JPH0338926A - 多点測定装置 - Google Patents
多点測定装置Info
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- JPH0338926A JPH0338926A JP17382989A JP17382989A JPH0338926A JP H0338926 A JPH0338926 A JP H0338926A JP 17382989 A JP17382989 A JP 17382989A JP 17382989 A JP17382989 A JP 17382989A JP H0338926 A JPH0338926 A JP H0338926A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 39
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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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。
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〉
本発明は、多点測定装置に関するものであり、詳しくは
、A/D変換器を用いた多点測定装置におけるA/D変
換器の高速化に関するものである。
、A/D変換器を用いた多点測定装置におけるA/D変
換器の高速化に関するものである。
〈従来の技術〉
多点のアナログ信号をデジタル信号に変換して収集する
従来の多点測定装置の精成は、■各測定チャンネル毎に
それぞれA/D変換器を設け、並列にA/D変換を行う
ものと、■第4図に示すように、A/D変換器1の前段
に測定チャンネルを選択するスキャナ2を設け、時分割
で複数Nチャンネル(CHI〜CHN)のA/D変換を
行って演算制御部(CPU)3にデジタル信号を出力す
るものに大別できる。
従来の多点測定装置の精成は、■各測定チャンネル毎に
それぞれA/D変換器を設け、並列にA/D変換を行う
ものと、■第4図に示すように、A/D変換器1の前段
に測定チャンネルを選択するスキャナ2を設け、時分割
で複数Nチャンネル(CHI〜CHN)のA/D変換を
行って演算制御部(CPU)3にデジタル信号を出力す
るものに大別できる。
ここで、前者■の構成は高速性に潰れ、後者■の槽底は
コストおよびスペースの面で優れている。
コストおよびスペースの面で優れている。
ところで、このようなスキャン方式の高速化を妨げる原
因の一つに、ノーマルモードノイズ除去比がある。
因の一つに、ノーマルモードノイズ除去比がある。
すなわち、スキャン方式の多点測定装置の実際の使用状
態におけるノイズの大部分は、tm周波数成分である。
態におけるノイズの大部分は、tm周波数成分である。
そこで、このような電源周波数成分のノイズを除去する
ために、フィルタリング処理や積分処理か行われている
。
ために、フィルタリング処理や積分処理か行われている
。
ところが、このような電源周波数成分のノイズ除去処理
を行うためには、電源周波数が50Hzの場合には最低
でも20 n5ecが必要になる。
を行うためには、電源周波数が50Hzの場合には最低
でも20 n5ecが必要になる。
第5図はこのような動作の一例を示すタイミングチャー
トであり、(a)はスキャナ2の切換周期を示し、(b
)はA/D変換器lの変換処理およびノイズ処理周期を
示し、(c)は各測定チャンネルのデータ出力レートを
示している。これらから明らかなように、各チャンネル
毎に電源周波数成分のノイズ除去処理を行う場合のある
任意のチャンネルの測定周期は、201secx N
(sec)以上になり、この測定周期よりも短くして高
速化を図ることはできない。
トであり、(a)はスキャナ2の切換周期を示し、(b
)はA/D変換器lの変換処理およびノイズ処理周期を
示し、(c)は各測定チャンネルのデータ出力レートを
示している。これらから明らかなように、各チャンネル
毎に電源周波数成分のノイズ除去処理を行う場合のある
任意のチャンネルの測定周期は、201secx N
(sec)以上になり、この測定周期よりも短くして高
速化を図ることはできない。
このような不都合を解決する方法として、ノイズの大部
分が電源周波数成分であることに着目して第6図(a)
に示すようにNチャンネルの各点の測定を正確に10n
sec周期で行い、(b)に示すように前回の測定デー
タとの平均値を求め、その結果を(C)に示すように測
定データとして出力することも行われている。
分が電源周波数成分であることに着目して第6図(a)
に示すようにNチャンネルの各点の測定を正確に10n
sec周期で行い、(b)に示すように前回の測定デー
