JPS60105979A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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Publication number
JPS60105979A
JPS60105979A JP58213102A JP21310283A JPS60105979A JP S60105979 A JPS60105979 A JP S60105979A JP 58213102 A JP58213102 A JP 58213102A JP 21310283 A JP21310283 A JP 21310283A JP S60105979 A JPS60105979 A JP S60105979A
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JP
Japan
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data
signal
spectrum
processing device
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP58213102A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Shimoda
正彦 下田
Takenobu Sakamoto
豪信 坂本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US06/670,579 priority patent/US4719581A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、たとえば核磁気共鳴現象などを利用して周
波数スペクトルを作るための信号処理装置、特に自動的
に誤差補正を行なって周波数スペクトルを作ることがで
きる信号処理装置に関するものである。
〔従来技術〕
核磁気共鳴現象などを利用して誤差補正関数を用いずに
周波数スペクトルを作るためには次の様に装置を調整し
なければならない。すなわち、90゜の位相差を保った
ままで位相調整された2つの参照信号をそれぞれ出力信
号の大きさを揃えられtコ2つの位相敏感検波器に供給
し同期検波を行なし)吸収成分と分散成分とを出力する
ようにする。この時、増幅器に固有の不感時間があるた
めに信号の欠落を生じる可能性があるが、この信号の欠
落を防止するためにエコー信号を発生させて同期検波せ
ねばならない。この検波出力から周波数スペクトルを作
るためにコンピュータで信号処理を行なうのであるが、
コンピュータで信号処理を行なうために検波出力をディ
ジタル化するが、エコー信号の吸収成分と分散成分との
中心がそれぞれディジタル化されていなければならない
。この時に、増幅器や位相敏感検波器の経時変化による
エコー信号の変化が生じないように計器の制御を行ない
、エコー信号の中心以前の前半分の信号又は中心以後の
後半分の信号をスペクトル解析に用いる。
しかしながら、位相敏感検波器の出力が吸収成分と分散
成分とになるように参照信号の位相調整を行なうことは
困難であり、計器の特性の経時変化ヲ無くすことも困難
である。更に、ディジタル化する時にエコー信号の中心
をディジタル化することが困難であることから、スペク
トル解析にエコー信号の中心から半分の信号を使うこと
が困難となり、作られた周波数スペクトルに誤差が生じ
ることになる。このために誤差補正が必要となる。
次に従来法による誤差補正の実施例の動作を第1図、第
2図を参照しながら説明する。第1図は実施例のシステ
ムの構成を示すブロック包である。
第1図から明らかなように、受信器(1)が受信した信
号を増幅する増幅器(2)と、増幅器(2)の出力を2
つに分配する第1の分配器(3)と、発振器(4)から
出力される参照信号の位相を変える移相器(5)の出力
を2つに分配する第2の分配器(6)と、第2の分配器
(6)の出力で第1の分配器(3)の出力を同期検波す
る第1の位相敏感検波器(8)と、第2の分配器(6)
の出力を第1の位相敏感検波器(8)に出力された参照
信号の位相と90°位相を変化させる90°移相器(7
)の出力で第1の分配器(3)の出力を同期検波する第
2の位相敏感検波器(9)とを設け、m11の位相敏感
