JPH065191B2 - 振動制御装置 - Google Patents
振動制御装置Info
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- JPH065191B2 JPH065191B2 JP63252430A JP25243088A JPH065191B2 JP H065191 B2 JPH065191 B2 JP H065191B2 JP 63252430 A JP63252430 A JP 63252430A JP 25243088 A JP25243088 A JP 25243088A JP H065191 B2 JPH065191 B2 JP H065191B2
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、振動環境をシミュレートするために用いる
振動制御装置に関するものである。
振動制御装置に関するものである。
［従来の技術］ 輸送中、稼働中に被る振動が、機器の故障を引起こす要
因となり得るころは、一般によく知られている。そこ
で、試作や量産の各段階において、シミュレータによ
り、耐振動性をチェックすることが行われており、これ
を振動試験とよんでいる。この振動試験において、振動
発生器を制御するものが振動制御装置である。
因となり得るころは、一般によく知られている。そこ
で、試作や量産の各段階において、シミュレータによ
り、耐振動性をチェックすることが行われており、これ
を振動試験とよんでいる。この振動試験において、振動
発生器を制御するものが振動制御装置である。
現実の稼働環境や輸送環境に置かれた機器に加わる振動
は、一般に不規則な波形をしており、例えば正弦波にみ
られるような明瞭な規則性は見出されない。このような
不規則な波形そのものを、機器に加えることは困難であ
る。そこで、現実に加わる不規則波形のパワースペクト
ル密度を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度
（目的スペクトルという）を有する波形を機器に加える
ようにしている。
は、一般に不規則な波形をしており、例えば正弦波にみ
られるような明瞭な規則性は見出されない。このような
不規則な波形そのものを、機器に加えることは困難であ
る。そこで、現実に加わる不規則波形のパワースペクト
ル密度を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度
（目的スペクトルという）を有する波形を機器に加える
ようにしている。
ここで、考慮すべきことは、振動発生器自体も、周波数
応答特性を有するということである。したがって、単
に、目的スペクトルを振動発生器に与えるだけでは、目
的とするスペクトルを有する振動を機器に与えることは
できない。そこで、振動発生器の周波数応答特性を考慮
した上で、目的スペクトルを補正し、これをドライブス
ペクトルとして、振動発生器に与えている。
応答特性を有するということである。したがって、単
に、目的スペクトルを振動発生器に与えるだけでは、目
的とするスペクトルを有する振動を機器に与えることは
できない。そこで、振動発生器の周波数応答特性を考慮
した上で、目的スペクトルを補正し、これをドライブス
ペクトルとして、振動発生器に与えている。
第４図に、従来の振動制御装置の構成を示す。振動発生
器２は、入力された電気信号に基づいて、振動を発生す
るものである。振動試験を行う対象である機器は、供試
体４として振動発生器２に固定される。供試体４には、
加速度ピックアップ６が取り付けられており、その出力
はＡ／Ｄ変換器８に与えられる。したがって、供試体４
の振動状況を表わすアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器８に
よって、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号はフーリエ変換手段10に入力され、位相角の捨てら
れた絶対値としてのパワースペクトル密度が演算され
る。この、パワースペクトル密度を、応答スペクトルと
いう。なお、このような演算を計算機上で実行するため
には、変換の離散化が必要であり、実際には離散フーリ
エ変換を行う。この際、演算速度の速い高速フーリエ変
換ＦＦＴアルゴリズムを用いるのが一般的である。上記
のように離散フーリエ変換を行うものであるから、得ら
れる応答スペクトルは線スペクトルとなる。
器２は、入力された電気信号に基づいて、振動を発生す
るものである。振動試験を行う対象である機器は、供試
体４として振動発生器２に固定される。供試体４には、
加速度ピックアップ６が取り付けられており、その出力
はＡ／Ｄ変換器８に与えられる。したがって、供試体４
の振動状況を表わすアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器８に
よって、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号はフーリエ変換手段10に入力され、位相角の捨てら
れた絶対値としてのパワースペクトル密度が演算され
る。この、パワースペクトル密度を、応答スペクトルと
いう。なお、このような演算を計算機上で実行するため
には、変換の離散化が必要であり、実際には離散フーリ
エ変換を行う。この際、演算速度の速い高速フーリエ変
換ＦＦＴアルゴリズムを用いるのが一般的である。上記
のように離散フーリエ変換を行うものであるから、得ら
れる応答スペクトルは線スペクトルとなる。
このようにして演算された応答スペクトルは、制御演算
手段12において、目標スペクトルと比較される。比較の
結果、次に与えるスペクトルが演算される。これを、ド
ライブスペクトルといい、やはり線スペクトルである。
逆フーリエ交換手段14は、このドライブスペクトルに、
ランダムな位相を与え、逆フーリエ交換を行う。すなわ
