JP2014016362A - 実効値測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周期が未知の測定対象信号について、実効値と共に平均値についてもより高精度で、かつ実効値と同時に測定する。
【解決手段】測定対象信号Ｓ１についての所定数のサンプリングデータＤ１（データＤ２）に対して窓掛け処理を施して窓データＤ３として出力する窓掛け処理部４と、窓データＤ３に基づき測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓを算出して出力する実効値測定処理を実行する実効値測定部５と、窓データＤ３に基づき測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａを算出して出力する交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部６と、窓データＤ３に基づき測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄを算出して出力する直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部７とを備え、実効値測定部５、交直流平均値測定部６および直流平均値測定部７が、実効値測定処理、交直流平均値測定処理および直流平均値測定処理を並行して実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象信号の実効値を測定する実効値測定装置に関するものである。

この種の実効値測定装置として、下記の特許文献に記載されている実効値測定装置が知られている。この実効値測定装置は、測定対象信号のサンプリングデータを二乗する二乗回路と、二乗されたサンプリングデータに対してフィルタ処理するＲＭＳディジタルフィルタ（低域通過フィルタ）と、このフィルタ処理されたデータの平方根を算出して実効値として出力する平方根回路とを備えて、周期が未知の測定対象信号についてその周期を知ることなく実効値を測定可能に構成されている。

特開平１０−２３２２５０号公報（第４−６頁、第６図）

ところが、上記の実効値測定装置には、以下のような解決すべき課題がある。すなわち、実効値の測定精度のさらなる向上が望まれてきているが、この従来の実効値測定装置における現在の測定精度ではこの要望に対応できないという解決すべき課題が存在している。また、測定対象信号について、実効値と共に平均値についても同時に測定したいという要望もあるが、この従来の実効値測定装置ではこの要望にも対応できないという解決すべき課題が存在している。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、周期が未知の測定対象信号について、実効値と共に平均値についてもより高精度で、かつ実効値と同時に測定し得る実効値測定装置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記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記窓データの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記交直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記交直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項２記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項３記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記窓データの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部と、前記所定数の前記窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部、前記交直流平均値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理、前記交直流平均値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項４記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記交直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記交直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項５記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項６記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部、前記交直流平均値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理、前記交直流平均値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項７記載の実効値測定装置は、請求項１から６のいずれかに記載の実効値測定装置において、設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、前記サンプリング周期を設定するための設定データを入力するための操作部と、前記操作部に対する操作によって入力された前記設定データに基づいて、前記サンプリング周期を前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている。

また、請求項８記載の実効値測定装置は、請求項１から６のいずれかに記載の実効値測定装置において、設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、前記補正部から出力される前記実効値のばらつきの程度に基づいて前記サンプリング周期を決定して前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている。

請求項１記載の実効値測定装置では、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を実行して所定数の窓データとし、この所定数の窓データに対して、二乗処理部、第１平均処理部、平方根算出部および第１補正部を有する実効値測定部が実効値測定処理を実行して測定対象信号の実効値を出力し、これと並行して、絶対値処理部、交直流平均処理部および第２補正部を有する交直流平均値測定部が交直流平均値測定処理を実行して測定対象信号の交直流平均値を出力する。したがって、この実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、測定対象信号の周期とサンプリング周期とが非同期であっても、窓掛け処理により、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および交直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

請求項２記載の実効値測定装置では、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を実行して所定数の窓データとし、この所定数の窓データに対して、二乗処理部、第１平均処理部、平方根算出部および第１補正部を有する実効値測定部が実効値測定処理を実行して測定対象信号の実効値を出力し、これと並行して、直流平均処理部および第３補正部を有する直流平均値測定部が直流平均値測定処理を実行して測定対称信号の直流平均値を出力する。したがって、この実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、測定対象信号の周期とサンプリング周期とが非同期であっても、窓掛け処理により、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および直流平均値を同時に測定することができる。

請求項３記載の実効値測定装置では、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を実行して所定数の窓データとし、この所定数の窓データに対して、二乗処理部、第１平均処理部、平方根算出部および第１補正部を有する実効値測定部が実効値測定処理を実行して測定対象信号の実効値を出力し、これと並行して、絶対値処理部、交直流平均処理部および第２補正部を有する交直流平均値測定部が交直流平均値測定処理を実行して測定対象信号の交直流平均値を出力し、さらに、これらと並行して、直流平均処理部および第３補正部を有する直流平均値測定部が直流平均値測定処理を実行して測定対称信号の直流平均値を出力する。したがって、この実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、測定対象信号の周期とサンプリング周期とが非同期であっても、窓掛け処理により、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値、交直流平均値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値、交直流平均値および直流平均値を同時に測定することができる。

請求項４記載の実効値測定装置によれば、請求項１記載の実効値測定装置と同様にして、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部および交直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および交直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

請求項５記載の実効値測定装置によれば、請求項２記載の実効値測定装置と同様にして、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部および直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

請求項６記載の実効値測定装置によれば、請求項３記載の実効値測定装置と同様にして、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部、交直流平均値測定部および直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値、交直流平均値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

また、請求項７記載の実効値測定装置では、操作部に対する操作によって入力された設定データに基づいて、制御部が、サンプリング周期をＡ／Ｄ変換部に設定する。したがって、この実効値測定装置によれば、操作部に対する操作により、Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周期を変更することができる。したがって、表示部に表示されている測定対象信号の実効値がばらつくなどして、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形数が少ないと判断したときには、Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周期を長くして、含まれる測定対象信号の波形数を増加させることができ、これによって実効値等の測定精度の低下を防止することができる。

