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JP5001664B2 - Signal converter - Google Patents
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、振動や騒音を解析するのに用いられる信号変換装置に関する。   The present invention relates to a signal conversion device used for analyzing vibration and noise.

製造メーカにおいては、製品を使用する際の騒音や振動がユーザに不快感を与えることのないように、その製品を出荷する前に騒音解析や振動解析を行なって騒音や振動が抑制された製品を市場に投入するよう努めている。上記騒音解析や上記振動解析を行なうにあたっては信号変換装置と呼ばれるものを用いることがあり、この信号変換装置を用いると、騒音や振動の状態を解析的に検証して効果的な対策を施すことができる(例えば特許文献1参照)。   In the manufacturer, the noise and vibration are controlled by performing noise analysis and vibration analysis before shipping the product so that the noise and vibration when using the product do not cause discomfort to the user. We are striving to bring this to the market. When performing the noise analysis or the vibration analysis, a so-called signal conversion device may be used. When this signal conversion device is used, the noise and vibration state is analytically verified and effective measures are taken. (For example, refer to Patent Document 1).

このような信号変換装置の中には、周波数軸が多数に分割され分割された周波数軸上の周波数領域ごとに設けられている周波数フィルタと、各周波数フィルタで分割された各周波数帯域ごとの信号成分の振幅を個別に調整する周波数フィルタ数と同一数の操作子とそれらの操作子のうちの少なくとも一つが調整された後の信号成分とその他の信号成分とを合成して出力する合成部とが備えられているものがある。   In such a signal conversion device, the frequency axis is divided into a large number and the frequency filter provided for each frequency region on the divided frequency axis, and the signal for each frequency band divided by each frequency filter A combining unit that combines and outputs the same number of operators as the number of frequency filters for individually adjusting the amplitude of the components, and a signal component after adjusting at least one of those operators and the other signal components; Some are equipped with.

このような信号変換装置によれば、例えばエンジンから発せられた騒音やエンジンが動作したことにより発生する振動を表す原時間波形信号が上記信号変換装置に入力されまず入力された騒音を表わす信号や振動を表わす信号が上記周波数フィルタで周波数帯域ごとの信号成分に分解され、さらに上記操作子のうちの少なくとも一つが調整されることにより分解された信号成分のうちの少なくとも一つの信号成分の振幅が調整され、さらに調整された信号成分と調整されずにそのまま周波数フィルタを通過した信号成分とが合成部で合成されて別の騒音を表わす合成信号や別の振動を表わす合成信号が出力される。   According to such a signal conversion device, for example, an original time waveform signal representing noise generated from an engine or vibration generated by the operation of the engine is input to the signal conversion device, and a signal representing noise input first. A signal representing vibration is decomposed into signal components for each frequency band by the frequency filter, and the amplitude of at least one signal component of the decomposed signal components is adjusted by adjusting at least one of the operators. The adjusted and further adjusted signal component and the signal component that has passed through the frequency filter without being adjusted are synthesized by the synthesis unit, and a synthesized signal representing another noise and a synthesized signal representing another vibration are output.

この別の騒音を表わす合成信号や新たな振動を表わす合成信号が出力されたときには、試験者によって、エンジンから発せられている騒音とは異なる音やエンジンの動作により生じている振動とは別の騒音や振動の状態がスピーカから発せられる音や表示画面上の表示により確認される。こうして解析の対象(つまり騒音や振動の主たる構成要素となる周波数帯)の周波数帯域の振幅を調整することで騒音の状態や振動の状態を変化させながら解析的に騒音や振動を検証することができると、騒音や振動に対して効果的な対策を施すことが可能となる。   When a synthesized signal representing another noise or a synthesized signal representing new vibration is output, the tester can produce a sound different from the noise emitted from the engine or vibration caused by the operation of the engine. The state of noise and vibration is confirmed by sound emitted from the speaker and display on the display screen. In this way, it is possible to verify the noise and vibration analytically while changing the state of the noise and vibration by adjusting the amplitude of the frequency band of the analysis target (that is, the frequency band that is the main component of noise and vibration). If possible, effective measures against noise and vibration can be taken.

