KR20190074027A - 주파수 응답 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

주파수 응답 측정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 응답 측정 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 주파수 응답을 측정하기 위해서, 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 입력하는 가진 입력 신호로서 주파수 변조 정현파(chirp signal) 신호를 먼저 입력하여 출력 신호를 얻고, 주파수 변조 정현파 신호에 대한 출력 신호에서 노이즈에 의한 영향이 크게 나타나는 주파수(노이즈 주파수)부터는 단일 주파수 정현파 신호를 대상 시스템에 입력하여 주파수 응답을 측정한 후, 저주파에서부터 노이즈 주파수까지의 응답 신호로는 주파수 변조 정현파(chirp signal) 신호를 입력하여 얻은 출력 신호를 이용하고, 노이즈 주파수 이후의 응답 신호로는 단일 주파수 정현파 신호를 입력하여 얻은 출력 신호를 이용하여 최종 주파수 응답 신호를 생성한다. 따라서, 본 발명은 모든 주파수 영역에 대해서 단일 주파수 정현파 신호를 입력하는 종래의 방식에 비해서 훨씬 신속하면서도, 모든 주파수 영역에 대해서 주파수 변조 정현파 신호를 이용하는 종래의 방식에 비해서 훨씬 정확한 주파수 응답을 측정할 수 있다.

Description

주파수 응답 측정 시스템 및 방법{System and method for measuring frequency response of the system}
본 발명은 주파수 응답 측정 시스템 및 방법 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 주파수 변조 신호와 단일 주파수 신호를 이용하여 주파수 응답을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
주파수 응답 해석은 외부의 진동 가진 신호에 의한 시스템의 응답을 계산하는 해석 방법이다. 주파수 응답 해석은 시스템 모델링만으로는 예측할 수 없는 부분까지 시스템의 특성을 실험적으로 파악할 수 있게 해주기 때문에 대단히 유용하며 이러한 이점 때문에 연구개발 및 산업 현장에서 널리 이용되고 있다.
시스템의 주파수 응답을 측정하는 방법에는 여러 가지 방법이 있으나 그중 대부분의 방식은, 먼저 주파수 응답을 측정하고자 하는 시스템에 입력신호를 인가 한다. 이 입력신호는 힘, 토크, 전류, 전압, 각속도, 변위 등 다양한 물리량이 될 수 있다.
입력신호를 인가하면 시스템은 그에 따라 어떤 출력을 나타낸다. 출력 역시 힘이나 토크, 변위 등의 물리량을 갖는다. 각각의 입력과 출력은 측정 장비에 의해 측정되고 기록되며, 이는 Fast Fourier Transform(FFT)에 의해 주파수 영역 신호로 변환된다.
주파수 영역으로 나타낸 입력 신호와 주파수 영역으로 나타낸 출력 신호를 각각 보유하면 주파수 응답 측정이 완료된 것으로 간주할 수 있다. 이 둘로부터 주파수별 진폭 값과 (Magnitude) 위상차 (Phase)를 비교하면 주파수 응답 해석이 완료된다.
이러한 주파수 응답 측정에는 다음의 3가지 가진 신호가 주로 이용된다.
첫 번째는 임펄스 신호이다. 시스템에 임펄스 신호를 인가한 뒤, 그 출력신호를 계측하는 것이다. 이러한 측정 방식은 다른 후술하는 두 방법보다 신속한 측정이 가능하다는 이점을 가지고 있으나, 이 입력신호가 얼마나 이상적인 임펄스 형상을 가지고 있느냐에 따라 측정 성능에 편차가 심하다는 단점이 있다. 또한 전기적인 시스템이 아니면 임펄스 신호로 시스템을 가진하는 데에 제한이 있다.