検波器(8)と第2の位相敏感検波器(9)との出力を
それぞれディジタル化する第1のA/D変換器OQと第
2のA/D変換器αpと、第1のA/D変換器00と第
2のA/D変換器の出力をコンピュータ(6)の内部に
ある入力回路α谷からc p U (13を経由してメ
モリa→にストアし、CPUQ■でメモリαゆの内容に
対して演算を行なって出力回路OQから周波数スペクト
ルとしてCRT (+71に出力し、CRT(lηが周
波数スペクトルを表示する。
第2図は第1図のコンピュータ(6)のメモリa→に記
憶された周波数スペクトルを作るプログラムを示すフロ
ーチャートである。
まず入力回路aGにエコー信号が第1のA/D変換器0
0と第2のA/D変換器αυとでディジタル化されて入
力される入力過程Qメがスタートする。入力回路OQか
ら信号が入力されるとデータ作成過程(イ)によって被
処理データ5dt)と5s(t)とが作られる。
5c(t) ””(第1のA/D変換器α0の出カフ0
≦(≦tfSs (t) = ’(第2のA/D変換h
’s (11) ノ出力J O≦t≦tfここで1=0
はエコー信号をA/D変換し始めた時間、t = tf
はエコー信号をA/D変換し終えた時間であり、1=0
ではエコー信号の中心付近がA/D変換され、t = 
tfではエコー信号はA/Dできない程十分小さくなっ
ているとする。
第1および第2の位相敏感検波器(8) 、 (9)の
参照信号の位相が90°ずれており、ゲインと特性とが
同じであれば5c(t)と5s(t)とは次の様に書け
る。
5c(t) = f::Af(Ω)cos(Ω(t−t
o ) −(t’Ω十〇))dΩ5s(t) = J:
:AfcΩ)sin (Ω(t−to) −’(t’Ω
+0))dΩここでAは第1および第2の位相敏感検波
器(8)。
(9)の出力の大きさ、ftA>はめたい角周波数Ωの
スペクトル、toはエコー信号の中心から実際にA/D
変換された最初の点までの時間のずれ、t′Ωとして、
誤差の無い場合を考える。to= o、 t’Ω+0=
0であるから、 5c(t)十1Ss(t) = A、/:l: f帆)
cosntdΩ十lへf:ニf(Ω)sinΩtdΩ=
 5(t) と表わせることから、f(Q)はS (t)を逆フーリ
エ変換するとめられる。5c(t)と5s(t)をそれ
ぞれ実部と虚部としてデータ変換過程翰によって逆フー
リエ変換を行なってh[有])が作られる。
h(Ω)=(が1〜)e−曹t 20 = 、、7”、”(Sdt)+1ss(t) ) e 
dt= 古”、 ”(Sc(t)cosΩt+5s(t
)sinΩt+ i (Ss(を沖SΩt−5c(t)
sinΩt))dth(Ω)の実部のみをとるとf(Ω
)になるので、f(Ω)=(h(Ω))嘱部 従来の方法では、この関係を使って周波数スペクトルを
めている。
誤差のある場合を考える。
5c(t)+1Ss(t)= kf:: :F(il)
CO3(Ω(t to) (ビΩ+0))dΩ+lAf
::f(Ω)sin (Ω(t to) (t’Ω十〇
))dfl= e−”5(t−to−t/) と表わせることから、f(Ω)はS (t)を逆フーリ
エ変換するとめられる。5c(t)と5s(t)とをそ
れぞれ実部と虚部としてデータ変換過程翰によって逆フ
ーリエ変換を行なってgcQ)が作られる。
h(Ω) = −’−51(t) e −”’di2π
A。
2二J″〜 = f(n)+ i −(Smt)ωSΩt 5c(t
)sipΩt )dtとおくと、 一土猥−”SCt +6 t’)e−”’dt、2πA =2yrJ::−j7e−”O±Ω”o+t’)+5(
t t、lrt’)e−’Ω(t−14−ビ)d(t 
tcr−t’)==′−e−1(01fl(+6+j’
))(J’;”+、/ffi、−,)s(tto−1z
)e−+4Xt−+6−t’kt−、tz)2πA 註泉−イ =6−”叶Ω(to+ビ)l(h(n)+ 5(t−t
oイ)8−1Ω(t−j、、−ビ)d(t−to−t’
))データ変換過程(ハ)で作られたg(Ω)はそのま
までは誤差を含んでいるので、データ処理過程(ハ)で
g (Q)に含まれている係数e−4[o+Q(to+
ff)lを消去する。データ処理過程(ハ)では0+Ω
(to+t’)の値を推定してg[有])とei (0
+n(to+t’)]との積を作るとh(n) +f、
−tS(t tot’ )e”Ω31鳴イ’d(t−t
