JPS62118263A - Signal analyzing system - Google Patents

Signal analyzing system

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JPS62118263A
JPS62118263A JP60258228A JP25822885A JPS62118263A JP S62118263 A JPS62118263 A JP S62118263A JP 60258228 A JP60258228 A JP 60258228A JP 25822885 A JP25822885 A JP 25822885A JP S62118263 A JPS62118263 A JP S62118263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
frequency
time series
series data
cutoff frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP60258228A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Matsumoto
文夫 松本
Takuji Hayashi
林 卓司
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.)
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Facom Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62118263A publication Critical patent/JPS62118263A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To analyze the frequency component of a band exceeding a Nyquist frequency, by bringing a time series data to a sampling extraction through a BPF to which the upper limit and the lower limit frequencies are set, executing an FFT processing by an analytic processing part, and bringing a data in which the coefficient of an analytic range of an obtained analytic data is an odd number, to a rearrangement processing. CONSTITUTION:A control part 7 sets the cut-off frequencies FH, FL of a BPF 5 to FH=m.fs/2, and FL=(m+1).fs/2 with respect to the sampling frequency fs of an A/D converter 2, and gives them to the terminals HP, LP of the BPF 5. A time series data A is brought to a sampling extraction by the A/D converter 2 through the BPF 5, and stored in a memory 3 by a processor 6. An FFT processing part 8 fetches a data D in the memory 3, executes an FFT processing, calculates a power spectrum P(n) from a complex Fourier component X(n) and stores it in the memory 3. A discrimination processing part 9 fetches the P(n) from the memory 3, and when (m) is an odd number, the ascending sequence is reversed by executing a rearrangement.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 振動騒音データをAD変換器でサンプリングし、これを
フーリエ解析する処理システムにおいて、AD変換器の
サンプリング周波数で定まるナイキスト周波数以上の帯
域の周波数成分の解析を可能とした。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a processing system that samples vibration and noise data with an AD converter and performs Fourier analysis on the data, it is possible to analyze frequency components in a band equal to or higher than the Nyquist frequency determined by the sampling frequency of the AD converter. And so.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はアナログイキ号をディジタル化して解析する信
号解析方式の改良7式に関する。
The present invention relates to seven improved signal analysis methods for digitizing and analyzing analog stroke signals.

信器解析処理において、AD変換器のナイキスト周波数
以上の成分の取出・解析が望まれている。
In signal analysis processing, it is desired to extract and analyze components higher than the Nyquist frequency of an AD converter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来例を図によって説明する。第7図は従来例図である
A conventional example will be explained using figures. FIG. 7 is a diagram of a conventional example.

第7図において、振動騒音データ等の時系列データAを
スペクトル解析する場合、第8図に示す如き時系列デー
タAを、ローパスフィルター及びAD変換器2を経て、
取出したのち、処理部4により解析処理を行う。
In FIG. 7, when performing spectrum analysis on time series data A such as vibration noise data, time series data A as shown in FIG. 8 is passed through a low-pass filter and an AD converter 2,
After being taken out, the processing section 4 performs analysis processing.

この場合、時系列データAのサンプリング周波数fsに
対し、ローパスフィルタのカットオフ周波数f。はfc
=−f3以下に設定する。従ってロ一パスフィルタ通過
後の時系列データBは、第9図に示す如く、カットオフ
周波数fc以上の成分が除去される。
In this case, the cutoff frequency f of the low-pass filter is relative to the sampling frequency fs of the time series data A. is fc
= -f3 or less. Therefore, as shown in FIG. 9, the time series data B after passing through the low-pass filter has components having a frequency higher than the cutoff frequency fc removed.

