JPH01228060A - Fft演算装置 - Google Patents
Fft演算装置Info
- Publication number
- JPH01228060A JPH01228060A JP63054276A JP5427688A JPH01228060A JP H01228060 A JPH01228060 A JP H01228060A JP 63054276 A JP63054276 A JP 63054276A JP 5427688 A JP5427688 A JP 5427688A JP H01228060 A JPH01228060 A JP H01228060A
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- JP
- Japan
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- time
- fft
- data
- signal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、観測波形である入力信号を演算部でF F
T (Fast Fourier Transfor
m)演算するFFT演算装!に係り、特に前記演算部を
DSP(Digital Signal Proces
sor)等で構成してリアルタイムでFFT演算するこ
とで応答時間の短縮を図るようにしたFF’l’演算装
置の改良に関する。
T (Fast Fourier Transfor
m)演算するFFT演算装!に係り、特に前記演算部を
DSP(Digital Signal Proces
sor)等で構成してリアルタイムでFFT演算するこ
とで応答時間の短縮を図るようにしたFF’l’演算装
置の改良に関する。
〈従来の技術〉
従来公知のこの種の技術としては、例えば「科学計測の
為の波形データ処理J (CQ出版株式会社、昭和6
1年11月30日 第3版発行)に記載されたものがあ
る。
為の波形データ処理J (CQ出版株式会社、昭和6
1年11月30日 第3版発行)に記載されたものがあ
る。
第3図は従来のFFT演算装置のブロック系統図である
。
。
第3図において、λを例えば通常はランダムノイズだけ
の信号で、ある時刻において特定の周波数が含まれてく
るような観測波形のアナログの入力信号とする。この入
力信号λは、例えばローパスフィルタ(以下rLPFJ
と略称する)1を通遇してサンプルホールド回路(以下
rS/H回路」と略称する)2でサンプリングされ、そ
の後にアナログデジタル変換回路(以下FAT)C回路
」と略称する)3でデジタル変換される。デジタル変換
されたデータは、演算部4に導かれ、記憶部(RAM)
41で記憶され(書込まれ)され、この書込まれたデー
タをリアルタイムで読出して演算し解析する例えばマイ
クロコンピュータ等から成るDSP等のシステムから成
るFFT演算部(以下rDsP、という)42でP F
’I”演算されて、前記特定の周波数を検出して検出
信号を出力する。
の信号で、ある時刻において特定の周波数が含まれてく
るような観測波形のアナログの入力信号とする。この入
力信号λは、例えばローパスフィルタ(以下rLPFJ
と略称する)1を通遇してサンプルホールド回路(以下
rS/H回路」と略称する)2でサンプリングされ、そ
の後にアナログデジタル変換回路(以下FAT)C回路
」と略称する)3でデジタル変換される。デジタル変換
されたデータは、演算部4に導かれ、記憶部(RAM)
41で記憶され(書込まれ)され、この書込まれたデー
タをリアルタイムで読出して演算し解析する例えばマイ
クロコンピュータ等から成るDSP等のシステムから成
るFFT演算部(以下rDsP、という)42でP F
’I”演算されて、前記特定の周波数を検出して検出
信号を出力する。
この検出信号は例えば表示部5において所定表示される
。
。
ところで、DSP42でリアルタイムで演算するために
、記憶部41は、第4図(従来の技術の説明に供する図
)に示すように、通常RAM (ランダムアクセスメモ
リ)が一対の41a、41bで構成されて、一方のRA
M (ここでは#lRAM41aとする)が書込動作中
の場合に他方のRAM (ここでは#2RAM41bと
する)に書込まれたデータが読み出し使用されて、逆に
他方の#2RAM41bが書込中の場合には一方の#l
RAM41aから読出すというように前後に交互逆動作
して切替えて使用する切替スイッチ41c、41dが配
置されることで演算の連続性を確保するように構成され
ているのが普通である(実開昭55−122178号参
照)。
、記憶部41は、第4図(従来の技術の説明に供する図
)に示すように、通常RAM (ランダムアクセスメモ
リ)が一対の41a、41bで構成されて、一方のRA
M (ここでは#lRAM41aとする)が書込動作中
の場合に他方のRAM (ここでは#2RAM41bと
する)に書込まれたデータが読み出し使用されて、逆に
他方の#2RAM41bが書込中の場合には一方の#l
RAM41aから読出すというように前後に交互逆動作
して切替えて使用する切替スイッチ41c、41dが配
置されることで演算の連続性を確保するように構成され