しかし、例えばエンジンから発せられている騒音やエンジンが動作しているときの振動においては、周期的に時間変動する変動成分が含まれていることが多い。この周期的に時間変動する変動成分については、上記信号変換装置が備える周波数フィルタでは分離し切れない。
特開2001−311659号公報
However, for example, noise generated from the engine and vibration when the engine is operating often include a fluctuation component that periodically varies with time. The fluctuation component that periodically fluctuates in time cannot be completely separated by the frequency filter provided in the signal converter.
JP 2001-311659 A

本発明は、上記事情に鑑みて、騒音や振動を構成する信号成分のうち、時間変動する変動成分の振幅や周期の変更を自在に行なうことができる信号変換装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a signal conversion apparatus that can freely change the amplitude and period of a fluctuation component that varies with time among signal components that constitute noise and vibration. .

上記目的を達成する本発明の信号変換装置は、第1の時間波形信号に基づいて、その第1の時間波形信号のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ抽出部と、
上記第1の時間波形信号と上記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号とを用いて、上記第1の時間波形信号の振幅が時間的に一定の振幅に変換されてなる第2の時間波形信号を生成する第1の時間波形演算部とを備えたことを特徴とする。
The signal conversion device of the present invention that achieves the above object, based on a first time waveform signal, an envelope extraction unit that generates a first envelope waveform signal representing an envelope of the first time waveform signal;
Second amplitude obtained by converting the amplitude of the first time waveform signal into a constant amplitude in time using the first time waveform signal and the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. And a first time waveform calculation unit for generating the time waveform signal.

上記本発明の信号変換装置によれば、上記エンベロープ抽出部によって上記第1の時間波形信号に基づいてその第1の時間波形信号のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号が抽出される。この第1のエンベロープ波形信号は、騒音や振動の中の変動成分の時間波形信号に該当する。また、上記第1の時間波形演算部によっては、その変動成分の時間波形以外の上記第2の時間波形信号が生成される。   According to the signal conversion apparatus of the present invention, the envelope extraction unit extracts a first envelope waveform signal representing an envelope of the first time waveform signal based on the first time waveform signal. The first envelope waveform signal corresponds to a time waveform signal of a fluctuation component in noise or vibration. The first time waveform calculation unit generates the second time waveform signal other than the time waveform of the fluctuation component.

つまり、本発明の信号変換装置によれば、上記第1の時間波形演算部と上記エンベロープ抽出とによって、上記第1の時間波形信号が、その第1の時間波形信号の振幅が時間的に一定の振幅に変換されてなる第2の時間波形信号とその第1の時間波形信号の変動成分を表わす第1のエンベロープ信号とに分離される。   That is, according to the signal conversion apparatus of the present invention, the first time waveform signal is constant in time by the first time waveform calculation unit and the envelope extraction. Are separated into a second time waveform signal converted into the amplitude of the first time waveform signal and a first envelope signal representing a fluctuation component of the first time waveform signal.

例えば上記エンベロープ抽出部で抽出された上記第1のエンベロープ波形信号の振幅や周期を操作子等で変更することができる構成にすると、時間変動する変動成分の振幅や周期の変更を自在に行なうことができる信号変換装置が実現する。   For example, if the configuration is such that the amplitude and period of the first envelope waveform signal extracted by the envelope extraction unit can be changed by an operator or the like, the amplitude and period of the time-varying fluctuation component can be freely changed. A signal conversion device capable of performing

ここで、上記エンベロープ抽出部は、上記エンベロープ波形信号をヒルベルト変換により生成するものであることが好ましい。   Here, the envelope extraction unit preferably generates the envelope waveform signal by Hilbert transform.

上記周波数フィルタをプロセッサからなるデジタルフィルタで構成した場合には、上記エンベロープ抽出部にヒルベルト変換を用いると、すべてをプロセッサ内に構成することができる。   When the frequency filter is composed of a digital filter composed of a processor, all can be constructed in the processor by using the Hilbert transform for the envelope extraction unit.

また、上記第1の時間波形演算部は、上記第1の時間波形信号を上記エンベロープ抽出部で生成されたエンベロープ波形信号で除算することにより上記第2の時間波形信号を生成するものであることが好ましい。   In addition, the first time waveform calculation unit generates the second time waveform signal by dividing the first time waveform signal by the envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. Is preferred.

