JP5717332B2 - ディジタルオシロスコープ - Google Patents

Description

本発明は、ディジタルオシロスコープに関し、特に、取り込んだ波形データをサイクルに分割し、サイクル単位で波形パラメータに関する情報を表示するディジタルオシロスコープに関する。

取り込んだ大量の波形データをサイクルに分割して、あらかじめユーザによって指定された波形パラメータをサイクル単位で算出するディジタルオシロスコープが知られている。波形パラメータは、例えば、電圧波形データについての実効値、ピークｔｏピーク値、平均値としたり、電圧波形データと電流波形データとについての電力損失等とすることができる。

このようなディジタルオシロスコープでは、算出されたサイクル単位の波形パラメータをグラフ化して、波形と並べて表示することが行なわれている。図７は、波形パラメータとして実効値が指定され、サイクル単位の波形パラメータのグラフと波形とが並べられて表示されている表示画面の例を示している。ここで、サイクル単位の波形パラメータのグラフをサイクルトレンドと称するものとする。

図７に示した例では、画面２１０に波形表示領域２１１と、サイクルトレンド表示領域２１２とが上下に配置されている。波形表示領域２１１と、サイクルトレンド表示領域２１２とは横軸である時間軸が共通になっており、波形のサイクル幅と波形パラメータ値とに対応した形状のサイクルトレンドが表示されている。具体的には、波形データが７つのサイクルを含み、次第に周期と実効値が大きくなるように変化しているのに対応して、サイクルトレンドは７段階で幅と高さとが次第に大きくなるような階段形状で示されている。

特開２００１−３１８１１０号公報

従来の波形パラメータの表示方法は、サイクル単位の波形パラメータがサイクルトレンドとしてグラフで表示されるようになっているため、波形パラメータの変化傾向を把握するのには有益である。

しかしながら、波形パラメータの具体的な数値を参照するためには、例えば、カーソルが示す箇所の数値あるいはカーソル間の差分値を表示するカーソル測定機能を用いる必要があった。このため、複数のサイクルについて波形パラメータの数値を参照したい場合には、ユーザがカーソル移動操作を何度も行なわなくてはならず、使い勝手が十分とはいえなかった。

また、多数のサイクルについて波形パラメータを算出すると、サイクルトレンドが密集して表示されることになり、例えば、基準値以上の波形パラメータを有するサイクルを検出したい場合等の使い勝手が十分ではなかった。

そこで、本発明は、取り込んだ波形データをサイクルに分割し、サイクル単位で波形パラメータに関する情報を表示するオシロスコープにおいて、波形パラメータに関する情報を直接的に把握できるようにすることにより使い勝手を向上させ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の態様であるディジタルオシロスコープは、波形データを取り込む波形データ入力処理部と、前記取り込んだ波形データをサイクルに分割するサイクル分割部と、算出する波形パラメータの指定を受け付ける波形パラメータ指定受付部と、前記分割されたサイクル毎に前記指定された波形パラメータを算出する波形パラメータ算出部と、を備えたディジタルオシロスコープであって、前記波形データに基づく波形を表示した領域と、前記波形に含まれる各サイクルの時間幅に対応させて、前記算出されたサイクル毎の波形パラメータの値を表示した領域とを含む表示画面を生成する表示制御部を備えたことを特徴とする。

本発明の態様では、ユーザが、算出された波形パラメータを数値で直接的に把握できるようになるため、ディジタルオシロスコープの使い勝手が向上することになる。

前記波形パラメータに関する条件の設定を受け付ける表示設定受付部をさらに備え、前記表示制御部は、算出された波形パラメータが前記条件を満たすサイクルを強調表示するようにしてもよい。

上記課題を解決するため、本発明の第２の態様であるディジタルオシロスコープは、波形データを取り込む波形データ入力処理部と、前記取り込んだ波形データをサイクルに分割するサイクル分割部と、算出する波形パラメータの指定を受け付ける波形パラメータ指定受付部と、前記分割されたサイクル毎に前記指定された波形パラメータを算出する波形パラメータ算出部と、を備えたディジタルオシロスコープであって、前記波形パラメータに関する条件の設定を受け付ける表示設定受付部と、前記波形データに基づく波形を表示した領域と、前記条件を満たす波形パラメータのサイクルであることを示す図形を、前記波形に含まれるサイクルの時間幅に対応させて表示した領域とを含む表示画面を生成する表示制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の態様では、ユーザが、条件を満たす波形パラメータのサイクル視覚的に直接把握できるようになるため、ディジタルオシロスコープの使い勝手が向上することになる。

