JPS59222728A - 信号分析装置 - Google Patents
信号分析装置Info
- Publication number
- JPS59222728A JPS59222728A JP9571783A JP9571783A JPS59222728A JP S59222728 A JPS59222728 A JP S59222728A JP 9571783 A JP9571783 A JP 9571783A JP 9571783 A JP9571783 A JP 9571783A JP S59222728 A JPS59222728 A JP S59222728A
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- JP
- Japan
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- power spectrum
- cumulation
- spectrum
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- average
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
- G01H3/10—Amplitude; Power
- G01H3/14—Measuring mean amplitude; Measuring mean power; Measuring time integral of power
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は船舶航走音の分析に係シ、特に船舶の推進原理
を推定するのに好適な特徴ノくラメータを抽出する信号
分析装置に関する。
を推定するのに好適な特徴ノくラメータを抽出する信号
分析装置に関する。
船舶航走音の主な音は、主機関であるディーゼル機関、
ガソリン機関等の往復機関やガスタービン機関、スチー
ムタービン機関等のタービン機関が船体を励振し透過す
る音と推進器（スクリュー）の翼によるキャビテーショ
ン雑音等から成っている。往復機関とタービン機関（以
下、タービンと略す）の音の違いは前者はシリンダ内の
爆発パルスに起因する衝撃音で後者はタービンの翼や減
速器による回転音であることにより生じる。
ガソリン機関等の往復機関やガスタービン機関、スチー
ムタービン機関等のタービン機関が船体を励振し透過す
る音と推進器（スクリュー）の翼によるキャビテーショ
ン雑音等から成っている。往復機関とタービン機関（以
下、タービンと略す）の音の違いは前者はシリンダ内の
爆発パルスに起因する衝撃音で後者はタービンの翼や減
速器による回転音であることにより生じる。
従来このような船舶航走音の推進原理の違いに着目して
、船舶の音の違いを分析した報告は見あたらないが陸上
の乗物等に関しては例えば、文献（Ｂａｃｈｌｅｒ編；
ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ”第１３章
（Ｄ 、Ｗ 、 Ｔｈｏｍａｓ ） ■ｅｂｉｃｌｅ
Ｓ□ｕｎｄｓａｎｄ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）にス
ペクトルモーメントとピッチ周波数を利用して乗物の特
徴を分析する方法が紹介されている。
、船舶の音の違いを分析した報告は見あたらないが陸上
の乗物等に関しては例えば、文献（Ｂａｃｈｌｅｒ編；
ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ”第１３章
（Ｄ 、Ｗ 、 Ｔｈｏｍａｓ ） ■ｅｂｉｃｌｅ
Ｓ□ｕｎｄｓａｎｄ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）にス
ペクトルモーメントとピッチ周波数を利用して乗物の特
徴を分析する方法が紹介されている。
海洋においては海中雑音の問題があり、ＳＮ比ノ悪イと
きは航走音のスペクトルは海中雑音スペクトルに隠れ、
明瞭でない。上記文献で紹介されている手法はこのため
直接航走音分析には適用困難でらる。
きは航走音のスペクトルは海中雑音スペクトルに隠れ、
明瞭でない。上記文献で紹介されている手法はこのため
直接航走音分析には適用困難でらる。
本発明の目的は信号対雑音比の改善とスペクトル安定化
のため短時間スペクトルを累加平均したパワスペクトル
からスペクトルモーメントとピッチ周波数を得ることに
より雑音の悪影響が改善された特徴パラメータを抽出す
ることにある。
のため短時間スペクトルを累加平均したパワスペクトル
からスペクトルモーメントとピッチ周波数を得ることに
より雑音の悪影響が改善された特徴パラメータを抽出す
ることにある。
本発明の原理はタービンを主機関とするタービン船はピ