두 번째는 단일 주파수 정현파를 이용하는 것이다. 이 측정 방법은 특정 주파수 성분만 가지는 정현파로 시스템을 가진하고, 이에 대한 시스템 응답을 계측하는 것이다. 예컨대, 10Hz로 시스템을 가진한다면 10Hz 주파수에 대해서만 주파수 응답을 측정하게 되는 것이다. 이 측정 방식은 입출력 에너지가 특정 주파수에만 집중되어있기 때문에 노이즈가 있는 환경에서 다른 두 방법보다 대단히 큰 측정 정확도를 보인다. 그러나, 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호들을 각각 시스템에 입력하여, 각각의 입력 신호에 대한 출력 신호를 측정해야 하므로, 상당히 많은 측정 시간을 필요로 하며, 입력 신호의 주파수가 촘촘히 배치되도록 충분히 입력 신호가 많지 않으면 공진을 놓칠 수도 있다.
세 번째는 주파수 변조 정현파를 이용하는 것이다. 이 방법은 임펄스 신호보다는 측정 시간이 길지만 단일 주파수 정현파보다는 빠르게 측정이 완료된다. 빠르면서 비교적 높은 정확도 때문에 대중적으로 사용되지만 노이즈에 대해서는 두 번째 방법에 비해 상대적으로 취약하다.
상기한 세 가지 방법 중 두 번째 및 세 번째 방법에 대한 주파수 응답 측정 시뮬레이션 결과를 각각 도 1a 및 도 1b에 도시하였다.
도 1a 및 도 1b를 통해서 각 측정 방법의 장단점을 확인할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 단일 주파수 정현파를 가진 신호로 입력하는 경우에는, 복수의 가진 신호를 입력해야하는 단점이 있지만, 고주파수 영역에서도 노이즈의 영향이 없이 시스템의 주파수 응답을 측정할 수 있다.
이에 비해, 도 1b를 참조하면, 주파수 변조 정현파를 이용하는 경우에는 빠른 속도로 연속적인 주파수 응답 신호를 측정할 수 있으나, 대부분 시스템의 경우(특히 기계 시스템) 고주파 영역에서의 출력(변위, 속도 등) 값 변화가 매우 작으므로 고주파 영역으로 갈수록 노이즈에 취약해져 주파수 응답 측정치가 부정확해진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비교적 빠른 속도로 고주파 영역에서도 노이즈의 영향이 없는 정확한 주파수 응답 측정이 가능한 주파수 응답 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 시스템은, 제어 신호에 따라서 입력 신호를 생성하여 주파수 응답 측정 대상 시스템에 입력하는 입력 신호 생성부; 상기 입력 신호에 따라서 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템을 통해서 출력되는 출력 신호를 수신하는 출력 신호 수신부; 상기 출력 신호를 조사하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답을 측정하되, 상기 출력 신호에 따라서 상기 입력 신호의 주파수를 조절하도록 제어하는 상기 제어신호를 상기 입력 신호 생성부로 출력하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 변조 주파수 모드에서 입력 신호의 주파수가 연속적으로 증가하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하고, 단일 주파수 모드에서는 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 출력하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하며, 상기 변조 주파수 모드에서 상기 출력 신호 수신부로 수신된 출력 신호와 상기 단일 주파수 모드에서 상기 출력 신호 수신부로 수신된 출력 신호를 이용하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답을 측정한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 변조 주파수 모드로 주파수 응답 측정을 시작하고, 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여 노이즈 주파수를 검출하며, 상기 노이즈 주파수부터 상기 단일 주파수 모드에서 측정을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하는 주파수 k를 노이즈 주파수로서 검출하고,
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 1 및 수학식 2에서 k는 주파수를, Mk 은 주파수 k에서의 신호의 크기를 나타내고, A 는 제 1 임계값, B는 제 2 임계값을 나타내며, n은 노이즈 주파수를 검출하기 위한 윈도우 사이즈일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 변조 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하고, 상기 노이즈 주파수 이상의 주파수에 대해서는 단일 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 주파수 응답 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 변조 주파수 모드에서 입력 신호의 주파수가 연속적으로 증가하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하고, 노이즈 주파수가 입력되면, 단일 주파수 모드에서 상기 노이즈 주파수부터 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하는 주파수 조절부; 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출하여 상기 주파수 조절부로 출력하는 노이즈 주파수 검출부; 및 상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하고, 상기 노이즈 주파수 이상에서는 상기 단일 