JP2011191225A - 波形測定器、波形表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが測定波形およびその許容レベルを視認することができる波形測定器を提供する。
【解決手段】測定された波形のデータを記憶する波形メモリ２と、測定された波形のうち、許容範囲外の波形を検出するトリガ検出部１０と、許容範囲外の波形が検出された場合、許容範囲外の波形の１周期前、または複数周期前までの波形データを波形メモリ２から取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出する参照元データ読み出し位置保存部１１、参照元データ演算部１２と、測定された波形とともに、算出された上限値と下限値とを前記測定された波形に重ねて表示する表示部１３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、波形信号を取得してその波形信号の形状を表示するとともに、異常波形を検出する技術に関する。

従来の波形測定器は、直前に取得した数周期前の波形から生成される参照データと、現在取得中のデータとを逐次比較し、現在取得中のデータが参照データから所定のレベルを逸脱した場合、ユーザが想定している波形とは異なる波形が生じたとして、トリガを発生させる機能を有する。

ここで、上述の機能を有する波形測定器の動作を図４の機能ブロックを参照しつつ説明する。

測定が開始されると、波形信号１は、アナログ信号として波形測定器１００Ａの入力アンプ７に入力される。その後波形信号１は、Ａ／Ｄ変換器８の適正な入力範囲レベルに正規化され、デジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された波形データは、波形メモリ２へ順次格納される。

また波形測定器１００Ａは、トリガ検出部１０を有する。トリガ検出部１０は、波形メモリ２に格納されたデータの直前の周期のデータを数周期分読み出して参照データ５を生成する。読み出しはあらかじめ設定された同期レベル３を基準とし、以降サンプルの取得が進むに従い、トリガ検出部１０が波形メモリ２に対し読み出すアドレスも進む。

図４の例で示したトリガ検出部１０は、直前の４周期のデータを加算平均部４にて加算平均（相加平均）して参照データ５を生成する。比較部６は、このように生成された参照データ５と現在取得した波形データとを比較する。トリガ検出部１０は、比較部６にて比較された差がユーザの設定した許容レベルの範囲外である場合、想定外の波形が生じたとしてトリガを発生する（以下、トリガ検出と称す）。

サンプルが一周期進むと、参照データ５を生成するための元の波形データ（以下、参照元データと称す）を読み出すアドレスも１周期分進む。この様子を図５に示す。測定開始時（厳密にはＰｒｅデータ取得後）の参照元データ読み出し状況を図５（Ａ）に、またサンプルが進んだ場面での参照元データ読み出し状況を図５（Ｂ）に示す。

従来の波形測定器は、上述した機能により、通常のエッジトリガでは検出できない図６（Ａ）、図６（Ｂ）のような想定外の波形（図６の矢印および「Ｔ」で示した形状）を検出することができる。本機能は、例えば電源波形の異常検出などに効果がある。

また、波形測定器において以下の技術が開示されている。

中山 悦郎 外３名、「スコープコーダ ＤＬ７５０」、横河技報、横河電機株式会社、２００３年７月２２日発行、Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ−３、２７−３０頁

従来の波形測定器では、ユーザは、トリガ検出となる場合の比較対象データである参照データを直接視認することができない。図６（Ａ）のようにトリガ要因が明確な波形なら問題はないが、図６（Ｂ）のように一見しては要因判別が困難な波形であって波形測定器で想定外と判定された波形が、機器の不具合等によって生じた異常な波形であるかの判断が難しい場合がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、測定された波形と、トリガ検出に使用した参照データに相当する波形とを画面に表示させることにより、ユーザが視認判断できる手段を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る波形測定器は、測定された波形のデータを記憶する波形メモリと、測定された波形のうち、許容範囲外の波形を検出する検出部と、検出部で許容範囲外の波形が検出された場合、許容範囲外の波形の１周期前、または複数周期前までの波形データを波形メモリから取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出する算出部と、測定された波形とともに、算出部で算出された上限値と下限値とを測定された波形に重ねて表示する表示部とを有する。

また、本発明の一態様に係る波形表示方法は、測定された波形のデータを記憶する波形メモリを有する波形測定器の波形表示方法であって、波形測定器が、測定された波形のうち、許容範囲外の波形を検出し、許容範囲外の波形が検出された場合、許容範囲外の波形の１周期前、または複数周期前までの波形データを波形メモリから取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出し、測定された波形とともに、算出された上限値と下限値とを測定された波形に重ねて表示する。

