JP6512592B2

JP6512592B2 - measuring device

Info

Publication number: JP6512592B2
Application number: JP2014245992A
Authority: JP
Inventors: 俊也上野; 宏企小林; 浩崇釼持
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2034-12-04
Also published as: JP2016109514A

Description

本発明は、測定対象信号の周波数を測定する測定装置、および測定した周波数に基づいて周波数レンジを自動的に選択して測定対象信号の電気的物理量を測定する測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring device that measures the frequency of a signal to be measured, and a measuring device that automatically selects a frequency range based on the measured frequency to measure the electrical physical quantity of the signal to be measured.

この種の測定装置として、下記の特許文献１において本願出願人が開示した周波数測定装置が知られている。この周波数測定装置は、切替え可能な複数の周波数測定レンジを有し、被測定交流信号中からその周波数測定レンジ範囲内の信号成分を通過させるフィルタ回路と、このフィルタ回路を介して得られた信号から上記の周波数測定レンジの適否を判定するレンジ判定回路と、このレンジ判定回路からの出力に基づいて上記の周波数測定レンジを切替えるフィルタレンジ制御回路と、上記の周波数測定レンジ範囲内の周波数データを表示する表示手段とを備えている。この場合、レンジ判定回路は被測定信号が現在選択されている周波数測定レンジ範囲外である場合には、フィルタレンジ制御回路を介して現行の周波数測定レンジをその上位レンジもしくは下位レンジに向けて順次切替える。 As a measurement apparatus of this type, a frequency measurement apparatus disclosed by the present applicant in Patent Document 1 below is known. This frequency measurement apparatus has a plurality of switchable frequency measurement ranges, and a filter circuit for passing signal components within the frequency measurement range from among the AC signal to be measured, and a signal obtained through this filter circuit. And a filter range control circuit for switching the frequency measurement range based on the output from the range determination circuit, and frequency data within the above frequency measurement range. And display means for displaying. In this case, when the signal to be measured falls outside the currently selected frequency measurement range range, the range determination circuit sequentially moves the current frequency measurement range toward the upper range or lower range via the filter range control circuit. Switch.

この構成により、この周波数測定装置では、周波数測定レンジが１つずつその上位レンジもしくは下位レンジに向けて順次切り替えられるため、入力信号の周波数が最下位レンジから最高レンジまでに入っている値であれば、適切な周波数測定レンジでの測定が可能になっている。 With this configuration, in this frequency measurement apparatus, the frequency measurement range is sequentially switched toward the upper range or the lower range one by one, so that the frequency of the input signal should be within the range from the lowest range to the highest range. For example, measurement at an appropriate frequency measurement range is possible.

特開平７−２４４０９５号公報（第２−３頁、第１−２図）JP-A-7-244095 (page 2-3, FIG. 1-2)

ところで、上記した周波数測定装置には、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、直流電圧から所望の周波数の交流電圧を生成するインバータ装置では、生成される交流電圧に、上記の所望の周波数としての基本周波数成分だけでなく、直流電圧をスイッチングする際のスイッチング周波数（キャリア周波数）成分が含まれている。このため、この周波数測定装置には、このインバータ装置で生成される交流電圧の周波数を測定する際に、このキャリア周波数を基本周波数と誤認して、誤った周波数測定レンジとフィルタ回路とを選択する場合（つまり、正しい周波数を測定できない場合）があるという改善すべき課題が存在している。 By the way, the following problems to be improved exist in the above-mentioned frequency measurement device. That is, in an inverter device that generates an AC voltage of a desired frequency from a DC voltage, not only the fundamental frequency component as the above-described desired frequency but also a switching frequency (carrier Frequency) component is included. For this reason, when measuring the frequency of the AC voltage generated by the inverter device, the frequency measuring device misidentifies the carrier frequency as the fundamental frequency and selects the wrong frequency measuring range and the filter circuit. There is a problem to be improved that there are cases (that is, when the correct frequency can not be measured).

本発明は、かかる課題を改善するためになされたものであり、基本周波数成分以外の周波数成分を含む測定対象信号の周波数を正確に測定可能な測定装置、およびこの測定した周波数に基づいて選択した適切な周波数レンジで測定対象信号の電気的物理量を正確に測定し得る測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and a measuring device capable of accurately measuring the frequency of a signal to be measured including frequency components other than the fundamental frequency component, and selected based on the measured frequency. It is a main object of the present invention to provide a measuring device capable of accurately measuring the electrical physical quantity of a signal to be measured in an appropriate frequency range.

上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、選択可能な複数の周波数レンジのうちの対応する周波数レンジに応じた通過帯域をそれぞれ有して、入力されている測定対象信号に含まれる周波数成分のうちの当該通過帯域に含まれる周波数成分のみを通過させると共に、隣接する前記周波数レンジのうちの低周波側の周波数レンジの前記通過帯域が高周波側の前記通過帯域に含まれるように構成された複数のフィルタ回路と、前記測定対象信号の基本波についての周波数の上限周波数値を指定する操作部と、前記複数の周波数レンジのうちの選択されている周波数レンジに対応する前記フィルタ回路を通過した前記周波数成分の周波数値を検出して検出周波数値として出力する周波数検出部と、前記検出周波数値および前記上限周波数値のうちのいずれか低い値を前記基本波についての仮基本周波数値として決定する周波数仮決定処理、前記選択されている周波数レンジの前記通過帯域よりも前記仮基本周波数値を含むより低い前記通過帯域の前記周波数レンジが存在するときには当該周波数レンジに対応する前記フィルタ回路に切り替えることで当該周波数レンジを選択する周波数レンジ選択処理、および前記検出周波数値が前記上限周波数値以下であるかを判別する判別処理を、当該判別処理において前記検出周波数値が前記上限周波数値以下であると判別するまで繰り返して、当該上限周波数値以下になったときの当該検出周波数値を前記基本波についての本来の基本周波数値として測定する処理部とを備えている。 In order to achieve the above object, the measurement apparatus according to claim 1 is included in the input measurement target signal, each having a pass band according to the corresponding frequency range among the plurality of selectable frequency ranges. Only the frequency component included in the pass band of the frequency components is passed, and the pass band of the frequency range on the low frequency side of the adjacent frequency ranges is included in the pass band on the high frequency side. A plurality of filter circuits, an operation unit for specifying an upper limit frequency value of a frequency of a fundamental wave of the signal to be measured, and the filter circuit corresponding to a selected frequency range of the plurality of frequency ranges. A frequency detection unit that detects the frequency value of the frequency component that has passed and outputs the detected frequency value as a detected frequency value; the detected frequency value and the upper limit frequency value A frequency tentative determination process of determining any one of the lower values as a tentative fundamental frequency value for the fundamental wave; a passband of the passband lower than the passband of the selected frequency range that includes the tentative fundamental frequency value Frequency range selection processing for selecting the frequency range by switching to the filter circuit corresponding to the frequency range when the frequency range exists, and determination processing for determining whether the detected frequency value is less than or equal to the upper limit frequency value Are repeated until it is determined in the determination process that the detected frequency value is equal to or less than the upper limit frequency value, and the detected frequency value when the detected frequency value falls below the upper limit frequency value is the original fundamental frequency value for the fundamental wave. And a processing unit to measure.

請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記処理部は、前記本来の基本周波数値を測定したときの前記周波数レンジに対応する前記フィルタ回路を通過した前記周波数成分に基づいて、前記測定対象信号についての電気的物理量を測定する The measuring device according to claim 2 is the measuring device according to claim 1, wherein the processing unit transmits the frequency component that has passed through the filter circuit corresponding to the frequency range when the original fundamental frequency value is measured. Based on the electrical physical quantity of the signal to be measured

請求項１記載の測定装置では、処理部が、測定対象信号の基本波についての仮基本周波数値として決定する周波数仮決定処理、選択されている周波数レンジの通過帯域よりも仮基本周波数値を含むより低い通過帯域の周波数レンジを選択する周波数レンジ選択処理、および検出周波数値が上限周波数値以下であるかを判別する判別処理を、この判別処理において検出周波数値が上限周波数値以下であると判別するまで繰り返して、上限周波数値以下になったときの検出周波数値を測定対象信号の基本波についての本来の基本周波数値として測定する。 In the measurement apparatus according to claim 1, the processing unit performs temporary frequency determination processing in which the processing unit determines the temporary fundamental frequency value of the fundamental wave of the measurement target signal, and includes the temporary fundamental frequency value more than the passband of the selected frequency range. Frequency range selection processing for selecting a lower passband frequency range and determination processing for determining whether the detected frequency value is less than or equal to the upper limit frequency value are determined in this determination process that the detected frequency value is less than or equal to the upper limit frequency value The detection frequency value when the frequency is less than or equal to the upper limit frequency value is repeatedly measured as the original fundamental frequency value of the fundamental wave of the signal to be measured.