上述したように当該信号変換装置をプロセッサで構成すると、デジタルフィルタの他に除算などの四則演算回路も自在にプロセッサ内部に構成することができる。その除算回路を使って上記第1の時間波形信号を上記エンベロープ波形信号で除算すると、時間変動成分が取り除かれて、騒音や振動を構成する多数の信号成分のうち、その時間変動成分を除く信号成分が得られる。   As described above, when the signal conversion device is configured by a processor, in addition to the digital filter, four arithmetic operation circuits such as division can be freely configured in the processor. When the first time waveform signal is divided by the envelope waveform signal using the division circuit, the time fluctuation component is removed, and the signal excluding the time fluctuation component from among many signal components constituting noise and vibration. Ingredients are obtained.

ここで上記第1の時間波形演算部で生成された第2の時間波形信号と、所望の時間変動成分を含む第2のエンベロープ波形信号とを用いて、上記第2の時間波形信号に上記時間変動成分に応じて時間変動する振幅が付与されてなる第3の時間波形信号を生成する第2の時間波形演算部をさらに備えると良い。   Here, the second time waveform signal generated by the first time waveform calculation unit and the second envelope waveform signal including a desired time fluctuation component are used to add the time to the second time waveform signal. It is preferable to further include a second time waveform calculation unit that generates a third time waveform signal to which an amplitude that varies with time according to the fluctuation component is given.

上記第2の時間波形演算部で上記第3の時間波形信号を生成するにあたっては、
上記第2の時間波形演算部が、上記第1の時間波形演算部で生成された第2の時間波形信号に上記第2のエンベロープ波形信号を乗算することにより上記第3の時間波形信号を生成すると良く、
また上記第2のエンベロープ信号を生成するにあたっては、
上記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の時間変動成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ調整部を備えていると良い。
In generating the third time waveform signal in the second time waveform calculation unit,
The second time waveform calculation unit generates the third time waveform signal by multiplying the second time waveform signal generated by the first time waveform calculation unit by the second envelope waveform signal. Then,
In generating the second envelope signal,
It is preferable to provide an envelope adjustment unit that generates a second envelope waveform signal by extracting a desired time fluctuation component from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit.

そうすると、上記エンベロープ調整部で上記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の時間変動成分のみが抽出されて上記第2のエンベロープ波形信号が生成され、その第2のエンベロープ波形と上記第2の時間波形信号とが上記時間波形演算部で乗算されて、当該信号変換装置に入力された騒音や振動のうち、時間変動する変動成分の内容が変更された第3の時間波形が生成される。   Then, only the desired time variation component is extracted from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit by the envelope adjustment unit to generate the second envelope waveform signal, and the second envelope waveform and A third time waveform obtained by multiplying the second time waveform signal by the time waveform calculation unit and changing the content of the time-varying fluctuation component of the noise and vibration input to the signal converter is obtained. Generated.

なお上記エンベロープ調整部は、上記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の周波数帯域の変動成分と直流成分を抽出することにより上記第2のエンベロープ波形信号を生成するものであることが好ましい。   The envelope adjustment unit generates the second envelope waveform signal by extracting a fluctuation component and a direct current component in a desired frequency band from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. It is preferable.

上述したように上記エンベロープ調整部をプロセッサ内に構成した場合には、所望の周波数帯域の変動成分を抽出するにあたって直流成分を基準としてその直流成分からの偏差を用いて所望の周波数帯域の変動成分を抽出する構成にしておくと処理を行ない易い。   As described above, when the envelope adjustment unit is configured in the processor, the fluctuation component of the desired frequency band is calculated using the deviation from the DC component as a reference when extracting the fluctuation component of the desired frequency band. It is easy to perform processing if it is configured to extract.

また原時間波形信号から所望の周波数帯域成分を抽出することにより上記第1の時間波形信号を生成する第1の周波数フィルタを備えるとともに、
上記第1の時間波形演算部の後段であって上記第2の時間波形演算部の前段に、上記第1の周波数フィルタと同等の周波数特性を有する第2の周波数フィルタを備えたことを特徴とする。
In addition, a first frequency filter that generates the first time waveform signal by extracting a desired frequency band component from the original time waveform signal is provided,
A second frequency filter having a frequency characteristic equivalent to that of the first frequency filter is provided after the first time waveform calculation unit and before the second time waveform calculation unit. To do.

