JPH04370772A - 信号特性測定装置 - Google Patents

信号特性測定装置

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JPH04370772A
JPH04370772A JP14856891A JP14856891A JPH04370772A JP H04370772 A JPH04370772 A JP H04370772A JP 14856891 A JP14856891 A JP 14856891A JP 14856891 A JP14856891 A JP 14856891A JP H04370772 A JPH04370772 A JP H04370772A
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JP
Japan
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signal
signals
frequency
input
math
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Pending
Application number
JP14856891A
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English (en)
Inventor
Masao Komatsu
正男 小松
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Ono Sokki Co Ltd
Original Assignee
Ono Sokki Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに同一の周波数を
有する2つの繰返し信号の振幅比率及び/又は位相差を
測定する信号特性測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、互いに同一の周波数を有する
正弦波形信号等の繰返し信号の振幅比率や位相差を測定
することが種々の分野で要求されている。図3は2つの
繰返し信号の位相差を求めることが要求される分野の一
例を示すためのトルク測定の模式図である。
【0003】動力源1とその動力の吸収源2とが回転シ
ャフト3で連結されている。該回転シャフト3には互い
に同一ピッチの2つの歯車4、5が取付けられており、
その各歯車4、5の歯が各磁気センサ6、7で検出され
る。このとき動力源1において発生された力と吸収源2
における抵抗とにより回転シャフト3が弾性的にねじれ
た状態で回転し、これにより各磁気センサ6、7でピッ
クアップされた信号は互いに同一の周波数f(角周波数
ω=2πf)の、互いに位相が異なる信号となり、この
位相差φを検出することによりトルクが求められること
になる。
【0004】図4は所定の系の伝達関係を求める状態を
示した模式図である。信号発生器8で発生された、振幅
A、周波数f(角周波数ω=2πf)の正弦波信号Ac
osωtが伝達関数を求めるべき系9に入力され、入力
信号Acosωtに対し振幅と位相の異なる信号Bco
s(ωt+φ)が出力されたものとする。このとき、こ
れらの2つの信号Acosωt、Bcos(ωt+φ)
の振幅比率B/A及び位相差φを、周波数fをスイープ
しながら求めることにより、系9の伝達関数が求められ
る。
【0005】上に例示したような種々の分野において、
互いに同一の周波数を有する2つの正弦波信号等の繰返
し信号の振幅比率を測定するには、例えば各繰返し信号
についてピークホールドしこれらピークホールドされた
2つのピーク値を比較する方法や、各繰返し信号をフー
リエ変換してその各振幅を求めて比較する方法等が採用
されている。また上記2つの繰返し信号の位相差を測定
するには、各繰返し信号を2値化してこの2値化された
2つの信号の時間差を信号の周期で除算する方法や、フ
ーリエ変換してその位相差を求める方法等が採用されて
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記各種方法により2
つの繰返し信号の振幅比率や位相差が求められるが、上
記各方法では、振幅比率や位相差を求めるためにいずれ
も上記繰返し信号の少なくとも一周期もしくはそれ以上
の間の信号が必要であり、上記繰返し信号の周波数が低
い場合に測定時間が長くかかってしまうという問題があ
る。
【0007】本発明は、上記問題を解決し、繰返し信号
の一周期を待たずに2つの繰返し信号の振幅比率及び/
又は位相差を求めることのできる信号特性測定装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の信号特性測定装置は、互いに同一の第一の周
波数を有する2つの繰返し信号の振幅比率及び/又は位
相差を測定する信号特性測定装置において、互いに同一
の第二の周波数を有すると共に位相が互いに90°異な
る2つの正弦波信号を発生する信号発生器と、前記2つ
の繰返し信号のそれぞれに前記2つの正弦波信号のそれ
ぞれを掛算する掛算器と、前記掛算器から出力された、
前記第一の周波数と前記第二の周波数との双方の成分を
含む各信号から前記第一の周波数もしくは前記第二の周
波数のうちの一方の成分を抽出するフィルタと、前記フ
