JP5632793B2 - 波形解析システム、波形解析装置およびコンピュータプログラム - Google Patents

波形解析システム、波形解析装置およびコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、波形測定器から測定データを取得し、解析を行なう波形解析装置に係り、特に、波形測定器が測定実行中であっても、取得した測定データの解析を行なうことができる波形解析装置に関する。
デジタルオシロスコープ、データレコーダ等の波形測定器は、被測定信号の測定を行ない、測定データとしてハードディスク等の補助記憶装置に保存するとともに、測定データの解析を行なって測定波形や解析結果を所定のフォーマットで内蔵する表示装置に表示する。
近年では、波形測定器に、汎用バスを介してPC(Personal Computer)を接続し、測定データをPCに取り込んで解析することも行なわれている。この場合、ユーザは、PC用に独自に解析プログラムを開発することでき、波形測定器単独では困難であった専門的な解析が可能となる、また、PCから他のシステムに解析結果を送り込むなどの応用範囲も広がり、波形測定器の利用価値を高めることができる。
図8は、波形測定器とPCとを接続した従来の波形解析システムの構成例を示すブロック図である。本図に示すように、波形解析システムは、波形測定器300と、波形解析装置として機能するPC400とを備えており、波形測定器300とPC400とは、汎用バス500を介して接続されている。
波形測定器300は、記録制御部310、補助記憶装置320、波形表示制御部340、通信制御部350を備えている。
記録制御部310は、被測定信号を入力し、測定条件にしたがった測定を行なう測定部311と、測定部311が生成した測定データを一時的に格納する波形測定用メモリ312とを備えている。補助記憶装置320は、ハードディスク等の大容量記憶装置であり、波形測定用メモリ312に格納された測定データを測定データファイル330として保存する。
波形表示制御部340は、測定データファイル330に基づいて表示用データを作成したり、基本的な波形解析演算を行なって、図示しない表示装置に表示させる。通信制御部350は、汎用バス500を介したPC400との通信を制御する。汎用バス500は、USB、Ethernet(登録商標)、GP−IB等を用いることができる。
波形解析装置として機能するPC400は、通信制御部410、測定データ解析部420、表示制御部430を備えている。
通信制御部410は、汎用バス500を介した波形測定器300との通信を制御する。測定データ解析部420は、波形測定器300の補助記憶装置320に記録されている測定データファイル330を参照し、測定データの詳細な解析を行なう。表示制御部430は、測定データ解析部420の解析結果を図示しない表示装置に表示するための処理を行なう。
特開2009−115547号公報
波形測定器300は、測定と並行して補助記憶装置320の測定データファイル330に測定データを保存するが、測定データの記録中は、波形測定器300内のバスやCPUへの負荷が高く、複雑な解析処理を行なうことは困難である。このため、波形測定器300では、測定データ記録中はメニュー操作を制限したり、測定波形の拡大縮小表示における倍率を限定する等により処理負荷を高めない工夫が行なわれている。
そこで、測定データ記録中にPC400、すなわち波形解析装置側で測定データの解析を行なうことが考えられる。しかしながら、従来は、測定が完了するまで波形解析装置で測定データの解析を行なうことはできなかった。
これは、以下の理由による。すなわち、測定データファイル330は、測定生データに加え、付随情報を記録するヘッダ部、フッタ部を備えて構成されている。ヘッダ部、フッタ部に記録される付随情報には、測定波形の概形を示すためのデータや、測定生データに高速にアクセスするためのインデックス情報や、サンプルレート・測定点数・測定開始時刻・測定終了時刻などの測定条件情報等が含まれており、これらの情報は測定データの解析に必要な情報である。
付随情報は、測定が完了しないと値が定まらない情報を含んでいるため、測定が完了して測定データが揃った段階で最終的に作成される。したがって、測定途中で測定データの解析を行なおうとしても、付随情報が確定しておらず、測定データの波形を表示させたり、目的とする波形生データにアクセスすることができない。このため、従来は、測定が完了するまで波形解析装置で測定データの解析を行なうことはできなかった。
そこで、本発明は、波形測定器から測定データを取得し、解析を行なう波形解析装置において、測定完了前に測定データの解析を行なうことができるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様である波形解析システムは、波形測定器と波形解析装置とを備えた波形解析システムであって、前記波形測定器は、測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイル作成して第1補助記憶装置に保存する記録制御部と、前記分割測定データファイルが作成されると前記波形解析装置に通知する通信制御部とを備え、前記波形解析装置は、前記通知を受信すると、作成された分割測定データファイルを取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部とを備えたことを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明の第2の態様である波形解析装置は、接続された波形測定器から測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイルを順次取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記付随情報は、保存されている分割測定データファイルに含まれる測定データへのアクセス情報、前記測定の測定条件に関する情報を含むことができる。
