JPH0123725B2 - - Google Patents
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- JPH0123725B2 JPH0123725B2 JP54160402A JP16040279A JPH0123725B2 JP H0123725 B2 JPH0123725 B2 JP H0123725B2 JP 54160402 A JP54160402 A JP 54160402A JP 16040279 A JP16040279 A JP 16040279A JP H0123725 B2 JPH0123725 B2 JP H0123725B2
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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〕
本発明は機械構造物あるいは制御装置の動特性
計測装置に係り、特に周期波励振によつて、対象
系の動特性を評価する周期波励振分析装置に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dynamic characteristic measuring device for a mechanical structure or a control device, and particularly relates to a periodic wave excitation method for evaluating the dynamic characteristics of a target system using periodic wave excitation. Regarding analysis equipment.
従来の正弦波励振による周波数特性分析装置に
は、同調フイルター方式によるアナログ式と計測
データをデジタル量で処理するフーリエ変換方式
によるデジタル式がある。前者は通常5Hz〜5000
Hzの周波数範囲で代表され、後者は特に1Hz以下
の低周波数領域までをカバーする特徴をもつ。
Conventional frequency characteristic analyzers using sine wave excitation include analog types using a tuning filter method and digital types using a Fourier transform method that processes measurement data in digital quantities. The former is usually 5Hz to 5000
It is represented by the frequency range of Hz, and the latter particularly has the characteristic of covering the low frequency range of 1 Hz or less.
これら従来方式の分析装置は機械インピーダン
ス分析器、伝達特性分析器あるいはサーボ分析器
という名称で代表される2点間の周波数伝達特性
分析器である。 These conventional analysis devices are two-point frequency transfer characteristic analyzers, typically called mechanical impedance analyzers, transfer characteristic analyzers, or servo analyzers.
従来方式の欠点は計測対象の2点間の伝達特性
しか求めることが出来ない点にある。
The drawback of the conventional method is that it can only determine the transfer characteristic between two points to be measured.
本発明の目的は機械構造物または制御系の周波
数特性を正弦波入力により評価するシステムにお
いて、計測対象の特定の2点間に限定することな
く、多点間の周波数特性を同時かつ、高速に分析
する周期波励振による周波数特性分析装置を提供
することにある。 The purpose of the present invention is to evaluate the frequency characteristics of a mechanical structure or a control system using a sine wave input in a system that evaluates the frequency characteristics of multiple points simultaneously and at high speed, without being limited to two specific points to be measured. An object of the present invention is to provide a frequency characteristic analysis device using periodic wave excitation for analysis.
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、周波数データが記憶されている出
力メモリ部と、該出力メモリ部の周波数データの
デジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変
換器と、該D/A変換器の出力信号によつて計測
対象物を励磁した応答値のアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器と、該A/D変換
器のデジタル信号を集録する集録メモリ部と、前
記D/A変換器および前記A/D変換器を制御す
るクロツク発振部とを備えた周期波励振分析装置
において、前記D/A変換器と前記クロツク発振
部との間に設けられ、前記クロツク発振部の出力
クロツクを出力用に分周する第一の分周器と、前
記A/D変換器と前記クロツク発振部との間に設
けられ、前記クロツク発振部の出力クロツクを集
録用に分周する第二の分周器とを備えたことによ
つて達成される。[Means for Solving the Problem] The above object is to provide an output memory section in which frequency data is stored, a D/A converter that converts a digital signal of the frequency data in the output memory section into an analog signal, and a An A/D converter that converts into a digital signal an analog signal of a response value obtained by exciting a measurement object by the output signal of the A/D converter, and an acquisition memory unit that acquires the digital signal of the A/D converter. , a periodic wave excitation analyzer comprising the D/A converter and a clock oscillation section for controlling the A/D converter, the periodic wave excitation analyzer being provided between the D/A converter and the clock oscillation section; a first frequency divider that divides the frequency of the output clock of the clock oscillation section for output; and a first frequency divider that is provided between the A/D converter and the clock oscillation section, and that divides the output clock of the clock oscillation section for acquisition. This is achieved by including a second frequency divider that divides the frequency.
D/A変換器、A/D変換器とクロツク発振部
との間にそれぞれ異なつた分周比が定められる分
周器をもつているため、多チヤンネルのデータの
集録が可能となる。
Since frequency dividers with different frequency division ratios are provided between the D/A converter, A/D converter, and clock oscillation section, it is possible to acquire multi-channel data.
