KR102036832B1 - 주기 신호 측정 장치, 주기 신호 측정 방법 및 샘플링 주기 결정 방법 - Google Patents

주기 신호 측정 장치, 주기 신호 측정 방법 및 샘플링 주기 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 처리 부하와 비용의 증가를 억제하면서, 주기 신호의 측정 오차를 억제하는 것을 목적으로 한다.
주기 신호 측정 장치는, 주기 신호(S)를 샘플링하고, 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값(M)을 얻는 측정부(1)와, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값(M)의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 측정부(1)의 샘플링 주기를 결정하는 샘플링 주기 결정부(3)와, 샘플링 주기 결정부(3)의 결정에 따라 측정부(1)의 샘플링 주기를 설정하는 샘플링 주기 제어부(4)를 포함한다.

Description

주기 신호 측정 장치, 주기 신호 측정 방법 및 샘플링 주기 결정 방법{PERIODIC SIGNAL MEASURING DEVICE, PERIODIC SIGNAL MEASURING METHOD, AND SAMPLING PERIOD DETERMINING METHOD}
본 발명은 예컨대 교류 전류 신호 등의 주기 신호를 측정하는 주기 신호 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 주기 신호의 측정값이 안정되는 샘플링 주기를 결정하는 기술에 관한 것이다.
종래부터, 주기 신호를 A/D 샘플링하고, 샘플링값에 미리 정해진 처리를 실시함으로써, 측정값을 얻는 측정 방법이 있다. 예컨대 특허문헌 1에는, 교류 전류 신호를 샘플링하고, 샘플링 기간 내의 교류 전류 신호의 샘플링값을 제곱하고 나서 가산함으로써, 전류의 실효값을 얻는 측정 방법이 개시되어 있다.
상기와 같은 주기 신호의 측정 방법에 있어서, 측정 대상의 주기 신호의 상승이나 하강이 순식간에 변화하는 경우, 이 주기 신호의 변화에 대해, 측정하는 A/D 샘플링의 주기가 충분히 짧지 않으면, 샘플링 기간의 신호 변화를 측정값에 반영할 수 없기 때문에, 측정 오차의 증가를 초래하게 된다. 이러한 측정 오차는 현저히 나타나는 주파수대가 존재하고, 그러한 주파수대에서는 일정한 측정값이어야 할 곳이 장주기의 진동적 거동이 되어 버린다. 장주기의 진동적 거동에 대해, 단순한 필터나 이동 평균 등의 파형/데이터 가공으로 진동을 억제하는 것은 곤란하다.
이하, 실례를 들어 설명한다. 도 14는 주기 신호의 1예를 도시한 파형도이다. 도 14에 도시된 주기 신호는, 교류 전류의 반주기마다 도통각(導通角)을 조정함으로써 부하에 공급하는 전력을 연속적으로 제어하는 위상각 제어가 행해진 교류 전류 신호이다. 도 14의 예에서는, 50 ㎐의 정현파 교류 전류를 90° 위상각 제어한 파형을 도시하고 있다. 한편, 도 14의 예에서는 정류 후의 파형을 도시하고 있다.
도 15는 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 일정한 측정 기간의 측정값(M)의 최소값(Mmin)과, 이 최소값(Mmin)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmin)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 또한, 도 16은 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 일정한 측정 기간의 측정값(M)의 최대값(Mmax)과, 이 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)과, 필터 감쇠능(FA)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다.
여기서는, 도 14에 도시된 바와 같은 위상각 90°로 제어된 일정 파고값의 주기 신호를 측정 대상으로 하고, 주기 신호의 주파수대를 45 ㎐∼65 ㎐로 하고 있다. 또한, 측정 기간을 300초로 하고, 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 샘플링값의 제곱값을 100회 가산한 값을 측정값(M)으로 하고 있다. 일차 지연 필터로서는, 시정수 100 ㎳의 필터를 사용하고 있다. 필터 감쇠능(FA)은, 데이터 가공(일차 지연 필터 처리)의 효과를 나타내는 지표의 일례이며, 다음 식으로 주어지는 양이다.
Figure 112018026587876-pat00001
필터 감쇠능(FA)=1은, 측정값(M)의 진동을 완전히 제거할 수 있었던 것을 나타내고, FA=0은, 측정값(M)의 진동을 완전히 제거할 수 없는 것을 나타내고 있다. 도 17의 (a)는 주파수 50 ㎐의 주기 신호(도 15, 도 16의 A의 부분의 주기 신호)를 측정 대상으로 한 경우의 측정값(M)의 최대값(Mmax)과 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)을 도시하고 있다.
도 17의 (b)는 주파수 51.5 ㎐의 주기 신호(도 15, 도 16의 B의 부분의 주기 신호)를 측정 대상으로 한 경우의 최대값(Mmax)과 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)을 도시하고 있다. 또한, 도 17의 (c)는 주파수 52.5 ㎐의 주기 신호(도 15, 도 16의 C의 부분의 주기 신호)를 측정 대상으로 한 경우의 최대값(Mmax)과 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)을 도시하고 있다. 도 17의 (a) 내지 도 17의 (c)에서는 횡축을 시간으로 하고 있다.
이상과 같이, 측정값(M)의 진동이 큰 주파수대에서는, 필터 감쇠능(FA)이 0에 가까운 값이 되어, 데이터 가공으로 측정값(M)의 진동을 제거할 수 없는 것을 알 수 있다. 즉, 일차 지연 필터 처리와 같은 단순한 데이터 가공으로 측정값(M)의 진동을 억제하는 것은 어려운 것을 알 수 있다.
