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JP2002257874A - Measuring method for a specified cycle - Google Patents

Measuring method for a specified cycle

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Publication number
JP2002257874A
JP2002257874A JP2001061609A JP2001061609A JP2002257874A JP 2002257874 A JP2002257874 A JP 2002257874A JP 2001061609 A JP2001061609 A JP 2001061609A JP 2001061609 A JP2001061609 A JP 2001061609A JP 2002257874 A JP2002257874 A JP 2002257874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measuring
sampling
trigger
frequency
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001061609A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Suzuki
守 鈴木
Kenichiro Yuasa
健一郎 湯浅
Masatomo Kobayashi
賢知 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP2001061609A priority Critical patent/JP2002257874A/en
Publication of JP2002257874A publication Critical patent/JP2002257874A/en
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring method for a specified cycle, using a simple circuit structure that can suppress power consumption and accurately measure a signal cycle of a specified frequency for a measuring method for the specified cycle needed, for example, in a method measuring the average value of a pulse which contains higher harmonics. SOLUTION: The autocorrelation function of a corresponding input measuring signal is determined from sampling the data that the input measuring signal is sampled, and the signal cycle of the specified frequency is determined in a predicted range, based on the autocorrelation function. After triggering to the input-measuring signal under prescribed trigger conditions, the timing for a next trigger is limited in the predictive range and a time between the trigger and the next trigger is then pound as the period.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高調波を含
む脈動の平均値を測定する方法において必要とされる特
定周期を測定する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a specific period required in a method for measuring an average value of pulsations including, for example, harmonics.

【0002】[0002]

【従来の技術】高調波を含む脈動は、例えば、管内を流
れる流体の流量や圧力等、あるいは電源から供給される
電流や印加電圧等に現れる。例えば、配管内を流れるガ
スや液体等の流体は、外部から配管系に伝達される振動
により脈動を含んでいる。外部振動源から配管経路へ伝
達される振動としては、例えば、ガスエンジンヒートポ
ンプ(以下、GHPという)やガスエンジン発電機のガ
スエンジンやコンプレッサ等で発生した振動(5〜20
0Hz)がある。GHPは、ガスを燃焼させて燃焼室内
のピストンを往復運動させ、それを回転運動に変換する
ガスエンジンを有している。
2. Description of the Related Art A pulsation including a harmonic appears in, for example, a flow rate and a pressure of a fluid flowing in a pipe, or a current and an applied voltage supplied from a power supply. For example, a fluid such as a gas or a liquid flowing in a pipe includes pulsation due to vibration transmitted from the outside to the pipe system. Examples of the vibration transmitted from the external vibration source to the piping path include, for example, vibrations (5 to 20) generated by a gas engine heat pump (hereinafter, referred to as GHP), a gas engine of a gas engine generator, a compressor, or the like.
0 Hz). The GHP has a gas engine that burns gas, reciprocates a piston in a combustion chamber, and converts it into rotational movement.

【0003】このようなGHPから発生する振動は、ピ
ストンの往復運動や回転系の回転運動に基づく基本周波
数とその高調波成分とを有している。この基本周波数及
びその高調波成分の振動が配管系に伝達されると、管内
を流れる流体は、それら各周波数成分を合成した振動波
形を持つ脈流となる。
[0003] The vibration generated from such a GHP has a fundamental frequency based on the reciprocating motion of the piston and the rotational motion of the rotating system and its harmonic components. When the vibration of the fundamental frequency and its harmonic components is transmitted to the piping system, the fluid flowing in the pipe becomes a pulsating flow having a vibration waveform obtained by synthesizing the respective frequency components.

【0004】このように複数の高調波が重畳した振動波
形の脈流で管内を流れる流体流量の平均値を測定する方
法として、本願出願人による先の特許出願(特願200
0−387905号)で提案されている方法がある。こ
の提案された方法によれば、データサンプリング期間中
のGHPガスエンジンの回転数が一定(すなわち、サン
プリング期間中に伝達される振動成分の基本周波数が一
定)であると仮定して、データサンプリング期間中の当
該振動振幅成分の総和が0になるようにサンプリングパ
ラメータを設定することにより、複雑な演算をせずに算
術平均だけで平均流量が得られる。
As a method for measuring the average value of the flow rate of a fluid flowing through a pipe with a pulsating flow having a vibration waveform in which a plurality of harmonics are superimposed, a patent application filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 200
No. 0-387905). According to the proposed method, it is assumed that the rotation speed of the GHP gas engine during the data sampling period is constant (that is, the fundamental frequency of the vibration component transmitted during the sampling period is constant). By setting the sampling parameters so that the sum of the vibration amplitude components becomes zero, an average flow rate can be obtained only by arithmetic averaging without performing complicated calculations.

