(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導ノイズを検出する第１ユニットと、
放射電磁界ノイズを検出する第２ユニットと、
放電ノイズを検出する第３ユニットと、
前記第１、第２および第３ユニット各々の出力データを処理する処理装置と、
前記処理装置から与えられたデータを記録する記録装置とを備え、
前記第１、第２および第３ユニット各々は、被検出ノイズのレベルデータを所定の基準レベルと比較し、前記基準レベル以上の値を持つレベルデータを検出した場合に、前記基準レベル以上の値を持つレベルデータを前記被検出ノイズのノイズ種別データと共に出力し、
前記処理装置は、前記第１、第２および第３ユニットのいずれかから出力されたノイズ種別データおよびレベルデータを受信した場合に、前記ノイズ種別データおよびレベルデータの受信時刻を検出し、前記ノイズ種別データ、前記レベルデータおよび前記受信時刻を一組のデータとして、前記記録装置に与えること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のノイズ検知記録装置であって、
温度を検出し、検出した温度のデータを出力する第４ユニットと、
湿度を検出し、検出した湿度のデータを出力する第５ユニットと、を更に備え、
前記処理装置は、前記第１、第２および第３ユニットのいずれかから出力されたノイズ種別データおよびレベルデータを受信した場合に、前記第４ユニットから出力されている温度データおよび前記第５ユニットから出力されている湿度データを入手し、入手した前記湿度データおよび前記湿度データを前記一組のデータに含めること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第２ユニットは、電磁波の電界強度の１軸方向の成分のみの大きさに応じた電圧が誘起されるアンテナを、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向に設けた空中線部と、
各軸に対するアンテナの誘起電圧を増幅する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の各々で増幅された、各軸に対するアンテナの誘起電圧の増幅信号を加算平均により合成する加算回路と、
前記加算回路の合成結果と前記第２ユニットに与えられた前記基準レベルとを比較する比較回路と、
前記比較回路にて前記基準レベルを越えていると判断された合成結果を、検出した放射電磁界ノイズのレベルデータとして出力する放射電磁界ノイズレベル検知出力回路と、を有すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第１ユニットは、
電源線、信号線を含む伝送線路に流れる電流に応じた電圧が誘起される電流変成器と、
誘起電圧の正極性ピークと負極性ピークとを検出するピーク検出回路と、
前記ピーク検出回路で検出した正極性ピークと負極性ピークとを合成する加算回路と、
前記加算回路の合成結果と前記第１ユニットに与えられた前記基準レベルとを比較する比較回路と、
前記比較回路にて前記基準レベルを越えていると判断された合成結果を、検出した伝導ノイズのレベルデータとして出力する伝導ノイズレベル検知出力回路と、を有すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第３ユニットは、
放電によって生じた電磁波の電界強度に応じた電圧が誘起されるアンテナと、
前記アンテナの誘起電圧を正負極性各々別個に増幅するパルス増幅回路と、
前記パルス増幅回路の出力と前記第３ユニットに与えられた基準レベルとを比較し、前記パルス増幅回路の出力が前記基準レベルを越えていれば所定幅のパルスを出力する比較器からなる正負極性用各々別個に設けられた比較回路と、
前記比較回路の出力パルス間隔から前記放電が静電気放電に起因するかを識別し、識別結果を出力する静電気放電識別回路と、
前記識別結果が、前記放電が静電気放電に起因する旨を示している場合に、前記比較回路の出力パルスから静電気放電レベルデータを出力する放電ノイズレベル検知出力回路と、を有すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって
与えられたデータを表示する表示装置を更に有し、
前記処理装置は、さらに、前記一組のデータを、前記表示装置に与えることを特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記記録装置は、データの記録媒体であるPCカードと、該PCカードにデータを記録するドライブ装置を有すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記処理装置を駆動する駆動回路を、更に有し、
該駆動回路は、前記いずれかのユニットからの出力データが存在する場合のみ、前記処理装置を駆動すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第１、第２および第３ユニットの各々は、前記基準レベル以上の値を持つレベルデータが、前回の検出値から所定値以上変化した場合に、前記レベルデータを出力するデータ処理回路を備えること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記ノイズ検知記録装置は、自装置を動作させる電源として、電池を用いた電源回路を備えること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記ノイズ検知記録装置は、外部からの電磁波を遮蔽するための筐体に内蔵されること
を特徴とするノイズ検知記録装置
【請求項１２】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第１、第２および第３ユニットの各々は、当該ユニットの動作電力を供給する電池電源と、該電池電源の電圧を監視し、監視結果を示すステータス信号を前記処理装置に出力する監視手段と、を有すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【請求項１３】
