JPH07286893A - 信号変換装置およびデータ表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、振動波形の入力信号をアナログ・
デジタル変換すると共に、振幅、周波数、オフセットと
いった特徴データを抽出する信号変換装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 入力されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換手段
（１０）によってクロックパルスの間隔ごとに離散的な
値を持つデジタル信号に変換される。このデジタル信号
は特徴抽出手段（２０）に順次入力され、クロックパル
スの所定パルス数ごとに最大振幅値、振幅方向の信号の
平均値、および振幅回数などの特徴データが抽出され
る。このように抽出された特徴データを所定の解析装置
で読み込むことにより、入力アナログ信号の振幅や周波
数の変動を容易に解析することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動波形の入力信号を
アナログ・デジタル変換する信号変換装置、および振動
波形の入力信号をディスプレイ装置に表示するデータ表
示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】工業製品の信頼性試験の一つとして従来
より振動疲労試験が行われている。この試験は、工業製
品に一定の振動を継続して与え、振動によって製品が破
壊されるまで測定することにより、製品の耐久性を調べ
るものである。この試験を行う試験装置から出力された
測定データは信号変換装置に与えられ、アナログ・デジ
タル変換された後に、所定のディスプレイ装置に試験期
間中の全測定データの波形図として表示される。

【０００３】振動波形の信号は、疲労によって製品が破
壊される前後で振幅や周波数が大きく変動する。したが
って、ディスプレイ装置に表示された測定データの信号
波形からこの変動を読み取ることにより、製品の耐久
性、破壊の程度などの分析を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試験装
置で得られた測定データの信号波形はそのままディスプ
レイ装置に表示されるため、試験期間が長い場合には測
定データも膨大になる。このような測定データの信号波
形をディスプレイ装置上で追いかけて、振幅や周波数の
変動箇所を読み取るのは容易ではない。このため、従来
の振動疲労試験では、製品の耐久性、破壊の程度などの
分析に時間がかかり問題であった。

【０００５】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の信号変換装置は、振動波形のアナログ信号
の入力を受け付けて、デジタル信号に変換する装置にお
いて、（ａ）入力されたアナログ信号をクロックパルス
の間隔ごとにデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段
と、（ｂ）Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタル信号を
順次入力し、クロックパルスの所定パルス数ごとに最大
値、最小値、振幅方向の信号の平均値、および振幅回数
などの特徴データを抽出する特徴抽出手段とを備える。

【０００７】また、本発明のデータ表示システムは、振
動波形の信号の入力を受け付けて、入力された信号を所
定の記憶手段に順次記録すると共に、この信号の波形を
所定の表示手段に表示するシステムにおいて、（ｃ）入
力された信号を複数の区間に分割し、区間ごとに最大
値、最小値、振幅方向の信号の平均値、および振幅回数
などの特徴データを抽出する特徴抽出手段と、（ｄ）特
徴抽出手段で抽出された特徴データを区間ごとに前記表
示手段に表示する表示制御手段とを備える。

【０００８】

【作用】本発明の信号変換装置によれば、入力されたア
ナログ信号はＡ／Ｄ変換手段によってクロックパルスの
間隔ごとにデジタル信号に変換される。このデジタル信
号は特徴抽出手段に順次入力され、クロックパルスの所
定パルス数ごとに最大値、最小値、振幅方向の信号の平
均値、および振幅回数などの特徴データが抽出される。
このように抽出された特徴データを所定の解析装置で読
み込むことにより、入力アナログ信号の振幅や周波数の
変動を容易に解析することができる。

【０００９】また、本発明のデータ表示システムによれ
ば、入力された信号は複数の区間に分割され、区分信号
ごとに信号波形の最大値、最小値、振幅方向の信号の平
均値、および振幅回数などの特徴データが特徴抽出手段
によって抽出される。そして、抽出された特徴データ
は、表示制御手段によって区分信号ごとに表示手段に表
示される。このように本発明は、信号の３要素である振
幅（最大振幅値−最大値と最小値の差）、周波数（振幅
回数）、オフセット（信号の平均値）が区間ごとに表示
手段に表示されるので、どの区間で振幅や周波数の変動
が発生したかを視覚的に把握することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。図１は、第１の実施例に係る信号変
換装置の構成を示すブロック図である。第１の実施例の
信号変換装置１は、アナログ信号を入力して、このアナ
ログ信号をデジタル信号に変換して出力すると共に、記
録区間内での最大値、最小値、平均値、および設定され
たレベルを越えた回数（立ち上がりの回数、又は立ち下
がりの回数でもよい）を測定し、特徴データとして出力
する。そして、信号変換装置１から出力された特徴デー
タを所定の解析装置で読み込むことにより、入力アナロ
グ信号の最大値、最小値、平均値、周波数の時間による
変化を読み取ることができる。ここで記録区間とは、入
力アナログ信号を一定のサンプリング数で区切った区間
をいう。１記録区間の区間サイズは、例えば１０２４サ
ンプル〜３２７６８サンプルの間の２のべき乗の数値と
することができる。

