JPH10160507A - ピーク検出装置 - Google Patents

ピーク検出装置

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JPH10160507A
JPH10160507A JP33470996A JP33470996A JPH10160507A JP H10160507 A JPH10160507 A JP H10160507A JP 33470996 A JP33470996 A JP 33470996A JP 33470996 A JP33470996 A JP 33470996A JP H10160507 A JPH10160507 A JP H10160507A
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JP
Japan
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data
peak
interpolation
sampling
converter
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Application number
JP33470996A
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English (en)
Inventor
Takashi Seike
高志 清家
Toshiyuki Matsuda
俊幸 松田
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アナログ信号のピークを低速なサンプリング
でも短時間に精度よく検出する。 【解決手段】 補間演算部25は、アナログ信号を所定
周期Tsでサンプリングして得られたデータの値をそれ
ぞれの波高値とするパルスの列と、次式の補間関数 H=〔( sinx)/x〕×W(x) (ただし、x=π・t・Ts、W(x)はx=0のとき
1、x=±pでほぼ0となるようにx=0をはさんで単
調変化する窓関数) との畳み込み演算によって、A/D変換によって得られ
たデータの所定周期Ts間を補間する補間データを求め
る。ピーク値検出手段30は、サンプリングデータおよ
び補間データに基づいてアナログ信号のピーク値を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ信号をサ
ンプリングしてディジタル信号に変換してから、そのピ
ークを検出するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】アナログ信号に対する各種の測定を行う
装置では、図7に示すように、アナログ信号S(t)
を、A/D変換器1によって一定のサンプリング周期で
サンプリングしてディジタルのデータに変換してサンプ
リングデータメモリ2に記憶し、この記憶したデータに
基づいて測定を行うようにしており、例えば、アナログ
信号のピークを求める場合には、ピーク値検出手段3が
サンプリングデータメモリ2に記憶されているデータの
中で最大のものをピーク値Pとして出力するようにして
いる。
【0003】しかし、A/D変換によるサンプリング
は、入力されるアナログ信号のレベルの変化とは無関係
な一定の周期で行われるので、アナログ信号のレベルが
ピークに達したタイミングにサンプリングが行われると
は限らない。
【0004】このため、アナログ信号のレベルのピーク
を正確に検出するためには、アナログ信号に対するサン
プリングを長時間連続して行なうか、A/D変換器1の
サンプリング周波数をアナログ信号の周波数帯に対して
極端に高くして、サンプリングデータ数を多くして、ア
ナログ信号のピークにできるだけ近いデータを見つける
ようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなピークの検出方法では、大量のデータを記憶して
おくために大容量のメモリが必要になり、また、極めて
高速なA/D変換器が必要になるという問題がある。
【0006】本発明は、この問題を解決したピーク検出
装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のピーク検出装置は、アナログ信号を所定周
期Tsでサンプリングしてディジタルのデータに変換す
るA/D変換器(21)と、前記A/D変換器から出力
されたデータの値をそれぞれの波高値とし前記所定周期
Tsで前記サンプリングした順に発生するパルスの列
と、次式の補間関数 H=〔( sinx)/x〕×W(x) (ただし、x=π・t・Ts、W(x)はx=0のとき
1、x=±pでほぼ0となるようにx=0をはさんで単
調変化する窓関数) との畳み込み演算によって、前記A/D変換器から出力
されたデータの前記所定周期Ts間を補間する補間デー
タを求める補間データ演算手段(27)と、前記A/D
変換器から出力されたデータと前記補間データ演算手段
によって求められた補間データとに基づいて前記アナロ
グ信号のピーク値を求めるピーク値検出手段(30)と
を備えている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、測定装置等に設けられる
一実施形態のピーク検出装置20の構成を示している。
【0009】このピーク検出装置20は、入力端子に入
力されるアナログ信号S(t)をA/D変換器21によ
って所定周波数fs(=1/Ts、例えば64kHz)
