JP4936109B2

JP4936109B2 - 波形解析装置

Info

Publication number: JP4936109B2
Application number: JP2006161771A
Authority: JP
Inventors: 健司高田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: JP2007333391A

Description

本発明は、被測定波形をディジタル信号に変換し、この変換したディジタル信号によって被測定波形の波形解析を行う波形解析装置に関し、詳しくは、波形を複数枚重ねて表示することにより、異常波形や波形パラメータの抽出をすることができる波形解析装置に関する。

一般に、波形解析装置（例えばディジタルオシロスコープ）は、被測定波形を波形データとしてメモリに格納すると共に、この波形データを解析し所定のフォーマットで表示するものであり、各種分野の研究開発、品質管理、保守作業における波形測定手段として広く使用されている。

また、このような波形解析装置の機能としては波形解析機能、波形表示処理機能があり、例えば研究開発において保存した波形データと新たに取得した波形データの比較や解析を行うことができる。この様な、波形解析装置の先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００２−３５７６２３号公報

以下、図６を参照して従来の波形解析装置について説明する。図６は従来の波形解析装置の構成図である。図６において、ＡＤ１０は、Ａ／Ｄ変換器であり、アナログ信号からなる被測定波形をディジタル信号に変換する。タイムベース２０はＡＤ１０に対し、被測定波形を取り込み、ディジタル信号に変換するタイミングを制御する。トリガ回路３０はＡＤ１０でディジタル化されたデータに波形生成する際に必要となるアドレス情報および補正データを加える。データ処理メモリ４０は、トリガ回路３０から出力されるこれらの情報に従ってディジタル化された波形データを格納する。

データ処理部５０は表示データ処理部５１とデータ解析部５２を備え、表示データ処理部５１はデータ処理メモリ４０からデータを取り出して表示データに変換する。また、データ解析部５２はデータ処理メモリ４０に格納されたデータを解析する機能を備え、その解析されたデータを元に、メジャー、サーチ等の解析機能を実現している。

表示処理部６０はこの表示データを後述する表示部８０のフォーマットに変換する。表示メモリ７０は表示処理部６０でフォーマット変換された表示データを記憶する。表示部８０は表示データをフォーマットに従って表示する。制御部９０はタイムベース２０に対してＡＤ１０へ出力する信号の制御を行うと共に、データ処理部５０で行なわれる表示データ処理およびデータ解析を制御する。

データ解析部５２で解析された結果は制御部９０で読み出された後、演算、統計処理され数値もしくはグラフとして表示されるが、その結果に対して条件（範囲、以上、以下、以内等）を与えて更に波形を構成し、構成された波形から特徴量を抽出することができず、解析結果の履歴や全体像がつかみにくい。

また、図６の構成では、複数の波形要素を含むアクイジションデータに対して、Cycle（サイクル）、 Time（時間）等の条件にて切り出し、波形を重ね合わせ波形要素の中にある異常波形を抽出することができない。

さらに、トリガ条件により波形を重ね書きして特徴量を抽出する場合は、取り込みの際に発生するデットタイムにより波形を取りこぼす可能性がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、波形を複数枚重ねて表示することにより、異常波形や波形パラメータを抽出することを目的とする。

このような課題を達成するために、請求項１記載の発明は、
被測定波形をディジタルデータに変換するＡＤとこのディジタルデータに基づいて生成された表示データを表示する表示部を備えた波形解析装置において、
複数の波形データを記憶するアクイジョンメモリと、
前記アクイジョンメモリに取り込まれたデータを読み込むと共に、特徴量、異常波形、又は波形のパラメータの少なくともいずれかを抽出するデータ解析部と、
前記データ解析部による解析結果を記憶する解析結果保持メモリと、
前記アクイジョンメモリから波形データを読み出し、この波形データから波形生成に必要なアドレスを検出して前記解析結果保持メモリに書き込むと共に、前記解析結果保持メモリから解析結果を読み出し、これらのデータから前記波形データの各周期データを重ね書きし、または、前記波形データの各波形幅データを重ね書きてなる表示データを生成する波形生成部と、
を備える。

