(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析方法であって、前記連続信号上の過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定し、窓関数の効果によって、前記過渡信号のＦＦＴ分析結果に与える影響を低減させることを特徴とするＦＦＴ分析方法。
【請求項２】
分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析装置であって、
（ａ）前記連続信号上の過渡信号の入力タイミング信号が入力されるＡ／Ｄ変換開始指示部と、
（ｂ）前記過渡信号を含んだ分析用信号が入力されるとともに、前記Ａ／Ｄ変換開始指示部からの前記過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定するためのトリガ出力信号が送られるＡ／Ｄ変換部と、
（ｃ）該Ａ／Ｄ変換部からの出力信号が送られるとともに、前記Ａ／Ｄ変換開始指示部からの前記トリガ出力信号が送られるＦＦＴ分析表示部とを備え、
（ｄ）前記入力タイミング信号に同期して分析用データを取り始めることを特徴とするＦＦＴ分析装置。
【請求項３】
分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析装置において、
（ａ）前記過渡信号を含む分析用信号が入力される閾値によるタイミング生成部と、
（ｂ）前記過渡信号を含む分析用信号が入力されるとともに、閾値によるタイミング生成部からの前記過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定するためのトリガ出力信号が入力されるＡ／Ｄ変換部と、
（ｃ）該Ａ／Ｄ変換部からの出力信号が入力されるとともに、前記閾値によるタイミング生成部からの前記トリガ出力信号が入力されるＦＦＴ分析表示部とを備え、
（ｄ）前記閾値によるタイミング生成部からの閾値を超えた際に生成される前記トリガ信号出力によって、分析用データを取り始めることを特徴とするＦＦＴ分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＦＴ分析を行い、ＬＯＦＡＲ等、連続分析を行うシステムに係り、過渡音の影響をより低く抑えたＦＦＴ分析方法及びＦＦＴ分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続的にＦＦＴ分析を行う場合（ＬＯＦＡＲ分析、ＦＦＴアナライザ等）大きな過渡信号入力がある場合も、特に考慮せず、周期的にＡ／Ｄ変換入力し、ＦＦＴ分析処理を行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のＦＦＴ分析では、ＦＦＴ分析を行う場合、ＦＦＴに必要な数サンプリングした時系列信号に図９に示すようなハニング窓等の窓関数を乗じて分析するのが一般に広く行われている。
【０００４】
ところが、図１０に示すような過渡信号が入力されると（図１０では直流変動を伴っていない）、そのＦＦＴ結果は、図１１に示すように低域まで大きな影響を及ぼす。ここで、図１０は時系列過渡信号の波形例を示す図であり、縦軸に電圧Ｖ、横軸にサンプルポイント〔ポイント間隔は（１／１６３８４）秒〕を示しており、２８．２８Ｖｐｐ、６．２５ｋＨｚ、１０ｍ秒トーンバースト波、直流変動なし、ｆｓ＝１６．８４ｋＨｚで１６３８４サンプルで８００１〜８１６４サンプルポイントにトーンバースト信号がある。
【０００５】
また、図１１は図１０のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図であり、縦軸はｄＢ（０ｄＢ＝１Ｖｒｍｓ）、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【０００６】
さらに、一般的には、図１０に示すような極大過渡信号は、アンプ等の直流変動を誘発し、図１２に示すような直流分を持った波形となることが多く、多くは図１３に示すように低域に大きな盛り上がりとなって現れる。
【０００７】
図１２は図１０のトーンバースト部分に、１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例を示す図であり、縦軸に電圧Ｖ、横軸にサンプルポイント〔ポイント間隔は（１／１６３８４）秒〕を示しており、２８．２８Ｖｐｐ、６．２５ｋＨｚ、１０ｍ秒トーンバースト波、直流変動１Ｖ、ｆｓ＝１６．８４ｋＨｚで１６３８４サンプル、８００１〜８１６４サンプルポイントにトーンバースト信号がある。
【０００８】
