JP2013228210A - Electromagnetic wave data management system, method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁波データ管理システム、方法及びプログラムに関し、特に、プローブで受けた電磁波の計測データとその計測位置を示す位置データとを管理する、電磁波データ管理システム、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave data management system, method, and program, and more particularly, to an electromagnetic wave data management system, method, and program for managing electromagnetic wave measurement data received by a probe and position data indicating the measurement position.
特許文献1には、測定対象物の測定位置を視認して、その視認した場所の電磁波強度分布の測定を短時間で容易に測定することができる電磁波測定装置が開示されている。この電磁波測定装置は、測定対象物の電磁波強度分布を検出する複数のプローブプローブを備えるプローブアレイと、該測定対象物を撮像するカメラと、プローブアレイをカメラの焦点位置に固定するカメラ固定部材とを備え、プローブアレイは、カメラの主点を頂点とする円錐(画角)の底面を焦点面において、複数の前記プローブプローブを前記カメラの画像信号から前記測定対象物の位置が視認可能に、予め定められる間隔で配設し、プローブアレイをカメラの視野内に固定配設して、測定対象物の周波数強度分布と該画像との位置とを対応付けて測定可能にしている。 Patent Document 1 discloses an electromagnetic wave measuring apparatus that can visually recognize the measurement position of a measurement object and easily measure the electromagnetic wave intensity distribution at the visually recognized place in a short time. The electromagnetic wave measuring apparatus includes a probe array including a plurality of probe probes that detect an electromagnetic wave intensity distribution of a measurement object, a camera that images the measurement object, and a camera fixing member that fixes the probe array to a focal position of the camera. The probe array has a conical (viewing angle) bottom surface with the principal point of the camera as a vertex, and a focal plane, and the position of the measurement object can be visually recognized from a plurality of the probe probes from the image signal of the camera. The probe array is fixedly disposed in the field of view of the camera by being arranged at predetermined intervals, and the frequency intensity distribution of the measurement object and the position of the image can be measured in association with each other.
しかし、特許文献1に開示されている電磁波測定装置は、プローブアレイを用いているので、各プローブ及びそれらに接続されている配線を通る電波が他のプローブによる測定結果に対して不可避的に干渉するため、正しい電磁波の強度分布を取得することは困難である。 However, since the electromagnetic wave measuring device disclosed in Patent Document 1 uses a probe array, radio waves passing through the probes and wiring connected to them inevitably interfere with the measurement results of other probes. Therefore, it is difficult to obtain a correct electromagnetic wave intensity distribution.
また、プローブアレイを用いる場合には、そのプローブアレイよりも物理的に小さな隙間内の電磁波測定を行うことは不可能であり、測定対象物が限定的であった。さらに、これにも関連するが、測定対象物をカメラで撮像した場合、通常、カメラからの画像はディスプレイに平面的にしか表示できないので、測定対象物の奥行き方向の測定結果の区別が困難である。 Further, when using a probe array, it is impossible to measure electromagnetic waves in a gap that is physically smaller than that of the probe array, and the objects to be measured are limited. Furthermore, although related to this, when a measurement object is imaged with a camera, it is usually difficult to distinguish the measurement results in the depth direction of the measurement object because the image from the camera can only be displayed on the display plane. is there.
そこで、本発明は、上記不都合を解決するために、プローブアレイを用いずに3次元空間での電磁波測定を行えるようにすることを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to perform electromagnetic wave measurement in a three-dimensional space without using a probe array in order to solve the above inconvenience.
上記課題を解決するために、本発明の電磁波データ管理システムは、
唯一のプローブ(例えば図1のプローブ10)で受けた電磁波の計測データを入力する第1入力手段(例えば図1の入力手段64)と、
前記プローブの位置を検出する位置センサから出力される空間上の位置データを入力する第2入力手段(例えば図1の入力手段61と制御手段62とによって実現される手段)と、
前記第1入力手段によって計測データが入力されている際に当該計測データと前記第2入力手段によって入力されるプローブの位置データとを紐付けて保存する保存手段(例えば図1のPC70)とを備えるシステムである。
In order to solve the above problems, the electromagnetic wave data management system of the present invention is:
First input means (for example, input means 64 in FIG. 1) for inputting electromagnetic wave measurement data received by a single probe (for example, probe 10 in FIG. 1);
A second input means (for example, means realized by the input means 61 and the control means 62 in FIG. 1) for inputting position data in a space output from a position sensor that detects the position of the probe;
A storage unit (for example, PC 70 in FIG. 1) that associates and stores the measurement data and the probe position data input by the second input unit when the measurement data is input by the first input unit; It is a system equipped.
また、本発明の電磁波データ管理方法は、
唯一のプローブで受けた電磁波の計測データを入力するステップと、
前記プローブの位置を検出する位置センサから出力される3次元の位置データを入力するステップと、
前記計測データと位置データとを紐付けて保存するステップとを含む方法である。
Further, the electromagnetic wave data management method of the present invention includes:
A step of inputting measurement data of electromagnetic waves received by a single probe;
Inputting three-dimensional position data output from a position sensor for detecting the position of the probe;
Storing the measurement data and the position data in association with each other.
さらに、本発明の電磁波データ管理プログラムは、上記各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 Furthermore, the electromagnetic wave data management program of the present invention is a program for causing a computer to execute the above steps.
本発明によれば、唯一のプローブで電磁波を計測している際に、併せて、そのプローブの位置を検出し、計測データと位置データとを紐付けているので、例えば、空間上の電磁波の強度分布の表示を行うこともできるようになる。 According to the present invention, when the electromagnetic wave is measured with a single probe, the position of the probe is detected and the measurement data and the position data are linked. It is also possible to display the intensity distribution.