【0005】ところでこの方法は、サンプリング期間中
に伝達される振動成分の基本周波数が既知であることを
前提としている。しかしながら、GHPの回転数は使用
モードに応じて変動するため、上記の平均流量測定方法
を実施するには、高調波成分が重畳している脈動の現実
の基本周波数(基本周期)を予め正確に測定しておく必
要があるが、上記出願には基本周期の測定方法について
は何ら開示がない。
[0005] This method is based on the premise that the fundamental frequency of the vibration component transmitted during the sampling period is known. However, since the rotation speed of the GHP fluctuates according to the use mode, in order to implement the above average flow rate measuring method, the actual fundamental frequency (basic period) of the pulsation on which the harmonic component is superimposed is accurately determined in advance. Although it is necessary to measure it, the above application does not disclose any method for measuring the fundamental period.

【0006】基本周期等の特定周期(特定周波数)を測
定する従来方法としては、測定信号を特定周波数の高調
波成分を遮断するローパスフィルタ(低域通過フィル
タ)を通過させて高調波成分を取り除き、基本周波数を
測定する方法が知られている。例えば、入力回路をAC
(交流)カップリング(結合)にして入力測定信号のD
C(直流)成分を除去し、次いでローパスフィルタを通
過させて入力測定信号の高調波成分を除去する。次い
で、所定のトリガ条件でトリガをかけて、トリガがかか
った時点から次にトリガがかかる時点までの時間を測定
することにより、基本周波数の波形の周期を計測する。
トリガ条件は、例えば、トリガレベル=0V、トリガス
ロープ=“+”(負(−)レベルから正(+)レベルに
0Vを過ぎる)である。
As a conventional method for measuring a specific period (specific frequency) such as a basic period, a measurement signal is passed through a low-pass filter (low-pass filter) for cutting off harmonic components of the specific frequency to remove the harmonic components. A method for measuring a fundamental frequency is known. For example, if the input circuit is AC
(AC) coupling (coupling) and D of input measurement signal
The C (direct current) component is removed, and then passed through a low-pass filter to remove the harmonic components of the input measurement signal. Next, a trigger is applied under a predetermined trigger condition, and the period from the time when the trigger is applied to the time when the next trigger is applied is measured, thereby measuring the period of the waveform of the fundamental frequency.
The trigger condition is, for example, a trigger level = 0 V and a trigger slope = “+” (0 V passes from a negative (−) level to a positive (+) level).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基本周
波数に対し1オクターブ(oct)しか離れていない2
次高調波あるいはさらに高次の高調波の振幅レベルが大
きいと、ロールオフ特性が6dB/octや12dB/
oct程度のローパスフィルタではこれら高調波成分を
完全に取り除くことができず、基本周波数の時間波形に
高調波が重畳した歪んだ波形となる。重畳した高調波成
分の振幅レベルが大きいと波形の歪みは顕著になり、求
めようとする特定周期内で信号がセロレベルを過ぎる不
要なゼロクロス点が発生する。このため、ローパスフィ
ルタを通過した測定信号に対して上記トリガ条件でトリ
ガをかけると不要なゼロクロス点で次のトリガがかかっ
てしまい、正確な特定周期が測定できなくなる場合が生
じる。
However, there is only 2 octaves (oct) away from the fundamental frequency.
If the amplitude level of the second harmonic or higher harmonics is large, the roll-off characteristic becomes 6 dB / oct or 12 dB /
With a low-pass filter of about oct, these harmonic components cannot be completely removed, resulting in a distorted waveform in which the harmonics are superimposed on the time waveform of the fundamental frequency. If the amplitude level of the superimposed harmonic component is large, the distortion of the waveform becomes remarkable, and an unnecessary zero cross point where the signal passes the cell level within a specific period to be obtained is generated. Therefore, if a trigger is applied to the measurement signal that has passed through the low-pass filter under the above-described trigger condition, the next trigger is applied at an unnecessary zero-crossing point, and an accurate specific cycle may not be measured.

【0008】これを改善するには、ローパスフィルタの
カットオフ周波数を低くしたりロールオフ特性を急峻に
したりしてフィルタの周波数遮断特性を向上させること
が考えられるが、これは測定に要するコストを上昇させ
てしまい現実的でない。
To improve this, it is conceivable to lower the cut-off frequency of the low-pass filter or to sharpen the roll-off characteristic to improve the frequency cutoff characteristic of the filter. However, this reduces the cost required for measurement. It is unrealistic to raise it.

【0009】また、特定周期を測定する他の従来方法と
して、スライディングサーチ法を適用して測定信号の自
己相関関数を求め、これに基づいて特定周期を得る方法
が知られている。
As another conventional method for measuring a specific period, a method is known in which a sliding search method is applied to obtain an autocorrelation function of a measurement signal, and a specific period is obtained based on the function.

