JP6545580B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の測定レンジの中から切り替えられた所定の測定レンジで検出された測定対象の被検出量を示す検出信号をＡ／Ｄ変換して得られる波形データに基づいてこの被検出量を測定する測定装置に関するものである。

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測定装置が知られている。この測定装置では、測定対象信号が入力された際（つまり、測定対象の被検出量を検出した際）に、制御回路が、複数の測定レンジ（入力レンジ）の中から測定対象信号（被検出量）のピーク値がその測定範囲内に収まるすべての測定レンジを特定して仮決定する第１の処理を実行すると共に、測定対象信号（被検出量）の実効値の大きさに適したすべての測定レンジを特定して仮決定する第２の処理を実行する。また、制御回路は、第１の処理および第２の処理によって仮決定した測定レンジの中から所定の決定手順に従って測定に最も適した測定レンジを決定して、その測定レンジに切り替える。このため、この測定装置では、測定値（被検出量のピーク値および実効値）の大きさに最も適した測定レンジに直接切り替えることができるため、測定レンジを１つずつ降順または昇順で切り替える方法と比較して、測定レンジの切り替えを短時間で行うことが可能となっている。

特開２００１−４１９８２号公報（第４−５頁、第１−２図）

ところが、上記の測定装置には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、この測定装置では、例えば外乱の影響によってピーク値が瞬間的に変動したときには、その変動に伴って測定レンジも直ちに切り替えられる。このため、外乱の影響が大きくてピーク値が頻繁に上下動するときには、測定レンジが頻繁に切り替えられることがある。この場合、一般的に、測定値を表示する際の表示単位（例えば、電圧を測定する場合における「ｍＶ」、「Ｖ」、「ｋＶ」）は測定レンジに連動して切り替えられる。したがって、この測定装置では、外乱の影響が大きい測定環境において、測定レンジに連動して表示単位が頻繁に切り替えられることに起因して測定値の読み取りが困難となるおそれがあり、この点の改善が望まれている。

そこで、本願発明者は、上記の測定装置の構成において測定対象信号に基づいて測定レンジの切り替えに際して使用する被検出量のピーク値および実効値を検出する実効値変換回路およびピークホールド回路を省くと共に制御回路をコンピュータで構成し、この制御回路がＡ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータに対してデジタル処理（デジタルフィルタ処理、ピーク値検出処理および実効値検出処理）を実行することにより、デジタルデータに含まれている外乱に起因した高周波成分についてのデータをデジタルフィルタ処理で除去し、このデジタルフィルタ処理後のデジタルデータに対してピーク値検出処理および実効値検出処理を実行することで、ピーク値および実効値を検出する測定装置を開発している。この開発中の測定装置によれば、デジタルフィルタ処理によって外乱についてのデータを除去することができるため、外乱の影響でピーク値が頻繁に上下動することを抑制することができることから、外乱の影響が大きい測定環境においても、表示単位の頻繁な切り替えに起因して測定値の読み取りが困難となるという事態の発生を大幅に低減することが可能になっている。

しかしながら、この測定装置では、ピーク値の変動が小さいことから実効値のみでの測定レンジの切り替えで最適な測定レンジに切り替え可能な被検出量を外乱の影響が殆どない測定環境下で測定する場合であっても、上記のデジタル処理（デジタルフィルタ処理、ピーク値検出処理および実効値検出処理）をすべて実行する構成のため、ピーク値の変動の大きな被検出量を外乱の影響が大きな測定環境下において測定するときと同じ切り替え時間がかかっている。このため、ピーク値の変動が小さく実効値のみでの測定レンジの切り替えで最適な測定レンジに切り替え可能な被検出量については、より短時間に最適な測定レンジへの切り替えを可能な構成を選択可能として、測定までに要する時間を短縮し得る改善が測定装置に望まれている。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、測定環境や測定対象の被検出量の状態（ピーク値の変動の大小）に応じて被検出量を測定する構成を選択し得る測定装置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記載の測定装置は、複数の測定レンジのうちから選択された１つの測定レンジである選択測定レンジに対応する選択変換率で入力信号を変換して変換信号として出力するレンジ切替部と、前記変換信号をサンプリングして当該変換信号の瞬時値を示す第１波形データを出力するＡ／Ｄ変換部と、前記入力信号に含まれる周波数成分のうちの予め規定されたカットオフ周波数を超える高周波成分が前記第１波形データから除去された第２波形データを求めるデジタルフィルタ処理、前記第１波形データおよび前記第２波形データのうちの選択された一方の波形データおよび前記選択変換率に基づいて前記入力信号の被検出量を測定する第１測定処理、並びに前記第２波形データおよび前記選択変換率に基づいて前記入力信号のピーク値を測定する第２測定処理を実行可能に構成された処理部と、前記デジタルフィルタ処理の実行／不実行を指示する操作信号を前記処理部に出力する操作部とを備え、前記処理部は、前記操作信号によって前記デジタルフィルタ処理の実行が指示されているときには、当該デジタルフィルタ処理、当該デジタルフィルタ処理で求められる前記第２波形データを前記選択された一方の波形データとする前記第１測定処理、および前記第２測定処理を実行すると共に、前記測定された被検出量およびピーク値に基づいて新たに前記選択測定レンジとする前記１つの測定レンジを選択する第１レンジ選択処理を実行し、前記操作信号によって前記デジタルフィルタ処理の不実行が指示されているときには、前記第１波形データを前記一方の波形データとする前記第１測定処理を実行すると共に前記ピーク値を用いずに前記測定された被検出量に基づいて新たに前記選択測定レンジとする前記１つの測定レンジを選択する第２レンジ選択処理を実行する。

