JP2016057077A - 測定装置および信号種類判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】演算量を抑制しつつ入力信号の種類を判別可能とする測定装置を提供する。
【解決手段】増幅信号Ｓ３の波形データＤ１に基づいて増幅信号Ｓ３の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する算出処理、並びにＮ_ｍｅａｎおよびＮ_ｒｍｓに基づいて入力信号Ｓ１の種類を判別する判別処理を実行する処理部６を備え、処理部６は、判別処理において、算出処理で算出したＮ_ｍｅａｎおよびＮ_ｒｍｓがＮ_ｒｍｓ＜Ａ×Ｎ_ｍｅａｎを満たすときには増幅信号Ｓ３は直流信号であり、Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×Ｎ_ｍｅａｎを満たすときには増幅信号Ｓ３は正弦波信号であり、Ｂ×Ｎ_ｍｅａｎ≧Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×Ｎ_ｍｅａｎを満たすときには増幅信号Ｓ３は整流信号であると判別する。但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値、Ｂは２以上の値である。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力される第１信号の種類（直流信号、正弦波信号、および正弦波信号についての整流信号のいずれかであるか）を自動的に判別して、第１信号の平均値および実効値を正確に測定する測定装置、および第１信号の種類を判別する信号種類判別方法に関するものである。

この種の測定装置として、本願出願人は、下記の特許文献１に開示された測定装置を既に提案している。この測定装置では、まず、Ａ／Ｄ変換部が、入力される第１信号（接触電流を示す電圧信号）をサンプリングすることにより、第１信号についての波形データを生成する。次いで、処理部が、この波形データを入力して記憶部に記憶させ、この波形データの記憶が完了した後に、この波形データに基づいて第１信号の種類を判別する測定処理を実行する。

この測定処理では、処理部は、まず、記憶されている波形データに基づいて、第１信号の直流成分についての絶対値（第１信号の平均値）と、第１信号の交流成分についての振幅とを測定（算出）し、次いで、この第１信号の直流成分についての絶対値と、この絶対値に対して予め規定された基準値との比較結果、および第１信号の交流成分についての振幅と、この振幅に対して予め規定された基準値との比較結果に基づいて、第１信号の種類（第１信号が、交流成分に直流成分が重畳している信号であるか、直流信号であるか、交流信号であるか）を判別する。

続いて、処理部は、判別した第１信号の種類に応じて予め規定された式に従い、第１信号の実効値を測定（算出）する。

特開２０１０−１６９６００号公報（第６−７頁、第３−４図）

ところで、上記した従来の測定装置のように入力される第１信号の種類を判別する測定装置において、第１信号が交流成分に直流成分が重畳している信号であるかを判別する機能に代えて、第１信号が正弦波信号についての整流信号（全波整流信号や半波整流信号）であるかを判別し得る機能を備えたものが望まれている。この機能については、上記した従来の測定装置においても、整流信号（全波整流信号や半波整流信号）の直流成分についての絶対値に対する基準値と、整流信号の交流成分についての振幅に対する基準値とを予め規定しておき、測定（算出）した第１信号の交流成分の振幅と対応する基準値とを比較すると共に、測定（算出）した第１信号の直流成分についての絶対値と対応する基準値とを比較することで、実現することも可能であると考えられる。

また、上記した従来の測定装置のように入力信号の種類を判別しつつ、入力信号の実効値だけを測定するのでなく、入力信号の種類（直流信号、正弦波信号、および正弦波信号についての整流信号）に応じて実効値や平均値を測定し得る測定装置の実現も望まれている。この場合、このような測定装置を、上記した従来の測定装置の構成を採用して実現しようとしたときには、この従来の測定装置では、処理部が、入力信号の波形データに基づいて、入力信号の平均値（入力信号の直流成分についての絶対値）および実効値だけでなく、入力信号の種類の判別のためだけに入力信号の交流成分についての振幅を測定（算出）する必要があることから、その分だけ処理部の演算量が増加するという改善すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を改善するためになされたものであり、演算量を抑制しつつ入力信号の種類を判別可能とする測定装置および信号種類判別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、第１信号をサンプリングして生成された当該第１信号についての波形データに基づいて当該第１信号についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する算出処理、並びに前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて前記第１信号が直流信号であるか正弦波信号であるか正弦波信号についての整流信号であるかを判別する判別処理を実行する処理部を備えた測定装置であって、前記処理部は、前記判別処理において、前記算出処理で算出した前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（１）を満たすときには、当該第１信号は直流信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（２）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（３）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号についての整流信号であると判別する。
実効値Ｎ_ｒｍｓ＜Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（１）
実効値Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（２）
Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ≧実効値Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（３）
但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値であり、Ｂは、２以上の値である。

