JPH04110669A - Sampling-type measuring equipment - Google Patents

Sampling-type measuring equipment

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JPH04110669A
JPH04110669A JP22900290A JP22900290A JPH04110669A JP H04110669 A JPH04110669 A JP H04110669A JP 22900290 A JP22900290 A JP 22900290A JP 22900290 A JP22900290 A JP 22900290A JP H04110669 A JPH04110669 A JP H04110669A
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JP
Japan
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signal
sampling
value
data
memory
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Application number
JP22900290A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiyoshi Hiraishi
行好 平石
Yukio Kashiwabara
柏原 幸男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the need for a large-capacity memory and enable measurement signal ranging from a low frequency to a high frequency to be measured by providing a means for selecting a clock signal with a different period and outputting it and then performing sampling in synchronization with a clock signal which is applied to by this means. CONSTITUTION:A CPU 12 adds a control signal S2 to a selector 13 so that a clock signal with an instructed frequency may be selected and then selects a clock signal with a different period and then outputs it. Thus, when signal to be measured is a low frequency, a clock signal with a long period can be selected and output. As a result, sampling is performed with a slow interval by AD conversion means 1 and 3, the number of data to be stored in a memory 6 is not increased even if sampling is performed over several periods of a low- frequency signal to be measured. Also, in the case of the high frequency, a clock signal with a short period can be selected and output and a needed number of sample data can be stored in the memory 6 in a short time, thus enabling the value of signal to be measured to be calculated by an arithmetic unit.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、被測定信号をサンプリング後、デイリ ジタル変換し、このディジタル値に演算を加えることで
被測定信号の値を測定するサンプリング式測定器に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention is a sampling type measuring instrument that measures the value of the signal under test by sampling the signal under test, converting it into digital data, and adding arithmetic operations to this digital value. It is related to.

〈従来の技術〉 被測定信号である電圧や電流を一定の周期でサンプリン
グ後、これをディジタルに変換し、このディジタル値に
指数化平均演算を加えることで被測定信号の実効値や平
均値整流値や有効電力を測定できる指数化平均演算方式
のサンプリング式測定器がある。
<Conventional technology> After sampling the voltage or current that is the signal to be measured at a fixed period, converting it into digital data, and adding an exponential averaging operation to this digital value, the effective value or average value of the signal to be measured can be rectified. There are sampling-type measuring instruments that use an exponential averaging method to measure values and active power.

この方式の動作原理を簡単に説明する。The operating principle of this method will be briefly explained.

まず、被測定信号である電圧や電流を一定の周期でサン
プリングしく瞬時値を取り出し)、これをディジタル値
に変換する。
First, the measured signal (voltage or current) is sampled at regular intervals to extract instantaneous values) and converted into digital values.

そして、例えば、被測定信号の平均値整流値を測定する
場合、被測定信号のサンプリングディジタル値の絶対値
を (1)式のx(Bとし、実効値を測定する場合、サ
ンプリングディジタル値の2乗値をXft)とする、そ
して (1)式のX(t)に前記絶対値や2乗値を代入
演算し、サンプリング毎に(1)式の演算を繰り返して
いくと、y(n)は、平均値整流値や(実効値)2の真
値に近付く、従って、(1)式の演算を繰り返すことに
より目的とする測定値を得ることができる。
For example, when measuring the average rectified value of the signal under test, the absolute value of the sampling digital value of the signal under test is x(B in equation (1)), and when measuring the effective value, the absolute value of the sampling digital value is If we set the multiplication value as approaches the average rectified value or the true value of (effective value) 2. Therefore, by repeating the calculation of equation (1), the desired measured value can be obtained.

Y(n)=V(n−1)+ (1/G)  −(x(t
)−y(n−1))   [1)y(n) :時刻tま
でに処理された指数化平均演算結果 y(n−1) :時刻[t−1)までに処理された指数
化平均演算結果 Xft) :時刻tにおけるサンプリング値(1/G)
  二指数比定数(1/G<くlである)なお、時刻t
は、を回目のサンプリングの意味と同等である。
Y(n)=V(n-1)+(1/G)-(x(t
)-y(n-1)) [1) y(n): Exponentialized average calculation result processed up to time t y(n-1): Exponentialized average processed up to time [t-1) Calculation result Xft) : Sampling value at time t (1/G)
Bi-exponential specific constant (1/G<kl), time t
is equivalent to the meaning of the second sampling.

第2図は、(1)式のX(t)が2乗された場合のy(
n)の軌跡を示した図である。特性(a)は周波数12
の、特性(b)は周波数f1の被測定信号をサンプリン
グした場合の(1)式のy(n)の軌跡であり、どちら
も(1)式における指数化定数1/G =1/G1とし
ている。この図から明らかなように、サンプル数n1に
て、どちらも真値Y1に到達している。しかし、低い周
波数f2 ((fl)の方は、y(n)の値に大きなリ
プルが含まれ、正確な真値Y1を把握することが困難で
ある。
Figure 2 shows y(
It is a figure showing the locus of n). Characteristic (a) is frequency 12
, characteristic (b) is the locus of y(n) in equation (1) when sampling the signal under test with frequency f1, and both are expressed as the exponentization constant 1/G = 1/G1 in equation (1). There is. As is clear from this figure, both reach the true value Y1 with the number of samples n1. However, for the lower frequency f2 ((fl), the value of y(n) includes a large ripple, making it difficult to grasp the accurate true value Y1.

