JP2011163838A

JP2011163838A - 測定装置および測定方法

Info

Publication number: JP2011163838A
Application number: JP2010025005A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Koike; 伸一小池
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】装置コストの上昇を回避しつつ測定対象信号の電気的特性値とその状態を検出する。
【解決手段】測定対象信号Ｓ１を入力して測定帯域内の周波数成分のみを通過させるフィルタ部３を有し、測定部４は、測定対象信号Ｓ１の実効値を第１実効値Ｖｒ１として出力し、かつフィルタ部３から出力された測定対象信号Ｓ１の実効値を第２実効値Ｖｒ２として出力し、処理部５は、両実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２が誤差範囲（規定範囲）Ｄｅ内で一致するか否か、および第１実効値Ｖｒ１が規定範囲を超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいか否かを判別する判別処理、第１実効値Ｖｒ１のばらつき度合いが第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であるか否かを判別する判別処理、並びに第２実効値Ｖｒ２のばらつき度合いが第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であるか否かを判別する判別処理を実行し、各判別処理での判別結果に基づき測定対象信号Ｓ１の状態を判別してその旨を表示部７に表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象信号の電気的特性値を測定すると共に測定対象信号の状態を検出する測定装置および測定方法に関するものである。

この種の測定装置として、下記の特許文献１に開示された測定装置を出願人は既に提案している。この測定装置は、交流信号を生成して測定対象体に印加する信号生成部と、交流信号の印加時における測定対象体の両端間電圧を検出する電圧検出部と、交流信号の印加時において測定対象体に流れる交流電流を検出する電流検出部と、両端間電圧と交流電流とに基づいて測定対象体の電気的特性（インピーダンス）を算出する演算制御部とを備えている。

この測定装置では、演算制御部は、両端間電圧の波形についての周波数成分およびその値をＦＦＴ演算処理によって算出すると共に、算出した各周波数成分のうちの交流信号の周波数成分を除く他の周波数成分の値が予め設定された設定値以下のときに電気的特性を算出する。この場合、両端間電圧の波形の一部が正弦波でないとき、つまり両端間電圧の波形の一部に乱れが発生しているときには、交流信号の周波数成分を除く他の周波数成分の値が大きくなる。このため、演算制御部は、この他の周波数成分の値が設定値を超えているときには、両端間電圧に発生している波形の乱れが許容範囲を超えていると判別して電気的特性を算出せずに、この他の周波数成分の値が設定値以下となって、両端間電圧に発生している波形の乱れが許容範囲内のときにのみ電気的特性を算出する。このように、この測定装置では、両端間電圧の波形（測定対象信号）の状態を検出しつつこの波形（測定対象信号）の電気的特性を算出することにより、測定した電気的特性の信頼性を高めることが可能となっている。

特開２００７−２９２６７３号公報（第６−８頁、第１図）

ところが、この従来の測定装置には、以下の改善すべき課題が存在している。すなわち、この測定装置では、測定対象信号の状態を検出するためにＦＦＴ演算処理を実行し得る機能を備えていることから、例えば、この機能の実現のために高性能なＣＰＵを必要とするなど、装置コストが上昇するという改善すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、装置コストの上昇を回避しつつ測定対象信号の電気的特性値と共にその状態（波形歪みの大小やノイズ成分の重畳の多少）を検出し得る測定装置および測定方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、測定対象信号の電気的特性値を測定する測定部と、測定された前記電気的特性値を入力して表示部に表示させる処理部とを備えた測定装置であって、前記測定対象信号を入力すると共に当該測定対象信号に含まれている測定帯域内の周波数成分のみを通過させるフィルタ部を有し、前記測定部は、前記測定対象信号の前記電気的特性値を測定して第１電気的特性値として出力すると共に、前記フィルタ部から出力された前記測定対象信号の電気的特性値を測定して第２電気的特性値として出力し、前記処理部は、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値を入力して、当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内か否か、および当該第１電気的特性値が当該規定範囲を超えて当該第２電気的特性値よりも大きいか否かを判別する第１判別処理、当該第１電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第１基準値以下であるか否かを判別する第２判別処理、並びに当該第２電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第２基準値以下であるか否かを判別する第３判別処理を実行すると共に、前記各判別処理での判別結果に基づいて前記測定対象信号の状態を判別してその旨を前記表示部に表示させる状態特定処理を実行する。

また、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、前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が前記規定範囲内であり、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値以下であり、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値以下であるときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが小さく、かつ前記測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると判別してその旨を前記表示部に表示させる。

また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が前記規定範囲内であり、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値を超え、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値を超えているときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きく、かつ当該測定対象信号に含まれている前記測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると判別してその旨を前記表示部に表示させる。

また、請求項４記載の測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置において、前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値が前記規定範囲を超えて前記第２電気的特性値よりも大きく、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値以下であり、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値以下であるときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きい特定形状の信号であると判別してその旨を前記表示部に表示させる。

