JP2006250687A - 複数のセンサーを用いた実時間計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のセンサーを用いた実時間計測を可能にする計測方法及び計測装置を提供する。
【解決手段】 計測対象に対してセンサーが複数配置され、センサーと同数のミキサー及び局部発振器によって、各センサーの検出信号がＦＦＴアナライザの実時間計測可能な周波数帯域内で異なる周波数へ変換されて実時間計測することを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のセンサーを用いた実時間計測の方法及び計測装置に関する。

ディジタル信号処理技術の発展に伴い、様々な技術分野においてＦＦＴアナライザを用いた計測システムが提案されている。例えば、電子機器からの不要電磁波を測定する方法として、不要電磁波を低減するための対策個所の特定や発生メカニズムを解明する際には、電子機器近傍の電磁界を測定する近傍電磁界測定が行われている。近傍電磁界測定におけるＦＦＴアナライザを用いた計測システムとして、ＣＬＫ信号のような周期信号の時間変化を計測するシステムが提示されている（例えば、下記特許文献１参照。）。この計測システムは図６に示すように、電子機器３０１近傍に設置した任意の計測領域に対して電磁界センサー３０２を走査し、測定領域内に複数設定した測定点毎に振幅データと、電子機器内部の任意の位置に設置した電磁界センサー６０１の検出信号を基準とし、測定信号と基準信号との相対位相データを測定する。振幅データと相対位相データを用いて、測定領域中の電磁界の周期的な時間変化を復元し可視化することで、ノイズ源−伝播経路−アンテナの要素を切り分けて解析できるようになるため、電子機器から発生される不要電磁波の対策に有効な一手段として使用されている。
特開２００３−１６７０１２号公報

ところで、上記不要電磁波を解析するための計測分野においては、ＣＬＫ信号のような周期信号によるノイズ発生現象の解析だけでなく、ある電子機器ユニットが動作した場合のみ起こるノイズ発生現象、すなわち非周期信号によるノイズ発生現象の解析が可能な計測システムが求められている。

しかしながら、例えば上記特許文献１のような計測システムでは、周期信号の計測は行えるが、非周期信号の時間軸計測には対応していない。なぜなら、この計測システムでは、電磁界センサー３０２を各測定点に走査することで生じる時間的な遅れが発生するためである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、複数の測定点における非周期信号計測が可能な実時間計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次の（１）のように構成する。

（１）計測対象に対してセンサーが複数配置され、センサーと同数のミキサー及び局部発振器によって、各センサーの検出信号がＦＦＴアナライザの実時間計測可能な周波数帯域内で異なる周波数へ変換されて実時間計測することを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。

すなわち、複数測定点に設けたセンサーに対してセンサーと同数の周波数変換部を設け、ＦＦＴアナライザが実時間測定可能な周波数帯域幅の範囲内で複数センサー信号毎に異なる周波数に変換し、その帯域幅の時間軸データを格納し、任意の表示形式に再構成することで達成される。

［作用］
本発明の作用について、図１及び図２を用いて説明する。図１は複数のセンサーを用いた実時間計測方法の概略図である。図中１０２は複数のセンサーを示しており、測定対象に対して任意の測定点に設置され、所望の測定周波数に選択されている。センサーによって検知された信号を最終的にＦＦＴアナライザ１０１にて測定するが、ミキサーによって生じる歪成分の影響を防ぐために、バンドパスフィルター１０３によって測定周波数以外の周波数成分を除去する。次段のミキサー１０４によって、センサー１０２における測定周波数から、ＦＦＴアナライザが実時間測定可能で且つ測定周波数以外の周波数へ変換される。ここで、異なる発振周波数を持つ局部発振器１０５によって、各センサーが検出する信号はＦＦＴアナライザが実時間測定可能な周波数帯域幅内において異なる周波数に変換される。各センサーの入力信号に対応する周波数変換された信号は、結合器１０６にて合成されＦＦＴアナライザにて測定される。