また、請求項８記載の実効値測定装置では、第１補正部から出力される実効値のばらつきの程度に基づいて、制御部がサンプリング周期を決定してＡ／Ｄ変換部に設定する。したがって、この実効値測定装置によれば、測定対象信号の実効値がばらつくなどして、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形数が少ないと制御部が判断したときには、制御部がＡ／Ｄ変換部のサンプリング周期を長くして、含まれる測定対象信号の波形数を自動的に増加させることができ、これによって実効値等の測定精度の低下を自動的に防止することができる。

実効値測定装置１の構成図である。 図１の実効値演算部５の構成図である。 図１の交直流平均値演算部６の構成図である。 図１の直流平均値演算部７の構成図である。 図１の窓掛け処理部４による窓掛け処理を説明するための波形図である。 図１の実効値演算部５の二乗処理部２１による二乗処理を説明するための波形図である。 図１の実効値演算部５のフィルタ処理部２２によるフィルタリング処理を説明するための波形図である。 実効値測定装置１，１Ａおよび従来の実効値測定装置で測定される実効値の誤差を示す説明図である。 実効値測定装置１，１Ａおよび従来の実効値測定装置で測定される交直流平均値の誤差を示す説明図である。 実効値測定装置１，１Ａおよび従来の実効値測定装置で測定される直流平均値の誤差を示す説明図である。 実効値測定装置１Ａの構成図である。 図１１の実効値演算部５Ａの構成図である。 図１１の交直流平均値演算部６Ａの構成図である。 図１１の直流平均値演算部７Ａの構成図である。 図１１の実効値演算部５Ａの二乗処理部２１による二乗処理を説明するための波形図である。 図１１の実効値演算部５Ａのフィルタ処理部２２によるフィルタリング処理を説明するための波形図である。 図１１の実効値演算部５Ａの窓掛け処理部２６による窓掛け処理を説明するための波形図である。

以下、添付図面を参照して、実効値測定装置の実施の形態について説明する。

最初に、実効値測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

実効値測定装置１は、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部２、データ切出し部３、窓掛け処理部４、実効値演算部（実効値測定部）５、交直流平均値演算部（交直流平均値測定部）６、直流平均値演算部（直流平均値測定部）７、操作部８、制御部９および表示部１０を備え、入力した測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓおよび平均値（交直流平均値Ｄａｖａと直流平均値Ｄａｖｄ）を測定可能に構成されている。ここで、交直流平均値とは、直流重畳交流（つまり直流が重畳された交流）の平均値を意味する。

Ａ／Ｄ変換部２は、Ａ／Ｄ変換器およびサンプリングクロック生成部（いずれも図示せず）を備えている。この場合、サンプリングクロック生成部は、制御部９から周期データＤｔを入力して、この周期データＤｔで特定される周期でサンプリングクロックを生成する。つまり、サンプリングクロック生成部は、入力した周期データＤｔに応じてサンプリングクロックの周期を変更可能となっている。Ａ／Ｄ変換器は、サンプリングクロック生成部から出力されるサンプリングクロックに同期して、入力している測定対象信号Ｓ１をサンプリングしてその振幅を示すサンプリングデータＤ１を出力する。この構成により、Ａ／Ｄ変換部２は、周期（または周波数）および入力タイミングが未知の測定対象信号Ｓ１を、この測定対象信号Ｓ１とは非同期のサンプリングクロック（測定対象信号Ｓ１の周期に対して十分に早い周期のクロック）でサンプリングして、サンプリングデータＤ１を出力する。

データ切出し部３は、サンプリングデータＤ１を入力すると共に、制御部９から入力したデータＤｐで指定された所定数Ｎ（Ｎは整数）のサンプリングデータＤ１を切り出してデータＤ２として出力する。この場合、データ切出し部３は、所定数ＮのサンプリングデータＤ１（データＤ２）を、直前に切り出した所定数ＮのサンプリングデータＤ１（データＤ２）と不連続な状態で切り出す構成でもよいし、連続状態で切り出す構成でもよい。本例では、データ切出し部３は、一例として、連続状態でサンプリングデータＤ１（データＤ２）を切り出す。また、データＤｐで指定される所定数Ｎは、窓掛け処理部４に予め記憶されている窓掛け処理のための補正データ数と一致するように規定されている。

窓掛け処理部４は、入力した所定数Ｎのデータに対して予め記憶されている窓掛け処理のための所定数Ｎ（入力したデータと同数）の補正データＤｃ（図５参照）を用いて窓掛け処理を実行して、補正後のデータを窓データＤ３として出力する。本例では、窓掛け処理部４は、データ切出し部３から出力されるデータＤ２を所定数Ｎ入力すると共に、窓掛け処理のための補正データＤｃを用いて窓掛け処理を実行して、補正後の所定数ＮのデータＤ２を窓データＤ３として出力する。この補正データＤｃとしては、Ｂｌａｃｋｍａｎ−Ｈａｒｒｉｓ窓関数や、Ｈａｎｎｉｎｇ窓関数等の公知の窓関数を用いて窓掛け処理するためのデータを用いている。

実効値演算部５は、一例として、図２に示すように、二乗処理部２１、フィルタ処理部２２、平均処理部２３（第１平均処理部）、平方根処理部２４および補正部２５（第１補正部）を備え、所定数Ｎの窓データＤ３を入力する都度、入力した窓データＤ３に基づいて、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓを算出して出力する。この場合、二乗処理部２１は、入力した窓データＤ３を二乗して、二乗データＤ４として出力する。フィルタ処理部２２は、ローパスフィルタ（例えばカットオフ周波数が数Ｈｚ〜百数十Ｈｚに規定されたフィルタ）で構成されている。フィルタ処理部２２は、例えば、ＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタや、ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタなどのディジタルフィルタで構成されて、入力したデータに対して、リップル成分を除去するフィルタリング処理を施して出力する。本例では、フィルタ処理部２２は、入力した二乗データＤ４に対してフィルタリング処理を施して、新たな二乗データＤ５として出力する。

