JP2007199030A - 表示制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＦＴ演算処理データに基づく特性図を用いた解析の精度を向上し得る表示制御装置を提供する。
【解決手段】入力信号を示す入力信号データに対して窓関数処理およびＦＦＴ演算処理を順次実行して生成した処理データに対する補正処理を実行可能に構成された演算部と、ＦＦＴ演算処理データに基づく入力信号の特性を示す特性図を表示部１５に表示させる制御部とを備え、演算部に対して補正処理の実行を指示する指示操作が可能に構成され、制御部は、指示操作による指示内容および補正処理の実行が指示されたときの補正処理の種類を含む処理条件入力画面Ｐｉを表示部１５に表示させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力信号の特性を示す特性図を表示部に表示可能に構成された表示制御装置に関するものである。

この種の表示制御装置として、特開平７−４３４０３号公報において出願人が開示したＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザが知られている。このＦＦＴアナライザは、入力信号（アナログ信号）をデジタルデータ（デジタル信号）に変換するＡ／Ｄ変換器、デジタルデータを記憶するＲＡＭ、プログラムが書き込まれたＲＯＭ、プログラムに従ってデジタルデータについてＦＦＴ演算を行うＣＰＵ、ＦＦＴ演算によって得られたデータに基づくスペクトラムを示すスペクトラム図（特性図）を表示するディスプレイ等を備えて構成されている。
特開平７−４３４０３号公報（第２頁、第１−２図）

ところが、上記のＦＦＴアナライザには、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この種のＦＦＴアナライザでは、一般的に、ＦＦＴ演算処理に生じる特有の誤差を軽減するために、入力信号に対して窓関数処理を実行して、その処理信号に対してＦＦＴ演算処理を実行している。ここで、窓関数処理を実行した処理信号は、元の入力信号よりも振幅（パラメータの値）が小さくなるため、ＦＦＴ演算処理した処理データに基づくスペクトラムに含まれる各周波数成分におけるパラメータの値が、元の入力信号に対してＦＦＴ演算処理した処理データ基づくスペクトラムに含まれる各周波数成分におけるパラメータの値と比較して小さい（縮小された）値に算出される。このため、上記のＦＦＴアナライザでは、この窓関数処理に起因する縮小分を補正して窓関数処理前の各周波数成分の値に近づけるための補正処理を実行している。

しかしながら、上記のＦＦＴアナライザを含むこの種のＦＦＴアナライザでは、補正処理を実行していることを表示する機能を備えていないため、補正処理を実行しているか否かをユーザーに認識させるのが困難である。また、この種のＦＦＴアナライザでは、補正値の算出方法やその補正量（補正率）を表示する機能を有していないため、ユーザーがＦＦＴアナライザの機能説明書等に基づいて補正処理が実行されることを認識していたとしても、どの程度の補正が行われているかをユーザーに認識させるのも困難である。したがって、このＦＦＴアナライザでは、補正処理の実行の有無や、補正処理の種類の相違に起因する各周波数成分におけるパラメータの値の微妙な差異を把握するのが困難であり、このような微妙な差異までも問題とするような解析における解析精度を向上させために、この点の改善が望まれている。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、ＦＦＴ演算処理データに基づく特性図を用いた解析の精度を向上し得る表示制御装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の表示制御装置は、入力信号を示す入力信号データに対して窓関数処理およびＦＦＴ演算処理を順次実行して生成した処理データに対する補正処理を実行可能に構成された演算部と、前記ＦＦＴ演算処理データに基づく前記入力信号の特性を示す特性図を表示部に表示させる制御部とを備えた表示制御装置であって、前記演算部に対して前記補正処理の実行を指示する指示操作が可能に構成され、前記制御部は、前記指示操作による指示内容を前記表示部に表示させると共に、前記補正処理の実行が指示されたときの当該補正処理の種類を前記表示部に表示させる。

