JP3675559B2 - 測定データのベクトル表示方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測定データのベクトル表示方法に関し、さらに詳しく言えば、複数のベクトル線が表示されている表示画面において、ベクトル線が何次のものかもしくはどの入力チャンネルのものかなどを表示して、個々のベクトル線を容易に識別可能とした測定データのベクトル表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インバータ機器やモータなどから発生する高調波電流の他の機器に与える影響が問題視されている。高調波解析は、例えば被測定電流をＡ／Ｄ変換した後、その測定データにＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理を施すことにより行なわれ、これによれば各次数についての実効値と位相角などが求められる。
【０００３】
一般に、この高調波解析データは、横軸を周波数軸とし、縦軸をその実効値軸とする座標系でバーグラフ状の周波数スペクトラムとして表示されるが、このスペクトラム表示には位相角を加味することができない。
【０００４】
そこで、実効値とともに位相角情報をもグラフ的に同時に読み取りできるようにするには、ベクトル表示が採用される。すなわち、ディスプレイに横軸を実数軸、縦軸を虚数軸とするベクトル表示画面が用意され、そこに各次数成分について、実数軸からの反時計方向回りの角度を位相角とし、長さをその実効値とするベクトル線が表示される。
【０００５】
このベクトル線表示は、各次数についてのみ個別的に表示させることも可能であるが、他の次数との関係を見るうえで、すべての次数もしくは操作部を介して選択された任意の次数間についてのベクトルを一度に表示することも可能とされており、図５にはその表示の一例が示されている。
【０００６】
すなわち、同図にはＵ相電圧を基準とした場合のＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流がベクトル表示されているが、各ベクトル線がどの系統のものであるかを識別可能とするため、各相ごとに線種や線色を変えるようにしている。この例では線種を変え、Ｕ相電流は一点鎖線、Ｖ相電流は二点鎖線、Ｗ相電流は破線で表示するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示線種（もしくは線色）だけでは、そのベクトル線がどの系統に属するものかを見分けることができないため、ディスプレイの所定表示領域に、その時の線種についての説明が必要であり、また、各ベクトル線についての詳細な読み値も合わせて表示も必要とされる。
【０００８】
このように、従来では本来のベクトル表示領域のほかに、説明欄的な表示領域を必要とするばかりでなく、表示するベクトル線数が多くなると、その説明欄の表示スペースもそれに応じて広くしなければならず、全体として画面構成が複雑で見辛いという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、多くのベクトル線が表示された場合でも画面構成が簡潔であり、しかも各ベクトル線を容易に識別可能に表示することができるようにした測定データのベクトル表示方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、被測定アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含む入力部と、上記入力部を介して取り込まれた測定データをＦＦＴ演算して各次数成分の少なくとも実効値と位相角とを算出する演算制御部と、上記各次数成分についての実効値と位相角とが記憶されるメモリと、ＣＲＴもしくはＬＣＤなどからなる表示部としてのディスプレイと、上記演算制御部に種々の指示を与える操作部とを備え、上記ディスプレイに横軸を実数軸、縦軸を虚数軸とするベクトル表示画面を設定し、上記ベクトル表示画面上に複数の次数成分をその実効値と位相角からベクトル表示する測定データのベクトル表示方法において、各ベクトル線の先端部側の延長線上に、その次数成分の次数値もしくは同次数成分が属する入力チャンネル番号を意味する識別符号を表示するにあたって、上記ベクトル線の上記識別符号の少なくとも一部分が、隣接する他のベクトル線もしくはその識別符号と重なって表示される場合、その中の最長ベクトル線の延長線上に、上記各ベクトル線の上記識別符号をその線長に応じた順に配列表示することを特徴としている。
【００１１】
これによると、例えば入力チャンネル数が６チャンネルで、操作部より各チャンネルの見たい次数として例えば３次を指定すると、ベクトル表示画面には６本のベクトル線が表示されるとともに、その各々の先端側に識別符号としてそのベクトル線が属するチャンネル番号が表示されるため、即座にどのベクトル線がどの入力チャンネルのものであるかが分かる。
【００１２】