10 プローブ
20 スペクトラムアナライザ
30 撮像手段
40 LEDランプ付きスイッチ
50 マーカ
60 コントロールユニット
70 パーソナルコンピュータ(PC)
80 ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe 20 Spectrum analyzer 30 Imaging means 40 Switch with LED lamp 50 Marker 60 Control unit 70 Personal computer (PC)
80 display
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
はじめに、本実施形態の電磁波データ管理システムの一つの利点を説明する。2007年6月18日に、世界保健機関のタスクグループによって、低周波(400kHzまでの超低周波)の電界及び磁界への暴露による健康リスクに関する環境保健クライテリアが発行された。 First, one advantage of the electromagnetic wave data management system of this embodiment will be described. On June 18, 2007, the World Health Organization task group issued an environmental health criterion on health risks from exposure to low and very low frequency (up to 400 kHz) electric and magnetic fields.
我々の身の回りでも、電磁調理器(IH調理器)、電気掃除機、家庭用テレビ、パーソナルコンピュータ、家電製品全般、デジタル家電全般、情報機器、照明器具、さらには今後普及が見込まれる電気自動車も低周波磁界の発生源を有している。 Even in our daily lives, electromagnetic cookers (IH cookers), vacuum cleaners, home TVs, personal computers, home appliances in general, digital home appliances in general, information equipment, lighting equipment, and electric vehicles that are expected to become popular in the future are also low. It has a source of frequency magnetic field.
低周波磁界の人体への暴露による健康リスクを回避するためには、電磁界のシールド対策を講ずる必要があるが、そのためには、電磁調理器等の低周波磁界発生源における、いずれの位置からどのくらいの強度の低周波磁界が発生しているかを特定する必要がある。 In order to avoid health risks from exposure to human bodies with low-frequency magnetic fields, it is necessary to take electromagnetic shielding measures. To that end, from any position in a low-frequency magnetic field source such as an electromagnetic cooker, It is necessary to specify how much low frequency magnetic field is generated.
本実施形態の電磁波データ管理システムは、このような特定が可能であり、とりわけ、図2に示すようなものを用いると、XYZ軸という3軸方向に対する電磁界強度を測定することができるので、電磁界のシールド対策を講ずる上で非常に有益である。 The electromagnetic wave data management system of the present embodiment is capable of such identification, and in particular, when the one shown in FIG. 2 is used, it is possible to measure the electromagnetic field strength in the three-axis directions of the XYZ axes. This is very useful for taking electromagnetic shielding measures.
(構成の説明)
図1は、本発明の実施形態の電磁波データ管理システムの模式的な構成図である。図1には、以下説明する、プローブ10と、スペクトラムアナライザ20と、撮像手段30と、LEDランプ付きスイッチ40と、マーカ50と、コントロールユニット60と、パーソナルコンピュータ(以下、「PC」と称する。)70と、ディスプレイ80とを示している。
(Description of configuration)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electromagnetic wave data management system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a probe 10, a spectrum analyzer 20, an imaging means 30, an LED lamp-equipped switch 40, a marker 50, a control unit 60, and a personal computer (hereinafter referred to as “PC”) are described below. ) 70 and a display 80.
プローブ10は、電磁波を受けるものであり、いわゆるアンテナと同義である。本実施形態の電磁波データ管理システムにおいては、唯一のプローブ10を用いるようにしている。プローブ10は、指向性を有しているものを用いてもよいし、指向性を有していないものを用いてもよい。 The probe 10 receives electromagnetic waves and is synonymous with a so-called antenna. In the electromagnetic wave data management system of this embodiment, the only probe 10 is used. As the probe 10, one having directivity may be used, or one having no directivity may be used.
プローブ10について例示するとすれば、NARDA社製の電磁波測定器「ELT−400」、日置電機社製の磁界測定器「FT3470−52」、或いは、後述の電磁界センサ100(図2)を用いることができる。 For example, the electromagnetic wave measuring device “ELT-400” manufactured by NARDA, the magnetic field measuring device “FT3470-52” manufactured by Hioki Electric Co., Ltd., or an electromagnetic field sensor 100 described later (FIG. 2) is used. Can do.
スペクトラムアナライザ20は、プローブ10とコントロールユニット60との間に接続されている。スペクトラムアナライザ20とコントロールユニット60との間では、例えばRS232C、GPIB(General Purpose Interface Bus)、LAN(Local Area Network)、USB(Universal Serial Bus)の各規格に基づいてデータの通信がなされる。 The spectrum analyzer 20 is connected between the probe 10 and the control unit 60. Data communication is performed between the spectrum analyzer 20 and the control unit 60 based on, for example, RS232C, GPIB (General Purpose Interface Bus), LAN (Local Area Network), and USB (Universal Serial Bus) standards.
スペクトラムアナライザ20は、プローブ10によって受けられた電磁波に基づく出力信号を入力して、予め設定された測定範囲の周波数帯域幅において電磁波の強度を測定し、コントロールユニット60に対して測定データを出力する。加えて、当該測定を完了した場合にはコントロールユニット60に対してその旨を通知する。 The spectrum analyzer 20 receives an output signal based on the electromagnetic wave received by the probe 10, measures the intensity of the electromagnetic wave in a preset frequency bandwidth of the measurement range, and outputs measurement data to the control unit 60. . In addition, when the measurement is completed, the control unit 60 is notified accordingly.
