JPH0392770A - 広帯域電力計 - 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〕 本発明は、被測定信号の周波数が広帯域であって、ディ
ジタル演算処理を行う電力計に関する。

〔概要〕

本発明は、被測定信号の電圧信号および電流信号を入力
としてディジタル演算により電力を得る広帯域電力計に
おいて、 被測定信号の周波数を測定し、その結果に応じて繰り返
しサンプリングの回数Ｍを決定することにより、 簡単な回路で所定の測定精度が得られ、しかも測定時間
を短くするものである。

〔従来の技術〕

従来から、被測定信号の電圧信号および電流信号をそれ
ぞれ入力とする二つのディジタル・アナログ変換回路を
備え、時間の経過にしたがってその各出力を被測定信号
の周．期より短い周期で繰り返しサンプリングおよび乗
算を実行し、その結果の平均値演算を行うマイクロ・プ
ロセッサを用いたデータ処理回路を励えた広帯域電力計
が知られている。このような装置では、ディジタル・ア
ナログ変換回路のサンプリング周波数が被測定信号の周
波数の整数倍でないと、第２図に示すように、被測定信
号の各周期毎にサンプリング周期との間に端数が発生し
てしまう。これは測定誤差の原因になる。

このため従来装置では、 ■　サンプリング周波数を被測定信号の周波数の整数倍
になるように追従させる、 ■　サンプリング周波数を被測定信号の周波数に比べて
きわめて高く設定し端数の影響を小さくする、 ■　ディジクル・アナログ変換回路によるザンプリング
を被測定信号の多数の周期にわたり繰り返して行い、こ
れを記憶してその平均化処理を実行し端数の影響を小さ
くする、 などの技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記■〜■に示す従来技術では、それぞれ測定精度を向
上することができるが、 上記のについては、測定器内で発生するサンプリング周
波数を被測定信号の周波数に追従させるために位相同期
発振器が必要であり、しかもその位相同期発振器は広い
周波数範囲にわたり追従動作する高級なものでなければ
ならない、上記■については、サンプリング周波数を高
く設定すると高速のアナログ・ディジタル変換回路が必
要になる、 上記■については、サンプリンク゛の繰り返しを多数回
行うので測定に要する時間が長くなる、などの欠点があ
る。

本発明は、上記従来技術の■および■については、基本
的に回路が高価になるのでこれを避け、上記■について
の改良を行うものである。すなわち本発明は、サンプリ
ング用のクロツク信号周波数が可変追従する必要がなく
、高速のアナログ・ディジタル変換回路を不要とし、簡
単な回路を用いて、測定に要する時間を短縮することが
できる広帯域電力計を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、測定精度を設定すると、その測定精度を得る
ために繰り返すべき被測定信号の周期の数が一定になる
ことに着目したものである。すなわち、本発明は、被測
定信号の周波数を測定し、それに合わせて繰り返しの回
数Ｍを設定することを特徴とする。

本発明は、被測定信号の周波数を測定する手段と、その
測とされた周波数にしたがってサンプリングの繰り返し
回数Ｍを決定する手段とを含むことを特徴とする。

本発明の装置では、測定装置内で発生するサンプリング
周波数は原則的に、発振器を安価に製作できる周波数に
固定する。しかし測定精度を可変にする場合には、その
測定精度にしたがって少数の固定周波数について切換え
るように構或できる。

〔作用〕

本発明では、回路を簡単化するためにクロンク信号周波
数を少なくともその測定については（例えばＩ　ＭＨｚ
に）固定する。一方、測定精度をある値（例えば±１％
）に設定すると、サンプリング周波数が被測定信号の周
波数の数倍以上であれば、測定回数を重ねる毎に真値に
漸進してゆくから、その測定精度を得るためにサンプリ
ングおよび乗算を繰り返すべき被測定信号の周期の数が
一定の値（例えば２０周期）に定まる。したがって必要
なサンプリングの繰り返し回数は被測定信号の周波数に
反比例することになる。

