JPS60102569A - 信号分析装置 - Google Patents
信号分析装置Info
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- JPS60102569A JPS60102569A JP58209077A JP20907783A JPS60102569A JP S60102569 A JPS60102569 A JP S60102569A JP 58209077 A JP58209077 A JP 58209077A JP 20907783 A JP20907783 A JP 20907783A JP S60102569 A JPS60102569 A JP S60102569A
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- Japan
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- frequency
- fourier
- amplitude
- octave
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- Measurement Of Mechanical Vibrations 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〕
本発明は信号のフーリエ分析装置に係り、特に騒音等の
音響信号の分１′ｉに好適な信号分析装置に関するもの
である。
音響信号の分１′ｉに好適な信号分析装置に関するもの
である。
従来、信号を分ｌｆｌする装置としてフーリエ変換に基
づいたスペクトルアナライザーがある。
づいたスペクトルアナライザーがある。
こねを用いると、入力信号に対するサンプリング周波数
、データの総数を適宜設定出来るので。
、データの総数を適宜設定出来るので。
必要な周波数範囲１分解能を変えて分析可能である。ま
た、入力信号の特定個所全所定の周波数範囲にわたり一
度に分析出来るため、広く一般に用いらノ１ている。
た、入力信号の特定個所全所定の周波数範囲にわたり一
度に分析出来るため、広く一般に用いらノ１ている。
ところが、機器の騒音などのように、聴感との関連にふ
・いてスペクトルの形状を比較検討するような場合、分
析されたスペクトル形状と実感とが対応しないことがあ
る。これは、聴覚における信号分析が、フーリエ変換の
ような変換によるものではなく、後で説明する多数のバ
ンドパスフィルターによる信号処理に近い性質を持って
いることが１つの原因である。したがって、たとえば機
器の騒音スペクトルと聴感との関係を調べるためには、
フーリエ変１！！！！はれたデータに何等かの聴覚の性
質を取り入れた計算処理が必要となる。
・いてスペクトルの形状を比較検討するような場合、分
析されたスペクトル形状と実感とが対応しないことがあ
る。これは、聴覚における信号分析が、フーリエ変換の
ような変換によるものではなく、後で説明する多数のバ
ンドパスフィルターによる信号処理に近い性質を持って
いることが１つの原因である。したがって、たとえば機
器の騒音スペクトルと聴感との関係を調べるためには、
フーリエ変１！！！！はれたデータに何等かの聴覚の性
質を取り入れた計算処理が必要となる。
一方、従米の信号分析器にはオクターブ分析器と呼し、
ｒねるものがある。この装置には多数のバンドパスフィ
ルターが設けらｔｌ、通常はメカニカルスキャンによっ
て各バンドパスフィルターを逐次選択してこれを通過す
る信号の振幅値を記録する。オクターブ分析器は２０Ｂ
Ｚから２（ＪＫＩＩＺにいたるＩＩｆ聴域、あるいはそ
の前後で用いられ、スペクトル形状と聴感とを概略対応
付けることが出来る。すなわち、周波数軸を１／３オク
タ一ブ幅で分割すると、聴覚に卦ける臨界帯域と大体一
致することｔＣなる。捷た、聴覚上の者の太き声は、変
化が大きくない範囲で近似的に音圧レベル（ｄＢ） Ｉ
ｉζ比例している。
ｒねるものがある。この装置には多数のバンドパスフィ
ルターが設けらｔｌ、通常はメカニカルスキャンによっ
て各バンドパスフィルターを逐次選択してこれを通過す
る信号の振幅値を記録する。オクターブ分析器は２０Ｂ
Ｚから２（ＪＫＩＩＺにいたるＩＩｆ聴域、あるいはそ
の前後で用いられ、スペクトル形状と聴感とを概略対応
付けることが出来る。すなわち、周波数軸を１／３オク
タ一ブ幅で分割すると、聴覚に卦ける臨界帯域と大体一
致することｔＣなる。捷た、聴覚上の者の太き声は、変
化が大きくない範囲で近似的に音圧レベル（ｄＢ） Ｉ
ｉζ比例している。
上記のように、オクターブ分訪器は聴覚と相関が晶いと
いう利点があるが、反面分解能が低いという欠点がある
。たとえば、２０７７ｚから２ＱｋＨｚ全１オクターブ
のフィルターで分析して得られる振幅値は１０個あり、
１／３オクターブのフィルターによって得られる振幅値
