JP2018146337A - 信号発生装置および信号発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器に供給する信号を迅速に且つ高精度に生成する。【解決手段】 信号発生装置１００は、デジタルフィードバック制御により第１のデジタル励磁信号および第２のデジタル励磁信号を交互に生成し、第１のアナログ励磁信号および第２のアナログ励磁信号を交互に生成する。信号発生装置１００は、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第１のアナログ励磁信号および第２のアナログ励磁信号の一方から他方に切り替える際に、一方の信号強度が徐々に小さくなり他方の信号強度が徐々に大きくなるようにする。【選択図】 図１

Description

本発明は、信号発生装置および信号発生方法に関し、特に、機器に供給する電気信号を発生させるために用いて好適なものである。

機器で計測された計測値の信号が目標に近づくように当該機器に供給する電気信号を調整すること（即ち、フィードバック制御を行うことにより機器に供給する電気信号を生成すること）が各種の分野で行われている。このような機器の一例として、非特許文献１に記載のエプスタイン試験器がある。
エプスタイン試験器は、電磁鋼板等の軟質磁性材料の磁気特性を測定する機器である。エプスタイン試験器では、巻枠に対して一次コイルおよび二次コイルが巻き回される。巻枠の内部には試験片が配置される。一次コイルに励磁電圧が印加されると一次コイルに励磁電流が流れる。一次コイルに励磁電流が流れることにより二次コイルに二次電圧が誘起される。

このようにしてエプスタイン試験器を動作させる際に、二次電圧の信号波形を正弦波にすることが必要になる。ところが、電磁鋼板等の軟磁性材料の非線形なヒステリシス特性のため、励磁電流の信号波形は正弦波にならない。また、一次コイルの抵抗と励磁電流とに基づく電圧降下分の信号波形も正弦波にならない。従って、励磁電圧の信号波形を正弦波としても、二次電圧の信号波形は正弦波とはならない。非特許文献１には、二次電圧の波形率が１．１０［％］〜１．１２［％］となるようにすることが規定されており、この二次電圧の波形率の制御の方法として、電子的に制御された電源、負帰還（ネガティブフィードバック）制御が行える電源増幅器の使用などがあることが記載されている。

ＪＩＳ Ｃ ２５５０−１：２０１１「電磁鋼帯試験方法 第１部 エプスタイン試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」 ＪＩＳ Ｃ ２５５６：２０１５「単板試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」

しかしながら、アナログ制御でフィードバック制御を行うと、信号の僅かな位相のずれ等により励磁電圧の信号波形が発振し、二次電圧の信号波形が正弦波に収束しない虞がある。また、デジタル制御でフィードバック制御を行う場合、信号波形を切り替える必要がある。このため、信号波形の切り替えのタイミングで信号波形の連続性が途切れる。従って、試験片を所定の磁束密度（例えば、１．７［Ｔ］）で励磁するための励磁電圧として、二次電圧の信号波形を正弦波とする励磁電圧の信号波形が決まると、一端、試験片を消磁し、再度この信号波形を有する励磁電圧で所定の磁束密度まで励磁し直す必要がある。また、試験片を消磁してから試験片の磁束密度が所定の磁束密度になるまで励磁電圧を上げる間の過程において、試験片の磁束密度が低磁束密度である状態のときには、二次電圧の信号波形が非正弦波となる。このため、必ずしも試験片の本来の磁気特性を測定しているとはいえない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、機器に供給する信号を迅速に且つ高精度に生成することを目的とする。

本発明の信号発生装置は、機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の変換手段と、相互に異なるタイミングで前記第１の変換手段により変換された前記デジタル信号である第１のデジタル入力信号、第２のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との差に応じて、前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成手段と、前記第１のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第２の変換手段と、前記第２のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第３の変換手段と、前記第２の変換手段により前記第１のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第１のアナログ出力信号と、前記第３の変換手段により前記第２のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第２のアナログ出力信号とを混合する混合手段と、を有し、前記混合手段は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が１００［％］であり当該他方の信号強度の割合が０［％］である状態から、当該一方の信号強度の割合が０［％］であり当該他方の信号強度の割合が１００［％］である状態になるまで、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号を混合し、前記混合手段により、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする。