【００１１】入力アナログ信号は、例えば図２に示すよ
うなデータである。ここで１記録区間の区間サイズを１
０２４サンプルとすると、サンプルＮｏ．１００３５２
からサンプルＮｏ．１０１３７６までが１記録区間とな
る。第１の実施例の信号変換装置１では、この１記録区
間内のアナログ信号の最大値や平均値などの特徴データ
を抽出して出力している。

【００１２】第１の実施例の信号変換装置１は、図１に
示すようにアナログの入力データをデジタルデータに変
換するＡ／Ｄ変換部１０と、Ａ／Ｄ変換部１０で変換さ
れたデジタルデータの特徴を所定の区間ごとに抽出する
特徴抽出部２０とを備えている。Ａ／Ｄ変換部１０は、
アナログ・デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器１１と、Ａ
／Ｄ変換器１１にクロックパルスを与えるクロック発生
回路１２とを備えている。また、特徴抽出部２０は、区
間内の最大値の検出を行う最大値検出器２１と、区間内
の最小値を検出する最小値検出器２２と、指定されたレ
ベルを越えた回数を周波数としてカウントする周波数カ
ウンタ２３とを備えている。さらに、特徴抽出部２０
は、区間内の平均値の算出を行う平均値算出器２４と、
クロック発生回路１２からのクロックパルスを入力して
サンプリング回数をカウントし、１記録区間のサンプル
数分カウントした段階で記録区間の区切り信号を最大値
検出器２１〜平均値算出器２４に与えるサンプリング回
数カウンタ２５とを備えている。なお、最大値検出器２
１〜サンプリング回数カウンタ２５はハードウェアの回
路として構成してもよく、プログラムを用いてソフトウ
ェア的に構成してもよい。

【００１３】次に、第１の実施例の信号処理装置の動作
について説明する。まず、信号変換装置１のＡ／Ｄ変換
部１０にアナログの入力データが与えられると、この入
力データはＡ／Ｄ変換器１１でデジタルデータに変換さ
れる。変換はクロック発生回路１２からのクロックパル
スのタイミングで行われる。したがって、クロックパル
スのパルス数とデジタルデータのサンプル数は等しくな
る。変換されたデジタルデータは出力データとして出力
されると共に、最大値検出器２１〜平均値算出器２４に
与えられる。

【００１４】最大値検出器２１には記憶部と比較部が設
けられており、与えられたデジタルデータの先頭データ
が記憶部に格納される。その後クロックパルスのタイミ
ングで順次与えられるデジタルデータと記憶部に格納さ
れたデータとの比較が比較部で行われ、この入力データ
が記憶部に格納されたデータより大きい場合に、入力デ
ータを記憶部に格納する。そして、サンプリング回数カ
ウンタ２５からの区切り信号が最大値検出器２１に与え
られたタイミングで、記憶部に格納されているデータを
最大値データとして出力すると共に、記憶部内のデータ
を消去する。

【００１５】同様に最小値検出器２２にも記憶部と比較
部が設けられており、区切り信号が与えられた際に記憶
部に格納されているデータを最小値データとして出力す
ると共に、記憶部のデータを消去する。

【００１６】周波数カウンタ２３には、内部状態保持部
とカウント部が設けられており、与えられたデジタルデ
ータが予め設定されたレベル以下の場合には内部状態保
持部はローレベルを保持し、与えられたデジタルデータ
が予め設定されたレベルより大きい場合には内部状態保
持部はハイレベルを保持する。そして、内部状態保持部
の値がローレベルからハイレベルに切り替わったタイミ
ングでカウント部のカウント値をインクリメントする。
その後、サンプリング回数カウンタ２５からの区切り信
号が周波数カウンタ２３に与えられたタイミングで、カ
ウント部の値を周波数として出力すると共に、カウント
部をリセットする。

