の出力波形図である。 １・・・センサ、３・・・帯域フィルタ、４・・・検波
器、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・最小値検出回路、
１０・・・判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］商用周波数よりも十分に高い所定周波数の信号と
   この信号よりも高いレベルのハムノイズとを含む入力信
   号から前記信号を検出する装置であって、 前記入力信号から前記所定周波数及びこの近傍の周波数
   を含む帯域の成分を抽出する帯域フィルタと、 前記帯域フィルタで抽出された信号を包絡線検波信号又
   は整流され且つ包絡線検波された信号に変換する検波器
   と、 前記検波器から得られる検波出力の最小レベルをアナロ
   グ又はディジタル的に検出し、この最小レベル検出値に
   基づいて前記所定周波数の信号の有無を判定する最小値
   検出及び判定回路と から成る微弱信号検出装置。