ち、時間関数のディジタルデータに再変換される。この
ディジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器18によってアナログ
信号に変換され、振動発生器２に与えられる。
手段12において、目標スペクトルと比較される。比較の
結果、次に与えるスペクトルが演算される。これを、ド
ライブスペクトルといい、やはり線スペクトルである。
逆フーリエ交換手段14は、このドライブスペクトルに、
ランダムな位相を与え、逆フーリエ交換を行う。すなわ
ち、時間関数のディジタルデータに再変換される。この
ディジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器18によってアナログ
信号に変換され、振動発生器２に与えられる。
上記の動作が繰り返され、供試体４に、目標スペクトル
を有する振動が加えられる。
を有する振動が加えられる。
ところで、上記の一連の動作には、時間を要する。した
がって、フーリエ変換手段10に入力されたＴ秒分のデー
タ（１フレームと呼ぶ）から、同じく１フレーム分のデ
ータを作成し、Ｄ／Ａ変換器18に与えるのでは、処理が
間に合わないことになる。そこで、１フレーム分の入力
データに基づいて、数フレームのデータを作成する必要
がある。また、作成された数フレームのデータを滑らか
に連続させる必要がある。これを行うのが、窓操作手段
16である。
がって、フーリエ変換手段10に入力されたＴ秒分のデー
タ（１フレームと呼ぶ）から、同じく１フレーム分のデ
ータを作成し、Ｄ／Ａ変換器18に与えるのでは、処理が
間に合わないことになる。そこで、１フレーム分の入力
データに基づいて、数フレームのデータを作成する必要
がある。また、作成された数フレームのデータを滑らか
に連続させる必要がある。これを行うのが、窓操作手段
16である。
まず、１フレームのデータを循環メモリに記憶し、読み
出し先頭位置を変えることにより、複数フレームのデー
タを作成する。次に、このようにして得られた複数のフ
レームを、Ｄ／Ａ変換器18を介して振動発生器２に与え
る。この際に、フレームとフレームの間のデータに、連
続性を持たせなければならない。そうでなければ、フレ
ーム間の非連続性による不必要なスペクトルが生じてし
まうからである。
出し先頭位置を変えることにより、複数フレームのデー
タを作成する。次に、このようにして得られた複数のフ
レームを、Ｄ／Ａ変換器18を介して振動発生器２に与え
る。この際に、フレームとフレームの間のデータに、連
続性を持たせなければならない。そうでなければ、フレ
ーム間の非連続性による不必要なスペクトルが生じてし
まうからである。
フレーム間に連続性を持たせるため、従来より、窓操作
が行われている。この窓操作を、第５図、第６図により
説明する。第５図は、１つのフレームを基に作成された
２つのフレーム101,102を表わしたものである。実際に
はこれらのデータは、ディジタル信号であるが、理解を
容易にするため、アナログ信号の形式で表示している。
これらの各信号101,102に、正弦半波（1/2波長分の正弦
関数）を掛け合わせ、第６図に示す波形201,202を得
る。この各波形201,202を時間軸上でずらせながら重ね
合わせ、出力信号300を得ている。
が行われている。この窓操作を、第５図、第６図により
説明する。第５図は、１つのフレームを基に作成された
２つのフレーム101,102を表わしたものである。実際に
はこれらのデータは、ディジタル信号であるが、理解を
容易にするため、アナログ信号の形式で表示している。
これらの各信号101,102に、正弦半波（1/2波長分の正弦
関数）を掛け合わせ、第６図に示す波形201,202を得
る。この各波形201,202を時間軸上でずらせながら重ね
合わせ、出力信号300を得ている。
上記のようにして、各フレーム間の連続性が得られてい
る。
る。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、フーリエ変換手段10は、上述のように、ディ
ジタル計算機上でこれを実施するため、離散フーリエ変
換（FFT）を行っている。このため、応答スペクトルが
線スペクトルとして得られ、これに基づいて得られるド
ライブスペクトルも線スペクトルであり、それを逆フー
リエ交換して得られる時系列データは、擬似ランダム信
号となる。
ジタル計算機上でこれを実施するため、離散フーリエ変
換（FFT）を行っている。このため、応答スペクトルが
線スペクトルとして得られ、これに基づいて得られるド
ライブスペクトルも線スペクトルであり、それを逆フー
リエ交換して得られる時系列データは、擬似ランダム信
号となる。
現実の振動は、連続スペクトルを有する真ランダム性の
ものであることが普通であり、線スペクトル成分から成
るものであることは稀である。したがって、振動制御装
置としては、真ランダムである連続スペクトルを有する
振動信号を出力できることが要求される。
ものであることが普通であり、線スペクトル成分から成
るものであることは稀である。したがって、振動制御装
置としては、真ランダムである連続スペクトルを有する
振動信号を出力できることが要求される。
従来の装置においては、線スペクトルの連続化につい
て、十分な考察ならびに配慮がなされていなかった。し
かし、各フレーム間の信号を滑らかにつなぐための窓操
作により、結果として、線スペクトルの連続化がなされ
ている。すなわち、窓操作により、線スペクトルに広が
りが生じ、連続化（真ランダム化）されるのである。
て、十分な考察ならびに配慮がなされていなかった。し
かし、各フレーム間の信号を滑らかにつなぐための窓操
作により、結果として、線スペクトルの連続化がなされ
ている。すなわち、窓操作により、線スペクトルに広が
りが生じ、連続化（真ランダム化）されるのである。
上記のように、従来では、結果的にスペクトルの連続化