また、請求項２記載の表示制御装置は、請求項１記載の表示制御装置において、前記演算部は、複数種類の前記補正処理を実行可能に構成されると共に、選択された種類の前記補正処理を実行する。

また、請求項３記載の表示制御装置は、請求項１または２記載の表示制御装置において、前記制御部は、前記補正処理の補正量を前記表示部に表示させる。

請求項１記載の表示制御装置によれば、演算部に対して補正処理の実行を指示する指示操作を可能に構成したことにより、解析内容に応じて補正処理の実行および不実行をユーザーに任意に選択させることができるため、数多くの種類の入力信号の解析に幅広く対応することができる。また、制御部が、指示操作による指示内容を表示部に表示させると共に、補正処理の実行が指示されたときの補正処理の種類を表示部に表示させることにより、補正処理の実行の有無や、補正処理の種類をユーザーに確実に認識させることができる。したがって、この波形表示装置によれば、例えば、これらに起因する各周波数におけるパラメータの値の微妙な差異までも問題とするような解析においても、解析精度を十分に向上させることができる。

また、請求項２記載の表示制御装置によれば、複数種類の補正処理を実行可能に演算部を構成すると共に、選択された種類の補正処理を演算部が実行することにより、解析内容に応じて複数種類の補正処理の中からユーザーに任意に選択させることができるため、より数多くの種類の入力信号の解析に一層幅広く対応することができる。

また、請求項３記載の表示制御装置によれば、制御部が、補正処理の補正量を表示部に表示させることにより、補正処理前のパラメータの値と補正処理後のパラメータの値との差異をユーザーに対して確実に把握させることができるため、解析精度を一層向上させることができる。

以下、本発明に係る表示制御装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、波形表示装置１の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す波形表示装置１は、本発明に係る表示制御装置と本発明における表示部とを一体的に構成した表示装置の一例であって、入力信号Ｓｉ（一例として、電圧信号：図３参照）についての信号波形図Ｐｗ１，Ｐｗ２（図６〜８参照：以下、区別しないときには「信号波形図Ｐｗ」ともいう）や、入力信号Ｓｉの特性を示す特性図としてのスペクトラム図Ｐｓ１〜Ｐｓ３（図６〜８参照：以下、区別しないときには「スペクトラム図Ｐｓ」ともいう）を表示可能に構成されている。具体的には、波形表示装置１は、入力信号処理部１１、ストレージメモリ１２、記憶部１３、演算部１４、表示部１５、操作部１６および制御部１７を備えて構成されている。この場合、入力信号処理部１１、ストレージメモリ１２、記憶部１３、演算部１４、操作部１６および制御部１７によって本発明に係る表示制御装置が構成される。

入力信号処理部１１は、Ａ／Ｄコンバータを備えて構成され、制御部１７の制御に従い、入力信号Ｓｉについてのパラメータの値（例えば、電圧値）を所定の周期でサンプリングして本発明における入力信号データに相当するサンプリングデータＤｓを出力する。ストレージメモリ１２は、入力信号処理部１１から出力されて制御部１７によって転送されるサンプリングデータＤｓや、演算部１４から出力される窓関数処理データＤｐｗ、ＦＦＴ演算処理データＤｐｆ（本発明における処理データに相当する）および補正率データＤｒｒを記憶する。記憶部１３は、演算部１４によって実行される窓関数処理に用いられる複数種類の窓関数データＤｗ、ＦＦＴ演算処理に用いられる複数種類の演算用データＤｏ、補正処理に用いられる複数種類の補正用データＤｒ、および制御部１７の動作プログラム等を記憶する。