また、前記測定データ再構成部は、ユーザから測定データの解析指示を受け付けると、前記付随情報を作成することができる。また、前記通信制御部は、前記波形測定器から分割測定データファイルを生成した旨の通知を受信すると、通知に係る分割測定データファイルを取得することができる。また、前記通信制御部は、前記波形測定器から測定が完了した旨の通知を受信すると、前記波形測定器から付随情報を取得して、前記分割測定データファイルに関連付けることができる。
上記課題を解決するため、本発明の第3の態様であるコンピュータプログラムは、接続された波形測定器から測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイルを順次取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部とを備えた波形解析装置としてコンピュータを機能させる。
本発明によれば、波形測定器から測定データを取得し、解析を行なう波形解析装置において、測定完了前に測定データの解析を行なうことができるようになる。
本実施形態に係る波形解析システムの構成を示すブロック図である。 補助記憶装置に保存される測定データファイル130の構造について説明する図である。 暫定ヘッダ部と暫定フッタ部が付加された測定データ暫定ファイルの構成を示す図である。 本実施形態の波形解析システムの測定中の動作について説明するフローチャートである。 PCの、測定記録途中の測定データの取得と解析の状態遷移を示す図である。 測定データファイルの実装上の具体的な構成例について説明する図である。 分割測定データファイルとブロックとの関係を説明する図である。 波形測定器とPCとを接続した従来の波形解析システムの構成例を示すブロック図である。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る波形解析システムの構成を示すブロック図である。本図に示すように本実施形態に係る波形解析システムは、波形測定器10と、波形解析装置として機能するPC20とを備えており、波形測定器10とPC20とは、汎用バス30を介して接続されている。汎用バス30は、USB、Ethernet(登録商標)、GP−IB等を用いることができる。
波形測定器10は、記録制御部110、補助記憶装置120、通信制御部140を備えている。なお、波形測定器10単体でも波形表示等を行なえるように、従来と同様に波形表示制御部を備えるようにしてもよい。
記録制御部110は、被測定信号を入力し、測定条件にしたがった測定を行なって、デジタル値の測定データに変換する測定部111と、測定部111が生成した測定データを一時的に格納する波形測定用メモリ112とを備えている。
補助記憶装置120は、ハードディスク等の大容量記憶装置であり、波形測定用メモリ112に格納された測定データを測定データファイル130として保存する。通信制御部140は、汎用バス30を介したPC20との通信を制御する。補助記憶装置120は、第1補助記憶装置として機能する。
図2は、補助記憶装置120に保存される測定データファイル130の構造について説明する図である。測定データの測定ポイント数が多くなると、測定データファイル130のファイル容量も大きくなり、ファイルシステムによる制限を超えてしまうおそれがあり、また、ファイルアクセスも複雑になっていく。
そこで、波形測定器10の記録制御部110は、図2(a)に示すようなヘッダ部と測定生データとフッタ部から構成される論理測定データファイル130を、図2(b)に示すような複数のファイルに分割して補助記憶装置120に保存するようにしている。すなわち、記録制御部110は、波形測定用メモリ312に、所定時間分、所定個数分等の測定生データが格納される毎に分割測定データファイルを作成して、補助記憶装置120に保存していく。
本図の例では、論理測定データファイル130は、N個のファイルに分割され、分割測定データファイル#1、分割測定データファイル#2…分割測定データファイル#Nとして補助記憶装置120に保存されている。
各分割測定データファイルには、分割された波形生データが記録され、最初の分割測定データファイル#1の先頭にヘッダ部が付加され、最後の分割測定データファイル#Nの末尾にフッタ部が付加される。
ヘッダ部、フッタ部には、測定生データに関する付随情報が記録される。付随情報には、測定波形の概形を示すためのデータ、波形概要の画像データ、測定生データに高速にアクセスするためのインデックス情報、サンプルレート・測定点数・測定開始時刻・測定終了時刻などの測定条件情報等が含まれ、どの情報をヘッダ部、フッタ部に記録するかは設計に委ねられる。また、ヘッダ部、フッタ部のいずれか一方のみに付随情報を記録するようにしてもよいし、ヘッダ部、フッタ部を独立した1ファイルとして記録するようにしてもよい。