は３０個である。捷た、メカニカルスキャンによるオク
ターブ分析器の他の欠点として、スキャンによる時間差
のために、信ゆにおける比較的知時間の特定個所を分析
出来ないことがさげられる。すなわち、定常信号１〜か
適用出来ないのである。
いう利点があるが、反面分解能が低いという欠点がある
。たとえば、２０７７ｚから２ＱｋＨｚ全１オクターブ
のフィルターで分析して得られる振幅値は１０個あり、
１／３オクターブのフィルターによって得られる振幅値
は３０個である。捷た、メカニカルスキャンによるオク
ターブ分析器の他の欠点として、スキャンによる時間差
のために、信ゆにおける比較的知時間の特定個所を分析
出来ないことがさげられる。すなわち、定常信号１〜か
適用出来ないのである。
ところで、前記のフーリエ変換によって得らｌまた分析
結果をもとにして１／３オクタ一ブ分析相当のスペクト
ルを計ａすることは可卯である。
結果をもとにして１／３オクタ一ブ分析相当のスペクト
ルを計ａすることは可卯である。
しかし、任藷の分解能で計算する分析装置は知られてい
ない。
ない。
本発明の目的は、バンドパスフィルターヲ用いたオクタ
ーブ分析法によって得られるスペクトルに相当するスペ
クトルをフーリエ変換ニより得ることが出来る信号分析
装置を提供するにある。
ーブ分析法によって得られるスペクトルに相当するスペ
クトルをフーリエ変換ニより得ることが出来る信号分析
装置を提供するにある。
本装置は、騒音等の音響信号を対象とするため、全体の
機器構成は音波を受波するマイクロホン、増幅器、アナ
ログ信号を取込むためのインターフェイスとサンプリン
グさねた信号に対して計算処理を行なう本発明のプロセ
ッサーおよび結果を表示するディスプレイ等よりなる。
機器構成は音波を受波するマイクロホン、増幅器、アナ
ログ信号を取込むためのインターフェイスとサンプリン
グさねた信号に対して計算処理を行なう本発明のプロセ
ッサーおよび結果を表示するディスプレイ等よりなる。
ここでは、まず本装置で行なう信号に対する言１算法に
ついて説明し、次いで装置の構成については実施例によ
り説明する。
ついて説明し、次いで装置の構成については実施例によ
り説明する。
本装置Ｋおける測定と計算法ＶＣおいては、測定信号に
対して、捷ず所定のサンプリング周波数とサンプリング
による時間軸の振幅データの紅、斂ヲ定め、離散的フー
リエ変換（ＤＦ ７’ ）の計算法によってフーリエス
ペクトル（振幅値）と周波数の組みをイ暑る。
対して、捷ず所定のサンプリング周波数とサンプリング
による時間軸の振幅データの紅、斂ヲ定め、離散的フー
リエ変換（ＤＦ ７’ ）の計算法によってフーリエス
ペクトル（振幅値）と周波数の組みをイ暑る。
以下、図を用いて本発明の坤理ヲ曲明する。
第１図はＤＦＴ計算によって得らねた信号のフーリエス
ペクトルの例である。例に示ｌ−た信号は、ホワイトノ
イズのように周波数によらず一定値全持つもので、振幅
値？基準化して最大値を１，０と［ている。データごと
の間隔は５００＃ｚである。
ペクトルの例である。例に示ｌ−た信号は、ホワイトノ
イズのように周波数によらず一定値全持つもので、振幅
値？基準化して最大値を１，０と［ている。データごと
の間隔は５００＃ｚである。
第１図の周波数軸は１ｘｌｌｚから１０ｚ７／ｚ−１で
１にＨｚ単位で等間隔に表示している。 − 第２図は周波数軸が対数化学れているが、図の上に示し
たスペクトルは第１図のスペクトルと同じものである。
１にＨｚ単位で等間隔に表示している。 − 第２図は周波数軸が対数化学れているが、図の上に示し
たスペクトルは第１図のスペクトルと同じものである。
フーリエスペクトルの各データをま周波数軸に卦いて等
間隔に配置されず、周ｅ斂が高くなるに従って、データ
の数は苗になっている。仮に、いま対数化された周波数
軸［５個の領域を設けたとする。すなわち、１４ＫＩＩ
Ｚから２．８ＫＩｌｚの領域Ｒ，、２，８ＫＥｚから５
．６ｒｒＥｚの領域Ｂ７． ５．６ＫＩＩＺから１１，
２ｚＲｚの領域Ｒ３である。こｈ等の領域は対む化ざね
た周波数軸に射して等間隔であり、いわゆる１オクター
ブの周波数間隔に相当している。
間隔に配置されず、周ｅ斂が高くなるに従って、データ
の数は苗になっている。仮に、いま対数化された周波数
軸［５個の領域を設けたとする。すなわち、１４ＫＩＩ
Ｚから２．８ＫＩｌｚの領域Ｒ，、２，８ＫＥｚから５
．６ｒｒＥｚの領域Ｂ７． ５．６ＫＩＩＺから１１，
２ｚＲｚの領域Ｒ３である。こｈ等の領域は対む化ざね
た周波数軸に射して等間隔であり、いわゆる１オクター
ブの周波数間隔に相当している。
こね等の領域にはいる各フーリエスペクトルの振幅値か
ら、以下の式により各領域の中心周波数におけるスペク
トル値αＳ、全定義する。
ら、以下の式により各領域の中心周波数におけるスペク
トル値αＳ、全定義する。
ａｓ、＝土α１（１）