ユーザが測定波形およびその許容範囲を視認することができ、もってトリガ検出の妥当性を明確にすることができる。

本実施の形態に係る波形測定器の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る表示部の表示例を示す図である。 本実施の形態に係る表示動作の一例を示すフローチャートである。 従来の波形測定器の構成を示す図である。 入力信号が１周期進むと、参照元データを読み出すアドレスも１周期進むことを説明する図である。 トリガ検出されたときの波形の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に本実施の形態に係る波形測定器を示す。波形測定器１００は、参照元データ読み出し位置保存部１１、参照元データ演算部１２、表示部１３を有する。また図１において、図４と同一符号は従来の波形測定器と同様であるので、ここでの説明を割愛する。

参照元データ読み出し位置保存部１１は、トリガ検出が発生したときに、そのときの参照元データの読み出し位置情報９（波形メモリ２のアドレスの値）を記憶する記憶装置である。本実施の形態では、読み出し位置情報９は、現在取得された波形信号１が記憶される記憶領域から４周期分前までの記憶領域に応じた位置情報とするが、周期の数を限定するものではない。読み出し位置情報９は１周期前のみであってもよい。

参照元データ演算部１２は、参照元データ読み出し位置保存部１１に記憶されている読み出し位置情報９を取得し、この読み出し位置情報９に応じた記憶領域に記憶されている波形データを、波形メモリ２から取得し、相加平均演算を行う。尚、参照元データ読み出し位置保存部１１に記憶されている読み出し位置情報９が１周期前のみである場合、相加平均演算を行う必要はない。

また参照元データ演算部１２は、相加平均演算で得られた値（読み出し位置情報９が１周期前のみである場合は波形メモリ２から取得した値そのままでもよい）に、ユーザが設定した値を加算し上限値を算出し、また相加平均演算で得られた値に、ユーザが設定した値を減算し下限値を算出する。尚、本実施の形態の参照元データ演算部１２は、演算回路で実装されているものとするが、態様を限定するものではない。参照データ演算部１２は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)での実装や、ＣＰＵ（Central Processing Unit）による実装であってもよい。尚、参照元データ演算部１２の相加平均演算に関しては、加算平均部４の機能を流用してもよく、また参照元データ演算部１２の上限値、下限値の算出は比較部６の一部機能を流用してもよい。また、本実施の形態では、参照元データ演算部１２で加算／減算するときの設定値は、比較部６で使用される許容レベルを算出するときの設定値とは異なる値とするが、同じ値であってもよい。

表示部１３は、ディスプレイや、波形メモリ２や参照元データ演算部１２からデータを取得してこれら取得データをディスプレイに表示させるためのコントローラを有する。表示部１３は、波形メモリ２から波形データを取得し、測定波形を表示するとともに、参照元データ演算部１２によって得られた許容レベルの上限値、下限値を、測定波形に重ねて表示する。

ここで、表示部１３の表示例を図２に示す。表示部１３は、ユーザからの指示または所定の時間間隔で、波形メモリ２に記憶されている波形データを表示領域３１に新規表示または更新表示する（図２の波形ＷＡ）。表示領域３１に対し、トリガ検出が発生したポイントを含む領域３２がユーザから指定された場合、領域３２内の波形データが表示領域３３に拡大表示される。このとき波形ＷＡ以外に、許容レベルの上限値Ｒ１、下限値Ｒ２も表示領域３３内に重ねて表示される。

次に、波形測定器１００の動作について説明する。トリガ検出部１０の比較判定によってトリガ検出が発生すると、参照元データ読み出し位置保存部１１が動作する。具体的には、参照元データ読み出し位置保存部１１はその時点の波形メモリ２上の読み出し位置情報９を記憶する。本実施の形態では、直前の４周期のデータを参照元データとし、これら参照元データが格納されている波形メモリ２のアドレスの値が参照元データ読み出し位置保存部１１に記憶される。読み出し位置情報９は、トリガ検出が発生するごとに、参照元データ読み出し位置保存部１１の記憶容量が満たされるまで順次記憶される。