が図られているとはいえ、窓操作、特に窓関数とスペク
トルの広がりとの関係について、考慮が払われていな
い。すなわち、正弦半波を窓関数として用いている従来
の装置は、振動試験の目的によっては、その目的に適し
たランダム振動を与えることができないという問題があ
った。
が図られているとはいえ、窓操作、特に窓関数とスペク
トルの広がりとの関係について、考慮が払われていな
い。すなわち、正弦半波を窓関数として用いている従来
の装置は、振動試験の目的によっては、その目的に適し
たランダム振動を与えることができないという問題があ
った。
この発明は、上記問題点に鑑み、振動試験の目的に添っ
たランダム振動を与えることのできる振動制御装置を提
供することを目的とする。
たランダム振動を与えることのできる振動制御装置を提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 請求項１に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．５＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）
ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
なお、Tは１フレームの時間長、tは時間である。
ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
なお、Tは１フレームの時間長、tは時間である。
請求項２に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．４２＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）ｔ）＋０．０ ８・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
請求項３に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．３５８７５＋０．４８８２９・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）ｔ ） ＋０．１４１２８・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１１６８・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
請求項４に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．３６３５８１９＋０．４８９１７７５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）ｔ） ＋０．１３６５９９５・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１０６４１１・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
請求項５に係る振動制御装置は、上記請求項１〜４に記
載の窓関数のうち、２又は３以上の窓関数を切り換え
て、１つを選択して使用するようにしている。
載の窓関数のうち、２又は３以上の窓関数を切り換え
て、１つを選択して使用するようにしている。
［作用および実施例］ この発明による振動制御装置の基本的なブロック図は、
従来の装置と同様である（第４図参照）。これらのブロ
ックの機能を実現するためには、論理回路を用いること
ができるが、第２図に示すように、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、第２図では、窓操作手段16を
独立して設けているが、ＣＰＵ150による演算で同様の
機能を持たせることもできる。この場合には、バス50か
らＤ／Ａ変換器18に出力が出されることになる。
従来の装置と同様である（第４図参照）。これらのブロ
ックの機能を実現するためには、論理回路を用いること
ができるが、第２図に示すように、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、第２図では、窓操作手段16を
独立して設けているが、ＣＰＵ150による演算で同様の
機能を持たせることもできる。この場合には、バス50か
らＤ／Ａ変換器18に出力が出されることになる。
この発明の特徴部分である窓操作手段16の一実施例を、
第１図Ａ、第１図Ｂに示す。第１図Ａはデータ処理部で
あり、第１図Ｂはアドレス発生部である。ここでは、１
つのフレームに基づいて作成するフレームの数Ｉを４つ
としている。すなわち、窓操作においては、各フレーム
のオーバーラップ回数は４回となる。従来は、オーバー
ラップ回数は２回であったが、この実施例のように４回
とすることにより、フレーム間の連続性は更に良くな
る。なお、オーバーラップ回数は、２以上の任意の整数
とすることができる。
第１図Ａ、第１図Ｂに示す。第１図Ａはデータ処理部で
あり、第１図Ｂはアドレス発生部である。ここでは、１
つのフレームに基づいて作成するフレームの数Ｉを４つ
としている。すなわち、窓操作においては、各フレーム
のオーバーラップ回数は４回となる。従来は、オーバー
ラップ回数は２回であったが、この実施例のように４回
とすることにより、フレーム間の連続性は更に良くな
る。なお、オーバーラップ回数は、２以上の任意の整数
とすることができる。
窓操作手段は、１つのフレームから複数のフレームを生
成し、これに窓関数を掛け合わせた後、ずらしながら重
ね合わせていく操作を行うものである。
成し、これに窓関数を掛け合わせた後、ずらしながら重
ね合わせていく操作を行うものである。
まず、１つのフレームから、４つのフレームを作成する
動作について説明する。第１図Ａにおいて、システムバ