이러한 측정값(M)의 진동에 의한 측정 오차를 억제하기 위해서 샘플링 주기를 충분히 짧게 하는 대책이 고려된다. 그러나, 샘플링 주기를 짧게 하면, 측정 장치의 처리 부하가 증가하기 때문에, 고성능 고비용의 측정 장치를 준비할 필요가 있다고 하는 과제가 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2011-17657호 공보
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 처리 부하와 비용의 증가를 억제하면서, 주기 신호의 측정 오차를 억제할 수 있는 주기 신호 측정 장치, 주기 신호 측정 방법 및 샘플링 주기 결정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 주기 신호 측정 장치는, 주기 신호를 샘플링하고, 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻도록 구성된 측정부와, 일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 측정부의 샘플링 주기를 결정하도록 구성된 샘플링 주기 결정부와, 이 샘플링 주기 결정부의 결정에 따라 상기 측정부의 샘플링 주기를 설정하도록 구성된 샘플링 주기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내인지의 여부를 판정하도록 구성된 판정부와, 상기 측정값의 진동량이 허용 범위를 초과하고 있는 경우에, 상기 샘플링 주기 제어부에 대해 상기 샘플링 주기의 변경을 지시하도록 구성된 샘플링 주기 변경부를 포함하고, 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 될 때까지 상기 샘플링 주기의 변경을 반복하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는, 허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 상기 주기 신호의 각각에 대해 상기 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 상기 측정값의 진동량 중 진동량이 가장 작을 때의 상기 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정하도록 구성된 샘플링 주기 확정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예는, 상기 측정값에 대해 가공을 실시하도록 구성된 데이터 가공부를 더 포함하고, 상기 샘플링 주기 결정부는, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 샘플링 주기를 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는, 상기 측정값과 상기 데이터 가공부에 의한 가공의 결과에 기초하여 상기 효과값을 산출하도록 구성된 효과값 산출부와, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내인지의 여부를 판정하도록 구성된 판정부와, 상기 측정값의 진동량과 상기 효과값 중 적어도 한쪽이 대응하는 허용 범위를 초과하고 있는 경우에, 상기 샘플링 주기 제어부에 대해 상기 샘플링 주기의 변경을 지시하도록 구성된 샘플링 주기 변경부를 포함하고, 상기 측정값의 진동량과 상기 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 될 때까지 상기 샘플링 주기의 변경을 반복하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는, 허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 상기 주기 신호의 각각에 대해 상기 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 상기 효과값 중 가장 높은 효과를 나타내는 효과값이 얻어졌을 때의 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정하는 샘플링 주기 확정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 1 구성예에 있어서, 상기 샘플링 주기의 결정 시에 상기 측정부에 입력되는 주기 신호는, 신호 발생기에 의해 생성되는 시험 주기 신호이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 방법은, 주기 신호의 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻는 측정부로부터 상기 측정값을 취득하고, 일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 측정부의 샘플링 주기를 결정하는 제1 단계와, 이 제1 단계의 결정에 따라 상기 측정부의 샘플링 주기를 설정하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 방법의 1 구성예에 있어서, 상기 제1 단계는, 상기 측정값에 대해 가공을 실시하는 데이터 가공부로부터 가공의 결과를 취득하고, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 샘플링 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정 방법은, 주기 신호의 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻는 주기 신호 측정 장치의 기능을 모방한 모델을 이용하여, 상기 주기 신호에 대한 상기 측정값을 추정하는 제1 단계와, 일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 추정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기를 결정하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정 방법의 1 구성예에 있어서, 상기 모델은, 상기 측정값에 대해 가공을 실시하는 주기 신호 측정 장치의 기능을 모방한 것이고, 상기 제1 단계는, 상기 모델을 이용하여, 상기 주기 신호에 대한 상기 측정값을 추정하고 상기 가공의 결과를 추정하는 단계를 포함하며, 상기 제2 단계는, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 추정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 샘플링 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 측정부의 샘플링 주기를 결정하고, 이 결정에 따라 측정부의 샘플링 주기를 설정함으로써, 처리 부하와 비용의 증가를 억제하면서, 측정값을 안정시킬 수 있으며, 측정 오차를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 주기 신호의 각각에 대해 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 측정값의 진동량 중 진동량이 가장 작을 때의 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정함으로써, 주기 신호의 허용 주파수대 내에서 측정 결과가 양호해지도록 샘플링 주기를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값의 진동량과 측정 기간에 있어서의 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 측정부의 샘플링 주기를 결정함으로써, 처리 부하와 비용의 증가를 억제하면서, 측정값을 안정시킬 수 있고, 측정 오차를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 주기 신호의 각각에 대해 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 효과값 중 가장 높은 효과를 나타내는 효과값이 얻어졌을 때의 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정함으로써, 주기 신호의 허용 주파수대 내에서 측정 결과가 양호해지도록 샘플링 주기를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 주기 신호의 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻는 주기 신호 측정 장치의 기능을 모방한 모델을 이용하여, 주기 신호에 대한 측정값을 추정하고, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값의 추정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기를 결정함으로써, 실제의 주기 신호 측정 장치를 사용하지 않고, 측정 결과가 양호해지도록 샘플링 주기를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 모델을 이용하여, 주기 신호에 대한 측정값을 추정하고 가공의 결과를 추정하며, 측정 기간에 있어서의 측정값의 추정값의 진동량과 측정 기간에 있어서의 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 샘플링 주기를 결정함으로써, 실제의 주기 신호 측정 장치를 사용하지 않고, 측정 결과가 양호해지도록 샘플링 주기를 결정할 수 있다.
도 1은 주기 신호를 샘플링 주기 0.938 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최소값과 최소값을 일차 지연 필터 처리한 값을 도시한 도면이다.
도 2는 주기 신호를 샘플링 주기 0.938 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최대값과 최대값을 일차 지연 필터 처리한 값과 필터 감쇠능을 도시한 도면이다.
도 3은 주기 신호를 샘플링 주기 0.975 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최소값과 최소값을 일차 지연 필터 처리한 값을 도시한 도면이다.