したがって、この測定装置によれば、例えば、インバータ装置の出力信号が測定対象信号であるときのように、この測定対象信号の基本波についての本来の基本周波数値の周波数成分以外に変調周波数成分が含まれている場合であっても、この変調周波数成分の周波数値よりも低く、かつこの基本波の周波数成分の周波数よりも高い上限周波数値を操作部で指定することにより、本来の正しい基本周波数値を測定することができる。 Therefore, according to this measuring apparatus, for example, as in the case where the output signal of the inverter device is the signal to be measured, the modulation frequency component is other than the frequency component of the fundamental frequency value of the fundamental wave of the signal to be measured. Even if it is included, the original correct fundamental frequency can be obtained by designating, with the operation unit, an upper limit frequency value lower than the frequency value of this modulation frequency component and higher than the frequency of this fundamental wave frequency component. The value can be measured.

また、請求項２記載の測定装置によれば、本来の基本周波数値を通過帯域に含む周波数レンジのうちの最も低い（狭い）周波数レンジが自動的に選択されるため、不要な周波数成分が最も良好に除去された状態でフィルタ部を通過した周波数成分に基づいて、測定対象信号の電気的物理量を高い精度で測定することができる。 Further, according to the measuring apparatus of the second aspect, the lowest (narrow) frequency range of the frequency range including the original fundamental frequency value in the pass band is automatically selected, so unnecessary frequency components are the most frequent. The electrical physical quantity of the signal to be measured can be measured with high accuracy on the basis of the frequency component that has passed through the filter section in the well-removed state.

測定装置１の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a measuring device 1; 測定装置１の周波数測定処理５０での動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining the operation of the frequency measurement process 50 of the measurement apparatus 1;

以下、測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the measuring apparatus will be described with reference to the attached drawings.

最初に、測定装置の構成について、図面を参照して説明する。 First, the configuration of the measuring apparatus will be described with reference to the drawings.

図１に示す測定装置としての測定装置１は、一例として、サンプリング部２、フィルタ部３、周波数検出部４、処理部５、操作部６、記憶部７および出力部８を備え、複数の周波数レンジから選択された１つの周波数レンジを用いて、入力される測定対象信号Ｓ１についての基本周波数値ｆｒｅを測定すると共に、この測定した基本周波数値ｆｒｅに基づいて測定対象信号Ｓ１についての電気的物理量を測定するように構成されている。本例では電気的物理量の一例として、測定対象信号Ｓ１としての交流信号についての周波数スペクトルＦＳを測定する例を挙げて説明するが、電気的物理量は周波数スペクトルＦＳに限定されるものではない。 The measuring device 1 as the measuring device shown in FIG. 1 includes, as an example, a sampling unit 2, a filter unit 3, a frequency detection unit 4, a processing unit 5, an operation unit 6, a storage unit 7, and an output unit 8 The fundamental frequency value fre for the input measurement object signal S1 is measured using one frequency range selected from the range, and the electrical physical quantity for the measurement object signal S1 based on the measured fundamental frequency value fre Is configured to measure. In this example, an example of measuring the frequency spectrum FS of an AC signal as the measurement target signal S1 is described as an example of the electrical physical quantity, but the electrical physical quantity is not limited to the frequency spectrum FS.

サンプリング部２は、一例として、Ａ／Ｄ変換器を備えて構成されて、入力している１つの測定対象信号Ｓ１をサンプリングクロック（測定対象信号Ｓ１の周波数よりも十分に高い周波数のクロック）でサンプリングすることにより、その瞬時値を示す瞬時値データＤ１を出力する。 The sampling unit 2 includes, as one example, an A / D converter, and uses one sampling target signal S1 being input as a sampling clock (clock having a frequency sufficiently higher than the frequency of the measurement target signal S1). By sampling, instantaneous value data D1 indicating the instantaneous value is output.

フィルタ部３は、複数の周波数レンジのうちの対応する周波数レンジに応じた通過帯域をそれぞれ有する複数（周波数レンジと同数）のフィルタ回路１１で構成されている。本例では一例として、フィルタ部３は、第１周波数レンジ（ＤＣ〜２００Ｈｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜２００Ｈｚ）を有するフィルタ回路１１ａ、第２周波数レンジ（２００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜１ｋＨｚ）を有するフィルタ回路１１ｂ、第３周波数レンジ（１ｋＨｚ〜５ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜５ｋＨｚ）を有するフィルタ回路１１ｃ、および第４周波数レンジ（５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜２０ｋＨｚ）を有するフィルタ回路１１ｄの４つのフィルタ回路１１で構成されている。また、本例ではフィルタ部３は、デジタルフィルタで構成されていることから、処理部５から入力された設定データＤｓｅｔにより、上記した仕様の４つのフィルタ回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（特に区別しないときには、フィルタ回路１１ともいう）を構成する。 The filter unit 3 includes a plurality of (the same number of frequency ranges) filter circuits 11 each having a pass band corresponding to the corresponding frequency range among the plurality of frequency ranges. In this example, as an example, the filter unit 3 has a filter circuit 11a having a pass band (DC to 200 Hz) corresponding to the first frequency range (DC to 200 Hz), and a pass band corresponding to the second frequency range (200 Hz to 1 kHz) A filter circuit 11b having (DC to 1 kHz), a filter circuit 11c having a passband (DC to 5 kHz) corresponding to the third frequency range (1 to 5 kHz), and a pass corresponding to the fourth frequency range (5 to 20 kHz) It is comprised by the four filter circuits 11 of the filter circuit 11d which has a zone | band (DC-20 kHz). Further, in the present example, since the filter unit 3 is configured by a digital filter, the four filter circuits 11a, 11b, 11c, and 11d of the above specification are distinguished by the setting data Dset input from the processing unit 5 (in particular When not, the filter circuit 11 is configured.

また、各フィルタ回路１１は、入力されている測定対象信号Ｓ１（本例では、測定対象信号Ｓ１の瞬時値データＤ１）に含まれる周波数成分のうちのその通過帯域に含まれる周波数成分のみを通過させる（具体的には、この周波数成分の瞬時値を示す瞬時値データＤ２）を通過させる。また、各フィルタ回路１１の通過帯域は、上記したように、隣接するいずれの２つの周波数レンジにおいても、低周波側の周波数レンジの通過帯域が高周波側の通過帯域に含まれるように構成されている。例えば、隣接する第３周波数レンジおよび第４周波数レンジにおいて、低周波側の第３周波数レンジの通過帯域（ＤＣ〜５ｋＨｚ）が高周波側の第４周波数レンジの通過帯域（ＤＣ〜２０ｋＨｚ）に含まれるように構成されている。 Further, each filter circuit 11 passes only the frequency component included in the pass band among the frequency components included in the input measurement target signal S1 (in this example, the instantaneous value data D1 of the measurement target signal S1). (Specifically, instantaneous value data D2 indicating the instantaneous value of this frequency component) is passed. Further, the pass band of each filter circuit 11 is configured such that the pass band of the low frequency side frequency range is included in the high frequency side pass band in any two adjacent frequency ranges as described above. There is. For example, in the adjacent third frequency range and fourth frequency range, the pass band (DC to 5 kHz) of the third frequency range on the low frequency side is included in the pass band (DC to 20 kHz) of the fourth frequency range on the high frequency side Is configured as.

