JP4648243B2

JP4648243B2 - 交流信号測定器、およびそのオフセット調整方法

Info

Publication number: JP4648243B2
Application number: JP2006149673A
Authority: JP
Inventors: 実長屋
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007322145A

Description

本発明は、交流電圧等の交流信号測定器のオフセット調整に関するものである。

電圧等の入力波形から実効値を演算し、その実効値をディスプレイに表示したり、記録計で記録する測定機器が知られている。一般に、電子回路およびそれを組み合わせて構成した機器(計測器を含む)においては、最終的に必要とされる出力(理論値)に対して、オフセット電圧による誤差、ゲイン誤差が存在する。そこで機器を組み立てた後に、これらの誤差を除去するためにそれぞれの調整が実施される。

従来、例えば２００Ｖレンジ(フルスケール２００Ｖ)を有する交流電圧計の２００Ｖレンジの調整は以下のような方法で実施されていた。

先ず、図４に示すように標準(基準)交流発生器２０を調整される測定器２１に接続する。そして標準交流発生器２０により０Ｖを出力し、図５に示すオフセット加減算回路２の出力が０Ｖ(直流)となるように、電圧計内部のオフセット加減算回路２に付随する調整用可変抵抗器を回転させて、オフセット調整を実施する。尚、演算処理により調整を実施する測定器の場合には、オフセット補正用のデータを取得する。

次に、標準(基準)となる交流発生器により２００Ｖを出力し、例えばアンプ出力がフルスケールに相当する電圧となるように、電圧計内部のゲイン調整用可変抵抗器を回転させてゲイン調整を実施する。尚、演算処理により調整を実施する測定器の場合には、ゲイン補正用のデータを取得する。このようにして交流電圧計２００Ｖレンジのゲイン調整が実施される。

以上のように、従来例では標準交流発生器により０Ｖと２００Ｖの２つの電圧を出力させなければならなかった。

特許文献１は、直流／交流変換のインバーター装置に関するものであるが、前記した標準交流発生器に相当する基準正弦波発生回路を使用するオフセット調整機能が付されている旨が記載されている。

特開平１０−３２７５８３号公報

上記したように、従来の交流測定器でオフセット調整するには、２段階の標準交流を必要とする。そのため各段階の標準交流入力毎に、測定器の動作安定まで待機しなければならず、作業効率が悪いものであった。

本発明は前記した不都合を解消するためになされたもので、１の標準交流で迅速にオフセット調整を完了できる交流測定器を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された発明の交流測定器は、入力回路、オフセット加減算回路、アンプ、及び実効値変換回路をこの順で有すると共に、入力回路からオフセット加減算回路に至る途中に、一方が時間平均回路を経由する回路と、別な一方が時間平均回路を経由しないスルー回路との切換えスイッチを有し、該スイッチが該スルー回路側に切換えられて測定受入れ状態であり、該入力回路に標準交流が入力された状態で、該スイッチが該時間平均回路側に切換えられて、該アンプの出力が０Ｖとなるように該オフセット加減算回路を調整することで０Ｖオフセットが調整可能であり、この状態から該スイッチが該スルー回路側に切換えられて、該入力回路からの標準交流そのものと対応するスケールと該アンプ出力との差をなくすように該アンプのゲイン調整が可能である。

また、請求項２に記載された発明の交流測定器は、請求項１に記載の交流測定器であって、該時間平均回路が標準交流発生器から出力される標準周波数をカットするローパスフィルタであることを特徴とする。

請求項３に記載された発明の交流測定器は、請求項１に記載の交流測定器であって、該交流測定器が交流電圧測定器であることを特徴とする。

請求項４に記載された発明の交流測定器は、請求項１に記載の交流測定器であって、該交流測定器が交流電流測定器であることを特徴とする。

同じく前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項５に記載された発明の交流測定器のオフセット調整方法は、交流測定器に発生するオフセットを調整する方法であって、該交流測定器は、入力回路、オフセット加減算回路、アンプ、及び実効値変換回路をこの順で有すると共に、入力回路からオフセット加減算回路に至る途中に、一方が時間平均回路を経由する回路と、別な一方が時間平均回路を経由しないスルー回路との切換えスイッチを有し、該入力回路に標準交流を入力し、該スイッチを該時間平均回路側に切換えて該入力回路からの標準交流の時間平均値を求め、該アンプの出力が０Ｖとなるようにオフセット加減算回路を調整することで０Ｖオフセットを調整し、該スイッチを該スルー回路側に切換えて、該入力回路からの標準交流そのものと対応するスケールと該アンプ出力との差をなくすように該アンプのゲインを調整することを特徴とする。