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답 정보를 생성하는 주파수 응답 정보 생성부를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 이루기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 주파수 응답 측정 시스템에서 수행되는 주파수 응답 측정 방법은, (a) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 주파수가 연속적으로 가변하는 입력신호를 인가하고, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장하는 단계; (b) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 출력 신호를 조사하여 노이즈 주파수를 검출하는 단계; (c) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 노이즈 주파수부터 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 인가하고, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장하는 단계; 및 (d) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 (a) 단계에서 저장된 출력 신호와 상기 (c) 단계에서 저장된 출력 신호를 이용하여, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계의 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하는 주파수 k를 노이즈 주파수로서 검출하고,
[수학식 1]
Figure pat00003
[수학식 2]
Figure pat00004
상기 수학식 1 및 수학식 2에서 k는 주파수를, Mk 은 주파수 k에서의 신호의 크기를 나타내고, A 는 제 1 임계값, B는 제 2 임계값을 나타내며, n은 노이즈 주파수를 검출하기 위한 윈도우 사이즈일 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 상기 (a) 단계에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 상기 노이즈 주파수 이상의 주파수에 대해서는 상기 (c) 단계에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 주파수 응답 신호를 생성할 수 있다.
본 발명은 주파수 응답을 측정하기 위해서, 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 입력하는 가진 입력 신호로서 주파수 변조 정현파(chirp signal) 신호를 먼저 입력하여 출력 신호를 얻고, 주파수 변조 정현파 신호에 대한 출력 신호에서 노이즈에 의한 영향이 크게 나타나기 시작하는 주파수(노이즈 주파수)부터는 단일 주파수 정현파 신호를 측정 대상 시스템에 입력하여 주파수 응답을 측정한 후, 저주파에서부터 노이즈 주파수까지의 응답 신호로는 주파수 변조 정현파(chirp signal) 신호를 입력하여 얻은 출력 신호를 이용하고, 노이즈 주파수 이후의 응답 신호로는 단일 주파수 정현파 신호를 입력하여 얻은 출력 신호를 이용하여 최종 주파수 응답 정보를 생성한다.
따라서, 본 발명은 모든 주파수 영역에 대해서 단일 주파수 정현파 신호를 입력하는 종래의 방식에 비해서 훨씬 신속하면서도, 모든 주파수 영역에 대해서 주파수 변조 정현파 신호를 이용하는 종래의 방식에 비해서 훨씬 정확한 주파수 응답을 측정할 수 있다.
도 1a 및 도 1b 는 종래 기술에 따른 주파수 응답 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 시스템의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b 의 측정 대상 시스템에 대해서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 적용한 일 예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 노이즈 주파수를 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 시스템(200)의 구성을 도시하는 블록도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b 의 측정 대상 시스템에 대해서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 적용한 일 예를 설명하는 도면이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 주파수 응답 측정 시스템(200)은 입력 신호 생성부(210), 출력 신호 수신부(230), 및 제어부(220)를 포함하여 구성된다.
먼저, 입력 신호 생성부(210)는 제어부(220)로부터 입력되는 제어 신호에 따라서 입력 신호를 생성하여 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)에 입력한다. 이때, 입력 신호 생성부(210)는 제어신호에 따라서 1차적으로 주파수가 연속적으로 증가하는 변조 주파수 신호 (예컨대, 변조 주파수 정현파)를 입력하고, 이후 입력되는 제어신호에 따라서 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 주파수 신호(정현파 신호)를 입력 신호로서 측정 대상 시스템(100)으로 입력한다.
출력 신호 수신부(230)는 입력 신호에 따라서 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)이 출력하는 출력 신호를 수신하여 제어부(220)로 출력한다. 이 때, 출력 신호 수신부(230)는 출력 신호에 대해서 주파수 변환을 수행하여 제어부(220)로 출력할 수 있다.