請求項12に記載のノイズ検知記録装置であって、
前記第１、第２および第３ユニットのいずれかの監視結果を示すステータスデータが、当該いずれかのユニットの電池電圧が予め定められた基準電圧以下であることを示す場合、
前記処理装置は当該いずれかのユニットの電源を切断すること
を特徴とするノイズ検知記録装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、携帯可能で設置場所の制限を受けない簡易な構成を有する装置により、電子機器の動作不良の原因となっていると見られるノイズを検出して記録しておくことのできる装置にかかり、特に、情報処理装置や通信装置の動作に影響を与えていると見られるノイズを検出し、これを記録しておく装置に関する。
背景技術
情報処理装置や通信装置をはじめとする各種の電子機器は、各種のノイズによって誤動作する場合がある。
このようなノイズの例として、静電気放電ノイズ、電源のオン・オフ時等にスイッチや電磁リレー等の電気接点で発生する放電ノイズ、TV放送用や携帯電話用の無線電波によって発生する放射電磁界ノイズ、および、電源線や信号線を介して伝わる伝導ノイズが挙げられる。
このようなノイズによって電子機器が誤動作することが考えられるが、その電子機器が例えばロボットの可動部を駆動している場合、誤動作の程度によっては、人身障害などの重大な問題をひきおこす恐れもある。
したがって、電子機器は、上述したようなノイズに対して充分な対策を施しておく必要がある。
しかしながら、一様にノイズ対策といっても、ノイズの発生原因によって対策方法が異なる。しかも、ノイズ対策を施すためには、相当の費用を要することから、ある電子機器がノイズの影響を受けていると見られる場合には、そのノイズ源がいかなるものであるかを検知、分析して、分析結果に応じたノイズ対策を施すことが必要になる。
このような対策を施すべきノイズのうち、静電気放電による放電ノイズを検知・記録する装置として、特願平06−36859号に静電気放電検知装置が提案されている。しかし、この静電気放電検知装置では、情報処理装置や通信装置をはじめとする各種の電子機器の誤動作の原因となる各種のノイズのうち、静電気放電ノイズを検知することができるのみである。
本発明は、強いレベルを有する各種のノイズが発生する環境下においても正常に動作することを条件として、不定期に発生する再現性の悪いノイズに対して、放電ノイズ、放射電磁界ノイズ、伝導ノイズを検出する各センサにより、各ノイズの発生を検出するとともに、検出したノイズのレベルをその発生時刻と一緒に記録することにより、静電気放電ノイズ以外のノイズも検出し記録する装置を実現可能とする。
すなわち、本発明の目的は、ノイズを原因とする電子機器の誤動作の対策に広く活用できるノイズ検知記録装置を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、以下の手段が考えられる。
すなわち、伝導ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力する第１ユニットと、放射電磁界ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力する第２ユニットと、放電ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力する第３ユニットと、各ユニットからの出力データを処理する処理装置と、与えられたデータを表示する表示装置と、データを記録するための記録装置とを備える。
そして、処理装置は、各ユニットからの出力データを受けとって、前記表示装置に与える処理、および、各ユニットからの出力データを受けとって、前記記録装置に記録する処理を行なうノイズ検知記録装置である。
また、さらに、温度を検出し、検出した値に応じたデータを出力する温度検出ユニットと、湿度を検出し、検出した値に応じたデータを出力する湿度検出ユニットとを設け、前記処理装置は、さらに、温度検出ユニットおよび湿度検出ユニットから出力されるデータを処理するノイズ検知記録装置も考えられる。
また、以下のような態様も考えられる。
すなわち、さらに、時刻を把握するための時刻計測装置を設け、前記処理装置は、さらに、第１ユニット、第２ユニット、および第３ユニットのいずれかからの、出力データを受けとった場合、前記時刻計測装置によって、受信時刻を検出し、また、温度検出ユニットおよび湿度検出ユニットから、温度および湿度データを受け取り、出力データと、受信時刻と、温度および湿度データとを一組のデータにして、前記記録装置に記録する処理を行なうノイズ検知記録装置である。
この際、処理装置が、前記一組のデータを表示装置に与え、一組のデータを表示させる処理を行なうノイズ検知記録装置も考えられる。
第１ユニットによって、伝導ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力し、また、第２ユニットによって、放射電磁界ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力する。さらにまた、第３ユニットによって、放電ノイズを検出し、検出したノイズのレベルに応じたデータを出力する。
そして、処理装置は、各ユニットからの出力データを受けとって、表示装置に与える処理を行なう。これによって、出力データは、表示装置に表示される。
また、処理装置は、各ユニットからの出力データを受けとって、記録装置に記録する。
なお、温度検出ユニットによって検出した温度の値に応じたデータと、湿度検出ユニットによって検出した湿度の値に応じたデータとを、前記第１ユニット、２ユニット、３ユニットからの出力データとともに、処理装置が受けとり、温度および湿度データも、あわせて表示、記録しておくのが好ましい。
さらに、処理装置は、第１ユニット、第２ユニット、および第３ユニットのいずれかからの、出力データを受けとった場合、時刻計測装置によって、受信時刻を検出し、また、温度検出ユニットおよび湿度検出ユニットから、温度および湿度データを受け取り、出力データと、受信時刻と、温度および湿度データとを一組のデータにして、記録装置に記録する。
