JPH0648285B2 - 伝達特性解析方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インパルスやバースト信号等の短時間の間に
のみ存在する信号を用い、その信号が被測定物を伝搬す
る際の周波数特性すなわち、伝達特性を、信号の伝搬態
様を任意に選択しながら解析する伝達特性解析方法及び
その装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、インパスルやバースト信号等により、その信号が
被測定物を伝搬する際の周波数特性解析は、次のような
方法で行われていた。すなわち、バースト状に周波数の
異なる正弦波を次々と被測定物に送出し、この出力信号
を時間的に選択してそのレベルを測定するものであり、
１つの正弦波で周波数軸上の１ポイントを求めていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の測定方法では、解析すべ
きすべての周波数ポイント分の正弦波を与えて測定しな
ければならないために、長い測定時間を要する欠点があ
つた。

本発明は上記の欠点を解決することを目的としており、
被測定物に入力される入力信号及びその出力信号をそれ
ぞれウエーブメモリに記憶しておき、必要な解析領域の
入力信号及び出力信号をそれぞれ同期させて読み出し、
読み出された入出力信号に対しデイジタル高速フーリエ
変換処理を行つて周波数領域の各スペクトラム信号を
得、これによりその伝達関数を求めるようにした伝達特
性解析方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明の伝達特性解析方法及びその装置は、被
測定物の一端に入力信号を送出し、該被測定物の他端か
ら得られる出力信号の一部（時間的にその一部）を任意
に選択し、この選択された出力信号と前記入力信号とを
対応させた上でそれぞれ高速フーリエ変換処理を行い、
この高速フーリエ変換処理結果から被測定物の伝達関係
を求めている。そして被測定物に入力信号を送出する信
号発生装置と、該信号発生装置の入力信号をA/D 変換し
そのまま又は所定時間遅延させて格納する第１のウエー
ブメモリと、前記入力信号に応答し、被測定物から出力
される出力信号をA/D 変換して格納する第２のウエーブ
メモリと、前記被測定物に入力される入力信号及びその
出力信号をA/D 変換させた上で第１，第２の各ウエーブ
メモリに格納させる波形書込み制御回路と、第２のウエ
ーブメモリに格納された出力信号についてその解析対象
波形を指定する解析波形指定手段と、該解析波形指定手
段で指定された解析対象波形以外の信号波形を除去する
波形消去回路と、第１のウエーブメモリに格納された入
力信号をそのまま又は任意の時間遅延させて読み出すと
共に、第２のウエーブメモリに格納された出力信号を読
み出す波形読出し制御回路と、該波形読出し制御回路に
よつて、第１のウエーブメモリから読み出される入力信
号及び第２のウエーブメモリから読み出され前記波形消
去回路を介して出力される出力信号をそれぞれフーリエ
変換する第１及び第２のフーリエ変換器と、該第１及び
第２のフーリエ変換器でフーリエ変換された入力信号と
出力信号とのスペクトラム信号からその伝達特性を求め
る演算回路と、前記第１及び第２のウエーブメモリに格
納された入力信号と出力信号及び前記解析波形指定手段
で出力信号の解析対象波形を指定する指定信号を表示
し、かつ前記演算回路の伝達特性を表示する表示装置と
を備えたことを特徴としている。

以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例構成、第２図は被測定物中の
音響信号の伝搬の仕方を説明している伝搬説明図、第３
図は入出力信号の信号説明図、第４図は各回路の出力波
形図である。

第１図において、１は信号発生装置、２は波形書込み制
御回路、３は第１のＡ／Ｄ変換器、４は第２のA/D 変換
器、５は第１のウエーブメモリ、６は第２のウエーブメ
モリ、７は波形読出し制御回路、８は波形消去回路、９
は第１のフーリエ変換器、１０は第２のフーリエ変換
器、１１は演算回路、１２は表示装置、１３は解析波形
指定手段、１４は入力端子、１５は出力端子、１６は被
測定物、１７は送信トランスジユーサ、１８は受信トラ
ンスジユーサを表わしている。

