JP2012154763A - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定に用いる交流信号の瞬時値を補間処理によって算出する際の算出精度を向上させる。
【解決手段】サンプリング処理によって取得された交流信号Ｓ１の瞬時値に基づいて交流信号の波形を表す第１補間式を特定すると共に、測定対象Ｕｊとして規定した交流信号Ｓ１の一部の区間の時間長を複数に分割した各分割区間の先端の時点における瞬時値を第１補間式から算出する補間処理を行う処理部と、補間処理によって算出された瞬時値を用いて交流信号についての測定を行う測定部とを備え、処理部は、交流信号Ｓ１のゼロクロスの前後におけるサンプリング処理によって取得された瞬時値Ａｆ１〜Ａｆ４に基づいて第２補間式を特定すると共に、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２を第２補間式から算出して、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２によって区分される交流信号の周期の１つ分の区間を測定対象Ｕｊとして規定する。
【選択図】図７

Description

本発明は、入力した交流信号の瞬時値を取得して交流信号についての測定を行う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、特開２００５−３３７９８０号公報において出願人が開示した交流信号測定装置が知られている。この交流信号測定装置は、フィルタ部、検出信号生成部、周波数測定部、周波数算出部、クロック生成部、Ａ／Ｄ変換部および信号処理部などを備えて、入力した交流信号についての物理量を測定する。この場合、フィルタ部は、入力した交流信号に含まれているノイズ成分を除去し、検出信号生成部は、交流信号のゼロクロスを検出して検出信号を出力する。周波数測定部は、交流信号の各周期の期首（開始時点）を示す検出信号から期末（終了時点）を示す検出信号までの時間を計測し、その時間に基づいて交流信号の周波数を測定して周波数データを出力する。周波数算出部は、周波数データに基づいてサンプリング周波数を算出してサンプリング周波数を示す設定データを出力する。クロック生成部は、設定データで示される周波数のサンプリングクロックを生成する。Ａ／Ｄ変換部は、サンプリングクロックに同期して交流信号をサンプリングして交流信号の瞬時値を示すデジタルデータを出力し、信号処理部は、デジタルデータに基づいて交流信号の物理量を測定する測定処理を実行する。この場合、例えば、交流信号における１つの周期分の物理量をＦＦＴ演算によって測定する際には、１つの周期における瞬時値（デジタルデータ）の数が効率的なＦＦＴ演算に有効な２のべき乗の数（この数をＬ個とする）であるのが好ましい。このため、出願人は、交流信号の波形（時間変化）を表す補間式を特定し、その補間式からＬ個の瞬時値を算出する補間処理機能を開発している。この場合、この補間処理機能では、出力されたデジタルデータに基づいて補間式を特定し、１つの周期をＬ個に均等に分割した各分割区間の先端の時点を補間式に代入してＬ個の瞬時値を算出する。

特開２００５−３３７９８０号公報（第４−６頁、第１−２図）

ところが、上記した補間処理機能には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、上記の補間処理機能では、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタルデータのうちの、交流信号が基準値（０の値）と交差するゼロクロス（例えば、立ち上がりのゼロクロス）の時点の前後に出力された２つのデジタルデータのいずれか一方（例えば、ゼロクロス直後のデジタルデータ）の出力時点（サンプリング時点）を周期の開始時点とし、次の立ち上がりのゼロクロスの時点の前後に出力された２つのデジタルデータのいずれか一方（例えば、ゼロクロス直前のデジタルデータ）の出力時点をその周期の終了時点としている。この場合、このような周期の規定方法では、ゼロクロスの時点と周期の開始時点との間、およびゼロクロスの時点と測定対象の終了時点との間に、合計して最大で１サンプリング周期程度の時間的誤差が生じることがある。つまり、このように規定した周期と、ゼロクロスの時点から次のゼロクロスの時点までの時間長で規定される本来の周期との間に誤差が生じることがある。このような誤差が生じているときには、周期をＬ個に均等に分割した分割区間の長さと、本来の周期をＬ個に均等に分割した分割区間の長さとの間にも誤差が生じることとなる。したがって、この補間処理機能には、このような誤差に起因して、補間処理によって補間式からＬ個の瞬時値を算出する際の算出精度が低下するおそれがあり、この点の改善が望まれている。