この際、処理装置が、前記一組のデータを表示装置に与え、一組のデータを表示させる処理を行なう。
なお、各ユニットからの出力レベルの変化が、所定値以上であるときのみ、処理装置を駆動することにより、不要データの収集を避け、装置の節電機能を実現する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にかかる装置の概略構成図である。
図２は、伝導ノイズ検出ユニットの構成図である。
図３は、放射電磁界ノイズ検出ユニットの構成図である。
図４は、放電ノイズ検出ユニットの構成図である。
図５は、本発明にかかる装置の詳細な構成図である。
図６は、本装置の基本動作を説明するフローチャートである。
図７は、ノイズデータ格納処理を説明するためのフローチャートである。
図８は、検出ユニットから送られてくるデータ構成の説明図である。
図９は、装置の動作説明図である。
図10は、放電ノイズ検出ユニットの構成図である。
図11は、放電ノイズの測定結果レポートの説明図である。
図12は、静電気放電識別回路の詳細な構成図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明にかかる実施例を、図面を参照しながら説明する。
まず、理解の容易化を図るため、本装置の概略構成を説明し、その後、各構成要素について説明していき、最後に、フローチャートおよび本装置の詳細構成を参照しつつ、その動作を説明していく。
まず、図１に本発明にかかる装置の概略構成例を示す。
本装置は、伝導ノイズ検出ユニット100と、放射電磁界ノイズ検出ユニット110と、放電ノイズ検出ユニット132と、温度湿度検出ユニット134と、本体ユニット140とを有して構成される。
伝導ノイズ検出ユニット100は、高周波電流プローブ104と、伝導ノイズ検出部102とを有して構成され、高周波電流プローブ104によって、測定対象物である被測定ケーブル等を流れる高周波電流を検出し、検出した電流データに対して伝導ノイズ検出部102が所定の処理を行ない、光インターフェイスを介して、処理データを、本体ユニット140が備えるマイクロコンピュータ120に伝送する。
放射電磁界ノイズ検出ユニット110は、電界の強度を検出する電界センサ114と、放射電磁界ノイズ検出部112とを有して構成され、電界センサ114が検出した電界強度データに対して、放射電磁界ノイズ検出部112が所定の処理を行ない、光インターフェイスを介して、処理データを、本体ユニット140が備えるマイクロコンピュータ120に伝送する。
放電ノイズ検出ユニット132は、放電による電荷の急激な移動が生成する電磁界を受信する静電気放電検出アンテナ116と、静電気放電レベルを検出する静電気放電検出部118とを有して構成され、この静電気放電検出部118が検出したデータは、本体ユニット140が備えるマイクロコンピュータ120に伝送される。
温度湿度検出ユニット134は、温度、湿度を検出するセンサーである湿度センサ126、温度センサー128と、これらセンサーからの出力信号を、入力信号として、所定の処理を行なった処理データを、本体ユニット140が備えるマイクロコンピュータ120に伝送する温湿度検出部130とを有して構成される。
なお、図示しないが、放電ノイズ検出ユニット132とマイクロコンピュータ120との接続線、および、温度湿度検出ユニット134とマイクロコンピュータ120との接続線を、光ケーブルで接続してもよいのは、言うまでもない。
本体ユニット140は、マイクロコンピュータ120と、データを記録しておくためのPCカード122と、表示部124とを有して構成される。
なお、マイクロコンピュータ120は、通常、MPUとROM（図示せず）とを、少なくとも備えており、MPUは、ROM内に、予め格納されているプログラムにしたがって、所定の処理を行なう。
その処理内容としては、各ユニットから送られてくるデータを受け付け、PCカードに記憶する処理（PCカードへのデータの記憶を行なうドライバ装置は、図示せず）や、受けとったデータを表示部124に表示させる処理等を行なう。なお、詳細な処理内容については、後に述べる。
利用者は、入力装置から指示を与えることにより、PCカード内の記録データを、表示部124に表示させることが可能な構成にしておく。また、他の種類の指示に対しても、対応する処理が行なわれるように、ROMに内蔵しておくプログラムを作成しておけば良い。
また、利用者は、PCカードを本装置から引き抜いて、他のパーソナルコンピュータ等が備えるドライバ装置にそのPCカードに装着し、記録データを読み出して分析作業を行なっても良い。
ところで、表示部124は、例えば、液晶ディスプレイ、小型CRT、EL装置等によって実現され、表示部124の表示面のみを外側に露出した状態で、各構成要素は、通常、電磁波の遮蔽機能を有する筐体に内蔵されている。特に外観図は示さないが、小型の装置構成で、可搬性に富む装置を実現できる。
なお、図１には示さないが、時計等の時刻検出装置を備えた構成にしておき、各ユニットから送られてくるデータを、記録、表示する際に、データの受信時刻をあわせて記録、表示する構成にしておくのが好ましい。
次に、図２を参照して、図１に示した伝導ノイズ検出ユニット100の構成について説明する。
図２に示す伝導ノイズ検出ユニット100は、高周波電流変成器（HFCT）202と、減衰器204、206と、ローパスフィルタ208と、ハイパスフィルタ209と、正極性ピーク検波回路210と、負極性ピーク検波回路212と、加算器214と、レベル比較器216と、割込み発生保持回路218と、MPU220と、LED222と、を有して構成されている。なお、MPU220は、図示しないROMに、予め内蔵されているプログラムにしたがって動作を行なう。
また、電源としては、不要なノイズが発生されないように、電池を用い、電池電圧を、DC/DC変換器240にて所望の直流電圧に変換した電圧を、所望の場所に供給する構成にしている。電池電圧監視用の信号がMPU220に入力されており、電池電圧が低下し、検知データが不正確になるおそれがある状態にあることを、ステータス信号としてマイクロコンピュータ側に伝える。
