(57)【要約】【課題】  測定精度の向上を図る。【解決手段】  被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定し、サンプリングポイントにおける被測定電圧の複数周期分のサンプリングデータを作成し、各サンプリングデータを２乗して２乗値変換データを作成し、減算器７では入力された２乗値変換データから除算器９で演算された出力データを減算し、加算器８では減算器７の出力データを加算し、被測定電圧の周波数に対するサンプリング周期との関係をシミュレーションして、被測定電圧の適正な測定精度が得られるサンプリング周期の所定値を決定し、所定値により除算器９で加算器８の出力を除算して重ね合わせデータを作成する。さらに、重ね合わせデータを１／２乗して被測定電圧の実効値を得るものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の繰り返し波形である被測定電圧を測定する電圧測定装置において、上記被測定電圧を所定レベルの入力電圧に変換する入力手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、上記被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で上記乱数によりサンプリングポイントを決定し、上記サンプリングポイントにおける上記被測定電圧の複数周期分のサンプリングデータを作成するデータ作成手段と、上記各サンプリングデータを２乗して２乗値変換データを作成する２乗値変換手段と、上記被測定電圧の周波数に対するサンプリング周期との関係をシミュレーションして、上記被測定電圧の適正な測定精度が得られるサンプリング回数の所定値を決定する所定値決定手段と、減算器、加算器、及び除算器が順次接続されて、上記減算器では入力された上記２乗値変換データから上記除算器で演算された出力データを減算し、上記加算器では上記減算器の出力データを加算し、上記所定値により上記除算器で上記加算器の出力を除算して重ね合わせデータを作成する重ね合わせ手段と、上記重ね合わせデータを１／２乗して上記被測定電圧の実効値を演算する実効値演算手段と、上記実効値を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする電圧測定装置。
【請求項２】
所定の周波数の繰り返し波形である被測定電圧を測定する電圧測定装置において、上記被測定電圧を所定レベルの入力電圧に変換する入力手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、上記被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で上記乱数によりサンプリングポイントを決定し、上記サンプリングポイントにおける上記被測定電圧の複数周期分のサンプリングデータを作成するデータ作成手段と、上記各サンプリングデータの絶対値データを作成する絶対値作成手段と、上記被測定電圧の周波数に対するサンプリング周期との関係をシミュレーションして、上記被測定電圧の適正な測定精度が得られるサンプリング回数の所定値を決定する所定値決定手段と、減算器、加算器、及び除算器が順次接続されて、上記減算器では入力された絶対値データから上記除算器で演算された出力データを減算し、上記加算器では上記減算器の出力データを加算し、上記所定値により上記除算器で上記加算器の出力を除算して重ね合わせデータを作成する重ね合わせ手段と、上記重ね合わせデータを上記被測定電圧の平均値として出力する平均値出力手段とを備えたことを特徴とする電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、繰り返し波形の電圧をディジタルサンプリングして測定する電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電圧測定装置は、入力回路に入力された電圧波形をアナログディジタル変換手段により一定のサンプリング周期ＴＡ／Ｄでサンプリングしてアナログディジタル変換して瞬時電圧値を作成する。この瞬時電圧値を２乗してローパスフィルタを通過させて入力側に期間加算する。一方、瞬時電圧値を２乗してローパスフィルタを通過させた演算値を開平して電圧波形の実行値を測定する（特許文献１参照）。
（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平３―９５４６９号公報（第２図、第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電圧測定装置では、一定のサンプリング周期でサンプリングしているので、サンプリング周波数が入力電圧の周波数の整数倍のとき、サンプリングポイントが重複するため測定精度の向上を図るのが困難であるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、サンプリングポイントの重複を避けることにより測定精度の向上を図ることができる電圧測定装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる電圧測定装置は、所定の周波数の繰り返し波形である被測定電圧を測定する電圧測定装置において、被測定電圧を所定レベルの入力電圧に変換する入力手段と、乱数を発生する乱数発生手段と、被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定し、サンプリングポイントにおける被測定電圧の複数周期分のサンプリングデータを作成するデータ作成手段と、各サンプリングデータを２乗して２乗値変換データを作成する２乗値変換手段と、被測定電圧の周波数に対するサンプリング周期との関係をシミュレーションして、被測定電圧の適正な測定精度が得られるサンプリング回数の所定値を決定する所定値決定手段と、減算器、加算器、及び除算器が順次接続されて、減算器では入力された２乗値変換データから除算器で演算された出力データを減算し、加算器では減算器の出力データを加算し、所定値により除算器で加算器の出力を除算して重ね合わせデータを作成する重ね合わせ手段と、重ね合わせデータを１／２乗して被測定電圧の実効値を演算する実効値演算手段と、実効値を出力する実効値出力手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、サンプリング周期内で乱数により決定したサンプリングポイントを決めるので、サンプリングポイントが重複するのを避けることができるため、測定値の精度向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１の構成を示すブロック図である。図１において、決められた周波数範囲で所定の周波数の繰り返し波形である被測定電圧を入力手段１で所定のレベルの入力電圧に変換する。乱数発生手段２で発生させた乱数及び入力手段１からの入力電圧がデータ作成手段３に入力される。データ作成手段３は、乱数により入力電圧の一周期内にサンプリングポイントを決定して複数周期分のサンプリングデータを作成する。２乗値変換手段４は各サンプリングデータを２乗して２乗値変換データを作成する。所定値決定手段５では被測定電圧の周波数に対するサンプリング周期との関係をシミュレーションして、被測定電圧の適正な測定精度が得られるサンプリング回数の所定値を決定する。重ね合わせ手段６は減算器７、加算器８、除算器９で構成されている。減算器７は入力された２乗値変換データから除算器９で演算された出力データを減算する。加算器８は減算器７の出力データを加算する。そして、所定値決定手段５で決定された所定値により除算器９で加算器８の出力を除算して重ね合わせデータを作成する。この重ね合わせデータを実効値演算手段１０で１／２乗して被測定電圧の実効値を演算する。実効値を実効値出力手段１１に出力する。