請求項１記載の測定装置によれば、ユーザが操作部を操作することによってデジタルフィルタ処理の実行／不実行を任意に選択することができるため、測定装置の測定環境（つまり、測定環境での外乱の有無）、および入力信号の被検出量の状態（ピーク値の変動の大小）に基づいて、外乱の発生している測定環境であって、ピーク値の変動が大きい被検出量を測定するときには、ユーザがデジタルフィルタ処理の実行を選択することで、外乱の影響を排除しつつ、被検出量だけでなくピーク値に基づく測定レンジの切り替え動作を実行してピーク値を正確に測定し得る測定レンジを選択測定レンジとして選択し、この選択測定レンジにおいて取得するデジタルフィルタ処理が施された第２波形データに基づいて正確な被検出量を測定することができる。また、この測定装置によれば、外乱の発生のない測定環境であって、ピーク値の変動が小さい被検出量を測定するときには、ユーザがデジタルフィルタ処理の不実行を選択することで、デジタルフィルタ処理が施されていない第１波形データから測定される被検出量にのみ基づく測定レンジの切り替え動作を実行してこの被検出量を正確に測定し得る測定レンジを選択測定レンジとして選択し、この選択測定レンジにおいて取得する第１波形データに基づいて正確な被検出量をより短時間に測定することができる。

電流測定装置１の構成を示す構成図である。 電流測定装置１の外観図である。 判定テーブルＴＢ１を説明するための説明図である。 判定テーブルＴＢ２を説明するための説明図である。

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。

まず、測定装置の構成について、図１，２を参照して説明する。同図に示す電流測定装置１は、「測定装置」の一例であるクランプ式電流測定装置であって、検出部２、レンジ切替部３、Ａ／Ｄ変換部４、操作部５、表示部６、処理部７および記憶部８を備えて、「被検出量」の一例である測定対象（例えば電線）２１を流れる電流（一例として交流電流）の電流値Ｍを測定対象２１に対して金属非接触の状態（例えば電線の導体で構成された芯線に対して非接触の状態）で測定可能に構成されている。

また、電流測定装置１は、平面視形状がほぼ長方形に形成された装置本体部１１と、一例として装置本体部１１の長さ方向の一端側に配設されたクランプ部１２とを備えている。クランプ部１２は、装置本体部１１に配設された開閉レバー１３を操作することにより、開閉自在に構成されて、測定対象２１をクランプすることが可能となっている。

検出部２は、一例として、クランプ部１２の内部に配設されてクランプ部１２が閉状態のときに閉磁路を構成するコア材、およびクランプ部１２の内部に配設されてコア材内の磁界を検出する磁界検出センサ（いずれも図示せず）を備えている。磁界検出センサは、例えばホール素子で構成されて、コア材内の磁界を連続的に所定の感度で検出しつつ、検出している磁界の強さに比例した電圧値の検出信号（アナログ信号としての電圧信号）Ｓａを出力する。なお、ホール素子に代えて、既知の他の磁気センサ（フラックスゲートセンサや磁気抵抗効果素子など）を使用してもよいのは勿論である。

レンジ切替部３は、一例として、増幅率を複数段階に変更可能な増幅回路（図示せず）で構成されて、複数の測定レンジに対応する複数の増幅率（変換率の一例）のうちの１つの増幅率であって、複数の測定レンジのうちから処理部７によって選択された１つの測定レンジ（以下、選択測定レンジともいう）に対応する選択増幅率で入力信号としての検出信号Ｓａを変換（この例では増幅）して変換信号Ｓｂとして出力する。なお、検出部２が、磁界の強さに比例した電流値の検出信号Ｓａ（アナログ信号としての電流信号）を出力する構成のときには、レンジ切替部３は、電流から電圧への変換率を複数段階に変更可能な電流電圧変換回路で構成されて、複数の測定レンジに対応する複数の変換率（電流から電圧への変換率（電流電圧変換率））のうちの１つの変換率であって、選択測定レンジに対応する選択変換率で入力信号としての検出信号Ｓａを電圧信号としての変換信号Ｓｂに変換して出力する。