この時系列データBは、AD変換器(カー、 トオ7周
波数fsなるサンプリング抽出回路)2により、ディジ
タルデータCに変換されたのちメモリ示す高速フーリエ
変換(FFT)処理を行うOX(ω:サンプリングした
時系列データ、(k=0.1.・・・・・+ ’−1)
N:データ数 X(n):複素フーリエ成分 得られた複素フーリエ成分データX(n)を基に、次式
によりパワースペクトルを計算fる0P(n)= II
 X(nJI+!上 記の如くサンプリング抽出手法を用いて時系列データを
解析処理する場合、サンプリング周波数f8 によって
、ローパスフィルタ1のカットオフ周波数fcが定まる
。従ってローパスフィルタ1を通過後の時系列データB
Vcは、上限の周波数、即ちナイキスト周波数(NY(
luiat Frequency )以上の成分は含ま
れないことになる。
This time-series data B is converted into digital data C by an AD converter (sampling extraction circuit with a frequency of 7 fs) 2, and then converted into digital data C, which is stored in memory and subjected to fast Fourier transform (FFT) processing. Time series data, (k=0.1...+'-1)
N: Number of data X(n): Complex Fourier component Based on the obtained complex Fourier component data
X(nJI+! When analyzing time series data using the sampling extraction method as described above, the cutoff frequency fc of the low-pass filter 1 is determined by the sampling frequency f8. Therefore, the time series data B after passing through the low-pass filter 1
Vc is the upper limit frequency, that is, the Nyquist frequency (NY(
Components higher than luiat frequency) will not be included.

fmaX(ナイキスト周波数)=1/2TT:サンプリ
ング周期(秒) 〔発明が解決しようとする問題点3 以上で明らかなように時系列データをサンプリング抽出
手法を用いて解析処理する場合には、サンプリング定理
により、解析可能な周波数成分の上限が、ナイキスト周
波数までに制限されるという問題点があった。
fmaX (Nyquist frequency) = 1/2TT: Sampling period (seconds) [Problem to be solved by the invention 3 As is clear from the above, when analyzing time series data using the sampling extraction method, the sampling theorem Therefore, there is a problem in that the upper limit of frequency components that can be analyzed is limited to the Nyquist frequency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明の原理ブロック図である。本発明は、 帯域戸波器5と、サンプリング周波数がf3なるサンプ
リング抽出手段を有するAD変換器2と、フーリエ変換
処理手段を有する解析処理部8とが結ばれ、アナログ時
系列データを、ディジタル時系列データとして抽出し、
該抽出されたデータ全フーリエ変換処理により解析する
システムにおいて、 上限カットオフ周波数11及び下限カットオフ周波数1
2が設定される帯域濾波器5と、オフ周波数12とを設
定する手段を有する制御部7と、 mが奇数か偶数かを判別する手段及びmが奇数のときデ
ータを並べ替える手段を有する判別処理部9 と金備えている。
FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention. In the present invention, a bandpass filter 5, an AD converter 2 having a sampling extraction means with a sampling frequency of f3, and an analysis processing section 8 having a Fourier transform processing means are connected to convert analog time series data into digital time series. Extract it as data,
In a system that analyzes the extracted data by full Fourier transform processing, an upper limit cutoff frequency 11 and a lower limit cutoff frequency 1 are set.
2, a control unit 7 having a means for setting an off frequency 12, a means for determining whether m is an odd number or an even number, and a means for rearranging data when m is an odd number. It is equipped with a processing section 9 and gold.

〔作用〕[Effect]

制御部7が、帯域濾波器5に上限カットオフ周波数11
及び下限カットオフ周波数12を設定したのち、アナロ
グ時系列データ14を帯域濾波器5に入力し、出力され
た時系列データ15tAD変換器2によりサンプリング
抽出し、抽出データ16を解析処理部8によりフーリエ
解析処理した際、得られた解析データ13の解析範囲の
係数mが奇数なるデータの並べ替え処理を行う。
The control unit 7 sets the upper limit cutoff frequency 11 to the bandpass filter 5.
After setting the lower limit cutoff frequency 12, the analog time series data 14 is input to the bandpass filter 5, the output time series data 15t is sampled and extracted by the AD converter 2, and the extracted data 16 is subjected to Fourier processing by the analysis processing unit 8. When the analysis process is performed, data in which the coefficient m of the analysis range of the obtained analysis data 13 is an odd number is rearranged.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面によって説明する0第2図及び第5
図は本発明の一実施例を説明するブロック図、第3図は
本発明の一実施例を説明する波形図、第4図は本発明の
一実施例を説明する周波数特性図、v、6図は本発明の
一実施例を説明する周波数成分図である。
Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings.
The figure is a block diagram explaining one embodiment of the present invention, FIG. 3 is a waveform diagram explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a frequency characteristic diagram explaining one embodiment of the present invention. The figure is a frequency component diagram illustrating one embodiment of the present invention.