演算部１４は、制御部１７の制御に従い、記憶部１３に記憶されている窓関数データＤｗを用いて、ストレージメモリ１２に記憶されているサンプリングデータＤｓに対して窓関数処理を実行して、窓関数処理データＤｐｗを出力する。また、演算部１４は、記憶部１３に記憶されている演算用データＤｏを用いて、上記した窓関数処理データＤｐｗに対してＦＦＴ演算処理を実行して、ＦＦＴ演算処理データＤｐｆを出力する。また、演算部１４は、記憶部１３に記憶されている補正用データＤｒを用いてＦＦＴ演算処理データＤｐｆに対して補正処理を実行すると共に、補正処理におけるＦＦＴ演算処理データＤｐｆに対する補正率（本発明における補正量）を示す補正率データＤｒｒを出力する。

表示部１５は、図２に示すように、波形表示装置１における本体部２の正面パネルに配置されたＬＣＤパネルを備えて構成され、制御部１７から出力される表示データＤｄに基づく各種の画像を表示する。操作部１６は、各種のスイッチやダイヤル等を備えて構成されて、本体部２の正面パネルに配置されている。また、操作部１６は、スイッチやダイヤルが操作されたときに操作信号Ｓｏを出力する。

制御部１７は、操作部１６から出力される操作信号Ｓｏに従って各種の処理を実行する。この場合、制御部１７は、入力信号処理部１１を制御してサンプリングデータＤｓを出力させると共に、そのサンプリングデータＤｓをストレージメモリ１２に記憶させる。また、制御部１７は、演算部１４を制御して、窓関数処理、ＦＦＴ演算処理および補正処理を実行させる。

この際に、制御部１７は、後述する処理条件入力画面Ｐｉ（図４参照）に入力された内容、具体的には、窓関数処理に用いる窓関数の種類、表示させるスペクトラム図Ｐｓの種類、演算部１４に対して補正処理を実行させるか否かの指示、および補正処理の種類（補正方法）に応じて、上記の窓関数処理、ＦＦＴ演算処理および補正処理を演算部１４に実行させる。また、制御部１７は、演算部１４から出力される窓関数処理データＤｐｗ、ＦＦＴ演算処理データＤｐｆおよび補正率データＤｒｒをストレージメモリ１２に記憶させる。

さらに、制御部１７は、サンプリングデータＤｓ、窓関数処理データＤｐｗおよびＦＦＴ演算処理データＤｐｆに基づいて表示データＤｄを生成して表示部１５に出力することにより、入力信号Ｓｉについての信号波形図Ｐｗや、入力信号Ｓｉの特性を示す特性図としてのスペクトラム図Ｐｓを表示部１５に表示させる。

次に、入力信号Ｓｉについての信号波形図Ｐｗ、および入力信号Ｓｉの特性を示す特性図としてのスペクトラム図Ｐｓを表示させる際の波形表示装置１の全体的な動作について説明する。

まず、操作部１６のスイッチを操作して入力信号Ｓｉ（例えば、電圧信号）の記録を開始させる。この際に、制御部１７が操作部１６から出力される操作信号Ｓｏに従って入力信号処理部１１を制御することにより、入力信号ＳｉについてのサンプリングデータＤｓを出力させる。また、制御部１７は、入力信号処理部１１から出力されたサンプリングデータＤｓをストレージメモリ１２に記憶（記録）させる。

次に、操作部１６における処理条件入力画面Ｐｉの表示用のスイッチを操作する。この際に、制御部１７は、操作部１６から出力される操作信号Ｓｏに従って表示部１５を制御して、図４に示す処理条件入力画面Ｐｉを表示させる。次いで、操作部１６のスイッチを操作して、各種の処理条件を処理条件入力画面Ｐｉ内に入力する。具体的には、例えば、同図に示すように、処理条件入力画面Ｐｉ内における「窓関数」の欄において、演算部１４に実行させる窓関数処理に用いる窓関数として例えば「ハニング窓」を選択する。

ここで、窓関数処理とは、ＦＦＴ演算処理に特有の誤差を軽減するために行われる処理であって、ＦＦＴ演算処理の際に用いられる所定時間分のサンプリングデータＤｓに窓関数（一例として、図５に示す特性図で表されるデータ）を例えば乗算する処理をいう。この場合、この波形表示装置１では、ハニング窓の他に、方形窓、エクスポネンシャル窓、ハミング窓、ブラックマン窓、ブラックマンハリス窓、フラットトップ窓等の複数の窓関数が用意されてお、これらの窓関数の中から任意の窓関数を選択することが可能となっている。

