JP2005283365A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 不確かさを演算する手段を計測装置内に設けて煩雑な算出作業を不要とした計測装置を実現する。
【解決手段】 測定値を演算手段で演算処理して表示器に表示する計測装置において、
測定に影響する不確かさの原因となるパラメータを入力し、このパラメータに基づいた測定値の不確かさを演算し、その結果を前記表示器に表示する不確かさ演算手段、
を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定値を演算手段で演算処理して表示器に表示する計測装置に関する。

測定データを演算手段で演算処理して表示器に表示する計測装置において、経年変化による測定誤差を補正する技術を開示した先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００４−０２５０５０５号公報

図２は測定値を演算手段で演算処理して表示する従来の計測装置の一般的な構成を示す機能ブロック図である。１は測定手段であり、アナログ入力信号Ｅｉをディジタル測定値に変換するＡＤＣ１１と、変換された測定値に対する信号処理手段１２と、信号処理された測定値を所定期間保持するアクイジションメモリ１３とよりなる。

２は演算手段であり、アクイジションメモリ１３より測定値を読み込んで各種の演算を実行する。演算の例として、２１は平均値演算手段であり、複数回の測定値を平均して平均値ｍを出力する。

２２は標準偏差演算手段であり、平均値演算手段２１で演算対象となった測定値の平均値からのばらつきに基づいて標準偏差σを演算して出力する。この他の演算例としては、電力測定装置における高調波率の演算等がある。

３は表示器であり、演算手段２が出力する演算結果、この例では平均値ｍ及び標準偏差σを表示する。４はＣＰＵであり、測定手段１，演算手段２，表示器３における信号処理を統括管理する。

測定値の不確かさを計算する場合、測定値のばらつき、周囲環境変動による影響、分解能の影響、上位標準器によって校正された時の不確かさ、経時変化等を評価し算出しなければならない。そのため、不確かさの算出には多くの時間がかかる煩雑な作業が必要であった。

従って本発明が解決しようとする課題は、不確かさを演算する手段を計測装置内に設けて煩雑な算出作業を不要とした計測装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）測定値を演算手段で演算処理して表示器に表示する計測装置において、
測定に影響する不確かさの原因となるパラメータを入力し、このパラメータに基づいた測定値の不確かさを演算し、その結果を前記表示器に表示する不確かさ演算手段、
を設けたことを特徴とする計測装置。

（２）前記不確かさ演算手段は、前記測定値のばらつきに基づく標準偏差並びに周囲温度変動幅、温度係数、校正日からの経過日数、経時変化率の少なくともいずれかをパラメータとして不確かさを演算することを特徴とする（１）に記載の計測装置。

（３）前記パラメータは、設置環境要因を反映したデータを含むことを特徴とする（２）に記載の計測装置。

（４）前記パラメータは、製品仕様又は個体特性のいずれかを選択可能としたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の計測装置。

（５）前記不確かさ演算手段の出力に基づき拡張不確かさを計算して前記表示器に渡す拡張不確かさ演算手段を設けたことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の計測装置。

（６）前記拡張不確かさ演算手段は、略９５％の信頼水準を示す値を計算することを特徴とする（５）に記載の計測装置。

（７）前記表示器は、前記測定値の最良推定値±拡張不確かさを表示することを特徴とする（５）又は（６）に記載の計測装置。

（８）前記表示器は、前記不確かさ演算手段のパラメータの明細情報を取得して表示することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の計測装置。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）従来、不確かさの計算、評価に多くの時間を費やしていたが、本発明によれば不確かさの計算評価に費やす労力が大幅に軽減される。

（２）測定終了後すぐに不確かさがわかる結果、測定の信頼性をリアルタイムで知ることができる。そのため、失敗が減り、測定・校正の効率アップにも貢献する。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用した計測装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図２で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。

図１において、１００は本発明で導入された不確かさ演算手段である。この不確かさ演算手段において、１０１は不確かさ計算手段であり、測定に影響する不確かさの原因となるパラメータを入力し、このパラメータに基づいた測定値の不確かさｕを計算して出力する。

測定に影響する不確かさを計算するために必要なパラメータは、計測装置に共通した汎用的なパラメータの他に、計測装置の種類による特有なパラメータや設置環境によるパラメータがある。

汎用的なパラメータとしては、次の６項目を挙げることができる。
（１）測定値のばらつきに基づく標準偏差：σ
（２）周囲温度変動幅：ａ℃（測定期間中の最高室温と最低室温の差）
（３）測定値出力の温度係数：αppm／℃（αは製品仕様又は個体の実測値）
（４）直近の校正日：AAAA年BB月CC日
（５）測定当日：DDDD年EE月FF日（当日は、直近の校正日からb日経過した日）
（６）経時変化率：βppm／日