図1の説明に戻って、所定のコンピュータプログラムを実行することにより波形解析装置として機能するPC20は、通信制御部210、補助記憶装置220、測定データ再構成部230、測定データ解析部240、表示制御部250を備えている。なお、波形解析装置は、PCのみならず、専用装置や組込み装置等によって構成してもよい。
通信制御部210は、汎用バス30を介した波形測定器10との通信を制御する。通信制御部210は、波形測定器10における測定完了前に波形測定器10から分割測定データファイルを生成した旨の通知を受信すると、波形測定器10の補助記憶装置120から分割測定データファイルを取得する。
補助記憶装置220は、ハードディスク等の大容量記憶装置であり、通信制御部210が取得した測定完了前の分割測定データファイルを、測定データ暫定ファイル260として保存する。補助記憶装置220は、第2補助記憶装置として機能する。
測定データ再構成部230は、測定完了前に、ユーザから測定データの解析指示を受け付けると、補助記憶装置220に保存されている測定データ暫定ファイル260に基づいて、暫定的なヘッダ部とフッタ部である暫定ヘッダ部と暫定フッタ部を作成し、測定データ暫定ファイル260に付加する。
図3は、暫定ヘッダ部と暫定フッタ部が付加された測定データ暫定ファイル260の構成を示す図である。本図の例では、分割波形データファイルとして#1〜#3まで取得した状態で、測定データの解析指示を受け付けたものとする。
測定データ再構成部230は、分割波形データファイル#1〜#3に記録されている測定生データと、分割波形データファイル#1に記録されているヘッダ部を基に、暫定ヘッダ部と暫定フッタ部を作成する。そして、分割波形データファイル#1に付加されていたヘッダ部を作成した暫定ヘッダ部で更新し、分割波形データファイル#3に作成した暫定フッタ部を追記する。
すなわち、測定が完了するまで決定できなかった測定波形の概形を示すためのデータや、測定生データに高速にアクセスするためのインデックス情報や、測定点数・測定終了時刻などの測定条件情報を、分割波形データファイル#3を取得した時点の測定データを用いて暫定的に作成し、暫定ヘッダ部と暫定フッタ部とするものである。このため、暫定ヘッダ部と暫定フッタ部は、測定途中に測定データの解析を行なう度に更新される。
なお、測定開始時刻・サンプルレート等の測定開始時に決定している情報については、そのまま暫定ヘッダ部、暫定フッタ部に使用することができる。また、暫定ヘッダ部、暫定フッタ部の格納フォーマットは、従来のヘッダ部、フッタ部と同様にする。これにより、測定データ暫定ファイル260を用いて、従来と同様の手順で測定データの解析を行なうことができるようになる。
図1の説明に戻って、測定データ解析部240は、測定完了前に、ユーザから測定データの解析指示を受け付けると、補助記憶装置220に記録されている暫定ヘッダ部と暫定フッタ部が付加された測定データ暫定ファイル260を用いて、測定データの詳細な解析を行なう。なお、測定終了後に、ユーザから測定データの解析指示を受け付けた場合は、従来と同様の測定データ解析を行なう。
表示制御部250は、測定データ解析部240の解析結果を図示しない表示装置に表示するための処理を行なう。
次に、本実施形態の波形解析システムの測定中の動作について図4のフローチャートを参照して説明する。波形測定器10では、測定実行に先立ち、ヘッダ部の記録を行なう(S101)。ヘッダ部には、例えば、測定開始時刻、測定終了時刻、サンプルレート等を記録するものとする。現時点で決定しない項目については暫定値あるいは空欄とすることができる。
そして、ヘッダ部に引き続いて測定生データを波形測定用メモリ112に、順次格納していく(S102)。なお、複数チャンネルの測定データを並行して記録することもできるが、この場合の記録形式については後述する。
測定データの記録中に、所定の分割タイミングになると(S103:Yes)、記録制御部110は、波形測定用メモリ112から測定データを読み出して分割測定データファイル130を作成し、補助記憶装置120に記録する(S104)。所定の分割タイミングは、例えば、所定数の測定データの記録毎、所定時間毎等とすることができる。
分割測定データファイル130を生成すると、波形測定器10の通信制御部140は、汎用バス30を介して、PC20に分割測定データファイル130を生成した旨を通知する(S105)。この際に、何番目の分割測定データファイル130を生成したかの情報や格納アドレス情報等を含めるようにしてもよい。
波形測定器10から、分割測定データファイル130を生成した旨を通知されたPC20の通信制御部210は、汎用バス30を介して波形測定器10の補助記憶装置120から、生成された分割測定データファイル130を取得して補助記憶装置220に測定データ暫定ファイル260として記録する(S201)。
以上の処理を測定が完了するまで繰り返す(S106:Yes)。したがって、PC20は、波形測定器10で分割測定データファイル130が生成される度に、生成された分割測定データファイル130を取得して測定データ暫定ファイル260として記録する。
