JPS5923224A - 定幅トラツキング分析装置 - Google Patents

定幅トラツキング分析装置

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JPS5923224A
JPS5923224A JP13349982A JP13349982A JPS5923224A JP S5923224 A JPS5923224 A JP S5923224A JP 13349982 A JP13349982 A JP 13349982A JP 13349982 A JP13349982 A JP 13349982A JP S5923224 A JPS5923224 A JP S5923224A
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JP
Japan
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period
signal
clock
fourier
calculation
Prior art date
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Application number
JP13349982A
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English (en)
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JPH0153728B2 (ja
Inventor
Hiroshi Nobori
野堀 浩
Masanori Okada
岡田 政典
Mitsuo Fukamachi
深町 光雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

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】 本発明は、トラッキング分析装置、特にディジタルツー
 リエ分析器を用いたトラッキング分析装置に関し、定
幅トラッキングを可能とするものである。
物理的要因により、比較的広帯域の周波数成分を含む信
号が発生する場合、物理的要因の一つをパラメータとし
て周波数分析を行うことがしばしば必要となり、各種の
物理現象を解析するのに有効な手段となる。
例えば、第1図に示すように、回転駆動源1の駆動力を
歯車2,3を介して伝達する場合、この回転系4で生じ
る振動(又は騒音)の内、最終段の歯車3が寄与してい
る分を求める場合、回転駆動源1の回転数をパラメータ
として、回転系4で生じる撮動信号中の歯車3が寄与し
ている周波数成分を分析すればよい。第1図において、
5は回転系4の振動又は騒音を検出して電気信号に変換
するピンクアップ、6は回転駆動源1の1回転に対して
1個の同期信号<5YNC)@発生する同期信号発生回
路である。
第2図A、Bは、それぞれ、第1図におけるピックアッ
プ5の出力波形および同期信号発生器6の出力を示して
いる。
゛本発明は、例えば第1図に示す回転系4で生じる振動
信号と同期信号とを用いて周波数分析を行うだめのトラ
ッキング分析装置に関するものである。
この種の周波数分析には、高速フーリエ分析器(FFT
分析器)が用いられる。
第3図はFFT分析器を用いた従来のトラッキング分析
装置の要部を示している。第3図において、4は第1図
に示す回転系、5は回転系4の振動を検出して電気信号
に変換するピックアップ、6は回転系4の回転駆動源1
01回転に対して1個の同期信号を発生する同期信号発
生器である。
7はFFT分析器であり、このF F T分析器7はロ
ーパスフィルタ8、サンプリング回路9、アナログカシ
タル変換器10.FFT演算部11がら構成されている
。ピックアップ5の出力は、ローパスフィルタ8を介し
て高周波成分が除去され、サンプリング回路9でサンプ
リングされ、A/D変換された後に、FFT演算部11
でフーリエ演算が行なわれる。
第3図において、12は分周器であり、同期信号発生器
6より出力される同期信号(周期T)は、」二記分周器
12で所定の分周率で分周されサンプリングクロックを
発生する。このサンプリングクロックによってFFT分
