WO2025239271A1 - 電子機器、制御方法、及びプログラム - Google Patents

電子機器、制御方法、及びプログラム

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WO2025239271A1
WO2025239271A1 PCT/JP2025/016950 JP2025016950W WO2025239271A1 WO 2025239271 A1 WO2025239271 A1 WO 2025239271A1 JP 2025016950 W JP2025016950 W JP 2025016950W WO 2025239271 A1 WO2025239271 A1 WO 2025239271A1
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WO
WIPO (PCT)
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vibration
phase
detection device
electronic device
time
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/016950
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕大 松英
淳 黒田
裕 香島
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target

Definitions

  • This disclosure relates to electronic devices, control methods, and programs.
  • RADAR Radio Detecting and Ranging
  • millimeter-wave radar which measures the distance between an object by transmitting radio waves and receiving the waves reflected by an object such as an obstacle.
  • Such technologies for measuring distance are expected to become increasingly important in the future, along with the development of technologies that assist drivers in driving and technologies related to autonomous driving, which automates driving in part or in whole.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technology for analyzing the vibration mode of a specific object by detecting its vibration in fields such as civil engineering or architecture.
  • Figure 8 of Non-Patent Document 1 shows that the vibration mode of a damaged bridge changes from its normal state, and proposes detecting bridge abnormalities by detecting the vibration mode.
  • Chapter 2 of Non-Patent Document 2 proposes vibration measurement using a Laser Doppler Vibrometer (LDV) and a method for exciting a structure.
  • LDV Laser Doppler Vibrometer
  • Non-Patent Document 2 proposes detecting the presence of defects by applying non-contact acoustic excitation to a concrete wall containing circular defects of different sizes, as shown in Figure 9, and capturing the vibrations using an LDV.
  • Non-Patent Document 3 also discloses a technology for capturing surface vibrations of a structure using a radar sensor.
  • An electronic device includes: The apparatus includes a processor that detects vibration of an object based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration applied to the object at a predetermined frequency is at a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration applied to the object is at a second phase that is the same as the first phase.
  • a control method includes: The vibration of the object is detected based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration applied to the object at a predetermined frequency is a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration applied to the object is a second phase that is the same phase as the first phase.
  • a program includes: For electronic devices, The vibration of the object is detected based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration applied to the object at a predetermined frequency is a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration applied to the object is a second phase that is the same phase as the first phase.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system including a detection device and electronic devices according to an embodiment.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating a usage mode of a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a signal processed by a detection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 illustrates signal processing by a detection device according to one embodiment.
  • FIG. 2 illustrates signal processing by a detection device according to one embodiment.
  • FIG. 2 illustrates signal processing by a detection device according to one embodiment.
  • FIG. 1A and 1B are schematic diagrams illustrating examples of antenna arrangements and operation principles in an antenna array of a detection device according to an embodiment
  • 1A and 1B are diagrams illustrating exemplary antenna arrangements in an antenna array of a detection device according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a correspondence relationship between a vibration waveform of a vibration source and a deformation state of an object according to an embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a correspondence relationship between a vibration waveform of a vibration source and a deformation state of an object according to an embodiment.
  • 10 is a diagram showing the temporal correspondence between continuous data acquired by a detection device and an excitation waveform according to an embodiment.
  • 10 is a flowchart illustrating an operation of an electronic device according to an embodiment.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating examples of vibration mode shapes of an object according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a shape of a vibration mode of an object according to an embodiment.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating examples of vibration mode shapes of an object according to an embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams illustrating vibration waveforms used when a vibration source vibrates an object according to an embodiment.
  • 10A and 10B are diagrams showing examples of waveforms detected by the detection device 1 when an object is vibrated.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example in which waveforms measured at each measurement position are time-synchronized by an electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the displacement of an object at each measurement position at the instant of the same phase.
  • FIG. 10 is a diagram showing the displacement of the object for each measurement position after a predetermined offset time has elapsed from the instant of in-phase.
  • FIG. 10 is a diagram showing the displacement of the object for each measurement position after a predetermined offset time has elapsed from the instant of in-phase.
  • FIG. 10 is a diagram showing the displacement of the object for each measurement position after a predetermined offset time has elapsed from the instant of in-phase.
  • 10 is a diagram illustrating phase synchronization performed at a time point where a time difference ⁇ T occurs in data detected by the detection device 1.
  • the present disclosure relates to providing an electronic device, control method, and program that easily detects vibrations of an object with good accuracy by transmitting and receiving waves. According to one embodiment, it is possible to provide an electronic device, control method, and program that can easily detect vibrations of a vibrating body with good accuracy by transmitting and receiving waves.
  • electrosenor device may refer to devices powered by electricity. The manner in which power is supplied to these devices can employ various known technologies, and therefore further detailed explanations are omitted.
  • a "user” may refer to a person (typically a human) who uses an electronic device, detection device, and/or a system including these according to an embodiment.
  • a user may include a person who detects vibrations of an object using an electronic device and/or detection device according to an embodiment.
  • an "object” may refer to various objects whose vibrations are detected by an electronic device and/or detection device according to an embodiment.
  • an "object” may include, for example, a building, an apartment building or other structure, a bridge, a road, a highway, a structure under construction, a tunnel, a machine tool, and the like.
  • an "object” may include, for example, an automobile, an automobile engine, a motor, a motorcycle, a shovel, a ship, and the like.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a system including a detection device and electronic devices according to one embodiment.
  • the system according to one embodiment shown in FIG. 1 may include a detection device 1 and an electronic device 100.
  • the system shown in FIG. 1 is used to detect vibrations of an object 200.
  • the object 200 is shown as an elongated plate-like member.
  • the object 200 is not limited to the shape shown in FIG. 1 and may have various shapes.
  • the system according to one embodiment may also include a vibration source 300 that vibrates the object 200 and/or a signal generator 400 that outputs a predetermined signal to the vibration source 300.
  • the system according to one embodiment shown in FIG. 1 may not include at least some of the functional units shown in FIG. 1, or may include other functional units as appropriate.
  • the detection device 1 detects vibrations of the object 200.
  • the detection device 1 may detect vibrations at one or more positions of the object 200. Therefore, the detection device 1 may detect vibrations at one or more positions of the object 200 from one or more arbitrary positions, such as position 1, position 2, ..., position n.
  • the detection device 1 may be configured to be automatically or manually changeable, such as position 1, position 2, ..., position n.
  • the detection device 1 may be appropriately equipped with a mechanism, such as a sliding mechanism, so that it can be displaced in the X-axis direction (positive and/or negative direction of the X-axis) shown in FIG. 1.
  • a mechanism such as a sliding mechanism
  • the detection device 1 is shown irradiating (transmitting) detection waves (transmission waves), such as radio waves, with a viewing angle ⁇ toward the object 200 at each of positions 1, 2, ..., position n.
  • the detection device 1 can detect the distance and/or relative speed between it and the object 200 by receiving reflected waves of the irradiated detection wave (transmitted wave) at each of positions 1, 2, ..., position n.
  • the detection device 1 outputs the results of detecting the vibration of the object 200 to the electronic device 100. For this reason, the detection device 1 is connected to the electronic device 100 via a wire and/or wirelessly.
  • Electronic device 100 receives the results of detection of vibration of object 200 by detection device 1 and can measure the vibration mode of object 200, etc. Electronic device 100 can also measure and output instantaneous changes in the displacement of object 200, etc. The configuration and functions of electronic device 100 will be described further below.
  • electronic device 100 is shown as a functional unit separate from detection device 1. However, electronic device 100 and detection device 1 may be configured so that one includes (or serves as) the other.
  • the object 200 can be any type of object whose vibrations are detected by the detection device 1. As described above, the object 200 may have any type of shape. The object 200 may be composed of any type of member. Furthermore, the object 200 may be composed of any type of material. Since the object 200's vibrations are detected by the detection device 1, the object 200 may be composed of a material that has a certain degree of elasticity. The object 200 is vibrated by the vibration source 300, i.e., vibrations are transmitted to the object 200. The object 200 may be vibrated by the vibration source 300 at any location.
  • the vibration source 300 has the function of vibrating the object 200, i.e., transmitting vibrations.
  • the vibration source 300 may be configured to include various vibration generators, such as a piezoelectric element or a loudspeaker.
  • the vibration source 300 may, for example, transmit its own deformation to the object 200.
  • the vibration source 300 may, for example, be a vibration testing machine or an impact hammer.
  • the number of vibration sources 300 may be any number greater than or equal to one.
  • the vibration source 300 may be installed outside the object 200, such as on the top, side, and/or back, or may be installed inside the object 200, or may be installed at a certain distance from the object.
  • the vibration source 300 may be installed so as to be in contact with the object 200.
  • the vibration source 300 can transmit its deformation directly to the object 200.
  • the vibration source 300 may also be spaced apart from the object 200.
  • the vibration source 300 can transmit its deformation using a medium such as air.
  • FIG. 1 illustrates a configuration in which one vibration source 300 vibrates the object 200.
  • multiple vibration sources 300 may vibrate one object 200.
  • the vibration source 300 may also be disposed in an appropriate position, for example, so that it can effectively vibrate the object 200.
  • various vibration sources based on known technology may be employed as the vibration source 300, a detailed description thereof will be omitted.
  • the signal generator 400 has the function of generating a signal that constitutes the waveform of the vibration generated by the vibration source 300. For this reason, the signal generator 400 is connected to the vibration source 300 via a wired and/or wireless connection.
  • the signal generator 400 may generate any signal for causing the vibration source 300 to generate various types of vibration. In one embodiment, the signal generator 400 may generate an acoustic signal. As the signal generator 400 may employ various types based on known technology, a detailed description will be omitted.
  • the signal generator 400 may be connected to the electronic device 100 and/or the detection device 1 via a wired and/or wireless connection. In FIG. 1, the signal generator 400 is shown as a separate functional unit from the electronic device 100. However, the signal generator 400 and the electronic device 100 may be configured so that one includes (or functions as) the other.
  • the instantaneous deformation of the object 200 can be obtained by the detection device 1.
  • a long plate-shaped object 200 may have a damaged area 210 in part.
  • the vibration mode of such an object 200 can be obtained by using the detection device 1 with a field of view ⁇ for the object 200.
  • the electronic device 100 can use one detection device 1 to perform measurements in the order of position 1, position 2, ..., position n, starting from the left end.
  • a vibration source 300 is installed on the object 200. The vibration source 300 can generate vibrations based on any waveform using a signal output from the signal generator 400.
  • the detection device 1 like a radar sensor that transmits and receives normal millimeter waves, can measure the distance between the detection device and an object in situations where the object may be moving around the detection device. Furthermore, the detection device according to one embodiment can measure the distance between the detection device and an object even when both the detection device and the object are stationary. Below, the detection device 1 will be described as a millimeter wave sensor that is small and highly portable as a radar sensor, and has a short wavelength that makes it easy to pick up minute vibrations.
  • the detection device 1 As described above, the detection device 1 according to one embodiment will be described assuming that it is a sensor based on millimeter-wave radar technology (millimeter-wave sensor). However, as will be described later, the detection device 1 according to one embodiment may also be a sensor based on various vibration sensor technologies.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a usage mode of the detection device 1 according to one embodiment.
  • FIG. 2 shows an example of the detection device 1 having the functionality of a sensor equipped with a transmitting antenna and a receiving antenna according to one embodiment.
  • the detection device 1 may include a transmitter and a receiver, which will be described later.
  • the transmitter may include a transmitter antenna array 24.
  • the receiver may include a receiver antenna array 31.
  • FIG. 2 shows a simplified view of the detection device 1 including a transmitter antenna array 24 and a receiver antenna array 31.
  • the detection device 1 may also include at least one of the other functional units, such as at least a portion of the signal processing unit 10 (FIG. 3) included in the detection device 1, as appropriate.
  • the detection device 1 may also include at least one of the other functional units, such as at least a portion of the signal processing unit 10 (FIG. 3), external to the detection device 1.
  • the detection device 1 may be moving, or it may be stationary.
  • the detection device 1 is shown in a simplified form, with a transmitter having a transmitting antenna array 24 and a receiver having a receiving antenna array 31.
  • the detection device 1 may, for example, have multiple transmitters and/or multiple receivers.
  • the transmitter may have a transmitting antenna array 24 consisting of multiple transmitting antennas.
  • the receiver may have a receiving antenna array 31 consisting of multiple receiving antennas.
  • the positions at which the transmitters and/or receivers are installed on the detection device 1 are not limited to the positions shown in Figure 2, and may be other positions as appropriate.
  • the number of transmitters and/or receivers may be any number greater than one, depending on various conditions (or requirements) such as the vibration detection range and/or detection accuracy of the detection device 1.
  • the detection device 1 transmits electromagnetic waves as transmission waves from the transmitting antenna array 24. For example, if a specific object (such as the target object 200 shown in Figure 2) is present around the detection device 1, at least a portion of the transmission waves transmitted from the detection device 1 will be reflected by the object and become reflected waves. Then, by receiving these reflected waves, for example, with the receiving antenna array 31 of the detection device 1, the detection device 1 can detect the object as a target.
  • a specific object such as the target object 200 shown in Figure 2
  • the detection device 1 can detect the object as a target.
  • the detection device 1 equipped with the transmitting antenna array 24 may typically be a RADAR (Radio Detecting and Ranging) sensor that transmits and receives radio waves.
  • the detection device 1 is not limited to a radar sensor.
  • the detection device 1 may be a sensor based on, for example, light wave LIDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) technology. Such sensors may be configured to include, for example, a patch antenna. Because technologies such as RADAR and LIDAR are already known, detailed descriptions thereof may be appropriately simplified or omitted.
  • the detection device 1 according to one embodiment may be a sensor based on technology that detects objects by transmitting and receiving sound waves or ultrasonic waves, for example.
  • the detection device 1 may be a vibration sensor other than the aforementioned sensors.
  • the detection device 1 shown in FIG. 2 receives, from the receiving antenna array 31, reflected waves of the transmitted waves transmitted from the transmitting antenna array 24. In this way, the detection device 1 can detect a predetermined object 200 that exists within a predetermined distance from the detection device 1 as a target. For example, as shown in FIG. 2, the detection device 1 can measure the distance L between the detection device 1 and the predetermined object 200. The detection device 1 can also measure the relative speed between the detection device 1 and the predetermined object 200. Furthermore, the detection device 1 can also measure the direction (arrival angle A) in which the reflected waves from the predetermined object 200 arrive at the detection device 1.
  • the XY plane may be, for example, a plane that is approximately parallel to the ground surface.
  • the positive direction of the Z axis shown in Figure 2 may indicate a vertically upward direction.
  • the detection device 1 may be placed on a plane that is parallel to the XY plane.
  • the target object 200 may be, for example, standing on the ground surface that is approximately parallel to the XY plane.
  • the object 200 may be, for example, any object present around the detection device 1.
  • the object 200 may include, for example, automobiles, automobile engines, motors, motorcycles, ships, buildings, apartment buildings and other structures, bridges, roads, highways, under-construction structures, tunnels, machine tools, and excavators present around the detection device 1.
  • the object 200 may be moving, stationary, or static.
  • the object detected by the detection device 1 includes inanimate objects such as any object, as well as living objects such as people, dogs, cats, horses, and other animals.
  • the object detected by the detection device 1 of the present disclosure may include targets including people, objects, and animals detected using radar technology. In the present disclosure, targets may include people, objects, and animals.
  • the detection device 1 according to one embodiment detects vibrations of an object such as the object 200. Therefore, hereinafter, the "object 200" will also be referred to as the "vibrating body 200" as appropriate.
  • the ratio between the size of the detection device 1 and the size of the target object 200 does not necessarily represent the actual ratio.
  • the transmitting antenna array 24 of the transmitter and the receiving antenna array 31 of the receiver are shown installed outside the detection device 1.
  • the transmitting antenna array 24 of the transmitter and/or the receiving antenna array 31 of the receiver may be installed at various positions on the detection device 1.
  • the transmitting antenna array 24 of the transmitter and/or the receiving antenna array 31 of the receiver may be installed inside the detection device 1 so as not to be visible from the outside of the detection device 1.
  • the transmitting antenna of the detector 1 will be described as transmitting radio waves in a frequency band such as millimeter waves (30 GHz or higher) or quasi-millimeter waves (e.g., around 20 GHz to 30 GHz).
  • the transmitting antenna of the detector 1 may transmit radio waves with a frequency bandwidth of 4 GHz, such as 77 GHz to 81 GHz.
  • the transmitting antenna of the detector 1 may also transmit radio waves at a high frequency above the millimeter wave band (e.g., 30 GHz to 300 GHz).
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of a detection device 1 according to one embodiment. An example of the configuration of a detection device 1 according to one embodiment is described below.
  • FMCW radar frequency-modulated continuous wave radar
  • FMCW radar When measuring distances and other parameters using millimeter-wave radar, frequency-modulated continuous wave radar (hereinafter referred to as FMCW radar) is often used.
  • FMCW radar generates transmission signals by sweeping the frequency of the radio waves it transmits. Therefore, for example, in a millimeter-wave FMCW radar that uses radio waves in the 79 GHz frequency band, the radio wave frequency used has a frequency bandwidth of 4 GHz, such as 77 GHz to 81 GHz.
  • Radar using the 79 GHz frequency band has the advantage of having a wider usable frequency bandwidth than other millimeter-wave/quasi-millimeter-wave radars, such as those in the 24 GHz, 60 GHz, and 76 GHz frequency bands.
  • the FMCW radar system used in this disclosure may include the FCM (Fast-Chirp Modulation) system, which transmits chirp signals at shorter cycles than normal.
  • the signals generated by the detection device 1 are not limited to FMCW signals.
  • the signals generated by the detection device 1 may be signals of various systems other than FMCW.
  • the transmission signal sequence stored in any memory unit may differ depending on these various systems. For example, in the case of the FMCW radar signal described above, signals whose frequency increases and decreases with each time sample may be used. As known technologies can be applied as appropriate to the various systems described above, further detailed explanations will be omitted.
  • the detection device 1 includes a signal processing unit 10.
  • the signal processing unit 10 may include a signal generation processing unit 11 and a received signal processing unit 12.
  • the signal generation processing unit 11 performs processing to generate a transmission signal to be transmitted from the detection device 1.
  • the received signal processing unit 12 can perform various signal processing operations on a received signal received by the detection device 1.
  • the signal generation processing unit 11 and the received signal processing unit 12 will be described further below as appropriate.
  • the detection device 1 includes a transmitting section that includes a transmitting DAC 21, a transmitting circuit 22, a millimeter-wave transmitting circuit 23, and a transmitting antenna array 24.
  • the detection device 1 also includes a receiving section that includes a receiving antenna array 31, a mixer 32, a receiving circuit 33, and a receiving ADC 34.