도 4는 주기 신호를 샘플링 주기 0.975 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최대값과 최대값을 일차 지연 필터 처리한 값과 필터 감쇠능을 도시한 도면이다.
도 5는 주기 신호를 샘플링 주기 0.943 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최소값과 최소값을 일차 지연 필터 처리한 값을 도시한 도면이다.
도 6은 주기 신호를 샘플링 주기 0.943 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최대값과 최대값을 일차 지연 필터 처리한 값과 필터 감쇠능을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 측정 시의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 측정부의 다른 구성을 도시한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 측정 시의 다른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정부와 샘플링 주기 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정부와 샘플링 주기 제어부의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치를 실현하는 컴퓨터의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 14는 주기 신호의 1예를 도시한 파형도이다.
도 15는 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최소값과 최소값을 일차 지연 필터 처리한 값을 도시한 도면이다.
도 16은 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최대값과 최대값을 일차 지연 필터 처리한 값과 필터 감쇠능을 도시한 도면이다.
도 17은 주기 신호를 샘플링 주기 1 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값의 최대값과 최대값을 일차 지연 필터 처리한 값을 도시한 도면이다.
[발명의 원리]
발명자는, 샘플링 주기를 변경하면, 측정값의 진동(최대값-최소값)의 주파수에 대한 특성이 어긋나는 것에 착안하여, 측정 대상의 주기 신호의 주파수대가 측정값 진동이 큰 영역의 중간 부근(골 부분)이 되도록 샘플링 주기를 변경함으로써, 주기 신호의 주파수대에서 측정값을 안정화할 수 있는 것에 상도하였다.
이하, 본 발명의 원리를 도면을 이용하여 설명한다. 도 15, 도 16에 도시된 측정 결과에서는, 45.5 ㎐, 50.0 ㎐, 55.5 ㎐, 62.5 ㎐ 부근에 측정값의 큰 진동이 발생하는 주파수대가 존재한다. 또한, 45.5 ㎐, 50.0 ㎐, 55.0 ㎐, 55.5 ㎐, 58.8 ㎐, 60.0 ㎐, 62.5 ㎐ 부근에는 일차 지연 필터 등의 단순한 데이터 가공이 기능하지 않는 장주기의 측정값 진동이 발생하는 주파수대가 존재한다. 그 때문에, 50 ㎐ 부근의 주기 신호를 측정 대상으로 하는 경우, 양호한 측정 결과가 얻어지지 않는 것을 알 수 있다.
도 1은 주기 신호를 샘플링 주기 0.938 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최소값(Mmin)과, 이 최소값(Mmin)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmin)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 주기 신호를 샘플링 주기 0.938 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최대값(Mmax)과, 이 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)과, 필터 감쇠능(FA)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다.
도 15, 도 16의 경우와 마찬가지로, 위상각 90°로 제어된 일정 파고값의 주기 신호를 측정 대상으로 하고, 주기 신호의 주파수대를 45 ㎐∼65 ㎐로 하고 있다. 또한, 측정 기간을 300초로 하고, 주기 신호를 샘플링 주기 0.938 ㎳로 A/D 샘플링한 샘플링값의 제곱값을 100회 가산한 값을 측정값(M)으로 하고 있다. 일차 지연 필터로서는, 시정수 100 ㎳의 필터를 사용하고 있다. 필터 감쇠능(FA)의 정의는 상기한 바와 같다.
이와 같이, 샘플링 주기를 0.938 ㎳로 하면, 측정값(M)에 나타나는 특성을 +3.2 ㎐ 정도 어긋나게 할 수 있다. 즉, 도 15, 도 16의 A의 주파수대의 특성을 도 1, 도 2의 D의 주파수대로 어긋나게 할 수 있다. 따라서, 50 ㎐ 부근의 주기 신호를 측정 대상으로 하는 경우, 측정값(M)의 진동을 억제할 수 있고, 또한, 일차 지연 필터 등의 단순한 데이터 가공이 기능하도록 할 수 있기 때문에, 측정값(M)의 안정화를 용이하게 실현할 수 있다.
도 3은 주기 신호를 샘플링 주기 0.975 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최소값(Mmin)과, 이 최소값(Mmin)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmin)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 주기 신호를 샘플링 주기 0.975 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최대값(Mmax)과, 이 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)과, 필터 감쇠능(FA)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 측정 대상의 주기 신호는, 도 1, 도 2, 도 15, 도 16의 경우와 동일하다.
도 3, 도 4에 의하면, 측정 대상의 주기 신호의 허용 주파수대를 50 ㎐ 부근(도 3, 도 4의 E의 주파수대)으로 한정할 수 있는 경우에는, 샘플링 주기를 0.975 ㎳로 함으로써 주기 신호의 허용 주파수대를 50 ㎐±1.1 ㎐ 정도까지 허용할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.
도 5는 주기 신호를 샘플링 주기 0.943 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최소값(Mmin)과, 이 최소값(Mmin)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmin)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 또한, 도 6은 주기 신호를 샘플링 주기 0.943 ㎳로 A/D 샘플링한 경우의 측정값(M)의 최대값(Mmax)과, 이 최대값(Mmax)을 일차 지연 필터 처리한 값(Fmax)과, 필터 감쇠능(FA)을 주기 신호의 주파수마다 도시한 도면이다. 측정 대상의 주기 신호는, 도 1, 도 2, 도 15, 도 16의 경우와 동일하다.
도 5, 도 6에 의하면, 측정 대상의 주기 신호의 허용 주파수대를 60 ㎐ 부근(도 5, 도 6의 G의 주파수대)으로 한정할 수 있는 경우에는, 샘플링 주기를 0.943 ㎳로 함으로써 주기 신호의 허용 주파수대를 60 ㎐±1.1 ㎐ 정도까지 허용할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.
