JPH01141360A - 光ファイバを用いた波形観測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は波形観測装置、特に光ファイバを用いて、電
磁界環境下で動作する電子部品の動作が正常であるか否
かを判断するために、該電子部品が導出する電気信号の
波形を観測するための装置の構成に関する。

［従来の技術］ 近年、車両においては電子装置が車載されるようになっ
てきており、また車両の各種装置、たとえば自動車エン
ジン等の制御も電子装置を用いて行なわれるようになっ
てきている。しかしながら、このような車両エンジンを
電子制御する場合、電子装置は電磁波ノイズの影響を大
きく受けやすいため、このノイズにより誤動作し、所望
の制御特性を得ることができなかったり、誤動作して車
両が暴走するに至るなどの問題が発生する。

このような電子制御装置の電磁波ノイズによる誤動作を
防止するために、車両の電子制御部品が電磁界環境下で
どのような影響を受けるかを観測するＥＭＩ　（電磁妨
害）試験などが行なわれ、車両の電子制御システムの安
全性を高めるための方策がとられている。このようなＥ
ＭＩ試験などの電磁界環境下で被測定対象物である電子
制御される装置部品からの電気信号を観測する方法とし
ては従来は第６図に示されるような方法が用いられてい
る。

第６図において、外部からの電磁波の影響を防止するた
めに電磁シールド材などで覆われている電波暗室（シー
ルドルーム）１１内において所望強度の電磁界を発生さ
せるための電磁界発生器１２により所望の電磁界強度を
発生し、この所望の強度の電磁界環境下で、被測定対象
物であるたとえば自動車のエンジンなどの電子制御装置
である被測定対象物１が設置され、その導出信号波形が
観測される。この披ｎ１定対象物１が導出する信号は端
子２０へ与えられる。この被測定対象物１の端子２０へ
導出された電気信号はプローブ２１により検出され、同
軸ケーブルなどのシールドが施された信号線２２を介し
てオシロスコープ５へ与えられる。オシロスコープ５は
このプローブ２１で検出されて信号線２２を介して与え
られた信号の波形を表示する。このオシロスコープ５に
より、与えられた電気信号の波形を観測することにより
、被測定対象物１が電磁界発生器１２からの電磁界（電
波）の影響によりどのような動作を行なっているかを判
定する。第６図に見られるように、従来の観測システム
においては、被測定対象物１、および計測器具であるプ
ローブ２１、信号線２２およびオシロスコープ５はシー
ルドルーム１１内に持ち込まれている。

上述の構成において、被ｎ１定対象物１を所定の動作、
または停止状態にしておき、電磁界発生器１２から所定
の強度の電波（または電磁界）を発生し、そのときに被
測定対象物１が導出する電気信号波形をオシロスコープ
５で観測することにより、被７１１ｊ定対象物１が受け
る電磁ノイズの影響を観察することができる。

上述の構成に代えて、従来の観測システムにおいては、
信号線２２をシールド線やツイストペア線など電磁ノイ
ズの影響を受けにくい形態の信号線を用いてシールドル
ーム１１外部に被測定対象物１からの信号を取出し、シ
ールドルーム１１外部でオシロスコープ５などを用いて
電気信号波形を観ｎ１する方法もとられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の波形観測方法においては、電線からなる信号線で
被ｎ１定対象物１からの電気信号波形を取出し、伝達し
、電気信号の形態で直接オシロスコープなどの計測器を
用いて電気信号波形を観測していたため、この信号を伝
達するための信号線が電磁界発生器１２からの電磁波の
影響を受けやすく、ＥＭＩ試験などの電磁妨害試験を実
施しながら電気信号波形を観測する場合、その観Ｊｉ波
形が被ｎ１定対象物自体のものであるか、または信号線
に与えられた電磁ノイズの影響を受けているのかを判別
することができず、正確に被ｎ１定対象物１が受ける電
磁ノイズの影響を観ＡＦＪすることができないという問
題点があった。