測定途中において、PC20がユーザから測定データの解析指示を受け付けた場合(S202:Yes)、測定データ再構成部230は、その時点で補助記憶装置220に記録されている測定データ暫定ファイル260を参照して、暫定ヘッダ部を作成し、測定データ暫定ファイル260の暫定ヘッダ部を更新する(S203)。また、その時点で補助記憶装置220に記録されている測定データ暫定ファイル260を参照して、暫定フッタ部を作成し、測定データ暫定ファイル260に暫定フッタ部を付加する(S204)。
そして、更新された暫定ヘッダ部と付加された暫定フッタ部を含んだ測定データ暫定ファイル260を用いて測定データの解析を行なう。これにより、波形解析装置として機能するPC20は、測定完了前に測定データの解析を行なうことができるようになる。
波形測定器10での測定が完了すると(S106:Yes)、記録制御部110は、最終的な測定結果にしたがって、ヘッダ部を更新し(S107)、フッタ部を記録する(S108)。そして、波形測定器10の通信制御部140は、汎用バス30を介して、PC20に測定が完了した旨を通知する(S109)。
波形測定器10から、測定が完了した旨を通知されたPC20は、補助記憶装置220に記録している測定データ暫定ファイル260と、波形測定器10の補助記憶装置120に保存されている測定データファイル130との同期処理を行なう(S205)。ただし、PC20において測定データの解析中であれば、解析対象のデータの整合性を保つために、解析が終了するのを待って同期処理を行なうようにする。
同期処理は、例えば、測定データ暫定ファイル260の暫定ヘッダ部、暫定フッタ部を測定データ暫定ファイル260のヘッダ部、フッタ部で書き換えることにより行なうことができる。このとき、ヘッダ部を含む1番目の分割測定データファイルとフッタ部を含む最後の分割測定データごと置き換えるようにしてもよい。同期処理により、波形測定器10に保存されている測定データファイル130と、PC20に保存されている測定データ暫定ファイル260とは同一となる。このため、従来と同様のデータ解析を行なうことができる。
図5は、PC20の、測定記録途中の状態遷移を示す図である。本図は、UML(Unified Modeling Language)に準じて表記したものである。波形測定器10で測定、記録を開始すると、PC20は、分割測定データファイル生成通知待ちの状態(S303)に遷移する。その後、波形測定器10から分割測定データファイル生成通知を受け取ると、分割測定データファイルの受信を開始し、分割測定データファイル受信中の状態(S304)に遷移する(S311)。そして、分割測定データファイル受信完了後に、分割測定データファイル生成通知待ちの状態(S303)に戻る(S312)。
1以上の分割測定データファイルを受信すると、解析開始指示(S313)に対する処理が可能となる。すなわち、受信した分割測定データファイルを再構成して、暫定ヘッダと暫定フッタを生成することで解析処理を行なう。測定完了通知を受け取ると、同期化処理を行ない、その後、転送完了状態(S302)に遷移する(S314)。
次に、測定データファイル130の実装上の具体的な構成例について説明する。本例では、1つの測定データファイル130に複数チャンネルの測定生データを記録する場合を例に説明する。この場合、測定データファイル130は、図6(a)に示すように、ヘッダ部と測定データ部とフッタ部とから構成し、測定データ部を複数のブロックに分割する。各ブロックは、ブロックヘッダと測定生データとを含んでいる。なお、ブロックは、データ記録の単位であり、保存単位の分割測定データファイルとは異なる概念である。もちろん、分割測定データファイルとブロックとを対応させるようにしてもよい。
図6(b)は記録するチャンネル数をCH1、CH2、CH3の3つとした場合のブロックヘッダと測定生データの構成例を示している。本図に示すように、ブロックヘッダには、各チャンネルのブロック内の記録点数が記録され、測定生データには、測定データがチャンネル毎に時系列で記録される。
また、測定データファイル130のヘッダ部には、各チャンネルの測定データ1個あたりデータサイズを測定データサイズテーブルとして記録しておくようにする。
測定データファイル130をこのように構成することで、分割測定データファイルを取得したPC20は、完全に参照できるブロックヘッダから測定データサイズテーブルを更新することで、目的とする測定生データの総数が判明し、測定生データにアクセスすることができるようになる。
図7は、分割測定データファイルを、ブロックとは無関係に設定した場合の様子を示している。この場合、測定データの解析は、完全に参照できるブロックを対象に行なうものとする。例えば、分割測定データファイル#1を生成した時点では、ブロック#1が完全に参照できるため、ブロック#1の測定データが解析可能となる。また、分割測定データファイル#2を生成した時点では、ブロック#3まで完全に参照できるため、ブロック#3までの測定データが解析可能となる。
