(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う２組の一対の特定データ（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）のうちの当該特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）を検出すると共に前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）に基づいて前記ディジタルデータｕＭ−１を補正し、かつ前記特定データ（ｕ−１，ｕ０）と下記式とに基づいて数値ａを算出すると共に前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０および前記補正したディジタルデータｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する測定装置。
【数１】
0004833711.tif 000011
【請求項２】
測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕ−１，ｕ０）と下記式とに基づいて数値ａを算出すると共に前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０を用いて前記電気的特性を演算する測定装置。
【数１】
0004833711.tif 000012
【請求項３】
前記演算処理部は、下記式に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する請求項１または２記載の測定装置。
【数２】
0004833711.tif 000013
【請求項４】
測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）と下記式とに基づいて数値ｂを算出すると共に、前記ディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する測定装置。
【数３】
0004833711.tif 000014
【請求項５】
前記演算処理部は、下記式に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する請求項４記載の測定装置。
【数４】
0004833711.tif 000015
【請求項６】
測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、
前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）と下記式とに基づいて数値ａ，ｂを算出し、前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正すると共に前記ディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０，ｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する測定装置。
【数５】
0004833711.tif 000016
【数６】
0004833711.tif 000017
【請求項７】
前記演算処理部は、下記式に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する請求項６記載の測定装置。
【数７】
0004833711.tif 000018
【請求項８】
電圧信号および電流信号の各信号波形のうちの一方の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の前記各信号波形に基づいて電力値を測定する測定装置であって、
前記電圧信号および前記電流信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｖｉ，ｉｉ（ｉは整数）にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記各ディジタルデータｖｉ，ｉｉのうちの前記一方の信号波形についてのディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の前記各信号波形についてのディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１およびディジタルデータｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１を特定すると共に当該特定した各ディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１，ｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１に基づいて前記電力値を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、下記式に示す各数値ａ，ｂを算出し、前記各ディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１，ｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１と、前記数値ａ，ｂと、下記式とに基づいて前記電力値を演算する測定装置。
【数８】
0004833711.tif 000019
【数９】
0004833711.tif 000020
【数１０】
0004833711.tif 000021