そこで、(1)式の1/G = 1/G2 (< 1/
G1 )にして演算すると、第2図(C)のようにリプ
ルは小さくなるが、真値Y1に到達するまで、多くのサ
ンプル数n2が必要であることを示している。
Therefore, 1/G = 1/G2 (< 1/
G1 ), the ripple becomes small as shown in FIG. 2(C), but this shows that a large number of samples n2 are required until the true value Y1 is reached.

また、上述の指数化演算方式により、電力を測定するこ
ともできる。この場合、時刻tにおける電圧の瞬時値(
サンプリング値)をv(Bとし、同じ時刻tにおける電
流の瞬時値を1(t)とすると、(1)式において、 X(t)=V(t)−1(t) を代入すればよい。
Furthermore, power can also be measured using the above-mentioned index calculation method. In this case, the instantaneous value of the voltage at time t (
If v(B) is the sampling value) and 1(t) is the instantaneous value of the current at the same time t, then in equation (1), just substitute X(t)=V(t)-1(t). .

〈発明が解決しようとする課題〉 以上は、指数化平均演算方式のサンプリング測定器の例
であるが、一般にどの方式のサンプリング測定器もサン
プリング周期は、一定である。その結果、広帯域にわた
り被測定信号を測定しようとすると、被測定信号が低帯
域である場合にはメモリ容量を増大しなければならない
課題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> The above is an example of a sampling measuring instrument using an exponential averaging method, but generally the sampling period of any sampling measuring instrument is constant. As a result, when trying to measure a signal under test over a wide band, there is a problem that memory capacity must be increased if the signal under test is a low band.

これを説明する。サンプリング式測定器では、第2図に
示す如く、被測定信号の波形について、ある程度以上の
サンプルデータ数(例えば、1000点)、またはある
程度以上のサイクル数にわたるデータを収集しないと、
被測定信号の真値Y1を測定ができない、従って、長い
周期でサンプリングしたのでは、必要なデータ数を収集
するまでに時間がかかり、応答性のよい測定器を実現で
きない。
Let me explain this. With sampling type measuring instruments, as shown in Figure 2, it is necessary to collect data over a certain number of sample data (for example, 1000 points) or over a certain number of cycles regarding the waveform of the signal under test.
The true value Y1 of the signal under test cannot be measured. Therefore, if sampling is performed at a long period, it will take time to collect the necessary amount of data, and a measuring instrument with good responsiveness cannot be realized.

そこで、短い周期のサンプリングクロックを発生させて
被測定信号をサンプリングしている。
Therefore, a sampling clock with a short cycle is generated to sample the signal under test.

一方、サンプリングした電圧・電流値は、演算速度(例
えば前記指数化平均演算や2乗演算等)との関係上、−
旦メモリに蓄積し、一定量のデータを蓄積した後、上述
した各種演算を加えて測定値を算出する。
On the other hand, the sampled voltage/current values are -
After a certain amount of data is stored in the memory, the various calculations described above are performed to calculate the measured value.

従って、短い周期のサンプリングクロックで、低周波の
被測定信号のデータを収集した場合、被測定信号の1周
期にとれるデータ数が多くなるのでメモリ容量がふえる
のである。これを第3図を参照して説明する。
Therefore, when data of a low-frequency signal under test is collected using a sampling clock with a short period, the memory capacity increases because the number of data that can be taken in one period of the signal under test increases. This will be explained with reference to FIG.

第3図は、周波数f3とf4の被測定信号を同一の周期
t1でサンプリングした状態を示している。なお第3図
は、平均値を測定する時の例であり被測定信号f3. 
f4は絶対値で表している。
FIG. 3 shows a state in which signals under measurement of frequencies f3 and f4 are sampled at the same period t1. Note that FIG. 3 is an example when measuring the average value, and the signal under measurement f3.
f4 is expressed as an absolute value.

メモリに格納できるデータ数は、n個であると仮定する
1周波数f3については、1周期でサンプル数が10個
(01〜010)であり、n個中に波形の数周期分にわ
たるデータを得ることができる。従って、このように得
られたデータより、周波数f3の被測定信号の例えば平
均値を(1)式より算出できる。
It is assumed that the number of data that can be stored in the memory is n.For one frequency f3, the number of samples is 10 (01 to 010) in one cycle, and data covering several cycles of the waveform is obtained in n samples. be able to. Therefore, from the data obtained in this way, for example, the average value of the signal to be measured at frequency f3 can be calculated using equation (1).

一方、周波数f4については、n個のデータR1〜Rn
を蓄積しても、まだ波形の1周期分のデータにも満たな
いため(第3図参照)、このようなn個のデータR1〜
Rnでは、被測定信号f4の値を算出することができな
い、従って、波形の数周期分のデータを格納できる大容
量のメモリが必要となる。
On the other hand, for frequency f4, n pieces of data R1 to Rn
Even if the data is accumulated, it is still less than the data for one cycle of the waveform (see Figure 3), so such n pieces of data R1~
Rn cannot calculate the value of the signal under test f4, and therefore requires a large-capacity memory capable of storing data for several cycles of the waveform.