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、測定に用いる交流信号の瞬時値を補間処理によって算出する際の算出精度を向上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、入力した交流信号の瞬時値を予め決められたサンプリング周期で取得するサンプリング処理を実行するサンプリング部と、前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記交流信号の波形を表す第１補間式を特定すると共に、測定対象として規定した前記交流信号における一部の区間の時間長を予め決められた数に分割した各分割区間の先端の時点における前記瞬時値を前記第１補間式から算出する補間処理を行う処理部と、前記補間処理によって算出された前記瞬時値を用いて前記交流信号についての測定を行う測定部とを備えた測定装置であって、前記処理部は、前記交流信号のゼロクロスの前後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて第２補間式を特定すると共に、前記ゼロクロスの時点を前記第２補間式から算出して、当該ゼロクロスの時点によって区分される前記交流信号の周期の１または複数分の区間を前記測定対象として規定する。

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、前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値の中から前記サンプリング周期よりも長い間引き周期毎に１つの瞬時値を抽出して出力する間引き処理を実行する間引き処理部を備え、前記処理部は、前記間引き処理によって出力された前記瞬時値に基づいて前記第１補間式を特定する。

また、請求項３記載の測定装置は、請求項２記載の測定装置において、前記処理部は、前記間引き処理前の前記瞬時値に基づいて前記第２補間式を特定する。

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、前記交流信号のゼロクロスの直前および直後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記第２補間式としての一次補間式を特定する。

また、請求項５記載の測定方法は、入力した交流信号の瞬時値を予め決められたサンプリング周期で取得するサンプリング処理を実行し、前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記交流信号の波形を表す第１補間式を特定すると共に、測定対象として規定した前記交流信号における一部の区間の時間長を予め決められた数に分割した各分割区間の先端の時点における前記瞬時値を前記第１補間式から算出する補間処理を行い、前記補間処理によって算出した前記瞬時値を用いて前記交流信号についての測定を行う測定方法であって、前記交流信号のゼロクロスの前後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて第２補間式を特定すると共に、前記ゼロクロスの時点を前記第２補間式から算出して、当該ゼロクロスの時点によって区分される前記交流信号の周期の１または複数分の区間を前記測定対象として規定する。

請求項１記載の測定装置、および請求項５記載の測定方法では、交流信号のゼロクロスの前後におけるサンプリング処理によって取得された瞬時値に基づいて第２補間式を特定すると共に、交流信号のゼロクロスの時点を第２補間式から算出する。このため、この測定装置および測定方法では、ゼロクロスの時点によって区分される周期を正確に算出して、その周期の１または複数分の区間を測定対象として規定することができる。したがって、この測定装置および測定方法によれば、測定対象として規定した周期の１つ分の区間を分割した各分割区間の先端の時点を正確に算出することができる結果、各時点を第１補間式に代入して算出する瞬時値の精度を十分に向上させることができる。

請求項２記載の測定装置では、サンプリング処理によって取得された瞬時値の中からサンプリング周期よりも長い間引き周期毎に１つの瞬時値を抽出して出力する間引き処理を実行し、間引き処理によって出力された瞬時値に基づいて第１補間式を特定する。このため、この測定装置によれば、第１補間式を特定する際に用いる瞬時値の数を間引き処理によって減らすことができるため、各瞬時値を記憶部に記憶させる際に使用する記憶部内のストレージ領域を節約（省容量化）させることができる。また、瞬時値の数が減る分、間引き処理部から記憶部への瞬時値の転送時間や、記憶部から処理部への瞬時値の転送時間を短縮することができるため、全体としての処理速度を十分に高速化させることができる。また、例えば、交流信号についての物理量の実効値を測定する際には間引き処理前の瞬時値を用いることで、間引き処理前の瞬時値を用いることによる高精度での実効値の測定と、間引き処理による上記の各効果との両立を実現することができる。

また、請求項３記載の測定装置では、間引き処理前の瞬時値に基づいて第２補間式を特定する。このため、この測定装置によれば、簡易な演算で特定が可能な一次補間式を第２補間式として採用したときには、間引き処理後の瞬時値と比較して互いの時間間隔が狭い間引き処理前の瞬時値に基づいて精度の高い第２補間式を特定することができる。

また、請求項４記載の測定装置では、交流信号のゼロクロスの直前および直後におけるサンプリング処理によって取得された瞬時値に基づいて第２補間式としての一次補間式（直線補間式）を特定する。この場合、一次補間式は、二次以上の高次補間式と比較して、その特定を容易に行うことができる。このため、この測定装置によれば、ゼロクロスの時点を算出する処理を高速で行うことができる。

