JPH07239351A - Frequency-analyzing apparatus - Google Patents
Frequency-analyzing apparatusInfo
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- JPH07239351A JPH07239351A JP5283494A JP5283494A JPH07239351A JP H07239351 A JPH07239351 A JP H07239351A JP 5283494 A JP5283494 A JP 5283494A JP 5283494 A JP5283494 A JP 5283494A JP H07239351 A JPH07239351 A JP H07239351A
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- frequency
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- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高速フーリエ変換(FF
T:Fast Fourier Transform)を利用した周波数測定装置
に係り、特に測定しようとしている目的の信号、例え
ば、商用電源に起因する所定の高調波成分のノイズを含
む鉄道用信号の周波数測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a fast Fourier transform (FF
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a frequency measuring device using T: Fast Fourier Transform), and more particularly to a frequency measuring device for a target signal to be measured, for example, a railway signal containing noise of a predetermined harmonic component caused by a commercial power source.
【0002】[0002]
【従来の技術】本出願人が、先に、特開平5−1368
34号公報で提案しているように、FFTを利用して周
波数を分析することは公知である。2. Description of the Related Art The present applicant has previously filed Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1368.
It is known to use FFT to analyze frequencies, as proposed in the '34 publication.
【0003】従来のこの種の周波数分析においては、被
測定信号(fs)の最高周波数の2倍以上のサンプリング
周波数(fs/2)でサンプリングし、そのサンプリングし
た値をFFT分析するようにしている。In this type of conventional frequency analysis, sampling is performed at a sampling frequency (fs / 2) which is at least twice the maximum frequency of the signal under measurement (fs), and the sampled value is subjected to FFT analysis. .
【0004】さらに説明をすると、今、図4に示される
ような、被測定信号が50Hを基準としているものとす
る。そして、50±0.1Hz の精度で測定する場合
は、少なくとも1/0.1=10(秒)間サンプリング
してFFT分析に供される。To further explain, it is assumed that the signal under measurement is based on 50H as shown in FIG. When measuring with an accuracy of 50 ± 0.1 Hz, sampling is performed for at least 1 / 0.1 = 10 (seconds) and the sample is subjected to FFT analysis.
【0005】図2(b)は、FFT分析した結果の表で
あり、49.9Hz の振幅(1.1V)が最も大きく、
したがって、この49.9Hz が被測定信号の周波数と
判定される。FIG. 2 (b) is a table of the results of the FFT analysis, in which the amplitude of 49.9 Hz (1.1 V) is the largest,
Therefore, this 49.9 Hz is determined as the frequency of the signal under measurement.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
周波数測定の例は、測定精度を50±0.1Hz とした
ときであるが、これを50±0.01Hz としたとき
は、サンプリング時間は、少なくとも1/0.01=1
00(秒)必要とするとともに、サンプリング数が増加
した分だけ、FFT分析の所要時間も長くなるという問
題点を含んでいる。By the way, the above-mentioned conventional frequency measurement is performed when the measurement accuracy is set to 50 ± 0.1 Hz. When this is set to 50 ± 0.01 Hz, the sampling time is , At least 1 / 0.01 = 1
In addition to requiring 00 (seconds), there is a problem in that the time required for FFT analysis becomes longer as the number of samplings increases.