本発明の目的は、大容量のメモリを必要とすることなく
低周波から高周波までの被測定信号を測定できるサンプ
リング式測定器を提供することである。
An object of the present invention is to provide a sampling type measuring instrument that can measure signals under test from low frequencies to high frequencies without requiring a large capacity memory.

〈課Uを解決するための手段〉 本発明は、上記課題を解決するなめに 被測定信号をサンプリングして測定する装置において、 異なる周期のクロック信号を選択して出力することがで
きる手段(12,13)と、 この手段により加えられたクロック信号に同期して被測
定信号をサンプリングし、これをディジタル信号へ変換
するAD変換手段(1,3)と、AD変換手段の出力デ
ータを格納するメモリと、メモリに格納されたデータを
読出して指数化平均演算を加え、被測定信号の値を算出
する演算器と、 からなる手段を講じたものである。
<Means for Solving Section U> In order to solve the above problems, the present invention provides a means (12 , 13), AD conversion means (1, 3) that samples the signal under test in synchronization with the clock signal applied by this means and converts it into a digital signal, and stores the output data of the AD conversion means. This method includes a memory, and an arithmetic unit that reads data stored in the memory, performs an exponential averaging operation, and calculates the value of the signal under measurement.

く作用〉 手段(12,13)は、異なる周期のクロック信号を選
択して出力することができる。
Effect> The means (12, 13) can select and output clock signals of different cycles.

従って、被測定信号が低周波の場合、長い周期のクロッ
ク信号を選択して出力できる。その結果、AD変換手段
にてゆっくりとした間隔でサンプリングを行うので、低
周波の被測定信号の数周期にわたりサンプリングを行っ
ても、メモリに格納されるデータ数は、それ程増大しな
い。
Therefore, when the signal under test has a low frequency, a clock signal with a long period can be selected and output. As a result, since the AD conversion means performs sampling at slow intervals, the number of data stored in the memory does not increase significantly even if sampling is performed over several cycles of the low-frequency signal under test.

また、被測定信号が高周波の場合、短い周期のクロック
信号を選択して出力できる。その結果、短時間に必要な
サンプル数のデータをメモリに格納することができ、直
ちに被測定信号の値を演算器により算出することができ
る。
Furthermore, when the signal under test has a high frequency, a clock signal with a short period can be selected and output. As a result, the required number of samples of data can be stored in the memory in a short period of time, and the value of the signal under measurement can be immediately calculated by the arithmetic unit.

〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は本発明に係るサンプリング式測定器の構成例を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a sampling type measuring instrument according to the present invention.

本発明は、サンプリング式の測定器全般に適用すること
ができるが、第1図は電力計に適用した構成例である。
Although the present invention can be applied to sampling-type measuring instruments in general, FIG. 1 shows an example of a configuration applied to a power meter.

第1図装置の動作概要を説明する。第1図装置は、サン
プリング周波数(周期)が、低(長)。
An overview of the operation of the device shown in FIG. 1 will be explained. The device shown in FIG. 1 has a low (long) sampling frequency (period).

中、高(短)の3種類のクロック信号を備えている。そ
して、低帯域の被測定信号を測定する場合、長い周期で
サンプリングし、中帯域では中間の周期で、高帯域では
短い周期でサンプリングするように選択することができ
る。
It has three types of clock signals: medium and high (short). When measuring a signal under test in a low band, it is possible to select sampling at a long period, a medium period at a medium band, and a short period at a high band.

オペレータが低帯域を選択した場合、サンプリング周波
数は低い周波数f[となる。そしてこの時サンプリング
されたv、iの瞬時値は、演算器11に直接送られ、リ
アルタイムで、乗算(e・1)と、(1)式の処理がな
される。即ちこの場合、サンプリング周期が長いため、
次のサンプリングデータ(v、iの瞬時値)が演算器1
1へ加えられるまで、時間的余裕があるなめ、その期間
内で、送られてきたサンプリングデータごとに、乗算と
、(1)式の演算を行うことができメモリにサンプリン
グデータを蓄積する必要がないからである。
If the operator selects the low band, the sampling frequency will be the low frequency f[. The instantaneous values of v and i sampled at this time are directly sent to the arithmetic unit 11, where they are multiplied by (e.multidot.1) and processed by equation (1) in real time. In other words, in this case, since the sampling period is long,
The next sampling data (instantaneous values of v, i) is
Since there is plenty of time until the data is added to 1, within that period, the multiplication and calculation of equation (1) can be performed for each sampled data sent. There is no need to store the sampled data in memory. That's because there isn't.

中、高帯域を選択した場合、サンプリング周波数は、中
間の周波数foまたは高周波fhとなる。この時の■、
iの瞬時値は、メモリ6.7に蓄積される。即ちこの場
合、サンプリング周期が短いため、次のサンプリングデ
ータが演算器11へ加えられるまでに、前に送られてき
たサンプリングデータにつき、乗算と、(1)式の演算
を行う時間的余裕がないからである。そして設定された
数Nの蓄積が終了すると、そのデータを演算器11に取
り込み、乗算と、(1)式の演算処理を行って、有効電
力を算出する。
When the middle or high band is selected, the sampling frequency becomes the middle frequency fo or the high frequency fh. ■ At this time,
The instantaneous value of i is stored in memory 6.7. That is, in this case, since the sampling period is short, there is not enough time to perform the multiplication and calculation of equation (1) on the previously sent sampling data before the next sampling data is added to the calculator 11. It is from. When the set number N has been accumulated, the data is taken into the arithmetic unit 11, and multiplication and arithmetic processing of equation (1) are performed to calculate the effective power.

