JPH0511739U - ノイズ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気量または物理量を直流電圧信号に変換して
計測する際、単発的に侵入するノイズを確実に検出す
る。 【構成】前回のサンプリングデータに対する今回のサン
プリングデータの差分値を順次求めて行き、続く二つの
差分値Δ１，Δ２が異符号でかつ共にその絶対値が所定
値を超えるとき、時刻ｔ_n におけるサンプリングデータ
ｆ（ｔ_n ）を単発ノイズと見做す。 【効果】静電誘導や電磁誘導により侵入したノイズをサ
ンプリングした場合であっても、単発的に発生したノイ
ズであれば確実に検出することができ、たとえばそのサ
ンプリングデータを前後のサンプリングデータの平均値
に置き換えることなどによって、単発的ノイズの影響を
受けない計測および判定を行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、アナログ量を計測する際に単発的ノイズを検出する、ノイズ検出 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電圧、電流などの電気量または温度、圧力などの物理量を計測する場合、ノイ ズの影響によって測定値に誤差が生じないように、従来より高周波成分を除去す るアナログフィルタを信号入力部に設けている。また、交流信号の実効値や平均 値などを測定する場合、全波整流して直流電圧信号に変換するが、その整流信号 に含まれるリップルの影響を除去するために、複数回分のサンプリングデータを 順次移動平均するようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、アナログフィルタによってノイズを除去するものでは、単発的ノイ ズなど高周波成分を含むノイズを充分に阻止できず、配線間または端子間などの 浮遊容量などを介し侵入し、ノイズを含んだ信号をサンプリングすることになる 。また、移動平均による平滑化によってノイズ成分は抑圧されるが、移動平均の 時間幅だけ単発的ノイズによる影響が続く。例えば図６に示すように直流１Ｖの 信号を計測中に、５Ｖの単発ノイズがｔ_n の瞬間に侵入したとして、平均時間を サンプリング数にして４回とすれば、各時刻における測定値は次のようになる。

【０００４】 ｔ_n-1 ＝１＋１＋１＋１＝４Ｖ ｔ_n ＝１＋１＋１＋５＝８Ｖ ｔ_n+1 ＝１＋１＋５＋１＝８Ｖ ｔ_n+2 ＝１＋５＋１＋１＝８Ｖ ｔ_n+3 ＝５＋１＋１＋１＝８Ｖ ｔ_n+4 ＝１＋１＋１＋１＝４Ｖ このようにノイズレベルは低下するが、ｔ_n に侵入した一発のノイズがｔ_n+3 までの間影響を与える。そのため、計測結果が整定値を超えるか否かの判定を行 って、何らかの制御動作を行う装置では、誤動作するおそれもあった。

【０００５】 この考案の目的は、単発的ノイズを検出して、前述した各種問題を解消するノ イズ検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、通常の単発ノイズの立ち上がりが数ｎｓｅｃ〜数μｓｅｃ、パル ス幅が数十μｓｅｃと収束が速く、また周期性がないことに鑑みて成したもので ある。すなわちこの考案のノイズ検出装置は、計測すべき電気量または物理量を 直流電圧信号に変換して入力する手段と、 この直流電圧信号を一定周期でサンプリングするとともにディジタルデータに 変換する手段と、 前記ディジタルデータを記憶する手段と、 前回のサンプリングデータに対する今回のサンプリングデータの差分値を求め る手段と、 続く二つの差分値が異符号で且つ共にその絶対値が所定値を超えるか否かを判 定する手段、とからなる。

【０００７】

【作用】

この考案のノイズ検出装置では、計測すべき電気量または物理量が直流電圧信 号に変換されて入力され、この直流電圧信号が一定周期でサンプリングされ、デ ィジタルデータに変換の後記憶される。そして、前回のサンプリングデータに対 する今回のサンプリングデータの差分値が求められ、続く二つの差分値が異符号 でかつ共にその絶対値が所定値を超えるか否かが判定される。変換された直流電 圧信号に単発的ノイズが重畳されて、そのノイズをサンプリングした場合、その ノイズデータを中心とする前後の差分値（絶対値）が大きくなり、しかもノイズ データを挟む二つの差分値の符号は異符号となる。したがって前記条件を満足す るとき、その判定対象のデータをノイズとして検出することができる。このよう にして単発的ノイズを検出したなら、そのノイズを除去または妥当なデータと置 き換えることによって、単発的ノイズの影響を受けずに計測を行うことができる 。

【０００８】

【実施例】

この考案の実施例であるＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）の事故点標定装置のブロ ック図を図１に示す。図１において、ゲイン調整回路１ａ，１ｂ・・・１ｎには 、例えば系統の電圧、電流、ガス圧力およびタンク壁温度などの計測用に変換さ れた直流電圧信号が入力され、各ゲイン調整回路にて所定のレベルに調整される 。フィルタ回路２ａ，２ｂ・・・２ｎは各ゲイン調整回路の出力信号に含まれる 高周波ノイズ成分を除去する。マルチプレクサ３は各フィルタ回路２ａ，２ｂ・ ・・２ｎのうち一つを選択してＡ／Ｄコンバータ４へ与える。Ａ／Ｄコンバータ ４は入力信号をディジタルデータに変換する。ＣＰＵ５はＲＯＭ６に予め書き込 まれたプログラムを実行してＧＩＳ事故点標定を行う。その際、単発的ノイズを 検出するとともに、後述するようにその影響を受けないための演算処理を行う。