제어부(220)는 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)에 대한 주파수 응답 측정이 시작되면, 먼저 변조 주파수 모드에서, 주파수가 저주파수에서 고주파수로 연속적으로 증가하는 변조 주파수 신호를 입력 신호로서 생성하도록 입력 신호 생성부(210)를 제어하고, 이러한 입력 신호에 대해서 측정 대상 시스템(100)으로부터 수신된 출력 신호를 조사하여, 노이즈에 의해서 출력 신호가 급격히 변화하기 시작하는 주파수인 노이즈 주파수를 검출한다.
도 3a를 참조하면, 변조 주파수 모드에서 측정 대상 시스템(100)에서 출력되는 출력 신호는, 도 3a에 도시된 바와 같이 Criteria 2에 대응되는 주파수에서부터 노이즈에 의해서 급격하게 변화됨을 알 수 있다. 따라서, 제어부(220)는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 노이즈 주파수를 검출한다.
그 후, 제어부(220)는 노이즈 주파수부터 단일 주파수 모드의 측정을 수행하여, 노이즈 주파수부터 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)으로 출력하도록 상기 입력 신호 생성부(210)를 제어하여 각각의 입력 신호에 대한 출력 신호를 수신한다. 단일 주파수 모드 측정 과정에서 측정된 출력 신호는 도 3a에서 원으로 표시하였다. 이 때, 노이즈 주파수부터 단일 주파수 모드에서 수행되는 주파수 응답 측정 방법은 종래 기술과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
마지막으로, 제어부(220)는 변조 주파수 모드에서 출력 신호 수신부(230)에 수신된 출력 신호와 단일 주파수 모드에서 출력 신호 수신부(230)에 수신된 출력 신호를 이용하여, 도 3b에 도시된 바와 같은, 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)의 최종 주파수 응답 정보를 생성한다. 즉, 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하고, 노이즈 주파수 이상에서는 단일 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하여 측정 대상 시스템(100)에 대한 주파수 응답 정보를 생성한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 노이즈 주파수를 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어부(220)는 변조 주파수 모드에서 수신된 측정 대상 시스템(100)의 출력 신호를 조사하여 출력 신호가 급격하게 변화하는 구간을 탐색한다. 이를 위해서, 제어부(220)는 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하는 첫 번째 구간의 주파수 k를 노이즈 주파수로서 검출한다.
[수학식 1]
Figure pat00005
[수학식 2]
Figure pat00006
수학식 1 및 수학식 2에서 k는 주파수를, Mk 은 주파수 k에서의 신호의 크기를 나타내고, A 는 제 1 임계값, B는 제 2 임계값을 나타내며, n은 노이즈 주파수를 검출하기 위한 윈도우 사이즈이다.
수학식 1은 윈도우 사이즈 n 구간내에서, 출력 신호의 크기가 얼마나 큰 변위로 변화하는지 여부를 검출하기 위한 것으로서, 출력신호의 변화가 크지 않은 경우에는 각 샘플링 구간에서의 신호 크기의 차의 절대값 누적치가 크지 않으나, 출력 신호가 크게 증가하거나 크게 감소하거나 또는 임의로 크게 증가했다가 감소하는 방식으로 변화하는 경우에는, 각 샘플링 구간의 변위의 크기의 누적치가 제 1 임계값 A보다 큰 값을 가지게 된다.
수학식 2는 윈도우 사이즈 n 구간내에서, 얼마나 신호의 증감이 변화하는지 여부를 검출하기 위한 것으로서, 샘플링 구간에서 신호 크기(값)의 기울기의 변화가 정해진 횟수(제 2 임계값 B) 이상으로 감지되는 경우에 수학식 2를 만족하게 된다.
따라서, 제어부(220)는 수학식 1 및 수학식 2를 통해서, 출력 신호가 단조 증가 또는 단조 감소하는 것이 아니라, 노이즈의 영향에 의해서 출력 신호의 변위 및 기울기가 크게 변화하는 구간을 검출하고, 이에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출한다.