本発明の信号発生方法は、機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の変換工程と、相互に異なるタイミングで前記第１の変換工程により変換された前記デジタル信号である第１のデジタル入力信号、第２のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との差に応じて、前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成工程と、前記第１のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第２の変換工程と、前記第２のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第３の変換工程と、前記第２の変換工程により前記第１のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第１のアナログ出力信号と、前記第３の変換工程により前記第２のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第２のアナログ出力信号とを混合する混合工程と、を有し、前記混合工程は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が１００［％］であり当該他方の信号強度の割合が０［％］である状態から、当該一方の信号強度の割合が０［％］であり当該他方の信号強度の割合が１００［％］である状態になるまで、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号を混合し、前記混合工程により、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする。

本発明によれば、機器に供給する信号を迅速に且つ高精度に生成することができる。

信号発生装置の構成の一例を示す図である。 第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、信号発生装置１００の構成の一例を示す図である。本実施形態では、試験片Ｓをセットしたエプスタイン試験器２００の一次コイル２１０に一定の励磁周波数の励磁電流を流すことにより二次コイル２２０に誘起される二次電圧の信号波形が正弦波になるように一次コイル２１０に印加する励磁電圧を調整する場合を例に挙げて説明する。尚、エプスタイン試験器２００の構成およびエプスタイン試験器２００を用いた試験片Ｓの磁気特性の方法は、非特許文献１に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。

図１において、電圧計３００は、二次電圧を計測し、計測した二次電圧を示すアナログ信号を信号発生装置１００に出力する。以下の説明では、二次電圧を示すアナログ信号を必要に応じてアナログ二次電圧信号と称する。

サンプルホールド回路１０１は、アナログ二次電圧信号をサンプリングする。Ａ／Ｄ変換回路１０２は、サンプルホールド回路１０１でサンプリングされたアナログ二次電圧信号をデジタル信号に変換する。以下の説明では、デジタル信号に変換されたアナログ二次電圧信号を必要に応じてデジタル二次電圧信号と称する。

信号生成回路１０３は、２つの任意波形を生成する。以下の説明では、２つの任意波形の一方の信号を生成する系統を第１の系統と称し、他方の信号を生成する系統を第２の系統と称する。
信号生成回路１０３は、まず、第１の系統において、Ａ／Ｄ変換回路１０２から出力されたデジタル二次電圧信号と、予め設定されている目標波形の信号との偏差を打ち消す励磁電圧の信号波形を（少なくとも一周期分）生成し、波形メモリに記憶する。ここで、目標波形は正弦波である。信号生成回路１０３は、波形メモリのアドレスを指定して波形メモリに記憶した信号波形のデータを読み出して、第１のデジタル励磁信号として出力する。尚、励磁電圧の信号波形の周波数は、前述した一定の励磁周波数である。

その後、信号生成回路１０３は、第２の系統において、この第２の系統における処理の直前に第１の系統で使用されたデジタル二次電圧信号の次にＡ／Ｄ変換回路１０２から出力されたデジタル二次電圧信号の波形と、予め設定されている目標波形との偏差を打ち消す励磁電圧の信号波形を（少なくとも一周期分）生成し、波形メモリに記憶する。信号生成回路１０３は、波形メモリのアドレスを指定して波形メモリに記憶した信号波形のデータを読み出して、第２のデジタル励磁信号として出力する。

その後、信号生成回路１０３は、第１の系統において、この第１の系統における処理の直前に第２の系統で使用されたデジタル二次電圧信号の次にＡ／Ｄ変換回路１０２から出力されたデジタル二次電圧信号の波形と、予め設定されている目標波形との偏差を打ち消す励磁電圧の信号波形を（少なくとも一周期分）生成し、波形メモリに記憶されている信号波形を、生成した信号波形に書き換える。信号生成回路１０３は、波形メモリのアドレスを指定して波形メモリに記憶した信号波形のデータを読み出して、第１のデジタル励磁信号として出力する。