  • the detection device 1 according to one embodiment may not include at least one of the functional units shown in FIG. 3, or may include functional units other than those shown in FIG. 3.
  • the detection device 1 shown in FIG. 3 may be configured using circuits that are basically similar to those of general radars that use electromagnetic waves in the millimeter-wave band, etc.
  • the signal processing by the signal processing unit 10 may include processing that differs from that of conventional general radars.
  • the signal processing unit 10 included in the detection device 1 can control the operation of the entire detection device 1, as well as the individual functional units that make up the detection device 1. In particular, the signal processing unit 10 performs various processes on signals handled by the detection device 1.
  • the signal processing unit 10 may include at least one processor, such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), to provide control and processing capabilities for executing various functions.
  • the signal processing unit 10 may be implemented as a single processor, several processors, or individual processors.
  • the processor may be implemented as a single integrated circuit. An integrated circuit is also called an IC (Integrated Circuit).
  • the processor may be implemented as multiple integrated circuits and discrete circuits connected to each other in a communicative manner.
  • the processor may be implemented based on various other known technologies.
  • the signal processing unit 10 may be configured as, for example, a CPU (hardware) and a program (software) executed by the CPU. At least some of the functional units constituting the detection device 1 according to one embodiment may be configured by specific means in which software and hardware resources work together.
  • the signal processing unit 10 may also include a storage unit (memory) necessary for the operation of the signal processing unit 10, as appropriate.
  • the signal generation processing unit 11 of the signal processing unit 10 generates a signal to be transmitted from the detection device 1.
  • the signal generation processing unit 11 may generate a transmission signal (transmission chirp signal) such as a chirp signal.
  • the signal generation processing unit 11 may generate a signal whose frequency changes periodically and linearly (linear chirp signal).
  • the signal generation processing unit 11 may generate a chirp signal whose frequency increases periodically and linearly from 77 GHz to 81 GHz over time.
  • the signal generation processing unit 11 may generate a signal whose frequency periodically and linearly increases (up chirp) and decreases (down chirp) from 77 GHz to 81 GHz over time.
  • the signal generated by the signal generation processing unit 11 may be set in advance in, for example, the signal processing unit 10. Furthermore, the signal generated by the signal generation processing unit 11 may be stored in advance in, for example, an arbitrary storage unit in the signal processing unit 10. Chirp signals used in technical fields such as radar are well known, so a more detailed description will be simplified or omitted where appropriate.
  • the signal generated by the signal generation processing unit 11 is supplied to the transmit DAC 21. For this reason, the signal generation processing unit 11 may be connected to the transmit DAC 21.
  • the transmit DAC (digital-to-analog converter) 21 has the function of converting the digital signal supplied from the signal generation processing unit 11 into an analog signal.
  • the transmit DAC 21 may be configured to include a general digital-to-analog converter.
  • the analog signal converted by the transmit DAC 21 is supplied to the transmit circuit 22. For this reason, the transmit DAC 21 may be connected to the transmit circuit 22.
  • the transmission circuit 22 has the function of converting the analog signal converted by the transmission DAC 21 into an intermediate frequency (IF) band.
  • the transmission circuit 22 may be configured to include a general IF band transmission circuit.
  • the signal processed by the transmission circuit 22 is supplied to the millimeter wave transmission circuit 23. For this reason, the transmission circuit 22 may be connected to the millimeter wave transmission circuit 23.
  • the millimeter-wave transmission circuit 23 has the function of transmitting the signal processed by the transmission circuit 22 as a millimeter wave (RF wave).
  • the millimeter-wave transmission circuit 23 may be configured to include a general millimeter-wave transmission circuit.
  • the signal processed by the millimeter-wave transmission circuit 23 is supplied to the transmission antenna array 24. For this reason, the millimeter-wave transmission circuit 23 may be connected to the transmission antenna array 24.
  • the signal processed by the millimeter-wave transmission circuit 23 is also supplied to the mixer 32. For this reason, the millimeter-wave transmission circuit 23 may also be connected to the mixer 32.
  • the transmitting antenna array 24 is an array of multiple transmitting antennas.
  • Figure 3 shows a simplified configuration of the transmitting antenna array 24.
  • the transmitting antenna array 24 transmits signals processed by the millimeter-wave transmitting circuit 23 to the outside of the detection device 1.
  • the transmitting antenna array 24 may be configured to include a transmitting antenna array used in general millimeter-wave radar.
  • the detection device 1 is equipped with a transmitting antenna (transmitting antenna array 24) and can transmit a transmitting signal (e.g., a transmitting chirp signal) as a transmitting wave from the transmitting antenna array 24.
  • a transmitting signal e.g., a transmitting chirp signal
  • FIG. 3 consider a case where an object such as a vibrating body 200 is present around the detection device 1. At least a portion of the vibrating body 200 may vibrate. In such a situation, at least a portion of the transmission waves transmitted from the transmitting antenna array 24 is reflected by the object such as the vibrating body 200. At least a portion of the transmission waves transmitted from the transmitting antenna array 24 that are reflected by the object such as the vibrating body 200 may be reflected toward the receiving antenna array 31.
  • the receiving antenna array 31 receives reflected waves.
  • these reflected waves may be at least a portion of the transmission waves transmitted from the transmitting antenna array 24 that are reflected by an object such as the vibrating body 200.
  • the receiving antenna array 31 is an array of multiple receiving antennas.
  • Figure 3 shows a simplified configuration of the receiving antenna array 31.
  • the receiving antenna array 31 receives reflected waves that are the result of reflection of the transmitted waves transmitted from the transmitting antenna array 24.
  • the receiving antenna array 31 may be configured to include a receiving antenna array used in general millimeter-wave radar.
  • the receiving antenna array 31 supplies the received signals received as reflected waves to the mixer 32. For this reason, the receiving antenna array 31 may be connected to the mixer 32.
  • the mixer 32 converts the signal (transmission signal) processed by the millimeter-wave transmission circuit 23 and the reception signal received by the reception antenna array 31 into the intermediate frequency (IF) band.
  • the mixer 32 may be configured to include a mixer used in general millimeter-wave radar.
  • the mixer 32 supplies the signal generated as a result of the synthesis to the reception circuit 33. For this reason, the mixer 32 may be connected to the reception circuit 33.
  • the receiving circuit 33 has the function of analog processing the signal converted to the IF band by the mixer 32.
  • the receiving circuit 33 may be configured to include a receiving circuit that converts to a general IF band.
  • the signal processed by the receiving circuit 33 is supplied to the receiving ADC 34. For this reason, the receiving circuit 33 may be connected to the receiving ADC 34.
  • the receiving ADC (analog-to-digital converter) 34 has the function of converting the analog signal supplied from the receiving circuit 33 into a digital signal.
  • the receiving ADC 34 may be configured to include a general analog-to-digital converter.
  • the signal digitized by the receiving ADC 34 is supplied to the receiving signal processing unit 12 of the signal processing unit 10. For this reason, the receiving ADC 34 may be connected to the signal processing unit 10.
  • the receiving signal processing unit 12 of the signal processing unit 10 has the function of performing various processes on the digital signal supplied from the receiving ADC 34. For example, the receiving signal processing unit 12 calculates the distance from the detection device 1 to an object such as the vibrating body 200 based on the digital signal supplied from the receiving ADC 34 (distance measurement). The receiving signal processing unit 12 also calculates the relative velocity of an object such as the vibrating body 200 relative to the detection device 1 based on the digital signal supplied from the receiving ADC 34 (velocity measurement). Furthermore, the receiving signal processing unit 12 calculates the azimuth angle of an object such as the vibrating body 200 as seen from the detection device 1 based on the digital signal supplied from the receiving ADC 34 (angle measurement or angle of arrival estimation).
  • I/Q converted data may be input to the receiving signal processing unit 12.
  • the receiving signal processing unit 12 performs a fast Fourier transform (2D-FFT) in the range direction and the velocity direction, respectively.
  • the received signal processing unit 12 may then suppress false alarms and make the probability constant by removing noise points using processing such as CFAR (Constant False Alarm Rate).
  • the received signal processing unit 12 can then obtain the position of an object such as the vibrating body 200 by estimating the angle of arrival for points that satisfy the CFAR criteria.
  • Information generated as a result of distance, speed, and angle measurements by the received signal processing unit 12 may be output to the electronic device 100.
  • the reception signal processing unit 12 may detect (calculate) the displacement of the vibrating body 200 based on the digital signal supplied from the reception ADC 34.
  • Figure 4 is a diagram illustrating an example of a chirp signal generated by the signal generation processing unit 11 of the signal processing unit 10.
  • Figure 4 shows the time structure of one frame when using the FCM (Fast-Chirp Modulation) method.
  • Figure 4 shows an example of a received signal using the FCM method.
  • FCM is a method in which chirp signals shown as c1, c2, c3, c4, ..., cn in Figure 4 are repeated at relatively short intervals (for example, longer than the round-trip time between the electromagnetic wave radar and the target, calculated from the maximum ranging distance).
  • transmission and reception processing is often performed by dividing it into subframe units as shown in Figure 4.
  • the horizontal axis represents the elapsed time
  • the vertical axis represents the frequency.
  • the signal generation processing unit 11 generates a linear chirp signal whose frequency changes periodically and linearly.
  • each chirp signal is shown as c1, c2, c3, c4, ..., cn.
  • the frequency of each chirp signal increases linearly over time.
  • one subframe includes several chirp signals such as c1, c2, c3, c4, ..., cn. That is, subframe 1 and subframe 2 shown in FIG. 4 each include several chirp signals such as c1, c2, c3, c4, ..., cn.
  • one frame includes several subframes such as subframe 1, subframe 2, ..., subframe N. That is, one frame shown in FIG. 4 includes N subframes.
  • one frame shown in FIG. 4 may be frame 1, followed by frame 2, frame 3, ..., etc. Each of these frames may include N subframes, just like frame 1.
  • a frame interval of a predetermined length may be included between frames.
  • One frame shown in FIG. 4 may be, for example, 30 to 50 milliseconds long.
  • the signal generation processing unit 11 may generate a transmission signal as any number of frames. Also, in Figure 4, some chirp signals are omitted from the illustration. In this way, the relationship between time and frequency of the transmission signal generated by the signal generation processing unit 11 may be stored as various setting parameters in, for example, a memory unit in the signal processing unit 10.
  • the detection device 1 may transmit a transmission signal composed of subframes containing multiple chirp signals. Also, the detection device 1 according to one embodiment may transmit a transmission signal composed of a frame containing a predetermined number of subframes.
  • the detection device 1 will be described as transmitting a transmission signal with a frame structure as shown in FIG. 4.
  • the frame structure as shown in FIG. 4 is just one example, and for example, the number of chirp signals included in one subframe may be arbitrary. That is, in one embodiment, the signal generation processing unit 11 may generate subframes including any number (for example, any multiple) of chirp signals.
  • the subframe structure as shown in FIG. 4 is also just one example, and for example, the number of subframes included in one frame may be arbitrary. That is, in one embodiment, the signal generation processing unit 11 may generate a frame including any number (for example, any multiple) of subframes.
  • the signal generation processing unit 11 may generate signals of different frequencies.
  • the signal generation processing unit 11 may generate multiple discrete signals, each with a frequency f of a different bandwidth.
  • Figure 5 shows a portion of the subframe shown in Figure 4 in another form.
  • Figure 5 shows each sample of the received signal that received the transmitted signal shown in Figure 4 as the result of 2D-FFT (Two Dimensional Fast Fourier Transform) processing performed by the received signal processing unit 12 ( Figure 3) of the signal processing unit 10.
  • 2D-FFT Two Dimensional Fast Fourier Transform
  • each chirp signal c1, c2, c3, c4, ..., cn are stored in each subframe, such as subframe 1, ..., subframe N.
  • each chirp signal c1, c2, c3, c4, ..., cn is composed of samples represented by squares arranged horizontally.
  • the received signal shown in Figure 5 is subjected to 2D-FFT, CFAR, and/or integrated signal processing of each subframe by the received signal processing unit 12 shown in Figure 3.
  • Figure 6 shows an example of a point cloud calculated on a range-Doppler (distance-velocity) plane as a result of 2D-FFT, CFAR, and integrated signal processing of each subframe performed by the received signal processing unit 12 shown in Figure 3.
  • range-Doppler distance-velocity
  • the horizontal direction represents range
  • the vertical direction represents velocity
  • the filled-in square s1 in Figure 6 indicates a point cloud representing a signal that exceeds the CFAR threshold.
  • the unfilled square s2 in Figure 6 indicates a bin (2D-FFT sample) without a point cloud that does not exceed the CFAR threshold.
  • the point cloud on the range-Doppler plane calculated in Figure 6 has its direction from the radar calculated using direction estimation, and the position and velocity on a two-dimensional plane are calculated as a point cloud representing an object such as the vibrating body 200.
  • direction estimation may be calculated using a beamformer and/or a subspace method.
  • Representative subspace method algorithms include MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Technique).
  • FIG. 7 shows an example of the results of the received signal processing unit 12 converting point cloud coordinates from the range-Doppler plane shown in FIG. 6 to the XY plane after direction estimation.
  • the XY plane shown in FIG. 7 may be the same as the XY plane shown in FIG. 2.
  • the received signal processing unit 12 can plot a point cloud PG on the XY plane.
  • the point cloud PG is made up of individual points P.
  • each point P has an angle of arrival A and a radial velocity Vr in polar coordinates.
  • the received signal processing unit 12 detects objects present within the range in which the transmitted waves are transmitted based on at least one of the results of the 2D-FFT and angle estimation.
  • the received signal processing unit 12 may perform object detection by, for example, performing clustering processing based on the estimated distance information, speed information, and angle information.
  • clustering processing based on the estimated distance information, speed information, and angle information.
  • Known algorithms used for clustering data include DBSCAN (Density-based spatial clustering of applications with noise). This is an algorithm that performs clustering based on density. In the clustering processing, for example, the average power of the points that make up the detected object may be calculated.
  • the distance information, speed information, angle information, and power information of the object detected by the received signal processing unit 12 may be supplied to the electronic device 100, for example, via a communication interface.
  • the detection device 1 may include a transmitting antenna (transmitting antenna array 24), a receiving antenna (receiving antenna array 31), and a signal processing unit 10.
  • the transmitting antenna array 24 transmits a transmission wave, for example, an electric wave.
  • the receiving antenna array 31 receives a reflected wave of the transmission wave.
  • the signal processing unit 10 detects an object that reflects the transmission wave (for example, an object such as the vibrating body 200) based on the transmission signal transmitted as the transmission wave and the reception signal received as the reflected wave.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the receiving antenna array 31 of the detection device 1 according to one embodiment, and the principle of direction estimation of an incoming wave by the receiving antenna array 31.
  • FIG. 8 shows an example of radio wave reception by the receiving antenna array 31.
  • the receiving antenna array 31 may be a linear array of sensors such as receiving antennas. As shown in FIG. 8 , in one embodiment, the receiving antenna array 31 may include multiple receiving antennas arranged in a linear array. In FIG. 8 , the receiving antenna array 31 is represented by small circles representing multiple antennas such as antennas x1 , x2 , x3 , ..., xM . The receiving antenna array 31 may be composed of any number of antennas. Also, as shown in FIG. 8 , the multiple antennas constituting the receiving antenna array 31 are arranged at an array pitch d.
  • a sensor array in which sensors (antennas, ultrasonic transducers, microphones, etc.) corresponding to various physical waves are arranged in an array is also called a uniform linear array (ULA).
  • ULA uniform linear array
  • physical waves electromagnical waves, sound waves, etc.
  • A1 and A2 may represent the angles of arrival described above.
  • a sensor array such as the receiving antenna array 31 can estimate the direction of arrival (angle of arrival) by utilizing the phase difference that occurs in the measurements between sensors depending on the direction of arrival of the physical wave.
  • This method of estimating the direction of arrival of a wave is also referred to as angle of arrival estimation or direction of arrival (DoA).
  • At least one of the transmitting antenna array 24 and the receiving antenna array 31 may be configured with multiple antennas arranged in a line. This allows, for example, millimeter-wave radar to appropriately narrow the directivity when transmitting and receiving radio waves.
  • the direction of the transmitted beam is often controlled by a beamformer.
  • the direction of arrival of the reflected wave is often estimated using a subspace method (such as the above-mentioned MUSIC and ESPRIT) rather than a beamformer.
  • a subspace method such as the above-mentioned MUSIC and ESPRIT
  • angles of arriving waves in two directions are estimated using the antenna array of the detection device 1 according to one embodiment.
  • Figure 9 shows an example of antenna placement for estimating the direction of arrival at two orthogonal angles.
  • the transmitting antenna array 24 and/or the receiving antenna array 31 may be configured to include an array of multiple patch antenna units.
  • one patch antenna unit may be configured to include multiple elements electrically connected in direction 1 shown in the figure.
  • the multiple elements may be electrically connected by wiring such as a stripline on a substrate.
  • the multiple elements may be arranged spaced apart by a distance d1,t that is shorter than half the wavelength ⁇ of the transmission wave.
  • each patch antenna unit may have any number of elements greater than or equal to two electrically connected.
  • the transmitting antenna array 24 may have a plurality of patch antenna units arranged in an array in the direction 2 shown in the figure.
  • the patch antenna units may be spaced apart by a distance d2 ,t that is shorter than half the wavelength ⁇ of the transmission wave.
  • the transmitting antenna array 24 may include any number of patch antenna units equal to or greater than two.
  • the receiving antenna array 31 may have a modified arrangement of the elements in the transmitting antenna array 24. That is, in the receiving antenna array 31 shown in FIG. 9 , one patch antenna unit may include a plurality of elements electrically connected in the direction 2 shown in the figure. In each patch antenna unit, the plurality of elements may be electrically connected by wiring, such as a stripline on a substrate. In each patch antenna unit, the plurality of elements may be spaced apart by a distance d 2,s that is shorter than half the wavelength ⁇ of the transmission wave. In FIG. 9 , each patch antenna unit may have any number of electrically connected elements greater than or equal to two.
  • the receiving antenna array 31 may have a plurality of patch antenna units arranged in an array in a direction 1 shown in the figure.
  • the patch antenna units may be spaced apart by a distance d1,s that is shorter than half the wavelength ⁇ of the transmission wave.
  • the receiving antenna array 31 may include any number of patch antenna units equal to or greater than two.
  • All elements included in the transmitting antenna array 24 and the receiving antenna array 31 may be arranged on the same plane (e.g., on the surface layer of the same substrate).
  • the transmitting antenna array 24 and the receiving antenna array 31 may also be arranged in close proximity (monostatic).
  • directions 1 and 2 shown in Figure 9 may be geometrically orthogonal.