なお、スイッチS1a、S1b、S2a、S2bは、例えば、マニュアル操作で切り替え可能なように、筐体表面に備えたデイップスイッチにより操作可能な構成にしておけば良い。
以下、この伝導ノイズ検出ユニット100の動作について述べる。
高周波電流変成器（HFCT）202は、非接触で、被測定物である電源線、信号線等の各種データ線に流れる高周波電流に応じた電圧を誘起する。この誘起電圧は、スイッチS1a、およびこれに連動して切り替わるS1bの選択により、減衰器204（1:1の減衰）あるいは減衰器206（10:1の減衰）によって、減衰される。
なお、スイッチS1a、スイッチS1bおよび減衰器204、206は、測定範囲を拡張するために設けたもので、その構成段数と減衰比は適宜選択できる。
減衰された電圧は、ローパスフィルタ208によりフィルタリングされ、さらに、必要な場合、スイッチS2aおよびこれに連動して切り替わるS2bによって、ハイパスフィルタ209によってフィルタリングされる。なお、ローパスフィルタ−208は、伝導ノイズ検出ユニットの仕様として定めた測定周波数範囲の上限周成数を越える信号成分を、除去するために設けたものである。また、ハイパスフィルタ209およびスイッチS2a、S2bは測定周波数範囲の下限周波数を切り換えて使用できるように構成したものである。各フィルタの特性は、回路設計段階で、最適な特性となるように定めておく。
次に、信号は、正極性ピーク検波回路210と、負極性ピーク検波回路212に入力され、それぞれの回路において、誘起電圧の正極性ピーク、負極性ピークが検出される。
加算器214は、正極性ピークと負極性ピークとを合成する。
レベル比較器216は、予め定めた複数個の基準レベルに対する比較器を備えていて、入力された合成結果が、まず、いずれかの比較器に対する基準レベルよりも大きいか否かについて判定する。入力された合成レベルが、１個の基準レベルを越えているとき、この基準レベルに対応するパルス信号を出力する。また、複数個の基準レベルを越えているとき、それらのうち最も大きな基準レベルに対応するパルス信号を出力する。なお、このパルス信号は、基準レベルの大きさにしたがって、そのパルス幅や、パルス数を増加する構成も考えられるが、当該基準レベルに対応する値のデジタルデータに変換して出力することが好ましい。
パルス信号を受け取った割込み発生保持回路218は、MPU220に対して割込み信号を送り、これに応答してMPU220は割込み処理を行なう。
なお、検出（ノイズ）レベルが変化したときのみ、データを本体ユニット側に送信する構成にしておけば良い。
MPU220は、レベル比較器216の出力パルスに対応したデジタルデータを、シリアルで送信する。シリアル送信する場合、LED222によって電光（E/O）変換してデータを送信する。なお、MPU220は、図８で示すように、自分のユニットのIDナンバーと、ユニット電源電圧の状態およびスイッチS1a、S1b、S2a、S2bの設定状態を表すステータスと、検知レベルとからなるデータを、本体ユニットのマイクロコンピュータ側に送信する。
以上の動作によって、伝導ノイズレベルのデータを検出し、送信することができる。
なお、基準レベルを複数設定しておき、ある基準レベルを越えたデータのみを本体ユニット側に送信する構成にしたことにより、あるサンプリング時間でサンプリング収集したすべての伝導ノイズのデータを、本体ユニット側に送信する必要がなくなり、処理速度の向上や節電能力の向上につながる。
次に、図３を参照して、図１に示した放射電磁界ノイズ検出ユニット110の構成について説明する。
図３に示す放射電磁界ノイズ検出ユニット110は、広帯域アンテナ301と、検波用ダイオード304と、差動増幅器302と、加算器306、レベル比較器308と、割込み発生保持回路310と、CPU316と、ROM、RAM312と、クロック回路314、LED318と、を有して構成されている。なお、CPU316は、ROM312に、予め内蔵されているプログラムにしたがって動作を行なう。また、CPU316は、クロック回路314により供給されるクロック信号に同期して動作する。
放射電磁界ノイズ検出ユニット110の電源としては、不要なノイズが発生されないように電池を用い、その電池電圧をDC/DC変換器320にて所望の直流電圧に変換した電圧を、所望の場所に供給する構成にしている。なお、電池電圧監視用の信号がCPU316に入力されており、電池電圧が低下し、検知データが不正確になるおそれがある状態にあることを、ステータス信号としてマイクロコンピュータ側に伝えるようにしておく。
広帯域アンテナ301は、エレメントの中心に絡電点をもつ左右（図５では上下）対称の円筒状アンテナであり、エレメントに使用する円筒には損失が極めて少ない良導体を用い、円筒の長さと直径の比を適度にとることによって広帯域化している。また、検波用ダイオード304は、広帯域アンテナ301の給電点に直付けしてある。検波用ダイオード304で検波された信号は、抵抗とコンデンサからなる一種のフィルタ回路によって不要な高周波成分が除去されて直流信号となり、差動増幅器302に入力される。
以下、放射電磁界ノイズ検出ユニット110の動作について述べる。
本実施例によれば、広帯域アンテナ301と、検波用ダイオード304と、抵抗とコンデンサからなるフィルタ回路と、差動増幅器302によって、電磁波の電界強度の１軸（Ｘ軸）方向の成分のみの大きさに応じた電圧が出力される電界センサを構成している。図示省略しているが、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向に対しても、同様の構成の電界センサを設けている。
各軸に対応した電界センサの出力電圧は、加算器306によって、ベクトル合成される。その結果、加算器306の出力には、各軸の電界強度レベルをベクトル合成した絶対値に相当する電圧、すなわち、如何なる偏波面を持つ放射電磁界ノイズに対しても均等な電界強度レベルが得られる。
なお、加算器306は、測定対象となる放射電磁界ノイズの波源の偏波面に対する均等性を犠牲にしても、回路の消費電力やコストを優先した回路構成として、各軸の値を相加平均した値を電界強度レベルとする回路構成も考えられる。