第2図において、時系列データAをサンプリング抽出す
るAD変換器2のサンプリング周波数がf8のとき、処
理装置6の制御部7は、バンドパスフィルタ5のカット
17周波数Fm及びFt、トして下記の値を設定する。
In FIG. 2, when the sampling frequency of the AD converter 2 that samples and extracts the time series data A is f8, the control unit 7 of the processing device 6 sets the cut 17 frequencies Fm and Ft of the bandpass filter 5 as follows. Set the value of

Fsi(バイパス側のカットオフ周波tX)FL(ロー
パス側のカットオフ周波数)=(m+1)・−f8  
  ・・・ (りバンドパスフィルタ5の端子HPには
、カットオフ周波数FHが、他方の端子り、Pには、カ
ットオフ周波数FLが設定されることにより、その出力
信号、即ち時系列データBは、周波数帯域FH〜Ft、
の成分からなるデータとなる。なお上記(1)及び(2
)式における係数mの値は、解析しようとする周波数の
下限値をflとすると、 f。
Fsi (cutoff frequency on the bypass side tX) FL (cutoff frequency on the low-pass side) = (m+1)・-f8
(The cutoff frequency FH is set to the terminal HP of the bandpass filter 5, and the cutoff frequency FL is set to the other terminal P, so that the output signal, that is, the time series data B is the frequency band FH to Ft,
The data consists of the following components. Note that (1) and (2) above
) The value of the coefficient m in the equation is f, where fl is the lower limit of the frequency to be analyzed.

によって求められる。It is determined by

バンドパスフィルタ5に、第3図に示す如き時系列デー
タAを人力すると、その出力側の時系列データBは第4
図に示す如き帯域幅の成分を含むデータとなる。この時
系列データBは、AD変換器(サンプリング抽出回路)
2へ送られ、ここで、サンプリング周波数fsで、サン
プリング抽出され、抽出データDは、処理装置6によっ
てメモリ3に格納される。従ってこの抽出データDは、
上の周波数成分を含むデータとなる。
When time series data A as shown in FIG. 3 is manually input to the bandpass filter 5, the time series data B on the output side
The data includes bandwidth components as shown in the figure. This time series data B is processed by an AD converter (sampling extraction circuit)
2, where it is sampled at a sampling frequency fs, and the extracted data D is stored in the memory 3 by the processing device 6. Therefore, this extracted data D is
The data contains the above frequency components.

FFT(高速7−リエ変換)処理8X8は、メモリ3内
のデータDを取出し次の(3)及び(4)式に示す高速
ツーIJ 工変換処理を行う。
The FFT (Fast 7-FFT) process 8X8 takes out the data D in the memory 3 and performs the high-speed to-IJ conversion process shown in the following equations (3) and (4).

X(社):サンプリングした時系列データ、(k=0.
1.・・・・・・、N−1)N:データ数 X(n):複素フーリエ成分 得られた複素7一リエ成分データX(ωを基に次式によ
りパワースペクトA/’l計算する。
X (Company): Sampled time series data, (k=0.
1. . . ., N-1) N: Number of data

P (n) = a X (n) n″       
    ・(4)得られた解析データ、即ちパワースペ
クトルデータP(n)はメモリ3に格納される。
P (n) = a X (n) n″
(4) The obtained analysis data, that is, the power spectrum data P(n) is stored in the memory 3.

