JP5450268B2

JP5450268B2 - 波形表示装置および波形表示方法

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Publication number: JP5450268B2
Application number: JP2010129702A
Authority: JP
Inventors: 裕徳桜井; 力山口; 圭一田口; 康良鎌田
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: JP2011257169A

Description

本発明は、第１パラメータの変化に対する第２パラメータの変化を示す被測定波形を第１パラメータ軸および第２パラメータ軸で構成される座標平面内に表示させる波形表示装置および波形表示方法に関するものである。

この種の波形表示装置として、下記特許文献１に開示された波形表示装置（スペクトラムアナライザ）が知られている。この波形表示装置は、測定可能な全周波数帯域（フル周波数スパン）を予め複数帯域に分割し、かつその各分割帯域に対し、適切な周波数分解能を決定する中間周波通過帯域幅を与えて、これらの組を記憶手段に記憶する。また、この波形表示装置は、記憶手段からその各組を順次取出して、その分割帯域を掃引し、かつその通過帯域幅の中間周波フィルタを通して取出し、その時の検波出力レベルの最大値を検索し、その最大レベルとその時の周波数とを一時記憶する。さらに、この波形表示装置は、全分割帯域についての掃引が終了した後、得られた各最大レベルとその周波数のうちで最もレベルが高い最大レベルとその周波数を検索し、検索したその周波数やそのレベルを波形と共に表示部に表示する。

特開平１１−２８１６８４号公報（第４−５頁、第１−４図）

ところで、この種の波形表示装置には、波形の形状を判りやすく表示する機能として波形をレベル方向に任意の倍率で拡大表示または縮小表示する機能が一般的に備えられている。この場合、複数種類の波形を切り替えて表示させる際には、切り替えの度に倍率の設定変更を行う必要があり煩雑である。このため、出願人は、倍率を自動的に設定する機能を備えた波形表示装置を既に開発している。この機能を備えた波形表示装置では、波形におけるレベル方向の最大値と最小値とを検索して、検索した最大値をレベル方向のスケールの上端部の値（上限値）として規定すると共に、検索した最小値をレベル方向のスケールの下端部の値（下限値）として規定し、下限値から上限値までの値（レベル差）に対応させてレベル方向に沿って波形を拡大表示または縮小表示している。しかしながら、出願人が開発しているこの波形表示装置では、例えば、図４に一点鎖線で示すような全体としてフラットなスペクトル波形Ｗｓを上記の機能を用いて倍率を自動的に設定して表示させたときには、同図に実線で示すように、スペクトル波形Ｗｓがレベル方向に高い倍率で拡大表示されることとなる。このため、例えば、波形全体としてのおおよその形状を把握したいときには、全体としてはフラットなスペクトル波形Ｗｓが高い倍率での拡大表示によってレベルが大きく変化するスペクトル波形Ｗｓとして表示されることに起因して、却って波形全体の形状を把握し難くなることがあり、この点の改善が望まれている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、波形全体の形状を容易に把握させ得る波形表示装置および波形表示方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の波形表示装置は、第１パラメータについての第１パラメータ軸および第２パラメータについての第２パラメータ軸で構成される座標平面内において当該第１パラメータの変化に対する当該第２パラメータの変化を示す被測定波形を当該第２パラメータ軸の下限値および上限値を規定して表示させる処理部を備え、前記処理部は、前記座標平面内に表示させる前記被測定波形における前記第２パラメータの最大値および最小値を特定すると共に、前記最大値および前記最小値の平均値の絶対値にＮ（Ｎは正数）を乗じた乗算値を当該最大値に加算した第１の値と当該最小値から当該乗算値を減算した第２の値とを求め、前記第１の値を前記上限値として規定すると共に、前記第２の値を前記下限値として規定する。

また、請求項２記載の波形表示装置は、請求項１記載の波形表示装置において、前記Ｎの値を任意に設定可能に構成されている。

また、請求項３記載の波形表示方法は、第１パラメータについての第１パラメータ軸および第２パラメータについての第２パラメータ軸で構成される座標平面内において当該第１パラメータの変化に対する当該第２パラメータの変化を示す被測定波形を当該第２パラメータ軸の下限値および上限値を規定して表示させる波形表示方法であって、前記座標平面内に表示させる前記被測定波形における前記第２パラメータの最大値および最小値を特定すると共に、前記最大値および前記最小値の平均値の絶対値にＮ（Ｎは正数）を乗じた乗算値を当該最大値に加算した第１の値と当該最小値から当該乗算値を減算した第２の値とを求め、前記第１の値を前記上限値として規定すると共に、前記第２の値を前記下限値として規定する。

