JP2013190397A

JP2013190397A - 測定装置及び測定方法

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Publication number: JP2013190397A
Application number: JP2012058736A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Yamada; 康典山田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP5711170B2

Abstract

【課題】校正時の温度範囲の広範化を図ることができる測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】電圧測定装置１０は、測定対象である電子機器１の出力電圧を測定する測定モードと、基準信号を用いて電圧測定装置１０を校正する校正モードとを有し、電圧測定装置１０の外部温度を検知する外部温度センサ１１と、電圧測定装置１０の内部温度を検知する内部温度センサ１２と、電圧測定装置１０の内部温度の目標温度のデータを記憶する目標温度記憶部１３と、冷却ファン１６の回転数を設定する冷却ファン回転制御部１４と、を備え、冷却ファン回転制御部１４は、校正モード中に、所定の外部温度範囲において、内部温度が目標温度範囲内に収まるよう冷却ファン１６の回転を制御する構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の電気的特性を測定する測定装置及び測定方法に関する。

従来、この種の測定装置の校正時には、室温を規定の温度に管理し、装置の内部温度を一定に保つ必要がある。一般に、装置の内部温度を一定に保つためには、冷却ファンが使用される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載の情報処理装置は、中央処理装置と、回転数を多段階に変化可能な可変冷却ファンと、装置内部の温度を検出する温度センサと、温度センサで検出した温度及び入力装置の入力に基づいて可変冷却ファンの回転数及び中央処理装置が用いるクロック周波数を変更して装置内の温度を制御する温度制御部と、を備えている。

この構成により、特許文献１記載のものは、冷却ファンの動作を使用環境に合わせて制御することができるようになっている。

特開２００２−１７５１３１号公報

ところで、従来、測定装置の校正時の温度範囲は例えば２３℃±５℃程度であり、この温度範囲内で測定装置を校正するには厳格な室温管理が可能な設備を用意する必要があった。そのため、校正時の温度範囲が広範な測定装置が求められていた。

しかしながら、特許文献１記載の技術では、情報処理装置における冷却ファンの動作を制御することはできるが、校正時の温度範囲を広範化した測定装置を実現できるものではなかった。

本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたものであり、校正時の温度範囲の広範化を図ることができる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る測定装置は、所定の基準信号を用いて校正される校正モードと、測定対象である電子機器（１）の電気的特性を測定する測定モードとを有する測定装置（１０）であって、前記測定装置の外部温度を検知する外部温度検知手段（１１）と、前記測定装置の内部温度を検知する内部温度検知手段（１２）と、前記校正モードにおける予め定められた内部温度の目標温度のデータを記憶する目標温度記憶手段（１３）と、前記測定装置の内部を冷却する冷却ファン（１６）と、前記冷却ファンの回転を制御する冷却ファン回転制御手段（１４）と、を備え、前記冷却ファン回転制御手段は、前記校正モード中に、前記外部温度が第１の外部温度から第２の外部温度までの温度範囲を示す校正温度範囲において前記目標温度を含む所定範囲内に前記内部温度が収まるよう前記冷却ファンの回転を制御するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項１に係る測定装置は、校正モード中に、所定の外部温度範囲において、内部温度が目標温度範囲内に収まるよう冷却ファンの回転を制御するので、校正時の温度範囲の広範化を図ることができる。

本発明の請求項２に係る測定装置は、前記目標温度範囲記憶部は、前記校正温度範囲内の少なくとも一部の温度範囲において目標温度が平坦になるデータを記憶するものである構成を有している。

この構成により、本発明の請求項２に係る測定装置は、内部温度をより正確に設定することができる。

本発明の請求項３に係る測定方法は、所定の基準信号を用いて校正される校正モードと、測定対象である電子機器（１）の電気的特性を測定する測定モードとを有する測定装置（１０）を用いた測定方法であって、前記測定装置の外部温度を検知する外部温度検知ステップ（Ｓ１３）と、前記測定装置の内部温度を検知する内部温度検知ステップ（Ｓ１５）と、前記校正モードにおける予め定められた内部温度の目標温度のデータを読み出す目標温度読出ステップ（Ｓ１２）と、前記測定装置の内部を冷却する冷却ファン（１６）の回転を制御する冷却ファン回転制御ステップ（Ｓ１６〜Ｓ１８）と、を含み、前記冷却ファン回転制御ステップで、前記校正モード中に、前記外部温度が第１の外部温度から第２の外部温度までの外部温度範囲において前記目標温度を含む所定範囲内に前記内部温度が収まるよう前記冷却ファンの回転を制御する構成を有している。