測定装置１の構成を示す構成図である。 測定装置１が入力する交流信号Ｓ１の一例を示す信号波形図である。 測定装置１の動作を説明する第１の説明図である。 図３における領域Ｅ１の拡大図である。 図３における領域Ｅ２の拡大図である。 測定装置１の動作を説明する第２の説明図である。 測定装置１の動作を説明する第３の説明図である。 測定装置１の動作を説明する第４の説明図である。

以下、測定装置および測定方法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、測定装置の一例としての測定装置１の構成について説明する。図１に示す測定装置１は、信号処理部１１、サンプリング部１２、間引き処理部１３、記憶部１４、処理部１５および測定部１６を備え、入力した交流信号Ｓ１（一例として、図２に示すように、波形が正弦波の交流電圧信号）についての物理量（例えば、電圧や電力）の実効値、並びに交流信号Ｓ１に含まれる高調波の次数および振幅などを測定可能に構成されている。また、測定装置１は、入力した交流信号Ｓ１の良否を判定可能に構成されている。

信号処理部１１は、入力した交流信号Ｓ１に含まれているノイズ成分を除去する信号処理を実行する。また、信号処理部１１は、交流信号Ｓ１の周波数（測定対象範囲の周波数：例えば、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ）にそれぞれ対応付けられて、互いに電気的特性の異なる複数（一例として、２つ）のフィルタ回路（図示せず）を備えて構成されている。この場合、フィルタ回路は、交流信号Ｓ１に含まれている測定対象範囲の周波数よりも高周波の成分および低周波の成分を除去する（つまり、測定対象範囲の周波数の成分を抽出する）バンドパスフィルタで構成されている。また、信号処理部１１は、図外の操作部に対する切り替え操作によってこれら複数のフィルタ回路の中から切り替えられたフィルタ回路によって交流信号Ｓ１に対して予め決められた信号処理を実行する。

サンプリング部１２は、サンプリングクロック生成回路およびサンプリング回路（いずれも図示せず）を備えて構成されている。サンプリングクロック生成回路は、予め決められたサンプリング周期Ｔｓ（図３〜図５参照）のサンプリングクロックを生成する。サンプリング回路は、サンプリングクロックに同期して交流信号Ｓ１をサンプリングして交流信号Ｓ１の瞬時値Ａｆを取得し、その瞬時値Ａｆを示すデジタルデータ（サンプリングデータ）Ｄｆを出力するサンプリング処理を実行する。この場合、デジタルデータＤｆは、測定部１６の実効値演算処理回路３１によって実行される後述する実効値演算処理において交流信号Ｓ１についての物理量（例えば、電圧や電力）の実効値の測定に用いられる。

間引き処理部１３は、サンプリング部１２が実行するサンプリング処理によって取得された瞬時値Ａｆ（サンプリング部１２から出力されたデジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆ）の中からサンプリング周期Ｔｓよりも長い（一例として、サンプリング周期Ｔｓの５倍の）間引き周期Ｔｔ毎に１つを抽出して（図６参照：以下、抽出した瞬時値Ａｆを「瞬時値Ａｓ」ともいう）、瞬時値Ａｓを示すデジタルデータＤｓを出力する間引き処理を実行する。記憶部１４は、間引き処理部１３から出力されるデジタルデータＤｓを記憶する。この場合、デジタルデータＤｓは、処理部１５の補間処理回路２２によって行われる第１補間式Ｆｆの特定に用いられる。

処理部１５は、ゼロクロス検出回路２１および補間処理回路２２を備えて構成されている。ゼロクロス検出回路２１は、サンプリング部１２から出力されるデジタルデータＤｆを入力して、各デジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆと予め決められた基準値（一例として、０Ｖの値）とを比較することにより、交流信号Ｓ１が基準値と交差（ゼロクロス）したか否かを検出する。この場合、ゼロクロス検出回路２１は、例えば、立ち上がりのゼロクロスを検出したときに、そのゼロクロスの前後２つ（本例では、２つのゼロクロスのそれぞれの直前と直後の合計４つ）の瞬時値Ａｆ（例えば、図３〜図５に示す瞬時値Ａｆ１〜Ａｆ４）を示すデジタルデータＤｆを特定して補間処理回路２２に出力する。また、ゼロクロス検出回路２１は、立ち上がりのゼロクロスを検出した直後の瞬時値Ａｆ（図３，４の例では、瞬時値Ａｆ２）から、次にゼロクロスを検出した直前の瞬時値Ａｆ（図３，５の例では、瞬時値Ａｆ３）までの瞬時値Ａｆの数をカウントしてそのカウント値Ｎを補間処理回路２２に出力する。