また、請求項５記載の測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載の測定装置において、前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値が前記規定範囲を超えて前記第２電気的特性値よりも大きく、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値を超え、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値を超えているときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きい不特定形状の信号であると判別してその旨を前記表示部に表示させる。

また、請求項６記載の測定方法は、測定対象信号の電気的特性値を測定すると共に当該測定した電気的特性値を表示部に表示させる際に、測定帯域内および当該測定帯域外の各周波数成分を含んだ状態での前記測定対象信号についての前記電気的特性値を第１電気的特性値として測定し、前記測定帯域内のみの前記周波数成分を含んだ状態での前記測定対象信号についての前記電気的特性値を第２電気的特性値として測定し、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内か否か、および当該第１電気的特性値が当該規定範囲を超えて当該第２電気的特性値よりも大きいか否かを判別する第１判別処理を実行し、前記第１電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第１基準値以下であるか否かを判別する第２判別処理を実行し、前記第２電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第２基準値以下であるか否かを判別する第３判別処理を実行した後に、前記各判別処理での判別結果に基づいて前記測定対象信号の状態を判別してその旨を前記表示部に表示させる状態特定処理を実行する。

請求項１記載の測定装置および請求項６記載の測定方法によれば、ＦＦＴ演算処理を実行し得る高価な機能を備えることなく、第１電気的特性値および第２電気的特性値にのみ基づいて測定対象信号の状態を判別し、その旨を電気的特性値と共に表示部に表示させることができるため、この表示部に表示内容に基づいて、測定対象信号の電気的特性値と共にその状態を装置コストの上昇を回避しつつ認識させることができる。

また、請求項２記載の測定装置によれば、各判別処理での判別結果が、各電気的特性値の一方に対する他方の比率または各電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内であり、かつ第１電気的特性値についてのばらつき度合いが第１基準値以下であり、かつ第２電気的特性値についてのばらつき度合いが第２基準値以下であるときには、測定対象信号は波形歪みが小さく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態である旨を表示部に表示させることができるため、この表示部の表示内容に基づいて、測定対象信号の電気的特性値と共に、測定対象信号の状態が、波形歪みが小さく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると認識させることができる。

また、請求項３記載の測定装置によれば、各判別処理での判別結果が、各電気的特性値の一方に対する他方の比率または各電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内であり、かつ第１電気的特性値についてのばらつき度合いが第１基準値を超え、かつ第２電気的特性値についてのばらつき度合いが第２基準値を超えているときには、測定対象信号は波形歪みが大きく、かつ測定対象信号に含まれている測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態である旨を表示部に表示させることができるため、この表示部の表示内容に基づいて、測定対象信号の電気的特性値と共に、測定対象信号Ｓ１の状態が、波形歪みが大きく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると認識させることができる。

また、請求項４記載の測定装置によれば、各判別処理での判別結果が、第１電気的特性値が予め規定された規定範囲を超えて第２電気的特性値よりも大きく、かつ第１電気的特性値についてのばらつき度合いが第１基準値以下であり、かつ第２電気的特性値についてのばらつき度合いが第２基準値以下であるときには、測定対象信号は波形歪みが大きい特定形状の信号である旨を表示部に表示させることができるため、この表示部の表示内容に基づいて、測定対象信号の電気的特性値と共に、測定対象信号の状態が、波形歪みが大きい特定形状の状態にあると認識させることができる。

また、請求項５記載の測定装置によれば、各判別処理での判別結果が、第１電気的特性値が予め規定された規定範囲を超えて第２電気的特性値よりも大きく、かつ第１電気的特性値についてのばらつき度合いが第１基準値を超え、かつ第２電気的特性値についてのばらつき度合いが第２基準値を超えているときには、測定対象信号は波形歪みが大きい不特定形状の信号である旨を表示部に表示させることができるため、この表示部の表示内容に基づいて、測定対象信号の状態が、波形歪みの大きい不特定形状の状態にあると認識させることができる。

測定装置１の構成を示す構成図である。正常な状態の測定対象信号Ｓ１の波形図である。図２の測定対象信号Ｓ１に含まれている周波数成分のパワースペクトルとフィルタの通過帯域との関係を説明するためのスペクトラム図である。単一の周波数成分からなる２つの信号が合成されてなる測定対象信号Ｓ１の波形図である。図４の測定対象信号Ｓ１に含まれている周波数成分のパワースペクトルとフィルタの通過帯域との関係を説明するためのスペクトラム図である。三角波で構成された測定対象信号Ｓ１の波形図である。図６の測定対象信号Ｓ１に含まれている周波数成分のパワースペクトルとフィルタの通過帯域との関係を説明するためのスペクトラム図である。不規則に歪んだ状態の測定対象信号Ｓ１の波形図である。図８の測定対象信号Ｓ１に含まれている周波数成分のパワースペクトルとフィルタの通過帯域との関係を説明するためのスペクトラム図である。