そうすると、解析対象とする周波数帯域成分のみに所定の処理を施すことができる。   Then, a predetermined process can be performed only on the frequency band component to be analyzed.

以上、説明したように、騒音や振動を構成する信号成分のうち、時間変動する信号成分の振幅や周期の変更を自在に行なうことができる信号変換装置が実現する。    As described above, a signal conversion device that can freely change the amplitude and period of a signal component that varies with time among signal components that constitute noise and vibration is realized.

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態である信号変換装置1の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a signal conversion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

図1の信号変換装置1は、例えばパーソナルコンピュータ等のCPU(プロセッサ)を備えた装置で構成されるものであり、その場合にはパーソナルコンピュータが備えるCPUが実行する処理の手順を示すプログラムで各構成要素が構成される。   The signal conversion device 1 in FIG. 1 is configured by a device including a CPU (processor) such as a personal computer. In this case, each of the signal conversion devices 1 is a program indicating a procedure of processing executed by the CPU included in the personal computer. The component is configured.

図1の信号変換装置1内には、そのプログラムで構成された、第1の時間波形信号に基づいて、その第1の時間波形信号のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ抽出部11と、第1の時間波形信号とエンベロープ抽出部11で生成された第1のエンベロープ波形信号とを用いて、第1の時間波形信号の振幅が時間的に一定の振幅に変換されてなる第2の時間波形信号を生成する第1の時間波形演算部12とを備えている。   In the signal conversion apparatus 1 of FIG. 1, envelope extraction for generating a first envelope waveform signal representing an envelope of the first time waveform signal based on the first time waveform signal constituted by the program. Using the unit 11, the first time waveform signal, and the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit 11, the amplitude of the first time waveform signal is converted into a constant amplitude in time. And a first time waveform calculation unit 12 that generates a second time waveform signal.

上記エンベロープ抽出部11は、エンベロープ波形信号をヒルベルト変換により生成するものであり、また第1の時間波形演算部12は、第1の時間波形信号をエンベロープ抽出部で生成されたエンベロープ波形信号で除算することにより第2の時間波形信号を生成するものである。図1には各部から出力された信号が異なるものであることを示すために符号A、符号B、符号C、符号C´、符号D、符号Eがそれぞれ示されている。   The envelope extractor 11 generates an envelope waveform signal by Hilbert transform, and the first time waveform calculator 12 divides the first time waveform signal by the envelope waveform signal generated by the envelope extractor. By doing so, the second time waveform signal is generated. In FIG. 1, reference signs A, B, C, C ′, D, and E are shown to indicate that the signals output from the respective units are different.

さらに本発明の信号変換装置1は、第1の時間波形演算部12で生成された第2の時間波形信号と、所望の時間変動成分を含む第2のエンベロープ波形信号とを用いて、第2の時間波形信号に時間変動成分に応じて時間変動する振幅が付与されてなる第3の時間波形信号を生成する第2の時間波形演算部15をさらに備えており、その第2の時間波形演算部15は、第1の時間波形演算部12で生成された第2の時間波形信号に第2のエンベロープ波形信号を乗算することにより第3の時間波形信号を生成するものである。   Furthermore, the signal conversion apparatus 1 of the present invention uses the second time waveform signal generated by the first time waveform calculation unit 12 and the second envelope waveform signal including a desired time fluctuation component to perform the second operation. And a second time waveform calculation unit 15 for generating a third time waveform signal in which a time waveform amplitude is given to the time waveform signal according to a time variation component. The unit 15 generates a third time waveform signal by multiplying the second time waveform signal generated by the first time waveform calculation unit 12 by the second envelope waveform signal.

また本発明の信号変換装置1は上記エンベロープ抽出部11で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の時間変動成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ調整部13を備えていて、このエンベロープ調整部13は、エンベロープ抽出部11で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の周波数帯域の変動成分と直流成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号を生成するものである。このエンベロープ調整部13が備えられていると、そのエンベロープ調整部13によってエンベロープの振幅や周期が所望のものに変更される。   The signal conversion apparatus 1 of the present invention further includes an envelope adjustment unit 13 that generates a second envelope waveform signal by extracting a desired time variation component from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit 11. The envelope adjusting unit 13 generates a second envelope waveform signal by extracting a fluctuation component and a DC component of a desired frequency band from the first envelope waveform signal generated by the envelope extracting unit 11. It is. When the envelope adjusting unit 13 is provided, the envelope adjusting unit 13 changes the amplitude and cycle of the envelope to a desired one.