Ａ／Ｄ変換部４は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を備えて構成されて、変換信号Ｓｂを所定の周期（変換信号Ｓｂの電圧値の変化に対して十分に短い周期。例えば、１００μｓ未満の周期（１０ｋＨｚ以上のサンプリング周波数での周期））でサンプリングして、変換信号Ｓｂの瞬時値を示す第１波形データＤａ（以下、単に波形データＤａともいう）を出力する。なお、この波形データＤａの最大値（Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値の最大値）に対して、後述する第２しきい値の第２上限値に対応するデジタル値は小さく（例えば、Ａ／Ｄ変換器のデジタル値の最大値の約９０％程度の値）なるように予め規定されている。この構成により、処理部７は、各測定レンジにおいて、第２しきい値の第２上限値を若干超える程度の電流値まで正確に測定することが可能になっている。

操作部５は、装置本体部１１の表面に配設された後述するデジタルフィルタ処理の実行／不実行（つまり、ディジタルフィルタの使用の有無）を選択するためのフィルタ入切スイッチなどの種々の操作スイッチを備え、操作されたスイッチに対応した操作信号（例えば、フィルタ入切スイッチに対応したデジタルフィルタ処理の実行／不実行を指示する操作信号Ｓｃ）を処理部７に出力する。表示部６は、一例として、装置本体部１１の表面に配設された液晶ディスプレイで構成されて、測定された電流値Ｍなどを表示する。

処理部７は、一例としてコンピュータで構成されて、記憶部８に予め記憶されている動作プログラムに従い、デジタルフィルタ処理、第１測定処理、第２測定処理、第１レンジ選択処理、第２レンジ選択処理、および測定した電流値Ｍを表示部６に表示させる表示処理を実行する。また、処理部７は、Ａ／Ｄ変換部４から出力される波形データＤａを記憶部８に記憶させる記憶処理を実行する。また、処理部７は、レンジ切替部３に対して、検出信号Ｓａを増幅する増幅率に関して、第１レンジ選択処理または第２レンジ選択処理によって選択した１つの測定レンジ（選択測定レンジ）に対応する増幅率（選択増幅率）に切り替える制御処理を実行する。

上記の各処理のうちのデジタルフィルタ処理については、処理部７は、操作部５から出力されているフィルタ入切スイッチに対応した操作信号Ｓｃがデジタルフィルタ処理の実行を指示する内容（デジタルフィルタを使用する内容）のときに実行し、操作信号Ｓｃがデジタルフィルタ処理の不実行を指示する内容（デジタルフィルタを不使用とする内容）のときには停止する。このデジタルフィルタ処理では、処理部７は、記憶部８に記憶されている波形データＤａに対してデジタル処理を実行することにより、検出信号Ｓａに含まれる周波数成分のうちの予め規定されたカットオフ周波数を超える高周波成分が波形データＤａから除去された第２波形データＤｂ（以下、単に波形データＤｂともいう）を算出して（求めて）、記憶部８に記憶させる。本例では一例として、測定対象２１を流れる電流（交流電流）の基本周波数が数十Ｈｚから数ｋＨｚ程度であることから、デジタルフィルタ処理での上記したカットオフ周波数は、例えば数十ｋＨｚ程度に規定されている。このため、このデジタルフィルタ処理により、波形データＤａから十数ｋＨｚ以上の高周波成分が除去される。

また、処理部７は、フィルタ入切スイッチに対応した操作信号Ｓｃによってデジタルフィルタ処理の実行が指示されているときには、上記したようにデジタルフィルタ処理を実行すると共に、上記の各波形データＤａ，Ｄｂのうちの選択した一方の波形データ（具体的には波形データＤｂ）と上記の選択変換率（本例では選択増幅率）とに基づいて被検出量としての電流値Ｍ（測定対象２１を流れる電流の実効値や平均値。本例では一例として実効値）を算出（測定）する第１測定処理、波形データＤｂおよび上記の選択変換率に基づいて検出信号Ｓａのピーク値（波高値）Ｐを算出（測定）する第２測定処理、および第１レンジ選択処理を実行する。この第１レンジ選択処理では、処理部７は、この第１測定処理において測定された電流値Ｍおよびこの第２測定処理において測定されたピーク値Ｐに基づいて上記した複数の測定レンジのうちから新たに選択測定レンジとする１つの測定レンジを選択する。また、この第１レンジ選択処理では、処理部７は、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率に切り替える。