ここで、ｍはノ領域にはいるフーリエスペクトル振幅値
の最初の番号であり％ ルは最後の番号である。二乗和
の式（１）は振幅ａ、のエネルギーを周波数帯域の甲で
加算したエネルギー和を表わしている。たとえば、Ｒ１
領域においては、振幅値”＋ ＋ ”２ ＋α３より、
ａＳｒを得てＲ，領域の中心周波数２ｘＥｚのスペクト
ル値が定義孕ねる。同様にして、４ｘｌｌｚ、 ８ｘｌ
ｌｚのスペクトル値αｓｔ、ａｓｚｋ定義する。
の最初の番号であり％ ルは最後の番号である。二乗和
の式（１）は振幅ａ、のエネルギーを周波数帯域の甲で
加算したエネルギー和を表わしている。たとえば、Ｒ１
領域においては、振幅値”＋ ＋ ”２ ＋α３より、
ａＳｒを得てＲ，領域の中心周波数２ｘＥｚのスペクト
ル値が定義孕ねる。同様にして、４ｘｌｌｚ、 ８ｘｌ
ｌｚのスペクトル値αｓｔ、ａｓｚｋ定義する。
第３図は全でのフーリエスペクトル振幅値（総数／Ｖ／
２ ）の二乗和 を基準値として、次式により定義【たレスポンス（スペ
クトルの相対レベルの意味）を表わしている。
２ ）の二乗和 を基準値として、次式により定義【たレスポンス（スペ
クトルの相対レベルの意味）を表わしている。
Ｃ１５ノ
５＝ １ｏｐｏｙ （了）（３）
図のレスポンス（ｄＢ）で表わした６値の差分は３ｄ４
（の勾配を持つ直線で近似づねる。この傾向は、ホラ１
トノイズをオクターブ分析した結果と一致する。したが
りて１位相がランダムに変化する騒音のような信号に対
しては、 ＤＩ’Ｔがら上記のような計算によってオク
ターブ分析スペクトルを得ることが出来る。
（の勾配を持つ直線で近似づねる。この傾向は、ホラ１
トノイズをオクターブ分析した結果と一致する。したが
りて１位相がランダムに変化する騒音のような信号に対
しては、 ＤＩ’Ｔがら上記のような計算によってオク
ターブ分析スペクトルを得ることが出来る。
本発明の装置に卦ける計算法では、対数化さ＃また周波
数軸上で十分小さな区間を設け、その区１）＋１に複数
個のフーリエスペクトル振幅値がはいる程度に十分な振
幅値の数を用意し、て、分解能の高いオクターブ分析相
当のスペクトルを得ようとするものである。
数軸上で十分小さな区間を設け、その区１）＋１に複数
個のフーリエスペクトル振幅値がはいる程度に十分な振
幅値の数を用意し、て、分解能の高いオクターブ分析相
当のスペクトルを得ようとするものである。
また、フーリエ変換により得られるフーリエスペクトル
の個々の振幅値は相対値であって、原信号（時間軸上）
の振幅値とは無相関である。
の個々の振幅値は相対値であって、原信号（時間軸上）
の振幅値とは無相関である。
そこで、最終的に＠られたスペクトルから入力信号の振
幅値（たとえばＲＭＳ値）を知る方法と１、て、一つけ
フーリエスペクトルにおける各振幅値から次式によりス
ペクトルの総和ＡＦヲ求め、Ａｌｔ ＝ ａ、ｉ ＋Ｃ
Ｌ”、 ＋ ：了”；、”２ （４１Ａ、でフーリエス
ペクトルの各振幅値ａｒ＋ｍる、すなわち基準化するの
である。ここで、Ｎ／２はフーリエスペクトルの総数で
ある。一方、入力信号に対しては、サンプリングばれた
信号振幅のＲＭＳ値全次式１Ｃよりめ、 前記のＡＦの値とする（’ｐ＝Ａｔ）。ここで、Ｎはサ
ンプリングζｈ ｆｃ イＯ号援幅データの総数である
。こうして、Ａ、の値から入力信号振幅値を知り、最終
的に表示ばれたスペクトルにかいては、Ａ、と各スペク
トル値との差分がら各スペクトルの振幅値を知ることが
出来るのである。
幅値（たとえばＲＭＳ値）を知る方法と１、て、一つけ
フーリエスペクトルにおける各振幅値から次式によりス
ペクトルの総和ＡＦヲ求め、Ａｌｔ ＝ ａ、ｉ ＋Ｃ
Ｌ”、 ＋ ：了”；、”２ （４１Ａ、でフーリエス
ペクトルの各振幅値ａｒ＋ｍる、すなわち基準化するの
である。ここで、Ｎ／２はフーリエスペクトルの総数で
ある。一方、入力信号に対しては、サンプリングばれた
信号振幅のＲＭＳ値全次式１Ｃよりめ、 前記のＡＦの値とする（’ｐ＝Ａｔ）。ここで、Ｎはサ
ンプリングζｈ ｆｃ イＯ号援幅データの総数である
。こうして、Ａ、の値から入力信号振幅値を知り、最終
的に表示ばれたスペクトルにかいては、Ａ、と各スペク
トル値との差分がら各スペクトルの振幅値を知ることが
出来るのである。
次に、第二の方法として次式により比Ｆｆ求め。
Ｆ −，４，／Ａ、 ＋６１
Ｆでフーリエスペクトルの各振幅値αを欠割り、ａ、ｌ
＝ ａｌ／Ｆ （７１ σ、のかわりＫａｆｉｋもとにして上記の割算を行なえ
ば、入力信号の振幅と最終的なスペクトルの振幅？関係
付けることが出来る。すなわち、入力信号振１モ゛２が
小さな場合にはスペクトルの穂幅は全体として小路くな
り、入力信号振幅が太きくなると、スペクトルの振幅は
全体として大きく表示はねることになる。
＝ ａｌ／Ｆ （７１ σ、のかわりＫａｆｉｋもとにして上記の割算を行なえ
ば、入力信号の振幅と最終的なスペクトルの振幅？関係
付けることが出来る。すなわち、入力信号振１モ゛２が