この構成により、本発明の請求項３に係る測定装置は、校正モード中に、所定の外部温度範囲において、内部温度が目標温度範囲内に収まるよう冷却ファンの回転を制御するので、校正時の温度範囲の広範化を図ることができる。

本発明は、校正時の温度範囲の広範化を図ることができるという効果を有する測定装置及び測定方法を提供することができるものである。

本発明に係る測定装置の一実施形態におけるブロック構成図である。本発明に係る測定装置の一実施形態において、冷却ファン回転制御部による温度制御の説明図である。本発明に係る測定装置の一実施形態において、校正モードに係る動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の測定装置を、電子機器の出力電圧を測定する電圧測定装置に適用した例を挙げて説明する。

まず、本実施形態における構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態における電圧測定装置１０は、測定対象である電子機器１の出力電圧を測定する測定モードと、基準信号を用いて電圧測定装置１０を校正する校正モードとを有する。測定モード時には電圧測定装置１０に電子機器１が接続され、校正モード時には電圧測定装置１０に校正装置３０が接続される。図１は、校正モード時の状態を示している。

電圧測定装置１０は、温度制御系の構成と、測定系の構成と、を有している。

まず、温度制御系の構成として電圧測定装置１０は、外部温度センサ１１、内部温度センサ１２、目標温度記憶部１３、冷却ファン回転制御部１４、駆動信号出力部１５、冷却ファン１６を備えている。

外部温度センサ１１は、電圧測定装置１０の外部温度（周囲温度）を検知し、外部温度を示す外部温度検知信号を冷却ファン回転制御部１４に出力するようになっている。なお、外部温度センサ１１は、本発明に係る外部温度検知手段を構成する。

内部温度センサ１２は、電圧測定装置１０の内部温度を検知し、内部温度を示す内部温度検知信号を冷却ファン回転制御部１４に出力するようになっている。なお、内部温度センサ１２は、本発明に係る内部温度検知手段を構成する。

目標温度記憶部１３は、電圧測定装置１０の内部温度の目標温度のデータを記憶するようになっている。ここで、電圧測定装置１０の外部温度が例えば２３℃において、内部温度が時間経過とともに収束する収束温度を目標温度として予め実験により求めておく。また、目標温度記憶部１３は、目標温度が適用される第１の外部温度から第２の外部温度までの温度範囲（以下「校正温度範囲」という。）のデータを記憶するようになっている。なお、目標温度記憶部１３は、本発明に係る目標温度範囲記憶手段を構成する。

冷却ファン回転制御部１４は、外部温度センサ１１から電圧測定装置１０の外部温度を示す外部温度検知信号を、内部温度センサ１２から電圧測定装置１０の内部温度を示す内部温度検知信号を、目標温度記憶部１３から目標温度のデータをそれぞれ入力し、内部温度及び目標温度に基づいて冷却ファン１６の回転数を設定するようになっている。なお、冷却ファン回転制御部１４は、本発明に係る冷却ファン回転制御手段を構成する。

駆動信号出力部１５は、冷却ファン回転制御部１４が設定した回転数になるようＰＷＭ信号のデューティ比を決定し、ＰＷＭ信号を冷却ファン１６に出力するようになっている。

冷却ファン１６は、例えば、ＰＷＭによるパルス信号のデューティ比で回転数が決定される回転数可変型の直流モータ１６ａと、直流モータ１６ａによって回転する羽根１６ｂと、を備えている。

