JP2010216926A

JP2010216926A - 測定装置

Info

Publication number: JP2010216926A
Application number: JP2009062651A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 修伊東
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP5163905B2

Abstract

【課題】測定値の変化に応じて測定レンジのレンジアップ／レンジダウンを高速処理できる測定装置を提供すること。
【解決手段】被測定対象のアナログ入力信号が複数の測定レンジを切り替える測定レンジ切替部を介してＡ／Ｄ変換器に入力され、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタルデータに測定項目の測定値を表示するために必要な所定の演算処理を行うとともに前記測定レンジ切替部を切替制御する演算制御部を有する測定装置において、前記測定レンジ切替部の出力信号が前記Ａ／Ｄ変換器の定格入力レンジに対して入力飽和状態になったことを検出することによりピークオーバー検出信号を前記演算制御部に出力するピークオーバー検出部を設け、前記演算制御部は、前記ピークオーバー検出信号に基づき、予め設定された所定の飛び先測定レンジに直接レンジアップするように前記測定レンジ切替部を制御することを特徴とするもの。
【選択図】図１

Description

本発明は測定装置に関し、詳しくは、複数の測定レンジを有する測定装置におけるオートレンジ動作の高速化に関するものである。

図３は従来のデジタル電力解析器におけるオートレンジ動作の流れを説明するフローチャートであり、（Ａ）はレンジアップの動作を示し、（Ｂ）はレンジダウンの動作を示している。

レンジアップにあたっては、まず、現在設定されている測定レンジで電圧値または電流値を測定する（ステップＳ１）。

続いて、現在設定されている測定レンジの出力信号とＡ／Ｄ変換器３の定格入力レンジを比較する（ステップＳ２）。

そして、現在設定されている測定レンジの出力信号が所定の上限閾値（たとえばレンジ定格の１１０％）を超えていたり、入力飽和してピークオーバー状態の場合には、測定レンジを１段レンジアップし（ステップＳ３）、ステップＳ１以降の処理ステップを繰り返して実行する。

ステップＳ２における現在設定されている測定レンジの出力信号の比較結果が、上限閾値を超えておらず、ピークオーバーでもない場合には、測定値を更新する（ステップＳ４）。

以上のステップＳ１以降の処理ステップを、測定動作が終了するまで繰り返して実行する。

レンジダウンにあたっては、まず、現在設定されている測定レンジで電圧値または電流値を測定する（ステップＳ１）。

そして、現在設定されている測定レンジの出力信号が所定の下限閾値（たとえばレンジ定格の３０％）未満の場合には、測定レンジを１段レンジダウンし（ステップＳ３）、ステップＳ１以降の処理ステップを繰り返して実行する。

ステップＳ２における現在設定されている測定レンジの出力信号の比較結果が、下限閾値以上の場合には、測定値を更新する（ステップＳ４）。

特許文献１には、ピークオーバーが発生したレンジのままでオーバーの程度情報を取得できるようにし、適切なレンジへの移動の高速化および安全性の確認が容易に行える測定装置について記載されている。

ところで、上記のような処理ステップでレンジアップするのにあたり、段取り替えなどで停止していた被測定対象が動作再開した直後などで状態が大きく変化すると、現在の測定レンジから適正な測定レンジに切り替わる間に、複数の測定レンジを経由しなければならないことがある。

また、上記のような処理ステップでレンジダウンするのにあたっても、段取り替えなどで停止していた被測定対象が動作再開した直後などで測定値が大きく変化すると、現在の測定レンジから適正な測定レンジに切り替わる間に、複数の測定レンジを経由しなければならないことがある。

特開２００５−６９７４８号公報

しかし、１段ずつ測定レンジのレンジアップ／レンジダウンを繰り返す従来の処理ステップは、測定値がなだらかに変化する場合は問題ないが、前述のように測定値が大きく変化すると、適正な測定レンジに到達するまでに、比較的長い時間がかかることになる。

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、測定値の変化に応じて測定レンジのレンジアップ／レンジダウンを高速処理できる測定装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
被測定対象のアナログ入力信号が複数の測定レンジを切り替える測定レンジ切替部を介してＡ／Ｄ変換器に入力され、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタルデータに測定項目の測定値を表示するために必要な所定の演算処理を行うとともに前記測定レンジ切替部を切替制御する演算制御部を有する測定装置において、
前記測定レンジ切替部の出力信号が前記Ａ／Ｄ変換器の定格入力レンジに対して入力飽和状態になったことを検出することによりピークオーバー検出信号を前記演算制御部に出力するピークオーバー検出部を設け、
前記演算制御部は、前記ピークオーバー検出信号に基づき、予め設定された所定の飛び先測定レンジに直接レンジアップするように前記測定レンジ切替部を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、
前記所定の飛び先測定レンジは、前記被測定対象のアナログ入力信号の最大測定レンジであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の測定装置において、
前記演算制御部には、前記測定レンジ切替部の出力信号と前記Ａ／Ｄ変換器の定格入力レンジとを比較し、測定レンジ切替部の出力信号の大きさに応じた所定の比較結果を出力するレンジ定格比較部を設け、
前記演算制御部は、このレンジ定格比較部から入力される比較結果に応じて前記測定レンジ切替部のレンジアップおよびレンジダウンを制御することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の測定装置において、
前記測定レンジ切替部のレンジアップは、１段ずつ行われることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３に記載の測定装置において、
前記測定レンジ切替部のレンジダウンは、前記測定レンジ切替部の出力信号に基づいて算出された適正測定レンジに直接切り替えられることを特徴とする。