【００１７】さらに、平均値算出器２４には、記憶部と
演算部が設けられており、クロックパルスのタイミング
で与えられるデジタルデータを演算部で順次加算して記
憶部に格納していく。そして、サンプリング回数カウン
タ２５からの区切り信号が平均値算出器２４に与えられ
たタイミングで、記憶部に格納されたデータを１記録区
間のサンプル数で除算し、除算後のデータを平均値とし
て出力すると共に、記憶部のデータを消去する。

【００１８】このように、最大値検出器２１〜平均値算
出器２４から出力された最大値、最小値、周波数、平均
値といった特徴データは、信号変換装置１に接続された
所定のディスプレイ装置（図示せず）にグラフィック表
示される。このため、利用者がこのディスプレイ装置の
表示を観察することにより、入力データの特徴を視覚的
に把握することができる。つまり、最大値と最小値の差
が記録区間内での最大振幅値、平均値が記録区間内での
オフセット、周波数が記録区間内での基本波の周波数を
表しているものと見なすことができ、最大値、最小値と
いった特徴データから振幅、周波数、オフセットの時間
による変化を読み取ることができる。このような、特徴
データの表示はリアルタイムに行ってもよく、また、特
徴データを一旦に所定の記憶装置（図示せず）に格納し
た後（全ての入力データをＡ／Ｄ変換した後）に行って
もよい。

【００１９】次に、特徴データのグラフィック表示例を
図３に示す。この例は女性ボーカルの音声データを、サ
ンプリング周波数５１．２ｋＨｚでサンプリングし、１
記録区間のサンプル数を１０２４サンプルとした場合
の、１０．２４秒分の入力データに対する特徴データで
ある。同図の波形は、図の上から順に最大値、平均値、
最小値、および周波数である。この図より、前半の約５
秒間は安定した音声を発しているが、後半になると音声
が所々で乱れて不安定になっていることが判る。

【００２０】なお、以上の特徴データの測定は、次の点
に留意する必要がある。まず、１０２４サンプル〜３２
７６８サンプルを１記録区間として、その区間内での最
大値、最小値、平均値、周波数を記録しているため、区
間内での変動を捕えることが出来ない。例えば、一つの
区間内で振幅が小＝＞大＝＞小と変化した場合の特徴デ
ータには、大の時の振幅が最大値と最小値の差として最
大値検出器２１および最小値検出器２２で検出される。
また、振幅の中心が記録区間内で変動する場合、最大値
と最小値の差は実際の１周期（狭い１周期）の振幅とず
れてしまう。同様に、周波数カウンタ２３では、振幅の
中心が記録区間内で変動する場合、どのレベルでカウン
トするかによって周波数の値は大きく変わる。さらに、
この周波数のカウントでは測定区間内にカウントしてい
るレベルを横切るか、横切らないかにより±１カウント
の誤差が発生するので、計算誤差を無視しても下限周波
数を例えば±５％の誤差で測定するためには１記録区間
の周期（サンプリング周期×１区間のサンプル数）が下
限周波数の周期の２０倍以上であることが必要になる。

【００２１】また、サンプリング周波数は、記録区間中
に信号の最大振幅が１周期だけしか現れず、しかもこの
ピークを捕える必要がある場合、サンプリング周波数は
入力信号の最大周波数成分の５倍以上の周波数でサンプ
リングする必要がある。この場合の測定値と実際のピー
ク値との理論上の誤差は約２０％（振幅の１０％）とな
る。

【００２２】さらに、１記録区間のサンプル数は、周波
数変動の下限を±１０％の精度で捕えようとすると、１
記録区間の周期は下限周波数の周期の１０倍以上は必要
になる。下限周波数をｆＬ、サンプリング周波数をｆｓ
とすると、１記録区間のサンプル数ｎｓは次の式で表さ
れる。

【００２３】ｎｓ≧１０ｆｓ／ｆＬ 下限周波数の測定精度があまり意味を持たない場合、１
記録区間のサンプル数は小さい方が他の測定精度が上が
る。但し、記録区間を短くすると特徴データは増えるの
で、特徴データをＡ／Ｄ変換データのインデックスとし
て使用するだけならば、１記録区間のサンプル数が多い
方が特徴データの数が少なくなるので、後の処理が楽に
なる。

