(57)【要約】【課題】ピークオーバーが発生したレンジのままでオーバーの程度情報を取得できるようにし、適切なレンジへの移動の高速化および安全性の確認が容易に行える測定装置を提供すること。【解決手段】  複数の測定レンジを備えた測定装置において、  任意の設定レンジにおけるピークオーバーの程度情報を表示するピーク表示手段、を設けたことを特徴とするもの。【選択図】                    図１
2005069748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定レンジを備えた測定装置において、
任意の設定レンジにおけるピークオーバーの程度情報を表示するピーク表示手段、
を設けたことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記ピーク表示手段は、レンジ情報も表示することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
レンジ情報はピークオーバーを回避できる情報を含むことを特徴とする請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記ピーク表示手段として、グラフィック表示手段を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
前記ピーク表示手段として、複数の発光素子が列状に配置された発光表示手段を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
測定装置は、オートレンジ機能を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の測定装置。
【請求項７】
測定装置は、電力計であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置。
【請求項８】
測定装置は、電圧計であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置。
【請求項９】
測定装置は、デジタルマルチメータであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定装置に関し、詳しくは、複数のレンジを有する測定装置におけるピーク値表示の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、例えばデジタルマルチメータにおいて、被測定信号のＲＭＳ値およびピーク値を求め、ＲＭＳ値を所定の限界値と比較するとともにピーク値を所定の閾値と比較し、これらの比較結果に応じて最適な測定レンジを選択する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、例えば電流計において、測定対象信号のピーク電圧を検出する回路を備え、検出されたピーク電圧の入力が許容される入力レンジを決定する処理を実行することにより短時間で入力レンジを切替制御する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、これら特許文献１および特許文献２には、本発明のように任意のレンジ設定状態でピーク値の大きさを具体的に表示することに関する言及はない。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７２１
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−４１９８２
【０００７】
測定装置で測定信号を測定するのにあたり、測定信号に変換器の入力範囲を超えるピーク値が発生することがある。測定装置の使用者としては、発生したピーク値が具体的にどのような値であったのかを的確に把握しておきたいという要求が強い。
【０００８】
しかし、従来の測定装置では、図８や図９に示すように、ピーク発生の有無を表示することが一般的に行われている。図８の例では、電圧測定系統と電流測定系統のそれぞれにピークが発生したことを個別に表示するためのＬＥＤを設けている。図９の例では、液晶グラフィック表示画面の波形表示領域近傍に、電圧測定系統と電流測定系統のそれぞれにピークが発生したことを個別に表示する表示領域ＰＥＡＫを設けている。
【０００９】
また、これらのピーク表示に代えて、前述の特許文献１や特許文献２に開示されているように測定装置における測定値の確度が大きく損なわれない適切な測定レンジを自動的に選定するオートレンジ機能を組み込むことも行われている。
【００１０】
適切な測定レンジを設定する際の測定値の目安として、その測定機能の入力範囲もしくは精度範囲、レンジの最大入力範囲、定格の□□□％や、精度保証範囲、定格の□□□％などが用いられている。
【００１１】
具体的には、信号処理部最終段の入力範囲、ＲＭＳコンバータ等の変換素子の入力範囲、Ａ/Ｄコンバータの入力範囲などを用いて信号に対して現在設定されているレンジが適切であるかを判断し、必要ならばレンジ変更を行う。
【００１２】
高レンジへの移動は、測定値が定格の110％、ピークが200％など、定格値を超えた場合に行うのが一般的である。これは最終段の入力範囲は超えていないが測定値（平均値や実効値など）が定格を超えているか、もしくは最終段の入力範囲を超えた場合である。
【００１３】
低レンジへの移動は、測定値が定格の30％でピークが200％未満など、測定値もピークも定格未満で、かつ移動しようとしている低レンジの低レンジへの移動条件に対し余裕がある場合である。
