(57)【要約】【課題】波形測定器の測定精度を高める。【解決手段】測定対象の電圧を測定する電圧測定部と、電圧測定部が測定した電圧値と差分値とを対応付けた補正データを記憶した補正データ記憶部と、電圧測定部が測定対象物の電圧を測定すると、測定した電圧値に対応した差分値を補正データ記憶部から取得し、取得した差分値を測定した電圧値に加算することで測定した電圧値を補正する補正部とを備えた波形測定器。電圧測定部が測定した電圧値と、外部から入力した電圧値に対応する基準測定値との差分に基づいて補正データを作成し、補正データ記憶部に格納する補正データ生成部をさらに備えるようにしてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部が測定した電圧値と差分値とを対応付けた補正データを記憶した補正データ記憶部と、
前記電圧測定部が測定対象物の電圧を測定すると、測定した電圧値に対応した差分値を前記補正データ記憶部から取得し、取得した差分値を前記測定した電圧値に加算することで前記測定した電圧値を補正する補正部とを備えたことを特徴とする波形測定器。
【請求項２】
請求項１に記載の波形測定器であって、
前記電圧測定部が測定した電圧値と、外部から入力した前記電圧値に対応する基準測定値との差分に基づいて補正データを作成し、前記補正データ記憶部に格納する補正データ生成部をさらに備えたことを特徴とする波形測定器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の波形測定器であって、
測定対象の電流を測定する電流測定部をさらに備え、
前記補正データ記憶部は、前記電流測定部が測定した電流値と差分値とを対応付けた補正データをさらに記憶し、
前記補正部は、前記電流測定部が測定対象物の電流を測定すると、測定した電流値に対応した差分値を前記補正データ記憶部から取得し、取得した差分値を前記測定した電流値に加算することで前記測定した電流値を補正することを特徴とする波形測定器。
【請求項４】
請求項３に記載の波形測定器であって、
前記補正部によって補正された電圧値と電流値に基づいて電力を算出する電力算出部をさらに備えたことを特徴とする波形測定器。
【請求項５】
請求項３に記載の波形測定器であって、
前記電圧測定部は、電圧プローブを介して測定対象の電圧を測定し、
前記電流測定部は、電流プローブを介して測定対象の電流を測定することを特徴とする波形測定器。
【請求項６】
出力電圧値を変化させることができる電源と負荷とを備えた基準信号回路と、
前記負荷に生じる電圧を測定する波形測定器と、
前記負荷に生じる電圧を前記波形測定器よりも高い精度で測定し、前記波形測定器に出力する電力計とを備え、
前記波形測定器は、自身が測定した電圧値と、前記電力計から入力した電圧値との差分に基づいて補正データを作成する補正データ生成部を備えたことを特徴とする波形測定器補正データ作成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形測定器に関し、特に、波形測定器の高精度化に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルオシロスコープなどの波形測定器は、プローブを測定対象回路に取り付けて電圧、電流を測定し、測定波形を出力する。また、測定結果の電圧値と電流値とから電力を演算し、電力波形を出力することも行なわれている。波形測定器は、プローブを用いて回路中の任意の箇所の波形測定を行なうことができるため、特に、個別素子における過渡応答や不定期な波形変動等を測定するのに好適である。
【０００３】
図９は、従来の波形測定器の測定例を示す図である。本図の例では、回路３５０のスイッチング素子３６０を測定対象としている。このため、波形測定器３００は、電圧プローブ３１０をスイッチング素子３６０に並列に取り付けて電圧を測定し、電流プローブ３２０をスイッチング素子３６０に直列に取り付けて電流を測定する。電力は、電圧×電流で算出され、その値は、スイッチング素子３６０における電力損失となる。
【０００４】
測定結果の電圧、電流、電力は、表示画面３０１で波形を表示したり、データとしてＰＣ等の外部装置に出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４８０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、波形測定器は、個別素子における過渡応答や不定期な波形変動等を測定するのに好適である。しかしながら、波形測定器は、一般に、数％程度の誤差を有している。また、電圧プローブ、電流プローブとも数％程度の誤差を有している。このため、波形測定器の測定結果には、波形測定器自身の誤差と、プローブの誤差とが合算され、誤差の大きさが問題となっている。
【０００７】
一方で、電流値と電圧値とを測定して電力値を算出する高精度の電力計を用いることにより、測定結果の誤差を少なくすることができる。しかしながら、電力計は、回路全体における定常状態の電圧値、電流値あるいは電力値を測定するのに好適であり、個別素子における過渡応答や不定期な波形変動等を測定するのには向いていない。
【０００８】