のサンプリング信号でサンプリングしてディジタルのデ
ータに変換し、そのデータD(1)、D(2)、…、D
(N)を図2に示すようにサンプリングデータメモリ2
2に記憶する。
【0010】なお、ここで、アナログ信号S(t)の最
高周波数は、A/D変換器21のサンプリング周波数f
sの1/2以下(例えば20kHz以下)に制限されて
いるものとする。したがって、各サンプリング周期Ts
の間でアナログ信号のレベルは、1つ以下の極値しか持
たない。
【0011】補間演算部25は、ディジタル信号に対す
る高速演算処理が可能なディジタルシグナルプロセッサ
からなり、粗ピーク検出手段26と、補間データ演算手
段27と、補間データメモリ28とによって構成されて
いる。
【0012】粗ピーク検出手段26は、サンプリングデ
ータメモリ22に所定数Nのデータが記憶されると、そ
のN個のデータの中から例えば値の大きい上位3つのデ
ータを見つける(周期的なアナログ信号のピークを求め
る場合には上位1つのデータでもよい)。
【0013】ここで、例えば図3の(a)に示すよう
に、サンプリングして得たN個のデータのうち、a番目
のデータD(a)が最大であるとすると、補間データ演
算手段27は、(a−1)番目のデータD(a−1)と
a番目のデータD(a)の間およびa番目のデータD
(a)と(a+1)番目のデータD(a+1)の間を補
間対象区間とし、図3の(b)のように、D(1)から
D(a)までのデータの値をそれぞれ波高値とし周期T
sと等しい間隔でサンプリングした順に発生するインパ
ルスの列と、次式で表される補間関数 H=〔( sinx)/x〕×W(x) ……(1) (ただし、x=π・t・Ts、W(x)はx=0のとき
1、x=±pでほぼ0となるようにx=0をはさんで単
調変化する窓関数) との畳み込み演算によって、サンプリングデータメモリ
22に記憶されている(a−1)番目のデータD(a−
1)とa番目のデータD(a)との間およびa番目のデ
ータD(a)と(a+1)番目のデータD(a+1)の
間を補間するデータを求める。
【0014】即ち、図3の(b)に示したパルス列にお
いて、時刻t=n・Ts(nは整数)以外ではレベルが
零である。そこで、例えば、図3の(c)のように各パ
ルスの間をM等分する各タイミングn・Ts+k・Ts
/M(kは1〜M−1)のデータを零とすれば、データ
の列は、サンプリングして得た各データの間に零のデー
タがM−1個ずつ連続して挿入されたものとなり、見か
け上のサンプリング周波数がM倍になる(零補間)。な
お、Mの値は検出するピーク値の許容誤差に応じて設定
する(例えば64等)。
【0015】補間データ演算手段27は、この零補間に
よって得られるパルス列と前記した式(1)との畳み込
み演算を時刻t=(a−1)Ts+Ts/Mから時刻t
=(a+1)Ts−Ts/Mの範囲についてTs/M間
隔で行うことによって、図3の(a)に示すように、デ
ータD(a+1)とD(a)の間およびデータD(a)
とD(a+1)の間をTs/M間隔で補間する2(M−
1)個の補間データda-1 (1)、da-1 (2)、…
…、da-1 (M−1)、da (1)、da (2)、…
…、da (M−1)を求める。
【0016】ここで、補間データda-1 (b)は次式
(2)または式(3)の畳み込み演算によって求められ
る。 da-1 (b)=ΣD〔(a+1)+i〕 ×〔1/π・Ts(i−b/M)〕 × sin〔π・Ts(i−b/M)〕 ×W(i−b/M) ……(2) da-1 (b)=ΣD(a+i) ×{1/π・Ts〔i−(M−b)/M)} × sin{π・Ts〔i−(M−b)/M〕} ×W〔i−(M−b)/M〕 ……(3) ここで、記号Σはi=−pからpまでの総和をとるもの
とする。
【0017】なお、式(1)の( sinx)/xの項は、
図4の(a)に示すように、0±fs/2の方形の通過
特性を有するローパスフィルタの伝達関数を表し、W
(x)の項は、図4の(a)の通過特性を同図の(b)
に示すようになだらかにして、演算結果にリップル成分
が含まれないようにするものである。
【0018】つまり、この補正関数Hによる演算は、図
3の(b)に示したパルス列を図4の(a)の特性のフ
ィルタに入力したときのTs/M時間毎の応答を求めて
いることになり、これはアナログ信号S(t)をTs/
Mの分解能で再現させたものに他ならない。
【0019】補間データ演算手段27は、粗ピーク検出
手段26が検出した2番目に大きなデータと、3番目に
大きなデータについても、前記同様の畳み込み演算を行
って、そのデータの前後の区間の補間データを求める。
なお、このようにサンプリングしたデータのうち、値が
大きい複数のデータについて補間データを求めているの
で、例えば図5に示すように、A/D変換器21がサン
プリングした最大のデータD(a)の前後の区間にアナ
ログ信号S(t)のピークPが存在しない場合でも、そ
のピークを見逃さないで済む。
【0020】このようにして補間データ演算手段27で
求められた補間データは、補間データメモリ28に記憶
される。
【0021】ピーク値検出手段30は、補間データメモ
リ28に記憶された補間データおよび粗ピーク検出手段
26によって検出された最大のデータD(a)のうち
で、最も大きいデータ(図3では補間データd
a (4))を、入力されたアナログ信号のピーク値Pと
して検出する。この検出されたピーク値Pは、例えば図
示しない表示器に表示される。
【0022】以上のように、このピーク検出装置20で
は、A/D変換器21によってサンプリングしたデータ
