JP2010216925A - Data recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データ記録装置に関し、詳しくは、異常発生時におけるデータ記録の改善に関するものである。 The present invention relates to a data recording apparatus, and more particularly to improvement of data recording when an abnormality occurs.
図6は、従来のデータ記録装置の一例を示すブロック図である。アナログ入力波形は、入力部1に入力されてA/D変換動作に適した振幅に調整され、A/D変換器2に入力される。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a conventional data recording apparatus. The analog input waveform is input to the
A/D変換器2は、クロック発生器3から入力されるサンプルクロックの周波数に応じてアナログ入力波形をデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータをデータメモリ4に格納する。たとえばサンプルクロックの周波数が10kS/sの場合には、A/D変換器2は1秒間に10000回サンプリングを行うことになる。
The A /
データメモリ4に格納されたデジタルデータは、波形表示部5に読み出されて測定波形として表示される。この波形表示部5の表示画面に表示される波形により、アナログ入力波形を確認できる。
The digital data stored in the data memory 4 is read out to the
図7は図6の動作説明図であり、(A)はサンプルクロック周波数が高く設定されている場合の高サンプル点記録例を示し、(B)はサンプルクロック周波数が低く(Aの1/5)設定されている場合の低サンプル点記録例を示している。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 6, (A) shows an example of recording a high sample point when the sample clock frequency is set high, and (B) shows a low sample clock frequency (1/5 of A). ) An example of recording a low sample point when set is shown.
(A)の高サンプル点記録例によれば、短い間隔でアナログ入力波形のデータサンプリングを行うことから、波形の細かな変動状態もデジタルデータに変換してデータメモリ4に取り込むことができ、波形の異常(通常とは異なる波形の変動)が再現表示できる。 According to the high sample point recording example of (A), the data sampling of the analog input waveform is performed at a short interval, so that a minute fluctuation state of the waveform can be converted into digital data and taken into the data memory 4 to obtain the waveform. Abnormalities (unusual waveform fluctuations) can be reproduced and displayed.
これに対し、(B)の低サンプル点記録例によれば、長い間隔でアナログ入力波形のデータサンプリングを行うことから、波形の細かな変動状態はサンプリングの谷間に埋没することになり、デジタルデータに変換してデータメモリ4に取り込むことはできず、波形の異常を再現表示できない。 On the other hand, according to the low sampling point recording example of (B), since the data sampling of the analog input waveform is performed at a long interval, the fine fluctuation state of the waveform is buried in the sampling valley. Cannot be converted into the data memory 4 and cannot be reproduced and displayed.
図8は図6の装置におけるサンプルデータ例図であり、(A)はサンプルクロック周波数が高く設定されている場合の高サンプル点データ例を示し、(B)はサンプルクロック周波数が低く(Aの1/5)設定されている場合の低サンプル点データ例を示している。(A)のクロック周波数は(B)の5倍であることから、高サンプル点データ量は低サンプル点データ量の5倍になっている。
FIG. 8 is an example of sample data in the apparatus of FIG. 6, (A) shows an example of high sample point data when the sample clock frequency is set high, and (B) shows a low sample clock frequency (of
特許文献1は、記録紙を用いた記録計に関するものであり、入力信号の異常を検出した場合には記録紙の送り速度を正常状態よりも高速にするとともにサンプリング周波数も正常状態よりも高くすることにより入力信号の異常状態を記録紙に細かく記録し、記録紙の消費量を減らすことが記載されている。
しかし、高サンプル点記録によれば、より細かい波形の変動を記録できる一方で記録するデータ量が多くなり、メモリを大量に使用することになる。 However, according to the high sample point recording, a finer waveform fluctuation can be recorded, but the amount of data to be recorded increases, and a large amount of memory is used.
また、大量のデータから波形の異常波形部を検出しなければならず、データ処理に時間がかかるという問題もある。 In addition, an abnormal waveform portion of a waveform must be detected from a large amount of data, and there is a problem that it takes time for data processing.
これに対し、低サンプル点記録によれば、高サンプル記録に比べ記録すべきデータ量を削減できるものの、波形の細かな変化を記録できないため、波形の異常を検出できないことになる。 On the other hand, the low sample point recording can reduce the amount of data to be recorded as compared with the high sample recording, but cannot detect a minute change in the waveform and cannot detect the waveform abnormality.