このため、個別素子における過渡応答や不定期な波形変動等を高精度に測定できるようにすることが望まれている。そこで、本発明は、波形測定器の測定精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の波形測定器は、測定対象の電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部が測定した電圧値と差分値とを対応付けた補正データを記憶した補正データ記憶部と、前記電圧測定部が測定対象物の電圧を測定すると、測定した電圧値に対応した差分値を前記補正データ記憶部から取得し、取得した差分値を前記測定した電圧値に加算することで前記測定した電圧値を補正する補正部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の波形測定器は、測定値を、測定値に対応した差分値を用いて補正するようにしている。このため、測定結果の精度を高めることができる。
【００１１】
ここで、前記電圧測定部が測定した電圧値と、外部から入力した前記電圧値に対応する基準測定値との差分に基づいて補正データを作成し、前記補正データ記憶部に格納する補正データ生成部をさらに備えるようにしてもよい。
【００１２】
また、測定対象の電流を測定する電流測定部をさらに備え、前記補正データ記憶部は、前記電流測定部が測定した電流値と差分値とを対応付けた補正データをさらに記憶し、前記補正部は、前記電流測定部が測定対象物の電流を測定すると、測定した電流値に対応した差分値を前記補正データ記憶部から取得し、取得した差分値を前記測定した電流値に加算することで前記測定した電流値を補正するようにしてもよい。
【００１３】
このとき、前記補正部によって補正された電圧値と電流値に基づいて電力を算出する電力算出部をさらに備えることができる。また、前記電圧測定部は、電圧プローブを介して測定対象の電圧を測定し、前記電流測定部は、電流プローブを介して測定対象の電流を測定することができる。
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の波形測定器補正データ作成システムは、出力電圧値を変化させることができる電源と負荷とを備えた基準信号回路と、前記負荷に生じる電圧を測定する波形測定器と、前記負荷に生じる電圧を前記波形測定器よりも高い精度で測定し、前記波形測定器に出力する電力計とを備え、前記波形測定器は、自身が測定した電圧値と、前記電力計から入力した電圧値との差分に基づいて補正データを作成する補正データ生成部を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、波形測定器の測定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る波形測定器において補正データを作成する際の構成を示す図である。
【図２】波形測定器の機能構成を示すブロック図である。
【図３】波形測定器が補正データを作成する際の手順について説明するフローチャートである。
【図４】波形測定器における実際の波形測定手順について説明するフローチャートである。
【図５】基準測定値と波形測定器の測定値との差分算出を説明する図である。
【図６】補正前の電圧波形および電流波形と、補正後の電圧波形および電流波形の１例を示す図である。
【図７】シャント抵抗を用いた電流測定の例を示す図である。
【図８】カレントトランスを用いた電流測定の例を示す図である。
【図９】従来の波形測定器の測定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る波形測定器において補正データを作成する際の構成を示す図である。本図に示すように、波形測定器１０には、電圧プローブ１１と、電流プローブ１２とが接続されており、出力電圧値と周波数とを任意に変化させることができる交流電源と負荷とを備えた基準信号回路３０の電圧と電流とを測定するようになっている。
【００１８】
また、波形測定器１０とは別に、電力計２０が基準信号回路３０の電圧と電流とを同時に測定するようになっている。電力計２０は、波形測定器１０よりも高精度の測定が可能であり、その測定値は、基準測定値として波形測定器１０に出力される。これにより、波形測定器補正データ作成システムが構成される。
【００１９】
このような構成において、波形測定器１０は、自身が測定した基準信号回路３０の電圧値および電流値と、電力計２０が測定した基準信号回路３０の電圧値および電流値とから補正データを作成する。この際に、基準信号回路３０の交流電源を操作し、電圧値、電流値毎に補正データを作成できるようにする。また、さらに周波数毎に補正データを作成するようにしてもよい。この場合、基準信号回路３０の交流電源は、直流も出力できるものを用いることが望ましい。
【００２０】
そして、波形測定器１０による実際の測定時においては、波形測定器１０自身が補正データを用いて測定値を補正する。これにより、波形測定器１０の測定精度が高められることになる。
【００２１】
図２は、波形測定器１０の機能構成を示すブロック図である。本図に示すように、波形測定器１０は、電圧測定部１１０、電流測定部１２０、電力算出部１３０、波形出力部１４０、基準測定値入力部１５０、補正データ生成部１６０、補正データ記憶部１７０、補正部１８０を備えている。