以下、測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。なお、測定対象信号Ｓ１についての電気的特性値の一例として、実効値を測定する例を挙げて説明する。

図１に示す測定装置１は、サンプリング部２、フィルタ部３、測定部４、処理部５、記憶部６および表示部７を備え、入力した測定対象信号Ｓ１（アナログ信号）の実効値Ｖｒを測定して表示部７に表示すると共に、測定対象信号Ｓ１の状態についても検出して、その旨を表示部７に表示可能に構成されている。ここで、測定対象信号Ｓ１の状態とは、波形歪みの大小、ノイズ成分の重畳の多少、および波形の形状が特定形状か不特定形状かのうちの少なくとも１つをいうものとする。

また、本例では、検出した測定対象信号Ｓ１の状態について、その旨を表示部７に表示する態様の一例として、検出した測定対象信号Ｓ１の状態を示す表示（本例では一例として、検出した状態を示すマーク）Ｍを表示するように構成されている。また、測定装置１は、後述するように通過帯域が予め規定されたフィルタ部３から出力される波形データＤ２に基づいて算出される第２実効値Ｖｒ２を実効値Ｖｒとして表示部７に表示させることで、予め規定された測定帯域（測定周波数帯域）内の測定対象信号Ｓ１についての実効値Ｖｒを予め規定された確度（精度）で測定可能となっている。

サンプリング部２は、不図示のＡ／Ｄコンバータを用いて構成されて、入力した測定対象信号Ｓ１を予め決められたサンプリング周期でサンプリングすることにより、測定対象信号Ｓ１についての波形の振幅を示す波形データＤ１に変換して出力する。

フィルタ部３および測定部４は、一例としてＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されている。この場合、フィルタ部３は、通過帯域が上記の測定帯域となるように規定されたデジタルフィルタで構成されて、入力した波形データＤ１に含まれている周波数成分のうちの測定帯域内の周波数成分のみを波形データＤ２として通過させる（出力する）。本例では一例として、フィルタ部３は、通過帯域が図３，５，７，９において一点鎖線で示される周波数帯域に規定された低域通過型フィルタで構成されている。測定部４は、予め規定された量の波形データＤ１，Ｄ２をそれぞれ入力する都度、一方の波形データＤ１のみを使用して測定対象信号Ｓ１の実効値を算出し、この算出した実効値を第１実効値Ｖｒ１として処理部５に出力すると共に、他方の波形データＤ２のみを使用して測定対象信号Ｓ１の実効値を算出し、この算出した実効値を第２実効値Ｖｒ２として処理部５に出力する。

処理部５は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、測定部４から第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２を入力する都度、第１判別処理を実行すると共に、予め規定された回数だけ第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２を入力する都度、第２判別処理、第３判別処理および状態特定処理を実行する。

具体的には、第１判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が予め規定された誤差範囲（規定範囲）Ｄｅ内で一致するか否か、および第１実効値Ｖｒ１がこの誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいか否かを判別する。本例では一例として、誤差範囲Ｄｅとして、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２の一方に対する他方の比率に対する規定範囲が予め規定されている。具体的には、測定装置１での実効値Ｖｒとして算出される第２実効値Ｖｒ２を基準（数値「１」）としたときの数値範囲（一例として、（１±０．０５）。つまり、５％の誤差範囲Ｄｅ）が第１実効値Ｖｒ１に対する規定範囲として規定されている。したがって、第１実効値Ｖｒ１がこの規定範囲（数値範囲）内に含まれているときには、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が誤差範囲Ｄｅ内で一致すると判別し、含まれていないときには一致しないと判別する。

なお、第１実効値Ｖｒ１を基準としたときの数値範囲を第２実効値Ｖｒ２に対する規定範囲として規定してもよい。また、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２の一方に対する他方の比率に対する数値範囲を誤差範囲（規定範囲）Ｄｅとして予め規定する構成に代えて、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２の差分についての数値範囲を誤差範囲（規定範囲）Ｄｅとして予め規定して、この差分が誤差範囲Ｄｅ内か否かに基づき、誤差範囲Ｄｅ内のときには第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が誤差範囲Ｄｅ内で一致すると判別する構成を採用することもできる。

また、第２判別処理では、処理部５は、予め規定された数の第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１を算出すると共に、このばらつき度合いＤｄ１が予め規定された第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であるか否かを判別する。ばらつき度合いＤｄ１としては、第１実効値Ｖｒ１の最大値と最小値との差分、第１実効値Ｖｒ１の標準偏差、第１実効値Ｖｒ１の平均値との差分、および第１実効値Ｖｒ１の平均値に対するこの平均値と最新の第１実効値Ｖｒ１との差分の比率の絶対値などを採用することができる。第３判別処理では、処理部５は、予め規定された数の第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２を算出すると共に、このばらつき度合いＤｄ２が予め規定された第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であるか否かを判別する。ばらつき度合いＤｄ２としては、第２実効値Ｖｒ２の最大値と最小値との差分、第２実効値Ｖｒ２の標準偏差、第２実効値Ｖｒ２の平均値との差分、および第２実効値Ｖｒ２の平均値に対するこの平均値と最新の第２実効値Ｖｒ２との差分の比率の絶対値などを採用することができる。