第1図、第2図によつて本発明の同時計測を必
要とする背景について説明する。
The background that requires the simultaneous measurement of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図で、制御系10は入力部2、制御要素
4、制御対象6、出力部8をもち、この制御系1
0の周波数特性を明らかにするためには、入力部
2に正弦波発信器12を取り付け、出力部8、フ
イードバツク点14、必要に応じた計測点16,
18,20を同時に計測することによつて、46
の個々の特性あるいは制御系10の入出力特性が
評価出来る。 In FIG. 1, a control system 10 has an input section 2, a control element 4, a controlled object 6, and an output section 8.
In order to clarify the frequency characteristics of
By measuring 18 and 20 simultaneously, 46
The individual characteristics of the control system 10 or the input/output characteristics of the control system 10 can be evaluated.
第2図で、加振系40は入力部2、加振制御回
路30、加振機部32、この32に連結される加
振供試体34、フイードバツク信号36,38か
らなり、この加振系40において、入力部2に周
期波発振器12を取り付けて、加振供試体の機械
構造物の周波数特性を求めるためには、加振状態
計測量42、複数の応答計測量たとえば44,4
6および48を同時計測することが必要となる。 In FIG. 2, the excitation system 40 consists of an input section 2, an excitation control circuit 30, an excitation machine section 32, an excitation specimen 34 connected to this 32, and feedback signals 36 and 38. 40, the periodic wave oscillator 12 is attached to the input section 2, and in order to obtain the frequency characteristics of the mechanical structure of the excitation specimen, an excitation state measurement quantity 42, a plurality of response measurement quantities, for example 44, 4
It is necessary to measure 6 and 48 simultaneously.
本発明はデジタル方式で多点同時分析を高速で
可能とするもので、数少ないデータ点数で高速フ
ーリエ変換(以下FFTと略記する)を行なうこ
とにより、周期波励振による周波数特性分析を行
なう。 The present invention enables simultaneous multi-point analysis at high speed using a digital method, and performs frequency characteristic analysis using periodic wave excitation by performing fast Fourier transform (hereinafter abbreviated as FFT) with a small number of data points.
第3図により、実施例をもつて、本発明を説明
する。 The present invention will be explained with reference to FIG. 3 by way of an example.
周波数特性を分析せんとする対象系の入力部に
与える周期波発振部12を第3図において、周期
波数l(l≧1の整数)、データ長NDの周期波デ
ータを記憶した出力データブロツク60、そのブ
ロツクのデータ値を装置の内部または外部にもつ
クロツク発振部62、分周部63の出力クロツク
パルスで出力データをコントロールするためのた
とえばアナログカウンタ64とデータをアナログ
に変換するD/A変換器66、フイルタ68の出
力信号である周期波信号70、クロツクの周波数
を電圧に変換する周波数電圧(F/V)変換器7
2、その出力の周波数信号74、およびクロツク
発振部62の出力クロツクを集録用に分周する分
周器76から構成し、データ取込に関しては、m
チヤンネルの計測データ92をフイルタ96、分
周器76の出力クロツク84をコントロールされ
るサンプル・ホールド回路付マルチプレクサ98
とA/D変換器100を通して集録される各チヤ
ンネルのデータ長N1、チヤンネル数mの集録デ
ータブロツク104、それらの集録データエリア
106に取り込まれる。 In FIG. 3, the periodic wave oscillator 12 that supplies the input part of the target system whose frequency characteristics are to be analyzed is shown as an output data block that stores periodic wave data with a periodic wave number l (an integer of l≧1) and a data length N D. 60, a clock oscillation unit 62 which has the data value of the block inside or outside the device, an analog counter 64 for controlling the output data with the output clock pulse of the frequency dividing unit 63, and a D/A conversion for converting the data into analog. 66, a periodic wave signal 70 which is the output signal of the filter 68, and a frequency-voltage (F/V) converter 7 that converts the clock frequency into voltage.
2, the output frequency signal 74, and a frequency divider 76 that divides the output clock of the clock oscillator 62 for acquisition.
Channel measurement data 92 is passed through a filter 96, and a multiplexer 98 with a sample/hold circuit is controlled by the output clock 84 of the frequency divider 76.
The acquired data block 104 with the data length N 1 of each channel acquired through the A/D converter 100 and the number of channels m is captured into the acquired data area 106 .
かかる構成において、各チヤンネルの集録デー
タブロツク104に取り込まれるデータ長N1は
高速フーリエ変換(FFTと略記する)手法を用
いて、周波数分析を行なうため、nを正の整数と
して、N1=2nの点が要求され、nは小さい程、
高速処理が可能となる。また、N1に含まれる周
波数成分は周期波出力信号70より出力される基
本周波数の他に、制御系10、あるいは加振系4
0の非線形特性による歪のため高周波成分を含
む、したがつて、基本周波数の1波で分析するよ
りも、複数波のk波で分析した方が分析精度が向
上する。したがつて、データ長N1は基本周期波
数k波のデータ点数が2nになるようにとる。 In this configuration, the data length N 1 captured in the acquired data block 104 of each channel is determined by frequency analysis using a fast Fourier transform (abbreviated as FFT) method, so N 1 =2, where n is a positive integer. n points are required, and the smaller n is, the more
High-speed processing becomes possible. In addition to the fundamental frequency output from the periodic wave output signal 70, the frequency components included in N 1 are the frequency components of the control system 10 or the excitation system 4.