【００２２】
電圧測定部１１０は、電圧プローブ１１が接続され、対象回路、対象素子等の電圧を測定する。電流測定部１２０は、電流プローブ１２が接続され、対象回路、対象素子等の電流を測定する。
【００２３】
基準測定値入力部１５０は、補正データ作成時に電力計２０から基準測定値を入力する。基準測定値は、電力計２０が測定した電圧値と電流値とを含んでいる。
【００２４】
補正データ生成部１６０は、波形測定器１０が測定した測定値と、基準測定値との差に基づいて補正データを生成する。これらの測定値は同時に測定されたものである。より具体的には、補正データは、電圧補正データと電流補正データとを含んでおり、補正データ生成部１６０は、電圧測定部１１０の測定電圧と基準測定値の電圧値との差分に基づいて電圧補正データを生成する。電圧補正データは、電圧測定部１１０の測定電圧に対応させて作成し、さらに、周波数毎に作成するようにしてもよい。
【００２５】
また、補正データ生成部１６０は、電流測定部１２０の測定電流と基準測定値の電流値との差分に基づいて電流補正データを生成する。電流補正データは、電流測定部１２０の測定電圧に対応させて作成し、さらに、周波数毎に作成するようにしてもよい。
【００２６】
補正データ生成部１６０が生成する補正データは、電圧測定部１１０および電流測定部１２０の有する誤差に加え、電圧プローブ１１および電流プローブ１２の有する誤差も含んだ値となっている。このため、実際の測定時においては、電圧プローブ１１および電流プローブ１２の有する誤差も含めて補正されることになる。
【００２７】
補正データ生成部１６０は、補正データを作成すると補正データ記憶部１７０に格納する。ここで、補正データ記憶部１７０は、不揮発性の記憶領域である。
【００２８】
補正部１８０は、波形測定器１０における実際の測定時に、補正データ記憶部１７０に格納されている補正データを参照して、電圧測定部１１０の測定電圧値および電流測定部１２０の測定電流値を補正する。補正データは、電力計２０の測定値と波形測定器１０の測定値との差分であるため、補正部１８０は、波形測定器１０の測定値に対して、対応する補正データを加算することで補正を行なう。
【００２９】
電力算出部１３０は、補正部１８０が補正した電圧値および電流値に基づいて電力を算出する。波形出力部１４０は、電力算出部１３０が算出した電力の波形、補正部１８０が補正した電圧値および電流値の波形等を表示画面に表示したり、データとしてＰＣ等の外部に出力したりする。
【００３０】
次に、図３のフローチャートを参照して、波形測定器１０が補正データを作成する際の手順について説明する。補正データの作成は、例えば、出荷前の調整時や、サービスマンによるメンテナンス時等に行なうようにする。あるいは、波形測定器１０および電力計２０を用意して、ユーザが適宜行なうようにしてもよい。さらには、波形測定器１０に電力計２０および基準信号回路３０を内蔵させて、波形測定器１０が自動的に行なうようにしてもよい。
【００３１】
補正データを作成する際には、波形測定器１０の電圧プローブ１１と電流プローブ１２を基準信号回路３０に取り付け、さらに、電力計２０を基準信号回路３０に取り付ける（Ｓ１０１）。
【００３２】
そして、基準信号回路３０の交流電源に基準信号を発生させる（Ｓ１０２）。基準信号は、例えば、小さい電圧値から順次大きな電圧値に変化させるようにすることができ、この場合、まず変化範囲で最も小さな電圧値に設定し、処理を繰り返す毎に電圧値を上げていくようにする。また、周波数も変化させる場合には、例えば、まず直流に設定し、順次周波数を上げていくようにする。
【００３３】
そして、設定された基準信号で、波形測定器１０および電力計２０で同時に電圧と電流とを測定する（Ｓ１０３）。波形測定器１０の基準測定値入力部１５０は、電力計２０が測定した電圧値と電流値とを、基準測定値として取り込む（Ｓ１０４）。
【００３４】
基準測定値を取り込むと、補正データ生成部１６０は、電圧と電流それぞれについて、基準測定値と波形測定器１０の測定値との差分を算出し、波形測定器１０の測定値と対応付けて記憶する（Ｓ１０５）。
【００３５】
図５は、基準測定値と波形測定器１０の測定値との差分算出を説明する図である。本図では、電圧値を例に、波形測定器１０の測定電圧値を横軸に、基準測定値の電圧値を縦軸に示している。このため、図中の４５度の点線は基準測定値と波形測定器１０の測定値との差分が０の線である。
【００３６】
本図の例では、波形測定器１０の測定電圧値がＶａのとき、基準測定値の電圧はＶＡであり、差分はＤａとなっている。また、波形測定器１０の測定電圧値がＶｂのとき、基準測定値の電圧はＶＢであり、差分はＤｂとなっており、波形測定器１０の測定電圧値がＶｃのとき、基準測定値の電圧はＶＣであり、差分は−Ｄｃとなっている。いずれも、交流電源の周波数はｆａとしている。
【００３７】
以上の基準信号発生（Ｓ１０２）から差分取得（Ｓ１０５）までの処理を、基準信号の電圧値を変化させながら繰り返し行なう（Ｓ１０６：Ｎｏ）。周波数毎に補正データを作成する場合には、さらに周波数毎に繰り返し行なう。
【００３８】