本例では一例として、ばらつき度合いＤｄ１として、第１実効値Ｖｒ１の平均値を基準（数値「１」）としたときのこの平均値と最新の第１実効値Ｖｒ１との差分の比率の絶対値を採用し、ばらつき度合いＤｄ２として、第２実効値Ｖｒ２の平均値を基準（数値「１」）としたときのこの平均値と最新の第２実効値Ｖｒ２との差分の比率の絶対値を採用する。このため、第１基準値Ｄｒｅｆ１および第２基準値Ｄｒｅｆ２として、数値（一例として１％）が規定されて、ばらつき度合いＤｄ１，Ｄｄ２がこの数値以下か否かを判別する構成を採用している。なお、各実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２が同じ波形データＤ１に基づいて算出される値であるため、各実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２のばらつき度合いＤｄ１，Ｄｄ２と比較される各基準値Ｄｒｅｆ１，Ｄｒｅｆ２は上記のように同一に規定されている。

また、状態特定処理では、処理部５は、各判別処理（上記の第１、第２および第３判別処理）での判別結果に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を判別し、その判別結果を示す旨を示すマークＭを実効値Ｖｒと共に表示部７に表示させる。

記憶部６は、上記第１判別処理において使用される誤差範囲Ｄｅ、上記第２判別処理において使用される第１基準値Ｄｒｅｆ１、上記第３判別処理において使用される第２基準値Ｄｒｅｆ２、および上記状態特定処理において判別された各種状態に対応するマークＭを示すマークデータＤｍを予め記憶する。表示部７は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイ装置で構成されて、少なくとも実効値ＶｒおよびマークＭを画面に表示可能に構成されている。

次に、測定装置１による測定対象信号Ｓ１についての実効値Ｖｒの測定動作について説明する。

この測定装置１では、作動状態において、サンプリング部２が、測定対象信号Ｓ１を入力しつつサンプリングすることにより、波形データＤ１を出力する。また、フィルタ部３は、波形データＤ１を入力すると共に、この波形データＤ１に含まれている周波数成分のうちの通過帯域内（つまり、測定帯域内）の周波数成分のみを波形データＤ２として出力する。また、測定部４は、予め規定された量の波形データＤ１，Ｄ２をそれぞれ入力する都度、波形データＤ１を使用して第１実効値Ｖｒ１を算出し、かつ波形データＤ２を使用して第２実効値Ｖｒ２を算出して、処理部５に出力する。

この状態において、処理部５は、新たな第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２を入力する都度、第１判別処理、第２判別処理、第３判別処理および状態特定処理を実行して、測定対象信号Ｓ１の状態を特定し、特定した状態を示すマークＭを実効値Ｖｒ（本例では第２実効値Ｖｒ２）と共に表示部７に更新表示させる。

以下、測定対象信号Ｓ１の状態に分けて説明する。

まず、測定対象信号Ｓ１が、図２に示すように波形歪みがなく（または極めて少なく）、かつ振幅が一定で、しかも図３に示すようにフィルタ部３の測定帯域内に含まれる周波数ｆ１の周波数成分のみで構成される信号（つまり、正弦波）であるときには、測定対象信号Ｓ１のすべて（ほぼすべて）の周波数成分がフィルタ部３を通過する。このため、測定部４に入力される両波形データＤ１，Ｄ２は同一またはほぼ同一（以下、「同一」という）となる結果、測定部４において各波形データＤ１，Ｄ２に基づいて算出される第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２も同一またはほぼ同一（以下、「同一」という）となる。また、上記のように測定対象信号Ｓ１が波形歪みのない一定の振幅の信号であるため、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２のばらつきは極めて少ない状態となっている。

このため、第１判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が同一の値となることから、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が記憶部６から読み出した誤差範囲Ｄｅ内で一致すると判別する。

また、第２判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１のばらつき度合いＤｄ１を算出する。この場合、上記したように第１実効値Ｖｒ１のばらつきが極めて少ないため、ばらつき度合いＤｄ１も小さくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ１と記憶部６から読み出した第１基準値Ｄｒｅｆ１とを比較して、ばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下となると判別する。また、第３判別処理では、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２のばらつき度合いＤｄ２を算出する。この場合、上記したように第２実効値Ｖｒ２のばらつきが極めて少ないため、ばらつき度合いＤｄ２も小さくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ２と記憶部６から読み出した第２基準値Ｄｒｅｆ２とを比較して、ばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下となると判別する。