図２は、図１内の結合器１０６によって合成された信号がＦＦＴアナライザ内で測定データとして格納されるイメージ図を示している。図中２０１はＦＦＴアナライザが実時間測定可能な周波数帯域幅を示しており、測定信号はこの周波数帯域内に周波数変換されることになる。すなわち２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃはそれぞれセンサー１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの検知した信号成分に対応する。ＦＦＴアナライザによって、設定した周波数帯域幅を持つ信号成分を任意のサンプリング間隔Δｔで時間軸方向に随時格納する。

任意の計測時間で計測した後、ＦＦＴアナライザにて格納したデータを取り出して、動画等任意の表示形式に再構成する。以上の構成によって、複数のセンサーを用いた実時間計測を行うことが可能になる。

尚、センサー１０２は異なる種類のセンサーを組み合わせても良い。

尚また、ＦＦＴアナライザへデータを格納する際、ＦＦＴアナライザ内の記録保持時間が所望の計測時間に対して十分ではない場合、実時間計測を実現するために複数台のＦＦＴアナライザ或いは複数台の記録保持装置を随時切り替えて記録してもよい。

本発明によれば、複数のセンサー信号に対して、ＦＦＴアナライザが実時間計測可能な周波数帯域幅内で各測定信号を異なる周波数に周波数変換し、各周波数成分の信号を結合した後、ＦＦＴアナライザにて時間軸計測を行い、計測データを任意の表示形式にさせることで、非周期信号計測が可能な実時間計測装置を実現することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

図３は、本発明を不要電磁波解析のための計測分野に適応させた場合における、実施例を示している。測定対象となる電子機器３０１に対して、任意の種類のセンサー３０２が任意の場所に設置されている。不要電磁波解析の計測においては、測定周波数帯域が３０ＭＨｚから１ＧＨｚのように規定されており、広い周波数帯域の中から任意の一周波数を選択して計測するために以下のような構成をとる。

まず、ローパスフィルター３０３を設けて上限測定周波数以上の周波数成分を除去する。測定周波数帯域が３０ＭＨｚから１ＧＨｚのように広い場合にミキサーの歪成分の影響を受けずにセンサー信号を周波数変換するために、次段においてミキサー３０４を接続し上限測定周波数以上の固定周波数に変換し、ミキサー３０４で変換された周波数以外の成分をバンドパスフィルター３０５によって除去した後、ＦＦＴアナライザ１０１で設定した測定周波数帯域へ変換する。ここで、ＦＦＴアナライザは実時間測定可能な周波数帯域に設定されており、周波数変換された各センサーの信号は、図２で示したようにミキサー３０６を用いてＦＦＴアナライザで設定した周波数帯域幅内で異なる周波数へ変換される。異なる周波数成分へ変換された信号は複数チャネルを有する信号結合器１０６によって合成され、ＦＦＴアナライザ入力部へと接続される。

本実施例では所望の計測時間がＦＦＴアナライザの記録可能な時間よりも長い場合を示している。そのため、ＦＦＴアナライザを１０１ａ、１０１ｂにあるように複数台用意し、時間的な連続性を保つように制御用ＰＣに計測データを格納していく必要がある。

本実施例における格納方法について図４を用いて説明する。図４は横軸に時間ｔを取り、データを格納する時間的な流れを示している。

図中４０１の実線はＦＦＴアナライザ１０１ａが測定を行う時間を示し、４０２の点線はＦＦＴアナライザ１０１ａが制御及び記録保持用ＰＣに測定データを伝送している時間を示している。

同様にして、図中４０３の実線はＦＦＴアナライザ１０１ｂが測定を行う時間を示し、４０４の点線はＦＦＴアナライザ１０１ｂが制御及び記録保持用ＰＣに測定データを伝送している時間を示している。

２台のＦＦＴアナライザによって計測と記録保持を交互に行うことで、ＦＦＴアナライザの記録可能な時間以上の実時間計測を行うことができる。尚、２台のＦＦＴアナライザ間で計測を切り替える際にノイズが発生した場合、図４のように計測時間４０１と４０３においてノイズ成分が消えるまでの重なり時間４０５を設け、データ記録後に切り替えによるノイズが発生している時間軸データを使用せずにデータを繋ぎ合わせる処理を施す。