撮像手段30は、測定対象物を撮影するスチルカメラ又はビデオカメラと、マーカ50を撮影するカメラとを備えている。本実施形態の電磁波データ管理システムでは、ビデオカメラは選択的に備えればよいが、マーカ撮影用カメラを備えることは必須である。マーカ撮影用カメラはいわゆる赤外線ビデオカメラとすることができる。撮像手段30は、コントロールユニット60に対してUSB接続がされ、かつ、コントロールユニット60からDC電源を確保している。なお、撮像手段30からの出力に対してノイズが重畳されることを回避するために、上記USB接続に代えて光通信などを採用してもよい。 The imaging means 30 includes a still camera or a video camera that captures an object to be measured and a camera that captures the marker 50. In the electromagnetic wave data management system of the present embodiment, the video camera may be selectively provided, but it is essential to have a marker photographing camera. The marker photographing camera can be a so-called infrared video camera. The imaging unit 30 is connected to the control unit 60 by USB and secures a DC power source from the control unit 60. In order to avoid noise from being superimposed on the output from the imaging means 30, optical communication or the like may be employed instead of the USB connection.
LEDランプ付きスイッチ40は、コントロールユニット60に対して、ディジタルI/O端子を通じて接続されている。LEDランプ付きスイッチ40は、コントロールユニット60に対して、撮像手段30から出力されているマーカ50の赤外線撮像データ(位置データ)をピックアップするように指示するためのスイッチである。 The switch with LED lamp 40 is connected to the control unit 60 through a digital I / O terminal. The LED lamp-equipped switch 40 is a switch for instructing the control unit 60 to pick up infrared imaging data (position data) of the marker 50 output from the imaging means 30.
LEDランプ付きスイッチ40は、このスイッチが押下されてから、その位置における予めスペクトラムアナライザ20に設定された測定範囲の周波数帯域幅における電磁波の強度を測定し終えると点灯するLEDランプを備えている。 The LED lamp-equipped switch 40 includes an LED lamp that is turned on when the intensity of the electromagnetic wave in the frequency bandwidth of the measurement range set in advance in the spectrum analyzer 20 at that position is measured after the switch is pressed.
本実施形態では、電磁波の計測完了にスペクトラムアナライザ20からコントロールユニット60に対して既述の通知を出力しているので、コントロールユニット60はこの通知に基づいてからLEDランプ付きスイッチ40に対してLEDランプの点灯のための指示を送ればよい。 In the present embodiment, since the above-mentioned notification is output from the spectrum analyzer 20 to the control unit 60 upon completion of the measurement of the electromagnetic wave, the control unit 60 determines the LED to the switch with LED lamp 40 based on this notification. Send instructions for lighting the lamp.
なお、LEDランプ部分とスイッチ部分とは別個に設けてもよく、LEDランプに代えてスピーカやバイブレーション機能を設けて、視覚以外の他の五感を通じてプローブ10の操作者に電磁波の計測が完了の旨を報知してもよい。 The LED lamp portion and the switch portion may be provided separately, and a speaker and a vibration function are provided in place of the LED lamp, and the measurement of electromagnetic waves is completed for the operator of the probe 10 through the other five senses other than vision. May be notified.
また、LEDランプ付きスイッチ40を設けることは必須ではない点に留意されたい。例えば、スペクトラムアナライザ20が非常に高スペックのものであれば、測定時間も短くて済むので、プローブ10の操作者が例えば秒速10cm〜20cm程度の速度で移動させることで電磁波の強度を空間上で連続的にスキャンすることが可能となる。 It should be noted that it is not essential to provide the LED lamp-equipped switch 40. For example, if the spectrum analyzer 20 has a very high specification, the measurement time can be shortened. Therefore, the operator of the probe 10 moves the electromagnetic wave intensity in space by moving the probe 10 at a speed of about 10 cm to 20 cm per second, for example. It is possible to scan continuously.
マーカ50は、撮像手段30によって撮像されるものである。本実施形態では、撮像手段30におけるマーカ50の撮像用カメラとして赤外線ビデオカメラを用いていることから、マーカ50はプラスチック製などのように赤外線を吸収又は反射する材質のもので製造すればよい。マーカ50は、その大きさは特に限定されるものではないが、例えばピンポン玉程度の大きさとすればよい。 The marker 50 is imaged by the imaging means 30. In the present embodiment, since an infrared video camera is used as an imaging camera for the marker 50 in the imaging means 30, the marker 50 may be made of a material that absorbs or reflects infrared rays, such as plastic. The size of the marker 50 is not particularly limited, but may be, for example, about the size of a ping-pong ball.
本実施形態では、マーカ50は、プローブ10に対して固定的に取り付けることが必要である。したがって、プローブ10とスペクトラムアナライザ20とを接続するフレキシブルな配線などに取り付けてはならず、プローブ10の取付部(図示せず)など剛体に取り付ける必要がある。 In the present embodiment, the marker 50 needs to be fixedly attached to the probe 10. Therefore, the probe 10 and the spectrum analyzer 20 must not be attached to a flexible wiring or the like, but must be attached to a rigid body such as an attachment portion (not shown) of the probe 10.
これにより、プローブ10から所定の位置に固定的に取り付けたマーカ50を撮像手段30によって撮像し、その撮像データからプローブ10とマーカ50との距離をオフセットすれば、プローブ10の位置データを取得できる。 Thereby, if the marker 50 fixedly attached to the predetermined position from the probe 10 is imaged by the imaging means 30, and the distance between the probe 10 and the marker 50 is offset from the imaging data, the position data of the probe 10 can be acquired. .
なお、プローブ10が指向性タイプである場合には、マーカ50を少なくとも3つ取り付けるとよい。こうすると、全てのマーカ50を撮像することで、空間における6軸の自由度による高精度な測定可能となるからである。 When the probe 10 is a directional type, at least three markers 50 are preferably attached. This is because, by imaging all the markers 50, it becomes possible to perform highly accurate measurement with six degrees of freedom in space.