補正データの作成範囲内の基準信号で処理を終えると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、処理（Ｓ１０５）で記憶した差分に基づいて補正データを作成する（Ｓ１０７）。補正データは、電圧、電流毎に作成し、例えば、波形測定器１０の測定電圧値毎の差分、測定電流値毎の差分をテーブル形式で表わしたものとすることができる。差分に直流成分が含まれている場合には、直流オフセット成分等に分解してもよい。また、波形測定器１０の測定値が離散的な場合には、差分値の補間処理を行なうようにしてもよい。
【００３９】
補正データ生成部１６０は、補正データを作成すると、作成した補正データを補正データ記憶部１７０に格納して（Ｓ１０８）、本処理を終了する。
【００４０】
次に、波形測定器１０における実際の波形測定手順について図４のフローチャートを参照して説明する。実際の波形測定の際には、電力計２０および基準信号回路３０は不要である。
【００４１】
まず、波形測定器１０に接続された電圧プローブ１１および電流プローブ１２を、測定対象回路あるいは測定対象素子等に取り付ける（Ｓ２０１）。そして、電圧測定部１１０および電流測定部１２０が、それぞれ電圧、電流を測定する（Ｓ２０２）。これらの測定値は、自身の誤差およびプローブの誤差を含んだものである。
【００４２】
これらの誤差を含んだ測定値に対して、補正部１８０が補正データ記憶部１７０に格納されている補正データを参照して、補正を行なう（Ｓ２０３）。補正は、測定電圧値および測定電流値の双方に対して行ない、いずれも補正データから測定値に対応した差分値を取得して、測定値に加算することで行なうことができる。
【００４３】
例えば、図５に示した差分値が記録されている場合、電圧測定部１１０の測定結果がＶｂであれば、差分値はＤｂであるから、補正後の電圧値は、Ｖｂ＋Ｄｂとなる。同様に、電圧測定部１１０の測定結果がＶｃであれば、差分値は−Ｄｃであるから、補正後の電圧値は、Ｖｃ−Ｄｃとなる。
【００４４】
補正データが周波数毎に作成されている場合には、測定対象を流れる信号周波数に対応した補正データを用いて補正を行なうようにしてもよいし、測定値を周波数成分に分解し、周波数成分毎に補正を行なうようにしてもよい。
【００４５】
補正部１８０が補正値を算出すると、電力算出部１３０は、補正後の電圧値と電流値とを用いて電力を算出する（Ｓ２０４）。そして、波形出力部１４０が、必要に応じて補正後の電圧波形、補正後の電流波形、算出された電力波形を出力する（Ｓ２０５）。どのような形態で出力するかは、ユーザの指示に従うものとする。
【００４６】
以上の電圧・電流測定（Ｓ２０２）から波形出力（Ｓ２０５）までの処理を測定終了まで繰り返す（Ｓ２０６）ことで、波形測定器１０は、精度の高い測定結果を出力することができる。
【００４７】
図６は、補正前の電圧波形および電流波形と、補正後の電圧波形および電流波形の１例を示す図である。波形測定器１０では、精度の高い電力計２０の測定値を基準に補正データを作成し、この補正データを用いて測定値を補正しているため、測定結果の精度を高めることができる。
【００４８】
なお、測定結果に対する補正ではなく、補正データを用いて、電圧測定部１１０および電流測定部１２０をあらかじめ校正しておき、校正された電圧測定部１１０および電流測定部１２０の測定結果の波形を出力するようにしてもよい。この場合も波形測定器１０の測定結果の精度を高めることができる。
【００４９】
また、上記の例では、電流測定部１２０に電流プローブ１２を接続して電流値を測定するようにしていたが、電流に対応した電圧値を測定することで電流値を取得するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、電流測定箇所にシャント抵抗３１を挿入し、電圧プローブ１３と図示しない電圧測定部とを用いてシャント抵抗３１による電圧降下を測定することで、電流値を取得するようにしてもよい。
【００５０】
あるいは、図８に示すように、電流測定箇所にカレントトランス３２を挿入し、電圧プローブ１３と図示しない電圧測定部とを用いてカレントトランス３２の２次コイル側に接続された抵抗３３による電圧降下を測定することで、電流値を取得するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…波形測定器
１１…電圧プローブ
１２…電流プローブ
１３…電圧プローブ
２０…電力計
３０…基準信号回路
３１…シャント抵抗
３２…カレントトランス
３３…抵抗
１１０…電圧測定部
１２０…電流測定部
１３０…電力算出部
１４０…波形出力部
１５０…基準測定値入力部
１６０…補正データ生成部
１７０…補正データ記憶部
１８０…補正部
３００…波形測定器
３０１…表示画面
３１０…電圧プローブ
３２０…電流プローブ
３５０…回路
３６０…スイッチング素子
【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】
2011043373.tif 000009
【図８】
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【図９】
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