[제1 실시예]
이하, 본 발명의 제1 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주기 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 주기 신호 측정 장치는, 주기 신호(S)를 A/D 샘플링하고, 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값(M)을 얻는 측정부(1)와, 측정부(1)에서 얻어지는 측정값(M)에 대해 가공을 실시하는 데이터 가공부(2)와, 측정부(1)의 샘플링 주기를 결정하는 샘플링 주기 결정부(3)와, 샘플링 주기 결정부(3)의 결정에 따라 측정부(1)의 샘플링 주기를 설정하는 샘플링 주기 제어부(4)를 구비하고 있다.
측정부(1)는, 주기 신호(S)를 정류하는 정류부(10)와, 정류된 주기 신호를 A/D(Analog to digital) 변환하는 A/D 변환부(11)와, A/D 변환부(11)로부터 출력된 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리(예컨대 가산 처리)를 실시하여 측정값(M)을 얻는 데이터 처리부(12)로 구성된다.
도 8은 주기 신호 측정 장치의 측정 시의 동작을 설명하는 흐름도이다. 정류부(10)는, 외부로부터 입력되는 측정 대상의 주기 신호(S)(아날로그 신호)를 전파(全波) 정류한다(도 8 단계 S100).
A/D 변환부(11)는, 정류부(10)에 의해 전파 정류된 주기 신호를 샘플링 주기마다 A/D 변환한다(도 8 단계 S101). A/D 변환부(11)의 샘플링 클록(SCK)은 샘플링 주기 제어부(4)로부터 공급된다.
데이터 처리부(12)는, A/D 변환부(11)로부터 출력된 샘플링값(디지털 신호)의 제곱값을 100회 가산한 값을 측정값(M)으로서 출력한다(도 8 단계 S102). 이렇게 해서, 샘플링 기간(C)마다 측정값(M)이 데이터 처리부(12)로부터 출력된다. 샘플링 기간(C)은, A/D 변환부(11)의 샘플링 주기가 1 ㎳이면, 1 ㎳×100=100 ㎳이다.
데이터 가공부(2)는, 데이터 처리부(12)로부터 출력되는 측정값(M)에 대해 미리 정해진 가공(예컨대 일차 지연 필터 처리)을 실시한다(도 8 단계 S103). 이 데이터 가공부(2)는 본 발명의 필수적인 구성 요소가 아니다.
한편, 측정 대상의 주기 신호(S)가 교류 전류 신호이고, 전류의 실효값을 측정값(M)으로 하는 경우에는, 데이터 처리부(12)에서 얻은 결과를 전류의 실효값으로 변환할 필요가 있다. 이 경우의 측정부(1a)의 구성을 도 9에 도시하고, 전류 측정 시의 흐름도를 도 10에 도시한다.
측정부(1a)는, 상기한 측정부(1)에 대해 전류값 변환부(13)를 추가한 것이다. 전류값 변환부(13)는, 데이터 처리부(12)의 출력값(샘플링값의 제곱값의 가산값)을 미리 정해진 전류값 변환 함수에 의해 전류의 실효값으로 변환하고, 변환한 값을 측정값(M)으로서 출력한다(도 10 단계 S104). 전류값 변환 함수에 대해서는, 특허문헌 1에 개시되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 실시예의 특징인 샘플링 주기 결정부(3)와 샘플링 주기 제어부(4)의 동작에 대해 설명한다. 이하와 같은 절차에 의해 데이터 처리부(12)에서의 가산 횟수나 가산 방법에 상관없이, 보다 바람직한 측정값이 얻어지는 샘플링 주기를 결정할 수 있다.
도 11은 샘플링 주기 결정부(3)와 샘플링 주기 제어부(4)의 구성을 도시한 블록도, 도 12는 샘플링 주기 결정부(3)와 샘플링 주기 제어부(4)의 동작을 설명하는 흐름도이다. 샘플링 주기 결정부(3)는, 측정부(1 또는 1a)로부터 측정값(M)을 취득하는 측정값 취득부(30)와, 데이터 가공부(2)로부터 데이터 가공값(DP)(가공의 결과)을 취득하는 데이터 가공값 취득부(31)와, 데이터 가공 효과를 나타내는 효과값을 산출하는 데이터 가공 효과값 산출부(32)와, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값(M)의 진동량과 측정 기간에 있어서의 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내인지의 여부를 판정하는 판정부(33)와, 판정부(33)의 판정 결과에 따라 A/D 변환부(11)의 샘플링 주기를 변경·설정하는 샘플링 주기 변경부(34)와, 주파수가 상이한 복수의 주기 신호의 각각에 대한 샘플링 주기의 결정 결과로부터 최종적인 샘플링 주기를 확정하는 샘플링 주기 확정부(35)로 구성된다.
샘플링 주기 제어부(4)는, 클록(CK)을 계수하고, 계수값이 설정값에 도달할 때마다 A/D 변환부(11)에 샘플링 클록(SCK)을 출력하는 타이머(40)와, 타이머(40)의 설정값을 변경하는 타이머 설정값 변경부(41)로 구성된다.
먼저, 측정부(1 또는 1a)의 A/D 변환부(11)의 샘플링 주기가 적절한지의 여부를 판정하기 위한 판정 기준으로서, 측정 대상의 주기 신호(S)의 허용 주파수대, 측정값(M)의 진동량[최대값(Mmax)과 최소값(Mmin)의 차]의 허용 범위, 측정값의 데이터 가공 효과의 허용 범위, 샘플링 주기의 허용 범위 등의 판정 기준이 판정부(33)에 미리 설정되어 있다. 허용 주파수대는, 예컨대 전원의 주파수의 진동폭이나 측정 장치의 발진기의 정밀도 등에 따라 결정된다. 데이터 가공 효과를 나타내는 값으로서는, 예컨대 필터 감쇠능(FA)이 있다.
