JP6922260B2 - 信号発生装置および信号発生方法 - Google Patents
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Description
エプスタイン試験器は、電磁鋼板等の軟質磁性材料の磁気特性を測定する機器である。エプスタイン試験器では、巻枠に対して一次コイルおよび二次コイルが巻き回される。巻枠の内部には試験片が配置される。一次コイルに励磁電圧が印加されると一次コイルに励磁電流が流れる。一次コイルに励磁電流が流れることにより二次コイルに二次電圧が誘起される。
図1は、信号発生装置100の構成の一例を示す図である。本実施形態では、試験片Sをセットしたエプスタイン試験器200の一次コイル210に一定の励磁周波数の励磁電流を流すことにより二次コイル220に誘起される二次電圧の信号波形が正弦波になるように一次コイル210に印加する励磁電圧を調整する場合を例に挙げて説明する。尚、エプスタイン試験器200の構成およびエプスタイン試験器200を用いた試験片Sの磁気特性の方法は、非特許文献1に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
信号生成回路103は、まず、第1の系統において、A/D変換回路102から出力されたデジタル二次電圧信号と、予め設定されている目標波形の信号との偏差を打ち消す励磁電圧の信号波形を(少なくとも一周期分)生成し、波形メモリに記憶する。ここで、目標波形は正弦波である。信号生成回路103は、波形メモリのアドレスを指定して波形メモリに記憶した信号波形のデータを読み出して、第1のデジタル励磁信号として出力する。尚、励磁電圧の信号波形の周波数は、前述した一定の励磁周波数である。
D/A変換回路105は、第2のデジタル励磁信号をアナログ信号に変換する。以下の説明では、D/A変換回路105でアナログ信号に変換された第2のデジタル励磁信号を必要に応じて第2のアナログ励磁信号と称する。尚、励磁周波数は一定であるので、第1のアナログ励磁信号の周期と、第2のアナログ励磁信号の周期は等しい。
アナログ乗算回路106dは、第1のアナログ励磁信号と、後述する振幅制御回路106fから出力される第2の振幅制御電圧とを乗算する。以下の説明では、このようにしてアナログ乗算回路106dの演算(乗算)により得られるアナログ信号を、必要に応じて第2の振幅制御アナログ励磁信号と称する。
振幅制御回路106fは、第1の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路106cに出力することと、第2の振幅制御電圧を生成してアナログ乗算回路106dに出力することとを行う。本実施形態では、一次コイル210に印加する励磁電圧の信号を、第1の振幅制御アナログ励磁信号から第2の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際と、一次コイル210に印加する励磁電圧の信号を、第2の振幅制御アナログ励磁信号から第1の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際に、一次コイル210に印加する励磁電圧の信号に含める、第1の振幅制御アナログ励磁信号および第2の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を調整する。
図2は、第1の振幅制御電圧および第2の振幅制御電圧の一例を示す図である。図2(a)は、第1の振幅制御電圧および第2の振幅制御電圧の第1の例を示す図であり、図2(b)は、第1の振幅制御電圧および第2の振幅制御電圧の第2の例を示す図である。
第1の振幅制御電圧は、アナログ乗算回路106cにおける第1のアナログ励磁信号に対する倍率を定める電圧である。第2の振幅制御電圧は、アナログ乗算回路106dにおける第2のアナログ励磁信号に対する倍率を定める電圧である。
以上のように本実施形態では、第1の振幅制御電圧および第2の振幅制御電圧が、時間に依存する1つの関数k(t)により定められる(即ち、第1の振幅制御電圧および第2の振幅制御電圧の自由度は1である)。また、関数k(t)は、時間の経過とともに単調増加する関数であり、関数1−k(t)は、時間の経過とともに単調減少する関数である。図2(a)では、関数k(t)が時間の経過とともに線形で変化する場合の一例を示し、図2(b)では、関数k(t)が時間の経過とともに非線形で変化する場合の一例を示す。
以上のようにすることで、一次コイル210に印加する励磁電圧の信号を、第1の振幅制御アナログ励磁信号から第2の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際に、第1の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に減らし、第2の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に増やすことができる。逆に、一次コイル210に印加する励磁電圧の信号を、第2の振幅制御アナログ励磁信号から第1の振幅制御アナログ励磁信号に切り替える際には、第2の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に減らし、第1の振幅制御アナログ励磁信号の信号強度の割合を連続的に徐々に増やすことができる。
以下に、請求項と実施形態との関係の一例を示す。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは勿論である。
<請求項1>
機器で計測される計測値を示すアナログ信号は、例えば、アナログ二次電圧信号を用いることにより実現される。
第1の変換手段は、例えば、A/D変換回路102を用いることにより実現される。
相互に異なるタイミングで前記第1の変換手段により変換された前記デジタル信号である第1のデジタル入力信号、第2のデジタル入力信号は、例えば、第1の系統において処理されるデジタル二次電圧信号、第2の系統において処理されるデジタル二次電圧信号を用いることにより実現される。