また、フィルタ部３は、処理部５によって制御されることにより、各フィルタ回路１１のうちの処理部５で選択された任意の１つのフィルタ回路１１のみが機能して、このフィルタ回路１１で瞬時値データＤ１に対するフィルタリング処理（瞬時値データＤ２の出力）を実行することが可能に構成されている。 Further, the filter unit 3 is controlled by the processing unit 5 so that only one arbitrary filter circuit 11 selected by the processing unit 5 of the respective filter circuits 11 functions, It is configured to be able to execute filtering processing (output of instantaneous value data D2) for value data D1.

なお、本例では、各フィルタ回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、対応する周波数レンジに応じた通過帯域のフィルタ回路の一例として、上記したように、対応する周波数レンジの上限周波数値（２００Ｈｚ、１ｋＨｚ、５ｋＨｚ、２０ｋＨｚ）をそれぞれの通過帯域の上限周波数値とするローパスフィルタ回路で構成されているが、測定対象信号Ｓ１の最低周波数値（例えば数Ｈｚから十数Ｈｚまでの所定の低周波数値）が予め決まっているときには、この最低周波数値をそれぞれの通過帯域の共通の下限周波数値とし、対応する周波数レンジの上限周波数値をそれぞれの通過帯域の上限周波数とするバンドパスフィルタで構成することもできる。 In this example, as described above, each filter circuit 11a, 11b, 11c, 11d is an upper limit frequency value (200 Hz of the corresponding frequency range) as an example of the passband filter circuit according to the corresponding frequency range. The low-pass filter circuit that uses 1 kHz, 5 kHz, and 20 kHz as the upper limit frequency value of each passband, but the lowest frequency value of the measurement target signal S1 (for example, a predetermined low frequency value from several Hz to several tens Hz) When the) is predetermined, configure this band pass filter with the lowest frequency value as the common lower limit frequency value of each passband and the upper limit frequency value of the corresponding frequency range as the upper limit frequency of each passband. You can also.

周波数検出部４は、フィルタ部３を構成する複数のフィルタ回路１１のうちの１つのフィルタ回路１１（複数の周波数レンジのうちの選択されている１つの周波数レンジに対応する１つのフィルタ回路１１）を通過した瞬時値データＤ２に基づいて、この瞬時値データＤ２で示される周波数成分の周波数値を検出して検出周波数値ｆｄｅｔとして出力する周波数検出処理を実行する。 The frequency detection unit 4 selects one of the plurality of filter circuits 11 constituting the filter unit 3 (one filter circuit 11 corresponding to one selected frequency range among a plurality of frequency ranges) The frequency detection processing is performed to detect the frequency value of the frequency component indicated by the instantaneous value data D2 based on the instantaneous value data D2 that has passed through and to output the detected frequency value as the detection frequency value fdet.

具体的には、周波数検出部４は、瞬時値データＤ２に基づいて予め規定された単位時間当たりのこの周波数成分の波形数（または零クロスポイント）を検出すると共に、検出した波形数（または零クロスポイント）とこの単位時間とに基づいて、この周波数成分の検出周波数値ｆｄｅｔを検出する周波数検出処理を実行する。なお、周期を検出することも周波数値を検出することと等価であるため、本例において周波数値を検出することには周期を検出することが含まれるものとする。また、周波数検出部４は、検出した検出周波数値ｆｄｅｔを処理部５に出力する。 Specifically, the frequency detection unit 4 detects the number of waveforms (or zero crossing points) of this frequency component per unit time defined in advance based on the instantaneous value data D2, and detects the number of detected waveforms (or zero). Based on the cross point) and the unit time, frequency detection processing is performed to detect the detected frequency value fdet of this frequency component. Since detecting a cycle is also equivalent to detecting a frequency value, detecting a frequency value in this example includes detecting the cycle. Further, the frequency detection unit 4 outputs the detected detection frequency value fdet to the processing unit 5.

処理部５は、例えばコンピュータを用いて構成されて、フィルタ部３から出力される瞬時値データＤ２（選択している周波数レンジに対応するフィルタ回路１１を通過した周波数成分を示す瞬時値データＤ２）を予め決められた期間（測定対象信号Ｓ１の１周期分以上の期間）分だけ記憶部７に記憶させると共に、この瞬時値データＤ２に基づいて測定対象信号Ｓ１についての周波数スペクトルＦＳを算出（測定）して記憶部７に記憶させるスペクトル算出処理を実行する。 The processing unit 5 is configured using, for example, a computer, and instantaneous value data D2 output from the filter unit 3 (instant value data D2 indicating frequency components passing through the filter circuit 11 corresponding to the selected frequency range) Is stored in the storage unit 7 for a predetermined period (a period of one or more cycles of the measurement target signal S1), and the frequency spectrum FS of the measurement target signal S1 is calculated based on the instantaneous value data D2 (measurement ) To execute spectrum calculation processing stored in the storage unit 7.

また、処理部５は、スペクトル算出処理の実行に先立ち、このスペクトル算出処理で使用する瞬時値データＤ２を取得（記憶）させる際に使用する周波数レンジを特定すると共に測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅを測定する周波数測定処理５０（図２参照）を実行する。 Further, prior to the execution of the spectrum calculation process, the processing unit 5 specifies the frequency range to be used when acquiring (storing) the instantaneous value data D2 used in the spectrum calculation process, and the fundamental wave of the measurement target signal S1. A frequency measurement process 50 (see FIG. 2) is performed to measure the original fundamental frequency value fre of the

この周波数測定処理５０では、処理部５は、操作部６から出力される後述の上限周波数値ｆｕｐ、および周波数検出部４から出力される検出周波数値ｆｄｅｔのうちのいずれか低い値（双方が同じ値のときには、その値）を測定対象信号Ｓ１の基本波についての仮基本周波数値ｆｔｍとして決定して、記憶部７に記憶させる周波数仮決定処理と、現在選択している周波数レンジに応じた通過帯域よりも仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域のフィルタ回路１１が存在するか否かを判別して、存在すると判別したときには、フィルタ部３に対する制御を実行して、このより低い通過帯域のフィルタ回路１１に切り替えることで、新たな周波数レンジ（仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い周波数レンジ）を選択する周波数レンジ選択処理と、検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐ以下であるかを判別する判別処理とを実行する。 In this frequency measurement process 50, the processing unit 5 sets the lower one of the upper limit frequency value fup (described later) output from the operation unit 6 and the detection frequency value fdet output from the frequency detection unit 4 (both are the same In the case of a value, the value is determined as the provisional fundamental frequency value ftm for the fundamental wave of the measurement target signal S1, and the frequency provisional decision processing to be stored in the storage unit 7 and the passage according to the currently selected frequency range It is determined whether or not the lower passband filter circuit 11 including the provisional fundamental frequency value ftm is present than the band, and if it is determined that the lower passband filter circuit 11 is present, control is performed on the filter unit 3 to execute this lower passband. Frequency range selection processing for selecting a new frequency range (a lower frequency range including the provisional basic frequency value ftm) by switching to the filter circuit 11 of If, executes a determination process detected frequency value fdet it is determined whether it is not more than the upper frequency value fup.

また、処理部５は、周波数測定処理５０において、検出周波数値ｆｄｅｔが判別処理において上限周波数値ｆｕｐ以下であると判別するまで、周波数仮決定処理、周波数レンジ選択処理および判別処理を繰り返して、上限周波数値ｆｕｐ以下となったときの検出周波数値ｆｄｅｔを測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして測定して記憶部７に記憶させる。 In addition, the processing unit 5 repeats the temporary frequency determination process, the frequency range selection process, and the determination process until the detection frequency value fdet is determined to be less than or equal to the upper limit frequency value fup in the determination process in the frequency measurement process 50. The detected frequency value fdet when the frequency value fup or less is reached is measured as the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 and stored in the storage unit 7.