補間処理回路２２は、図７に示すように、交流信号Ｓ１の一部の区間を測定対象Ｕｊとして規定する。具体的には、補間処理回路２２は、図３，４に示すように、ゼロクロス検出回路２１から出力されたデジタルデータＤｆによって示される間引き処理前の瞬時値Ａｆ１，Ａｆ２に基づいて瞬時値Ａｆ１，Ａｆ２間の波形を表す第２補間式Ｆｓ１を特定すると共に、ゼロクロスの時点（図４に示す、ゼロクロス時点Ｐｚ１）を第２補間式Ｆｓ１から算出する。

また、補間処理回路２２は、図３，５に示すように、ゼロクロス検出回路２１から出力されたデジタルデータＤｆによって示される間引き処理前の瞬時値Ａｆ３，Ａｆ４に基づいて瞬時値Ａｆ３，Ａｆ４間の波形を表す第２補間式Ｆｓ２を特定すると共に、上記したゼロクロス時点Ｐｚ１の次のゼロクロス時点Ｐｚ２（図５参照）を第２補間式Ｆｓ２から算出する。また、補間処理回路２２は、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２によって区分される交流信号Ｓ１の周期Ｔａを算出して、その周期Ｔａの１つ分（１または複数分の一例）の区間を測定対象Ｕｊとして規定する。

また、補間処理回路２２は、間引き処理部１３が実行する間引き処理によって出力されるデジタルデータＤｓによって示される間引き処理後の瞬時値Ａｓに基づき、交流信号Ｓ１の波形を表す第１補間式Ｆｆを特定する。また、補間処理回路２２は、図８に示すように、測定対象Ｕｊの時間長（この例では、周期Ｔａの１つ分の時間長）を予め決められた２のべき乗数の数（例えば、４０９６）に均等に分割した各分割区間Ｕｄの先端（開始端）の分割時点Ｔｄにおける複数（この例では、２のべき乗数としての４０９６個）の瞬時値Ａｔを第１補間式Ｆｆから算出する補間処理を行うと共に、瞬時値Ａｔを示すデジタルデータＤｔを出力する。この場合、デジタルデータＤｔは、測定部１６によって実行される後述するＦＦＴ処理および判定処理において用いられる。なお、発明の理解を容易とするため、図８では、分割区間Ｕｄを実際よりも拡大して図示している。

また、この測定装置１では、一例として、処理部１５のゼロクロス検出回路２１がＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）で構成され、処理部１５の補間処理回路２２がＣＰＵで構成されているが、ゼロクロス検出回路２１および補間処理回路２２を１つのＣＰＵで構成することもできる。

測定部１６は、実効値演算処理回路３１、ＦＦＴ処理回路３２および判定処理回路３３を備えて構成されている。実効値演算処理回路３１は、サンプリング部１２から出力されるデジタルデータＤｆ（瞬時値Ａｆ）を用いて交流信号Ｓ１についての物理量（例えば、電圧や電力）の実効値を測定する実効値演算処理を実行する。ＦＦＴ処理回路３２は、処理部１５から出力されるデジタルデータＤｔ（補間処理によって算出される瞬時値Ａｔ）を用いてＦＦＴ処理を実行して交流信号Ｓ１に含まれている高調波の次数および振幅を測定する。この場合、ＦＦＴ処理回路３２は、測定対象Ｕｊ毎（この例では、１つの周期Ｔａ毎）にＦＦＴ処理を実行する。

判定処理回路３３は、処理部１５から出力されるデジタルデータＤｔ（補間処理によって算出される瞬時値Ａｔ）を用いて交流信号Ｓ１における測定対象Ｕｊの良否を判定する判定処理を実行する。この判定処理では、判定処理回路３３は、測定対象Ｕｊよりも時間的に先（一例として、直前）に入力した、測定対象Ｕｊと同数の周期分（この例では、１つの周期Ｔａ分）の交流信号Ｓ１を比較対象として規定し、この比較対象における各デジタルデータＤｔによって示される各瞬時値Ａｔに予め決められた加算値を加算した上限値Ｂ、および各瞬時値Ａｔから予め決められた減算値を減算した下限値Ｃと、測定対象Ｕｊにおける各瞬時値Ａｔとを比較して、その比較結果に基づいて良否を判定する。