いずれの場合も、前記表示制御部は、前記算出された波形パラメータのグラフを、前記波形に含まれるサイクルの時間幅に対応させて表示した領域を前記表示画面に含めることができる。

本発明によれば、取り込んだ波形データをサイクルに分割し、サイクル単位で波形パラメータに関する情報を表示するオシロスコープにおいて、波形パラメータに関する情報を直接的に把握できるようになり、使い勝手を向上させることができる。

本実施形態に係るディジタルオシロスコープの構成を示すブロック図である。 ディジタルオシロスコープの波形表示動作について説明するフローチャートである。 本実施形態のディジタルオシロスコープの表示画面の例を示す図である。 本実施形態のディジタルオシロスコープの表示画面の例を示す図である。 本実施形態のディジタルオシロスコープの表示画面の例を示す図である。 本実施形態のディジタルオシロスコープの表示画面の例を示す図である。 従来のディジタルオシロスコープの表示画面の例を示す図である。

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、本実施形態に係るディジタルオシロスコープの構成を示すブロック図である。本図に示すように、ディジタルオシロスコープ１００は、波形データ入力処理部１０、サイクル分割部２０、操作受付部３０、波形パラメータ算出部４０、表示制御部５０、表示部６０を備えている。

波形データ入力処理部１０は、アナログ波形データを入力し、レベル調整、サンプリング等の処理を施してディジタル波形データに変換する。また、波形データ入力部１０は、ＲＡＭ等の記憶装置によって構成される波形データ保持部１１を備えており、変換したディジタル波形データを格納する。なお、波形データ入力部１０は、ディジタル波形データを直接入力して格納するようにしてもよい。

サイクル分割部２０は、波形データ保持部１１に格納されている波形データを解析して、サイクル（周期）に分割する。サイクルへの分割は従来技術を用いることができ、例えば、波形データのヒストグラムを作成するとともに、波形データの極大値、極小値を算出すること等で各サイクルの開始点・終了点を検出することができる。

操作受付部３０は、ユーザから操作を受け付けるユーザインタフェースであり、ノブ、スイッチ、キー等を備えて構成することができる。本実施形態において、操作受付部３０は、表示する波形パラメータの指定を受け付ける波形パラメータ指定受付部３１と、表示項目や表示範囲、強調表示等の設定を受け付ける表示設定受付部３２とを備えている。ここで、強調表示は、条件を満たした波形パラメータを有するサイクルを強調して表示する機能である。

波形パラメータ算出部４０は、波形データ保持部１１に格納されている波形データについて、波形パラメータ指定受付部３１が受け付けた波形パラメータの算出を、サイクル分割部２０が分割したサイクル単位で行なう。例えば、波形パラメータが実効値であれば、実効値の算出をサイクル毎に行ない、波形パラメータが平均値であれば、平均値の算出をサイクル毎に行なう。

表示制御部５０は、表示設定受付部３２が受け付けた表示設定にしたがって、波形データ保持部１１に格納されている波形データ、波形パラメータ算出部４０が算出した波形パラメータ等の表示画面を生成する。

表示部６０は、液晶表示装置、ＣＲＴ等の表示装置であり、表示制御部５０が生成した表示画面を表示する。なお、表示部６０は、ディジタルオシロスコープ１００の外部に備えるようにしてもよい。

次に、本実施形態におけるディジタルオシロスコープ１００の波形表示動作例について図２のフローチャートを参照して説明する。

ディジタルオシロスコープ１００の波形パラメータ指定受付部３１は、波形や波形パラメータの表示に先立ち、ユーザから、算出する波形パラメータの指定を受け付ける（Ｓ１０１）。波形パラメータは、波形データを解析して得られる値であり、電圧波形データについての実効値、ピークｔｏピーク値、平均値、オーバーシュート、立ち上がり時間等としたり、電圧波形データと電流波形データとについての電力損失等とすることができる。もちろん、これらに限られない。