図１３は図１２のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図であり、縦軸にｄＢ、横軸に周波数（Ｈｚ）を示している。
【０００９】
実際、周波数分析したい部分が過渡信号以外の部分の場合、これは邪魔以外の何者でもない。
【００１０】
図１４は、図１２に−６０ｄＢフラットのホワイトノイズを加えたものであるが、そのホワイトノイズの周波数特性を求めたいにも関わらず、そのＦＦＴ結果は、図１５に示すように、直流変動を受けた過渡信号の影響を多大に受け、所望の分析結果を得られない。
【００１１】
本発明は、上記問題点を除去し、過渡信号の影響を極力抑えることができるＦＦＴ分析方法及びＦＦＴ分析装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析方法であって、前記連続信号上の過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定し、窓関数の効果によって、前記過渡信号のＦＦＴ分析結果に与える影響を低減させることを特徴とする。
【００１４】
〔３〕分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析装置であって、前記連続信号上の過渡信号の入力タイミング信号が入力されるＡ／Ｄ変換開始指示部と、前記過渡信号を含んだ分析用信号が入力されるとともに、前記Ａ／Ｄ変換開始指示部からの前記過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定するためのトリガ出力信号が送られるＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部からの出力信号が送られるとともに、前記Ａ／Ｄ変換開始指示部からの前記トリガ出力信号が送られるＦＦＴ分析表示部とを備え、前記入力タイミング信号に同期して分析用データを取り始めることを特徴とする。
【００１５】
〔４〕分析には不要な過渡信号が乗っている連続信号を分析対象として時間軸で途切れなく連続して分析するＦＦＴ分析装置において、前記過渡信号を含む分析用信号が入力される閾値によるタイミング生成部と、前記過渡信号を含む分析用信号が入力されるとともに、閾値によるタイミング生成部からの前記過渡信号を意図的にＦＦＴ分析に必要なサンプリングポイントの端に設定するためのトリガ出力信号が入力されるＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部からの出力信号が入力されるとともに、前記閾値によるタイミング生成部からの前記トリガ出力信号が入力されるＦＦＴ分析表示部とを備え、前記閾値によるタイミング生成部からの閾値を超えた際に生成される前記トリガ信号出力によって、分析用データを取り始めることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施例を示すＦＦＴ分析方法を説明するブロック図である。
【００１９】
この図において、１はＦＦＴ用サンプル開始制御用タイミング信号Ｓ1 が送られるＦＦＴ分析開始指示部、２は極大過渡信号を含む分析用信号Ｓ2 が入力されるとともに、そのＦＦＴ分析開始指示部１からの出力信号が送られる信号入力ＦＦＴ分析部である。
【００２０】
以下、その動作について説明する。
【００２１】
ＦＦＴ分析開始指示部１は、ＦＦＴ用サンプル開始制御用タイミング信号Ｓ1 を受けて、信号入力ＦＦＴ分析部２に対して、ＦＦＴ開始（サンプル開始）の指示を出す。
【００２２】
それにより、前記した図１２もしくは図１４に示すような極大過渡信号を含む分析用信号のＦＦＴ処理をするサンプリングの様子は、図２または図４のようになる。ここで、図２は前記した図１２のトーンバースト部分に、１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例を示す図であり、縦軸に電圧Ｖ、横軸にサンプルポイント〔ポイント間隔は（１／１６３８４）秒〕を示しており、２８．２８Ｖｐｐ、６．２５ｋＨｚ、１０ｍ秒トーンバースト波、直流変動１Ｖ、ｆｓ＝１６．８４ｋＨｚで１６３８４サンプルで１０１〜２６４サンプルポイントにトーンバースト信号がある。
【００２３】
また、図４は前記した図２のトーンバースト部分に、１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例に雑音を加えたものであり、縦軸に電圧Ｖ、横軸にサンプルポイント〔ポイント間隔は（１／１６３８４）秒〕を示しており、２８．２８Ｖｐｐ、６．２５ｋＨｚ、１０ｍ秒トーンバースト波、直流変動１Ｖ、ｆｓ＝１６．８４ｋＨｚに１Ｈｚ当たり−６０ｄＢＶのホワイトノズルを加えての１６３８４ポイントサンプルで１０１〜２６４サンプルポイントにトーンバースト信号がある。