以上の手順によって、ＦＦＴアナライザで測定される各周波数成分は、各センサーにおける検出信号に対応し、例えば図５に示すように電子機器近傍の電磁界分布として再構成し、任意の時間間隔ｔ毎の静止画或いは動画として表示する。以上の構成によって、電子機器から放射される不要電磁波の実時間解析を行うことができる。

本発明による複数のセンサーを用いた実時間計測方法概略図 ＦＦＴアナライザにおける測定データ格納イメージ図 不要電磁波解析に適用させた本発明による実時間計測装置概略図 ＦＦＴアナライザの計測手順切り替えによるデータ格納法概略図 所望の計測時間がＦＦＴアナライザ１台の記録可能な時間よりも長い場合における不要電磁波解析に適用させた実時間計測結果イメージ図 従来例による近傍電磁界測定におけるＦＦＴアナライザを用いた計測システムを示す説明図

符号の説明

１０１ ＦＦＴアナライザ
１０２ センサー
１０３ バンドパスフィルター
１０４ ミキサー
１０５ 局部発振器
１０６ 結合器
２０１ ＦＦＴアナライザが実時間計測可能な周波数帯域幅
２０２ ＦＦＴアナライザ内で入力されたセンサー信号に対応する周波数成分
３０１ 電子機器
３０２ 電磁界センサー
３０３ ローパスフィルター
３０４ アップコンバート用ミキサー
３０５ バンドパスフィルター
３０６ ダウンコンバート用ミキサー
３０７ 可変局部発振器
３０８ 制御及び記録用ＰＣ
４０１ 複数台のうち一台のＦＦＴアナライザが計測を行う時間
４０２ 複数台のうち一台のＦＦＴアナライザが制御及び記録保持用ＰＣにデータ伝送する時間
４０３ 複数台のうち一台のＦＦＴアナライザが計測を行う時間
４０４ 複数台のうち一台のＦＦＴアナライザが制御及び記録保持用ＰＣにデータ伝送する時間
４０５ 計測の切り替えによって発生するノイズを除去するための時間
５０１ ＦＦＴアナライザが検出する信号
６０１ 基準信号検出用電磁界センサー

Claims (8)

1. 計測対象に対してセンサーが複数配置され、センサーと同数のミキサー及び局部発振器によって、各センサーの検出信号がＦＦＴアナライザの実時間計測可能な周波数帯域内で異なる周波数へ変換されて実時間計測することを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
2. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、配置するセンサーが異なる種類のセンサーを組み合わせて構成されることを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
3. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、ＦＦＴアナライザの実時間計測可能な周波数帯域内で異なる周波数に変換する際に生じるミキサーの歪成分を抑えるために、計測周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルターを設置したことを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
4. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、広い計測周波数帯域から任意の周波数を選択して計測する場合に、ＦＦＴアナライザの実時間計測可能な周波数帯域内で異なる周波数に変換する際に生じるミキサーの歪成分を抑えるために、アップコンバート用ミキサー及び複数個のダウンコンバート用ミキサーと、計測周波数帯域の周波数成分を通過させるローパスフィルター及び変換周波数の成分を通過させる複数個のバンドパスフィルターから構成されることを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
5. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、所望の計測時間がＦＦＴアナライザの記録可能な時間よりも長い場合に、複数台のＦＦＴアナライザによって計測とデータ記録を交互に行うことを特徴とする特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
6. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、任意に設置したセンサーの位置に合せて分布表示させることを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
7. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、ＦＦＴアナライザによって計測した結果を用いて、動画表示させることを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。
8. 請求項１記載の複数のセンサーを用いた実時間計測装置において、ＦＦＴアナライザによって計測した結果を用いて、所望の時間における計測計測結果を静止画表示させることを特徴とする複数のセンサーを用いた実時間計測装置。