一方、処理部７は、フィルタ入切スイッチに対応した操作信号Ｓｃによってデジタルフィルタ処理の不実行が指示されているときに、上記したようにデジタルフィルタ処理を停止すると共に第２測定処理も停止して、上記の各波形データＤａ，Ｄｂのうちの選択した一方の波形データ（具体的には波形データＤａ）と上記の選択変換率とに基づいて電流値Ｍを算出（測定）する第１測定処理、および第２レンジ選択処理を実行する。この第２レンジ選択処理では、処理部７は、ピーク値Ｐを用いずに、この第１測定処理において測定された電流値Ｍにのみ基づいて上記した複数の測定レンジのうちから新たに選択測定レンジとする１つの測定レンジを選択する。また、この第２レンジ選択処理では、処理部７は、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率に切り替える。

記憶部８は、一例として半導体メモリで構成されて、この記憶部８には、処理部７がＡ／Ｄ変換部４から取得した波形データＤａや、デジタルフィルタ処理で算出された波形データＤｂや、第１測定処理で算出された電流値Ｍや、第２測定処理で算出されたピーク値Ｐが処理部７によって記憶される。また、記憶部８には、電流値Ｍやピーク値Ｐに基づいて新たな選択測定レンジを選択（特定）するための判定テーブルＴＢ１，ＴＢ２（図３，４参照）が予め記憶されている。この２つの判定テーブルＴＢ１，ＴＢ２のうちの判定テーブルＴＢ１は、第１レンジ選択処理において使用され、判定テーブルＴＢ２は第２レンジ選択処理において使用される。

本例での複数の測定レンジは、一例として、１Ａ、１０Ａ、１００Ａおよび１０００Ａの４つである。このため、判定テーブルＴＢ１には、図３に示すように、新たな選択測定レンジを選択するためのしきい値（電流値Ｍに対する第１しきい値、およびピーク値Ｐに対する第２しきい値）が４つの測定レンジ毎に、選択測定レンジを選択するための動作内容と共に記憶され、判定テーブルＴＢ２には、図４に示すように、新たな選択測定レンジを選択するためのしきい値（電流値Ｍに対する第１しきい値）が４つの測定レンジ毎に、選択測定レンジを選択するための動作内容と共に記憶されている。

この判定テーブルＴＢ１について、１００Ａの測定レンジを例に挙げて説明すると、この測定レンジでの第１しきい値は、測定レンジの定格電流である１００Ａと同じ電流値である第１上限値、および定格電流の数％程度の電流値（本例では８％の電流値である８Ａ）である第１下限値の２つの電流値が規定されている。また、この測定レンジの第２しきい値は、第１しきい値での第１上限値よりも大きい電流値（本例では定格電流の１５０％の電流値である１５０Ａ）である第２上限値、および第１しきい値での第１下限値よりも若干大きい電流値（本例では定格電流の１２％の電流値である１２Ａ）である第２下限値の２つの電流値が規定されている。また、判定テーブルＴＢ２は、判定テーブルＴＢ１での第１しきい値と同じ第１しきい値だけで構成されている。

次に、電流測定装置１を使用して測定対象２１を流れる電流の電流値Ｍを測定する際の手順について、電流測定装置１の動作と併せて説明する。

まず、ユーザは、例えば、不図示の電源スイッチを操作して電流測定装置１を作動状態に移行させ、開閉レバー１３を操作してクランプ部１２で測定対象２１を図２に示すようにクランプする。

作動状態の電流測定装置１では、検出部２が検出信号Ｓａを出力し、レンジ切替部３が現時点で選択されている１つの測定レンジ（選択測定レンジ）に対応する選択増幅率で検出信号Ｓａを増幅して変換信号Ｓｂとして出力し、Ａ／Ｄ変換部４がこの変換信号Ｓｂを波形データＤａに変換して処理部７に出力する。処理部７は、波形データＤａを記憶部８に記憶させつつ、上記したように、操作部５から出力されている操作信号Ｓｃで指示されている内容（デジタルフィルタ処理の実行／不実行）に応じた処理を実行して、電流値Ｍの測定処理と、この電流値Ｍを表示部６に表示させる表示処理と、測定レンジを選択するレンジ選択処理（第１レンジ選択処理または第２レンジ選択処理）と、選択した測定レンジ（選択測定レンジ）に対応した増幅率（選択増幅率）にレンジ切替部３での増幅率を切り替える制御処理とを、例えば所定の周期（例えば、０．５秒（５００ｍｓ）間隔）で繰り返し実行する。