【0010】この方法は、アナログの測定信号に対し
て、測定したい基本周波数の2倍以上のサンプリング周
波数でサンプリングし、且つ、測定したい基本周波数信
号の周期の2倍以上のサンプリング時間でデータを収集
する。そして、収集したサンプリングデータにスライデ
ィングサーチ法を適用して自己相関関数を得る。得られ
た自己相関関数において相関係数が最大となる時点を求
め、基準時点から当該時点までの時間を特定周波数信号
の周期とする。
In this method, an analog measurement signal is sampled at a sampling frequency that is at least twice the fundamental frequency to be measured, and data is collected at a sampling time that is at least twice the period of the fundamental frequency signal to be measured. I do. Then, a sliding search method is applied to the collected sampling data to obtain an autocorrelation function. The time point at which the correlation coefficient becomes maximum in the obtained autocorrelation function is determined, and the time from the reference time point to the time point is defined as the period of the specific frequency signal.

【0011】しかしながら、上記自己相関関数を用いた
特定周期の測定方法で正確に特定周期を求めるには、測
定の時間分解能をできるだけ高くする必要がある。その
ため、上述のような測定したい特定周波数の2倍以上の
サンプリング周波数では足らず、それより十分高い(例
えば10倍以上の)サンプリング周波数でサンプリング
することが要求される。例えば、5Hz〜50Hzの範
囲にある基本周波数信号の周期を求めようとすれば、サ
ンプリング周波数fs=500Hz程度を必要とする。
このため、高速なA/D(アナログ/デジタル)変換器
が必要になり、回路が複雑になると共に消費電力が大き
くなってしまうという問題が発生する。
However, in order to accurately obtain a specific period by the method of measuring a specific period using the autocorrelation function, it is necessary to increase the time resolution of the measurement as much as possible. For this reason, a sampling frequency that is twice or more the specific frequency to be measured as described above is not enough, and it is required to perform sampling at a sufficiently higher sampling frequency (for example, ten times or more). For example, in order to determine the period of the fundamental frequency signal in the range of 5 Hz to 50 Hz, a sampling frequency fs = about 500 Hz is required.
For this reason, a high-speed A / D (analog / digital) converter is required, which causes a problem that a circuit becomes complicated and power consumption increases.

【0012】さらに、スライディングサーチ法を適用す
るためには、測定したい基本周波数信号の周期の少なく
とも2倍以上のサンプリング時間だけデータを収集しな
ければならないので、サンプリング周波数fsが高くな
ると、大きなデータバッファを備えた相関計を用意しな
ければならず、回路が複雑になると共に消費電力が大き
くなってしまうという問題が発生する。従って、正確な
測定をしようとすると、自己相関関数を用いた特定周期
の測定方法では測定コストが上昇してしまう。
Furthermore, in order to apply the sliding search method, data must be collected for a sampling time at least twice as long as the period of the fundamental frequency signal to be measured. Therefore, when the sampling frequency fs is increased, a large data buffer is required. Therefore, there is a problem that the circuit becomes complicated and the power consumption increases. Therefore, if an accurate measurement is to be performed, the measurement cost is increased by a specific period measurement method using an autocorrelation function.

【0013】本発明の目的は、簡単な回路構成で消費電
力を抑え、且つ正確に特定周波数の信号の周期を測定で
きる特定周期の測定方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for measuring a specific period, which can suppress the power consumption with a simple circuit configuration and accurately measure the period of a signal of a specific frequency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的は、入力測定信
号をサンプリングしたサンプリングデータから当該入力
測定信号の自己相関関数を求め、前記自己相関関数に基
づいて、特定周波数の信号の周期を所定の予測範囲で求
め、入力測定信号に対し所定のトリガ条件でトリガをか
けた後、次のトリガがかかる時期を前記予測範囲内に制
限し、前記トリガ及び前記次のトリガ間の時間を前記周
期として求めることを特徴する特定周期の測定方法によ
って達成される。
An object of the present invention is to obtain an autocorrelation function of an input measurement signal from sampling data obtained by sampling the input measurement signal, and to determine a period of a signal of a specific frequency based on the autocorrelation function. Obtained in the prediction range, after triggering the input measurement signal under a predetermined trigger condition, limit the time when the next trigger is applied within the prediction range, and set the time between the trigger and the next trigger as the cycle. This is achieved by a method of measuring a specific period, which is characterized in that it is determined.

【0015】上記本発明の特定周期の測定方法におい
て、前記入力測定信号のDC成分を除去してからサンプ
リングすることを特徴する。
In the method for measuring a specific period of the present invention, sampling is performed after removing a DC component of the input measurement signal.

【0016】上記本発明の特定周期の測定方法におい
て、前記入力測定信号に含まれる高調波成分をある程度
取り除いてからサンプリングすることを特徴する。
In the above-described method of measuring a specific period, the sampling is performed after removing a harmonic component contained in the input measurement signal to some extent.

【0017】上記本発明の特定周期の測定方法におい
て、前記入力測定信号を前記特定周波数の2倍以上10
倍以下のサンプリング周波数でサンプリングし、且つ、
前記特定周波数の信号の周期の2倍以上のサンプリング
時間でデータを収集することを特徴する。
In the method for measuring a specific period according to the present invention, the input measurement signal may be at least twice as large as the specific frequency.
Sampling at a sampling frequency of twice or less, and
The method is characterized in that data is collected at a sampling time that is at least twice the period of the signal of the specific frequency.

