JPWO2016006515A1 - 計測装置及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
p1:前記第1物理量
p2:前記第2物理量
pr:基準物理量
θ:前記第1計測信号の前記基本波の位相
f:前記第1計測信号の前記基本波の周波数
τ:前記遅延時間
p1:前記第1物理量
p2:前記第2物理量
pr:基準物理量
Δθ:前記位相差
f:前記第1計測信号の前記基本波の周波数
Δτ:前記遅延時間差
図1は、本発明の実施形態1に係る計測装置1を示すブロック図である。計測装置1は、第1信号生成部3(第1信号生成手段)、第1除去部5(第1除去手段)、及び計測部7(計測手段)を備える。第1信号生成部3は、第1物理量p1及び第2物理量p2に基づいて、基本波及び複数の高調波を含む第1ソース信号x1(t)を生成する。本明細書において、tは時間を示す。第1除去部5は、第1ソース信号x1(t)から複数の高調波の一部又は全部を除去する。
図1、図2、図5、及び図13を参照して、本発明の実施形態2に係る計測装置1について説明する。実施形態2に係る計測装置1は、実施形態1に係る計測装置1を電圧計測に適用する。従って、図1において、第1物理量p1、第2物理量p2、及び基準物理量prの各々は、電圧である。第1ソース信号x1(t)、第1加算信号y1(t)、第1計測信号z1(t)、及び高調波信号h[n]の各々は、電気信号である。また、計測装置1は、同時校正的利用に供される。
図1、図2、図5、及び図14を参照して、本発明の実施形態3に係る計測装置1について説明する。実施形態3に係る計測装置1は、実施形態1に係る計測装置1を分光計測のような光学計測に適用する。従って、図1において、第1物理量p1、第2物理量p2、及び基準物理量prの各々は、光の強度である。第1ソース信号x1(t)、高調波信号h[n]、及び第1加算信号y1(t)の各々は、光信号である。第1計測信号z1(t)は、電気信号である。また、計測装置1は、同時校正的利用に供される。
図1及び図18を参照して、本発明の実施形態4に係る計測装置1について説明する。図18は、計測装置1を示すブロック図である。計測装置1は、実施形態1に係る計測装置1の第1除去部5に代えて、第1バンドパスフィルター4(第1除去手段)を備える。計測装置1は、同時校正的利用に供される。
図1、図5、図19、及び図20を参照して、本発明の実施形態5に係る計測装置1について説明する。実施形態1〜実施形態4に係る計測装置1は、同時校正的利用に供されている。これに対して、実施形態5に係る計測装置1は、同時校正的利用に供されるだけでなく、多点校正的利用に供される。多点校正的利用では、計測装置1は、非線形誤差のテーブルを予め用意して、そのテーブルを用いて、計測値を補正する。
図21〜図24を参照して、本発明の実施形態6に係る計測装置1について説明する。実施形態1に係る計測装置では、1チャンネルの階段状信号(第1ソース信号x1(t))を生成したが、実施形態6に係る計測装置1では、2チャンネルの階段状信号(第1ソース信号x1(t)及び第2ソース信号x2(t))を生成する。計測装置1は同時校正的利用に供される。以下、主に実施形態6と実施形態1との相違点を説明する。
図21及び図25を参照して、本発明の実施形態7に係る計測装置1について説明する。図25は、実施形態7に係る計測装置1を示すブロック図である。計測装置1は、実施形態6に係る計測装置1の第1除去部5及び第2除去部5Bに代えて、第1バンドパスフィルター4(第1除去手段)及び第2バンドパスフィルター4B(第2除去手段)を備える。第1バンドパスフィルター4の構成は、図18の第1バンドパスフィルター4の構成と同様である。
図21及び図26〜図28を参照して、本発明の実施形態8に係る計測装置1について説明する。実施形態8に係る計測装置1は、図21に示す実施形態6に係る計測装置1を電圧計測に適用する。従って、図21において、第1物理量p1、第2物理量p2、及び基準物理量prの各々は、電圧である。第1ソース信号x1(t)、第1加算信号y1(t)、第1計測信号z1(t)、高調波信号h[n]、第2ソース信号x2(t)、第2加算信号y2(t)、第2計測信号z2(t)、及び高調波信号hB[n]の各々は、電気信号である。また、実施形態8では、第1除去部5及び第2除去部5Bの各々は、2次高調波のみを除去する。従って、N=1である。また、計測装置1は、同時校正的利用に供される。
図19、図21、図29、及び図30を参照して、本発明の実施形態9に係る計測装置1について説明する。実施形態6〜実施形態8に係る計測装置1は、計測と同時に計測部7の非線形性を低減し、同時校正的利用に供されている。これに対して、実施形態9に係る計測装置1は、同時校正的利用に供されるだけでなく、多点校正的利用に供される。