また、測定部１６は、実効値演算処理によって測定された物理量の実効値、ＦＦＴ処理によって測定された交流信号Ｓ１に含まれる高調波の次数および振幅、並びに判定処理よって判定された交流信号Ｓ１の測定対象Ｕｊについての良否判定の結果を図外の表示部に表示させる。

次に、測定装置１を用いた測定方法、およびその際の測定装置１の動作について図面を参照して説明する。

この測定装置１では、図外の操作部に対して測定開始を指示する操作が行われたときに、信号処理部１１のフィルタ回路（例えば、５０Ｈｚ用のフィルタ回路）が、信号ケーブルを介して入力した交流信号Ｓ１のノイズ成分を除去する信号処理を開始して、処理後の交流信号Ｓ１をサンプリング部１２に出力する。また、サンプリング部１２のサンプリングクロック生成回路が、予め決められたサンプリング周期Ｔｓ（図３参照）のサンプリングクロックを生成する。また、サンプリング部１２のサンプリング回路が、サンプリング処理を実行し、サンプリングクロックに同期して交流信号Ｓ１をサンプリングして、交流信号Ｓ１の瞬時値Ａｆを取得すると共に、その瞬時値Ａｆを示すデジタルデータＤｆを出力する。

次いで、間引き処理部１３が、間引き処理を実行する。この間引き処理では、間引き処理部１３は、図６に示すように、デジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆの中からサンプリング周期Ｔｓの５倍の間引き周期Ｔｔ毎に１つを抽出して、抽出した瞬時値Ａｓを示すデジタルデータＤｓを出力する。また、記憶部１４が、間引き処理部１３から出力されたデジタルデータＤｓを記憶する。

また、処理部１５では、ゼロクロス検出回路２１が、サンプリング部１２から出力されたデジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆと基準値（０Ｖの値）とを比較し、交流信号Ｓ１が基準値と交差（ゼロクロス）したか否かを検出する。この際に、ゼロクロス検出回路２１は、立ち上がりのゼロクロスを検出したときに、ゼロクロスの前後２つの瞬時値Ａｆ１，Ａｆ２および瞬時値Ａｆ３，Ａｆ４（図３参照）を示すデジタルデータＤｆを特定して補間処理回路２２に出力する。また、ゼロクロス検出回路２１は、立ち上がりのゼロクロスを２回検出する間に入力したデジタルデータＤｆの回数（具体的には、瞬時値Ａｆ２から瞬時値Ａｆ３までの瞬時値Ａｆの数）をカウントしてカウント値Ｎを補間処理回路２２に出力する。

また、補間処理回路２２が、図４に示すように、ゼロクロス検出回路２１から出力されたデジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆ１，Ａｆ２に基づいて瞬時値Ａｆ１，Ａｆ２間の波形を表す第２補間式Ｆｓ１（一例として、一次補間式（直線補間式））を特定し、続いて、第２補間式Ｆｓ１からゼロクロス時点Ｐｚ１を算出する。同様にして、補間処理回路２２は、図５に示すように、ゼロクロス検出回路２１から出力されたデジタルデータＤｆによって示される瞬時値Ａｆ３，Ａｆ４に基づいて瞬時値Ａｆ３，Ａｆ４間の波形を表す第２補間式Ｆｓ２（一例として、一次補間式）を特定し、次いで、第２補間式Ｆｓ２からゼロクロス時点Ｐｚ２を算出する。