최초로, 샘플링 주기 결정부(3)의 샘플링 주기 변경부(34)는, A/D 변환부(11)의 샘플링 주기를 미리 정해진 초기값으로 설정한다. 구체적으로는, 샘플링 주기 변경부(34)가 샘플링 주기를 지정하는 지시 신호를 출력하면, 이 지시 신호에 따라 샘플링 주기 제어부(4)의 타이머 설정값 변경부(41)가 타이머(40)의 설정값을 변경한다. 타이머(40)는, 도시하지 않은 클록 발진기로부터 입력되는 클록(CK)을 계수하고, 계수값이 설정값에 도달하면 A/D 변환부(11)에 샘플링 클록(SCK)을 출력하여 계수값을 0으로 리셋한다고 하는 동작을 반복한다.
이렇게 해서, 계수값이 설정값에 도달할 때마다 타이머(40)로부터 샘플링 클록(SCK)이 출력된다. 따라서, 타이머(40)의 설정값을 변경함으로써, 샘플링 주기를 초기값으로 설정할 수 있다(도 12 단계 S200). 한편, 클록(CK)의 주파수를 fCK, 샘플링 클록(SCK)의 주파수를 fSCK라고 하면, fCK>fSCK인 것은 말할 것도 없다.
다음으로, 측정부(1 또는 1a)는, 전술한 바와 같은 주기 신호(S)의 측정을 행하고(도 12 단계 S201), 데이터 가공부(2)는, 측정부(1 또는 1a)로부터 출력되는 측정값(M)에 대해 미리 정해진 가공(예컨대 일차 지연 필터 처리)을 실시한 데이터 가공값(DP)을 출력한다(도 12 단계 S202).
한편, 샘플링 주기의 결정 시에 측정 대상으로 하는 시험 주기 신호(S)는, 주기 신호 측정 장치가 사용되는 현장에서 실제로 관측되는 주기 신호를 모방한 일정한 위상각 제어 신호(도 14)이면 된다. 이러한 위상각 제어 신호는, 펑크션 제너레이터(5)(function generator: 신호 발생기)에 의해 생성할 수 있다.
샘플링 주기 결정부(3)의 측정값 취득부(30)는, 측정부(1 또는 1a)로부터 측정값(M)을 취득한다(도 12 단계 S203). 한편, 샘플링 주기 결정부(3)의 데이터 가공값 취득부(31)는, 데이터 가공부(2)로부터 데이터 가공값(DP)을 취득한다(도 12 단계 S204).
샘플링 주기 결정부(3)의 데이터 가공 효과값 산출부(32)는, 측정값 취득부(30)가 취득한 측정값(M)과 데이터 가공값 취득부(31)가 취득한 데이터 가공값(DP)에 기초하여 데이터 가공 효과값[예컨대 필터 감쇠능(FA)]을 산출한다(도 12 단계 S205). 필터 감쇠능(FA)의 산출식은 식 (1)로 나타낸 바와 같다.
다음으로, 샘플링 주기 결정부(3)의 판정부(33)는, 일정한 측정 기간에 있어서의 측정값(M)의 진동량[최대값(Mmax)과 최소값(Mmin)의 차]이 판정 기준으로 정해진 허용 범위 내이고, 또한 측정 기간에 있어서의 데이터 가공 효과값[필터 감쇠능(FA)]이 판정 기준으로 정해진 허용 범위 내인지의 여부를 판정한다(도 12 단계 S206).
샘플링 주기 결정부(3)의 샘플링 주기 변경부(34)는, 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값 중 적어도 한쪽이 대응하는 허용 범위를 초과하고 있어, 판정 기준을 만족시키고 있지 않다고 판정부(33)가 판정한 경우(단계 S206에서 "아니오"), 샘플링 주기를 미리 정해진 변경량만큼 짧게 하는 방향으로 변경하는 지시 신호를 샘플링 주기 제어부(4)에 대해 출력한다(도 12 단계 S207).
샘플링 주기 변경부(34)로부터의 지시 신호에 따른 샘플링 주기 제어부(4)의 동작은 상기한 바와 같다. 샘플링 주기를 짧게 하는 경우에는, 타이머(40)의 설정값을 작게 하면 된다. 변경 후의 샘플링 주기가 판정 기준으로 정해진 허용 범위 내이면(도 12 단계 S208에서 "예"), 단계 S201로 되돌아간다.
이렇게 해서, 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되어, 판정 기준을 만족시킬 때까지(단계 S206에서 "예"), 단계 S201∼S208의 처리가 반복해서 실행된다.
샘플링 주기 결정부(3)의 판정부(33)는, 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되어, 판정 기준을 만족시킨 경우, 판정 기준으로 정해진 주기 신호(S)의 허용 주파수대 모두에 대해 샘플링 주기의 결정 처리를 끝냈는지의 여부를 판정하고(도 12 단계 S209), 샘플링 주기가 결정되지 않은 주파수가 남아 있는 경우에는, 펑크션 제너레이터(5)에 대해 시험 주기 신호(S)(위상각 제어 신호)의 주파수를 미리 정해진 변경량만큼 변경하도록 지시를 내린다(도 12 단계 S210).
이렇게 해서, 시험 주기 신호(S)의 주파수를 변경하면서, 단계 S200∼S210의 처리를 반복해서 실행한다.
샘플링 주기 결정부(3)의 샘플링 주기 확정부(35)는, 주기 신호(S)의 허용 주파수대 내의 각 주파수에 대해 샘플링 주기의 결정 처리가 종료된 경우(단계 S209에서 "예"), 최종적인 샘플링 주기를 확정한다(도 12 단계 S211).