ス50から、逆フーリエ交換の結果としてのデータが、Ｃ
ＰＵ150（第２図参照）より送られてくる。このデータ
の流れは、第４図でいうと、逆フーリエ交換手段14から
窓操作手段16への流れに該当する。さて、第１図Ａにも
どって、バス50を介して送られてくる１フレーム分のデ
ータは、入力バッファ54に記憶される。なお、ここで
は、１フレームがＮワードで構成されるものとする。入
力バッファ54は、いわゆるダブルバッファとなってお
り、バッファ54aとバッファ54bとから構成される。これ
は、一方のバッファから読み出しているときは他方のバ
ッファに書込むようにして、データの保存を図るためで
ある。
動作について説明する。第１図Ａにおいて、システムバ
ス50から、逆フーリエ交換の結果としてのデータが、Ｃ
ＰＵ150（第２図参照）より送られてくる。このデータ
の流れは、第４図でいうと、逆フーリエ交換手段14から
窓操作手段16への流れに該当する。さて、第１図Ａにも
どって、バス50を介して送られてくる１フレーム分のデ
ータは、入力バッファ54に記憶される。なお、ここで
は、１フレームがＮワードで構成されるものとする。入
力バッファ54は、いわゆるダブルバッファとなってお
り、バッファ54aとバッファ54bとから構成される。これ
は、一方のバッファから読み出しているときは他方のバ
ッファに書込むようにして、データの保存を図るためで
ある。
バッファ54に記憶されたデータは、Xran読み出しアドレ
ス信号に従って、読み出される。Xran読み出しアドレス
信号は、第１図Ｂの回路によって生成される。処理用Ｎ
カウンタ70は、処理クロックを受けて、0,1,2,・・・N-2,N
-1,0,1,2・・・と、その出力70aを変化させる。ここで、こ
の処理クロックは、出力用のＤ／ＡクロックのＩ（オー
バーラップ回数）倍以上の速さでなければならない。処
理用Ｎカウンタ70は、N-1から０に変化する際に、出力7
0bよりキャリーを出す。このキャリーを受けて、乱数発
生器76は乱数を発生し、τレジスタ78にその乱数が保持
される。τレジスタ78の出力は、第２加算器82に入力さ
れている。
ス信号に従って、読み出される。Xran読み出しアドレス
信号は、第１図Ｂの回路によって生成される。処理用Ｎ
カウンタ70は、処理クロックを受けて、0,1,2,・・・N-2,N
-1,0,1,2・・・と、その出力70aを変化させる。ここで、こ
の処理クロックは、出力用のＤ／ＡクロックのＩ（オー
バーラップ回数）倍以上の速さでなければならない。処
理用Ｎカウンタ70は、N-1から０に変化する際に、出力7
0bよりキャリーを出す。このキャリーを受けて、乱数発
生器76は乱数を発生し、τレジスタ78にその乱数が保持
される。τレジスタ78の出力は、第２加算器82に入力さ
れている。
一方、処理用Ｎカウンタ70の出力は、第１加算器80に入
力されており、その出力は第２加算器82のもう一方の入
力に与えられている。なお、両加算器80,82ともに、加
算結果がN-1を越えると、０に戻って加算するようにな
っている。したがって、第２加算器82の出力からは、乱
数発生器76の乱数を先頭番地として、Ｎワード分の番地
が処理クロックに同期して出力される。いま、１フレー
ムのデータに基づいて４フレームのデータを得るように
しているので、上記の動作が４回繰り返される。そし
て、上記番地に基づいて、入力バッファから読み出され
た各フレームを、1/4フレームずつずらせながら、窓操
作を行う。
力されており、その出力は第２加算器82のもう一方の入
力に与えられている。なお、両加算器80,82ともに、加
算結果がN-1を越えると、０に戻って加算するようにな
っている。したがって、第２加算器82の出力からは、乱
数発生器76の乱数を先頭番地として、Ｎワード分の番地
が処理クロックに同期して出力される。いま、１フレー
ムのデータに基づいて４フレームのデータを得るように
しているので、上記の動作が４回繰り返される。そし
て、上記番地に基づいて、入力バッファから読み出され
た各フレームを、1/4フレームずつずらせながら、窓操
作を行う。
ところで、上記説明のような読み出しでは、ある規則性
がもたらされてしまう。すなわち、読み出し先頭番地を
Addiとすると、上記の場合には、 Addi＝τi となり、先頭番地はランダムに選ばれている。しかしな
がら、窓操作においては、（重ね合わせ回数Ｉを４とし
た場合）N/4ずつ各フレームをずらせて重ね合わせて
る。そのため、このずれを考慮にいれるると、実質的先
頭アドレスAddi′は Addi′＝τi-(N/4)(i-1) となって、先頭番地の選びかたに、ある規制性をもたら
してしまう。
がもたらされてしまう。すなわち、読み出し先頭番地を
Addiとすると、上記の場合には、 Addi＝τi となり、先頭番地はランダムに選ばれている。しかしな
がら、窓操作においては、（重ね合わせ回数Ｉを４とし
た場合）N/4ずつ各フレームをずらせて重ね合わせて
る。そのため、このずれを考慮にいれるると、実質的先
頭アドレスAddi′は Addi′＝τi-(N/4)(i-1) となって、先頭番地の選びかたに、ある規制性をもたら
してしまう。
そこで、この実施例では、オーバーラップ回数カウンタ
72、シフタ74を設けている。オーバーラップ回数カウン
タ72は、処理用Ｎカウンタ70からのキャリーを受けて動
作する。オーバーラップ回数をＩとすれば、0,1,2,・・・I
-2,I-1,0,1,2・・・とカウントを繰り返し、現在が何回目
のオーバーラップであるかを示す。この実施例では、４
回のオーバーラップ回数としているので、０，１，２，
３，０，１，２・・・とカウントを繰り返す。オ-バ-ラップ回数カ
ウンタ72の出力は、シフタ74に与えられる。シフタ74
は、与えられた数にN/4を乗算するものである。
72、シフタ74を設けている。オーバーラップ回数カウン
タ72は、処理用Ｎカウンタ70からのキャリーを受けて動
