(57)【要約】【課題】限られたメモリ容量でありながら、測定波形の一部分で短時間で生ずる変化と、長期間にわたっての変化とを同時に観察できるようにする。【解決手段】被測定信号を所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換してメモリに格納するとともに、表示手段に縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を設定し、メモリから被測定信号の波形データを読み出して、表示画面に被測定信号の波形を表示する際、表示画面の時間軸に対数目盛を採用し、Ａ／Ｄ変換された被測定信号の波形データをメモリに格納するにあたって、対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみをメモリに格納する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号を所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換してメモリに格納するとともに、表示手段に縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を設定し、上記メモリから上記被測定信号の波形データを読み出して、上記表示画面に上記被測定信号の波形を表示する波形記録計の波形表示方法において、
上記表示画面の時間軸に対数目盛を採用し、上記Ａ／Ｄ変換された上記被測定信号の波形データを上記メモリに格納するにあたって、上記対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみを上記メモリに格納することを特徴とする波形記録計の波形表示方法。
【請求項２】
上記対数目盛の倍率指数に応じて上記Ａ／Ｄ変換のサンプリング間隔を変えることを特徴とする請求項１に記載の波形記録計の波形表示方法。
【請求項３】
上記被測定信号が、電流遮断法による燃料電池の評価試験時に得られる電流信号および／または電圧信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の波形記録計の波形表示方法。
【請求項４】
被測定信号を所定のサンプリング間隔でデシタルの波形データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記波形データを格納する記憶手段と、縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を有する表示手段と、上記各手段を制御する制御手段とを含み、上記制御手段の制御の下で、上記被測定信号が上記Ａ／Ｄ変換手段によりデシタルの波形データに変換されて上記記憶手段に一旦格納され、上記記憶手段から読み出された上記波形データに基づいて上記表示画面に上記被測定信号の波形が表示される波形記録計の波形表示装置において、
上記Ａ／Ｄ変換手段から出力される上記波形データの中から上記記憶手段に格納される上記波形データを選択するデータ選択手段を有するとともに、上記制御手段により上記表示画面の時間軸に対数目盛が設定され、
上記制御手段は、上記波形データを上記記憶手段に格納するにあたって、上記対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみを選択するように上記データ選択手段に指示を与えることを特徴とする波形記録計の波形表示装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記対数目盛の倍率指数に応じて上記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング間隔を変えることを特徴とする請求項４に記載の波形記録計の波形表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形記録計の波形表示方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、例えば燃料電池の評価試験などにおいて生ずるスケールが大きく異なる現象を表示するのに好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定された電圧や電流などの電気信号の波形は、通常、横軸を時間，縦軸を信号の強度（レベル）とした表示画面に表示される。その際、横軸の時間軸は例えば１ｍｓ／ｄｉｖ，１０ｓ／ｄｉｖなどのような均等目盛として表示される。
【０００３】
波形の表示方法にはいろいろあるが、アナログオシロスコープのようにＣＲＴの電子銃を時間で掃引して表示する方法またはデジタルオシロスコープや記録計のように一旦電気信号をメモリに格納したのち、メモリから波形データを読み出して表示画面に表示する方法が一般的に採用されている。
【０００４】