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ信号の実効値などの電気的特性を測定する測定装置と、電圧信号および電流信号に基づいて電力値を算出する測定装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このアナログ信号の実効値を測定する測定装置として、特開平１０−１０１６３号公報に開示されている実効値電圧測定装置が知られている。この測定装置では、増幅器が測定信号を増幅して正規化し、Ａ／Ｄ変換器がこの正規化された測定信号をサンプリングクロックに基づいてデジタル信号に変換する。次いで、ＣＰＵ（ＤＳＰ）が、基準値の値０と交差（クロス）する時間を検出する零クロス検出（この零クロス検出はここでは周期毎に負→正，次の負→正への変化若しくは正→負への変化を認識することで行う）を行うことで、例えば、図２に示すように、測定信号（例えば電圧信号Ｓｖ）の１周期ＴｓｖをサンプリングクロックでＭ個の期間に分割して、期間（Ｑ０，Ｑ１，・・・，ＱＭ−２，ＱＭ−１）毎にデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１を取り入れて、公知の実効値算出式（下記式（１））に基づいて電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓを演算する。
【０００３】
【数１１】
0004833711.tif 000002
【特許文献１】特開平１０−１０１６３号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した従来の測定装置には、以下のような解決すべき課題がある。すなわち、この測定装置には、サンプリングクロックが測定信号の周期と同期していないことに起因して、演算した実効値Ｖｒｍｓに誤差が発生するという課題が存在している。
【０００５】
具体的には、図３に示すように、ディジタルデータｖ０（時刻ｔ０のデータ）に対応する期間Ｑ０（サンプリング周期Ｔｓと同じ長さの期間。斜線部分）の開始位置（各時刻ｔ−１，ｔ０の中間点）Ｘ２よりも時刻ｔ−１寄りにクロス点Ｘ１（零クロス点）が位置しているときには、期間Ｔ１部分が実効値の算出に際して考慮されていないため、その分だけ誤差が増加している。このような誤差は、図５に示すように、電圧信号Ｓｖの１周期の最後においても発生する。一例として、同図では、最後のディジタルデータｕＭ−１（時刻ｔＭ−１のデータ）に対応する期間ＱＭ−１（サンプリング周期Ｔｓと同じ長さの期間。斜線部分）の終了位置（各時刻ｔＭ−１，ｔＭの中間点）Ｘ５よりも時刻ｔＭ−１寄りにクロス点Ｘ４が位置しているため、期間Ｔ２部分が実効値の算出に際して余分に考慮されている。この結果、この分だけ誤差が増加している。
【０００６】
この課題を解決するため、例えば、サンプリングクロックをＰＬＬ回路で生成する構成を採用し、零クロス検出によって特定された測定信号の１周期にサンプリングクロックの位相を一致させることも考えられるが、部品点数が増加するため、装置コストが上昇するという問題点や、測定信号の周期が変動するときには、ＰＬＬ回路によってもサンプリングクロックの位相を測定信号の１周期に一致させることができないことがあるという問題点も存在する。
【０００７】
本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、アナログ信号の電気的特性をより正確に測定し得る測定装置を提供することを主目的とする。また、電力値をより正確に測定し得る測定装置を提供することを他の主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う２組の一対の特定データ（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）のうちの当該特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）を検出すると共に前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）に基づいて前記ディジタルデータｕＭ−１を補正し、かつ前記特定データ（ｕ−１，ｕ０）と下記式（２）とに基づいて数値ａを算出すると共に前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０および前記補正したディジタルデータｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する。
【０００９】
また、請求項２記載の測定装置は、測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕ−１，ｕ０）と下記式（２）とに基づいて数値ａを算出すると共に前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０を用いて前記電気的特性を演算する。
【００１１】
【数１２】
0004833711.tif 000003
【００１２】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記演算処理部は、下記式（３）に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する。
【００１３】
【数１３】
0004833711.tif 000004
【００１４】
また、請求項４記載の測定装置は、測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）と下記式（４）とに基づいて数値ｂを算出すると共に、前記ディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する。
【００１５】
【数１４】
0004833711.tif 000005
【００１６】
また、請求項５記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記演算処理部は、下記式（５）に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する。
【００１７】
【数１５】
0004833711.tif 000006
【００１８】
