提供一种具备数字滤波器的材料试验机，在将把平均化的差分信号输入到累积器中而得到的累积值显示到显示器上的情况下、也能够以简单的构成进行高精度的滤波器处理，不会产生由于尾数处理得到的误差。在每次的计算中，将从n个延迟元件(D1～Dn)的各自输出的数据和在前次的计算中从除法器(DIV)输出的余数的值输入到加法器(ADD)中，执行取它们的总和的加法运算处理，并进行将从加法器(ADD)输出的总和用n除的除法运算处理，从除法器(DIV)输出商和余数。将余数由余数用延迟元件(Dre)延迟1个时钟并对加法器(ADD)输出，加到下次的计算中。
Material testing machine
A material testing machine with a digital filter is provided. When the cumulative value of the average differential signal is input into the accumulator, the accumulated value is displayed on the display, and a high precision filter can be processed with a simple composition, and the error due to the tail is not produced. In each calculation, the data from the respective output of the N delay elements (D1 to Dn) and the value of the remainder output from the divider (DIV) in the previous calculation are input into the adder (ADD), the addition operation of the sum of them is performed, and the division operation to remove the sum of the output from the adder (ADD) is processed by the division of the n. The DIV output quotient and the remainder. The remainder is delayed by the delay element (Dre) to delay the 1 clock and output to the adder (ADD) to the next calculation.
【技术实现步骤摘要】
材料试验机
本专利技术涉及具备将从传感器输入的数据的噪声除去的数字滤波器的材料试验机。
技术介绍
用于评价材料的特性的材料试验机具有用于测量物理量的传感器。提出了在将从这样的传感器得到的测量信号处理时以布莱克曼－哈里斯(Blackman－Harris)窗等的窗函数作为滤波器的系数的数字滤波器。另外，在利用窗函数的数字滤波器中，进行通过一边将存储在延迟元件中的延迟数据与滤波器系数相乘一边取它们的总和来计算滤波器的输出的卷积积分(参照专利文献1)。另一方面，为了在材料试验机中采用利用窗函数的数字滤波器，需要在滤波器电路内设置存储有滤波器系数的存储器、和将存储在延迟元件中的延迟数据与滤波器系数相乘的乘法器。如果在滤波器电路内设置乘法器及滤波器系数存储器，则电路规模变大。因此，提出了一种通过不是窗函数而做成将移动平均计算以4级反复进行的构成、使电路构成简略化的数字滤波器(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10－145185号公报专利文献2：日本特许第5724161号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题图8是表示到将来自传感器的输入显示在显示器上为止的数字信号处理路径的块图。在用于测量物理量的传感器即位移传感器中，有的位移传感器具备拥有增量输出的旋转编码器或线性编码器。在图8中，表示了到来自线性编码器的输出显示在显示器上为止的数字信号处理路径。如图8所示，在将从拥有增量输出的线性编码器输入的脉冲信号处理的数字电路中，在线性编码器与数字滤波器之间配置按照恒定时间间隔将线性编码器的脉冲输出累积的计数器，经由该计数器将差分信号输入到数字滤波器中。另外，计数器将每恒定时间的计数值向后级输送，被复位为零。由数字滤波器平均化后的差分信号被输入到累积器中，将得到的累积值作为试验片的伸长显示在显示器上。在将来自传感器的差分数据最终累积的数字电路中，如果在计算过程中发生丢位或取整误差，则求不出正确的答案。在将来自线性编码器的差分数据输入到数字滤波器中、将来自数字滤波器的输出用累积器累积的情况下，在计算过程中发生的丢位及取整误差也被累积器累积，有误差变大的问题。为了避免该问题，也有将累积后的数据输入到数字滤波器中、将数字滤波器的输出向显示器发送的材料试验机。但是，也有累积器作为与显示器的显示功能关联的电路块装入到配置显示器的电路的基板上的材料试验机，所以此时如图8所示，不得不采取将噪声除去用的数字滤波器插入到线性编码器与累积器之间的应对。图9是说明以往的由进行移动平均计算的数字滤波器带来的计算误差的表，图10是说明以往的为了实现不由进行移动平均计算的数字滤波器使误差累积的计算而需要的比特长的表。作为以往的进行移动平均计算的数字滤波器，设想了在专利文献2的图1中表示的数字滤波器。图9的表是将在专利文献2的图1中表示的滤波器电路用整数运算电路构成、改变输入值而对冲击响应的输出结果的累积值进行比较的表。