平均処理部２３は、所定数Ｎのデータを入力してそれらの平均を算出し、出力する。本例では、平均処理部２３は、所定数Ｎの二乗データＤ５を入力してそれらの平均を算出し、平均データＤ６（第１平均データ）として出力する。なお、平均を算出する手法としては、入力した全データの総和を全データ数で除算する一般的な平均算出法を採用してもよいし、移動平均法を採用することもできる。平方根処理部２４は、開平器で構成されて、入力したデータの平方根を演算して出力する。本例では、平方根処理部２４は、平均データＤ６の平方根を演算して、平方根データＤ７として出力する。

補正部２５は、入力したデータ（窓掛け処理したデータ）に対して、窓掛け処理時の減衰分を補正して（減衰前の状態に増幅する補正を行って）出力する。本例では、補正部２５は、平方根データＤ７に対して、窓掛け処理部４での窓掛け処理時のデータＤ２（所定数ＮのサンプリングデータＤ１）に対する窓データＤ３の減衰分を補正して出力する。これにより、補正部２５から出力される補正後のデータは、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓを示すデータとなる。

交直流平均値演算部６は、一例として、図３に示すように、絶対値算出部３１、フィルタ処理部３２、平均処理部３３（交直流平均処理部）および補正部３４（第２補正部）を備え、入力した窓データＤ３に基づいて、測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａを算出して出力する。この場合、絶対値算出部３１は、窓データＤ３（測定対象信号Ｓ１が交流信号（直流成分を有する交流信号も含む）の場合には、図５に示すように、極性付きのデータ（極性が変化するデータ）となる）を入力して、その絶対値を示す絶対値データＤ８を生成して出力する。

フィルタ処理部３２は、フィルタ処理部２２と同様のローパスフィルタで構成されて、入力したデータに対して、リップル成分を除去するフィルタリング処理を施して出力する。本例では、フィルタ処理部３２は、入力した絶対値データＤ８に対してフィルタリング処理を施して、新たな絶対値データＤ９として出力する。

平均処理部３３は、平均処理部２３と同様に構成されて、所定数Ｎのデータを入力してそれらの平均を算出し、出力する。本例では、平均処理部３３は、所定数Ｎの絶対値データＤ９を入力してそれらの平均を算出し、平均データＤ１０（交直流平均データ）として出力する。なお、平均を算出する手法としては、平均処理部２３の説明で述べたように、一般的な平均算出法や移動平均法を採用することができる。

補正部３４は、補正部２５と同様に構成されて、入力したデータ（窓掛け処理したデータ）に対して、窓掛け処理時の減衰分を補正して（減衰前の状態に増幅する補正を行って）出力する。本例では、補正部３４は、平均データＤ１０に対して、窓掛け処理部４での窓掛け処理時のデータＤ２（所定数ＮのサンプリングデータＤ１）に対する窓データＤ３の減衰分を補正して出力する。この交直流平均値演算部６では、上記したように絶対値算出部３１を備えているため、平均データＤ１０には、窓データＤ３、つまり測定対象信号Ｓ１に含まれている直流成分だけでなく交流成分についても含まれている。これにより、補正部３４から出力される補正後のデータは、測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａを示すデータとなる。

直流平均値演算部７は、一例として、図４に示すように、フィルタ処理部４１、平均処理部４２（直流平均処理部）および補正部４３（第３補正部）を備え、入力した窓データＤ３に基づいて、測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄを算出して出力する。この場合、フィルタ処理部４１は、フィルタ処理部２２と同様のローパスフィルタで構成されて、入力したデータに対して、リップル成分を除去するフィルタリング処理を施して出力する。本例では、フィルタ処理部４１は、入力した窓データＤ３に対してフィルタリング処理を施して、新たな窓データＤ１１として出力する。

平均処理部４２は、平均処理部２３と同様に構成されて、所定数Ｎのデータを入力してそれらの平均を算出し、出力する。本例では、平均処理部４２は、所定数Ｎの窓データＤ１１を入力してそれらの平均を算出し、平均データＤ１２（直流平均データ）として出力する。なお、平均を算出する手法としては、平均処理部２３の説明で述べたように、一般的な平均算出法や移動平均法を採用することができる。

補正部４３は、補正部２５と同様に構成されて、入力したデータ（窓掛け処理したデータ）に対して、窓掛け処理時の減衰分を補正して（減衰前の状態に増幅する補正を行って）出力する。本例では、補正部４３は、平均データＤ１２に対して、窓掛け処理部４での窓掛け処理時のデータＤ２（所定数ＮのサンプリングデータＤ１）に対する窓データＤ３の減衰分を補正して出力する。この直流平均値演算部７では、交直流平均値演算部６とは異なり、絶対値算出部３１を備えていないため、平均データＤ１２は、窓データＤ３、つまり測定対象信号Ｓ１に含まれている直流成分だけで構成されている。これにより、補正部４３から出力される補正後のデータは、測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄを示すデータとなる。

操作部８は、Ａ／Ｄ変換部２でのサンプリング周期を設定するための設定データＤｓを選択可能な選択スイッチ（不図示）を備え、選択スイッチに対する操作内容に応じた設定データＤｓを制御部９に出力する。制御部９は、ＣＰＵおよびメモリを備えて構成されて、入力した設定データＤｓに基づいてＡ／Ｄ変換部２に対するサンプリング周期設定処理を実行する。また、制御部９は、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７においてそれぞれ算出された実効値Ｄｒｍｓ、交直流平均値Ｄａｖａおよび直流平均値Ｄａｖｄ（以下、総称して「実効値Ｄｒｍｓ等」ともいう）を表示部１０に表示させる表示処理も実行する。表示部１０は、例えば液晶ディスプレイなどのモニタ装置で構成されて、制御部９から出力された実効値Ｄｒｍｓ等を数値表示する。なお、表示部１０は、モニタ装置に代えて、プリンタなどの印字装置で構成することもできる。