さらに本発明の信号変換装置1は、解析対象となる周波数帯を指定するために、原時間波形信号から所望の周波数帯式成分を抽出することにより第1の時間波形信号を生成する第1の周波数フィルタ10を備えるとともに、第1の時間波形演算部12の後段であって第2の時間波形演算部15の前段に、第1の周波数フィルタ10と同等の周波数特性の第2の周波数フィルタ14を備えている。   Further, the signal conversion apparatus 1 of the present invention generates a first time waveform signal by extracting a desired frequency band type component from the original time waveform signal in order to designate a frequency band to be analyzed. A frequency filter 10 is provided, and a second frequency filter 14 having a frequency characteristic equivalent to that of the first frequency filter 10 is provided after the first time waveform calculation unit 12 and before the second time waveform calculation unit 15. It has.

入力側に該当する上方から出力側に該当する下方に向けて図1を参照しながら信号変換装置1の動作を説明していく。   The operation of the signal conversion apparatus 1 will be described with reference to FIG. 1 from the upper side corresponding to the input side to the lower side corresponding to the output side.

まず、原時間波形信号例えばエンジンの騒音を表わす時間波形信号が点線で囲まれた信号変換装置1に入力されると、まず第1の周波数フィルタ10によって周波数軸上の多数の周波数帯域ごとに信号が分割され、対象とする周波数帯域のみの信号成分からなる第1の時間波形信号Aが得られる。   First, when an original time waveform signal, for example, a time waveform signal representing engine noise, is input to the signal conversion device 1 surrounded by a dotted line, first, a first frequency filter 10 outputs signals for a number of frequency bands on the frequency axis. Are divided to obtain a first time waveform signal A composed of signal components only in the target frequency band.

この第1の時間波形信号Aは、エンベロープ抽出部11と第1の時間波形演算部12との双方に供給される。   The first time waveform signal A is supplied to both the envelope extraction unit 11 and the first time waveform calculation unit 12.

一方のエンベロープ抽出部11では、その第1の時間波形信号の供給を受けてヒルベルト変換が行なわれて第1の時間波形信号のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号Bが生成され、生成された第1のエンベロープ波形信号Bが後段のエンベロープ調整部13と上記第1の時間演算部12との双方に供給される。   One envelope extraction unit 11 receives the first time waveform signal and performs Hilbert transform to generate a first envelope waveform signal B representing the envelope of the first time waveform signal. The first envelope waveform signal B is supplied to both the envelope adjusting unit 13 at the subsequent stage and the first time calculating unit 12.

他方の第1の時間波形演算部12では、第1の時間波形信号Aと第1のエンベロープ波形信号Bとの双方の供給を受けて第1の時間波形信号Aを被除数、第1のエンベロープ波形信号Bを除数として除算が行なわれて、時間的に一定の振幅の第2の時間波形信号Cが生成される。なお、この例では、解析信号の純度を高めるために、上記第1の周波数フィルタ10と同等の周波数特性を持つ第2の周波数フィルタ14を上記第2の時間波形演算部12の後段に設けてその第2の周波数フィルタ14で第2の時間波形信号の波形を整えて後段の第2の時間波形演算部15に第2の時間信号波形を供給する構成としている。   The other first time waveform calculation unit 12 receives both the first time waveform signal A and the first envelope waveform signal B, receives the first time waveform signal A as the dividend, and the first envelope waveform. Division is performed using the signal B as a divisor to generate a second time waveform signal C having a constant temporal amplitude. In this example, in order to increase the purity of the analysis signal, a second frequency filter 14 having a frequency characteristic equivalent to that of the first frequency filter 10 is provided after the second time waveform calculation unit 12. The second frequency filter 14 adjusts the waveform of the second time waveform signal and supplies the second time signal waveform to the second time waveform calculator 15 at the subsequent stage.