操作部６は、上限周波数値ｆｕｐを指定するための不図示の操作キーが配設されている。また、操作部６は、この操作キーが操作されて上限周波数値ｆｕｐが指定されたときには、この上限周波数値ｆｕｐを処理部５に出力する。 The operation unit 6 is provided with operation keys (not shown) for specifying the upper limit frequency value fup. Further, when the upper limit frequency value fup is designated by operating the operation key, the operation unit 6 outputs the upper limit frequency value fup to the processing unit 5.

記憶部７は、半導体メモリやハードディスク装置などで構成されて、この記憶部７には、処理部５のための動作プログラムが予め記憶されている。また、記憶部７には、デジタルフィルタとしてのフィルタ部３を、上記した仕様の４つのフィルタ回路１１ａ〜１１ｄとして機能させるための設定データＤｓｅｔが予め記憶されている。また、記憶部７には、処理部５により、瞬時値データＤ２、周波数スペクトルＦＳ、上限周波数値ｆｕｐ、検出周波数値ｆｄｅｔ、仮基本周波数値ｆｔｍおよび基本周波数値ｆｒｅが記憶される。出力部８は、一例として、表示装置で構成されて、処理部５から出力される基本周波数値ｆｒｅおよび周波数スペクトルＦＳを画面上に表示する（出力する）。なお、出力部８は、表示装置に代えて外部インターフェース回路で構成することもでき、この構成を採用したときには、処理部５から出力される基本周波数値ｆｒｅおよび周波数スペクトルＦＳを入力すると共に、外部インターフェース回路に接続されている外部装置にこの基本周波数値ｆｒｅおよび周波数スペクトルＦＳを出力する。 The storage unit 7 is configured of a semiconductor memory, a hard disk drive or the like, and an operation program for the processing unit 5 is stored in advance in the storage unit 7. Further, in the storage unit 7, setting data Dset for causing the filter unit 3 as a digital filter to function as the four filter circuits 11a to 11d having the above-described specifications is stored in advance. Further, in the storage unit 7, the processing unit 5 stores the instantaneous value data D2, the frequency spectrum FS, the upper limit frequency value fup, the detection frequency value fdet, the provisional basic frequency value ftm and the fundamental frequency value fre. The output unit 8 is, for example, a display device, and displays (outputs) the fundamental frequency value fre and the frequency spectrum FS outputted from the processing unit 5 on the screen. The output unit 8 may be configured by an external interface circuit instead of the display device. When this configuration is adopted, the fundamental frequency value fre and the frequency spectrum FS output from the processing unit 5 are input and The fundamental frequency value fre and the frequency spectrum FS are output to an external device connected to the interface circuit.

次いで、測定装置１の動作について図１，２を参照して説明する。なお、サンプリング部２には、測定対象信号Ｓ１が入力されているものとする。また、測定対象信号Ｓ１は、例えば、インバータ装置（変調周波数が一例として１０ｋＨｚであるとする）から出力される信号であって、その基本波の周波数が１０Ｈｚ〜２ｋＨｚの範囲内で変更され得るものとする。 Next, the operation of the measuring apparatus 1 will be described with reference to FIGS. It is assumed that the measurement target signal S1 is input to the sampling unit 2. Also, the measurement target signal S1 is, for example, a signal output from an inverter device (the modulation frequency is assumed to be 10 kHz as an example), and the frequency of the fundamental wave can be changed within the range of 10 Hz to 2 kHz. I assume.

測定装置１では、まず、処理部５が、記憶部７に記憶されている設定データＤｓｅｔを読み出してフィルタ部３に出力することにより、上記した仕様の４つのフィルタ回路１１ａ〜１１ｄとして機能するようにフィルタ部３を設定（構成）する。また、処理部５は、フィルタ部３に対する制御を実行して、フィルタ回路１１ａ〜１１ｄのうちの最も通過帯域の広いフィルタ回路１１ｄを初期のフィルタ回路１１として選択して、このフィルタ回路１１ｄで瞬時値データＤ１に対するフィルタリング処理（瞬時値データＤ２の出力）を開始するように設定する。 In the measuring device 1, first, the processing unit 5 reads out the setting data Dset stored in the storage unit 7 and outputs the setting data Dset to the filter unit 3 to function as the four filter circuits 11 a to 11 d of the above specification. The filter unit 3 is set (configured) to Further, the processing unit 5 executes control on the filter unit 3 to select the filter circuit 11d having the widest passband among the filter circuits 11a to 11d as the filter circuit 11 of the initial stage, It is set to start the filtering process (output of the instantaneous value data D2) for the value data D1.

次に、処理部５は、操作部６から上限周波数値ｆｕｐが出力される（操作部６の操作キーに対する操作が行われて上限周波数値ｆｕｐが指定される）のを検出しつつ、上限周波数値ｆｕｐの出力を検出したときには、この上限周波数値ｆｕｐを記憶部７に記憶させる。また、処理部５は、この上限周波数値ｆｕｐの記憶を完了した後に、周波数測定処理５０を実行する。この場合、上記したように、測定対象信号Ｓ１についての基本波の周波数が１０Ｈｚ〜２ｋＨｚの範囲内であることが既知であるため、測定装置１の使用者は、この基本波の周波数の上限周波数値ｆｕｐとして、２ｋＨｚを下限値とし、かつ２ｋＨｚを若干超える程度の周波数値（基本波の周波数範囲の上限値の例えば１倍を超え２倍以下の周波数値）を上限値とする周波数範囲内の任意の周波数値（本例では一例として３ｋＨｚ）を設定するものとする。 Next, the processing unit 5 detects that the upper limit frequency value fup is output from the operation unit 6 (when the operation key of the operation unit 6 is operated to specify the upper limit frequency value fup), the upper limit frequency is detected. When the output of the value fup is detected, the upper limit frequency value fup is stored in the storage unit 7. In addition, after completing the storage of the upper limit frequency value fup, the processing unit 5 executes the frequency measurement process 50. In this case, as described above, since it is known that the frequency of the fundamental wave of the measurement target signal S1 is in the range of 10 Hz to 2 kHz, the user of the measuring apparatus 1 sets the upper limit frequency of the frequency of this fundamental wave. As the value fup, within the frequency range, the lower limit is 2 kHz, and the frequency value slightly exceeds 2 kHz (for example, the frequency value is more than 1 times and less than or equal to 2 times the upper limit of the frequency range of the fundamental wave) It is assumed that an arbitrary frequency value (3 kHz as an example in this example) is set.

処理部５が周波数測定処理５０を開始したときには、サンプリング部２が、測定対象信号Ｓ１をサンプリングして、その瞬時値を示す瞬時値データＤ１を出力する。また、フィルタ部３では、フィルタ回路１１ｄがこの瞬時値データＤ１に対するフィルタリング処理を実行して、瞬時値データＤ２を出力する。また、周波数検出部４が、この瞬時値データＤ２に基づいて、この瞬時値データＤ２で示される周波数成分の周波数を検出して検出周波数値ｆｄｅｔとして処理部５に出力する。 When the processing unit 5 starts the frequency measurement processing 50, the sampling unit 2 samples the measurement target signal S1 and outputs instantaneous value data D1 indicating the instantaneous value. Further, in the filter unit 3, the filter circuit 11d performs filtering processing on the instantaneous value data D1 and outputs instantaneous value data D2. Further, based on this instantaneous value data D2, the frequency detection unit 4 detects the frequency of the frequency component indicated by the instantaneous value data D2 and outputs it to the processing unit 5 as a detected frequency value fdet.

この状態において、周波数測定処理５０では、処理部５は、まず、周波数検出部４から出力されている検出周波数値ｆｄｅｔを取得して、記憶部７に記憶させる（ステップ５１）。次いで、処理部５は、周波数仮決定処理を実行して、記憶部７に記憶されている上限周波数値ｆｕｐおよび検出周波数値ｆｄｅｔのうちのいずれか低い値（双方が同じ値のときには、その値）を測定対象信号Ｓ１の基本波についての仮基本周波数値ｆｔｍとして決定して、記憶部７に記憶させる（ステップ５２）。 In this state, in the frequency measurement process 50, the processing unit 5 first acquires the detected frequency value fdet output from the frequency detection unit 4 and stores it in the storage unit 7 (step 51). Next, processing unit 5 executes temporary frequency determination processing, and either upper limit frequency value fup or detected frequency value fdet stored in storage unit 7 is lower (when both are the same value, that value is the same). ) Is determined as the provisional fundamental frequency value ftm for the fundamental wave of the measurement target signal S1 and stored in the storage unit 7 (step 52).