また、複数のベクトル線が重なるかもしくは近接して表示される場合、その中の最長ベクトル線の延長線上に、各ベクトル線の上記識別符号をその線長に応じた順に配列表示されるため、識別符号が輻輳することなく一列状態に整然と表示され、きわめて読みやすい表示が得られる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、上記各ベクトル線の上記識別符号をその線長の短い順から順次半径方向外側に向けて配列表示することを特徴としており、これによれば各ベクトル線が重なるかもしくは近接して見辛い場合でも、その識別符号の並び順により、各ベクトル線の実効値の大小関係が分かる。
【００１４】
一方、請求項３に記載の発明においては、上記操作部より所望とする上記識別符号をカーソルにて指定することにより、そのベクトル線の実効値、位相角を含む読み値が上記ディスプレイの子画面に表示されることを特徴としており、これによると、ユーザーが必要とした場合にのみ子画面が開かれるため、ベクトル表示領域をより広く設定できるとともに、ディスプレイの画面構成を簡潔なものとすることができる。
【００１５】
他方、請求項４に記載の発明では、上記ベクトル表示画面の横軸および縦軸が、ともに対数軸であることを特徴としている。これによると、等間隔軸でその長さが１０倍程度違うようなベクトル線同士の比較を容易に行なうことができる。また、微小ベクトルであって、等間隔軸では本来表示されないようなベクトル線の表示も可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の技術的思想をよりよく理解するうえで、その実施の形態について説明する。図１には本発明による測定データのベクトル表示方法が適用される高調波解析装置の概略的なブロック線図が例示されており、まず、この装置の構成を説明する。
【００１７】
この高調波解析装置は例えば三相三線の各電路に対応し得るように、４つの入力端子（入力チャンネル）１１〜１４を備えている。この場合、入力端子１１には例えばＶ相の電圧が入力され、入力端子１２〜１４にはＶ相、Ｕ相およびＷ相の各電流がそれぞれ入力される。なお、これらの各電流は図示しないクランプセンサにより電圧に変換されて入力される。
【００１８】
電圧入力端子１１には波形整形回路１１ａとＰＬＬ回路（位相同期回路）１１ｂがそれぞれ直列に接続されている。また、各電流入力端子１２〜１４にはＬＰＦ（ローパスフィルタ）１２ａ〜１４ａおよびＳ／Ｈ（サンプルホールド）回路１２ｂ〜１４ｂがそれぞれ直列に接続されている。この場合、各Ｓ／Ｈ回路１２ｂ〜１４ｂはＰＬＬ回路１１ｂにより電圧入力と同期がとられており、ＬＰＦ１２ａ〜１４ａを通過した電流信号を電圧入力の整数倍とされた所定の同期タイミングにて保持する。
【００１９】
このようにしてＳ／Ｈ回路１２ｂ〜１４ｂに保持された各相の電流信号は、それぞれ次段のＡ／Ｄ変換器１２ｃ〜１４ｃでディジタル信号に変換された後、バッファメモリ１２ｄ〜１４ｄに一旦保持され、そしてバスラインＢＵＳ１を介してＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）１５に送られる。
【００２０】
このＤＳＰ１５において、各相の測定データがＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理され、各次数成分についての例えばその実効値、位相角およびその極性などの測定（演算）データがメモリ１６に記憶される。このメモリ１６へのデータの書込み、読出しおよびそのデータに基づく表示部１８への表示は、バスラインＢＵＳ２を介してＣＰＵ（中央演算処理ユニット）１７によって制御される。
【００２１】
この場合、表示部１８はＣＲＴ（陰極線管）もしくはＬＣＤ（液晶表示パネル）、さらにはプラズマディスプレイパネルなどのディスプレイからなり、操作部１９からの指示により、ＣＰＵ１７はこのディスプレイ１８上に横軸を周波数軸、縦軸を実効値軸とする周波数スペクトラム表示画面、もしくは横軸を実数軸、縦軸を虚数軸とするベクトル表示画面などを選択的に設定する。
【００２２】
そこで、操作部１９からの指示に基づいてディスプレイ１８にベクトル表示画面が設定された場合について、まず、その第１実施例を図２の表示画面図を参照しながらその動作について説明する。なお、この第１実施例においては、図１とは異なり入力チャンネル（入力端子）が６チャンネルとされ、また、その各入力チャンネルより入力された測定電流のそれぞれについてＤＳＰ１５のＦＦＴ演算により、例えば４０次までの解析データが得られ、その解析データがメモリ１６に記憶されているものとする。
【００２３】
図２（Ａ）は操作部１９により各チャンネルの３次成分が指定されたときのベクトル表示画面で、６本のベクトル線がその実効値と位相角とに基づいて表示されている。この場合、各ベクトル線は矢印状とされ、その先端側には識別符号として、それが属するチャンネル番号１〜６が丸囲み数字として表示されている。
【００２４】
この例では、チャンネル番号として丸囲み数字が用いられているが、単に算用数字１〜６もしくはアルファベットのＡ〜Ｆなどを用いてもよい。いずれにしても、従来のように別途に説明欄的な表示を行なうことなく、この識別符号の例えば１〜６（丸囲み数字）という表示によりベクトル線がどの入力チャンネルのものであるかが分かる。
