JP2023182273A - 信号処理回路、制御装置、環境形成装置、及び信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】経年劣化等に起因する電圧測定値から電圧データへの変換精度の低下を簡易に検出することが可能な、信号処理回路を得る。
【解決手段】信号処理回路は、測定部から入力された電圧測定値を電圧データに変換して出力する第１変換部と、前記測定部から入力された前記電圧測定値を周波数データに変換して出力する第２変換部と、前記電圧データで示される電圧値と前記周波数データで示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持する保持部と、前記第１変換部から入力された前記電圧データで示される電圧値と、前記第２変換部から入力された前記周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、前記第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する信号処理部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号処理回路、制御装置、環境形成装置、及び信号処理方法に関する。

背景技術に係る電圧測定装置が、例えば下記特許文献１に開示されている。当該電圧測定装置において、測定された電圧は、まず増幅器回路によって増幅され、次にＡＤ変換回路によってディジタルデータに変換された後、マイクロプロセッサに入力される。

特開昭５７－１０８７５９号公報

背景技術に係る電圧測定装置は、経年劣化等に起因するＡＤ変換回路等の電圧測定回路の変換精度の低下を検出する機能を備えていない。従って、トレーサビリティされた高精度の基準器等を用いた精度検査を定期的に実施する必要があり、その作業が煩雑である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、経年劣化等に起因する電圧測定値から電圧データへの変換精度の低下を簡易に検出することが可能な、信号処理回路、制御装置、環境形成装置、及び信号処理方法を得ることを目的とする。

本発明の第１の態様に係る信号処理回路は、測定部から入力された電圧測定値を電圧データに変換して出力する第１変換部と、前記測定部から入力された前記電圧測定値を周波数データに変換して出力する第２変換部と、前記電圧データで示される電圧値と前記周波数データで示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持する保持部と、前記第１変換部から入力された前記電圧データで示される電圧値と、前記第２変換部から入力された前記周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、前記第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する信号処理部と、を備える。

第１の態様によれば、信号処理部は、第１変換部から入力された電圧データで示される電圧値と、第２変換部から入力された周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、基準対応関係である第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する。従って、経年劣化等に起因する第１変換部の変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る信号処理回路は、第１の態様に係る信号処理回路おいて、外部から現在時刻の時系列データを取得する取得部をさらに備え、前記信号処理部は、前記取得部から入力された前記時系列データに基づいて、所定周波数の基準クロックを生成し、前記基準クロックと、前記第２変換部から入力された前記周波数データとに基づいて、当該周波数データの前記周波数値を算出する。

第２の態様によれば、信号処理部は、外部から取得した現在時刻の時系列データに基づいて基準クロックを生成し、当該基準クロックを用いることにより、第２変換部から入力された周波数データの周波数値をより正確に算出することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る信号処理回路は、第１又は第２の態様に係る信号処理回路において、前記信号処理部は、前記第１対応関係と前記第２対応関係とのずれ量に基づいて、前記電圧データで示される前記電圧値を補正する。

第３の態様によれば、信号処理部は、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量に基づいて、電圧データで示される電圧値を簡易に補正することが可能となる。

本発明の第４の態様に係る制御装置は、第１乃至第３のいずれか一つの態様に係る信号処理回路を備える。

第４の態様によれば、制御装置において、経年劣化等に起因する第１変換部の変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る環境形成装置は、第４の態様に係る制御装置を備える。

第５の態様によれば、環境形成装置において、経年劣化等に起因する第１変換部の変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

本発明の第６の態様に係る信号処理方法は、信号処理回路が、測定部から入力された電圧測定値を電圧データに変換し、前記測定部から入力された前記電圧測定値を周波数データに変換し、前記電圧データで示される電圧値と前記周波数データで示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持し、前記電圧データで示される電圧値と、前記周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、前記第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する。

第６の態様によれば、信号処理回路は、電圧データで示される電圧値と周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、基準対応関係である第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する。従って、経年劣化等に起因する電圧測定値から電圧データへの変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

本発明によれば、経年劣化等に起因する電圧測定値から電圧データへの変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

第１実施形態に係る環境試験装置の全体構成を簡略化して示す図である。 第１実施形態に係る信号処理回路の構成を簡略化して示す図である。 第２実施形態に係る信号処理回路の構成を簡略化して示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る環境試験装置１の全体構成を簡略化して示す図である。環境試験装置１は、制御装置１１、環境制御部１２、収容部１３、入力部１４、及び表示部１５を備えている。