波形書込み制御回路２から信号発生装置１に信号送出信
号が送られると、該信号発生装置１からインパルスまた
はバースト状のランダム波の信号が出力する。今、入力
端子１４と出力端子１５との間に送信トランスジユーサ
１７と受信トランスジユーサ１８とを介して被測定物１
６が接続されているものとすると、信号発生装置１から
出力されたインパルスまたはバースト状のランダム波等
の短時間の間にのみ存在し、かつその信号成分の周波数
が広帯域にわたる送信波ａ(t)が、入力端子１４を介し
て送信トランスジユーサ１７に印加され、該送信トラン
スジユーサ１７で、例えば音響信号に変換される。この
音響信号は被測定物１６の一端から他端へ伝搬し、受信
トランスジユーサ１８で電気信号に変換され、受信波ｂ
(t)となつて出力端子１５に出力してくる。これらの２
信号、すなわち入力端子１４に入力される入力信号の送
信波ａ(t)と出力端子１５に出力されてくる出力信号の
受信波ｂ(t)は、それぞれに対応して設けられている第
１，第２のA/D 変換器３，４でデイジタル化され、デイ
ジタル波形として第１，第２のウエーブメモリ５，６に
それぞれ格納される。

第２図は被測定物中の音響信号の伝搬の仕方を説明して
いる伝搬説明図で、送信トランスジユーサ１７で音響信
号に変換された送信波は、被測定物１６中を伝搬速度の
早い縦波Ｐと伝搬速度の遅い横波Ｓとが伝搬し、これら
の音響信号が受信トランスジユーサ１８に時間を異にし
て到達する。受信トランスジユーサ１８はこれらの縦波
Ｐ及び横波Ｓの２波を電気信号に変換して出力するの
で、該受信トランスジユーサ１８からは第３図に示され
た如く送信波ａ(t)に基づいて生じるＰ，Ｓの応答波形
を有する受信波ｂ(t)が出力される。なお受信波ｂ(t)に
おいて送信波の対応位置に示され波形Ｎはノイズであ
る。

第３図に示された送信波ａ(t)の入力信号及び受信波ｂ
(t)の出力信号が上記説明の如く、第１，第２のウエー
ブメモリ５，６にそれぞれデイジタル化されて格納され
る。

このようにして第１，第２のウエーブメモリ５，６に格
納された入力信号及び出力信号は、波形読出し制御回路
７で読み出され、表示装置１２に第３図の如く表示され
る。

解析波形指定手段１３は表示装置１２に表示された上記
入出力信号の解析対象波形を指定するものであり、該解
析波形指定手段１３に設けられた解析波形指定キー群に
より、解析対象波形の先頭アドレス、最終アドレスが指
定されるようになつている。この解析対象波形の指定は
指定すべき波形の左右にカーソル線や先端、終端を示す
マーカが表示装置１２に表示されるようになつているの
で、これらのカーソル線やマーカによつて解析対象波形
を指定することができる。第３図においては解析対象波
形の指定が点線で表示された例が示されている。

該解析波形指定手段１３で指定された縦波Ｐの解析対象
波形の先頭アドレスＡ_Ｓ及び最終アドレスＡ_Ｌが波形読
出し制御回路７と波形消去回路８へ送られる。該波形消
去回路８は解析波形指定手段１３から送られてきた上記
先頭アドレスと最終アドレスとの間では第２のウエーブ
メモリ６から読み出された縦波Ｐの波形データをそのま
ま通過させ、先頭アドレスより前のアドレスのデータ及
び最終アドレスより後のデータは、すべて例えば「０」に
して波形データを除去する。従つて解析波形指定手段１
３で指定された縦波Ｐの解析対象波形だけが波形消去回
路８から出力され、ノイズＮや横波Ｓはすべて除去され
る。

一方、波形読出し制御回路７は、第２のウエーブメモリ
６から出力信号の受信波ｂ(t)を順次読み出す。該第２
のウエーブメモリ６をアクセスする読出しアドレスが、
上記解析波形指定手段１３で指定された先頭アドレスＡ
_Ｓと等しくなつたとき、第１のウエーブメモリ５に格納
されている入力信号の送信波ａ(t)の読出が開始され
る。すなわち入力信号は遅延されて読み出される。その
後は第１，第２のウエーブメモリ５，６共に同期して順
次各入力信号の送信波ｂ(t)、出力信号の受信波ａ(t)が
読み出され、それぞれに設けられた第１，第２のフーリ
エ変換器９，１０に前記の読み出された波形データが入
力される。

第１のフーリエ変換器９では、第４図(ニ)に図示された
波形の入力信号を高速フーリエ変換処理を行つて、第４
図(ヘ)に図示された如く複素スペクトラム を出力する。また、第２のフーリエ変換器１０では、第
４図(ホ)に図示された解析対象波形の出力信号を高速フ
ーリエ変換処理を行つて、第４図(ト)に図示された複素
スペクトラム を出力する。