ここで、冷却ファン回転制御部１４による温度制御について図２に基づき説明する。図２において、横軸は外部温度、縦軸は内部温度を示している。この例では、外部温度が２３℃での目標温度を５０℃とし、目標温度範囲としては５０℃±２．５℃としている。従来は、図中に点線で示した直線が示す関数に基づいて外部温度範囲が決定されていた。すなわち、目標温度範囲が５０℃±２．５℃に対して、従来の外部温度範囲は、２３℃±５℃（１８℃〜２８℃）であった。

これに対し、本実施形態における冷却ファン回転制御部１４は、実線に示すような温度特性を得ることができるものである。すなわち、冷却ファン回転制御部１４は、電圧測定装置１０の外部温度が１３℃（第１の外部温度）から３３℃（第２の外部温度）までの校正温度範囲において電圧測定装置１０の内部を目標温度範囲内の温度（５０℃±２．５℃）に収まるよう冷却ファン１６の回転を制御するものである。

ここで、図示のように、本発明に係る校正温度範囲（１３℃〜３３℃）は、従来の校正温度範囲（１８℃〜２８℃）を含み、従来よりも広範な温度範囲において目標温度が平坦になっている。ここで、図２に示した例では、前述の目標温度記憶部１３が記憶する第１の外部温度は１３℃、第２の外部温度は３３℃であり、１３℃から３３℃までの範囲が校正温度範囲である。目標温度範囲の平坦領域は、冷却ファン１６の送風能力に応じて定められたものである。目標温度範囲の平坦領域において、冷却ファン１６の回転数は、外部温度が高くなるに従って増加し、外部温度が低くなるに従って減少する。冷却ファン１６の回転数が最低回転数になったとしても、電圧測定装置１０内のデバイス（例えばＣＰＵ）の温度がそのデバイスの使用上限温度を超えないよう、例えば実験により校正温度範囲が予め求められている。

前述のように、冷却ファン回転制御部１４は温度制御を実施するので、電圧測定装置１０は、従来の外部温度範囲よりも広範な外部温度範囲で校正が実施できることとなる。

次に、図１に戻り、測定系の構成として電圧測定装置１０は、モード切替部２１、モード切替スイッチ２２、２４及び２５、電圧測定部２３、補正値メモリ２６、補正部２７、表示部２８を備えている。

モード切替部２１は、測定モードと、校正モードとを切り替えるようになっている。このモードの切り替えは、例えば、電圧測定装置１０の操作キー（図示せず）を測定者が操作することにより実行される。また、モード切替部２１は、現在のモードを示す信号を冷却ファン回転制御部１４に出力するようになっている。

モード切替スイッチ２２、２４及び２５は、それぞれ、モード切替部２１から制御信号を受けて動作するようになっている。モード切替スイッチ２２は、測定モード時に選択する端子２２ａと、校正モード時に選択する端子２２ｂと、を備えている。同様に、モード切替スイッチ２４は端子２４ａ及び２４ｂを備え、モード切替スイッチ２５は端子２５ａ及び２５ｂを備えている。

なお、図１では、モード切替スイッチ２２、２４及び２５が物理的なスイッチで構成されるイメージを示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。これらのモード切替スイッチ２２、２４及び２５は、測定モードと校正モードとを切り替え可能とする構成であればよい。

電圧測定部２３は、測定モード時に電子機器１の出力電圧を測定し、校正モード時に後述の基準信号の電圧を測定するようになっている。

補正値メモリ２６は、校正モードにおいて、校正装置３０から受信する補正値のデータを記憶するようになっている。

補正部２７は、測定モードにおいて、電圧測定部２３が測定した測定電圧を補正値メモリ２６が記憶した補正値に基づいて補正するようになっている。

表示部２８は、補正部２７が補正した後の測定電圧を表示するようになっている。

校正装置３０は、校正のための基準信号を電圧測定部２３に出力する基準信号出力部３１と、電圧測定部２３の測定電圧を補正する補正値を算出して補正値メモリ２６に書き込む補正値書込部３２と、を備えている。

基準信号出力部３１は、校正モードにおいて、例えば、振幅の実効値が１Ｖの所定周波数の正弦波信号を基準信号として出力するようになっている。

補正値書込部３２は、校正モードにおいて、基準信号出力部３１が出力した基準信号の電圧と、電圧測定部２３の測定電圧とを比較して補正値を算出し、算出した補正値のデータを補正値メモリ２６に書き込むようになっている。