信号生成回路１０３は、以上の第１の系統における処理と第２の系統における処理を、Ａ／Ｄ変換回路１０２から出力されたデジタル二次電圧信号と、予め設定されている目標波形の信号の偏差が、予め設定された値を下回るまで（非特許文献１に記載の例では、波形率が１．１０〜１．１２の間になるまで）交互に繰り返し行う。

尚、波形メモリからの信号波形のデータの読み出し方法は、例えば、ＤＤＳ（Direct Digital synthesizer）等、任意波形発生器で用いられている公知の技術で実現することができる。従って、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、ここでは、説明の便宜上、２つの系統に分けて信号生成回路１０３の処理の一例を説明したが、２つの系統は、物理的に分かれているものである必要はない。例えば、信号生成回路１０３は、１つの波形メモリに、それぞれの系統における信号波形のデータを記憶し、この波形メモリからの読み出しアドレスを制御することにより、第１のデジタル励磁信号、第２のデジタル励磁信号を出力してもよい。また、信号生成回路１０３は、任意波形発生器で採用されているその他の公知の方式で、第１のデジタル励磁信号および第２のデジタル励磁信号を生成してもよい。

Ｄ／Ａ変換回路１０４は、第１のデジタル励磁信号をアナログ信号に変換する。以下の説明では、Ｄ／Ａ変換回路１０４でアナログ信号に変換された第１のデジタル励磁信号を必要に応じて第１のアナログ励磁信号と称する。
Ｄ／Ａ変換回路１０５は、第２のデジタル励磁信号をアナログ信号に変換する。以下の説明では、Ｄ／Ａ変換回路１０５でアナログ信号に変換された第２のデジタル励磁信号を必要に応じて第２のアナログ励磁信号と称する。尚、励磁周波数は一定であるので、第１のアナログ励磁信号の周期と、第２のアナログ励磁信号の周期は等しい。

アナログＩＣ（Integrated circuit）１０６は、第１のアナログ励磁信号と第２のアナログ励磁信号とを入力して、一次コイル２１０に励磁電圧を印加するための動作を行う複数の回路を集積したアナログ集積回路である。尚、アナログＩＣ１０６には、以下に説明する各回路を制御する制御回路等、図１に示す回路以外の回路が含まれている。

振幅調整回路１０６ａは、アナログ二次電圧信号の振幅と目標二次電圧の振幅との偏差に応じて第１のアナログ励磁信号の振幅を調整する。振幅調整回路１０６ａは、例えば、アナログ二次電圧信号の振幅と目標二次電圧の振幅との偏差に応じて増幅度が自動的に変更される増幅器を用いることにより実現される。本実施形態では、振幅調整回路１０６ａは、このような振幅の調整を常に行う。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、振幅調整回路１０６ａは、信号生成回路１０３からの指示があったときにのみ、このような振幅の調整を行うようにしてもよい。

振幅調整回路１０６ｂは、アナログ二次電圧信号の振幅と目標二次電圧の振幅との偏差に応じて第２のアナログ励磁信号の振幅を調整する。振幅調整回路１０６ｂは、例えば、アナログ二次電圧信号の振幅と目標二次電圧の振幅との偏差に応じて増幅度が自動的に変更される増幅器を用いることにより実現される。本実施形態では、振幅調整回路１０６ｂは、このような振幅の調整を常に行う。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、振幅調整回路１０６ｂは、信号生成回路１０３からの指示があったときにのみ、このような振幅の調整を行うようにしてもよい。

アナログ乗算回路１０６ｃは、第１のアナログ励磁信号と、後述する振幅制御回路１０６ｆから出力される第１の振幅制御電圧とを乗算する。以下の説明では、このようにしてアナログ乗算回路１０６ｃの演算（乗算）により得られるアナログ信号を、必要に応じて第１の振幅制御アナログ励磁信号と称する。
アナログ乗算回路１０６ｄは、第１のアナログ励磁信号と、後述する振幅制御回路１０６ｆから出力される第２の振幅制御電圧とを乗算する。以下の説明では、このようにしてアナログ乗算回路１０６ｄの演算（乗算）により得られるアナログ信号を、必要に応じて第２の振幅制御アナログ励磁信号と称する。