続いて、処理部５は、周波数レンジ選択処理を実行する。この周波数レンジ選択処理では、処理部５は、現在選択されている周波数レンジ（第４周波数レンジ：５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜２０ｋＨｚ）のフィルタ回路１１ｄよりも、仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域の周波数レンジが存在するか否かを判別し（ステップ５３）、存在すると判別したときには、フィルタ部３に対する制御を実行して、このより低い通過帯域のフィルタ回路１１に切り替えることで、新たな周波数レンジ（仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域の周波数レンジ）を選択する（ステップ５４）。これにより、周波数レンジ選択処理が完了する。 Subsequently, the processing unit 5 executes frequency range selection processing. In this frequency range selection process, the processing unit 5 sets the temporary basic frequency value more than the filter circuit 11 d in the pass band (DC to 20 kHz) according to the currently selected frequency range (fourth frequency range: 5 kHz to 20 kHz) It is determined whether or not there is a lower passband frequency range including ftm (step 53), and if it is determined that it is present, control for the filter unit 3 is executed to execute this lower passband filter circuit 11. By switching, a new frequency range (a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm) is selected (step 54). This completes the frequency range selection process.

この周波数レンジ選択処理の完了後、処理部５は、検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐ以下であるか判別する判別処理を実行し（ステップ５５）、検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐ以下であると判別したときには、現在の仮基本周波数値ｆｔｍを測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして（基本周波数値ｆｒｅと測定して）、この基本周波数値ｆｒｅを記憶部７を記憶させる（ステップ５６）。これにより、周波数測定処理５０が完了する。 After completion of the frequency range selection process, the processing unit 5 executes a determination process to determine whether the detected frequency value fdet is less than or equal to the upper limit frequency value fup (step 55), and the detected frequency value fdet is less than or equal to the upper limit frequency value fup. When it is determined that there is, the current provisional fundamental frequency value ftm is used as the fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 (measured as the fundamental frequency value fre), and the fundamental frequency value fre is stored in the storage unit 7 Are stored (step 56). Thus, the frequency measurement process 50 is completed.

一方、処理部５は、ステップ５５での判別処理において、検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐを上回っていると判別したときには、ステップ５１に移行することにより、ステップ５１〜ステップ５４を再度実行する。 On the other hand, when the processing unit 5 determines that the detection frequency value fdet exceeds the upper limit frequency value fup in the determination processing in step 55, the processing unit 5 shifts to step 51 to execute step 51 to step 54 again. .

なお、処理部５は、ステップ５３において、より低い通過帯域の周波数レンジが存在しないと判別したときには、周波数レンジ選択処理を完了させて、ステップ５６に移行することにより、現在の仮基本周波数値ｆｔｍを測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして（基本周波数値ｆｒｅと測定して）、この基本周波数値ｆｒｅを記憶部７を記憶させて、周波数測定処理５０を完了させる。 When it is determined in step 53 that the frequency range of the lower passband does not exist, the processing unit 5 completes the frequency range selection processing and shifts to step 56 to obtain the present tentative basic frequency value ftm. As the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 (measured as the fundamental frequency value fre), the fundamental frequency value fre is stored in the storage unit 7, and the frequency measurement processing 50 is completed.

ところで、フィルタ部３では、上記したように、まず、第４周波数レンジ（５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）に対応するフィルタ回路１１ｄ（通過帯域が最も広いＤＣ〜２０ｋＨｚに規定されたフィルタ回路１１）が初期のフィルタ回路１１として選択される。このため、測定対象信号Ｓ１にインバータ装置の変調周波数成分（１０ｋＨｚ）が含まれているときには、瞬時値データＤ１にもこの変調周波数成分（１０ｋＨｚ）が含まれていることから、通過帯域がＤＣ〜２０ｋＨｚであるフィルタ回路１１ｄは、この変調周波数成分（１０ｋＨｚ）を除去できずに、通過させる。したがって、フィルタ部３から出力される瞬時値データＤ２には、測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分（例えば、周波数が１００Ｈｚの周波数成分）と共に、この変調周波数成分（周波数が１０ｋＨｚの周波数成分）が含まれている。 By the way, in the filter unit 3, as described above, first, the filter circuit 11d corresponding to the fourth frequency range (5 kHz to 20 kHz) (the filter circuit 11 defined at the widest pass band from DC to 20 kHz) is an initial filter The circuit 11 is selected. For this reason, when the modulation frequency component (10 kHz) of the inverter device is included in the measurement target signal S1, the modulation frequency component (10 kHz) is also included in the instantaneous value data D1. The filter circuit 11d of 20 kHz passes this modulation frequency component (10 kHz) without being able to remove it. Therefore, in the instantaneous value data D2 output from the filter unit 3, together with the original frequency component (for example, the frequency component of 100 Hz) of the fundamental wave of the measurement target signal S1, the modulation frequency component (frequency of 10 kHz) Ingredients are included.

このため、周波数検出部４は、変調周波数成分（１０ｋＨｚ）のレベルが十分に小さいときには、フィルタ部３が初期のフィルタ回路１１で構成されている状態においても、測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数（１００Ｈｚ）を正しく検出できるが、変調周波数成分のレベルが無視できない大きさのときには、フィルタ部３が初期のフィルタ回路１１で構成されている状態では、変調周波数成分の周波数（１０ｋＨｚ）を測定対象信号Ｓ１の基本波の周波数として誤検出する。 For this reason, when the level of the modulation frequency component (10 kHz) is sufficiently small, the frequency detection unit 4 is the original of the fundamental wave of the measurement target signal S1 even in the state where the filter unit 3 is configured by the filter circuit 11 in the initial stage. If the frequency (100 Hz) of the frequency component of (1) can be detected correctly, but the level of the modulation frequency component can not be ignored, the frequency of the modulation frequency component ((1) 10 kHz) is erroneously detected as the frequency of the fundamental wave of the measurement target signal S1.

フィルタ部３が初期のフィルタ回路１１で構成されている状態のときに、周波数検出部４が測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数（１００Ｈｚ）を正しく検出した場合（第１の場合）と、誤検出した場合（第２の場合）とで、上記した周波数測定処理５０での動作が相違する。このため、以下において、第１の場合と第２の場合での動作について分けて説明する。 When the frequency detection unit 4 correctly detects the frequency (100 Hz) of the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1 when the filter unit 3 is configured by the filter circuit 11 in the initial stage (first The operation in the above-described frequency measurement process 50 differs between the case (in the case of false detection) and the case (in the case of the second case). Therefore, in the following, operations in the first case and the second case will be separately described.

まず、周波数検出部４が測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数（１００Ｈｚ）を正しく検出した第１の場合について、具体的に説明する。 First, the first case in which the frequency detection unit 4 correctly detects the frequency (100 Hz) of the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1 will be specifically described.

この場合、処理部５は、まず、ステップ５１において、検出周波数値ｆｄｅｔとして１００Ｈｚを取得して記憶部７に記憶させる。次いで、処理部５は、ステップ５２において、上限周波数値ｆｕｐ（３ｋＨｚ）および検出周波数値ｆｄｅｔ（１００Ｈｚ）のうちの低い値（１００Ｈｚ）を仮基本周波数値ｆｔｍとして決定して、記憶部７に記憶させる。 In this case, first, in step 51, the processing unit 5 acquires 100 Hz as the detection frequency value fdet and causes the storage unit 7 to store 100 Hz. Then, in step 52, processing unit 5 determines the lower value (100 Hz) of upper limit frequency value fup (3 kHz) and detection frequency value fdet (100 Hz) as temporary basic frequency value ftm, and stores it in storage unit 7 Let

続いて、処理部５は、周波数レンジ選択処理を実行する。この周波数レンジ選択処理では、処理部５は、ステップ５３において、現在選択されている周波数レンジ（第４周波数レンジ：５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜２０ｋＨｚ）のフィルタ回路１１ｄよりも、仮基本周波数値ｆｔｍ（１００Ｈｚ）を含むより低い通過帯域の周波数レンジが存在するか否かを判別し、この仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域の周波数レンジとして、第１周波数レンジ（ＤＣ〜２００Ｈｚ）が存在すると判別する。 Subsequently, the processing unit 5 executes frequency range selection processing. In this frequency range selection process, in step 53, the processing unit 5 is more effective than the filter circuit 11d in the pass band (DC to 20 kHz) according to the currently selected frequency range (fourth frequency range: 5 kHz to 20 kHz). It is determined whether or not there is a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm (100 Hz), and the first frequency range (DC is selected as a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm. To 200 Hz) is determined to exist.