ているのが普通である(実開昭55−122178号参
照)。
そこで第5図に第3図、第4図を組合せた時の動作をタ
イムチャートで表わす、以下、第5図を用いて説明する
。
イムチャートで表わす、以下、第5図を用いて説明する
。
第5図において、<1)は入力信号λである。この入力
信号λは、時刻t4で特定の周波数成分が発生して振幅
が増大する状態を表わす、 (I+)は#lRAM41
aへのデータ書込時間推移(例えばデータ数512デー
タというようにデータ数はサンプリング時間によって決
まる)を表わす、mは#2RAM41bへのデータ書込
時間推移を表わす、(転)はDSP42のデータ処理(
FFT演算)時間推移を表わす、(V)は時刻t4で入
力信号λに発生した特定の周波数成分が時刻t7で検出
できるタイミングを表わす、このタイムチャートかられ
かるように、実際に特定の周波数成分が発生してから検
出信号が出力されるまでの所用時間は、#2RAM41
bへFF’l’に必要なデータ数が書込まれるまでの時
間と特定の周波数が発生したタイミングとの時間差T1
(時刻t4〜ts)と、この#2RAM41bに書込
まれたデータをDSP42に読込んでFFT演算に要す
る時間′r2 (時刻ta〜tv)との合計した時間の
時刻t7において検出信号(特定の周波数が入ってきた
時の例えば時刻を示す信号)が得られることとなる。
信号λは、時刻t4で特定の周波数成分が発生して振幅
が増大する状態を表わす、 (I+)は#lRAM41
aへのデータ書込時間推移(例えばデータ数512デー
タというようにデータ数はサンプリング時間によって決
まる)を表わす、mは#2RAM41bへのデータ書込
時間推移を表わす、(転)はDSP42のデータ処理(
FFT演算)時間推移を表わす、(V)は時刻t4で入
力信号λに発生した特定の周波数成分が時刻t7で検出
できるタイミングを表わす、このタイムチャートかられ
かるように、実際に特定の周波数成分が発生してから検
出信号が出力されるまでの所用時間は、#2RAM41
bへFF’l’に必要なデータ数が書込まれるまでの時
間と特定の周波数が発生したタイミングとの時間差T1
(時刻t4〜ts)と、この#2RAM41bに書込
まれたデータをDSP42に読込んでFFT演算に要す
る時間′r2 (時刻ta〜tv)との合計した時間の
時刻t7において検出信号(特定の周波数が入ってきた
時の例えば時刻を示す信号)が得られることとなる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところでこの時、1つのRAMにFFT演算に必要なデ
ータが集まる時間よりもDSP42での演算時間が遅い
(長い)場合にあっては同等問題とならないが、DSP
42のFFT演算処理時間が1つのRAMにデータを書
込む時間より早い(短い)場合にあっては、’I’1+
T2における時刻t!1〜t6間が無駄時間となる。即
ち、この無駄時間だけ検出時間が遅れて出力されるとい
う問題がある。
ータが集まる時間よりもDSP42での演算時間が遅い
(長い)場合にあっては同等問題とならないが、DSP
42のFFT演算処理時間が1つのRAMにデータを書
込む時間より早い(短い)場合にあっては、’I’1+
T2における時刻t!1〜t6間が無駄時間となる。即
ち、この無駄時間だけ検出時間が遅れて出力されるとい
う問題がある。
本発明は、この従来の技術の問題点に鑑みてなされたも
のであって、FFT演算処理時間との関係にあって記憶
部に該FPT演算に必要なデータが集まる時間に左右さ
れることなく、一定時間での演算部の演算回数を上げて
、入力信号の変化に対する応答時間を早めるように改善
したF F T演算装置を提供することを目的とする。
のであって、FFT演算処理時間との関係にあって記憶
部に該FPT演算に必要なデータが集まる時間に左右さ
れることなく、一定時間での演算部の演算回数を上げて
、入力信号の変化に対する応答時間を早めるように改善
したF F T演算装置を提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
上述の目的を達成するための本発明は、アナログの入力
信号をデジタル変換して記憶し、該記憶したデータを演
算部でFFT演算するFFT演算装置において、前記デ
ジタル変換したデータを逐゛次記憶すると共にこの記憶
動作に非同期で読出可能な記憶部と、前記デジタル変換
したデータを前記記憶部に記憶させる為のアドレス信号
を発生する書込用アドレス発生部と、前記記憶部に記憶
されたデータを前記記憶動作とは非同期で最新データか
ら過去に遡って読出すアドレス信号を発生する読出用ア
ドレス発生部と、アナログデジタル変換回路及び前記書
込用アドレス発生部の動作のタイミングをとると共に前
記演算部からの信号が導かれて前記書込用アドレス発生
部、前記読出用アドレス発生部及び前記記憶部の動作の
タイミングをとるタイミングコントローラと、を具備し
たことを特徴とするものである。
信号をデジタル変換して記憶し、該記憶したデータを演
算部でFFT演算するFFT演算装置において、前記デ
ジタル変換したデータを逐゛次記憶すると共にこの記憶
動作に非同期で読出可能な記憶部と、前記デジタル変換