コントロールユニット60は、プローブ10の位置を検出するためのマーカ50の赤外線撮像データ及び測定対象物の可視光線撮像データを入力する入力手段61と、スペクトラムアナライザ60から出力される計測データ等を入力する入力手段64と、LEDランプ付きスイッチ40との間の通信を行う通信手段65と、入力手段64によって入力された計測データ等をPC70に対して出力する出力手段63と、以下説明する各種処理動作を制御する制御手段62とを備える。 The control unit 60 inputs input means 61 for inputting infrared imaging data of the marker 50 for detecting the position of the probe 10 and visible light imaging data of the measurement target, measurement data output from the spectrum analyzer 60, and the like. A communication means 65 for performing communication between the input means 64 and the LED lamp-equipped switch 40, an output means 63 for outputting measurement data input by the input means 64 to the PC 70, and various processing operations described below. And control means 62 for controlling.
すなわち、制御手段62は、主として、
通信手段65によってLEDランプ付きスイッチ40が押下されたこと示す信号が入力された場合に、撮像手段30から出力されるマーカ50の位置データをピックアップする、
入力手段61によって入力されたマーカ50の赤外線撮像データから、マーカ50とプローブ10とのオフセット量を減じることによってプローブ10の位置データを算出する、
算出した位置データと入力手段64によって入力される計測データとを紐付けた状態で、出力手段63を通じてPC70に出力する、
入力手段64によってスペクトラムアナライザ20からの電磁波の強度の測定完了通知が入力された場合に、通信手段65を通じてLEDランプ付きスイッチ40のLEDランプを点灯させる指示を出力する、
といった各処理を実行する。
That is, the control means 62 mainly
When the signal indicating that the LED lamp-equipped switch 40 is pressed by the communication unit 65 is input, the position data of the marker 50 output from the imaging unit 30 is picked up.
Calculating the position data of the probe 10 by subtracting the offset amount between the marker 50 and the probe 10 from the infrared imaging data of the marker 50 input by the input means 61;
Outputting the calculated position data and the measurement data input by the input means 64 to the PC 70 through the output means 63;
An instruction to turn on the LED lamp of the switch with LED lamp 40 is output through the communication means 65 when a notification of the completion of the measurement of the electromagnetic wave intensity from the spectrum analyzer 20 is input by the input means 64;
Each process is executed.
PC70は、コントロールユニット60から出力された各データを図示しない記録媒体に記録したり、当該各データに基づいて所定の画像処理を施して画像データを作成してディスプレイ80に出力したりするものである。 The PC 70 records each data output from the control unit 60 on a recording medium (not shown), or performs predetermined image processing based on each data to create image data and output it to the display 80. is there.
ディスプレイ80は、PC70に接続されていて、PC70から出力される画像データが表示される表示媒体するものである。 The display 80 is connected to the PC 70 and serves as a display medium on which image data output from the PC 70 is displayed.
以上の構成によれば、システム全体としてみれば、プローブ10で受けた電磁波の計測データと、その計測時のプローブ10の空間上の位置データとを紐付けて保存することが可能となる。 According to the above configuration, when the entire system is viewed, it is possible to associate and save the electromagnetic wave measurement data received by the probe 10 and the position data in the space of the probe 10 at the time of the measurement.
ただし、図1に示す構成は一例であり、例えば、撮像手段10及びマーカ50を用いることは必須ではない。これらに代えて、GPSなどを用いてプローブ10の位置を検出することも可能である。したがって、コントロールユニット60には、プローブ10の位置データ自体が入力されるようにしてもよい。 However, the configuration shown in FIG. 1 is an example, and it is not essential to use the imaging means 10 and the marker 50, for example. Instead of these, it is also possible to detect the position of the probe 10 using GPS or the like. Therefore, the position data itself of the probe 10 may be input to the control unit 60.
(動作の説明)
つぎに、本実施形態の電磁波データ管理システムの動作について、電磁波データ管理システムの使用方法とともに説明する。
(Description of operation)
Next, the operation of the electromagnetic wave data management system of the present embodiment will be described together with the method of using the electromagnetic wave data management system.
まず、プローブ10の操作者は、スペクトラムアナライザ20に、測定範囲となる周波数帯域幅を設定する。つづいて、電磁波データ管理システムが駆動している状態で把持したプローブ10を、電磁波データを計測したい場所に位置させる。それから、プローブ10の操作者がLEDランプ付きスイッチ40を押下すると、当該スイッチ40を押下した旨の通知が通信手段65を通じてコントロールユニット60に入力される。 First, the operator of the probe 10 sets a frequency bandwidth to be a measurement range in the spectrum analyzer 20. Subsequently, the probe 10 held in a state where the electromagnetic wave data management system is driven is positioned at a place where the electromagnetic wave data is to be measured. Then, when the operator of the probe 10 presses the switch 40 with LED lamp, a notification that the switch 40 has been pressed is input to the control unit 60 through the communication means 65.
コントロールユニット60では、この通知を入力すると、制御手段62によって、撮像手段30から出力されるマーカ50の位置データがピックアップされる。換言すると、プローブ10の操作者がLEDランプ付きスイッチ40をほぼ押下したタイミングで、赤外線撮像データが固定されることになる。 In the control unit 60, when this notification is input, the control unit 62 picks up the position data of the marker 50 output from the imaging unit 30. In other words, the infrared imaging data is fixed at the timing when the operator of the probe 10 almost presses the switch 40 with the LED lamp.
ここで、スペクトラムアナライザ20は、測定範囲となる周波数帯域幅の設定内容などに応じて電磁波の強度の計測時間が異なる。この測定時間は、周波数帯域幅の広狭、スペクトラムアナライザ20自体のスペックなどに依存するからである。 Here, the spectrum analyzer 20 differs in the measurement time of the intensity of the electromagnetic wave according to the setting contents of the frequency bandwidth that becomes the measurement range. This is because the measurement time depends on the frequency bandwidth and the specifications of the spectrum analyzer 20 itself.