以下、電流測定装置１の具体的な動作について、操作部５から出力されている操作信号Ｓｃによってデジタルフィルタ処理の実行が指示されている場合と、デジタルフィルタ処理の不実行が指示されている場合とに分けて説明する。

最初に、操作信号Ｓｃによってデジタルフィルタ処理の実行が指示されている場合について説明する。

この場合、この電流測定装置１では、処理部７は、記憶部８に新たな波形データＤａを記憶する都度、例えばこの新たな波形データＤａを含む直近の所定期間（例えば、５００ｍｓの期間）にＡ／Ｄ変換部４から取得した波形データＤａに対してデジタルフィルタ処理を実行することにより、波形データＤａから検出信号Ｓａに含まれている上記の高周波成分が除去された波形データＤｂを算出して、記憶部８に記憶させる。これにより、電流測定装置１では、例えば、電流測定装置１の使用場所の近傍において発生している外乱に起因して検出信号Ｓａに混入した高周波成分（高周波ノイズ成分）を含む波形データＤａからこの高周波成分を除去して、波形データＤｂとして記憶することが可能となっている。

また、処理部７は、算出した波形データＤｂを記憶部８に記憶しつつ、上記の所定期間毎に、この所定期間に記憶部８に記憶させた複数の波形データＤｂのそれぞれと、レンジ切替部３での現在の選択増幅率および検出部２の感度とに基づいて、測定対象２１を流れる電流の瞬時値を算出すると共に、第１測定処理および第２測定処理を実行する。処理部７は、この第１測定処理では、この所定期間に含まれる複数の瞬時値に基づいて実効値を算出し、この算出した実効値を測定対象２１を流れる電流の電流値Ｍとして記憶部８に記憶させる。また、処理部７は、この第２測定処理では、この所定期間に含まれる複数の瞬時値のうちの最大値をピーク値Ｐとして測定（検出）して、このピーク値Ｐを記憶部８に記憶させる。

また、処理部７は、上記の所定期間毎に、上記のようにして第１測定処理で算出した電流値Ｍおよび第２測定処理で測定したピーク値Ｐとに基づいて、図３に示す判定テーブルＴＢ１を使用する第１レンジ選択処理を実行して、上記した複数の測定レンジ（本例では、１Ａ、１０Ａ、１００Ａおよび１０００Ａの４つの測定レンジ）のうちから新たに選択測定レンジとする１つの測定レンジ（選択測定レンジ）を選択する。また、処理部７は、この第１レンジ選択処理において新たな選択測定レンジを選択したときには、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率（選択増幅率）に切り替える。これにより、電流測定装置１では、測定対象２１を流れる電流の振幅が例えば一時的に増加するという現象（ピーク値Ｐが大きく変化するという現象）が周期的に発生するというような状況下において、Ａ／Ｄ変換部４を構成するＡ／Ｄ変換器がこの電流の振幅の増加時に飽和する状態に当初なったとしても、ピーク値Ｐとして測定（検出）されるこの増加した振幅に対応する変換信号ＳｂがこのＡ／Ｄ変換器の入力定格内になるような測定レンジ（このような測定レンジが複数存在する場合には、最も小さな測定レンジ）が処理部７によって選択測定レンジとして直ちに選択されることから、その後のピーク値Ｐ（増加した電流の振幅）についても処理部７において正確に測定することが可能となっている。

具体例を挙げて説明する。一例として、測定対象２１を流れる電流が、例えばその実効値が５０Ａであって、その振幅が通常時は４０Ａで増加時に一時的に１６０Ａとなる電流であったとする。この場合、この電流を測定し始めた時点での測定レンジが１０Ａであれば、処理部７は、第１測定処理で算出した電流値Ｍ（５０Ａ）と第２測定処理で測定したピーク値Ｐ（１６０Ａ）とに基づいて、判定テーブルＴＢ１を使用する第１レンジ選択処理を実行して、まず、現在の測定レンジ（１０Ａ）での第１しきい値の第１下限値（０．８Ａ）および第１上限値（１０Ａ）と、電流値Ｍ（５０Ａ）とを比較すると共に、現在の測定レンジ（１０Ａ）での第２しきい値の第２下限値（１．２Ａ）および第２上限値（１５Ａ）と、ピーク値Ｐ（１６０Ａ）とを比較する。この比較の結果、電流値Ｍ（５０Ａ）が第１上限値（１０Ａ）を超え、かつピーク値Ｐ（１６０Ａ）が第２上限値（１５Ａ）を超えることから、処理部７は、この電流値Ｍについての比較結果と、このピーク値Ｐについての比較結果との組み合わせで選択される動作内容（ＵＰ）を実行して、１つ上の測定レンジ（１００Ａ）を選択測定レンジの候補とする。

