(57)【要約】【課題】入力信号の振幅が変動したとしても入力信号の周波数を正確に測定する。【解決手段】上側および下側閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２で規定されるヒステリシス特性に基づき入力信号Ｓｉｎの波形データＤｗを二値化して矩形波信号Ｓｄを生成するヒステリシスコンパレータ３と、矩形波信号Ｓｄに基づいて入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを算出する周波数算出処理を実行する処理部４とを備え、処理部４は、波形データＤｗから入力信号Ｓｉｎの上側および下側ピーク値Ｖｐ１，Ｖｐ２と平均値Ｖａｖｅとを算出する特性値算出処理と、各値Ｖｐ１，Ｖａｖｅの差分に応じた第１の値Ｖｄ１を平均値Ｖａｖｅに加算して上側閾値Ｖｔｈ１を算出し各値Ｖａｖｅ，Ｖｐ２の差分に応じた第２の値Ｖｄ２を平均値Ｖａｖｅから減算して下側閾値Ｖｔｈ２を算出する閾値算出処理と、各閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２をヒステリシスコンパレータ３に設定する閾値設定処理とを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された上側閾値および下側閾値で規定されるヒステリシス特性に基づいて入力信号についての波形データを二値化して矩形波信号を生成するヒステリシスコンパレータと、
前記矩形波信号に基づいて前記入力信号の周波数を算出する周波数算出処理を実行する処理部とを備えている周波数測定装置であって、
前記処理部は、前記波形データに基づいて前記入力信号の上側ピーク値、下側ピーク値および平均値を算出する特性値算出処理と、前記上側ピーク値および前記平均値の差分に応じた第１の値を前記平均値に加算することにより前記上側閾値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の差分に応じた第２の値を前記平均値から減算することにより前記下側閾値を算出する閾値算出処理と、前記算出した上側閾値および下側閾値を前記ヒステリシスコンパレータに設定する閾値設定処理とを実行する周波数測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記閾値算出処理において、前記上側ピーク値および前記平均値の前記差分に予め規定された比率を乗算することによって前記第１の値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の前記差分に前記比率を乗算することによって前記第２の値を算出する請求項１記載の周波数測定装置。
【請求項３】
設定された上側閾値および下側閾値で規定されるヒステリシス特性に基づいて入力信号についての波形データを二値化して矩形波信号を生成し、当該矩形波信号に基づいて前記入力信号の周波数を算出する周波数算出処理を実行する周波数測定方法であって、
前記波形データに基づいて前記入力信号の上側ピーク値、下側ピーク値および平均値を算出する特性値算出処理と、
前記上側ピーク値および前記平均値の差分に応じた第１の値を前記平均値に加算することにより前記上側閾値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の差分に応じた第２の値を前記平均値から減算することにより前記下側閾値を算出する閾値算出処理と、
前記算出した上側閾値および下側閾値を前記ヒステリシスコンパレータに設定する閾値設定処理とを実行する周波数測定方法。
【請求項４】
前記閾値算出処理において、前記上側ピーク値および前記平均値の前記差分に予め規定された比率を乗算することによって前記第１の値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の前記差分に前記比率を乗算することによって前記第２の値を算出する請求項３記載の周波数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号をサンプリングして得られた波形データに基づいて、アナログ信号の周波数を測定する周波数測定装置および周波数測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の周波数測定装置として、下記特許文献１において従来の技術として開示された周波数測定装置が知られている。この周波数測定装置では、例えば、電力系統の周波数（つまり、正弦波の周波数）を測定する場合に、入力信号（例えば商用電圧を分圧して得られる電圧信号）を一定周期でサンプリングすると共に、Ａ／Ｄ変換して求めた波形データ（データ列）からゼロクロス点を検出することで、入力信号を二値化して矩形波信号を生成し、その矩形波信号の周期を基準クロック信号で計数することによって周波数を算出（測定）している。