【００２４】次に、信号変換装置１にハードディスク装
置３０とディスプレイ装置４０等を接続した第２の実施
例に係るデータ表示システムの構成を、図４のブロック
図に示す。第２の実施例のデータ表示システム２は、振
動波形のアナログ信号を出力する装置に接続され、この
装置から出力されるアナログ信号の特徴を所定の区間ご
とに抽出して表示するシステムである。この実施例で
は、アナログ信号を出力する装置として振動疲労試験装
置３が接続されている。振動疲労試験装置３からは、例
えば図５（ａ）に示すような測定データが出力される。

【００２５】第２の実施例のデータ表示システム２は、
振動疲労試験装置２から出力されたアナログの測定デー
タをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０と、Ａ／
Ｄ変換部１０で変換されたデジタルの測定データの特徴
を所定の区間ごとに抽出する特徴抽出部２０とからなる
信号変換装置１を備えている。また、測定データおよび
特徴抽出部２０で抽出された特徴データを記録するハー
ドディスク装置３０と、測定データおよび特徴データを
表示するディスプレイ装置４０と、特徴抽出部２０で抽
出された特徴データをディスプレイ装置４０に表示させ
る表示制御部５０とを備えている。さらに、ハードディ
スク装置３０に記録された測定データおよび特徴データ
をディスプレイ装置４０に表示させる表示制御部６０
と、特徴データのいずれかの区間の選択を受け付けるキ
ーボード７０とを備えている。

【００２６】第２の実施例のデータ表示システムの特徴
は、振動疲労試験装置３から出力された測定データを順
次入力して、全ての測定データをハードディスク装置３
０に記録すると共に、所定区間ごとのデータの特徴を特
徴抽出部２０で抽出してディスプレイ装置４０に表示す
る点にある。ディスプレイ装置４０への表示は、ハード
ディスク装置３０への測定データの記録と同時に行って
もよく、全ての測定データをハードディスク装置３０に
記録した後に行ってもよい。このようなディスプレイ装
置４０への特徴データの表示を利用者が参照することに
より、ハードディスク装置３０に記録された膨大な測定
データの中からデータ変動の激しい区間を特定すること
が可能となる。そして、利用者がキーボード７０を操作
してデータ変動の激しい特定の区間を指示することによ
り、この区間の測定データをディスプレイ装置４０に表
示させることができる。

【００２７】特徴抽出部２０で抽出する特徴データに
は、区間内の最大値および最小値と、振幅方向の信号の
平均値と、振幅回数などがある。これらの特徴データ
は、信号の３要素である振幅、（最大振幅値）、周波数
（振幅回数）、オフセット（信号の平均値）であり、最
も信号の特徴を表した指標である。特徴データは表示制
御部５０に送られ、利用者の視覚に訴えたグラフィック
画像としてディスプレイ装置４０に表示される。

【００２８】このグラフィック画像の例を図５（ｂ）
（ｃ）に示す。図５（ｂ）には、最大値、最小値と信号
の平均値が区間ごとにグラフ表示されている。このグラ
フは区間をｘ軸、信号変位をｙ軸としたｘｙ座標系が用
いられ、最大値と最小値をつないで最大振幅値としてｙ
軸に平行な棒グラフで表し、信号の平均値はこの棒グラ
フ上の点として表示されており、さらに、信号の平均値
は区間ごとの点を結んだ折れ線グラフとして表示されて
いる。また、図５（ｃ）には区間ごとの振幅回数が折れ
線グラフとして表示されている。図５（ｂ）（ｃ）に示
す特徴データは図５（ａ）の測定データを複数の区間に
分割して、各区間ごとに演算して抽出したものである。
この実施例では、図５（ａ）の測定データを５区間に分
割している。このため、図５（ｂ）（ｃ）に示す特徴デ
ータは５区間分のデータとなる。測定データおよび特徴
データは、図の左のデータから区間ごとに順に対応して
いる。

【００２９】このような特徴データのディスプレイ装置
４０への表示例を図６（ａ）（ｂ）に示す。図６（ａ）
に示すように、第２の実施例のデータ表示システム２に
は振動疲労試験装置３が接続されており、振動疲労試験
装置３からの測定データの特徴データがディスプレイ装
置４０にグラフィック表示されている。ディスプレイ装
置４０が載置されている筐体８０内に信号変換装置１、
ハードディスク装置３０、および表示制御部５０，６０
が格納されており、振動疲労試験装置３からの測定デー
タから特徴データを抽出し、また測定データおよび特徴
データをハードディスク装置３０に記録している。