析器内のサンプリング回路9においてピックアップ出力
がサンプリングされる。
第4図A、Bは第3図に示すFFT分析器におけるフー
リエ演算結果を示している。第4図Aは回転駆動源1の
回転数が低い場合、第4図Bは高速回転時の演算結果を
示しており、低速時および高速特上もに、サンプリング
定理により等間隔のに個(K = S/2.56、Sは
サンプリング数)のスペクトル列が求まる。
しかしながら、第3図に示す従来例のように、同期信号
を所定の分周率で分周して得たクロックでサンプリング
した場合には、回転数によってスペクトル幅ΔFl、Δ
F2が変化してしまい一定幅の周波数分析が行なえない
欠点があった。
本発明は上記従来の欠点を除去するものであり、同期信
号の周期にかかわらず、スペクトル幅ΔFをΔFキー5
−1等簡の窓Twとすることにより、定幅トラッキング
を実現するものである。
第5図は本発明の基本構成を示しており、サンプリング
クロック周期演算手段13において、定数H2時間の窓
Tw、サンプル数S、および観測すべき周波数成分の高
調波次数nを設定し、同期信号の周期Tに基づいて、サ
ンプリングクロック周期τを求め、クロック発生手段1
4より周期τのクロックパルスを発生し、このクロック
パルスをFFT分析器7に印加し、フーリエ演算を行な
いグラフ作表部16で演算結果を表示するものである。
以下に本発明の一実施例の詳細について第6図とともに
説明する。
本実施例のトラッキング分析装置は、第1図に示す回転
駆動源1からの駆動力を複数の歯車2゜3を介して伝達
する回転系4において生じる振動又は騒音の内、最終段
の歯車3がどのように寄与しているかを解析するだめの
ものであり、定幅のトラッキングを可能とするものであ
るみ第6図において、4は回転系であり、この回転系4
の回転駆動源1の駆動力が歯車2,3を介して伝達され
る。上記回転駆動源1の回転数は変化するものである。
回転系4で発生ずる振動(又は、騒音)はピックアップ
5で検出され、電気信号に変換される。6は同期信号発
生器であり、上記回転駆動源1の1回転に対して1個の
同期信号を発生する。
上記回転系4で発生ずる撮動の内、最終段の歯車3がど
のように寄与しているかを解析するだめに、上記ピック
アップ6の出力より抽出すべき周波数成分G(E(+は
、以下の通りである。
q→−回転数X(ギア比×最終段の歯車の歯数)×高調
波次数 一回kfi X Hx n    ・・・・・・・・・
・・・・・m1・・(1)ただし、 H:ギア比×最終段の歯車の歯数 n:高調波次数 n=1  2  3・・・・・・・・・上記Hは、回転
駆動源1が1回転するときに最終段の歯車3が発生する
振動(又は騒音)の波数であり、まだ高調波の次数であ
る。上記ギア比は必ずしも整数ではなく、Hは一般には
実数である。
第6図において、16は同期信号の周期T(i77次記
憶する周期記憶手段、17は周期記憶手段16に記憶さ
れた周期T o 、 T−1,T−2・・・・・・’1
’−qjり次の周期TOを予測する周期予測手段である
。周期TOを予測する最も簡単な方法は外挿法であり、
過去の周期T−2とT−1よりTOi求めることができ
る。又、雑音的な変動が周期Tに含1れる場合は移動平
均法により周期TOを予測することができる。また、周
期Tが周期的に変動する場合には、その周期に合わせた
qt選んで周期TOi予測することもできる。
18は前記回転系で生じる振動の内で、観測したい周波
数成分の予測、周期TOにおける基本波の周期U1ヲ計
算する演算手段18では次の演算が行なわれる。
T。
一=U1 19は上記演算手段18で演算されたUlおよび時間の
窓Twより定数mを算出する演算手段であり、この演算
手段19では、 1mXU1−’rw1 を最小にするmO(正の整数)が算出される。すなわち
、演算手段19は、mxUlがTwに最も近い整数mO
を求めるものである。上記時間の窓Twはフーリエ分析
のだめの時間の窓であり分析目的のために必要とされる
分析周波数帯域2分解能から予め設定される。
2Qは上記演算手段18.19により演算されたUl 
およびmOlおよび分析周波数帯域1分解能から予め設
定されるサンプル数Sより、サンプリングクロック周期
τヲ削算する演算手段であり、この演算手段2oでは moxul   − が計算される。
21は演算手段20で演算されたサンプリングクロック