また、この周波数測定装置では、波形データに基づいて入力信号を二値化する際には、入力信号に含まれている高調波成分やノイズによる影響を受けて、例えば基本波周波数の１周期内に多数のゼロクロス点が存在する場合であっても、この高調波成分などに起因するゼロクロス点で誤って二値化しないように、入力信号のゼロクロス点を中心として一定のレベルを不感帯とし、立ち上がり時の波形データに対する基準レベル（上側閾値）と立ち下がり時の波形データに対する基準レベル（下側閾値）とに差をもたせて、すなわちヒステリシスをもたせて二値化を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６６６３０号公報（第２頁、第９図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した従来の周波数測定装置には、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、この周波数測定装置では、ヒステリシス特性の幅を規定する上限閾値および下側閾値を一定とする構成のため、例えば、高調波成分を多く含む入力信号については、標準的な振幅の入力信号に重畳している高調波成分の振幅（標準的な高調波成分の振幅）を考慮して、この高調波成分の振幅を含むようにヒステリシス特性の幅を規定するが、入力信号の振幅が変動して小さくなって、入力信号の振幅自体がヒステリシス特性の幅内に含まれる状態が生じるときには、入力信号の波形データを本来の周期で確実に二値化できないため、入力信号の周波数を正確に測定できないという課題が生じる。また、入力信号の振幅が変動して大きくなり、これに伴い高調波成分の振幅も大きくなってヒステリシス特性の幅を超える状態が生じるときにも、入力信号の波形データを本来の周期で確実に二値化できないため、入力信号の周波数を正確に測定できないという課題が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、入力信号の振幅が変動した場合であっても、その波形データに基づいて入力信号の周波数を正確に測定し得る周波数測定装置および周波数測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の周波数測定装置は、設定された上側閾値および下側閾値で規定されるヒステリシス特性に基づいて入力信号についての波形データを二値化して矩形波信号を生成するヒステリシスコンパレータと、前記矩形波信号に基づいて前記入力信号の周波数を算出する周波数算出処理を実行する処理部とを備えている周波数測定装置であって、前記処理部は、前記波形データに基づいて前記入力信号の上側ピーク値、下側ピーク値および平均値を算出する特性値算出処理と、前記上側ピーク値および前記平均値の差分に応じた第１の値を前記平均値に加算することにより前記上側閾値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の差分に応じた第２の値を前記平均値から減算することにより前記下側閾値を算出する閾値算出処理と、前記算出した上側閾値および下側閾値を前記ヒステリシスコンパレータに設定する閾値設定処理とを実行する。
【０００７】
また、請求項２記載の周波数測定装置は、請求項１記載の周波数測定装置において、前記処理部は、前記閾値算出処理において、前記上側ピーク値および前記平均値の前記差分に予め規定された比率を乗算することによって前記第１の値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の前記差分に前記比率を乗算することによって前記第２の値を算出する。
【０００８】
また、請求項３記載の周波数測定方法は、設定された上側閾値および下側閾値で規定されるヒステリシス特性に基づいて入力信号についての波形データを二値化して矩形波信号を生成し、当該矩形波信号に基づいて前記入力信号の周波数を算出する周波数算出処理を実行する周波数測定方法であって、前記波形データに基づいて前記入力信号の上側ピーク値、下側ピーク値および平均値を算出する特性値算出処理と、前記上側ピーク値および前記平均値の差分に応じた第１の値を前記平均値に加算することにより前記上側閾値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の差分に応じた第２の値を前記平均値から減算することにより前記下側閾値を算出する閾値算出処理と、前記算出した上側閾値および下側閾値を前記ヒステリシスコンパレータに設定する閾値設定処理とを実行する。
【０００９】
また、請求項４記載の周波数測定方法は、請求項３記載の周波数測定方法において、前記閾値算出処理において、前記上側ピーク値および前記平均値の前記差分に予め規定された比率を乗算することによって前記第１の値を算出すると共に、前記平均値および前記下側ピーク値の前記差分に前記比率を乗算することによって前記第２の値を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の周波数測定装置および請求項３記載の周波数測定方法によれば、入力信号についての上側ピーク値と下側ピーク値との差が増加したときには、ヒステリシス特性を規定する上側閾値および下側閾値の差を増加させ、逆に、入力信号についての上側ピーク値と下側ピーク値との差が減少したときには、ヒステリシス特性を規定する上側閾値および下側閾値の差を減少させる処理が自動的に行われるため、入力信号の振幅が変動したとしても、新たなヒステリシス特性に基づいて入力信号の本来の周期と同じ周期での矩形波信号の出力を継続させることができ、これにより、この矩形波信号に基づいて、入力信号の周波数を正確に測定することができる。