分割測定データファイルの分割数が少ないと、測定途中において分割測定データファイルの取得回数が減るため解析可能なブロック数が少なくなる。このため、分割測定データファイルのデータサイズを小さくして分割数を増やすとともにブロックサイズを小さくすることで、頻繁に分割測定データファイルの取得を行ない、解析可能なブロック数を増やすことができる。この場合、波形測定器10の処理負荷が高くなるため、例えば、測定予定時間と分割予定数とから、1つの分割測定データファイルに費やす予測時間を算出し、その値が所定の基準値よりも短い場合には、PC20が、分割測定データファイルの取得を間欠的、例えば、分割測定データファイルの生成通知に対して1回おきに分割測定データファイルの取得を行なうようにすることで、波形測定器10の処理負荷増大を防ぐことができる。
また、本実施形態の波形解析システムは、測定途中で電源遮断等が生じて測定データの保存が完了しなかった場合であっても、途中までの測定データへのアクセスや解析が行なえるようなる。すなわち、従来は、測定途中の電源遮断等によって測定が完了しなかった場合、付随情報が作成されないため、解析を行なうことができなかったが、本実施形態のPC20では、測定途中において分割測定データファイルを取得して暫定ヘッダ部と暫定フッタ部とを付加するようにしているため、それらの付随情報を用いて、測定が完了しなかった測定データの解析を行なうことができる。
10…波形測定器、20…PC(波形解析装置)、30…汎用バス、110…記録制御部、111…測定部、112…波形測定用メモリ、120…補助記憶装置、130…測定データファイル、140…通信制御部、210…通信制御部、220…補助記憶装置、230…測定データ再構成部、240…測定データ解析部、250…表示制御部、260…測定データ暫定ファイル、300…波形測定器、310…記録制御部、311…測定部、312…波形測定用メモリ、320…補助記憶装置、330…測定データファイル、340…波形表示制御部、350…通信制御部、400…PC(波形解析装置)、410…通信制御部、420…測定データ解析部、430…表示制御部、500…汎用バス

Claims (7)

  1. 波形測定器と波形解析装置とを備えた波形解析システムであって、
    前記波形測定器は、
    測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイル作成して第1補助記憶装置に保存する記録制御部と、
    前記分割測定データファイルが作成されると前記波形解析装置に通知する通信制御部とを備え、
    前記波形解析装置は、
    前記通知を受信すると、作成された分割測定データファイルを取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、
    前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、
    前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部とを備えたことを特徴とする波形解析システム。
  2. 接続された波形測定器から測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイルを順次取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、
    前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、
    前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部と、を備えたことを特徴とする波形解析装置。
  3. 前記付随情報は、
    保存されている分割測定データファイルに含まれる測定データへのアクセス情報、前記測定の測定条件に関する情報を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の波形解析装置。
  4. 前記測定データ再構成部は、
    ユーザから測定データの解析指示を受け付けると、前記付随情報を作成することを特徴とする請求項2または3に記載の波形解析装置。
  5. 前記通信制御部は、
    前記波形測定器から分割測定データファイルを生成した旨の通知を受信すると、通知に係る分割測定データファイルを取得することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の波形解析装置。
  6. 前記通信制御部は、
    前記波形測定器から測定が完了した旨の通知を受信すると、前記波形測定器から付随情報を取得して、前記分割測定データファイルに関連付けることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の波形解析装置。
  7. 接続された波形測定器から測定中に連続的に得られる測定データを所定の単位で記録した分割測定データファイルを順次取得して第2補助記憶装置に保存する通信制御部と、
    前記第2補助記憶装置に保存されている分割測定データファイルに基づいて、波形解析に用いる付随情報を作成して前記分割測定データファイルに関連付ける測定データ再構成部と、
    前記付随情報を用いて前記分割測定データファイルに含まれる測定データの解析を行なう測定データ解析部とを備えた波形解析装置としてコンピュータを機能させるコンピュータプログラム。
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