また、状態特定処理では、処理部５は、上記の第１、第２および第３判別処理での判別結果に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を判別する。本例では、第１判別処理において、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が一致すると判別し、第２判別処理において、第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であると判別し、第３判別処理において、第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であると判別したことから、処理部５は、測定対象信号Ｓ１の状態について、波形歪みが小さく、かつ測定帯域外の周波数成分（ノイズ成分）の重畳も少ない状態にあると判別する。また、処理部５は、判別した測定対象信号Ｓ１の状態を示す（状態に対応する）マークＭを特定し、このマークＭを示すマークデータＤｍを記憶部６から読み出す。最後に、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２を実効値Ｖｒとして表示部７に出力して表示させると共に、マークデータＤｍを表示部７に出力して、特定したマークＭを表示部７に表示させる。

これにより、実効値Ｖｒと共に測定対象信号Ｓ１の状態を示すマークＭが表示部７に併せて表示されるため、表示部７に表示されている実効値Ｖｒが、波形歪みが小さく、かつノイズ成分の重畳も少ない測定対象信号Ｓ１についての実効値である旨が確実に認識可能となる。なお、このように波形歪みが小さく、かつノイズ成分の重畳も少ない測定対象信号Ｓ１については、マークデータＤｍとしてヌル値（null）を表示部７に出力することにより、表示部７にマークＭを表示させないことで、その旨を表示させる構成を採用することもできる。

次に、測定対象信号Ｓ１が、図４に示すように、破線で示す信号Ｓ１ａと一点鎖線で示す信号Ｓ１ｂの合成信号であって、かつ各信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂに波形歪みがなく（または極めて少なく）、かつ振幅が一定で、しかも図５に示すようにフィルタ部３の測定帯域内に含まれる周波数ｆ１，ｆ２の単一の周波数成分のみで構成される信号（つまり、正弦波）であるときには、測定対象信号Ｓ１のすべての周波数成分がフィルタ部３を通過する。このため、測定部４に入力される両波形データＤ１，Ｄ２は同一となる結果、測定部４において各波形データＤ１，Ｄ２に基づいて算出される第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２も同一となる。一方、周波数が異なる２つの信号Ｓ１ａ（周波数ｆ１），信号Ｓ１ｂ（周波数ｆ２）の合成信号である測定対象信号Ｓ１は、図４に示すように、その振幅が変動する信号となる。このため、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２のばらつきは大きい状態となっている。

また、第２判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１のばらつき度合いＤｄ１を算出する。この場合、上記したように第１実効値Ｖｒ１のばらつきが大きいため、ばらつき度合いＤｄ１も大きくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ１と記憶部６から読み出した第１基準値Ｄｒｅｆ１とを比較して、ばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１を超えていると判別する。また、第３判別処理では、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２のばらつき度合いＤｄ２を算出する。この場合、上記したように第２実効値Ｖｒ２のばらつきも大きいため、ばらつき度合いＤｄ２も大きくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ２と記憶部６から読み出した第２基準値Ｄｒｅｆ２とを比較して、ばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２を超えていると判別する。

また、状態特定処理では、処理部５は、上記の第１、第２および第３判別処理での判別結果に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を判別する。本例では、第１判別処理において、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が一致すると判別し、第２判別処理において、第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１を超えていると判別し、第３判別処理において、第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２を超えていると判別したことから、処理部５は、測定対象信号Ｓ１の状態について、波形歪みは大きいものの、測定帯域外の周波数成分（ノイズ成分）の重畳は少ない状態にあると判別する。また、処理部５は、判別した測定対象信号Ｓ１の状態を示す（状態に対応する）マークＭを特定し、このマークＭを示すマークデータＤｍを記憶部６から読み出す。最後に、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２を実効値Ｖｒとして表示部７に出力して表示させると共に、マークデータＤｍを表示部７に出力して、特定したマークＭを表示部７に表示させる。

これにより、実効値Ｖｒと共に測定対象信号Ｓ１の状態を示すマークＭが表示部７に併せて表示されるため、表示部７に表示されている実効値Ｖｒが、波形歪みは大きいものの、ノイズ成分の重畳の少ない測定対象信号Ｓ１についての実効値であることが確実に認識可能となる。

続いて、測定対象信号Ｓ１が、三角波、矩形波または鋸波などの特定の形状の波形が一定の周期で現れる信号（特定形状の信号）であって、ノイズ成分の重畳のない信号（本例では一例として、図６に示すように三角波）であるときには、その周波数成分は図７に示すように、基本周波数成分（周波数ｆ１）、周波数ｆ１の３倍の周波数成分（ｆ１×３）、周波数ｆ１の５倍の周波数成分（ｆ１×５）、・・・というように、基本周波数成分の周波数ｆ１の奇数倍の周波数成分のみが数多く発生した状態となる。また、測定対象信号Ｓ１は、特定形状の信号であることから、波形の振幅が一定となるため、各周波数成分のレベル（パワー）は高周波側の周波数成分ほど低くなるもののそれぞれのレベルは一定の状態（変動しない状態）となっている。このため、フィルタ部３からは、波形データＤ１に含まれている周波数成分のうちのフィルタ部３の通過帯域（測定装置１の測定帯域）に含まれる周波数成分のみ（図７では一例として、周波数ｆ１，ｆ１×３の２つの周波数成分）が波形データＤ２として出力される。