【００２５】
ところで、ベクトル線同士が重なったりもしくは近接して表示される場合、本発明ではそれら各ベクトル線に対して１：１の関係で識別符号を表示せず、次のように各チャンネルの識別符号を表示するようにしている。図２（ｂ）は同図（ａ）の近接表示部分の拡大図で、例えばチャンネルｃｈ２，ｃｈ３およびｃｈ５の各ベクトル線が近接表示された状態が示されている。
【００２６】
この場合、ベクトル線の線長がｃｈ３＜ｃｈ５＜ｃｈ２の順であるとすると、ＣＰＵ１７はこの中でもっとも長い線長のチャンネルｃｈ２のベクトル線を選択し、その延長線上に線長の短い順から、すなわち３→５→２（丸囲み数字）というようにそのチャンネル番号を一列状態に表示するようにしている。
【００２７】
これにより、ベクトル線同士が重なったりもしくは近接した場合でも、その識別符号の並び順により、それらの大小関係を容易に把握することができる。この実施例ではベクトル線の短い方からそのチャンネル番号を並べるようにしているが、これとは反対にベクトル線の長い方からそのチャンネル番号を並べるようにしてもよい。
【００２８】
なお、ベクトル線を表示するにあたって、どのような場合をＣＰＵ１７が近接表示と判断するかについて説明すると、この実施例ではあるベクトル線の識別符号の少なくとも一部分が、それに隣接のベクトル線自体もしくは同ベクトル線の識別符号と重なってしまう場合に近接表示と判断するようにしている。
【００２９】
また、各ベクトル線の詳細な読み値を知るには次のようにすればよい。すなわち、操作部１９により例えばマウスを操作してそのポインター（もしくはカーソルなど）を所望とするベクトル線の識別符号上に位置させ同マウスをクリックすると、ディスプレイ１８の所定の表示領域に図２（Ｃ）のような子画面が開かれ、そのベクトル線の読み値が表示される。
【００３０】
図２（Ｃ）には識別符号２（丸囲み数字）をクリックした場合の表示例で、これによればベクトル線２（丸囲み数字）が入力チャンネルｃｈ２の３次高調波であり、その実効値が８．７３〔Ａ〕で、位相角が３７．８°であることが分かる。なお、この実施例では入力チャンネルｃｈ１〜６についての３次高調波ベクトルを表示しているが、どの入力チャンネルのものを表示させるかはユーザーによって任意に指定できる。
【００３１】
図３には、ある入力チャンネルを特定してその入力チャンネルの例えば１〜９次までのベクトル線を表示させた第２実施例が示されている。この第２実施例においても、各ベクトル線の先端側に識別符号としての丸囲み数字１〜９が表示されるが、この場合、識別符号１〜９は次数を意味している。
【００３２】
したがって、ユーザーはその丸囲み数字１〜９によりベクトル線が何次のものであるかを即座に理解することができる。なお、見たい次数の設定は任意に行なうことができる。また、この例では識別符号を上記第１実施例の特定次数を指定した場合と同じく丸囲み数字を用いているが、例えば色を変えたり、もしくは異なる態様の識別符号を用いて、特定次数を指定した場合と特定チャンネルを指定した場合とでその違いが分かるようにしてもよい。
【００３３】
また、この第２実施例においても、ベクトル線同士が重なったりもしくは近接して表示される場合、それら各ベクトル線に対して１：１の関係で識別符号を表示せず、上記第１実施例と同様に、その中でもっとも長い線長の次数ベクトル線を選択し、その延長線上に線長の短い順から、その次数番号を一列状態に表示するようにしている。
【００３４】
図３（Ｂ）にはその近接表示部分の拡大図が示されており、ベクトル線の線長が例えば６次＜４次＜５次＜３次の順であるとすると、ＣＰＵ１７はこの中でもっとも長い線長の３次ベクトル線を選択し、その延長線上に線長の短い順から、６→４→５→３（丸囲み数字）というようにその次数番号を一列状態に表示する。
【００３５】
そして、各ベクトル線の詳細な読み値を知りたい場合には、上記第１実施例と同じく、操作部１９によりマウスを操作してそのポインターを所望とする次数のベクトル線の識別符号上に位置させ同マウスをクリックする。これにより、ディスプレイ１８の所定の表示領域に図３（Ｃ）のような子画面が開かれる。
【００３６】
例えばクリックされた識別符号が丸囲み数字の４であるとすると、この子画面内にベクトル線４が４次高調波であり、実効値が３．０４〔Ａ〕で、その位相角が２３．５°と表示される。なお、この第２実施例では１〜９次までの次数ベクトルを表示するようにしているが、どの次数を表示させるかはユーザーによって任意に指定することができる。
【００３７】
ところで、ベクトル表示画面（図２および図３参照）において、通常、その実数軸および虚数軸はともに等間隔表現となっているが、本発明ではユーザーからの指示により、選択的にその両軸を対数軸に変更できるようになっており、その一例が図４に示されている。
【００３８】