判別処理部9は、メモリ3内のパワースペクトルデータ
P (n)を取出し、次の処理を行う。
The discrimination processing unit 9 takes out the power spectrum data P (n) from the memory 3 and performs the following processing.

奇/偶の判別を行う。Distinguish odd/even.

■ mが奇数の時は、スペクトルデータP (n)’を
第5図に示すように並べ替える。並べ脣えは昇順を逆に
することにより行う。
(2) When m is an odd number, rearrange the spectrum data P (n)' as shown in FIG. Sorting is done by reversing the ascending order.

上記0項においてmが奇数、の時、並べ替える理由は次
の通りである。サンプリング周波数flIでデータをサ
ンプリングした時、ナイキスト周波数波数成分上に折り
返される。従ってmが奇数の時、データの順序を並び替
える必要がある。一般にmmが奇数の時はデータが逆順
の折り返し、mが偶数の時はデータが正順の折り返しが
発生する。
When m is an odd number in the above 0 term, the reason for rearranging is as follows. When data is sampled at the sampling frequency flI, it is folded back onto the Nyquist frequency wavenumber component. Therefore, when m is an odd number, it is necessary to rearrange the order of the data. Generally, when mm is an odd number, data is folded in reverse order, and when m is an even number, data is folded in normal order.

以上のように、サンプリング周波数faなるAD変換器
を用いて、サンプリング抽出を何って解析処理するシス
テムにおいて、サンプリング周波@fsが低い値でしか
動作しないADf換器でも高周波数帯域のスペクトル計
算が容易となる。
As described above, in a system that analyzes sampling extraction using an AD converter with a sampling frequency fa, even an ADf converter that operates only at a low sampling frequency @fs can perform spectrum calculation in a high frequency band. It becomes easier.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、低周波数用のAD変換器によっても、高周波
数帯域のスペクトル解析を容易とならしめる効果をもた
らす利点を有する。
The present invention has the advantage of facilitating spectrum analysis in high frequency bands even with a low frequency AD converter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例を説明するブロック図、 第3図は本発明の一実施例全説明する波形図、第4図は
本発明の一実施例を説明する周波数特性図、 第5図は本発明の一実施例を説明するデータブロック図
、 第6図は本発明の一実施例を説明する周波数特性図、 第7図は従来例を説明するブロック図、第8図は従来例
全説明する波形図、 第9図は従来例全説明する周波数特性図、図において、 1けローパスフィルタ、2はAD変換器、3はメモリ、
4Fi処理部、5はバンドパスフィルタ(帯域濾波器ン
、6は処理装置、7は制御部、8はFFT処理部、9は
判別処理部、10は出力部、11゜F’F+ は上限カ
ットオフ周波数、12.Ft、は下限カッ)#7周波数
、13.P(n)$i解析データ、14゜15、A、B
は時系列データ(アナログ)、16.Dは抽出データを
示す。 等 1 圀 4す℃υ月の一文υJト剤、υ月す乙プロ、72国チ 
2I¥″l 屯和艶←9汐鍾¥祝萌4ろ涜力起 茅 3 問 h  私 −F Δ\茫af(の−丈??’12告仁d月f6周し皮才幻
石111罎引肇4囚 ヂ50 S 子 乙 口 従氷イ列と説期す67゛ロツフ閉 茅 7 m 4σシ日(4りコ k訝tす1り3う])鴫嘘5図茅 
3 図 %た一F 柾爪4F3と説1月46固シ11こ符り′主図茅 9 
Fig. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a waveform diagram illustrating an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a block diagram of the principle of the present invention. FIG. 5 is a data block diagram explaining one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a frequency characteristic diagram explaining one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a conventional example. 8 is a waveform diagram that fully explains the conventional example. Figure 9 is a frequency characteristic diagram that fully explains the conventional example. In the figure, 1-digit low-pass filter, 2 is an AD converter, 3 is a memory,
4Fi processing section, 5 is a bandpass filter, 6 is a processing device, 7 is a control section, 8 is an FFT processing section, 9 is a discrimination processing section, 10 is an output section, 11°F'F+ is an upper limit cut Off frequency, 12.Ft is the lower limit) #7 frequency, 13. P(n) $i analysis data, 14°15, A, B
is time series data (analog), 16. D indicates extracted data. etc. 1. One sentence in 4 months ℃υ month υ J agent, υ month month pro, 72 countries
2I¥″l tunhe ←9 汐鿾¥celebration moe 4 blasphemy force rousing 3 question h I −F Δ\af(no-length??'12 confession d month f6 laps skin Saigen stone 111 4 50 S children 67゛rotufu closing 7 m 4σshi day (4 riko k s 1 ri 3 u]) 5 figs.
3 Figure % TaichiF Masatsume 4F3 and theory January 46 Katashi 11 Kokori'Main figure Kaya 9
mouth