またエンベロープ調整部13では、第1のエンベロープ波形信号を受けて、その第1のエンベロープ波形信号から所望の時間変動成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号が生成される。こうして第1のエンベローブ波形信号から第2のエンベロープ波形信号が生成されると、原時間信号波形のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号が持つ周波数帯域が相対的に広い帯域に亘って広がっているときには、所望の帯域の信号成分のみを抽出して第2のエンベロープ信号を生成し生成した第2のエンベロープ信号に変更を加えることができるので、時間変動成分の振幅の変更を行なうことができるばかりでなく、抽出する帯域を変更することで時間変動成分の周期を変更することもできる。   The envelope adjustment unit 13 receives the first envelope waveform signal and extracts a desired time fluctuation component from the first envelope waveform signal to generate a second envelope waveform signal. When the second envelope waveform signal is generated from the first envelope waveform signal in this way, the frequency band of the first envelope waveform signal representing the envelope of the original time signal waveform spreads over a relatively wide band. Sometimes, only the signal component of the desired band is extracted to generate the second envelope signal, and the generated second envelope signal can be changed, so that the amplitude of the time-varying component can be changed. In addition, the period of the time variation component can be changed by changing the band to be extracted.

なおこの例では、エンベロープ調整部13で、処理の都合上、エンベロープ抽出部11で生成された第1のエンベロープ波形信号Bから所望の変動成分の周波数帯域の信号成分と直流成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号Dを生成している。こうして、第2のエンベロープ波形信号Dと、信号の純度が高められた上記第2の時間波形信号C´とが乗算されて第3の時間信号波形Eが生成される。   In this example, for convenience of processing, the envelope adjustment unit 13 extracts a signal component and a DC component in a frequency band of a desired fluctuation component from the first envelope waveform signal B generated by the envelope extraction unit 11. A second envelope waveform signal D is generated. Thus, the second envelope waveform signal D is multiplied by the second time waveform signal C ′ whose signal purity is increased to generate a third time signal waveform E.

最後に解析対象以外の周波数帯域の信号成分すべてが加算部16で加算されて変動成分の内容が変更された時間波形信号が出力される。   Finally, all the signal components in the frequency band other than the analysis target are added by the adder 16 to output a time waveform signal in which the content of the fluctuation component is changed.

ここでユーザが本発明の信号変換装置1が備える第1の周波数フィルタに、原時間信号波形から解析対象とする周波数帯域の信号成分を抽出させたり、エンベロープ調整部に所望の周波数帯域の信号成分を抽出させたりするにあたっては、例えば信号変換装置1を構成するパーソナルコンピュータが備える表示画面上に、それぞれの周波数帯域を入力することができるように入力用ボックス等を作成しておいて、ユーザにその入力ボックスから数値を入力させる構成にしておくと良い。また、第3の時間波形信号Eが出力されたときにはその結果をパーソナルコンピュータが備える表示画面上に表示させる構成にしておくと、その表示画面を見て入力する数値を変更しながら解析結果を表示画面上で確認することができるようになるので、ユーザにとっては使い勝手の良い信号変換装置になる。   Here, the user causes the first frequency filter included in the signal conversion device 1 of the present invention to extract the signal component of the frequency band to be analyzed from the original time signal waveform, or the envelope adjustment unit causes the signal component of the desired frequency band to be extracted. For example, an input box or the like is created on the display screen of the personal computer constituting the signal conversion device 1 so that each frequency band can be input, and the user can be extracted. It is good to make it the structure which inputs a numerical value from the input box. Further, when the third time waveform signal E is output, if the result is displayed on the display screen of the personal computer, the analysis result is displayed while changing the numerical value to be input while viewing the display screen. Since it can be confirmed on the screen, it becomes a signal conversion device that is convenient for the user.

図2を参照して、図1の信号変換装置1が備える各部で処理が実行された後の波形の状態の変化を説明する。   With reference to FIG. 2, a change in the state of the waveform after processing is executed in each unit included in the signal conversion device 1 in FIG. 1 will be described.

図2は、図1の信号変換装置1が備える各部から出力された時間信号波形の状態の変化を説明する図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the state of the time signal waveform output from each unit included in the signal conversion apparatus 1 of FIG.

図2(a)には、第1の周波数フィルタから出力された第1の時間信号波形Aが示されており、図2(b)には、第1の時間波形演算部から出力された第2の時間信号波形Cが示されており、図2(c)には、第3の時間信号波形Eが示されている。   2A shows the first time signal waveform A output from the first frequency filter, and FIG. 2B shows the first time signal waveform A output from the first time waveform calculation unit. 2 shows a time signal waveform C, and FIG. 2C shows a third time signal waveform E.