以下、詳細な動作説明を行う、第1図において、被測定
信号であるアナログ入力電圧■は、端子P1に加えられ
、同じく被測定信号であるアナログ入力を流iは、端子
P2に加えられる。本発明の装置は、電圧Vと電流1が
、低周波から数100 KHz程の高周波の信号であっ
ても、メモリ容量を特別に増大させることなくその有効
電力・電圧値・電流値を測定できる。
In FIG. 1, which will be described in detail below, an analog input voltage (2), which is a signal to be measured, is applied to a terminal P1, and an analog input voltage (i), which is a signal to be measured, is applied to a terminal P2. The device of the present invention can measure the effective power, voltage value, and current value without increasing the memory capacity, even if the voltage V and current 1 are low frequency to high frequency signals of several hundred KHz. .

端子P1に加えられたアナログ入力電圧■は、サンプル
・ホールド回路(以下、単にS/H回路と記す)1に導
かれる。 S/H回路1は、セレクタ13を介してクロ
ック信号SCが加えられるたびに、その時点のアナログ
入力電圧Vの瞬時値V(t)をサンプリングし、前のサ
ンプリングで取り込んでいた値に代わり、新しく取り込
んだ値を出力するものである。
Analog input voltage (2) applied to terminal P1 is guided to sample and hold circuit (hereinafter simply referred to as S/H circuit) 1. Every time the clock signal SC is applied via the selector 13, the S/H circuit 1 samples the instantaneous value V(t) of the analog input voltage V at that time, and instead of the value captured in the previous sampling, It outputs the newly imported value.

アナログ・ディジタル変換器(以下、単に八〇Cと記す
)3は、S/H回路1からサンプリング電圧V(t)が
出力される毎にこれをディジタル信号Deへ変換(この
ような変換を以下、単にAD変換と記す)すると共に、
このAD変換毎に、EOC(End Of Conve
rsion)信号を出力する。
An analog-to-digital converter (hereinafter simply referred to as 80C) 3 converts the sampling voltage V(t) into a digital signal De every time it is output from the S/H circuit 1 (such conversion will be described below). , simply referred to as AD conversion), and
For each AD conversion, EOC (End Of Convex)
rsion) signal.

以上のような機能のADC3は、市販されており、容易
に入手することができる。特許請求の範囲に記したAD
変換手段とは1、このS/H回路と、八〇Cで構成され
る。
The ADC3 having the functions described above is commercially available and can be easily obtained. AD stated in the claims
The conversion means consists of 1, this S/H circuit, and 80C.

メモリ6は、、 ADC3の出力データOeを導入し、
アドレスカウンタ8から加えられる信号^D1で指示さ
れるアドレスに、この出力データDeを格納する。即ち
、メモリ6には、端子P1に加えられた電圧■をサンプ
リングしたデータが格納される。
The memory 6 introduces the output data Oe of the ADC 3,
This output data De is stored at the address indicated by the signal ^D1 applied from the address counter 8. That is, the memory 6 stores data obtained by sampling the voltage (2) applied to the terminal P1.

アドレスカウンタ8は、例えば、CPt112から加え
られた設定信号S^により1.予め数値Nが設定される
。そして前記EOC信号が加えられるたびに、この数値
Nから1を減算する動作を行う。従って1、EOC信号
かに発出力されると、アドレスカウンタ8の出力は(ト
に)となり、メモリ6の(トに)番地にその時のデータ
Deを格納する。
For example, the address counter 8 is set to 1. A numerical value N is set in advance. Then, each time the EOC signal is added, 1 is subtracted from this numerical value N. Therefore, when the 1 and EOC signals are output, the output of the address counter 8 becomes (g), and the data De at that time is stored in the address (g) of the memory 6.

端子P2にも、端子P1に接続された構成素子と全く同
じ素子が接続される。即ち、端子P2に接続されるS/
H回路2は、S/H回F#11に相当し、S/H回路2
に接続されるADC4は、ADC3に相当し、ADC4
の出力データD:を導入するメモリ7は、メモリ6に相
当し、アドレスカウンタ9は、アドレスカウンタ8に相
当する。
The same component as the component connected to the terminal P1 is also connected to the terminal P2. That is, S/ connected to terminal P2
H circuit 2 corresponds to S/H circuit F#11, and S/H circuit 2
ADC4 connected to ADC4 corresponds to ADC3, and ADC4 connected to
The memory 7 which introduces the output data D: corresponds to the memory 6, and the address counter 9 corresponds to the address counter 8.

