JP6265687B2 - 波形測定器 - Google Patents

Description

本発明は、波形測定器に関し、詳しくは、リアルタイム演算機能を有する波形測定器の測定精度の改善に関するものである。

波形測定器の一種に、リアルタイムで演算を行いながら、その演算結果を波形記録とともに残すように構成されたものがある。図５は、このような従来の波形測定器の構成例を示すブロック図である。

図５において、アナログ入力信号はアンプ１に入力され、あらかじめ設定されたレンジに応じてゲイン調整されて正規化され、Ａ／Ｄ変換器２に入力されてデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器２の出力信号は、エッジ検出部３に入力されるとともに測定データとして演算部４に入力される。

エッジ検出部３は、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号に基づいてアナログ入力信号のゼロクロス立ち上がりを検出する。エッジ検出信号は、演算部４に演算タイミング信号として入力される。

演算部４には、必要に応じて他チャネルの測定データも入力される。演算部４は、エッジ検出部３から入力される演算タイミング信号にしたがって、波形データおよび必要に応じて他チャネルの測定データに基づき、リアルタイムで測定周期ごとにたとえばＲＭＳ（実効値）や有効電力などを演算する。これらの演算結果は、メモリ制御部５を介して波形メモリ６に格納される。

波形メモリ６に格納された演算結果は、あらかじめ設定された所定の表示形態で、表示制御部７を介して表示部８に表示される。

演算部４は、１周期ごとにリアルタイム演算を行うのにあたり、エッジ検出部３で周期の終わり（連続波形のサイクルバイサイクルの場合、次の周期の始まり）を検出してから前の周期の演算を行う。たとえばＲＭＳ演算の場合、サイクルの始点（ゼロクロス立ち上がり）を検知してから測定値の２乗の積算を開始し、次のサイクルの始点（ゼロクロス立ち上がり）を検知することによりサイクル時間を求めて積算値をサイクル時間で除算し、さらに√演算を行うことによりＲＭＳを求める。

このようなリアルタイム演算によれば、連続的にアナログ入力信号波形が入力されるときには、１周期の遅れで演算が行われることになる。

図６は、図５の動作説明図である。図６において、時刻ｔ₁でエッジ検出部３によるゼロクロス検出が行われて演算部４による演算結果が更新され、時刻ｔ₁を周期の終わりとする周期Ｔの波形データに基づく演算が実行される。

特開２０１１−１９６９２７号公報

しかし、図５の構成によれば、アナログ入力信号波形が止まった時刻ｔ_２ではゼロクロス検出を行うことができず、演算結果の更新が行われない。このため、アナログ入力信号波形が止まる１周期前のデータが更新されずに残り続けることになる。

たとえば自動車のモータを評価する場合には、モータが停止してもアナログ入力信号波形が止まる１周期前の電力値の演算結果が残ることとなり、電力量を計測する場合には問題となる。

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、リアルタイム演算機能に波形停止予測機能を設けることにより、アナログ入力信号の波形停止と判断した場合には強制的に演算データを更新して、より実動作に近いリアルタイム演算結果を得ることができる波形測定器を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
リアルタイム演算機能を有する波形測定器において、
アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
アナログ入力信号の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれかのゼロクロスを検出することによりエッジ検出信号を出力するエッジ検出部と、
前記エッジ検出信号に基づき、前記アナログ入力信号の前回の周期に対してあらかじめ設定した整数倍時間に前記エッジ検出信号が検出されない場合に、前記アナログ入力信号の停止を予測し、停止予測信号を出力する入力停止予測部と、
前記エッジ検出信号を演算タイミング信号として前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づき所定の演算を行う演算部とを具備し、
前記入力停止予測部の前記停止予測信号に基づき前記演算部の演算結果を所定値に設定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の波形測定器において、
前記入力停止予測部は、前記演算部の演算結果を０に設定することを特徴とする。

これらにより、アナログ入力信号波形が停止した場合であっても、より実動作に近いリアルタイム演算結果を得ることができる波形測定器を実現できる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 図１における入力停止予測部９の動作説明図である。 図１の全体動作説明図である。 本発明に基づく演算波形表示例図である。 従来の波形測定器の構成例を示すブロック図である。 図５の動作説明図である。

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図１と図５の相違点は、図１には入力停止予測部９を設けていることである。

入力停止予測部９は、エッジ検出部３の出力信号に基づいてアナログ入力信号の停止を予測するもので、あらかじめ設定された所定の時間内にアナログ入力信号のゼロクロスエッジが検出されないと、停止予測パルスを演算部４に出力する。

演算部４に入力停止予測部９から停止予測パルスが入力されると、演算部４は格納されている前回の演算結果を強制的にあらかじめ設定されている所定の値（たとえば０）に更新する。