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、入力信号に含まれる直流成分を除去して交流成分信号を出力するＡＣカップリング部と、前記入力信号および前記交流成分信号を入力すると共にこれらの信号のうちから選択された一方の信号を前記第１信号として出力する信号選択部と、前記第１信号をサンプリングして当該第１信号についての前記波形データを生成するＡ／Ｄ変換部とを備え、前記処理部は、前記信号選択部に対して前記入力信号および前記交流成分信号のうちの任意の一方を前記第１信号として出力させる制御処理を実行可能に構成されて、前記算出処理において前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する際の前記波形データについては、前記信号選択部に対して前記入力信号を前記第１信号として出力させる前記制御処理を実行したときに前記Ａ／Ｄ変換部で生成された前記波形データを使用し、前記判別処理において前記第１信号が正弦波信号であると判別したときには前記信号選択部に対して前記交流成分信号を前記第１信号として出力させる前記制御処理を実行すると共に前記Ａ／Ｄ変換部で生成される当該交流成分信号についての前記波形データを使用して新たな前記実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する再算出処理を実行する。

請求項３記載の信号種類判別方法は、第１信号をサンプリングして生成された当該第１信号についての波形データに基づいて当該第１信号についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する算出処理と、前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて前記第１信号が直流信号であるか正弦波信号であるか正弦波信号についての整流信号であるかを判別する判別処理とを実行する信号種類判別方法であって、前記判別処理において、前記算出処理で算出した前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（１）を満たすときには、当該第１信号は直流信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（２）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（３）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号についての整流信号であると判別する。
実効値Ｎ_ｒｍｓ＜Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（１）
実効値Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（２）
Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ≧実効値Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（３）
但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値であり、Ｂは、２以上の値である。

請求項１記載の測定装置および請求項３記載の信号種類判別方法によれば、第１信号についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓだけで第１信号の種類を判別することができるため、従来の信号種類判別方法では必要な第１信号の交流成分についての振幅の測定（算出）を省くことができることから、その分だけ演算量を抑制しつつ第１信号の種類を判別することができる。

また、請求項２記載の測定装置では、処理部は、入力信号が正弦波信号であると判別したときに、信号選択部に対する制御処理を実行して、ＡＣカップリング部において直流成分が除去された入力信号（交流成分信号）を出力させると共に、再算出処理を実行してこの交流成分信号の実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する。したがって、この測定装置によれば、正弦波信号である入力信号に何らかの原因で若干の直流成分が重畳していたとしても、この不要な直流成分を除去して、正弦波信号である本来の入力信号についての実効値Ｎ_ｒｍｓを精度良く算出することができる。

測定装置１の構成図である。 入力信号Ｓ１が直流信号のときの波形図である。 入力信号Ｓ１が正弦波信号のときの波形図である。 入力信号Ｓ１が整流信号（全波整流信号）のときの波形図である。 入力信号Ｓ１が整流信号（半波整流信号）のときの波形図である。

以下、測定装置および信号種類判別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、測定装置の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す測定装置としての測定装置１は、一例として、ＡＣカップリング部２、信号選択部３、増幅部４、Ａ／Ｄ変換部５、処理部６、記憶部７および出力部８を備え、入力信号Ｓ１の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出すると共にこの平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて入力信号Ｓ１の種類を判別し、平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓのうちの入力信号Ｓ１の種類に応じて予め規定された一方を入力信号Ｓ１についての被測定量として測定可能に構成されている。

まず、この測定装置１で入力信号Ｓ１として測定される信号について、図２〜図５を参照して説明する。図２に示す信号の波形は、入力信号Ｓ１が直流信号であるときの信号波形である。この場合、この入力信号Ｓ１のレベル（電圧レベル）をＶｍとしたときには、この入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎはＶｍであり、実効値Ｎ_ｒｍｓもＶｍである。また、図３に示す信号の波形は、入力信号Ｓ１が正弦波信号であるときの信号波形である。この場合、この正弦波信号の振幅をＶｍとしたときには、この入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎは０であり、実効値Ｎ_ｒｍｓは（１／√２）×Ｖｍである。