本発明では次のような効果がある。アクイジョンメモリに波形を複数取り込み、所定の条件で波形を切り出して重ね書きするので、波形の特徴量、異常波形、及びパラメータを抽出することができる。また、アクイジョンメモリに連続した波形データを取り込むと共に、完了後に検索条件により波形を切り出すのでトリガ条件により発生する波形のとりこぼしが発生しない。

また、このことにより複数の波形を重ね合わせて表示するアキュムレート機能と同等の解析ができる。なお、通常のアキュムレート解析では、トリガ条件等の解析条件を変更した場合は、再度データを取り込む必要が生ずるが、本発明では検索条件を変更するのみで再度特徴量を抽出できる。

以下、本発明の実施例を説明する。図１は本発明による波形解析装置の構成図である。ＡＤ１０、タイムベース２０、トリガ回路３０は図６と同様なので説明を省略する。

データ取り込み部１１１はＡＤ１０から出力されたディジタル信号を取り込む。アクイジョンメモリ１１２は、大容量の記憶媒体であり、データ取り込み部１１１で取り込まれたディジタルデータを記憶する。データ解析部１１３は、アクイジョンメモリ１１２に取り込まれたデータを読み込むと共に特徴量を抽出し、その結果を解析結果保持メモリ１１４に書き込む。

また、波形データ処理部１１５は波形生成する際に必要となるアドレスを検出し、このアドレスを解析結果保持メモリ１１４に書き込む。また、波形データ処理部１１５は、後述する表示処理部６１と共に波形生成部を構成し、この表示処理部６１と連携して波形データを重ね書きしたデータを生成する。

具体的な波形生成部の役割としては、表示処理部６１が表示データを所定のフォーマットに変換する共に、表示メモリ７１に適宜記憶させながらデータ処理部１１０で検索したすべての結果を重ね書きする。表示メモリ７１は表示処理部６１でフォーマット変換された表示データを記憶する。表示部８１は、表示処理部６１が重ね書きした表示データを表示する。制御部９０はタイムベース２０に対してＡＤへ出力する信号の制御を行うと共に、データ処理部１１０で行なわれる表示データ処理およびデータ解析を制御する。

次に、図２を参照してEdge（縁）条件にて重ね書きすることにより、波形の変化量を抽出する例を説明する。図２は縦軸が振幅で横軸が時間を示し、同図の上段には左から順に波形Ａ乃至Ｆが示されている。図２の上段から明らかなように波形Ａより波形Ｂの振幅が大きく、波形Ｂの振幅より波形Ｃの振幅が大きい。この様な波形の変化を重ね書きして表したものが図２の下段である。このように、重ね書きすることにより変化量が容易に判別できる。

図３はCycle条件にて重ね書きすることにより、異常波形を抽出する例である。図３は縦軸が振幅で横軸が時間を示し、同図の上段には、左から順に波形Ａ乃至Ｊが示されている。図２の上段から明らかなように波形Ｃと波形Ｆには異常波形が生じている。これらの波形を重ね書きして表したものが図３の下段である。重ね書きすることにより異常波形がどのように生じているか判断することができる。

図４を参照してwidth（幅）条件にて重ね書きすることにより、波形の変化量を抽出する例を説明する。図４は縦軸が振幅で横軸が時間を示し、同図の上段には左から順に波形Ａ乃至Ｇが示されている。図４の上段から明らかなように波形Ａより波形Ｂの方が、波形幅が広く、波形Ｂより波形Ｃの方が、波形幅が広い。この様な波形の変化を重ね書きして表したものが図４の下段である。重ね書きすることにより波形幅の変化量が容易に判別できる。