【０００９】 ＲＡＭ７は後述する各種演算処理実行時のワーキングエリアとして用いられる。

【００１０】 ＤＩ８は接点入力に用いられ、ＣＰＵ５はＤＩ８を介して各種接点状態を読み取 る。ＤＯ９は接点出力に用いられ、ＣＰＵ５はＤＯ９を介して各種接点出力を行 う。キースイッチ１１は整定値などの入力に用いられ、キー制御回路１０がその 入力制御を行う。表示器１３は各部の状態および標定結果などを表示する。表示 制御回路１２は表示器１３に対して表示信号を与える。不揮発性メモリ１４は整 定値などを記憶する。

【００１１】 次に、図１に示したＣＰＵ５の行う主要部の処理手順をフローチャートとして 図２に示す。また各時刻におけるサンプリングデータの変化を図３に、連続する 三回のサンプリングデータと差分値との関係を図４および図５にそれぞれ示す。

【００１２】 図２に示すようにまず、サンプリングタイミングごとに各サンプリングデータ の記憶を行う（ｎ１）。サンプリングタイミングは図３に示すように、入力信号 に含まれるリップルの影響を除くため、系統の基本周波数の一周期内を一定間隔 で複数回サンプリングするように設定している。その後、新たに入力したサンプ リングデータと前回のデータとの差分値および前回のデータと前前回のデータと の差分値に基づいて単発ノイズの有無を判定する。図２、図４および図５におい てｆ（ｔ_n+1 ）は今回のサンプリングデータ、ｆ（ｔ_n ）は前回のサンプリング データ、ｆ（ｔ_n-1 ）は前前回のサンプリングデータである。ｆ（ｔ_n ）＞ｆ（ ｔ_n-1 ）＋α、すなわち前前回のサンプリングデータに対し前回のサンプリング データがαを超える値である時、ｆ（ｔ_n+1 ）＜ｆ（ｔ_n ）−α、すなわち前回 のサンプリングデータに対し今回のサンプリングデータがαより低下したか否か 判定する（ｎ２→ｎ３）。また、ｆ（ｔ_n ）＜ｆ（ｔ_n-1 ）−α、すなわち前前 回のサンプリングデータに対し前回のサンプリングデータがαより低下している 時、ｆ（ｔ_n+1 ）＞ｆ（ｔ_n ）＋α、すなわち前回のサンプリングデータに対し 今回のサンプリングデータがαより増大したか否かを判定する（ｎ４→ｎ５）。

【００１３】 図４の例ではΔ１がαを超える値であったとしても、ステップｎ３の条件を満足 しない。また図５の例でΔ１，Δ２が共にαを超える値であれば、ステップｎ２ ，ｎ３の条件を満足する。ｎ２，ｎ３の条件またはｎ４，ｎ５の条件のうちいず れか一方を満足すれば、前回のサンプリングデータｆ（ｔ_n ）を単発ノイズとみ なして、そのデータを前前回のサンプリングデータと今回のサンプリングデータ との平均値に置き換える（ｎ６）。ｎ２〜ｎ５で示したいずれの条件も満足しな ければ、単発ノイズがないものと見做して続いて標定処理を行う（ｎ７）。なお 、ステップｎ６の処理として、ｆ（ｔ_n ）をｆ（ｔ_n-1 ）またはｆ（ｔ_n+1 ）の 値と置き換えても同様の効果が得られる。

【００１４】 以上のように、続く二つの差分値Δ１，Δ２が異符号でかつ共にその絶対値が 所定値を超えるとき、時刻ｔ_n におけるサンプリングデータｆ（ｔ_n ）を単発ノ イズと見做す。従ってサンプリング時に単発ノイズが侵入したとしても、そのサ ンプリングデータがノイズとして確実に検出されるため、計測データを誤って判 定することがなく、この実施例ではＧＩＳの事故点標定を正しく行うことができ る。

【００１５】

【考案の効果】

例えば系統の電圧，電流の計測および判定を行う装置や、温度，圧力の計測お よび判定を行う装置など、数十Ｈｚ以下の周波数または直流レベルの電気量また は物理量を計測・判定する場合、入力部のフィルタによって高周波信号やノイズ 成分を除去する場合でも、単発的なノイズは配線，機器間の静電誘導や電磁誘導 によって侵入する。しかしこのような単発的ノイズは収束が速く、サンプリング タイミングに同期して続けて侵入する確率は極めて低い。そのため、この考案の ノイズ検出装置によれば、単発ノイズを確実に検出することができ、平均化法な どによる従来の問題もなく、入力信号のレベル計測および判定を正しく行うこと ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例であるＧＩＳ事故点標定装置
のブロック図である。

【図２】図１に示すＣＰＵの処理手順を表すフローチャ
ートである。

【図３】サンプリングタイミングとサンプリングデータ
との関係を示す図である。

【図４】サンプリングデータと差分値との関係を示す図
である。

【図５】サンプリングデータと差分値との関係を示す図
である。

【図６】サンプリングタイミングと単発ノイズとの関係
を示す図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】計測すべき電気量または物理量を直流電圧
   信号に変換して入力する手段と、 この直流電圧信号を一定周期でサンプリングするととも
   にディジタルデータに変換する手段と、 前記ディジタルデータを記憶する手段と、 前回のサンプリングデータに対する今回のサンプリング
   データの差分値を求める手段と、 続く二つの差分値が異符号で且つ共にその絶対値が所定
   値を超えるか否かを判定する手段、とからなるノイズ検
   出装置。