구체적으로는, 샘플링 주기 확정부(35)는, 허용 주파수대 내의 각 주파수의 측정값(M)의 진동량 중 진동량이 가장 작을 때의 샘플링 주기를 최종적인 샘플링 주기로서 확정한다. 혹은, 샘플링 주기 확정부(35)는, 허용 주파수대 내의 각 주파수의 데이터 가공 효과 중 데이터 가공 효과가 가장 높을[필터 감쇠능(FA)이 가장 클] 때의 샘플링 주기를 최종적인 샘플링 주기로서 확정해도 좋다.
그리고, 샘플링 주기 확정부(35)는, A/D 변환부(11)의 샘플링 주기를 단계 S211에서 확정한 값으로 하도록 샘플링 주기 변경부(34)에 대해 지시를 내린다. 샘플링 주기 변경부(34)는, 샘플링 주기 확정부(35)로부터의 지시에 따라 샘플링 주기를 설정한다(도 12 단계 S212). 샘플링 주기 변경부(34)로부터의 지시에 따른 샘플링 주기 제어부(4)의 동작은 상기한 바와 같다.
한편, 샘플링 주기 결정부(3)의 판정부(33)는, 판정 기준으로 정해진 샘플링 주기의 허용 범위 내에서 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값이 판정 기준을 만족시키지 않은 경우(단계 S208에서 "아니오"), 현시점의 시험 주기 신호(S)의 주파수에 대해서만 판정 기준의 완화, 즉 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값의 각각의 허용 범위의 완화를 행하고(도 12 단계 S213), 단계 S200으로 되돌아간다.
이렇게 해서, 측정값(M)의 진동량의 허용 범위를 미리 정해진 완화량만큼 크게 하고, 데이터 가공 효과값의 허용 범위를 데이터 가공 효과가 낮아지는 방향으로 미리 정해진 완화량만큼 완화함으로써, 판정 기준을 완화하여, 샘플링 주기의 허용 범위 내에서 측정값(M)의 진동량과 데이터 가공 효과값이 판정 기준을 만족시키도록 한다.
특정한 시험 주기 신호(S)의 주파수에 대해 판정 기준을 완화한 경우, 이 주파수에 대해 결정한 샘플링 주기를, 단계 S211에서 확정할 때의 샘플링 주기의 후보로부터 제외해도 좋고, 제외하지 않아도 좋다.
이상으로, 샘플링 주기 결정부(3)와 샘플링 주기 제어부(4)의 동작이 종료된다.
상기한 예의 샘플링 주기 0.938 ㎳는, 주기 신호(S)의 허용 주파수대를 50 ㎐±0.60 ㎐와 60 ㎐±0.72 ㎐로 하고, 데이터 가공 효과값[필터 감쇠능(FA)]의 허용 범위를 0.5 이상으로 하며, 샘플링 주기의 허용 범위를 0.9 ㎳∼1.0 ㎳로 하여, 도 12의 처리에 의해 필터 감쇠능(FA)이 0.5 이상이 되는 샘플링 주기를 탐색한 것이다.
상기한 바와 같이, 샘플링 클록(SCK)의 기초가 되는 클록(CK)은 주기 신호 측정 장치 내의 발진기에 의해 생성되는데, 이 발진기에도 정밀도 오차가 존재한다. 본 실시예에서는, 이러한 클록의 오차도 측정 대상의 주기 신호(S)의 주파수 어긋남으로서 취급할 수 있다. 예컨대, +1%의 샘플링 주기 오차가 있는 발진기에 의한 50 ㎐의 주기 신호(S)의 측정은, 오차가 없는 발진기에 의한 49.5 ㎐ 상당의 주기 신호(S)의 측정으로서 취급할 수 있다. 그 때문에, 측정 대상의 주기 신호(S)의 주파수대를 넓게 허용할 수 있다고 하는 것은, 주기 신호(S)의 주파수 마진에 여유가 생길 뿐만이 아니라, 주기 신호 측정 장치측의 발진 정밀도에도 여유를 가질 수 있다고 하는 것이 된다.
측정 대상의 주기 신호(S)의 주파수나 주기 신호 측정 장치의 발진 정밀도는, 단기간에 크게 변동하는 일은 드물고, 일정한 어긋남을 가지고 미소하게 요동하고 있는 경우가 많다. 그 때문에, 도 12에서 설명한 바와 같은 처리에 의해, 현장 조정으로 양호한 샘플링 주기를 결정하여 운용하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 시험 주기 신호(S)가 90° 위상각 제어 신호인 예를 나타내었으나, 그 외의 위상각 제어 신호에서도, 시험 주기 신호(S)의 주파수와 샘플링 주기가 동일한 경우에는 측정값의 진동이 증대하는 주파수대는 일치하고 있다. 단, 위상각이 커지면, 측정값의 진동이 검출하기 어려운 주파수대가 나타난다. 또한, 위상각이 작아지면, 측정값 그 자체가 작아지기 때문에 진동의 양이 작아진다. 그 때문에, 시험 주기 신호(S)로서 위상각 제어 신호를 이용하는 경우, 위상각은 60°∼120°가 이상적이다.
한편, 상기한 바와 같이, 데이터 가공부(2)는 본 발명의 필수적인 구성 요소가 아니다. 데이터 가공부(2)를 사용하지 않는 경우, 판정부(33)는, 측정 기간에 있어서의 측정값(M)의 진동량이 허용 범위 내이면 판정 기준을 만족시키고 있다고 판정하고, 측정 기간에 있어서의 측정값(M)의 진동량이 허용 범위 외이면 판정 기준을 만족시키고 있지 않다고 판정하면 된다(단계 S206). 또한, 샘플링 주기 확정부(35)는, 허용 주파수대 내의 각 주파수의 측정값(M)의 진동량 중 진동량이 가장 작을 때의 샘플링 주기를 최종적인 샘플링 주기로서 확정하면 된다(단계 S211).