すなわち、ベクトル線１とベクトル線２とは本来１０倍の開きがあり、等間隔軸では見辛いが、対数軸上ではその比較を容易に行なうことができる。また、ベクトル線３およびベクトル線４は１以下の微小で等間隔軸では表示されないが、対数軸ではその方向が可視的に表示される。なお、この対数軸上で１以下の微小ベクトル線については、その方向を表示するにとどまり、上記各実施例のように特に識別符号を付けなくともよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が奏される。すなわち、請求項１の発明によれば、各ベクトル線の先端部側の延長線上に、その次数成分の次数値もしくは同次数成分が属する入力チャンネル番号を意味する識別符号を表示するようにしたことにより、即座にどのベクトル線がどの入力チャンネルもしくはどの次数のものであるかが分かる。
【００４０】
特に、複数のベクトル線が重なるかもしくは近接して表示される場合、その中の最長ベクトル線の延長線上に、各ベクトル線の上記識別符号をその線長に応じた順に配列表示するようにしたことにより、識別符号の表示が輻輳することなく一列状態に整然と表示され、きわめて読みやすい表示が得られる。
【００４１】
そして、上記各ベクトル線の上記識別符号をその線長の短い順から順次半径方向外側に向けて配列表示するようにした請求項２の発明によれば、各ベクトル線が重なるかもしくは近接して見辛い場合でも、その識別符号の並び順により、各ベクトル線の実効値の大小関係が容易に分かる。
【００４２】
一方、上記操作部より所望とする上記識別符号をカーソルにて指定することにより、そのベクトル線の実効値、位相角などの読み値が上記ディスプレイの子画面に表示されるようにした請求項３の発明によれば、ユーザーが必要とした場合にのみ子画面が開かれるため、ベクトル表示領域をより広く設定できるとともに、ディスプレイの画面構成を簡潔なものとすることができる。
【００４３】
他方、上記ベクトル表示画面の横軸および縦軸をともに対数軸とした請求項４の発明によれば、等間隔軸でその長さが１０倍程度違うようなベクトル線同士の比較を容易に行なうことができるとともに、微小ベクトルであって、等間隔軸では本来表示されないようなベクトル線の表示も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による測定データのベクトル表示方法が適用される高調波解析装置の構成を概略的に示したブロック線図。
【図２】 図１のディスプレイのベクトル表示画面に特定次数を指定して各入力チャンネルの特定次数ベクトル線を表示した第１実施例の説明図。
【図３】 図１のディスプレイのベクトル表示画面に特定入力チャンネルを指定してその入力チャンネルの所定次数のベクトル線を表示した第２実施例の説明図。
【図４】 図１のディスプレイのベクトル表示画面の両軸を対数軸とした場合のベクトル線の表示例を示した説明図。
【図５】 従来のベクトル表示画面を示した説明図。
【符号の説明】
１１〜１４ 入力端子
１１ｂ 波形整形回路
１１ｃ ＰＬＬ回路
１２ｂ〜１４ｂ Ｓ／Ｈ回路
１２ｃ〜１４ｃ Ａ／Ｄ変換器
１２ｄ〜１４ｄ バッファメモリ
１５ ＤＳＰ
１６ メモリ
１７ ＣＰＵ
１８ ディスプレイ
１９ 操作部

Claims (4)

1. 被測定アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含む入力部と、上記入力部を介して取り込まれた測定データをＦＦＴ演算して各次数成分の少なくとも実効値と位相角とを算出する演算制御部と、上記各次数成分についての実効値と位相角とが記憶されるメモリと、ＣＲＴもしくはＬＣＤなどからなる表示部としてのディスプレイと、上記演算制御部に種々の指示を与える操作部とを備え、上記ディスプレイに横軸を実数軸、縦軸を虚数軸とするベクトル表示画面を設定し、上記ベクトル表示画面上に複数の次数成分をその実効値と位相角からベクトル表示する測定データのベクトル表示方法において、
   各ベクトル線の先端部側の延長線上に、その次数成分の次数値もしくは同次数成分が属する入力チャンネル番号を意味する識別符号を表示するにあたって、
   上記ベクトル線の上記識別符号の少なくとも一部分が、隣接する他のベクトル線もしくはその識別符号と重なって表示される場合、その中の最長ベクトル線の延長線上に、上記各ベクトル線の上記識別符号をその線長に応じた順に配列表示することを特徴とする測定データのベクトル表示方法。
2. 上記各ベクトル線の上記識別符号をその線長の短い順から順次半径方向外側に向けて配列表示することを特徴とする請求項１に記載の測定データのベクトル表示方法。
3. 上記操作部より所望とする上記識別符号をカーソルにて指定することにより、そのベクトル線の実効値、位相角を含む読み値が上記ディスプレイの子画面に表示されることを特徴とする請求項１または２に記載の測定データのベクトル表示方法。
4. 上記ベクトル表示画面の横軸および縦軸が、ともに対数軸であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の測定データのベクトル表示方法。

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