なお、アナログ入力を流1は、通常、電圧信号V]へ変
換されてS/H回FI#I2へ加えられる。これについ
て説明を加える。抵抗値が既知のシャント抵抗R3(図
示せず)へアナログ入力電流1を流すと、電圧Vi=R
3−iが発生する。この電圧Viは、抵抗値R3が既知
であるなめ、電圧Viを測定することで1=Vi/R8
より、アナログ入力電流を測定したことになる。本明細
書では、このようにアナログ入力電流iを変換した電圧
信号v1をアナログ入力電流1と秤している。
Note that the analog input stream 1 is normally converted into a voltage signal V and applied to the S/H circuit FI#I2. I will add an explanation to this. When an analog input current 1 is passed through a shunt resistor R3 (not shown) whose resistance value is known, the voltage Vi=R
3-i occurs. Since the resistance value R3 is already known, this voltage Vi can be calculated by measuring the voltage Vi to 1=Vi/R8
Therefore, the analog input current is measured. In this specification, the voltage signal v1 obtained by converting the analog input current i in this manner is measured as the analog input current 1.

S/H回路2は、S/H回路1ど同じクロック信号SC
が加えられているので、 S/H回路1のサンプリング
時と、同一時刻にアナログ入力電流iをサンプリングし
ている。
S/H circuit 2 uses the same clock signal SC as S/H circuit 1.
is added, so the analog input current i is sampled at the same time as the sampling of the S/H circuit 1.

セレクタ13は、クロック発生器15.16.17から
異なる周波数fh、 fi、 fl−のクロック信号を
導入し、CPU 12からの制御信号S2により、どれ
か1つの周波数のクロック信号を選択してAD変換手段
に出力する。ここでは、fL< fn< fh  の関
係があるとする。
The selector 13 introduces clock signals of different frequencies fh, fi, and fl- from the clock generators 15, 16, and 17, selects one of the clock signals of one frequency according to the control signal S2 from the CPU 12, and performs AD. Output to conversion means. Here, it is assumed that there is a relationship of fL<fn<fh.

なお、各クロック発生器15〜17は、アドレスカウン
タ9から加えられる終了信号S1により、クロック信号
の出力がストップされる。メモリ7には、端子P2に加
えられた電流1をサンプリングしたデー・夕が格納され
る。
Note that each of the clock generators 15 to 17 stops outputting a clock signal in response to a termination signal S1 applied from the address counter 9. The memory 7 stores data obtained by sampling the current 1 applied to the terminal P2.

演算器11は、掛算器と指数化平均演算器(図示せず)
を内蔵している。そして終了信号S1を受けて、メモリ
6と7に格納されたデータから、同一時刻にサンプリン
グされた2つのデータを読出し、掛算器を用いて、この
データ同士を乗算して瞬時電力値を算出する。更に、指
数化平均演算器を用いて、この瞬時電力値に、既述しな
(1)式等の演算を加え、端子P1. P2に加えられ
た電圧Vとt流lの有効電力(平均電力とも言う)を算
出する。
The computing unit 11 includes a multiplier and an exponential averaging computing unit (not shown).
Built-in. Then, upon receiving the end signal S1, two pieces of data sampled at the same time are read out from the data stored in the memories 6 and 7, and the instantaneous power value is calculated by multiplying these pieces of data together using a multiplier. . Furthermore, using an exponential averaging calculator, calculations such as equation (1), which has not been previously described, are added to this instantaneous power value, and the terminal P1. Calculate the voltage V applied to P2 and the active power (also referred to as average power) of the current t.

なお、以上のような掛算器と指数化平均演算器の機能を
備えた演算器11は、例えばシグナルプロセッサを用い
実現することができる。
Note that the arithmetic unit 11 having the functions of a multiplier and an exponential averaging arithmetic unit as described above can be realized using, for example, a signal processor.

このように演算器11で得られた有効電力は、中央処理
装置であるCPU 12へ送信され、表示器18に表示
される。
The active power thus obtained by the arithmetic unit 11 is transmitted to the CPU 12 which is a central processing unit, and is displayed on the display 18.

CPU 12は、第1図装置のオペレータにより指示さ
れた周波数のタロツク信号が選択されるように制御信号
S2をセレクタ13に加える。また、CPII 12は
、第1図装置の全般的な制御も行う。
The CPU 12 applies a control signal S2 to the selector 13 so that the tarok signal of the frequency specified by the operator of the apparatus in FIG. 1 is selected. CPII 12 also provides general control of the FIG. 1 apparatus.

このように構成された第1図装置の動作を説明する。The operation of the apparatus thus constructed in FIG. 1 will be explained.

一般に第1図装置のオペレータは、被測定信号v、lの
周波数が、商用周波なのか(低周波)、1にHz位なの
か(申開周波) 、 100 KHz位なのか(高周波
)は、予め知ることができる。今、端子Pl、 P2に
加えられる入力電圧■と入力電流1の周波数は、1KH
z位(中間周波)であるとする。
In general, the operator of the device shown in Figure 1 must determine whether the frequencies of the signals to be measured v and l are commercial frequencies (low frequency), around 1 Hz (open frequency), or around 100 KHz (high frequency). It can be known in advance. Now, the frequency of input voltage ■ and input current 1 applied to terminals Pl and P2 is 1KH.
Suppose that it is at position z (intermediate frequency).

この場合、オペレータは、中間の周波数(中間の周期)
 fiのクロック信号をCPU 12に指示する。
In this case, the operator uses the intermediate frequency (intermediate period)
The fi clock signal is instructed to the CPU 12.