【0018】上記本発明の特定周期の測定方法におい
て、収集したサンプリングデータにスライディングサー
チ法を適用して前記自己相関関数を求めることを特徴す
る。
In the above-described method of measuring a specific period according to the present invention, the autocorrelation function is obtained by applying a sliding search method to the collected sampling data.

【0019】上記本発明の特定周期の測定方法におい
て、前記自己相関関数から相関係数の最大となる時間t
1を求め、前記特定周波数の信号の周期の前記予測範囲
tを、t1−s/2≦t≦t1+s/2(但し、sはサ
ンプリングの時間分解能で、サンプリング周波数の逆
数)とすることを特徴する。
In the method for measuring a specific period according to the present invention, the time t at which the correlation coefficient becomes the maximum from the autocorrelation function.
1 is obtained, and the prediction range t of the cycle of the signal of the specific frequency is set to t1−s / 2 ≦ t ≦ t1 + s / 2 (where s is the time resolution of sampling and the reciprocal of the sampling frequency). I do.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による特定
周期の測定方法について図1乃至図3を用いて説明す
る。まず、本実施の形態による特定周期の測定方法を実
現する測定装置の概略構成を図1を用いて説明する。本
測定装置1は、アナログの測定信号が入力する不図示の
入力段と、入力段の次段に配置されたローパスフィルタ
10とを有している。入力段は、測定信号のDC成分を
除去するACカップリング又はDC成分を除去しないD
Cカップリングのいずれかに切替えることができるよう
になっている。ローパスフィルタ10は、本例では5H
z〜50Hzの範囲にある特定周波数fの高調波成分を
ある程度取り除くことを目的に設けられており、従来と
同程度のフィルタ特性を有するローパスフィルタで充分
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for measuring a specific period according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of a measuring apparatus for realizing the measuring method of a specific cycle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The measuring apparatus 1 has an input stage (not shown) to which an analog measurement signal is input, and a low-pass filter 10 arranged next to the input stage. The input stage may be AC coupled to remove the DC component of the measurement signal or D
It can be switched to one of the C couplings. The low-pass filter 10 is 5H in this example.
The low-pass filter is provided for the purpose of removing some harmonic components of the specific frequency f in the range of z to 50 Hz to a certain extent, and a low-pass filter having filter characteristics comparable to those of the related art is sufficient.

【0021】ローパスフィルタ10の次段にはトリガ回
路20及びトリガ条件設定回路50が配置されている。
トリガ回路20は、トリガ条件設定回路50からの制御
に基づき、所定のトリガ条件で入力測定信号に対してト
リガをかけることができるようになっている。
A trigger circuit 20 and a trigger condition setting circuit 50 are arranged next to the low-pass filter 10.
The trigger circuit 20 can apply a trigger to an input measurement signal under predetermined trigger conditions based on control from the trigger condition setting circuit 50.

【0022】トリガ条件設定回路50は、トリガレベル
及びトリガスロープ等のトリガ条件の設定に加えて、ト
リガがかかる時期を制限するトリガ時期制限回路(図示
せず)を有している。トリガ時期制限回路は、測定装置
1の各回路間の同期をとる不図示のクロック装置から供
給されるクロック信号に基づいて、トリガ回路20で最
初のトリガをかけた後に次のトリガがかかる時期を制限
する機能を有している。例えば、最初のトリガが時刻t
0=0でかかったとすると、次のトリガはA≦t1≦B
の範囲に入るまでかからないようになっている。値A及
びBは、例えば、A/D変換器30におけるサンプリン
グパラメータの一つであるサンプリング時間分解能sの
値を用いて、A=−s/2、B=+s/2が設定され
る。また、トリガ条件設定回路50は上記クロック信号
に基づいて、最初のトリガから次のトリガがかかる時間
を特定周波数fの信号の周期Tとして測定しており、測
定された周期Tを所定の処理系(不図示)に出力できる
ようになっている。
The trigger condition setting circuit 50 has a trigger time limit circuit (not shown) for limiting the trigger time in addition to the setting of the trigger conditions such as the trigger level and the trigger slope. The trigger timing limiting circuit determines a timing at which the next trigger is applied after the first trigger is applied by the trigger circuit 20 based on a clock signal supplied from a clock device (not shown) that synchronizes the circuits of the measuring device 1. Has a function to restrict. For example, the first trigger is time t
Assuming that 0 = 0, the next trigger is A ≦ t1 ≦ B
It does not take until it enters the range. As the values A and B, for example, A = −s / 2 and B = + s / 2 are set using the value of the sampling time resolution s, which is one of the sampling parameters in the A / D converter 30. Further, the trigger condition setting circuit 50 measures the time from the first trigger to the next trigger as the period T of the signal of the specific frequency f based on the clock signal, and uses the measured period T as a predetermined processing system. (Not shown).