続いて、補間処理回路２２は、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２によって区分される交流信号Ｓ１の周期Ｔａを算出し、周期Ｔａの１つ分の区間を測定対象Ｕｊとして規定する。この場合、補間処理回路２２は、一例として、周期Ｔａを次のように算出する。まず、ゼロクロス検出回路２１から出力されたカウント値Ｎ−１とサンプリング周期Ｔｓとを乗算して時間Ｔｃ１を算出する。この場合、時間Ｔｃ１は、ゼロクロス検出回路２１によって立ち上がりのゼロクロスが検出された直後の瞬時値Ａｆ（図３，４に示す瞬時値Ａｆ２）から、ゼロクロス検出回路２１によって次のゼロクロスが検出された直前の瞬時値Ａｆ（図３，５に示す瞬時値Ａｆ３）までの時間に相当する。次いで、補間処理回路２２は、ゼロクロス時点Ｐｚ１から瞬時値Ａｆ２までの時間Ｔｃ２（図４参照）、およびゼロクロス時点Ｐｚ２から瞬時値Ａｆ４までの時間Ｔｃ３（図５参照）を算出し、時間Ｔｃ１に対して、時間Ｔｃ２を加算すると共に時間Ｔｃ３を加算して周期Ｔａを得る（つまり、Ｔａ＝（Ｎ−１）×Ｔｓ＋Ｔｃ２＋Ｔｃ３の式から周期Ｔａを算出する）。このように、この測定装置１では、立ち上がりのゼロクロス時点Ｐｚ１から次の立ち上がりのゼロクロス時点Ｐｚ２までの時間に相当する本来の周期が周期Ｔａとして正確に算出される。

また、補間処理回路２２は、記憶部１４に記憶されているデジタルデータＤｓを読み出して、デジタルデータＤｓによって示される間引き処理後の瞬時値Ａｓに基づき、交流信号Ｓ１の波形を表す第１補間式Ｆｆを特定する。この場合、補間処理回路２２は、時間をｘとし、瞬時値Ａｓをｙとして、ｙとｘとの関係をｘの高次多項式で表したラグランジュ補間式（二次以上の高次補間式の一例）を第１補間式Ｆｆとして特定する。なお、上記した直線補間式やラグランジュ補間式自体は公知のため、詳細な説明を省略する。

続いて、補間処理回路２２は、補間処理を行う。この補間処理では、補間処理回路２２は、図８に示すように、測定対象Ｕｊの時間長（この例では、周期Ｔａの１つ分の時間長）を予め決められた２のべき乗数の数（例えば、４０９６）に均等に分割した各分割区間Ｕｄの分割時点Ｔｄを算出する。次いで、補間処理回路２２は、算出した各分割時点Ｔｄをｘの値として第１補間式Ｆｆに代入して、各分割時点Ｔｄにおける複数（この例では、２のべき乗数としての４０９６個）の瞬時値Ａｔを算出する。この場合、この測定装置１では、上記したように周期Ｔａが正確に算出されているため、測定対象Ｕｊとして規定した周期Ｔａの１つ分の区間を均等に分割した各分割区間Ｕｄの先端の分割時点Ｔｄも正確に算出される。このため、この測定装置１では、各分割時点Ｔｄを第１補間式Ｆｆに代入して算出した瞬時値Ａｔが正確な値となっている。続いて、補間処理回路２２は、算出した瞬時値Ａｔを示すデジタルデータＤｔを出力する。

一方、測定部１６では、実効値演算処理回路３１が実効値演算処理を実行する。この実効値演算処理では、実効値演算処理回路３１は、サンプリング部１２から出力されるデジタルデータＤｆ（瞬時値Ａｆ）を用いて交流信号Ｓ１についての物理量（例えば、電圧や電力）の実効値を測定する。

また、ＦＦＴ処理回路３２が、処理部１５から出力されるデジタルデータＤｔ（瞬時値Ａｔ）を用いて測定対象Ｕｊ毎にＦＦＴ処理を実行し交流信号Ｓ１に含まれる高調波の次数および振幅を測定する。この測定装置１では、測定対象Ｕｊにおいて２のべき乗数の瞬時値Ａｔが算出されるため、ＦＦＴ処理を効率的に行うことが可能となっている。また、この測定装置１では、上記したように各瞬時値Ａｔが正確に算出されるため、交流信号Ｓ１に含まれる高調波の次数および振幅をＦＦＴ処理によって正確に測定される。

また、判定処理回路３３が、判定処理を実行する。この判定処理では、判定処理回路３３は、処理部１５から出力されるデジタルデータＤｔ（補間処理によって算出される瞬時値Ａｔ）を用いて交流信号Ｓ１における測定対象Ｕｊの良否を判定する。具体的には、判定処理回路３３は、測定対象Ｕｊの直前に入力した、測定対象Ｕｊと同数の周期Ｔａ分（この例では、１つの周期Ｔａ分）の交流信号Ｓ１を比較対象として規定し、この比較対象における各デジタルデータＤｔについて設定した上限値Ｂおよび下限値Ｃと、測定対象Ｕｊにおける各瞬時値Ａｔとを比較し、その比較結果に基づいて良否を判定する。この場合、判定処理回路３３は、測定対象Ｕｊにおける瞬時値Ａｔの全てが下限値Ｃから上限値Ｂまでの間に含まれているときには、その測定対象Ｕｊを良好と判定し、測定対象Ｕｊにおいて下限値Ｃから上限値Ｂまでの間に含まれていない瞬時値Ａｔが１つでも存在するときには、その測定対象Ｕｊを不良と判定する。