請求項１記載の波形表示装置および請求項３記載の波形表示方法では、第１パラメータ軸および第２パラメータ軸で構成される座標平面内において第１パラメータの変化に対する第２パラメータの変化を示す被測定波形を第２パラメータ軸の下限値および上限値を規定して表示させる際に、座標平面内に表示させる被測定波形における第２パラメータの最大値および最小値を特定すると共に、最大値および最小値の平均値の絶対値にＮを乗じた乗算値を最大値に加算した第１の値と最小値から乗算値を減算した第２の値とを求め、第１の値を上限値として規定すると共に、第２の値を下限値として規定する。この場合、最大値を上限値として規定し、最小値を下限値として規定している従来の波形表示装置では、最大値と最小値との差分値が下限値から上限値までの差分値に一致しているため、最大値と最小値との差分値が僅かで全体としてはフラットな被測定波形であるにも拘わらず、第２パラメータが大きく変化する被測定波形として表示される結果、被測定波形の全体的な形状の把握が困難なことがある。これに対して、この波形表示装置および波形表示方法では、上限値および下限値を上記のように規定するため、下限値から上限値までの差分値を最大値と最小値との差分値よりも十分に大きくすることができる。したがって、この波形表示装置および波形表示方法によれば、最大値と最小値との差分値が僅かな被測定波形をフラットな状態で表示させることができるため、被測定波形の全体的な形状を容易に把握させることができる。

また、請求項２記載の波形表示装置によれば、Ｎの値を任意に設定可能に構成したことにより、最大値と最小値との差分値に応じてＮの値を変更することができるため、例えば、最大値と最小値との差分値が小さい被測定波形を表示させる際にはＮの値を小さい値とし、最大値と最小値との差分値が大きい被測定波形を表示させる際にはＮの値を大きい値とすることで、最大値と最小値との差分値の大小に拘わらず被測定波形の全体的な形状を容易に把握させることができる。

波形表示装置１の構成を示すブロック図である。波形表示装置１における表示形態を説明する説明図である。波形表示処理５０のフローチャートである。従来の波形表示装置における表示形態を説明する説明図である。

以下、波形表示装置および波形表示方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、波形表示装置１の構成について、図面を参照して説明する。なお、図２に示すように、周波数軸１３（第１パラメータ軸に相当し、この例ではＸ軸）およびレベル軸１４（第２パラメータ軸に相当し、この例ではＹ軸）で構成される座標平面（ＸＹ平面）内における周波数（第１パラメータに相当する）の変化に対する物理量（例えば、インピーダンス）のレベル（第２パラメータに相当する）の変化を示すスペクトル波形Ｗｓを被測定波形の一例として挙げて説明する。

図１に示す波形表示装置１は、処理部２、記憶部３、操作部４および表示部５を備え、入力した波形データＤｓに基づくスペクトル波形Ｗｓを表示部５に表示可能に構成されている。また、本例では、１つの波形データＤｓは、一例として、スペクトル波形Ｗｓのレベルを示すレベルデータと、このレベルデータが測定された周波数を示す周波数データとを有して構成されている。

処理部２は、ＣＰＵおよび内部メモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、波形データＤｓの記憶処理を実行すると共に、操作部４から入力される動作指示Ｓｓに基づいて、スペクトル波形Ｗｓを表示部５に表示させる波形表示処理を実行する。また、処理部２は、波形表示処理において後述する倍率特定処理を実行する。記憶部３は、半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive ）などを備えて構成されて、波形データＤｓを記憶すると共に、処理部２のワークメモリとして機能する。また、記憶部３には、処理部２のための動作プログラムが予め記憶されている。操作部４は、例えば、キーボードやタッチパネルなどで構成されて、処理部２に対する動作指示Ｓｓを出力する。