制御装置１１は、信号処理回路２１を有している。信号処理回路２１は、マイクロプロセッサ等を用いて構成される。

環境制御部１２は、加熱装置、冷却装置、加湿装置、及び除湿装置等を用いて構成される。環境制御部１２は、制御装置１１からの駆動制御によって、収容部１３内の環境の温度、又は温度及び湿度を制御する。なお、環境制御部１２の上記構成は一例であり、収容部１３内の環境の制御対象によって変更され得る。例えば、環境の制御対象が温度のみであれば加熱装置のみを用いて構成されるものであって良い。また、環境制御部１２は、収容部１３内の環境の圧力を制御するものであっても良い。この場合、環境制御部１２は、減圧装置及び／又は加圧装置等を用いて構成されても良い。

収容部１３は、断熱性の筐体によって囲まれたチャンバであり、内部に対象物Ｗが収容される。対象物Ｗは、例えば、回路基板等の電子部品である。

収容部１３の内部には、測定部４０が配置されている。測定部４０は、温度センサ、湿度センサ、又は圧力センサを用いて構成される。温度センサは、熱電対又は測温抵抗体等を用いて構成され、収容部１３内の環境の温度を測定する。測定部４０は、環境制御部１２の冷凍装置及び／又は除湿装置が有する冷凍回路の温度を測定する温度センサをさらに備えていてもよい（図示せず）。湿度センサは、例えば抵抗式の湿度センサであり、収容部１３内の環境の湿度を測定する。圧力センサは、感圧素子等を用いて構成され、収容部１３が真空チャンバ等である場合にそのチャンバ内圧力を測定する。圧力センサは、環境制御部１２の冷凍装置及び／又は除湿装置が有する冷凍回路の保安用圧力を測定するものであっても良い（図示せず）。測定部４０は、測定した対象に応じた電圧値を出力し、又は、測定した対象に応じた電流値又は抵抗値を出力する。測定部４０が電流値又は抵抗値を出力する場合、出力された電流値又は抵抗値は、図示しない電流－電圧変換回路又は抵抗－電圧変換回路によって、電圧値に変換される。

入力部１４は、操作スイッチ又はタッチパネル等を用いて構成される。表示部１５は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等を用いて構成される。タッチパネル式ディスプレイ等を用いることによって、入力部１４及び表示部１５が一体として構成されても良い。

環境試験装置１は、環境形成装置の一例である。環境試験装置１は、対象物Ｗに対して温度ストレス、又は温度ストレス及び湿度ストレスを印加することによって、対象物Ｗの性能等を評価する。但し、環境形成装置は、対象物Ｗに対して加熱等の熱処理を行う熱処理装置等であっても良く、対象物Ｗに対して減圧等の圧力処理を行う真空加熱装置等であっても良い。

図２は、第１実施形態に係る信号処理回路２１の構成を簡略化して示す図である。信号処理回路２１は、第１変換部３１、第２変換部３２、保持部３３、及び信号処理部３４を備えている。なお、信号処理回路２１は、第１変換部３１及び第２変換部３２の前段に、増幅回路を用いて構成された信号増幅部（図示せず）等を備えていても良い。

第１変換部３１は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を用いて構成される。第１変換部３１は、測定部４０から入力されたアナログ信号の電圧測定値Ｄ１を、ディジタル信号の電圧データＤ２に変換して出力する。第１変換部３１から出力された電圧データＤ２は、信号処理部３４に入力される。電圧測定値Ｄ１は、測定部４０が出力した電圧値であっても良いし、測定部４０が出力した電流値又は抵抗値から変換された電圧値であっても良い。

第２変換部３２は、ＶＦＣ（Voltage to Frequency Converter）を用いて構成される。第２変換部３２は、測定部４０から入力されたアナログ信号の電圧測定値Ｄ１を、ディジタル信号であるパルス列の周波数データＤ３に変換して出力する。例えば、電圧測定値Ｄ１が小さいほどパルス列の周波数は低くなり、電圧測定値Ｄ１が大きいほどパルス列の周波数は高くなる。第２変換部３２から出力された周波数データＤ３は、信号処理部３４に入力される。

保持部３３は、不揮発性の半導体メモリ等を用いて構成される。保持部３３は、電圧データＤ２で示される電圧値と、周波数データＤ３で示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持する。第１対応関係は、複数の電圧値と複数の周波数値との対応関係を示すテーブル情報又は関数情報等である。第１対応関係は、第１変換部３１が有するＡＤＣ等及び第２変換部３２が有するＶＦＣに経年劣化が発生する前に、トレーサビリティされた高精度の電圧発生器を用いて予め作成されても良いし、当該ＡＤＣ及び当該ＶＦＣの製品仕様情報を用いて予め作成されても良い。第１対応関係を示すデータＤ４は、保持部３３から信号処理部３４に入力される。