いずれの場合にも、波形データは時間軸に沿って取り込まれるため、表示画面の時間軸が均等目盛である場合、比較的単純に波形を表示することができる。しかしながら、このような時間軸を均等目盛とする波形表示では、測定波形の一部分で短時間で生ずる変化を観測したいというニーズや、これとは反対に測定波形の長期間にわたっての変化を観測したいというニーズを同時に応えることができない。
【０００５】
その一例として、特許文献１に記載されている燃料電池の評価試験で行われる電流遮断法による測定がある。この電流遮断法による測定では、図３の模式図に示すように、燃料電池１にスイッチＳＷ１を介して負荷Ｌを接続する。測定器としては、負荷Ｌに流れる電流を測定する電流計２と、燃料電池１の端子間電圧を測定する電圧計３とが用いられる。
【０００６】
まず、スイッチＳＷ１をオンとして負荷Ｌに流れる電流Ｉを電流計２で測定する。この電流Ｉは、図４（ａ）に示すように、定常状態の電流でほぼ一定であり、このとき電圧計３では、図４（ｂ）に示すように、負荷Ｌでの電圧降下Ｖ１が測定される。
【０００７】
次に、スイッチＳＷ１を瞬間的にオフとして、電圧計３にて燃料電池１の端子間電圧を測定する。燃料電池１には、オーミック抵抗Ｒａと、オーミック抵抗以外の抵抗（反応抵抗）Ｒｂとが含まれている。
【０００８】
オーミック抵抗Ｒａは主として燃料電池１の膜抵抗や電解質による純抵抗である。反応抵抗Ｒｂには通常キャパシタ成分が並列に存在しており、反応抵抗Ｒｂにより電極の反応状態を知ることができる。したがって、電流遮断法による燃料電池の評価試験では、オーミック抵抗Ｒａと反応抵抗Ｒｂとを同時に測定する必要がある。
【０００９】
電流遮断時、電流Ｉが０になるに伴ってオーミック抵抗Ｒａでの電圧降下Ｖ２が０となるため、燃料電池１の端子間電圧はＶ１→Ｖ２に上昇する。この間の時間はきわめて短時間で約１〜２μｓ程度である。なお、この電圧Ｖ２を測定することにより、オーミック抵抗ＲａはＶ２／Ｉなる式にて求められる。
【００１０】
これに対して、反応抵抗Ｒｂでの電圧降下Ｖ３は急激に低下せず、キャパシタ成分とのＣＲ時定数により徐々に低下する。したがって、燃料電池１の端子間電圧は最終的にＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３となるが、Ｖ３の電圧上昇率は緩やかであるため、その検出には数ｓ（秒）間を要する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１６６６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、電流遮断法による燃料電池の評価試験では、最初の数μｓでオーミック抵抗Ｒａによる電圧Ｖ２を測定し、それに続く数ｓの間反応抵抗Ｒｂによるノンリニアな電圧Ｖ３を測定することになるが、この電流波形および電圧波形を、図４（ｃ）に示すような時間軸を均等目盛とする表示画面に表示しようとする場合、それらの波形データを格納するには膨大な容量を有するメモリが必要となる。
【００１３】
そこで、従来では、オーミック抵抗Ｒａによる電圧Ｖ２と、反応抵抗Ｒｂによるノンリニアな電圧Ｖ３とを別々に測定するようにしているが、波形解析を行ううえで好ましくない。なお、数多くのメモリを有し、かつ、波形データの圧縮機能を備えている測定器を使用すれば、電流Ｉおよび電圧Ｖ２，Ｖ３の両方の特性を一度に観察することはできないことはないが、このような測定器は往々にして特注的仕様で高価であるため、手軽に使用することができない。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、測定された波形を表示するにあたって、限られたメモリ容量でありながら、測定波形の一部分で短時間で生ずる変化と、長期間にわたっての変化とを同時に観察できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明には、請求項１に記載の方法の発明と請求項４に記載の装置の発明とが含まれ、上記課題を解決するため、請求項１に記載の方法としての発明は、被測定信号を所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換してメモリに格納するとともに、表示手段に縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を設定し、上記メモリから上記被測定信号の波形データを読み出して、上記表示画面に上記被測定信号の波形を表示する波形記録計の波形表示方法において、上記表示画面の時間軸に対数目盛を採用し、上記Ａ／Ｄ変換された上記被測定信号の波形データを上記メモリに格納するにあたって、上記対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみを上記メモリに格納することを特徴としている。
【００１６】