o−tつ2πA が得られる。データ処理過程(財)の結果は周波数スペ
クトルになっていないので判定過程に)によって補正過
程(ハ)にデータ処理過程(財)の結果が送られ、仏几
−,s(t−1o−t’)e−””−’−’d(t −
恥−t’)の項をゼロにする補正を行なう。この補正過
程(イ)で行なわれる補正は解析的でなく経験的関数で
ある。補正過程(イ)によって周波数スペクトルが得ら
れ、判定過程(ハ)からスペクトル出力過程(イ)によ
っテh(Ω)の実部を取り出し、スペクトルf(Ω)が
作5られる。スペクトル出力過程eカで作られたスペク
トルは出力回路OQからCRT (+71に出力されス
ペクトル表示過程(ハ)が行なわれる。
従来の誤差補正方法は以上の様に構成されているので、
0とto+t’との2つの値をJIU定したうえに、最
後に残る誤差の補正が経験的に行なわれることから、信
号処理装置を設計する場合に誤差補正方法作りに任意性
があり、エコー信号が半分しか利用できないという欠点
があった。
〔発明の概要〕
この発明は、かかる問題を改善するためになされたもの
であり、データ作成手段に基づいてエコー信号全体を被
処理データにすることによって、誤差補正関数を作るこ
となく自動的に誤差補正を行なうスペクトル作成手段を
備え、周波数スペクトルを作るようにした信号処理装置
を提案するものである。
〔発明の実施例〕
第8図はこの発明による信号処理装置の一実施例の全体
構成図である。この実施例は第8図から明らかなように
、(1)から(+1)は第1図に示したものと同じであ
り、第1および第2のA/D変換器l1lO。
(+1)の出力から被処理データを作るデータ作成手段
(81)と、このデータ作成手段(8υによって作られ
た被処理データに対してデータ変換を行なうデータ変換
手段(82)と、このデータ変換手段(8のによって作
られたデータから周波数スペクトルを作るスペクトル作
成手段(財)と、このスペクトル作成手段(83)によ
って作られた周波数スペクトルを表示するCRT(17
)とから構成されている。第8図は第1および第2の位
相敏感検波器(8)、+9)を用いた場合を示している
次に上記実施例の動作を第4図を参照しながら説明する
。第4図はコンピュータ(2)のメモリ041に記憶さ
れた周波数スペクトルを作るプログラムを示すフローチ
ャートである。
まず入力回路OQにエコー信号が第1および第2のA/
D変換器αす、αηでディジタル化されて入力される信
号入力過程(41)がスタートする。信号が入力される
とデータ作成過程(42)によって被処理データ5c(
t)と5s(t)とが作られる。この5c(t)と5s
(t)とは誤差を含んでおり次の様に鶴ける。
5c(t) = (第1のA/D変換器(10の出力)
0≦t≦tfSs(t) = (第2のA/D変換器θ
υの出力)0≦t≦1fここで1 = 0はエコー信号
をA/D変換し始めた時間であり、t = tfはエコ
ー信号をA/D変換し終えた時間であり、1=0とt 
= tfとはエコー信号はA/D変換できない程十分小
さくなっており、t−0とt = tfとの間にエコー
信号がある。
第1および第2の位相敏感検波器(8)、(9)の参照
信号の位相が90°ずれているため5c(t)と5s(
t)とは次の様に書ける。
5c(t) =J::#(Q)COS (Ω(t to
) (ビΩ十〇))dΩ5s(t)−J↑ニM@sin
 (Ω(t−to)−(t’Ω十〇))dΩここでAは
第1および第2の位相敏感検波器(8)。
(9)の大きさであり、toはエコー信号の中心までの
時間であ°す、f(Ω)、t′Ω+0は従来法の説明で
述べたものと同じであり、周波数スペクトルと誤差とを
示している。
5(t) = AJ::f(n)e”’dt= e”5
(t−t、t’) と表わせることから、f(Q)は5(t)を逆フーリエ
変換するとめられる。5c(t)と5s(t)とをそれ
ぞれ実部と虚部としてデータ変換過程(財)で逆フーリ
エ変換を行なって敢Ω)が作られる。
k(Ω)=−−f’(5c(t)+1Ss(t))e 
”’dt2πA 盲シ”e−”5(t−to−t’)e−”’dt: e
−No+Ω(to+t’) )fθ2゜データ変換過N
 (4B)によって作られたk[有])を使ってスペク
トル作成過程(ロ)によって周波数スペクトルf(Ω)
が作られる。
:F(fl) = l k(Ω)I スペクトル作成過程■にょってデータ変換過程(財)の