ィルタから出力された信号に基づいて前記2つの繰返し
信号の振幅比率及び/又は位相差を求める演算回路とを
備えたことを特徴とするものである。
【0009】ここで、前記第二の周波数が前記第一の周
波数と同一もしくは近似した周波数が選択される。
【0010】
【作用】本発明の信号特性測定装置は以下の原理に着目
することにより完成されたものである。図1は本発明の
信号特性測定装置の原理説明図である。入力された互い
に同一の周波数f(角周波数ω=2πf)かつ互いに位
相がφだけ異なる2つの正弦波信号Acosωt、Bc
os(ωt+φ)にexp(−jω0 t)を掛け算す
る。ここでこの角周波数ω0 は、ω0 =ω又はω0
 ≒ωであるとする。
【0011】Acosωtにexp(−jω0 t)を
掛け算すると、その信号S1は
【0012】
【数1】
【0013】となり、ω−ω0 とω+ω0 との2つ
の角周波数を有する信号となる。この(1)式に示す信
号をこれら各周波数を有する各信号成分のうちの一方の
みを通過させるフィルタに入力する。ここでは例えば角
周波数ω−ω0 の成分を通過させ角周波数ω+ω0 
の成分をカットするものとする。これにより、このフィ
ルタを通過した信号S2は、
【0014】
【数2】
【0015】となる。また上記と同様にして、Bcos
(ωt+φ)にexp(−jω0 t)を掛けると、そ
の信号S3は、
【0016】
【数3】
【0017】この信号を上記と同様の特性のフィルタに
入力するとそのフィルタから出力された信号S4は、

0018】
【数4】
【0019】となる。このようにして得た上記(2)、
(4)式で表わされる2つの信号の比率S4/S2を求
めると、
【0020】
【数5】
【0021】となり、この絶対値を求めること等により
振幅比率B/Aが求められ、実数部Re=(B/A)c
osφと虚数部Im=(B/A)sinφとの比率Im
/Re=tanφを求めること等により位相差φが求め
られる。ここで位相差φのみを求める場合、もしくは、
例えば振幅Aが既知の場合は、S4/S2を求めること
に代え、上記(4)式の共役複素数S2* を求め、S
4×S2* を演算してもよい。すなわち、
【0022
【数6】
【0023】となり、振幅Aが既知の場合は振幅B、し
たがってその比率B/Aが求められ、また位相差φも求
められる。本発明は上記原理を採用したものであり、こ
れにより一周期T(T=1/f=2π/ω)よりも短い
周期で振幅比率及び/又は位相差が求められる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
2は、本発明の信号特性測定装置の一実施例を表わした
ブロック図である。互いに同一の周波数f(角周波数ω
)を有し互いにφだけ位相の異なる2つの正弦波信号A
cosωt、Bcos(ωt+φ)がそれぞれA/D変
換器11、12に入力され、所定のサンプリング間隔毎
にサンプリングされて各ディジタル信号D1、D2が得
られる。なお、ここでは間隔毎にサンプリングされて各
ディジタル信号D1、D2が得られる。なお、ここでは
簡単のため、以下ディジタル化された信号D1、D2等
についても、例えば
【0025】
【数7】
【0026】
【数8】
【0027】のように連続関数と同様に表現することと
する。A/D変換器11から出力された信号D1は掛算
器13、14に入力され、A/D変換器12から出力さ
れた信号D2は掛算器15、16に入力される。また、
信号発生器17からは周波数f(角周波数ω)と近似し
た周波数f0 (角周波数ω0 )の、互いに位相が9
0°ずれた2つの信号
【0028】
【数9】
【0029】
【数10】
【0030】が出力され、信号D3は掛算器13、15
に、信号D4は掛算器14、16に入力される。各掛算
器13、14、15、16では入力された各2つの信号
を掛算し、それぞれ以下に示す信号D5、D6、D7、
D8が出力される。
【0031】
【数11】
【0032】
【数12】
【0033】
【数13】
【0034】
【数14】
【0035】各掛算器13、14、15、16から出力
された上記各信号D5、D6、D7、D8は、各フィル
タ18、19、20、21に入力される。これらのフィ
ルタ18、19、20、21は角周波数ω−ω0 の信
号を通過させるとともに、角周波数ω+ω0 の信号は
カットするフィルタであり、これらのフィルタ18、1
9、20、21からは以下に示す各信号D9、D10、
D11、D12が出力される。
【0036】
【数15】
【0037】
【数16】
【0038】
【数17】
【0039】
【数18】
【0040】各フィルタ18、19、20、21から出
力された信号D9、D10、D11、D12は、演算回
路30に入力される。この演算回路30において、信号
D9は掛算器31、33、信号D10は掛算器32、3
4、信号D11は掛算器31、34、信号D12は掛算
器32、33に入力され、各掛算器31、32、33、
34では入力された各2つの信号の掛算が行われ、下記
の各信号D13、D14、D15、D16が生成される
【0041】
【数19】
【0042】
【数20】
【0043】
【数21】
【0044】
【数22】
【0045】上記4つの信号D13、D14、D15、
D16のうち2つの信号D13、D14は加算器35に
入力された加算信号
【0046】
【数23】
【0047】が生成され、割算器36に入力される。ま