ッチが存在せず、往復機関を主動力とするディーゼル船
等はピッチが存在し、その値は船速によシ変化すること
と、スペクトルは船体形状、主機の型式によシ異なると
いうことにもとづき、スペクトル形状をスペクトルモー
メントで分析し、ピッチについてはピッチ抽出によシ分
析を行う点に特徴がある。
ッチが存在せず、往復機関を主動力とするディーゼル船
等はピッチが存在し、その値は船速によシ変化すること
と、スペクトルは船体形状、主機の型式によシ異なると
いうことにもとづき、スペクトル形状をスペクトルモー
メントで分析し、ピッチについてはピッチ抽出によシ分
析を行う点に特徴がある。
まず、本発明の原理について説明する。
ハイドロホン等で受波した音響信号をディジタル時系列
信号に直し、時間窓を用いて切シ出し、高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）によシパワスペクトルを得る。つぎに窓に
データを少し進めて入力し同様の操作によシバワスペク
トルを得る。このようにしてパワスペクトルを任意個数
加算平均化する。Ｍ回累加すれば信号対雑音比は１０ｔ
ｏｇＭ〔ｄＢ〕に改善される。この累加平均パワスペク
トルをＰ（→とするとＰ（→のｎ次モーメントはで定義
され、このとき平均角周波数は で与えられ、１次中央モーメントは から得られる。そのとき、正規化中央モーメントは で与えられる。２次モーメン）ＮＵ（２）は分散のこと
でスペクトルの分析のちらばシを言う。３次モーメント
ＮＵ（３）はＳｋｅｗｎｅｓｓでスペクトル形状カみの
度合を表わす。４次モーメン）ＮＵ（４）はＫｕｒｔｏ
ｓｉｓで、スペクトルの先鋭塵を表わしている。
信号に直し、時間窓を用いて切シ出し、高速フーリエ変
換（ＦＦＴ）によシパワスペクトルを得る。つぎに窓に
データを少し進めて入力し同様の操作によシバワスペク
トルを得る。このようにしてパワスペクトルを任意個数
加算平均化する。Ｍ回累加すれば信号対雑音比は１０ｔ
ｏｇＭ〔ｄＢ〕に改善される。この累加平均パワスペク
トルをＰ（→とするとＰ（→のｎ次モーメントはで定義
され、このとき平均角周波数は で与えられ、１次中央モーメントは から得られる。そのとき、正規化中央モーメントは で与えられる。２次モーメン）ＮＵ（２）は分散のこと
でスペクトルの分析のちらばシを言う。３次モーメント
ＮＵ（３）はＳｋｅｗｎｅｓｓでスペクトル形状カみの
度合を表わす。４次モーメン）ＮＵ（４）はＫｕｒｔｏ
ｓｉｓで、スペクトルの先鋭塵を表わしている。
一方基本周波数抽出においては、特願昭５６−８８１５
１号に述べられているケプストラム法を使う。すなわち
、上記累加平均パワスペクトルに対数を弛し、高速フー
リエ変換してバワケブストラムヲ号る。高ケフレンシ一
部のピークを信号のピッチｐｔとする。ピークがなけれ
ばピッチは無しとする。
１号に述べられているケプストラム法を使う。すなわち
、上記累加平均パワスペクトルに対数を弛し、高速フー
リエ変換してバワケブストラムヲ号る。高ケフレンシ一
部のピークを信号のピッチｐｔとする。ピークがなけれ
ばピッチは無しとする。
ピッチはディーゼル船ではシリンダ点火周期に相当する
ピークがケプストラムの高ケフレンシ一部に現れる。こ
のピッチによりクランクシャフト回転周期が求められる
。すなわち、 ＝シリンダ点火周期＝２サイクル ・・・・・・・・・■ の関係がある。したがって、 機関回転数＝クランクシャフト回転周期ｘ６０（ｒＩｍ
）が得られる。
ピークがケプストラムの高ケフレンシ一部に現れる。こ
のピッチによりクランクシャフト回転周期が求められる
。すなわち、 ＝シリンダ点火周期＝２サイクル ・・・・・・・・・■ の関係がある。したがって、 機関回転数＝クランクシャフト回転周期ｘ６０（ｒＩｍ
）が得られる。
以上のことにより特徴パラメータベクトルとしくＰｔ、
Ｍ（０）、 （＝ｌ、 ＮＵ（１）、 ＮＵ（２）、
ＮＵ（３）、 ・ｎＵｃｋ＞−）・・・・・・・・・
■ を得る。第１図に本発明の原理を用いた分析例を示した
。第１図（ａ）の航走音パワスペクトルを持つ船舶りと
船舶Ｔがおるとき、特徴パラメータベクトルを求め、ス
ペクトルモーメントの２次と３次モーメント、すなわち
Ｎ Ｕ （３）／ Ｎ Ｕ （２）について調べると第
１図（ｂ）の如くとなる。さらに高次のモーメントの他
の組合せを使って特徴を分析してもよい。第１図（Ｃ）
はピッチ抽出例で船舶により、おるいは船速によりピッ
チに変動があることを示している。
Ｍ（０）、 （＝ｌ、 ＮＵ（１）、 ＮＵ（２）、
ＮＵ（３）、 ・ｎＵｃｋ＞−）・・・・・・・・・
■ を得る。第１図に本発明の原理を用いた分析例を示した
。第１図（ａ）の航走音パワスペクトルを持つ船舶りと
船舶Ｔがおるとき、特徴パラメータベクトルを求め、ス
ペクトルモーメントの２次と３次モーメント、すなわち