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

実効値測定装置１では、動作状態において操作部８に対する操作が行われたときには、操作部８が、図１に示すように、操作内容に対応する設定データＤｓを制御部９に出力する。本例では、操作部８は、設定データＤｓとして、サンプリング周期を示す周期データＤｔを制御部９に出力する。制御部９は、周期データＤｔを入力して、この周期データＤｔをＡ／Ｄ変換部２に出力することにより（サンプリング周期設定処理を実行することにより）、Ａ／Ｄ変換部２でのサンプリング周期を設定する。また、制御部９は、データ切出し部３に対してデータＤｐを出力することにより、切り出すサンプリングデータＤ１の数を所定数Ｎに設定する。

これにより、Ａ／Ｄ変換部２が、設定されたサンプリング周期で測定対象信号Ｓ１のサンプリングを開始すると共に、データ切出し部３へのサンプリングデータＤ１の出力を開始する。また、データ切出し部３が、図５に示すように、測定対象信号Ｓ１のサンプリングデータＤ１を所定数Ｎずつ切り出して（分割して）、データＤ２として順次出力する。この場合、切り出されたデータＤ２は、測定対象信号Ｓ１の分割波形Ｓ２についてのデータである。

また、窓掛け処理部４が、データ切出し部３から出力されるデータＤ２（所定数ＮのサンプリングデータＤ１）を順次入力すると共に、窓掛け処理用の補正データＤｃを用いてデータＤ２に対して窓掛け処理を実行して、補正後のデータＤ２を窓データＤ３（波形Ｓ３を示すデータ）として出力する。なお、図５〜図７では、発明の理解を容易にするため、データＤ２の切り出し開始および切り出し終了の各タイミングが測定対象信号Ｓ１のゼロクロス点に同期（一致）した状態で示しているが、実際には、測定対象信号Ｓ１の周期は未知であって、Ａ／Ｄ変換部２のサンプリング周期と測定対象信号Ｓ１の周期とは非同期であるため、切り出しについての開始および終了の各タイミングは測定対象信号Ｓ１のゼロクロス点とは必ずしも一致しない。

また、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７が、この窓データＤ３に基づいて、実効値Ｄｒｍｓ、交直流平均値Ｄａｖａおよび直流平均値Ｄａｖｄの演算を同時に（並列的に）開始する。

具体的には、実効値演算部５では、まず、二乗処理部２１が、所定数Ｎの窓データＤ３をそれぞれ二乗して、図６に示す波形Ｓ４を表す二乗データＤ４を出力する。次いで、フィルタ処理部２２が、所定数Ｎの二乗データＤ４に含まれているリップル成分を除去して、図７に示す波形Ｓ５を表すデータを新たな二乗データＤ５として出力する。続いて、図２に示すように、平均処理部２３が、所定数Ｎの二乗データＤ５を平均して平均データＤ６を算出し、平方根処理部２４が、この平均データＤ６の平方根を演算して、平方根データＤ７として出力する。最後に、補正部２５が、平方根データＤ７に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓとして制御部９に出力する。

また、交直流平均値演算部６では、まず、絶対値算出部３１が、所定数Ｎの窓データＤ３についての絶対値データＤ８を生成して出力する。次いで、フィルタ処理部３２が、所定数Ｎの絶対値データＤ８に含まれているリップル成分を除去して、新たな絶対値データＤ９として出力する。続いて、平均処理部３３が、所定数Ｎの絶対値データＤ９を平均して平均データＤ１０を算出し、最後に、補正部２５が、平均データＤ１０に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａとして制御部９に出力する。

また、直流平均値演算部７では、まず、フィルタ処理部４１が、所定数Ｎの窓データＤ３に含まれているリップル成分を除去して、新たな窓データＤ１１として出力する。続いて、平均処理部４２が、所定数Ｎの窓データＤ１１を平均して平均データＤ１２を算出し、最後に、補正部４３が、平均データＤ１２に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄとして制御部９に出力する。

この場合、制御部９は、実効値演算部５から入力した実効値Ｄｒｍｓ、交直流平均値演算部６から入力した交直流平均値Ｄａｖａ、および直流平均値演算部７から入力した直流平均値Ｄａｖｄを表示部１０に同時に表示させる。これにより、実効値測定装置１による測定対象信号Ｓ１についての実効値Ｄｒｍｓ等の測定が完了する。なお、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７では、実効値Ｄｒｍｓ等の演算を繰り返し実行して制御部９に出力するため、制御部９は、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７から新たな実効値Ｄｒｍｓ等を入力する都度、表示部１０に表示させる。したがって、表示部１０には最新の実効値Ｄｒｍｓ等が表示される。

このように、この実効値測定装置１では、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１（データＤ２）に対して窓掛け処理を実行して、窓データＤ３とし、この窓データＤ３に対して、実効値演算部５が二乗処理、フィルタリング処理、平均処理および平方根処理という実効値算出のための基本的な処理を施した後、これらの処理によって得られた平方根データＤ７に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓを算出する。また、交直流平均値演算部６が、実効値演算部５による実効値Ｄｒｍｓの算出動作と並行して（同時に）、窓データＤ３に対して、絶対値算出処理、フィルタリング処理および平均処理という交直流平均値算出のための基本的な処理を施した後、これらの処理によって得られた平均データＤ１０に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａを算出する。また、直流平均値演算部７も、実効値演算部５による実効値Ｄｒｍｓの算出動作と並行して（同時に）、窓データＤ３に対して、フィルタリング処理および平均処理という交直流平均値算出のための基本的な処理を施した後、これらの処理によって得られた平均データ１２に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄを算出する。