このため、処理部５は、ステップ５４において、第１周波数レンジを選択する。具体的には、処理部５は、フィルタ部３に対する制御を実行して、この第１周波数レンジに対応するフィルタ回路１１ａに切り替えることで、第１周波数レンジを選択する。これにより、周波数レンジ選択処理が完了する。次いで、処理部５は、ステップ５５での判別処理において、検出周波数値ｆｄｅｔ（１００Ｈｚ）が上限周波数値ｆｕｐ（３ｋＨｚ）以下であることを判別して、ステップ５６に移行する。処理部５は、このステップ５６において、現在の仮基本周波数値ｆｔｍ（１００Ｈｚ）を測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして、この基本周波数値ｆｒｅを記憶部７に記憶させる。これにより、測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅが１００Ｈｚと正しく測定され、かつこの測定対象信号Ｓ１の周波数（１００Ｈｚ）を含む最も狭い通過帯域のフィルタ回路１１ａが選択された状態で、周波数測定処理５０が完了する。 Therefore, in step 54, the processing unit 5 selects the first frequency range. Specifically, the processing unit 5 executes control on the filter unit 3 and switches to the filter circuit 11a corresponding to the first frequency range to select the first frequency range. This completes the frequency range selection process. Next, the processing unit 5 determines that the detection frequency value fdet (100 Hz) is less than or equal to the upper limit frequency value fup (3 kHz) in the determination processing in step 55, and proceeds to step 56. In step 56, the processing unit 5 stores the present temporary fundamental frequency value ftm (100 Hz) in the storage unit 7 as the fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1. . As a result, the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 is correctly measured as 100 Hz, and the narrowest passband filter circuit 11a including the frequency (100 Hz) of the measurement target signal S1 is selected. In the state, the frequency measurement process 50 is completed.

次に、周波数検出部４が、変調周波数成分（１０ｋＨｚ）の周波数を測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数であると誤検出した第２の場合について、具体的に説明する。 Next, a second case where the frequency detection unit 4 erroneously detects the frequency of the modulation frequency component (10 kHz) as the frequency of the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1 will be specifically described.

この場合、処理部５は、まず、ステップ５１において、検出周波数値ｆｄｅｔとして１０ｋＨｚを取得して記憶部７に記憶させる。次いで、処理部５は、ステップ５２において、上限周波数値ｆｕｐ（３ｋＨｚ）および検出周波数値ｆｄｅｔ（１０ｋＨｚ）のうちの低い値（３ｋＨｚ）を仮基本周波数値ｆｔｍとして決定して、記憶部７に記憶させる。 In this case, first, in step 51, the processing unit 5 acquires 10 kHz as the detection frequency value fdet and causes the storage unit 7 to store 10 kHz. Then, in step 52, processing unit 5 determines the lower value (3 kHz) of upper limit frequency value fup (3 kHz) and detection frequency value fdet (10 kHz) as temporary basic frequency value ftm, and stores it in storage unit 7 Let

続いて、処理部５は、周波数レンジ選択処理を実行する。この周波数レンジ選択処理では、処理部５は、ステップ５３において、現在選択されている周波数レンジ（第４周波数レンジ：５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）に応じた通過帯域（ＤＣ〜２０ｋＨｚ）のフィルタ回路１１ｄよりも、仮基本周波数値ｆｔｍ（３ｋＨｚ）を含むより低い通過帯域の周波数レンジが存在するか否かを判別し、この仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域の周波数レンジとして、第３周波数レンジ（１ｋＨｚ〜５ｋＨｚ。この周波数レンジに対応したフィルタ回路１１ｃの通過帯域はＤＣ〜５ｋＨｚ）が存在すると判別する。 Subsequently, the processing unit 5 executes frequency range selection processing. In this frequency range selection process, in step 53, the processing unit 5 is more effective than the filter circuit 11d in the pass band (DC to 20 kHz) according to the currently selected frequency range (fourth frequency range: 5 kHz to 20 kHz). It is determined whether or not there is a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm (3 kHz), and the third frequency range (1 kHz) is determined as a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm. It is determined that the pass band of the filter circuit 11c corresponding to this frequency range is DC to 5 kHz).

このため、処理部５は、ステップ５４において、この第３周波数レンジを選択する。具体的には、処理部５は、フィルタ部３に対する制御を実行して、この第３周波数レンジに対応するフィルタ回路１１ｃに切り替えることで、第３周波数レンジを選択する。これにより、周波数レンジ選択処理が完了する。次いで、処理部５は、ステップ５５での判別処理において、検出周波数値ｆｄｅｔ（１０ｋＨｚ）が上限周波数値ｆｕｐ（３ｋＨｚ）以下でないこと（上回ること）を判別して、ステップ５１に移行する。 Therefore, in step 54, the processing unit 5 selects this third frequency range. Specifically, the processing unit 5 executes control on the filter unit 3 and switches to the filter circuit 11 c corresponding to the third frequency range to select the third frequency range. This completes the frequency range selection process. Next, the processing unit 5 determines that the detection frequency value fdet (10 kHz) is not equal to or less than the upper limit frequency value fup (3 kHz) in the determination processing at step 55, and proceeds to step 51.

この場合、フィルタ回路１１ｃの通過帯域はＤＣ〜５ｋＨｚであるため、フィルタ回路１１ｃで構成されるフィルタ部３から出力される瞬時値データＤ２には、測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分（１００Ｈｚの周波数成分）は含まれるものの、変調周波数成分（１０ｋＨｚの周波数成分）は含まれていない。これにより、周波数検出部４は、測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数（１００Ｈｚ）を正しく検出して、この１００Ｈｚを示す検出周波数値ｆｄｅｔを処理部５に出力する。 In this case, since the pass band of the filter circuit 11c is DC to 5 kHz, the instantaneous value data D2 output from the filter unit 3 configured by the filter circuit 11c is the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1. Although (the frequency component of 100 Hz) is included, the modulation frequency component (the frequency component of 10 kHz) is not included. Thus, the frequency detection unit 4 correctly detects the frequency (100 Hz) of the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1 and outputs the detection frequency value fdet indicating 100 Hz to the processing unit 5.

したがって、処理部５は、その後、上記した第１の場合のときと同様にして、周波数測定処理５０を実行する。これにより、最終的に仮基本周波数値ｆｔｍが１００Ｈｚとなるため、処理部５は、ステップ５６において、この仮基本周波数値ｆｔｍ（１００Ｈｚ）を測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして、この基本周波数値ｆｒｅを記憶部７を記憶させる。これにより、周波数検出部４が初期の状態において、変調周波数成分（１０ｋＨｚ）の周波数を測定対象信号Ｓ１の基本波の本来の周波数成分の周波数であると誤検出した第２の場合においても、処理部５は、測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅが１００Ｈｚと正しく測定され、かつこの測定対象信号Ｓ１の周波数（１００Ｈｚ）を含む最も狭い通過帯域のフィルタ回路１１ａが選択された状態で、周波数測定処理５０が完了する。 Therefore, the processing unit 5 thereafter executes the frequency measurement processing 50 in the same manner as the first case described above. As a result, since the provisional fundamental frequency value ftm finally becomes 100 Hz, in step 56, the processing unit 5 sets the provisional fundamental frequency value ftm (100 Hz) to the original fundamental frequency value of the fundamental wave of the measurement target signal S1. The storage unit 7 stores the fundamental frequency value fre as fre. Thereby, even in the second case where the frequency detection unit 4 erroneously detects the frequency of the modulation frequency component (10 kHz) as the frequency of the original frequency component of the fundamental wave of the measurement target signal S1 in the initial state In the unit 5, the fundamental frequency value fre of the fundamental wave of the measurement target signal S1 is correctly measured as 100 Hz, and the narrowest passband filter circuit 11a including the frequency (100 Hz) of the measurement target signal S1 is selected. In this state, the frequency measurement process 50 is completed.