本発明は、これらの問題を解決するものであり、その目的は、波形の細かな変動を確実に記録しながら記録データ量を抑えることができ、記録後における波形の異常変動部分の検出が容易に行えるデータ記録装置を提供することにある。 The present invention solves these problems, and its purpose is to reduce the amount of recorded data while reliably recording minute fluctuations in the waveform, and to easily detect abnormal fluctuation portions of the waveform after recording. It is an object of the present invention to provide a data recording apparatus that can be used in the future.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
アナログ入力信号をA/D変換器でデジタルデータに変換してデータメモリに格納するように構成されたデータ記録装置において、
前記A/D変換器とデータメモリの間に、前記A/D変換器から変換出力されるデジタルデータに基づきアナログ入力信号の極値点を検出する極値点検出部を設け、
前記データメモリには、検出した各極値点の波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数をペアにした極値点データを格納することを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to
In a data recording apparatus configured to convert an analog input signal into digital data by an A / D converter and store the digital data in a data memory,
An extreme point detection unit for detecting an extreme point of an analog input signal based on digital data converted and output from the A / D converter is provided between the A / D converter and the data memory,
The data memory stores extreme point data in which the waveform data value of each detected extreme point and the number of samplings between extreme points are paired.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のデータ記録装置において、
前記極値点検出部は、前記A/D変換器から変換出力されるデジタルデータに基づき前記アナログ入力信号の傾きを求める微分演算部と、この微分演算部で求めたアナログ入力信号の傾きの符号が逆転する位置を検出するゼロクロス点検出部で構成されていることを特徴とする。
The invention according to
The extreme point detection unit includes a differential calculation unit that calculates a slope of the analog input signal based on digital data converted and output from the A / D converter, and a sign of the slope of the analog input signal calculated by the differential calculation unit It is characterized by comprising a zero-cross point detector for detecting the position where the rotation is reversed.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載のデータ記録装置において、
前記A/D変換器の前段または後段に、前記アナログ入力信号のノイズ成分を除去するスムージング処理部を設けたことを特徴とする。
The invention according to
A smoothing processing unit that removes a noise component of the analog input signal is provided in a preceding stage or a subsequent stage of the A / D converter.
請求項4記載の発明は、請求項3記載のデータ記録装置において、
前記スムージング処理部は、ローパスフィルタであることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the data recording apparatus according to
The smoothing processing unit is a low-pass filter.
本発明によれば、波形の細かな変動を確実に記録しながら記録データ量を抑えることができ、波形の異常変動部分を容易に検出できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the amount of recorded data while reliably recording minute fluctuations in the waveform, and it is possible to easily detect abnormal fluctuation portions of the waveform.
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の実施形態の一例を示すブロック図であり、図6と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。図1と図6の相違点は、図1では、A/D変換器2とデータメモリ4の間に極値点検出部6を設けていることである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of the present invention. Components identical with those in FIG. The difference between FIG. 1 and FIG. 6 is that, in FIG. 1, an extreme point detector 6 is provided between the A /
図1において、アナログ入力波形は、入力部1に入力されてA/D変換動作に適した振幅に調整され、A/D変換器2に入力される。
In FIG. 1, an analog input waveform is input to an
A/D変換器2は、クロック発生器3から入力されるサンプルクロックの周波数に応じてアナログ入力波形をデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータを極値点検出部6に出力する。たとえばサンプルクロックの周波数が10kS/sの場合には、A/D変換器2は1秒間に10000回サンプリングを行うことになる。
The A /
極値点検出部6は、微分演算部61とゼロクロス点検出部62で構成されている。極値点検出部6において、微分演算部61は、A/D変換器2がサンプリングした波形データに基づき波形の傾きを求める。ゼロクロス点検出部62は、微分演算部61で求めた波形の傾きの符号が逆転する位置(ゼロクロス点)を検出する。
The extreme point detection unit 6 includes a
そして、検出した各極値点の波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数をペアにし、極値点データとしてデータメモリ4に格納する。 Then, the detected waveform data value of each extreme point and the number of samplings between extreme points are paired and stored in the data memory 4 as extreme point data.