図2(a)に示す波形は、解析対象とする所定の周波数帯を帯域として持つ周波数フィルタから出力された信号波形であり、時間変動が所定の周期で生じている。   The waveform shown in FIG. 2 (a) is a signal waveform output from a frequency filter having a predetermined frequency band to be analyzed as a band, and temporal variation occurs at a predetermined period.

従来においては、この時間信号波形の時間変動の周期や振幅の増減を行なうことができなかったが、図1の信号変換装置1では、変動成分と他の信号成分とを分離することで、変動成分の振幅や周期の変更を可能ならしめている。   Conventionally, the period and amplitude of the time fluctuation of the time signal waveform could not be increased / decreased. However, in the signal conversion device 1 of FIG. 1, the fluctuation component and the other signal component are separated to It is possible to change the amplitude and period of the component.

この例では図1のエンベロープ調整部13で、エンベロープ波形の振幅の増加を図って、第2の時間信号波形C´と乗算することで、図2(c)の信号波形を得ている。   In this example, the envelope adjustment unit 13 in FIG. 1 increases the amplitude of the envelope waveform and multiplies it with the second time signal waveform C ′ to obtain the signal waveform in FIG.

第2の時間信号波形C´は、原信号を構成する信号成分のうちの時間変動成分が除外された信号の時間信号波形になるので、その第2の時間信号波形C´に、振幅の増加が図られた第2のエンベロープ波形信号が乗算されると、この信号変換装置に入力された原時間波形信号のうちの時間変動成分のみが変更された信号が得られる。   Since the second time signal waveform C ′ becomes a time signal waveform of the signal from which the time variation component of the signal components constituting the original signal is excluded, the amplitude increases to the second time signal waveform C ′. Is multiplied by the second envelope waveform signal, the signal obtained by changing only the time-varying component of the original time waveform signal input to the signal converter is obtained.

なお、図1では、振幅を増加させた場合の例を示したが、当然のことながら振幅を減少させることもできる。   Although FIG. 1 shows an example in which the amplitude is increased, it is naturally possible to decrease the amplitude.

また、図1の説明においては、エンベロープ抽出部11で抽出した変動成分の振幅や周期を調整する構成を説明したが、第1の時間波形演算部12で第1の時間波形信号Aの振幅が時間的に一定の振幅に変換されてなる第2の時間波形信号Cが生成されているので、エンベロープ抽出部11とエンベロープ調整部13を省略して、それらで第2のエンベロープ信号Dを生成する代わりに図1の点線で示した様に外部にファンクションジェネレータFGを接続してそのファンクションジェネレータFGで任意に生成した第2のエンベロープ波形信号D´を用いて第2の時間波形演算部15で任意の変動成分を持つ第3の時間波形信号Eを生成する構成にしても良い。そうすると、ファンクションジェネレータFGで様々な第2のエンベロープ信号D´を生成することにより様々な変動成分を持つ第3の時間信号波形Eを生成することができるので、騒音や振動の解析をより効果的に行なうことができる。   In the description of FIG. 1, the configuration for adjusting the amplitude and period of the fluctuation component extracted by the envelope extraction unit 11 has been described. However, the amplitude of the first time waveform signal A is changed by the first time waveform calculation unit 12. Since the second time waveform signal C converted to a constant amplitude in time is generated, the envelope extraction unit 11 and the envelope adjustment unit 13 are omitted, and the second envelope signal D is generated by them. Instead, as shown by the dotted line in FIG. 1, the function generator FG is connected to the outside, and the second envelope waveform signal D ′ arbitrarily generated by the function generator FG is arbitrarily used by the second time waveform calculation unit 15. The third time waveform signal E having the fluctuation component may be generated. Then, since the third time signal waveform E having various fluctuation components can be generated by generating various second envelope signals D ′ by the function generator FG, analysis of noise and vibration is more effective. Can be done.

以上説明したように、騒音や振動を構成する信号成分のうち、時間変動する信号成分の振幅や周期の変更を自在に行なうことができる信号変換装置が実現する。   As described above, a signal conversion device that can freely change the amplitude and period of a signal component that varies with time among signal components constituting noise and vibration is realized.