このようにして、周波数測定処理５０を実行して、測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅが１００Ｈｚを通過帯域に含む周波数レンジのうちの最も低い（狭い）周波数レンジ（この例では、第１周波数レンジ）が選択された状態（フィルタ部３のフィルタ回路１１をフィルタ回路１１ａに切り替えた状態）において、処理部５は、スペクトル算出処理を実行する。 In this manner, the frequency measurement processing 50 is executed to set the lowest (narrow) frequency range of the frequency range in which the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 includes 100 Hz in the passband. In the example, in the state where the first frequency range is selected (the state where the filter circuit 11 of the filter unit 3 is switched to the filter circuit 11a), the processing unit 5 executes the spectrum calculation process.

このスペクトル算出処理では、処理部５は、まず、フィルタ部３から出力されている瞬時値データＤ２を、予め決められた期間（測定対象信号Ｓ１の１周期分以上の期間）分だけ取得して記憶部７に記憶させる。この場合、上記したように、フィルタ部３では測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅを通過帯域に含む周波数レンジのうちの最も低い（狭い）周波数レンジが選択されているため、測定対象信号Ｓ１に含まれている不要な高周波成分（ノイズ成分や高調波成分）が最も良好な状態で除去されている。これにより、不要な高周波成分が良好に除去された状態の瞬時値データＤ２が記憶部７に記憶される。 In this spectrum calculation process, the processing unit 5 first acquires the instantaneous value data D2 output from the filter unit 3 for a predetermined period (a period of one or more cycles of the measurement target signal S1). It is stored in the storage unit 7. In this case, as described above, the filter unit 3 selects the lowest (narrow) frequency range out of the frequency range that includes the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1 in the pass band. The unnecessary high frequency components (noise components and harmonic components) included in the measurement target signal S1 are removed in the best state. As a result, the instantaneous value data D2 in a state in which the unnecessary high frequency components are satisfactorily removed is stored in the storage unit 7.

次いで、処理部５は、記憶部７に記憶されている瞬時値データＤ２に対するＦＦＴを実行することにより、測定対象信号Ｓ１についての周波数スペクトルＦＳを算出して、記憶部７に記憶させる。このＦＦＴの実行に際しては、処理部５は、記憶部７に記憶されている測定対象信号Ｓ１の基本周波数値ｆｒｅに基づいて、この基本周波数値ｆｒｅに応じた２のべき乗個となるサンプリング数を求め、記憶部７に記憶されている瞬時値データＤ２に対してこのサンプリング数になるように間引き処理を実行し、このサンプリング数の瞬時値データＤ２に対してＦＦＴを実行するようにすることもできる。 Next, the processing unit 5 performs FFT on the instantaneous value data D2 stored in the storage unit 7 to calculate the frequency spectrum FS for the measurement target signal S1 and causes the storage unit 7 to store the frequency spectrum FS. When executing this FFT, based on the fundamental frequency value fre of the measurement target signal S1 stored in the storage unit 7, the processing unit 5 calculates the number of samplings that is a power of 2 according to the fundamental frequency value fre. It is also possible to perform the thinning process on the instantaneous value data D2 stored in the storage unit 7 so as to obtain this sampling number, and to execute the FFT on the instantaneous value data D2 of this sampling number. it can.

最後に、処理部５は、記憶部７に記憶されている測定対象信号Ｓ１についての基本周波数値ｆｒｅと周波数スペクトルＦＳを出力部８から出力させる。 Finally, the processing unit 5 causes the output unit 8 to output the fundamental frequency value fre and the frequency spectrum FS of the measurement target signal S1 stored in the storage unit 7.

このように、この測定装置１では、処理部５が、周波数検出部４で検出された検出周波数値ｆｄｅｔと操作部６で指定された上限周波数値ｆｕｐのうちのいずれか低い値を測定対象信号Ｓ１の基本波についての仮基本周波数値ｆｔｍとして決定する周波数仮決定処理、選択されている周波数レンジの通過帯域よりも仮基本周波数値ｆｔｍを含むより低い通過帯域の周波数レンジが存在するときにはこの周波数レンジに対応するフィルタ回路１１に切り替えることで周波数レンジを選択する周波数レンジ選択処理、および検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐ以下であるかを判別する判別処理を、この判別処理において検出周波数値ｆｄｅｔが上限周波数値ｆｕｐ以下であると判別するまで繰り返して、上限周波数値ｆｕｐ以下になったときの検出周波数値ｆｄｅｔを測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅとして測定する。 As described above, in the measuring device 1, the processing unit 5 measures a lower one of the detection frequency value fdet detected by the frequency detection unit 4 and the upper limit frequency value fup specified by the operation unit 6. Frequency tentative determination processing determined as the tentative fundamental frequency value ftm for the fundamental wave of S1, this frequency when there is a lower passband frequency range including the tentative fundamental frequency value ftm than the passband of the selected frequency range Frequency range selection processing for selecting a frequency range by switching to the filter circuit 11 corresponding to the range, and determination processing for determining whether the detection frequency value fdet is equal to or lower than the upper limit frequency value fup Is repeated until it is determined that the upper limit frequency value fup is less than or equal to the upper limit frequency value fup The Kino detection frequency value fdet measured as the original fundamental frequency values fre of the fundamental wave of the measured signal S1.

したがって、この測定装置１によれば、例えば、インバータ装置の出力信号が測定対象信号Ｓ１であるときのように、この測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅの周波数成分以外に変調周波数成分が含まれている場合であっても、この変調周波数成分の周波数値よりも低く、かつこの基本波の周波数成分の周波数よりも高い上限周波数値ｆｕｐを操作部６で指定することにより、正しい基本周波数値ｆｒｅを測定することができる。また、この測定装置１によれば、基本周波数値ｆｒｅを通過帯域に含む周波数レンジのうちの最も低い（狭い）周波数レンジが選択されるようにフィルタ部３のフィルタ回路１１を切り替えることができるため、不要な周波数成分が最も良好に除去された状態でフィルタ部３を通過した測定対象信号Ｓ１の瞬時値データＤ２（測定対象信号Ｓ１の周波数成分）に基づいて、測定対象信号Ｓ１の周波数スペクトルＦＳを高い精度で算出（測定）することができる。 Therefore, according to the measuring apparatus 1, for example, as in the case where the output signal of the inverter device is the measurement target signal S1, other than the frequency component of the original fundamental frequency value fre for the fundamental wave of the measurement target signal S1. Even when the modulation frequency component is included, by designating the upper limit frequency value fup lower than the frequency value of this modulation frequency component and higher than the frequency of the frequency component of this fundamental wave with the operation unit 6 , The correct fundamental frequency value fre can be measured. Further, according to this measuring device 1, the filter circuit 11 of the filter unit 3 can be switched so that the lowest (narrow) frequency range of the frequency range including the fundamental frequency value fre in the pass band is selected. The frequency spectrum FS of the measurement target signal S1 based on the instantaneous value data D2 (frequency components of the measurement target signal S1) of the measurement target signal S1 which has passed through the filter unit 3 in a state where unnecessary frequency components are removed most satisfactorily. Can be calculated (measured) with high accuracy.