したデータを前記記憶部に記憶させる為のアドレス信号
を発生する書込用アドレス発生部と、前記記憶部に記憶
されたデータを前記記憶動作とは非同期で最新データか
ら過去に遡って読出すアドレス信号を発生する読出用ア
ドレス発生部と、アナログデジタル変換回路及び前記書
込用アドレス発生部の動作のタイミングをとると共に前
記演算部からの信号が導かれて前記書込用アドレス発生
部、前記読出用アドレス発生部及び前記記憶部の動作の
タイミングをとるタイミングコントローラと、を具備し
たことを特徴とするものである。
〈実施例〉
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。尚
、以下の図面において、第3図乃至第5図と重複する部
分は同一番号を付してその説明は省略する。
、以下の図面において、第3図乃至第5図と重複する部
分は同一番号を付してその説明は省略する。
第1図は本発明の具体的実施例であるFFT演算装置の
ブロック系統図である。
ブロック系統図である。
第1図において、30はサンプリングした後のアナログ
入力信号をデジタル変換するADC回路である。6はF
FT演算における入力記憶用の記憶部(波形記憶要素)
であり、この記憶部6は、ADC回路30でデジタル変
換した波形データを逐次記憶すると共にこの記憶動作と
は別個に非同期で読出可能な例えばデュアルポートメモ
リ(DualPortRAM、以下rDPRAM、とい
う)から成る。このDPRAM6を機能させるために、
デジタル変換したデータをDPRAM6に書込む為の書
込用のアドレス信号を発生・出力する例えばアップカウ
ンタから成る書込用アドレス発生部(以下アップカウン
タで説明する)7と、DPRAM6に書込まれたデータ
をアップカウンタ7による書込動作とは非同期で最新デ
ータから過去に遡ってDSP8に読出するアドレス信号
を発生・出力する例えばダウンカウンタから成る読出用
アドレス発生部(以下ダウンカウンタで説明する)9と
、DSP8からの信号を入力すると共に、ADC回路3
0.アップカウンタ7、ダウンカウンタ9及びDPRA
M6の動作のタイミングをとるタイミングコントローラ
10と、を具備する。
入力信号をデジタル変換するADC回路である。6はF
FT演算における入力記憶用の記憶部(波形記憶要素)
であり、この記憶部6は、ADC回路30でデジタル変
換した波形データを逐次記憶すると共にこの記憶動作と
は別個に非同期で読出可能な例えばデュアルポートメモ
リ(DualPortRAM、以下rDPRAM、とい
う)から成る。このDPRAM6を機能させるために、
デジタル変換したデータをDPRAM6に書込む為の書
込用のアドレス信号を発生・出力する例えばアップカウ
ンタから成る書込用アドレス発生部(以下アップカウン
タで説明する)7と、DPRAM6に書込まれたデータ
をアップカウンタ7による書込動作とは非同期で最新デ
ータから過去に遡ってDSP8に読出するアドレス信号
を発生・出力する例えばダウンカウンタから成る読出用
アドレス発生部(以下ダウンカウンタで説明する)9と
、DSP8からの信号を入力すると共に、ADC回路3
0.アップカウンタ7、ダウンカウンタ9及びDPRA
M6の動作のタイミングをとるタイミングコントローラ
10と、を具備する。
このことにより、FFT演算に必要な数のデータはDP
RAM6より、その時点での最新のデータから時間的に
遡る形で高速にDSP8に読込むことができるから、従
来のように必要な数のデータが揃ってからFFT演算を
始める方式よりも解析時間を短縮することが可能となる
。
RAM6より、その時点での最新のデータから時間的に
遡る形で高速にDSP8に読込むことができるから、従
来のように必要な数のデータが揃ってからFFT演算を
始める方式よりも解析時間を短縮することが可能となる
。
第2図は本発明の説明に供するタイムチャートである。
以下、第2図を用いて第1図の動作を説明する。
■:第2図(1)で示す入力信号([側波形)λは、A
DC回路30でデジタル変換され、タイミングコントロ
ーラ10によりA D C30の変換タイミングとアッ
プカウンタ7のカウント動作(ia込デアドレス更新タ
イミングをとる動作)が同期することで、常にDPRA
M6に書込まれる。第2図(1i)は時間軸に対して連
続したDPRAM6への書込タイミング、即ちデータサ
ンプリングによる低速書込を示す図である。この時の記
憶データは、第1図のDPRAMe内に破線αで示すよ
うに、下から順に書込まれ、最上段違記憶したら再び下
段から前回記憶データを消去しながら記憶していく。
DC回路30でデジタル変換され、タイミングコントロ
ーラ10によりA D C30の変換タイミングとアッ
プカウンタ7のカウント動作(ia込デアドレス更新タ
イミングをとる動作)が同期することで、常にDPRA
M6に書込まれる。第2図(1i)は時間軸に対して連
続したDPRAM6への書込タイミング、即ちデータサ
ンプリングによる低速書込を示す図である。この時の記
憶データは、第1図のDPRAMe内に破線αで示すよ
うに、下から順に書込まれ、最上段違記憶したら再び下
段から前回記憶データを消去しながら記憶していく。
■ニ一方、DSP8は、前のFFT演算終了後にタイミ