これを受けてCPU 12は、信号S2をセレクタ13
へ加え、クロック発生器16から出力される周波数Il
のクロック信号がセレクタ13で選択されて2つの^D
変換手段に加えられる。
In response to this, the CPU 12 sends the signal S2 to the selector 13.
In addition to the frequency Il output from the clock generator 16
The clock signal of is selected by the selector 13 and the two ^D
added to the conversion means.

S/H回路1,2は、クロック発生器16からのクロッ
ク信号SCが発生するごとにアナログ入力電圧Vと入力
電流1を同一時刻にサンプリングする。
The S/H circuits 1 and 2 sample the analog input voltage V and the input current 1 at the same time every time the clock signal SC from the clock generator 16 is generated.

このサンプリングされた電圧v、を流1は、ADC3,
4に加えられ、次々とディジタルデータDe。
This sampled voltage v, flows through the ADC 3,
4, and the digital data De is added one after another.

D;へ変換される。Converted to D;

アドレスカウンタ8,9には、設定信号SA、 SBに
より予め設定数Nが置数される0通常、2つのカウンタ
8,9に設定される数Nは同じ値である。
A preset number N is set in the address counters 8 and 9 by the setting signals SA and SB. Normally, the numbers N set in the two counters 8 and 9 are the same value.

ADC3、4は、S/H回路1,2からの信号をディジ
タルデータDe、 Diへ変換するごとに、EOC信号
を出力する。アドレスカウンタ8,9は、EOC信号が
加えられる毎に、Nから1ずつ減算した値を出力する。
The ADCs 3 and 4 output EOC signals every time they convert the signals from the S/H circuits 1 and 2 into digital data De and Di. Address counters 8 and 9 each output a value obtained by subtracting 1 from N each time the EOC signal is applied.

例えば、EOC信号かに発出力されると2つのアドレス
カウンタ8.9は、同じ値である(トに)のアドレス信
号AD1を出力する。
For example, when the EOC signal is output, the two address counters 8.9 output address signals AD1 having the same value.

そして、メモリ6.7は、このアドレス信号AD1で示
されたアドレス(N−K)に、k番目のデータDe(k
) 、 Difk)を格納する。このようにして、メモ
リ6.7にデータを書き込み続けると、ついにはアドレ
スカウンタ6.7の出力は、00・・・0となる。この
ようにその内容がオールゼロになると、アドレスカウン
タ6.7は、終了信号S1を出力することができる。
Then, the memory 6.7 stores the kth data De(k
), Difk). As data continues to be written into the memory 6.7 in this manner, the output of the address counter 6.7 will eventually become 00...0. When the contents become all zeros in this way, the address counter 6.7 can output the end signal S1.

即ち、この終了信号S1は、予め設定された数Nだけメ
モリ6.7へ入力電圧Vと入力電流1のサンプリングデ
ータを取り込んだことを意味している。第1図では、こ
の終了信号S1でクロック信号SCの発生を停止させて
いる。そして、アドレスカウンタ8.9の内容は、どち
らも同じであるため、2つのアドレスカウンタ8,9の
終了信号は同時刻に発生する。従って、どちらのアドレ
スカウンタ8,9の終了信号をクロック発生器15〜1
7に加えてもよいが、第1図では、アドレスカウンタ9
の終了信号S1を加えている。
That is, this end signal S1 means that a preset number N of sampling data of the input voltage V and the input current 1 have been taken into the memory 6.7. In FIG. 1, the generation of the clock signal SC is stopped by this end signal S1. Since the contents of both address counters 8 and 9 are the same, the end signals of the two address counters 8 and 9 are generated at the same time. Therefore, the end signal of either address counter 8 or 9 is output to the clock generators 15 to 1.
7, but in FIG. 1, the address counter 9
A termination signal S1 is added.

各クロック発生器15〜17は、この終了信号S1の発
生を起点としてクロック信号の出力をストップするので
、八〇〇 3゜4から出力される新たなデータは停止す
る。従って、アドレスカウンタ8,9の計数値は、前の
オールゼロ(OO・・・0)のままであり、またメモリ
6.7の内容は、上述した一連のデータを保持している
Each of the clock generators 15 to 17 stops outputting clock signals starting from the generation of this end signal S1, so new data output from the 8003.4 stops. Therefore, the count values of address counters 8 and 9 remain at the previous all zeros (OO...0), and the contents of memory 6.7 retain the above-mentioned series of data.

このようにまず、第1図装!では、同一時刻における入
力電圧の値と入力電流の値を指定されたサンプリング周
期(Tm= 1 / fm)で、必要なデータ数Nだけ
メモリに取り込む。
In this way, first, the first illustration! Now, input voltage values and input current values at the same time are captured into the memory by the required number N of data at a specified sampling period (Tm=1/fm).

一連のデータ取り込み動作が終了すると、演算器11は
、終了信号S1を受けて、メモリ6.7に格納されたデ
ータの中から同一時刻にサンプリングされた2つのデー
タを読出す、同一時刻にサンプリングされた2つのデー
タを読み出す作業は簡単である。即ち、演算器11は、
メモリ6.7の同一アドレスから同一タイミングでデー
タを読み出せばよい。
When the series of data acquisition operations is completed, the arithmetic unit 11 receives the end signal S1 and reads two pieces of data sampled at the same time from among the data stored in the memory 6.7. The task of reading out the two pieces of data is easy. That is, the arithmetic unit 11 is
Data may be read from the same address in the memory 6.7 at the same timing.