また、請求項６記載の測定装置は、測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の信号波形に基づいて前記測定対象信号の電気的特性を測定する測定装置であって、前記信号波形を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｕｉ（ｉは整数）に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の信号波形についてのディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１を特定すると共に当該特定したディジタルデータｕ０，ｕ１，・・・，ｕＭ−２，ｕＭ−１に基づいて前記電気的特性を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、前記特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）と上記式（２）、（４）とに基づいて数値ａ，ｂを算出し、前記ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正すると共に前記ディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正し、当該補正したディジタルデータｕ０，ｕＭ−１を用いて前記電気的特性を演算する。
【００１９】
また、請求項７記載の測定装置は、請求項６記載の測定装置において、前記演算処理部は、下記式（６）に基づいて前記測定対象信号の実効値を前記電気的特性として演算する。
【００２０】
【数１６】
0004833711.tif 000007
【００２２】
また、請求項８記載の測定装置は、電圧信号および電流信号の各信号波形のうちの一方の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間の前記各信号波形に基づいて電力値を測定する測定装置であって、前記電圧信号および前記電流信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてディジタルデータｖｉ，ｉｉ（ｉは整数）にそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換部と、前記各ディジタルデータｖｉ，ｉｉのうちの前記一方の信号波形についてのディジタルデータｕｉのうちから前記基準値を挟んで隣り合う一対の特定データを２組（（ｕ−１，ｕ０）および（ｕＭ−１，ｕＭ）。Ｍは自然数）検出して前記所定期間の前記各信号波形についてのディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１およびディジタルデータｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１を特定すると共に当該特定した各ディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１，ｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１に基づいて前記電力値を演算する演算処理部とを備え、当該演算処理部は、上記式（２），（４）に示す各数値ａ，ｂを算出し、前記各ディジタルデータｖ０，ｖ１，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１，ｉ０，ｉ１，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１と、前記数値ａ，ｂと、下記式（７）とに基づいて前記電力値を演算する。
【００２４】
【数１７】
0004833711.tif 000008
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の測定装置によれば、測定対象信号のディジタルデータｕｉのうちの基準値を挟んで隣り合う一対の特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）のうちの特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）を検出すると共に、この特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）に基づいて所定期間の最後のディジタルデータｕＭ−１を補正し、かつ特定データ（ｕ−１，ｕ０）と上記式（２）とに基づいて数値ａを算出して最初のディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正し、これら補正したディジタルデータを用いて電気的特性を演算することにより、ディジタルデータｕ０に対応する期間（サンプリング周期と同じ長さの期間）の開始位置を所定期間の開始位置に等価的に揃えることができると共に、ディジタルデータｕＭ−１に対応する期間（サンプリング周期と同じ長さの期間）の終了位置を所定期間の終了位置に等価的に揃えることができる結果、所定期間（測定対象信号の周期）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置および終了位置において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の電気的特性を正確に測定することができる。また、この測定装置によれば、測定対象信号における所定期間の信号波形毎に、最後のディジタルデータｕＭ−１に対して上記の補正を行うため、測定対象信号の所定期間が変動したとしても、測定対象信号の電気的特性を正確に測定することができる。
【００２６】