【００２４】
このように、本発明によれば、ＦＦＴ分析をする際、過渡信号のサンプル位置を意図的にサンプリングの中心からずらすことによって実現する。
【００２５】
なお、ＦＦＴ用サンプル開始制御用タイミング信号Ｓ1 は、極大過渡信号自身から作成してもよい。
【００２６】
ＦＦＴに必要なサンプルの始めか終わりの両端のどちらかに持っていくことにより、図９の窓関数による過渡信号の低減を図ることができる。
【００２７】
このように、図２は従来例で示した図１２と同一の過渡信号を、ＦＦＴ分析用サンプルの前方にて意図的にサンプルした例である。図９に示すハニング窓を乗じ、ＦＦＴ分析を行うと図３に示すようになる。図３は図２のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図であり、縦軸はｄＢ（０ｄＢ＝１Ｖｒｍｓ）、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００２８】
同様の方法でＦＦＴ分析を行った図１３の結果と比べてみると、過渡信号の影響が大きく低減されたことがわかる。
【００２９】
また、図４は、図１４と同じく過渡信号に−６０ｄＢＶフラットなホワイトノイズを加えたものであるが、そのＦＦＴ結果の図５は、意図した−６０ｄＢのフラットなノイズ成分が分析できていることが確認できる。なお、図５は図３と同様に縦軸はｄＢ（０ｄＢ＝１Ｖｒｍｓ）、横軸は周波数（Ｈｚ）を示している。
【００３０】
以下、さらに本発明の具体例を示す。
【００３１】
図６は本発明の実施例を示すＦＦＴ分析装置への第１の適用例を示す図である。
【００３２】
この図において、１０はＦＦＴ分析装置、１１は過渡信号入力タイミング信号Ｓ11が入力されるＡ／Ｄ変換開始指示部、１２は分析用信号Ｓ12が入力されるとともに、Ａ／Ｄ変換開始指示部１１からのトリガ出力信号Ｓ13が送られるＡ／Ｄ変換部、１３はそのＡ／Ｄ変換部１２からの出力信号Ｓ14が送られるとともに、Ａ／Ｄ変換開始指示部１１からのトリガ出力信号Ｓ13が送られるＦＦＴ分析表示部である。
【００３３】
このように、過渡信号の入力タイミングが分かれば、それの影響を最小に抑えるタイミングでＦＦＴ分析することが可能である。
【００３４】
したがって、ＦＦＴ分析装置１０で連続分析する場合等、低域等が大きく盛り上がり、解析の妨害となる現象を抑えることができる。なお、図中の破線矢印はどちらでも実現できる。
【００３５】
図７は本発明の実施例を示すＦＦＴ分析装置への第２の適用例を示す図である。
【００３６】
この図において、２０はＦＦＴ分析装置、２１は過渡信号を含む分析用信号Ｓ21が入力される閾値によるタイミング生成部、２２は過渡信号を含む分析用信号Ｓ21が入力されるとともに、閾値によるタイミング生成部２１からのトリガ出力信号Ｓ22が入力されるＡ／Ｄ変換部、２３はＡ／Ｄ変換部２２からの出力信号Ｓ23が入力されるとともに、閾値によるタイミング生成部２１からのトリガ出力信号Ｓ22が入力されるＦＦＴ分析表示部である。
【００３７】
このように、過渡信号を含む分析用信号Ｓ21自身から、ＦＦＴ分析タイミングを生成し、過渡信号の影響を抑えたＦＦＴ分析することも可能である。
【００３８】
ＦＦＴ分析装置２０で連続分析する場合等、低域等が大きく盛り上がり、解析の妨害となる現象を抑えることができる。なお、図中の破線矢印はどちらでも実現できる。
【００３９】
図８は本発明の実施例を示すアクティブソーナーにおける探信音の影響を最小にするブロック図である。
【００４０】
この図において、３１は聴音信号Ｓ31が入力されるＡ／Ｄ変換部、このＡ／Ｄ変換部３１には、サンプルクロック生成部３４からのサンプルクロックＳ32が入力され、Ａ／Ｄ変換部３１からの出力信号Ｓ33は処理開始スイッチ３２に送られる。また、サンプルクロック生成部３４からサンプルクロックＳ32が探信タイミング生成部３５に送られ、その探信タイミング生成部３５からの探信タイミング信号Ｓ36は探信音送波部へ送られるとともに、処理開始スイッチ３２に送られる。その処理開始スイッチ３２からの出力信号Ｓ34はＦＦＴプロセッサ３３に送られ、出力信号Ｓ35が得られる。
【００４１】
一般に、アクティブソーナーは、聴音信号に自身の探信音（残響を含む）を入力させてしまうことが多く、聴音信号のＦＦＴ分析処理に影響を与えてしまうことが多い。
【００４２】
本発明の構成により、ＦＦＴ用の信号処理のサンプルクロックと探信間隔生成のクロックをサンプルクロック生成部３４で、同一のものとし、同期を取り、処理開始スイッチ３２でＦＦＴ開始タイミングを合わせれば、前述のように過渡信号（探信音）を常にＦＦＴ分析において窓関数により影響を低減できる端に持っていくことが可能である。