具体的には、補正値書込部３２は、校正モードにおいて、実効値が１Ｖの基準信号を電圧測定部２３に入力したときの、電圧測定部２３の測定電圧の実効値が１．１Ｖであった場合、１Ｖを１．１Ｖで除した値を補正値とするようになっている。その結果、補正部２７は、測定モードにおいて、この補正値を補正値書込部３２から読み出して、電圧測定部２３が測定した測定電圧に乗算することにより補正することができる。

次に、本実施形態における電圧測定装置１０の校正モードに係る動作について、図１の機能ブロック図を適宜参照し、図３に示すフローチャートに基づき説明する。

冷却ファン回転制御部１４は、冷却ファン１６の回転数を所定の回転数（例えば最高回転数）にするための信号を駆動信号出力部１５に出力する。駆動信号出力部１５は、冷却ファン回転制御部１４によって設定された回転数になるデューティ比のＰＷＭ信号を冷却ファン１６に出力し、冷却ファン１６を駆動する（ステップＳ１１）。

冷却ファン回転制御部１４は、目標温度記憶部１３から目標温度Ｔｃ、校正温度範囲Ｔｗのデータを取得する（ステップＳ１２）。

外部温度センサ１１は、電圧測定装置１０の外部温度Ｔｏｕｔを検知し（ステップＳ１３）、冷却ファン回転制御部１４は、外部温度センサ１１からの外部温度検知信号を入力する。

冷却ファン回転制御部１４は、外部温度Ｔｏｕｔが校正温度範囲Ｔｗ内か否かを判断する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、外部温度Ｔｏｕｔが校正温度範囲Ｔｗ外であれば校正モードを終了し、外部温度Ｔｏｕｔが校正温度範囲Ｔｗ内であればステップＳ１５に進む。

内部温度センサ１２は、電圧測定装置１０内の内部温度Ｔｉｎを検知し（ステップＳ１５）、冷却ファン回転制御部１４は、内部温度センサ１２からの内部温度検知信号を入力する。

冷却ファン回転制御部１４は、外部温度センサ１１が検知した外部温度Ｔｏｕｔにおいて電圧測定装置１０の内部温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｃになるよう、内部温度Ｔｉｎをモニタしながら冷却ファン１６の回転数をフィードバック制御する。

具体的には、冷却ファン回転制御部１４は、内部温度Ｔｉｎと目標温度Ｔｃとを比較する（ステップＳ１６）。なお、目標温度Ｔｃには所定の公差（例えば±１℃）を含ませて内部温度Ｔｉｎと比較してもよい。

ステップＳ１６において、内部温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｃよりも高い場合（Ｔｉｎ＞Ｔｃ）は、冷却ファン回転制御部１４は、冷却ファン１６の回転数を現在の回転数よりも増加させた回転数情報を含む信号を駆動信号出力部１５に出力する。

駆動信号出力部１５は、冷却ファン１６の回転数が、冷却ファン回転制御部１４によって設定された回転数になるデューティ比のＰＷＭ信号を冷却ファン１６に出力する。その結果、冷却ファン１６の回転数が増加させられ（ステップＳ１７）、後述のステップＳ２０に進む。

一方、ステップＳ１６において、内部温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｃよりも低い場合（Ｔｉｎ＜Ｔｃ）は、冷却ファン回転制御部１４は、冷却ファン１６の回転数を現在の回転数よりも減少させた回転数情報を含む信号を駆動信号出力部１５に出力する。

駆動信号出力部１５は、冷却ファン１６の回転数が、冷却ファン回転制御部１４によって設定された回転数になるデューティ比のＰＷＭ信号を冷却ファン１６に出力する。その結果、冷却ファン１６の回転数が減少し（ステップＳ１８）、後述のステップＳ２０に進む。

また、ステップＳ１６において、内部温度Ｔｉｎが目標温度Ｔｃと一致した場合（Ｔｉｎ＝Ｔｃ）は、校正装置３０によって校正処理が行われ（ステップＳ１９）、モード切替部２１によって、校正処理を終了するか否かが判断される（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０において、校正処理を終了すると判断された場合は校正処理を終了し、校正処理を終了すると判断されなかった場合はステップＳ１３に戻る。