なお、上記の測定装置１では、予め規定された数の周波数レンジを備えて、フィルタ部３に対してこの各周波数レンジに応じた通過帯域をそれぞれ有するフィルタ回路１１を予め構成させるようにしているが、周波数レンジを無段階とする構成を採用することもできる。この構成を採用した測定装置では、最初の周波数レンジの上限周波数値を予め規定した状態において、上記した周波数測定処理５０において、周波数仮決定処理で新たな仮基本周波数値ｆｔｍを決定する都度、この仮基本周波数値ｆｔｍの例えば１倍を超え２倍以下の周波数値を通過帯域の上限値とするフィルタ回路１１（ローパスフィルタ回路）を当初のフィルタ回路１１に代えてフィルタ部３に構成させるようにする。 In the measurement apparatus 1 described above, the filter circuit 11 having a predetermined number of frequency ranges and having pass bands corresponding to the respective frequency ranges is configured in advance to the filter unit 3. However, it is also possible to adopt a configuration in which the frequency range is stepless. In the measuring apparatus adopting this configuration, in the state where the upper limit frequency value of the first frequency range is defined in advance, every time when the new provisional basic frequency value ftm is determined in the provisional frequency determination process in the frequency measurement process 50 described above, A filter circuit 11 (low-pass filter circuit) having a frequency value of, for example, more than 1 and not more than 2 times the provisional basic frequency value ftm as the upper limit value of the passband is replaced with the original filter circuit 11 to configure the filter unit 3 Do.

この構成を採用した測定装置においても、上記した測定装置１と同様にして、例えば、インバータ装置の出力信号が測定対象信号Ｓ１であるときのように、この測定対象信号Ｓ１の基本波についての本来の基本周波数値ｆｒｅの周波数成分以外に変調周波数成分が含まれている場合であっても、この変調周波数成分の周波数値よりも低く、かつこの基本波の周波数成分の周波数よりも高い上限周波数値ｆｕｐを操作部６で指定することにより、正しい基本周波数値ｆｒｅを測定することができる。また、この測定装置によっても、基本周波数値ｆｒｅを通過帯域内の上限値の近くの領域内に含むフィルタ回路１１をフィルタ部３に自動的に構成することができるため（つまり、このフィルタ回路１１の通過帯域に応じた適切な周波数レンジを自動的に無段階で設定することができるため）、不要な周波数成分が最も良好に除去された状態でフィルタ部３を通過する測定対象信号Ｓ１の瞬時値データＤ２に基づいて、測定対象信号Ｓ１の周波数スペクトルＦＳを高い精度で算出（測定）することができる。 Also in the measuring apparatus adopting this configuration, as in the case of the measuring apparatus 1 described above, for example, as in the case where the output signal of the inverter device is the measuring object signal S1, the basic wave of the fundamental wave of the measuring object signal S1 Even if the modulation frequency component is included in addition to the frequency component of the fundamental frequency value fre of the upper limit, the upper limit frequency value lower than the frequency value of this modulation frequency component and higher than the frequency of the frequency component of this fundamental wave By specifying fup with the operation unit 6, the correct fundamental frequency value fre can be measured. Further, also by this measuring device, the filter circuit 11 including the fundamental frequency value fre in the region near the upper limit value in the pass band can be automatically configured in the filter unit 3 (that is, this filter circuit 11 Appropriate frequency range according to the passband of the signal) can be automatically set steplessly), and the instantaneous frequency of the measurement target signal S1 passing through the filter unit 3 in a state where unnecessary frequency components are best removed. Based on the value data D2, the frequency spectrum FS of the measurement target signal S1 can be calculated (measured) with high accuracy.

また、フィルタ部３については、上記の測定装置１での構成（予め規定された数の周波数レンジと同数のフィルタ回路１１を予めフィルタ部３に構成するという構成）と、上記の測定装置での構成（基本周波数値ｆｒｅを通過帯域内の上限値の近くの領域内に含むフィルタ回路１１をフィルタ部３に自動的に構成するという構成）とを併用した構成を採用してもよいのは勿論である。 Further, the filter unit 3 has a configuration in the above-mentioned measuring apparatus 1 (a configuration in which the filter circuit 11 is formed in advance into the filter unit 3 as many as the predetermined number of frequency ranges) and It goes without saying that a configuration combining the configuration (a configuration in which the filter unit 3 automatically configures the filter circuit 11 including the fundamental frequency value fre in the region near the upper limit value in the passband) may be employed. It is.

また、上記の各測定装置では、フィルタ部３をデジタルフィルタとして、その前段に配設されたサンプリング部２で測定対象信号Ｓ１をサンプリングして瞬時値データＤ１を生成してフィルタ部３に出力する構成を採用しているが、この構成に限らない。例えば、予め規定された数の周波数レンジを備えて、フィルタ部３に対してこの各周波数レンジに応じた通過帯域をそれぞれ有するフィルタ回路１１を予め設ける構成のときには、各フィルタ回路１１を通過帯域が予め規定されたアナログフィルタ回路で構成し、測定対象信号Ｓ１をアナログのままでこの各フィルタ回路１１のうちの１つに選択的に入力可能な切替えスイッチをフィルタ部３の前段に配置し、かつ各フィルタ回路１１から出力される信号を瞬時値データに変換するＡ／Ｄ変換回路を各フィルタ回路１１の後段に配設する構成とすることもできる。 Further, in each of the above measuring devices, the filter unit 3 is a digital filter, and the sampling target signal 2 is sampled by the sampling unit 2 disposed in the previous stage to generate instantaneous value data D1 and output it to the filter unit 3 Although the configuration is adopted, it is not limited to this configuration. For example, in the configuration where filter circuits 11 each having a predetermined number of frequency ranges and having pass bands corresponding to the respective frequency ranges are provided in advance to filter unit 3, each filter circuit 11 has a pass band A changeover switch, which is constituted by an analog filter circuit defined in advance, and which can selectively input the measurement target signal S1 to one of the respective filter circuits 11 while being analog, is disposed in front of the filter unit 3, An A / D conversion circuit for converting a signal output from each filter circuit 11 into instantaneous value data may be disposed downstream of each filter circuit 11.

１測定装置
３フィルタ部
４周波数検出部
５処理部
６操作部
７記憶部
８出力部
Ｄ１，Ｄ２瞬時値データ
ｆｄｅｔ検出周波数値
ｆｒｅ基本周波数
ｆｔｍ仮基本周波数値
ｆｕｐ上限周波数値
Ｓ１測定対象信号 1 Measuring device
3 Filter section
4 Frequency detector
5 Processing unit
6 Operation unit
7 storage unit
8 Output section D1, D2 Instantaneous value data fdet Detection frequency value fre Basic frequency ftm Temporary basic frequency value fup Upper limit frequency value S1 Signal to be measured

Claims

Each of the plurality of selectable frequency ranges has a passband corresponding to the corresponding frequency range, and only frequency components included in the passband among frequency components included in the input measurement target signal A plurality of filter circuits configured to pass and to configure the passband of the frequency range on the low frequency side of the adjacent frequency ranges to be included in the passband on the high frequency side;
An operation unit for specifying an upper limit frequency value of a frequency of a fundamental wave of the measurement target signal;
A frequency detection unit that detects a frequency value of the frequency component that has passed through the filter circuit corresponding to a selected frequency range among the plurality of frequency ranges, and outputs the detected frequency value as a detected frequency value;
A provisional frequency determination process of determining any one of the detection frequency value and the upper limit frequency value as a provisional fundamental frequency value for the fundamental wave, and the provisional basic frequency than the passband of the selected frequency range When the lower frequency range of the pass band including the frequency value is present, frequency range selection processing for selecting the frequency range by switching to the filter circuit corresponding to the frequency range, and the detection frequency value is the upper limit frequency The determination process for determining whether the detected frequency value is less than or equal to the value is repeated until it is determined in the determination process that the detected frequency value is less than or equal to the upper limit frequency value, and the detected frequency value when the lower limit frequency value is less than And a processing unit configured to measure an original fundamental frequency value of the fundamental wave.

The processing unit is configured to measure the electric power of the signal to be measured based on the frequency component that has passed through the filter circuit corresponding to the frequency range when the original fundamental frequency value is measured and the original fundamental frequency value. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the target physical quantity is measured.