そしてこれらの複素スペクトラムを基に、演算回路１１
は の演算を各周波数について行い、第４図(チ)に図示され
た如く伝達関数 を出力する。

なお、第４図において同図(イ)は第１のウエーブメモリ
５に格納される入力信号の送信波ａ(t)の波形であり、
同図(ロ)は第１のウエーブメモリ５から或る一定期間遅
延された後に読み出された入力信号の送信波の波形であ
る。同図(ハ)は第２のウエーブメモリ６に格納される出
力信号の受信波ｂ(t)の波形であり、同図(ホ)の波形消去
回路８から出力される出力信号においては、解析対象波
形である縦波Ｐ以外の横波Ｓ及びノイズＮの波形は除去
され、解析対象波形の縦波Ｐだけが第２のフーリエ変換
器６に入力されることを示している。

また同図(ニ)の入力信号と同図(ホ)の出力信号を対応させ
ることは、解析波形指定手段１３で先頭アドレスを任意
に可変できることから、容易に可能であることが明らか
であろう。

以上の説明は受信波ｂ(t)の縦波Ｐについて説明してき
たが、解析波形指定手段１３で横波Ｓを指定すれば、横
波Ｓについても全く同様にその伝達関数を求めることが
できることは言うまでもない。

また、信号発生装置１から送出される入力信号の送信波
ａ(t)を第１のウエーブメモリ５に格納する際或る一定
の時間遅延させ、出力信号の受信波ｂ(t)と同期をとる
ように構成しておけば、上記説明の如く第２のウエーブ
メモリ５から波形データを読み出すとき、遅延を掛けて
読み出さなくてすむ。

なお、信号発生装置１４からの入力信号の送信波ａ(t)
が、安定したレベルおよび周波数分布を持ち、その分布 が既知であれば、A/D 変換器３，第１のウエーブメモリ
５，第１のフーリエ変換器９等が不要である。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によれば、任意に信号の伝搬
態様を選択して被測定物の伝達関数を短時間で測定でき
る。そして求める伝達特性は複素数の成分を含んでお
り、位相に関する周波数特性も同時に求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成、第２図は被測定物中の
音響信号の伝搬の仕方を説明している伝搬説明図、第３
図は入出力信号の信号説明図、第４図は各回路の出力波
形図である。 図中、１は信号発生装置、２は波形書込み制御回路、３
は第１のＡ／Ｄ変換器、４は第２の変換器、５は第１の
ウエーブメモリ、６は第２のウエーブメモリ、７は波形
読出し制御回路、８は波形消去回路、９は第１のフーリ
エ変換器、１０は第２のフーリエ変換器、１１は演算回
路、１２は表示装置、１３は解析波形指定手段、１４は
入力端子、１５は出力端子、１６は被測定物、１７は送
信トランスジユーサ、１８は受信トランスジユーサであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の一端に入力信号を送出し、該被
   測定物の他端から得られる出力信号を任意に選択し、こ
   の選択された出力信号と前記入力信号とを対応させた上
   でそれぞれ高速フーリエ変換(FET) 処理を行い、この高
   速フーリエ変換処理後のスペクトラム信号から被測定物
   の伝達関数を求めることを特徴とする伝達特性解析方
   法。
2. 【請求項２】被測定物に入力信号を送出する信号発生装
   置と、 該信号発生装置の入力信号をA/D 変換して格納する第１
   のウエーブメモリと、 前記入力信号に応答し、被測定物から出力される出力信
   号をA/D 変換して格納する第２のウエーブメモリと、 前記被測定物に入力される入力信号及びその出力信号を
   A/D 変換させた上で前記第１，第２の各ウエーブメモリ
   に格納させる波形書込み制御回路と、 前記第２のウエーブメモリに格納された出力信号につい
   てその解析対象波形を指定する解析波形指定手段と、 該解析波形指定手段で指定された解析対象波形以外の信
   号波形を除去する波形消去回路と、 第１のウエーブメモリに格納された入力信号を読み出す
   と共に、第２のウエーブメモリに格納された出力信号を
   読み出す波形読出し制御回路と、 該波形読出し制御回路によつて、第１のウエーブメモリ
   から読み出される入力信号及び第２のウエーブメモリか
   ら読み出され前記波形消去回路を介して出力される出力
   信号をそれぞれ高速フーリエ変換する第１及び第２のフ
   ーリエ変換器と、 該第１及び第２のフーリエ変換器でフーリエ変換された
   入力信号と出力信号とのスペクトラム信号からその伝達
   特性を求める演算回路と、 前記第１及び第２のウエーブメモリに格納された入力信
   号と出力信号及び前記解析波形指定手段で出力信号の解
   析対象波形を指定する指定符号を表示し、かつ前記演算
   回路の伝達特性を表示する表示装置とを備えた伝達特性
   解析装置。