【００１４】
ここで、低レンジへの移動は、現在設定されているレンジにおいて信号処理部が正常に動作しているため、移動すべきレンジの確定が容易で精度も良い。
【００１５】
これに対し、高レンジへの移動は、現在設定されているレンジが最終段の入力範囲を超えているなど正常動作していない場合があり、精度が悪い。現在設定されているレンジでは低いということが確定しているのみである。
【００１６】
図１０は、従来のピーク検出回路の一例を示すブロック図である。測定信号Sinはレンジ（ゲイン）可変の正規化処理部1に入力されて所定の規定電圧に正規化される。
【００１７】
正規化処理部1の出力信号Snrは、測定機能に応じた変換器2に入力されて信号変換されるとともに、レベル比較器3の一方の入力端子に入力されて正規化出力信号Snrのレベルが変換器2の入力範囲内か否かが判定される。
【００１８】
基準電圧発生部4は、変換器2に基準電圧Vrを与えるとともに、レベル比較器3の他方の入力端子に変換器2の入力範囲を規定する基準レベル信号Vth1を与えている。
【００１９】
変換器2の出力信号Stは、出力部5に入力されるとともに、レベル比較器6の一方の入力端子に入力されて変換後のレベルが定格に対する規定範囲内か否かが判定される。
【００２０】
定格レベル発生部7は、レベル比較器6の他方の入力端子に変換器2の定格レベルを規定する定格レベル信号Vth2を与えている。
【００２１】
ピーク値測定部8は、正規化出力信号Snrのピーク値を測定して、測定結果Spを出力部5に入力する。一般的に、ピーク値の出力レベルは、出力部5への入力レベルを合わせる必要があることから、変換器2の出力レベルと等しくなるように設定する。
【００２２】
ＣＰＵ9は、各レベル比較器3，6からの出力信号Sc1，Sc2および出力部5の出力信号Soutに基づきレンジ変更信号Srcを正規化処理部1へ送ってレンジ（ゲイン）を変更するとともに、レベル比較器3で正規化出力信号Snrが変換器2の入力範囲を超えたことを検出した場合にはピーク表示部10を駆動して測定値の精度に嫌疑があるもしくは機器自体に損傷を与える可能性があるという警告（ピークオーバー）を発する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、現レンジにおいてピークオーバーという警告情報のみであるため、どのくらいオーバーであるかなど、警告のレベルが不明である。そのため、ピークオーバーを回避できるレンジを選択するには、１レンジずつアップするもしくは最大レンジまでアップしてピーク値を確認しながら適切なレンジに移動するという手順を踏む必要があり、目的とする適切レンジへの移動に比較的時間がかかってしまうことになる。
【００２４】
本発明は、このような従来の問題点を解決するものであり、その目的は、ピークオーバーが発生したレンジのままでオーバーの程度情報を取得できるようにし、適切なレンジへの移動の高速化および安全性の確認が容易に行える測定装置を提供することにある。
【００２５】
本発明が解決しようとする課題は、ピーク情報の表示を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数の測定レンジを備えた測定装置において、
任意の設定レンジにおけるピークオーバーの程度情報を表示するピーク表示手段、
を設けたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測定装置において、
前記ピーク表示手段は、レンジ情報も表示することを特徴とする。
【００２８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の測定装置において、
レンジ情報はピークオーバーを回避できる情報を含むことを特徴とする。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定装置において、
前記ピーク表示手段として、グラフィック表示手段を用いることを特徴とする。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の測定装置において、
前記ピーク表示手段として、複数の発光素子が列状に配置された発光表示手段を用いることを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の測定装置において、
測定装置は、オートレンジ機能を有することを特徴とする。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置において、
測定装置は、電力計であることを特徴とする。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置において、
測定装置は、電圧計であることを特徴とする。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の測定装置において、
測定装置は、デジタルマルチメータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
ピークオーバーが発生した場合に、それを回避して正常に測定できるレンジを即座に知ることができるため、作業性が向上する。
【００３６】
またオーバーの程度が分かることから、使用者・作業者は危険度を認識し易くなり、安全性改善に貢献する。
【００３７】
試験ルーチン内において過渡応答などでピークが発生してしまう場合でも、レンジを試験レンジにしたままでそのレベルが確認できるので、測定値に関わる不具合解析にも貢献する。