また、請求項２，４記載の測定装置によれば、測定対象信号のディジタルデータｕｉのうちの基準値を挟んで隣り合う一対の特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）のうちの一方に基づいて、最初と最後のディジタルデータｕ０，ｕＭ−１のうちの一方を補正すると共に、補正したディジタルデータを用いて電気的特性を演算することにより、具体的には、特定データ（ｕ−１，ｕ０）と上記式（２）とに基づいて数値ａを算出して最初のディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算する補正、および特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）と上記式（４）とに基づいて数値ｂを算出して最後のディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算する補正の一方を実行すると共に、補正したディジタルデータを用いて電気的特性を演算することにより、ディジタルデータｕ０に対応する期間（サンプリング周期と同じ長さの期間）の開始位置を所定期間の開始位置に等価的に揃える処理、およびディジタルデータｕＭ−１に対応する期間（サンプリング周期と同じ長さの期間）の終了位置を所定期間の終了位置に等価的に揃える処理の一方を行うことができる結果、所定期間（測定対象信号の周期）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置および終了位置の一方において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の電気的特性を正確に測定することができる。また、この測定装置によれば、測定対象信号における所定期間の信号波形毎に、最初のディジタルデータｕ０および最後のディジタルデータｕＭ−１の一方に対して上記の補正を行うため、測定対象信号の所定期間が変動したとしても、測定対象信号の電気的特性を正確に測定することができる。
【００２７】
また、請求項３記載の測定装置によれば、演算処理部が上記式（３）に基づいて測定対象信号の実効値を電気的特性として演算することにより、測定対象信号の周期（所定期間）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の実効値を正確に測定することができる。
【００２８】
また、請求項５記載の測定装置によれば、演算処理部が上記式（５）に基づいて測定対象信号の実効値を電気的特性として演算することにより、測定対象信号の周期（所定期間）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の終了位置において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の実効値を正確に測定することができる。
【００２９】
また、請求項６記載の測定装置によれば、演算処理部が、特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）と上記式（２），（４）とに基づいて数値ａ，ｂを算出し、ディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算すると共にディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して、前記電気的特性を演算することにより、測定対象信号の周期（所定期間）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置および終了位置において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の電気的特性を一層正確に測定することができる。
【００３０】
また、請求項７記載の測定装置によれば、演算処理部が上記式（６）に基づいて測定対象信号の実効値を電気的特性として演算することにより、測定対象信号の周期（所定期間）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置および終了位置において発生する誤差を最小限に抑えて、測定対象信号の実効値を一層正確に測定することができる。
【００３２】
また、請求項８記載の測定装置によれば、演算処理部が、特定データ（ｕ−１，ｕ０）に基づくディジタルデータｖ０，ｉ０に対する補正、および特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）に基づくディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対する補正を実行すると共に、この補正したディジタルデータと、電圧信号および電流信号についてのディジタルデータｖ０，・・・，ｖＭ−１、およびディジタルデータｉ０，・・・，ｉＭ−１とを用いて電力値を演算することにより、具体的には、特定データ（ｕ−１，ｕ０）と上記式（２）とに基づいて数値ａを算出して最初のディジタルデータｕ０に対して数値（１＋ａ）を乗算する補正、および特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）と上記式（４）とに基づいて数値ｂを算出して最後のディジタルデータｕＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算する補正を実行すると共に、補正したディジタルデータを用いて電力値を演算することにより、各ディジタルデータｖ０，ｉ０に対応する期間（サンプリング周期Ｔｓと同じ長さの期間）の開始位置を所定期間の開始位置に等価的に揃える処理、および各ディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対応する期間（サンプリング周期Ｔｓと同じ長さの期間）の終了位置を所定期間の終了位置に等価的に揃える処理を行うことができる結果、所定期間（例えば電圧信号の１周期）とサンプリング周期とが非同期であることに起因して所定期間の開始位置および終了位置において発生する誤差を最小限に抑えて、電力値を正確に測定することができる。また、この測定装置によれば、所定期間毎（例えば電圧信号の１周期毎）に、最初のディジタルデータｖ０，ｉ０と最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対して上記の補正を行うため、電圧信号および電流信号の周期が変動したとしても、電力値を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る測定装置の最良の形態について説明する。