アナログ加算回路１０６ｅは、第１の振幅制御アナログ励磁信号と、第２の振幅制御アナログ励磁信号とを加算したアナログ信号を、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号として生成し、一次コイル２１０に印加する。
振幅制御回路１０６ｆは、第１の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路１０６ｃに出力することと、第２の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路１０６ｄに出力することとを行う。本実施形態では、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第１の振幅制御アナログ励磁信号から第２の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際と、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第２の振幅制御アナログ励磁信号から第１の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際に、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号に含める、第１の振幅制御アナログ励磁信号および第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を調整する。

即ち、本実施形態では、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第１の振幅制御アナログ励磁信号から第２の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際に、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合が１００［％］であり、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合が０［％］である状態から、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合が０［％］であり、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合が１００［％］である状態になるまで、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に減らすと共に、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に増やすことを所定の時間内で行う。尚、ここでいう割合は、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号の信号強度に対する割合である。また、割合を百分率で表記する。

このとき、何れの時刻においても、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合と、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合との和が１００［％］となるようにする。以上のことは、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第２の振幅制御アナログ励磁信号から第１の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際も、同様である（この場合の説明は、前述した説明において「第１」と「第２」を置き換えたものとなる）。

ここで、第１の振幅制御アナログ励磁信号から第２の振幅制御アナログ励磁信号への切り替えと、第２の振幅制御アナログ励磁信号から第１の振幅制御アナログ励磁信号への切り替えは、交互に繰り返し行われる。また、これらの切り替えのタイミングは、信号発生装置１００に予め設定されているものとする。例えば、一周期ごとに切り替えを行ってもよいし、所定の複数周期毎に切り替えを行ってもよい。信号発生装置１００は、この切り替えのタイミングになると、トリガ信号を発生し、アナログＩＣ１０６に出力する。

振幅制御回路１０６ｆは、このトリガ信号に基づいて、第１の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路１０６ｃに出力することと、第２の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路１０６ｄに出力することとを開始する。以下に、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の一例について説明する。
図２は、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の一例を示す図である。図２（ａ）は、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の第１の例を示す図であり、図２（ｂ）は、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の第２の例を示す図である。
第１の振幅制御電圧は、アナログ乗算回路１０６ｃにおける第１のアナログ励磁信号に対する倍率を定める電圧である。第２の振幅制御電圧は、アナログ乗算回路１０６ｄにおける第２のアナログ励磁信号に対する倍率を定める電圧である。

図２（ａ）および図２（ｂ）において、関数ｋ（ｔ）は、時刻ｔにおける第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧を定める関数である。関数ｋ（ｔ）は、０（ゼロ）以上１以下の値（実数）をとる。また、時刻ｔ_Sは、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の切り替えを開始するタイミングである。時刻ｔ_Eは、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の切り替えを終了するタイミングである。時刻ｔ_Sから時刻ｔ_Eの期間の長さは、予め定められている。

図２（ａ）において、関数ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数１−ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられ、関数１−ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられる。同様に、図２（ｂ）において、関数ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数１−ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられ、関数１−ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられる。

図２（ａ）において、各時刻ｔにおける関数ｋ（ｔ）、１−ｋ（ｔ）の和は、何れも「１」である（ｋ（ｔ）＋１−ｋ（ｔ）＝１）。同様に図２（ｂ）において、各時刻ｔにおける関数ｋ（ｔ）、１−ｋ（ｔ）の和も、何れも「１」である。
以上のように本実施形態では、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧が、時間に依存する１つの関数ｋ（ｔ）により定められる（即ち、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の自由度は１である）。また、関数ｋ（ｔ）は、時間の経過とともに単調増加する関数であり、関数１−ｋ（ｔ）は、時間の経過とともに単調減少する関数である。図２（ａ）では、関数ｋ（ｔ）が時間の経過とともに線形で変化する場合の一例を示し、図２（ｂ）では、関数ｋ（ｔ）が時間の経過とともに非線形で変化する場合の一例を示す。