したがって、この実効値測定装置１によれば、測定対象信号Ｓ１の周期が未知であることに起因して、測定対象信号Ｓ１の周期とＡ／Ｄ変換部２でのサンプリング周期とが非同期であっても、窓掛け処理により、所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の位相が変動することに起因して（言い換えれば、測定対象信号Ｓ１に対する切り出し位置の変動に起因して）実効値Ｄｒｍｓ等に発生する誤差を大幅に低減することができる。また、この実効値測定装置１によれば、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７が並行して（同時に）算出動作を実行するため、実効値Ｄｒｍｓ等を同時に測定することができる。

次に、実効値測定装置１による実効値Ｄｒｍｓ等の算出精度（測定精度）についての実験結果（シミュレーション結果）を図８，９，１０に示す。この図８によれば、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される実効値の誤差が約３．６％であるのに対し、実効値測定装置１では、誤差が０．０１％未満と大幅に低減されている。また、図９によれば、測定対象信号Ｓ１が交流信号（一例としてＡＣ１００ボルト）であるときに、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される交直流平均値の誤差が約４．９％であるのに対し、実効値測定装置１では、誤差が約０．０１５％と大幅に低減されている。また、測定対象信号Ｓ１が交直流信号（一例としてＡＣ１００ボルトにＤＣ１００ボルトが重畳した信号）であるときにも、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される交直流平均値の誤差が約２３％であるのに対し、実効値測定装置１では、誤差が約１．８％と大幅に低減されている。また、図１０によれば、測定対象信号Ｓ１が交直流信号（一例としてＡＣ１００ボルトにＤＣ１００ボルトが重畳した信号）であるときに、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される直流平均値の誤差が約２３％であるのに対し、実効値測定装置１では、誤差が約１．８％と大幅に低減されている。

また、この実効値測定装置１では、操作部８に対する操作により、Ａ／Ｄ変換部２のサンプリング周期を変更することができる。したがって、この実効値測定装置１によれば、表示部１０に表示されている測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓ等の数値がばらつくなどして、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１（データＤ２）に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数が少ないと判断したときには、サンプリング周期を長くして、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を増加させることができ、これによって実効値Ｄｒｍｓ等の測定精度の低下を防止することができる。

逆に、表示部１０に表示されている測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓ等の数値が殆どばらついていない場合には、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数をより少なくして実効値Ｄｒｍｓ等の算出周期を短縮することも可能となっている。したがって、サンプリング周期を短くして、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を減少させることで、実効値Ｄｒｍｓ等の測定精度を維持しつつ算出周期を短縮することができる（実効値Ｄｒｍｓ等の更新周期を早めることができる）。

なお、実効値測定装置の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、上記の実効値測定装置１では、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７が共に窓掛け処理の後の共通の窓データＤ３に基づいて、実効値Ｄｒｍｓ等の演算を行う構成が採用されているが、実効値演算部５、交直流平均値演算部６および直流平均値演算部７のそれぞれにおいて窓掛け処理を行う構成を採用することもできる。以下、この構成を備えた実効値測定装置１Ａについて説明する。なお、実効値測定装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実効値測定装置１Ａは、図１１に示すように、実効値演算部５に代えて実効値演算部５Ａを備え、交直流平均値演算部６に代えて交直流平均値演算部６Ａを備え、直流平均値演算部７に代えて直流平均値演算部７Ａを備えている点で実効値測定装置１と相違するが、他の構成については同一に構成されている。

具体的には、実効値演算部５Ａは、図１２に示すように、実効値測定装置１の実効値演算部５と同様にして、二乗処理部２１、フィルタ処理部２２、平均処理部２３、平方根処理部２４および補正部２５を備えると共に、窓掛け処理部２６（第１窓掛け処理部）をさらに備えており、実効値測定装置１では、上記したように、窓掛け処理部４が、実効値演算部５を構成する二乗処理部２１およびフィルタ処理部２２の前段に配設されているのに対し、実効値演算部５Ａでは、窓掛け処理部２６が、二乗処理部２１およびフィルタ処理部２２の後段（フィルタ処理部２２と平均処理部２３との間）に配設されている。

また、交直流平均値演算部６Ａは、図１３に示すように、実効値測定装置１の交直流平均値演算部６と同様にして、絶対値算出部３１、フィルタ処理部３２、平均処理部３３および補正部３４を備えると共に、窓掛け処理部３５（第２窓掛け処理部）をさらに備えており、実効値測定装置１では、上記したように、窓掛け処理部４が、交直流平均値演算部６を構成する絶対値算出部３１およびフィルタ処理部３２の前段に配設されているのに対し、交直流平均値演算部６Ａでは、窓掛け処理部３５が、フィルタ処理部３２の後段（フィルタ処理部３２と平均処理部３３との間）に配設されている。

また、直流平均値演算部７Ａは、図１４に示すように、実効値測定装置１の直流平均値演算部７と同様にして、フィルタ処理部４１、平均処理部４２および補正部４３を備えると共に、窓掛け処理部４４（第３窓掛け処理部）をさらに備えており、実効値測定装置１では、上記したように、窓掛け処理部４が、直流平均値演算部７を構成するフィルタ処理部４１の前段に配設されているのに対し、直流平均値演算部７Ａでは、窓掛け処理部４４が、フィルタ処理部４１の後段（フィルタ処理部４１と平均処理部４２との間）に配設されている。

この構成により、実効値測定装置１Ａにおいても、実効値演算部５Ａ、交直流平均値演算部６Ａおよび直流平均値演算部７Ａが、データ切出し部３から出力される測定対象信号Ｓ１についてのデータＤ２の入力を同時に開始して、測定対象信号Ｓ１についての実効値Ｄｒｍｓ等を同時に演算して、制御部９に出力する。