小さな場合にはスペクトルの穂幅は全体として小路くな
り、入力信号振幅が太きくなると、スペクトルの振幅は
全体として大きく表示はねることになる。
次に、内１１記のオクターブ分析スベク）／ｌ求める場
合、あらかじめ周波数軸の区間の大きさを定めて計算し
ている。しかし、スペクトルを見た結果、ある周波数範
囲の分解能を高め又スペクトル構造を調べる必要が生し
た場合、周波数区間の大きさを適宜変えてスペクトル葡
得る必要がある。２Ｉ−発明の装置では、これが回前と
なるよりな１１詐法を与えている。
合、あらかじめ周波数軸の区間の大きさを定めて計算し
ている。しかし、スペクトルを見た結果、ある周波数範
囲の分解能を高め又スペクトル構造を調べる必要が生し
た場合、周波数区間の大きさを適宜変えてスペクトル葡
得る必要がある。２Ｉ−発明の装置では、これが回前と
なるよりな１１詐法を与えている。
以下５本発明の実施例を図により弗？明する。
第４図は本発明の係号分析装置の概略ブロック図である
。し１に卦いて、１は無響室、無響箱あるいは防音室と
呼ばれるものＴ、この中に測定対象物Ｔｔ−１＾く。無
轡室１は外来の響１音を極力刊除１−るために設けられ
る。マイクロホン２によって、測定対象物７゛が発生す
る音響信号が検出されるへ検出された信号は− マイク
アンプ３−測定用アンプ４により、所定の撮幅に増幅さ
れ、インターフェイス５へ入力ばれる。インターフェイ
ス５により、アナログ信号は所定のサンプリング周波数
でサンプリングこれて、ディジタル信号へ変換きれる。
。し１に卦いて、１は無響室、無響箱あるいは防音室と
呼ばれるものＴ、この中に測定対象物Ｔｔ−１＾く。無
轡室１は外来の響１音を極力刊除１−るために設けられ
る。マイクロホン２によって、測定対象物７゛が発生す
る音響信号が検出されるへ検出された信号は− マイク
アンプ３−測定用アンプ４により、所定の撮幅に増幅さ
れ、インターフェイス５へ入力ばれる。インターフェイ
ス５により、アナログ信号は所定のサンプリング周波数
でサンプリングこれて、ディジタル信号へ変換きれる。
ディジタル化された信号は本発明の装置αにおいて計算
処理これ、その結果はグラフィックディスプレイ１１ア
ルいハｘ−Ｙプロッタ１６に表示される。
処理これ、その結果はグラフィックディスプレイ１１ア
ルいハｘ−Ｙプロッタ１６に表示される。
次に、本発明の装置αを第５図全周い′Ｃ説明する。図
Ｋｂいて、インターフェイス５によりアナログ信号はデ
ィジタル化きれた後、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）６に一旦スドアされる。
Ｋｂいて、インターフェイス５によりアナログ信号はデ
ィジタル化きれた後、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）６に一旦スドアされる。
ＲＡＭ ６より読出された信号は離散的フーリエ変換（
ＤＦ７’）の計算を行なうＤＦＴプロセッサー７によっ
てフーリエ変換される。これ等はリードオンリーメモリ
（７？ＯＭ）１５に記録されたプログラムに従って逐次
性なわれる。インターフェイス５におけるサンプリング
周波数、データの総数などは、あらかじめコントロール
パネル１２において設定され、その情報はＲＯＭ１５の
プログラムが伝達する。ＤＦＴプロセッサー７における
計算条件に対しても同様である。
ＤＦ７’）の計算を行なうＤＦＴプロセッサー７によっ
てフーリエ変換される。これ等はリードオンリーメモリ
（７？ＯＭ）１５に記録されたプログラムに従って逐次
性なわれる。インターフェイス５におけるサンプリング
周波数、データの総数などは、あらかじめコントロール
パネル１２において設定され、その情報はＲＯＭ１５の
プログラムが伝達する。ＤＦＴプロセッサー７における
計算条件に対しても同様である。
フーリエ変換された結果に演算器７′における計算全行
ない、その後フーリエ振幅値はＲＡＭ ８にストアされ
る。一連の振幅値はそれぞれ固有の周波数を持つが、そ
れ等は周波数軸の番地をＪ己録したＲＯＭ １３によっ
て指定哀れ、ここでツーリエ振幅値と周波数の二組みの
データがＲＡＭ ８に記録されることになる。ここでの
周波数はコントロールパネル１２１Ｃよって指定された
条件に従う。次に、演算器９により、ＲＡＪＩ ８に記
録された振幅値と周波数を用いてオクターブ分析スペク
トル相当の値が計算される。演算器９における計錯条件
は、あらかじめコントロールパネル１２にお１ｘ−Ｃ指
定しておけば、その情報はＲＯＭ１５にシけるプログラ
ムに伝達これ、それによって演算器９が制御される。計
算の結果得られたスペクトル値は演算器９′で処理され
た後ＲＯＭ １４における周波数と組み合わせられ、一
旦ＲＡＭ １０にストアされた後、ディスプレイ１１に
おいて表示ζねる。
ない、その後フーリエ振幅値はＲＡＭ ８にストアされ