本発明によれば、測定値の変化に応じた測定レンジのレンジアップ／レンジダウンを高速処理できる。

本発明の実施形態の一例を示すブロック図である。図１のように構成された装置のオートレンジ動作の流れを説明するフローチャートである。従来のデジタル電力解析器におけるオートレンジ動作の流れを説明するフローチャートである。

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、デジタル電力解析器の例を示している。

図１において、入力端子１に入力されるアナログ入力信号は、測定レンジ切替部２を介してＡ／Ｄ変換器３に入力され、Ａ／Ｄ変換器３で変換されたデジタルデータは順次データメモリ４に格納される。

データメモリ４に格納されたデジタルデータは演算制御部５に読み出され、表示部６に目的とする電圧値、電流値、有効電力値、皮相電力、無効電力、位相角、高調波解析などの各種測定項目の測定値を表示するために必要な所定の演算処理が行われる。

測定レンジ切替部２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器３に入力されるとともに、ピークオーバー検出部７およびレンジ定格比較部８にも入力される。

ピークオーバー検出部７は、Ａ／Ｄ変換器３に入力される測定レンジ切替部２の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器３の定格入力レンジに対してたとえば３００％を超えて入力飽和状態になった場合に、ピークオーバー検出信号を演算制御部５に出力する。

レンジ定格比較部８は演算制御部５に設けられているものであり、現在設定されている測定レンジにおける測定レンジ切替部２の出力信号とＡ／Ｄ変換器３の定格入力レンジとを比較し、測定レンジ切替部２の出力信号の大きさに応じた所定の比較結果を出力する。

具体的には、たとえば測定レンジ切替部２の出力信号が、Ａ／Ｄ変換器３の定格入力レンジの１１０％を超えて３００％未満の場合には１段ずつのレンジアップを指示する比較結果を出力し、Ａ／Ｄ変換器３の定格入力レンジの３０％を超えて１１０％未満の場合には測定値を更新する比較結果を出力し、Ａ／Ｄ変換器３の定格入力レンジの３０％未満の場合にはその出力信号がＡ／Ｄ変換器３の定格入力レンジの３０％を超えて１１０％未満になるように適切な測定レンジへのレンジダウンを指示する比較結果を出力する。

飛び先測定レンジ設定部９は、ピークオーバー検出部７から演算制御部５にピークオーバー検出信号が入力された場合に、切り替えるべき測定レンジの飛び先情報を、演算制御部５を介して飛び先測定レンジ情報格納部１０に設定格納する。なお、飛び先測定レンジとしては、被測定対象の最大レンジとすることが望ましい。

演算制御部５は、前述のように表示部６に目的とする各種測定項目の測定値を表示するために必要な所定の演算処理を行うとともに、ピークオーバー検出部７から演算制御部５にピークオーバー検出信号が入力されると飛び先測定レンジ情報格納部９に設定格納されている飛び先測定レンジ情報を読み出し、設定されている所定の飛び先測定レンジに中間の測定レンジを経由することなく直接切り替えるように測定レンジ切替部２を制御する。

表示部６は、演算制御部５で演算処理された各種測定項目の測定値や、設定されている測定条件などの各種情報を表示する。

図２は図１のように構成された装置のオートレンジ動作の流れを説明するフローチャートであり、（Ａ）はレンジアップの動作を示し、（Ｂ）はレンジダウンの動作を示している。

レンジアップにあたっては、レンジアップの判断条件を２つに分けている。まず、現在設定されている測定レンジで電圧値または電流値を測定する（ステップＳ１）。

ステップＳ２において、現在設定されている測定レンジの出力信号が大きく変化したことによりＡ／Ｄ変換器３の定格入力レンジに対して入力飽和状態のピークオーバーになると、演算制御部５は、測定レンジを予め飛び先測定レンジ情報格納部１０に設定格納されている所定の飛び先測定レンジに中間の測定レンジを経由することなく直接レンジアップするように測定レンジ切替部２を制御する（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ１以降の処理ステップを繰り返して実行する。

ステップＳ２における現在設定されている測定レンジの出力信号の比較結果がピークオーバー状態ではない場合には、現在設定されている測定レンジの出力信号が所定の上限閾値（たとえばレンジ定格の１１０％）を超えているか否かを比較する（ステップＳ４）。

そして、所定の上限閾値を超えている場合には、測定レンジを１段レンジアップし（ステップＳ５）、ステップＳ１以降の処理ステップを繰り返して実行する。

ステップＳ４における現在設定されている測定レンジの出力信号の比較結果が、上限閾値を超えていない場合には、測定値を更新する（ステップＳ６）。

ステップＳ２において、現在設定されている測定レンジの出力信号が所定の下限閾値（たとえばレンジ定格の３０％）未満の場合には、演算制御部５は、測定レンジの出力信号がＡ／Ｄ変換器３の定格入力レンジの３０％を超えて１１０％未満になるような適切な測定レンジに中間の測定レンジを経由することなく直接レンジダウンするように測定レンジ切替部２を制御する（ステップＳ３）。