【００３０】図６（ｂ）は、特徴データの表示画像４１
から測定データの表示画像４２にディスプレイ装置４０
の画像が切り替わる例を示している。表示画像４１は図
６（ａ）に示したディスプレイ装置４０の画像と同じで
あり、第１区間から第５区間までの特徴データがグラフ
ィック表示されている。表示画像４１を観察した利用者
が、第４区間のデータ変動が最も激しいと判断し、キー
ボードから“４”を入力すると、第４区間の測定データ
がハードディスク装置３０から読み出され、この測定デ
ータの表示画像４２がディスプレイ装置４０に表示され
る。利用者が表示画像４２を詳細に観察することによっ
て、振動疲労試験装置３によって被測定対象である試料
が破壊される瞬間を詳細に分析することができる。

【００３１】このように、第２の実施例のデータ表示シ
ステムを用いれば、振動疲労試験装置３から入力される
測定データの量が膨大であるために、直接測定データの
波形を観察したのではデータ解析に時間が掛る場合であ
っても、測定データを複数の区間に分割して、各区間ご
との特徴データを観察することによって、短時間でデー
タ解析が行える。特に、特徴データはディスプレイ装置
４０にグラフィック表示されるので、利用者は視覚的に
測定データの特徴を把握することができる。

【００３２】次に、第２の実施例に係るデータ表示シス
テム２の具体的なハード構成例を図７を用いて説明す
る。データ表示装置１はメインシステム１００とサブシ
ステム１１０から構成され、メインシステム１００は主
にディスプレイ装置４０への特徴データなどの表示制御
を行い、サブシステム１１０は主に振動疲労試験装置３
から入力される測定データの特徴抽出を行っている。メ
インシステム１００は、システムを制御するＣＰＵ１０
１と、表示制御モジュールが書き込まれたＲＯＭ１０２
と、測定データ及び特徴データを一時的に記憶するデー
タバッファ１０３と、ハードディスク装置３０と、ディ
スプレイ装置４０と、キーボード７０とを備えている。
また、サブシステム１１０は、システムを制御するＣＰ
Ｕ１１１と、特徴抽出モジュールが書き込まれたＲＯＭ
１１２と、測定データ及び特徴データを一時的に記憶す
るデータバッファ１１３と、アナログの測定データをデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄコントローラ１１４とを備
えている。メインシステム１００側のデータバスとサブ
システム側１１０のデータバスはアダプタ１０４，１１
５を介して接続されており、測定データ及び特徴データ
はサブシステム１１０からメインシステム１００に転送
される。

【００３３】このようにメインシステム１００とサブシ
ステム１１０で作業を分担しているのは、メインシステ
ム１００側のＣＰＵ１０１だけでは処理能力が十分でな
く、振動疲労試験装置３から送られてくる測定データを
リアルタイムに処理するのは困難だからである。したが
って、高い処理能力のＣＰＵをメインシステム１００に
用いることができれば、サブシステム１１０は不要とな
る。

【００３４】振動疲労試験装置３からの測定データはＡ
／Ｄコントローラ１１４でアナログ信号からデジタル信
号に変換され、ＲＯＭ１１２に書き込まれた特徴抽出モ
ジュールによって、最大振幅値や振幅回数などの特徴デ
ータが抽出される。抽出された特徴データと測定データ
は一旦データバッファ１１３に記憶される。データバッ
ファ１１３に記憶された測定データおよび特徴データ
は、振動疲労試験装置３と非同期にメインシステム１０
０側に転送される。メインシステム１００に転送された
測定データおよび特徴データは、一旦データバッファ１
０３に記憶される。データバッファ１０３に記憶された
特徴データは、ＲＯＭ１０２に書き込まれた表示制御モ
ジュール１０２によって、ディスプレイ装置４０にグラ
フィック表示される。また、データバッファ１０３に記
憶された測定データおよび特徴データは読み出され、順
次ハードディスク装置３０に記録される。

【００３５】振動疲労試験装置３からの全測定データと
この測定データの全区間の特徴データをハードディスク
装置３０に記録した後に、利用者がキーボード７０を操
作して所望の区間を選択した場合、ＲＯＭ１０２に書き
込まれた表示制御モジュール１０２によって、選択した
区間の測定データがディスプレイ装置４０にグラフィッ
ク表示される。