  • the transmitting antenna array 24 and receiving antenna array 31 shown in FIG. 9 can appropriately narrow the directivity of each transmitting antenna and receiving antenna. Furthermore, by using the transmitting antenna array 24 shown in FIG. 9 to control the direction in which each transmitting wave (transmitted signal) is transmitted at each timing of transmission, a beamformer can be realized for direction 2 shown in FIG. 9. Furthermore, by using the receiving antenna array 31 shown in FIG. 9, the direction of arrival of the reflected wave can be estimated for direction 1 shown in FIG. 9. In this way, it is possible to estimate the direction of arrival of the reflected wave for two angles that are substantially orthogonal. Therefore, it becomes possible to obtain a point cloud representing an object such as the vibrating body 200 in three dimensions.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the functional configuration of electronic device 100 according to one embodiment. An example of the configuration of electronic device 100 according to one embodiment is described below.
  • an electronic device 100 may include a processor 102, a display unit 104, a memory unit 106, a communication unit 108, and an operation unit 110.
  • the electronic device 100 may not include some of the functional units shown in FIG. 10, or may include functional units other than those shown in FIG. 10.
  • the processor 102 performs various functions for controlling and/or managing the electronic device 100.
  • the processor 102 may include at least one processor, such as a CPU (Central Processing Unit), to provide the control and processing power for performing the various functions.
  • the processors 102 may be implemented as a single processor, as several processors, or as individual processors.
  • the "processor” may be implemented as a single integrated circuit.
  • An integrated circuit is also called an IC (Integrated Circuit).
  • the "processor” may also be implemented as multiple communicatively connected integrated circuits and discrete circuits.
  • the "processor” may also be implemented based on various other known technologies.
  • the processor 102 may be configured as, for example, a CPU and a program executed by the CPU.
  • the program executed by the processor 102 and the results of the processing executed by the processor 102 may be stored in the storage unit 106. Furthermore, the results of the processing executed by the processor 102 may be reflected in the control of the electronic device 100, the detection device 1, and/or the signal generator 400, etc.
  • the display unit 104 may be any display device, such as a liquid crystal display, an organic electro-luminescence panel, or an inorganic electro-luminescence panel.
  • the display unit 104 may display various types of information such as characters, figures, or symbols.
  • the display unit 104 may also display various GUI objects, such as a pointer, and icon images, to prompt the user to perform operations.
  • GUI objects such as a pointer, and icon images, to prompt the user to perform operations.
  • Various types of data required for display on the display unit 104 may be supplied from, for example, the processor 102 or the memory unit 106.
  • the display unit 104 may also be configured to include a backlight, etc., as appropriate.
  • the electronic device 100 may be provided with a speaker or the like in place of the display unit 104, or in addition to the display unit 104, for audibly conveying various information to the user operating the electronic device 100.
  • the display unit 104 may display, for example, the results of processing executed by the processor 102.
  • the display unit 104 may also display, for example, text or images stored in the memory unit 106.
  • the display unit 104 may also display, for example, text or images based on data received via the communication unit 108.
  • the display unit 104 may also display, for example, information input from the operation unit 110.
  • the storage unit 106 stores various information acquired from the processor 102, the communication unit 108, and the like. In one embodiment, the storage unit 106 may store information input by, for example, a user. The storage unit 106 also stores programs (e.g., application software) executed by the processor 102. The storage unit 106 may also store various data, such as the results of calculations performed by the processor 102. The storage unit 106 may also include work memory used when the processor 102 is operating. The storage unit 106 may be configured, for example, from a semiconductor memory or a magnetic disk, but is not limited to these and may be any storage device. For example, the storage unit 106 may be a memory such as a memory card inserted into the electronic device 100 according to one embodiment. The storage unit 106 may also be internal memory of the CPU used as the processor 102.
  • programs e.g., application software
  • the storage unit 106 may also store various data, such as the results of calculations performed by the processor 102.
  • the storage unit 106 may also include work memory used when the processor
  • the communication unit 108 can realize various functions including wireless communication.
  • the communication unit 108 may realize communication using various communication methods, such as LTE (Long Term Evolution), 4G, or 5G.
  • the communication unit 108 may include a modem whose communication method is standardized by the International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T).
  • the communication unit 108 may also realize wireless communication using various methods, such as Wi-Fi or Bluetooth (registered trademark).
  • the communication unit 108 may wirelessly communicate with a communication unit of an external device, such as the detection device 1, via a network.
  • the communication unit 108 may also wirelessly communicate with a communication unit of an external device, such as an external server or cloud server, via a network, for example, via an antenna.
  • the communication unit 108 may receive various information, such as detection results by the detection device 1, from the detection device 1.
  • Information received by the communication unit 108 may be supplied to, for example, the processor 102 and/or the storage unit 106.
  • information transmitted from the communication unit 108 may be supplied from, for example, the processor 102 and/or the storage unit 106.
  • the various types of information transmitted and received by the communication unit 108 may be stored in the memory unit 106, for example.
  • the communication unit 108 may be configured to include, for example, an antenna for transmitting and receiving radio waves and an appropriate RF unit.
  • the communication unit 108 may be configured using known technology for performing wireless communication.
  • the communication unit 108 may also be an interface for wired communication between the electronic device 100 and other devices. In this case, for example, the communication unit 108 may be a connector or terminal for wired connection.
  • the operation unit 110 detects, for example, user operations as input.
  • the operation unit 110 may be configured with an input device such as a keyboard.
  • the operation unit 110 may be any input device used by the user to perform operations, such as keys (physical keys) like a keyboard, buttons (physical buttons), switches (mechanical switches), and/or pointing devices such as a mouse or trackball.
  • the operation unit 110 can be any known input device.
  • the operation signal (input signal) detected by the operation unit 110 may be supplied to, for example, the processor 102 and/or the memory unit 106.
  • the operation unit 110 may be an input device such as a touch panel or touch sensor.
  • the operation unit 110 may employ various types of touch panels, such as resistive, capacitive, or optical types.
  • the display unit 104 may be configured together with the operation unit 110 as, for example, a touchscreen display.
  • the touchscreen display may include, as the display unit 104, a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display.
  • the touchscreen display may include, as the operation unit 110, a touch sensor or touch panel that detects whether or not a user has made a touch and the position of that touch.
  • keys such as a numeric keypad or icons can be displayed as objects on the display unit 104, and the operation of the operator (user) touching the object can be detected by the operation unit 110.
  • At least a portion of the functional units constituting the electronic device 100 may be configured by specific means in which software and hardware resources work together.
  • Electronic device 100 can measure the vibrations of object 200 at multiple points using detection device 1, such as a radar sensor, and detect the shape of the vibration mode of object 200. As shown in FIG. 1, for example, if there is a damaged area 210 in object 200, a change in the shape of the vibration mode may be observed. Electronic device 100 according to one embodiment can be useful in diagnosing whether there is a high possibility of an abnormality in a structure such as object 200, based on such changes in the shape of the vibration mode.
  • detection device 1 such as a radar sensor
  • Electronic device 100 and detection device 1 detect the vibration of object 200 while acoustically exciting object 200 with excitation source 300.
  • excitation waveform the deformation state of a structure such as object 200 due to vibration will correspond one-to-one to the phase of the vibration waveform of excitation source 300 (hereinafter also referred to as "excitation waveform").
  • Figure 11 is a diagram showing an example of the correspondence between the vibration waveform of the vibration source 300 and the deformation state (due to vibration) of the object 200.
  • the upper part of Figure 11 shows the vibration waveform of the vibration source 300 (i.e., the excitation waveform).
  • the vertical axis of the upper part of Figure 11 represents the amplitude of the excitation waveform, and the horizontal axis of the upper part of Figure 11 represents time.
  • the lower part of Figure 11 shows the deformation state of the object 200 at several points in time shown in the upper part of Figure 11.
  • the lower part of Figure 11 may, for example, show the entire object 200 as viewed from a specified direction.
  • the lower part of Figure 11 may, for example, show the deformation of the object 200 in a somewhat exaggerated manner.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u1) of Figure 11.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u2) of Figure 11.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u3) of Figure 11.
  • the deformation state (due to vibration) of the object 200 is also different.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the correspondence between the vibration waveform of the vibration source 300 and the deformation state (due to vibration) of the object 200.
  • the upper part of FIG. 12 shows the vibration waveform of the vibration source 300 (i.e., the excitation waveform).
  • the vertical axis of the upper part of FIG. 12 represents the amplitude of the excitation waveform, and the horizontal axis of the upper part of FIG. 12 represents time.
  • the lower part of FIG. 12 shows the deformation state of the object 200 at several points in time shown in the upper part of FIG. 12.
  • the lower part of FIG. 12 may, for example, show the entire object 200 as viewed from a predetermined direction.
  • the lower part of FIG. 12 may, for example, show the deformation of the object 200 in a somewhat exaggerated manner.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u4) of Figure 12.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u5) of Figure 12.
  • the object 200 is in a deformed state as shown in the lower part (u6) of Figure 12.
  • the deformation state (due to vibration) of the object 200 is also in the same state.
  • electronic device 100 synchronizes the phase of the excitation waveform between the data obtained as a result of measurements at different times, i.e., searches for a measurement time point at which the phase of the excitation waveform becomes the same.
  • one possible method for synchronizing the phase of the excitation waveform is to acquire time labels between the excitation waveform and the measurement waveform of the detection wave (transmission wave) transmitted from the detection device 1 while time synchronizing them.
  • developing a system that implements such a method requires significant cost and/or effort. Therefore, the electronic device 100 of one embodiment takes advantage of the fact that the time interval between measurements by the detection device 1 is constant, and continuously vibrates the object 200 while continuously acquiring data using the detection device 1. In this way, the electronic device 100 of one embodiment can achieve time synchronization between each measurement point.
  • Figure 13 is a diagram visually illustrating an example of the temporal correspondence between continuous data acquired by the detection device 1 and the excitation waveform.
  • the upper part of Figure 13 like the upper parts of Figures 11 and 12, shows the vibration waveform (i.e., excitation waveform) of the excitation source 300.
  • the vertical axis of the upper part of Figure 12 represents the amplitude of the excitation waveform, and the horizontal axis of Figure 12 represents time.
  • the lower part of Figure 13 shows continuous data acquired by the detection device 1.
  • the detection device 1 of one embodiment performs measurements (detections) at regular, even intervals. That is, in the detection device 1 of one embodiment, the time interval from the first detection to the second detection, the time interval from the second detection to the third detection, ..., the time interval from the nth detection to the n+1th detection are all the same.
  • the radar sensor assumed as the detection device 1 of one embodiment performs measurements (detections) at regular, even intervals.
  • various vibration sensors other than radar sensors also generally perform measurements (detections) at regular, even intervals.
  • the bottom part of Figure 13 shows the continuous data measured (acquired) by the detection device 1, plotted as white circles ( ⁇ ).
  • the horizontal spacing (i.e., time intervals) between the continuous data (white circles ( ⁇ )) acquired by the detection device 1 is all the same.
  • the horizontal spacing between the white circles ( ⁇ ) shown in the bottom part of Figure 13 corresponds to the time intervals between measurements by the detection device 1.
  • the frequency of the excitation waveform shown in Figure 13 is f
  • the data acquired at a time difference of n/f (where n is an integer) from any data (white circle symbol ( ⁇ )) measured by the detection device 1 has the same phase (in-phase) of the excitation waveform.
  • ⁇ T1 n1 / f
  • n1 is an integer
  • ⁇ T2 n2 / f
  • the excitation waveforms are all in the same phase. Therefore, the data detected by the detection device 1 at time points t1, t2, and t3 can be considered to represent the same deformation state of the object 200.
  • the electronic device 100 of one embodiment can synchronize the phase of the excitation waveform between the data obtained as a result of measurements at each time point, i.e., find the measurement time point at which the phase of the excitation waveform is the same.
  • the vibration source 300 continuously vibrates the object 200. Furthermore, in such a situation, the detection device 1 according to one embodiment continuously acquires (measures) the vibrations of the object 200 that is continuously vibrated.
  • Figure 14 is a flowchart illustrating a procedure including an operation for synchronizing the phase of a vibration waveform performed by electronic device 100 according to one embodiment.
  • the electronic device 100 first logically analyzes the resonant frequency and vibration mode of the object 200 to be tested.
  • electronic device 100 may perform simulations using, for example, the finite element method (FEM).
  • FEM finite element method
  • Figures 15A, 15B, and 15C are diagrams showing the shape of each mode calculated using FEM for the resonance modes of plate-shaped object 200.
  • Figure 15A shows the shape of the fundamental vibration mode of object 200.
  • Figure 15B shows the shape of the second harmonic vibration mode of object 200.
  • Figure 15C shows the shape of the third harmonic vibration mode of object 200.
  • the simulation in step S11 does not necessarily have to be performed.
  • the structure of the object 200 is simple, it may be easy to calculate the resonance mode of the object 200 by formulating an equation of motion.
  • the vibration mode of the object 200 may be known using another method. In such cases, it is not necessarily necessary to perform the simulation in step S11.
  • the electronic device 100 measures (actually measures) the resonant frequency of the object 200, as shown in step S12 of FIG. 14.
  • the resonant frequency of the object 200 obtained by simulation will not exactly match the actual resonant frequency of the object 200.
  • the procedure of step S12 does not necessarily have to be performed if the resonant frequency of the object 200 is known, for example, through simulation. However, if possible, the resonant frequency of the actual object 200 may be measured using the following procedure.
  • the signal generator 400 may cause the vibration source 300 to vibrate the object 200.
  • the signal supplied from the signal generator 400 to the vibration source 300 may have frequency characteristics that fully include the frequency band to be measured.
  • a signal may be, for example, a signal whose frequency changes over time, such as a chirp signal, or a signal based on random noise.
  • the electronic device 100 may vibrate the object 200 by gradually changing the frequency of the signal based on a sine wave with a constant frequency.
  • linear chirp signal whose frequency increases linearly with time
  • the linear chirp signal can be expressed as the following equation (1) using an initial phase ⁇ 0 .
  • the signal generator 400 may supply a linear chirp signal such as that shown in equation (1) above to the excitation source 300. This allows the excitation source 300 to vibrate the object 200 based on this signal.
  • the electronic device 100 may measure the vibration amplitude of the object 200 by using the detection device 1 according to one embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a vibration waveform used when the vibration source 300 vibrates the object 200.
  • the vertical axis of FIG. 16 represents the amplitude of the vibration waveform, and the horizontal axis of FIG. 16 represents time.
  • the vibration source 300 may use, for example, a linear chirp signal when vibrating the object 200.
  • Fig. 17 is a diagram showing an example of a waveform detected (measured) by the detector 1 when the object 200 is vibrated using the excitation waveform shown in Fig. 16.
  • the vertical axis of Fig. 17 represents the amplitude of the waveform detected (measured) by the detector 1, and the horizontal axis of Fig. 17 represents time.
  • the waveform measured by the detector 1 has a time t0 at which the vibration amplitude peaks.
  • the resonant frequency of the object 200 can be determined as the frequency f0 of the chirp signal at time t0 .
  • the object 200 may have multiple resonant frequencies depending on its material and/or shape. Furthermore, the location where measurement is performed on the object 200 may be a node, depending on the vibration mode. Therefore, the electronic device 100 according to one embodiment may repeatedly identify the resonant frequency at multiple points (positions) on the object 200 before identifying the final resonant frequency.
  • the shape of the object 200 is simple and the vibration mode is easy to estimate, or if the vibration mode and resonant frequency of the object 200 have been estimated by simulation or the like, it is not necessary to identify the resonant frequency in this way.
  • the mode in which measurement is performed is a vibration mode corresponding to a single resonant frequency.
  • the electronic device 100 sets the conditions for measuring the vibration of the object 200 using the detection device 1, taking into account the vibration mode of the object 200 and the antenna directivity of the detection device 1.
  • the conditions for measuring the vibration of the object 200 using the detection device 1 may be determined, taking into account the vibration mode analyzed in step S11.
  • the spatial vibration period can change depending on the vibration mode of the object 200 being measured. For this reason, when measuring the vibration mode of an object 200 with a shape having a shorter vibration period, the interval between measurement points (positions measured by the detection device 1) may be narrower. As a guideline, the detection area (measurement area) of the detection device 1 may be set to half a wavelength or less. In this case, measurements may be taken at a minimum of two or more locations per wavelength. By doing so, the shape of the vibration mode can be identified well.
  • the electronic device 100 vibrates the object 200 using the vibration source 300, and measures the detected vibration of the object 200 using the detection device 1.
  • Step S14 may be executed as follows. First, the signal generator 400 supplies a sine wave signal of the resonant frequency determined in step S12 to the vibration source 300. This causes the vibration source 300 to vibrate the object 200. In this state, the detection device 1 detects (measures) the vibration of the object 200 in accordance with the conditions set in step S13.
  • the vibration mode assumed in the measurement conditions of the object 200 is sufficiently excited in the object 200.
  • the intensity with which the vibration source 300 vibrates the object 200 may be set appropriately.
  • the detection device 1 may be one detection device 1 that measures the vibration of the object 200.
  • the detection device 1 may continue to detect data continuously while measuring the vibration of the object 200.
  • the vibration source 300 may continue to vibrate the object 200 continuously.
  • the detection device 1 may detect vibrations of the object 200 while remaining stationary at position 1 shown in FIG. 1. During the time period from time w2 to time w3 shown in FIG. 13, the detection device 1 may be moving from position 1 to position 2 shown in FIG. 1. During the time period from time w2 to time w3 shown in FIG. 13, the detection device 1 may not be able to detect data that constitutes a valid waveform, or may detect data that includes noise.
  • the detection device 1 may detect vibrations of the object 200 while stationary at position 2 shown in FIG. 1. During the time from time w4 to time w5 shown in FIG. 13, the detection device 1 may be moving from position 2 to position 3 shown in FIG. 1. During the time from time w4 to time w5 shown in FIG. 13, the detection device 1 may not be able to detect data constituting a valid waveform, or may detect data containing noise. Furthermore, during the time from time w5 to time w6 shown in FIG. 13, the detection device 1 may detect vibrations of the object 200 while stationary at position 3, which is the next position after position 2 shown in FIG. 1.
  • step S15 of FIG. 14 electronic device 100 may synchronize the time points of the measurement results at each position.
  • the displacement of the surface of object 200 corresponds one-to-one with the phase of the excitation waveform. Therefore, electronic device 100 may extract displacement data for each measurement point corresponding to a certain phase of the excitation waveform from the measurement waveforms of each measurement point measured at different times in step S14. Electronic device 100 may generate data indicating the shape of the vibration mode from the displacement data extracted in this manner.
  • the electronic device 100 may search for time points (time points t1, t2, t3, ... in FIG. 13) at which the time difference of the detector 1 is an integer multiple of the vibration period 1/f of the object 200 (e.g., n1 , n2 , ... in the figure). Once the operation of step s15 is completed, the electronic device 100 can synchronize the phase of the excitation waveform between the data obtained as a result of measurement at each time point.