レベル比較器308は、予め定めた複数個の基準レベルに対する比較器を備えていて、入力された合成結果が、まず、いずれかの比較器に対する基準レベルよりも大きいか否かについて判定する。入力された合成レベルが、１個の基準レベルを越えているとき、この基準レベルに対応するパルス信号を出力する。また、複数個の基準レベルを越えているとき、それらのうち最も大きな基準レベルに対応するパルス信号を出力する。なお、このパルス信号は、基準レベルの大きさにしたがって、そのパルス幅や、パルス数を増加する構成も考えられるが、当該基準レベルに対応する値のデジタルデータに変換して出力することが好ましい。
パルス信号を受け取った割込み発生保持回路310は、CPU316に対して、割込み信号を送り、これに応答してCPU316は割込み処理を行なう。
なお、検出（ノイズ）レベルが変化したときのみ、データを本体ユニット側に送信する構成にしておけば良い。
CPU316は、レベル比較器308の出力パルスに対応したデジタルデータを、シリアルで送信する。シリアル送信する場合、LED318によってE/O変換してデータを送信する。なお、CPU316は、図８で示すように、自分のユニットのIDナンバーと、ユニット電源電圧の状態を示すステータスと、検知レベルとからなるデータを、本体ユニット140のマイクロコンピュータ側に送信する。
以上の動作によって、放射電磁界ノイズレベルのデータを検出し、送信することができる。
なお、基準レベルを複数設定しておき、ある基準レベルを越えたデータのみを本体ユニット側に送信する構成にしたことにより、あるサンプリング時間でサンプリング収集したすべての放射電磁界ノイズのデータを本体ユニット側に送信する必要はなくなり、処理速度の向上や節電能力の向上につながる。
次に、図４を参照して静電気等の放電ノイズを検出する放電ノイズ検出ユニット132について、簡単に説明する。
本放電ノイズ検出ユニット132は、モノポールアンテナ402と、正極性検知回路404と、負極性検知回路406と、静電気放電識別回路421と、CPU420とを有して構成される。
さらに、正極性検知回路404は、パルス増幅回路408と比較回路410とを備えており、また、負極性検知回路406は、パルス増幅回路412と比較回路414とを備えている。
また、このユニットの電源としては、不要なノイズが発生されないように電池を用い、その電池電圧を、DC/DC変換器416にて所望の直流電圧に変換した電圧を、所望の場所に供給する構成にしている。なお、電池電圧監視用の信号が、CPU416に入力されており、電池電圧が低下し、検知データが不正確になるおそれがある状態にあることを、ステータス信号として、マイクロコンピュータ側に伝えるようにしておくのが好ましい。
以下、放電ノイズ検出ユニット132の動作について述べる。
モノポールアンテナ402には、静電気放電を含む放電によって生じた過渡的な電磁波の電界強度の強度変化に応じた電圧が誘起される。
そして、パルス増幅回路408、412は、それぞれ、その誘起電圧を正負極性各々別個に増幅する。さらに、比較回路410は、予め定めた複数個の基準レベルに対する比較器を備えていて、入力されたパルス増幅回路408の出力が、まず、いずれかの比較器に対する基準レベルよりも大きいか否かについて判定する。入力されたパルス増幅回路408の出力が１個の基準レベルを越えているとき、この基準レベルに対応するパルス信号を出力する。また、複数個の基準レベルを越えているとき、それらのうち最も大きな基準レベルに対応するパルス信号を出力する。なお、このパルス信号は、基準レベルの大きさにしたがって、そのパルス幅や、パルス数を増加する構成も考えられるが、当該基準レベルに対応する値のデジタルデータに変換して出力することが好ましい。
以上は、正極性のパルスに対する動作であるが、パルス増幅回路412、比較回路414により、負極性のパルスに対しても同様な動作を行なう。
静電気放電識別回路421は、次のような働きをする。すなわち、比較回路410、414の出力を入力してから所定時間が経過するまでに次の入力が生じないとうい条件に合致した入力だけを、放電のうち静電気放電に起因する放電とみなす。逆に、上述の条件に合致しない放電を静電気放電以外に起因する放電とみなす。これにより、両放電を識別するためのデータを生成し、本体ユニット側に送信し、当該データの記録や表示を行なわせることが可能である。これによって分析時の便宜に供する。
なお、CPU420は、図８で示すように、自分のユニットのIDナンバーと、ユニット電源電圧の状態を示すステータスと、検知レベルとからなるデータを、マイクロコンピュータ側に送信する。
以上の動作によって、放電ノイズレベルのデータを検出し、送信することができる。
なお、基準レベルを複数設定しておき、ある基準レベルを越えたデータのみを本体ユニット側に送信する構成にしたことにより、あるサンプリング時間でサンプリング収集した、すべての放電ノイズのデータを、本体ユニット側に送信する必要がなくなり、処理速度の向上や節電能力の向上につながる。
また、各ユニットは、検出するデータが所定値以上変化したときのみ、該検出データをデジタル変換して出力する構成も考えられる。
すなわち、各ノイズの大きさを、複数のレベルを想定して分類し、ノイズデータのレベル変化が生じた場合にのみ、当該ノイズが越えたレベルのうち最も大きなレベルをデジタル変換したデジタル信号を、本体ユニット側に送信することにより、扱うデータ量を大幅に低減することができる。
図10に、放電ノイズ検出ユニット132のさらに具体的構成例を示す。この回路は、正極性および負極性の両方のノイズについて、それぞれ４レベルの検出を行うものである。ノイズによりモノポールアンテナ402に誘起された電圧は、デバイダ403を介して正極性検知器404と負極性検知器406に入力される。正極性検出器404は、直列接続された正極性バッファ増幅器4041、正極性パルス増幅器4042、4043、4044を有するとともに、これらの各増幅器の出力端にそれぞれ接続された＋４レベルラッチ4045、＋３レベルラッチ4046、＋２レベルラッチ4047、＋１レベルラッチ4048を有する。これらの各増幅器が図４のパルス増幅回路408に相当し、各レベルラッチが図４の比較回路410に相当する。正極性のノイズが第１の基準レベル以下の場合には、レベルラッチ4045〜4048のいずれも出力（論理１信号）を発生しない。第１の基準レベルを超えると、多段で増幅された最終段のパルスを受ける＋１レベルラッチ4048でのみ出力が発生する。正極性のノイズが第２の基準レベルを超えると、＋１レベルラッチ4048に加えて、＋２レベルラッチ4047でも出力が発生する。さらにノイズが大きくなるにつれて、順次、＋３レベルラッチ4046、＋４レベルラッチ4045が出力を発生する。レベルラッチ4045〜4048の各出力はプライオリティーエンコーダ419に入力され、論理１信号を発生しているレベルラッチのうち、最も上位（図では左側）の論理１信号が検出される。