る。一連の振幅値はそれぞれ固有の周波数を持つが、そ
れ等は周波数軸の番地をＪ己録したＲＯＭ １３によっ
て指定哀れ、ここでツーリエ振幅値と周波数の二組みの
データがＲＡＭ ８に記録されることになる。ここでの
周波数はコントロールパネル１２１Ｃよって指定された
条件に従う。次に、演算器９により、ＲＡＪＩ ８に記
録された振幅値と周波数を用いてオクターブ分析スペク
トル相当の値が計算される。演算器９における計錯条件
は、あらかじめコントロールパネル１２にお１ｘ−Ｃ指
定しておけば、その情報はＲＯＭ１５にシけるプログラ
ムに伝達これ、それによって演算器９が制御される。計
算の結果得られたスペクトル値は演算器９′で処理され
た後ＲＯＭ １４における周波数と組み合わせられ、一
旦ＲＡＭ １０にストアされた後、ディスプレイ１１に
おいて表示ζねる。
次に、上記の各段階における計算内容全説明する。捷ス
、インターフェイス５におけるアナログ信号のザンブリ
ング条件について薄明する。
、インターフェイス５におけるアナログ信号のザンブリ
ング条件について薄明する。
サンプリング周波数は２０．４８ｇ１ｌｚであり、デー
タの総数は１０２４個である。その結果、測定対象物の
発生する音響信号’１ ｏ、ｏｓ秒間記録することにな
る。
タの総数は１０２４個である。その結果、測定対象物の
発生する音響信号’１ ｏ、ｏｓ秒間記録することにな
る。
記録全齢えると計算に移行するが、第６図のフローチャ
ートケ用いで計算の内容全説明する。
ートケ用いで計算の内容全説明する。
図において、ステップ■では周波数区間のパラメータｍ
６と周波数範囲の上限ＩＩと下限Ｆ’ｒ、に定める。パ
ラメータ？ｎｏｖ：ついては後で述べるが、本実施例で
はｍｏ＝１／２０ 、 ＰＨ＝１０２４０Ｂｚ 、 Ｆ
Ｌ＝２００Ｈｚである。図のフローチャートではステッ
プのが計η、のスタート点となっているが、実際には上
記した信号の記録から連続して実行される。次のステッ
プ■からステップ■までの計算は第５図におけるＤＦｉ
’プロセッサーにおける計算内容を示している。
６と周波数範囲の上限ＩＩと下限Ｆ’ｒ、に定める。パ
ラメータ？ｎｏｖ：ついては後で述べるが、本実施例で
はｍｏ＝１／２０ 、 ＰＨ＝１０２４０Ｂｚ 、 Ｆ
Ｌ＝２００Ｈｚである。図のフローチャートではステッ
プのが計η、のスタート点となっているが、実際には上
記した信号の記録から連続して実行される。次のステッ
プ■からステップ■までの計算は第５図におけるＤＦｉ
’プロセッサーにおける計算内容を示している。
ステップ■では１０２４個のデータに対する次式のよう
な離散的フーリエ変換を行なう。
な離散的フーリエ変換を行なう。
刈ＶＣ１−ｃｏｔ ） ］ （８１
ことで、Ｘ←）は時間軸に訃ける振幅値データであり、
第５図５のインターフェイスで取込み、ＲＡＭ ６ Ｖ
Ｃ８１：録されている。Ｎはデータの総数でアル。右辺
の第２項はハニングオペレーションと呼ばれる重み関数
である。ここで、Ｂｋ）ＶＣおける箔数項は実数を、偶
数項は虚数を表わすように計算きれるので１次式により
、フーリエスペクトル（振幅値）をめる。
第５図５のインターフェイスで取込み、ＲＡＭ ６ Ｖ
Ｃ８１：録されている。Ｎはデータの総数でアル。右辺
の第２項はハニングオペレーションと呼ばれる重み関数
である。ここで、Ｂｋ）ＶＣおける箔数項は実数を、偶
数項は虚数を表わすように計算きれるので１次式により
、フーリエスペクトル（振幅値）をめる。
ａ ｒ＝Ｊ−ｉ’ Ｆ ＋ Ｅ （＊ ＋ １ ）２（
９１番＝１．２．・・、ヲ これがステップ■の計算である。Ｎは１０２４であるか
ら、ａ、の総数は５１２個である。−！た、サンプリン
グ周波数２０．４８ｘｌｌｚより、フーリエスベクトル
の周波数の上限は１０２４０Ｈｚとなる。したがって、
２０１１Ｚの間隔ことに１個の搗幅値が並ぶことになる
。
９１番＝１．２．・・、ヲ これがステップ■の計算である。Ｎは１０２４であるか
ら、ａ、の総数は５１２個である。−！た、サンプリン
グ周波数２０．４８ｘｌｌｚより、フーリエスベクトル
の周波数の上限は１０２４０Ｈｚとなる。したがって、
２０１１Ｚの間隔ことに１個の搗幅値が並ぶことになる
。
次に、ヌ千シブ■では式（４）金柑いてフーリエスペク
トルａ、の総和全計算し、Ａ、を得る。次にステップ■
において、入力（、Ｓ号のＲＪＩＳ 値２ ｇｌ算して
Ａ、ｆ得る。ここで、Ａ、と、イＩは本来同じものであ
るが、Ａ、はフーリエスペクトルをもとにした相対値で
ある。し７たがってステラ７゛■ではＡ。
トルａ、の総和全計算し、Ａ、を得る。次にステップ■
において、入力（、Ｓ号のＲＪＩＳ 値２ ｇｌ算して
Ａ、ｆ得る。ここで、Ａ、と、イＩは本来同じものであ
るが、Ａ、はフーリエスペクトルをもとにした相対値で
ある。し７たがってステラ７゛■ではＡ。
のかわりに入力信号のＲＭＳ値ＡＩｋ表示する。ステッ
プ■から０１での計算は第５図の演算器７′にかいて行
