JP2006105684A - 計測装置及び計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被測定物近傍の物理量を効果的に計測することができる計測装置及び計測方法を提供すること。
【解決手段】 計測装置は、被測定物１０１近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する物理量センサ１０２と、物理量センサ１０２による計測結果と被測定物１０１の形状データとを前記３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する表示部１０５と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被測定物近傍の物理量の分布を計測する計測装置及び計測方法に関し、特に電子機器内から発生する電磁波ノイズの近傍電磁界分布を計測する計測装置及び計測方法に関する。

近年、電子機器の高速化、高性能化等により、電子機器からの電磁波ノイズ放射による他の電子機器への影響が問題になっている。この電磁波ノイズ放射による他の電子機器への影響はＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）と呼ばれ、主に無線機器、通信機器の受信障害を引き起こしたり、電子機器の誤動作を引き起こしたりする。その為、各国では３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚ、あるいは３０ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域において、電子機器からの電磁波ノイズ放射の規制を行っており、電子機器製造メーカはこの規制に適合するように製品を設計製造する必要がある。

電子機器からの電磁波ノイズを測定する方法としては、一般的にはオープンサイトや電波暗室における遠方界測定が行なわれる。しかしながら、この測定では不要電磁波の周波数特性や規格適合の有無を知ることができるが、どのようなメカニズムで電磁波ノイズが発生しているのか知ることはできず、電磁波ノイズ対策の効率化を妨げている。

そのため、電子機器内部の回路基板のみについては、その近傍界強度分布を測定し、電磁波ノイズ発生メカニズムを明らかにしてその対策を効率的に行う近傍界強度分布測定装置が存在する（特許文献１及び特許文献２参照）。しかしながら、この従来の回路基板単体を測定する近傍界測定装置で測定した回路基板単体の場合と、回路基板が電子機器に組み込まれ、筐体やケーブルが接続された場合とでは電磁波ノイズの発生モードが異なり、回路基板単体の近傍界強度分布測定装置による対策が電子機器全体における不要電磁波の発生抑制に効果をあらわさない場合がある。

そこで、電子機器の近傍界強度分布を計測できる装置として、主に被測定物の近傍を３次元走査できるような装置が提案されている（特許文献３参照）。

このとき、走査する電磁界センサで計測される信号強度は、電磁界センサと被測定物の間の距離に依存しており、電磁界センサと被測定物の間の距離が近いほど、電磁界センサで得られる信号出力は大きくなる。そのため、同じ強度の電磁界を発生する被測定物に対しても、電磁界センサと被測定物の間の距離が異なれば、電磁界センサで得られる信号出力は異なる。そこで、電子機器のどの部分における電磁界が強いかを示す電磁界分布を測定・判断するのに際し、電磁界センサ出力特性の距離依存性を誤差として含まないように、電子機器の形状に沿うように電磁界センサを走査することが求められる。しかしながら、電子機器の形状に沿って電磁界センサを走査できるように、走査装置にその座標を教示するのに非常に手間がかかり、長時間を要しており、作業者の負担となっている。

また、複雑な形状の電子機器の近傍電磁界分布を計測した場合、その分布結果から、電子機器のどの位置の電磁界強度が強いかを調べる必要がある。このとき、調べたい座標位置まで走査装置で電磁界センサを移動させ、電子機器のどの位置かを確認するが、調べたい座標位置が多くなると、時間がかかり、作業者の負担となっている。

ここで、被測定物が回路基板等の場合、サイズが小さい為、特許文献２のようにＣＣＤカメラ等を用いて、被測定物の画像を撮影し、その画像データと計測した分布データを重ねることにより、電磁界強度の強い位置等を調べることができる。しかしながら、大型の電子機器の場合、その画像をＣＣＤカメラ等で撮影しようとすると、ＣＣＤカメラと電子機器間に長い距離が必要になってしまい、設置が難しかった。
特表平１１−５００５３６号公報 特開２０００−１９２０４号公報 特開２０００−２１４１９８号公報