【0007】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するためになされたものであって、例えば、鉄道用信
号の周波数を測定する場合、その信号には既知の高調波
ノイズが含まれていることに注目し、その高調波成分を
利用して従来装置よりも処理時間が短く、または従来装
置と同じ処理時間であればより高精度に測定することの
できる周波数測定装置を提供することを目的としてい
る。Therefore, the present invention has been made in order to solve such a problem. For example, when measuring the frequency of a railway signal, the signal contains known harmonic noise. It is noted that the harmonic component is used to provide a frequency measuring device that can measure with higher accuracy if the processing time is shorter than that of the conventional device or if the processing time is the same as that of the conventional device. It is an object.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る周波数測定
装置は、上記目的を達成するために、被測定信号の周波
数のn次の周波数を有する高調波信号を選択する高調波
選択手段と、選択された高調波信号を所定時間サンプリ
ングするサンプリング手段と、サンプリングされた値を
FFT周波数分析を行って最大の周波数成分の周波数を
抽出する抽出手段と、抽出された最大の周波数成分の周
波数を前記n次で除して被測定信号の周波数を算出する
算出手段と、を有することを特徴としている。In order to achieve the above object, a frequency measuring device according to the present invention comprises a harmonic selecting means for selecting a harmonic signal having an nth frequency of the frequency of a signal under measurement, Sampling means for sampling the selected harmonic signal for a predetermined time, extracting means for performing FFT frequency analysis on the sampled value to extract the frequency of the maximum frequency component, and the frequency of the extracted maximum frequency component calculating means for calculating the frequency of the signal under measurement by dividing it by the nth order.
【0009】[0009]
【作用】上記構成において、算出手段は、サンプリング
手段が選択された高調波信号を所定時間サンプリングし
て得た値をFFT周波数分析を行って最大の周波数成分
の周波数を求め、これを高調波の次数、つまりn次で除
して被測定信号の周波数を算出する。In the above structure, the calculating means performs FFT frequency analysis on the value obtained by sampling the harmonic signal selected by the sampling means for a predetermined time to obtain the frequency of the maximum frequency component, The frequency of the signal under measurement is calculated by dividing by the order, that is, the nth order.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、一実施例に係る周波数測定装置の概略構
成図であって、ここでは、架線Lに流れる信号の周波数
を測定する例が示されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a frequency measuring device according to an embodiment, and here, an example of measuring the frequency of a signal flowing through an overhead line L is shown.
【0011】この架線Lには、図4に示されるように、
50Hz を基本とする信号が供給されているものとす
る。また、この信号には、商用電源に起因する数字の複
数の高調波、例えば(100Hz ,150Hz ,200
Hz …がノイズとして含まれていることが分っているも
のとする。そして、本実施例装置では、これら高調波の
うち10次の500Hz が選択されて後述の周波数分析
に供される。なお、一般に、実際の列車制御信号中に
は、商用電源に起因する高調波が含まれている。As shown in FIG. 4, the overhead line L is
It is assumed that a signal based on 50 Hz is supplied. In addition, this signal includes a plurality of harmonics of a number due to a commercial power source, for example, (100 Hz, 150 Hz, 200
It is assumed that it is known that Hz ... Is included as noise. Then, in the apparatus of this embodiment, the 10th order 500 Hz is selected from these harmonics and is used for the frequency analysis described later. It should be noted that, in general, the actual train control signal contains harmonics caused by the commercial power supply.
【0012】図中、Tは、架線Lに供給されている信号
を所定の値に降圧するトランス、Fは高調波500Hz
周辺の信号を選択するバンドパスフィルタ、1はバンド
パスフィルタ1の出力信号をサンプリングするサンプリ
ング回路、2はサンプリングされたアナログ信号をディ
ジタル値に変換するA/D変換器、3はディジタル値を
記憶する第1バッファ回路、4は周知のFFT周波数分
析器、5はFFT周波数分析の結果を記憶する第2バッ
ファ回路、及び6は高調波の次数(本実施例では10
次)で所定の高調波を割算する割算回路である。In the figure, T is a transformer for stepping down the signal supplied to the overhead line L to a predetermined value, and F is a harmonic wave of 500 Hz.
A bandpass filter for selecting peripheral signals, 1 is a sampling circuit for sampling the output signal of the bandpass filter 1, 2 is an A / D converter for converting the sampled analog signal into a digital value, and 3 is a digital value. The first buffer circuit, 4 is a well-known FFT frequency analyzer, 5 is a second buffer circuit for storing the result of the FFT frequency analysis, and 6 is the order of harmonics (10 in this embodiment).
It is a division circuit that divides a predetermined harmonic in (next).