本発明の装置は、測定のはじめに自動的に被測定信号の
周波数を測定し、その周波数に合わせてサンプリングの
繰り返し回数Ｍを設定する。したがって、設定された測
定精度を得るために必要な最短の時間でサンプリングお
よび演算を終えることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例装置のブロック構或図である。こ
の装置｛才、周波数が広範囲にわたる被測定信号が入力
する電圧入力端子１１および電流入力端子２１と、この
電圧入力端子１１の信号および電流入端子２１の信号を
それぞれ入力とし、それぞれアナログ処理を行う二つの
入力回路１３および２３と、この入力回路１３および２
３の各出力をそれぞれ入力とする二つのアナログ・ディ
ジタル変換回路１５および２５と、この二つのアナログ
・デイジタル変換回路１５および２５の各サンプリング
出力を乗算する乗算手段を含むデータ処理回路３１と、
このデータ処理回路３１の出力を表示する表示回路３５
および印字その他の外部出力端子３７とを備える。

前記データ処理回路３１は、プログラム処理を実行する
マイクロ・プロセッザく第１図には特に図示せず）を含
み、このマイクロ・プロセッサは、前記乗算手段を含み
、この乗算手段に時間の経過とともに変化する二つのア
ナログ・デイジタル変換回路のサンプリング出力を複数
Ｍ回にわたり繰り返し乗算させる手段と、そのＭ回の乗
算結果を記憶する手段と、その記憶する手段に記憶され
たＭ回Ｃ・乗算結果の平均値を演算する手段とを含む。

ここで本発明の特徴として、このデータ処理回路には、
二つのアナロク・デイジクル変換回路１５または２５の
いずれかの出力信号から被測定信号の周波数を測定する
手段と、その測定された周波数にしたがって前記回数Ｍ
を決定する手段とを含む。

二つのアナログ・ディジクル変換回路１５および２５、
データ処理回ｉｉｉ８３１に供給されるクロック信号は
、クロック信号発生回路３３より供給され、その周波数
はそれぞれ固定に設定されている。この実施例ではｌＭ
Ｈｚである。

第３図にデータ処理回路３１に内蔵されるマイクロ・プ
ロセンザの要部動作をフローチャートで示ず。すなわち
、この装置は測定を開始するとその始めの段階で被測定
信号の周波数を測定する。この測定結果にしたがって、
必要なサンプリング回数Ｍを決定する。これは、周波数
の範囲毎に回数Ｍを対応させたテーブルを内蔵しておき
、周波数の測定結果を得るとこのテーブルを参照して回
数Ｍを決定ずるように構或ずる。

回数Ｍが決定されると、逐次入力する二つのアナログ・
ディジタル変換回路１５および２５からの電圧サンプリ
ング値Ｖｍおよび電流サンプリング値Ａｍを乗算しこれ
を記憶する。この動作を時間の経過にしたがって変化す
るザンプリング値についてＭ回実行する。Ｍ回の乗算を
終えると、記憶した乗算結果から平均値を演算し、これ
を測定結果として表示する。

つぎにこの繰り返し回数Ｍについて説明する。

いま、広帯域電力計の仕様を汎用性を考慮して、周波数
範囲１０Ｈｚ〜ｌ．０　０　ｋ　Ｈ　ｚと設定する。一
方クロック信号発生回路３３の発振器の周波数として、
安価にかつ安定な動作が期待できる周波数としてＩＭ１
＋ｚを選定する。そうすると、最高周波数１００ｋｌ＋
ｚでも被測定信号の１周期に１０回のサンプリングを行
うことができる。この条件で被測定信号の周波数が連続
的にすこしづつ変化して、サンプリング周波数が被測定
信号の周波数の整数倍でないとき、すなわち第２図に示
すように端数が生じるときに、何回の繰り返しサンプリ
ングを行いそれをもとに平均演算を行うと、端数の影響
を小さくすることができるかを調べる。いま、広帯域電
力計の仕様を測定精度±１％と設定してシミュレーショ
ンを行うと、被測定信号のほぼ２０周期についてサンプ
リングおよび平均演算を実行するとその精度を満足する
ことがわかる。すなわちサンプリングおよび平均演算の
実行回数は、当然に被測定信号の周波数に依存するが、
被測定信号の周期の回数に依存することなくほぼ一定で
あることがわかる。上記２０周期は、被測定信号の周波
数が最低周波数（１０｝１ｚ）近傍であれば２０周期は
約２秒に相当し、最高周波数（１００ｋＨｚ）近傍では
約０、２　ミリ秒に相当する。