【００１１】
請求項２記載の周波数測定装置および請求項４記載の周波数測定方法によれば、閾値算出処理における第１の値および第２の値の算出に際して、共通の比率を使用する構成を採用したことにより、別々の比率を使用する構成と比較して、より簡易に上側閾値および下側閾値２を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】周波数測定装置１の構成を示す構成図である。
【図２】周波数測定装置１の動作および周波数測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】周波数測定装置１の動作を説明するための波形図である。
【図４】周波数測定装置１の動作を説明するための他の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、周波数測定装置および周波数測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
最初に、周波数測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
周波数測定装置１は、Ａ／Ｄ変換部２、ヒステリシスコンパレータ３、処理部４、記憶部５、出力部６および不図示のクロック生成部を備え、アナログ信号である入力信号Ｓｉｎ（本例では一例として正弦波信号）の周波数ｆｏを測定する。Ａ／Ｄ変換部２は、周波数測定装置１において測定し得る入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏの上限周波数ｆｍａｘよりも十分に高い一定の周波数のサンプリングクロック（クロック生成部で生成されるクロック）で入力信号Ｓｉｎをサンプリングすることにより、入力信号Ｓｉｎの瞬時値を示す波形データＤｗを生成して出力する。
【００１６】
ヒステリシスコンパレータ３は、処理部４から出力された上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を入力して記憶する（上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の設定を行う）と共に、この上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）で規定されるヒステリシス特性に基づいて、入力した波形データＤｗを二値化して矩形波信号Ｓｄに変換して処理部４に出力する。
【００１７】
また、ヒステリシスコンパレータ３は、処理部４から新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２が出力されたときには、記憶している上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２に更新し（上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の再設定を行い）、この新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２で規定されるヒステリシス特性に基づいて、上記した波形データＤｗの二値化を実行する。
【００１８】
処理部４は、一例として、ＣＰＵ（図示せず）を備えて構成されて、図２に示すように、特性値算出処理、閾値算出処理、閾値設定処理および周波数算出処理を含む周波数測定処理５０を実行する。この特性値算出処理では、処理部４は、入力した波形データＤｗに基づいて入力信号Ｓｉｎの特性値（本例では、上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２（＜Ｖｐ１）および平均値Ｖａｖｅ）を算出する。閾値算出処理では、処理部４は、上側ピーク値Ｖｐ１および平均値Ｖａｖｅの差分に応じた第１の値Ｖｄ１を平均値Ｖａｖｅに加算することにより上側閾値Ｖｔｈ１を算出すると共に、平均値Ｖａｖｅおよび下側ピーク値Ｖｐ２の差分に応じた第２の値Ｖｄ２を平均値Ｖａｖｅから減算することにより下側閾値Ｖｔｈ２を算出する。
【００１９】
また、閾値設定処理では、処理部４は、算出した上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２をヒステリシスコンパレータ３に出力することにより、上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２をヒステリシスコンパレータ３に設定する。また、周波数算出処理では、処理部４は、ヒステリシスコンパレータ３から出力される矩形波信号Ｓｄに基づいて入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを算出する。また、処理部４は、算出した周波数ｆｏを出力部６に出力する出力処理についても実行する
【００２０】