【0013】次に、本実施例装置の周波数測定動作を図
3のフローチャートを用いて説明する。Next, the frequency measuring operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0014】先ず、架線Lに供給される信号(被測定信
号)が50Hz であり、この信号を50±0.1Hz の
精度で測定するものとする。また、選択する特定の高調
波は被測定信号の周波数(50Hz )の10次の500
Hz とし、バンドパスフィルタFのフィルタ特性及び割
算回路6の定数が設定される(ステップ100、ステッ
プ102。以下、ステップをSとする。)First, it is assumed that the signal (measured signal) supplied to the overhead line L is 50 Hz, and this signal is measured with an accuracy of 50 ± 0.1 Hz. In addition, the specific harmonic to be selected is the tenth 500th of the frequency (50Hz) of the signal under measurement.
Hz is set, and the filter characteristic of the bandpass filter F and the constant of the division circuit 6 are set (step 100, step 102, hereinafter step is referred to as S).
【0014】したがって、サンプリング回路1は500
Hz 近辺のアナログ信号をサンプリングし、A/D変換
器2は、このサンプリングされたアナログ信号をディジ
タル信号に変換する。このディジタル信号は、第1バッ
ファ回路3に記憶させる。これらの処理を予め設定され
ている時間行う。この例では、1秒である(S104、
S106)。なお、サンプリング周波数は、従来と同様
に、少なくとも最高周波数fsの2倍(fs/2)である。Therefore, the sampling circuit 1 has 500
The analog signal near Hz is sampled, and the A / D converter 2 converts the sampled analog signal into a digital signal. This digital signal is stored in the first buffer circuit 3. These processes are performed for a preset time. In this example, it is 1 second (S104,
S106). The sampling frequency is at least twice the maximum frequency fs (fs / 2) as in the conventional case.
【0015】FFT分析器4は、所定のアルゴリズムに
従って第1バッファ3に記憶されているサンプリング値
の分析を行い、その結果は、図2(a)に示されるよう
に、周波数成分と振幅とを対応させて第2バッファ回路
5に記憶される(S108)。The FFT analyzer 4 analyzes the sampling value stored in the first buffer 3 according to a predetermined algorithm, and the result is obtained as a frequency component and an amplitude as shown in FIG. 2 (a). Corresponding data is stored in the second buffer circuit 5 (S108).
【0016】次いで、割算回路6は、第2バッファ回路
5中に記憶されている値のうち、最も振幅の大きい周波
数を選択し、これを高調波の次数(10次)で割算を行
って、周波数の測定値を出力する(110、S11
2)。Next, the division circuit 6 selects the frequency with the largest amplitude among the values stored in the second buffer circuit 5, and divides this by the harmonic order (10th order). And outputs the measured value of the frequency (110, S11
2).
【0017】図2(a)の例では、499Hz が最大で
あり、この値が次数(10次)で除されて499/10
=49.9Hz が出力されることを示している。In the example of FIG. 2A, 499 Hz is the maximum, and this value is divided by the order (10th order) to obtain 499/10.
= 49.9 Hz is output.
【0018】この測定結果の49.9Hz は、サプリン
グ時間1秒であり、同図(b)のサンプリング時間10
秒の従来の測定結果と同じ精度であることを示してい
る。The measurement result of 49.9 Hz is the sampling time of 1 second, and the sampling time of 10 seconds in FIG.
It shows that it has the same accuracy as the conventional measurement result of second.
【0019】上述のように、本実施例装置は、高調波を
分析して周波数を測定するようにしているので、処理時
間を短縮することが可能となる。また、時間を従来と同
じにすれば、その測定値の精度を高くすることができ
る。As described above, the apparatus of this embodiment is designed to analyze the harmonics and measure the frequency, so that the processing time can be shortened. Further, if the time is the same as the conventional one, the accuracy of the measured value can be increased.