  • the electronic device 100 may display the instantaneous deformation of the object 200 as a graph or a 3D model, for example, on the display unit 104.
  • step S16 the electronic device 100 may perform the following operation. That is, the electronic device 100 may generate a diagram in which the waveforms measured by the detection device 1 at each of the times t1, t2, t3, etc. obtained in step S15 are arranged by measurement position, and display the diagram on, for example, the display unit 104.
  • the upper part of Figure 18 is a diagram showing an example of time-synchronizing waveforms measured at each measurement position.
  • the upper part of Figure 18, like the lower part of Figure 13, shows continuous data acquired by detection device 1.
  • the upper part of Figure 18 shows the waveform detected by detection device 1 by smoothly connecting the plotted points of continuous data acquired by detection device 1.
  • the vertical axis of the upper part of Figure 18 represents the amplitude of the detected waveform, and the horizontal axis of the upper part of Figure 18 represents time.
  • the lower part of Figure 18 shows the displacement of object 200 corresponding to the detected waveform shown in the upper part of Figure 18.
  • the vertical axis of the lower part of Figure 18 represents the displacement of object 200, and the horizontal axis of the lower part of Figure 18 represents the position of object 200.
  • the lower part of Figure 18 also shows, as examples, the displacement of object 200 at time t4, which is before time t3 shown in the upper part of Figure 18, and the displacement of object 200 at an even further future time t5.
  • the electronic device 100 may display a graph such as that shown in FIG. 18 on, for example, the display unit 104.
  • the same illustration as shown in Figure 18 may also be used for times t1+ ⁇ T, t2+ ⁇ T, t3+ ⁇ T, etc., at which a certain offset time ⁇ T has elapsed relative to times t1, t2, t3, etc., as shown in Figure 18.
  • FIGS. 19A, 19B, 19C, and 19D are diagrams showing examples of changes in the overall vibration displacement of the object 200 over time. Similar to the diagram shown in the lower part of Figure 18, Figure 19A shows the displacement of the object 200 at each measurement position at instants of the same phase (times t1, t2, t3, ). Figure 19B shows the displacement of the object 200 at each measurement position at instants when a certain offset time ⁇ T has elapsed since the instant shown in Figure 19A (times t1 + ⁇ T, t2 + ⁇ T, t3 + ⁇ T, ).
  • Figure 19C shows the displacement of the object 200 at each measurement position at instants when a certain offset time ⁇ T has elapsed since the instant shown in Figure 19B (times t1 + 2 ⁇ T, t2 + 2 ⁇ T, t3 + 2 ⁇ T, ).
  • FIG. 19D is a diagram showing the displacement of the object 200 at each measurement position at a certain offset time ⁇ T elapsed from the moment shown in FIG. 19C (times t1+3 ⁇ T, t2+3 ⁇ T, t3+3 ⁇ T, ).
  • the electronic device 100 may display graphs such as those shown in FIGS. 19A to 19D on, for example, the display unit 104.
  • the electronic device 100 may display, on the display unit 104, for example, a 3D model to represent the deformation of the object 200.
  • a 3D model to represent the deformation of the object 200.
  • electronic device 100 can synchronize the phase of the excitation waveform between data acquired as a result of measurements taken at different times. Therefore, electronic device 100 according to one embodiment can easily detect the vibration of the vibrating body with good accuracy by transmitting and receiving waves.
  • the vibration source 300 has been described as applying acoustic vibration to the object 200.
  • the vibration source 300 may apply vibration in a contact manner using a piezoelectric speaker, or may apply vibration in a non-contact manner using a high-volume speaker via air.
  • the vibration source 300 has been described as applying vibration by contacting the object 200.
  • the vibration source 300 may apply vibration to the object 200 in a non-contact manner.
  • time synchronization of data between measurement points of the detection device 1 is achieved by utilizing the fact that the excitation waveform has the same phase at points separated in time by n/f, where f is the frequency of the excitation waveform.
  • data that can be acquired by a vibration sensor such as the detection device 1 is generally digital data.
  • Digital data is temporally discrete data.
  • the electronic device 100 may perform phase synchronization by first converting the waveform into the frequency domain using a Fast Fourier Transform (FFT) and then applying an offset to the phase.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • FFT is a process that calculates the amplitude and phase components of a signal for each frequency. By applying an offset to this phase component and performing an inverse fast Fourier transform (IFFT), a phase-shifted time series signal can be created.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • electronic device 100 simply multiplies the equation obtained by FFT by e ⁇ i ⁇ , which is the phase in complex notation. For example, when time synchronization is performed at time points P1 and P2 in FIG. 20 , electronic device 100 according to one embodiment may perform an FFT on a certain section of the signal after P2, multiply it by e ⁇ i ⁇ , and then perform an IFFT. This allows P1 and P2 to be considered measurement points when the excitation waveforms are in phase.
  • the electronic device 100 may also apply a phase offset to a signal without using FFT.
  • a similar effect can be achieved by applying a Hilbert transform to the signal, converting it into an analytic signal having amplitude and phase information at each time, and then multiplying it by e ⁇ i ⁇ .
  • the detection device 1 has been described as a millimeter-wave radar, as an example.
  • the detection device 1 may be a radar that uses any wavelength band other than the millimeter wave band, or may employ other sensors such as a piezoelectric sensor or an LDV.
  • the vibration source 300 applies vibration at a single frequency, exciting only a specific vibration mode, and performing measurement using the detection device 1.
  • the vibration source 300 may excite multiple vibration modes at once, and perform measurement using the detection device 1.
  • the electronic device 100 may perform frequency filtering on the measured vibration waveform, extracting only the vibration component due to the vibration mode corresponding to a single frequency, and determining the shape of the vibration mode.
  • measurements were performed using a single detection device 1.
  • multiple detection devices 1 may be used to measure multiple measurement points simultaneously. This makes it possible to shorten the measurement time.
  • the electronic device 100 may synchronize the time between the multiple detection devices 1 by some means.
  • the detection device 1 may perform measurements in as many vibration modes as possible.
  • the detection device 1 may change the conditions of the measurement point for each mode, or may use common conditions that allow the shape of the vibration mode with the shortest wavelength to be fully grasped.
  • the detection device 1 detects vibrations of the object 200 from only one direction.
  • the detection device 1 may measure vibrations of the object 200 from any direction.
  • the detection device 1 may acquire two-dimensional or three-dimensional shapes of each vibration mode.
  • electronic device 100 is configured to be able to detect vibrations of object 200 that are vibrated at a predetermined frequency.
  • Electronic device 100 acquires first measurement information by measuring the vibrations of object 200 at a first time point when the vibration applied to object 200 is at a first phase.
  • Electronic device 100 also acquires second measurement information by measuring the vibrations of object 200 at a second time point when the vibration applied to object 200 is at a second phase that is the same as the first phase.
  • Electronic device 100 detects the vibrations of object 200 based on the first measurement information and the second measurement information.
  • the electronic device 100 may measure the vibration of the object 200 based on the output from the detection device 1. Furthermore, the electronic device 100 may measure the vibration of the object 200 at a first point in time differently from the position of the object 200 at which the vibration is measured at a second point in time.
  • the object 200 may be vibrated by the vibration source 300.
  • the vibration source 300 may continuously vibrate the object 200 at a constant frequency over time.
  • the vibration source 300 may also vibrate the object 200 with acoustic vibration.
  • the first phase and the second phase may be the phases of the acoustic vibration that vibrates the object 200.
  • electronic device 100 may perform time synchronization at two points P1 and P2 that are separated by an arbitrary time interval, thereby assuming that vibration applied to object 200 will be in phase at P1 and P2.
  • electronic device 100 may perform a fast Fourier transform on the signal for a certain period from P2 onwards, multiply the result by a complex phase, and then perform an inverse fast Fourier transform.
  • electronic device 100 may apply a Hilbert transform to the signal for a certain period from P2 onwards, convert it into an analytic signal containing amplitude and phase information at each point in time, and multiply it by a complex phase.
  • the operations and/or processes of the electronic device 100 as described above may be performed by the processor 102.
  • each functional unit, means, step, etc. can be added to other embodiments so as not to cause logical inconsistencies, or can be replaced with each functional unit, means, step, etc. of other embodiments.
  • multiple functional units, means, steps, etc. can be combined into one or divided.
  • the above-described embodiments of the present disclosure are not limited to being implemented faithfully according to the respective described embodiments, but can also be implemented by combining the respective technologies or omitting some of them as appropriate.
  • the above-described embodiments are not limited to implementation as devices such as electronic device 100.
  • the above-described embodiments may be implemented as a control method for devices such as electronic device 100.
  • the above-described embodiments may be implemented as a program executed by devices such as electronic device 100, or as a storage medium or recording medium on which a program is recorded.
  • the detection device 1 has been described as including components that constitute a so-called radar sensor, such as the transmitting antenna array 24 and the receiving antenna array 31.