なわｉｌ、結果はＲＡＭ ８ Ｋ記録される。
プ■から０１での計算は第５図の演算器７′にかいて行
なわｉｌ、結果はＲＡＭ ８ Ｋ記録される。
ステップ■では、５１２個のフーリエスペクトルからオ
クターブ分析スペクトルａｓｌヲ導出する。この計算は
演算器９において行なわれるが詳細は後で説明する。
クターブ分析スペクトルａｓｌヲ導出する。この計算は
演算器９において行なわれるが詳細は後で説明する。
次ニ、ステップ■では上記のオクターブ分析スペクトル
αＳｔ ｋ’ｐで基準化する。そして、式（３）により
相対レベルＬＩをめるのである。すなわち、’ｐｋｏｒ
ＬＢとして個々のスペクトル値ヲ。
αＳｔ ｋ’ｐで基準化する。そして、式（３）により
相対レベルＬＩをめるのである。すなわち、’ｐｋｏｒ
ＬＢとして個々のスペクトル値ヲ。
ｔｂｎｖｃ対する相対レベル（ｄＢ）とする。この計算
は演算器９′に〉いて行なわれる。ステップ■はグラフ
ィックプログラムであり、オクターブ分析スペクトル全
第７図のよう［Ｘ−Ｙプロッタあるいはグラフィックナ
イスプレイ上に表示する。
は演算器９′に〉いて行なわれる。ステップ■はグラフ
ィックプログラムであり、オクターブ分析スペクトル全
第７図のよう［Ｘ−Ｙプロッタあるいはグラフィックナ
イスプレイ上に表示する。
表示が終るとステップ［相］において分解能を変えて計
算し、表示するか否か全判断する。必要のない場合には
その旨指示すると計算は終了する。
算し、表示するか否か全判断する。必要のない場合には
その旨指示すると計算は終了する。
必要がある場合にはその旨指示すると、ステップ＠にお
いて周波数範囲の上限ＦＥｒ下険Ｆｔ＋周波数区間のパ
ラメーター全コントロールパネルから入力する。計算の
スタート点では扉。−１／２０゜ｐ゛□＝１０２４０／
７２ 、 ＰＬ＝２００Ｈｚ であったが、たとえばｍ
＝１７ＲＯ、ＦＢ＝１０２４０１１ｚ 、 ＦＬ＝１０
００Ｈｚのように入力するのである。
いて周波数範囲の上限ＦＥｒ下険Ｆｔ＋周波数区間のパ
ラメーター全コントロールパネルから入力する。計算の
スタート点では扉。−１／２０゜ｐ゛□＝１０２４０／
７２ 、 ＰＬ＝２００Ｈｚ であったが、たとえばｍ
＝１７ＲＯ、ＦＢ＝１０２４０１１ｚ 、 ＦＬ＝１０
００Ｈｚのように入力するのである。
次に第８図を用いて、オクターブ分析スペクトルの計４
４方法を説明する。図のステップ■では、周波数帯域幅
に関する初期値を定義する。
４方法を説明する。図のステップ■では、周波数帯域幅
に関する初期値を定義する。
ｆｏは帯域幅の中心周波数であり、ｆｌは下限の周波数
＋、ｆｔは上限の周波数を表わしている。これ等の周波
数には次式のような関係がある。
＋、ｆｔは上限の周波数を表わしている。これ等の周波
数には次式のような関係がある。
ｆ：、＝ｆ＋ −／ｌ 、 ｆｎ ＝２”＋１−ｆ、
Ｑ（１π。は帯域幅金決めるパラメータであり１本実施
例では１ ／２０とした。すなわち１／１０オクタ一ブ
幅である。ｆｏ ＝Ｆ’ｔ、と卦けば、弐〇［Ｉより周
波数ハとｆ、が導かれる。たとえば、周波数ｆｎを２０
０ＢＺとすればｆ、 ＝１８６．６１１ｚ 、 ｆ、
＝２１４．４Ｈｚとなる。ステップ■では、あらかしめ
計算されたフーリエスペクトルａ、（ｉ ＝ｊ、 ２．
・・・、 Ｎ／２ ）の中から周波数ｆ、とｆ、の間に
存在するａｇ（Ｋ＝ｍ、 ｒｎ＋１．−、 ｎ） ｆ選
び出す。帯域の中には、少なくとも１個のａＫを含む必
要があり、初期値の周波数ｆ。′ｆｆ：あまシ低く定め
ることは出来ない。選び出されたａＫをもとにして、ス
テップ■では二乗和αｓＪｋ計算する。
Ｑ（１π。は帯域幅金決めるパラメータであり１本実施
例では１ ／２０とした。すなわち１／１０オクタ一ブ
幅である。ｆｏ ＝Ｆ’ｔ、と卦けば、弐〇［Ｉより周
波数ハとｆ、が導かれる。たとえば、周波数ｆｎを２０
０ＢＺとすればｆ、 ＝１８６．６１１ｚ 、 ｆ、
＝２１４．４Ｈｚとなる。ステップ■では、あらかしめ
計算されたフーリエスペクトルａ、（ｉ ＝ｊ、 ２．
・・・、 Ｎ／２ ）の中から周波数ｆ、とｆ、の間に
存在するａｇ（Ｋ＝ｍ、 ｒｎ＋１．−、 ｎ） ｆ選
び出す。帯域の中には、少なくとも１個のａＫを含む必
要があり、初期値の周波数ｆ。′ｆｆ：あまシ低く定め
ることは出来ない。選び出されたａＫをもとにして、ス
テップ■では二乗和αｓＪｋ計算する。
ステップ■では’ｓ） 全Ｊ。のスペクトル値と定義し
てｆｏＪｋαＳ、の周波数とする。ステップ■では、、
ｂ＝ｆｔとして新たに定義した周波数ｆｒｗもとにして
周波数ｆｏと１．全計算する。次にデータ番号ノを１増
やし５周波数ｆ！がＦＨ以下であれは上記の計算を繰り
返えす。周波数ｆ、がＰ’ｇ以上となｈば計羽、ゲ終了
して次の計算ステージへ移行する。
てｆｏＪｋαＳ、の周波数とする。ステップ■では、、
ｂ＝ｆｔとして新たに定義した周波数ｆｒｗもとにして
周波数ｆｏと１．全計算する。次にデータ番号ノを１増