それゆえこの発明の目的は上述の従来の電磁妨害試験に
おける波形観測システムの有する欠点を除去し、正確に
被測定対象物が受ける電磁ノイズの影響を観測すること
ができる波形観測装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る波形観測装置は、被測定対象物が導出す
る電気信号を直接検出して対応する光信号に変換するピ
ックアップ手段と、該ピックアップ手段出力を伝達する
ための光ファイバと、光フアイバ出力を受けて対応の電
気信号に変換する光−電気変換手段とを備える。

好ましくはピックアップ手段は、サージ吸収用抵抗と、
サージ吸収抵抗と第１および第２のｍ１ｌｌ端子との間
にそれぞれ直列に接続される第１および第２のサージ吸
収用ダイオードと、サージ吸収用抵抗およびサージ吸収
用ダイオードとに接続される電流制限用抵抗と、電流制
限用抵抗出力を受けて対応する強度の光信りを導出する
光電変換素子とを備える。

さらに好ましくはピックアップ手段は電磁シールド部材
により覆われる。

［作用］ この発明による光ファイバを用いた波形観測装置におい
ては、被測定対象物が導出する電気信号を直接受けて光
信号に変換し、光ファイバを介して伝達した後、好まし
くはシールドルーム外部の場所で電気信号に変換した後
波形を観測する構成となっている。したがって、被測定
対象物からの信号は電磁波の影響を受けない光ファイバ
を介して伝送されているため、被測定対象物が受ける電
磁ノイズの影響のみを検出することができ、正確な波形
観測を行なうことが可能となる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の原理を示す図である。第１図におい
て、シールドルーム１１内に被測定対象物１および披Ｄ
１定対象物１からの端子２０を介して導出される電気信
号を直接検出して光信号に変換するピックアップブロッ
ク２と、ピックアップブロック２が導出した光信号をシ
ールドルーム１１外部へ伝達するための光ファイバ３と
が設けられる。シールドルーム１１内には所望の強度の
電磁界を導出するための電磁界発生器１２が設けられて
いる。光ファイバ３を介して伝達されるピックアップブ
ロック２からの光信号はシールドルーム１１外部に設け
られた計７１１１室３０へ伝達される。

計測室３０には、光ファイバ３を介して伝達される光信
号を対応する電気信号に変換する信号処理部４と、信号
処理部４からの電気信号の波形を表示するオシロスコー
プ５とが設けられる。また第１図の構成において明確に
は示していないがピックアップブロック２は電磁界発生
器１２からの電磁ノイズの影響を防止するための静電シ
ールド部材（好ましくは筐体）で覆われている。このよ
うな構成とすることにより信号検出および伝達部は電磁
界発生器１２からの電磁波ノイズの影響を受けることが
なく、被測定対象物１が受けた電磁ノイズの影響のみを
正確に計測室３０へ伝達することができる。これにより
計測室３０においては、被測定対象物１が受けた電磁ノ
イズによる影響をオシロスコープ５を用いて観測するこ
とができる。

第２図はこの発明の一実施例である、波形観測装置にお
いて用いられるピックアップ部の具体的構成の一例を示
す図である。第２図において、ピックアップブロック２
は、端子２１を介して与えられる被測定対象物１からの
電気信号を直接受ける抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１と正の電源
電圧ＶＢとの間に順方向に接続される第１のダイオード
Ｄ１と、抵抗Ｒ１と接地電位との間に逆方向に接続され
る第２のダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１と直列に接続され
る抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２と接地電位との間に接続される
たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ、またはＬＤ）などか
らなる発光素子ＬＥＤとから構成される。発光素子ＬＥ
Ｄが導出する光信号は光ファイバ３を介して計測室３０
内の光受信装置４へ伝達される。第２図に示される構成
において抵抗Ｒ１は端子２１へ与えられる過電圧を吸収
（抑制）するための抵抗である。ダイオードＤ１は、ア
ノードに抵抗Ｒ１を介してその順方向電圧降下と電源電
圧ｖ８の和より高い電圧が与えられたときに導通状態と
なりミその過電圧に対する電流通路を与え、サージ（過
電圧）ｒ４圧を吸収し、抵抗Ｒ１を介して与えられる電
圧をｖ、＋ｖｔｈ　（ＶｔｈはダイオードＤ１の順方向
電圧降下）にクランプする。ダイオードＤ２は同様にし
て抵抗Ｒ１を介して−Ｖｔｈ’　　（Ｖｔｈ’　ｌｅｔ
ダイオードＤ２の順方向電圧降下量）より低い過電圧が
印加されたときに導通状態となり、その過電正分を吸収
する。これにより正負のサージ電圧を吸収することがで
き、発光素子ＬＥＤが過電流により破壊されるのを防止
する。抵抗Ｒ２はさらに発光光電変換素子ＰＤへ与えら
れる電流を制限するための機能を有する。したがって第
３図（ａ）に示されるようなサージ成分を何する波形が
端子２１′に印加されたとしても、サージ吸収素子Ｒ１
，ＤＩ、Ｄ２により吸収され、なだらかな波形（第３図
（ｂ））となり、この第３図（ｂ）に示される波形が抵
抗Ｒ２を介して発光素子ＬＥＤへ伝達される。これによ
り、過大なサージ電圧が披δｐ１定対象物１から伝達さ
れたとしても発光素子（光電変換素子）ＰＤが破壊する
ことはなく、サージの影響を防止することができる。