  • an electronic device may also be implemented as, for example, a configuration such as the signal processing unit 10.
  • the signal processing unit 10 may be implemented as having the function of processing signals handled by, for example, the transmitting antenna array 24 and the receiving antenna array 31.
  • An electronic device comprising a processor that detects vibration of an object based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration of the object excited at a predetermined frequency is at a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration of the object is at a second phase that is the same phase as the first phase.
  • Appendix 2 10. The electronic device of claim 1, wherein the processor measures vibration of the object based on an output from a detection device.
  • [Appendix 3] a position of the object at which vibrations are measured at the first time point; 3. The electronic device of claim 1, wherein the second point in time is different from the position of the object at which vibration is measured.
  • [Appendix 4] The object is excited by an excitation source; 4. The electronic device according to claim 1, wherein the vibration source continuously vibrates the object at a constant frequency over time.
  • [Appendix 5] The vibration source excites the object with acoustic vibrations, 5.
  • the first phase and the second phase are phases of acoustic vibrations that excite the object.
  • Appendix 9 9. The electronic device according to claim 7, wherein the processor applies a Hilbert transform to the signal in a certain section after P2, converts it into an analytic signal containing amplitude and phase information at each time point, and multiplies the signal by the phase in complex representation.
  • the detection device comprises: a transmitting unit that transmits electromagnetic waves; a receiving unit that receives the electromagnetic wave reflected by the object; 10.
  • the electronic device comprising: [Appendix 11] A control method for detecting vibration of an object based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration of the object excited at a predetermined frequency is at a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration of the object is at a second phase that is the same as the first phase.
  • a program that detects vibration of an object based on first measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a first time point when the vibration of the object excited at a predetermined frequency is at a first phase, and second measurement information obtained by measuring the vibration of the object at a second time point when the vibration of the object is at a second phase that is the same phase as the first phase.

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Abstract

電子機器は、所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、対象物に対する加振が第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、対象物の振動を検出する。

Description

電子機器、制御方法、及びプログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２４年５月１４日に日本国に特許出願された特願２０２４－０７８９８８の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、電子機器、制御方法、及びプログラムに関する。
　例えば自動車に関連する産業などの分野において、自車両と所定の物体との間の距離などを測定する技術がある。特に、近年、例えばミリ波レーダのように、電波を送信し、障害物などの物体に反射した反射波を受信することで、物体との間の距離などを測定するレーダ（RADAR（Radio Detecting and Ranging））の技術が、種々研究されている。このような距離などを測定する技術は、運転者の運転をアシストする技術、及び、運転の一部又は全部を自動化する自動運転に関連する技術の発展に伴い、今後ますます重要性が高まると予想される。
　また、例えばミリ波のような波動の送受信により、対象物の振動を検出して、当該対象物の異常を検知するなどの技術も提案されている。非特許文献１は、土木又は建築などの分野において、所定の対象物の振動を検出することにより、その対象物の振動モードを解析する技術を開示している。非特許文献１の図８(Fig.8)は、損傷を加えた橋梁の振動モードが正常な状態から変化することを開示しており、振動モードの検出によって橋梁の異常を検知することを提案している。非特許文献２の第２章は、レーザドップラー振動計（Laser Doppler Vibrometer：ＬＤＶ）を用いた振動測定、及び、構造物の加振方法を提案している。非特許文献２の３章は、図９に示す異なる大きさの円形の欠陥部が存在するコンクリート壁に対し、非接触で音響的な加振を行い、その振動をＬＤＶによって取得することで、欠落部の存在を検出することを提案している。また、非特許文献３は、レーダセンサを用いて、構造物の表面振動を取得する技術を開示している。
金　哲祐，他２名，"損傷前後の鋼単純トラス橋の振動特性同定と統計的分析による異常検知"，[online]，２０１４年，土木学会論文集　Ａ２（応用力学），Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．２（応用力学論文集Ｖｏｌ．１７），［令和６年２月２０日検索］，インターネット＜URL：https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscejam/70/2/70_I_63/_pdf/-char/ja＞ 杉本　恒美，"音波照射加振を用いた非接触音響探査技術によるコンクリート構造物の非破壊検査"，[online],２０２３年，IEICE fundamental review Vol.16 No.3，［令和６年２月２０日検索］，インターネット＜URL：https://www.jstage.jst.go.jp/article/essfr/16/3/16_156/_pdf/-char/en＞ Zelong Shao，他３名，"A Comparative Study on Radar Interferometry for Vibrations Monitoring on Different Types of Bridges"，[online]，２０１８年５月２２日，IEEE Access，［令和６年２月２０日検索］，インターネット＜URL：https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8362646＞
　一実施形態に係る電子機器は、
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出するプロセッサを備える。
　一実施形態に係る制御方法は、
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出する。
　一実施形態に係るプログラムは、
　電子機器に、
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出させる。
一実施形態に係る検出機器及び電子機器を含むシステムの構成を示す図である。 一実施形態に係る検出機器の使用態様を説明する図である。 一実施形態に係る検出機器の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係る検出機器が処理する信号の構成を説明する図である。 一実施形態に係る検出機器による信号の処理を説明する図である。 一実施形態に係る検出機器による信号の処理を説明する図である。 一実施形態に係る検出機器による信号の処理を説明する図である。 一実施形態に係る検出機器のアンテナアレイにおけるアンテナの配置の例及び動作原理を概略的に示す図である。 一実施形態に係る検出機器のアンテナアレイにおけるアンテナの配置の例を示す図である。 一実施形態に係る電子機器の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 一実施形態に係る加振源の振動波形と対象物の変形状態との対応関係の例を示す図である。 一実施形態に係る加振源の振動波形と対象物の変形状態との対応関係の例を示す図である。 一実施形態に係る検出機器によって取得される連続的なデータと加振波形との時間的な対応関係を示す図である。 一実施形態に係る電子機器の動作を説明するフローチャートである。 一実施形態に係る対象物の振動モードの形状の例を示す図である。 一実施形態に係る対象物の振動モードの形状の例を示す図である。 一実施形態に係る対象物の振動モードの形状の例を示す図である。 一実施形態に係る加振源が対象物を加振する際に用いられる振動波形を示す図である。 対象物が加振された際に検出機器１によって検出される波形の例を示す図である。 各測定位置において測定される波形を一実施形態に係る電子機器によって時刻同期させる例を示す図である。 同位相の瞬時における対象物の変位を測定位置ごとに示す図である。 同位相の瞬時から所定のオフセット時間の経過後における対象物の変位を測定位置ごとに示す図である。 同位相の瞬時からさらに所定のオフセット時間の経過後における対象物の変位を測定位置ごとに示す図である。 同位相の瞬時からさらに所定のオフセット時間の経過後における対象物の変位を測定位置ごとに示す図である。 検出機器１によって検出されたデータにおいて時間差ΔＴとなる時点について行う位相同期を説明する図である。
　例えば電波のような波動の送受信によって、対象物の振動を良好な精度で簡便に検出できれば、多種多様な分野において役立つことが期待できる。本開示は、波動の送受信によって対象物の振動を良好な精度で簡便に検出する電子機器、制御方法、及びプログラムを提供することに関する。一実施形態によれば、波動の送受信によって振動体の振動を良好な精度で簡便に検出し得る電子機器、制御方法、及びプログラムを提供することができる。以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
　本開示において、「電子機器」、「検出機器」、及び「信号発生器」とは、電力により駆動する機器としてよい。これらの機器に電力が供給される態様は、各種の公知技術を採用することができるため、より詳細な説明は省略する。また、「ユーザ」とは、一実施形態に係る電子機器、検出機器、及び／又はこれらを含むシステムを使用する者（典型的には人間）としてよい。ユーザは、一実施形態に係る電子機器及び／又は検出機器を用いて、対象物の振動を検出する者を含んでもよい。また、「対象物」とは、一実施形態に係る電子機器及び／又は検出機器によって振動が検出される対象となる各種物体としてよい。本開示における「対象物」は、例えば、ビル、マンションその他の建築物、橋、道路、高速道路、建築途中物、トンネル、及び工作機械などを含むものとしてよい。また、本開示における「対象物」は、例えば、自動車、自動車のエンジン、モーター、バイク、シャベルカー、及び船舶などを含むものとしてもよい。
　図１は、一実施形態に係る検出機器及び電子機器を含むシステムの構成を示す図である。
　図１に示す一実施形態に係るシステムは、検出機器１及び電子機器１００を含んで構成されてよい。図１に示すシステムは、対象物２００の振動を検出する際に使用される。図１において、対象物２００は、細長形状の板状部材として示してある。対象物２００は、図１に示す形状に限定されず、各種の形状を有するものとしてよい。また、一実施形態に係るシステムは、対象物２００を加振する加振源３００、及び／又は、加振源３００に所定の信号を出力する信号発生器４００を含んでもよい。図１に示す一実施形態に係るシステムは、図１に示す機能部の少なくとも一部を含まなくてもよいし、図１に示す以外の他の機能部を適宜含んでもよい。
　図１に示すように、一実施形態に係るシステムにおいて、検出機器１は、対象物２００の振動を検出する。検出機器１は、対象物２００の１つ以上の位置における振動を検出してよい。このため、検出機器１は、例えば位置１、位置２、…、位置ｎのように、１つ以上の任意の位置から、対象物２００の１つ以上の位置における振動を検出してよい。検出機器１は、自動又は手動によって、例えば位置１、位置２、…、位置ｎのように位置を変更可能に構成されてよい。検出機器１は、図１に示すＸ軸方向（Ｘ軸の正方向及び／又は負方向）に変位可能なように、例えばスライド機構などのような機構を適宜備えてもよい。図１において、検出機器１は、位置１、位置２、…、位置ｎのそれぞれの位置において、例えば電波のような視野角θの検出波（送信波）を、対象物２００に対して照射（送信）している様子を示している。検出機器１は、位置１、位置２、…、位置ｎのそれぞれの位置において、照射した検出波（送信波）の反射波を受信することにより、対象物２００との間の距離及び／又は相対速度などを検出することができる。検出機器１は、対象物２００の振動を検出した結果を、電子機器１００に出力する。このため、検出機器１は、電子機器１００に有線及び／又は無線で接続される。
　電子機器１００は、検出機器１が対象物２００の振動を検出した結果を受信して、対象物２００の振動モードなどを測定することができる。また、電子機器１００は、対象物２００の変位の瞬時変化などを測定して出力することもできる。電子機器１００の構成及び機能などについては、さらに後述する。図１において、電子機器１００は、検出機器１とは別個の機能部として示されている。しかしながら、電子機器１００及び検出機器１は、一方が他方を含む（又は兼ねる）ような構成としてもよい。
　対象物２００は、検出機器１によって振動を検出される各種の物体とすることができる。上述のように、対象物２００は、各種の形状を有するものとしてよい。対象物２００は、各種の部材を含んで構成されてよい。また、対象物２００は、各種の素材によって構成されてよい。対象物２００は、検出機器１によって振動を検出されるため、ある程度の弾性を有する材料を含んで構成されてよい。対象物２００は、加振源３００によって加振される、すなわち振動を伝達される。対象物２００は、任意の箇所において、加振源３００によって加振されてよい。
　加振源３００は、対象物２００を加振する、すなわち振動を伝達する機能を備える。加振源３００は、例えば、圧電素子又はラウドスピーカなど、各種の振動発生器を含んで構成されてよい。加振源３００は、例えば、加振源３００自身の変形を対象物２００に伝達するものとしてもよい。加振源３００は、例えば、振動試験機又はインパクトハンマーなどとしてもよい。また、加振源３００の個数は、１以上の任意の個数としてもよい。加振源３００の設置される場所は、対象物２００の上部、側部、及び／又は背部など加振源３００の外側としてもよいし、対象物２００の内部としてもよいし、対象物から一定距離離れた場所などとしてもよい。加振源３００は、対象物２００に接するように設置されてもよい。この場合、加振源３００は、加振源３００の変形を直接対象物２００に伝達することができる。また、加振源３００は、対象物２００から離間されていてもよい。この場合、加振源３００は、例えば空気などを媒質として、加振源３００の変形を伝達することができる。図１は、１つの加振源３００が対象物２００を加振する構成を例示している。一実施形態において、複数の加振源３００が１つの対象物２００を加振する構成としてもよい。また、加振源３００は、例えば対象物２００を良好に加振することができるように、適切な位置に配置されてよい。加振源３００は、既知の技術に基づく種々のものを採用してよいため、より詳細な説明は省略する。
　信号発生器４００は、加振源３００が発生する振動の波形を構成する信号を発生する機能を備える。このため、信号発生器４００は、加振源３００に有線及び／又は無線で接続される。信号発生器４００は、加振源３００に各種の振動を発生させるための任意の信号を発生してよい。一実施形態において、信号発生器４００は、音響的な信号を発生してもよい。信号発生器４００は、既知の技術に基づく種々のものを採用してよいため、より詳細な説明は省略する。信号発生器４００は、電子機器１００及び／又は検出機器１に有線及び／又は無線で接続されてもよい。図１において、信号発生器４００は、電子機器１００とは別個の機能部として示されている。しかしながら、信号発生器４００及び電子機器１００は、一方が他方を含む（又は兼ねる）ような構成としてもよい。
　図１に示す一実施形態に係るシステムを用いて、検出機器１によって対象物２００の瞬時の変形を取得することができる。例えば、長板状の対象物２００は、その一部に損傷箇所２１０が存在してもよい。以下、このような対象物２００に対して視野角θの検出機器１を使用して、対象物２００の振動モードを取得することができる。一実施形態において、電子機器１００は、１つの検出機器１を用いて、左端から、位置１，位置２，…，位置ｎの順に測定を行うことができる。対象物２００には加振源３００が設置されている。加振源３００は、信号発生器４００から出力される信号により、任意の波形に基づく加振を行うことができる。
　一実施形態に係る検出機器１は、通常のミリ波を送受信するレーダセンサと同様に、検出機器の周囲の物体が移動し得るような状況において、検出機器と当該物体との間の距離などを測定することができる。また、一実施形態に係る検出機器は、検出機器及び物体の双方が静止していても、検出機器と物体との間の距離などを測定することができる。以下、検出機器１は、レーダセンサとして小型で可搬性が高く、波長が短いため微小な振動を取得し易いミリ波センサであるものとして説明する。
　次に、一実施形態に係る検出機器１及び電子機器１００について、さらに説明する。
　まず、一実施形態に係る検出機器１による物体の検出の例を説明する。上述のように、一実施形態に係る検出機器１は、ミリ波レーダの技術に基づくセンサ（ミリ波センサ）であることを想定して説明する。しかしながら、後述のように、一実施形態に係る検出機器１は、各種の振動センサの技術に基づくセンサとしてもよい。
　図２は、一実施形態に係る検出機器１の使用態様の一例を説明する図である。図２は、一実施形態に係る送信アンテナ及び受信アンテナを備えるセンサの機能を備える検出機器１の例を示している。
　図２に示すように、一実施形態に係る検出機器１は、後述する送信部及び受信部を備えてよい。後述のように、送信部は送信アンテナアレイ２４を備えてよい。また、受信部は受信アンテナアレイ３１を備えてよい。検出機器１、送信部、及び受信部の具体的な構成については後述する。図２は、見易さのために、検出機器１が送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１を備える状況を簡略化して示してある。また、検出機器１は、検出機器１に含まれる信号処理部１０（図３）の少なくとも一部など、他の機能部の少なくともいずれかを、適宜含んでもよい。また、検出機器１は、検出機器１に含まれる信号処理部１０（図３）の少なくとも一部など、他の機能部の少なくともいずれかを、検出機器１の外部に備えてもよい。図２において、検出機器１は、移動していてもよいが、移動せずに静止していてよい。
　図２に示す例において、検出機器１は、送信アンテナアレイ２４を備える送信部及び受信アンテナアレイ３１を備える受信部を、簡略化して示してある。検出機器１は、例えば複数の送信部及び／又は複数の受信部を備えてもよい。送信部は、複数の送信アンテナから構成される送信アンテナアレイ２４を備えてよい。また、受信部は、複数の受信アンテナから構成される受信アンテナアレイ３１を備えてよい。ここで、送信部及び／又は受信部が検出機器１に設置される位置は、図２に示す位置に限定されるものではなく、適宜、他の位置としてもよい。また、送信部及び／又は受信部の個数は、検出機器１による振動の検出範囲及び／又は検出精度など各種の条件（又は要求）に応じて、１つ以上の任意の数としてよい。
　検出機器１は、後述のように、送信アンテナアレイ２４から送信波として電磁波を送信する。例えば検出機器１の周囲に所定の物体（例えば図２に示す対象物２００）が存在する場合、検出機器１から送信された送信波の少なくとも一部は、当該物体によって反射されて反射波となる。そして、このような反射波を例えば検出機器１の受信アンテナアレイ３１によって受信することにより、検出機器１は、当該対象をターゲットとして検出することができる。
　送信アンテナアレイ２４を備える検出機器１は、典型的には、電波を送受信するレーダ（RADAR（Radio Detecting and Ranging））センサとしてよい。しかしながら、検出機器１は、レーダセンサに限定されない。一実施形態に係る検出機器１は、例えば光波によるLIDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）の技術に基づくセンサとしてもよい。これらのようなセンサは、例えばパッチアンテナなどを含んで構成することができる。RADAR及びLIDARのような技術は既に知られているため、それらの詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略することがある。さらに、一実施形態に係る検出機器１は、例えば音波又は超音波を送受信して物体を検出する技術に基づくセンサとしてもよい。また、一実施形態に係る検出機器１は、前述のセンサとは異なる他の振動センサとしてもよい。
