(57)【要約】【課題】連続して入力するパルスについての物理量の平均値を正確かつ高速に測定する。【解決手段】連続して入力するパルス（Ｐ１〜Ｐ４）についての平均周を測定する測定処理を実行する処理部を備え、処理部は、１つのパルス（Ｐ１）の入力時点を開始時点Ｔｓ１として、開始時点Ｔｓ１からの経過時間Ｔｐを計測する計時処理と、開始時点Ｔｓ１よりも後に入力したパルスの数をカウントするカウント処理とを実行すると共に、経過時間Ｔｐが予め決められた規定時間Ｔｒに達するまでの間において最後にカウントしたパルス（Ｐ）の入力時点までの経過時間Ｔｐを処理対象時間Ｔｉとして、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達するまでにカウントしたパルスのカウント数と処理対象時間Ｔｉとに基づいて処理対象時間Ｔｉにおける物理量の平均値を測定する処理を測定処理として実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して入力するパルスについての物理量を測定する測定処理を実行する処理部を備えた測定装置であって、
前記処理部は、１つの前記パルスの入力時点を開始時点として当該開始時点からの経過時間を計測する計時処理と、前記開始時点よりも後に入力した前記パルスの数をカウントするカウント処理とを実行すると共に、前記経過時間が予め決められた規定時間に達するまでの間において最後にカウントした前記パルスの入力時点までの前記経過時間を処理対象時間として、前記経過時間が前記規定時間に達するまでにカウントした前記パルスのカウント数と前記処理対象時間とに基づいて当該処理対象時間における前記物理量の平均値を測定する処理を前記測定処理として実行する測定装置。
【請求項２】
前記規定時間を任意の値に設定する操作が可能な操作部を備え、
前記処理部は、前記操作部に対する操作によって設定された規定時間に基づいて前記測定処理を実行する請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
連続して入力するパルスについての物理量を測定する測定処理を実行する測定方法であって、
１つの前記パルスの入力時点を開始時点として当該開始時点からの経過時間を計測する計時処理と、前記開始時点よりも後に入力した前記パルスの数をカウントするカウント処理とを実行すると共に、前記経過時間が予め決められた規定時間に達するまでの間において最後にカウントした前記パルスの入力時点までの前記経過時間を処理対象時間として、前記経過時間が前記規定時間に達するまでにカウントした前記パルスのカウント数と前記処理対象時間とに基づいて当該処理対象時間における前記物理量の平均値を測定する処理を前記測定処理として実行する測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続して入力するパルスについての物理量を測定する測定装置および測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力信号の物理量（例えば周波数）を測定してその平均値を求める測定装置として、例えば、特開平７−５５５５４号公報に開示された周波数変化測定装置が知られている。この周波数変化測定装置は、カウンタ、記憶回路、減算回路、加算回路、除算回路およびマイクロプロセッサ等を備え、入力信号（共振周波数）の周波数を測定し、ｎ個の測定値を移動平均して周波数の平均値を求めることが可能に構成されている。この周波数変化測定装置では、カウンタが入力信号の周波数を測定し、記憶回路がｎ個の測定値を記憶する。この場合、記憶回路は、新たな測定値が測定されたときには、記憶しているｎ個の測定値のうちの最も古い測定値（ｎ個前の測定値）を減算回路に出力して新たな測定値を記憶する。また、減算回路が、記憶回路から出力されたｎ個前の測定値を新たな測定値から差し引いた差分値を加算回路に出力する。また、加算回路が、記憶回路に記憶されている累積値と減算回路の出力信号とを加算して再び記憶回路に記憶させる。さらに、除算回路が、記憶回路に記憶されている累積値をｎで除算する。これにより、ｎ個の測定値が移動平均されて周波数の平均値が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５５５５４号公報（第３頁、第１−２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記した周波数変化測定装置には、解決すべき以下の課題がある。すなわち、この周波数変化測定装置では、カウンタによって周波数が測定される度に、記憶回路、減算回路、加算回路および除算回路の各回路間で測定値の転送が行われるため、移動平均の算出の対象とする測定値の数ｎが多く設定されているときには、各回路間での測定値の転送回数が多くなり、その分、高速での処理が困難となる。一方、測定値の平均値を高速で行う方法として次のような方法が知られている。