図13及び図31を参照して、本発明の実施形態10に係る計測装置1について説明する。図13に示すように、実施形態10に係る計測装置1の構成は、実施形態2に係る計測装置1の構成と同様である。ただし、実施形態10に係る計測装置1は、実施形態2に係る計測装置1の計測部7に代えて、図31に示す計測部7を備える。実施形態10に係る計測装置1は、同時校正的利用に供される。
図13及び図32を参照して、本発明の実施形態11に係る計測装置1について説明する。図13に示すように、実施形態11に係る計測装置1の構成は、実施形態2に係る計測装置1の構成と同様である。ただし、実施形態11に係る計測装置1は、実施形態2に係る計測装置1の計測部7に代えて、図32に示す計測部7を備える。実施形態11に係る計測装置1は、同時校正的利用に供される。
3 第1信号生成部
3B 第2信号生成部
5 第1除去部
5B 第2除去部
7 計測部
9[n] 高調波生成部
9B[n] 高調波生成部
11 第1加算部
11B 第2加算部
13 第1フーリエ変換部
13B 第2フーリエ変換部
15 第1制御部
15B 第2制御部
18 記憶部
19 検出器
21 位相算出部
23 遅延算出部
25 第1比算出部
53 第1差算出部
55 第3比算出部
57 補正部
61 位相差算出部
63 遅延差算出部
65 第2比算出部
71 第2差算出部
Claims (15)
- 第1物理量及び第2物理量に基づいて、基本波及び複数の高調波を含む第1ソース信号を生成する第1信号生成部と、
前記第1ソース信号から前記複数の高調波の一部又は全部を除去する第1除去部と
を備える、計測装置。 - 前記第1ソース信号は、周期信号であり、
前記第1ソース信号の1周期は、
第1時間幅を有し、前記第1物理量を示す第1信号と、
第2時間幅を有し、前記第2物理量を示す第2信号と、
第3時間幅を有し、基準物理量を示す基準信号と
を含む、請求項1に記載の計測装置。 - 計測部をさらに備え、
前記第1除去部は、
前記複数の高調波のうち除去対象の高調波の周波数を有する高調波信号と前記第1ソース信号とを加算し、第1加算信号を出力する第1加算部を含み、
前記計測部は、アナログの前記第1加算信号をデジタルの第1計測信号として出力し、
前記第1除去部は、
前記高調波信号を生成する高調波生成部と、
前記第1計測信号に含まれる複数の高調波を算出する第1フーリエ変換部と、
前記除去対象の高調波と一致する高調波が前記第1計測信号から除去されるように、前記高調波生成部に、前記高調波信号の振幅及び/又は位相を調整させる第1制御部と
をさらに含む、請求項1又は請求項2に記載の計測装置。 - 前記第1物理量及び前記第2物理量の各々は、電圧であり、
前記第1ソース信号及び前記高調波信号の各々は、電気信号であり、
前記計測部は、
アナログ信号である前記第1加算信号をデジタル信号に変換して、前記デジタル信号を前記第1計測信号として出力するアナログ/デジタル変換部を含む、請求項3に記載の計測装置。 - 前記第1物理量及び前記第2物理量の各々は、光の強度であり、
前記第1ソース信号及び前記高調波信号の各々は、光信号であり、
前記計測部は、
光信号である前記第1加算信号を電気信号に変換する光電変換部と、
アナログ信号である前記電気信号をデジタル信号に変換して、前記デジタル信号を前記第1計測信号として出力するアナログ/デジタル変換部と
を含む、請求項3に記載の計測装置。 - 前記計測部は、
前記第1計測信号の基本波の位相を算出する位相算出部と、
前記第1計測信号の前記基本波の位相に基づいて、前記第1物理量に対する前記第2物理量の比の値を算出する第1比算出部と
を含む、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の計測装置。 - 第1モード及び第2モードを含む非線形誤差計測モードを有し、
前記第1モード及び前記第2モードの各々において、前記第1信号生成部は、前記第1物理量が一定にされて前記第2物理量が段階的に変化する前記第1ソース信号を出力し、
前記第1モードにおいて、前記第1加算部は、前記高調波信号を前記第1ソース信号に加算して、前記第1加算信号を出力し、前記計測部は、前記高調波が除去された前記第1計測信号を出力し、
前記第1モードにおいて、前記第1比算出部は、前記第2物理量ごとに、前記高調波が除去された前記第1計測信号に基づいて、前記比の値を算出し、
前記第2モードにおいて、前記第1加算部は、前記高調波信号を前記第1ソース信号に加算することなく、前記第1ソース信号を前記第1加算信号として出力し、前記計測部は、前記高調波が除去されていない前記第1計測信号を出力し、
前記第2モードにおいて、前記第1比算出部は、前記第2物理量ごとに、前記高調波が除去されていない前記第1計測信号に基づいて、前記比の値を算出し、
前記計測部は、