そうすると、ある位置での電磁波の強度を測定したい場合には、所定の周波数帯域の全幅での計測が完了しないうちにプローブ10を移動させてしまうと、移動させた先の電磁波をセンシングしてしまうので、測定したい位置での周波数帯域の全幅での電磁波の強度を測定できないことになる。 Then, when it is desired to measure the intensity of the electromagnetic wave at a certain position, if the probe 10 is moved before the measurement in the full width of the predetermined frequency band is completed, the moved electromagnetic wave is sensed. Therefore, it is impossible to measure the intensity of the electromagnetic wave in the full width of the frequency band at the position to be measured.
そこで、本実施形態では、電磁波の測定者、すなわちプローブ10の操作者に対して、プローブ10を移動させないことを促すために、プローブ10の操作者がLEDランプ付きスイッチ40を押下してから、LEDランプ付きスイッチ40のLEDランプが点灯するまで、プローブ10を移動させないようにしている。 Therefore, in this embodiment, in order to prompt the electromagnetic wave measurer, that is, the operator of the probe 10 not to move the probe 10, the operator of the probe 10 presses the switch 40 with the LED lamp, The probe 10 is not moved until the LED lamp of the switch 40 with LED lamp is lit.
換言すると、プローブ10の操作者がLEDランプ付きスイッチ40を押下してから、LEDランプ付きスイッチ40のLEDランプが点灯するまでの時間は、スペクトラムアナライザ20に対する設定内容等に従って決定される。 In other words, the time from when the operator of the probe 10 presses the LED lamp-equipped switch 40 to when the LED lamp of the LED lamp-equipped switch 40 is turned on is determined according to the setting contents for the spectrum analyzer 20 or the like.
なお、厳密な意味では、プローブ10の操作者の手ぶれによってプローブ10の位置が変わってしまうが、操作者がプローブ10を意図的に移動させようとしなければ、手ぶれ分は計測誤差と同視してよい。 In a strict sense, the position of the probe 10 changes due to camera shake of the operator of the probe 10, but if the operator does not intentionally move the probe 10, the camera shake is regarded as a measurement error. Good.
また、制御手段62は、入力手段61によって入力されたマーカ50の赤外線撮像データと既述のオフセット量とに基づいてプローブ10の位置データを算出する。その後、制御手段62は、入力手段64を通じてスペクトラムアナライザ20からの電磁波の強度の測定完了通知が入力された場合に、通信手段65を通じてLEDランプ付きスイッチ40のLEDランプを点灯させる指示を出力する。 Further, the control unit 62 calculates the position data of the probe 10 based on the infrared imaging data of the marker 50 input by the input unit 61 and the above-described offset amount. Thereafter, when the notification of the completion of the measurement of the electromagnetic wave intensity from the spectrum analyzer 20 is input through the input unit 64, the control unit 62 outputs an instruction to turn on the LED lamp of the switch with LED lamp 40 through the communication unit 65.
この結果、プローブ10の操作者は、プローブ10を移動させて、次の測定位置で再度LEDランプ付きスイッチ40を押下すればよい。 As a result, the operator of the probe 10 may move the probe 10 and press the LED lamp-equipped switch 40 again at the next measurement position.
一方、コントロールユニット60では、算出済みの位置データと入力手段64によって入力されたる計測データとを紐付けた状態で、出力手段63を通じてPC70に出力する。 On the other hand, the control unit 60 outputs the calculated position data to the PC 70 through the output unit 63 in a state where the calculated position data and the measurement data input by the input unit 64 are linked.
PC70では、コントロールユニット60から出力された各データを図示しない記録媒体に記録したり、当該各データに基づいて所定の画像処理を施して計測データと位置データとが一体的な画像データを作成する。PC70は、この画像データをディスプレイ80に出力することで、そこに表示させることもできる。 In the PC 70, each data output from the control unit 60 is recorded on a recording medium (not shown), or predetermined image processing is performed based on each data to create image data in which measurement data and position data are integrated. . The PC 70 can also display this image data by outputting it to the display 80.
本実施形態では、コントロールユニット60において、主となる動作を実現する例を説明したが、コントロールユニット60を設けることなく、既述のコントロールユニット60の一部又は全ての動作をPC70で実現することも可能である。 In the present embodiment, an example in which the main operation is realized in the control unit 60 has been described. However, a part or all of the above-described control unit 60 can be realized by the PC 70 without providing the control unit 60. Is also possible.
例えば、コントロールユニット60を設けることなく、既述のコントロールユニット60の動作をPC70で実現するためには、プローブ10で受けた電磁波の計測データを入力するステップと、プローブ10に付帯するマーカ50の位置を検出する位置センサから出力される空間上の位置データを入力するステップと、入力した位置データと既述のオフセット量に基づいてプローブ10の位置を算出するステップと、前記計測データと前記位置データとを紐付けて保存するステップとをPC70に実行させるプログラムを、PC70にインストールすればよい。 For example, in order to realize the operation of the above-described control unit 60 on the PC 70 without providing the control unit 60, the step of inputting the electromagnetic wave measurement data received by the probe 10 and the marker 50 attached to the probe 10 are performed. A step of inputting position data in a space output from a position sensor for detecting a position, a step of calculating the position of the probe 10 based on the input position data and the offset amount described above, the measurement data and the position A program for causing the PC 70 to execute the step of associating and saving data may be installed in the PC 70.
図2は、図1に示すプローブ10であるところの電磁界センサ100の模式的な内部構成図である。図2(a)には電磁界センサ100を構成するコイル群の平面図を示し、図2(b)にはコイル群の側面図を示している。 FIG. 2 is a schematic internal configuration diagram of the electromagnetic field sensor 100 which is the probe 10 shown in FIG. FIG. 2A shows a plan view of a coil group constituting the electromagnetic field sensor 100, and FIG. 2B shows a side view of the coil group.