データメモリ4に格納された極値点データは、時間的に一定間隔ではない。そこで、ペアとして記録した極値点間のサンプリング回数データから隣接する極値点の時間情報を取得し、波形を補間再生して波形表示部5に表示する。この波形表示部5の表示画面に表示される波形により、アナログ入力波形を確認できる。
The extreme point data stored in the data memory 4 is not at regular intervals in time. Therefore, time information of adjacent extreme points is acquired from the sampling frequency data between extreme points recorded as a pair, and the waveform is interpolated and reproduced and displayed on the
なお、波形にノイズなどの高周波成分が加算されていることがある。この場合には、必要に応じて、A/D変換器2の前段の入力部1にたとえばローパスフィルタよりなるスムージング処理部を設けてノイズ成分を除去することにより、適切な極値点を得ることができる。スムージング処理部は、A/D変換器2の後段に設けてもよい。
Note that high-frequency components such as noise may be added to the waveform. In this case, if necessary, an appropriate extreme point can be obtained by providing a smoothing processing unit made of, for example, a low-pass filter in the
図2は図1の動作説明図である。極値点検出部6は、実線で示すアナログ入力波形をA/D変換器2により高サンプル点記録と同じ周波数でサンプリングした波形データから極値点を検出して、データメモリ4に格納する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of FIG. The extreme point detection unit 6 detects an extreme point from waveform data obtained by sampling the analog input waveform indicated by the solid line by the A /
極値点データとして記録された波形データは、極値点間における波形の変動は再現できないものの、C点およびD点に示すような細かい波形の変化部を逃さず記録している。 Although the waveform data recorded as extreme point data cannot reproduce the waveform fluctuation between the extreme point points, the waveform data recorded at the point C and point D are recorded without missing.
波形再生にあたっては、データメモリ4にペアとして格納されている極値点データの極値点間のサンプリング回数データから隣接する極値点の時間情報を取得し、極値点間の線分を破線で示すように直線で補間して波形表示部5に表示する。この波形表示部5の表示画面に表示される極値点と極値点間を結ぶ補間線よりなる近似波形により、アナログ入力波形を確認できる。
In waveform reproduction, time information of adjacent extreme points is acquired from sampling number data between extreme points of extreme point data stored as a pair in the data memory 4, and a line segment between extreme points is indicated by a broken line. As shown in Fig. 5, the waveform is displayed on the
図3は図1の装置におけるサンプルデータ例図であり、(A)はサンプルクロック周波数が高く設定されている場合の高サンプル点データ例を示し、(B)はサンプルクロック周波数が低く(Aの1/5)設定されている場合の低サンプル点データ例を示し、(C)は本発明に基づく極値点データ例を示している。 FIG. 3 is an example of sample data in the apparatus of FIG. 1, (A) shows an example of high sample point data when the sample clock frequency is set high, and (B) shows a low sample clock frequency (A 1/5) An example of low sample point data when set is shown, and (C) shows an example of extreme point data based on the present invention.
高サンプル点記録および低サンプル記録は「サンプリング回数=記録データ点数」となるが、本発明に基づく極値点記録では「サンプリング回数≧記録データ点数」となり、特に高サンプル点記録に比べてデータメモリ4に格納される記録データ点数を大幅に削減できる。 High sampling point recording and low sampling recording are “sampling count = recording data score”, but extreme point recording according to the present invention is “sampling count ≧ recording data score”, and data memory is particularly compared with high sampling point recording. The number of recording data points stored in 4 can be greatly reduced.
また、本発明の極値点記録では、極値点間におけるサンプリング回数を同時に記録することにより、時間的に一定間隔でない極値点間の時間情報を補っている。 In the extreme point recording of the present invention, the time information between extreme points that are not temporally fixed is compensated by simultaneously recording the number of samplings between extreme points.
このような極値点記録にすることにより、高サンプル点記録でないと記録できなかった波形の細かい変化部分を確実に記録できるとともに、記録する波形データ点数を少なくすることができ、データメモリ4に格納するデータ量を大幅に抑えることができる。 By using such extreme point recording, it is possible to reliably record a minute change portion of the waveform that could not be recorded unless high sample point recording was performed, and to reduce the number of waveform data points to be recorded. The amount of data to be stored can be greatly reduced.