【００３８】
さらに、ピークオーバーが発生した時点で移動すべきレンジが確定していることから、オートレンジにおけるレンジアップの高速化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の要部を示す構成ブロック図であり、図１０と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００４０】
本発明は、正規化処理部1から出力される正規化出力信号Snrのレベルが変換器2の入力範囲内か否かを判定するためのレベル比較器を複数個設けたものであり、図１では２個のレベル比較器31，32を設ける例を示している。
【００４１】
一般に、正規化処理部1の電源電圧は、変換器2の基準電圧より高くなる。本発明では、これを前提としている。基準電圧は電源電圧から作るので、この基準電圧が電源電圧以下となるのは当然といえば当然である。
【００４２】
レベル比較器31，32は、ＣＰＵ9から出力されるレンジ変更信号Srcに基づき正規化処理部1のレンジ変更に連動して閾値レベル設定も変更するように構成されている。すなわち、レベル比較器を複数個備えることにより、ピーク値測定部8で測定したピーク値が要求する所定の設定レンジ情報を、実際にレンジ変更することなく得ることができる。
【００４３】
変換器2としてＡ/Ｄコンバータを使用したデジタルサンプリング方式の場合には、定格より低いレベルのピーク値は、Ａ/Ｄコンバータの瞬時値から得ることができる。そのため、レベル比較器31，32は、変換器入力範囲を「以上」のレベルについてのみ検出すればよい。
【００４４】
レベル比較器31，32は、変換器2に入力される電圧レベルを規定閾値レベルと比較し、その結果をＨ/Ｌの２値化信号で出力するウィンドウコンパレータを構成する。その動作を図２に示す。
【００４５】
図２において、閾値レベルVL1は変換器2の現在設定レンジにおける入力範囲レベルを表し、閾値レベルVL2（>VL1）は変換器2を現レンジに対し一つ上のレンジに設定した時の入力範囲レベルを表している。
【００４６】
レベル比較器31の出力信号Scp1がＨレベルになっている区間ａ-ｂ、ｃ-ｄ、e-fは、それぞれ正規化出力信号Snrの信号レベルが一つ上のレンジへ移動すべき状態であることを示している。そして、レベル比較器32の出力信号Scp2がＨレベルになっている区間f-gは、正規化出力信号Snrの信号レベルが二つ上のレンジへ移動すべき状態であることを示している。これらの場合、変換器2は信号を正確に変換していないと考えられるので測定値は考慮する必要がなく、これら比較器31，32の結果のみでレンジ変更を行えばよい。
【００４７】
正規化処理部1の高レンジへのレンジ変更動作は、以下のような組み合わせになる。
1）レベル比較器31の出力信号Scp1がＨレベルでレベル比較器32の出力信号Scp2がＬレベル→正規化処理部1を１レンジアップし、閾値レベルVL1，VL2もそれぞれ１レンジアップする。
2）レベル比較器31の出力信号Scp1がＨレベルでレベル比較器32の出力信号Scp2もＨレベル→正規化処理部1を２レンジアップし、閾値レベルVL1，VL2もそれぞれ２レンジアップする。
3）レベル比較器31の出力信号Scp1がＬレベルでレベル比較器32の出力信号Scp2がＨレベル→レンジ変更なし。
【００４８】
正規化処理部1から出力される正規化出力信号Snrのピークレベルがどの範囲にあるかを知ることにより変換器2が正常動作できる適切なレンジをレンジ変更前に知ることができ、数レンジ上の適切なレンジへ直接移動することが可能となる。
【００４９】
図３は変換器2としてＡ/Ｄ変換器を用いた図１の具体例を示すブロック図であり、10倍のレンジまでピーク検出機能を有する電圧計の例を示している。
【００５０】
図３のようなデジタルサンプリング方式において、機能はすべてソフトウェアの演算処理により実現する場合、ピーク値としてはＡ/Ｄ変換器の瞬時値を使用する。また平均値などの測定値処理もＤＳＰ11で演算するため、レンジ変更規格値との比較もソフトウェアでの処理となる。そのため、図１の破線で囲んだ部分の出力部5と定格レベル比較器6と定格レベル発生部7およびピーク値測定部8は不要となる。さらに、変換器2に入力されるレベルの検出についても、Ａ/Ｄデータが最大もしくは最小ビットの検出を用いれば、入力範囲のレベルを検出するための比較器も不要になる。
【００５１】
正規化処理部1のレンジは、例えば1-10-100ステップと1-2-5ステップの組み合わせになっていて、10-20-50-100-200-500-1000Vが選択設定できる。なお、電源電圧は15V、Ａ／Ｄ変換器2の変換範囲は2.5Vとする。
【００５２】
測定値については、Ａ/Ｄ変換器2でサンプリングした信号データを用い、ＤＳＰ11において目的とする測定値を得る演算を行う。そして、その結果と定格値およびレベル比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ2，ＣＭＰ3の出力信号に基づき、ＣＰＵ9からレンジ変更が必要か不要かの要求を出すとともに、ピーク値情報をピーク表示部10に表示する。
【００５３】
レベル比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ2，ＣＭＰ3の一方の入力端子に全波整流部12で全波整流した信号波形を入力することにより、正負の信号を正電圧で比較するようにしている。レベル比較器ＣＭＰ1が現在の設定レンジに対応し、レベル比較器ＣＭＰ2が一つ上のレンジに対応し、レベル比較器ＣＭＰ3が二つ上のレンジの入力範囲を規定する。