【００３６】図４のシステム構成と図７のハード構成の
関係は次の通りである。Ａ／Ｄ変換部１０とＡ／Ｄコン
トローラ１１４が対応し、特徴抽出部２０とＲＯＭ１１
２に書き込まれた特徴抽出モジュールが対応する。ま
た、表示制御部５０，６０とＲＯＭ１０２に書き込まれ
た表示制御モジュールが対応する。但し、特徴抽出モジ
ュールと表示制御モジュールはＣＰＵ１０１，１１１の
制御の下で起動されることにより、それぞれ特徴抽出部
２０、表示制御部５０，６０に対応した処理が行われ
る。

【００３７】次に、特徴抽出部２０の処理内容につい
て、図８〜図１０のフローチャートを用いて説明する。
まず図８を用いて、特徴抽出部２０の処理概要を説明す
る。特徴抽出部２０は、初期設定処理２００を行って、
次に、測定データの特徴抽出処理３００を行う。そし
て、全ての測定データの特徴抽出後に終了処理４００を
行う。初期設定処理２００では、まず区間内データ数ｎ
と、区間数ｎＳｅｃｔと、レベルクロスカウントしきい
値ＶＴＨとをそれぞれ読み込む（ステップ２１０）。こ
れらのデータの読み込みは、予め所定のデータテーブル
に設定されたデータを用いてもよく、また利用者がキー
ボード７０を操作してデータを入力してもよい。次に、
区間内積算用配列ＡＶ［ｎＳｅｃｔ］と、区間レベルク
ロスカウント用配列ＦＲ［ｎＳｅｃｔ］と、区間内デー
タ数カウント用変数ＤＣＮＴと、区間カウント用変数Ｃ
ＣＮＴとをそれぞれリセットする。ＡＶ［ｎＳｅｃｔ］
とＦＲ［ｎＳｅｃｔ］は、配列の全ての要素をリセット
する。

【００３８】終了処理４００では、まずＣＣＮＴをクリ
アして（ステップ４１０）、Ｍｉｎ［ＣＣＮＴ］と、Ｍ
ａｘ［ＣＣＮＴ］と、ＡＶ［ＣＣＮＴ］／ｎと、ＦＲ
［ＣＣＮＴ］／（ｎ×サンプリング時間間隔）とをデー
タバッファ１１３に書き込む（ステップ４２０）。次
に、ＣＣＮＴに１を加えて（ステップ４３０）、ＣＣＮ
ＴがｎＳｅｃｔより小さい限り（ステップ４４０）ステ
ップ４２０の処理を繰り返す。そして、ステップ４２０
の処理をｎＳｅｃｔ回繰り返した後、処理を終了する。

【００３９】次に、図９および図１０を用いて、特徴抽
出処理３００の詳細な処理内容を説明する。まず、Ａ／
Ｄコントローラ１１４から出力された測定データＶＡｎ
を入力する（ステップ３０１）。そして、入力した測定
データＶＡｎをデータバッファ１１３に書き込む（ステ
ップ３０２）。さらに、入力した測定データＶＡｎを区
間積算エリアＡＶ［ＣＣＮＴ］に加える（ステップ３０
３）。

【００４０】このように、ステップ３０３で加算された
ＡＶ［ＣＣＮＴ］を区間内データ数ｎで除算した値が、
区間内の平均値（オフセット）となる。

【００４１】次に、区間内のデータ数カウント用変数で
あるＤＣＮＴが０か調べ（ステップ３０４）、ＤＣＮＴ
が０の場合には、ステップ３１９以降の処理を行う。ま
た、ＤＣＮＴが０でない場合には、測定データＶＡｎが
最小値Ｍｉｎ［ＣＣＮＴ］より小さいか調べる（ステッ
プ３０５）。測定データＶＡｎが最小値Ｍｉｎ［ＣＣＮ
Ｔ］より小さい場合には、測定データＶＡｎを最小値Ｍ
ｉｎ［ＣＣＮＴ］とする（ステップ３０６）。測定デー
タＶＡｎが最小値Ｍｉｎ［ＣＣＮＴ］以上の場合には、
測定データＶＡｎが最大値Ｍａｘ［ＣＣＮＴ］より大き
いか調べ（ステップ３０７）、測定データＶＡｎが最大
値Ｍａｘ［ＣＣＮＴ］より大きい場合には、測定データ
ＶＡｎを最大値Ｍａｘ［ＣＣＮＴ］とする（ステップ３
０８）。