タとの平均値を求め、その結果を(C)に示すように測
定データとして出力することも行われている。
このような方法によれば、前データとそれに続く次デー
タのノイズ周期は正確に位相反転の関係にあり、平均演
算を行うことによりノイズ成分を除去できる。そして、
ある任意のチャンネルの測定周期は、測定チャンネル数
には関係なく、常に10僧secになる。
タのノイズ周期は正確に位相反転の関係にあり、平均演
算を行うことによりノイズ成分を除去できる。そして、
ある任意のチャンネルの測定周期は、測定チャンネル数
には関係なく、常に10僧secになる。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし、この方法の場合には、除去できるノイズ成分が
電源周波数に限られてしまうこと、A/D変換器として
高速で分解能の高いものが必要になることから結果的に
コストが高くなってしまうという欠点がある。
電源周波数に限られてしまうこと、A/D変換器として
高速で分解能の高いものが必要になることから結果的に
コストが高くなってしまうという欠点がある。
本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、高速で低分解能のA/D変換器を用いて高速で高
い分解能の測定結果が得られる低コストの多点測定装置
を提供することにある。
的は、高速で低分解能のA/D変換器を用いて高速で高
い分解能の測定結果が得られる低コストの多点測定装置
を提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉
本発明の多点測定装置は、
周期1/N−flで複数の測定チャンネルを選択する高
速半導体スイッチよりなるスキャナと、このスキャナか
ら出力されるアナログ信号を周期1/f2 (N−fl
<f2)でデジタル信号に変換する高速オーバーサン
プリング方式のA/D変換器と、 このA/D変換器の出力データを各測定チャンネル毎に
1個のデータに変換し、変換されたデータを前記スキャ
ナの切換に同期して各測定チャンネル番に選択的に出力
するデジタル信号処理部と、各測定チャンネル毎に設け
られ、デジタル信号処理部の出力データから測定信号成
分のみのデジタルデータを生成するデジタルフィルタ、
を設けたことを特徴とする。
速半導体スイッチよりなるスキャナと、このスキャナか
ら出力されるアナログ信号を周期1/f2 (N−fl
<f2)でデジタル信号に変換する高速オーバーサン
プリング方式のA/D変換器と、 このA/D変換器の出力データを各測定チャンネル毎に
1個のデータに変換し、変換されたデータを前記スキャ
ナの切換に同期して各測定チャンネル番に選択的に出力
するデジタル信号処理部と、各測定チャンネル毎に設け
られ、デジタル信号処理部の出力データから測定信号成
分のみのデジタルデータを生成するデジタルフィルタ、
を設けたことを特徴とする。
く作用〉
デジタル信号処理部の出力データは、A/D変換器の出
力データを各測定チャンネル毎に1個のデータに変換す
ることからその分解能はA/D変換器の分解能よりも高
くなり、各測定チャンネルの入力信号をスキャナの切換
周期でサンブリングしたものと等価になる。
力データを各測定チャンネル毎に1個のデータに変換す
ることからその分解能はA/D変換器の分解能よりも高
くなり、各測定チャンネルの入力信号をスキャナの切換
周期でサンブリングしたものと等価になる。
そして、各デジタルフィルタの出力データは各測定チャ
ンネルの信号成分のみでその分解能はデジタル信号処理
部の出力データの分解能よりも向上したものになる。
ンネルの信号成分のみでその分解能はデジタル信号処理
部の出力データの分解能よりも向上したものになる。
〈実施例〉
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図である0
図において、複数Nチャンネル(CHI〜CHN)の入
力信号は、周期1/N−flで複数の測定チャンネルを
選択する高速半導体スイッチよりなるスキャナ4を介し
てA/D変換器5に加えられる。このA/D変換器5と
しては、例えばΔΣA/D変換器のような高速オーバー
サンプリング方式のものを用いる。A/D変換器5はス
キャナ4の出力信号を周期1/f2 (N−f、くf2
)でデジタル信号に変換し、その出力データをデジタル
信号処理部6に加える。デジタル信号処理部6に加えら
れた出力データは、各測定チャンネル(CH1〜CHN
)毎に1個のデータに変換される。そして、変換された
データは、前記スキャナ4の切換に同期して各測定チャ
ンネル毎に選択的にデジタルフィルタフに出力される。
図において、複数Nチャンネル(CHI〜CHN)の入
力信号は、周期1/N−flで複数の測定チャンネルを
選択する高速半導体スイッチよりなるスキャナ4を介し
てA/D変換器5に加えられる。このA/D変換器5と