記憶部５は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭなどの半導体メモリや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）で構成されて、処理部４の動作プログラムを記憶すると共に、処理部４のワークメモリとして機能して、上記のように処理部４で算出された上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２などを記憶する。
【００２１】
出力部６は、一例として、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されて、処理部４から出力された周波数ｆｏを周波数測定装置１での測定結果として画面上に表示する。なお、表示装置に代えて、外部装置とデータ通信を行うインターフェース装置で構成して、処理部４から出力された周波数ｆｏを測定結果としてこの外部装置に出力させる構成を採用することもできる。
【００２２】
次に、周波数測定装置１の動作と共に、周波数測定方法について説明する。
【００２３】
この周波数測定装置１では、Ａ／Ｄ変換部２が、入力信号Ｓｉｎをサンプリングして波形データＤｗを出力する動作を繰り返し実行する。また、処理部４が、図２に示す周波数測定処理５０を繰り返し実行することにより、波形データＤｗに基づいて入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを測定すると共に、測定した周波数ｆｏを出力部６に表示する。
【００２４】
具体的には、処理部４は、まず、周波数測定処理５０において特性値算出処理を実行する（ステップ５１）。この特性値算出処理では、処理部４は、上記したように、入力した波形データＤｗに基づいて入力信号Ｓｉｎの特性値（本例では、上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅ）を算出する。
【００２５】
一例として、処理部４は、まず、最初に入力した波形データＤｗを、記憶部５に予め規定された上側ピーク値Ｖｐ１のための記憶領域、下側ピーク値Ｖｐ２のための記憶領域、および平均値Ｖａｖｅの算出のための積算値の記憶領域に記憶する。その後、処理部４は、新たな波形データＤｗを入力する都度、上側ピーク値Ｖｐ１については、記憶されている上側ピーク値Ｖｐ１と新たな波形データＤｗとを比較して、新たな波形データＤｗが上側ピーク値Ｖｐ１を上回っているときには、新たな波形データＤｗで上側ピーク値Ｖｐ１を更新することで算出する。
【００２６】
また、下側ピーク値Ｖｐ２については、処理部４は、新たな波形データＤｗを入力する都度、記憶されている下側ピーク値Ｖｐ２と新たな波形データＤｗとを比較して、新たな波形データＤｗが下側ピーク値Ｖｐ２を下回っているときには、新たな波形データＤｗで下側ピーク値Ｖｐ２を更新することで算出する。また、処理部４は、平均値Ｖａｖｅについては、新たな波形データＤｗを入力する都度、記憶されている積算値に新たな波形データＤｗを加算して新たな積算値として更新すると共に、積算した波形データＤｗの総数で積算値を除算することで算出する。これにより、特性値算出処理が完了する。
【００２７】
次いで、処理部４は、閾値算出処理を実行する（ステップ５２）。この閾値算出処理では、処理部４は、まず、上側ピーク値Ｖｐ１および平均値Ｖａｖｅの差分（Ｖｐ１−Ｖａｖｅ）を算出し、この差分に応じた値としての第１の値Ｖｄ１を算出する。本例では一例として、算出した差分（Ｖｐ１−Ｖａｖｅ）に予め規定された比率（例えば、１／１０、１／５、１／２などの所定の値）を乗算することで、第１の値Ｖｄ１を算出する。
【００２８】
また、処理部４は、平均値Ｖａｖｅおよび下側ピーク値Ｖｐ２の差分（Ｖａｖｅ−Ｖｐ２）を算出し、この差分に応じた値としての第２の値Ｖｄ２を算出する。本例では一例として、算出した差分（Ｖａｖｅ−Ｖｐ２）に予め規定された比率（例えば、１／１０、１／５、１／２などの所定の値）を乗算することで、第２の値Ｖｄ２を算出する。本例では、処理部４は、第１の値Ｖｄ１の算出に際して使用した比率と同じ値の比率を使用して、第２の値Ｖｄ２を算出する。
【００２９】
また、処理部４は、算出した第１の値Ｖｄ１を平均値Ｖａｖｅに加算して上側閾値Ｖｔｈ１を算出すると共に、算出した第２の値Ｖｄ２を平均値Ｖａｖｅから減算して下側閾値Ｖｔｈ２を算出する。また、処理部４は、算出した上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を記憶部５に記憶させる。これにより、閾値算出処理が完了する。なお、第１の値Ｖｄ１の算出のときと、第２の値Ｖｄ２の算出のときとで異なる比率を使用する構成を採用することもできるが、本例のように同じ比率を使用することで、より簡易に上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を算出することが可能となっている。
【００３０】