やし５周波数ｆ！がＦＨ以下であれは上記の計算を繰り
返えす。周波数ｆ、がＰ’ｇ以上となｈば計羽、ゲ終了
して次の計算ステージへ移行する。
上記の実施例では、２００Ｊ７ｚから１０２４０．０Ｈ
ｚ の間に５７個のスペクトル値が定義されることにな
る。
ｚ の間に５７個のスペクトル値が定義されることにな
る。
上記の実施例においては、オクターブ分析スペクトルの
総和Ａ、によって各スペクトルの値が基準化はれている
。したがって、いかなる場合でもＡｙｋＯｃＬＩＪとし
ているので異なる測定対象物の発生するスペクトルの形
状とレベル差を容易に相互比較することが出来る。
総和Ａ、によって各スペクトルの値が基準化はれている
。したがって、いかなる場合でもＡｙｋＯｃＬＩＪとし
ているので異なる測定対象物の発生するスペクトルの形
状とレベル差を容易に相互比較することが出来る。
′！）た別の例として１本発明の詳細な説明したように
、式＋６＋ ＋７＋ 金柑いてスペクトルの値を定める
ことにより、入力信号のＲＭＳ値によってスペクトルの
４ｋｅ ＩＩ’Ｍが変化するようなスペクトルを得るこ
とも出来るのである。
、式＋６＋ ＋７＋ 金柑いてスペクトルの値を定める
ことにより、入力信号のＲＭＳ値によってスペクトルの
４ｋｅ ＩＩ’Ｍが変化するようなスペクトルを得るこ
とも出来るのである。
本発明により、ｎＷ散的フーリエ変換の計算をもとにし
て、オクターブ分析相当のスペクトル金時間遅れなし請
求めることが可能となる。したがって、騒箸などのよう
に聴感と関連付けてスペクトル形状ｔ ？−Ａへる場合
、従来一般に使用さノアている１／３オクターブより高
い分解能を有するスペクトル、たとえば１／１０オクタ
ーブを容易に１’Ｊることか出来るととＫなった。その
結果、スペクトル構造とその発生原因との関係解明が容
易となる。
て、オクターブ分析相当のスペクトル金時間遅れなし請
求めることが可能となる。したがって、騒箸などのよう
に聴感と関連付けてスペクトル形状ｔ ？−Ａへる場合
、従来一般に使用さノアている１／３オクターブより高
い分解能を有するスペクトル、たとえば１／１０オクタ
ーブを容易に１’Ｊることか出来るととＫなった。その
結果、スペクトル構造とその発生原因との関係解明が容
易となる。
第１図、第２図、第６図はフーリエ分析とオクターブ分
析の関係全説明した図、第４図は全体の機器ｔｎ成図、
第５図は分析計算を行なう回路ブロック図、紺６図は分
析計算の内容を示したフローチャー１・、第７図は結果
の表示例の特性図、第８図はフーリエ変換の結果からオ
クターブｆ′ｔ−豹相当のスペクトル金得る計算のフロ
ーチャートである。 ５・・・インターフェイス ６，８．１０ ・・・ＲＡ
Ｍ７・・・ＤＦＴプロセッサー ７’ 、 ９．９’・
・・演算器１１・・・ディスプレイ １２・・・コントロールパネル １３．１４．１５ ・・・ＲＯＭ 代理人弁理士 高 橋 明 夫ｔ″“パ＼１４ｏ １図 〒２図 １ １ １ 周テＰＪ−芳史ＣＫＩ−１ｚ） 局シ皮数−（にＨｚ） 手続補正書（自発） 明細 昭和５８年特許願第 ２０９０７７号 発明の名称 信号分析装首 同 補正をする考 同 １１ｆ＋との１醋 特許出願人 名 称 ｒ５１０１１末式会社 日 立 製 作 所
回向 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 同書ノ第
３頁１１行のｒＫＩ−ＩＺＪを［ｋＨｚＪと訂正する。 第１６頁６行のｌ’−１０２４個」を「４０９６個」と
３）正する。 第１６頁７行の「００５秒」を１０．２秒」と訂正する
。 第１４頁１行のＪｌ ０２４個」を「４０９６個」と８
ｊ圧する。 第１４頁１７行の「ｉ＝１．２．・・・ ＮＪをＮ−＋ 「ｉ＝１．３．・・１２Ｊと刷正する。 第１４頁１８行の「１０２４で」を「４０９６で」にｊ
Ｊ圧する。 第１４頁１９行の「５１２個Ｊを「２０４８個」と訂正
する。 第１５頁２行の「２０ Ｈｚ Ｊを「５ Ｈｚ Ｊと訂
正する。 第１５頁１６行の１５１２個」を「２０４８個」と訂正
する。 以上
析の関係全説明した図、第４図は全体の機器ｔｎ成図、
第５図は分析計算を行なう回路ブロック図、紺６図は分
析計算の内容を示したフローチャー１・、第７図は結果
の表示例の特性図、第８図はフーリエ変換の結果からオ
クターブｆ′ｔ−豹相当のスペクトル金得る計算のフロ
ーチャートである。 ５・・・インターフェイス ６，８．１０ ・・・ＲＡ
Ｍ７・・・ＤＦＴプロセッサー ７’ 、 ９．９’・
・・演算器１１・・・ディスプレイ １２・・・コントロールパネル １３．１４．１５ ・・・ＲＯＭ 代理人弁理士 高 橋 明 夫ｔ″“パ＼１４ｏ １図 〒２図 １ １ １ 周テＰＪ−芳史ＣＫＩ−１ｚ） 局シ皮数−（にＨｚ） 手続補正書（自発） 明細 昭和５８年特許願第 ２０９０７７号 発明の名称 信号分析装首 同 補正をする考 同 １１ｆ＋との１醋 特許出願人 名 称 ｒ５１０１１末式会社 日 立 製 作 所