[제2 실시예]
제1 실시예에서 설명한 측정부(1 또는 1a)의 데이터 처리부(12)와 전류값 변환부(13)와 데이터 가공부(2)와 샘플링 주기 결정부(3)와 샘플링 주기 제어부(4)는, CPU(Central Processing Unit), 기억 장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와, 이들의 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 이 컴퓨터의 구성예를 도 13에 도시한다.
컴퓨터는, CPU(60)와, 기억 장치(61)와, 인터페이스 장치(이하, I/F라고 약기함)(62)를 구비하고 있다. I/F(62)에는, 주기 신호(S)를 출력하는 측정 대상, 시험 주기 신호(S)를 출력하는 펑크션 제너레이터(5) 등이 접속된다. 이러한 컴퓨터에 있어서, 본 발명의 주기 신호 측정 방법 및 샘플링 주기 결정 방법을 실현시키기 위한 프로그램은, 플렉시블 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 메모리 카드 등의 기록 매체에 기록된 상태로 제공되며, 기억 장치(61)에 저장된다. CPU(60)는, 기억 장치(61)에 기억된 프로그램에 따라 제1 실시예에서 설명한 처리를 실행한다.
[제3 실시예]
제1, 제2 실시예에서는, 실제의 주기 신호 측정 장치의 측정부(1 또는 1a)와 데이터 가공부(2)를 이용하여 샘플링 주기를 결정하고 있으나, 컴퓨터상에서의 시뮬레이션을 행해도 좋다. 이 경우에는, 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 컴퓨터를 이용하여, 주기 신호 측정 장치의 기능과 펑크션 제너레이터(5)의 기능을 소프트웨어로 실현하여, 도 12에서 설명한 처리를 실행하면 된다.
즉, 도 7, 도 8에서 설명한 측정부(1)와 데이터 가공부(2)의 기능을 모방한 모델을 소프트웨어로 구축하고, 이 모델을 이용하여, 시험 주기 신호(S)에 대한 측정값(M)의 추정값과 데이터 가공값(DP)의 추정값을 얻도록 하면 된다. 혹은, 도 7, 도 9, 도 10에서 설명한 측정부(1a)와 데이터 가공부(2)의 기능을 모방한 모델을 소프트웨어로 구축하고, 이 모델을 이용하여, 시험 주기 신호(S)에 대한 측정값(M)의 추정값과 데이터 가공값(DP)의 추정값을 얻도록 하면 된다. 이들 추정값을 얻을 수 있으면, 도 12의 단계 S200∼S211까지의 처리를 컴퓨터에 의한 시뮬레이션으로 용이하게 실현할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
이렇게 해서, 본 실시예에서는, 실제의 주기 신호 측정 장치를 사용하지 않고, 시뮬레이션으로 샘플링 주기를 결정할 수 있다. 그리고, 결정한 샘플링 주기를 주기 신호 측정 장치에 설정하면 된다.
한편, 제1∼제3 실시예에서는, 정현파를 위상각 제어한 도 14와 같은 위상각 제어 신호를 주기 신호(S)로 하였으나, 본 발명의 적용 대상이 되는 주기 신호(S)는 이것에 한하는 것이 아니다. 이하, 본 발명의 적용 대상이 되는 주기 신호(S)에 대해 설명한다. 먼저, 주기가 T인 주기 신호(S)의 물리량(P)이, 이하의 식 (2)에 나타내는 정적분에 의해 구해진다고 하자. α는 주기 신호(S)의 진폭에 의해 결정되는 상수이다.
Figure 112018026587876-pat00002
다음으로, 상기 식 (2)로 물리량(P)을 구할 수 있는 복수의 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)에 대해 생각한다. 각 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)의 주기가 각각 T1, T2, ‥‥, Tn이고, 물리량(P)을 구할 때의 샘플링 기간을 C로 한다. 각 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)가, 이하의 식 (3)에 나타내는 관계를 만족시키는 경우에, 각 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)는, 본 발명의 적용 대상이 되는 주기 신호(S)에 해당하게 된다. 여기서, 상기 샘플링 기간(C)으로서는, 각 주기(T1, T2, ‥‥, Tn)의 공배수가 되는 기간을 설정할 수 있다. 샘플링 기간(C)으로서, 각 주기(T1, T2, ‥‥, Tn)의 최소 공배수가 되는 기간을 설정함으로써, 물리량(P)의 계측 시간을 단축할 수 있다. 또한, 각 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)의 진폭은 각각 동일한 것으로 한다.
Figure 112018026587876-pat00003
상기 식 (3)에 나타내는 각 변은, 각 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)를 각각 샘플링 기간(C)으로 적분하여 구한 물리량을 나타낸다. 따라서, 상기 식 (3)에 나타내는 관계를 만족시키는 각 주기 신호는, 주기가 각각 상이하지만, 샘플링 기간(C)에서 구해지는 물리량이 각각 동일해지는 관계에 있다. 제1∼제3 실시예에서는, 50 ㎐의 주기 신호와 60 ㎐의 주기 신호가 복수의 주기 신호(S1, S2, ‥‥, Sn)에 상당하고, 전류값이 물리량(P)에 상당한다.
상기 식 (3)에 나타내는 관계를 만족시키는 주기 신호군을 구성할 수 있는 신호의 파형으로서는, 예컨대, 정현파, 정현 반파 정류파, 정현 전파 정류파, 정현 제곱파, 정현 제곱 전파 정류파, 정현 제곱 반파 정류파, 구형파(矩形波), 삼각파, 사다리꼴파, 이들 파형 중 어느 복수의 파형을 중첩시킨 파형 등이 있다.
또한, 제1∼제3 실시예에서는, 데이터 처리부(12)의 처리의 예로서 샘플링값의 제곱 가산을 예로 들어 설명하고 있으나, 데이터 처리부(12)의 처리는 단순 가산이어도 좋다. 예컨대 주기 신호(S)가 교류 전류 신호인 경우, 교류 전류 신호의 샘플링값을 복수 회 가산한 값과 파형률을 이용하여 전류의 실효값을 산출하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 적용 대상이 되는 주기 신호(S)는 교류 전류 신호에 한하는 것이 아니다. 또한, 제1∼제3 실시예에서는, 샘플링 주기가 1 ㎳ 부근으로 의론을 진행시켜 왔으나, 본 발명은 샘플링 주기에 제약은 없다.
