JP2008139224A - Measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の測定レンジの中から切り替えられた所定の測定レンジで測定対象体についてのパラメータを測定する測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement apparatus that measures parameters of a measurement object in a predetermined measurement range switched from a plurality of measurement ranges.
この種の測定装置として、特開2001−41982号公報において出願人が開示した測定装置が知られている。この測定装置では、測定対象信号が入力された際に、制御回路が、複数の測定レンジ(入力レンジ)の中から測定対象信号のピーク値がその測定範囲内に収まるすべての測定レンジを特定して仮決定する第1の処理を実行すると共に、測定対象信号の実効値の大きさに適したすべての測定レンジを特定して仮決定する第2の処理を実行する。また、制御回路は、第1の処理および第2の処理によって仮決定した測定レンジの中から所定の決定手順に従って測定に最も適した測定レンジを決定して、その測定レンジに切り替える。このため、この測定装置では、測定値(ピーク値および実効値)の大きさに最も適した測定レンジに直接切り替えることができるため、測定レンジを1つずつ降順または昇順で切り替える方法と比較して、測定レンジの切り替えを短時間で行うことが可能となっている。
ところが、上記の測定装置には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、この測定装置では、例えば外乱の影響によってピーク値が瞬間的に変動したときには、その変動に伴って測定レンジも直ちに切り替えられる。このため、外乱の影響が大きくてピーク値が頻繁に上下動するときには、測定レンジが頻繁に切り替えられることがある。この場合、一般的に、測定値を表示する際の表示単位(例えば、電圧を測定する場合における「mV」、「V」、「kV」)は測定レンジに連動して切り替えられる。したがって、この測定装置では、外乱の影響が大きい測定環境において、測定レンジに連動して表示単位が頻繁に切り替えられることに起因して測定値の読み取りが困難となるおそれがあり、この点の改善が望まれている。 However, the measurement apparatus has the following problems to be improved. That is, in this measuring apparatus, for example, when the peak value fluctuates instantaneously due to the influence of disturbance, the measurement range is immediately switched along with the fluctuation. For this reason, when the influence of disturbance is large and the peak value frequently moves up and down, the measurement range may be frequently switched. In this case, generally, the display unit (for example, “mV”, “V”, “kV” in the case of measuring voltage) when displaying the measured value is switched in conjunction with the measurement range. Therefore, in this measurement device, there is a possibility that reading of measured values may be difficult due to frequent switching of the display unit in conjunction with the measurement range in a measurement environment where the influence of disturbance is large. Is desired.
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、測定値の読み取り易さ、および測定値の大きさに適した測定レンジへの短時間での切り替えを両立し得る測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the problems to be improved, and provides a measuring device that can achieve both readability of a measurement value and switching to a measurement range suitable for the size of the measurement value in a short time. The main purpose is to provide.
上記目的を達成すべく請求項1記載の測定装置は、複数の測定レンジの中から切り替えられた所定の測定レンジで測定対象体についてのパラメータを測定する測定部と、前記測定レンジの切り替えを制御する制御部とを備えた測定装置であって、前記制御部は、前記所定の測定レンジで測定された前記測定値の変化状態が所定の条件を満たし、かつ当該測定値が当該所定の測定レンジにおける測定範囲を外れているときに他の前記測定レンジに切り替えるレンジ切替処理を実行する。なお、本発明における「測定範囲」は、測定部がパラメータを正確に測定し得る範囲として測定レンジに毎に規定された範囲をいう。
In order to achieve the above object, the measurement apparatus according to
請求項2記載の測定装置は、請求項1記載の測定装置において、前記制御部は、連続して測定された2つの前記測定値の差分値が所定の範囲内のときに前記所定の条件を満たしたとする。
The measuring apparatus according to