信号処理部３４は、ＣＰＵ等のプロセッサを用いて構成される。信号処理部３４は、環境試験装置１による環境試験の実行期間内において、第１変換部３１から入力された電圧データＤ２で示される電圧値と、第２変換部３２から入力された周波数データＤ３で示される周波数値との対応関係である第２対応関係を作成する。信号処理部３４は、作成した第２対応関係を、保持部３３から入力されたデータＤ４で示される第１対応関係と比較する。信号処理部３４は、比較の結果、第２対応関係が第１対応関係と同一である場合には正常と判定し、第２対応関係が第１対応関係と異なる場合には異常と判定してエラーを検出する。なお、信号処理部３４は、第１対応関係に対して誤差許容範囲を予め設定し、第２対応関係と第１対応関係との差がこの誤差許容範囲を超えた場合に異常と判定しても良い。これにより、微小ノイズ等に起因して頻繁に異常判定がなされることを回避できる。

信号処理部３４は、エラーを検出した場合には、エラー発生を報知するテキストメッセージ又は図形等の警告を、表示部１５に表示する。この警告には、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量を示す情報を含めても良い。表示部１５に警告が表示されることにより、オペレータは、環境試験を継続するかやり直すかを判断することができる。なお、エラー発生を報知する態様は、表示部１５への表示に限らず、図略のスピーカからの警告アナウンス又は警告音の出力であっても良い。

また、信号処理部３４は、エラーを検出した場合には、エラー検出期間であることを示すフラグ情報を時刻情報等とともに保持部３３に記録しても良い。これにより、環境試験装置１による環境試験の実行期間のうちエラー検出期間を事後的に特定できるため、その情報を不良ロットの解析等に活用することができる。

第１実施形態に係る信号処理回路２１によれば、信号処理部３４は、第１変換部３１から入力された電圧データＤ２で示される電圧値と、第２変換部３２から入力された周波数データＤ３で示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、基準対応関係である第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する。従って、経年劣化等に起因する第１変換部３１の変換精度の低下を簡易に検出することが可能となる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る信号処理回路２１の構成を簡略化して示す図である。信号処理回路２１は、第１変換部３１、第２変換部３２、保持部３３、信号処理部３４、及び取得部３５を備えている。

取得部３５は、電波時計の標準電波の受信機又はＧＰＳ信号の受信機等を用いて構成されている。標準電波又はＧＰＳ信号には現在時刻情報が含まれている。取得部３５は、標準電波又はＧＰＳ信号を継続的に受信することにより、外部から現在時刻の時系列データＤ５を取得する。時系列データＤ５は、取得部３５から信号処理部３４に入力される。

信号処理部３４は、取得部３５から入力された時系列データＤ５に基づいて、所定周波数の基準クロックを生成する。所定周波数は、例えば１Ｈｚである。この１Ｈｚの基準クロックは、トレーサビリティされたものではないが、極めて正確な基準情報とみなすことができる。

信号処理部３４は、生成した１Ｈｚの基準クロックのパルス列と、第２変換部３２から入力された周波数データＤ３のパルス列とに基づいて、周波数データＤ３の周波数値を算出する。信号処理部３４は、例えば、１Ｈｚの基準クロックのパルス列の周期に対する、周波数データＤ３のパルス列の周期の比の逆数として、周波数データＤ３の周波数値を算出する。

信号処理部３４は、環境試験装置１による環境試験の実行期間内において、第１変換部３１から入力された電圧データＤ２で示される電圧値と、上記基準クロック及び第２変換部３２から入力された周波数データＤ３に基づいて算出された周波数値との対応関係である第２対応関係を作成する。信号処理部３４は、作成した第２対応関係を、保持部３３から入力されたデータＤ４で示される第１対応関係と比較する。信号処理部３４は、比較の結果、第２対応関係が第１対応関係と同一である場合には正常と判定し、第２対応関係が第１対応関係と異なる場合には第１変換部３１に異常が発生していると判定してエラーを検出する。なお、信号処理部３４は、第１対応関係に対して誤差許容範囲を予め設定し、第２対応関係と第１対応関係との差がこの誤差許容範囲を超えた場合に異常と判定しても良い。これにより、微小ノイズ等に起因して頻繁に異常判定がなされることを回避できる。

