JP4081815B2

JP4081815B2 - 波形測定装置

Info

Publication number: JP4081815B2
Application number: JP2003032376A
Authority: JP
Inventors: 善仁天川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004245583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波形測定装置に関し、詳しくは、演算機能の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルオシロスコープなどの波形測定装置の主要な機能の一つに、＋、−、×、移動平均、微分、積分、デジタルフィルタ、ＦＦＴなどの各種演算機能がある。測定者は、これらの演算機能を活用することにより、波形測定データに基づき測定対象の事象を多面的に解析できる。
【０００３】
図６は、波形測定装置の一種であるデジタルオシロスコープの基本ブロック例図である。図６において、測定波形信号はＡ／Ｄ変換器１に入力されて測定データとしてデジタル信号に変換された後、アクイジション（ACQ）メモリ２に格納される。
【０００４】
ACQメモリ２に格納されたデータは、CPU３において演算処理されることなく変換されたデジタル信号のままで画面に表示するのに適した所定のデータ点数にP-P圧縮され、操作パネル４によって設定されるPosition、ZOOM、リニアスケールなどの表示設定条件に基づくスケーリングが行われた後、表示装置５にて波形として表示される。
【０００５】
またCPU３は、ACQメモリ２に格納された測定データ全点に対して測定者が操作パネル４によって指定した所定の演算を行い、それらの演算結果を演算結果格納用メモリ６に格納する。
【０００６】
図７は、このような演算処理の流れを示すフローチャートである。一連の波形取得処理が終わった後（ステップＳ１）、ACQメモリ２から演算対象とする測定チャネルの測定データを所定のレコード長さ分取得する（ステップＳ２）。取得した演算対象とする測定チャネルの所定レコード長さ分の測定データに対して所定の演算を実行する（ステップＳ３）。そして、それらの演算結果を、演算結果格納用メモリ６に格納する（ステップＳ４）。
【０００７】
一方、従来の波形描画のアルゴリズムは、レコード長分格納されたACQメモリ２から描画に必要なデータ長にP-P圧縮を行い、それを線で結合することで行われるのが一般的である。波形描画に必要なデータ長は一定であり、実際の測定レコード長が長い装置では、実際の測定レコード長に比べかなり短い。
【０００８】
図８は、従来の演算波形描画処理の流れを示すフローチャートである。従来の演算処理後（ステップＳ１）、演算結果格納用メモリ６から波形表示長になるようにP-P圧縮を行い（ステップＳ２）、波形描画する（ステップＳ３）。
【０００９】
図９は、従来の演算波形カーソル値データ参照処理の流れを示すフローチャートである。従来の演算処理後（ステップＳ１）、演算結果格納用メモリ６からカーソルで指定された点のデータを取得し（ステップＳ２）、そのデータを表示する（ステップＳ３）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３１８１１０
【００１１】
特許文献１には、ロングメモリに格納されている複数周期の波形パラメータについて統計演算処理するように構成されたデジタルオシロスコープに関する発明が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ACQメモリ２に格納された測定データに基づく演算を行うのにあたっては、演算結果をACQメモリ２とは別の演算結果格納用メモリ６に格納しなくてはならないため、コストがかかる。そして、演算結果を格納できるメモリの容量にはコスト面からの制限がかかるため、演算チャネルのレコード長にも制限がかかってしまう。
【００１３】
また、例えば特許文献1に記載されているような長いレコード長を測定するように構成された波形測定器では、測定したレコード長に対して演算を行いたいという要求が存在する。ところが、この場合には演算チャネルのレコード長分に対して全点演算を行うので、ソフトで演算を行うのにあたり非常に時間がかかってしまうという問題もある。
【００１４】
本発明はこれらの問題点を解決するものであり、ある一定条件での演算については、演算結果格納メモリの容量を増やすことなく、また演算時間もあまりかけずに入力チャネルのレコード長と同じ点数の演算が行える波形測定装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する請求項１の発明は、
アクイジションメモリに格納された波形データに対して演算処理を行う演算手段を備えた波形測定装置において、
演算に使用する入力チャネル数を判断する手段と、指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かを判断する手段を設け、
演算波形の描画処理または演算波形のカーソル参照処理を実行するのにあたり、
指定された演算に使用する入力チャネル数が１で指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するとき、必要なデータ分についてだけ演算を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の波形測定装置において、
指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かの判断は、
ｙ＝ａｘ＋ｂ