【0020】なお、上述の実施例では、選択する高調波
を10次の500Hz としたが、これ以上でもまたは以
下でもよい。もし、10次以上の場合は、さらに処理時
間が短縮される。In the above-mentioned embodiment, the selected harmonic is the 10th order 500 Hz, but it may be higher or lower. If it is 10th order or more, the processing time is further shortened.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明に係る周波数測定装置は、被測定
信号の周波数のn次の周波数を有する高調波信号を選択
する高調波選択手段と、選択された高調波信号を所定時
間サンプリングするサンプリング手段と、サンプリング
された値をFFT周波数分析を行って最大の周波数成分
の周波数を抽出する抽出手段と、抽出された最大の周波
数成分の周波数を前記n次で除して被測定信号の周波数
を算出する算出手段とからなるので、処理時間を短くし
て従来と同程度の精度で周波数を測定でき、また、同程
度の処理時間を満たしたときは、高精度に周波数測定が
できる。The frequency measuring device according to the present invention comprises a harmonic selecting means for selecting a harmonic signal having an nth frequency of the frequency of the signal under measurement, and a sampling for sampling the selected harmonic signal for a predetermined time. Means for performing FFT frequency analysis on the sampled value to extract the frequency of the maximum frequency component, and dividing the frequency of the extracted maximum frequency component by the nth order to determine the frequency of the signal under measurement. Since it is composed of a calculating means for calculating, the processing time can be shortened and the frequency can be measured with the same degree of accuracy as the conventional one, and when the processing time of the same degree is satisfied, the frequency can be measured with high accuracy.
【図1】本発明の一実施例に係る周波数測定装置の概略
構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a frequency measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)は本発明のFFT分析結果を示し、
(b)は従来のFFT分析結果を示す表である。FIG. 2 (a) shows the FFT analysis result of the present invention,
(B) is a table showing a conventional FFT analysis result.
【図3】測定動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a measurement operation.
【図4】架線に流れる信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram that flows through an overhead line.
1 A/D変換器 2 サンプリング回路 3 第1バッファ回路 4 FFT分析回路 5 第2バッファ回路 6 割算回路 T トランス F バンドパスフィルタ l 架線 1 A / D converter 2 Sampling circuit 3 1st buffer circuit 4 FFT analysis circuit 5 2nd buffer circuit 6 Division circuit T transformer F Bandpass filter l Overhead line
Claims (1)
する高調波信号を選択する高調波選択手段と、 選択された高調波信号を所定時間サンプリングするサン
プリング手段と、 サンプリングされた値をFFT周波数分析を行って最大
の周波数成分の周波数を抽出する抽出手段と、 抽出された最大の周波数成分の周波数を前記n次で除し
て被測定信号の周波数を算出する算出手段と、 を有することを特徴とする周波数測定装置。1. Harmonic selection means for selecting a harmonic signal having an nth frequency of the frequency of the signal under measurement, sampling means for sampling the selected harmonic signal for a predetermined time, and FFT of the sampled value. Extraction means for performing frequency analysis to extract the frequency of the maximum frequency component; and calculation means for dividing the frequency of the extracted maximum frequency component by the nth order to calculate the frequency of the signal under measurement. A frequency measuring device characterized by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05283494A JP3302487B2 (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Frequency analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05283494A JP3302487B2 (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Frequency analyzer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07239351A true JPH07239351A (en) | 1995-09-12 |
JP3302487B2 JP3302487B2 (en) | 2002-07-15 |
Family
ID=12925882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05283494A Expired - Fee Related JP3302487B2 (en) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | Frequency analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3302487B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102866295A (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 无锡物联网产业研究院 | Electrical signal sensing system |
KR101487194B1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-01-29 | 한국철도기술연구원 | Advanced Analytical Method System for Higher Harmonics of Railway Applications |
CN107064628A (en) * | 2017-04-13 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | High Precise Frequency Measurement System and method |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP05283494A patent/JP3302487B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102866295A (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 无锡物联网产业研究院 | Electrical signal sensing system |
KR101487194B1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-01-29 | 한국철도기술연구원 | Advanced Analytical Method System for Higher Harmonics of Railway Applications |
CN107064628A (en) * | 2017-04-13 | 2017-08-18 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | High Precise Frequency Measurement System and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3302487B2 (en) | 2002-07-15 |
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