表示部５は、一例としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）で構成されている。また、この表示部５は、処理部２によって実行される波形表示処理に従い、図２に示すように、その画面上における波形表示枠１２内に、波形データＤｓで表されるスペクトル波形Ｗｓを表示する共に、波形表示枠１２における下辺を周波数軸１３（第１パラメータ軸）とし、波形表示枠１２における左辺をレベル軸１４（第１パラメータ軸）として、スペクトル波形Ｗｓを表示する。また、表示部５は、処理部２によって実行される倍率特定処理において指定された倍率（縮小率）で、レベル軸１４に沿ってスペクトル波形Ｗｓを縮小して表示する。なお、「倍率」とは、表示部５に表示させるレベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差に対するスペクトル波形Ｗｓにおける最大のレベル（以下、「最大値Ａ」ともいう）と最小のレベル（以下、「最小値Ｂ」ともいう）のレベル差の比率をいうものとする（図２参照）。

また、表示部５は、倍率特定処理において用いられる設定値Ｎを入力させるための入力用画面を表示する。この場合、設定値Ｎは、スペクトル波形Ｗｓを表示させる際のレベル軸１４に沿った縮小（圧縮）の程度を指定するために任意に設定可能な正数（０よりも大きい数）であって、この設定値Ｎの値が大きいほどスペクトル波形Ｗｓがレベル軸１４に沿って縮小されて（圧縮された状態で）表示される。

次に、波形表示装置１の動作について、波形表示方法と併せて、図面を参照して説明する。

作動状態において、処理部２は、波形データＤｓの入力待ちの状態に移行する。処理部２は、この状態において、外部から波形データＤｓが供給されたときには、記憶処理を実行して、波形データＤｓを入力すると共に、入力した波形データＤｓを記憶部３に記憶させる。また、処理部２は、この記憶処理が完了した後、操作部４からの動作指示Ｓｓの入力を待つ入力待ちの状態に移行する。

次いで、処理部２は、この状態において操作部４から波形表示開始の動作指示Ｓｓを入力したときには、図３に示す波形表示処理５０を実行する。この波形表示処理５０では、処理部２は、設定値Ｎを入力させるための入力用画面を表示部５に表示させて（ステップ５１）、入力待ちの状態に移行する。この状態において操作部４から設定値Ｎが入力されたときには、処理部２は、入力された設定値Ｎを内部メモリに記憶する。

続いて、処理部２は、表示部５に表示させる（表示対象の）スペクトル波形Ｗｓに対応する波形データＤｓを記憶部３から読み出す（ステップ５２）。次いで、処理部２は、倍率特定処理を実行する（ステップ５３）。この倍率特定処理では、処理部２は、読み出した波形データＤｓに含まれているレベルデータに基づき、表示部５に表示させるスペクトル波形Ｗｓにおける最大値Ａおよび最小値Ｂを特定して内部メモリに記憶する。

続いて、処理部２は、表示部５に表示させるレベル軸１４の上限値Ｌｍａｘおよび下限値Ｌｍｉｎを規定する。具体的には、処理部２は、次の（１）式によって算出される値（第１の値）を上限値Ｌｍａｘとして規定し、次の（２）式によって算出される値（第２の値）を下限値Ｌｍｉｎとして規定する。
Ｌｍａｘ＝Ａ＋ａｂｓ（（Ａ＋Ｂ）／２）×Ｎ・・・・（１）式
Ｌｍｉｎ＝Ｂ−ａｂｓ（（Ａ＋Ｂ）／２）×Ｎ・・・・（２）式
なお、上記の（１）式および（２）式において、「Ａ」は最大値Ａ、「Ｂ」は最小値Ｂ、「Ｎ」は設定値Ｎをそれぞれ表し、「ａｂｓ」は絶対値を表している。上記（１）式から、最大値Ａおよび最小値Ｂの平均値の絶対値に設定値Ｎを乗じた乗算値を最大値Ａに加算した値（第１の値）が算出され、上記（２）式から、最大値Ａおよび最小値Ｂの平均値の絶対値に設定値Ｎを乗じた乗算値を最小値Ｂから減算した値（第２の値）が算出される。

次いで、処理部２は、周波数軸１３を下辺とし、第１の値が上限値Ｌｍａｘでかつ第２の値が下限値Ｌｍｉｎであるレベル軸１４を左辺とする波形表示枠１２内に収まるようにスペクトル波形Ｗｓを表示させるための、下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでの値（レベル差）に対応するレベル軸１４方向の倍率を特定して内部メモリに記憶する。