次に、処理部７は、この測定レンジ（１００Ａ）での第１しきい値の第１下限値（８Ａ）および第１上限値（１００Ａ）と、電流値Ｍ（５０Ａ）とを比較すると共に、この測定レンジ（１００Ａ）での第２しきい値の第２下限値（１２Ａ）および第２上限値（１５０Ａ）と、ピーク値Ｐ（１６０Ａ）とを比較する。この比較の結果、電流値Ｍ（５０Ａ）が第１下限値（８Ａ）以上第１上限値（１００Ａ）以下の範囲内に含まれ、かつピーク値Ｐ（１６０Ａ）が第２上限値（１５０Ａ）を超えることから、処理部７は、この電流値Ｍについての比較結果と、このピーク値Ｐについての比較結果との組み合わせで選択される動作内容（ＵＰ）を実行して、さらに１つ上の測定レンジ（１０００Ａ）を選択測定レンジの候補とする。

続いて、処理部７は、この測定レンジ（１０００Ａ）での第１しきい値の第１下限値（８０Ａ）および第１上限値（１０００Ａ）と、電流値Ｍ（５０Ａ）とを比較すると共に、この測定レンジ（１０００Ａ）での第２しきい値の第２下限値（１２０Ａ）および第２上限値（１５００Ａ）と、ピーク値Ｐ（１６０Ａ）とを比較する。この比較の結果、電流値Ｍ（５０Ａ）が第１下限値（８０Ａ）未満で、かつピーク値Ｐ（１６０Ａ）が第２下限値（１２０Ａ）以上第２上限値（１５００Ａ）以下の範囲内に含まれることから、処理部７は、この電流値Ｍについての比較結果と、このピーク値Ｐについての比較結果との組み合わせで選択される動作内容（ＯＫ）を実行して、この測定レンジ（１０００Ａ）を新たな選択測定レンジとして選択（決定）する。これにより、第１レンジ選択処理が完了する。

次いで、処理部７は、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率（選択増幅率）に切り替える。これにより、Ａ／Ｄ変換部４のダイナミックレンジの有効利用度は低下するものの、測定対象２１を流れる電流のピーク値ＰについてはＡ／Ｄ変換部４を飽和状態にさせることなく、正確に測定することができる結果、このピーク値Ｐを含む所定期間での電流値Ｍ（実効値）をより正確に測定することが可能となっている。

なお、具体例を挙げての説明は省略するが、判定テーブルＴＢ１を使用する第１レンジ選択処理において、第１しきい値の第１下限値および第１上限値と、算出した電流値Ｍとの比較結果と、第２しきい値の第２下限値および第２上限値と、算出したピーク値Ｐとの比較結果との組み合わせで選択される動作内容が「ＤＯＷＮ」のときには、１つ下の測定レンジを新たな選択測定レンジの候補として第１レンジ選択処理を続行する。一方、処理部７は、この動作内容が「ＯＶＥＲ」のときには、測定対象２１を流れる電流のピーク値Ｐについては、Ａ／Ｄ変換部４が飽和状態となって正確に測定できないことから、オーバーフロー状態であることを示す文字や図柄（例えば、「ＯＶＥＲ」の文字）を表示部６に表示させて第１レンジ選択処理を完了させる。

次に、操作信号Ｓｃによってデジタルフィルタ処理の不実行が指示されている場合について説明する。

この場合、電流測定装置１では、処理部７は、デジタルフィルタ処理を停止すると共に第２測定処理も停止して、記憶部８に新たな波形データＤａを記憶しつつ、上記の所定期間毎に、この所定期間に記憶部８に記憶させた複数の波形データＤａのそれぞれと、レンジ切替部３での現在の選択増幅率および検出部２の感度とに基づいて、測定対象２１を流れる電流の瞬時値を算出すると共に第１測定処理を実行する。処理部７は、この第１測定処理では、この所定期間に含まれる複数の瞬時値に基づいて実効値を算出し、この算出した実効値を測定対象２１を流れる電流の電流値Ｍとして記憶部８に記憶させる。電流測定装置１の使用場所において外乱の発生がない場合には、外乱に起因する高周波成分が検出信号Ｓａに混入するおそれもないことから、デジタルフィルタ処理を施さない波形データＤａを使用しても、測定対象２１を流れる電流の振幅がほぼ一定、または変化したとしてもその変化の度合いがゆっくりとしたものであるとき（ピーク値Ｐの変動が小さいとき）には、十分に高い精度で電流値Ｍを算出することが可能であり、しかも、処理に時間のかかるデジタルフィルタ処理の不実施により、電流値Ｍの算出に要する時間が短縮される。