以上のように、本実施形態における電圧測定装置１０は、校正モード中に、所定の外部温度範囲において、内部温度が目標温度範囲内に収まるよう冷却ファン１６の回転を制御する構成としたので、校正時の温度範囲の広範化を図ることができる。

具体的には、図２に示したように、従来の校正作業は外部温度が１８℃〜２８℃の条件下で行う必要があったが、本実施形態では外部温度が１３℃〜３３℃の範囲に広範化される。また、本実施形態における電圧測定装置１０で、従来の外部温度範囲である１８℃〜２８度の条件下で校正作業を行えば、外部温度が１３℃〜３３℃の範囲の場合よりも校正データの測定確度が改善されるので、電圧測定装置１０そのものの測定確度も向上する。

なお、前述の実施形態において、電子機器の出力電圧を測定する電圧測定装置に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、スペクトラムアナライザ、シグナルアナライザ、ＲＦ信号発生器、ネットワークアナライザ、ＲＦ信号パワーメータ、電界強度測定装置等に適用してもよい。特に、温度変化により変動しやすい特性（例えば電圧レベル）を測定するものには好適であり、実施形態と同様な効果が得られる。

以上のように、本発明に係る測定装置及び測定方法は、校正時の温度範囲の広範化を図ることができるという効果を有し、電子機器の電気的特性を測定する測定装置及び測定方法として有用である。

１電子機器
１０電圧測定装置（測定装置）
１１外部温度センサ（外部温度検知手段）
１２内部温度センサ（内部温度検知手段）
１３目標温度記憶部（目標温度記憶手段）
１４冷却ファン回転制御部（冷却ファン回転制御手段）
１５駆動信号出力部
１６冷却ファン
１６ａ直流モータ
１６ｂ羽根
２１モード切替部
２２、２４、２５モード切替スイッチ
２３電圧測定部
２６補正値メモリ
２７補正部
２８表示部
３０校正装置
３１基準信号出力部
３２補正値書込部

Claims

所定の基準信号を用いて校正される校正モードと、測定対象である電子機器（１）の電気的特性を測定する測定モードとを有する測定装置（１０）であって、
前記測定装置の外部温度を検知する外部温度検知手段（１１）と、
前記測定装置の内部温度を検知する内部温度検知手段（１２）と、
前記校正モードにおける予め定められた内部温度の目標温度のデータを記憶する目標温度記憶手段（１３）と、
前記測定装置の内部を冷却する冷却ファン（１６）と、
前記冷却ファンの回転を制御する冷却ファン回転制御手段（１４）と、
を備え、
前記冷却ファン回転制御手段は、前記校正モード中に、前記外部温度が第１の外部温度から第２の外部温度までの温度範囲を示す校正温度範囲において前記目標温度を含む所定範囲内に前記内部温度が収まるよう前記冷却ファンの回転を制御するものであることを特徴とする測定装置。
前記目標温度範囲記憶部は、前記校正温度範囲内の少なくとも一部の温度範囲において目標温度が平坦になるデータを記憶するものであることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
所定の基準信号を用いて校正される校正モードと、測定対象である電子機器（１）の電気的特性を測定する測定モードとを有する測定装置（１０）を用いた測定方法であって、
前記測定装置の外部温度を検知する外部温度検知ステップ（Ｓ１３）と、
前記測定装置の内部温度を検知する内部温度検知ステップ（Ｓ１５）と、
前記校正モードにおける予め定められた内部温度の目標温度のデータを読み出す目標温度読出ステップ（Ｓ１２）と、
前記測定装置の内部を冷却する冷却ファン（１６）の回転を制御する冷却ファン回転制御ステップ（Ｓ１６〜Ｓ１８）と、
を含み、
前記冷却ファン回転制御ステップで、前記校正モード中に、前記外部温度が第１の外部温度から第２の外部温度までの外部温度範囲において前記目標温度を含む所定範囲内に前記内部温度が収まるよう前記冷却ファンの回転を制御することを特徴とする測定方法。