作する。オーバーラップ回数をＩとすれば、0,1,2,・・・I
-2,I-1,0,1,2・・・とカウントを繰り返し、現在が何回目
のオーバーラップであるかを示す。この実施例では、４
回のオーバーラップ回数としているので、０，１，２，
３，０，１，２・・・とカウントを繰り返す。オ-バ-ラップ回数カ
ウンタ72の出力は、シフタ74に与えられる。シフタ74
は、与えられた数にN/4を乗算するものである。
具体的には、N＝2nとしI＝2mとした時、シフタ74は、n-
mビットの左シフトを行うものである。演算結果は、第
１加算器80のもう一方の入力に与えられているので、Xr
an読み出し先頭アドレスは、最終的に下式で表わされ
る。
mビットの左シフトを行うものである。演算結果は、第
１加算器80のもう一方の入力に与えられているので、Xr
an読み出し先頭アドレスは、最終的に下式で表わされ
る。
Addi＝τi+(N/I)(i-1) したがって、このようにして得られたフレームを重ね合
わせると、実質的な先頭アドレスAddi′は、 Addi′＝τi となって、完全なランダム化が図れる。
わせると、実質的な先頭アドレスAddi′は、 Addi′＝τi となって、完全なランダム化が図れる。
次に、上記のようにして入力バッファ54から読み出され
たデータに、窓関数を掛け合わせ、N/4ずつずらせなが
ら重ね合わせていく操作について説明する。なお、重ね
合わせの概念については、第６図を参照のこと。このよ
うな重ね合わせを行うため、第１図Ａ，第１図Ｂの回路
を用いている。
たデータに、窓関数を掛け合わせ、N/4ずつずらせなが
ら重ね合わせていく操作について説明する。なお、重ね
合わせの概念については、第６図を参照のこと。このよ
うな重ね合わせを行うため、第１図Ａ，第１図Ｂの回路
を用いている。
まず、バッファ54から読み出されたデータは、乗算器58
において、Ｗテーブル56のデータと掛け合わされる。Ｗ
テーブル56には、０〜Ｎワードに対応させて、離散的な
窓関数の値が記憶されている。したがって、乗算器58か
らは、窓のかけられたデータが出力されることになる。
において、Ｗテーブル56のデータと掛け合わされる。Ｗ
テーブル56には、０〜Ｎワードに対応させて、離散的な
窓関数の値が記憶されている。したがって、乗算器58か
らは、窓のかけられたデータが出力されることになる。
次に、このデータをフレームごとに、N/4ずつずらし足
し合わせる。この実施例においては、回路の簡素化を図
るため、中間バッファ60を用い、これを実現している。
その操作を図解したのが、第３図である。この図におい
ては、説明上の便宜から、窓関数として△状のもので記
載している。また、A,B,C・・・Hの順に時間経過があるも
のとし、各状態A,B,C・・・Hは、Ｎワードを示している。
し合わせる。この実施例においては、回路の簡素化を図
るため、中間バッファ60を用い、これを実現している。
その操作を図解したのが、第３図である。この図におい
ては、説明上の便宜から、窓関数として△状のもので記
載している。また、A,B,C・・・Hの順に時間経過があるも
のとし、各状態A,B,C・・・Hは、Ｎワードを示している。
この図からも分るように、出力バッファ書込許可信号
（第１図Ａ，Ｂ参照）を用いて、演算の済んだデータを
順次、出力バッファ66に書込んでいる。そして、前状態
で出力の済んだデータについては、加算禁止信号を出し
（第１図Ａ，Ｂ参照）、特にAND62に注意）、新たなデ
ータのみの加算を行って、次の加算データの用意をして
いる。なお、出力バッファ66はダブルバッファとなって
おり、バッファ66aとバッファ66bとから構成されてい
る。すなわち、一方のバッフにデータの書き込みが生じ
ている時、他方のバッファ上の書込済データが順次読み
出されて、Ｄ／Ａ変換器18（第４図参照）に与えられ
る。
（第１図Ａ，Ｂ参照）を用いて、演算の済んだデータを
順次、出力バッファ66に書込んでいる。そして、前状態
で出力の済んだデータについては、加算禁止信号を出し
（第１図Ａ，Ｂ参照）、特にAND62に注意）、新たなデ
ータのみの加算を行って、次の加算データの用意をして
いる。なお、出力バッファ66はダブルバッファとなって
おり、バッファ66aとバッファ66bとから構成されてい
る。すなわち、一方のバッフにデータの書き込みが生じ
ている時、他方のバッファ上の書込済データが順次読み
出されて、Ｄ／Ａ変換器18（第４図参照）に与えられ
る。
上記の窓操作において、この実施例では、次のような窓
関数W(t)を用いた。
関数W(t)を用いた。
の形をとるものにおいて、 Hanning Windowとよばれているもの、すなわち、
a0＝０．５，a1＝０．５，(R＝１） であるもの。
a0＝０．５，a1＝０．５，(R＝１） であるもの。
Blackman Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0＝0.42，a1＝0.5，a2＝ 0.08,(R＝2） であるもの。
Blackman-Harris Windowと呼ばれているもの、すな
わち、 a0＝0.35875，a1＝0.48829，a2＝0.14128， a3＝0.01168，(R＝3） であるもの。
わち、 a0＝0.35875，a1＝0.48829，a2＝0.14128， a3＝0.01168，(R＝3） であるもの。
Nuttall Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0＝0.3635819，a1＝0.4891775，a2＝0.1365995，a3＝
0.0106411，(R＝3） であるもの。
0.0106411，(R＝3） であるもの。
上記の窓関数は、いずれも、オーバーラップ回数Ｉ（こ
の実施例では４回）の整数倍の次数の成分を含んでいな
いものである。したがって、窓操作によって重ね合わさ