本実施形態では、例えば、振幅制御回路１０６ｆには、図２（ａ）または図２（ｂ）に示す関数ｋ（ｔ）を出力することが予め設定されている。また、アナログ乗算回路１０６ｃ、１０６ｄのフルスケールにおける電圧（出力が１００［％］となる電圧）が何れもＶ₀［Ｖ］で同じであるとする。前述したトリガ信号が発生すると、振幅制御回路１０６ｆは、例えば、Ｖ₀×ｋ（ｔ）を第１の振幅制御電圧としてアナログ乗算回路１０６ｃに出力すると共に、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））を第２の振幅制御電圧としてアナログ乗算回路１０６ｄに出力する。その後、時刻ｔ_Eになると、第１の振幅制御電圧はＶ₀になり、第２の振幅制御電圧は０（ゼロ）になり、この状態が継続する。その後、新たにトリガ信号が発生すると、振幅制御回路１０６ｆは、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））を第１の振幅制御電圧としてアナログ乗算回路１０６ｃに出力すると共に、Ｖ₀×ｋ（ｔ）を第２の振幅制御電圧としてアナログ乗算回路１０６ｄに出力する。このように、振幅制御回路１０６ｆは、トリガ信号が発生する度に、Ｖ₀×ｋ（ｔ）、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））をこの順で交互に第１の振幅制御電圧として出力し、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））、Ｖ₀×ｋ（ｔ）をこの順で交互に第２の振幅制御電圧として出力する。

前述したように、アナログ乗算回路１０６ｃは、第１のアナログ励磁信号と、第１の振幅制御電圧とを乗算する。第１の振幅制御電圧としてＶ₀×ｋ（ｔ）が出力された場合、アナログ乗算回路１０６ｃは、第１のアナログ励磁信号の各時刻ｔの信号強度をｋ（ｔ）倍した信号を第１の振幅制御アナログ励磁信号として出力する。第１の振幅制御電圧としてＶ₀×（１−ｋ（ｔ））が出力された場合、アナログ乗算回路１０６ｃは、第１のアナログ励磁信号の各時刻ｔの信号強度を１−ｋ（ｔ）倍した信号を第１の振幅制御アナログ励磁信号として出力する。

また、アナログ乗算回路１０６ｄは、第２のアナログ励磁信号と、第２の振幅制御電圧とを乗算する。第２の振幅制御電圧としてＶ₀×ｋ（ｔ）が出力された場合、アナログ乗算回路１０６ｃは、第２のアナログ励磁信号の各時刻ｔの信号強度をｋ（ｔ）倍した信号を第２の振幅制御アナログ励磁信号として出力する。第２の振幅制御電圧としてＶ₀×（１−ｋ（ｔ））が出力された場合、アナログ乗算回路１０６ｃは、第２のアナログ励磁信号の各時刻ｔの信号強度を１−ｋ（ｔ）倍した信号を第２の振幅制御アナログ励磁信号として出力する。

前述したように、時刻ｔにおいて、第１の振幅制御電圧としてＶ₀×ｋ（ｔ）が出力される場合には、第２の振幅制御電圧としてＶ₀×（１−ｋ（ｔ））が出力される。従って、何れの時刻ｔにおいても、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合と、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合との和が１００［％］になる。
以上のようにすることで、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第１の振幅制御アナログ励磁信号から第２の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際に、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に減らし、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に増やすことができる。逆に、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第２の振幅制御アナログ励磁信号から第１の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際には、第２の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に減らし、第１の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に増やすことができる。

尚、トリガ信号が発生していない場合（時刻ｔ_Sから時刻ｔ_Eの期間でない場合）、直近の時刻ｔ_Eにおける第１の振幅制御電圧、第２の振幅制御電圧が維持される。時刻ｔ_Eにおいては、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の一方がＶ₀になり、他方が０（ゼロ）になる。従って、直近に切り替えられた第１の振幅制御アナログ励磁信号または第２の振幅制御アナログ励磁信号のみが、一次コイル２１０に印加する励磁電圧として出力される。即ち、例えば、一次コイル２１０に印加する励磁電圧が、第１の振幅制御アナログ励磁信号から第２の振幅制御アナログ励磁信号に切り替わった場合には、次にトリガ信号が発生するまで、第２の振幅制御アナログ励磁信号のみが一次コイル２１０に印加する励磁電圧として出力される。