【０００９】
このように構成された電圧測定装置の動作について説明する。図２は乱数により決定されたサンプリングポイントを示す説明図、図３は複数周期分のサンプリングデータを示す説明図、図４は図１の動作を示すフローチャートである。
図１から図４において、入力手段１に入力された繰り返し波形の被測定電圧は所定レベルの入力電圧に変換される（ステップＳ１）。一方、乱数発生手段２は乱数を発生する（ステップＳ２）。次に、データ作成手段３は被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定し、図２に示すようにサンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定して複数周期分のサンプリングデータＳＰ１〜ＳＰ２４を収集する。各サンプリングデータＳＰ１〜ＳＰ２４を被測定電圧の一周期分の波形上に擬似的に配置すると、図３に示すようにサンプリングポイントが重複する機会を少なくする（ステップＳ３）。続いて、２乗値変換手段４は各サンプリングデータを２乗して２乗値変換データを作成する（ステップＳ４）。２乗値変換データが重ね合わせ手段６に入力されると、入力された２乗値変換データから除算器９で演算された出力データを減算器７で減算する。次に、減算器７の出力データを加算器８で順次加算する。除算器９では所定値決定手段５で決定された所定値で加算器８の出力データを除算して重ね合わせデータを作成する（ステップＳ５）。なお、減算器７、加算器８、及び除算器９は測定のスタート時には初期化されている。続いて、実効値演算手段１０では重ね合わせデータを１／２乗して被測定電圧の実効値を演算する（ステップＳ６）。演算された実効値はメータ等の実効値出力手段１１に出力される（ステップＳ７）。実効値出力手段１１に出力された実効値が収束（安定）したのを確認して（ステップＳ８）測定が終了する。なお、収束（安定）したか否かの判断は実験により時間で決めるか、実効値出力手段１１に表示されるデータを確認することにより可能である。
以上のように、被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定し、複数周期分のサンプリングデータを重ね合わせることにより、周期毎にサンプリングポイントが変化してサンプリングポイントが重複する機会を少なくすることができるため、被測定電圧の実効値測定の精度向上を図ることができる。
【００１０】
実施の形態２．
図５は、この発明を実施するための実施の形態２の構成を示すブロック図である。図５において、１〜３．５は実施の形態１のものと同様のものである。絶対値作成手段１２ではデータ作成手段３で作成されたサンプリングデータの絶対値データを作成する。重ね合わせ手段１３は減算器１４、加算器１５、除算器１６で構成されている。減算器１４は入力された絶対値データから除算器１６で演算された出力データを減算する。加算器１５は減算器１４の出力データを加算する。そして、所定値決定手段５で決定された所定値により除算器１６で加算器１５の出力を除算して重ね合わせデータを作成する。この重ね合わせデータは被測定電圧の平均値となるので、平均値出力手段１７に出力する。
【００１１】
このように構成された電圧測定装置の動作について説明する。図６は図５の動作を示すフローチャートである。
図４及び図５において、入力手段１に入力された繰り返し波形の被測定電圧は所定レベルの入力電圧に変換される（ステップＳ１）。一方、乱数発生手段２は乱数を発生する（ステップＳ２）。次に、データ作成手段３は被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定し、図２に示すようにサンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定して複数周期分のサンプリングデータＳＰ１〜ＳＰ２４を収集する。各サンプリングデータＳＰ１〜ＳＰ２４を被測定電圧の一周期分の波形上に擬似的に配置すると、図３に示すようにサンプリングポイントの重複を少なくする（ステップＳ３）。続いて、絶対値作成手段１２は各サンプリングデータの絶対値データを作成する（ステップＳ４）。絶対値データが重ね合わせ手段１３に入力されると、入力された絶対値データから除算器１６で演算された除算器１６の出力データを減算器１４で減算処理する。次に、減算器１４の出力データを加算器１５で順次加算する。除算器１６では所定値決定手段５で決定された所定値で加算器１５の出力データを除算して重ね合わせデータを作成する（ステップＳ５）。この重ね合わせデータをメータ等の平均値出力手段１７に出力することにより被測定電圧の平均値が得られる。出力手段１７に出力された平均値が収束（安定）したのを確認して（ステップＳ７）測定が終了する。
以上のように、被測定電圧の一周期内でサンプリング周期を決定して、サンプリング周期内で乱数によりサンプリングポイントを決定し、複数周期分のサンプリングデータを重ね合わせることにより、周期毎にサンプリングポイントが変化してサンプリングポイントが重複する機会を少なくすることができるため、被測定電圧の実効値測定の精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明を実施するための実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の乱数により決定されたサンプリングポイントを示す説明図である。
【図３】図１の複数周期分のサンプリングデータを示す説明図である。
【図４】図１の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明を実施するための実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１３】
１  入力手段、２  乱数発生手段、３  データ作成手段、４  ２乗値変換手段、
５  所定値決定手段、６，１３  重ね合わせ手段、７，１４  減算器、
８，１５  加算器、９，１６  除算器、１０  実効値演算手段、
１１  実効値出力手段、１２  絶対値作成手段、１７  平均値出力手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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