これにより、測定部４に入力される両波形データＤ１，Ｄ２は相違した状態（フィルタ部３の通過帯域外に位置する周波数成分の分だけ波形データＤ１が大きい状態）となる結果、測定部４において各波形データＤ１，Ｄ２に基づいて算出される第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２も相違した状態（第１実効値Ｖｒ１の方が第２実効値Ｖｒ２よりも大きい状態）となる。一方、上記したように、測定対象信号Ｓ１の振幅は一定であり、これによって測定対象信号Ｓ１を構成する各周波数成分（周波数ｆ１の基本周波数成分および周波数ｆ１の奇数倍の各周波数成分（高調波成分））のレベルも一定の状態にあることから、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２のばらつきは小さい状態となっている。

このため、第１判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が上記のように異なる値となることから、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が記憶部６から読み出した誤差範囲Ｄｅを超えて相違する、具体的には、第１実効値Ｖｒ１がこの誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいと判別する。

また、第２判別処理では、処理部５は、第１実効値Ｖｒ１のばらつき度合いＤｄ１を算出する。この場合、上記したように第１実効値Ｖｒ１のばらつきが小さいため、ばらつき度合いＤｄ１も小さくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ１と記憶部６から読み出した第１基準値Ｄｒｅｆ１とを比較して、ばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下となると判別する。また、第３判別処理では、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２のばらつき度合いＤｄ２を算出する。この場合、上記したように第２実効値Ｖｒ２のばらつきも小さいため、ばらつき度合いＤｄ２も小さくなる結果、処理部５は、このばらつき度合いＤｄ２と記憶部６から読み出した第２基準値Ｄｒｅｆ２とを比較して、ばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下になると判別する。

また、状態特定処理では、処理部５は、上記の第１、第２および第３判別処理での判別結果に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を判別する。本例では、第１判別処理において、第１実効値Ｖｒ１が誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいと判別し、第２判別処理において、第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であると判別し、第３判別処理において、第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であると判別したことから、処理部５は、測定対象信号Ｓ１の状態について、波形歪みが大きい特定形状の信号（三角波や矩形波や鋸波）であると判別する。また、処理部５は、判別した測定対象信号Ｓ１の状態を示す（状態に対応する）マークＭを特定し、このマークＭを示すマークデータＤｍを記憶部６から読み出す。最後に、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２を実効値Ｖｒとして表示部７に出力して表示させると共に、マークデータＤｍを表示部７に出力して、特定したマークＭを表示部７に表示させる。

これにより、実効値Ｖｒと共に測定対象信号Ｓ１の状態を示すマークＭが表示部７に併せて表示されるため、表示部７に表示されている実効値Ｖｒが、波形歪みの大きい特定形状の測定対象信号Ｓ１についての実効値であることが確実に認識可能となる。

次いで、測定対象信号Ｓ１が、一例として図８に示すように、波形の歪んだ信号であり、かつその歪み具合が変動している信号（つまり、不特定形状の信号）であるときには、その周波数成分として、図９に示すように、さまざまな周波数の周波数成分が、測定帯域の内外においてランダムに発生すると共に、各周波数成分のレベル（パワー）も変動している状態となっている。このため、フィルタ部３からは、波形データＤ１に含まれている周波数成分のうちのフィルタ部３の通過帯域（測定装置１の測定帯域）に含まれる周波数成分のみが波形データＤ２として出力される。

これにより、測定部４に入力される両波形データＤ１，Ｄ２は相違した状態（フィルタ部３の通過帯域外に位置する周波数成分の分だけ波形データＤ１が大きい状態）となる結果、測定部４において各波形データＤ１，Ｄ２に基づいて算出される第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２も相違した状態（第１実効値Ｖｒ１の方が第２実効値Ｖｒ２よりも大きい状態）となる。また、上記したように、測定対象信号Ｓ１が不特定形状の信号であることから、これによって測定対象信号Ｓ１を構成する各周波数成分のレベルも変動する状態にあることから、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２のばらつきは大きい状態となっている。

また、状態特定処理では、処理部５は、上記の第１、第２および第３判別処理での判別結果に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を判別する。本例では、第１判別処理において、第１実効値Ｖｒ１が誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいと判別し、第２判別処理において、第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１を超えていると判別し、第３判別処理において、第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２を超えていると判別したことから、処理部５は、測定対象信号Ｓ１の状態について、波形が不特定形状である（例えば、波形に歪みが発生し、かつその歪み具合が変動している状態にある）と判別する。また、処理部５は、判別した測定対象信号Ｓ１の状態を示す（状態に対応する）マークＭを特定し、このマークＭを示すマークデータＤｍを記憶部６から読み出す。最後に、処理部５は、第２実効値Ｖｒ２を実効値Ｖｒとして表示部７に出力して表示させると共に、マークデータＤｍを表示部７に出力して、特定したマークＭを表示部７に表示させる。