　図２に示す検出機器１は、送信アンテナアレイ２４から送信された送信波の反射波を受信アンテナアレイ３１から受信する。このようにして、検出機器１は、検出機器１から所定の距離内に存在する所定の対象物２００をターゲットとして検出することができる。例えば、図２に示すように、検出機器１は、検出機器１と所定の対象物２００との間の距離Ｌを測定することができる。また、検出機器１は、検出機器１と所定の対象物２００との相対速度も測定することができる。さらに、検出機器１は、所定の対象物２００からの反射波が、検出機器１に到来する方向（到来角Ａ）も測定することができる。
　図２において、ＸＹ平面は、例えば地表にほぼ平行な平面としてよい。この場合、図２に示すＺ軸の正方向は、鉛直上向きを示すものとしてよい。図２において、検出機器１は、ＸＹ平面と平行な平面上に配置されているものとしてよい。また、図２において、対象物２００は、例えば、ＸＹ平面にほぼ平行な地表に立っている状態としてよい。
　ここで、対象物２００とは、例えば検出機器１の周囲に存在する任意の物体などとしてよい。対象物２００とは、例えば検出機器１の周囲に存在する自動車、自動車のエンジン、モーター、バイク、船、ビル、マンションその他の建築物、橋、道路、高速道路、建築途中物、トンネル、工作機械、及びシャベルカーなどを含むとしてよい。上述のように、対象物２００は、移動していてもよいし、停止又は静止していてもよい。本開示において、検出機器１が検出する物体は、任意の物体のような無生物の他に、人、犬、猫、及び馬、その他の動物などの生物も含む。本開示の検出機器１が検出する物体は、レーダ技術により検出される、人、物、及び動物などを含む物標を含んでもよい。本開示において、物標は、人、物、及び動物などを含むとしてよい。一実施形態に係る検出機器１は、対象物２００のような物体の振動を検出する。したがって、以下、「対象物２００」は、適宜、「振動体２００」とも記す。
　図２において、検出機器１の大きさと、対象物２００の大きさとの比率は、必ずしも実際の比率を示すものではない。また、図２において、送信部の送信アンテナアレイ２４及び受信部の受信アンテナアレイ３１は、検出機器１の外部に設置した状態を示してある。しかしながら、一実施形態において、送信部の送信アンテナアレイ２４及び／又は受信部の受信アンテナアレイ３１は、検出機器１の各種の位置に設置してよい。例えば、一実施形態において、送信部の送信アンテナアレイ２４及び／又は受信部の受信アンテナアレイ３１は、検出機器１の内部に設置して、検出機器１の外観に現れないようにしてもよい。
　以下、典型的な例として、検出機器１の送信アンテナは、ミリ波（３０ＧＨｚ以上）又は準ミリ波（例えば２０ＧＨｚ～３０ＧＨｚ付近）などのような周波数帯の電波を送信するものとして説明する。一方、検出機器１の送信アンテナは、例えば７７ＧＨｚ～８１ＧＨｚのように、４ＧＨｚの周波数帯域幅を有する電波を送信してもよい。また、検出機器１の送信アンテナは、ミリ波帯域以上の高周波（例えば３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ）の電波を送信してもよい。
　図３は、一実施形態に係る検出機器１の機能的な構成を示すブロック図である。以下、一実施形態に係る検出機器１の構成の一例について説明する。
　ミリ波方式のレーダによって距離などを測定する際、周波数変調連続波レーダ（以下、ＦＭＣＷレーダ（Frequency Modulated Continuous Wave radar）と記す）が用いられることが多い。ＦＭＣＷレーダは、送信する電波の周波数を掃引して送信信号が生成される。したがって、例えば７９ＧＨｚの周波数帯の電波を用いるミリ波方式のＦＭＣＷレーダにおいて、使用する電波の周波数は、例えば７７ＧＨｚ～８１ＧＨｚのように、４ＧＨｚの周波数帯域幅を持つものとなる。７９ＧＨｚの周波数帯のレーダは、例えば２４ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、７６ＧＨｚの周波数帯などの他のミリ波／準ミリ波レーダよりも、使用可能な周波数帯域幅が広いという特徴がある。以下、例として、このような実施形態について説明する。
　本開示で利用されるＦＭＣＷレーダレーダ方式は、通常より短い周期でチャープ信号を送信するＦＣＭ方式（Fast-Chirp Modulation）を含むとしてもよい。検出機器１が生成する信号は、ＦＭＣＷ方式の信号に限定されない。検出機器１が生成する信号は、ＦＭＣＷ方式以外の各種の方式の信号としてもよい。任意の記憶部に記憶される送信信号列は、これら各種の方式によって異なるものとしてよい。例えば、上述のＦＭＣＷ方式のレーダ信号の場合、時間サンプルごとに周波数が増加する信号及び減少する信号を使用してよい。上述の各種の方式は、公知の技術を適宜適用することができるため、より詳細な説明は省略する。
　図３に示すように、一実施形態に係る検出機器１は、信号処理部１０を備えている。信号処理部１０は、信号発生処理部１１、及び受信信号処理部１２を備えてよい。信号発生処理部１１は、検出機器１から送信される送信信号を生成する処理を行う。受信信号処理部１２は、検出機器１が受信する受信信号に各種の信号処理を行うことができる。信号発生処理部１１、及び受信信号処理部１２については、適宜、さらに後述する。
　一実施形態に係る検出機器１は、送信部として、送信ＤＡＣ２１、送信回路２２、ミリ波送信回路２３、及び、送信アンテナアレイ２４を備えている。また、一実施形態に係る検出機器１は、受信部として、受信アンテナアレイ３１、ミキサ３２、受信回路３３、及び、受信ＡＤＣ３４を備えている。一実施形態に係る検出機器１は、図３に示す機能部のうち少なくともいずれかを含まなくてもよいし、図３に示す機能部以外の機能部を含んでもよい。図３に示す検出機器１は、ミリ波帯域等の電磁波を用いた一般的なレーダと基本的に同様に構成した回路を用いて構成してよい。一方で、一実施形態に係る検出機器１において、信号処理部１０による信号処理は、従来の一般的なレーダとは異なる処理を含んでもよい。
　一実施形態に係る検出機器１が備える信号処理部１０は、検出機器１を構成する各機能部の制御をはじめとして、検出機器１全体の動作の制御を行うことができる。特に、信号処理部１０は、検出機器１が扱う信号について各種の処理を行う。信号処理部１０は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。信号処理部１０は、まとめて１つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。一実施形態において、信号処理部１０は、例えばＣＰＵ（ハードウェア）及び当該ＣＰＵで実行されるプログラム（ソフトウェア）として構成してよい。一実施形態に係る検出機器１を構成する各機能部の少なくとも一部は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段によって構成されてもよい。信号処理部１０は、信号処理部１０の動作に必要な記憶部（メモリ）を適宜含んでもよい。
　信号処理部１０の信号発生処理部１１は、検出機器１から送信する信号を発生する。一実施形態に係る検出機器１において、信号発生処理部１１は、例えばチャープ信号のような送信信号（送信チャープ信号）を生成してよい。特に、信号発生処理部１１は、周波数が周期的に線形に変化する信号（線形チャープ信号）を生成してもよい。例えば、信号発生処理部１１は、周波数が時間の経過に伴って７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまで周期的に線形に増大するチャープ信号としてもよい。また、例えば、信号発生処理部１１は、周波数が時間の経過に伴って７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまで線形の増大（アップチャープ）及び減少（ダウンチャープ）を周期的に繰り返す信号を生成してもよい。信号発生処理部１１が生成する信号は、例えば信号処理部１０において予め設定されていてもよい。また、信号発生処理部１１が生成する信号は、例えば信号処理部１０における任意の記憶部などに予め記憶されていてもよい。レーダのような技術分野で用いられるチャープ信号は既知であるため、より詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略する。信号発生処理部１１によって生成された信号は、送信ＤＡＣ２１に供給される。このため、信号発生処理部１１は、送信ＤＡＣ２１に接続されてよい。
　送信ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）２１は、信号発生処理部１１から供給されるデジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有する。送信ＤＡＣ２１は、一般的なデジタル・アナログ・コンバータを含めて構成してよい。送信ＤＡＣ２１によってアナログ化された信号は、送信回路２２に供給される。このため、送信ＤＡＣ２１は、送信回路２２に接続されてよい。
　送信回路２２は、送信ＤＡＣ２１によってアナログ化された信号を中間周波数（Intermediate Frequency：ＩＦ）の帯域に変換する機能を有する。送信回路２２は、一般的なＩＦ帯域の送信回路を含めて構成してよい。送信回路２２によって処理された信号は、ミリ波送信回路２３に供給される。このため、送信回路２２は、ミリ波送信回路２３に接続されてよい。
　ミリ波送信回路２３は、送信回路２２によって処理された信号を、ミリ波（ＲＦ波）として送信する機能を有する。ミリ波送信回路２３は、一般的なミリ波の送信回路を含めて構成してよい。ミリ波送信回路２３によって処理された信号は、送信アンテナアレイ２４に供給される。このため、ミリ波送信回路２３は、送信アンテナアレイ２４に接続されてよい。また、ミリ波送信回路２３によって処理された信号は、ミキサ３２にも供給される。このため、このため、ミリ波送信回路２３は、ミキサ３２にも接続されてよい。
　送信アンテナアレイ２４は、複数の送信アンテナをアレイ状に配列させたものである。図３においては、送信アンテナアレイ２４の構成を簡略化して示してある。送信アンテナアレイ２４は、ミリ波送信回路２３によって処理された信号を、検出機器１の外部に送信する。送信アンテナアレイ２４は、一般的なミリ波レーダにおいて用いられる送信アンテナアレイを含めて構成してよい。
　このようにして、一実施形態に係る検出機器１は、送信アンテナ（送信アンテナアレイ２４）を備え、送信アンテナアレイ２４から送信波として送信信号（例えば送信チャープ信号）を送信することができる。
　例えば、図３に示すように、検出機器１の周囲に振動体２００のような物体が存在する場合を想定する。振動体２００は、少なくとも一部が振動するものとしてよい。このような状況において、送信アンテナアレイ２４から送信された送信波の少なくとも一部は、振動体２００のような物体によって反射される。送信アンテナアレイ２４から送信された送信波のうち、振動体２００のような物体によって反射されるものの少なくとも一部は、受信アンテナアレイ３１に向けて反射され得る。
　受信アンテナアレイ３１は、反射波を受信する。ここで、当該反射波は、送信アンテナアレイ２４から送信された送信波のうち振動体２００のような物体によって反射されたものの少なくとも一部としてよい。
　受信アンテナアレイ３１は、複数の受信アンテナをアレイ状に配列させたものである。図３においては、受信アンテナアレイ３１の構成を簡略化して示してある。受信アンテナアレイ３１は、送信アンテナアレイ２４から送信された送信波が反射された反射波を受信する。受信アンテナアレイ３１は、一般的なミリ波レーダにおいて用いられる受信アンテナアレイを含めて構成してよい。受信アンテナアレイ３１は、反射波として受信された受信信号を、ミキサ３２に供給する。このため、受信アンテナアレイ３１は、ミキサ３２に接続されてよい。
　ミキサ３２は、ミリ波送信回路２３によって処理された信号（送信信号）と、受信アンテナアレイ３１によって受信された受信信号とを、中間周波数(ＩＦ)の帯域に変換する。ミキサ３２は、一般的なミリ波レーダにおいて用いられるミキサを含めて構成してよい。ミキサ３２は、合成された結果として生成される信号を、受信回路３３に供給する。このため、ミキサ３２は、受信回路３３に接続されてよい。
　受信回路３３は、ミキサ３２によってＩＦ帯域に変換された信号をアナログ処理する機能を有する。受信回路３３は、一般的なＩＦ帯域に変換する受信回路を含めて構成してよい。受信回路３３によって処理された信号は、受信ＡＤＣ３４に供給される。このため、受信回路３３は、受信ＡＤＣ３４に接続されてよい。
　受信ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）３４は、受信回路３３から供給されるアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。受信ＡＤＣ３４は、一般的なアナログ・デジタル・コンバータを含めて構成してよい。受信ＡＤＣ３４によってデジタル化された信号は、信号処理部１０の受信信号処理部１２に供給される。このため、受信ＡＤＣ３４は、信号処理部１０に接続されてよい。
　信号処理部１０の受信信号処理部１２は、受信ＡＤＣ３４から供給されるデジタル信号に各種の処理を施す機能を有する。例えば、受信信号処理部１２は、受信ＡＤＣ３４から供給されるデジタル信号に基づいて、検出機器１から振動体２００のような物体までの距離を算出する（測距）。また、受信信号処理部１２は、受信ＡＤＣ３４から供給されるデジタル信号に基づいて、振動体２００のような物体の検出機器１に対する相対速度を算出する（測速）。さらに、受信信号処理部１２は、受信ＡＤＣ３４から供給されるデジタル信号に基づいて、振動体２００のような物体の検出機器１から見た方位角を算出する（測角又は到来角推定）。具体的には、受信信号処理部１２には、Ｉ／Ｑ変換されたデータが入力されてよい。このようなデータが入力されることにより、受信信号処理部１２は、距離（Range）方向及び速度（Velocity）方向の高速フーリエ変換（２Ｄ－ＦＦＴ）をそれぞれ行う。その後、受信信号処理部１２は、例えばＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）などの処理による雑音点の除去による誤警報の抑制と一定確率化を行ってよい。そして、受信信号処理部１２は、ＣＦＡＲの基準を満たす点に対して到来角度の推定を行うことにより、振動体２００のような物体の位置を得ることができる。受信信号処理部１２によって測距、測速、及び測角された結果として生成される情報は、電子機器１００に出力されてよい。
　一実施形態において、受信信号処理部１２は、受信ＡＤＣ３４から供給されるデジタル信号に基づいて、振動体２００の変位を検出（算出）してもよい。
　図４は、信号処理部１０の信号発生処理部１１が生成するチャープ信号の例を説明する図である。
　図４は、ＦＣＭ（Fast-Chirp Modulation（高速チャープ変調））方式を用いた場合における１フレームの時間的構造を示す。図４は、ＦＣＭ方式の受信信号の一例を示している。ＦＣＭは、図４においてｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎのように示すチャープ信号を、比較的短い間隔（例えば最大測距距離から算出される電磁波のレーダと物標との間の往復時間以上）で繰り返す方式である。ＦＣＭにおいては、受信信号の信号処理の都合上、図４に示すようなサブフレーム単位に区分けして、送受信の処理を行うことが多い。
　図４において、横軸は経過する時間を表し、縦軸は周波数を表す。図４に示す例において、信号発生処理部１１は、周波数が周期的に線形に変化する線形チャープ信号を生成する。図４においては、各チャープ信号を、ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎのように示してある。図４に示すように、それぞれのチャープ信号において、時間の経過に伴って周波数が線形に増大する。
　図４に示す例において、ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎのようにいくつかのチャープ信号を含めて、１つのサブフレームとしている。すなわち、図４に示すサブフレーム１及びサブフレーム２などは、それぞれｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎのようにいくつかのチャープ信号を含んで構成されている。また、図４に示す例において、サブフレーム１，サブフレーム２，…，サブフレームＮのようにいくつかのサブフレームを含めて、１つのフレーム（１フレーム）としている。すなわち、図４に示す１フレームは、Ｎ個のサブフレームを含んで構成されている。また、図４に示す１フレームをフレーム１として、その後に、フレーム２，フレーム３，…などが続いてよい。これらのフレームは、それぞれフレーム１と同様に、Ｎ個のサブフレームを含んで構成されてよい。また、フレーム同士の間には、所定の長さのフレームインターバルを含めてもよい。図４に示す１つのフレームは、例えば３０ミリ秒から５０ミリ秒程度の長さとしてよい。
　一実施形態に係る検出機器１において、信号発生処理部１１は、任意の数のフレームとして送信信号を生成してよい。また、図４においては、一部のチャープ信号は省略して示している。このように、信号発生処理部１１が生成する送信信号の時間と周波数との関係は、例えば信号処理部１０の記憶部などに各種設定パラメータとして記憶しておいてよい。
　このように、一実施形態に係る検出機器１は、複数のチャープ信号を含むサブフレームから構成される送信信号を送信してよい。また、一実施形態に係る検出機器１は、サブフレームを所定数含むフレームから構成される送信信号を送信してよい。
　以下、検出機器１は、図４に示すようなフレーム構造の送信信号を送信するものとして説明する。しかしながら、図４に示すようなフレーム構造は一例であり、例えば１つのサブフレームに含まれるチャープ信号は任意としてよい。すなわち、一実施形態において、信号発生処理部１１は、任意の数（例えば任意の複数）のチャープ信号を含むサブフレームを生成してよい。また、図４に示すようなサブフレーム構造も一例であり、例えば１つのフレームに含まれるサブフレームは任意としてよい。すなわち、一実施形態において、信号発生処理部１１は、任意の数（例えば任意の複数）のサブフレームを含むフレームを生成してよい。信号発生処理部１１は、異なる周波数の信号を生成してよい。信号発生処理部１１は、周波数ｆがそれぞれ異なる帯域幅の複数の離散的な信号を生成してもよい。
　図５は、図４に示したサブフレームの一部を、他の態様で示した図である。図５は、図４に示した送信信号を受信した受信信号の各サンプルを、信号処理部１０の受信信号処理部１２（図３）が行う２Ｄ－ＦＦＴ（Two Dimensional Fast Fourier Transform）処理の結果として示したものである。
　図５に示すように、サブフレーム１，…，サブフレームＮのような各サブフレームにおいて各チャープ信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎが格納されている。図５において、各チャープ信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，…，ｃｎは、それぞれ横方向に配列された升目によって示す各サンプルから構成されている。図５に示す受信信号は、図３に示した受信信号処理部１２によって、２Ｄ－ＦＦＴ、ＣＦＡＲ、及び／又は、各サブフレームの統合信号処理などが施される。
　図６は、図３に示した受信信号処理部１２において、２Ｄ－ＦＦＴ、ＣＦＡＲ、及び各サブフレームの統合信号処理が施された結果、レンジ－ドップラー（距離－速度）平面上の点群が算出された例を示す図である。
　図６において、横方向は距離（Rance）を表し、縦方向は速度（Velocity）を表している。図６に示す、塗りつぶされた升目ｓ１は、ＣＦＡＲの閾値処理を超えた信号を示す点群を示す。図６に示す、塗りつぶされていない升ｓ２は、ＣＦＡＲの閾値を超えなかった、点群のないｂｉｎ（２Ｄ－ＦＦＴサンプル）を示す。図６において算出されたレンジ－ドップラー平面上の点群は、方向推定によりレーダからの方位を算出されて、振動体２００のような物体を示す点群として、２次元平面上の位置及び速度が算出される。ここで、方向推定は、ビームフォーマ及び／又は部分空間法により算出されてよい。代表的な部分空間法のアルゴリズムには、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）、及び、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Technique）などがある。
　図７は、受信信号処理部１２が、方向推定を行った後に、図６に示したレンジ－ドップラー平面から、ＸＹ平面への点群座標の変換を行った結果の例を示す図である。図７に示すＸＹ平面は、図２に示したＸＹ平面と同じとしてよい。図７に示すように、受信信号処理部１２は、ＸＹ平面上に点群ＰＧをプロットすることができる。ここで、点群ＰＧは、各点Ｐから構成されている。また、それぞれの点Ｐは、到来角Ａ、及び、極座標における半径方向の速度Ｖｒを有している。
　受信信号処理部１２は、２Ｄ－ＦＦＴ及び角度推定の結果の少なくともいずれかに基づいて、送信波が送信された範囲に存在する物体を検出する。受信信号処理部１２は、それぞれ推定された距離の情報、速度の情報、及び角度情報に基づいて例えばクラスタリング処理を行うことにより、物体検出を行ってもよい。データをクラスタリングする際に用いるアルゴリズムとして、例えばＤＢＳＣＡＮ（Density-based spatial clustering of applications with noise）などが知られている。これは、密度に準拠したクラスタリングを行うアルゴリズムである。クラスタリング処理においては、例えば検出される物体を構成するポイントの平均電力を算出してもよい。受信信号処理部１２において検出された物体の距離の情報、速度の情報、角度情報、及び電力の情報は、例えば、通信インタフェースなどを介して、電子機器１００などに供給されてもよい。
　以上のように、検出機器１は、送信アンテナ（送信アンテナアレイ２４）と、受信アンテナ（受信アンテナアレイ３１）と、信号処理部１０とを備えてよい。送信アンテナアレイ２４は、例えば電波による送信波を送信する。受信アンテナアレイ３１は、送信波が反射された反射波を受信する。そして、信号処理部１０は、送信波として送信される送信信号、及び、反射波として受信される受信信号に基づいて、送信波を反射する物体（例えば振動体２００のような物体など）を検出する。
　次に、一実施形態に係る検出機器１のアンテナアレイによる到来波（到来する反射波）の方向推定について、さらに説明する。
　図８は、一実施形態に係る検出機器１の受信アンテナアレイ３１の構成、及び受信アンテナアレイ３１による到来波の方向推定の原理を説明する図である。図８は、受信アンテナアレイ３１による電波の受信の例を示している。
　図８に示すように、受信アンテナアレイ３１は、受信アンテナのようなセンサを一直線状に並べたものとしてよい。図８に示すように、一実施形態において、受信アンテナアレイ３１は、一直線に並べて配列される複数の受信アンテナを含んで構成されてよい。図８において、受信アンテナアレイ３１は、アンテナｘ１、ｘ２、ｘ３、…、ｘＭのような複数のアンテナを小円により示してある。受信アンテナアレイ３１は、任意の複数のアンテナにより構成されてよい。また、図８に示すように、受信アンテナアレイ３１を構成する複数のアンテナは、それぞれアレイピッチｄの間隔だけ離して並べたものとする。このように、各種物理的波動に対応するセンサ（アンテナ、超音波振動子、及びマイクロフォンなど）をアレイ状に配置したセンサアレイは、Uniform Linear Array（ＵＬＡ）とも呼ばれる。図８に示すように、物理的波動（電磁波及び音波など）は、例えばＡ１及びＡ２のような様々な方向から到来する。ここで、Ａ１及びＡ２は、上述した到来角としてよい。このように、受信アンテナアレイ３１のようなセンサアレイは、物理的波動の到来方向に応じてセンサ間の測定値に生じる位相差を利用して、到来方向（到来角）を推定することができる。このように、波動の到来方向を推定する手法を、到来角推定、又は到来方向推定（Direction of Arrival：ＤｏＡ）とも記す。
