JPH0335173A - 高調波歪測定装置および方法 - 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］ この発明は高調波歪測定、特にその測定時間の高速化に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、スピーカ等の高調波歪を測定する場合には、ヘテ
ロゲインアナライザ一方式が用いられてきた。この方式
による高調波歪の測定方法は、次のとおりである。

まず、測定しようとするスピーカに、ある周波数ｆの正
弦波を入力する。この時の出力をマイクロフォン等でひ
ろい、周波数ｆの高調波に同調するヘテロダインフィル
ターを通す。これにより、入力した周波数ｆに対する高
調波のレベルを知ることができる。

次に、入力する正弦波の周波数ｆをΔｆだけ変化させ、
上記と同様の測定を行う。次には、さらにΔｆだけ周波
数を変える。このようにして、必要な周波数領域の全て
について、高調波を測定する。

また、ヘテロダインフィルターの代りに、ＦＦＴアナラ
イザーを用いて、高調波のレベルを測定する装置もある
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の方式においては、全ての周波数につ
いて、少なくとも１サイクルの正弦波を、実際にスピー
カに与えなければならない。したがって、測定に時間を
要するという問題点があった。

特に、周波数を変えて測定を行う過程において、周波数
の低い領域において要する時間が、極めて大きくなって
いた。

この発明は、上記のような問題点を解決して、迅速に高
調波歪を測定することのできる装置ならびに方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る高調波歪測定装置の全体構成を第１図に
示す。この装置は、 信号を発生して被測定系４に与える信号発生手段２、 信号発生手段２の信号を与えた時の被測定系４の応答出
力に基づき、インパルス応答を演算するインパルス応答
演算手段６、 演算されたインパルス応答を記憶するインパルス応答記
憶手段８、 単一の周波数を有する波形データを発生する波形データ
発生手段１０、 前記波形データと前記インパルス応答とのコンボリュー
ション演算を行って、前記波形データに対する被測定系
４の応答波形データを演算するコンボリューション演算
手段１２、 コンボリューション演算手段１２からの応答波形データ
をフーリエ変換し、スペクトルを求めるフーリエ変換手
段１４、 求められたスペクトルから必要な高調波成分のみを抽出
するスペクトル抽出手段１６、を備え、波形データ発生
手段１０から発生させる波形データの周波数を順次変化
−させ、高調波スペクトルを得るようにしたことを特徴
としている。

［作用］ 第１図の装置は、準備モードおよび演算モードの２つの
モードにより動作する。

準備モードにおいて、信号発生手段２は被測定系４に信
号を与える。この時の被測定系４の応答信号は、インパ
ルス応答演算手段６に与えられ、被測定系４のインパル
ス応答が演算される。演算されたインパルス応答は、イ
ンパルス応答記憶手段８に記憶される。このようにして
、準備モードが完了する。

次に、演算モードにおいてき波形データ発生手段ＩＯは
、単一の周波数を有する波形データを発生する。この波
形データは、コンボリュ−ション演算手段１２に与えら
れる。コンボリューション演算手段１２は、波形データ
発生手段１Ｇからの波形データと、インパルス応答記憶
手段８のインパルス応答とのコンボリューション演算を
行う。すなわち、予め準備モードにおいて測定したイン
パルス応答に基づいて、ある周波数の信号を被測定系４
に与えた場合の応答波形を、演算により求める。

コンボリューション演算の結果、すなわち応答波形デー
タは、フーリエ変換手段１４に与えられ、そのスペクト
ルが演算される。スペクトル抽出手段１６は、そのスペ
クトルから必要な高調波成分のみを取り出す。このよう
にして、波形データ発生手段１０で発生した波形データ
の周波数に対する高調波が求められる。

次に、波形データ発生手段ｌＯは、波形データの周波数
を変え、上記と同様の演算を行う。これを繰り返し、高
調波スペクトルを得る。

［実施例］ 第２図に、この発明の一実施例による高調波歪測定装置
のハードウェア構成を示す。パスライン３０には、ＣＰ
Ｕ２０、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２４、ＣＲＴ３２、プロッ
タ３４、Ｄ／Ａ変換器２６、Ａ／Ｄ変換器２８が接続さ
れている。ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２に格納されたプロ
グラムに従い、各部を制御する。

ＲＯＭ２２に格納されたプログラムを、第３図、第４図
に示す。第３図は準備モードであり、第４図は演算モー
ドである。

まず、準備モードから説明する。ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ
２４から、ホワイトノイズ（平坦なスペクトルを有する
ノイズ）のデータを読み出し、Ｄ／Ａ変換器２６に出力
する（ステップＳ１）。これにより、被測定系であるス
ピーカ４に、アナログ信号のホワイトノイズが与えられ
る。スピーカ４の出力はマイクロフォン４０でひろわれ
、Ａ／Ｄ変換器２８に与えられる。ＣＰＵ２０は、この
時Ａ／Ｄ変換器２８から出力される応答波形データを、
ＲＡＭ２４に記憶する（ステップＳ、）。なお、ホワイ
トノイズは、ハードウェアにより直接、アナログ信号と
して与えてもよい。

次に、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２４に格納された応答波形
データを、フーリエ変換し、応答スペクトルを演算する
（ステップＳ１）。なお、フーリエ変換を計算機上で実
行するためには、変換の離散化が必要であるから、離散
フーリエ変換を用いる。この際、演算速度の速い高速フ
ーリエ変換ＦＦＴアルゴリズムを用いるのが一般的であ
る。