【００４２】このように、ステップ３０４〜３０８の処
理によってＭａｘ［ＣＣＮＴ］およびＭｉｎ［ＣＣＮ
Ｔ］が得られ、Ｍａｘ［ＣＣＮＴ］からＭｉｎ［ＣＣＮ
Ｔ］を減算した値が、区間内の最大振幅値となる。

【００４３】次に、測定データＶＡｎがレベルクロスカ
ウントしきい値ＶＴＨより大きいか調べ（ステップ３０
９）、ＶＡｎがＶＴＨ以下の場合にはＶｐフラグに１が
立っているか調べる（ステップ３１０）。そして、Ｖｐ
フラグに１が立っている場合には、Ｖｐフラグを０クリ
アする（ステップ３１１）。また、ＶＡｎがＶＴＨより
大きい場合にはＶｐフラグが０クリアされているか調べ
（ステップ３１２）、Ｖｐフラグが０クリアされている
場合にはクロス回数カウント用配列ＦＲ［ＣＣＮＴ］に
１を加える（ステップ３１３）。そして、Ｖｐフラグに
１を立てる（ステップ３１４）。

【００４４】このように、ステップ３０９〜３１４によ
って得られたＦＲ［ＣＣＮＴ］を（区間内データ数ｎ×
サンプリング時間間隔）で除算した値が、区間内の振幅
回数（周波数）となる。

【００４５】次に、区間内のデータ数カウント用変数Ｄ
ＣＮＴに１を加えて（ステップ３１５）、ＤＣＮＴが区
間内データ数ｎ以上か調べる（ステップ３１６）。ＤＣ
ＮＴがｎより少ない場合にはステップ３０１に戻って処
理を続ける。また、ＤＣＮＴがｎ以上の場合には、ＤＣ
ＮＴに０を代入すると共に、区間カウント用変数ＣＣＮ
Ｔに１を加える（ステップ３１７）。そして、ＣＣＮＴ
が区間数ｎＳｅｃｔ以上であるか調べ（ステップ３１
８）、ＣＣＮＴが区間数ｎＳｅｃｔ以上の場合には処理
を終了処理４００に移す。

【００４６】ステップ３０４でＤＣＮＴが０であると判
定された場合には、最小値Ｍｉｎ［ＣＣＮＴ］および最
大値Ｍａｘ［ＣＣＮＴ］に測定データＶＡｎが代入され
る（ステップ３１９）。そして、測定データＶＡｎがレ
ベルクロスカウントしきい値ＶＴＨより大きいか調べ
（ステップ３２０）、ＶＡｎがＶＴＨより大きい場合に
は、Ｖｐフラグに１を立てる（ステップ３２１）。ま
た、ＶＡｎがＶＴＨ以下の場合には、Ｖｐフラグを０ク
リアする（ステップ３２２）。ステップ３１８でＣＣＮ
ＴがｎＳｅｃｔより小さいと判定された場合、およびス
テップ３２１，３２２の処理を行った場合には、ステッ
プ３０１に戻って処理を続ける。

【００４７】なお、本発明のデータ表示システムは上記
第２の実施例に限定されることなく、種々の変形が可能
である。例えば、特徴抽出部２０で抽出した特徴データ
を一旦ハードディスク装置３０に格納した上で、ディス
プレイ装置４０に表示してもよい。この場合には、ディ
スプレイ装置４０の表示制御は表示制御部６０でのみ行
われるので、表示制御部５０は不要となる。また、測定
データを格納する記憶手段はハードディスク装置３０に
限定されることなく、光磁気ディスク装置や磁気テープ
装置などの大容量の記憶装置を用いてもよい。さらに、
特徴抽出モジュールや表示制御モジュールはＲＯＭ１０
２，１１２に書き込む必要は必ずしもなく、ハードディ
スク装置に格納されたソフトウェア（特徴抽出プログラ
ム、表示制御プログラム）であってもよい。

【００４８】さらにまた、第２の実施例のデータ表示シ
ステム２に接続する装置は、振動疲労試験装置３に限ら
れず、振動波形のアナログ信号が出力される装置であれ
ばよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の信
号変換装置であれば、入力されたアナログ信号はＡ／Ｄ
変換手段によってデジタル信号に変換されると共に、入
力された信号の振幅（最大振幅値）、周波数（振幅回
数）、オフセット（信号の平均値）などの特徴データが
抽出される。このように抽出された特徴データを所定の
解析装置で読み込むことにより、入力信号の振幅や周波
数の変動を容易に解析することができる。