請求項1記載の測定装置によれば、制御部がレンジ切替処理を実行して、測定値の変化状態が所定の条件を満たしかつ測定値が測定レンジにおける測定範囲を外れたときに他の測定レンジに切り替えることにより、例えば外乱の影響によって測定値が大きく変動しているときには測定値の大小に拘わらず測定レンジを一定に維持し、測定値の変化が小さくなったときには測定値の大きさに適した測定レンジに即座に自動切替えさせることができる。このため、測定値が頻繁に変動したとしても、それに伴って測定レンジおよび表示レンジの切り替えが頻繁に行われる事態を確実に回避することができる。したがって、この測定装置によれば、測定値の読み取り易さ、および測定値の大きさに適した測定レンジへの短時間での切り替えを両立することができる。
According to the measurement apparatus of
また、請求項2記載の測定装置によれば、制御部が、連続して測定された2つの測定値の差分値が所定の範囲内のときに所定の条件を満たしたとすることにより、2つの測定値の差分値の算出、および算出した差分値が所定の範囲内か否かの判別が容易なため、測定値が激しく変化している状態においてもレンジ切替を行うか否かの判別を短時間でしかも確実に行うことができる。
According to the measuring apparatus of
以下、本発明に係る測定装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode of a measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、抵抗測定装置1の構成について、添付図面を参照して説明する。
First, the configuration of the
図1,3に示す抵抗測定装置1は、本発明に係る測定装置の一例であって、測定対象体100の抵抗(本発明におけるパラメータの一例)を四端子法によって測定可能に構成されている。また、抵抗測定装置1は、複数の測定レンジの中からの測定値のレベル(大きさ)に適した測定レンジに自動的に切り替えるするオートレンジ機能を有している。具体的には、抵抗測定装置1は、図1に示すように、電源部2、測定部3、ROM4、RAM5、操作部6、表示部7およびCPU8を備えて構成されている。
1 and 3 is an example of a measuring apparatus according to the present invention, and is configured to be able to measure the resistance of the measuring object 100 (an example of a parameter in the present invention) by a four-terminal method. . Moreover, the
電源部2は、測定用の測定用電流Imを生成可能に構成されている。この場合、電源部2には、第1端子11a,11b(図1参照)が接続され、この第1端子11a,11bを介して測定用電流Imが測定対象体100における一対の被接続部101に出力される。
The
測定部3は、図2に示すように、オペアンプ21、抵抗22,23、抵抗切替回路24およびA/D変換回路25を備えて構成されている。オペアンプ21は、CPU8の制御に従い、測定対象体100の被接続部101に測定用電流Imが出力されたときに生じる電圧を第2端子12a,12b(図1参照)および抵抗22を介して検出して、検出信号Sdを出力する。なお、上記した第1端子11aと第2端子12aとは、図3に示すプローブユニット9aの先端部に互いに絶縁された状態で配設され、上記した第1端子11bと第2端子12bとは、同図に示すプローブユニット9bの先端部に互いに絶縁された状態で配設されている。
As shown in FIG. 2, the
抵抗22は、測定対象体100の両被接続部101,101間に発生した電圧を検出すると共に抵抗23と相俟ってオペアンプ21の利得を決定する機能を有している。また、複数(この例では5つ)の抵抗23,23・・は、抵抗値が互いに異なるレンジ切替用の抵抗であって、抵抗切替回路24によってこれらのうちの1つがオペアンプ21の負帰還経路に接続される。抵抗切替回路24は、CPU8の制御に従って抵抗23,23・・のうちの1つを負帰還経路に切り替えて接続させる。A/D変換回路25は、オペアンプ21から出力される検出信号Sdをアナログ−ディジタル変換することによって電圧データDvを生成してCPU8に出力する。
The
ROM4は、CPU8によって実行されるレンジ切替処理40(図5参照)においてレンジ切り替えを行うか否かの判別に用いられるしきい値Dsを記憶する。この場合、ROM4には、各測定レンジ毎に規定された複数のしきい値Dsが予め記憶されている。RAM5は、CPU8によって算出される抵抗値Rを記憶する。
The
操作部6は、図3に示すように、抵抗測定装置1の正面に配設された電源スイッチ31や測定開始スイッチ32等の各種スイッチを備えて構成されて、各スイッチの操作に対応する操作信号SoをCPU8に出力する。表示部7は、同図に示すように、抵抗測定装置1の正面に配設された表示パネルを備えて構成されて、図4に示すように、CPU8の制御に従って測定値(抵抗値R)を表示する。
As shown in FIG. 3, the operation unit 6 includes various switches such as a
CPU8は、本発明における制御部に相当し、操作部6から出力される操作信号Soに従って電源部2および測定部3を制御する。また、CPU8は、測定開始スイッチ32に対応する操作信号Soが操作部6から出力されたときには、抵抗値測定処理を実行する。この場合、CPU8は、抵抗値測定処理の実行時にレンジ切替処理40を実行する。
The
次に、抵抗測定装置1を用いて測定対象体100の抵抗値Rを測定する方法およびその際の抵抗測定装置1の動作について、図面を参照して説明する。
Next, a method for measuring the resistance value R of the
まず、操作部6の電源スイッチ31を操作する。この際に、CPU8が、RAM5を初期化してRAM5に保存されている各データを消去させる。次いで、操作部6の測定開始スイッチ32を操作する。この際に、操作部6が測定開始スイッチ32に対応する操作信号Soを出力し、CPU8がその操作信号Soに従って抵抗値測定処理を実行する。この抵抗値測定処理では、CPU8は、まず、測定部3の抵抗切替回路24を制御して、各抵抗23,23・・のうちの抵抗値が最小の抵抗23を負帰還経路に接続させることにより、測定値の上限値が最も大きい測定レンジに初期設定する(切り替える)。また、CPU8は、電源部2を制御して測定用電流Imを生成させる。