また、処理部７は、上記の所定期間毎に、上記のようにして第１測定処理で算出した電流値Ｍに基づいて、図４に示す判定テーブルＴＢ２を使用する第２レンジ選択処理を実行して、上記した複数の測定レンジ（本例では、１Ａ、１０Ａ、１００Ａおよび１０００Ａの４つの測定レンジ）のうちから新たに選択測定レンジとする１つの測定レンジ（選択測定レンジ）を選択する。また、処理部７は、この第２レンジ選択処理において新たな選択測定レンジを選択したときには、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率（選択増幅率）に切り替える。これにより、電流測定装置１では、測定対象２１を流れる電流に高周波ノイズが混入せず、かつこの電流の振幅がほぼ一定であるというような状況下において、上記したように十分な精度で、かつ短時間に算出される電流値Ｍに基づいて、適切な測定レンジを選択測定レンジとして短時間に選択することが可能となっている。

具体例を挙げて説明する。一例として、測定対象２１を流れる電流が、例えばその実効値がほぼ５０Ａである電流であったとする。この場合、この電流を測定し始めた時点での測定レンジが１０Ａであれば、処理部７は、第１測定処理で算出した電流値Ｍ（５０Ａ）に基づいて、判定テーブルＴＢ２を使用する第２レンジ選択処理を実行して、まず、現在の測定レンジ（１０Ａ）での第１しきい値の第１下限値（０．８Ａ）および第１上限値（１０Ａ）と、電流値Ｍ（５０Ａ）とを比較する。この比較の結果、電流値Ｍ（５０Ａ）が第１上限値（１０Ａ）を超えることから、処理部７は、この電流値Ｍについての比較結果で選択される動作内容（ＵＰ）を実行して、１つ上の測定レンジ（１００Ａ）を選択測定レンジの候補とする。

次に、処理部７は、この測定レンジ（１００Ａ）での第１しきい値の第１下限値（８Ａ）および第１上限値（１００Ａ）と、電流値Ｍ（５０Ａ）とを比較する。この比較の結果、電流値Ｍ（５０Ａ）が第１下限値（８Ａ）以上第１上限値（１００Ａ）以下の範囲内に含まれることから、処理部７は、この電流値Ｍについての比較結果で選択される動作内容（ＯＫ）を実行して、この測定レンジ（１００Ａ）を新たな選択測定レンジとして選択（決定）する。これにより、第２レンジ選択処理が完了する。

次いで、処理部７は、レンジ切替部３に対する制御処理を実行して、検出信号Ｓａに対する増幅率をこの新たな選択測定レンジに対応した増幅率（選択増幅率）に切り替える。これにより、Ａ／Ｄ変換部４のダイナミックレンジを十分に有効利用しつつ、デジタルフィルタ処理を実行するときよりも短い時間で、測定対象２１を流れる電流についての所定期間での電流値Ｍを正確に測定することが可能となっている。

なお、具体例を挙げての説明は省略するが、判定テーブルＴＢ２を使用する第２レンジ選択処理においても、上記した判定テーブルＴＢ１を使用する第１レンジ選択処理のときと同様にして、算出した電流値Ｍで選択される動作内容が「ＤＯＷＮ」のときには、１つ下の測定レンジを新たな選択測定レンジの候補として第２レンジ選択処理を続行する。一方、処理部７は、この動作内容が「ＯＶＥＲ」のときには、測定対象２１を流れる電流の電流値Ｍについて、Ａ／Ｄ変換部４が飽和状態となって正確に測定できないことから、オーバーフロー状態であることを示す文字や図柄（例えば、「ＯＶＥＲ」の文字）を表示部６に表示させて第２レンジ選択処理を完了させる。

このように、この電流測定装置１では、処理部７は、デジタルフィルタ処理の実行が指示されているときには、デジタルフィルタ処理、デジタルフィルタ処理で算出される波形データＤｂに基づいて電流値Ｍを測定する第１測定処理、およびこの波形データＤｂに基づいてピーク値Ｐを測定する第２測定処理を実行すると共に、この電流値Ｍおよびピーク値Ｐに基づいて新たな選択測定レンジを選択する第１レンジ選択処理を実行し、デジタルフィルタ処理の不実行が指示されているときには、波形データＤａに基づいて電流値Ｍを測定する第１測定処理を実行すると共にこの電流値Ｍに基づいて新たな選択測定レンジを選択する第２レンジ選択処理を実行する。