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被測定物近傍の物理量を効果的に計測することができる計測装置及び計測方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、計測装置に係り、被測定物近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する物理量センサと、前記物理量センサによる計測結果と前記被測定物の形状データとを前記３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の側面は、計測方法に係り、被測定物近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する計測工程と、前記計測工程での計測結果と前記被測定物の形状データとを前記３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する表示工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の第３の側面は、プログラムに係り、上記の計測方法を実行させることを特徴とする。

本発明の第４の側面は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に係り、上記のプログラムを格納することを特徴とする。

本発明によれば、被測定物近傍の物理量を効果的に計測することができる計測装置及び計測方法を提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の好適な第１の実施の形態に係る計測装置の構成を示すブロック図である。

本発明の好適な第１の実施の形態に係る計測装置は、被測定物１０１近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する物理量センサ１０２と、物理量センサ１０２を被測定物１０１近傍の任意の位置に移動させることが可能なセンサ走査部１０３と、物理量センサ１０２からの信号を受信する信号受信部１０４と、物理量センサ１０２で計測された物理量の近傍分布等を表示する表示部１０５と、計測条件データを入力する計測条件データ入力部１０６と、被測定物１０１が３次元空間に存在するように表示部１０５上に描画するためのデータ（以下「３次元形状データ」という。）を入力する被測定物３次元形状データ入力部１０７と、各種データを記憶する記憶部１１２と、記憶部１１２に記憶されたデータ等を処理する処理部１１３と、これらの構成要素を制御する制御部１１４と、を備える。

物理量センサ１０２は、温度（熱）、圧力、流速、光波、磁気等の物理量の絶対値又は変化を感知する装置である。

処理部１１３は、物理量センサ１０２から信号受信部１０４に入力された信号である計測データに対し任意の演算処理を施して演算処理データを生成する演算処理部１０８と、上記演算処理データを表示部１０５に近傍分布として表示するために近傍分布表示用データに変換する演算処理データ／近傍分布表示用データ変換部１０９と、３次元形状データをセンサ走査部１０３の走査データに変換する３次元形状データ／走査データ変換部１１０と、３次元形状データを近傍分布表示用データと重ね合わせて表示部１０５に表示するために被測定物表示用データに変換する３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部１１１と、を備える。

記憶部１１２は、被測定物３次元形状データ入力部１０７から入力された３次元形状データ、３次元形状データ／走査データ変換部１１０で変換された走査データ、計測条件データ入力部１０６から入力される計測条件データ、演算処理部１０８で生成された演算処理データ、演算処理データ／近傍分布表示用データ変換部１０９で変換された近傍分布表示用データ、及び、３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部１１１で変換された被測定物表示用データ等のデータを記憶する。

測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）は、予め３ＤＣＡＤ装置を利用して生成した３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を測定物３次元形状データ入力部１０７から入力して取得してもよいし、測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成するプログラム生成部としての３次元データプログラム（３ＤＣＡＤプログラム）を記憶部１１２に記録して、制御部１１４がこの３次元データプログラムの命令に従って処理を実行して３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成してもよい。

次に、本発明の好適な実施の形態に係る計測装置の動作フローについて、図１のブロック図及び図２のフローチャートを用いて説明する。ここで、被測定物１０１から発生する熱等の物理量を物理量センサ１０２で計測するものとする。

最初に、ステップＳ１では、制御部１１４は、被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）が記憶部１１２に記憶されているか否かを判断する。被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）が記憶部１１２に記憶されている場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）が記憶部１１２に記憶されていない場合には（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、制御部１１４は、測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成するための３次元データプログラムが記憶部１１２に記憶されているか否かを判断する。測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成するための３次元データプログラムが記憶部１１２に記憶されている場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に進み、被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）が記憶部１１２に記憶されていない場合には（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、制御部１１４は、記憶部１１２に記憶された３次元データプログラム（不図示）の命令に従って、処理を実行し、被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を新たに作成して、ステップＳ５に進む。新たに生成された３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）は、記憶部１１２に記憶される。