れた波形に、余分な振幅成分がもたらされることがな
い。
の実施例では４回）の整数倍の次数の成分を含んでいな
いものである。したがって、窓操作によって重ね合わさ
れた波形に、余分な振幅成分がもたらされることがな
い。
第７図Ａは従来の正弦半波を窓関数とし、オーバーラッ
プ回数を２として、直流を入力した場合の出力である。
明らかに、リップル成分が生じている。
プ回数を２として、直流を入力した場合の出力である。
明らかに、リップル成分が生じている。
第７図Ｂは、Hanning Windowを用い、オーバーラップ
回数を４として、直流を入力した場合の出力である。直
流が、そのまま出力されていることがわかる。
回数を４として、直流を入力した場合の出力である。直
流が、そのまま出力されていることがわかる。
第７図Ａと同じ条件で、一定振幅の交流を入力した場合
の出力が第８図Ａである。やはり、包絡線が波打ってお
り、余分な振幅成分がもたらされていることが分る。
の出力が第８図Ａである。やはり、包絡線が波打ってお
り、余分な振幅成分がもたらされていることが分る。
第７図Ｂと同じ条件で、一定振幅の交流を入力した場合
の出力が第８図Ｂである。入力された交流が、そのまま
出力されているのが分る。
の出力が第８図Ｂである。入力された交流が、そのまま
出力されているのが分る。
なお、上記実施例では、オーバーラップ回数Ｉの整数倍
の次数の成分を全く含んでいないものを用いた。しか
し、このような成分が、他の次数の成分に比べ小さく、
実質的に０と見る事ができるような窓関数を用いても、
同等の効果を得る事ができる。
の次数の成分を全く含んでいないものを用いた。しか
し、このような成分が、他の次数の成分に比べ小さく、
実質的に０と見る事ができるような窓関数を用いても、
同等の効果を得る事ができる。
また、オーバーラップ回数は４として説明したが、この
回数は、任意に選択する事ができる。
回数は、任意に選択する事ができる。
次に、上記の〜の各窓により、窓操作を行った場合
のスペクトルの連続化について述べる。窓操作により、
線スペクトルが連続スペクトルとなるのは、個々の線ス
ペクトルが広げられるからである。この広がりかたは、
窓関数によって異なる。
のスペクトルの連続化について述べる。窓操作により、
線スペクトルが連続スペクトルとなるのは、個々の線ス
ペクトルが広げられるからである。この広がりかたは、
窓関数によって異なる。
第９図ＡにBlackman-Harris Windowを用いた場合の
１つの線スペクトルの広がりを示す。第９図Ｃの正弦半
波の場合と比較すれば明らかなように、サイドローブが
低く、ダイナミックレンジを大きく採れることがわか
る。正弦半波のように、サイドローブが高いと、隣接す
るスペクトルが小さい場合に、これを実現することがで
きなくなる。
１つの線スペクトルの広がりを示す。第９図Ｃの正弦半
波の場合と比較すれば明らかなように、サイドローブが
低く、ダイナミックレンジを大きく採れることがわか
る。正弦半波のように、サイドローブが高いと、隣接す
るスペクトルが小さい場合に、これを実現することがで
きなくなる。
第９図ＢにHanning Windowを用いた場合の１つの線
スペクトルの広がりを示す。この場合には、メインロー
ブが細く、分解能に優れる。
スペクトルの広がりを示す。この場合には、メインロー
ブが細く、分解能に優れる。
Blackman Windowは、最大サイドローブが-58dBと低
く、その割には分解能も比較的良いという折衷的特性を
もつ。
く、その割には分解能も比較的良いという折衷的特性を
もつ。
Nuttall Windowは、最大サイドローブが-98dBと低
く、分解能はBlackman-Harris Windowより優れるとい
う特性を有する。
く、分解能はBlackman-Harris Windowより優れるとい
う特性を有する。
特に、上記のような特性は、レファレンスの存在しない
領域において顕著に表われる。これは、矩形状のスペク
トルを有する信号を窓操作装置に入れた場合の、矩形端
点を考えれば明らかである。
領域において顕著に表われる。これは、矩形状のスペク
トルを有する信号を窓操作装置に入れた場合の、矩形端
点を考えれば明らかである。
第１０図ＡにBlackman-Harris Windowの場合、第１０
図ＢにHanning Windowの場合、第１０図Ｃに正弦半波
の場合を示す。正弦半波の場合には、かなり低い周波数
にまで、サイドローブ影響が延びている。振動試験で
は、加速度を制御対象とするので、低周波域における加
速度の増加は、要求変位の絶対値を非常に大きくする問
題を生じる。
図ＢにHanning Windowの場合、第１０図Ｃに正弦半波
の場合を示す。正弦半波の場合には、かなり低い周波数
にまで、サイドローブ影響が延びている。振動試験で
は、加速度を制御対象とするので、低周波域における加
速度の増加は、要求変位の絶対値を非常に大きくする問
題を生じる。
なお、上記にみたように、各窓によりその特性が異なる
ので、ダイナミックレンジ、分解能等の観点から、使用
窓を選択して用いると良い。これを実現するには、第１
図Ａの回路において、Ｗテーブル56を複数個設け、各テ
ーブルに必要な窓関数値を記憶しておき、マルチプレク
サ等によって、切り換えて出力するようにすれば良い。
ので、ダイナミックレンジ、分解能等の観点から、使用
窓を選択して用いると良い。これを実現するには、第１
図Ａの回路において、Ｗテーブル56を複数個設け、各テ
ーブルに必要な窓関数値を記憶しておき、マルチプレク
サ等によって、切り換えて出力するようにすれば良い。
なお、上記に例示した各窓関数の代りに、これと実質的
に等しいものを用いることができる。たとえば、窓操作
による振幅変化をなくすために、所定の係数を乗じたも
のを用いても良い。また、若干の係数値の違いがあって
も、実質的に同等の効果を生じるものを用いることがで
きる。