続いて、処理部４は、閾値設定処理を実行する（ステップ５３）。この閾値設定処理では、処理部４は、記憶部５から上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を読み出して、ヒステリシスコンパレータ３に出力する。ヒステリシスコンパレータ３は、この上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を入力して記憶する。これにより、ヒステリシスコンパレータ３に対して上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の設定を行う閾値設定処理が完了する。これにより、ヒステリシスコンパレータ３は、この設定された上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２で規定されるヒステリシス特性に基づいて、図３に示すように、入力した波形データＤｗを二値化して矩形波信号Ｓｄに変換すると共に、この矩形波信号Ｓｄを処理部４に出力する動作を開始する。
【００３１】
ヒステリシスコンパレータ３は、波形データＤｗを入力する都度、入力した波形データＤｗと、上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２とを比較することにより、図３に示すように、波形データＤｗが増加しつつ上側閾値Ｖｔｈ１を横切る入力信号Ｓｉｎの立ち上がりタイミングと、波形データＤｗが減少しつつ下側閾値Ｖｔｈ２を横切る入力信号Ｓｉｎの立ち下がりタイミングとにおいて、レベルが一方のレベルから他方のレベルに移行する矩形波信号Ｓｄを出力する。本例では一例として、ヒステリシスコンパレータ３は、立ち上がりタイミングにおいてＬレベル（ゼロボルト）からＨレベルに移行し、立ち下がりタイミングにおいてＨレベルからＬレベルに移行する矩形波信号Ｓｄに波形データＤｗを変換して出力する。
【００３２】
次いで、処理部４は、周波数算出処理を実行する（ステップ５４）。この周波数算出処理では、処理部４は、例えば、矩形波信号Ｓｄが一方のレベルから他方のレベル（本例では一例として、ＬレベルからＨレベル）に移行するタイミングで開始すると共に、矩形波信号Ｓｄが次に一方のレベルから他方のレベルに移行するタイミングで終了するカウント動作を、入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏの上限周波数ｆｍａｘよりも十分に高い一定の周波数の動作クロック（クロック生成部で生成される既知の周波数のクロック）に同期して実行し、このカウント動作でのカウント値と動作クロックの周波数の逆数（周期）とから矩形波信号Ｓｄの周期Ｔｏ（＝カウント値×周期）を算出し、この算出した周期Ｔｏから周波数ｆｏ（＝１／Ｔｏ）を算出する。これにより、周波数算出処理が完了する。
【００３３】
最後に、処理部４は、出力処理を実行して（ステップ５５）、周波数算出処理で算出した周波数ｆｏを出力部６に出力することにより、出力部６に対して周波数ｆｏを周波数測定装置１での測定結果として画面上に表示させる。これにより、出力処理が完了し、周波数測定処理についても完了する。なお、処理部４が、周波数ｆｏと共に周期Ｔｏを周波数測定装置１での測定結果として画面上に表示させたり、周期Ｔｏのみを表示させたりすることもできる。
【００３４】
この周波数測定装置１では、上記したように、処理部４が図２に示す周波数測定処理５０を繰り返し実行する。このため、高調波成分を多く含む入力信号Ｓｉｎの振幅が変動した場合であっても、ヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅（上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の差）を自動的に変更することで、高調波成分の振幅の影響を受けることなく（高調波成分の振幅の変動による影響を大幅に軽減して）、入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを正確に測定することが可能になっている。以下、一例として、２次、４次、７次および９次高調波成分をそれぞれ多く含む正弦波が入力信号Ｓｉｎである場合を例に挙げて説明する。
【００３５】
まず、入力信号Ｓｉｎの振幅が変動して大きくなった場合について、図３を参照して説明する。
【００３６】
入力信号Ｓｉｎの振幅が、高調波成分に起因した振動波形Ｗ１の幅（具体的には、高調波成分に起因して、平均値Ｖａｖｅ（本例ではゼロボルト）を跨いで振動する波形の幅であって、入力信号Ｓｉｎの本例の周期Ｔｏよりも短い周期で振動する波形の幅）がヒステリシス特性の幅内に含まれる図３に示す期間Ａの状態から変動して大きくなり、これに伴い振動波形Ｗ１の振幅も大きくなったときには、期間Ｂに示すように、この振動波形Ｗ１の振幅がヒステリシス特性の幅を超える場合がある。この場合には、ヒステリシスコンパレータ３から出力される矩形波信号Ｓｄの周期が入力信号Ｓｉｎの本例の周期Ｔｏよりも短い周期Ｔｏ１になるため、処理部４が、入力信号Ｓｉｎの本例の周期Ｔｏを正確に測定できない状態になる。
【００３７】