본 발명은 주기 신호를 측정하는 기술에 적용할 수 있다.
1, 1a: 측정부 2: 데이터 가공부
3: 샘플링 주기 결정부 4: 샘플링 주기 제어부
5: 펑크션 제너레이터 10: 정류부
11: A/D 변환부 12: 데이터 처리부
13: 전류값 변환부 30: 측정값 취득부
31: 데이터 가공값 취득부 32: 데이터 가공 효과값 산출부
33: 판정부 34: 샘플링 주기 변경부
35: 샘플링 주기 확정부 40: 타이머
41: 타이머 설정값 변경부

Claims (11)

  1. 주기 신호 측정 장치에 있어서,
    주기 신호를 샘플링하고, 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻도록 구성된 측정부와,
    상기 측정값에 대해 가공을 실시하도록 구성된 데이터 가공부와,
    일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 측정부의 샘플링 주기를 결정하도록 구성된 샘플링 주기 결정부와,
    상기 샘플링 주기 결정부의 결정에 따라 상기 측정부의 샘플링 주기를 설정하도록 구성된 샘플링 주기 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는,
    상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내인지의 여부를 판정하도록 구성된 판정부와,
    상기 측정값의 진동량이 허용 범위를 초과하고 있는 경우에, 상기 샘플링 주기 제어부에 대해 상기 샘플링 주기의 변경을 지시하도록 구성된 샘플링 주기 변경부를 포함하고,
    상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 될 때까지 상기 샘플링 주기의 변경을 반복하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  3. 주기 신호 측정 장치에 있어서,
    주기 신호를 샘플링하고, 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻도록 구성된 측정부와,
    일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 측정부의 샘플링 주기를 결정하도록 구성된 샘플링 주기 결정부와,
    상기 샘플링 주기 결정부의 결정에 따라 상기 측정부의 샘플링 주기를 설정하도록 구성된 샘플링 주기 제어부
    를 포함하고,
    상기 샘플링 주기 결정부는,
    상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내인지의 여부를 판정하도록 구성된 판정부와,
    상기 측정값의 진동량이 허용 범위를 초과하고 있는 경우에, 상기 샘플링 주기 제어부에 대해 상기 샘플링 주기의 변경을 지시하도록 구성된 샘플링 주기 변경부를 포함하고,
    상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 될 때까지 상기 샘플링 주기의 변경을 반복하고,
    상기 샘플링 주기 결정부는 또한,
    허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 상기 주기 신호의 각각에 대해 상기 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 상기 측정값의 진동량 중 진동량이 가장 작을 때의 상기 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정하도록 구성된 샘플링 주기 확정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는,
    상기 측정값과 상기 데이터 가공부에 의한 가공의 결과에 기초하여 상기 효과값을 산출하도록 구성된 효과값 산출부와,
    상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내인지의 여부를 판정하도록 구성된 판정부와,
    상기 측정값의 진동량과 상기 효과값 중 적어도 한쪽이 대응하는 허용 범위를 초과하고 있는 경우에, 상기 샘플링 주기 제어부에 대해 상기 샘플링 주기의 변경을 지시하도록 구성된 샘플링 주기 변경부를 포함하고,
    상기 측정값의 진동량과 상기 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 될 때까지 상기 샘플링 주기의 변경을 반복하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 샘플링 주기 결정부는,
    허용 주파수대 내의, 주파수가 상이한 복수의 상기 주기 신호의 각각에 대해 상기 샘플링 주기의 결정이 종료된 후에, 각 주기 신호에 대해 얻어진 상기 효과값 중 가장 높은 효과를 나타내는 효과값이 얻어졌을 때의 샘플링 주기를, 최종적인 샘플링 주기로서 확정하는 샘플링 주기 확정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플링 주기의 결정 시에 상기 측정부에 입력되는 주기 신호는, 신호 발생기에 의해 생성되는 시험 주기 신호인 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치.
  8. 주기 신호 측정 방법에 있어서,
    주기 신호의 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻는 측정부로부터 상기 측정값을 취득하고, 일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 측정부의 샘플링 주기를 결정하는 제1 단계와,
    상기 제1 단계의 결정에 따라 상기 측정부의 샘플링 주기를 설정하는 제2 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 단계는, 상기 측정값에 대해 가공을 실시하는 데이터 가공부로부터 가공의 결과를 취득하고, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 샘플링 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 방법.
  9. 삭제
  10. 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정 방법에 있어서,
    주기 신호의 샘플링값에 대해 미리 정해진 처리를 실시함으로써 측정값을 얻는 주기 신호 측정 장치의 기능을 모방한 모델을 이용하여, 상기 주기 신호에 대한 상기 측정값을 추정하는 제1 단계와,
    일정한 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 추정값의 진동량이 허용 범위 내가 되도록 상기 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기를 결정하는 제2 단계
    를 포함하고,
    상기 모델은, 상기 측정값에 대해 가공을 실시하는 주기 신호 측정 장치의 기능을 모방한 것이고,
    상기 제1 단계는, 상기 모델을 이용하여, 상기 주기 신호에 대한 상기 측정값을 추정하고 상기 가공의 결과를 추정하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 단계는, 상기 측정 기간에 있어서의 상기 측정값의 추정값의 진동량과 상기 측정 기간에 있어서의 상기 가공의 효과를 나타내는 효과값이 각각 대응하는 허용 범위 내가 되도록 상기 샘플링 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주기 신호 측정 장치의 샘플링 주기 결정 방법.
  11. 삭제
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