しては、例えばΔΣA/D変換器のような高速オーバー
サンプリング方式のものを用いる。A/D変換器5はス
キャナ4の出力信号を周期1/f2 (N−f、くf2
)でデジタル信号に変換し、その出力データをデジタル
信号処理部6に加える。デジタル信号処理部6に加えら
れた出力データは、各測定チャンネル(CH1〜CHN
)毎に1個のデータに変換される。そして、変換された
データは、前記スキャナ4の切換に同期して各測定チャ
ンネル毎に選択的にデジタルフィルタフに出力される。
各デジタルフィルタ7は、デジタル信号処理部6の出力
データから各測定チャンネル(CHI〜CHN)の測定
信号成分のみのデジタルデータを生成する。
データから各測定チャンネル(CHI〜CHN)の測定
信号成分のみのデジタルデータを生成する。
これら各デジタルフィルタ7の出力データは、演算制御
部(CPU)8により適宜読み出される。
部(CPU)8により適宜読み出される。
このように構成された装置の動作を第2図お上び第3図
の波形図を用いて説明する。
の波形図を用いて説明する。
A/D変換器5は、第2図(a)に示すようにスキャナ
4を介して入力される各測定チャンネル(CH1〜CH
N)の入力信号を周波数I2 (周期1/f 2)で逐
次デジタル信号に変換してデジタル信号処理部6に送出
する。デジタル信号処理部6は、A/D変換器5から変
換出力される複数のデジタルデータに対してフィルタリ
ング処理を施して第2図(b)に示すように各測定チャ
ンネル毎(OH1〜CHN )に1個のデジタルデータ
を生成し、生成したデジタルデータをスキャナ4の切換
に同期して各測定チャンネル(CHI〜CHN)に対応
して設けられている所定のデジタルフィルタ7(#1〜
#N)に送出する。ここで、デジタル信号処理部6での
デジタルデータの生成のためのフィルタリング処理の最
も単純な例としては単純加算平均処理がある。このよう
にしてデジタル信号処理部6で生成され各デジタルフィ
ルタ7(#1〜#N)に入力されるデジタルデータは第
3図(a)に示すように各測定チャンネル(CH1〜C
HN)の入力信号を周波数f、(周期17f+)でサン
プリングしたものと等価になり、それらの分解能はA/
D変換器5の分解能よりも高くなる。各デジタルフィル
タ7(#1〜#N)はデジタル信号処理部6から入力さ
れる各測定チャンネル(CHI〜CHN)の入力信号に
関連した第3図(a)に示すデジタルデータに対して、
さらに必要な帯域でのフィルタリング処理を施す。
4を介して入力される各測定チャンネル(CH1〜CH
N)の入力信号を周波数I2 (周期1/f 2)で逐
次デジタル信号に変換してデジタル信号処理部6に送出
する。デジタル信号処理部6は、A/D変換器5から変
換出力される複数のデジタルデータに対してフィルタリ
ング処理を施して第2図(b)に示すように各測定チャ
ンネル毎(OH1〜CHN )に1個のデジタルデータ
を生成し、生成したデジタルデータをスキャナ4の切換
に同期して各測定チャンネル(CHI〜CHN)に対応
して設けられている所定のデジタルフィルタ7(#1〜
#N)に送出する。ここで、デジタル信号処理部6での
デジタルデータの生成のためのフィルタリング処理の最
も単純な例としては単純加算平均処理がある。このよう
にしてデジタル信号処理部6で生成され各デジタルフィ
ルタ7(#1〜#N)に入力されるデジタルデータは第
3図(a)に示すように各測定チャンネル(CH1〜C
HN)の入力信号を周波数f、(周期17f+)でサン
プリングしたものと等価になり、それらの分解能はA/
D変換器5の分解能よりも高くなる。各デジタルフィル
タ7(#1〜#N)はデジタル信号処理部6から入力さ
れる各測定チャンネル(CHI〜CHN)の入力信号に
関連した第3図(a)に示すデジタルデータに対して、
さらに必要な帯域でのフィルタリング処理を施す。
これにより、デジタルフィルタフの出力データは第3図
(b)に示すように各測定チャンネル(CI41〜CH
N)の入力信号成分のみのデジタルデータとなり、それ
らの分解能はさらに向上したものになる。
(b)に示すように各測定チャンネル(CI41〜CH
N)の入力信号成分のみのデジタルデータとなり、それ
らの分解能はさらに向上したものになる。
具体的な数値に基づく計算例を説明する。
デジタルフィルタ7の周波数帯域をfBとし、デジタル
信号処理部6の出力分解能をNFビットとすると、 S/N=101oo(f 、 /2f B )+6.0
2− N F +1.76(dB)・・・(1) になる。
信号処理部6の出力分解能をNFビットとすると、 S/N=101oo(f 、 /2f B )+6.0
2− N F +1.76(dB)・・・(1) になる。
一方、N F IIaxは、A/D変換器5の分解能を
NAとすると、 N F 1ax=N A +Iog2 (I2