この場合、請求項２に記載されているように、上記対数目盛の倍率指数に応じて上記Ａ／Ｄ変換のサンプリング間隔を変えることが好ましい。
【００１７】
請求項３に、上記被測定信号が、電流遮断法による燃料電池の評価試験時に得られる電流信号および／または電圧信号であると記載されているように、本発明は、電流遮断法による燃料電池の評価試験での波形表示に特に好適である。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、請求項４に記載の装置としての発明は、被測定信号を所定のサンプリング間隔でデシタルの波形データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、上記波形データを格納する記憶手段と、縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を有する表示手段と、上記各手段を制御する制御手段とを含み、上記制御手段の制御の下で、上記被測定信号が上記Ａ／Ｄ変換手段によりデシタルの波形データに変換されて上記記憶手段に一旦格納され、上記記憶手段から読み出された上記波形データに基づいて上記表示画面に上記被測定信号の波形が表示される波形記録計の波形表示装置において、上記Ａ／Ｄ変換手段から出力される上記波形データの中から上記記憶手段に格納される上記波形データを選択するデータ選択手段を有するとともに、上記制御手段により上記表示画面の時間軸に対数目盛が設定され、上記制御手段は、上記波形データを上記記憶手段に格納するにあたって、上記対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみを選択するように上記データ選択手段に指示を与えることを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明においても、請求項５に記載されているように、上記制御手段は、上記対数目盛の倍率指数に応じて上記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング間隔を変えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被測定信号を所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換してメモリに格納するとともに、表示手段に縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を設定し、メモリから被測定信号の波形データを読み出して、表示画面に被測定信号の波形を表示する際、表示画面の時間軸に対数目盛を採用し、Ａ／Ｄ変換された被測定信号の波形データをメモリに格納するにあたって、対数目盛の各ディケード内の所定のポイントに対応する波形データのみをメモリに格納するようにしたことにより、メモリ容量をことさら大きくすることなく、測定波形の一部分で短時間で生ずる変化と、長期間にわたっての変化とを同時に観察することができる。
【００２１】
電流遮断法による燃料電池の評価試験でいえば、最初の数μｓで生ずるオーミック抵抗Ｒａによる電圧Ｖ２と、それに続く数ｓ間にわたって生ずる反応抵抗Ｒｂによるノンリニアな電圧Ｖ３とを同時に（連続的に）測定することができるため、より正確に波形データを解析することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明による波形記録計の波形表示装置を示すブロック図，図２は波形の表示例を示す模式図である。なお、この実施形態の説明において、表示波形は、先の図３で説明した電流遮断法による燃料電池１の評価試験で得られる電流信号Ｉと電圧信号Ｖである。
【００２３】
図１に示すように、この波形記録計の波形表示装置は、電流測定系１０，電圧測定系２０，制御手段３０および表示手段４０を備える。なお、電流測定系１０には、電流遮断法による燃料電池１の評価試験で得られる電流信号Ｉが入力され、電圧測定系２０には、電圧信号Ｖ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）が入力される。
【００２４】
電流測定系１０には、電流信号Ｉを所定に増幅する初段の増幅器１１と、増幅された電流信号Ｉを所定のサンプリング間隔でデジタルの電流波形データに変換するＡ／Ｄ変換器１２と、その電流波形データを格納するメモリ（記憶手段）１４とが含まれるが、この場合、Ａ／Ｄ変換器１２とメモリ１４の間に、メモリ１４に格納する電流波形データを選択するデータセレクタ（データ選択手段）１３が接続されている。
【００２５】
同様に、電圧測定系２０には、電圧信号Ｖを所定に増幅する初段の増幅器２１と、増幅された電圧信号Ｖを所定のサンプリング間隔でデジタルの電圧波形データに変換するＡ／Ｄ変換器２２と、その電圧波形データを格納するメモリ（記憶手段）２４とが含まれるが、この電圧測定系２０においても、Ａ／Ｄ変換器２２とメモリ２４の間に、メモリ２４に格納する電圧波形データを選択するデータセレクタ（データ選択手段）２３が接続されている。