これにより、実効値Ｖｒと共に測定対象信号Ｓ１の状態を示すマークＭが表示部７に併せて表示されるため、表示部７に表示されている実効値Ｖｒが、波形が不特定形状である測定対象信号Ｓ１についての実効値であることが確実に認識可能となる。

このように、この測定装置１および測定方法では、フィルタ部３を通過させない測定対象信号Ｓ１（測定帯域内および測定帯域外の各周波数成分を含んだ状態の測定対象信号Ｓ１）についての第１実効値Ｖｒ１と、フィルタ部３を通過させた測定対象信号Ｓ１（測定帯域内の各周波数成分のみを含んだ状態の測定対象信号Ｓ１）についての第２実効値Ｖｒ２とを算出（測定）し、この各実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２に基づき、各実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２が誤差範囲Ｄｅ内で一致するか否か、および第１実効値Ｖｒ１が誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きいか否かを判別する第１判別処理を実行し、第１実効値Ｖｒ１のばらつき度合いＤｄ１を算出すると共にばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であるか否かを判別する第２判別処理を実行し、第２実効値Ｖｒ２のばらつき度合いＤｄ２を算出すると共にばばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であるか否かを判別する第３判別処理を実行した後に、各判別処理での判別結果に基づいて測定対象信号Ｓ１の状態を判別してその旨を示すマークＭを表示部７に表示させる状態特定処理を実行する。

したがって、この測定装置１および測定方法によれば、ＦＦＴ演算処理を実行し得る高価な機能を備えることなく、２つの実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２にのみ基づいて測定対象信号Ｓ１の状態を判別し、その旨（本例では、この判別した状態を示すマークＭ）を実効値Ｖｒと共に表示部７に表示させることができるため、この表示部７に表示内容に基づいて、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｖｒと共にその状態を装置コストの上昇を回避しつつ認識させることができる。

また、この測定装置１および測定方法によれば、各判別処理での判別結果が、各実効値Ｖｒ１，Ｖｒ２が誤差範囲Ｄｅ内で一致し、かつ第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であり、かつ第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であるときには、測定対象信号Ｓ１は波形歪みが小さく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態である旨（本例では、その旨を示すマークＭ）を表示部７に表示させることができるため、この表示部７の表示内容（実効値ＶｒとマークＭ）に基づいて、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｖｒと共に、測定対象信号Ｓ１の状態が、波形歪みが小さく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると認識させることができる。

また、この測定装置１および測定方法によれば、各判別処理での判別結果が、第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２が誤差範囲Ｄｅ内で一致し、かつ第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１を超え、かつ第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２を超えているときには、測定対象信号Ｓ１は波形歪みが大きく、かつ測定対象信号Ｓ１に含まれている測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態である旨（本例では、その旨を示すマークＭ）を表示部７に表示させることができるため、この表示部７の表示内容に基づいて、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｖｒと共に、測定対象信号Ｓ１の状態が、波形歪みが大きく、かつ測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると認識させることができる。

また、この測定装置１および測定方法によれば、各判別処理での判別結果が、第１実効値Ｖｒ１が誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きく、かつ第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１以下であり、かつ第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２以下であるときには、測定対象信号Ｓ１は波形歪みが大きい特定形状の信号である旨（本例では、その旨を示すマークＭ）を表示部７に表示させることができるため、この表示部７の表示内容に基づいて、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｖｒと共に、測定対象信号Ｓ１の状態が、波形歪みが大きい特定形状の状態にあると認識させることができる。

また、この測定装置１および測定方法によれば、各判別処理での判別結果が、第１実効値Ｖｒ１が誤差範囲Ｄｅを超えて第２実効値Ｖｒ２よりも大きく、かつ第１実効値Ｖｒ１についてのばらつき度合いＤｄ１が第１基準値Ｄｒｅｆ１を超え、かつ第２実効値Ｖｒ２についてのばらつき度合いＤｄ２が第２基準値Ｄｒｅｆ２を超えているときには、測定対象信号Ｓ１は波形歪みが大きい不特定形状の信号である旨（本例では、その旨を示すマークＭ）を表示部７に表示させることができるため、この表示部７の表示内容に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態が、波形歪みの大きい不特定形状の状態にあると認識させることができる。