また、図４に示す信号の波形は、入力信号Ｓ１が整流信号（正弦波信号を全波整流したときの信号。全波整流信号）であるときの信号波形である。この場合、この正弦波信号の振幅をＶｍとしたときには、この入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎは（２／π）×Ｖｍであり、実効値Ｎ_ｒｍｓは（１／√２）×Ｖｍである。また、図５に示す信号の波形は、入力信号Ｓ１が整流信号（正弦波信号を半波整流したときの信号。半波整流信号）であるときの信号波形である。この場合、この正弦波信号の振幅をＶｍとしたときには、この入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎは（１／π）×Ｖｍであり、実効値Ｎ_ｒｍｓは（１／２√２）×Ｖｍである。

次に、測定装置１の各構成要素について説明する。ＡＣカップリング部２は、コンデンサを有して構成されて、入力信号Ｓ１に含まれる直流成分を除去して交流成分信号（入力信号Ｓ１に含まれる交流成分で構成される信号）Ｓ４として出力する。信号選択部３は、処理部６によって内部の接続状態が制御されるリレーやアナログスイッチなどで構成されて、入力信号Ｓ１および交流成分信号Ｓ４を入力すると共に、これらの信号Ｓ１，Ｓ４のうちから処理部６によって選択された一方の信号を選択信号Ｓ２として出力する。

増幅部４は、例えば、演算増幅器、および演算増幅器の帰還回路を構成する抵抗回路などで構成されて、選択信号Ｓ２を増幅することにより、後段のＡ／Ｄ変換部５の入力定格に合致したレベルの第１信号としての増幅信号Ｓ３に変換して出力する。この場合、この入力定格に合致したレベルとは、必要とされる規定のＳ／Ｎ比を確保し得る下限値以上であって、Ａ／Ｄ変換部５の飽和を確実に防止し得る上限値以下の第１範囲内のレベルをいうものとする。

また、増幅部４は、処理部６によって抵抗回路の抵抗値が変更されることで、増幅率を多段階に変更可能に構成されている。この構成により、測定装置１は、広い電圧範囲に亘る入力信号Ｓ１を、Ａ／Ｄ変換部５の入力定格に合致したレベルの増幅信号Ｓ３に変換してＡ／Ｄ変換部５に供給することが可能となっている。

Ａ／Ｄ変換部５は、増幅信号Ｓ３を所定の周波数（入力信号Ｓ１が正弦波信号や整流信号であるときの周波数よりも十分に速い周波数）のサンプリングクロックでサンプリングすることにより、増幅信号Ｓ３の瞬時値を示す波形データＤ１を生成して出力する。

処理部６は、例えば、コンピュータを備えて構成されて、信号選択部３および増幅部４に対する制御処理、並びに波形データＤ１に基づいて増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓ（ひいては、入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓ）を算出する算出処理を実行する。また、処理部６は、増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて、増幅信号Ｓ３の種類（直流信号であるか、正弦波信号であるか、正弦波信号についての整流信号であるか。選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１の種類でもある）を判別する判別処理（信号種類判別処理）を実行する。また、処理部６は、増幅信号Ｓ３が正弦波信号である（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１が正弦波信号である）と判別したときに、ＡＣカップリング部２から出力される交流成分信号Ｓ４に基づいて入力信号Ｓ１の実効値Ｎ_ｒｍｓを再度算出する再算出処理を実行する。

記憶部７は、半導体メモリやハードディスク装置などで構成されて、処理部６の動作プログラムが予め記憶されていると共に、処理部６が判別処理で使用する下記の判別式（１），（２），（３）が予め記憶されている。また、記憶部７は、処理部６の制御に従い、算出した平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを記憶する。

実効値Ｎ_ｒｍｓ＜Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（１）
実効値Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（２）
Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ≧実効値Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（３）
但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値（例えば、１．０５）であり、Ｂは、２以上の値（例えば、２）である。

この判別式（１），（２），（３）について説明する。

上記したように、増幅信号Ｓ３が直流信号である（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１も直流信号である）ときには、入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓが共にＶｍであり（図２参照）、実効値Ｎ_ｒｍｓは平均値Ｎ_ｍｅａｎの１倍となる。また、増幅信号Ｓ３の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓについても、同様にして、実効値Ｎ_ｒｍｓは平均値Ｎ_ｍｅａｎの１倍となる。