回向 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 同書ノ第
３頁１１行のｒＫＩ−ＩＺＪを［ｋＨｚＪと訂正する。 第１６頁６行のｌ’−１０２４個」を「４０９６個」と
３）正する。 第１６頁７行の「００５秒」を１０．２秒」と訂正する
。 第１４頁１行のＪｌ ０２４個」を「４０９６個」と８
ｊ圧する。 第１４頁１７行の「ｉ＝１．２．・・・ ＮＪをＮ−＋ 「ｉ＝１．３．・・１２Ｊと刷正する。 第１４頁１８行の「１０２４で」を「４０９６で」にｊ
Ｊ圧する。 第１４頁１９行の「５１２個Ｊを「２０４８個」と訂正
する。 第１５頁２行の「２０ Ｈｚ Ｊを「５ Ｈｚ Ｊと訂
正する。 第１５頁１６行の１５１２個」を「２０４８個」と訂正
する。 以上
Claims (1)
- 任意のアナログ信号を所定の周期でサンプリングする手
段と、サンプリングにより得られる振幅データを記憶す
る手段と、所望の周波数範囲における周波数軸を対数化
した場合にほぼ等間隔、となるように該周波数輪金複数
個の区間に区切り、一方、上記の記憶装置に記憶された
振 ・幅データをフーリエ変換して得らｉする振幅値と
これに対応した周波数の組みにおいて、上記周波数の区
間と該周波数を比較して、該区間内に該当する周波数を
持つ全ての振幅値から二乗和金求めて該区間内の中心周
波数におけるスペクトル値となす手段と、同様に全８間
にわたり、個々の区間の中心周波数におけるスペクトル
値をめる手段を有することを特徴とした信号分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209077A JPH063474B2 (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 信号分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209077A JPH063474B2 (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 信号分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102569A true JPS60102569A (ja) | 1985-06-06 |
| JPH063474B2 JPH063474B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=16566873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58209077A Expired - Lifetime JPH063474B2 (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 信号分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063474B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63150642A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Hino Motors Ltd | エンジン異常診断装置 |
| JP2008115650A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 建設機械のホースクランプ装置 |
| JP2016062034A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 音声分析装置 |
-
1983
- 1983-11-09 JP JP58209077A patent/JPH063474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63150642A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Hino Motors Ltd | エンジン異常診断装置 |
| JP2008115650A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | 建設機械のホースクランプ装置 |
| JP2016062034A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 音声分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063474B2 (ja) | 1994-01-12 |
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