引き続き、図３のフローチャートを参照しつつ、表示領域３３に対しての表示処理の一例を説明する。

まず表示部１３は、波形メモリ２からユーザが指定した領域３２内の波形データを取得し、これを表示領域３３に拡大表示する（Ｓ１）。このとき領域３２内の波形データは、領域３２の横幅と表示領域３３の横幅とが略一致するように拡大表示される。次に参照元データ演算部１２は、参照元データ読み出し位置保存部１１に保存されている読み出し位置情報を元に、当該トリガ発生時の参照元データを波形メモリ２から読み出す（Ｓ２）。次に参照元データ演算部１２は、読み出した波形データを相加平均し、この相加平均の結果をユーザが設定した値で加算することで、許容レベルの上限値を算出し、またこの相加
平均の結果をユーザが設定した値で減算することで、許容レベルの下限値を算出する（Ｓ３）。

表示部１３は、この上限値、下限値を表示領域３３に表示する（Ｓ４。図３の上限値Ｒ１、下限値Ｒ２参照）。

測定波形と、その比較データとを同一画面に表示することにより、ユーザはトリガ検出の妥当性を確認できる。

本実施の形態では、異常波形の発生した周期のデータと、その発生前の数周期を切り出したデータを使用している。本実施の形態の応用として、これらのデータからパラメータ演算を行い表示するシステムが考えられる。ＤＳＰを搭載した電源解析装置は、測定する全周期のパラメータ演算を行い、その値を使用して波形の異常を検出する。本発明を使用すればＤＳＰを搭載せず「波形比較」で想定外の波形を検出し、その異常部分のみパラメータ演算を行うことが可能になり、より簡素な機器で必要なデータ取得をすることが可能になる。

本実施の形態では、従来の波形比較トリガ検出回路に、トリガ検出時の「参照データ」を生成する基準アドレスを保持する機能を加えた。本実施の形態では、上記アドレス情報を使用して、測定後にトリガ検出部分に「参照データ」から生成した「参照エリア」を「測定波形」と合わせて表示することにより、波形比較トリガの動作結果をユーザが確認する手段を提供した。

検出部は、本実施の形態のトリガ検出部１０に対応し、算出部は、本実施の形態の参照元データ読み出し位置保存部１１、参照元データ演算部１２に対応する。また、アドレス記憶部は、本実施の形態の参照元データ読み出し位置保存部１１に対応し、許容範囲算出部は、本実施の形態の参照元データ演算部１２に対応する。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。

１ 波形信号
２ 波形メモリ
３ 同期レベル
４ 加算平均部
５ 参照データ
６ 比較部
７ 入力アンプ
８ Ａ／Ｄ変換器
９ 読み出し位置情報
１０ トリガ検出部
１１ 参照元データ読み出し位置保存部
１２ 参照元データ演算部
１３ 表示部
１００、１００Ａ 波形測定器

Claims (4)

1. 測定された波形のデータを記憶する波形メモリと、
   前記測定された波形のうち、許容範囲外の波形を検出する検出部と、
   前記検出部で許容範囲外の波形が検出された場合、該許容範囲外の波形の１周期前、または複数周期前までの波形データを前記波形メモリから取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出する算出部と、
   前記測定された波形とともに、前記算出部で算出された上限値と下限値とを前記測定された波形に重ねて表示する表示部と、
   を有する波形測定器。
2. 請求項１に記載の波形測定器において、
   前記算出部は、
   前記検出部で許容範囲の波形が検出された場合に該波形の１周期前、または複数周期前までの波形データが記憶されている前記波形メモリのアドレスの値を記憶するアドレス記憶部と、
   前記アドレス記憶部に記憶されているアドレスの値に応じた前記波形メモリの記憶領域から、波形データを取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出する許容範囲算出部と、
   を有することを特徴とする波形測定器。
3. 請求項２に記載の波形測定器において、
   前記許容範囲算出部は、前記波形メモリの記憶領域から波形データを取得し、取得された波形データの平均値を算出し、該平均値に基づき前記許容範囲の上限値、下限値を算出することを特徴とする波形測定器。
4. 測定された波形のデータを記憶する波形メモリを有する波形測定器の波形表示方法であって、
   前記波形測定器が、
   前記測定された波形のうち、許容範囲外の波形を検出し、
   許容範囲外の波形が検出された場合、該許容範囲外の波形の１周期前、または複数周期前までの波形データを前記波形メモリから取得し、取得された波形データに基づき許容範囲の上限値、下限値を算出し、
   前記測定された波形とともに、算出された上限値と下限値とを前記測定された波形に重ねて表示する
   波形表示方法。

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