また、増幅信号Ｓ３が正弦波信号である（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１が正弦波信号である）ときには、入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎは０（零）であり、実効値Ｎ_ｒｍｓは（１／√２）×Ｖｍであることから（図３参照）、正弦波信号である入力信号Ｓ１（選択信号Ｓ２）に若干の直流成分が重畳していたとしても、この直流成分がＶｍの１／５以下程度であれば、実効値Ｎ_ｒｍｓは平均値Ｎ_ｍｅａｎのＢ倍（本例では一例として上記のように２倍）を超える値となっている。これは、増幅信号Ｓ３の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓについても同様である。

また、増幅信号Ｓ３が整流信号（全波整流信号）である（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１が整流信号（全波整流信号））であるときには、入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎは（２／π）×Ｖｍであり、実効値Ｎ_ｒｍｓは（１／√２）×Ｖｍであることから（図４参照）、実効値Ｎ_ｒｍｓは、理論上、平均値Ｎ_ｍｅａｎの１．１１倍となる。これにより、実効値Ｎ_ｒｍｓは、平均値Ｎ_ｍｅａｎのＡ（１．１１＞Ａ＞１）倍を超える値ではあるが、Ｂ倍（例えば、２倍）までには達しない値となっている。また、増幅信号Ｓ３が整流信号（半波整流信号）である（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１が整流信号（半波整流信号））であるときにも、上記した全波整流信号のときと同様にして、実効値Ｎ_ｒｍｓは平均値Ｎ_ｍｅａｎの１．１１倍となることから、実効値Ｎ_ｒｍｓは、平均値Ｎ_ｍｅａｎのＡ（１．１１＞Ａ＞１）倍を超える値ではあるが、Ｂ倍（例えば、２倍）までには達しない値となっている。これは、増幅信号Ｓ３の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓについても同様である。

以上のことから、増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が直流信号であるときにのみ、その実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが上記の判別式（１）を満たすことから、この判別式（１）を満たす実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが算出された増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）については、直流信号であると判別することができる。また、増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が正弦波信号であるときにのみ、その実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが上記の判別式（２）を満たすことから、この判別式（２）を満たす実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが算出された増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）については、正弦波信号であると判別することができる。また、増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が整流信号（全波整流信号および半波整流信号）であるときにのみ、その実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが上記の判別式（３）を満たすことから、この判別式（３）を満たす実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが算出された増幅信号Ｓ３（選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）については、上記の整流信号であると判別することができる。

出力部８は、一例として、表示装置で構成されて、処理部６から出力される平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを画面に表示させる。なお、出力部８を外部インターフェース回路で構成して、処理部６から出力される平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを、外部インターフェース回路に接続されている外部装置に出力するようにしてもよい。

続いて、測定装置１による平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓの測定動作について、信号種類判別方法と併せて説明する。

まず、処理部６は、入力信号Ｓ１に対する測定処理を開始したときには、まず、入力信号Ｓ１が選択信号Ｓ２として出力されるように信号選択部３に対する制御処理を実行する。また、処理部６は、この状態においてＡ／Ｄ変換部５から出力される波形データＤ１に基づいて、Ａ／Ｄ変換部５に入力される増幅信号Ｓ３のレベルがＡ／Ｄ変換部５に対して適切なレベルとなるように（上記した第１範囲内のレベルとなるように）、増幅部４の増幅率を設定する制御処理を実行する。

次いで、処理部６は、Ａ／Ｄ変換部５から出力される波形データＤ１に基づいて増幅信号Ｓ３の瞬時値を算出すると共に、算出した増幅信号Ｓ３の瞬時値に基づいて算出処理を実行する。この算出処理では、処理部６は、動作プログラム中に規定された平均値Ｎ_ｍｅａｎを算出する公知の算出式および実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する公知の算出式に、算出した増幅信号Ｓ３の瞬時値を代入することにより、増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出すると共に、算出した平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓに増幅部４の増幅率を乗算することにより、入力信号Ｓ１の平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する。

続いて、処理部６は判別処理を実行する。この判別処理では、処理部６は、算出した増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓが、記憶部７から読み出した上記の判別式（１），（２），（３）のうちのいずれの判別式を満たすかを検出することにより、増幅信号Ｓ３が、直流信号であるか、正弦波信号であるか、正弦波信号についての整流信号であるかを判別する（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１が、直流信号であるか、正弦波信号であるか、正弦波信号についての整流信号であるかを判別する（信号種類を判別する））。なお、算出した入力信号Ｓ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓが、記憶部７から読み出した上記の判別式（１），（２），（３）のうちのいずれの判別式を満たすかを検出することにより、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１の信号種類を判別するようにしてもよい。