ングコントローラ10にトリガ信号とリード信号を出力
する。
ングコントローラ10にトリガ信号とリード信号を出力
する。
■:タイミングコントローラ10は、DSP8からの信
号を受けた時点でアップカウンタ7に信号を送り、アッ
プカウンタ7のカウント値をダウンカウンタ9のロード
入力端に導くように制御する。
号を受けた時点でアップカウンタ7に信号を送り、アッ
プカウンタ7のカウント値をダウンカウンタ9のロード
入力端に導くように制御する。
この結果、DPRAM6の最新データ位置がダウンカウ
ンタ9にロードされる。
ンタ9にロードされる。
■:ダウンカウンタ9は、アップカウンタ7の値により
得た最新の記憶データを、DSP8のリード信号により
1カウントずつダウンカウントすることにより、DSP
8へDPRAM8内に記憶されたFFT演算に必要なデ
ータ数だけ現在の最新記憶データ(例えば第1図DPR
AM6帯で示す領域ψ)が、第1図のD P RA M
e内に矢印βで示すように、過去に遡って、例えば必
要な第2図(2)のDPRAM6からのDSP8による
高速読出データ(例えばデータ数512データというよ
うな)幅δだけ逐次読込まれる。
得た最新の記憶データを、DSP8のリード信号により
1カウントずつダウンカウントすることにより、DSP
8へDPRAM8内に記憶されたFFT演算に必要なデ
ータ数だけ現在の最新記憶データ(例えば第1図DPR
AM6帯で示す領域ψ)が、第1図のD P RA M
e内に矢印βで示すように、過去に遡って、例えば必
要な第2図(2)のDPRAM6からのDSP8による
高速読出データ(例えばデータ数512データというよ
うな)幅δだけ逐次読込まれる。
■:DSP8においてはこの読込まれた最新情報に基づ
いて、第2図時で示すDSP8の連続したFFT演算動
作のように、連続してa、b、c。
いて、第2図時で示すDSP8の連続したFFT演算動
作のように、連続してa、b、c。
・・・のFFT演算・解析を行い、入力信号λ中の周波
数成分の変化を検出する0例えば時刻t45で入力信号
λに特定の周波数が含まれて波形が変化したとすると、
この時刻t45のデータがDSP8でFFT演算される
のは、時刻t3−t5間のDPRAM6から読込まれる
データであり、第2図(財)区間e(時刻ts ta
)でのF F T演算動作に基づく第2図Mで特定の周
波数成分の変化を検出できるタイミングを表わすように
、予め前もってプログラム上で決めておいた条件を満足
した場合に9例えば特定の周波数が含まれると判定する
ための判定レベルとの比較結果により検出して、時刻t
6で検出信号が出力されることとなる。
数成分の変化を検出する0例えば時刻t45で入力信号
λに特定の周波数が含まれて波形が変化したとすると、
この時刻t45のデータがDSP8でFFT演算される
のは、時刻t3−t5間のDPRAM6から読込まれる
データであり、第2図(財)区間e(時刻ts ta
)でのF F T演算動作に基づく第2図Mで特定の周
波数成分の変化を検出できるタイミングを表わすように
、予め前もってプログラム上で決めておいた条件を満足
した場合に9例えば特定の周波数が含まれると判定する
ための判定レベルとの比較結果により検出して、時刻t
6で検出信号が出力されることとなる。
以上の結果、第2図で示す検出時間では、第1図の’I
’、+72よりもかなり短い時間となることがわかる。
’、+72よりもかなり短い時間となることがわかる。
尚、例えば、第1図の入力信号λを、機械的な振動をモ
ニターするセンサを使用して得た信号とすると、異常な
寄生振動等の発生が高速検出できる。このように、本発
明の技術は、フェイルセーフ機能として使用することが
可能である。
ニターするセンサを使用して得た信号とすると、異常な
寄生振動等の発生が高速検出できる。このように、本発
明の技術は、フェイルセーフ機能として使用することが
可能である。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に本発明を説明したように、
本発明のF F ’l’演算装置によれば、以下のよう
な効果を奏することができる。
本発明のF F ’l’演算装置によれば、以下のよう
な効果を奏することができる。
従来FFT演算に必要な数のデータ数が揃ってからFF
T演算していたために、測定したい信号の変化を検出す
る時間は「データ収集に掛かる時間J + rFFTF
F時間」を必要としていたが、本発明により、データ収
集に掛かる時間はDPRAMから高速に読出すことがで
きるから実質的にはFFT演算に要する時間のみに左右
されるため、従来に比較して大幅に検出に要する時間を
短縮することができる。
T演算していたために、測定したい信号の変化を検出す
る時間は「データ収集に掛かる時間J + rFFTF
F時間」を必要としていたが、本発明により、データ収
集に掛かる時間はDPRAMから高速に読出すことがで
きるから実質的にはFFT演算に要する時間のみに左右
されるため、従来に比較して大幅に検出に要する時間を
短縮することができる。
第1図は本発明の具体的実施例であるFFT演算装置の
ブロック系統図、第2図は本発明の説明に供するタイム
チャート、第3図は従来のFFT演算装置のブロック系