　一実施形態に係る検出機器１において、送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１の少なくとも一方は、複数のアンテナを直線状に配置したものとしてよい。これにより、例えばミリ波レーダにおいて電波の送受信の際の指向性を適切に狭めることができる。送信波を送信する際には、ビームフォーマにより、送信ビームの方向が制御されることが多い。反射波を受信する際には、ビームフォーマよりも部分空間法（上述したＭＵＳＩＣ及びＥＳＰＲＩＴなど）により、反射波の到来方向が推定されることが多い。ビームフォーマ及び部分空間法では、図８に示すようなＵＬＡにおいて、様々な方向から到来する電磁波に対して、その到来方向に応じてセンサ間の測定値に位相差が生じる。したがって、その位相差を利用して、反射波の到来方向が推定することができる。
　次に、一実施形態に係る検出機器１のアンテナアレイによる到来波の２方向の角度推定について、さらに説明する。
　図９は、直交する２つの角度の到来方向を推定するためのアンテナの配置例を示す図である。
　図９に示すように、一実施形態に係る検出機器１において、送信アンテナアレイ２４及び／又は受信アンテナアレイ３１は、複数のパッチアンテナユニットのアレイを含んで構成してよい。
　図９に示す送信アンテナアレイ２４において、１つのパッチアンテナユニットは、図に示す方向１の方向に電気的に接続された複数の素子を含んで構成されてよい。それぞれのパッチアンテナユニットにおいて、複数の素子は、例えば基板上のストリップライン等の配線によって電気的に接続されてよい。それぞれのパッチアンテナユニットにおいて、複数の素子のそれぞれは、送信波の波長λの半分よりも短い間隔ｄ１，ｔだけ離間して配置されてよい。図９において、それぞれのパッチアンテナユニットは、２つ以上の任意の数の素子を電気的に接続したものとしてよい。
　また、図９に示すように、送信アンテナアレイ２４は、複数のパッチアンテナユニットを、図に示す方向２の方向にアレイした配置としてよい。それぞれのパッチアンテナユニットは、送信波の波長λの半分よりも短い間隔ｄ２，ｔだけ離間して配置されてよい。一実施形態において、送信アンテナアレイ２４は、２つ以上の任意の数のパッチアンテナユニット含んでよい。
　図９に示すように、一実施形態において、受信アンテナアレイ３１は、送信アンテナアレイ２４における複数の素子の配置を変更したものとしてよい。すなわち、図９に示す受信アンテナアレイ３１において、１つのパッチアンテナユニットは、図に示す方向２の方向に電気的に接続された複数の素子を含んで構成されてよい。それぞれのパッチアンテナユニットにおいて、複数の素子は、例えば基板上のストリップライン等の配線によって電気的に接続されてよい。それぞれのパッチアンテナユニットにおいて、複数の素子のそれぞれは、送信波の波長λの半分よりも短い間隔ｄ２，ｓだけ離間して配置されてよい。図９において、それぞれのパッチアンテナユニットは、２つ以上の任意の数の素子を電気的に接続したものとしてよい。
　また、図９に示すように、受信アンテナアレイ３１は、複数のパッチアンテナユニットを、図に示す方向１の方向にアレイした配置としてよい。それぞれのパッチアンテナユニットは、送信波の波長λの半分よりも短い間隔ｄ１，ｓだけ離間して配置されてよい。一実施形態において、受信アンテナアレイ３１は、２つ以上の任意の数のパッチアンテナユニット含んでよい。
　送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１に含まれる素子は全て同一平面上（例えば同一基板の表層上）に配置されてよい。また、送信アンテナアレイ２４と受信アンテナアレイ３１とは近接して配置されてよい（モノスタティック）。さらに、図９に示す方向１と方向２とは、幾何学的に直交してよい。
　図９に示すような送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１によって、送信アンテナ及び受信アンテナのそれぞれの指向性を適切に狭めることができる。また、図９に示すような送信アンテナアレイ２４を用いて、送信波（送信信号）を送信するタイミングごとに、それぞれの送信波を送信する方向を制御することにより、図９に示す方向２の方向についてのビームフォーマを実現することができる。さらに、図９に示すような受信アンテナアレイ３１を用いることにより、図９に示す方向１の方向について、反射波の到来方向の推定を実現することができる。このようにして、実質的に直交する２つの角度について反射波の到来方向の推定が可能となる。したがって、振動体２００のような物体を示す点群を３次元的に取得することが可能になる。
　図１０は、一実施形態に係る電子機器１００の機能的な構成を示すブロック図である。以下、一実施形態に係る電子機器１００の構成の一例について説明する。
　図１０に示すように、一実施形態に係る電子機器１００は、プロセッサ１０２、表示部１０４、記憶部１０６、通信部１０８、及び操作部１１０を備えてよい。一実施形態に係る電子機器１００は、図１０に示す機能部の一部を備えなくてもよいし、図１０に示す以外の機能部を備えてもよい。
　プロセッサ１０２は、電子機器１００を制御及び／又は管理するための種々の機能を実行する。プロセッサ１０２は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)のような、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサ１０２は、まとめて１つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。ここで、「プロセッサ」とは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。また、「プロセッサ」は、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。「プロセッサ」は、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
　一実施形態において、プロセッサ１０２は、例えばＣＰＵ及び当該ＣＰＵで実行されるプログラムとして構成してよい。プロセッサ１０２において実行されるプログラム、及び、プロセッサ１０２において実行された処理の結果などは、記憶部１０６に記憶してよい。また、プロセッサ１０２において実行された処理の結果などは、電子機器１００、検出機器１、及び／又は、信号発生器４００などの制御に反映されてもよい。
　表示部１０４は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electro-Luminescence panel）、又は無機ＥＬディスプレイ（Inorganic Electro-Luminescence panel）等の任意の表示デバイスとしてよい。表示部１０４は、文字、図形、又は記号等の各種の情報を表示してよい。また、表示部１０４は、ユーザに操作を促すために、ポインタをはじめとする種々のＧＵＩを構成するオブジェクト、及びアイコン画像などを表示してもよい。表示部１０４において表示を行うために必要な各種データは、例えばプロセッサ１０２又は記憶部１０６などから供給されてよい。また、表示部１０４は、適宜、バックライトなどを含んで構成してもよい。
　また、一実施形態に係る電子機器１００は、表示部１０４に代えて、又は表示部１０４とともに、電子機器１００を操作するユーザに各種の情報を音声で伝えるスピーカなどを備えてもよい。
　一実施形態において、表示部１０４は、例えばプロセッサ１０２において実行された処理の結果などを表示してよい。また、表示部１０４は、例えば記憶部１０６に記憶された文字又は画像などを表示してもよい。また、表示部１０４は、例えば通信部１０８を経て受信したデータに基づく文字又は画像などを表示してもよい。また、表示部１０４は、例えば操作部１１０から入力された情報を表示してもよい。
　記憶部１０６は、プロセッサ１０２及び通信部１０８などから取得した各種情報を記憶する。一実施形態において、記憶部１０６は、例えばユーザなどによって入力された情報を記憶してもよい。また、記憶部１０６は、プロセッサ１０２によって実行されるプログラム（例えばアプリケーションソフトウェア）等を記憶する。その他、記憶部１０６は、例えばプロセッサ１０２による演算結果などの各種データも記憶してよい。さらに、記憶部１０６は、プロセッサ１０２が動作する際のワークメモリ等も含むものとしてもよい。記憶部１０６は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。例えば、記憶部１０６は、一実施形態に係る電子機器１００に挿入されたメモリカードのような記憶かとしてもよい。また、記憶部１０６は、プロセッサ１０２として用いられるＣＰＵの内部メモリであってもよい。
　通信部１０８は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。通信部１０８は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ、又は５Ｇ等の種々の通信方式による通信を実現してよい。通信部１０８は、例えばＩＴＵ－Ｔ(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)において通信方式が標準化されたモデムを含んでよい。また、通信部１０８は、例えばＷｉ－Ｆｉ又はBluetooth（登録商標）等の種々の方式による無線通信を実現してもよい。通信部１０８は、例えば検出機器１のような外部機器の通信部と、ネットワークを介して無線通信してもよい。また、通信部１０８は、例えばアンテナを介して、例えば外部サーバ又はクラウドサーバのような外部機器の通信部と、ネットワークを介して無線通信してよい。一実施形態において、通信部１０８は、例えば検出機器１から、検出機器１による検出結果などの各種の情報を受信してよい。通信部１０８が受信する情報は、例えばプロセッサ１０２及び／又は記憶部１０６に供給されてよい。また、通信部１０８から送信される情報は、例えばプロセッサ１０２及び／又は記憶部１０６から供給されてよい。
　通信部１０８が送受信する各種の情報は、例えば記憶部１０６に記憶してもよい。通信部１０８は、例えば電波を送受信するアンテナ及び適当なＲＦ部などを含めて構成してよい。通信部１０８は、無線通信を行うための既知の技術により構成することができる。また、通信部１０８は、電子機器１００が他の機器と有線通信するためのインタフェースとしてもよい。この場合、例えば、通信部１０８は、有線接続のためのコネクタ又は端子などとしてもよい。
　操作部１１０は、例えばユーザによる操作を入力として検出する。操作部１１０は、例えばキーボードなどのような入力装置によって構成されてよい。操作部１１０は、例えばキーボードのようなキー（物理キー）、ボタン（物理ボタン）、スイッチ（メカスイッチ）、及び／又は、マウス若しくはトラックボールのようなポインティングデバイスなど、ユーザが操作を行うために使用する任意の入力デバイスとしてよい。一実施形態において、操作部１１０は既知の各種入力デバイスとすることができる。操作部１１０が検出した操作信号（入力信号）は、例えばプロセッサ１０２及び／又は記憶部１０６などに供給されてよい。
　また、操作部１１０は、タッチパネル又はタッチセンサのような入力装置としてもよい。この場合、操作部１１０は、抵抗膜方式、静電容量方式、又は光学式などの種々の方式のタッチパネルなどを採用してよい。
　一実施形態において、表示部１０４は、操作部１１０とともに、例えばタッチスクリーンディスプレイとして構成されてもよい。この場合、タッチスクリーンディスプレイは、表示部１０４として、例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスを備えてよい。また、この場合、タッチスクリーンディスプレイは、操作部１１０として、例えば、ユーザによる接触の有無及び当該接触の位置を検出するタッチセンサ又はタッチパネルを備えてよい。このような構成においては、例えばテンキーなどのキー又はアイコン等をオブジェクトとして表示部１０４に表示して、当該オブジェクトに対して操作者（ユーザ）が接触する操作を、操作部１１０により検出することができる。
　一実施形態に係る電子機器１００を構成する各機能部の少なくとも一部は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段によって構成されてもよい。
　次に、一実施形態に係る電子機器１００及び検出機器１が、加振源３００によって加振されている対象物２００の振動を検出する際の動作について説明する。
　一実施形態に係る電子機器１００は、例えばレーダセンサのような検出機器１によって、対象物２００の振動を複数点において測定し、対象物２００振動モードの形状を検出することができる。図１に示したように、例えば対象物２００に損傷箇所２１０が存在する場合、振動モードの形状に変化が見られることがある。一実施形態に係る電子機器１００は、このような振動モードの形状の変化などに基づいて、対象物２００のような構造物に異常が存在する可能性が高いか否かなどの診断に役立ち得る。
　振動を多くの点において測定する場合、測定箇所の数だけセンサを設置するのは、コスト的及び／又は労力的な負担を増大させる。このため、多点における振動を測定する際には、図１に示すように、単一のセンサを用いて複数の測定点を移動させながら測定を行う方が、簡便な測定に資する。
　対象物２００のような構造物の振動モードを実験的に取得するには、当該構造物が何らかの方で加振された状態において振動を測定する必要がある。一実施形態に係る電子機器１００及び検出機器１は、加振源３００によって対象物２００を音響的に加振しながら、対象物２００の振動を検出する。このように音響的に加振することにより、対象物２００のような構造物は、一般的に、定常的な振動をすると想定される。加振源３００による加振に応じて定常的な振動をすることで、対象物２００のような構造物の振動による変形状態は、加振源３００の振動波形（以下、「加振波形」とも記す）の位相に、１対１で対応する。
　図１１は、加振源３００の振動波形と、対象物２００の（振動による）変形状態との対応関係の例を示す図である。図１１の上段は、加振源３００の振動波形（すなわち加振波形）を示している。図１１の上段の縦軸は加振波形の振幅を表し、図１１の上段の横軸は時間を表している。図１１の下段は、図１１の上段に示したいつくかの時点における対象物２００の変形状態を示している。図１１の下段は、例えば、対象物２００の全体を所定の方向から見た様子を示すものとしてよい。また、図１１の下段は、例えば、対象物２００の変形をある程度誇張して示したものとしてもよい。
　図１１の上段に示す加振波形の時点ｕ１において、対象物２００は、図１１の下段（ｕ１）に示すような変形状態になる。図１１の上段に示す加振波形の時点ｕ２において、対象物２００は、図１１の下段（ｕ２）に示すような変形状態になる。図１１の上段に示す加振波形の時点ｕ３において、対象物２００は、図１１の下段（ｕ３）に示すような変形状態になる。図１１に示すように、加振波形の位相が異なる時点においては、対象物２００の（振動による）変形状態もそれぞれ異なる状態になることが分かる。
　図１２は、図１１と同様に、加振源３００の振動波形と、対象物２００の（振動による）変形状態との対応関係の例を示す図である。図１２の上段は、加振源３００の振動波形（すなわち加振波形）を示している。図１２の上段の縦軸は加振波形の振幅を表し、図１２の上段の横軸は時間を表している。図１２の下段は、図１２の上段に示したいつくかの時点における対象物２００の変形状態を示している。図１２の下段は、例えば、対象物２００の全体を所定の方向から見た様子を示すものとしてよい。また、図１２の下段は、例えば、対象物２００の変形をある程度誇張して示したものとしてもよい。
　図１２の上段に示す加振波形の時点ｕ４において、対象物２００は、図１２の下段（ｕ４）に示すような変形状態になる。図１２の上段に示す加振波形の時点ｕ５において、対象物２００は、図１２の下段（ｕ５）に示すような変形状態になる。図１２の上段に示す加振波形の時点ｕ６において、対象物２００は、図１２の下段（ｕ６）に示すような変形状態になる。図１１に示すように、加振波形の位相が同じになる時点においては、対象物２００の（振動による）変形状態もそれぞれ同じ状態になることが分かる。
　以上のような事情から、定常的に振動する構造物に対して、別の時点で取得した各測定点のデータから、当該構造物の振動モードを再現することができることが分かる。このため、一実施形態に係る電子機器１００は、各時点で測定した結果取得されたデータ間において、加振波形の位相を同期する、すなわち加振波形の位相が同じになるような測定時点を探索する。
　このように、加振波形の位相の同期を取るためには、例えば加振波形と、検出機器１から送信される検出波（送信波）の測定波形との間におけるタイムラベルを、時刻同期しながら取得する手法も考えられる。しかしながら、このような手法を実現するシステムの開発には、多大なコスト及び／又は労力を要する。そこで、一実施形態に係る電子機器１００は、検出機器１による測定の時間間隔が一定であることを利用して、対象物２００を連続的に加振するとともに、検出機器１によってデータを連続的に取得し続ける。このようにすることで、一実施形態に係る電子機器１００は、各測定時点の間の時刻同期を行うことができる。
　一般的に、振動モードを実験的に解析するためには、加振源３００と検出機器１との間の時刻同期が必要になる。しかしながら、このようなシステムの開発には、費用及び／又は労力がかかる。一実施形態に係る電子機器１００によれば、加振源３００と検出機器１との間の時刻同期を行う必要がない。したがって、一実施形態に係る電子機器１００によれば、波動の送受信によって対象物２００の振動を良好な精度で簡便に検出し得るとともに、このような測定システムを安価に構築できる。
　図１３は、検出機器１によって取得される連続的なデータと加振波形との時間的な対応関係の例を視覚的に示す図である。
　図１３の上段は、図１１及び図１２の上段と同様に、加振源３００の振動波形（すなわち加振波形）を示している。図１２の上段の縦軸は加振波形の振幅を表し、図１２の横軸は時間を表している。図１３の下段は、検出機器１によって取得される連続的なデータを示している。
　一実施形態に係る検出機器１は、一定の等間隔のタイミングで測定（検出）を行う。すなわち、一実施形態に係る検出機器１は、１度目の検出から２度目の検出までの時間間隔と、２度目の検出から３度目の検出までの時間間隔と、…、ｎ度目の検出からｎ＋１度目の検出までの時間間隔とは、全て同じであるものとする。一実施形態に係る検出機器１として想定しているレーダセンサは、一定の等間隔のタイミングで測定（検出）を行う。また、レーダセンサ以外の各種の振動センサも、一般的に、一定の等間隔のタイミングで測定（検出）を行う。
　図１３の下段は、検出機器１によって測定（取得）される連続的なデータをそれぞれ白丸記号（○）によってプロットした様子を示している。検出機器１によって取得される連続的なデータ（白丸記号（○））同士の横方向の間隔（すなわち時間間隔）は全て同じになる。図１３の下段に示す白丸記号（○）同士の横方向の間隔は、検出機器１による測定の時間間隔に相当する。
　図１３に示す加振波形の周波数をｆとすると、検出機器１によって測定される任意のデータ（白丸記号（○））から時間差ｎ／ｆ（ただしｎは整数）において取得されるデータは、加振波形の位相が同じ（同相）になっている。図１３において、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間間隔をδＴ１と表すと、δＴ１＝ｎ１／ｆ（ただしｎ１は整数）と表すことができる。同様に、図１３において、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間間隔をδＴ２と表すと、δＴ２＝ｎ２／ｆ（ただしｎ２は整数）と表すことができる。
　図１３に示す時点ｔ１，時点ｔ２，及び時点ｔ３において、加振波形は全て同じ位相になっている。このため、これらの時点ｔ１，時点ｔ２，及び時点ｔ３において検出機器１によって検出されるデータは、対象物２００の同じ変形状態を示すものであると考えることができる。この原理を利用して、一実施形態に係る電子機器１００は、各時点で測定した結果取得されたデータ間において、加振波形の位相を同期する、すなわち加振波形の位相が同じになるような測定時点を見出すことができる。
　このように、一実施形態に係る加振源３００は、対象物２００を連続して加振する。また、このような状況において、一実施形態に係る検出機器１は、連続して加振される対象物２００の振動を連続して取得（測定）する。
　次に、一実施形態に係る電子機器１００の動作について説明する。図１４は、一実施形態に係る電子機器１００によって行う加振波形の位相を同期する動作を含む手順を説明するフローチャートである。
　図１４のステップＳ１１に示すように、一実施形態に係る電子機器１００は、まず、被検体となる対象物２００の共振周波数、及び振動モードを論理的に解析する。
　以下説明する一実施形態に係る電子機器１００の動作においては、被検体となる対象物２００がどのような共振周波数を有し、また、その時にどのような形状の振動モードが存在するのかを、予め把握しておく必要がある。一実施形態に係る電子機器１００は、そのための手法として、例えば、有限要素法（Finite Element Method：ＦＥＭ）などを用いたシミュレーションを行ってもよい。
　図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃは、それぞれ、ＦＥＭを用いることにより、板状の対象物２００の共振モードを計算し、各モードの形状を示す図である。図１５Ａは、対象物２００の各振動モードのうち、基本振動のモードの形状を示している。図１５Ｂは、対象物２００の各振動モードのうち、２倍振動のモードの形状を示している。図１５Ｃは、対象物２００の各振動モードのうち、３倍振動のモードの形状を示している。
　一実施形態において、ステップＳ１１におけるシミュレーションは行わなくてもよい。例えば、対象物２００の構造が単純であることから、当該対象物２００の共振モードが運動方程式を立てて計算し易い場合もあり得る。また、別の手法を用いるなどして、対象物２００の振動モードが既知の場合もあり得る。これらのような場合、ステップＳ１１におけるシミュレーションは、必ずしも行う必要はない。
　次に、一実施形態に係る電子機器１００は、図１４のステップＳ１２に示すように、対象物２００の共振周波数を測定（実測）する。
　ほとんどの場合、シミュレーションにより得られる対象物２００の共振周波数と、対象物２００の実際の共振周波数とが厳密に一致することはない。ステップＳ１２の手順は、例えばシミュレーションなどにより対象物２００の共振周波数が既知である場合、必ずしも行う必要はない。しかしながら、可能な場合には、実物の対象物２００がどのような共振周波数を有するのか、以下の手順により実測してもよい。
　ステップＳ１２において、信号発生器４００は、対象物２００に対して加振源３００による加振を行ってよい。この場合、信号発生器４００から加振源３００に供給される信号は、当該信号の周波数特性として、測定を行う周波数帯域を十分含んでいるものとしてよい。このような信号には、例えば、チャープ信号のように時間に応じて周波数が変化する信号、及び、ランダム雑音に則った信号などを用いてもよい。また、一実施形態に係る電子機器１００は、一定の周波数をもつ正弦波に基づいて、少しずつ信号の周波数を変えながら加振を行ってもよい。
　以下に示す例においては、チャープ信号のうち、時間に対して線形に周波数が増加する信号（線形チャープ信号）を用いる場合について説明する。線形チャープ信号は、初期位相Φ０を用いて、下記の式（１）のように表すことができる。
　一実施形態において、信号発生器４００は、上記式（１）に示すような線形チャープ信号を加振源３００に供給してよい。これにより、加振源３００は、この信号に基づいて、対象物２００を加振することができる。このような状況において、一実施形態に係る電子機器１００は、一実施形態に係る検出機器１を用いることで、対象物２００の振動振幅を測定してよい。
　図１６は、加振源３００が対象物２００を加振する際に用いられる振動波形を示す図である。図１６の縦軸は加振波形の振幅を示し、図１６の横軸は時間を示している。図１６に示すように、加振源３００は、対象物２００を加振する際に、例えば線形チャープ信号を用いてよい。
　図１７は、図１６に示すような加振波形を用いて対象物２００が加振された際に、検出機器１によって検出（測定）される波形の例を示す図である。図１７の縦軸は検出機器１によって検出（測定）される波形の振幅を示し、図１７の横軸は時間を示している。図１７に示すように、検出機器１によって測定波形には、振動振幅がピークとなる時点ｔ０が存在する。この場合、対象物２００の共振周波数は、時点ｔ０のときのチャープ信号の周波数ｆ０として求めることができる。