まず、電磁界センサ100の概要について説明する。電磁界センサ100は、電磁界の向き及び強度を計測することができ、特に、本実施形態では、電磁界の向きを特定できるようにするために、各々の軸心が相互に直交するXYZ方向に配置されている複数のコイルと、各コイルによって誘起される電磁界に基づく電圧を増幅するアンプとを備える。 First, an outline of the electromagnetic field sensor 100 will be described. The electromagnetic field sensor 100 can measure the direction and intensity of the electromagnetic field. In particular, in the present embodiment, in order to be able to specify the direction of the electromagnetic field, the XYZ directions in which the respective axes are orthogonal to each other. And a plurality of amplifiers that amplify a voltage based on an electromagnetic field induced by each coil.
電磁界センサ100の外形は、特に限定されるものではなく、ドーム状、円柱状、立方体、直方体など適宜選択すればよい。電磁界センサ100の外観寸法の一例を示すと、後述するコイルのサイズからすれば、φ40mm×30mm、30mm×30mm×30mm或いは20mm×30mm×40mm内に収まるような大きさとすることができる。 The outer shape of the electromagnetic field sensor 100 is not particularly limited, and may be appropriately selected from a dome shape, a cylindrical shape, a cube, a rectangular parallelepiped, and the like. As an example of the external dimensions of the electromagnetic field sensor 100, the size can be set to fit within φ40 mm × 30 mm, 30 mm × 30 mm × 30 mm, or 20 mm × 30 mm × 40 mm based on the coil size described later.
もっとも、電磁界の測定対象によっては、このサイズまで小型化することは不要であろうことから、測定対象のサイズに応じてコイルサイズを決定し、それに応じて電磁界センサ100自体の大きさも選択すればよい。したがって、電磁界センサ100自体の大きさは、例えば、上記サイズの1.5倍〜3倍程度の大きさとしてもよい。 Of course, depending on the electromagnetic field measurement target, it may not be necessary to reduce the size to this size. Therefore, the coil size is determined according to the size of the measurement target, and the size of the electromagnetic field sensor 100 itself is selected accordingly. do it. Therefore, the size of the electromagnetic field sensor 100 itself may be, for example, about 1.5 to 3 times the above size.
また、本実施形態では、電磁界センサ100に設けられているアンプとしては、内部アンプゲインが20dB程度であることが好ましい。また、電磁界センサ100は、10Hz〜1GHzの周波数帯域をカバーできるようにするとよい。このための条件については後述する。 In the present embodiment, the amplifier provided in the electromagnetic field sensor 100 preferably has an internal amplifier gain of about 20 dB. Further, the electromagnetic field sensor 100 is preferably configured to cover a frequency band of 10 Hz to 1 GHz. The conditions for this will be described later.
図2に示すように、電磁界センサ100は、図示しない基板上に設けられているスペーサ110を備える。この基板及びスペーサ110は、発泡体、樹脂材、木材などのように、電磁界の強度を正確に測定することができる素材とすべきであり、例えば、発泡スチロールを用いることができる。 As shown in FIG. 2, the electromagnetic field sensor 100 includes a spacer 110 provided on a substrate (not shown). The substrate and the spacer 110 should be made of a material that can accurately measure the strength of the electromagnetic field, such as a foam, a resin material, and wood. For example, a polystyrene foam can be used.
図2(a)には、直方体状の外形で中央部分が矩形状に開口されているスペーサ110を示しているが、スペーサ110の形状は、これに限定されるものではなく、例えば、円筒状の外形としてもよい。 FIG. 2A shows a spacer 110 having a rectangular parallelepiped outer shape with a central portion opened in a rectangular shape. However, the shape of the spacer 110 is not limited to this, for example, a cylindrical shape. It is good also as the external shape.
コイル群は、軸心がX方向、Y方向、Z方向のいずれかに沿う態様で配置されているコイルを備える。なお、X方向、Y方向、Z方向とは、相互に直交しているという相対的なものであり、X軸等の絶対的なものがあるわけではない点には留意されたい。 A coil group is provided with the coil arrange | positioned in the aspect in which an axial center follows any one of a X direction, a Y direction, and a Z direction. It should be noted that the X direction, the Y direction, and the Z direction are relative ones that are orthogonal to each other, and there are no absolute ones such as the X axis.
スペーサ110は、コイルZ1,Z2の長さ方向の中心に、コイルX1,X2等の軸心が直交する条件としている。したがって、例えば、コイルX1等が相対的に図2に示す場合に比して短い場合には、必ずしもスペーサ110を設ける必要はない。 The spacer 110 has a condition in which the axial centers of the coils X 1 , X 2, etc. are orthogonal to the center in the length direction of the coils Z 1 , Z 2 . Thus, for example, it is shorter than the case where the coil X 1 or the like is shown in relatively Figure 2 does not necessarily have to be provided a spacer 110.
また、スペーサ110を設けなくて済むように、コイル群のレイアウトを変更することも可能である。具体的には、例えば、立方体に組んだ基板を用意し、各基板の垂直方向にコイルの軸心が沿うように配置することも一法である。 Further, the layout of the coil group can be changed so that the spacer 110 is not provided. Specifically, for example, it is also a method to prepare a substrate assembled in a cube and arrange the coils so that the axis of the coil is along the vertical direction of each substrate.
スペーサ110上には、それぞれ、軸心がX方向となる態様でコイルX1,X2が、軸心がY方向となる態様でコイルY1,Y2とが栽置される。また、スペーサ110の開口部分には、軸心がZ方向となる態様でコイルZ1,Z2が栽置される。 On the spacer 110, the coils X 1 and X 2 are placed in a manner in which the axial center is in the X direction, and the coils Y 1 and Y 2 are placed in a manner in which the axial center is in the Y direction. In addition, coils Z 1 and Z 2 are placed in the opening portion of the spacer 110 in such a manner that the axis is in the Z direction.