次いで、「補正種類」の欄において、演算部１４に実行させる補正処理の種類（補正処理方法）として、「パワー補正」を選択する。ここで、補正処理とは、窓関数処理に起因するパラメータの値の縮小分を補正して窓関数処理を実行しないとしたときの値に近づけるため処理であって、上記のパワー補正では、窓関数処理実行後の各周波数におけるパラメータの値の積算値を窓関数処理を実行しないとしたときの積算値に近づける補正が行われる。

この場合、この波形表示装置１では、パワー補正の他に、窓関数処理実行後の各周波数におけるパラメータの値の平均値を窓関数処理を実行しないとしたときの平均値に近づける補正を行う「平均補正」等の複数の補正処理方法が用意されており、これらの補正処理方法の中から任意の補正処理方法を選択することが可能となっている。また、この波形表示装置１では、演算部１４に補正処理を実行させないことを選択（補正処理の不実行を指示）することもでき、この際には、「補正種類」の欄において、「不実行」を選択する。

続いて、「特性図選択」の欄において、例えば、「パワースペクトラム図」を選択する。この場合、この波形表示装置１では、「パワースペクトラム図」の他に、「リニアスペクトラム図」や「ＲＭＳ（実行値）スペクトラム図」等の複数種類のスペクトラム図の中から任意のスペクトラム図を選択して表示させることが可能となっている。

次いで、制御部１７は、上記した各条件の入力の際に操作部１６から出力された操作信号Ｓｏに従って演算部１４を制御して、所定時間分のサンプリングデータＤｓをストレージメモリ１２から読み出させると共に、ハニング窓についての窓関数データＤｗを記憶部１３から読み出させる。次いで、制御部１７は、演算部１４を制御して、その窓関数データＤｗを用いたサンプリングデータＤｓに対する窓関数処理を実行させると共に、演算部１４から出力される窓関数処理データＤｐｗをストレージメモリ１２に記憶させる。

次いで、制御部１７は、演算部１４を制御して、窓関数処理データＤｐｗをストレージメモリ１２から読み出させる。さらに、制御部１７は、入力された上記各条件に対応する演算用データＤｏ（この例では、「パワースペクトラム図」用の演算用データ）を記憶部１３から読み出させて、演算用データＤｏを用いた窓関数処理データＤｐｗに対するＦＦＴ演算処理を実行させてＦＦＴ演算処理データＤｐｆを出力させる。続いて、制御部１７は、演算部１４を制御して、入力された上記各条件に対応する補正の種類（この例では「パワー補正」）に対応する補正用データＤｒを記憶部１３から読み出させて、その補正用データＤｒを用いたＦＦＴ演算処理データＤｐｆに対する補正処理を実行させると共に、補正処理後のＦＦＴ演算処理データＤｐｆをストレージメモリ１２に記憶させる。

また、制御部１７は、演算部１４を制御して、補正処理におけるＦＦＴ演算処理データＤｐｆに対する補正率を上記の補正の種類に対応する補正用データＤｒに基づいて算出させてその補正率を示す補正率データＤｒｒを出力させると共に、補正率データＤｒｒをストレージメモリ１２に記憶させる。続いて、制御部１７は、表示部１５を制御して、補正率データＤｒｒに基づき、補正率を示す画像（図４参照）を処理条件入力画面Ｐｉ内に表示させる。