予め設定された目標信号は、例えば、予め設定されている目標波形の信号(正弦波の信号)を用いることにより実現される。
第1のデジタル出力信号、第2のデジタル出力信号は、例えば、第1のデジタル励磁信号、第2のデジタル励磁信号を用いることにより実現される。
第2の変換手段は、例えば、D/A変換回路104を用いることにより実現される。
第3の変換手段は、例えば、D/A変換回路105を用いることにより実現される。
第1のアナログ出力信号は、例えば、第1のアナログ励磁信号を用いることにより実現される。
第2のアナログ出力信号は、例えば、第2のアナログ励磁信号を用いることにより実現される。
混合手段は、例えば、アナログ乗算回路106c、106d、アナログ加算回路106e、振幅制御回路106fを用いることにより実現される。
<請求項3>
第1の乗算手段は、例えば、アナログ乗算回路106cを用いることにより実現される。
第2の乗算手段は、例えば、アナログ乗算回路106dを用いることにより実現される。
第1の振幅制御アナログ出力信号は、例えば、第1の振幅制御アナログ励磁信号を用いることにより実現される。
第2の振幅制御アナログ出力信号は、例えば、第2の振幅制御アナログ励磁信号を用いることにより実現される。
加算手段は、例えば、アナログ加算回路106eを用いることにより実現される。
振幅制御手段は、例えば、振幅制御回路106fを用いることにより実現される。
前記第1の乗算手段における前記第1のアナログ出力信号に対する倍率がk倍であるときに、前記第2の乗算手段における前記第2のアナログ出力信号に対する倍率が(1−k)倍となることは、例えば、関数k(t)が第1の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数1−k(t)が第2の振幅制御電圧として用いられ、関数1−k(t)が第1の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数k(t)が第2の振幅制御電圧として用いられることに対応する。
kが、0(ゼロ)以上1以下の値であることは、例えば、関数k(t)が、0(ゼロ)以上1以下の値(実数)をとることに対応する。
<請求項4>
前記機器に出力するアナログ信号が、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の一方から他方に切り替わる際に、当該一方に対する前記倍率が1から0(ゼロ)に連続的に変化し、当該他方に対する前記倍率が0(ゼロ)から1に連続的に変化することは、例えば、関数k(t)が第1の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数1−k(t)が第2の振幅制御電圧として用いられ、関数1−k(t)が第1の振幅制御電圧として用いられる場合には、関数k(t)が第2の振幅制御電圧として用いられることに対応する。
<請求項5>
所定のトリガ信号が発生する度に、前記倍率が0(ゼロ)から1に連続的に変化することと、前記倍率が1から0(ゼロ)に連続的に変化することとが交互に行われることは、例えば、トリガ信号が発生する度に、V0×k(t)、V0×(1−k(t))がこの順で交互に第1の振幅制御電圧として出力され、V0×(1−k(t))、V0×k(t)がこの順で交互に第2の振幅制御電圧として出力されることに対応する。
<請求項6>
前記第1の乗算手段、前記第2の乗算手段、前記加算手段、および前記振幅制御手段が、同一の集積回路に含まれることは、例えば、アナログ乗算回路106c、106d、アナログ加算回路106e、振幅制御回路106fがアナログIC106として実装されることにより実現される。
<請求項7>
前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅は、例えば、アナログ二次電圧信号の振幅を用いることにより実現される。
目標振幅は、例えば、目標二次電圧との偏差を用いることにより実現される。
第1の振幅調整手段は、例えば、振幅調整回路106aを用いることにより実現される。
第2の振幅調整手段は、例えば、振幅調整回路106bを用いることにより実現される。
<請求項8>
軟磁性材料の磁気特性を測定する機器は、例えば、エプスタイン試験器200または端板試験器を用いることにより実現される。
Claims (9)
- 機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換手段と、
相互に異なるタイミングで前記第1の変換手段により変換された前記デジタル信号である第1のデジタル入力信号、第2のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との偏差を打ち消す信号であって、フィードバック制御により前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第1のデジタル出力信号、第2のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成手段と、
前記第1のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第2の変換手段と、
前記第2のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第3の変換手段と、
前記第2の変換手段により前記第1のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第1のアナログ出力信号と、前記第3の変換手段により前記第2のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第2のアナログ出力信号とを混合する混合手段と、を有し、