したがって、この電流測定装置１によれば、ユーザが操作部５を操作することによってデジタルフィルタ処理の実行／不実行を任意に選択することができるため、電流測定装置１の測定環境（つまり、測定環境での外乱の有無）、および電流測定装置１で測定する測定対象２１を流れる電流の状態（ピーク値Ｐの変動の大小）に基づいて、外乱の発生している測定環境であって、ピーク値Ｐの変動が大きい電流の電流値Ｍを測定するときには、ユーザがデジタルフィルタ処理の実行を選択することで、外乱の影響を排除しつつ、電流値Ｍだけでなくピーク値Ｐに基づく測定レンジの切り替え動作（オートレンジ動作）を実行してピーク値Ｐを正確に測定し得る測定レンジを選択測定レンジとして選択し、この選択測定レンジにおいて取得する波形データＤｂに基づいて正確な電流値Ｍを測定することができる。また、この電流測定装置１によれば、外乱の発生のない測定環境であって、ピーク値Ｐの変動が小さい電流の電流値Ｍを測定するときには、ユーザがデジタルフィルタ処理の不実行を選択することで、電流値Ｍのみに基づく測定レンジの切り替え動作（オートレンジ動作）を実行してこの電流値Ｍを正確に測定し得る測定レンジを選択測定レンジとして選択し、この選択測定レンジにおいて取得する波形データＤａに基づいて正確な電流値Ｍをより短時間に測定することができる。

なお、測定装置の構成は、上記の電流測定装置１の構成に限定されない。例えば、測定対象２１としての電線に流れる電流の電流値Ｍを「被検出量」の一例として挙げて、この電流値Ｍを測定する測定装置としての電流測定装置１について説明したが、「被検出量」は、電流値に限定されるものではなく、電圧値や電力値や温度や湿度など、様々な物理量とすることができることから、測定装置も電流測定装置に限定されず、Ａ／Ｄ変換およびデジタルフィルタ処理を利用して被検出量としての物理量を測定する測定装置である限り、電圧測定装置や、電力測定装置や、温度計や、湿度計など様々な測定装置であってもよい。また、上記の測定装置では、検出部２を内蔵するクランプ部１２を備えて、測定対象２１の被検出量を検出部２で検出する際に、測定対象２１をクランプ部１２でクランプする状態にしているが、図示はしないが、例えばクランプ部１２に代えて接触式のプローブを備えて、測定対象２１の被検出量を検出部２で検出する際に、測定対象２１にプローブを接触させて測定する構成に適用することもできる。

１ 電流測定装置
３ レンジ切替部
４ Ａ／Ｄ変換部
５ 操作部
７ 処理部
Ｄａ 第１波形データ
Ｄｂ 第２波形データ
Ｍ 電流値
Ｐ ピーク値
Ｓａ 検出信号
Ｓｂ 変換信号
Ｓｃ 操作信号

Claims (1)

1. 複数の測定レンジのうちから選択された１つの測定レンジである選択測定レンジに対応する選択変換率で入力信号を変換して変換信号として出力するレンジ切替部と、
   前記変換信号をサンプリングして当該変換信号の瞬時値を示す第１波形データを出力するＡ／Ｄ変換部と、
   前記入力信号に含まれる周波数成分のうちの予め規定されたカットオフ周波数を超える高周波成分が前記第１波形データから除去された第２波形データを求めるデジタルフィルタ処理、前記第１波形データおよび前記第２波形データのうちの選択された一方の波形データおよび前記選択変換率に基づいて前記入力信号の被検出量を測定する第１測定処理、並びに前記第２波形データおよび前記選択変換率に基づいて前記入力信号のピーク値を測定する第２測定処理を実行可能に構成された処理部と、
   前記デジタルフィルタ処理の実行／不実行を指示する操作信号を前記処理部に出力する操作部とを備え、
   前記処理部は、前記操作信号によって前記デジタルフィルタ処理の実行が指示されているときには、当該デジタルフィルタ処理、当該デジタルフィルタ処理で求められる前記第２波形データを前記選択された一方の波形データとする前記第１測定処理、および前記第２測定処理を実行すると共に、前記測定された被検出量およびピーク値に基づいて新たに前記選択測定レンジとする前記１つの測定レンジを選択する第１レンジ選択処理を実行し、前記操作信号によって前記デジタルフィルタ処理の不実行が指示されているときには、前記第１波形データを前記一方の波形データとする前記第１測定処理を実行すると共に前記ピーク値を用いずに前記測定された被検出量に基づいて新たに前記選択測定レンジとする前記１つの測定レンジを選択する第２レンジ選択処理を実行する測定装置。

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