前記第2物理量ごとに、前記第1モードで算出された前記比の値と前記第2モードで算出された前記比の値との差を算出する第1差算出部と、
前記第2物理量ごとに、前記第2モードで算出された前記比の値と関連付けて前記差を記憶する記憶部と
をさらに含む、請求項6又は請求項7に記載の計測装置。 - 基本波及び複数の高調波を含むと共に、前記第1ソース信号の前記第1物理量と前記第2物理量とを入れ替えた波形を有する第2ソース信号を生成する第2信号生成部と、
前記第2ソース信号から前記複数の高調波の一部又は全部を除去する第2除去部と
をさらに備える、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の計測装置。 - 基本波及び複数の高調波を含むと共に、前記第1ソース信号の前記第1物理量と前記第2物理量とを入れ替えた波形を有する第2ソース信号を生成する第2信号生成部と、
前記第2ソース信号から前記複数の高調波の一部又は全部を除去する第2除去部と
をさらに備え、
前記第2除去部は、
前記第2ソース信号の前記複数の高調波のうち除去対象の高調波の周波数を有する高調波信号と前記第2ソース信号とを加算し、第2加算信号を出力する第2加算部を含み、
前記計測部は、アナログの前記第2加算信号をデジタルの第2計測信号として出力し、
前記第2除去部は、
前記第2ソース信号と加算する前記高調波信号を生成する高調波生成部と、
前記第2計測信号に含まれる複数の高調波を算出する第2フーリエ変換部と、
前記第2ソース信号の前記除去対象の高調波と一致する高調波が除去されるように、前記高調波生成部に、前記第2ソース信号と加算する前記高調波信号の振幅及び/又は位相を調整させる第2制御部と
をさらに含む、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の計測装置。 - 前記計測部は、
前記第1計測信号の基本波と前記第2計測信号の基本波との位相差を算出する位相差算出部と、
前記位相差に基づいて、前記第1物理量に対する前記第2物理量の比の値を算出する第2比算出部と
を含む、請求項10に記載の計測装置。 - 第1モード及び第2モードを含む非線形誤差計測モードを有し、
前記第1モード及び前記第2モードの各々において、前記第1信号生成部は、前記第1物理量が一定レベルに保持されて前記第2物理量が段階的に変化する前記第1ソース信号を生成し、
前記第1モード及び前記第2モードの各々において、前記第2信号生成部は、前記第1物理量が前記一定レベルに保持されて前記第2物理量が段階的に変化する前記第2ソース信号を生成し、
前記第1モードにおいて、前記第1加算部は、前記高調波信号を前記第1ソース信号に加算して、前記第1加算信号を出力し、前記計測部は、前記高調波が除去された前記第1計測信号を出力し、
前記第1モードにおいて、前記第2加算部は、前記高調波信号を前記第2ソース信号に加算して、前記第2加算信号を出力し、前記計測部は、前記高調波が除去された前記第2計測信号を出力し、
前記第1モードにおいて、前記第2比算出部は、前記第2物理量ごとに、前記高調波が除去された前記第1計測信号及び前記第2計測信号に基づいて、前記比の値を算出し、
前記第2モードにおいて、前記第1加算部は、前記高調波信号を前記第1ソース信号に加算することなく、前記第1ソース信号を前記第1加算信号として出力し、前記計測部は、前記高調波が除去されていない前記第1計測信号を出力し、
前記第2モードにおいて、前記第2加算部は、前記高調波信号を前記第2ソース信号に加算することなく、前記第2ソース信号を前記第2加算信号として出力し、前記計測部は、前記高調波が除去されていない前記第2計測信号を出力し、
前記第2モードにおいて、前記第2比算出部は、前記第2物理量ごとに、前記高調波が除去されていない前記第1計測信号及び前記第2計測信号に基づいて、前記比の値を算出し、
前記計測部は、
前記第2物理量ごとに、前記第1モードで算出された前記比の値と前記第2モードで算出された前記比の値との差を算出する第2差算出部と、
前記第2物理量ごとに、前記第2モードで算出された前記比の値と関連付けて前記差を記憶する記憶部と
をさらに含む、請求項11又は請求項12に記載の計測装置。 - 前記計測部は、
第3物理量に対する第4物理量の比の値を算出する第3比算出部と、
前記記憶部が記憶している前記差に基づいて、前記第3比算出部が算出した前記比の値を補正する補正部と
をさらに含む、請求項8又は請求項13に記載の計測装置。 - 第1物理量及び第2物理量に基づいて、基本波及び複数の高調波を含む第1ソース信号を生成するステップと、
前記第1ソース信号から前記複数の高調波の一部又は全部を除去するステップと
を含む、計測方法。
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