具体的には、実効値演算部５Ａでは、二乗処理部２１が、データ切出し部３から出力されるデータＤ２（所定数ＮのサンプリングデータＤ１）に対して二乗処理を施して、図１５に示す波形Ｓ２１を表す所定数Ｎの二乗データＤ２１を出力し、フィルタ処理部２２が、この二乗データＤ２１に対してフィルタリング処理を施して、図１６に示す波形Ｓ２２を表す新たな所定数Ｎの二乗データＤ２２を出力する。次いで、窓掛け処理部２６が、この二乗データＤ２２に対して窓掛け処理のための補正データＤｃを用いて窓掛け処理を実行して、図１７に示す波形Ｓ２３を表す所定数Ｎの窓データＤ２３（第１窓データ）を出力する。続いて、平均処理部２３が、所定数Ｎの窓データＤ２３を平均して、図１２に示すように、１つの平均データＤ２４として出力する。その後段では、実効値演算部５と同様に作動して、平方根処理部２４が、この平均データＤ２４の平方根を演算して平方根データＤ２５として出力し、補正部２５が、平方根データＤ２５に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓとして制御部９に出力する。

また、交直流平均値演算部６Ａでは、まず、絶対値算出部３１が、所定数ＮのデータＤ２についての絶対値データＤ２６を生成して出力する。次いで、フィルタ処理部３２が、所定数Ｎの絶対値データＤ２６に含まれているリップル成分を除去して、新たな絶対値データＤ２７として出力する。続いて、窓掛け処理部３５が、この絶対値データＤ２７に対して窓掛け処理のための補正データＤｃを用いて窓掛け処理を実行して、所定数Ｎの窓データＤ２８（第２窓データ）を出力する。次いで、平均処理部３３が、所定数Ｎの窓データＤ２８を平均して平均データＤ２９を算出し、最後に、補正部３４が、平均データＤ２９に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の交直流平均値Ｄａｖａとして制御部９に出力する。

また、直流平均値演算部７Ａでは、まず、フィルタ処理部４１が、所定数ＮのデータＤ２に含まれているリップル成分を除去して、新たなデータＤ３０として出力する。次いで、窓掛け処理部４４が、このデータＤ３０に対して窓掛け処理のための補正データＤｃを用いて窓掛け処理を実行して、所定数Ｎの窓データＤ３１（第３窓データ）を出力する。続いて、平均処理部４２が、所定数Ｎの窓データＤ３１を平均して平均データＤ３２を算出し、最後に、補正部４３が、平均データＤ３２に対して窓掛け処理時の減衰分を補正する処理を施して、測定対象信号Ｓ１の直流平均値Ｄａｖｄとして制御部９に出力する。

このように、この実効値測定装置１Ａにおいても、実効値Ｄｒｍｓ等の各演算に際して窓掛け処理を実行するため、測定対象信号Ｓ１の周期が未知であることに起因して、測定対象信号Ｓ１とＡ／Ｄ変換部２でのサンプリング周期とが非同期であっても、所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の位相が変動することに起因して（言い換えれば、測定対象信号Ｓ１に対する切り出し位置の変動に起因して）発生する誤差を窓掛け処理によって大幅に低減することができる。この実効値測定装置１Ａによる実効値Ｄｒｍｓ等の算出精度（測定精度）についての実験結果（シミュレーション結果）を図８，９，１０に示す。

この図８によれば、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される実効値の誤差が約３．６％であるのに対し、実効値測定装置１Ａでは、誤差が０．０１％程度と大幅に低減されている。また、図９によれば、測定対象信号Ｓ１が交流信号（一例としてＡＣ１００ボルト）であるときに、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される交直流平均値の誤差が約４．９％であるのに対し、実効値測定装置１Ａでは、誤差が約０．０１５％と大幅に低減されている。また、測定対象信号Ｓ１が交直流信号（一例としてＡＣ１００ボルトにＤＣ１００ボルトが重畳した信号）であるときにも、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される交直流平均値の誤差が約２３％であるのに対し、実効値測定装置１Ａでは、誤差が約１．８％と大幅に低減されている。また、図１０によれば、測定対象信号Ｓ１が交直流信号（一例としてＡＣ１００ボルトにＤＣ１００ボルトが重畳した信号）であるときに、窓掛け処理を実行しない従来の実効値測定装置で測定される直流平均値の誤差が約２３％であるのに対し、実効値測定装置１Ａでは、誤差が約１．８％と大幅に低減されている。

また、実効値測定装置１ＡのＡ／Ｄ変換部２、データ切出し部３、操作部８および制御部９は、実効値測定装置１での構成と同一であるため、実効値測定装置１Ａにおいても実効値測定装置１と同様にして、操作部８に対する操作により、Ａ／Ｄ変換部２のサンプリング周期を変更することができる構成となっている。このため、実効値測定装置１Ａも上記した実効値測定装置１と同様にして、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１（データＤ２）に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数が少ないと判断したときには、サンプリング周期を長くして、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を増加させることができる結果、測定精度を向上させることができる。

なお、この実効値測定装置１Ａでは、実効値演算部５Ａにおいて、窓掛け処理部２６の前段にフィルタ処理部２２を配設する構成について上記したが、窓掛け処理部２６の後段にフィルタ処理部２２を配設する構成とすることもでき、この構成を採用した場合においても、実効値Ｄｒｍｓの算出精度を向上させることができる。