【0023】トリガ回路20の次段にはA/D変換器3
0が配置され、トリガ開始後のアナログ測定信号をサン
プリングしてデジタルデータに変換するようになってい
る。A/D変換器30は、例えば数ビットの入力ダイナ
ミックレンジを有し、測定信号に対して、例えば5Hz
〜50Hzの範囲にある特定周波数fの2倍以上のサン
プリング周波数(本例では、fs=100Hzとする)
でサンプリングし、且つ、特定周波数fの信号の取り得
る最大周期Tmax=1/fmin=1/5=0.2s
ecの2倍以上のサンプリング時間Ts(本例ではTs
=0.4secとする)でデータを収集するようになっ
ている。サンプリングの時間分解能sは、s=1/fs
=10msecである。収集されるサンプリング点数N
は、N=Ts/s=40個である。このように本実施の
形態によるA/D変換器30には、相対的に低いサンプ
リングレートで低コストで低消費電力のA/D変換器を
用いることができる。また、A/D変換器30は、上述
のサンプリングパラメータのうち少なくともサンプリン
グ時間分解能sの値をトリガ条件設定回路50に出力で
きるようになっている。
An A / D converter 3 is provided next to the trigger circuit 20.
0 is arranged, and the analog measurement signal after the start of the trigger is sampled and converted into digital data. The A / D converter 30 has an input dynamic range of, for example, several bits, and outputs a measurement signal of, for example, 5 Hz.
Sampling frequency more than twice the specific frequency f in the range of 50 Hz (in this example, fs = 100 Hz)
And the maximum period Tmax = 1 / fmin = 1/5 = 0.2 s of the signal of the specific frequency f that can be taken.
sampling time Ts (Ts in this example)
= 0.4 sec) to collect data. The sampling time resolution s is s = 1 / fs
= 10 msec. Number of sampling points collected N
Is N = Ts / s = 40. As described above, the A / D converter 30 according to the present embodiment can use an A / D converter with a relatively low sampling rate and low cost and low power consumption. The A / D converter 30 can output at least the value of the sampling time resolution s among the above-described sampling parameters to the trigger condition setting circuit 50.

【0024】A/D変換器30の次段には、A/D変換
器30で得られたサンプリングデータが入力される相関
計40が設けられている。相関計40は、サンプリング
データにスライディングサーチ法を適用して自己相関関
数を計算する。相関計40は、得られた自己相関関数か
ら相関係数の最大となる時点を求め、基準時点から当該
時点までの時間tをトリガ条件設定回路50に出力する
ようになっている。
At the next stage of the A / D converter 30, a correlator 40 to which the sampling data obtained by the A / D converter 30 is inputted is provided. The correlator 40 calculates an autocorrelation function by applying a sliding search method to the sampled data. The correlator 40 obtains the time point at which the correlation coefficient becomes maximum from the obtained autocorrelation function, and outputs the time t from the reference time point to the time point to the trigger condition setting circuit 50.

【0025】次に、本実施の形態による特定周期を測定
する方法について図1に加えて図2及び図3を用いて具
体的に説明する。 (1)前提として、入力測定信号に含まれる特定周波数
(測定したい基本周波数)fの範囲は、5Hz〜50H
zとする。
Next, a method of measuring a specific period according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 2 and 3 in addition to FIG. (1) As a premise, the range of the specific frequency (fundamental frequency to be measured) f included in the input measurement signal is 5 Hz to 50 H
z.

【0026】(2)まず、不図示の入力段の入力回路を
ACカップリングに設定して測定信号を入力させ、入力
測定信号のDC成分をカットする。
(2) First, an input circuit (not shown) of an input stage is set to AC coupling to input a measurement signal, and a DC component of the input measurement signal is cut.

【0027】(3)次いで、入力測定信号をローパスフ
ィルタ10を通過させて信号に含まれる高調波成分をあ
る程度取り除く。
(3) Next, the input measurement signal is passed through the low-pass filter 10 to remove some of the harmonic components contained in the signal.

【0028】(4)高調波成分がある程度除去された入
力測定信号に対して、5Hz〜50Hzの範囲にある基
本周波数fの2倍のサンプリング周波数fs=100H
zでサンプリングし、且つ、基本周波数fの信号の取り
得る最大周期Tmax=1/fmin=1/5=0.2
secの2倍のサンプリング時間Ts=0.4secで
データを収集する。サンプリングの時間分解能sは10
msecである。収集されるサンプリング点数Nは40
個である。
(4) Sampling frequency fs = 100H twice the fundamental frequency f in the range of 5 Hz to 50 Hz for the input measurement signal from which the harmonic components have been removed to some extent.
sampling at z and the maximum period Tmax = 1 / fmin = 1/5 = 0.2 of the signal of the fundamental frequency f
Data is collected at a sampling time Ts = 0.4 sec twice as long as the second. The sampling time resolution s is 10
msec. The number of sampling points N collected is 40
Individual.