First, the
続いて、プローブユニット9a,9bを測定対象体100の被接続部101にそれぞれ押し当てることにより、第1端子11a,11bおよび第2端子12a,12bを測定対象体100の被接続部101にそれぞれ接触させる。この際に、測定対象体100の被接続部101に第1端子11a,11bを介して測定用電流Imが出力され、これによって被接続部101,101間に生じる電圧を測定部3のオペアンプ21が第2端子12a,12bおよび抵抗22を介して検出して検出信号Sdを出力する。
Subsequently, the
次いで、A/D変換回路25が、検出信号Sdをアナログ−ディジタル変換することによって生成した電圧データDvを出力する。続いて、CPU8は、電圧データDvに基づき、測定対象体100の抵抗値Rを算出する。次いで、CPU8は、抵抗値RをRAM5に記憶させると共に(以下、RAM5に記憶させた抵抗値Rを「抵抗値Rm」ともいう)、抵抗値Rを表示させるための表示用データDiを生成して表示部7に出力する。これにより、図4に示すように、抵抗値Rが表示部7に表示される。この場合、CPU8は、初期設定した測定レンジに対応する表示単位(例えば「MΩ」)で抵抗値Rを表示させるように表示用データDiを生成する。
Next, the A /
続いて、CPU8は、上記した抵抗値Rの算出時点(最初の算出時点)から所定時間(測定サンプリング周期)を経過したときに、その時点で出力されている電圧データDvに基づいて新たな抵抗値Rを算出すると共に、図5に示すレンジ切替処理40を実行する。このレンジ切替処理40では、CPU8は、初期設定した測定レンジ(上限値が最も大きい測定レンジ)に対応するしきい値DsをROM4から読み出す(ステップ41)。次いで、CPU8は、RAM5から抵抗値Rmを読み出す(ステップ42)。
Subsequently, when a predetermined time (measurement sampling cycle) has elapsed from the calculation time point (first calculation time point) of the above-described resistance value R, the
続いて、CPU8は、算出した新たな抵抗値Rと読み出した抵抗値Rmとの差分値Rdを算出して(ステップ43)、差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内(本発明における所定の範囲内)であるか否かを判別する(ステップ44)。この際に、差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内ではない、つまり抵抗値Rmの変動が大きいときには、CPU8は、抵抗値Rの大小に拘わらず、その時点で設定している測定レンジ(この場合、初期設定した測定レンジ)に設定した状態を維持したまま、このレンジ切替処理40を終了する。
Subsequently, the
ここで、抵抗値Rの変動の原因が外乱の影響によるものであるときには、新たな抵抗値Rがその時点で設定している測定レンジの上限値を瞬間的に超えたとしても、一般的には、直ぐに測定レンジの範囲以内に低下する。この場合、抵抗値Rの変動の大きさに拘わらず抵抗値Rの大きさに応じて測定レンジを切り替える従来の測定装置では、上記の抵抗値Rが変動したときには、その都度、測定レンジが変更されてこれに連動して表示単位も変更されることがあり、抵抗値Rの読み取りが困難となるおそれがある。これに対して、この抵抗測定装置1では、上記したように抵抗値Rの変動が大きいときには、抵抗値Rの大小に拘わらずその測定レンジに維持されるため、抵抗値Rの読み取りが困難となる事態が確実に防止される。
Here, when the cause of the fluctuation of the resistance value R is due to the influence of disturbance, even if the new resistance value R momentarily exceeds the upper limit value of the measurement range set at that time, generally, Immediately falls within the measurement range. In this case, in the conventional measuring apparatus that switches the measurement range according to the magnitude of the resistance value R regardless of the magnitude of the fluctuation of the resistance value R, the measurement range is changed whenever the resistance value R changes. Accordingly, the display unit may be changed in conjunction with this, and it may be difficult to read the resistance value R. On the other hand, in the
次いで、CPU8は、新たな抵抗値RをRAM5に上書きして記憶させると共に、その抵抗値Rを表示させるための表示用データDiを表示部7に出力し、表示部7は、その表示用データDiに基づいて抵抗値Rを表示する。続いて、CPU8は、所定時間が経過したときに、その時点で出力されている電圧データDvに基づいて新たな抵抗値Rを算出すると共に、図5に示すレンジ切替処理40を実行する。
Next, the