統図、第4図は従来の技術の説明に供する図、第5図は
第3図、第4図の動作の説明に供するタイムチャートで
ある。 1・・・ローパスフィルタ(LPF)、2・・・サンプ
ルホールド回路(S/H回路)、3.30・・・アナロ
グデジタル変換回路(ADO回路)、6・・・記憶部(
DPRAM)、7・・・書込用アドレス発生部(アップ
カウンタ)、8・・・FFT演算部<DSP)、9・・
・読出用アドレス発生部(ダウンカウンタ)、10・・
・タイミングコントローラ。 第2図 第3図 第4図 第5図 (W) ノ17i;−−ノ3−3;;−−一−−−t’
(Ttt7z−@ (V〕
−−1tフ
ブロック系統図、第2図は本発明の説明に供するタイム
チャート、第3図は従来のFFT演算装置のブロック系
統図、第4図は従来の技術の説明に供する図、第5図は
第3図、第4図の動作の説明に供するタイムチャートで
ある。 1・・・ローパスフィルタ(LPF)、2・・・サンプ
ルホールド回路(S/H回路)、3.30・・・アナロ
グデジタル変換回路(ADO回路)、6・・・記憶部(
DPRAM)、7・・・書込用アドレス発生部(アップ
カウンタ)、8・・・FFT演算部<DSP)、9・・
・読出用アドレス発生部(ダウンカウンタ)、10・・
・タイミングコントローラ。 第2図 第3図 第4図 第5図 (W) ノ17i;−−ノ3−3;;−−一−−−t’
(Ttt7z−@ (V〕
−−1tフ
Claims (1)
- アナログの入力信号をデジタル変換して記憶し、該記憶
したデータを演算部でFFT演算するFFT演算装置に
おいて、前記デジタル変換したデータを逐次記憶すると
共にこの記憶動作に非同期で読出可能な記憶部と、前記
デジタル変換したデータを前記記憶部に記憶させる為の
アドレス信号を発生する書込用アドレス発生部と、前記
記憶部に記憶されたデータを前記記憶動作とは非同期で
最新データから過去に遡って読出すアドレス信号を発生
する読出用アドレス発生部と、アナログデジタル変換回
路及び前記書込用アドレス発生部の動作のタイミングを
とると共に前記演算部からの信号が導かれて前記書込用
アドレス発生部、前記読出用アドレス発生部及び前記記
憶部の動作のタイミングをとるタイミングコントローラ
と、を具備したことを特徴とするFFT演算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054276A JPH01228060A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | Fft演算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054276A JPH01228060A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | Fft演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228060A true JPH01228060A (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=12966049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054276A Pending JPH01228060A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | Fft演算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01228060A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5959862A (en) * | 1994-02-18 | 1999-09-28 | Fujitsu Limited | Variable-rate data entry control device and control method |
| JP2006113003A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nsk Ltd | 機械設備の異常診断システム |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63054276A patent/JPH01228060A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5959862A (en) * | 1994-02-18 | 1999-09-28 | Fujitsu Limited | Variable-rate data entry control device and control method |
| JP2006113003A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nsk Ltd | 機械設備の異常診断システム |
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