続いて、操作部１６における表示切り替え用のスイッチを操作する。この際に、制御部１７は、操作部１６から出力される操作信号Ｓｏに従い、窓関数処理データＤｐｗに基づく信号波形図Ｐｗと、ＦＦＴ演算処理データＤｐｆに基づくスペクトラム図Ｐｓ（この場合パワースペクトラム図）とを表示させるための表示データＤｄを生成して表示部１５に出力する。これにより、図６に示すように、信号波形図Ｐｗ１およびスペクトラム図Ｐｓ１が表示部１５に表示される。この場合、上記した入力信号Ｓｉ（図３参照）についてのサンプリングデータＤｓに窓関数処理データＤｐｗ（図５参照）を乗算処理した窓関数処理後の信号波形図Ｐｗ１が表示されるため、ユーザーは、どの窓関数によって窓関数処理が実行されているか（つまりどの窓関数を選択したか）を容易に認識することが可能となっている。

次に、例えば、ＦＦＴ演算処理データＤｐｆに対する補正処理を実行しないときにおけるスペクトラム図Ｐｓを表示させるときには、上記した処理条件入力画面Ｐｉの「補正種類」の欄において、「不実行」を選択する。この際には、制御部１７が、操作部１６から出力された操作信号Ｓｏに従い、信号波形図Ｐｗと、演算部１４によって出力される補正処理が実行されていないＦＦＴ演算処理データＤｐｆに基づくスペクトラム図Ｐｓとを表示させるための表示データＤｄを生成して表示部１５に出力する。これにより、図７に示すように、信号波形図Ｐｗ１、および補正処理を実行しないときのスペクトラム図Ｐｓ２が表示部１５に表示される。この場合、スペクトラム図Ｐｓ２では、補正処理が実行されていない分、補正処理後のＦＦＴ演算処理データＤｐｆに基づくスペクトラム図Ｐｓ１（図６）と比較して、各周波数におけるパラメータの値が小さく表示される。

この波形表示装置１では、上記したように演算部１４に対して補正処理を実行させるか否か（補正処理の実行および不実行）を任意に選択することが可能となっているため、解析内容に応じて補正処理の実行および不実行を選択することで、数多くの種類の入力信号Ｓｉの解析に幅広く対応することが可能となっている。また、上記したように、演算部１４に対して補正処理を実行させるか否かの選択結果、つまり演算部１４に対する補正処理の実行および不実行の指示内容や、演算部１４に実行させる補正処理の種類および補正処理における補正率を含む処理条件入力画面Ｐｉが表示部１５に表示されるため、ユーザーは、補正処理の実行の有無や補正処理の種類を確実に認識することが可能となる。したがって、これらに起因する各周波数におけるパラメータの値の微妙な差異までも問題とするような解析においても、解析の精度を十分に向上させることが可能となる。

一方、上記したハニング窓に代えて、例えば方形窓を窓関数として用いると共に補正処理を実行させたときにおけるスペクトラム図Ｐｓを表示させるときには、上記した処理条件入力画面Ｐｉの「窓関数」の欄において、「方形窓」を選択する。この際には、演算部１４が、方形窓についての窓関数データＤｗを用いたサンプリングデータＤｓに対する窓関数処理を実行して窓関数処理データＤｐｗを出力し、制御部１７が、その窓関数処理データＤｐｗに基づく信号波形図Ｐｗと、補正処理後のＦＦＴ演算処理データＤｐｆに基づくスペクトラム図Ｐｓとを表示させるための表示データＤｄを生成して表示部１５に出力する。これにより、図８に示すように、「方形窓」によって窓関数処理が実行された信号波形図Ｐｗ２、および補正処理を実行したときのスペクトラム図Ｐｓ３が表示部１５に表示される。

このように、この波形表示装置１によれば、演算部１４に対して補正処理の実行を指示する指示操作を可能に構成したことにより、解析内容に応じて補正処理の実行および不実行をユーザーに任意に選択させることができるため、数多くの種類の入力信号Ｓｉの解析に幅広く対応することができる。また、制御部１７が、指示操作による演算部１４に対する補正処理についての指示内容（補正処理の実行および不実行の指示内容）を表示部１５に表示させると共に、演算部１４に実行させる補正処理の種類を表示部１５に表示させることにより、補正処理の実行の有無や、補正処理の種類をユーザーに確実に認識させることができる。したがって、この波形表示装置１によれば、これらに起因する各周波数におけるパラメータの値の微妙な差異までも問題とするような解析においても、解析精度を十分に向上させることができる。