以上のように本実施形態では、信号発生装置１００は、デジタルフィードバック制御により第１のデジタル励磁信号および第２のデジタル励磁信号を交互に生成し、第１のアナログ励磁信号および第２のアナログ励磁信号を交互に生成する。信号発生装置１００は、一次コイル２１０に印加する励磁電圧の信号を、第１のアナログ励磁信号および第２のアナログ励磁信号の一方から他方に切り替える際に、一方の信号強度が徐々に小さくなり他方の信号強度が徐々に大きくなるようにする。従って、励磁電圧の発振が生じることを抑制することと、励磁電圧の波形の連続性を確保することとの双方を実現することができる。これにより、二次電圧の信号波形を正弦波とする励磁電圧の信号波形を決めた後に試験片Ｓを消磁する必要がなくなる。このため、励磁電圧の信号波形が決まった時点で二次電圧および励磁電流等を測定し、試験片Ｓの磁気特性を測定することができる。よって、二次電圧の信号波形を正弦波とする励磁電圧の信号波形を迅速に且つ高精度に生成することができ、試験片Ｓの磁気特性も迅速に且つ高精度に測定することができる。

本実施形態では、振幅調整回路１０６ａは、１０６ｂ、アナログ乗算回路１０６ｃ、１０６ｄ、アナログ加算回路１０６ｅ、および振幅制御回路１０６ｆをアナログＩＣ１０６で構成する場合を例に挙げて説明した。このようにすれば、これらの回路の制御が容易になる。例えば、前述したように、振幅制御回路１０６ｆは、トリガ信号に同期して第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧を出力すればよくなる。しかしながら、これらの少なくとも１つを、集積化しなくてもよい。例えば、振幅制御回路１０６ｆをアナログＩＣ１０６の外部に設けてもよい。このようにした場合、振幅制御回路１０６ｆを変更するだけで、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧を変更することができる。

また、本実施形態では、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧が、時間の経過と共に単調増加または単調減少する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。時刻ｔ_Sから時刻ｔ_Eの期間に、第１の振幅制御電圧および第２の振幅制御電圧の信号強度（値）が変化しない期間が含まれていてもよい。

また、本実施形態では、エプスタイン試験器２００で計測された二次電圧の信号波形が正弦波になるように、一次コイル２１０に印加する励磁電圧を調整する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、信号発生装置１００から信号を供給する機器は、エプスタイン試験器２００に限定されない。フィードバック制御を行う機器であれば、本実施形態の信号発生装置１００を適用することができる。例えば、非特許文献２に記載されている単板試験器であってもよい。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