【0029】(5)収集したサンプリングデータにスラ
イディングサーチ法を適用して自己相関関数を得る。図
2は得られた自己相関関数の一例を示している。横軸は
基準時からの時間tを表し、縦軸は相関係数を表してい
る。図2ではt=16s(sは時間分解能)で相関係数
が最大となる波形が得られている。
(5) An autocorrelation function is obtained by applying a sliding search method to the collected sampling data. FIG. 2 shows an example of the obtained autocorrelation function. The horizontal axis represents the time t from the reference time, and the vertical axis represents the correlation coefficient. In FIG. 2, a waveform having a maximum correlation coefficient at t = 16 s (s is the time resolution) is obtained.

【0030】(6)図3は、図2において相関係数が最
大となるt=16s近傍を拡大表示している。図3に示
す実線は連続した相関関数曲線を示しており、相関係数
の実際の最大値は、tx=15.6sにあることを示し
ている。図3に示すように、離散化された自己相関関数
は、サンプリング時間分解能s毎に相関係数データが並
ぶため、相関係数の実際の最大値はt=16s±s/2
の範囲内に存在することになる。従って、求めたい特定
周波数fの信号の周期Tは、16s−s/2≦t≦16
s+s/2にあることになる。
(6) FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of t = 16 s where the correlation coefficient becomes maximum in FIG. The solid line shown in FIG. 3 indicates a continuous correlation function curve, and indicates that the actual maximum value of the correlation coefficient is at tx = 15.6 s. As shown in FIG. 3, in the discretized autocorrelation function, correlation coefficient data is arranged for each sampling time resolution s, and therefore the actual maximum value of the correlation coefficient is t = 16s ± s / 2.
Will be within the range. Therefore, the period T of the signal of the specific frequency f to be obtained is 16 s−s / 2 ≦ t ≦ 16
s + s / 2.

【0031】(7)そこで、トリガ条件として、トリガ
レベル=0V、トリガスロープ=“+”に加えて、最初
のトリガがかかった後、次のトリガは、16s−s/2
≦t≦16s+s/2の範囲に入るまでかからないよう
にする。
(7) Therefore, as trigger conditions, in addition to the trigger level = 0 V and the trigger slope = “+”, after the first trigger is applied, the next trigger is 16 s−s / 2.
Do not start until it falls within the range of ≦ t ≦ 16s + s / 2.

【0032】(8)このトリガ条件を用いて入力測定信
号に対してトリガをかけるようにすると、入力測定信号
が実際の基本周期T内で何度もレベルゼロ点をスロープ
=“+”で横切ろうとも、最初のトリガがかかった時点
から16s−s/2≦t≦16s+s/2の範囲内に入
るまでの間、次のトリガはかからない。そして、16s
−s/2≦t≦16s+s/2の範囲に入ると時間t=
15.6sで次のトリガがかかるため、特定周波数fの
波形の周期Tを正確に計測することができる。なお、1
6s−s/2≦t≦16s+s/2の範囲内に複数個の
ゼロクロス点が存在すると、当該範囲内の最初のゼロク
ロス点で次のトリガがかかるが、−s/2≦t≦+s/
2の範囲はs=10msecであり、特定周期Tの計測
で要求される測定精度に充分入っており無視することが
できる。
(8) When a trigger is applied to the input measurement signal using this trigger condition, the input measurement signal crosses the level zero point many times within the actual basic period T with the slope = “+”. Even if it is turned off, the next trigger will not be activated from the time when the first trigger is activated until it enters the range of 16 s−s / 2 ≦ t ≦ 16 s + s / 2. And 16s
-S / 2 ≦ t ≦ 16s + s / 2, the time t =
Since the next trigger is applied at 15.6 s, the period T of the waveform of the specific frequency f can be accurately measured. In addition, 1
If there are a plurality of zero cross points in the range of 6s−s / 2 ≦ t ≦ 16s + s / 2, the next trigger is activated at the first zero cross point in the range, but −s / 2 ≦ t ≦ + s /
The range of 2 is s = 10 msec, which is sufficiently within the measurement accuracy required for the measurement of the specific period T and can be ignored.

【0033】このように本実施の形態によれば、基本周
波数の時間波形に重畳した2次又はそれ以上の高次高調
波成分の振幅レベルが大きくてローパスフィルタ10で
完全に取り除くことができず、求めようとする特定周期
内に不要なゼロクロス点が多数出現したとしても、正確
に特定周期を測定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the amplitude level of the second or higher harmonic component superimposed on the time waveform of the fundamental frequency is large and cannot be completely removed by the low-pass filter 10. Even if a number of unnecessary zero-cross points appear in the specific period to be obtained, the specific period can be accurately measured.

【0034】このため、ローパスフィルタのカットオフ
周波数を低くしたりロールオフ特性を急峻にしたりして
フィルタの周波数遮断特性を向上させなくてもよいので
特定周期測定に要するコストを抑制することができる。
Therefore, it is not necessary to lower the cut-off frequency of the low-pass filter or to sharpen the roll-off characteristic to improve the frequency cut-off characteristic of the filter, so that the cost required for the specific period measurement can be suppressed. .