ステップＳ４では、制御部１１４は、予め３ＤＣＡＤ装置を利用して生成された３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を被測定物３次元形状データ入力部１０７から読み込んで、記憶部１１２に記憶する。なお、被測定物３次元形状データ入力部１０７への入力は、３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を記憶した記憶媒体から読み出すことによって行われてもよいし、本実施形態に係る計測装置に通信可能に接続された、３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を記憶した他の装置から送信されることによって行われてもよい。

ステップＳ５では、制御部１１４は、記憶部１１２に記憶された３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を変換して、表示部１０５に被測定物１０１の形状を表示させるための被測定物表示用データを自動生成するように、３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部１１１を制御する。

ステップＳ６では、制御部１１４は、３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部１１１で生成された被測定物表示用データを表示部１０５に表示させる。

ステップＳ７では、表示部１０５に表示された被測定物１０１の表示を利用して、例えば、計測範囲、計測間隔、物理量センサ１０２と被測定物１０１との距離等の物理量センサ１０２の走査に関する条件、物理量センサ１０２から信号を受信する信号受信部１０４に関する条件等の計測条件を、計測条件データ入力部１０６から入力する。このとき、計測によって得られる被測定物１０１の実際の座標位置と、被測定物１０１の３次元形状座標位置との整合が取れるように、被測定物１０１の実際の位置座標を何点か入力する。例えば、被測定物１０１の１つの面を計測する場合では、この入力座標としては、被測定物１０１の計測面の対角線上の２つの座標を入力することが望ましく、その最大距離になる対角線上の両端の２つの座標を入力することが精度上更に望ましい。

ステップＳ８では、制御部１１４は、ステップＳ７で入力した計測条件と、ステップＳ３又はステップＳ４で取得した被測定物１０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）とを利用して、センサ走査データを自動生成するように３次元形状データ／走査データ変換部１１０を制御する。このセンサ走査データには、物理量センサ１０２を走査して計測データを取り込むポイントの３次元座標やそのポイント数等が含まれる。

上記のステップＳ１〜ステップＳ８までのステップによって、計測準備が整い、計測可能となる。

次いで、ステップ９では、制御部１１４は、計測処理を開始する。すなわち、物理量センサ１０２の走査と指定座標における計測データの取り込みとが開始される。

ステップ１０では、制御部１１４は、計測開始に伴って、計測の全ポイント数Ｎを設定し、計測ポイント数カウンタの初期化ｎ＝１を行う。

ステップＳ１１では、制御部１１４は、ステップＳ８で生成されたセンサ走査データに基いて、物理量センサ１０２を走査する。

ステップＳ１２では、制御部１１４は、物理量センサ１０２が計測ポイントに到達すると、物理量センサ１０２で計測を行い、信号受信部１０４を介して計測データを記憶部１１２に取り込む。

ステップＳ１３では、制御部１１４は、計測毎に計測ポイント数カウンタｎをｎ＋１にインクリメントする。

ステップＳ１４では、制御部１１４は、計測ポイント数カウンタｎと全ポイント数Ｎとを比較して、計測ポイント数カウンタｎが全ポイント数Ｎよりも大きいときには（ステップ１４でＹＥＳ）、ステップ１５に進み、計測ポイント数カウンタｎが全ポイント数Ｎ以下であるときには（ステップ１４でＮＯ）、ステップ１１に戻る。

従って、計測ポイント数カウンタｎが全ポイント数Ｎを超えるまで、物理量センサ１０２の走査・計測が続けられる。計測ポイント数カウンタｎが全ポイント数Ｎを超えると（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップ１５に進み、物理量センサ１０２の走査・計測が終了する。

次いで、ステップ１６では、制御部１１４は、記憶部１１２に取り込まれた計測データに任意の演算処理を施して、演算処理データを生成するように演算処理部１０８を制御する。ここで任意の演算処理とは、例えば、物理量センサ特性の補正処理、解析のためのデータの重み付け、アルゴリズム処理等である。