具体的には、処理部６は、実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが判別式（１）を満たすことを検出したときには、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）は図２に示すような直流信号であると判別する。また、処理部６は、実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが判別式（２）を満たすことを検出したときには、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）は図３に示すような正弦波信号であると判別する。また、処理部６は、実効値Ｎ_ｒｍｓおよび平均値Ｎ_ｍｅａｎが判別式（３）を満たすことを検出したときには、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）は図４または図５に示すような整流信号であると判別する。

この判別処理での結果、処理部６は、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が直流信号であると判別したとき、および整流信号であると判別したときには、すなわち、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２である入力信号Ｓ１）が正弦波信号ではないと判別したときには、算出した入力信号Ｓ１の平均値Ｎ_ｍｅａｎを出力部８に出力して画面に表示させる。

一方、判別処理での結果、処理部６は、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が正弦波信号であると判別したときには、交流成分信号Ｓ４（ＡＣカップリング部２において直流成分が除去された入力信号Ｓ１）が選択信号Ｓ２として出力されるように信号選択部３に対する制御処理を実行する。また、処理部６は、この状態においてＡ／Ｄ変換部５から出力される波形データＤ１に基づいて増幅信号Ｓ３の瞬時値を算出すると共に、算出した増幅信号Ｓ３の瞬時値に基づいて再算出処理を実行する。この再算出処理では、処理部６は、動作プログラム中に規定された平均値Ｎ_ｍｅａｎを算出する公知の算出式および実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する公知の算出式に、算出した増幅信号Ｓ３の瞬時値を代入することにより、増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出すると共に、算出した平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓに増幅部４の増幅率を乗算することにより、交流成分信号Ｓ４の実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する。また、処理部６は、算出した交流成分信号Ｓ４についての実効値Ｎ_ｒｍｓを出力部８に出力して画面に表示させる。

この場合、選択信号Ｓ２として選択されている交流成分信号Ｓ４はＡＣカップリング部２において直流成分が除去された入力信号Ｓ１であるため、正弦波信号である入力信号Ｓ１に何らかの原因で若干の直流成分（本例では、Ｖｍの１／５以下程度の直流成分）が重畳していたとしても、測定装置１は、この不要な直流成分を除去して、正弦波信号である本来の入力信号Ｓ１についての実効値Ｎ_ｒｍｓを精度良く算出することが可能になっている。

このように、この測定装置１の処理部６が実行する信号種類判別方法、および測定装置１では、算出処理を実行して、選択信号Ｓ２である入力信号Ｓ１を増幅して得られる増幅信号Ｓ３の波形データＤ１についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出し、この平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓが上記の判別式（１），（２），（３）のうちのいずれの判別式を満たすかを検出することにより、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が、直流信号であるか、正弦波信号であるか、正弦波信号についての整流信号であるかを判別する。

したがって、この信号種類判別方法および測定装置１によれば、増幅信号Ｓ３についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓだけで入力信号Ｓ１の種類を判別することができるため、従来の信号種類判別方法では必要な増幅信号Ｓ３の交流成分についての振幅の測定（算出）を省くことができることから、その分だけ処理部６での演算量を抑制しつつ（処理部６の負荷を軽減しつつ）、入力信号Ｓ１の種類を判別することができる。

また、この測定装置１では、処理部６は、増幅信号Ｓ３（すなわち、選択信号Ｓ２として選択されている入力信号Ｓ１）が正弦波信号であると判別したときに、信号選択部３に対する制御処理を実行して、交流成分信号Ｓ４（ＡＣカップリング部２において直流成分が除去された入力信号Ｓ１）を選択信号Ｓ２として出力させると共に、再算出処理を実行して交流成分信号Ｓ４の実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する。したがって、この測定装置１によれば、正弦波信号である入力信号Ｓ１に何らかの原因で若干の直流成分が重畳していたとしても、この不要な直流成分を除去して、正弦波信号である本来の入力信号Ｓ１についての実効値Ｎ_ｒｍｓを精度良く算出することができる。