（請求項との関係）
以下に、請求項と実施形態との関係の一例を示す。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは勿論である。
＜請求項１＞
機器で計測される計測値を示すアナログ信号は、例えば、アナログ二次電圧信号を用いることにより実現される。
第１の変換手段は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路１０２を用いることにより実現される。
相互に異なるタイミングで前記第１の変換手段により変換された前記デジタル信号である第１のデジタル入力信号、第２のデジタル入力信号は、例えば、第１の系統において処理されるデジタル二次電圧信号、第２の系統において処理されるデジタル二次電圧信号を用いることにより実現される。
予め設定された目標信号は、例えば、予め設定されている目標波形の信号（正弦波の信号）を用いることにより実現される。
第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号は、例えば、第１のデジタル励磁信号、第２のデジタル励磁信号を用いることにより実現される。
第２の変換手段は、例えば、Ｄ／Ａ変換回路１０４を用いることにより実現される。
第３の変換手段は、例えば、Ｄ／Ａ変換回路１０５を用いることにより実現される。
第１のアナログ出力信号は、例えば、第１のアナログ励磁信号を用いることにより実現される。
第２のアナログ出力信号は、例えば、第２のアナログ励磁信号を用いることにより実現される。
混合手段は、例えば、アナログ乗算回路１０６ｃ、１０６ｄ、アナログ加算回路１０６ｅ、振幅制御回路１０６ｆを用いることにより実現される。
＜請求項３＞
第１の乗算手段は、例えば、アナログ乗算回路１０６ｃを用いることにより実現される。
第２の乗算手段は、例えば、アナログ乗算回路１０６ｄを用いることにより実現される。
第１の振幅制御アナログ出力信号は、例えば、第１の振幅制御アナログ励磁信号を用いることにより実現される。
第２の振幅制御アナログ出力信号は、例えば、第２の振幅制御アナログ励磁信号を用いることにより実現される。
加算手段は、例えば、アナログ加算回路１０６ｅを用いることにより実現される。
振幅制御手段は、例えば、振幅制御回路１０６ｆを用いることにより実現される。
前記第１の乗算手段における前記第１のアナログ出力信号に対する倍率がｋ倍であるときに、前記第２の乗算手段における前記第２のアナログ出力信号に対する倍率が（１−ｋ）倍となることは、例えば、関数ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数１−ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられ、関数１−ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられることに対応する。
ｋが、０（ゼロ）以上１以下の値であることは、例えば、関数ｋ（ｔ）が、０（ゼロ）以上１以下の値（実数）をとることに対応する。
＜請求項４＞
前記機器に出力するアナログ信号が、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替わる際に、当該一方に対する前記倍率が１から０（ゼロ）に連続的に変化し、当該他方に対する前記倍率が０（ゼロ）から１に連続的に変化することは、例えば、関数ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数１−ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられ、関数１−ｋ（ｔ）が第１の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数ｋ（ｔ）が第２の振幅制御電圧として用いられることに対応する。
＜請求項５＞
所定のトリガ信号が発生する度に、前記倍率が０（ゼロ）から１に連続的に変化することと、前記倍率が１から０（ゼロ）に連続的に変化することとが交互に行われることは、例えば、トリガ信号が発生する度に、Ｖ₀×ｋ（ｔ）、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））がこの順で交互に第１の振幅制御電圧として出力され、Ｖ₀×（１−ｋ（ｔ））、Ｖ₀×ｋ（ｔ）がこの順で交互に第２の振幅制御電圧として出力されることに対応する。
＜請求項６＞
前記第１の乗算手段、前記第２の乗算手段、前記加算手段、および前記振幅制御手段が、同一の集積回路に含まれることは、例えば、アナログ乗算回路１０６ｃ、１０６ｄ、アナログ加算回路１０６ｅ、振幅制御回路１０６ｆがアナログＩＣ１０６として実装されることにより実現される。
＜請求項７＞
前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅は、例えば、アナログ二次電圧信号の振幅を用いることにより実現される。
目標振幅は、例えば、目標二次電圧との偏差を用いることにより実現される。
第１の振幅調整手段は、例えば、振幅調整回路１０６ａを用いることにより実現される。
第２の振幅調整手段は、例えば、振幅調整回路１０６ｂを用いることにより実現される。
＜請求項８＞
軟磁性材料の磁気特性を測定する機器は、例えば、エプスタイン試験器２００または端板試験器を用いることにより実現される。

１００：信号発生回路、１０１：サンプルホールド回路、１０２：Ａ／Ｄ変換回路、１０３：信号生成回路、１０４〜１０５：Ｄ／Ａ変換回路、１０６：アナログＩＣ、１０６ａ〜１０６ｂ：振幅調整回路、１０６ｃ〜１０６ｄ：アナログ乗算回路、１０６ｅ：アナログ加算回路、１０６ｆ：振幅制御回路、２００：エプスタイン試験器、３００：電圧計

Claims (9)