/Nf 、 ) ・・・■で表
せる。
NAとすると、 N F 1ax=N A +Iog2 (I2
/Nf 、 ) ・・・■で表
せる。
従って、総合の分解能(S/N比)は、S/N−10I
O(1(f + /2f B )”6.02 ・
(NA ”10(12(f2/Nf + ) N
p +1.76(dB) ・・・(3)に
なる。
O(1(f + /2f B )”6.02 ・
(NA ”10(12(f2/Nf + ) N
p +1.76(dB) ・・・(3)に
なる。
現時点での可能な値としては、
f 2 = 10 M Hz (N A = 1ビツト
)f+=10KHz 程度であり、測定チャンネル数=100点、fB=40
K Hzとすれば、 S/N −: 89.5(dB) になる、この値は、14〜15ビット分解能のA/D変
換器に相当するものである。
)f+=10KHz 程度であり、測定チャンネル数=100点、fB=40
K Hzとすれば、 S/N −: 89.5(dB) になる、この値は、14〜15ビット分解能のA/D変
換器に相当するものである。
このように構成することにより、デジタルフィルタは集
積回路化でき、スペース的にもメリットは大きい、また
、デジタルフィルタは時定数の変更が容易であり、電源
周波数に限らずどのような周波数のノイズにも対処でき
る。
積回路化でき、スペース的にもメリットは大きい、また
、デジタルフィルタは時定数の変更が容易であり、電源
周波数に限らずどのような周波数のノイズにも対処でき
る。
また、測定チャンネル当りのサンプリング周波数が高い
ために現状の多点測定A/D変換器に比べて再現できる
周波数を飛躍的に高くできる。
ために現状の多点測定A/D変換器に比べて再現できる
周波数を飛躍的に高くできる。
また、測定チャンネル間の耐圧は高速半導体スイッチを
用いたスキャナの耐圧に依存することになるが、これら
スキャナの耐圧は1500V程度までは実現できており
、実用上支障はない。
用いたスキャナの耐圧に依存することになるが、これら
スキャナの耐圧は1500V程度までは実現できており
、実用上支障はない。
また、オーバーサンプリング方式のA/D変換器を第2
図(a)のようなシーケンスで使用すると通常の構成で
はデジタルフィルタの時定数の影響により出力データが
追従できなくなるが、第1図の構成によれば位相差は生
じるものの波形は忠実に再現できることになる。
図(a)のようなシーケンスで使用すると通常の構成で
はデジタルフィルタの時定数の影響により出力データが
追従できなくなるが、第1図の構成によれば位相差は生
じるものの波形は忠実に再現できることになる。
そしてさらに、スキャナおよびA/D変換器の速度が向
上できればより高分解能の多点測定装置が実現できる。
上できればより高分解能の多点測定装置が実現できる。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、高速で低分解能
のA/D変換器を用いて高速で高い分解能の測定結果が
得られる低コストの多点測定装置が実現できる。
のA/D変換器を用いて高速で高い分解能の測定結果が
得られる低コストの多点測定装置が実現できる。
第1図は本発明の一実總例を示すブロック図、第2図は
および第3図は第1図の動作を説明する波形図、第4図
は従来の装置の一例を示すブロック図、第5図は第4図
の動作を説明するタイミングチャート、第6図は第41
1Zの他の動作の説明図である。 4・・・スキャナ、 5・・・A/D変換器、 ・・デジタ 第4 尻 第 図 ZDtyrseC2スよ rcノデニftノ7レート CHIデ′−7 cH2デ′−7 乙H,3f−7− 第 L ス (C)、!:刀f−y CH1c+Mt−−− rダ F7
および第3図は第1図の動作を説明する波形図、第4図
は従来の装置の一例を示すブロック図、第5図は第4図
の動作を説明するタイミングチャート、第6図は第41
1Zの他の動作の説明図である。 4・・・スキャナ、 5・・・A/D変換器、 ・・デジタ 第4 尻 第 図 ZDtyrseC2スよ rcノデニftノ7レート CHIデ′−7 cH2デ′−7 乙H,3f−7− 第 L ス (C)、!:刀f−y CH1c+Mt−−− rダ F7
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 周期1/N・f_1で複数Nの測定チャンネルを選択す
る高速半導体スイッチよりなるスキャナと、このスキャ
ナから出力されるアナログ信号を周期1/f_2(N・
f_1<f_2)でデジタル信号に変換する高速オーバ
ーサンプリング方式のA/D変換器と、 このA/D変換器の出力データを各測定チャンネル毎に
1個のデータに変換し、変換されたデータを前記スキャ
ナの切換に同期して各測定チャンネル毎に選択的に出力
するデジタル信号処理部と、各測定チャンネル毎に設け