１０ したがって、被測定信号の周波数が低いときには測定を
行うために２秒程度の時間を要することになるが、被測
定信号の周波数が高いときにはこの時間を待つ必要がな
く、短い時間で結果を表示しても十分に精度を満足する
ことになる。

本発明の装置は、測定のはじめに被測定信号の周波数を
測定し、その測定結果に応じて繰り返し回数Ｍを設定し
、その回数Ｍまでサンプリングを繰り返す。測定された
被測定周波数と回数Ｍの関係は一例として次表のように
設定し、あらかじめＲＯＭにテーブルとして作威してお
き、周波数測定のつどこれを参照して回数Ｍを決定する
。この表でＭは繰り返しザンプリングを行う回数であり
、Ｔはこの繰り返しザンプリングを行うに要する時間で
ある。したがって測定を開始してから結果が表示される
までには、この時間Ｔと、周波数を測定するためのわず
かな時間との和の時間を要することになる。

（以下本頁余白〉 ■ １ このようにして本発明の装置では、被測定信号の周波数
に応じて必要とする最短の時間で測定結果を得ることが
できる。

上記表に例示した周波数範囲の区分は、特に低い周波数
範囲でその区分をさらに細かくすることにより、実用的
にさらに合理化できる。

また、上記実施例ではクロック信号の周波数を固定とし
たが、クロック信号の周波数を２つあるいは３つなど少
数設けておき、これを切換えて使用するように構威する
ことができる。その場合には測定精度を可変とする装置
を実現することができる。一つの例として」二記のクロ
ツク信号周波数ｌ　ＭＨｚのほかに２Ｍｔｌｚのクロッ
ク信号周波数を設１ ２ けておきこれを利用者が切換えて使用するように構或す
る。この構或により、２　ＭＨｚを選択したときには測
定精度をほぼ±０５％まで向上ずることができる。選択
できるクロック信号周波数の数をあまり多くしても実用
的な意味がなく装置が高価になってしまう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、可変周波数の発
振器を利用することなく、また高速のアナログ・ディジ
タル変換器を利用することなく、安価の回路素子を用い
て、精度の高い広帯域電力計を実現することができる。

本発明の装置では、時間の経過にしたがって被測定信号
の繰り返しザンブリングを実行するが、測定に要する時
間は測定精度毎に被測定周波数により合理的に定まり、
必要最低限の時間に設定することができるから、測定に
要する時間を全体として短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例装置のブロック構戊図。 １３ 第２図は被測定信号とザンプリンタ周期の関係を説明す
る図。 第３図は本発明実施例装置のデータ処理回路の要部動作
を示すフローチャート。 １１・・・電圧入力端子、１３・・・入力回路、１５・
・・アナログ・ディジタル変換回路、２１・・電流入力
端子、２３・・・入力回路、２５・・・アナログ・ディ
ジタル変換回路、３１・・・データ処理回路、３３・・
・クロック信号発生回路、３５・・・表示回路、３７・
・・出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周波数が不定の被測定信号が入力する電圧入力端子
   および電流入力端子と、この電圧入力端子の信号および
   電流入端子の信号をそれぞれ入力とする二つのアナログ
   ・ディジタル変換回路と、この二つのアナログ・ディジ
   タル変換回路の各サンプリング出力を乗算する乗算手段
   を含むデータ処理回路とを備え、 前記データ処理回路は、前記乗算手段に時間の経過とと
   もに前記二つのアナログ・ディジタル変換回路のサンプ
   リング出力を複数Ｍ回にわたり繰り返し乗算させる手段
   と、そのＭ回の乗算結果を記憶する手段と、その記憶す
   る手段に記憶されたＭ回の乗算結果の平均値を演算する
   手段とを含む広帯域電力計において、 前記データ処理回路には、前記被測定信号の周波数を測
   定する手段と、その測定された周波数にしたがって前記
   回数Ｍを決定する手段とを含むことを特徴とする広帯域
   電力計。 ２、前記二つのアナログ・ディジタル変換回路および前
   記データ処理回路に供給されるクロック信号の周波数は
   それぞれ固定に設定された請求項１記載の広帯域電力計
   。 ３、前記二つのアナログ・ディジタル変換回路および前
   記データ処理回路に供給されるクロック信号の周波数は
   それぞれ少数の選択切換に設定された請求項１記載の広
   帯域電力計。