この測定装置１では、補間処理を行うことにより、測定対象Ｕｊとして規定した１つの周期Ｔａ分の交流信号Ｓ１において算出した瞬時値Ａｔの数と、比較対象として規定した１つの周期Ｔａ分の交流信号Ｓ１において算出した瞬時値Ａｔの数が同数となる。このため、この測定装置１では、交流信号Ｓ１の周波数が変動している場合であっても、測定対象Ｕｊにおける全ての瞬時値Ａｔと、各瞬時値Ａｔにそれぞれ対応する比較対象における各瞬時値Ａｔについて設定された上限値Ｂおよび下限値Ｃとを比較することができる。この結果、この測定装置１では、瞬時値Ａｔと上限値Ｂおよび下限値Ｃとの比較結果に基づいて測定対象Ｕｊの良否を判定する際の判定精度を十分に高めることが可能となっている。

以後、処理部１５は、上記した補間処理を繰り返して実行して、瞬時値Ａｔを示すデジタルデータＤｔを出力し、測定部１６は、上記した実効値演算処理、ＦＦＴ処理および判定処理を繰り返して実行する。また、測定部１６は、測定された物理量の実効値および交流信号Ｓ１に含まれる高調波の次数および振幅、並びに測定対象Ｕｊについての良否判定の結果を図外の表示部に表示させる。

このように、この測定装置１および測定方法では、瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定すると共に、交流信号Ｓ１のゼロクロスの時点を第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２から算出する。このため、この測定装置１および測定方法では、ゼロクロスの時点によって区分される周期Ｔａを正確に算出して、その周期Ｔａの１または複数分の区間を測定対象Ｕｊとして規定することができる。したがって、この測定装置１および測定方法によれば、測定対象Ｕｊとして規定した周期Ｔａの１つ分の区間を分割した各分割区間Ｕｄの先端の分割時点Ｔｄを正確に算出することができる結果、各分割時点Ｔｄを第１補間式Ｆｆに代入して算出する瞬時値Ａｔの精度を十分に向上させることができる。

また、この測定装置１および測定方法では、サンプリング処理によって取得された瞬時値Ａｆの中からサンプリング周期Ｔｓよりも長い間引き周期Ｔｔ毎に１つの瞬時値Ａｓを抽出して出力する間引き処理を実行し、間引き処理によって出力された瞬時値Ａｓに基づいて第１補間式Ｆｆを特定する。このため、この測定装置１および測定方法によれば、第１補間式を特定する際に用いる瞬時値Ａｓの数を間引き処理によって減らすことができるため、各瞬時値Ａｓを記憶部１４に記憶させる際に使用する記憶部内１４のストレージ領域を節約（省容量化）させることができる。また、瞬時値Ａｓの数が減る分、間引き処理部１３から記憶部１４への瞬時値の転送時間や、記憶部１４から処理部１５への瞬時値の転送時間を短縮することができるため、全体としての処理速度を十分に高速化させることができる。また、例えば、交流信号Ｓ１についての物理量の実効値を測定する際には間引き処理前の瞬時値Ａｆを用いることで、瞬時値Ａｆを用いることによる高精度での実効値の測定と、間引き処理による上記の各効果との両立を実現することができる。

また、この測定装置１および測定方法では、間引き処理前の瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定する。このため、この測定装置１および測定方法によれば、簡易な演算で特定が可能な一次補間式を第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２として採用したときには、間引き処理後の瞬時値Ａｓと比較して互いの時間間隔が狭い間引き処理前の瞬時値Ａｆに基づいて精度の高い第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定することができる。

また、この測定装置１および測定方法では、交流信号Ｓ１のゼロクロスの直前および直後におけるサンプリング処理によって取得された瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２としての一次補間式（直線補間式）を特定する。この場合、一次補間式は、二次以上の高次補間式と比較して、その特定を容易に行うことができる。このため、この測定装置１および測定方法によれば、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２を算出する処理を高速で行うことができる。