【0035】また、本実施の形態によれば、従来のスラ
イディングサーチ法を用いて自己相関関数を求める特定
周期の測定方法で必要な、高いサンプリング時間分解能
は不要である。例えば、5Hz〜50Hzに含まれる基
本周波数fの信号の周期を求めようとすれば、上記従来
の自己相関関数を用いた特定周期の測定方法におけるサ
ンプリング周波数fsはfs=500Hz程度が必要と
なる。このため、高速なA/D変換器が必要になり、回
路が複雑になると共に消費電力が大きくなってしまうと
いう問題が発生するが、本実施の形態のA/D変換器3
0は、サンプリング周波数fsは高々fs=100Hz
で充分である。
Further, according to the present embodiment, the high sampling time resolution required in the measuring method of the specific period for obtaining the autocorrelation function using the conventional sliding search method is unnecessary. For example, in order to obtain the period of the signal of the fundamental frequency f included in the range of 5 Hz to 50 Hz, the sampling frequency fs in the above-described conventional measuring method of the specific period using the autocorrelation function needs to be about 500 Hz. For this reason, a high-speed A / D converter is required, which causes a problem that a circuit becomes complicated and power consumption increases. However, the A / D converter 3 according to the present embodiment has a problem.
0 means that the sampling frequency fs is at most fs = 100 Hz
Is enough.

【0036】特定周波数fが5Hz〜50Hzの範囲に
あるときを例にとって具体的に比較すると、本実施の形
態ではサンプリング周波数fs=100Hz(時間分解
能s=10msec)、サンプリング時間ts=0.4
sec、サンプリング点数は40個であるのに対し、上
記従来の自己相関関数を用いた特定周期の測定方法で
は、サンプリング周波数fs=500Hz(時間分解能
s=2msec)、サンプリング時間ts=0.4se
c、サンプリング点数は200個必要となる。これによ
り、本実施の形態によれば、A/D変換器及びその他の
回路で使用される動作クロックのクロック周波数を従来
の約1/5に減少させることができるようになるため、
従来の約1/5の消費電力を実現することができる。
When the specific frequency f is in the range of 5 Hz to 50 Hz, a specific comparison will be made. In this embodiment, the sampling frequency fs = 100 Hz (time resolution s = 10 msec) and the sampling time ts = 0.4.
Although the number of sampling points is 40, the number of sampling points is 40, but in the above-described conventional method of measuring a specific cycle using the autocorrelation function, the sampling frequency fs = 500 Hz (time resolution s = 2 msec) and the sampling time ts = 0.4 sec.
c, 200 sampling points are required. Thus, according to the present embodiment, the clock frequency of the operation clock used in the A / D converter and other circuits can be reduced to about 1/5 of the conventional one.
About 1/5 of the power consumption of the related art can be realized.

【0037】さらに、従来法においてスライディングサ
ーチ法を適用するには、大きなデータバッファを備えた
相関計を用意しなければならず、回路が複雑になると共
に消費電力が大きくなってしまう欠点を有しているが、
本実施形態ではそのような問題も生じず測定コストを抑
制することができる。
Further, in order to apply the sliding search method in the conventional method, it is necessary to prepare a correlator having a large data buffer, which has the disadvantage that the circuit becomes complicated and the power consumption increases. But
In the present embodiment, such a problem does not occur and the measurement cost can be suppressed.

【0038】一方、サンプリング点数を増加させること
が可能であれば、サンプリング周波数fsを200〜5
00Hz以下(求めたい基本周波数の4〜10倍以下)
にして、時間分解能をより向上させて高精度の計測をす
ることができる。
On the other hand, if the number of sampling points can be increased, the sampling frequency fs is set to 200 to 5
00Hz or less (4 to 10 times or less the desired fundamental frequency)
Then, the time resolution can be further improved and highly accurate measurement can be performed.

【0039】このように本実施の形態によれば、簡単な
回路構成で消費電力を抑え、且つ正確に特定周波数の信
号の周期を測定できる特定周期の測定方法を実現でき
る。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a method for measuring a specific cycle that can accurately measure the cycle of a signal of a specific frequency while suppressing power consumption with a simple circuit configuration.

【0040】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、トリ
ガ条件として、トリガレベル=0V、トリガスロープ=
“+”を採用しているが本発明はこれに限らない。例え
ば、0V以外のトリガレベルを設定することもできる
し、トリガスロープ=“−”(負の勾配でトリガレベル
を過ぎる)としてももちろんよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, in the above embodiment, as the trigger conditions, the trigger level = 0 V, the trigger slope =
Although "+" is employed, the present invention is not limited to this. For example, a trigger level other than 0 V can be set, or the trigger slope may be set to "-" (a negative gradient passes the trigger level).