そして、ステップＳ１７では、制御部１１４は、ステップ１６で生成された演算処理データを近傍分布表示用データに変換してステップＳ５で生成された被測定物表示用データ上に重ね合わせて表示できるように、演算処理データ／近傍分布表示用データ変換部１０９を制御する。

ステップ１８では、制御部１１４は、表示部１０５において被測定物１０１の３次元表示データである被測定物表示用データに近傍分布表示用データを重ね合わせて表示する。このとき、表示部１０５は、近傍分布表示用データと被測定物１０１の被測定物表示用データ（３次元表示データ）とを３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する。

この場合、被測定物表示用データ（測定面）に対して垂直方向に複数の近傍分布表示用データが重なる場合には、その垂直方向の表示範囲や位置を任意に指定できるようにすることによって、任意の空間における近傍分布表示用データの分布を確認できるようにしてもよい。また、測被測定物表示用データと近傍分布表示用データとを重ね合わせて表示部１０５に表示するときに、一方が他方に覆い隠されてしまい、測被測定物表示用データのどこに近傍分布表示用データがあるかが分からなくなることを防ぐため、近傍分布表示用データ（色分布）の透過度を任意に指定できるようにすることによって、測被測定物表示用データと近傍分布表示用データとの位置関係を捉えやすくするようにしてもよい。

また、表示部１０５は、被測定物１０１の被測定物表示用データ（３次元表示データ）を任意の方向から表示してもよいし、３次元空間における近傍分布表示用データのうち同一の値で結ばれた閉曲面を一定の間隔ごとに濃淡を変えて、被測定物１０１の分布の位置を確認しやすくしたりしてもよいし、近傍分布表示用データ及び被測定物１０１の被測定物表示用データ（３次元表示データ）を２次元空間における表示に、この２次元空間における表示を３次元空間における近傍分布表示用データ及び被測定物１０１の被測定物表示用データ（３次元表示データ）に、自由に切り替えられるようにしてもよい。また、上記の全てのデータは、記憶部１１２に保存することが可能である。

以上のように、本発明の好適な実施の形態に係る計測装置及び計測方法によれば、物理量センサを走査するための座標の教示や近傍分布位置の確認等の負荷を大幅に軽減し、計測効率を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の好適な第２の実施の形態に係る計測装置の構成を示すブロック図である。本発明の好適な第２の実施の形態に係る計測装置は、概略的には、第１の実施の形態に係る計測装置の一部の構成を変更した構成を有する。即ち、本発明の好適な第２の実施の形態に係る計測装置は、物理量センサ１０２として電磁界センサ３０２を採用し、演算処理データ／近傍分布表示用データ変換部１０９に代えて演算処理データ／近傍電磁界分布表示用データ変換部３０９を備える。

本発明の好適な第２の実施の形態に係る計測装置は、被測定物３０１近傍の電磁界の３次元空間における分布を計測する電磁界センサ３０２と、電磁界センサ３０２を被測定物３０１近傍の任意の位置に移動させることが可能なセンサ走査部３０３と、電磁界センサ３０２からの信号を受信する信号受信部３０４と、電磁界センサ３０２で計測された近傍電磁界分布等を表示する表示部３０５と、計測条件データを入力する計測条件データ入力部３０６と、被測定物３０１の３次元形状データを入力する被測定物３次元形状データ入力部３０７と、各種データを記憶する記憶部３１２と、記憶部３１２に記憶されたデータ等を処理する処理部３１３と、これらの構成要素を制御する制御部３１４と、を備える。

信号受信部３０４としては、例えば、電磁界の強度分布を計測する場合では、スペクトラムアナライザ、ＥＭＩレシーバ、電界強度計等を用いることができる。また、電磁界センサ３０２と信号受信部３０４との間に、信号増幅のための増幅器や信号の反射を抑えるためのアッテネータが配置されてもよい。また、電磁界の強度だけでなく位相も測定する場合では、信号受信部３０４としてベクトルシグナルアナライザ等を用い、電磁界センサ３０２で位相を測定するために、走査用の電磁界センサ３０２とは別に、基準信号測定用の電磁界センサを被測定物３０１近傍に配置して計測を行ってもよい。