なお、上記の測定装置１では、上記したように、測定対象信号Ｓ１をまずサンプリング部２において波形データＤ１に変換した後に、ＤＳＰなどで構成されたフィルタ部３においてこの波形データＤ１をデジタル処理して波形データＤ２を生成する構成を採用しているが、通過帯域（測定帯域）がフィルタ部３と同一に構成されたアナログフィルタを使用する構成を採用することもできる。この構成においては、入力した測定対象信号Ｓ１をアナログフィルタを通過させない状態のままＡ／Ｄ変換器で波形データＤ１に変換し、入力した測定対象信号Ｓ１をアナログフィルタを通過させることで、測定帯域外の周波数成分を除去し、この測定帯域外の周波数成分が除去された測定対象信号Ｓ１を他のＡ／Ｄ変換器で波形データＤ２に変換する。この構成を採用した場合においても、この各波形データＤ１，Ｄ２に基づいて測定部４が第１実効値Ｖｒ１および第２実効値Ｖｒ２を算出することができるため、上記の測定装置１と同様の効果を得ることができる。また、この場合、１つのＡ／Ｄ変換器に対して、アナログフィルタを通過させない測定対象信号Ｓ１と、アナログフィルタを通過させた測定対象信号Ｓ１とを切り替えて入力することにより、２種類の波形データＤ１，Ｄ２を生成する構成とすることもできる。

また、測定対象信号Ｓ１の電気的特性値の一例として実効値Ｖｒを測定する例について上記したが、測定部４が波形データＤ１，Ｄ２に基づいて測定対象信号Ｓ１の平均値を電気的特性値として測定し、各波形データＤ１，Ｄ２から算出される２つの平均値に基づいて、測定対象信号Ｓ１の状態を検出することもできる。

１測定装置
２サンプリング部
３フィルタ部
４測定部
５処理部
７表示部
Ｄｄ１，Ｄｄ２ばらつき度合い
Ｄｅ誤差範囲
Ｄｒｅｆ１第１基準値
Ｄｒｅｆ２第２基準値
Ｍマーク
Ｓ１測定対象信号
Ｖｒ実効値
Ｖｒ１第１実効値
Ｖｒ２第２実効値

Claims

測定対象信号の電気的特性値を測定する測定部と、
測定された前記電気的特性値を入力して表示部に表示させる処理部とを備えた測定装置であって、
前記測定対象信号を入力すると共に当該測定対象信号に含まれている測定帯域内の周波数成分のみを通過させるフィルタ部を有し、
前記測定部は、前記測定対象信号の前記電気的特性値を測定して第１電気的特性値として出力すると共に、前記フィルタ部から出力された前記測定対象信号の電気的特性値を測定して第２電気的特性値として出力し、
前記処理部は、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値を入力して、当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内か否か、および当該第１電気的特性値が当該規定範囲を超えて当該第２電気的特性値よりも大きいか否かを判別する第１判別処理、当該第１電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第１基準値以下であるか否かを判別する第２判別処理、並びに当該第２電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第２基準値以下であるか否かを判別する第３判別処理を実行すると共に、前記各判別処理での判別結果に基づいて前記測定対象信号の状態を判別してその旨を前記表示部に表示させる状態特定処理を実行する測定装置。
前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が前記規定範囲内であり、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値以下であり、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値以下であるときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが小さく、かつ前記測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると判別してその旨を前記表示部に表示させる請求項１記載の測定装置。
前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が前記規定範囲内であり、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値を超え、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値を超えているときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きく、かつ当該測定対象信号に含まれている前記測定帯域外のノイズ成分の重畳が少ない状態であると判別してその旨を前記表示部に表示させる請求項１または２記載の測定装置。
前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値が前記規定範囲を超えて前記第２電気的特性値よりも大きく、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値以下であり、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値以下であるときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きい特定形状の信号であると判別してその旨を前記表示部に表示させる請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
前記処理部は、前記各判別処理での結果が、前記第１電気的特性値が前記規定範囲を超えて前記第２電気的特性値よりも大きく、かつ前記第１電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第１基準値を超え、かつ前記第２電気的特性値についての前記ばらつき度合いが前記第２基準値を超えているときには、前記状態特定処理において、前記測定対象信号は波形歪みが大きい不特定形状の信号であると判別してその旨を前記表示部に表示させる請求項１から４のいずれかに記載の測定装置。
測定対象信号の電気的特性値を測定すると共に当該測定した電気的特性値を表示部に表示させる際に、
測定帯域内および当該測定帯域外の各周波数成分を含んだ状態での前記測定対象信号についての前記電気的特性値を第１電気的特性値として測定し、
前記測定帯域内のみの前記周波数成分を含んだ状態での前記測定対象信号についての前記電気的特性値を第２電気的特性値として測定し、
前記第１電気的特性値および前記第２電気的特性値の一方に対する他方の比率または当該第１電気的特性値および当該第２電気的特性値の差分が予め規定された規定範囲内か否か、および当該第１電気的特性値が当該規定範囲を超えて当該第２電気的特性値よりも大きいか否かを判別する第１判別処理を実行し、
前記第１電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第１基準値以下であるか否かを判別する第２判別処理を実行し、
前記第２電気的特性値のばらつき度合いを算出すると共に当該ばらつき度合いが予め規定された第２基準値以下であるか否かを判別する第３判別処理を実行した後に、
前記各判別処理での判別結果に基づいて前記測定対象信号の状態を判別してその旨を前記表示部に表示させる状態特定処理を実行する測定方法。