られ、デジタル信号処理部の出力データから測定信号成
分のみのデジタルデータを生成するデジタルフィルタ、 を設けたことを特徴とする多点測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17382989A JPH0338926A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 多点測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17382989A JPH0338926A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 多点測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0338926A true JPH0338926A (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=15967929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17382989A Pending JPH0338926A (ja) | 1989-07-05 | 1989-07-05 | 多点測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0338926A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0613906A (ja) * | 1992-03-30 | 1994-01-21 | Toshiba Corp | Σ−δ変調器 |
US6638421B2 (en) | 2000-11-30 | 2003-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Water treatment control system using fluorescence analyzer |
JP2013032960A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Hioki Ee Corp | コンデンサの絶縁抵抗測定装置およびコンデンサの絶縁抵抗測定方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5326652A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-11 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Analog-digital converter with automatic monitor |
JPS63316522A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Hitachi Ltd | A/d変換装置 |
-
1989
- 1989-07-05 JP JP17382989A patent/JPH0338926A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5326652A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-11 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Analog-digital converter with automatic monitor |
JPS63316522A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-23 | Hitachi Ltd | A/d変換装置 |
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---|---|---|---|---|
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US6638421B2 (en) | 2000-11-30 | 2003-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Water treatment control system using fluorescence analyzer |
JP2013032960A (ja) * | 2011-08-02 | 2013-02-14 | Hioki Ee Corp | コンデンサの絶縁抵抗測定装置およびコンデンサの絶縁抵抗測定方法 |
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