前記混合手段は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が100[%]であり当該他方の信号強度の割合が0[%]である状態から、当該一方の信号強度の割合が0[%]であり当該他方の信号強度の割合が100[%]である状態になるまで、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号を混合し、
前記混合手段により、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする信号発生装置。 - 前記混合手段により、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号が混合される期間の何れの時刻においても、前記第1のアナログ出力信号の信号強度の割合と前記第2のアナログ出力信号の信号強度の割合との和が100[%]であることを特徴とする請求項1に記載の信号発生装置。
- 前記混合手段は、前記第1のアナログ出力信号と第1の振幅制御電圧とを乗算する第1の乗算手段と、
前記第2のアナログ出力信号と第2の振幅制御電圧とを乗算する第2の乗算手段と、
前記第1の乗算手段により得られたアナログ信号である第1の振幅制御アナログ出力信号と、前記第2の乗算手段により得られたアナログ信号である第2の振幅制御アナログ出力信号と、を加算する加算手段と、
前記第1の振幅制御電圧および前記第2の振幅制御電圧を出力する振幅制御手段と、を更に有し、
前記第1の振幅制御電圧は、前記第1の乗算手段における前記第1のアナログ出力信号に対する倍率を定める電圧であり、
前記第2の振幅制御電圧は、前記第2の乗算手段における前記第2のアナログ出力信号に対する倍率を定める電圧であり、
前記第1の乗算手段における前記第1のアナログ出力信号に対する倍率がk倍であるときに、前記第2の乗算手段における前記第2のアナログ出力信号に対する倍率が(1−k)倍となり、
kは、0(ゼロ)以上1以下の値であることを特徴とする請求項1または2に記載の信号発生装置。 - 前記機器に出力するアナログ信号が、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の一方から他方に切り替わる際に、当該一方に対する前記倍率が1から0(ゼロ)に連続的に変化し、当該他方に対する前記倍率が0(ゼロ)から1に連続的に変化することを特徴とする請求項3に記載の信号発生装置。
- 所定のトリガ信号が発生する度に、前記倍率が0(ゼロ)から1に連続的に変化することと、前記倍率が1から0(ゼロ)に連続的に変化することとが交互に行われることを特徴とする請求項3または4に記載の信号発生装置。
- 前記第1の乗算手段、前記第2の乗算手段、前記加算手段、および前記振幅制御手段は、同一の集積回路に含まれることを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の信号発生装置。
- 前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅と目標振幅との差に応じて、前記第1のアナログ出力信号の振幅を調整する第1の振幅調整手段と、
前記機器で計測される計測値を示すアナログ信号の振幅と目標振幅との差に応じて、前記第2のアナログ出力信号の振幅を調整する第2の振幅調整手段と、
前記第1の乗算手段は、前記第1の振幅調整手段により振幅が調整された前記第1のアナログ出力信号と前記第1の振幅制御電圧とを乗算し、
前記第2の乗算手段は、前記第2の振幅調整手段により振幅が調整された前記第2のアナログ出力信号と前記第1の振幅制御電圧とを乗算することを特徴とする請求項3〜6の何れか1項に記載の信号発生装置。 - 前記機器は、軟磁性材料の磁気特性を測定する機器であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の信号発生装置。
- 機器で計測される計測値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する第1の変換工程と、
相互に異なるタイミングで前記第1の変換工程により変換された前記デジタル信号である第1のデジタル入力信号、第2のデジタル入力信号と、予め設定された目標信号との偏差を打ち消す信号であって、フィードバック制御により前記機器に出力する信号をデジタル信号で表した第1のデジタル出力信号、第2のデジタル出力信号をそれぞれ生成する信号生成工程と、
前記第1のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第2の変換工程と、
前記第2のデジタル出力信号をアナログ信号に変換する第3の変換工程と、
前記第2の変換工程により前記第1のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第1のアナログ出力信号と、前記第3の変換工程により前記第2のデジタル出力信号から変換されたアナログ信号である第2のアナログ出力信号とを混合する混合工程と、を有し、
前記混合工程は、前記機器に出力するアナログ信号を、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の一方から他方に切り替える際に、当該一方の信号強度の割合が100[%]であり当該他方の信号強度の割合が0[%]である状態から、当該一方の信号強度の割合が0[%]であり当該他方の信号強度の割合が100[%]である状態になるまで、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号の信号強度の割合を連続的に制御して、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号を混合し、
前記混合工程により、前記第1のアナログ出力信号および前記第2のアナログ出力信号が混合された信号が、前記機器に出力されることを特徴とする信号発生方法。
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