It contains high frequency components due to distortion due to the non-linear characteristics of 0. Therefore, analysis accuracy is improved by analyzing multiple k-waves rather than by analyzing one wave at the fundamental frequency. Therefore, the data length N 1 is set so that the number of data points of the fundamental period wave number k wave is 2 n .
また、データ集録チヤンネル数mのとき、A/
D変換器部へのクロツクは集録データブロツク1
04に取り込むに必要なクロツクのm倍のクロツ
クを必要とする。 Also, when the number of data acquisition channels is m, A/
The clock to the D converter section is acquired data block 1.
It requires m times as many clocks as the clock required to import into 04.
出力データ・ブロツク60は励振基本波のl波
(l≧1の偶数)を記憶させ、そのデータを出力
する場合の周期波出力信号70の周波数はD/A
変換器を制御する80の位置のクロツクレートで
決定される。出力信号の周波数を変化させる場合
にはクロツク発振部62のパレスレートを要求さ
れる変化率に応じて連続的に変化させればよい。 The output data block 60 stores the l wave (l≧1, even number) of the excitation fundamental wave, and the frequency of the periodic wave output signal 70 when outputting the data is D/A.
It is determined by the 80 position clock rate that controls the transducer. When changing the frequency of the output signal, the pulse rate of the clock oscillator 62 may be changed continuously in accordance with the required rate of change.
出力信号70の歪みを少なくするためには、出
力データフロツク60のデータ長N0を大きくす
る必要がある。また周波数電圧変換器72の出力
である周波数信号74によつて、ローパス・フイ
ルタ68のしや断周波数を制御する方式がとられ
る。この手段はデータを集録する側においても、
データのサンプリング誤差を防止するためにロー
パスフイルター96のしや断周波数が制御され
る。 In order to reduce the distortion of the output signal 70, it is necessary to increase the data length N0 of the output data block 60. Further, a method is adopted in which the cutoff frequency of the low-pass filter 68 is controlled by the frequency signal 74 which is the output of the frequency-voltage converter 72. This method also applies to the data acquisition side.
The cutting frequency of the low-pass filter 96 is controlled to prevent data sampling errors.
かかる構成において、本発明の主眼とするとこ
ろは、出力データブロツク長N0を極力大きくと
り、かつ、集録データブロツク長N1を極力少な
くする手段を提供することにあり、これが達成で
きる理由について以下説明する。 In such a configuration, the main purpose of the present invention is to provide a means for making the output data block length N0 as large as possible and reducing the acquired data block length N1 as much as possible.The reasons why this can be achieved are explained below. explain.
N0をN1に対してα倍するためには、分周器7
6で集録時のクロツクを1/αにする必要がある。
また、集録チヤンネル数がmのときは、80の位
置におけるクロツクレートをm倍にする必要があ
るため、出力側のクロツクレートは1/mにする
必要がある。しかし、mが大きいとき出力データ
ブロツク長N0が大きくとれない場合、m1、m2を
正の整数としてmを
m=m1×m2
に分解し、出力側の分周器63の分周器μ0を1/m1
とすることにより出力データブロツク長N0は
αN1のm2倍すなわち、N0=α・m2×N1にとる。 In order to multiply N 0 by α times N 1 , frequency divider 7
6, it is necessary to set the clock during acquisition to 1/α.
Furthermore, when the number of acquisition channels is m, the clock rate at the 80th position needs to be multiplied by m, so the clock rate on the output side needs to be 1/m. However, if m is large and the output data block length N 0 cannot be made large, m is decomposed into m = m 1 × m 2 by setting m 1 and m 2 as positive integers, and the output data block length N 0 is divided by the frequency divider 63 on the output side. By setting the frequency μ 0 to 1/m 1 , the output data block length N 0 is set to m 2 times αN 1 , that is, N 0 =α·m 2 ×N 1 .
また、集録データブロツク104に基本波をk
波集録することにより、集録データの分析精度を
向上させることが出来るが、集録データブロツク
をFFE処理するとデータ長N1という有限データ
のために周波数のもれが発生する。このもれを小
さくするためにはデータ長N1の中に基本波成分
の波数kは常に整数でなければならない。 Also, the fundamental wave is added to the acquired data block 104.