たとえば生産ラインなどで測定レンジの異なる複数タイプの被測定対象の検査を行うのにあたり、タイプ毎に適正な測定レンジを設定しないでオートレンジに設定している場合がある。

具体例として、各被測定対象の適正測定レンジと用いるデジタル電力解析器の測定レンジは、
被測定対象Ａ：適正測定レンジ３００Ｖ
被測定対象Ｂ：適正測定レンジ６０Ｖ
被測定対象Ｃ：適正測定レンジ１５Ｖ
デジタル電力解析器の測定レンジ：１．５Ｖ、３Ｖ、６Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖ、３０Ｖ、６０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖ、３００Ｖ、６００Ｖ、１０００Ｖ
とする。

そして、検査は以下の順番で実行されるものとし、被測定対象の動作が停止すると最低レンジの１．５Ｖレンジになるものとする。
１）被測定対象の動作が停止
２）被測定対象Ａ
３）被測定対象の動作が停止
４）被測定対象Ｂ
５）被測定対象の動作が停止
６）被測定対象Ｃ
７）被測定対象の動作が停止
８）被測定対象Ａ
９）被測定対象の動作が停止

図３に示す従来のオートレンジ測定の場合における測定レンジ変更回数に着目すると、
１）→２）１．５Ｖ⇒３００Ｖ（レンジアップ９回）
２）→３）３００Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン９回）
３）→４）１．５Ｖ⇒６０Ｖ（レンジアップ６回）
４）→５）６０Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン６回）
５）→６）１．５Ｖ⇒１５Ｖ（レンジアップ４回）
６）→７）１５Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン４回）
７）→８）１．５Ｖ⇒３００Ｖ（レンジアップ９回）
８）→９）３００Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン９回）
となり、合計５６回のレンジ変更が行われることになる。

これに対し、本発明のオートレンジ測定によれば、ピークオーバー発生時の設定レンジを３００Ｖとすると、
１）→２）１．５Ｖ⇒３００Ｖ（レンジアップ１回）
２）→３）３００Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン１回）
３）→４）１．５Ｖ⇒３００Ｖ⇒６０Ｖ（レンジアップ１回、レンジダウン１回）
４）→５）６０Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン１回）
５）→６）１．５Ｖ⇒３００Ｖ⇒１５Ｖ（レンジアップ１回、レンジダウン１回）
６）→７）１５Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン１回）
７）→８）１．５Ｖ⇒３００Ｖ（レンジアップ１回）
８）→９）３００Ｖ⇒１．５Ｖ（レンジダウン１回）
となり、レンジ変更回数は合計１０回に削減できる。

なお、上記実施例では、測定装置がデジタル電力解析器の例について説明したが、これに限るものではなく、本発明は、デジタルマルチメータやデジタルオシロスコープなど、多レンジ型の各種測定装置にも適用できるものである。

以上説明したように、本発明によれば、測定値の変化に応じて測定レンジのレンジアップ／レンジダウンを高速処理できる測定装置が実現できる。

１入力端子
２測定レンジ切替部
３Ａ／Ｄ変換器
４データメモリ
５演算制御部
６表示部
７ピークオーバー検出部
８レンジ定格比較部
９飛び先測定レンジ設定部
１０飛び先測定レンジ情報格納部

Claims

被測定対象のアナログ入力信号が複数の測定レンジを切り替える測定レンジ切替部を介してＡ／Ｄ変換器に入力され、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタルデータに測定項目の測定値を表示するために必要な所定の演算処理を行うとともに前記測定レンジ切替部を切替制御する演算制御部を有する測定装置において、
前記測定レンジ切替部の出力信号が前記Ａ／Ｄ変換器の定格入力レンジに対して入力飽和状態になったことを検出することによりピークオーバー検出信号を前記演算制御部に出力するピークオーバー検出部を設け、
前記演算制御部は、前記ピークオーバー検出信号に基づき、予め設定された所定の飛び先測定レンジに直接レンジアップするように前記測定レンジ切替部を制御することを特徴とする測定装置。
前記所定の飛び先測定レンジは、前記被測定対象のアナログ入力信号の最大測定レンジであることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記演算制御部には、前記測定レンジ切替部の出力信号と前記Ａ／Ｄ変換器の定格入力レンジとを比較し、測定レンジ切替部の出力信号の大きさに応じた所定の比較結果を出力するレンジ定格比較部を設け、
前記演算制御部は、このレンジ定格比較部から入力される比較結果に応じて前記測定レンジ切替部のレンジアップおよびレンジダウンを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測定装置。
前記測定レンジ切替部のレンジアップは、１段ずつ行われることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
前記測定レンジ切替部のレンジダウンは、前記測定レンジ切替部の出力信号に基づいて算出された適正測定レンジに直接切り替えられることを特徴とする請求項３に記載の測定装置。