【００３５】
最初に、測定装置１の構成について説明する。
【００３６】
測定装置１は、２つのＡ／Ｄ変換部２，３、ディジタルフィルタ４および演算処理部５を備え、各Ａ／Ｄ変換部２，３に入力される電圧信号Ｓｖと電流信号Ｓｉ（それぞれ本発明における測定対象信号。図２参照）とに基づいて、電気的特性としての電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓと、電力値Ｗとを測定可能に構成されている。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換部２は、アナログ信号である電圧信号Ｓｖの信号波形を所定のサンプリングクロック（図示せず。サンプリング周期Ｔｓ）でサンプリングすることにより、図２に示すように、時刻ｔｉ（ｉは整数）における電圧信号Ｓｖの信号波形についての振幅を示すディジタルデータｖｉを出力する。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号である電流信号Ｓｉの信号波形を電圧信号Ｓｖのサンプリングクロックと同じサンプリングクロックでサンプリングすることにより、図２に示すように、時刻ｔｉにおける電流信号Ｓｉの信号波形についての振幅を示すディジタルデータｉｉを出力する。この場合、一例として、各ディジタルデータｖｉ，ｉｉは、時刻ｔｉを中心としてその長さがサンプリング周期Ｔｓと同じ長さの期間Ｑｉに含まれる電圧信号Ｓｖの信号波形についての振幅と、電流信号Ｓｉの信号波形についての振幅とをそれぞれ表している。
【００３８】
ディジタルフィルタ４は、一例として、演算処理部５と共にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成されて、ディジタルデータｖｉに含まれているノイズ成分を除去して、ディジタルデータｕｉとして出力する。この場合、ディジタルフィルタ４でのノイズ成分の除去処理に要する時間はサンプリング周期Ｔｓと比較して十分に短く（高速であり）、ディジタルデータｕｉは、対応するディジタルデータｖｉやディジタルデータｉｉとの位相のずれが無視できる状態で出力されるものとする。したがって、ディジタルデータｕｉは、ノイズ成分が低減されていること以外は、ディジタルデータｖｉと同じ値を示す。
【００３９】
演算処理部５は、ディジタルデータｕｉに基づいて、各ディジタルデータｖｉ，ｉｉの中から実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗの算出に用いられるディジタルデータを特定するデータ特定処理と、この特定した各ディジタルデータに基づいて電力値Ｗ等を算出する電気的特性算出処理と、算出した電力値Ｗ等を外部に出力する出力処理とを実行する。また、演算処理部５は内部メモリを備え、この内部メモリには、データ特定処理において用いられる基準値Ｄｒ（本例では一例として数値「０」）と、電気的特性算出処理において用いられる各数値ａ，ｂの算出式（上記式（２），（４））、実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓの算出式（上記式（６））および電力値Ｗの算出式（上記式（７））を特定するデータが予め記憶されている。また、この内部メモリは、演算処理部５によってワーキングメモリとして使用され、またディジタルデータｕｉ，ｖｉ，ｉｉなどの各種データの記憶にも用いられる。
【００４０】
次に、測定装置１の動作について説明する。
【００４１】
この測定装置１では、作動状態において、各Ａ／Ｄ変換部２，３が、入力している電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉをディジタルデータｖｉ，ｉｉにそれぞれ変換して出力する。また、ディジタルフィルタ４は、ディジタルデータｖｉに含まれているノイズ成分を除去して、ディジタルデータｕｉとして出力する。
【００４２】
一方、演算処理部５は、データ特定処理、電気的特性算出処理および出力処理を繰り返し実行して、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖ毎に、電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓと、電力値Ｗとを算出（測定）して出力する。この場合、演算処理部５は、まず、データ特定処理を実行して、各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗの算出に用いられる電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉについての各ディジタルデータｖｉ，ｉｉ（本発明における所定期間の各信号波形についてのディジタルデータ）を特定して内部メモリに記憶する。
【００４３】
具体的には、このデータ特定処理では、演算処理部５は、ディジタルデータｕｉを入力する都度、ディジタルデータｕｉと基準値Ｄｒ（＝０）とを比較して、ディジタルデータｕｉのうちから基準値Ｄｒを挟んで隣り合う一対の特定データを（ｕ−１，ｕ０）を検出する。この検出動作により、例えば、ディジタルデータｕｉの元となっている電圧信号Ｓｖの信号波形が、図３に示すように、負から正に移行して基準値Ｄｒをクロス（交差）したときには、ディジタルデータｕｉのうちの各時刻ｔ−１，ｔ０でサンプリングされた２つのデータｕ−１，ｕ０が基準値Ｄｒを挟んで隣り合うため、演算処理部５は、この２つのデータｕ−１，ｕ０を特定データ（ｕ−１，ｕ０）として検出して、内部メモリに記憶する。