この他に、要求精度によっては分解能、熱起電力、漏洩等をパラメータとして計上することができる。又環境要因として湿度、電界、磁界、放射線等をパラメータとして計上することができる。

図１に示した不確かさ計算手段１０１は、前記６項目のパラメータを入力して不確かさｕを計算する。測定値のばらつきに基づく標準偏差σは、演算手段２に標準偏差演算手段２２を有する場合にはこの出力値をパラメータとして入力する。

周囲温度変動幅は、室温センサ１０２による室温測定値より、測定期間中の最高室温と最低室温の差を温度差検出手段１０３で計算した出力ａをパラメータとして入力する。１０４は手動入力を受け付ける入力手段であり、オペレータが測定値出力の温度係数αppm／℃、経時変化率βppm／日、直近の校正日AAAA年BB月CC日を手動でパラメータとして入力する。

１０５は計測装置が備えるカレンダであり、この出力で測定当日DDDD年EE月FF日を自動的にパラメータとして入力する。前記手動入力された直近の校正日AAAA年BB月CC日と測定当日DDDD年EE月FF日の差より直近の校正日からの経過日数ｂが算出される。

これら入力されたパラメータに基づき、不確かさ計算手段１０１は、次式により標準不確かさｕを計算する。

不確かさｕの単位は測定値の単位と同じである。たとえば電圧の計測において複数回の測定値の平均が１００Ｖとしたときｕの値が１Ｖである場合には、測定値１００Ｖの表示に対して１Ｖの不確かさ（１％の誤差）が存在することを示している。

表示器３にこの標準不確かさ計算出力ｕを直接渡して表示してもよいが、ｕを拡張不確かさ演算手段２００で演算し、拡張不確かさ出力Ｕに変換して表示器３に渡して表示する方がわかりやすい。

拡張不確かさは、
Ｕ＝ｋｕ ここで、ｋ＝２
で計算される。ｋはカバレージファクタであり、ｋ＝２に設置することで測定値が略９５％の信頼水準を維持する不確かさを表す。

表示の方法は、拡張不確かさだけを表示しても良いが、次のように表示するとわかりやすい。
最良推定値（測定値の平均値）±拡張不確かさ

更に、不確かさの計算で使用された複数のパラメータを、パラメータ明細情報として表示器３に渡して表示すれば、不確かさの要因となるパラメータを同時に把握することができ、わかりやすい。

尚、パラメータ明細情報及び拡張不確かさ出力は、計測装置に備わる表示器３で表示させる形態の他、ネットワークを介して外部出力し、クライアントの機器で利用する形態も可能である。

図１の実施形態では、温度係数αppm／℃、経時変化率βppm／日のパラメータは入力手段１０４から製品仕様に基づいて手動入力される構成を示したが、計測装置自身の診断結果等の個体特性が存在する場合には、それをパラメータとして採用することでより精度の高い演算結果を期待することができる。尚、どちらの入力方法でも可能な設計をしておけば汎用性が向上する。

本発明を適用した計測装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 従来の計測装置の一般的な構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 測定手段
１１ ＡＤＣ
１２ 信号処理手段
１３ アクイジションメモリ
２ 演算手段
２１ 平均値演算手段
２２ 標準偏差演算手段
３ 表示器
４ ＣＰＵ
１００ 不確かさ演算手段
１０１ 不確かさ計算手段
１０２ 室温センサ
１０３ 温度差検出手段
１０４ 入力手段
１０５ カレンダ
２００ 拡張不確かさ演算手段

Claims (8)

1. 測定値を演算手段で演算処理して表示器に表示する計測装置において、
   測定に影響する不確かさの原因となるパラメータを入力し、このパラメータに基づいた測定値の不確かさを演算し、その結果を前記表示器に表示する不確かさ演算手段、
   を設けたことを特徴とする計測装置。
2. 前記不確かさ演算手段は、前記測定値のばらつきに基づく標準偏差並びに周囲温度変動幅、温度係数、校正日からの経過日数、経時変化率の少なくともいずれかをパラメータとして不確かさを演算することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記パラメータは、設置環境要因を反映したデータを含むことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
4. 前記パラメータは、製品仕様又は個体特性のいずれかを選択可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の計測装置。
5. 前記不確かさ演算手段の出力に基づき拡張不確かさを計算して前記表示器に渡す拡張不確かさ演算手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の計測装置。
6. 前記拡張不確かさ演算手段は、略９５％の信頼水準を示す値を計算することを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
7. 前記表示器は、前記測定値の最良推定値±拡張不確かさを表示することを特徴とする請求項５又は６に記載の計測装置。
8. 前記表示器は、前記不確かさ演算手段のパラメータの明細情報を取得して表示することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の計測装置。
   
   

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