本発明の交流測定器は、切換えスイッチを時間平均回路側に切換えておき、標準交流発生器により２００Ｖを出力して、時間平均回路を通ることによりアンプ出力が０Ｖ(直流)となるように、電圧計内部のオフセット加減算回路２に付随する可変抵抗器を回転させてオフセット調整をし、２００Ｖレンジのゲイン調整を実施する。交流発生器の出力はそのままで、切換えスイッチをスルー側にして、アンプ出力がフルスケールに相当する電圧となるように電圧計内部のゲイン調整用可変抵抗器を回転させてゲイン調整を実施する。このようにして、標準交流発生器を変えることなく、フルレンジのオフセット調整ができる。

そのため、従来の調整回路のような複数段階の標準交流を必要とせず、１の標準交流で０スケールおよびフルスケールを、スイッチ切換だけでオフセット調整できる。したがって、各段階の電圧入力毎に、測定器の動作安定まで、複数回待機するという作業効率の悪さから解放される。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら、詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１は本発明を適用する交流測定器に発生するオフセット調整方法の一実施例を示すブロック図である。この図に示すように、交流測定器のオフセット調整回路は、入力回路１から、スルー側と時間平均回路１０と切換えるスイッチ１１のを経て、オフセット加減算回路２、アンプ４、実効値変換回路６と繋がっている。オフセット加減算回路２にはオフセット調整用の可変抵抗器、アンプ４にはゲイン調整用の可変抵抗器が夫々付随する。

入力には、測定時に測定交流が接続され、オフセット調整の作業時には、振幅の正負に狂いのない２００Ｖの正弦波の標準交流Ａ（図３(Ａ)参照）を発生する標準交流発生器（不図示）が接続される。

時間平均回路１０は、入力回路１からの標準交流を、１サイクルまたは数サイクルに渡り電圧を平均するもので、具体的には標準交流の出力電圧成分を除去できるカットオフ周波数をもつローパスフィルタである。

図１に示した交流測定器のオフセット調整回路による、オフセット調整方法の手順の一実施例を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。

オフセットの調整を開始するには、入力回路１に標準交流発生器を接続して図３(Ａ)に示す２００Ｖの標準交流を出力させる（ステップ１０１）。次いで、スイッチ１１を時間平均回路１０側に切換え（ステップ１０２）、アンプ出力が直流０Ｖとなるように、オフセット加減算回路２の可変抵抗器を回転させる（ステップ１０３）。

ステップ１０４でスイッチ１１をスルー側に切換えると、入力回路１から正弦波の標準交流が流れる。このとき、アンプ出力がフルスケールに相当する電圧となるように電圧計内部のゲイン調整用可変抵抗器を回転させてゲイン調整をする（ステップ１０５）。

図１に示した交流測定器の電圧変化を、前記オフセット調整の手順にしたがって、図３に示すグラフを参照しながら説明する。

図３の（Ａ）は理論値、すなわち目標値であり、標準交流発生器の電圧が交流測定器の出力電圧を示す。左側図は時間軸に対して正弦波（y=a・sinωt）となり、これに対応し右側図は横軸（入力電圧）に対して正比例している（y=a・x）。

図３の（Ｂ）は交流測定器にオフセット、ゲイン誤差が生じた場合の出力電圧を示す。破線は理論値、すなわち標準交流発生器の電圧である（y=a・sinωt、y=a・x）。
測定器内部回路にオフセット、ゲイン誤差が生じると、左側図（出力電圧／時間軸）では、振幅a’、y切片bが理論値とは異なった正弦波（y=a’・sinωt+b）となる。右側図（出力電圧／入力電圧）は、勾配a’、y切片bが理論値とは異なった直線となる（y=a’・x+b）。