なお、図2には、コイルZ1,Z2が矩形状の開口部分に対角上に栽置されている例を示しているが、載置条件はこれに限定されず、コイルZ1,Z2は対称性を持たせる条件で栽置させればよい。 FIG. 2 shows an example in which the coils Z 1 and Z 2 are installed diagonally in the rectangular opening, but the mounting conditions are not limited to this, and the coils Z 1 , Z 2 may be placed under the condition of providing symmetry.
また、コイル群から出力される電圧は、既述のように、各コイルに接続されるアンプによって増幅されるが、アンプは、例えば、図示しない基板の下側に、アンプ用基板などを用意して、この上に設ければよい。 In addition, as described above, the voltage output from the coil group is amplified by the amplifier connected to each coil. For example, an amplifier board is prepared below the board (not shown). It should be provided on this.
図3は、図2に示す電磁界センサ100の電気的接続の説明図である。ここでは、コイルX1,X2についての電気的接続関係を示しているが、コイルY1,Y2及びコイルZ1,Z2の電気的接続関係も、これと同様としている。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the electrical connection of the electromagnetic field sensor 100 shown in FIG. Here, the electrical connection relationship between the coils X 1 and X 2 is shown, but the electrical connection relationship between the coils Y 1 and Y 2 and the coils Z 1 and Z 2 is also the same.
図3に示すように、例えば、コイルX1の巻き始め側は、既述のアンプ(AMP)120の第1の入力端に対して電線130を通じて接続されている。また、コイルX1の巻き終り側は、コイルX2の巻き始め側に直列接続されている。さらに、コイルX2の巻き終り側が既述のアンプ120の第2の入力端に対して電線140を通じて接続されている。コイルX1,X2等は直列接続されているので、これらに誘起される電磁界のX成分に基づく電圧は合成される。 As shown in FIG. 3, for example, the winding start side of the coil X 1 is connected through a wire 130 to a first input terminal of the aforementioned amplifier (AMP) 120. Further, the winding end side of the coil X 1 is serially connected to the winding start side of the coil X 2. Further, the winding end side of the coil X 2 are connected through a wire 140 to the second input terminal of the aforementioned amplifier 120. Since the coil X 1, X 2, etc. are connected in series, a voltage based on the X component of the electromagnetic field induced in these are synthesized.
アンプ120の出力端及びコイルY1,Y2,Z1,Z2のアンプの出力端は、ケーブルを通じてそれぞれにスペクトラムアナライザ20に接続されている。 The output end of the amplifier 120 and the output ends of the amplifiers of the coils Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 are connected to the spectrum analyzer 20 through cables.
ここで、アンプ120は、どのようなタイプのものを用いてもよいが、広い周波数帯域において、高利得を得られるようにするとよい。したがって、負帰還多段アンプを採用し、一段あたりの利得を下げ、その分、周波数帯域を広げるようにするとよい。 Here, any type of amplifier 120 may be used, but it is preferable to obtain a high gain in a wide frequency band. Therefore, it is preferable to employ a negative feedback multi-stage amplifier to lower the gain per stage and expand the frequency band accordingly.
図4は、図2に示すコイルX1の説明図である。図4(a)にはコイルを構成するフェライトコアを示し、図4(b)には図4(a)に示したフェライトコアに対して電線を巻いた様子を示している。なお、コイルX1以外の他のコイルY1,Z1等も、図4に示すコイルX1と同様の構成としている。 Figure 4 is an explanatory view of a coil X 1 shown in FIG. FIG. 4A shows a ferrite core constituting the coil, and FIG. 4B shows a state in which an electric wire is wound around the ferrite core shown in FIG. The coil X 1 other coil Y 1 other than, Z 1 and the like are also the same structure as the coil X 1 shown in FIG.
コイルX1は、例えば、直径φ14mm程度、高さが12mm程度という大きさとしている。もっとも、このサイズは例示であり、これに対して1.5〜3倍程度の大きさとしてもよいし、これに対して小さくしてもよい。ただし、コイルX1は、空間分解能を高めようとしてあまりに小さくすると、電磁界の受信感度が小さくなるため、小さくするといっても、せいぜい上記サイズの半分程度までに留めておくことがよい。 Coil X 1, for example, a diameter of about 14 mm, is a size that approximately 12mm in height. However, this size is an example, and it may be about 1.5 to 3 times larger than this, or smaller. However, coil X 1, when too small an attempt to increase the spatial resolution, because the reception sensitivity of the electromagnetic field is reduced, even if the smaller, it is possible to keep up to at most about half the size.
コイルX1は、上記のようにフェライトコアとしているが、詳しくは、例えば、マンガンと亜鉛とを含むフェライトコアを採用することができる。具体的には、透磁率に着目すれば「2G4」、「2H6」と称されるフェライト材料を用いると、100kHzまでの超低周波領域に好適に用いることができる。 Coil X 1 is, although the ferrite core as described above, particularly, for example, can be adopted a ferrite core including manganese and zinc. Specifically, when attention is paid to the magnetic permeability, ferrite materials called “2G4” and “2H6” can be suitably used in an ultra-low frequency region up to 100 kHz.
換言すると、高周波領域における電磁界強度を計測したい場合には、「7B2」と称されるフェライト材料など、ニッケルと亜鉛とを含むフェライトコアを採用するとよい。もっとも、係る場合には、アンプ120とスペクトラムアナライザ400とを高周波用のものに変更するとよい。 In other words, when it is desired to measure the electromagnetic field strength in the high frequency region, a ferrite core containing nickel and zinc, such as a ferrite material called “7B2”, may be employed. However, in such a case, the amplifier 120 and the spectrum analyzer 400 may be changed to those for high frequency.