図4は1周期T=1秒の正弦波をサンプルクロック10kS/sでサンプリング記録する場合の動作説明図、図5は図4のサンプルデータ例図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the operation in the case of sampling and recording a sine wave of one cycle T = 1 second with a sample clock of 10 kS / s, and FIG. 5 is an example of sample data of FIG.
図6に示した従来の装置で測定した場合、前述のように1秒間に10000点のデジタルデータがA/D変換器2で変換されてデータメモリ4に格納される。
When measured with the conventional apparatus shown in FIG. 6, digital data of 10,000 points per second is converted by the A /
これに対し、本発明の極値点記録によれば、1秒間にデータメモリ4に格納されるデータは、波形に異常がなければ正弦波1周期における正負の極値点の波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数をペアとする2点のみとなり、波形に異常があった場合でも異常波形区間における各極値の数だけ波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数がペアとして格納されるので、記録容量は大幅に削減される。 On the other hand, according to the extreme point recording of the present invention, the data stored in the data memory 4 per second is the waveform data value and the extreme positive / negative extreme point data in one cycle of the sine wave unless the waveform is abnormal. There are only two points paired with the number of samplings between value points, and even if there is an abnormality in the waveform, the number of waveform data values and the number of samplings between extreme points in the abnormal waveform section are stored as a pair. Thus, the recording capacity is greatly reduced.
データメモリ4に極値点の波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数をペアとして格納することにより、正しい正弦波であればサンプリング回数の推移は一定となるが、波形変動が他と異なるような異常波形が発生した場合にはサンプリング回数が不規則に変化して一定とならないため、図5のようなデータリストからも異常波形を容易に検出できる。 By storing the waveform data values of extreme points and the number of samplings between extreme points in the data memory 4 as a pair, if the sine wave is correct, the transition of the number of samplings is constant, but the waveform variation is different from the others. When an abnormal waveform occurs, the number of samplings changes irregularly and does not become constant, so that the abnormal waveform can be easily detected from the data list as shown in FIG.
また、データメモリ4に格納された極値点の記録データを用いて波形を再生表示する場合、三角波であれば、記録された極値点をそのまま繋ぐことによりほぼ入力波形の形を再現表示できる。正弦波の場合、記録された極値点をそのまま繋いで表示すると三角波になってしまうが、スプライン補間などの補間処理を施すことで、ほぼ入力波形と近似した形を再現表示できる。 Further, when the waveform is reproduced and displayed using the extreme point recorded data stored in the data memory 4, if the waveform is a triangular wave, the shape of the input waveform can be substantially reproduced by connecting the recorded extreme points as they are. . In the case of a sine wave, if the recorded extreme points are connected and displayed as they are, a triangular wave is obtained. However, an interpolation process such as spline interpolation can be applied to reproduce and display a shape that approximates the input waveform.
以上説明したように、本発明によれば、波形の細かな変動を確実に記録しながら記録データ量を抑えることができ、記録後における波形の異常変動部分の検出が容易に行えるデータ記録装置を実現できる。 As described above, according to the present invention, there is provided a data recording apparatus that can suppress the amount of recorded data while reliably recording minute fluctuations in the waveform, and can easily detect abnormal fluctuation portions of the waveform after recording. realizable.
1 入力部
2 A/D変換器
3 クロック発生器
4 データメモリ
5 波形表示部
6 極値点検出部
61 微分演算部
62 ゼロクロス点検出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記A/D変換器とデータメモリの間に、前記A/D変換器から変換出力されるデジタルデータに基づきアナログ入力信号の極値点を検出する極値点検出部を設け、
前記データメモリには、検出した各極値点の波形データ値および極値点間におけるサンプリング回数をペアにした極値点データを格納することを特徴とするデータ記録装置。 In a data recording apparatus configured to convert an analog input signal into digital data by an A / D converter and store the digital data in a data memory,
An extreme point detection unit for detecting an extreme point of an analog input signal based on digital data converted and output from the A / D converter is provided between the A / D converter and the data memory,
A data recording apparatus characterized in that the data memory stores extreme point data in which the detected waveform data value of each extreme point and the number of samplings between extreme points are paired.
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