JPH0392771A - 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にわたり、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、 測定結果の電力値が変化したときに、その電力値を零に
リセットするとともにそのときを初期値として複数Ｍ回
の繰り返しサンプリングおよび演算を行うことにより、 簡単な回路で所望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７５）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ヅンブリングおよび
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備えた広帯域電力
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、 ■　ディジタル・アナログ変換回路によるサンプリング
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
上ずることができるが、 上記■については、測定器内で発生ずるサンプリング周
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・デイジタル変換回路が必
要になる、 上記■については、ザンプリング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。

さらに上記従来技術■については、測定装置の動作中は
被測定信号の有無にかかわらず入力端子の電力値を演算
しているから、目的とする被測定信号が到来しはじめた
直後の電力平均値はその前の入力雑音の誤差を含むこと
になる。このため、被測定信号が到来しはじめてから第
一回の測定値は信用できない値として捨てることになり
、これも測定に要する時間をむだに長くする原因になっ
ている。

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、雑音の
影響を受けることなく、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、被測定信号の電圧入力および電力入力をサン
プリングし、これを乗算する動作をＭ回繰り返してから
、そのＭ回の乗算結果について平均値を演算する装置に
おいて、この演算結果である平均値を監視していてその
平均値が変化したときに、新たな被測定信号が入力した
ものとして、これまで演算していた平均値を零にリセッ
トするとともに、サンプリングおよび乗算の回数を初期
値に設定することを特徴とする。

すなわち本発明は、平均値が変化したことを検出する手
段と、この検出する手段の検出出力にしたがってその平
均値の記憶を零にリセットするとともに前記乗算させる
手段の演算回数を初期値に設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、発振周波数が安定な発振器を安価に
製作できる周波数に固定する。

サンプリングおよび乗算の回数Ｍについては、これを固
定的に設定してもよいが、所望の測定精度に応じてこの
回数Ｍを操作によりあるいは外部信号により可変に設定
することができる。

平均値が変化したことを検出する手段は、単純に前回に
演算された平均値と、新たに演算された平均値とを比較
し、その差が所定値以上であれば変化したとすることも
できるが、変化に要した時間を加味して、時定数回路を
用いて変化を検出することが望ましい。具体的にはディ
ジタル型の低域濾波器を用いその出力が変化することを
検出することがよい。

〔作用〕

本発明では、回路を簡単化するためにサンプリングおよ
び乗算のためのクロック信号周波数を少なくともその測
定については、安価に回路を構或でき安定に動作する周
波数（例えば］ＭＨｚに）固定する。したがってサンプ
リング周波数は被測定周波数の整数倍になるとは限らず
、一般に第２図で説明したような端数が生じる。この端
数の影響はサンプリングおよび乗算を繰り返すことによ
り小さくなる。

平均値を演算するための要素となるザンプリングおよび
乗算を繰り返す回数Ｍを小さくとると、測定精度は悪く
なるが結果を短時間で得ることができる。一方、回数Ｍ
を大きくとると、測定精度は良くなるが結果を得るまで
に要する時間が長くなる。所望の測定精度にしたがって
この回数Ｍを固定的にあるいは選択可能に設定する。こ
れにより測定精度に応じて測定結果を得るまでの時間を
最小の時間にすることができる。

さらに、測定装置が動作状態にある限り平均値の演算は
繰り返し実行されている。この測定結果である平均値が
変化したこと検出して、そのときに新たな入力があった
ものとして、それまでに積算されているメモリ内容を零
にリセットするとともに、サンプリングおよび乗算の回
数を初期値に設定して測定を開始する。したがって、被
測定信号の入力がはじまった時点から正しい測定を開始
することができる。測定開始直後の測定結果を捨てる必
要がないから、実質的に結果を得るまでの時間を短縮す
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威図である。こ
の装置は、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２３
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ｌ５および２５と、この二つのアナログ・
ディジタル変換回路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３】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・プロセッサ（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ｑ 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。

ここで本発明の特徴として、このデータ処理回路には、
演算された結果である電力平均値の変化を検出する手段
を設け、この手段により変化が検出されたときには、複
数Ｍ回を計数するための計数値（ここではｍとする）を
自動的に零に設定するとともに、これまでに演算された
結果の平均値を同じく自動的に零にリセットする手段を
設ける。

さらに、前記回数Ｍを操作によりまたは外部信号により
設定変更する手段を含む。

演算された結果である電力平均値の変化を検出する手段
は、この実施例では次のように構或された。すなわち、
各サンプリング毎にアナログ・ディジクル変換回路１５
の出力に現れるディジタル電圧値Ｖｍとディジタル・ア
ナログ変換回路２５の出力に現れるディジタル電流値Ａ
ｍとの積Ｖｍ　　ｘ　　Ａｍ を演算し、その結果をメモリに累積加算してゆき、１０ ｍがＭに等しくなったときにその累積加算された値を（
Ｍ＋１）で割り平均値を求める。このメモリ内容をディ
ジタル型の低域濾波器に供給し、その低域濾波器の出力
に変化があったか否かを検出する構或とした。すなわち
被測定入力に平均電力がほぼ一定である信号が印加され
ているときには、この低域濾波器の出力にはほぼ一定の
値が送出されている。被測定入力に変化があり、新たな
値が供給されると、この低域濾波器の出力がその時定数
に応じて変化する。このとき上記メモリ内容を零にリセ
ットして、さらに上記ｍをＯとしてそこから新たな測定
を始める。この低域濾波器および低域濾波器の出力を検
出する回路は、いずれもマイクロ・プロセソサの内部に
プログラムにより構或されるので図面には特に表示しな
い。

二つのアナログ・ディジタル変換回路１５および２５、
データ処理回路３１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ｌ　ＭＨｚ
である。

エ １ 第３図にデータ処理回路３１に内蔵されるマイクロ・プ
ロセッサの要部動作をフローチャートで示す。すなわち
、この装置はｌ”ｌイクルの測定を聞始するとその始め
にその前に測定した結果である電力平均値が変化したか
否かを検出する。変化が検出されると、前記計数値ｍを
零に設定し、さらに記憶されている平均値を零にリセッ
トする。この状態で、逐次入力する二つのアナログ・デ
ィシタル変換回路１５および２５からの電圧ザンプリン
タ値Ｖｍおよび電流ザンプリング値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
サ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。

表示を実行すると再び第３図の開始に戻りこの動作を繰
り返す。

このようにして本発明の装置では、所望の測定精度に応
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。

上記実施例ではクロツク信号の周波数を固定とｌ ２ 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或す
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。

一つの例として上記のクロック信号周波数Ｉ　ＭＨｚの
ほかに２　ＭＨｚのクロック信号周波数を設けておきこ
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±０．５％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
の繰り返しサンプリングを実行するが、測定に要する時
間は測１３ 定精度に応じて合理的に定まり、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ソク構或図。 第２図は被測定信号とサンプリング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
イジタル変換回路、３１・・・データ処理回路、３３・
・・クロツク信号発生回路、３５・・・表示回路、３７
・・・出力端子。 １４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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、前記平均値が変化したことを
   検出する手段と、この検出する手段の検出出力にしたが
   って前記平均値を零にリセットするとともに前記乗算さ
   せる手段の演算回数を初期値に設定する手段と を含むことを特徴とする広帯域電力計。 ２、前記Ｍを外部から設定する手段を備えた請求項１記
   載の広帯域電力計。 ３、前記変化したことを検出する手段はディジタル型の
   低域濾波器を含む請求項１記載の広帯域電力計。