また、この波形表示装置１によれば、演算部１４が、複数種類の補正処理の中から選択操作によって選択された補正処理を実行することにより、解析内容に応じて複数種類の補正処理の中からユーザーに任意に選択させることができるため、より数多くの種類の入力信号Ｓｉの解析に一層幅広く対応することができる。

また、この波形表示装置１によれば、制御部１７が、補正処理においてＦＦＴ演算処理データＤｐｆを補正する補正率（補正処理の補正量）を表示部１５に表示させることにより、補正処理前のパラメータの値と補正処理後のパラメータの値との差異をユーザーに対して確実に把握させることができるため、解析精度を一層向上させることができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、処理条件入力画面Ｐｉと、信号波形図Ｐｗおよびスペクトラム図Ｐｓとを切り替えて表示する例について上記したが、これらを一画面において同時に表示する構成を採用することもできる。また、信号波形図Ｐｗとスペクトラム図Ｐｓとを同時に表示させる例について上記したが、表示切り替え操作によって両図Ｐｗ，Ｐｓを切り替えて表示する構成を採用することもできる。また、入力信号Ｓｉの特性図としてのスペクトラム図Ｐｓを表示する例について上記したが、入力信号Ｓｉの特性図としては、これに限定されずナイキスト線図、ニコルス線図、ボード線図およびコクアド線図等の各種の線図が含まれる。

加えて、本発明に係る表示制御装置と表示部とを一体的に構成した波形表示装置１について説明したが、外部装置としての表示装置（表示部）に上記のスペクトラム図Ｐｓ１〜Ｐｓ３や、信号波形図Ｐｗ１，Ｐｗ２等を表示可能に構成された各種の表示制御装置に本発明を適用することができる。

波形表示装置１の構成を示すブロック図である。 波形表示装置１の正面図である。 入力信号Ｓｉの波形を示す波形図である。 処理条件入力画面Ｐｉを表示している状態の表示画面図である。 窓関数の特性を示す特性図である。 信号波形図Ｐｗ１およびスペクトラム図Ｐｓ１を表示している状態の表示画面図である。 信号波形図Ｐｗ１およびスペクトラム図Ｐｓ２を表示している状態の表示画面図である。 信号波形図Ｐｗ２およびスペクトラム図Ｐｓ３を表示している状態の表示画面図である。

符号の説明

１ 波形表示装置
１４ 演算部
１５ 表示部
１６ 操作部
Ｄｐｆ ＦＦＴ演算処理データ
Ｄｐｗ 窓関数処理データ
Ｄｓ サンプリングデータ
Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３ スペクトラム図
Ｓｉ 入力信号
Ｄｒ 補正用データ

Claims (3)

1. 入力信号を示す入力信号データに対して窓関数処理およびＦＦＴ演算処理を順次実行して生成した処理データに対する補正処理を実行可能に構成された演算部と、前記ＦＦＴ演算処理データに基づく前記入力信号の特性を示す特性図を表示部に表示させる制御部とを備えた表示制御装置であって、
   前記演算部に対して前記補正処理の実行を指示する指示操作が可能に構成され、
   前記制御部は、前記指示操作による指示内容を前記表示部に表示させると共に、前記補正処理の実行が指示されたときの当該補正処理の種類を前記表示部に表示させる表示制御装置。
2. 前記演算部は、複数種類の前記補正処理を実行可能に構成されると共に、選択された種類の前記補正処理を実行する請求項１記載の表示制御装置。
3. 前記制御部は、前記補正処理の補正量を前記表示部に表示させる請求項１または２記載の表示制御装置。

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