図１において、図５と同様に、アナログ入力信号はアンプ１に入力され、あらかじめ設定されたレンジに応じてゲイン調整されて正規化され、Ａ／Ｄ変換器２に入力されてデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換器２の出力信号は、エッジ検出部３に入力されるとともに測定データとして演算部４に入力される。

エッジ検出部３は、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号に基づいてアナログ入力信号のゼロクロス立ち上がりを検出する。エッジ検出信号は、演算部４に演算タイミング信号として入力されるとともに、入力停止予測部９にも入力される。

演算部４には、必要に応じて他チャネルの測定データも入力される。演算部４は、エッジ検出部３から入力される演算タイミング信号にしたがって、波形データおよび必要に応じて他チャネルの測定データに基づき、リアルタイムで測定周期ごとにたとえばＲＭＳ（実効値）や有効電力などを演算する。

これらの演算結果はメモリ制御部５を介して波形メモリ６に格納され、波形メモリ６に格納された演算結果はあらかじめ設定された所定の表示形態で表示制御部７を介して表示部８に表示される。

入力停止予測部９は、エッジ検出部３の出力信号を常時監視している。エッジ検出部３からのエッジ信号が、前回の周期Ｔに対してあらかじめ設定した整数倍時間検出できなかった場合にはアナログ入力信号の停止状態と判断して、停止予測パルスを演算部４に出力する。

図２は入力停止予測部９の動作説明図であり、（ａ）はアナログ入力信号、（ｂ）は停止パルスを示している。図２では、入力停止予測部９の監視時間として周期Ｔの２倍を設定した例を示しているが、任意の値を設定できるようにしておく。

図２において、アナログ入力信号は、前回の周期Ｔに続く周期のゼロクロス立ち上がりから１／２周期が経過した時点で停止したままであり、今回の周期のゼロクロス立ち上がりから周期２Ｔ以上の時間が経過するまでの間、エッジ検出部３はエッジを検出していない。そこで、入力停止予測部９は、アナログ入力信号の停止状態と判断して、停止予測パルスを演算部４に出力する。

演算部４は、入力停止予測部９から停止予測パルスが入力されると、前述のように、演算部４に格納されている前回の演算結果を強制的にあらかじめ設定されている所定の値（たとえば０）に更新する。

図３は図１の全体動作説明図であり、（ａ）はアナログ入力信号、（ｂ）は演算結果、（ｃ）はエッジ検出パルス、（ｄ）は停止予測パルスを示している。

図３において、アナログ入力信号の区間Ａの演算結果は、エッジ検出部３のエッジ検出パルスａに基づいて演算され、その演算結果は表示部８に表示される。アナログ入力信号が０になってあらかじめ設定された所定時間エッジ検出部３でエッジが検出されないと、入力停止予測部９が演算部４に停止予測パルスｂを出力する。演算部４は停止予測パルスｂが入力されることにより所定の演算を行い、演算結果を更新する。

図４は、本発明に基づく演算波形表示例図である。図４では、停止予測パルス検出時の演算値を停止状態であるとして、強制的に０にした場合の表示例を示している。

なお、上記実施例では、実効値を演算する例について説明したが、演算項目は実効値に限るものではなく、有効電力、皮相電力、無効電力などの各種電力値の演算にも適用できる。

また、上記実施例では、停止予測パルス発生後の演算結果を強制的に０にする場合について説明したが、必ずしも０でなくてもよい。

さらに、たとえば入力停止予測部６に、停止予測パルス発生後、一定間隔でパルスを発生するような回路を設けて、停止予測後の挙動を観測、演算するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、アナログ入力信号波形が停止した場合であっても、より実動作に近い演算精度の高いリアルタイム演算結果を得ることができる波形測定器を実現できる。

１ アンプ
２ Ａ／Ｄ変換器
３ エッジ検出部
４ 演算部
５ メモリ制御部
６ 波形メモリ
７ 表示制御部
８ 表示部
９ 入力停止予測部

Claims (2)

1. リアルタイム演算機能を有する波形測定器において、
   アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   アナログ入力信号の立ち上がりおよび立ち下がりのいずれかのゼロクロスを検出することによりエッジ検出信号を出力するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出信号に基づき、前記アナログ入力信号の前回の周期に対してあらかじめ設定した整数倍時間に前記エッジ検出信号が検出されない場合に、前記アナログ入力信号の停止を予測し、停止予測信号を出力する入力停止予測部と、
   前記エッジ検出信号を演算タイミング信号として前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づき所定の演算を行う演算部とを具備し、
   前記入力停止予測部の前記停止予測信号に基づき前記演算部の演算結果を所定値に設定することを特徴とする波形測定器。
2. 前記入力停止予測部は、前記演算部の演算結果を０に設定することを特徴とする請求項１に記載の波形測定器。