도 2를 다시 참조하여 제어부(220)의 세부 구성을 살펴보면, 제어부(220)는 주파수 조절부(221), 노이즈 주파수 검출부(223) 및 주파수 응답 정보 생성부(225)를 포함하여 구성된다.
제어부(220)의 세부 구성 요소들의 기능을 살펴보면, 먼저, 주파수 조절부(221)는 주파수 응답 측정이 시작되면, 변조 주파수 모드에서 입력 신호의 주파수가 저주파수에서 고주파수로 연속적으로 증가하도록 입력 신호 생성부(210)를 제어한다.
그 후, 노이즈 주파수 검출부(223)로부터 노이즈 주파수가 입력되면, 단일 주파수 모드로 진행하여, 상기 노이즈 주파수부터 시작해서 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하도록 상기 입력 신호 생성부(210)를 제어한다. 단일 주파수 모드에서 입력 신호 생성부(210)가 출력하는 입력 신호의 주파수 간격은 종래 기술에서 단일 주파수 측정 모드에서 채택하는 방식과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
노이즈 주파수 검출부(223)는, 도 4와 상기 수학식 1 및 수학식 2를 참조하여 설명한 방식에 따라서, 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여, 노이즈 주파수를 검출하여 주파수 조절부(221)로 출력한다.
주파수 응답 정보 생성부(225)는 변조 주파수 모드에서 출력 신호 수신부(230)에 수신된 출력 신호와 단일 주파수 모드에서 출력 신호 수신부(230)에 수신된 출력 신호를 이용하여, 도 3b에 도시된 바와 같은, 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)의 최종 주파수 응답 정보를 생성한다. 즉, 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하고, 노이즈 주파수 이상에서는 단일 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하여 측정 대상 시스템(100)에 대한 주파수 응답 정보를 생성한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법은, 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 시스템에서 수행되는 것이므로, 그 기능은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일하다. 따라서, 이하에서는, 중복되는 구체적인 설명은 생략하고, 전체적인 흐름을 중심으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수 응답 측정 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 먼저, 본 발명의 주파수 응답 측정이 시작되면, 제어부(220)는 변조 주파수 모드에서 동작하도록 전체 시스템을 제어하고, 이 과정에서, 입력 신호 생성부(210)를 제어하여 저주파수에서 고주파수로 주파수가 연속적으로 가변하는 변조 주파수 신호를 입력신호로서 측정 대상 시스템(100)에 인가하고(S510), 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장한다(S520).
그 후, 제어부(220)는 상기 도 4와 수학식 1 및 수학식 2를 참조하여 설명한 바와 동일한 방식으로, 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)의 출력 신호를 조사하여 노이즈 주파수를 검출한다(S530).
노이즈 주파수를 검출한 제어부(220)는 노이즈 주파수부터 단일 주파수 모드로 주파수 응답 측정을 진행하여, 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하여 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)으로 인가하고(S540), 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장한다(S550).