コイルX1は、電磁界アンテナとして機能することになるので、その大きさ、形状の決定は重要である。一般的には、アンテナの開口部が大きいほど受信レベルは大きくなるが、その一方で電磁界センサ100の大きさの制限もある。 Coil X 1, it means that functions as an electromagnetic field antenna, its size, the determination of the shape is important. In general, the larger the antenna opening, the higher the reception level, but there is also a limitation on the size of the electromagnetic field sensor 100.
本実施形態では、フェライト材に巻くコイルの巻き数をある程度確保してインダクタンスを大きくするようにしている。このため、図4に示すように、コイルの巻き領域を一般的なフェライトコイルに比して大きく確保している。 In the present embodiment, the number of coils wound around the ferrite material is secured to some extent to increase the inductance. For this reason, as shown in FIG. 4, the coil winding area is secured larger than that of a general ferrite coil.
コイルX1を構成する電線は、例えば、低周波の電磁界センサに好適に用いることができる、2種ポリウレタン被覆銅線とすることができる。このような導線を用いる場合には、フェライト材に巻くコイルの巻き数をある程度確保するためには、0.05φ〜0.16φ程度の線径のものを選択するとよい。 Wires forming the coil X 1, for example, can be suitably used for electromagnetic field sensor of a low frequency, it may be two or polyurethane coated copper wire. When such a conducting wire is used, a wire having a wire diameter of about 0.05φ to 0.16φ may be selected in order to secure a certain number of turns of the coil wound around the ferrite material.
電線を機械巻きする場合には、0.05φ〜0.09φ程度のものを採用するとよい。一方、人手によって巻く場合には、0.10φ〜0.16φ程度のものを採用するとよい。何れの巻き方を採用するかは、各々、メリットとデメリットとがあるため、電磁界の計測対象或いは計測感度などに応じて決定すればよい。 When the electric wire is mechanically wound, a wire having a diameter of about 0.05φ to 0.09φ may be employed. On the other hand, when it is manually wound, it is preferable to use a wire having a diameter of about 0.10 to 0.16. Which winding method is used has its advantages and disadvantages, and may be determined according to the electromagnetic field measurement target or measurement sensitivity.
なお、人手巻きの場合には、コイルX1の直流抵抗の増加を防止でき、電磁界の受信感度を高められるというメリットが挙げられる。一方、機械巻きの場合には、綿密な巻き方ができ、巻きムラが生じにくいというメリットがある。 In the case of manual winding can prevent an increase in the DC resistance of the coil X 1, include merit enhances the reception sensitivity of the electromagnetic field. On the other hand, in the case of mechanical winding, there is a merit that a detailed winding method can be performed and winding unevenness is hardly generated.
図5は、図3に示すコイル群の配置例を示す図である。図5に示す配置例は、図2に示す態様に似通っているが、コイルX1等の形状に起因して、スペーサ110が不要な場合を示している。図5に示す態様で各コイルを配置すると、コイル群全体としてみれば、半球状に近い受信指向特性を有することになる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement example of the coil group illustrated in FIG. 3. The arrangement example shown in FIG. 5 is similar to the aspect shown in FIG. 2, but shows a case where the spacer 110 is not necessary due to the shape of the coil X 1 or the like. If each coil is arranged in the mode shown in FIG. 5, the entire coil group has reception directivity characteristics close to a hemisphere.
ここで、コイルX1等は平衡接続で使用されるが、アンプ120等の入力は不平衡接続とされる。この相違につき整合を図るするために、バランであるところの「平衡:不平衡トランス」といった信号変換素子をコイルX1等とアンプ120等との間に備えることも一法である。 Here, the coil X 1 and the like are used in a balanced connection, the input of the amplifier 120 or the like is unbalanced connection. To achieve this difference per alignment, where a balun: It is one method provided between the "balanced-to-unbalanced transformer" signal conversion element such as a coil X 1 or the like and the amplifier 120 or the like.
ただ、上記トランスには周波数振幅特性があり、広い周波数を伝達する場合には不向きであるので、信号変換素子に代えて同様の主機能である信号変換ICを用いるとよい。これにより、コイルX1等で誘起される電圧を、損失なく不平衡に変換してアンプ120等に入力することができる。 However, since the transformer has frequency amplitude characteristics and is not suitable for transmitting a wide frequency, a signal conversion IC having the same main function may be used instead of the signal conversion element. Accordingly, the voltage induced in coil X 1 and the like, can be converted to without loss unbalanced inputs to the amplifier 120 or the like.
Claims (8)
前記プローブの位置を検出するための空間上の位置データを入力する第2入力手段と、
前記第1入力手段によって計測データが入力されている際に当該計測データと前記第2入力手段によって入力されるプローブの位置データとを紐付けて保存する保存手段とを備える電磁波データ管理システム。 A first input means for inputting electromagnetic wave measurement data received by a single probe;
Second input means for inputting position data in space for detecting the position of the probe;
An electromagnetic wave data management system comprising: a storage unit that stores the measurement data and probe position data input by the second input unit in association with each other when the measurement data is input by the first input unit.
前記各コイルによって誘起される電磁界に基づく電圧を増幅するアンプと、を備える、請求項1記載の電磁波データ管理システム。 The probe includes a plurality of coils arranged in XYZ directions in which respective axes are orthogonal to each other,
The electromagnetic wave data management system of Claim 1 provided with the amplifier which amplifies the voltage based on the electromagnetic field induced by each said coil.
前記プローブの位置を検出するための空間上の位置データを入力するステップと、
前記計測データが入力されている際に当該計測データと前記プローブの位置データとを紐付けて保存するステップとを含む電磁波データ管理方法。 A step of inputting measurement data of electromagnetic waves received by a single probe;
Inputting spatial position data for detecting the position of the probe;
An electromagnetic wave data management method comprising: storing the measurement data and the position data of the probe in association with each other when the measurement data is input.
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