なお、上記の測定装置１では、増幅率を多段階に変更可能に構成された増幅部４をＡ／Ｄ変換部５の前段に配置する構成を採用しているが、入力信号Ｓ１が狭い電圧範囲に亘る信号であって、Ａ／Ｄ変換部５の入力定格に合致したレベルの信号であるときには、入力信号Ｓ１を増幅部４で増幅してＡ／Ｄ変換部５の入力定格に合致させる必要が無いことから、増幅部４を省略する構成を採用することもできる。この構成を採用したときには、選択信号Ｓ２として選択された入力信号Ｓ１が第１信号としてＡ／Ｄ変換部５に入力される。

また、入力信号Ｓ１が正弦波信号のときに直流成分の重畳の可能性が殆どない場合には、入力信号Ｓ１を常に選択信号Ｓ２として増幅部４に入力する構成を採用することができるため、ＡＣカップリング部２および信号選択部３を省いて測定装置１を構成することもできる。また、入力信号Ｓ１が狭い電圧範囲に亘る正弦波信号であって、かつ直流成分の重畳の可能性が殆どない場合には、ＡＣカップリング部２、信号選択部３および増幅部４を省いて測定装置１を構成することもできる。この構成では、入力信号Ｓ１は常に第１信号としてＡ／Ｄ変換部５に入力される。

１ 測定装置
５ Ａ／Ｄ変換部
６ 処理部
Ｄ１ 波形データ
Ｎ_ｍｅａｎ 平均値
Ｎ_ｒｍｓ 実効値
Ｓ１ 入力信号
Ｓ３ 増幅信号

Claims (3)

1. 第１信号をサンプリングして生成された当該第１信号についての波形データに基づいて当該第１信号についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する算出処理、並びに前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて前記第１信号が直流信号であるか正弦波信号であるか正弦波信号についての整流信号であるかを判別する判別処理を実行する処理部を備えた測定装置であって、
   前記処理部は、前記判別処理において、前記算出処理で算出した前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（１）を満たすときには、当該第１信号は直流信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（２）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（３）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号についての整流信号であると判別する測定装置。
   実効値Ｎ_ｒｍｓ＜Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（１）
   実効値Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（２）
   Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ≧実効値Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（３）
   但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値であり、Ｂは、２以上の値である。
2. 入力信号に含まれる直流成分を除去して交流成分信号を出力するＡＣカップリング部と、
   前記入力信号および前記交流成分信号を入力すると共にこれらの信号のうちから選択された一方の信号を前記第１信号として出力する信号選択部と、
   前記第１信号をサンプリングして当該第１信号についての前記波形データを生成するＡ／Ｄ変換部とを備え、
   前記処理部は、
   前記信号選択部に対して前記入力信号および前記交流成分信号のうちの任意の一方を前記第１信号として出力させる制御処理を実行可能に構成されて、
   前記算出処理において前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する際の前記波形データについては、前記信号選択部に対して前記入力信号を前記第１信号として出力させる前記制御処理を実行したときに前記Ａ／Ｄ変換部で生成された前記波形データを使用し、
   前記判別処理において前記第１信号が正弦波信号であると判別したときには前記信号選択部に対して前記交流成分信号を前記第１信号として出力させる前記制御処理を実行すると共に前記Ａ／Ｄ変換部で生成される当該交流成分信号についての前記波形データを使用して新たな前記実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する再算出処理を実行する請求項１記載の測定装置。
3. 第１信号をサンプリングして生成された当該第１信号についての波形データに基づいて当該第１信号についての平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび実効値Ｎ_ｒｍｓを算出する算出処理と、
   前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓに基づいて前記第１信号が直流信号であるか正弦波信号であるか正弦波信号についての整流信号であるかを判別する判別処理とを実行する信号種類判別方法であって、
   前記判別処理において、前記算出処理で算出した前記平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび前記実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（１）を満たすときには、当該第１信号は直流信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（２）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号であると判別し、当該平均値Ｎ_ｍｅａｎおよび当該実効値Ｎ_ｒｍｓが下記の式（３）を満たすときには、当該第１信号は正弦波信号についての整流信号であると判別する信号種類判別方法。
   実効値Ｎ_ｒｍｓ＜Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（１）
   実効値Ｎ_ｒｍｓ＞Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（２）
   Ｂ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ≧実効値Ｎ_ｒｍｓ≧Ａ×平均値Ｎ_ｍｅａｎ ・・・（３）
   但し、Ａは、１を超え、１．１１未満の任意の値であり、Ｂは、２以上の値である。

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