なお、測定装置および測定方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、ゼロクロスの直前および直後の瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定する構成および方法について上記したが、ゼロクロス直前の瞬時値Ａｆよりも前の瞬時値Ａｆやゼロクロス直後の瞬時値Ａｆよりも後の瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定する構成および方法を採用することもできる。また、ゼロクロスの前後２つの瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定する構成および方法について上記したが、ゼロクロスの前後における３つ以上の瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２を特定する構成および方法を採用することもできる。

また、第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２として一次補間式（直線補間式）を特定する構成および方法について上記したが、３つ以上の瞬時値Ａｆに基づいて第２補間式Ｆｓ１，Ｆｓ２としての二次以上の高次補間式を特定する構成および方法を採用することもできる。この場合、二次以上の高次補間式は、一般的に、一次補間式（直線補間式）と比較して、交流信号Ｓ１が時間的に急激に変化した場合においても正確な補間を行うことができる。このため、この構成および方法によれば、交流信号Ｓ１がゼロクロス付近において時間的に急激に変化した場合においても、ゼロクロス時点Ｐｚ１，Ｐｚ２を正確に算出することができる。

また、交流信号Ｓ１の周期Ｔａの１つ分の区間を測定対象Ｕｊとして規定する構成および方法について上記したが、周期Ｔａの複数分の区間を交流信号Ｓ１を測定対象Ｕｊとして規定する構成および方法を採用することもできる。

１ 測定装置
１２ サンプリング部
１３ 間引き処理部
１５ 処理部
１６ 測定部
２１ ゼロクロス検出回路
２２ 補間処理回路
３１ 実効値演算処理回路
３２ ＦＦＴ処理回路
３３ 判定処理回路
Ａｆ 瞬時値
Ａｓ 瞬時値
Ａｔ 瞬時値
Ｆｆ 第１補間式
Ｆｓ１，Ｆｓ２ 第２補間式
Ｐｚ１，Ｐｚ２ ゼロクロス時点
Ｓ１ 交流信号
Ｔａ 周期
Ｔｄ 分割時点
Ｔｓ サンプリング周期
Ｔｔ 間引き周期
Ｕｄ 分割区間
Ｕｊ 測定対象

Claims (5)

1. 入力した交流信号の瞬時値を予め決められたサンプリング周期で取得するサンプリング処理を実行するサンプリング部と、
   前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記交流信号の波形を表す第１補間式を特定すると共に、測定対象として規定した前記交流信号における一部の区間の時間長を予め決められた数に分割した各分割区間の先端の時点における前記瞬時値を前記第１補間式から算出する補間処理を行う処理部と、
   前記補間処理によって算出された前記瞬時値を用いて前記交流信号についての測定を行う測定部とを備えた測定装置であって、
   前記処理部は、前記交流信号のゼロクロスの前後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて第２補間式を特定すると共に、前記ゼロクロスの時点を前記第２補間式から算出して、当該ゼロクロスの時点によって区分される前記交流信号の周期の１または複数分の区間を前記測定対象として規定する測定装置。
2. 前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値の中から前記サンプリング周期よりも長い間引き周期毎に１つの瞬時値を抽出して出力する間引き処理を実行する間引き処理部を備え、
   前記処理部は、前記間引き処理によって出力された前記瞬時値に基づいて前記第１補間式を特定する請求項１記載の測定装置。
3. 前記処理部は、前記間引き処理前の前記瞬時値に基づいて前記第２補間式を特定する請求項２記載の測定装置。
4. 前記処理部は、前記交流信号のゼロクロスの直前および直後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記第２補間式としての一次補間式を特定する請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
5. 入力した交流信号の瞬時値を予め決められたサンプリング周期で取得するサンプリング処理を実行し、
   前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて前記交流信号の波形を表す第１補間式を特定すると共に、測定対象として規定した前記交流信号における一部の区間の時間長を予め決められた数に分割した各分割区間の先端の時点における前記瞬時値を前記第１補間式から算出する補間処理を行い、
   前記補間処理によって算出した前記瞬時値を用いて前記交流信号についての測定を行う測定方法であって、
   前記交流信号のゼロクロスの前後における前記サンプリング処理によって取得された前記瞬時値に基づいて第２補間式を特定すると共に、前記ゼロクロスの時点を前記第２補間式から算出して、当該ゼロクロスの時点によって区分される前記交流信号の周期の１または複数分の区間を前記測定対象として規定する測定方法。

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