に等しいものを用いることができる。たとえば、窓操作
による振幅変化をなくすために、所定の係数を乗じたも
のを用いても良い。また、若干の係数値の違いがあって
も、実質的に同等の効果を生じるものを用いることがで
きる。
［発明の効果］ 請求項１に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．５＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）
ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
したがって、正弦半波を用いたものに比べ、分解能を低
下させることなく、ダイナミックレンジを大きく採るこ
とができる。
ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
したがって、正弦半波を用いたものに比べ、分解能を低
下させることなく、ダイナミックレンジを大きく採るこ
とができる。
請求項２に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．４２＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）ｔ）＋０．０８・ｃｏｓ（（４
π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
したがって、請求項１のものよりさらに、ダイナミック
レンジを大きく採ることができる。
π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
したがって、請求項１のものよりさらに、ダイナミック
レンジを大きく採ることができる。
請求項３に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．３５８７５＋０．４８８２９・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）ｔ） ＋０．１４１２８・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１１６８・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
したがって、正弦半波を用いたものに比べ、極めて大き
なダイナミックレンジを採ることができる。
したがって、正弦半波を用いたものに比べ、極めて大き
なダイナミックレンジを採ることができる。
請求項４に係る振動制御装置は、窓関数として、 W(t)＝０．３６３５８１９＋０．４８９１７７５・ｃｏｓ（２π／Ｔｔ） ＋０．１３６５９９５・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１０６４１１・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴としている。
請求項３のものと同様、大きなダイナミックレンジを採
ることができ、加えて、分解能も良い。
請求項３のものと同様、大きなダイナミックレンジを採
ることができ、加えて、分解能も良い。
請求項５に係る振動制御装置は、上記請求項１〜４に記
載の窓関数のうち、２又は３以上の窓関数を切り換え
て、１つを選択して使用するようにしている。したがっ
て、試験目的に応じて、窓関数を切り換えて使用するこ
とができる。
載の窓関数のうち、２又は３以上の窓関数を切り換え
て、１つを選択して使用するようにしている。したがっ
て、試験目的に応じて、窓関数を切り換えて使用するこ
とができる。
第１図Ａ、第１図Ｂはこの発明の一実施例による窓操作
手段のブロック図、第２図は一実施例による振動制御装
置の一部の機能をＣＰＵを用いて構成した場合を示すブ
ロック図、第３図は第１図Ａ、第１図Ｂの動作を説明す
るための図、第４図は一般的な振動制御装置を示すブロ
ック図、第５図、第６図は窓操作の概念を説明するため
の図、第７図Ａは直流入力に対し、正弦半波を窓関数と
して用いた場合に生じるリップルを示す図、第７図Ｂは
直流入力に対し、Hanning Windowを窓関数として用い
た場合の出力を示す図、第８図Ａは交流入力に対し、正
弦半波を窓関数として用いた場合の出力を示す図、第８
図Ｂは交流入力に対し、Hanning Windowを窓関数とし
て用いた場合の出力を示す図、第９図ＡはBlackman-Har
ris Windowを用いた場合の線スペクトルの広がりを示
す図、第９図ＢはHanning Windowを用いた場合の線ス
ペクトルの広がりを示す図、第９図Ｃは正弦半波を用い
た場合の線スペクトルの広がりを示す図、第１０図Ａは
Blackman-Harris Windowを用いた場合の矩形スペクト
ル端部の広がりを示す図、第１０図ＢはHanning Windo
wを用いた場合の矩形スペクトル端部の広がりを示す
図、第１０図Ｃは正弦半波を用いた場合の矩形スペクト
ル端部の広がりを示す図である。 ２……振動発生器 ４……供試体 ６……加速度ピックアップ ８……Ａ／Ｄ変換器 10……フーリエ変換手段 12……制御演算手段 14……逆フーリエ交換手段 16……窓操作手段 18……Ｄ／Ａ変換器
手段のブロック図、第２図は一実施例による振動制御装
置の一部の機能をＣＰＵを用いて構成した場合を示すブ
ロック図、第３図は第１図Ａ、第１図Ｂの動作を説明す
るための図、第４図は一般的な振動制御装置を示すブロ
ック図、第５図、第６図は窓操作の概念を説明するため
の図、第７図Ａは直流入力に対し、正弦半波を窓関数と
して用いた場合に生じるリップルを示す図、第７図Ｂは
直流入力に対し、Hanning Windowを窓関数として用い
た場合の出力を示す図、第８図Ａは交流入力に対し、正
弦半波を窓関数として用いた場合の出力を示す図、第８
図Ｂは交流入力に対し、Hanning Windowを窓関数とし