増幅器4061〜4064とレベルラッチ4065〜4068の働きは、正極性ノイズではなく負極性のノイズに対するものである以外は、増幅器4041〜4044、レベルラッチ4045〜4048と同様である。
このように、多段の増幅器を使用することにより、比較回路として機能する各レベルラッチには同一の構成を採用することができる。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。
図12は、静電気放電識別回路421の詳細構成例を示す。図中、静電気放電識別回路の入力は、正極性検知回路404（図10では＋１レベルラッチ4048）の出力である信号PL1−Ｎまたは負極性検知回路406（図10では−１レベルラッチ4064）の出力である信号NL1−Ｎで、それぞれレベル±１（第１の基準レベルを越える電界強度の急変）に対応したパルス幅１μｓのパルスである。静電気放電識別回路421は、上記の信号のリーディングエッジ（静電気放電による電界強度の急変を１回検知したことを示す）から次のPL1−ＮまたはNL1−Ｎのリーディングエッジまでに1ms以上経過しているかという静電気放電の識別条件に合致しているか否かを調べる。1ms以上経過というのは、静電気放電ならば繰り返して何回も生じない（すなわち単発である）ことを考慮した条件である。
PL1−ＮまたはNL1−Ｎのリーディングエッジによって単安定マルチバイブレータMM1、２のＱ出力が1msのあいだ真となる。PL1−ＮまたはNL1−Ｎはリーディングエッジから１μｓ後に偽となる。静電気放電ならば単発性のパルスなので、単安定マルチバイブレータのＱ出力が真となっている間には次の放電は発生しない。したがって、アンテナに入力された誘起電圧が静電気放電に起因するものではないことをCPU420へ知らせるBURST−Ｎの信号は偽出力となる。CPU420は、この放電を静電気放電によるものとして、検知した結果をマイクロコンピュータ120へ伝送する。これを受信したマイクロコンピュータ120は、例えば図11に示すような形式で、静電気放電レベル及び静電気放電発生時刻を記録および表示することができる。また、CPU420は、各回路にリセット信号DETRET−Ｎを出力して次の静電気放電の検知に備える。これに対し、静電気放電以外の放電では放電回数は継続して複数回であるから、単安定マルチバイブレータのＱ出力が真となっている1msの間に次の放電が発生し再びPL1−ＮまたはNL1−Ｎが真となる。その結果、PL1−ＮまたはNL1−ＮはＪ−Ｋ型フリップフロップ（FF1、２）のクロック入力に、単安定マルチバイブレータのＱ出力は同Ｊ−Ｋ型フリップフロップのＪ入力になっており、単安定マルチバイブレータのＱ出力が真の状態でクロック入力がリーディングエッジを迎えるとＪ−Ｋ型フリップフロップのＱの論理否定出力信号が真となり、BURST−Ｎ信号は真出力となる。CPU420は検知した電界強度の急変は静電気放電以外によるものとして、各回路にリセット信号DETRST−Ｎを出力して次の静電気放電の検知に備える。BURST−Ｎ信号はDETRES−Ｎが出力されると偽出力に戻る。
図１に示した装置の概略構成をさらに具体化した構成を図５に示す。図５では、ノイズの検出手段の他に、MPU524（図１におけるマイクロコンピュータ120に相当）のシステム周辺回路を詳細に示している。以下、本装置の構成を説明する。
まず、図面左側に配置する各種検出ユニット部に関する構成について説明する。これらは、基本的には、図１に示した各検出ユニット100、110、132、134と同様である。
放電ノイズ検出ユニット504は、インターフェイス514を介してMPU524のアナログデータ入力端子に送られる。なお、MPU524は、内蔵A/D変換器を備え、入力される温度、湿度のアナログデータをデジタルデータに変換する。
インターフェイス514は、放電ノイズ検出ユニット504からデータが送られてきたとき、「ESDdetect」信号を出力する。
放射電磁界ノイズ検出ユニット506は、光ケーブルで接続されている外部センサーインターフェイス（１）516を介して、MPU524に接続されており、この外部センサーインターフェイス（１）516を介して、MPU524とデータのやりとりを行なう。
外部センサーインターフェイス（１）516は、放射電磁界ノイズ検出ユニット506からデータが送られてきたとき、「EN1detect」信号を出力する。
伝導ノイズ検出ユニット507は、光ケーブルで接続されている外部センサインターフェイス（２）518を介して、MPU524に接続されており、この外部センサーインターフェイス（２）518を介して、MPU524とデータのやりとりを行なう。
外部センサーインターフェイス（２）518は、伝導ノイズ検出ユニット507からデータが送られてきたとき、「EN2detect」信号を出力する。
温度センサー510、湿度センサー512から出力される温度、湿度データは、インターフェイス（３）520を介して、MPU524のアナログデータ入力端子に送られる。なお、MPU524は、内蔵A/D変換器を備え、入力される温度、湿度のアナログデータをデジタルデータに変換する。
次に、マイクロコンピュータの構成について説明する。
MPU524は、内蔵ROM526、内蔵RAM528を備えている。
内蔵ROM526には、予め作成されたプログラムが内蔵されており、MPU524は、該プログラムにしたがって動作を行なう。また、内蔵RAM528は、スタック格納エリアやワークエリアとして使用される。