Ｎ Ｕ （３）／ Ｎ Ｕ （２）について調べると第
１図（ｂ）の如くとなる。さらに高次のモーメントの他
の組合せを使って特徴を分析してもよい。第１図（Ｃ）
はピッチ抽出例で船舶により、おるいは船速によりピッ
チに変動があることを示している。
従ってスペクトルモーメントはスペクトルの形状を大ま
かに捉えられるので船形の違いによるスペクトルの特徴
を分析できる。また本特徴パラメータを組合せることに
よシ船舶航走音の有用な特徴の分析を行うことが可能と
なる。
かに捉えられるので船形の違いによるスペクトルの特徴
を分析できる。また本特徴パラメータを組合せることに
よシ船舶航走音の有用な特徴の分析を行うことが可能と
なる。
第２図は本発明の一実施例を示している。入力端子１０
１よシの入力信号はアナログ／デイジタル（Ａ／Ｄ＞変
換器１０２によって一定周波数ＦＳでディジタル符号化
され、窓かけ器１０４で窓長Ｔｗハニング窓をとって切
シ出し、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ演算回路）１０５
によりパワスペクトルを得る。つぎに窓かけ器１０４へ
の入力を遅延メモリ回路１０３で遅延時間Ｔｄだけずら
せ、同様にパワスペクトルを算出し、累加平均回路１０
６へ入力し、短時間累加平均パワスペクトルを得る（秒
単位）。船舶航走音の主要な特徴はｌＫＨ２以下の周波
数範囲にあるので、ＦＳ＝１〜２ＫＨ２，ＴＷ＝０．５
〜４秒、Ｔｄ＝５〜１０ｍ （ｍ ：正整数）秒が適当
である。また累加器１０６ではＴＷの１０倍程度の時間
長の長時間累加平均パワスペクトル（分単位）を算出す
る。これらはスペクトルモーメント算出回路１０８およ
びピッチ抽出回路１０７に導かれる。なお、ピッチ抽出
回路の方式については、特願昭５６−８８１５１号に既
に説明したとうシである。
１よシの入力信号はアナログ／デイジタル（Ａ／Ｄ＞変
換器１０２によって一定周波数ＦＳでディジタル符号化
され、窓かけ器１０４で窓長Ｔｗハニング窓をとって切
シ出し、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ演算回路）１０５
によりパワスペクトルを得る。つぎに窓かけ器１０４へ
の入力を遅延メモリ回路１０３で遅延時間Ｔｄだけずら
せ、同様にパワスペクトルを算出し、累加平均回路１０
６へ入力し、短時間累加平均パワスペクトルを得る（秒
単位）。船舶航走音の主要な特徴はｌＫＨ２以下の周波
数範囲にあるので、ＦＳ＝１〜２ＫＨ２，ＴＷ＝０．５
〜４秒、Ｔｄ＝５〜１０ｍ （ｍ ：正整数）秒が適当
である。また累加器１０６ではＴＷの１０倍程度の時間
長の長時間累加平均パワスペクトル（分単位）を算出す
る。これらはスペクトルモーメント算出回路１０８およ
びピッチ抽出回路１０７に導かれる。なお、ピッチ抽出
回路の方式については、特願昭５６−８８１５１号に既
に説明したとうシである。
以上説明したように本発明によれば船舶航走音の短時間
累加平均パワスペクトルと長時間累加平均パワスペクト
ルから特徴パラメータであるスペクトルモーメントおよ
び基本周期が得られ、機械的及び人為的な船舶航走音の
特徴の分析に有効である。
累加平均パワスペクトルと長時間累加平均パワスペクト
ルから特徴パラメータであるスペクトルモーメントおよ
び基本周期が得られ、機械的及び人為的な船舶航走音の
特徴の分析に有効である。
第１図は本発明の原理を用いた分析例を示す図であυ、
第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
Claims (1)
- 入力信号波形から累加平均パワスペクトルを得るスペク
トル累加手段と、該スペクトル累加手段で得られた累加
平均パワスペクトルから基本周期を抽出する基本周期抽
出手段とスペクトルモーメントを算出するスペクトルモ
ーメント算出手段とを有することを特徴とする信号分析
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9571783A JPS59222728A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 信号分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9571783A JPS59222728A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 信号分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59222728A true JPS59222728A (ja) | 1984-12-14 |