【0041】また、上記実施の形態では、特定周波数が
5〜50Hzに含まれている場合を例にとって説明した
が、本発明はこれに限られず、その他の何れの周波数
(帯域)にも適用可能である。
In the above embodiment, the case where the specific frequency is included in the range of 5 to 50 Hz has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to any other frequency (band). It is.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、簡単な回
路構成で消費電力を抑え、且つ正確に特定周波数の信号
の周期を測定できる。
As described above, according to the present invention, power consumption can be suppressed with a simple circuit configuration, and the period of a signal of a specific frequency can be accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態による特定周期の測定方
法を実現する測定装置の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a measuring apparatus for realizing a measuring method of a specific cycle according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態による特定周期の測定方
法でスライディングサーチ法を適用して得られた自己相
関関数の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an autocorrelation function obtained by applying a sliding search method in a specific period measurement method according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2において相関係数が最大となるt=16s
近傍を拡大して表示した図である。
FIG. 3 is t = 16s at which the correlation coefficient becomes maximum in FIG.
It is the figure which expanded and displayed the vicinity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ローパスフィルタ 20 トリガ回路 30 A/D変換器 40 相関計 50 トリガ条件設定回路 Reference Signs List 10 low-pass filter 20 trigger circuit 30 A / D converter 40 correlator 50 trigger condition setting circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 賢知 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 Fターム(参考) 2F035 GA02 2G029 AA01 AC08 AG04 AH08 3G084 AA05 DA04 DA13 EA01 EA05 EA06 EC04 FA07 FA11  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenchi Kobayashi F-term (reference) 2F035 GA02 2G029 AA01 AC08 AG04 AH08 3G084 AA05 DA04 DA13 EA01 EA05 EA06 EC04 FA07 FA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】入力測定信号をサンプリングしたサンプリ
ングデータから当該入力測定信号の自己相関関数を求
め、 前記自己相関関数に基づいて、特定周波数の信号の周期
を所定の予測範囲で求め、 入力測定信号に対し所定のトリガ条件でトリガをかけた
後、次のトリガがかかる時期を前記予測範囲内に制限
し、 前記トリガ及び前記次のトリガ間の時間を前記周期とし
て求めることを特徴する特定周期の測定方法。
An autocorrelation function of an input measurement signal is obtained from sampling data obtained by sampling the input measurement signal, and a period of a signal of a specific frequency is obtained in a predetermined prediction range based on the autocorrelation function. After applying a trigger under a predetermined trigger condition, the time when the next trigger is applied is limited within the prediction range, and the time between the trigger and the next trigger is obtained as the cycle. Measuring method.
【請求項2】請求項1記載の特定周期の測定方法におい
て、 前記入力測定信号のDC成分を除去してからサンプリン
グすることを特徴する特定周期の測定方法。
2. The method for measuring a specific period according to claim 1, wherein the sampling is performed after removing a DC component of the input measurement signal.
【請求項3】請求項1又は2に記載の特定周期の測定方
法において、 前記入力測定信号に含まれる高調波成分をある程度取り
除いてからサンプリングすることを特徴する特定周期の
測定方法。
3. The method for measuring a specific period according to claim 1, wherein the sampling is performed after removing a harmonic component included in the input measurement signal to some extent.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の特
定周期の測定方法において、 前記入力測定信号を前記特定周波数の2倍以上10倍以
下のサンプリング周波数でサンプリングし、且つ、前記
特定周波数の信号の周期の2倍以上のサンプリング時間
でデータを収集することを特徴する特定周期の測定方
法。
4. The method of measuring a specific period according to claim 1, wherein the input measurement signal is sampled at a sampling frequency of 2 to 10 times the specific frequency, and A method for measuring a specific period, wherein data is collected at a sampling time that is at least twice the period of a signal of a specific frequency.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか1項に記載の特
定周期の測定方法において、 収集したサンプリングデータにスライディングサーチ法
を適用して前記自己相関関数を求めることを特徴する特
定周期の測定方法。
5. The method for measuring a specific period according to claim 1, wherein the autocorrelation function is obtained by applying a sliding search method to the collected sampling data. Measuring method.
【請求項6】請求項5記載の特定周期の測定方法におい
て、 前記自己相関関数から相関係数の最大となる時間t1を
求め、前記特定周波数の信号の周期の前記予測範囲t
を、t1−s/2≦t≦t1+s/2(但し、sはサン
プリングの時間分解能で、サンプリング周波数の逆数)
とすることを特徴する特定周期の測定方法。
6. The method for measuring a specific period according to claim 5, wherein a time t1 at which a correlation coefficient becomes maximum is obtained from the autocorrelation function, and the prediction range t of the period of the signal of the specific frequency is obtained.
Is given by t1−s / 2 ≦ t ≦ t1 + s / 2 (where s is the sampling time resolution and the reciprocal of the sampling frequency)
A method for measuring a specific period, characterized in that:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006329979A (en) * 2005-05-20 2006-12-07 Tektronix Inc Measuring equipment, autocorrelation trigger generation method and generator
JP2009521761A (en) * 2005-12-29 2009-06-04 聯想(北京)有限公司 How to save processor power
JP2012112716A (en) * 2010-11-22 2012-06-14 Denso Corp Air flow rate measuring device

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