入力装置としてのキーボードが、キーボードインターフェイス502を介して、MPU524と接続されており、MPU524は、キーボードのからの入力データを受信する。
なお、キーボードインターフェイス502は、キーボードによるデータ入力操作が行なわれたとき、「keypress」信号を出力する。
また、本装置の起動は、パワースイッチのオン動作によって行なわれる。メイン電池を電源とするパワーサプライ部522が、MPU524に電力を供給している。また、必要な箇所に、「＋５（Ｖ）」電源を供給している。
音を発する機能を有するサウンダー532を駆動するサウンドコントローラ530は、例えば、ある検出ユニットによってノイズが検出されたとMPU524が判断したとき、MPU524から起動信号を受け取って起動する。
PCカードコントローラ534は、MPU524からのノイズレベル、ノイズ種類情報や、時計の機能を有するリアルタイムクロック542からの時刻情報を受けとり、PCカード536に、受け取った情報を記録する。
また、これらの情報は、バスバッファー538を介して、LCD540に表示される。
次に、システム監視回路544について説明する。
システム監視回路544は、「＋5V」電源の電圧監視、MPU524のプログラム暴走監視・回復制御、節電のための制御、リアルタイムクロック542への電源の切り替え制御を行なう。
「＋5V」電源の電圧監視は、パワーサプライ部522からMPU524と周辺各部に供給する「＋5V」の電源電圧が、各部の回路を構成するICの正常動作を保証する電圧の範囲（例えば5V±５％）に入っているかを、常時監視する。もし、監視対象の電源電圧が、一瞬でも、ICの正常動作範囲から逸脱したことを検出した場合は、その瞬間から電源電圧が正常電圧に復帰して且つ所定の時間が経過するまでの間、MPU524に対してリセット信号（RES）を出力する。
MPU524のプログラム暴走監視・回復制御は、内蔵ROM526に格納されたプログラムと、システム監視回路544内部の暴走監視タイマー（通常、ワッチドッグタイマーと称する）との協調動作によって行われる。まず、内蔵ROM526に格納されたプログラムは、全ての動作フローにおいて、暴走監視タイマーの入力である「WDTtoggle」信号を所定時間（例えば1.6秒）以内にハイからローあるいはローからハイに変化させるよう、プログラムしておく。暴走監視タイマーは、「WDTtoggle」信号のレベル変化を常時監視していて、前記信号のレベル変化が所定時間以上経っても現われなかった場合、MPU524のプログラムが暴走したとして、MPU524に対してリセット信号（RES）を出力する。但し、MPU524が節電のため低消費電力モードになっているときには、MPU524から「standby」信号が出力されており、WDTtoggle」信号が変化しなくても、リセット信号（RES）を出力しない。
リアルタイムクロック542への電源の切り替え制御は、パワーサプライ部522より、「＋５（Ｖ）」が、リアルタイムクロック542に供給されている間は、リアルタイムクロックバックアップ用電池の電圧出力をストップさせておき、パワーサプライ部522より、「＋５（Ｖ）」が供給されなくなると、「＋Vbkup」により、リアルタイムクロックバックアップ電池の電圧をリアルタイムクロック542に出力し、リアルタイムクロック542を継続動作させる。なお、MPU524は、パワーサプライ部522から供給される電圧を監視して、メイン電池の電圧低下を検出している。
なお、リアルタイムクロック542は、ノイズなどによる不要な書替えを防ぐため、システム監視回路544からリアルタイムクロック542に出力される「RC enable」信号（アクティブロー）が、ロー状態である場合（「＋５（Ｖ）」が正確でかつ、MPUが暴走していない場合）のみMPU524からリード／ライトアクセスができる。
また、本実施例では、MPU524の有する機能の一つである低消費電力モードを利用して節電制御を行なっている。MPU524の低消費電力モードは、MPU524は、通電状態にあるが、動作タイミングを生成する水晶発振器（図示せず）を停止させるモードであり、MPU524は、CMOS回路で製造されているため、低消費電力モードで消費される電流は、リーク電流のみである。
MPU524は、各種ノイズの検出等のイベントが所定時間発生しないときには、自動的に低消費電力モードに移行する。低消費電力モードからの復帰は、上述した、「keypress」、「ESDdetect」、「EN1detect」、「EN2detect」の信号や、リアルタイムクロック542から１時間ごとに送られる信号である「onehour」信号が、システム監視回路544に入力されたときに行なわれる。
そして、これらの信号がシステム監視回路544に入力されたとき、システム監視回路544は、MPU524に対して、「wakeup」信号を出力し、MPU524は、低消費電力モードを解除する。
低消費電力モードの利用方法は以上のようになるが、もちろん、消費電力モードを利用しない構成も考えられる。
以下、本装置の基本動作をフローチャートを参照して説明する。
まず、図６に示すステップ500において、リアルタイムクロック542の時刻合わせを行なうか否かを判断する。リアルタイムクロック542の、LCD540への時刻表示や、時刻合わせは、キーボードからの入力する命令によって行なえる構成にしておく。
さて、ステップ500において、時刻合わせを不要と判断した場合（NO）には、ステップ504に移行し、それ以外の場合には、ステップ502において、時刻合わせを行なう。
次に、ステップ504において、ラップアラウンドモードを選択するか否かを決める。
このモードの選択は、キーボードから入力する命令によって行なえる構成にしておく。
ここで、ラップアラウンドモードとは、PCカードのデータ記録エリアが満杯になったときに、データ記憶エリアの先頭からデータを上書きしていくモードをいう。
ステップ504において、ラップアラウンドモードが選択されなかった場合には、ステップ508に移行し、それ以外の場合には、ステップ506においてラップアラウンドモードを選択する。
次に、ステップ508において、最後のデータを受信してから60秒経過したか否かを、MPU524が判断する。経過していない場合には、ステップ514に移行し、それ以外の場合には、ステップ510において、低消費電力モードに遷移する。