周期τと基準クロック発生器22の基準クロック周期τ
8 より分周率H=τ/τ8)を計算し、分周器23に
その分周率jを設定する分周率設定手段である。上記基
準クロック発生器22で発生した周期τ8の基準クロッ
クは、分周器23で分周され、周期τ(=iτ8)のク
ロックツくルスを出力する。
第7図は同期信号の予測周期TOとサンプリングクロッ
クとの関係を示している。第7図Aは同期信号(SYN
C)  であり、TOは予測された同期信号の周期、第
7図Bはピックアップ5の出力中に含まれる観測したい
周波数成分であり、H(−ギア比×最終段の歯車の歯数
)を仮に525とする。観測したい高調波次数nを1次
とすると、G()3)は同期信号の1周期TOに対し6
25個の波数を有するものとなる。UlはG(ハ)の1
周期を示すものであり、G(ハ)の1次の信号、すなわ
ち、トラッキングして観測したい波形は周期U1 のも
のである。Twはフーリエ分析のだめの時間の窓であり
、サンプル数Sとともに、分析周波数帯域。
分解能(ΔF)の要求から予め設定されるものである。
なお、サンプル数Sを16とする。m x U 1が時
間の窓Twに最も近い値をとる定数mOを求めると、第
7図ではmo−6であり、6×U1が実際のフーリエ変
換のだめの時間の窓となり、サンプリングクロック(第
7図C)の周期τはτ−moxU1/5−ex3しく6
 で求めることができる。
第8図は同期信号の周期TOよりサンプリングクロック
周期τを求める流れを示している。
第8図におけるステップaで同期信号毎にその周期Ti
読み、ステップbで読み取ったq個の周期TQ+・・・
・・・T−1f遂次記憶する。次にステップCで記憶さ
れた周期より次の周期TOを予測する。次にステップd
で観測したい周波数成分の高調波次数1次の周期U1 
を計算する。この周期U1は、同期信号の予測周期TO
と定数Hとより、U1=To/Hで求められる。次にス
テップeで1 mxUl −Twl  が最小となる整
数の定数mを求ぬステップfでm = m Q と置き
、mo、Ul、S(サンプル数)より、ステップqでサ
ンプリングクロ求めることができる。ここで、一旦m 
= m Oと置くのは、同期信号の周期Tが変化する時
mも変化し、フーリエ変換のだめのデータザンプリング
を行う途中でのmOの変化を認めるとフーリエ演算が異
常となるため、−回のデータサンプリングでは必ず同じ
値のmOiサンプリングクロック発生のために設定する
必要によるものである。mOを切換える時の論理を第9
図に示す。mがmOに対し変化した場合に、もしフーリ
エ変換のサンプリングスタート要求があった時には直ち
に新しいmOを演算手段2Qに設定する。又、フーリエ
分析器7にトリガー信号を出力する場合も新しいmOを
設定する。これにより、フーリエ変換のためのサンプリ
ングは、常に最新の予測周期TOに対して一定のmOに
より演算された周期のサンプリングク07りで行うこと
ができる。
第10図は時間の窓Twをm0xU1.  サンプリン
グクロック周期τfmoxU1/Sとしてフーリエ変換
を行った例を示す。フーリエ変換結果はS/2.56個
のスペクトル列が有効であり、スペクトル番号1はmo
xUlの基本波、すなわち周期がm OX U 1のス
ペクトル、スペクトル番号2は周期がmoxU1の7の
スペクトル・・・・・・となる。従って周期U1のスペ
クトルは当然m3番目のものとなり、第7図と対比して
6番目のスペクトルが求めるものである。
第11図はフーリエ演算結果と、スペクトル番号1 、
2・=m−=2m−・−K(S/2.56)と1次、2
次・・・・・・のトラッキングスペクトルとの関係を示
している。
次に、フーリエ分析器7によるフーリエ演算結果、およ
び回転系4の同期信号周期又は予測周期に基づく回転系
の回転数をグラフ作表部16に入力することにより、第
12図に示すトラッキング分析結果が得られる。なお、
G(ハ)の必要な高調波次数nのトラッキング分析結果
を取り出すためには、第6図におけるトラッキングスペ
クトル番号設定手段24で高調波次数ni設定すること
により、m X m Oを参照すればよい。
本発明は上記のような構成であり、同期信号の周期が変
ってもフーリエ演算の時間の窓を一定とすることができ
るため、一定幅のトラッキング分析ができる利点を有す