마지막으로, 제어부(220)는 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 변조 주파수 모드에서 측정된 측정 대상 시스템(100)의 출력 신호를 이용하고, 노이즈 주파수 이상의 주파수에 대해서는 단일 주파수 모드에서 측정된 측정 대상 시스템(100)의 출력 신호를 이용하여, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템(100)의 주파수 응답 정보를 생성한다(S560).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 주파수 응답 측정 대상 시스템
200 : 주파수 응답 측정 시스템
210 : 입력 신호 생성부 220 : 제어부
221 : 주파수 조절부 223 : 노이즈 주파수 검출부
225 : 주파수 응답 정보 생성부
230 : 출력 신호 수신부

Claims (10)

  1. 제어 신호에 따라서 입력 신호를 생성하여 주파수 응답 측정 대상 시스템에 입력하는 입력 신호 생성부;
    상기 입력 신호에 따라서 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템을 통해서 출력되는 출력 신호를 수신하는 출력 신호 수신부;
    상기 출력 신호를 조사하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답을 측정하되, 상기 출력 신호에 따라서 상기 입력 신호의 주파수를 조절하도록 제어하는 상기 제어신호를 상기 입력 신호 생성부로 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 변조 주파수 모드에서 입력 신호의 주파수가 연속적으로 증가하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하고, 단일 주파수 모드에서는 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 출력하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하며, 상기 변조 주파수 모드에서 상기 출력 신호 수신부로 수신된 출력 신호와 상기 단일 주파수 모드에서 상기 출력 신호 수신부로 수신된 출력 신호를 이용하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답을 측정하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 변조 주파수 모드로 주파수 응답 측정을 시작하고, 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여 노이즈 주파수를 검출하며, 상기 노이즈 주파수부터 상기 단일 주파수 모드에서 측정을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는
    아래의 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하는 주파수 k를 노이즈 주파수로서 검출하고,
    [수학식 1]
    Figure pat00007

    [수학식 2]
    Figure pat00008

    상기 수학식 1 및 수학식 2에서 k는 주파수를, Mk 은 주파수 k에서의 신호의 크기를 나타내고, A 는 제 1 임계값, B는 제 2 임계값을 나타내며, n은 노이즈 주파수를 검출하기 위한 윈도우 사이즈인 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 변조 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하고, 상기 노이즈 주파수 이상의 주파수에 대해서는 단일 주파수 모드에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 주파수 응답 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  6. 제 5 항에 이어서, 상기 제어부는
    변조 주파수 모드에서 입력 신호의 주파수가 연속적으로 증가하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하고, 노이즈 주파수가 입력되면, 단일 주파수 모드에서 상기 노이즈 주파수부터 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하도록 상기 입력 신호 생성부를 제어하는 주파수 조절부;
    상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출하여 상기 주파수 조절부로 출력하는 노이즈 주파수 검출부; 및
    상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 상기 변조 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하고, 상기 노이즈 주파수 이상에서는 상기 단일 주파수 모드에서 수신된 출력 신호를 이용하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답 정보를 생성하는 주파수 응답 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 시스템.
  7. 주파수 응답 측정 시스템에서 수행되는 주파수 응답 측정 방법으로서,
    (a) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 주파수가 연속적으로 가변하는 입력신호를 인가하고, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장하는 단계;
    (b) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 출력 신호를 조사하여 노이즈 주파수를 검출하는 단계;
    (c) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 노이즈 주파수부터 사전에 정의된 주파수를 갖는 복수의 입력 신호를 생성하여 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로 인가하고, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템으로부터의 출력 신호를 수신하여 저장하는 단계; 및
    (d) 상기 주파수 응답 측정 시스템이 상기 (a) 단계에서 저장된 출력 신호와 상기 (c) 단계에서 저장된 출력 신호를 이용하여, 상기 주파수 응답 측정 대상 시스템의 주파수 응답 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 (a) 단계의 출력 신호를 조사하여, 신호 크기의 변화의 누적치가 사전에 정의된 제 1 임계값보다 크고, 신호의 기울기 변화 횟수의 누적치가 제 2 임계값 이상인 주파수 구간에 대응되는 주파수를 노이즈 주파수로서 검출하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하는 주파수 k를 노이즈 주파수로서 검출하고,
    [수학식 1]
    Figure pat00009

    [수학식 2]
    Figure pat00010

    상기 수학식 1 및 수학식 2에서 k는 주파수를, Mk 은 주파수 k에서의 신호의 크기를 나타내고, A 는 제 1 임계값, B는 제 2 임계값을 나타내며, n은 노이즈 주파수를 검출하기 위한 윈도우 사이즈인 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 노이즈 주파수 미만의 주파수에 대해서는 상기 (a) 단계에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 상기 노이즈 주파수 이상의 주파수에 대해서는 상기 (c) 단계에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 주파수 응답 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 주파수 응답 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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