Claims (1)

【特許請求の範囲】 帯域濾波器5と、サンプリング周波数がf_sなるサン
プリング抽出手段を有するAD変換器2と、フーリエ変
換処理手段を有する解析処理部8とが結ばれ、アナログ
時系列データを、ディジタル時系列データとして抽出し
、該抽出されたデータをフーリエ変換処理により解析す
るシステムにおいて、 上限カットオフ周波数11及び下限カットオフ周波数1
2が設定される帯域濾波器5と、 1/2・f_sの整数(m+1)倍なる上限カットオフ
周波数11と、1/2・f_sの(m)倍なる下限カッ
トオフ周波数12とを設定する手段を有する制御部7と
、 該整数mが奇数か偶数かを判別する手段及び該整数mが
奇数のときデータを並べ替える手段を有する判別処理部
9 とを備え、 制御部7が、帯域濾波器5に上限カットオフ周波数11
及び下限カットオフ周波数12を設定したのち、アナロ
グ時系列データ14を帯域濾波器5に入力し、出力され
た時系列データ15をAD変換器2によりサンプリング
抽出し、抽出データ16を解析処理部8によりフーリエ
解析処理した際、得られた解析データ13の解析範囲の
係数mを判別し、係数mが奇数なるデータの並べ替え処
理を行うことを特徴とする信号解析方式。
[Claims] A bandpass filter 5, an AD converter 2 having a sampling extraction means with a sampling frequency of f_s, and an analysis processing section 8 having a Fourier transform processing means are connected to convert analog time series data into digital data. In a system that extracts time series data and analyzes the extracted data by Fourier transform processing, an upper limit cutoff frequency 11 and a lower limit cutoff frequency 1 are provided.
2 is set, an upper limit cutoff frequency 11 that is an integer (m+1) times 1/2·f_s, and a lower limit cutoff frequency 12 that is (m) times 1/2·f_s are set. and a discrimination processing section 9 having means for determining whether the integer m is an odd number or an even number, and a means for rearranging data when the integer m is an odd number. Upper cutoff frequency 11 for instrument 5
After setting the lower limit cutoff frequency 12, the analog time series data 14 is input to the bandpass filter 5, the output time series data 15 is sampled and extracted by the AD converter 2, and the extracted data 16 is sent to the analysis processing section 8. A signal analysis method characterized by determining the coefficient m of the analysis range of the obtained analysis data 13 when subjected to Fourier analysis processing, and performing rearrangement processing for data in which the coefficient m is an odd number.
JP60258228A 1985-11-18 1985-11-18 Signal analyzing system Pending JPS62118263A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010117338A (en) * 2008-10-16 2010-05-27 Advantest Corp Signal processing device, test system, distortion detection device, signal compensation device, analysis signal generator, program, storage medium, distortion detection method, signal compensation method, and analysis signal generation method

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JPS5323178A (en) * 1976-08-17 1978-03-03 Matsushita Electronics Corp Method of productin g ultraviolet-free fluorecent lamp

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