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・・・ｘ＞−（ｂ／２ａ）またはｘ＜−（ｂ／２ａ）
ｙ＝ｅｘｐ（ｘ）（指数関数）
ｙ＝ｌｏｇ（ｘ）（ＬＯＧ関数）・・・・ｘ＞０
ｙ＝ｓｑｒｔ（ｘ）（平方根）・・・ｘ＞０
のいずれかに基づくことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の波形測定装置において、
前記演算は、アクイジションメモリに格納された波形データを波形描画用にＰ−Ｐ圧縮したデータに対して行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の波形測定装置において、
前記演算結果は、波形描画用メモリに格納することを特徴とする。
【００２０】
これらにより、演算結果格納メモリの容量を増やすことなく、また演算時間もあまりかけずに入力チャネルのレコード長と同じ点数の演算が行える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
前述のように、従来の装置では、波形取得処理後に取得した波形データ全点に対して演算を実行していた。これに対し、本発明では、ある所定の条件にあてはまる場合は波形取得時の演算を行わず、
ａ）演算波形の描画処理
ｂ）演算波形のカーソル参照処理
が実行された都度、必要なデータ分についてだけ演算を行うものである。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の装置の具体例を示すブロック図であり、図６と共通する部分には同一の符号を付けて重複する説明は省略している。図１と図６の異なる点は、CPU３のブロック構成である。図１のCPU３には、図６で説明した従来の機能のほかに、演算使用チャネル数判断部３１と、演算内容単調変化判断部３２と、演算データ格納フラグ判断部３３が設けられている。
【００２３】
図２は図１の構成における演算処理の流れを示すフローチャートである。一連の波形取得処理後（ステップＳ１）、CPU３の演算使用チャネル数判断部３１は演算に使用する入力チャネル数が１か２以上かを判断する（ステップＳ２）。演算使用入力チャネル数が１の場合には、CPU３の演算内容単調変化判断部３２は指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かを判断する（ステップＳ３）。指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化する場合には、演算チャネルの演算データ格納フラグをオフにして、演算結果格納用メモリ６への演算結果の格納を禁止する（ステップＳ４）。この場合の演算結果は、図３のフローチャートで説明するように波形描画用のメモリに格納される。
【００２４】
なおCPU３の演算内容単調変化判断部３２は、指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かの判断にあたり、具体的には以下のような条件を参照する。
ｙ＝ａｘ＋ｂ
ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ・・・・ｘ＞−（ｂ／２a）またはｘ＜−（ｂ／２a）
ｙ＝ｅｘｐ（ｘ） (指数関数)
ｙ＝ｌｏｇ（ｘ） (LOG関数) ・・・・ｘ＞０
ｙ＝ｓｑｒｔ（ｘ）（平方根）・・・ｘ＞０
【００２５】
これに対し、ステップＳ２において演算使用入力チャネル数が１でない場合およびステップＳ３において指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化しない場合には、従来と同様に取得した波形データ全点に対して演算を実行することになる。具体的には、演算結果格納用メモリ６に演算結果を格納できるように演算チャネルの演算データ格納フラグをオンにし（ステップＳ５）、従来と同様の演算波形描画処理を実行する（ステップＳ６）。
【００２６】
図３は、図１の構成における演算波形描画処理の流れを示すフローチャートである。一連の波形データ取得処理後（ステップＳ１）、CPU３の演算データ格納フラグ判断部３３は演算データ格納フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ２）。フラグがオフの場合には、指定されたACQメモリ２上の波形データを波形描画用にP-P圧縮して（ステップＳ３）、これらP-P圧縮した結果に対してのみ演算を実行し（ステップＳ４）、これらの実行結果を波形描画する（ステップＳ５）。ステップＳ２において、フラグがオフでない場合には、従来と同様な演算波形描画処理を実行する（ステップＳ６）。
【００２７】
このような処理手順によれば、演算するデータ点数を削減できるため演算時間を短縮できる。そして、演算結果を格納するメモリとしては装置に組み込まれている波形描画用メモリを用いるので、新規にメモリを設けなくてもよくコストが削減できる。
【００２８】
ただし、このような手順を適用するためには、従来のような波形データ全体の演算を行わずに原波形データをP−P圧縮した結果に対して演算を行うので、原波形を描画するときに使用する点と演算波形を描画するときに使用する点とが時間軸上で同じでなくてはならない。
【００２９】
したがって、図２のフローチャートのステップ２とステップ３において全データ演算を実行するか否かの判断に使用されている以下の２条件が必須となる。
1）演算の内容が入力波形のレンジ内で単調変化するもの（変曲点が存在しないもの）
2）演算に使用されるチャネルが１つである
【００３０】
これらの関係について、図４を用いて説明する。まず図４において、ACQメモリ２からＸ１からＸ４までの範囲のデータに対してP-P圧縮を行った場合に使用される点は、Ｙ３とＹ４の２点になる。
【００３１】