【００４３】
このように、過渡信号の入力タイミングが既知の場合、容易に対処可能である。本発明の構成は、ＦＦＴ分析をデータの途切れなく行う場合（ＬＯＦＡＲ分析を行う場合等）特に有効である。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４６】
（Ａ）過渡信号の影響が大きく低減することができる。
【００４７】
（Ｂ）過渡信号の入力タイミングが分かれば、その影響を最小に抑えるタイミングでＦＦＴ分析することが可能である。したがって、ＦＦＴ分析装置で連続分析する場合等、低域等が大きく盛り上がり、解析の妨害となる現象を抑えることができる。
【００４８】
（Ｃ）過渡信号を含む分析用信号自身から、ＦＦＴ分析タイミングを生成し、過渡信号の影響を抑えたＦＦＴ分析することも可能である。ＦＦＴ分析装置で連続分析する場合等、低域等が大きく盛り上がり、解析の妨害となる現象を抑えることができる。
【００４９】
（Ｄ）ＦＦＴ用の信号処理のサンプルクロックと探信間隔生成のクロックをサンプルクロック生成部で、同一のものとし、同期を取り、処理開始スイッチでＦＦＴ開始タイミングを合わせれば、前述のように過渡信号（探信音）を常にＦＦＴ分析において窓関数により影響を低減できる端に持っていくことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示すＦＦＴ分析方法を説明するブロック図である。
【図２】  図１２のトーンバースト部分に１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例を示す図である。
【図３】  図２のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図である。
【図４】  図２のトーンバースト部分に１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例に雑音を加えた波形例を示す図である。
【図５】  図４のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図である。
【図６】  本発明の実施例を示すＦＦＴ分析装置への第１の適用例を示す図である。
【図７】  本発明の実施例を示すＦＦＴ分析装置への第２の適用例を示す図である。
【図８】  本発明の実施例を示すアクティブソーナーにおける探信音の影響を最小にするブロック図である。
【図９】  窓関数例（ハニング窓）を示す図である。
【図１０】  従来の時系列過渡信号の波形例を示す図である。
【図１１】  図１０のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図である。
【図１２】  図１０のトーンバースト部分に１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例を示す図である。
【図１３】  図１２のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図である。
【図１４】  図１２のトーンバースト部分に１Ｖの直流変動が加わった時系列過渡信号の波形例に雑音を加えた波形例を示す図である。
【図１５】  図１４のＦＦＴ（分析幅１Ｈｚ）結果を示す図である。
【符号の説明】
１    ＦＦＴ分析開始指示部
２    信号入力ＦＦＴ分析部
１０，２０    ＦＦＴ分析装置
１１    Ａ／Ｄ変換開始指示部
１２，２２，３１    Ａ／Ｄ変換部
１３，２３    ＦＦＴ分析表示部
２１    閾値によるタイミング生成部
３２    処理開始スイッチ
３４    サンプルクロック生成部
３５    探信タイミング生成部
【図１】
0004461574.tif 000002
【図２】
0004461574.tif 000003
【図３】
0004461574.tif 000004
【図４】
0004461574.tif 000005
【図５】
0004461574.tif 000006
【図６】
0004461574.tif 000007
【図７】
0004461574.tif 000008
【図８】
0004461574.tif 000009
【図９】
0004461574.tif 000010
【図１０】
0004461574.tif 000011
【図１１】
0004461574.tif 000012
【図１２】
0004461574.tif 000013
【図１３】
0004461574.tif 000014
【図１４】
0004461574.tif 000015
【図１５】
0004461574.tif 000016