次に、ＣＰＵ２Ｇは、求められた応答スペクトルに基づ
き、伝達関数を演算する（ステップＳ４）。

この実施例では、ホワイトノイズをスピーカに与えてい
るので、伝達関数の演算が容易である。なお、ホワイト
ノイズの代りに、既知のスペクトルを有する信号（例え
ば、楽音）をスピーカ４に与え、応答スペクトルと比較
することによって、伝達関数を求めるようにしてもよい
。

次に、ＣＰＵ２０は、求められた伝達関数に逆ＦＦＴ演
算を施し、インパルス応答ｘ（ｔ）を求める（ステップ
Ｓ１）。そして、このインパルス応答Ｘ（１）をＲＡＭ
２４に記憶する（ステップＳ６）。

上記のようにして、準備モードを終える。なお、インパ
ルス信号をスピーカ４に与え、直接インパルス応答ｘ（
ｔ）を求めるようにしてもよい。

次に、演算モードに入る（第４図）。まず最初に、ＣＰ
Ｕ２０は演算開始周波数ｆｌを演算周波数ｆとして設定
する（ステップＳ１゜）。次に、演算周波数ｆに基づき
、正弦波形データｙ（ｔ）を演算する（ステップＳ１）
。

ｙ（ｔ）＝　５ｉｎ２πｆ 次に、この正弦波形データｙ（ｔ）とＲＡＭ２４に記憶
されているインパルス応答データｘ（ｔ）とのコンボリ
ューション演算を行う（ステップＳ、り。

ｚ（ｔ）　＝　ｘ（ｔ）＊ｙ（ｔ） すなわち、正弦波形データｙ（ｔ）をスピーカ４に与え
た場合の応答波形ｚ（ｔ）を、ＣＰＵ２Ｇの演算により
求める。

次に、ＣＰＯ２０は、この応答波形データｚ（ｔ）をＦ
ＦＴＬ、て、応答スペクトルを求める（ステップ５１１
１）。さらに、そのスペクトルから、ｎ次高調波成分を
抽出し、ＲＡＭ２４に記憶する（ステップＳ１４）。こ
のようにして、周波数ｆにおける、高調波が求められる
。

次に、ステップＳ１Ｓにおいて、演算周波数にΔｆを加
える。すなわち、 ｆ＝ｆｌ＋Δｆ とする。そして、ステップＳ１ｔに戻り、新たな演算周
波数ｆについての高調波が演算される。

これを繰り返し、演算周波数ｆが終了周波数ｆ３に達す
れば、ステップＳ１？へ移る。ステップｓｔｙにおいて
は、ＲＡＭ２４に記憶されている高調波成分を、ＣＲＴ
３２にグラフ等で表示する。また、必要に応じ、プロッ
タ３４に出力する。このようにして、高調波が求められ
る。

なお、演算速度の高速化を図るためには、ＦＦＴおよび
逆ＦＦＴ演算は、別途ＤＳＰ　（ディジタル・シグナル
・プロセッサ）を用いることが好ましい。

また、上記実施例では、第１図の機能を実現するために
プログラムされたＣＰＵ２０を用いている。

しかし、その機能の一部もしくは全部をハードウェアの
みによって構成してもよい。

［発明の効果］ この発明に係る高調波歪測定装置および方法は、準備モ
ードにおいて被測定系のインパルス応答を測定した後、
演算モードにおいて被測定系からの応答信号を演算によ
り求めるようにしている。すなわち、被測定系に対して
、現実に正弦波等を与えることなく、演算により高調波
を測定することができる。したがって、高調波測定を極
めて迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る装置の全体構成を示す図、 第２図は一実施例による高調波歪測定装置のハードウェ
ア構成を示す図、 第３図はＲＯＭ２２に記憶されたプログラムのフローチ
ャート（準備モード）を示す図、第４図はＲＯＭ２２に
記憶されたプログラムのフローチャート（演算モード）
を示す図である。 ２・・・信号発生手段 ４・・・被測定系 ６・・・インパルス応答演算手段 ８・・・インパルス応答記憶手段 ｌＯ・・・波形データ発生手段 １２・・・コンボリューション演算手段１４・・・フー
リエ変換手段 １６・・・スペクトル抽出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定系の高調波歪を測定する装置であって、信
   号を発生して被測定系に与える信号発生手段、信号発生
   手段の信号を与えた時の被測定系の応答出力に基づき、
   インパルス応答を演算するインパルス応答演算手段、 演算されたインパルス応答を記憶するインパルス応答記
   憶手段、 単一の周波数を有する波形データを発生する波形データ
   発生手段、 前記波形データと前記インパルス応答とのコンボリュー
   ション演算を行って、前記波形データに対する被測定系
   の応答波形データを演算するコンボリューション演算手
   段、 コンボリューション演算手段からの応答波形データをフ
   ーリエ変換し、スペクトルを求めるフーリエ変換手段、 求められたスペクトルから必要な高調波成分のみを抽出
   するスペクトル抽出手段、 を備え、波形データ発生手段から発生させる波形データ
   の周波数を順次変化させ、高調波スペクトルを得るよう
   にしたことを特徴とする高調波歪測定装置。
2. （２）被測定系の高調波歪を測定する方法であって、被
   測定系のインパルス応答を測定する準備ステップ、 単一の周波数を有する波形データをと前記インパルス応
   答とをコンボリューション演算して、前記波形データに
   対する被測定系の応答波形データを演算し、当該応答波
   形データをフーリエ変換して、スペクトルを求めるスペ
   クトル測定ステップ、求められたスペクトルから必要な
   高調波成分のみを抽出するスペクトル抽出ステップ、 を備え、スペクトル測定ステップにおいて発生させる波
   形データの周波数を順次変化させ、高調波スペクトルを
   得るようにしたことを特徴とする高調波歪測定方法。