出力の絶対値をとることでスペクトルf(Ω)が作られ
るのでスペクトル出力過程(45)によって出力回路α
QからCRT(lηにスペクトルf(Ω)が出力され、
スペクトル表示過i (46)が行なわれ、周波数スペ
クトルがCR′r Q71上に表示される。
なお、上記実施例は周波数スペクトルを作るのにコンピ
ュータを用いているが、他の計算装置で実行することも
可能である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、誤差補正のパラメータ
を推定することなく、エコー信号を十分長い時間計測す
ることによって、データ作成手段。
データ変換手段、スペクトル作成手段に基づいて自動的
に誤差補正された周波数スペクトルが得られ、経験的な
誤差補正関数を作らなくてもよく、信号処理装置の設計
が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の信号処理装置の構成を示すブロック図、
第2図は周波数スペクトルを作成する過程を示すフロー
チャート、第8図はこの発明による信号処理装置の一実
施例の全体構成図、第4図は第8図における動作を示す
フローチャートである。 図中、(7)は90’移相器、(31)はデータ作成手
段、(8町よデータ変換手段、(8B)はスペクトル作
成手段、0″4はコンピュータ、■はスペクトル作成過
程である。なお図中同一符号は同一部分を示す。 代理人大岩増雄

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)信号を受信する受信器、この受信器の受信した信
    号を増幅する増幅器、この増幅器の増幅した信号を2つ
    に分配する分配器、この分配器からの信号を入力として
    発振器からの基準信号を参照して同期検波を行なう2つ
    の位相敏感検波器、この2つの位相敏感検波器の出力を
    ディジタル化する2つのA/D変換器、この2つのA/
    D変換器の出力から被処理データを作るデータ作成手段
    、このデータ作成手段によって作られた被処理データに
    対してデータ変換を行なうデータ変換手段、このデータ
    変換手段によって作られたデータから自動的に誤差補正
    を行なって周波数スペクトルを作るスペクトル作成手段
    を備えた信号処理装置。
  2. (2) データ変換手段は予め定められたデータ変換式
    によって被処理データを変換するようになっている特許
    請求の範囲第(1)項に記載の信号処理装置。
  3. (3) スペクトル作成手段は予め定められたスペクト
    ル作成式によって周波数スペクトルを作成するようにな
    っている特許請求の範囲第(1)項をこ記載の信号処理
    装置。
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GB08428336A GB2149518B (en) 1983-11-11 1984-11-09 Signal processing unit
DE19843441290 DE3441290A1 (de) 1983-11-11 1984-11-12 Signalverarbeitungsanlage
US06/670,579 US4719581A (en) 1983-11-11 1984-11-13 Signal processing unit

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DE (1) DE3441290A1 (ja)
GB (1) GB2149518B (ja)

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Also Published As

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GB2149518B (en) 1987-06-10
DE3441290A1 (de) 1985-05-23
GB2149518A (en) 1985-06-12
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GB8428336D0 (en) 1984-12-19
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