1. 機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の変換手段と、
   相互に異なるタイミングで前記第１の変換手段により変換された前記デジタル信号である第１のデジタル入力信号、第２のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との差に応じて、前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成手段と、
   前記第１のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第２の変換手段と、
   前記第２のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第３の変換手段と、
   前記第２の変換手段により前記第１のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第１のアナログ出力信号と、前記第３の変換手段により前記第２のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第２のアナログ出力信号とを混合する混合手段と、を有し、
   前記混合手段は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が１００［％］であり当該他方の信号強度の割合が０［％］である状態から、当該一方の信号強度の割合が０［％］であり当該他方の信号強度の割合が１００［％］である状態になるまで、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号を混合し、
   前記混合手段により、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする信号発生装置。
2. 前記混合手段により、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号が混合される期間の何れの時刻においても、前記第１のアナログ出力信号の信号強度の割合と前記第２のアナログ出力信号の信号強度の割合との和が１００［％］であることを特徴とする請求項１に記載の信号発生装置。
3. 前記混合手段は、前記第１のアナログ出力信号と第１の振幅制御電圧とを乗算する第１の乗算手段と、
   前記第２のアナログ出力信号と第２の振幅制御電圧とを乗算する第２の乗算手段と、
   前記第１の乗算手段により得られたアナログ信号である第１の振幅制御アナログ出力信号と、前記第２の乗算手段により得られたアナログ信号である第２の振幅制御アナログ出力信号と、を加算する加算手段と、
   前記第１の振幅制御電圧および前記第２の振幅制御電圧を出力する振幅制御手段と、を更に有し、
   前記第１の振幅制御電圧は、前記第１の乗算手段における前記第１のアナログ出力信号に対する倍率を定める電圧であり、
   前記第２の振幅制御電圧は、前記第２の乗算手段における前記第２のアナログ出力信号に対する倍率を定める電圧であり、
   前記第１の乗算手段における前記第１のアナログ出力信号に対する倍率がｋ倍であるときに、前記第２の乗算手段における前記第２のアナログ出力信号に対する倍率が（１−ｋ）倍となり、
   ｋは、０（ゼロ）以上１以下の値であることを特徴とする請求項１または２に記載の信号発生装置。
4. 前記機器に出力するアナログ信号が、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替わる際に、当該一方に対する前記倍率が１から０（ゼロ）に連続的に変化し、当該他方に対する前記倍率が０（ゼロ）から１に連続的に変化することを特徴とする請求項３に記載の信号発生装置。
5. 所定のトリガ信号が発生する度に、前記倍率が０（ゼロ）から１に連続的に変化することと、前記倍率が１から０（ゼロ）に連続的に変化することとが交互に行われることを特徴とする請求項３または４に記載の信号発生装置。
6. 前記第１の乗算手段、前記第２の乗算手段、前記加算手段、および前記振幅制御手段は、同一の集積回路に含まれることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の信号発生装置。
7. 前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅と目標振幅との差に応じて、前記第１のアナログ出力信号の振幅を調整する第１の振幅調整手段と、
   前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅と目標振幅との差に応じて、前記第２のアナログ出力信号の振幅を調整する第２の振幅調整手段と、
   前記第１の乗算手段は、前記第１の振幅調整手段により振幅が調整された前記第１のアナログ出力信号と前記第１の振幅制御電圧とを乗算し、
   前記第２の乗算手段は、前記第２の振幅調整手段により振幅が調整された前記第２のアナログ出力信号と前記第１の振幅制御電圧とを乗算することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の信号発生装置。
8. 前記機器は、軟磁性材料の磁気特性を測定する機器であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の信号発生装置。
9. 機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の変換工程と、
   相互に異なるタイミングで前記第１の変換工程により変換された前記デジタル信号である第１のデジタル入力信号、第２のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との差に応じて、前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第１のデジタル出力信号、第２のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成工程と、
   前記第１のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第２の変換工程と、
   前記第２のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第３の変換工程と、
   前記第２の変換工程により前記第１のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第１のアナログ出力信号と、前記第３の変換工程により前記第２のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第２のアナログ出力信号とを混合する混合工程と、を有し、
   前記混合工程は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が１００［％］であり当該他方の信号強度の割合が０［％］である状態から、当該一方の信号強度の割合が０［％］であり当該他方の信号強度の割合が１００［％］である状態になるまで、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号を混合し、
   前記混合工程により、前記第１のアナログ出力信号および前記第２のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする信号発生方法。

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