を波高値とするパルス列と、0±fs/2の方形の通過
特性を有するローパスフィルタの伝達関数に窓関数Wを
乗じた補正関数Hとの畳み込み演算によって、A/D変
換器で得られたデータの間を補間するデータを求めて、
アナログ信号のピーク値を求めるようにしているから、
前記したように、入力するアナログ信号の最高周波数
(20kHz)に対してA/D変換器21のサンプリン
グ周波数を格別高くする必要がなく、また、サンプリン
グを長時間連続して行う必要がない。また、A/D変換
器21でサンプリングしたデータに基づいて、補間デー
タを求める範囲を限定するようにしているので、データ
を記憶しておくためのメモリの容量も少なくて済み、ピ
ーク値を効率的に求めることができる。
【0023】
【他の実施の形態】前記実施形態では、サンプリングし
て得られたデータのうち、値の大きいデータの前後の区
間の全域を一定の時間間隔で補間するようにしていた
が、補間データメモリ28の容量に余裕がある場合に
は、サンプリングしたデータの全ての間の補間データを
求めて、サンプリングしたデータと補間データのなかか
らピークを求めるようにしてもよい。
【0024】また、前記実施形態では補間対象となる区
間の補間データを一定の補間間隔で全て求めてからピー
ク値を求めるようにしていたが、補間するデータの間隔
を除々に狭めながら逐次補間データを求めて、より効率
的にピーク値を求めることも可能である。
【0025】即ち、図6の(a)に示すように、最大の
データD(a)の前後Ts/2の補間データd(1)、
d(2)を求めてその両者とデータD(a)のうちで最
も大きいデータd(2)を求め、図6の(b)に示すよ
うにそのデータd(2)の前後Ts/4の補間データd
(3)、d(4)を求めてその両者とデータd(2)の
うちで最も大きいデータd(4)を求める、という処理
をN回行ってピークを求める。ここで、Nが6であれ
ば、前記実施形態でMを64にした場合と同等の分解能
でピーク値を求めることができる。この方法では、補間
データを求める回数が2N回で済み、メモリの容量もさ
らに少なくて済みより高速なピーク検出が可能になる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のピーク検
出装置は、A/D変換器によってサンプリングしたデー
タを波高値とするパルス列と、0±fs/2の方形の通
過特性を有するローパスフィルタの伝達関数に窓関数を
乗じた補間関数との畳み込み演算によって、A/D変換
器で得られたデータの間を補間する補間データを求め、
A/D変換器で得られたデータとこの補間データとに基
づいてアナログ信号のピーク値を求めるようにしてい
る。
【0027】このため、入力するアナログ信号の最高周
波数に対しサンプリング周波数が格別高くないA/D変
換器を用いても、また長時間連続してサンプリングを行
なわなくても、そのアナログ信号のピーク値を高い精度
で検出することができる。また、A/D変換器で得られ
るデータの間の任意の区間についての補間データを求め
ることができるので、データの記憶に必要なメモリの容
量が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図
【図2】サンプリングデータメモリに記憶されたデータ
の例を示す図
【図3】一実施形態の要部の動作を説明するための図
【図4】補間関数の伝達特性を表す図
【図5】アナログ信号とサンプリングデータを示す図
【図6】本発明の他の実施形態の動作を説明するための
【図7】従来装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
20 ピーク検出装置 21 A/D変換器 22 サンプリングデータメモリ 25 補間演算部 26 粗ピーク検出手段 27 補間データ演算手段 28 補間データメモリ 30 ピーク値検出手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年1月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図 1】
【図 2】
【図 5】
【図 3】
【図 4】
【図 6】
【図 7】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アナログ信号を所定周期Tsでサンプリン
    グしてディジタルのデータに変換するA/D変換器(2
    1)と、 前記A/D変換器から出力されたデータの値をそれぞれ
    の波高値とし前記所定周期Tsで前記サンプリングした
    順に発生するパルスの列と、次式の補間関数 H=〔( sinx)/x〕×W(x) (ただし、x=π・t・Ts、W(x)はx=0のとき
    1、x=±pでほぼ0となるようにx=0をはさんで単
    調変化する窓関数) との畳み込み演算によって、前記A/D変換器から出力
    されたデータの前記所定周期Ts間を補間する補間デー
    タを求める補間データ演算手段(27)と、前記A/D
    変換器から出力されたデータと前記補間データ演算手段
    によって求められた補間データとに基づいて前記アナロ
    グ信号のピーク値を求めるピーク値検出手段(30)と
    を備えたピーク検出装置。
JP33470996A 1996-11-29 1996-11-29 ピーク検出装置 Pending JPH10160507A (ja)

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