ステップ512では、各センサーからのデータが着信するのを待つウエイト状態になる。
その後、センサーからのデータが着信されれば、ステップ518において、ノイズデータの格納処理を行ない、ステップ520に進む。なお、本ノイズデータ格納処理については、後に、更に詳しく述べる。
また、ステップ514において、センサーからのデータが着信されたと判断されれば、ステップ518に移行し、それ以外の場合には、ステップ520に進む。
ステップ520では、キーボードを介して、測定終了キーが押されたか否かを判断し、当該キーが押されている場合には、測定を終了し、それ以外の場合には、ステップ508に移行する。
次に、図６におけるステップ518の詳細な処理内容を、図７を参照して説明する。
なお、以下の処理は、MPU524が、内蔵ROMに格納されているプログラムにしたがって行なう。
まず、ステップ702において、受信データのIDナンバーを参照し、当該データが放射電磁界ノイズに対するものか否かを判定する。もし、当該データが放射電磁界ノイズに対するデータであれば、ステップ706において、受信データは放射電磁界ノイズのデータであると把握し、そのノイズレベルを、データ中の検知レベルを参照して求める。それ以外の場合には、ステップ704に移行する。
ステップ704において、受信データのIDナンバーを参照し、当該データが伝導ノイズに対するものであるか否かを判定する。もし、当該データが伝導性ノイズに対するデータであれば、ステップ708において、受信データは伝導性ノイズのデータであると把握し、そのノイズレベルを、データ中の検知レベルを参照して求める。それ以外の場合には、ステップ710において、放電ノイズのデータであると把握し、そのノイズレベルを、データ中の検知レベルを参照して求める。
なお、各ノイズデータは、不定期で発生するが、短時間の間に連続して発生する場合や、複数の種類のノイズデータが同時に発生する場合もある。そこで、図６および図７の処理中に、オーバーランによる受信データの欠落が起こらないようにするハードウェアおよびソフトウェアの構成（例えば、バッファリング処理）を備えておくのが望ましい。
以上の処理によって、ノイズの種類、レベルが判別された。なお、本フローチャートでは記載していないが、ステータス情報を参照して、センサーユニット側の電池電圧が低下したと判断した場合に、測定を強制的に中止し、その旨を表示して、利用者に電池交換を促すようにしても良い。
次に、ステップ712において、リアルタイムクロック542によって、受信データに対する受信時刻を求める。
次に温度センサー510および湿度センサー512から、温度、湿度データを得る。
そして、ステップ716によって、ノイズの種類、レベル、時刻データ、温度、湿度データを、一組にして記録データを作成する。この様子を、図９に示す。なお、図９には図示していないが、記録データの信頼性を確保するために、記録データの１レコード毎にデータチェックコード（例えば、サムチェックコード）を付加しておくのが望ましい。
次に、ステップ718において、作成した記録データをPCカード536に格納する。
ステップ720では、データ格納アドレスポインタを更新し、次の記録データの格納に対する準備を行なう。このポインタの値は、PCカード536のデータ格納エリアとは別のエリアに格納しておけばよい。
次に、ステップ722において、データ格納アドレスポインタの値と、PCカードのデータ記録領域の最終アドレスとを比較し、データ記録領域に空きエリアが存在するか否かを調べる。空きエリアが存在する場合、本処理を終え（リターン）、図６に示すメインフローチャートに戻る。
一方、空きエリアが存在しない場合には、ステップ724において、ラップアラウンドモードが選択されているか否かを判定し、該モードが選択されていない場合には、空きエリアが存在しないため、強制的に測定を終了する。好ましくは、その旨、LCD540に表示して利用者に報知する。
また、ステップ724において、ラップアラウンドモードが選択されていると判断した場合、このモードではいわゆる上書きを許容するため、データ格納アドレスポインタをデータ格納エリアの先頭アドレスに更新して、本処理を終え（リターン）、図６に示すメインフローチャートに戻る。
以上のようにして、各種検出ユニットで検出したノイズレベルを、種類や、時刻情報等とともに、PCカードに記録することができる。フローチャートでは、表示処理について詳述していないが、例えば、検出データや、記録データ等の各種データを、適宜、表示させることも可能である。
本装置の利用者は、必要はデータを記録してあるPCカードを、他のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に装着し、記録データを読みだして、ノイズデータの分析作業を行なえることになる。もちろん、本装置の表示部に、記録データを表示させて、分析作業を行なうことが可能な構成とすることもできる。
以上述べてきたように、本発明によれば、ノイズを原因とする電子機器の誤動作の対策に広く活用できる、ノイズ検知記録装置を提供することが可能となる。
産業上の利用の可能性
以上述べてきたように、本発明は、強いレベルを有する各種のノイズが発生する環境下においても正常に動作することを条件として、不定期に発生する再現性の悪いノイズに対して、放電ノイズ、放射電磁界ノイズ、伝導ノイズを検出する各センサにより、各ノイズの発生を検出するとともに、検出したノイズのレベルを、その発生時刻と一緒に記録することにより、静電気放電ノイズ以外のノイズも検出し、記録する装置に利用可能である。
また、本装置によれば、各検出ユニットによって測定されたデータ総てを、本体ユニット側に伝送する必要がなく、ある基準値を越えたデータのみを検出データとして扱い、本体ユニット側に伝送するだけでよいため、データ処理の高速化や機器の節電を実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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