　対象物２００は、その材質及び／又は形状などにより、複数の共振周波数を有する可能性がある。また、対象物２００において、振動モードによっては測定を行う場所が節になる可能性もある。このため、一実施形態に係る電子機器１００は、対象物２００上の複数の点（位置）において繰り返し共振周波数の特定を行った上で、最終的な共振周波数を特定してもよい。ただし、対象物２００の形状が単純で振動モードが推測しやすい場合、又は、シミュレーションなどによって対象物２００の振動モード・共振周波数が推測されている場合、そのような共振周波数の特定を行わなくてもよい。以下、測定を行うモードは、単一の共振周波数に対応する振動モードである場合を想定して説明する。
　次に、図１４のステップＳ１３に示すように、一実施形態に係る電子機器１００は、対象物２００の振動モード、及び検出機器１のアンテナ指向性を考慮して、検出機器１によって対象物２００の振動を測定する際の条件を設定する。ステップＳ１３においては、ステップＳ１１において解析した振動モードを考慮して、検出機器１によって対象物２００の振動を測定する際の条件を決定してよい。
　また、出願人は、レーダセンサにおいては、アンテナの指向性によって対象物の検出領域が定まり、その検出範囲内の振動が平均して取得されることを見出した。当該内容については、すでに出願人は特許出願を行ったため（令和５年１０月２７日に出願した特願２０２３－１９９４６１号）、より詳細な説明は省略する。
　また、測定を行う対象物２００の振動モードによって、空間的な振動の周期は変わり得る。このため、振動の周期が短い形状の対象物２００の振動モードを測定するときほど、測定点（検出機器１が測定する位置）の間隔を狭くしてもよい。目安として、検出機器１による検出領域（測定領域）を、１波長の半分以下に設定してもよい。また、この場合、１波長につき最低２箇所以上の測定を行ってもよい。このようにすることで、振動モードの形状の同定を良好に行い得る。
　次に、図１４のステップＳ１４に示すように、一実施形態に係る電子機器１００は、加振源３００によって対象物２００を加振するとともに、検出機器１によって対象物２００の検出振動を測定する。
　ステップＳ１４は、以下のようにして実行してよい。まず、信号発生器４００は、ステップＳ１２において決定された共振周波数の正弦波信号を加振源３００に供給する。これにより、加振源３００は、対象物２００を加振する。この状態で、検出機器１は、ステップＳ１３において設定した条件に従って、対象物２００の振動を検出（測定）する。
　ここで、対象物２００の測定条件において想定されている振動モードは、対象物２００において十分に励起されていることが望ましい。このため、加振源３００が対象物２００に加振を行う強度は、適切に設定されてもよい。図１に示したように、一実施形態に係るシステムにおいて、対象物２００の振動を測定する検出機器１は１つであるものとしてよい。また、検出機器１は、対象物２００の振動を測定している間、連続してデータを検出し続けてよい。さらに、その間、加振源３００は、連続して対象物２００を加振し続けてよい。
　例えば図１に示したような機器構成において、対象物２００の振動を検出機器１によって測定すると、例えば図１３に示したような結果が得られるものとしてもよい。
例えば、図１３に示す時点ｗ１から時点ｗ２までの時間において、検出機器１は、図１に示す位置１に静止している状態で、対象物２００の振動を検出してよい。図１３に示す時点ｗ２から時点ｗ３までの時間において、検出機器１は、図１に示す位置１から位置２に移動している状態としてよい。図１３に示す時点ｗ２から時点ｗ３までの間、検出機器１は、有効な波形を構成するデータを検出できなくてもよいし、又はノイズを含むデータを検出してもよい。
　また、図１３に示す時点ｗ３から時点ｗ４までの時間において、検出機器１は、図１に示す位置２に静止している状態で、対象物２００の振動を検出してよい。図１３に示す時点ｗ４から時点ｗ５までの時間において、検出機器１は、図１に示す位置２から位置３に移動している状態としてよい。図１３に示す時点ｗ４から時点ｗ５までの間、検出機器１は、有効な波形を構成するデータを検出できなくてもよいし、又はノイズを含むデータを検出してもよい。また、図１３に示す時点ｗ５から時点ｗ６までの時間において、検出機器１は、図１に示す位置２の次の位置３に静止している状態で、対象物２００の振動を検出してよい。
　次に、図１４のステップＳ１５に示すように、電子機器１００は、各位置における測定結果の時点を同期してよい。対象物２００において想定されている加振波形が励起されている時、図１１に示したように、対象物２００の表面の変位は、加振波形の位相と１対１で対応する。したがって、電子機器１００は、ステップＳ１４において別々の時点に測定した各測定点の測定波形から、加振波形のある位相に対応する各測定点の変位データを抽出してよい。電子機器１００は、このように抽出した変位データから、振動モードの形状を示すデータを生成してよい。
　ここで、加振波形の周波数をｆとすると、周期は１／ｆと表すことができる。すなわち、任意の自然数ｎに対して、ｎ／ｆ離れた時点において、加振波形の位相は等しくなっている。したがって、電子機器１００は、図１３に示したような検出されたデータにおいて、検出機器１の時刻差が対象物２００の振動周期１／ｆの整数倍（例えば図中ではｎ１，ｎ２，…）となる時点（図１３における時点ｔ１，時点ｔ２，時点ｔ３，…）を探索してよい。ステップｓ１５の動作が完了すれば、電子機器１００は、各時点で測定した結果取得されたデータ間において、加振波形の位相を同期することができる。
　次に、図１４のステップＳ１６に示すように、電子機器１００は、対象物２００の瞬時変形を、グラフ又は３Ｄモデルなどとして、例えば表示部１０４などに表示してよい。
　ステップＳ１６において、電子機器１００は、次のような動作を実行してよい。すなわち、電子機器１００は、ステップＳ１５により得られた時点ｔ１，時点ｔ２，時点ｔ３，…のそれぞれにおいて検出機器１が測定した波形を、測定位置ごとに並べた図を生成し、例えば表示部１０４などに表示してよい。
　図１８は、各測定位置において測定される波形を時刻同期させる例を示す図である。図１８の上段は、図１３の下段と同様に、検出機器１によって取得される連続的なデータを示している。図１８の上段は、検出機器１によって取得される連続的なデータをプロットした点を滑らかにつなぐことにより、検出機器１によって検出される波形を表している。図１８の上段の縦軸は検出された波形の振幅を表し、図１８の上段の横軸は時間を表している。図１８の下段は、図１８の上段に示す検出された波形に対応させて、対象物２００の変位を示している。図１８の下段の縦軸は対象物２００の変位を表し、図１８の下段の横軸は対象物２００の位置を表している。図１８の下段においては、図１８の上段に示す時点ｔ３の先の時点ｔ４における対象物２００の変位、及び、さらに先の時点ｔ５における対象物２００の変位も、例として示してある。電子機器１００は、図１８に示すようなグラフを、例えば表示部１０４などに表示してよい。
　図１８に示すように、検出機器１による各時点の検出波形をそれぞれの測定位置ごとに並べて示すと、加振波形がある位相の時の各測定位置における瞬時の変形を容易に認識することができる。
　また、一実施形態において、例えば図１８に示したような時点ｔ１，ｔ２，ｔ３，…に対して、一定の時間のオフセットΔＴが経過した時点ｔ１＋ΔＴ，ｔ２＋ΔＴ，ｔ３＋ΔＴ，…についても、図１８に示したのと同様の図示を行ってもよい。
　図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、及び図１９Ｄは、対象物２００の全体の振動変位の変化を、時間の経過に伴って表示した例を示す図である。図１９Ａは、図１８の下段に示したのと同様に、同じ位相の瞬時（時点ｔ１，ｔ２，ｔ３，…）における対象物２００の変位を、各測定位置ごとに示す図である。図１９Ｂは、図１９Ａに示した瞬時に一定のオフセット時間ΔＴが経過した瞬時（時点ｔ１＋ΔＴ，ｔ２＋ΔＴ，ｔ３＋ΔＴ，…）における対象物２００の変位を、各測定位置ごとに示す図である。図１９Ｃは、図１９Ｂに示した瞬時に一定のオフセット時間ΔＴが経過した瞬時（時点ｔ１＋２ΔＴ，ｔ２＋２ΔＴ，ｔ３＋２ΔＴ，…）における対象物２００の変位を、各測定位置ごとに示す図である。図１９Ｄは、図１９Ｃに示した瞬時に一定のオフセット時間ΔＴが経過した瞬時（時点ｔ１＋３ΔＴ，ｔ２＋３ΔＴ，ｔ３＋３ΔＴ，…）における対象物２００の変位を、各測定位置ごとに示す図である。電子機器１００は、図１９Ａ乃至図１９Ｄに示すようなグラフを、例えば表示部１０４などに表示してよい。
　また、一実施形態において、電子機器１００は、対象物２００の変形の表現として、例えば３Ｄモデルなどを用いて表示部１０４などに表示してもよい。このようにすれば、対象物２００全体の変形を、視覚的に分かりやすく表現することができる。
　以上説明したように、一実施形態に係る電子機器１００によれば、各時点で測定した結果取得されたデータ間において、加振波形の位相を同期することができる。したがって、一実施形態に係る電子機器１００によれば、波動の送受信によって振動体の振動を良好な精度で簡便に検出することができる。
（他の実施形態）
　以下、他の実施形態について説明する。
　上述した実施形態において、加振源３００は、対象物２００に対し音響的な加振を行うものとして説明した。この場合、例えば、加振源３００はピエゾスピーカを用いて接触式で加振を行ってもよいし、大音量のスピーカを用いて空気を媒介することにより非接触で加振を行ってもよい。また、上述した実施形態において、加振源３００は、対象物２００に接触して加振するものとして説明した。しかしながら、一実施形態において、加振源３００は、対象物２００を非接触で加振してもよい。
　上述した実施形態では、加振波形の周波数をｆとして、ｎ／ｆだけ時刻が離れた点において加振波形が同位相となることを利用して、検出機器１の測定点間のデータの時刻同期を行った。しかしながら、検出機器１のような振動センサで取得できるデータは、一般的にデジタルデータとなる。デジタルデータは、時間的に離散したデータとなる。このため、上述した実施形態に係る手法は単純である一方、特に測定の時刻間隔を大きくする場合、ｎ／ｆだけ離れた時点に十分近い時点で検出機器１による測定が行われない可能性がある。このような場合、一実施形態に係る電子機器１００は、高速フーリエ変換（Fast Fourie Transform：ＦＦＴ）により、波形を一旦周波数領域に変換し、位相にオフセットをかけることにより、位相同期を行ってもよい。
　このような手法を用いれば、取得した波形の間の任意の時点について、位相を同期することができる。例えば、図２０に示すように、一実施形態に係る電子機器１００は、検出機器１の測定波形（検出されたデータ）において時間差ΔＴとなる時点について位相同期を行うことを考える。図２０は、図１３と同様の解釈が可能であるものとしてよい。図２０に示す時間差がΔＴのとき、加振波形における位相差ΔΦは、以下の式（２）のように表すことができる。
　ＦＦＴは、信号の周波数ごとの振幅と、その位相成分を算出する処理である。この位相成分に対してオフセットをかけて、逆高速フーリエ変換（Inverse FFT：ＩＦＦＴ）を行うことにより、位相シフトした時系列信号を作ることができる。一実施形態に係る電子機器１００は、上式のオフセットをかける場合、ＦＦＴによって得られた式に対して、複素表示の位相であるｅ－ｉΔΦをかけるだけでよい。例えば、一実施形態に係る電子機器１００は、図２０において時点Ｐ１と時点Ｐ２で時刻同期を行う場合、Ｐ２以降の一定区間の信号にＦＦＴを行い、ｅ－ｉΔΦをかけて、ＩＦＦＴを行ってよい。これにより、Ｐ１とＰ２は、加振波形が同位相のときの測定時点とみなすことができる。
　上記実施形態では、ＦＦＴを用いて測定点の異なるデータに位相のオフセットをかける手法について説明した。一実施形態に係る電子機器１００は、ＦＦＴを用いずに、信号の位相のオフセットをかけてもよい。例えば、信号に対してヒルベルト変換を適用し、各時刻において振幅及び位相の情報を持つ解析信号に変換してｅ－ｉΔΦをかけても、同様の効果を得ることができる。
　上述した実施形態において、検出機器１は、一例としてミリ波レーダであるものとして説明した。一方、一実施形態において、検出機器１は、ミリ波帯以外の任意の波長帯を用いたレーダとしてもよいし、ピエゾセンサ又はＬＤＶ等の他のセンサを採用してもよい。
　上述した実施形態では、加振源３００は、単一の周波数による加振を行い、特定の振動モードのみを励起させて、検出機器１による測定を行った。しかしながら、一実施形態において、加振源３００は、複数の振動モードを一度に励起させて、検出機器１による測定を行ってもよい。この場合、一実施形態に係る電子機器１００は、測定した振動波形に対して周波数フィルタリングを行うことにより、単一の周波数に対応する振動モードによる振動成分のみを抜き出して、振動モードの形状を求めてもよい。
　上述した実施形態では、単一の検出機器１による測定を行った。しかしながら、一実施形態において、検出機器１を複数台用いることにより、複数の測定点を同時に測定してもよい。このようにすることで、測定時間を短縮することが可能になる。また、この場合、一実施形態に係る電子機器１００は、何らかの手段により、複数台の検出機器１の間で時刻の同期を取るようにしてもよい。
　上述した実施形態では、単一の周波数に対応する単一の振動モードの形状を取得する例について説明した。しかしながら、一実施形態において、測定を行う振動モードは複数存在してもよい。対象物２００において、損傷箇所２１０の損傷の程度によって、異常が現れやすい振動モードが変わる可能性がある。このため、検出機器１は、可能な限り多くの振動モードで測定を行うようにしてもよい。複数モードで測定を行う場合、検出機器１は、モードごとに測定点の条件を変えても良いし、波長の最も短い振動モードの形状が十分に把握可能な条件を共通して用いてもよい。
　上述した実施形態において、検出機器１は、対象物２００に対し、ある１方向のみから振動を検出する例について説明した。しかしながら、一実施形態において、検出機器１は、任意の方向から対象物２００の振動の測定を行ってもよい。一実施形態において、検出機器１は、各振動モードの２次元又は３次元的な形状について取得してもよい。
　このように、電子機器１００は、所定の周波数で加振される対象物２００の振動を検出可能に構成される。電子機器１００は、対象物２００に対する加振が第１の位相となる第１の時点において、対象物の振動を測定することにより、第１測定情報を取得する。また、電子機器１００は、対象物２００に対する加振が第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において、対象物２００の振動を測定することにより、第２測定情報を取得する。そして、電子機器１００は、第１測定情報及び第２測定情報に基づいて、対象物２００の振動を検出する。
　また、電子機器１００は、対象物２００の振動を、検出機器１からの出力に基づいて測定してもよい。また、電子機器１００は、第１の時点において振動が測定される対象物２００の位置と、第２の時点において振動が測定される対象物２００の位置とは異なるものとしてもよい。
　対象物２００は、加振源３００によって加振されてもよい。この場合、加振源３００は、対象物２００を時間的に一定の振動数で連続して加振してもよい。また、加振源３００は、対象物２００を音響振動によって加振してもよい。この場合、第１の位相及び第２の位相は、対象物２００を加振する音響振動の位相としてもよい。
　また、第１の時点と前記第２の時点との時間差ｔは、対象物２００が加振される所定の周波数をｆとし、ｎを自然数として、ｔ＝ｎ／ｆによって与えられてもよい。
　また、電子機器１００は、任意の時間差をなす２つの時点Ｐ１及びＰ２において時刻同期を行うことにより、対象物２００に対する加振はＰ１及びＰ２において同位相になるとみなしてもよい。この場合、電子機器１００は、Ｐ２以降の一定区間の信号に高速フーリエ変換を行うことにより得られた結果に対して複素表示の位相をかけて、さらに逆高速フーリエ変換を行ってもよい。上述のような場合、電子機器１００は、Ｐ２以降の一定区間の信号にヒルベルト変換を適用し、各時点において振幅及び位相の情報を含む解析信号に変換して複素表示の位相をかけてもよい。
　一実施形態において、上述のような電子機器１００の動作及び／又は処理は、プロセッサ１０２によって実行されるものとしてよい。
　本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各技術を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。つまり、本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことができる。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各技術を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
　上述した実施形態は、電子機器１００などのような機器としての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、電子機器１００などのような機器の制御方法として実施してもよい。さらに、上述した実施形態は、例えば電子機器１００などのような機器によって実行されるプログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体若しくは記録媒体としてとして実施してもよい。
　また、上述した実施形態に係る検出機器１は、送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１など、いわゆるレーダセンサを構成する部品を含むものとして説明した。しかしながら、一実施形態に係る電子機器は、例えば信号処理部１０のような構成として実施してもよい。この場合、信号処理部１０は、例えば、送信アンテナアレイ２４及び受信アンテナアレイ３１などが扱う信号を処理する機能を有するものとして実施してよい。
　以上、一実施形態に係る電子機器などを説明したが、一実施形態に係る電子機器、制御方法、及び／又はプログラムなどは、物理的又は論理的に矛盾しない限り、例えば次のように実施してもよい。
［付記１］
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出するプロセッサを備える、電子機器。
［付記２］
　前記プロセッサは、前記対象物の振動を検出機器からの出力に基づいて測定する、付記１に記載の電子機器。
［付記３］
　前記第１の時点において振動が測定される前記対象物の位置と、
　前記第２の時点において振動が測定される前記対象物の位置とは異なる、付記１又は２に記載の電子機器。
［付記４］
　前記対象物は、加振源によって加振され、
　前記加振源は、前記対象物を時間的に一定の振動数で連続して加振する、付記１乃至３のいずれかに記載の電子機器。
［付記５］
　前記加振源は、前記対象物を音響振動によって加振し、
　前記第１の位相及び前記第２の位相は、前記対象物を加振する音響振動の位相である、付記１乃至４のいずれかに記載の電子機器。
［付記６］
　前記第１の時点と前記第２の時点との時間差ｔは、前記所定の周波数をｆとし、ｎを自然数として、
　ｔ＝ｎ／ｆ
　によって与えられる、付記１乃至５のいずれかに記載の電子機器。
［付記７］
　前記プロセッサは、任意の時間差をなす２つの時点Ｐ１及びＰ２において時刻同期を行うことにより、前記対象物に対する加振は前記Ｐ１及び前記Ｐ２において同位相になるとみなす、付記１乃至６のいずれかに記載の電子機器。
［付記８］
　前記プロセッサは、前記Ｐ２以降の一定区間の信号に高速フーリエ変換を行うことにより得られた結果に対して複素表示の位相をかけて、さらに逆高速フーリエ変換を行う、付記７に記載の電子機器。
［付記９］
　前記プロセッサは、前記Ｐ２以降の一定区間の信号にヒルベルト変換を適用し、各時点において振幅及び位相の情報を含む解析信号に変換して複素表示の位相をかける、付記７又は８に記載の電子機器。
［付記１０］
　前記検出機器は、
　電磁波を送信する送信部と、
　前記対象物に反射した前記電磁波を受信する受信部と、
　を備える、付記２乃至９のいずれかに記載の電子機器。
［付記１１］
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出する、制御方法。
［付記１２］
　電子機器に、
　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出させる、プログラム。
　１　検出機器
　１０　信号処理部
　１１　信号発生処理部
　１２　受信信号処理部
　２１　送信ＤＡＣ
　２２　送信回路
　２３　ミリ波送信回路
　２４　送信アンテナアレイ
　３１　受信アンテナアレイ
　３２　ミキサ
　３３　受信回路
　３４　受信ＡＤＣ
　１００　電子機器
　１０２　プロセッサ
　１０４　表示部
　１０６　記憶部
　１０８　通信部
　１１０　操作部
　２００　対象物
　３００　加振源
　４００　信号発生器

Claims (12)

  1. 　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出するプロセッサを備える、電子機器。
  2. 　前記プロセッサは、前記対象物の振動を検出機器からの出力に基づいて測定する、請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記第１の時点において振動が測定される前記対象物の位置と、
    　前記第２の時点において振動が測定される前記対象物の位置とは異なる、請求項１又は２に記載の電子機器。
  4. 　前記対象物は、加振源によって加振され、
    　前記加振源は、前記対象物を時間的に一定の振動数で連続して加振する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電子機器。
  5. 　前記加振源は、前記対象物を音響振動によって加振し、
    　前記第１の位相及び前記第２の位相は、前記対象物を加振する音響振動の位相である、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子機器。
  6. 　前記第１の時点と前記第２の時点との時間差ｔは、前記所定の周波数をｆとし、ｎを自然数として、
    　ｔ＝ｎ／ｆ
    　によって与えられる、請求項１乃至５のいずれかに記載の電子機器。
  7. 　前記プロセッサは、任意の時間差をなす２つの時点Ｐ１及びＰ２において時刻同期を行うことにより、前記対象物に対する加振は前記Ｐ１及び前記Ｐ２において同位相になるとみなす、請求項１乃至６のいずれかに記載の電子機器。
  8. 　前記プロセッサは、前記Ｐ２以降の一定区間の信号に高速フーリエ変換を行うことにより得られた結果に対して複素表示の位相をかけて、さらに逆高速フーリエ変換を行う、請求項７に記載の電子機器。
  9. 　前記プロセッサは、前記Ｐ２以降の一定区間の信号にヒルベルト変換を適用し、各時点において振幅及び位相の情報を含む解析信号に変換して複素表示の位相をかける、請求項７又は８に記載の電子機器。
  10. 　前記検出機器は、
    　電磁波を送信する送信部と、
    　前記対象物に反射した前記電磁波を受信する受信部と、
    　を備える、請求項２乃至９のいずれかに記載の電子機器。
  11. 　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出する、制御方法。
  12. 　電子機器に、
    　所定の周波数で加振される対象物に対する加振が第１の位相となる第１の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第１測定情報と、前記対象物に対する加振が前記第１の位相と同位相の第２の位相となる第２の時点において前記対象物の振動を測定することにより得られる第２測定情報とに基づいて、前記対象物の振動を検出させる、プログラム。
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JP2016166838A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 日本電気株式会社 検出装置及び検出方法
CN113029317A (zh) * 2020-12-14 2021-06-25 深圳大学 一种基于激光多普勒测振仪的图像振动测量系统

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