そして演算器口は、掛算器を動作させて、読出した1組
のデータ毎に X(t)=v  −i t             
(2)↑ の演算を行い瞬時電力値を算出する。なお、(2)式の
X(t)、 v  、  i  は、時刻tにおける瞬
時型力値、瞬時電圧値、瞬時電流値である。このような
演算を例えばメモリ6.7から読出したN組のデータに
ついて行い、これを指数化平均演算器へ加える。そして
、ここで上記(1)式の演算を多数回繰り返すと、(1
)式のy(n)は、平均電力、即ち、有効電力値Wに漸
近する。つまり、 工6 y(n)= W =  Σ(v  −i  )  を算
出する。
Then, the arithmetic unit operates the multiplier to calculate X(t)=v −i t for each set of read data.
(2) Perform the calculation ↑ to calculate the instantaneous power value. Note that X(t), v, and i in equation (2) are the instantaneous force value, instantaneous voltage value, and instantaneous current value at time t. Such calculations are performed on N sets of data read from the memory 6.7, for example, and added to the exponential averaging calculator. Then, if we repeat the calculation of equation (1) above many times, we get (1
y(n) in the equation ) approaches the average power, that is, the effective power value W. In other words, y(n)=W=Σ(v-i) is calculated.

乞い、1  1 また、演算器11として、2乗演算器と指数化平均演算
器と開平演算器を備えると、被測定信号の実効値を測定
できる。また、演算器11として、絶対値演算器と指数
化平均演算器を備えると、被測定信号の平均値整流値を
測定できる。このように電圧または電流測定の場合は、
第1図において、S/8回路と八〇〇とメモリとアドレ
スカウンタの1組を備えればよく、第1図装置のように
2組備える必要はない。
1 1 Furthermore, if the arithmetic unit 11 includes a square arithmetic unit, an exponential average arithmetic unit, and a square root arithmetic unit, the effective value of the signal under measurement can be measured. Furthermore, if the arithmetic unit 11 includes an absolute value arithmetic unit and an indexed average arithmetic unit, the average rectified value of the signal under measurement can be measured. For voltage or current measurements like this,
In FIG. 1, it is sufficient to provide one set of an S/8 circuit, an 800, a memory, and an address counter, and there is no need to provide two sets as in the device of FIG.

例えば電圧Vの実効値を測定する場合、メモリ6に蓄積
された上記瞬時値(例えば、vBを読出し、2乗演算し
てX(t)= Vt2を得る。そして、このX(t)の
値を(1)式に代入し、指数化平均演算をとができる。
For example, when measuring the effective value of the voltage V, the instantaneous value (for example, vB) stored in the memory 6 is read out and squared to obtain X(t) = Vt2.Then, the value of this X(t) is By substituting (1) into equation (1), we can perform the exponential averaging operation.

平均値整流値を測定する場合、メモリに蓄積された上記
瞬時値νtを読出し、この絶対値X1t)= l Vt
 lを得る。そして、この×(t)の値を(1)式に代
入し、指数化平均演算を繰り返すと、被が得られる。
When measuring the average rectified value, read the instantaneous value νt stored in the memory and calculate this absolute value X1t)=lVt
get l. Then, by substituting this value of x(t) into equation (1) and repeating the indexed average calculation, the herald is obtained.

このようにして得られた、有効電力、実効値、平均値な
どの測定値は、CPU 12に送られ、表示器18にて
測定値として表示される。
Measured values such as active power, effective value, and average value obtained in this way are sent to the CPU 12 and displayed as measured values on the display 18.

なお、端子Pi、 P2に加えられる入力電圧■と入力
1流iの周波数が、100KHz位(高周波)の場合、
オペレータは、高い周波数(短い周期> fhのタロツ
ク信号をCPt112に指示する。これを受けてCPI
I 12は、信号$2をセレクタ13へ加え、クロック
発生器75から出力される周波数fhのタロツク信号が
セレクタ13で選択されて2つのAD変換手段に加えら
れる。その後の動作は、サンプリング周波数fnの場合
と同様であるなめ、その説明を省略する。
In addition, when the input voltage ■ applied to terminals Pi and P2 and the frequency of input 1st stream i are about 100 KHz (high frequency),
The operator instructs the CPt112 to send a tarokk signal with a high frequency (short period>fh).In response, the CPI
I12 applies the signal $2 to the selector 13, and the tarok signal of frequency fh output from the clock generator 75 is selected by the selector 13 and applied to the two AD conversion means. The subsequent operation is the same as in the case of the sampling frequency fn, so its explanation will be omitted.

N個のデータをメモリに蓄積して測定が終了した後、再
び測定を開始する場合、CPt112からアドレスカウ
ンタ8,9ヘブリセット信号(図示せず)を加える。そ
して再び、その内容を設定信号SA。
If measurement is to be started again after the measurement is completed with N pieces of data stored in the memory, a reset signal (not shown) is applied from the CPt 112 to the address counters 8 and 9. Then, the contents are sent to the setting signal SA again.