次に、図５を参照して本発明の応用例について説明する。図５は、図１の構成に対し、データ処理部１２０に演算機能を実現する演算処理部１２１を加えたものである。演算処理部１２１は、データ解析部１１３が出力した解析結果に基づいて、アクイジョンメモリ１１２からデータを読み込み、演算処理（例えばアベレージ演算、中間値検出演算）を行うものである。

つづいて、図５の動作を説明する。データ取り込み部１１１はＡＤ１０から出力されたディジタル信号を取り込む。アクイジョンメモリ１１２はデータ取り込み部１１１で取り込まれたディジタルデータを記憶する。

データ解析部１１３は、アクイジョンメモリ１１２に取り込まれたデータを読み込むと共に特徴量を抽出し、その結果を解析結果保持メモリ１１４に書き込む。また、データ解析部１１３は、演算結果保持メモリ１１２から演算途中の結果（初期値は、ALL 0）を読み込んで演算処理を行う。ここで、演算処理とは例えばアベレージ演算の場合は加算演算であり、中間値演算の場合は中間値を求める演算をいう。

この演算結果は、再度、演算結果保持メモリ１２２に書き込まれ、データ解析部１１３で解析した数だけ、この処理を繰り返す。例えばアベレージ演算の場合は、加算した値を解析結果の数で除算し、演算結果保持メモリ１２２に書き戻すことになる。

波形データ処理部１１５は波形生成する際に必要となるアドレスを検出し、このアドレスを解析結果保持メモリ１１４に書き込む。また、波形データ処理部１１５は、表示処理部６１と共に波形生成部を構成し、この表示処理部６１と連携して波形データを重ね書きしたデータを生成する。

具体的な波形生成部の役割としては、表示処理部６１が表示データを所定のフォーマットに変換する共に、表示メモリ７１に適宜記憶しながらデータ処理部１２０で検索したすべての結果を重ね書きする。表示メモリ７１は表示処理部６１でフォーマット変換された表示データを記憶する。表示部８１は、表示処理部６１が重ね書きした表示データ表示する。制御部９０はタイムベース２０に対してＡＤへ出力する信号の制御を行うと共に、データ処理部１２０で行なわれる表示データ処理およびデータ解析を制御する。

このように、演算処理部１２１を設けたことにより、ある条件にて切り出した複数枚の波形の演算処理を行い、特徴量、パラメータを抽出することができる。

本発明による波形解析装置の構成図である。 Edge（縁）条件にて重ね書きすることにより、波形の変化量を抽出する例である。 Cycle（サイクル）条件にて重ね書きすることにより、異常波形を抽出する例である。 width（幅）条件にて重ね書きすることにより、波形の変化量を抽出する例である。本発明の応用例の構成図である。従来の波形解析装置の構成図である。

符号の説明

１０ＡＤ
６１表示処理部
８１表示部
１１１データ取り込み部
１１２アクイジョンメモリ
１１３データ解析部
１１４解析結果保持メモリ
１１５表示データ処理部
１２１演算処理部
１２２演算結果保持メモリ

Claims

被測定波形をディジタルデータに変換するＡＤとこのディジタルデータに基づいて生成された表示データを表示する表示部を備えた波形解析装置において、
複数の波形データを記憶するアクイジョンメモリと、
前記アクイジョンメモリに取り込まれたデータを読み込むと共に、特徴量、異常波形、又は波形のパラメータの少なくともいずれかを抽出するデータ解析部と、
前記データ解析部による解析結果を記憶する解析結果保持メモリと、
前記アクイジョンメモリから波形データを読み出し、この波形データから波形生成に必要なアドレスを検出して前記解析結果保持メモリに書き込むと共に、前記解析結果保持メモリから解析結果を読み出し、これらのデータから前記波形データの各周期データを重ね書きし、または、前記波形データの各波形幅データを重ね書きてなる表示データを生成する波形生成部と、
を備えたことを特徴とする波形解析装置。