信号処理部３４は、エラーを検出した場合には、エラー発生を報知するテキストメッセージ又は図形等の警告を、表示部１５に表示する。この警告には、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量を示す情報を含めても良い。表示部１５に警告が表示されることにより、オペレータは、環境試験を継続するかやり直すかを判断することができる。なお、エラー発生を報知する態様は、表示部１５への表示に限らず、図略のスピーカからの警告アナウンス又は警告音の出力であっても良い。また、この警告には、ずれの補正処理を実行するか否かの問い合わせメッセージを含めても良い。ずれの補正処理を実行する旨の回答が入力部１４から入力された場合には、信号処理部３４は、第１変換部３１から入力された電圧データＤ２で示される電圧値に対して、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量に相当する電圧値を加算又は減算する補正処理を実行する。ずれの補正処理の実行タイミングとしては、環境試験装置１による環境試験の実行期間中、又は、環境試験装置１による環境試験の実行期間の完了後を、オペレータによる入力部１４からの入力操作によって選択可能としても良い。環境試験の実行期間中に補正処理を実行することにより、ずれを早期に解消することができる。一方、環境試験の実行期間の完了後に補正処理を実行することにより、環境試験の実行途中で第１変換部３１の出力値がステップ状に変更されることを回避できる。なお、ずれの補正処理を実行するか否かの問い合わせメッセージを含めることなく、信号処理部３４が自動で補正処理を実行しても良い。信号処理部３４によるずれの補正処理は、第２実施形態に限らず、上記第１実施形態において実行されても良い。

また、信号処理部３４は、エラーを検出した場合には、エラー検出期間であることを示すフラグ情報を時刻情報等とともに保持部３３に記録しても良い。これにより、環境試験装置１による環境試験の実行期間のうちエラー検出期間を事後的に特定できるため、その情報を不良ロットの解析等に活用することができる。また、このフラグ情報には、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量を示す情報を含めても良い。これにより、事後的なずれ量の補正を正確に行うことができる。なお、信号処理部３４によるフラグ情報の記録処理は、第２実施形態に限らず、上記第１実施形態において実行されても良い。

第２実施形態に係る信号処理回路２１によれば、信号処理部３４は、外部から取得した現在時刻の時系列データＤ５に基づいて基準クロックを生成し、当該基準クロックを用いることにより、第２変換部３２から入力された周波数データＤ３の周波数値を正確に算出することが可能となる。

また、第２実施形態に係る信号処理回路２１によれば、信号処理部３４は、第１対応関係と第２対応関係とのずれ量に基づいて、電圧データＤ２で示される電圧値を簡易に補正することが可能となる。

１ 環境試験装置
１１ 制御装置
２１ 信号処理回路
３１ 第１変換部
３２ 第２変換部
３３ 保持部
３４ 信号処理部
３５ 取得部
４０ 測定部

Claims (6)

1. 測定部から入力された電圧測定値を電圧データに変換して出力する第１変換部と、
   前記測定部から入力された前記電圧測定値を周波数データに変換して出力する第２変換部と、
   前記電圧データで示される電圧値と前記周波数データで示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持する保持部と、
   前記第１変換部から入力された前記電圧データで示される電圧値と、前記第２変換部から入力された前記周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、前記第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する信号処理部と、
   を備える信号処理回路。
2. 外部から現在時刻の時系列データを取得する取得部をさらに備え、
   前記信号処理部は、
   前記取得部から入力された前記時系列データに基づいて、所定周波数の基準クロックを生成し、
   前記基準クロックと、前記第２変換部から入力された前記周波数データとに基づいて、当該周波数データの前記周波数値を算出する、請求項１に記載の信号処理回路。
3. 前記信号処理部は、前記第１対応関係と前記第２対応関係とのずれ量に基づいて、前記電圧データで示される前記電圧値を補正する、請求項２に記載の信号処理回路。
4. 請求項１～３のいずれか一つに記載の信号処理回路を備える制御装置。
5. 請求項４に記載の制御装置を備える環境形成装置。
6. 信号処理回路が、
   測定部から入力された電圧測定値を電圧データに変換し、
   前記測定部から入力された前記電圧測定値を周波数データに変換し、
   前記電圧データで示される電圧値と前記周波数データで示される周波数値との基準対応関係である第１対応関係を保持し、
   前記電圧データで示される電圧値と、前記周波数データで示される周波数値との対応関係である第２対応関係が、前記第１対応関係と異なる場合に、エラーを検出する、
   信号処理方法。

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