通常ＥＭＩ試験下での波形観Ａｐｊは、第４図に示され
るような波形変化（パルス割れ）などを検出するために
被測定対象物１からの波形をオシロスコープ５を用いて
観Ａ１１ｌ　Ｌでいる構成となっている。

電磁ノイズを受けない場合には、被測定対象物は正常に
動作しておりその出力波形は第４図（ａ）に示されるよ
うになる。これはたとえば電磁界発生器１２が発生する
電界強度を０とした場合に与えられる。そして電磁界発
生器１２が発生した電磁波により被測定対象物１が誤動
作するとそのパルスが変化しいわゆるパルス割れ現象が
生じる（第４図（ｂ））。このような異常パルスが発生
すると、その被ｎ１定対象物１は通常の動作時において
電磁波ノイズの影響を受けたことになり、その影響によ
り誤動作をし、所望の機能を発揮していないということ
を示している。

本願発明の構成においては、ピックアップ部２、および
光ファイバ３を用いて被測定対象物１からの電気信号を
直接検出した後光信号に変換してシールドルーム１１外
部の計測室３０へ伝達し、そこで電気信号に変換した後
オシロスコープ５で計４−１するように構成しているの
で、特に第２図に示されるようなピックアップブロック
２を用いた場合、サージ電圧を十分に吸収することがで
き、また静電シールド部材でピックアップブロック２を
覆っている場合において、ピックアップブロック２およ
び光ファイバ３は共に耐電界強度が大１１１に強いため
、第４図に示される波形異常を正確に計測室３０の光受
信装置４へ伝達することができ、これによりオシロスコ
ープ５で正確に被測定対象物１が受けた電磁ノイズの彫
りを観？＃１することができる。

通常、パルス割れに関する識別分解能は、発光素子ＬＥ
Ｄの応答性や、光受信装置４の応答性により制約される
ものの、このような本願発明の構成では、１マイクロ秒
程度の分解能は十分に達成することができ、実用上何ら
問題はない。

ここで、ピックアップブロック２に設けられたサージ吸
収素子は、被測定対象物１が電磁ノイズの影響によりサ
ージ成分を出力した場合、その被測定対象物１からの誤
動作に基づくサージ成分を吸収してしまい正確に伝達す
ることができないということも考えられるが、このよう
な場合、通常波形変化（パルス割れ）などが発生するた
め、その出力波形をオシロスコープ５で観測することに
より、披’ＡｐＪ定対象物１が電磁ノイズの影響を受け
ているか否かを正確に判定することができる。