また、表示設定受付部３２が、ユーザから、分解能、メモリ長、表示項目、強調表示等の観測や表示に関する設定を受け付ける（Ｓ１０２）。本実施形態では、表示項目として、サイクルトレンドの表示の有無、波形パラメータ数値表示の有無等の設定を受け付けることができるものとする。

強調表示は、上述のように条件を満たした波形パラメータを有するサイクルを強調表示する機能であり、ユーザは、本処理において強調表示する条件の設定を行なうことができる。条件は、例えば、波形パラメータの値が設定した基準値以上であるとしたり、波形パラメータの値が設定した範囲に含まれる等とすることができる。

次いで、波形データ入力処理１０が、解析対象の波形データを取り込む（Ｓ１０３）。取り込んだ波形データは、ディジタル変換して波形データ保持部１１に格納する。本実施形態では、波形データを一旦波形データ保持部１１に取り込んでから波形パラメータの算出等の解析を行なうが、リアルタイムで処理を行なうようにしてもよい。また、取り込む波形データは１つに限られない。例えば、同期した電圧の波形データと電流の波形データとを取り込んで、波形パラメータとして消費電力を算出したり、電力損失を算出することもできる。

なお、波形パラメータの指定受付処理（Ｓ１０１）、表示設定受付処理（Ｓ１０２）、波形データの取込処理（Ｓ１０３）は、ユーザの操作に基づくため、処理順序は限定されない。例えば、波形データを読み込んでから波形パラメータの指定を受け付けるようにしてもよい。

波形データを取り込むと、サイクル分割部２０が、あらかじめ定められたアルゴリズムにしたがって、取り込んだ波形データをサイクルに分割する（Ｓ１０４）。そして、波形パラメータ算出部４０が、処理（Ｓ１０１）で指定された波形パラメータをサイクル単位で算出する（Ｓ１０５）。波形パラメータの算出は、分割されたすべてのサイクルについて行なう（Ｓ１０６）。

全サイクルについて波形パラメータの算出を終えると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、表示制御部５０が、表示設定受付処理（Ｓ１０２）で受け付けた表示設定にしたがって、波形・波形パラメータ情報の表示制御を行なう（Ｓ１０７）。ここで、波形パラメータ情報は、波形グラフのサイクル幅に対応して表示するものとし、表示設定によって波形パラメータの数値表示が指定されている場合には、算出された波形パラメータの数値を画面上に直接表示する。これにより、ユーザはサイクル毎の波形パラメータの値を即座に把握することができるようになり、ディジタルオシロスコープの使用勝手が向上することになる。

図３および図４は、波形データとして７サイクル分の電圧データを読み込み、波形パラメータとして実効値を算出したときの表示画面例を示している。

図３は、表示項目として波形データとサイクルトレンドと波形パラメータ数値とが指定された場合の表示画面例である。本図に示すように画面１１０には、波形データ表示領域１１１と、サイクルトレンド表示領域１１２と、波形パラメータ表示領域１１３とが配置されている。

波形パラメータ表示領域１１３には、波形のサイクル幅に対応した矩形が表示され、それぞれの矩形内に波形パラメータの算出結果が数値表示されている。このため、ユーザはそれぞれの波形パラメータをカーソル等で指示することなく、サイクル毎の波形パラメータの値を直接的に取得することができる。なお、本図では省略しているが、画面中には、波形データの平均値、最大値、最小値、表示単位等の一般的な情報を含めることができる。

図４は、さらに、強調表示の条件として、「波形パラメータの値が１．６Ｖ以上」が設定されている場合の表示画面例である。本図に示すように、画面１２０の波形パラメータ表示領域１２３では、１．６Ｖ以上という条件を満たす６番目と７番目のサイクルの波形パラメータが強調表示されている。これにより、ユーザは所望の条件を満たす波形パラメータを有するサイクルを容易に確認することができるようになる。

なお、強調表示は、表示色を変えたり、数値のフォントやサイズを変えたり、種々の方法を採用することができる。また、強調表示は、波形データ表示領域１２１内の対応するサイクル、サイクルトレンド表示領域１２２内の対応するサイクルについて行なうようにしてもよい。

図５および図６は、スイッチング損失を測定するために、波形データとして８９０サイクル分の電圧データと電流データとを読み込み、波形パラメータとしてスイッチングの際の電力損失を算出したときの表示画面例を示している。