て用いた場合の出力を示す図、第９図ＡはBlackman-Har
ris Windowを用いた場合の線スペクトルの広がりを示
す図、第９図ＢはHanning Windowを用いた場合の線ス
ペクトルの広がりを示す図、第９図Ｃは正弦半波を用い
た場合の線スペクトルの広がりを示す図、第１０図Ａは
Blackman-Harris Windowを用いた場合の矩形スペクト
ル端部の広がりを示す図、第１０図ＢはHanning Windo
wを用いた場合の矩形スペクトル端部の広がりを示す
図、第１０図Ｃは正弦半波を用いた場合の矩形スペクト
ル端部の広がりを示す図である。 ２……振動発生器 ４……供試体 ６……加速度ピックアップ ８……Ａ／Ｄ変換器 10……フーリエ変換手段 12……制御演算手段 14……逆フーリエ交換手段 16……窓操作手段 18……Ｄ／Ａ変換器
Claims (5)
- 【請求項１】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ交換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数Ｎ個の語
を１フレームとし、該１フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしならが重ね合わせる窓操作手段、 窓操作手段からの出力をアナログ信号に変換し、振動発
生器に与えるＤ／Ａ変換器、 を備えた振動制御装置において、 窓操作手段における窓関数W(t)として、 W(t)＝０．５＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）
ｔ） と実質的に同等のものを用いることを特徴とする振動制
御装置。なお、Tは１フレームの時間長である。 - 【請求項２】請求項１の振動制御装置において、上記窓
関数の代りに、下記の窓関数と実質的に同等のものを用
いることを特徴とするもの。 W(t)＝０．４２＋０．５・ｃｏｓ（（２π／Ｔ）
ｔ） ＋０．０８・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） - 【請求項３】請求項１の振動制御装置において、上記窓
関数の代りに、下記の窓関数と実質的に同等のものを用
いることを特徴とするもの。 W(t)＝０．３５８７５＋０．４８８２９・ｃｏｓ
（（２π／Ｔ）ｔ） ＋０．１４１２８・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１１６８・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） - 【請求項４】請求項１の振動制御装置において、上記窓
関数の代りに、下記の窓関数と実質的に同等のものを用
いることを特徴とするもの。 W(t)＝０．３６３５８１９＋０．４８９１７７５・ｃｏｓ（（２ π／Ｔ）ｔ） ＋０．１３６５９９５・ｃｏｓ（（４π／Ｔ）ｔ） ＋０．０１０６４１１・ｃｏｓ（（６π／Ｔ）ｔ） - 【請求項５】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ交換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数Ｎ個の語
を１フレームとし、該１フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせる窓操作手段、 窓操作手段からの出力をアナログ信号に変換し、振動発
生器に与えるＤ／Ａ変換器、 を備えた振動制御装置において、 窓操作手段における窓関数W(t)として、請求項１、２、
３、４に記載の窓関数のうち、２または３以上の窓関数
を切り換えて用いるようにしたことを特徴とする振動制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252430A JPH065191B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252430A JPH065191B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298717A JPH0298717A (ja) | 1990-04-11 |
| JPH065191B2 true JPH065191B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17237258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63252430A Expired - Fee Related JPH065191B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065191B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517711A (en) * | 1993-08-05 | 1996-05-21 | Byong Duk Choi | Toothbrush |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252428A (ja) * | 1986-11-07 | 1988-10-19 | Sharp Corp | Ｘ線マスクの形成方法 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63252430A patent/JPH065191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0298717A (ja) | 1990-04-11 |
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