【００５４】
抵抗R1〜R6の直列回路よりなり直流電源Vsと直列接続されているアッテネータ13は、レベル比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ2，ＣＭＰ3の各閾値となる基準電圧を設定するものである。抵抗R1とR2の接続点は直接レベル比較器ＣＭＰ1の他方の入力端子に接続され、抵抗R2とR3の接続点はスイッチS1を介してレベル比較器ＣＭＰ2の他方の入力端子に接続され、抵抗R3とR4の接続点はスイッチS2を介してレベル比較器ＣＭＰ2の他方の入力端子に接続され、抵抗R4とR5の接続点はスイッチS3を介してレベル比較器ＣＭＰ3の他方の入力端子に接続され、抵抗R5とR6の接続点はスイッチS4を介してレベル比較器ＣＭＰ3の他方の入力端子に接続されている。なお、実現手段はこの実施例に限定するものではない。
【００５５】
このように構成される回路の動作は以下の通りである。
現在設定されているレンジは×1とする。このときスイッチS1とスイッチS4がONとなり、レベル比較器ＣＭＰ2の基準電圧は×2でレベル比較器ＣＭＰ3の基準電圧は×5となる。レベル比較器ＣＭＰ1の出力がＨとなって1レンジアップ要求が出て1レンジアップすると、スイッチS1がOFFでスイッチS2がON、スイッチS4はそのままとしてレベル比較器の基準電圧を再設定する。
【００５６】
この状態では現レンジは×1/2となり、レベル比較器ＣＭＰ2の基準電圧は×2.5、レベル比較器ＣＭＰ3の基準電圧は×5となる。例えば１Vレンジであった時は、レベル比較器ＣＭＰ2の基準電圧は2Vの範囲、レベル比較器ＣＭＰ3の基準電圧は5Vの範囲を規定する。これが1レンジアップして2Vレンジとなると、レベル比較器ＣＭＰ2の基準電圧は×2.5で5V、レベル比較器ＣＭＰ3の基準電圧は×5で10Vレンジの範囲を規定することになる。
【００５７】
1Vレンジであった時、レベル比較器ＣＭＰ3の出力がＨとなった場合は3レンジアップして10Vレンジに設定することとなる。この場合はコンパレータのS1からS4まではそのままである。
【００５８】
図３の回路では、例えば10Vレンジにおけるピークレンジの確定機能により、スイッチS4がONの時にレベル比較器ＣＭＰ3がＨとなった場合、ピークが発生しているので最大レンジとして50Vレンジもしくは100Vレンジが必要であるという情報をピーク表示部10の表示を介して使用者へ知らせることができる。
【００５９】
これらピーク表示部10への情報表示にあたっては、必要なレンジを直接表示するという手段を取る。具体的な表示形態例を以下に説明する。
【００６０】
図４は、設定レンジに対応したLEDが発光して現在の設定レンジを表示する。ピークについても同様な方法でレンジを表示する。複数の測定チャンネルがある場合、チャンネル選択に併せてピーク表示も切り替える。選択されていない測定チャンネルでピークが発生した場合は、その測定チャンネルに自動で切り替えて表示する。
【００６１】
図５は、レンジを示すLEDをピーク表示にも共用する例である。ピークの識別表示にあたっては、例えば点滅させたり表示色を変えることによってピークレンジを知らせる。設定レンジの数字を発光させてもよい。
【００６２】
図６は、グラフィック表示例であり、直接ピークレンジを表示する。ピークが発生していない場合は数値を非表示もしくはポイントを表示する。カラー表示の場合には表示色も変えることができる。例えばピークならば赤文字で表示し、ピークなしなら緑ポイント表示にする。
【００６３】
図７は、従来例として示した図９に対応するグラフィック表示例であり、６入力形の電力計の例を示している。ピークを検出した場合には「over」の部分にそのレンジを表示する。なお表示色については、例えばピーク検出の場合は赤、そうでない場合は緑などに変える。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例の要部を示す構成ブロック図である。
【図２】図１の動作例を説明する波形図である。
【図３】変換器2としてＡ/Ｄ変換器を用いた図１の具体例を示すブロック図である。
【図４】ピーク表示部10の具体的な表示形態例である。
【図５】ピーク表示部10の他の具体的な表示形態例である。  図１０は、従来のピーク検出回路の一例を示すブロック図である。
【図６】ピーク表示部10の他の具体的な表示形態例である。
【図７】ピーク表示部10の他の具体的な表示形態例である。
【図８】従来のピーク表示部10の表示形態例である。
【図９】従来のピーク表示部10の他の表示形態例である。
【図１０】従来の回路例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  正規化処理部
２  Ａ／Ｄ変換器
３１、３２、ＣＭＰ1〜ＣＭＰ3  レベル比較器
８  ピーク値測定部
９  ＣＰＵ
１０  ピーク表示部
１１  ＤＳＰ
１２  全波整流部
１３  アッテネータ
【図１】
2005069748.tif 000003
【図２】
2005069748.tif 000004
【図３】
2005069748.tif 000005
【図４】
2005069748.tif 000006
【図５】
2005069748.tif 000007
【図６】
2005069748.tif 000008
【図７】
2005069748.tif 000009
【図８】
2005069748.tif 000010
【図９】
2005069748.tif 000011
【図１０】
2005069748.tif 000012