第５図は本発明の波形観測装置を車両のＥＭＩ試験に用
いた際の構成の一例を示す図である。第５図においては
、電子制御部品を搭載した車両１０がシールドルーム１
１内に設置される。この車両１０に対して電磁界発生器
１２より電波（７ｒｓ磁界）が印加される。車両１０の
電子制御部品が被測定対象物１となり、電磁シールド材
で覆われたピックアップブロック２によりこの披７１−
１定対象物１（電子制御部品）が、導出する電気信号が
検出され、その後光信号に変換された後、外部の計４Ｐ
Ｉ室３０へ光ファイバ３を介して伝達される。計７１１
１室３０では光受信装置４により光信号を電気信号に変
換しオシロスコープ５へ与える。このオシロスコープ５
に表示される波形を観測することにより電子制御部品（
被測定対象物）１が正常に電磁界環境下でも動作してい
るか否かを検出することができる。これにより電磁ノイ
ズによる暴走などの生じることのない車両を実現するた
めの対策をとることができる。ここで車両１０の電子制
御装置（被測定対象物）１の試験方法としては、動作さ
せない状態で電磁界が与えられたときに動作状態となる
か否かを見る方法や、車両１０を動作させた状態で、電
磁界をＯから所望の強度にまで変化させた場合にどのよ
うな電磁ノイズの影響が現われるかを観測する方法もと
られている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電磁波ノイズの影響
を受ける被測定対象物が導出する電気信号を直接検出し
た後、光信号に変換し、この後光ファイバを介して導出
して電気信号に変換する構成としている。したがって、
信号検出用のピックアッス部は、静電シールド機能やサ
ージ吸収機能を有しているため耐電界強度に優れており
、また光ファイバも耐電界強度に優れているため、外部
からの電磁波ノイズの影響を受けることがないので、正
確に披」１定対象物の受ける電磁波ノイズ（電磁界）の
影響のみを検出することができ、正確な被１１）Ｊ定対
象物が導出する波形の観ｎ１が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理的構成を示す図である。 第２図はこの発明の一実施例である波形観測装置におけ
るピックアップブロックの具体的構成の一例を示す図で
ある。第３図は第２図に示されるピックアップブロック
のサージ吸収特性を示す図である。第４図は、電磁環境
下における被測定対象物が導出する波形の一例を示す図
である。第５図はこの発明の適用例である車両の電子制
御装置の電磁波の影響を観測するためのシステムを構成
した際の一例を示す図である。第６図は従来の電磁環境
下における被測定対象物が導出する波形観測を行なう構
成の一例を示す図である。 図において、１は被測定対象物、２はピックアップブロ
ック、３は光ファイバ、４は光受信装置、５はオシロス
コープ、１１はシールドルーム、１２は電磁界発生器、
１０は車両、３０は計測室、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、ＤＩ、
Ｄ２はサージ吸収用ダイオード、ＬＥＤは発光素子であ
る。 なお、各図中、間−符号は同一または相当部分を示す。 （ほか２名）　　−゛− Ｌ−−−−−−−−一−−−−−−Ｊ 第　う　困 系Δρ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁ノイズの被測定対象物に及ぼす影響を検査す
   るために、前記被測定対象物が導出する電気信号の波形
   を観測するための装置であって、前記被測定対象物が導
   出する電気信号を直接に受けて対応する光信号に変換す
   るピックアップ手段と、 前記ピックアップ手段が導出した光信号を伝達出する光
   ファイバと、 前記光ファイバを介して伝達された光信号を受けて対応
   する電気信号に変換する手段とを備える、光ファイバを
   用いた波形観測装置。
2. （２）前記ピックアップ手段は、 前記被測定対象物からの電気信号をその一方端に受ける
   第１の抵抗手段と、 前記第１の抵抗手段の他方端と第１および第２の電源端
   子との間にそれぞれ接続されるサージ吸収用の第１およ
   び第２のダイオード手段と、前記第１の抵抗手段の他方
   端および前記サージ吸収用ダイオード手段に接続される
   一方端を有する第２の抵抗手段と、 前記第２の抵抗手段の他方端に接続され、前記第２の抵
   抗手段出力を光信号に変換する光電変換手段とを備える
   、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバを用いた波形
   観測装置。
3. （３）前記ピックアップ手段は、電磁シールド手段によ
   り覆われる、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の光ファイバを用いた波形観測装置。
4. （４）前記被測定対象物は、電子制御により動作する車
   両部分である、特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の光ファイバを用いた波形観測装置。