【００４４】
また、演算処理部５は、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの最初のデータであるディジタルデータｕ０の入力タイミングに同期して入力したディジタルデータｖｉ，ｉｉを、ディジタルデータｕ０に対応させて、電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉについてのこの１周期Ｔｓｖの最初のディジタルデータｖ０，ｉ０として内部メモリに記憶させる。その後、演算処理部５は、データ特定処理を実行しつつ、ディジタルデータｖ０，ｉ０に続いて入力する各ディジタルデータｖｉ，ｉｉを、ディジタルデータｖ１，ｖ２，・・・およびディジタルデータｉ１，ｉ２，・・・の順序で内部メモリに記憶させる。
【００４５】
その後、電圧信号Ｓｖの信号波形が、図５に示すように、再度、負から正に移行して基準値Ｄｒをクロスしたときには、ディジタルデータｕｉのうちの各時刻ｔＭ−１，ｔＭでサンプリングされた２つのデータが基準値Ｄｒを挟んで隣り合う。このため、演算処理部５は、この２つのデータを特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）として検出して、内部メモリに記憶する。この結果、内部メモリには、２組の特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）と、電圧信号ＳｖについてのＭ個のディジタルデータｖ０，ｖ１，ｖ２，・・・，ｖＭ−２，ｖＭ−１と、電流信号ＳｉについてのＭ個のディジタルデータｉ０，ｉ１，ｉ２，・・・，ｉＭ−２，ｉＭ−１とが記憶される。これにより、データ特定処理が完了する。
【００４６】
続いて、演算処理部５は、電気的特性算出処理を実行して、各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを算出する。この電気的特性算出処理では、演算処理部５は、まず、内部メモリに記憶されているディジタルデータｖ０〜ｖＭ−１（またはディジタルデータｉ０〜ｉＭ−１）の個数Ｍをカウントして内部メモリに記憶する。次いで、演算処理部５は、内部メモリに記憶されている２組の特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）を上記式（２），（４）にそれぞれ代入することにより、数値ａ，ｂを算出して内部メモリに記憶する。次いで、演算処理部５は、ディジタルデータｖ０，・・・，ｖＭ−１をデータｕｉとして、内部メモリに記憶されている数値Ｍおよび各数値ａ，ｂと共に上記式（６）に代入することにより、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓを算出して、内部メモリに記憶する。また、演算処理部５は、ディジタルデータｉ０，・・・，ｉＭ−１をデータｕｉとして、内部メモリに記憶されている数値Ｍおよび各数値ａ，ｂと共に上記式（６）に代入することにより、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓを算出して、内部メモリに記憶する。また、演算処理部５は、上記式（７）に、ディジタルデータｖ０，・・・，ｖＭ−１およびディジタルデータｉ０，・・・，ｉＭ−１と、数値Ｍおよび各数値ａ，ｂとを代入することにより、電力値Ｗを算出して、内部メモリに記憶させる。これにより、電気的特性算出処理が完了する。
【００４７】
最後に、演算処理部５は、出力処理を実行して、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを内部メモリから読み出して、外部に出力する。
【００４８】
なお、上記の電気的特性算出処理において、上記式（６），（７）に示すように、各ディジタルデータｖ０，ｉ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正すると共に、各ディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正する理由について説明する。
【００４９】
電圧信号Ｓｖの周期Ｔｓｖとサンプリング周期Ｔｓとが非同期のため、図３に示すように、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置（電圧信号Ｓｖの信号波形と基準値Ｄｒとのクロス点（交差点）。本例では零クロス点）Ｘ１と、ディジタルデータｕ０（時刻ｔ０のデータ）に対応する期間Ｑ０（斜線部分）の開始位置（各時刻ｔ−１，ｔ０の中間点）Ｘ２とは、殆どの場合ずれている。また、各開始位置Ｘ１，Ｘ２間（期間Ｔ１）の長さは、周期Ｔｓの長さを基準（数値「１」）とし、かつ特定データ（ｕ−１，ｕ０）間の電圧信号Ｓｖの信号波形を直線として近似したときに、上記数値ａで表される。したがって、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１からディジタルデータｕ０（ディジタルデータｖ０。時刻ｔ０のデータ）に対応する期間Ｑ０の終了位置Ｘ３までの期間の長さは数値（１＋ａ）で表される。
【００５０】
この場合、図３に示すように、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１が開始位置Ｘ２よりも早いときには、数値ａは正の値（０．５≧ａ）となり、図示はしないが、逆に電圧信号Ｓｖの開始位置Ｘ１が開始位置Ｘ２よりも遅いときには、数値ａは負の値（ａ＞−０．５）となる。したがって、最初のディジタルデータｖ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正することにより、ディジタルデータｖ０（時刻ｔ０のデータ）に対応する期間Ｑ０の開始位置Ｘ２が、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置（クロス点）Ｘ１に等価的に揃えられる。また、図４に示すように、電流信号Ｓｉについても、同様にして（１＋ａ）を乗算して補正することにより、最初のディジタルデータｉ０（時刻ｔ０のデータ）に対応する期間Ｑ０（斜線部分）の開始位置Ｘ２が、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１に等価的に揃えられる。
