JPH02167479A - アナログ波形のオーバーシュート位置検出方式 - 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】 ［産業上の利用分野コ 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−・殻内である
。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／【〕変
換によりデジタル化されたアナログ入力波形のオーパン
ニ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、ピーク値と反射力ｉ＋］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ＩＬ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−１１出方式を提供することをｌ」的
とする。

［課題を解決するための手段コ このような目的を達成するための、この発明のアナログ
のピーク検出力式の構成は、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−例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ィンドウデータを生
成し、ウィンドウデータが示すウィンドウ範囲における
最大値若しくは最小僅をピーク値とし、ウィンドウの端
から次のピーク点又は変曲点を求めてオーパンニート位
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ィン
ドウデータを発生させ、ピーク位置を検出し、ウィンド
ウデータの端から次のピーク点又は変藺点を求めること
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
る誤動作を貼止することができる。

さらに、デジタル値に対して州北平均を採り、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
誤動作の発生を防ローできる。

［実施例コ 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、ウィ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、１＝ｏ−ｎであり、ｎ＋１個のデータａ＋から
ｎ＋１個の相加平均値データｂ１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、閾イ１α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、ウィ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」二側スライスレベル（或いは−Ｌ側閾
値）　ＶＳＬＨを求め、さらに、−側波形の最大値Ｘｔ
（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Ｖ　ＳＬＨ
及びＶ　ＳＬＬと比較して、３値のウィンドウデータ列
Ｗ１を求める。

この場合のウィンドウデータ列Ｗ＋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 Ｖ　ＳＬＬ≦ａｊ　≦Ｖ　５ＬＩ（のときにＷ＋　＝０
このウィンドウデータ列Ｗ＋状態をアナログ波形Ｃに対
してウィ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ｑ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、ウィンドウデータ列Ｗ＋の値が“０→２′
′から“２→Ｏ”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
→Ｏ”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、ウィンドウデータ列Ｗｌの値が“Ｏ→１”から“
１→Ｏ”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
してその一側の最大値（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→Ｏｎに一 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ｆｔＶＯＨ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
置及びその人きさ、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、ウィンドウデータを発生させているので、ウ
ィ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、ウィンド
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、このようにウィ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、ウィ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、前記の式において、１＝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ｔＪ＜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ａｏ、ａｉ＋
ａ２　＋　　ａ３　＋　　ａ４　＋　　・・・ａｎのデ
ータ列が得られ、これか波形データメモリ３に記憶され
ているとする。これに対して、Ｊ＝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。

））Ｏ＋　ｂｌ　ｌ　１）２　ｒ　ｂ３１　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
ｔ）０＋　　ｂｔ　＋　　ｔ）２＋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ｃＱ　ｌ　　ｃｌ　ＩＣ２＋　　０３　
＋　　ｃ４１　　・・・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
、ｍＯ＋　ｍｌ　＋　ｍ２　＋　ｍ３　＋　ｍ４　、　
　＊　＊　１１ｍｎ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、１＝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、メは
、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メ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（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、メの数は、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］ ＝１３− 以」二、説明してきたが、この発明にあっては、開鎖を
設けて、これを越えた範囲のウィンドウデータを発生さ
せ、ピーク位置を検出し、ウィ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（１ｒ、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
ＩＥすることができる。

さらに、デジタル値に対して相比平均を採り、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　／　Ｉ）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・・・相加平均化処理り口後のアナログ波形。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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ィンドウデータを生成し、ウィンド
   ウデータが示すウィ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、ウィ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. （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、
   ウィ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。