そして、図４における演算内容が、
Ｙ＝3Ｘ
のとき、Ｘ１からＸ４までの演算結果に対してP-P圧縮を行うと、
Ｙ１＝３＊(−０．２)＝−０．６
Ｙ２＝３＊(０．０)＝０．０
Ｙ３＝３＊(０．４)＝１．２
Ｙ４＝３＊(−０．５)＝−１．５
となり、波形描画に使用される点はＹ３とＹ４の２点になる。この２点は、原波形のP-P圧縮で採用される点と同じなので「ＯＫ（使用可能）」になる。
【００３２】
これらに対し、図４における演算内容が、
Ｙ＝Ｘ＊Ｘ
のとき、Ｘ１からＸ４までの演算結果に対してP-P圧縮を行うと、
Ｙ１＝(−０．２)＊(−０．２)＝０．０４
Ｙ２＝(０．０)＊(０．０)＝０．０
Ｙ３＝(０．４)＊(０．４)＝０．１６
Ｙ４＝(−０．５)＊(−０．５)＝０．２５
となり、波形描画に使用される点はＹ２とＹ４の２点になる。この２点は、原波形のP-P圧縮で採用される点とは異なるので「ＮＧ（使用不可）」になる。ただし、上記のNGになった例においても、入力の値（Ｘの値）の範囲がＸ＞０の時だけ（または、Ｘ＜０の時だけ）という条件が当てはまるとすると「OK（使用可能）」となる。
【００３３】
図５は、図１の構成における演算波形カーソル値データ参照処理の流れを示すフローチャートである。一連の波形測定処理後（ステップＳ１）、CPU３の演算データ格納フラグ判断部３３は演算データ格納フラグがオフであるか否かを判断する（ステップＳ２）。フラグがオフの場合には、ACQメモリ２からカーソルで指定された点の波形データを取得して（ステップＳ３）、これら取得したデータに対してのみ演算を実行し（ステップＳ４）、これらの実行結果をデータ表示する（ステップＳ５）。ステップＳ２において、フラグがオフでない場合には、従来と同様な演算波形カーソル値データ参照処理を実行する（ステップＳ６）。
【００３４】
図５のステップＳ４から明らかなように、本発明に基づく図１の装置では、指定された点についてのみ演算を行うので、演算処理時間は大幅に短縮されることになる。そして、このようにACQメモリ２に格納される測定レコード長と比較して非常に短い表示長分にP-P圧縮したデータに対して演算を実行することから、表示用に格納するデータの容量も表示長分だけあればよく、メモリのコストも大幅に軽減できる。
【００３５】
なお、上記実施例ではデジタルオシロスコープの例について説明したが、本発明はアナログ入力信号波形をデジタル化して測定するように構成された各種の波形測定装置にも適用できるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ある一定条件での演算については、演算結果格納メモリの容量を増やすことなく、また演算時間もあまりかけずに入力チャネルのレコード長と同じ点数の演算が行える波形測定装置を実現でき、デジタルオシロスコープをはじめとする各種の波形測定装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すブッロク図である。
【図２】図１の構成における演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１の構成における演算波形描画処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】演算内容の違いによる動作図である。
【図５】図１の構成における演算波形カーソル値データ参照処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】波形測定装置の一種であるデジタルオシロスコープの基本ブロック例図である。
【図７】従来の演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】従来の演算波形描画処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】従来の演算波形カーソル値データ参照処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ CPU
３１演算使用チャネル数判断部
３２演算内容単調変化判断部
３３演算データ格納フラグ判断部

Claims

アクイジションメモリに格納された波形データに対して演算処理を行う演算手段を備えた波形測定装置において、
演算に使用する入力チャネル数を判断する手段と、指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かを判断する手段を設け、
演算波形の描画処理または演算波形のカーソル参照処理を実行するのにあたり、
指定された演算に使用する入力チャネル数が１で指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するとき、必要なデータ分についてだけ演算を行うことを特徴とする波形測定装置。
指定された演算内容が入力波形のレンジ内で単調変化するか否かの判断は、
ｙ＝ａｘ＋ｂ
ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ・・・・ｘ＞−（ｂ／２ａ）またはｘ＜−（ｂ／２ａ）
ｙ＝ｅｘｐ（ｘ）（指数関数）
ｙ＝ｌｏｇ（ｘ）（ＬＯＧ関数）・・・・ｘ＞０
ｙ＝ｓｑｒｔ（ｘ）（平方根）・・・ｘ＞０
のいずれかに基づくことを特徴とする請求項１記載の波形測定装置。
前記演算は、アクイジションメモリに格納された波形データを波形描画用にＰ−Ｐ圧縮したデータに対して行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の波形測定装置。
前記演算結果は、波形描画用メモリに格納することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の波形測定装置。