処理部３１３は、電磁界センサ３０２から信号受信部３０４に入力された信号である計測データに対し任意の演算処理を施して演算処理データを生成する演算処理部３０８と、上記演算処理データを表示部３０５に近傍電磁界分布として表示するために近傍電磁界分布表示用データに変換する演算処理データ／近傍電磁界分布表示用データ変換部３０９と、３次元形状データをセンサ走査部３０３の走査データに変換する３次元形状データ／走査データ変換部３１０と、３次元形状データを近傍電磁界分布表示用データと重ね合わせて表示部３０５に表示するために被測定物表示用データに変換する３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部３１１と、を備える。

電磁界は、通常ベクトル量で表されるため、上記の近傍電磁界分布表示用データは、矢印の向き及びその長さ、色等で表されることが望ましい。なお、電磁界をスカラー表示する場合には、同一値を結ぶ線で表してもよいし、測定点ごとにスカラー量に対応した色を表示してもよい。

記憶部３１２は、被測定物３次元形状データ入力部３０７から入力された３次元形状データ、３次元形状データ／走査データ変換部３１０で変換された走査データ、計測条件データ入力部３０６から入力される計測条件データ、演算処理部３０８で生成された演算処理データ、演算処理データ／近傍電磁界分布表示用データ変換部３０９で変換された近傍電磁界分布表示用データ、及び、３次元形状データ／被測定物表示用データ変換部３１１で変換された被測定物表示用データ等のデータを記憶する。

測定物３０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）は、予め３ＤＣＡＤ装置を利用して生成した３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を測定物３次元形状データ入力部３０７から入力して取得してもよいし、測定物３０１の３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成するプログラム生成部としての３次元データプログラム（３ＤＣＡＤプログラム）を記憶部３１２に記録して、制御部３１４がこの３次元データプログラムの命令に従って処理を実行して３次元形状データ（３ＤＣＡＤデータ）を生成してもよい。

上記の構成において、第１の実施形態と同様の動作フローによって、第２の実施形態に係る計測装置を動作させることができる。これによって、電子機器内から発生する電磁波ノイズの近傍電磁界分布の計測に要する作業者の負担を効果的に低減し、電磁波ノイズの計測における計測効率を向上させることができる。

（他の実施形態）
前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、本発明が達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が、前述の各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体が本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体として、例えば、フロッピィディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明の好適な第１の実施の形態に係る計測装置の構成を示すブロック図である。 本発明の好適な第１の実施の形態に係る計測装置の動作フローを説明するフローチャートである。 本発明の好適な第２の実施の形態に係る計測装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 被測定物
１０２ 物理量センサ
１０５ 表示部

Claims (10)

1. 被測定物近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する物理量センサと、
   前記物理量センサによる計測結果と前記被測定物の形状データとを前記３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする計測装置。
2. 前記表示部は、前記計測結果及び前記形状データを任意の方向から表示することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記表示部は、前記計測結果を濃淡を変えて表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
4. 前記表示部は、前記計測結果及び前記形状データを２次元空間における表示と切り替えて表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
5. 前記被測定物の形状データを入力するための入力部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記被測定物の形状データを生成するプログラム生成部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測装置。
7. 前記物理量は電磁界であり、前記物理量センサは電磁界センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の計測装置。
8. 被測定物近傍の物理量の３次元空間における分布を計測する計測工程と、
   前記計測工程での計測結果と前記被測定物の形状データとを前記３次元空間における位置が略一致するように重ね合わせて表示する表示工程と、
   を含むことを特徴とする計測方法。
9. コンピュータに請求項８に記載の計測方法を実行させることを特徴とするプログラム。
10. 請求項９に記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

Images