図３の（Ｃ）は交流測定器のオフセット調整回路によりオフセット調整をした場合の出力電圧を示す（図２のステップ１０３に相当）。破線は理論値、すなわち標準交流発生器の電圧である（y=a・sinωt、y=a・x）。オフセット、ゲイン誤差が生じた状態では左側図（出力電圧／時間軸）では、振幅a’、y切片bであるが、オフセット調整をすると、y切片は０、すなわち理論値と同じになる。左側図（出力電圧／時間軸）では、勾配a’、切片b=0の正弦波（y=a’・sinωt）となる。右側図（出力電圧／入力電圧）は、勾配a’の直線となる（y=a’・x）。

図３の（Ｄ）は交流測定器のゲイン調整回路によりゲイン調整をした場合の出力電圧を示す（図２のステップ１０５に相当）。実線は理論値、すなわち目標値の電圧である（y=a・sinωt、y=a・x）。ゲイン誤差が生じた状態（点線示）では左側図（出力電圧／時間軸）では、振幅a’、y切片b=0であるが、ゲイン調整をすると、理論値と同じになる。左側図（出力電圧／時間軸）では、勾配a、切片b=0の正弦波（y=a・sinωt）となる。右側図（出力電圧／入力電圧）は、勾配aの直線となる（y=a・x）。

上記実施例では時間平均回路をローパスフィルタで構成したが、ディジタルサンプリングによる波形データにより演算処理する測定器の場合には、時間平均処理でもよい。

また、実効値変換回路６に変えて平均値整流実効値換算回路、波形ピーク測定回路などの波形から諸量を演算する回路でも良い。またディジタルサンプリングによる波形演算処理でもよい。

本発明を適用する交流測定器のオフセット調整回路の一実施例を示すブロック図である。

本発明を適用する交流測定器に発生するオフセット調整方法の手順の一実施例を示すフローチャートである。

交流測定器の電圧変化を示すグラフである。

従来の交流測定器のオフセット調整回路の要部を示すブロック図である。

従来の交流測定器のオフセット調整回路を示すブロック図である。

符号の説明

１は入力回路、２はオフセット加減算回路、４はアンプ、６は実効値変換回路、１１はスイッチ、１０１〜１０５は動作手順の各ステップ。

Claims

入力回路、オフセット加減算回路、アンプ、及び実効値変換回路をこの順で有すると共に、入力回路からオフセット加減算回路に至る途中に、一方が時間平均回路を経由する回路と、別な一方が時間平均回路を経由しないスルー回路との切換えスイッチを有し、
該スイッチが該スルー回路側に切換えられて測定受入れ状態であり、
該入力回路に標準交流が入力された状態で、該スイッチが該時間平均回路側に切換えられて、該アンプの出力が０Ｖとなるように該オフセット加減算回路を調整することで０Ｖオフセットが調整可能であり、この状態から該スイッチが該スルー回路側に切換えられて、該入力回路からの標準交流そのものと対応するスケールと該アンプ出力との差をなくすように該アンプのゲイン調整が可能である交流測定器。
該時間平均回路が標準交流発生器から出力される標準周波数をカットするローパスフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の交流測定器。
該交流測定器が交流電圧測定器であることを特徴とする請求項１に記載の交流測定器。
該交流測定器が交流電流測定器であることを特徴とする請求項１に記載の交流測定器。
交流測定器に発生するオフセットを調整する方法であって、
該交流測定器は、入力回路、オフセット加減算回路、アンプ、及び実効値変換回路をこの順で有すると共に、入力回路からオフセット加減算回路に至る途中に、一方が時間平均回路を経由する回路と、別な一方が時間平均回路を経由しないスルー回路との切換えスイッチを有し、
該入力回路に標準交流を入力し、該スイッチを該時間平均回路側に切換えて該入力回路からの標準交流の時間平均値を求め、該アンプの出力が０Ｖとなるようにオフセット加減算回路を調整することで０Ｖオフセットを調整し、
該スイッチを該スルー回路側に切換えて、該入力回路からの標準交流そのものと対応するスケールと該アンプ出力との差をなくすように該アンプのゲインを調整することを特徴とする交流測定器のオフセット調整方法。