また、上記の実効値測定装置１，１Ａでは、実効値演算部５，５Ａ、交直流平均値演算部６，６Ａ、直流平均値演算部７，７Ａのいずれにもフィルタ処理部２２，３２，４１を配設する構成を採用しているが、サンプリングデータＤ１に含まれるリップル成分が少ない場合には、フィルタ処理部２２，３２，４１を含めないで各実効値演算部５，５Ａ、交直流平均値演算部６，６Ａ、直流平均値演算部７，７Ａを構成することもできる。これにより、装置構成を簡略化することができる。

また、上記の実効値測定装置１，１Ａでは、操作部８に対する操作により、Ａ／Ｄ変換部２のサンプリング周期を変更する構成を採用しているが、制御部９が、入力した実効値Ｄｒｍｓのばらつきの程度、交直流平均値Ｄａｖａのばらつきの程度、および直流平均値Ｄａｖｄのばらつきの程度のうちの少なくとも１つについて判別して、その判別結果（ばらつきの程度）に基づいてサンプリング周期を決定して変更（長くしたり、短くしたり）する構成（この構成では操作部８は不要となる）を採用することもできる。

この構成では、例えば、測定対象信号Ｓ１の実効値Ｄｒｍｓのばらつきの程度が大きい場合（例えば予め設定された許容範囲を超えてばらついている場合）、制御部９が、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数が少ないと判別して、周期データＤｔを変更することにより、Ａ／Ｄ変換部２のサンプリング周期を長くする。この構成によれば、実効値Ｄｒｍｓのばらつきの程度が大きいときに、所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を自動的に増加させることができ、これによって実効値Ｄｒｍｓ等の各測定精度の低下を自動的に防止することができる。

また、データ切出し部３が、Ａ／Ｄ変換部２から入力したサンプリングデータＤ１を制御部９から入力したデータＤｐで指定された所定数Ｎずつ切り出して、所定数のサンプリングデータＤ１で構成されるデータＤ２に分割して順次出力し、その後段に配置された実効値演算部５，５Ａ、交直流平均値演算部６，６Ａおよび直流平均値演算部７，７Ａにおける平均処理部２３，３３，４２までの構成要素が、所定数Ｎの全データを入力する都度、各処理を実行する構成（バッチ処理の構成）について上記したが、他の構成を採用することができる。

具体的には、データ切出し部３が、Ａ／Ｄ変換部２から入力したサンプリングデータＤ１を１データずつリアルタイムに所定数Ｎを切り出して出力し、その後段に配置された平均処理部２３，３３，４２までの構成要素が、１データずつリアルタイムに入力しつつ各々の処理を１データに対して順次実行して出力し、各平均処理部２３，３３，４２が、１データを入力する度に既に入力しているデータとの平均を算出しつつ、所定数Ｎ分のデータの平均を算出したときに平均データＤ６，Ｄ１０，Ｄ１２，Ｄ２４，Ｄ２９，Ｄ３２として出力する構成（平均処理部２３，３３，４２までの各構成要素がリアルタイム処理する構成）を採用することもできる。この構成によれば、データ切出し部３から平均処理部２３，３３，４２までの処理時間を短縮でき、ひいては実効値Ｄｒｍｓ等の測定時間を短縮することができる。

また、上記の実効値測定装置１，１Ａでは、各窓掛け処理部４，２６，３５，４４に予め記憶されている窓掛け処理のための補正データ数を固定（一定）としているが、窓掛け処理部４，２６，３５，４４にデータ数の異なる複数の窓掛け処理のための補正データを記憶させておき、これらのうちの１つを任意に選択できる構成とすることもできる。これにより、補正データ数を固定（一定）とした実効値測定装置１，１Ａでは、データ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１のデータ数も、この補正データ数と同数となる所定数Ｎ（一定）とする必要があるため、切り出された所定数ＮのサンプリングデータＤ１に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を増加させるためには、サンプリング周期を長くする必要がある。

しかしながら、複数の窓掛け処理のための補正データ（データ数が異なる補正データ）のうちから１つを任意に選択できる構成とした実効値測定装置では、サンプリング周期を固定としたままで、窓掛け処理部４，２６，３５，４４での窓掛け処理のための補正データとしてデータ数の多い補正データを選択し、かつこれに対応してデータ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１の所定数Ｎも増加させることで、データ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１（データＤ２）に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を増加させることができる。また、逆に、窓掛け処理部４，２６，３５，４４での窓掛け処理のための補正データとしてデータ数の少ない補正データを選択し、かつこれに対応してデータ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１の所定数Ｎも減少させることで、データ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１（データＤ２）に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を減少させることができる。したがって、この構成を採用した実効値測定装置によれば、必要に応じて、データ切出し部３が切り出すサンプリングデータＤ１（データＤ２）に含まれる測定対象信号Ｓ１の波形数を増減させることができる。

また、実効値測定装置１，１Ａでは、実効値Ｄｒｍｓ等を同時に測定する構成を採用しているが、実効値測定装置１では、実効値演算部５および交直流平均値演算部６を備え、直流平均値演算部７を備えない構成とし、また実効値測定装置１Ａでは、実効値演算部５Ａおよび交直流平均値演算部６Ａを備え、直流平均値演算部７Ａを備えない構成として、実効値Ｄｒｍｓおよび交直流平均値Ｄａｖａのみを測定する構成とすることもできる。また、実効値測定装置１では、実効値演算部５および直流平均値演算部７を備え、交直流平均値演算部６を備えない構成とし、また実効値測定装置１Ａでは、実効値演算部５Ａおよび直流平均値演算部７Ａを備え、交直流平均値演算部６Ａを備えない構成として、実効値Ｄｒｍｓおよび直流平均値Ｄａｖｄのみを測定する構成とすることもできる。