By acquiring waves, it is possible to improve the analysis accuracy of the acquired data, but when the acquired data block is subjected to FFE processing, frequency leakage occurs due to the finite data length N1 . In order to reduce this leakage, the wave number k of the fundamental wave component within the data length N1 must always be an integer.
この条件を満足するためには、集録用のクロツ
クレートを定める分周器76の分周比μ1は先の1/
αに対して
μ1=1/α×1/h
ここに、hはk=1・hで定まる正整数にとれ
ばよい。 In order to satisfy this condition, the frequency division ratio μ 1 of the frequency divider 76 that determines the clock rate for acquisition must be 1/
For α, μ 1 =1/α×1/h Here, h may be a positive integer determined by k=1·h.
集録データブロツクのデータ長の中に常に基本
周期波が整数波含まれるため、データ長N1は基
本周期波のみ分析する場合には波数k=3とする
ならばN1=26=64点もあれば十分である。なぜ
ならばN1=64のデータにFFT処理を施すと、周
波数成分はN1/2×1/k=32/3≒10.6次の高次成分
ま
で分析でき、制御系や加振系の歪成分の分析が正
確に行なうことが出来る。 Since the data length of the acquired data block always includes integer waves of fundamental period waves, the data length N 1 is N 1 = 2 6 = 64 points if the wave number k = 3 when analyzing only fundamental period waves. It is enough if there is. This is because when FFT processing is applied to N 1 = 64 data, frequency components can be analyzed up to N 1 /2 analysis can be performed accurately.
このように集録データブロツクのデータ長が小
さいと、多チヤンネルの集録が可能となり、1チ
ヤンネル当りのデータ処理時間も短くすむ。 When the data length of the acquired data block is small in this way, it becomes possible to acquire multiple channels, and the data processing time per channel can be shortened.
本発明によれば、多チヤンネルのデータ集録な
らびに周期波励振分析の高速処理を可能にするこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to perform multi-channel data acquisition and high-speed processing of periodic wave excitation analysis.
第1図、第2図は本発明を説明するための図、
第3図は本発明の一実施例を示す図である。
60……出力データブロツク、62……クロツ
ク発振部、64……アドレスカウンタ、63,7
6……分周器。
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the present invention,
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 60...Output data block, 62...Clock oscillator, 64...Address counter, 63,7
6... Frequency divider.
Claims (1)
と、該出力メモリ部の周波数データのデジタル信
号をアナログ信号に変換するD/A変換器と、該
D/A変換器の出力信号によつて計測対象物を励
磁した応答値のアナログ信号をデジタル信号に変
換するA/D変換器と、該A/D変換器のデジタ
ル信号を集録する集録メモリ部と、前記D/A変
換器および前記A/D変換器を制御するクロツク
発振部とを備えた周期波励振分析装置において、
前記D/A変換器と前記クロツク発振部との間に
設けられ、前記クロツク発振部の出力クロツクを
出力用に分周する第一の分周器と、前記A/D変
換器と前記クロツク発振部との間に設けられ、前
記クロツク発振部の出力クロツクを集録用に分周
する第二の分周器とを備えたことを特徴とする周
期波励振分析装置。1. An output memory section in which frequency data is stored, a D/A converter that converts the digital signal of the frequency data in the output memory section into an analog signal, and a measurement target using the output signal of the D/A converter. an A/D converter that converts an analog signal of a response value of exciting an object into a digital signal; an acquisition memory unit that acquires the digital signal of the A/D converter; the D/A converter and the A/D converter; In a periodic wave excitation analyzer equipped with a clock oscillator for controlling a converter,
a first frequency divider that is provided between the D/A converter and the clock oscillation section and divides the frequency of the output clock of the clock oscillation section for output; 1. A periodic wave excitation analyzer comprising: a second frequency divider provided between the clock oscillation section and the clock oscillation section for frequency-dividing the output clock of the clock oscillation section for acquisition.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16040279A JPS5684525A (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Analyzing device for excitation of periodic wave |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16040279A JPS5684525A (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Analyzing device for excitation of periodic wave |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5684525A JPS5684525A (en) | 1981-07-09 |
JPH0123725B2 true JPH0123725B2 (en) | 1989-05-08 |
Family
ID=15714160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16040279A Granted JPS5684525A (en) | 1979-12-12 | 1979-12-12 | Analyzing device for excitation of periodic wave |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5684525A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5882131A (en) * | 1981-11-12 | 1983-05-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Mechanical impedance measuring apparatus |
-
1979
- 1979-12-12 JP JP16040279A patent/JPS5684525A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5684525A (en) | 1981-07-09 |
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