る。また時間の窓を一定にできるため、フーリエ分析器
の不要周波数帯域の除去フィルタ(LPF)を変える必
要がない利点を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はトラッキング分析される回転系の一例の概略図
、第2図A、Bは同回転系で発生する振動(又は騒音)
信号および同期信号の信号波形図、第3図は従来のトラ
ッキング分析装置のブロック図、第4図A、Bは同装置
によるスペクトル分析結果を示す図、第5図は本発明の
一実施例における定幅トラッキング分析装置の基本構成
図、第6図は同装置のブロック図、第7図は同装置の動
作説明図、第8図は同装置のサンプリンククロック周期
を求める流れ図、第9図は同装置の定数mf切換える場
合の流れ図、第10図、第11図は同装置6のフーリエ
演算結果を示す図、第12図は同装置のトラッキング分
析結果を示す図である。 1・・・・・・回転駆動源、2,3・・・−・・歯車、
4・・・・・・回転系、6・・・・・・ピックアップ、
6・・・・・・同期信号発生回路、7・・・・・・フー
リエ分析器、8−・・・・Oローパスフィルタ、9・・
・・−伊すンフリング回路、10・・・・・・アナログ
・ディジタル変換器、11・・・・・・フーリエ演算部
、13・・・・・・サンプリングクロック周期演算手段
、14・・・・・・クロック発生手段、16・・・・・
・グラフ作表部、16・・・・・・周期記憶手段、17
−・・・・・周期予測手段、18・・・−・・・演算手
段、18・・・・・・演算手段、19・・−・−・演算
手段、2o・・・・・・演算手段、21・・・・・・分
周率設定手段、22・・・・・・基準クロック発生器、
23・・・・・・分周器、24・・・・・・トラッキン
グスペクトル番号設定手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 //jか1名
第3図 第4図 <A) (努I) 第7図 (S二16) 第8図 第9図 第10図 手続補正書(劣入) 昭和67年1り月!2日 特許庁長官殿 2発明の名称 定幅トラッキング分析装置 3補正をする者 肋1!1徒の関係      q3)1    許  
 出   願   人住 所  大阪府門真市大字門真
1006番地名 称 (582)松下電器産業株式会社
代Sr’<者       由   下   俊   
彦4代理人 〒57.    (nyvb’)住 所 
 大阪府門真市太字門真1006番地松下電器産業株式
会とL内 7、補正の内容 1 明細書第13頁第142行目の「第鴫図A。 Bは」を1第へ図は」に訂IFレーす。 2 委任状(トヨタ自動屯株式会社の分)を別紙の通り
提出し捷ず。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 任意の周期で信号を発生する信号源の過去の周期より次
    の周期TOを予測する周期予測手段と、上記信号源で発
    生した信号中に含まれる所定周波数成分の上記予測され
    た周期TOにおける波数より周期U1 を求める第1の
    演算手段と、上記周期U1 と定数m(ただしmは整数
    )との積よりフーリエ演算の時間の窓Twを減じた値が
    最小となるmOi求める第2の演算手段と、上記定数m
    Oと周期U1  とフーリエ演算のサンプル数Sよりサ
    ン第3の演算手段と、上記第3の演算手段で求められた
    周期τのクロックを発生するクロック発生手段と、上記
    クロック発生手段で発生したクロックによって上記信号
    源からの信号をサンプリングしフーリエ演算を行うフー
    リエ演算手段とを有する定幅トラッキング分析装置。
JP13349982A 1982-07-29 1982-07-29 定幅トラツキング分析装置 Granted JPS5923224A (ja)

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JPH0153728B2 JPH0153728B2 (ja) 1989-11-15

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Cited By (8)

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