１，１Ａ 実効値測定装置
２ Ａ／Ｄ変換部
３ データ切出し部
４，２６，３５，４４ 窓掛け処理部
５，５Ａ 実効値演算部
６，６Ａ 交直流平均値演算部
７，７Ａ 直流平均値演算部
２１ 二乗処理部
２３，３３，４２ 平均処理部
２４ 平方根処理部
２５，３４，４３ 補正部
Ｄ１ サンプリングデータ
Ｄ２ データ
Ｄ３，Ｄ２３，Ｄ２８，Ｄ３１ 窓データ
Ｄ４，Ｄ２１ 二乗データ
Ｄ６，Ｄ１０，Ｄ１２，Ｄ２４，Ｄ２９，Ｄ３２ 平均データ
Ｄ２５ 平方根データ
Ｄｃ 補正データ
Ｄａｖａ 交直流平均値
Ｄａｖｄ 直流平均値
Ｄｒｍｓ 実効値
Ｓ１ 測定対象信号

上記目的を達成すべく請求項１記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記交直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記交直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項２記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項３記載の実効値測定装置は、測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部と、前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、前記実効値測定部、前記交直流平均値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理、前記交直流平均値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する。

また、請求項４記載の実効値測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の実効値測定装置において、設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、前記サンプリング周期を設定するための設定データを入力するための操作部と、前記操作部に対する操作によって入力された前記設定データに基づいて、前記サンプリング周期を前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている。

また、請求項５記載の実効値測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の実効値測定装置において、設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、前記補正部から出力される前記実効値のばらつきの程度に基づいて前記サンプリング周期を決定して前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている。

請求項１記載の実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部および交直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および交直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

請求項２記載の実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部および直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

請求項３記載の実効値測定装置によれば、測定対象信号の周期が未知であることに起因して、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形が変動したとしても、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して発生する誤差を、実効値測定部、交直流平均値測定部および直流平均値測定部に設けられた各窓掛け処理部において大幅に低減することができるため、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の位相が変動することに起因して実効値、交直流平均値および直流平均値に発生する誤差を大幅に低減しつつ、実効値および交直流平均値を同時に測定することができる。

また、請求項４記載の実効値測定装置では、操作部に対する操作によって入力された設定データに基づいて、制御部が、サンプリング周期をＡ／Ｄ変換部に設定する。したがって、この実効値測定装置によれば、操作部に対する操作により、Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周期を変更することができる。したがって、表示部に表示されている測定対象信号の実効値がばらつくなどして、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形数が少ないと判断したときには、Ａ／Ｄ変換部のサンプリング周期を長くして、含まれる測定対象信号の波形数を増加させることができ、これによって実効値等の測定精度の低下を防止することができる。

また、請求項５記載の実効値測定装置では、第１補正部から出力される実効値のばらつきの程度に基づいて、制御部がサンプリング周期を決定してＡ／Ｄ変換部に設定する。したがって、この実効値測定装置によれば、測定対象信号の実効値がばらつくなどして、所定数のサンプリングデータに含まれる測定対象信号の波形数が少ないと制御部が判断したときには、制御部がＡ／Ｄ変換部のサンプリング周期を長くして、含まれる測定対象信号の波形数を自動的に増加させることができ、これによって実効値等の測定精度の低下を自動的に防止することができる。

Claims (8)

1. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、
   前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記窓データの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部および前記交直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記交直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
2. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、
   前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
3. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータに対して窓掛け処理を施して窓データとして出力する窓掛け処理部と、
   前記所定数の前記窓データを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記窓データの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部と、
   前記所定数の前記窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部、前記交直流平均値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理、前記交直流平均値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
4. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部および前記交直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記交直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
5. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
6. 測定対象信号についての所定数のサンプリングデータを二乗して二乗データとして出力する二乗処理部、前記所定数の前記二乗データに対して第１窓掛け処理を施して第１窓データとして出力する第１窓掛け処理部、前記所定数の前記第１窓データを平均して第１平均データとして出力する第１平均処理部、前記第１平均データの平方根を算出して平方根データとして出力する平方根算出部、および前記平方根データに対して前記第１窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の実効値として出力する第１補正部を有して実効値測定処理を実行する実効値測定部と、
   前記所定数の前記サンプリングデータの絶対値を算出して絶対値データとして出力する絶対値処理部、前記所定数の前記絶対値データに対して第２窓掛け処理を施して第２窓データとして出力する第２窓掛け処理部、前記所定数の前記第２窓データを平均して交直流平均データとして出力する交直流平均処理部、および前記交直流平均データに対して前記第２窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の交直流平均値として出力する第２補正部を有して交直流平均値測定処理を実行する交直流平均値測定部と、
   前記所定数の前記サンプリングデータに対して第３窓掛け処理を施して第３窓データとして出力する第３窓掛け処理部、前記所定数の前記第３窓データを平均して直流平均データとして出力する直流平均処理部、および前記直流平均データに対して前記第３窓掛け処理時の減衰分を補正して前記測定対象信号の直流平均値として出力する第３補正部を有して直流平均値測定処理を実行する直流平均値測定部とを備え、
   前記実効値測定部、前記交直流平均値測定部および前記直流平均値測定部が、前記実効値測定処理、前記交直流平均値測定処理および前記直流平均値測定処理を並行して実行する実効値測定装置。
7. 設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、
   前記サンプリング周期を設定するための設定データを入力するための操作部と、
   前記操作部に対する操作によって入力された前記設定データに基づいて、前記サンプリング周期を前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている請求項１から６のいずれかに記載の実効値測定装置。
8. 設定されたサンプリング周期で前記測定対象信号をサンプリングして前記サンプリングデータを生成するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によって生成された前記サンプリングデータから前記所定数の前記サンプリングデータを切り出す切り出し部と、
   前記補正部から出力される前記実効値のばらつきの程度に基づいて前記サンプリング周期を決定して前記Ａ／Ｄ変換部に設定する制御部とを備えている請求項１から６のいずれかに記載の実効値測定装置。

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