この場合、処理部４は、期間Ｂにおいても入力信号Ｓｉｎについての波形データＤｗに基づいて、上記の特性値算出処理（ステップ５１）から閾値設定処理（ステップ５３）を実行することにより、振幅の変動した入力信号Ｓｉｎについての新たな上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅに基づいて、この入力信号Ｓｉｎに対応した新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２（互いの差が大きくなった新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２）を直ちに算出してヒステリシスコンパレータ３に出力する。この結果、ヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅（上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の差）が、入力信号Ｓｉｎの振幅に対応してより大きく設定し直されて、この新たなヒステリシス特性の幅内に振動波形Ｗ１が含まれる状態になる。
【００３８】
このため、ヒステリシスコンパレータ３が入力信号Ｓｉｎの本例の周期Ｔｏと同じ周期Ｔｏでの矩形波信号Ｓｄの出力を再開するため、処理部４が、この矩形波信号Ｓｄに基づいて入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを正確に測定する。
【００３９】
次に、入力信号Ｓｉｎの振幅が変動して小さくなった場合について、図４を参照して説明する。
【００４０】
入力信号Ｓｉｎの振幅が、図４に示す期間Ａの状態から変動して小さくなり、期間Ｃに示すようにヒステリシス特性の幅に含まれるようになった場合には、ヒステリシスコンパレータ３は矩形波信号Ｓｄの出力を停止する。このため、処理部４は、入力信号Ｓｉｎの周期Ｔｏを測定できない状態になる。
【００４１】
この場合、処理部４は、期間Ｃにおいても入力信号Ｓｉｎについての波形データＤｗに基づいて、上記の特性値算出処理（ステップ５１）から閾値設定処理（ステップ５３）を実行することにより、振幅の変動した入力信号Ｓｉｎについての新たな上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅに基づいて、この入力信号Ｓｉｎに対応した新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２（互いの差が小さくなった新たな上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２）を直ちに算出してヒステリシスコンパレータ３に出力する。この結果、ヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅（上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の差）が、入力信号Ｓｉｎの振幅に対応してより小さく設定し直されて、入力信号Ｓｉｎの振幅が新たなヒステリシス特性の幅を超え、かつ入力信号Ｓｉｎについての上記の振動波形Ｗ１の幅が新たなヒステリシス特性の幅内に含まれる状態になる。
【００４２】
このため、ヒステリシスコンパレータ３が入力信号Ｓｉｎの本例の周期Ｔｏと同じ周期Ｔｏでの矩形波信号Ｓｄの出力を再開するため、処理部４が、この矩形波信号Ｓｄに基づいて入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを正確に測定する。
【００４３】
このように、この周波数測定装置１および周波数測定方法では、入力信号Ｓｉｎの波形データＤｗに基づいて入力信号Ｓｉｎの上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅを算出する特性値算出処理（ステップ５１）と、上側ピーク値Ｖｐ１および平均値Ｖａｖｅの差分に応じた第１の値Ｖｄ１を平均値Ｖａｖｅに加算することにより上側閾値Ｖｔｈ１を算出すると共に、平均値Ｖａｖｅおよび下側ピーク値Ｖｐ２の差分に応じた第２の値Ｖｄ２を平均値Ｖａｖｅから減算することにより下側閾値Ｖｔｈ２を算出する閾値算出処理（ステップ５２）と、算出した上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２をヒステリシスコンパレータ３に設定する閾値設定処理（ステップ５３）とを実行する。
【００４４】
したがって、この周波数測定装置１および周波数測定方法によれば、入力信号Ｓｉｎの振幅が変動して大きくなったとき（上側ピーク値Ｖｐ１と下側ピーク値Ｖｐ２との差が増加したとき）には、ヒステリシスコンパレータ３に出力（設定）する上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の差を増加させ（ヒステリシス特性の幅を増加させ）、逆に、入力信号Ｓｉｎの振幅が変動して小さくなったとき（上側ピーク値Ｖｐ１と下側ピーク値Ｖｐ２との差が減少したとき）には、ヒステリシスコンパレータ３に出力（設定）する上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２の差を減少させる処理（ヒステリシス特性の幅を減少させる処理）が自動的に行われるため、入力信号Ｓｉｎの振幅が変動したとしても、ヒステリシスコンパレータ３に対して、入力信号Ｓｉｎの本来の周期Ｔｏと同じ周期Ｔｏでの矩形波信号Ｓｄの出力を継続させることができ、これにより、この矩形波信号Ｓｄに基づいて、入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを正確に測定することができる。
【００４５】