【００５１】
また、上記の原理は、図５に示すように、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置（電圧信号Ｓｖの信号波形と基準値Ｄｒとのクロス点。本例では零クロス点）Ｘ４と、最後のディジタルデータｕＭ−１（時刻ｔＭ−１のデータ）に対応する期間ＱＭ−１（斜線部分）の終了位置（各時刻ｔＭ−１，ｔＭの中間点）Ｘ５とがずれている場合にも同様に適用できる。また、各終了位置Ｘ４，Ｘ５間（期間Ｔ２）の長さは、周期Ｔｓの長さを基準（数値「１」）とし、かつ特定データ（ｕＭ−１，ｕＭ）間の電圧信号Ｓｖの信号波形を直線で近似したときに、上記数値ｂで表される。つまり、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４からディジタルデータｕＭ−１（ディジタルデータｖＭ−１）に対応する期間ＱＭ−１の終了位置Ｘ５までの期間の長さは数値（１＋ｂ）で表される。
【００５２】
この場合、図５に示すように、電圧信号Ｓｖの終了位置Ｘ４が終了位置Ｘ５よりも早いときには、数値ｂは負の値（ｂ＞−０．５）となり、図示はしないが、逆に電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４が終了位置Ｘ５よりも遅いときには、数値ｂは正の値（０．５≧ｂ）となる。したがって、最後のディジタルデータｖＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正することにより、ディジタルデータｖＭ−１に対応する期間ＱＭ−１の終了位置Ｘ５が、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４に等価的に揃えられる。また、図６に示すように、電流信号Ｓｉについても、同様にして（１＋ｂ）を乗算して補正することにより、ディジタルデータｉＭ−１（時刻ｔＭ−１のデータ）に対応する期間ＱＭ−１（斜線部分）の終了位置Ｘ５が、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４に等価的に揃えられる。
【００５３】
また、上記式（６），（７）では、上記したように、各ディジタルデータｖ０，ｉ０に対応する期間Ｑ０（斜線部分）の開始位置Ｘ２を電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１に等価的に揃え、かつ各ディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対応する期間ＱＭ−１（斜線部分）の終了位置Ｘ５を電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４に等価的に揃えるのに合わせて、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖに含まれるサンプリング数を示す数値Ｍに対しても、各数値ａ，ｂを加算して補正する。したがって、この測定装置１では、電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの周期Ｔｓｖとサンプリング周期Ｔｓとが非同期であることに起因して発生する誤差を最小限に抑えて、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗがより正確に測定される。
【００５４】
このように、この測定装置１によれば、実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを算出する際に用いる電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉについての各ディジタルデータｖ０，・・・，ｖＭ−１、ディジタルデータｉ０，・・・，ｉＭ−１における最初のディジタルデータｖ０，ｉ０に対して数値（１＋ａ）を乗算して補正すると共に、最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対して数値（１＋ｂ）を乗算して補正することにより、各ディジタルデータｖ０，ｉ０に対応する期間Ｑ０の開始位置Ｘ２を電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１に等価的に揃え、かつ各ディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対応する期間ＱＭ−１の終了位置Ｘ５を電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４に等価的に揃えることができる結果、電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの周期Ｔｓｖとサンプリング周期Ｔｓとが非同期であることに起因して発生する誤差を最小限に抑えて、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを正確に測定することができる。