SBで指定された数値Nとして上述と同じ動作を繰り返
す。
The same operation as described above is repeated using the numerical value N specified by SB.

また、端子Pi、 P2に加えられる被測定信号の周波
数が低周波の場合、オペレータは、低い周波数f[のク
ロック信号を指示する。この場合、上述と異なり、サン
プリングされたv、1の瞬時値は、演算器11に直接送
られ、リアルタイムで乗算と、(1)式の処理がなされ
る。この場合、サンプリングデータをメモリに蓄積しな
い理由は既述した。
Furthermore, when the frequency of the signal under test applied to the terminals Pi and P2 is low, the operator instructs a clock signal of low frequency f[. In this case, unlike the above case, the sampled instantaneous value of v,1 is directly sent to the arithmetic unit 11, and multiplication and processing of equation (1) are performed in real time. In this case, the reason why the sampling data is not stored in the memory has already been described.

なお、この低周波の場合に、メモリへサンプリングデー
タを蓄積するようにしてもデータ数は少ないため、メモ
リを増設せずに蓄積でき、上述と同様に、電力値、実効
値、平均値などの測定を行うことができる。
In the case of this low frequency, even if sampling data is stored in memory, the amount of data is small, so it can be stored without adding memory, and as mentioned above, power values, effective values, average values, etc. Measurements can be taken.

上述では、3種類のサンプリング周波数を備えた例で説
明したが、この数値に限定するものではない。
In the above description, an example with three types of sampling frequencies has been described, but the present invention is not limited to these values.

また、アドレスカウンタ8.9に置数するNは、サンプ
リングに必要十分な数値であることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the number N placed in the address counter 8.9 is a necessary and sufficient value for sampling.

く本発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、被測定信号が低周波
の場合、長い周期のタロツク信号を選択して出力できる
。その結果、ゆっくとした間隔でサンプリングを行うの
で、低周波の被測定信号の数周期にわたりサンプリング
を行っても・メモリに蓄積されるデータ数は、増大しな
い。
Effects of the Present Invention> As described above, according to the present invention, when the signal under test has a low frequency, it is possible to select and output a tallock signal with a long period. As a result, since sampling is performed at slow intervals, the number of data stored in the memory does not increase even if sampling is performed over several cycles of the low-frequency signal under test.

なお、この場合、低周波の被測定信号の数周期にわたり
サンプリングを行うので測定に時間が掛かるが、短い周
期のクロック信号(例えばクロック周波数fh)でサン
プリングを行っても、正しい測定値を得るためには被測
定信号の数周期にわたるサンプリングデータを蓄積しな
ければならない。
Note that in this case, the measurement takes time because sampling is performed over several periods of the low-frequency signal under test, but even if sampling is performed using a short-cycle clock signal (for example, clock frequency fh), accurate measurement values can be obtained. For this purpose, it is necessary to accumulate sampling data over several cycles of the signal under test.

従って、本発明により特に測定時間が増大したことには
ならない。
Therefore, the present invention does not particularly increase the measurement time.

このようにメモリ容量を増加させることなく低周波の被
測定信号を測定できるため、製品の小形化、低価格化を
実現できる。
In this way, low-frequency signals under test can be measured without increasing memory capacity, making it possible to make products smaller and lower in price.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るサンプリング式測定器の構成例を
示す図、第2図と第3図は指数化平均演算方式の動作を
説明する図である。 1.2・・・S/8回路、3.4・・・八〇C16,7
・・・メモリ、8,9・・・アドレスカウンタ、11・
・・演算器、12・・・CPU 、13・・・セレクタ
、15〜17・・・クロック発生器。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a sampling type measuring instrument according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams explaining the operation of the exponential averaging method. 1.2...S/8 circuit, 3.4...80C16,7
...Memory, 8,9...Address counter, 11.
...Arithmetic unit, 12...CPU, 13...Selector, 15-17...Clock generator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  被測定信号をサンプリングして測定する装置において
、異なる周期のクロック信号を選択して出力することが
できる手段(12、13)と、この手段により加えられ
たクロック信号に同期して被測定信号をサンプリングし
、これをディジタル信号へ変換するAD変換手段(1、
3)と、AD変換手段の出力データを格納するメモリと
、メモリに格納されたデータを読出して指数化平均演算
を加え、被測定信号の値を算出する演算器と、を備えた
サンプリング式測定器。
A device for sampling and measuring a signal under test includes means (12, 13) capable of selecting and outputting clock signals of different periods, and a signal under test in synchronization with the clock signal applied by this means. AD conversion means (1,
3), a sampling type measurement comprising a memory for storing output data of the AD conversion means, and an arithmetic unit for reading out the data stored in the memory and adding an exponential averaging operation to calculate the value of the signal under measurement. vessel.
JP22900290A 1990-08-30 1990-08-30 Sampling-type measuring equipment Pending JPH04110669A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105301339A (en) * 2014-06-04 2016-02-03 长沙群瑞电子科技有限公司 Thunder residual voltage monitor
JP2018155625A (en) * 2017-03-17 2018-10-04 矢崎総業株式会社 Vehicle current sensor
WO2022264952A1 (en) * 2021-06-18 2022-12-22 三菱電機株式会社 Ad conversion device

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