本発明の一実施形態である信号変換装置1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the signal converter 1 which is one Embodiment of this invention. 図1の信号変換装置が備える各部から出力された時間信号波形の状態の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the state of the time signal waveform output from each part with which the signal converter of FIG. 1 is provided.

符号の説明Explanation of symbols

1 信号変換装置
10 第1の周波数フィルタ
11 エンベロープ抽出部
12 第1の時間波形演算部
13 エンベロープ調整部
14 第2の周波数フィルタ
15 第2の時間波形演算部
16 加算部
A 第1の時間波形信号
B 第1のエンベロープ波形信号
C C´ 第2の時間波形信号
D 第2のエンベロープ波形信号
E 第3の時間信号波形
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal converter 10 1st frequency filter 11 Envelope extraction part 12 1st time waveform calculation part 13 Envelope adjustment part 14 2nd frequency filter 15 2nd time waveform calculation part 16 Addition part A 1st time waveform signal B first envelope waveform signal C C ′ second time waveform signal D second envelope waveform signal E third time signal waveform

Claims (5)

第1の時間波形信号に基づいて、該第1の時間波形信号のエンベロープを表わす第1のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ抽出部と、
前記第1の時間波形信号と前記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号とを用いて、前記第1の時間波形信号の振幅が時間的に一定の振幅に変換されてなる第2の時間波形信号を生成する第1の時間波形演算部と
前記第1の時間波形演算部で生成された第2の時間波形信号と、所望の時間変動成分を含む第2のエンベロープ波形信号とを用いて、前記第2の時間波形信号に前記時間変動成分に応じて時間変動する振幅が付与されてなる第3の時間波形信号を生成する第2の時間波形演算部とを備えたことを特徴とする信号変換装置。
An envelope extractor for generating a first envelope waveform signal representing an envelope of the first time waveform signal based on the first time waveform signal;
Second amplitude obtained by converting the amplitude of the first time waveform signal into a constant amplitude in time using the first time waveform signal and the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. a first time waveform computation unit for generating time waveform signal,
Using the second time waveform signal generated by the first time waveform calculator and a second envelope waveform signal including a desired time variation component, the time variation component is added to the second time waveform signal. And a second time waveform calculation unit that generates a third time waveform signal to which a time-varying amplitude is given .
前記第2の時間波形演算部が、前記第1の時間波形演算部で生成された第2の時間波形信号に前記第2のエンベロープ波形信号を乗算することにより前記第3の時間波形信号を生成するものであることを特徴とする請求項1記載の信号変換装置。The second time waveform calculation unit generates the third time waveform signal by multiplying the second time waveform signal generated by the first time waveform calculation unit by the second envelope waveform signal. The signal converter according to claim 1, wherein 前記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の時間変動成分を抽出することにより第2のエンベロープ波形信号を生成するエンベロープ調整部を備えたことを特徴とする請求項1記載の信号変換装置。  The envelope adjusting unit for generating a second envelope waveform signal by extracting a desired time variation component from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. Signal converter. 前記エンベロープ調整部は、前記エンベロープ抽出部で生成された第1のエンベロープ波形信号から所望の周波数帯域の変動成分と直流成分を抽出することにより前記第2のエンベロープ波形信号を生成するものであることを特徴とする請求項3記載の信号変換装置。  The envelope adjustment unit generates the second envelope waveform signal by extracting a fluctuation component and a DC component of a desired frequency band from the first envelope waveform signal generated by the envelope extraction unit. The signal converter according to claim 3. 前記原時間波形信号から所望の周波数帯域成分を抽出することにより前記第1の時間波形信号を生成する第1の周波数フィルタを備えるとともに、  A first frequency filter that generates the first time waveform signal by extracting a desired frequency band component from the original time waveform signal;
前記第1の時間波形演算部の後段であって前記第2の時間波形演算部の前段に、前記第1の周波数フィルタと同等の周波数特性を有する第2の周波数フィルタを備えたことを特徴とする請求項1記載の信号変換装置。  A second frequency filter having a frequency characteristic equivalent to that of the first frequency filter is provided after the first time waveform calculation unit and before the second time waveform calculation unit. The signal converter according to claim 1.
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