続いて、処理部２は、図２に示すように、読み出した波形データＤｓに基づくスペクトル波形Ｗｓを特定した倍率で波形表示枠１２内に表示させる（ステップ５４）。これにより、波形表示処理が完了し、処理部２は、操作部４からの動作指示Ｓｓの入力を待つ入力待ちの状態に移行する。

ここで、一例として、表示対象のスペクトル波形Ｗｓの最大値Ａが１０．１で最小値Ｂが９．９であり、設定値Ｎとして０．１が入力されたとする。この際には、処理部２は、上記（１）式から算出した第１の値としての１１．１を上限値Ｌｍａｘとして規定し、上記（２）式から算出した第２の値としての８．９を下限値Ｌｍｉｎとして規定する。つまり、処理部２は、図２に示すように、周波数軸１３軸を下辺とし、上限値Ｌｍａｘが１１．１でかつ下限値Ｌｍｉｎが８．９であるレベル軸１４を左辺とする波形表示枠１２内にスペクトル波形Ｗｓが収まるように、下限値Ｌｍｉｎ（８．９）から上限値Ｌｍａｘ（１１．１）までのレベル差２．２に対応するレベル軸１４方向の倍率を特定する。この例では、下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差が２．２で、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が０．２であるため、処理部２は、倍率を０．２／２．２≒０．０９（約９％）と特定する

この場合、出願人が開発している従来の波形表示装置では、図４に示すように、最大値Ａ（１０．１）をレベル軸１４の上限値Ｌｍａｘとして規定し、最小値Ｂ（９．９）をレベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎとして規定している。つまり、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差がレベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差に一致している。このため、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が０．２程度の全体としては比較的フラットなスペクトル波形Ｗｓであるにも拘わらず、波形表示枠１２の下辺から上辺までレベルが大きく変化するスペクトル波形Ｗｓとして表示される。これに対して、この波形表示装置１では、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が０．２であり、下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差が２．２である。つまり、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が、レベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差の９％程度であるため、図２に示すように、波形表示枠１２の下辺から上辺まで間の９％程度の範囲内でレベルが変化する全体としてはフラットなスペクトル波形Ｗｓとして表示される。このため、この波形表示装置１では、スペクトル波形Ｗｓが全体としてフラットであることを容易に把握させることが可能となっている。

次に、設定値Ｎを変更してスペクトル波形Ｗｓを表示させる際には、操作部４を用いて波形表示開始を指示し、処理部２に波形表示処理５０を実行させる。この場合、表示対象のスペクトル波形Ｗｓの最大値Ａおよび最小値Ｂが上記したレベルで、設定値Ｎとして０．２が入力されたとすると、処理部２は、第１の値としての１２．１を上限値Ｌｍａｘとして規定し、第２の値としての７．９を下限値Ｌｍｉｎとして規定して、両者のレベル差４．２に対応するレベル軸１４方向の倍率を特定する。この場合、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が０．２であり、下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差が４．２であるため、処理部２は、倍率を０．２／４．２≒０．０５（約５％）と特定する。つまり、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が、レベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差の５％程度であるため、波形表示枠１２の下辺から上辺まで間の５％程度の範囲内でレベルが変化するさらにフラットなスペクトル波形Ｗｓとして表示される。

このように、この波形表示装置１および波形表示方法では、周波数軸１３およびレベル軸１４で構成される座標平面内においてレベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎおよび上限値Ｌｍａｘを規定してスペクトル波形Ｗｓを表示させる際に、表示させる（表示対象の）スペクトル波形Ｗｓの最大値Ａおよび最小値Ｂを特定すると共に、最大値Ａおよび最小値Ｂの平均値の絶対値に設定値Ｎを乗じた乗算値を最大値Ａに加算した第１の値と最小値Ｂから乗算値を減算した第２の値とを求め、第１の値を上限値Ｌｍａｘとして規定すると共に、第２の値を下限値Ｌｍｉｎとして規定する。この場合、最大値Ａを上限値Ｌｍａｘとして規定し、最小値Ｂを下限値Ｌｍｉｎとして規定している従来の波形表示装置では、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差がレベル軸１４の下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差に一致しているため、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が僅かで全体としてはフラットなスペクトル波形Ｗｓであるにも拘わらず、レベルが大きく変化するスペクトル波形Ｗｓとして表示される結果、スペクトル波形Ｗｓの全体的な形状の把握が困難なことがある。これに対して、この波形表示装置１および波形表示方法では、上限値Ｌｍａｘおよび下限値Ｌｍｉｎを上記のように規定するため、下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘまでのレベル差を最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差よりも十分に大きくすることができる。したがって、この波形表示装置１および波形表示方法によれば、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が僅かなスペクトル波形Ｗｓをフラットな状態で表示させることができるため、スペクトル波形Ｗｓの全体的な形状を容易に把握させることができる。