【００２６】
制御手段３０には、例えばマイクロコンピュータが用いられる。また、表示手段４０には、液晶表示パネルやプラズマディスプレイなどが用いられるが、場合によっては、プリンタが用いられてもよい。
【００２７】
制御手段３０は、表示手段４０に縦軸を所定の信号レベル，横軸を時間軸とする表示画面を設定して波形データを表示するが、本発明では、電流測定系１０から得られる電流波形データと、電圧測定系２０から得られる電圧波形データを表示手段４０の表示画面に表示するにあたって、図２に示すように、表示画面の時間軸に１０ｎ（ｎ＝０，１，２，…）の等比数列で表される対数目盛を採用する。
【００２８】
電流遮断法の場合、この対数目盛は、図３のスイッチＳＷ１を瞬間的にオフとする時点から始まる。この例では、１μｓ，１０μｓ，１００μｓ，１ｍｓ，１０ｍｓ，…と目盛を刻んでいる。なお、電流や電圧の信号レベルを表す縦軸は均等目盛であってよい。
【００２９】
また、１ディケード内のすべての波形データをメモリ１４，２４に取り込むのではなく、対数目盛（ｌｏｇスケール）で間引いた波形データのみをメモリ１４，２４に取り込むようにしている。
【００３０】
ディケードとは１０倍のことであり、例えば１〜１０，１０〜１００，１００〜１０００，…をそれぞれディケードという。この例では、データの取り込みポイントを１，２，４，７，１０，２０，４０，７０，１００，２００，４００，７００，…というように、基本を１，２，４，７とし、その１０倍、さらにその１０倍…の値を取り込むようにしている。
【００３１】
すなわち、１μｓディケードの場合、１×１００，２×１００，４×１００，７×１００の４ポイント、１０μｓディケードの場合、１×１０１，２×１０１，４×１０１，７×１０１の４ポイント、以下同様に各ディケードごとに４ポイントの波形データをメモリ１４，２４に取り込む。
【００３２】
このため、制御手段３０は、データセレクタ１３，２３に対して、対数目盛の倍率指数が異なるごとに１，２，４，７の４ポイントに対応する波形データのみを選択するデータ選択信号を出力する。
【００３３】
また、Ａ／Ｄ変換器１２，２２のサンプリング間隔（サンプリング周波数）は、例えば１μｓ／ｄｉｖのように一定値とされてもよいが、対数目盛の倍率指数に応じてＡ／Ｄ変換器１２，２２のサンプリング間隔を変えることが好ましい。
【００３４】
この例で言えば、１μｓディケードの場合には、それに合わせてサンプリング間隔を１μｓ，１０μｓディケードの場合には、それに合わせてサンプリング間隔を１０μｓ（以下、同様）とする。このサンプリング間隔は制御手段３０により制御される。
【００３５】
このように、時間軸を対数目盛とし、また、メモリ１４，２４に格納する波形データをｌｏｇスケールで所定に間引くようにしたことにより、メモリ１４，２４の容量をことさら大きくすることなく、測定波形の一部分で短時間で生ずる変化と、長期間にわたっての変化とを同時に観察することができる。
【００３６】
特に、先の図３で説明した電流遮断法による燃料電池１の評価試験においては、最初の数μｓで生ずるオーミック抵抗Ｒａによる電圧Ｖ２と、それに続く数ｓ間にわたって生ずる反応抵抗Ｒｂによるノンリニアな電圧Ｖ３とを同時に（連続的に）測定することができるため、より正確に燃料電池１の評価が行えるようになる。
【００３７】
なお、図２の表示例では、好ましい表示例として電流波形と電圧波形とを同一表示画面に表示させるようにしているが、電圧波形のみが表示されるようにしてもよい。また、電流測定系１０と電圧測定系の各々にメモリ１４，２４を設けているが、メモリを１つとして、その内部を電流波形データ用の格納領域と電圧波形データ用の格納領域とに分けて使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による波形記録計の波形表示装置を示すブロック図。
【図２】本発明での波形の表示例を示す模式図。
【図３】電流遮断法による燃料電池の評価試験を説明するための模式図。
【図４】電流遮断法による燃料電池の評価試験で得られる（ａ）電流波形の波形図，（ｂ）電圧波形の波形図，（ｃ）従来の時間軸を均等目盛とした表示画面に電流波形と電圧波形とを表示した表示例を示す波形図。
【符号の説明】
【００３９】
１  燃料電池
Ｒａ  オーミック抵抗
Ｒｂ  反応抵抗
２  電流計
３  電圧計
１０  電流測定系
２０  電圧測定系
１１，２１  増幅器
１２，２２  Ａ／Ｄ変換器
１３，２３  データセレクタ
１４，２４  メモリ
３０  制御手段
４０  表示手段  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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