[发明专利]信号处理方法及材料试验机

说明书

本发明提供一种信号处理方法及材料试验机，所述信号处理方法在以有限区间切出时域信号并进行处理时，在处理过程中不会发生数据的缺漏。基准函数处理部包括：区间数据生成部，执行通过以规定的时间长切取来自荷重元的输入信号而分割成时域区间数据的区间数据生成工序；基准函数确定部，执行确定后述变换工序中所利用的基准函数的基准函数确定工序；以及变换部，执行利用基准函数对区间数据进行变换的变换工序。考虑在区间数据的两端附近的区间数据的近似直线，所述基准函数成为具有在区间的两端与所述近似直线重叠的切线的三次的多项式函数。

技术领域

本发明涉及一种信号处理方法及材料试验机。

背景技术

为了定量地求出物理信号的每个频率的强度(功率)或相位，在进行频谱分析时进行傅里叶变换(Fourier transform)。此外，模拟信号为连续时间信号，相对于此，数字信号为以取样周期收集的标本值的列即离散时间信号。因此，在数字信号处理中使用离散傅里叶变换。

离散傅里叶变换将通常的傅里叶变换的无限区间积分改写成有限区间积分之和。因此，在进行离散傅里叶变换时，切出N时刻的信号而进行积分。另一方面，即便在假定信号为周期性的条件下选择数据的切出区间(以有限区间截止的时间数据)，所述区间也很少与原本的波形周期的整数倍准确地一致。进而，由于信号包含大量的频率成分，因此难以良好地选择切出区间，即便将所述区间进行周期扩张也成为信号并未良好地相连的状态。若经周期扩张的信号变得不连续，则因变换而混入噪声(noise)。因此，作为避免此种状态的方法，以前使用窗函数进行信号的切出。窗函数为区间外的值成为零的函数，例如为如翰氏窗(hann window)那样两端平稳地变小而与零相连的山形函数。

图7A、图7B为对应用现有的窗函数的信号处理进行说明的概要图。图8为表示应用现有的窗函数的信号处理的图表。图7A为N个取样点的有限区间的反复图像，图7B为对图7A的波形应用一点链线所示的窗函数后的图像。另外，在图8的图表中，纵轴表示振幅，横轴表示时间。

在应用现有的窗函数的信号处理中，如图7A所示那样，从原始数据中切出N个取样点的时间数据。然后，若将切出区间乘以窗函数，则如图7B中实线所示那样，在数据的两端附近数据缩小，视窗函数的种类不同而有时两端的数据成为零。例如，如图8所示那样，若利用在中央部有权重且两端的数据成为零的翰氏窗(一点链线所示)将数据切出，则虚线所示的原始数据成为实线所示的在乘以窗函数后两端的数据成为零的数据。由此，如图7B所示那样，应用窗函数后的信号成为-N至零的区间、零至N的区间、N至2N的各区间在零处接合的连续波形。

另外，在专利文献1中所记载的应用于疲劳试验机的驱动信号生成装置中，作为将经分割的信号以不变得不连续的方式接合的方法，提出有设置重复时间来分割数据，在进行傅里叶变换及反变换处理后将分割数据接合时，在前后两个分割数据的重复时间内，在两个信号的值一致的时刻或最接近的时刻接合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-58522号公报

发明内容

发明所要解决的问题

若乘以窗函数，则在切出区间的时间数据的两端附近数据缩小。如图8所示那样，虚线所示的原始数据与实线所示的乘以窗函数后的数据虽然区间起始位置附近的值相差不大，但在区间结束附近，值具有大的差，因乘以窗函数而丢失原本的数据所具有的值，波形的特征受损。因此，为了将因乘以窗函数而缩小的值在数据处理后还原，而考虑进行除以窗函数的处理。然而，若执行此种处理，则越接近区间的两端而值以越高的倍率地被放大，噪声也被放大。因此，对乘以窗函数的数据实施除以窗函数的处理并不现实。