また、この周波数測定装置１および周波数測定方法によれば、閾値算出処理（ステップ５２）における第１の値Ｖｄ１および第２の値Ｖｄ２の算出に際して、共通の比率を使用する構成を採用したことにより、別々の比率を使用する構成と比較して、より簡易に上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を算出することができる。
【００４６】
なお、上記の例では、特性値としての平均値Ｖａｖｅがゼロボルトとして算出される正弦波を入力信号Ｓｉｎの一例として説明しているが、入力信号Ｓｉｎは正弦波に限定されず、非正弦波であってもよいし、さらには直流成分に交流成分が重畳している信号であってもよい。いずれの場合であっても、非正弦波であることや、直流成分が重畳していることによって発生するオフセット成分は平均値Ｖａｖｅと一致するため、上記したように、この平均値Ｖａｖｅに基づいて上側閾値Ｖｔｈ１および下側閾値Ｖｔｈ２を算出することで、入力信号Ｓｉｎの波形データＤｗを確実に二値化し得るようなヒステリシス特性の幅をヒステリシスコンパレータ３に対して規定することができ、これによって、入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを正確に測定することができる。
【００４７】
また、上記の例では、処理部４が特性値算出処理（ステップ５１）において入力信号Ｓｉｎの特性値（本例では、上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅ）を１組算出する都度、閾値算出処理（ステップ５２）および閾値設定処理（ステップ５３）を実行することで、入力信号Ｓｉｎの振幅の変動に対応してヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅を直ちに変更する構成を採用しているが、特性値算出処理を複数回実行して、入力信号Ｓｉｎの特性値（本例では、上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅ）を複数組算出すると共に各特性値についての平均値を算出し、この各特性値についての平均値に基づいて閾値算出処理および閾値設定処理を実行することで、入力信号Ｓｉｎの振幅の変動に対応してヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅を変更する構成を採用することもできる。
【００４８】
また、上記の例では、入力信号Ｓｉｎの波形データＤｗに基づいて、入力信号Ｓｉｎの上側ピーク値Ｖｐ１、下側ピーク値Ｖｐ２および平均値Ｖａｖｅを算出し、これらを算出する都度、算出した周波数ｆｏとは無関係で、これらの算出値に基づいて、ヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅を変更する構成を採用しているが、処理部４がヒステリシスコンパレータ３から出力される矩形波信号Ｓｄに基づく入力信号Ｓｉｎの周波数ｆｏを算出する動作を実行しつつ、この算出した周波数ｆｏのばらつきの程度を判別し、判別したばらつきの程度が一定以上になったときに、上記の特性値算出処理（ステップ５１）から閾値設定処理（ステップ５３）を実行して、ヒステリシスコンパレータ３のヒステリシス特性の幅を設定し直す（変更する）構成を採用することもできる。
【００４９】
この場合、周波数ｆｏのばらつきの程度が一定以上になったと判別する基準としては、例えば、周波数ｆｏが予め決めた整数倍（例えば１０倍）以上ばらついた場合（１０倍以上ばらつくと、出力部６に表示される周波数ｆｏの表示桁（小数点位置）が定まらない状態になる）、測定された周波数ｆｏが入力信号Ｓｉｎの本来の周波数から大きく外れて、周波数測定装置１での入力信号Ｓｉｎについての測定可能な上限周波数ｆｍａｘを超えた場合（出力部６にオーバーフローを示す記号などが表示される場合）、および周波数ｆｏが上記の２例のようには大きくはばらつかないが、予め規定された確度仕様（例えば±１０％など）を超えてばらついた場合などが考えられる。
【００５０】
また、上記の例では、処理部４が波形データＤｗについての上側ピーク値Ｖｐ１および下側ピーク値Ｖｐ２を検出する構成を採用しているが、このピーク値の検出機能を処理部４から省いて、波形データＤｗについての上側ピーク値Ｖｐ１および下側ピーク値Ｖｐ２を検出するピーク検出部を処理部４とは別体に設ける構成を採用することもできる。また、上記の例では、Ａ／Ｄ変換部２を含む構成を採用しているが、外部から入力信号Ｓｉｎの波形データＤｗが入力される場合には、Ａ／Ｄ変換部２を省く構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１  周波数測定装置
３  ヒステリシスコンパレータ
４  処理部
Ｄｗ  波形データ
ｆｏ  周波数
Ｓｄ  矩形波信号
Ｓｉｎ  入力信号
Ｖａｖｅ  平均値
Ｖｄ１  第１の値
Ｖｄ２  第２の値
Ｖｐ１  上側ピーク値
Ｖｐ２  下側ピーク値
Ｖｔｈ１  上側閾値
Ｖｔｈ２  下側閾値
【図１】
2014109534.tif 000003
【図２】
2014109534.tif 000004
【図３】
2014109534.tif 000005
【図４】
2014109534.tif 000006