図５の例では、表示項目として波形データとサイクルトレンドとが指定されており、サイクル数が多いため波形パラメータ数値表示は指定されてない。なお、表示サイクルの数に応じて波形パラメータ数値表示の有無を自動的に切り替えるようにしてもよい。また、図５の例では、強調表示の条件として、損失が大きいサイクルを検出するために、「波形パラメータの値が１２３ｐＷｈ以上」が設定されているものとする。

本図に示すように画面１３０には、８９０サイクル分の電圧波形と電流波形とが重畳されて表示された波形データ表示領域１３１と、８９０サイクル分のサイクルトレンドが表示されたサイクルトレンド表示領域１３２と、条件を満たす波形パラメータに対応するサイクルが強調表示された波形パラメータ表示領域１３３とが配置されている。

本例のように、取り込んだ波形データのサイクル数が多い場合には、サイクルトレンドが密集して表示されるため、条件を満たす波形パラメータを有するサイクルを検出するのは一般に困難である。しかしながら、本実施形態では所望の条件を満たす波形パラメータを有するサイクルを強調表示することができるため、ユーザは容易に条件を満たすサイクルを検出することができるようになる。

図６は、波形パラメータの一部を拡大表示するとともに、拡大された範囲に対応するサイクルトレンドと波形パラメータとを表示した画面例を示している。本図の例では、表示項目として波形データとサイクルトレンドと波形パラメータ数値とが設定されているものとする。ただし、上述のように、表示サイクルの数に応じて波形パラメータ数値表示の有無を自動的に切り替えるようにしてもよい。

本図に示すように画面１４０では、波形データ表示領域１４１の拡大領域１４５に対応した範囲の波形データが拡大表示領域１４２に表示されている。拡大領域１４５は、ユーザの操作により範囲、位置を調整することができる。拡大表示領域１４２に表示されている波形のうち、実線は電圧波形を示し、破線は電流波形を示しているものとする。

そして、波形パラメータとして指定された、電圧波形と電流波形とから算出される電力損失値のグラフがサイクルトレンド表示領域１４３に表示されている。さらに、算出された波形パラメータの数値が波形パラメータ表示領域１４４にサイクル幅に対応した矩形に囲われて表示されている。また、強調表示の条件である１２３ｐＷｈ以上の波形パラメータが強調表示されている。

これにより、ユーザは所望の条件を満たす波形パラメータを有するサイクルを容易に発見することができるとともに、その波形パラメータの値を直接的に把握することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、取り込んだ波形データをサイクルに分割し、サイクル単位で波形パラメータに関する情報を表示するディジタルオシロスコープにおいて、波形パラメータに関する情報を直接的に把握できるようになり、ディジタルオシロスコープの使い勝手が向上する。

１０…波形データ入力処理
１１…波形データ保持部
２０…サイクル分割部
３０…操作受付部
３１…波形パラメータ指定受付部
３２…表示設定受付部
４０…波形パラメータ算出部
５０…表示制御部
６０…表示部
１００…ディジタルオシロスコープ

Claims (3)

1. 波形データを取り込む波形データ入力処理部と、
   前記取り込んだ波形データをサイクルに分割するサイクル分割部と、
   算出する波形パラメータの指定を受け付ける波形パラメータ指定受付部と、
   前記分割されたサイクル毎に前記指定された波形パラメータを算出する波形パラメータ算出部と、を備えたディジタルオシロスコープであって、
   前記波形データに基づく波形を表示した領域と、前記波形に含まれる各サイクルの時間幅に対応させて、前記算出されたサイクル毎の波形パラメータの値を表示した領域とを含む表示画面を生成する表示制御部と、
   前記波形パラメータに関する条件の設定を受け付ける表示設定受付部とを、備え、
   前記表示制御部は、算出された波形パラメータが前記条件を満たすサイクルの波形パラメータの値を表示した領域を強調表示することを特徴とするディジタルオシロスコープ。
2. 前記表示制御部は、表示するサイクルの数に応じて、サイクル毎の波形パラメータの値表示の有無を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のディジタルオシロスコープ。
3. 前記表示制御部は、前記算出された波形パラメータのグラフを、前記波形に含まれるサイクルの時間幅に対応させて表示した領域を前記表示画面に含めることを特徴とする請求項１または２に記載のディジタルオシロスコープ。