この場合、CPU8は、上記したステップ44において、差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内のとき(本発明における「測定値の変化状態が所定の条件を満たしたとき」)、には、その時点で設定されている測定レンジにおける測定範囲(測定部3が抵抗値Rを正確に測定し得る範囲)を新たな抵抗値Rが外れているか否かを判別する(ステップ45)。この際に、新たな抵抗値Rが測定レンジの測定範囲以内である(測定範囲を外れていない)ときには、CPU8は、その測定レンジに設定した状態を維持する。一方、新たな抵抗値Rが測定レンジの測定範囲から外れているときには、CPU8は、測定部3の抵抗切替回路24を制御して、その抵抗値Rの大きさに予め対応付けられている測定レンジ(本発明における他の測定レンジ)用の抵抗23を負帰還経路に接続させることにより、測定レンジを他の測定レンジに切り替える(ステップ46)。
In this case, when the absolute value of the difference value Rd is within the threshold value Ds in the above-described step 44 (“when the change state of the measured value satisfies a predetermined condition” in the present invention), the
次いで、CPU8は、新たな抵抗値RをRAM5に上書きして記憶させると共に、その抵抗値Rを表示させるための表示用データDiを表示部7に出力する。この場合、CPU8は、切り替え後の測定レンジに対応する表示単位(例えば「kΩ」)で抵抗値Rを表示させるように表示用データDiを生成する。これにより、図6に示すように、抵抗値Rが表示部7に表示される。以下、CPU8は、所定時間が経過する度に、上記した各処理を実行する。
Next, the
このように、この抵抗測定装置1によれば、CPU8がレンジ切替処理40を実行して、抵抗値Rの変化状態が所定の条件を満たしかつ抵抗値Rが測定レンジの測定範囲を外れたときにその測定値Rの測定に適した他の測定レンジに切り替えることにより、例えば外乱の影響によって抵抗値Rが大きく変動しているときには抵抗値Rの大小に拘わらず測定レンジを一定に維持し、抵抗値Rの変化が小さくなったときには抵抗値Rの大きさに適した測定レンジに即座に自動切替えさせることができる。このため、抵抗値Rが頻繁に変動したとしても、それに伴って測定レンジおよび表示レンジの切り替えが頻繁に行われる事態を確実に回避することができる。したがって、この抵抗測定装置1によれば、抵抗値Rの読み取り易さ、および抵抗値Rの大きさに適した測定レンジへの短時間での切り替えを両立することができる。
As described above, according to the
また、この抵抗測定装置1によれば、CPU8が、連続して測定された2つの抵抗値Rの差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内のときに所定の条件を満たしたと判別することにより、差分値Rdの算出や差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内であるか否かの判別が容易なため、抵抗値Rが激しく変化している状態においてもレンジ切り替えを行うか否かの判別を短時間でしかも確実に行うことができる。
Moreover, according to this
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、本発明におけるパラメータとしての抵抗値Rを測定する抵抗測定装置1に適用した例について上記したが、測定レンジの自動切り替え(オートレンジ切り替え)機能を備えて、電流、電圧、電力および温度等の各種のパラメータを測定可能な電流計、電圧計、電力計、マルチメータよび波形記録装置などの各種の測定装置に適用することができる。また、CPU8が、連続して測定された2つの抵抗値Rの差分値Rdの絶対値がしきい値Ds以内のときに所定の条件を満たしたと判別する例について上記したが、他の態様で所定の条件を満たしたか否かを判別する構成を採用することもできる。具体的には、測定された抵抗値Rと、その抵抗値Rの測定以前に測定された複数の抵抗値Rの平均値との差分値を算出し、その差分値の絶対値がしきい値Ds以内のときに所定の条件を満たしたと判別する構成を採用することもできる。また、連続する2つの抵抗値Rの変化率を算出してその変化率がしきい値として規定した変化率以下のときに所定の条件を満たしたと判別する構成を採用することもできる。
In addition, this invention is not limited to said structure. For example, the example applied to the
1 抵抗測定装置
2 測定部
8 CPU
40 レンジ切替処理
100 測定対象体
Ds しきい値
R 抵抗値
Rd 差分値
Rm 抵抗値
1
40
Claims (2)
前記制御部は、前記所定の測定レンジで測定された前記測定値の変化状態が所定の条件を満たし、かつ当該測定値が当該所定の測定レンジにおける測定範囲を外れているときに他の前記測定レンジに切り替えるレンジ切替処理を実行する測定装置。 A measurement device comprising a measurement unit that measures a parameter for a measurement object in a predetermined measurement range switched from among a plurality of measurement ranges, and a control unit that controls switching of the measurement range,
The control unit performs the other measurement when the change state of the measurement value measured in the predetermined measurement range satisfies a predetermined condition and the measurement value is out of the measurement range in the predetermined measurement range. A measuring device that performs range switching processing for switching to a range.
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