在表的右端的列中，试算了例1～5的不同的冲击输入值(1)、用于将输入数据依次移位的延迟元件为8个(n＝8)时的1级的滤波器电路中的8次运算结果的累积值(2)、和(2)与输入值的累积值的误差(2)－(1)。另外，在专利文献2的图1中表示的数字滤波器不包含乘法器，滤波器的抽头数相当于延迟元件的数n。此外，假设冲击输入值被作为最初的数据输入到第1个延迟元件中，在其他的7个延迟元件中存储有零。如表中的平均值的列所示，如果按照1次的计算看，则将输入值用n除的计算值与将该计算值取整为整数后的值的差都为1数位以下。当如例1或例5那样输入值为n的整数倍(8的倍数)时，由于将输入值用n除的计算值与取整后的值相等，不发生取整误差，所以在穿过滤波器电路后的累积值与输入的累积值中不发生误差。另一方面，如例2～例4那样输入值不是n的整数倍，即，在用8不能整除的值的情况下，滤波器电路穿过后的8次的累积值与穿过前的输入值的累积值的差为1数位以上。即，通过将数值取整的尾数处理产生的误差被累积，向数字滤波器的输入的累积值与输出的累积值不一致。如果这样，则将向数字滤波器的输入值单纯地累积的值与将滤波器处理后的值累积的累积器的输出值不一致，在显示在显示器上的阶段的数据中发生误差。此外，为了使得尾数处理不产生误差，可以考虑通过增加计算的解析力(比特数)来进行更高精度的计算。在图10中，在将专利文献2的图1中表示的移动平均计算以4级反复进行的数字滤波器中，将在以往的计算中使用的比特长与为了使得不发生误差而需要的比特长按照每1级的滤波器电路的延迟元件的数量(n的数量)比较而做成表。例如，为了构成处置32比特长的输入数据的n＝1024的数字滤波器，如图10的表的最下层所示，以往用处置42比特长(输入比特数32+10＝42)的数据的电路构成就足够，但为了使得在尾数处理中不发生误差，需要能处置72比特长(输入比特数32+10×4＝72)的数据的电路构成，并不现实。专利文献2所记载的数字滤波器构成简单且能得到与借助布莱克曼－哈里斯窗的计算结果接近的结果的良好的方案，但如上述那样，通过尾数处理产生的误差被累积，在显示到显示器上的阶段中的显示的正确度上发生问题。此外，即使让滤波器的比特数增加而使计算精度提高以免发生因尾数处理带来的误差，会导致电路成为大规模电路。本专利技术是为了解决上述技术问题而做出的，目的是提供一种具备数字滤波器的材料试验机，将按照恒定时间间隔得到的差分信号输入到数字滤波器中、在将把该输出输入到累积器中而得到的累积值显示到显示器上的情况下、也能够以简单的构成进行高精度的滤波器处理，不会累积通过尾数处理产生的误差。技术方案1中记载的专利技术，是一种将从传感器输出的物理量的变化量数据输入到噪声除去用的滤波器、将由前述滤波器进行了滤波器处理后的数据用累积器累积而显示在显示器上的材料试验机，其特征在于，前述滤波器的滤波器电路具备：n个数据用延迟元件，为了依次储存来自前述传感器的输入数据而级联连接；加法器，取从前述n个延迟元件分别输出的数据的总和；除法器，将把来自前述加法器的输出用延迟元件的数量n除时的商作为平均化数据并输出，并且将余数输出到余数用延迟元件；电路，将前述余数用延迟元件的输出在前述加法器中加法运算。技术方案2中记载的专利技术在技术方案1所记载的材料试验机中，前述除法器输出的余数是其绝对值为除数n的2分之1以下的值。技术方案3中记载的专利技术在技术方案1或技术方案2所记载的材料试验机中，前述滤波器具有将相同构成的滤波器电路以4级级联连接的构成。技术方案4中记载的专利技术在技术方案1至技术方案3中任一项所记载的材料试验机中，前述传感器是具有旋转编码器或线性编码器的位移传感器。根据技术方案1中记载的专利技术，由于滤波器电路的除法器输出的余数被经由余数用延迟元件送回到加法器中，所以不会如以往那样，在每次的计算中发生的取整误差被舍去。因此，就时间整体看，不发生将向数字滤波器的输入值原样累积的值与将滤波器处理后的被平均化的值累积后的累积器的累积值的误差，与以往相比，能够使显示器的显示的正确度提高。此外，由于不需要为了防止误差的累积的发生而增加滤波器的比特数，所以也不会为了安装数字滤波器而使电路大规模化。根据技术方案2中记载的专利技术，通过将除法器输出的余数的值设为其绝对值为n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种材料试验机，将从传感器输出的物理量的变化量数据输入到噪声除去用的滤波器，将由前述滤波器进行了滤波器处理后的数据用累积器累积而显示在显示器上，其特征在于，前述滤波器的滤波器电路具备：n个数据用延迟元件，为了依次储存来自前述传感器的输入数据而级联连接；加法器，取从前述n个延迟元件分别输出的数据的总和；除法器，将把来自前述加法器的输出用延迟元件的数量n除时的商作为平均化数据并输出，并且将余数输出到余数用延迟元件；电路，将前述余数用延迟元件的输出在前述加法器中加法运算。
【技术特征摘要】
2017.01.31 JP 2017-0150611.一种材料试验机，将从传感器输出的物理量的变化量数据输入到噪声除去用的滤波器，将由前述滤波器进行了滤波器处理后的数据用累积器累积而显示在显示器上，其特征在于，前述滤波器的滤波器电路具备：n个数据用延迟元件，为了依次储存来自前述传感器的输入数据而级联连接；加法器，取从前述n个延迟元件分别输出的数据的总和；除法器，将把来自前述加法器的输出用延迟元件...
【专利技术属性】
技术研发人员：辻博志，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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