また、この波形表示装置１によれば、設定値Ｎを任意に設定可能に構成したことにより、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差に応じて設定値Ｎを変更することができるため、例えば、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が小さいスペクトル波形Ｗｓを表示させる際には設定値Ｎを小さい値とし、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差が大きいスペクトル波形Ｗｓを表示させる際には設定値Ｎを大きい値とすることで、最大値Ａと最小値Ｂとのレベル差の大小に拘わらずスペクトル波形Ｗｓの全体的な形状を容易に把握させることができる。

なお、第１パラメータ軸としての周波数軸１３および第２パラメータ軸としてのレベル軸１４で構成される座標平面内において第１パラメータとしての周波数の変化に対する第２パラメータとしての物理量（上記の例では、インピーダンス）のレベルの変化を示す被測定波形としてのスペクトル波形Ｗｓを表示させる際に適用する例について上記したが、第２パラメータとしての電圧値、電流値、電力値、抵抗値および温度などの各種の物理量のレベルの変化を示す波形を表示させる際に適用することができるのは勿論である。また、第１パラメータ軸としての時間軸およびレベル軸１４で構成される座標平面内において、電圧値、電流値、電力値、抵抗値、インピーダンスおよび温度などの各種の物理量のレベルを第２パラメータとして、その第２パラメータについての経時変化を示す波形を表示させる際に適用することができるのも勿論である。

また、信号波形（被測定波形）を波形データＤｓに変換するデータ変換部を備えた構成として、アナログ信号としての信号波形を入力する構成とすることもできる。また、設定値Ｎを任意に入力可能とした構成例について上記したが、予め複数の設定値Ｎが規定され、その中から任意の設定値Ｎを選択可能とする構成を採用することもできる。また、設定値Ｎが予め設定された値に固定されている構成を採用することもできる。

１波形表示装置
２処理部
３記憶部
５表示部
１３周波数軸
１４レベル軸
Ａ最大値
Ｂ最小値
Ｄｓ波形データ
Ｌｍａｘ上限値
Ｌｍｉｎ下限値
Ｎ設定値
Ｗｓスペクトル波形

Claims

第１パラメータについての第１パラメータ軸および第２パラメータについての第２パラメータ軸で構成される座標平面内において当該第１パラメータの変化に対する当該第２パラメータの変化を示す被測定波形を当該第２パラメータ軸の下限値および上限値を規定して表示させる処理部を備え、
前記処理部は、前記座標平面内に表示させる前記被測定波形における前記第２パラメータの最大値および最小値を特定すると共に、前記最大値および前記最小値の平均値の絶対値にＮ（Ｎは正数）を乗じた乗算値を当該最大値に加算した第１の値と当該最小値から当該乗算値を減算した第２の値とを求め、前記第１の値を前記上限値として規定すると共に、前記第２の値を前記下限値として規定する波形表示装置。
前記Ｎの値を任意に設定可能に構成されている請求項１記載の波形表示装置。
第１パラメータについての第１パラメータ軸および第２パラメータについての第２パラメータ軸で構成される座標平面内において当該第１パラメータの変化に対する当該第２パラメータの変化を示す被測定波形を当該第２パラメータ軸の下限値および上限値を規定して表示させる波形表示方法であって、
前記座標平面内に表示させる前記被測定波形における前記第２パラメータの最大値および最小値を特定すると共に、前記最大値および前記最小値の平均値の絶対値にＮ（Ｎは正数）を乗じた乗算値を当該最大値に加算した第１の値と当該最小値から当該乗算値を減算した第２の値とを求め、前記第１の値を前記上限値として規定すると共に、前記第２の値を前記下限値として規定する波形表示方法。