| JPH0471166B2 JPH0471166B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14145227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9571783A Granted JPS59222728A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 信号分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59222728A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03226629A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発音体の機種判別方法 |
| AU646576B2 (en) * | 1991-06-24 | 1994-02-24 | Cise S.P.A. | A system for measuring the transfer time of a sound-wave |
| US5420501A (en) * | 1993-02-01 | 1995-05-30 | Nsk Ltd. | Frequency spectrum analyzer |
| JP2013079850A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 回転機械の部品摩耗検出方法、及び回転機械の部品摩耗検出装置 |
| WO2015078268A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | Method, apparatus and server for processing noisy speech |
| CN105259537A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-01-20 | 武汉大学 | 基于频移迭代的多普勒谱中心频率估计方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110440909B (zh) * | 2019-07-31 | 2021-07-13 | 安徽智寰科技有限公司 | 一种基于噪声自适应识别的振动信号信噪比计算方法 |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP9571783A patent/JPS59222728A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03226629A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-07 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発音体の機種判別方法 |
| AU646576B2 (en) * | 1991-06-24 | 1994-02-24 | Cise S.P.A. | A system for measuring the transfer time of a sound-wave |
| US5420501A (en) * | 1993-02-01 | 1995-05-30 | Nsk Ltd. | Frequency spectrum analyzer |
| JP2013079850A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 回転機械の部品摩耗検出方法、及び回転機械の部品摩耗検出装置 |
| WO2015078268A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | Method, apparatus and server for processing noisy speech |
| US9978391B2 (en) | 2013-11-27 | 2018-05-22 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | Method, apparatus and server for processing noisy speech |
| CN105259537A (zh) * | 2015-11-10 | 2016-01-20 | 武汉大学 | 基于频移迭代的多普勒谱中心频率估计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0471166B2 (ja) | 1992-11-13 |
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