【００５０】また、本発明のデータ表示システムであれ
ば、入力された信号の振幅（最大振幅値）、周波数（振
幅回数）、オフセット（信号の平均値）が区間ごとに表
示手段に表示されるので、どの区間で振幅や周波数の変
動が発生したかを視覚的に把握することができる。この
ため、振動疲労試験を長い時間行い測定データが膨大な
量になった場合でも、表示手段に表示された画像より容
易に疲労による製品の破壊箇所を分析することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る信号変換装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】入力アナログ信号の一例を示す波形図である。

【図３】特徴データのグラフィック表示例を示す波形図
である。

【図４】第２の実施例に係るデータ表示システムの構成
を示すブロック図である。

【図５】測定データ及び特徴データをグラフィック表示
した例を示す図である。

【図６】ディスプレイ装置への特徴データの表示例を示
す斜視図である。

【図７】第２の実施例に係るデータ表示装置のハード構
成例を示す図である。

【図８】特徴抽出部の処理内容を示すフローチャートで
ある。

【図９】特徴抽出部の処理内容を示すフローチャートで
ある。

【図１０】特徴抽出部の処理内容を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１…信号変換装置、２…データ表示システム、３…振動
疲労試験装置、１０…Ａ／Ｄ変換部、１１…Ａ／Ｄ変換
器、１２…クロック発生回路、２０…特徴抽出部、２１
…最大値検出器、２２…最小値検出器、２３…周波数カ
ウンタ、２４…平均値算出器、２５…サンプリング回数
カウンタ、３０…ハードディスク装置、４０…ディスプ
レイ装置、４１，４２…表示画像、５０，６０…表示制
御部、７０…キーボード、８０…筐体、１００…メイン
システム、１０１，１１１…ＣＰＵ、１０２，１１２…
ＲＯＭ、１０３，１１３…データバッファ、１０４，１
１５…アダプタ、１１０…サブシステム、１１４…Ａ／
Ｄコントローラ１１４。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動波形のアナログ信号の入力を受け付
   けて、デジタル信号に変換する信号変換装置において、 入力されたアナログ信号をクロックパルスの間隔ごとに
   デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、 前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタル信号を順次入
   力し、前記クロックパルスの所定パルス数ごとに最大振
   幅値、振幅方向の信号の平均値、および振幅回数などの
   特徴データを抽出する特徴抽出手段とを備えることを特
   徴とする信号変換装置。
2. 【請求項２】 前記クロックパルスの周波数は、前記ア
   ナログ信号の最大周波数の５倍以上であることを特徴と
   する請求項１記載の信号変換装置。
3. 【請求項３】 前記クロックパルスの前記所定パルス数
   ｎｓは、下限周波数をｆＬ、前記クロックパルスの周波
   数をｆｓとすると、 ｎｓ≧１０ｆｓ／ｆＬ を満足する値であることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の信号変換装置。
4. 【請求項４】 振動波形の信号の入力を受け付けて、入
   力された信号を所定の記憶手段に順次記録すると共に、
   この信号の波形を所定の表示手段に表示するデータ表示
   システムにおいて、 入力された信号を複数の区間に分割し、区間ごとに最大
   振幅値、振幅方向の信号の平均値、および振幅回数など
   の特徴データを抽出する特徴抽出手段と、 前記特徴抽出手段で抽出された前記特徴データを区間ご
   とに前記表示手段に表示する表示制御手段とを備えるこ
   とを特徴とするデータ表示システム。
5. 【請求項５】 前記表示制御手段は、区間をｘ軸、振幅
   方向の信号変位をｙ軸とした第１のｘｙ座標と、区間を
   ｘ軸、振幅回数をｙ軸とした第２のｘｙ座標とを前記表
   示手段に並べて表示し、 前記第１のｘｙ座標上には、最大値、最小値および振幅
   方向の信号の平均値を示す点が区間ごとに書き込まれて
   おり、 前記第２のｘｙ座標上には、前記振幅回数を示す点が区
   間ごとに書き込まれていることを特徴とする請求項４記
   載のデータ表示システム。
6. 【請求項６】 前記第１および第２のｘｙ座標に書き込
   まれたデータからいずれかの区間が選択されると、その
   選択を受け付ける選択手段と、 前記選択手段が受け付けた区間の信号を前記記憶手段か
   ら読み出して、この信号の波形を前記表示手段に表示す
   る第２の表示制御手段とを備えることを特徴とする請求
   項４または請求項５に記載のデータ表示システム。