た上記4つの信号D13、D14、D15、D16のう
ちの2つの信号D15、D16は引算器37に入力され
て引き算信号
【0048】
【数24】
【0049】が生成され、割算器38に入力される。ま
た、フィルタ20、21から出力された各信号D9、D
10は各2乗回路39、40に入力されその各出力が加
算器41により互いに加算されて信号
【0050】
【数25】
【0051】が生成され、割算器36、38に入力され
る。各割算器36、38では入力された各2つの信号D
17、D19;D18、D19の割算が行われ、各信号
【0052】
【数26】
【0053】
【数27】
【0054】が生成される。これらの各信号D20、D
21はそれぞれ2乗回路42、43に入力されてそれぞ
れ2乗され、加算器44で互いに加算され、さらに開平
器45で開平されて信号
【0055】
【数28】
【0056】が出力され、これにより2つの入力信号D
1、D2の振幅比率B/Aが求められる。また、割算器
36、38から出力された信号D20、D21は、割算
器46に入力されて信号
【0057】
【数29】
【0058】が生成され、これにより2つの入力信号の
位相差φが求められる。このようにして図1に示す原理
に従って実数部と虚数部の双方の演算を行うことにより
、一周期T=1/f=2π/ωよりもかなり短い、A/
D変換器11、12における各サンプリング毎に2つの
入力信号Acosωt、Bcos(ωt+φ)の振幅比
率B/A及び/又は位相差φを求めることができる。
【0059】ここで、上記実施例では、演算回路30に
おいて、振幅比率B/Aと位相差φとの双方を求めたが
、この演算回路30は例えば振幅比率B/Aのみを求め
る場合、位相差φのみを求める場合等に応じて種々に変
更して構成される。また、フィルタ18、19、20、
21は角周波数ω−ω0 の信号を抽出するものとした
が、これに代えて角周波数ω+ω0 の信号を抽出する
ように構成してもよい。また、上記実施例では2つの入
力信号Acosωt、Bcos(ωt+φ)を先ずA/
D変換し、ディジタル演算により振幅比率B/A、位相
差φを求めたが、これらの演算の一部又は全部をアナロ
グの演算に置き換えてもよい。このように本発明の信号
特性測定装置は、上記実施例に限らず種々に構成される
ものである。
【0060】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の信
号特性測定装置は2つの入力信号に位相が互いに90°
異なる2つの正弦波信号を掛算し、これにより生じる複
数の周波数の成分が混合された信号から1つの周波数成
分の信号を取り出すようにしたため、入力信号の一周期
よりも短い周期で2つの入力信号の振幅比率及び/又は
位相差が求められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の信号特性測定装置の原理説明図である
【図2】本発明の信号特性測定装置の一実施例を表わし
たブロック図である。
【図3】トルク測定の模式図である。
【図4】所定の系の伝達関数を求める状態を示した模式
図である。
【符号の説明】
11、12  A/D変換器 13、14、15、16  掛算器 18、19、20、21  フィルタ 30  演算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  互いに同一の第一の周波数を有する2
    つの繰返し信号の振幅比率及び/又は位相差を測定する
    信号特性測定装置において、互いに同一の第二の周波数
    を有すると共に位相が互いに90°異なる2つの正弦波
    信号を発生する信号発生器と、前記2つの繰返し信号の
    それぞれに前記2つの正弦波信号のそれぞれを掛算する
    掛算器と、前記掛算器から出力された、前記第一の周波
    数と前記第二の周波数との双方の成分を含む各信号から
    前記第一の周波数もしくは前記第二の周波数のうちの一
    方の成分を抽出するフィルタと、前記フィルタから出力
    された信号に基づいて前記2つの繰返し信号の振幅比率
    及び/又は位相差を求める演算回路とを備えたことを特
    徴とする信号特性測定装置。
  2. 【請求項2】  前記第二の周波数が前記第一の周波数
    と同一もしくは近似した周波数であることを特徴とする
    請求項1記載の信号特性測定装置。
JP14856891A 1991-06-20 1991-06-20 信号特性測定装置 Pending JPH04370772A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009540292A (ja) * 2006-06-07 2009-11-19 エービービー エービー 信号を復調する方法及び装置
JP2013250231A (ja) * 2012-06-04 2013-12-12 Daihen Corp 位相差検出装置、位相差検出プログラム及び位相差検出装置を用いたプラズマ処理システム
CN108700620A (zh) * 2015-10-14 2018-10-23 无线电力公司 无线能量传输系统中的相位和振幅检测

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Effective date: 20011218