また、この測定装置１によれば、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖ毎に、最初のディジタルデータｖ０，ｉ０と最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１とに対して上記の補正を行うため、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖが変動したとしても、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを正確に測定することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖ毎に、最初のディジタルデータｖ０，ｉ０と最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１とに対して数値ａ，ｂを用いてそれぞれ補正を行う例について上記したが、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの終了位置Ｘ４と各ディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対応する期間ＱＭ−１の終了位置Ｘ５とが一致している場合には、数値ａを用いて最初のディジタルデータｖ０，ｉ０に対してのみ補正を行う構成を採用することもできる。この構成においては、演算処理部５は、上記式（３）を用いて各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓを算出し、下記式（８）を用いて電力値Ｗを算出する。一方、電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１と各ディジタルデータｖ０，ｉ０に対応する期間Ｑ０の開始位置Ｘ２とが一致している場合には、数値ｂを用いて最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対してのみ補正を行う構成を採用することもできる。この構成においては、演算処理部５は、上記式（５）を用いて各実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓを算出し、下記式（９）を用いて電力値Ｗを算出する。
【００５６】
【数１８】
0004833711.tif 000009
【００５７】
【数１９】
0004833711.tif 000010
【００５８】
これにより、いずれに構成においても、最初のディジタルデータｖ０，ｉ０に対して数値ａを用いて補正を行い、または最後のディジタルデータｖＭ−１，ｉＭ−１に対して数値ｂを用いて補正を行うことにより、補正を行ったディジタルデータｖ０，ｉ０（ｖＭ−１，ｉＭ−１）に対応する期間Ｑ０（ＱＭ−１）の開始位置Ｘ２（終了位置Ｘ５）を電圧信号Ｓｖの１周期Ｔｓｖの開始位置Ｘ１（終了位置Ｘ４）に等価的に揃えることができる結果、電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの周期Ｔｓｖとサンプリング周期Ｔｓとが非同期であることに起因して発生する誤差を抑えて、電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ、電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを正確に測定することができる。
【００５９】
また、例えば、ディジタルフィルタ４にディジタルデータｖｉを入力した例について上記したが、ディジタルデータｉｉを入力することもできる。また、ディジタルフィルタ４を用いたが、ディジタルデータｖｉ，ｉｉの少なくとも一方が低ノイズのときには、この一方のディジタルデータの最初と最後のデータを用いて数値ａ，ｂを算出することもできる。したがって、この場合には、ディジタルフィルタ４の配設を省略することができる。また、１つの測定装置１で実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗを測定する構成について上記したが、実効値Ｖｒｍｓ，Ｉｒｍｓおよび電力値Ｗのいずれか１つを測定する構成とすることもできる。また、基準値Ｄｒを数値「０」とした例について上記したが、０以外の数値を基準値Ｄｒとすることもできる。また、測定（算出）した電圧信号Ｓｖの実効値Ｖｒｍｓ等を外部に出力する構成について上記したが、測定装置１に表示部や印字部などの出力部を設け、この出力部に電流信号Ｓｉの実効値Ｉｒｍｓ等を出力させる構成を採用してもよい。また、測定対象信号の信号波形における基準値と交差する２つの交差点で挟まれた所定期間を１周期とした例について上記したが、半周期とすることもできる。また、上記の電気的特性算出処理では、各数値ａ，ｂの算出に際して、各特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）間の電圧信号Ｓｖの信号波形を直線として近似したが、曲線で近似することもできる。例えば、電圧信号Ｓｖが正弦波である場合には、各特定データ（ｕ−１，ｕ０），（ｕＭ−１，ｕＭ）間の電圧信号Ｓｖの信号波形を正弦波の対応する部位を表す曲線で近似することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】電圧信号Ｓｖおよび電流信号Ｓｉの信号波形図である。
【図３】電圧信号Ｓｖにおける１周期Ｔｓｖの開始位置近傍の拡大図である。
【図４】電流信号Ｓｉにおける１周期Ｔｓｖの開始位置近傍の拡大図である。
【図５】電圧信号Ｓｖにおける１周期Ｔｓｖの終了位置近傍の拡大図である。
【図６】電流信号Ｓｉにおける１周期Ｔｓｖの終了位置近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  測定装置
２，３  Ａ／Ｄ変換部
５  演算処理部
Ｄｒ  基準値
Ｓｖ  電圧信号
Ｓｉ  電流信号
ｕｉ，ｉｉ  ディジタルデータ
Ｘ１  開始位置（クロス点）
Ｘ４  終了位置（クロス点）
【図１】
0004833711.tif 000022
【図２】
0004833711.tif 000023
【図３】
0004833711.tif 000024
【図４】
0004833711.tif 000025
【図５】
0004833711.tif 000026
【図６】
0004833711.tif 000027