この方法では、例えば、入力信号の物理量として、連続して入力するパルスの周波数の平均値を算出する際には、予め決められた規定時間内に入力したパルスの数をカウントし、規定時間をそのカウント数で除した値の逆数をその規定時間における周波数の平均値とする。しかしながら、この方法では、規定時間内において最後に入力したパルスの入力時点から規定時間の終了時点までの間に、最大でパルスの１周期分程度の時間間隔が生じることとなり、この時間間隔に起因して算出した周波数の平均値が不正確となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、連続して入力するパルスについての物理量の平均値を正確かつ高速に測定し得る測定装置および測定方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、連続して入力するパルスについての物理量を測定する測定処理を実行する処理部を備えた測定装置であって、前記処理部は、１つの前記パルスの入力時点を開始時点として当該開始時点からの経過時間を計測する計時処理と、前記開始時点よりも後に入力した前記パルスの数をカウントするカウント処理とを実行すると共に、前記経過時間が予め決められた規定時間に達するまでの間において最後にカウントした前記パルスの入力時点までの前記経過時間を処理対象時間として、前記経過時間が前記規定時間に達するまでにカウントした前記パルスのカウント数と前記処理対象時間とに基づいて当該処理対象時間における前記物理量の平均値を測定する処理を前記測定処理として実行する。
【０００７】
また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記規定時間を任意の値に設定する操作が可能な操作部を備え、前記処理部は、前記操作部に対する操作によって設定された規定時間に基づいて前記測定処理を実行する。
【０００８】
また、請求項３記載の測定方法は、連続して入力するパルスについての物理量を測定する測定処理を実行する測定方法であって、１つの前記パルスの入力時点を開始時点として当該開始時点からの経過時間を計測する計時処理と、前記開始時点よりも後に入力した前記パルスの数をカウントするカウント処理とを実行すると共に、前記経過時間が予め決められた規定時間に達するまでの間において最後にカウントした前記パルスの入力時点までの前記経過時間を処理対象時間として、前記経過時間が前記規定時間に達するまでにカウントした前記パルスのカウント数と前記処理対象時間とに基づいて当該処理対象時間における前記物理量の平均値を測定する処理を前記測定処理として実行する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の測定装置、および請求項３記載の測定方法によれば、開始時点としての１つのパルスの入力時点からの経過時間を計測する計時処理と、開始時点よりも後に入力したパルスの数をカウントするカウント処理とを実行することにより、経過時間が規定時間に達するまでの間において最後にカウントしたパルスの入力時点までの経過時間である処理対象時間、および経過時間が規定時間に達するまでにカウントしたパルスのカウント数を正確に特定することができる。このため、この測定装置および測定方法によれば、その処理対象時間およびカウント数に基づいて（例えば、処理対象時間をカウント数で除した平均周期の逆数を算出することによって）パルスについての物理量としての周波数の平均値を正確に測定することができる。また、この測定装置および測定方法によれば、パルスが新たに入力する度に周波数を測定してそのデータを記憶部に記憶させる必要がなく、経過時間が規定時間に達したときに処理対象時間およびカウント数に基づく計算を行うことで周波数の平均値を測定することができるため、測定を高速に行うことができる。
【００１０】
請求項２記載の測定装置によれば、操作部に対する操作によって任意の値に設定された規定時間に基づいて測定処理を実行することにより、例えば、周波数の平均値の変化を示すグラフを表示部に表示させる場合において、表示部の表示領域に表示可能な時間軸の長さに応じて規定時間を設定することができるため、そのグラフを見やすく表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】測定装置１の構成図である。
【図２】交流電圧信号ＳｖおよびパルスＰの波形図である。
【図３】周波数測定処理５０のフローチャートである。
【図４】測定方法を説明する第１の説明図である。
【図５】測定方法を説明する第２の説明図である。
【図６】測定方法を説明する第３の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、測定装置および測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
最初に、測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す測定装置１は、測定装置の一例であって、パルス出力部１１、処理部１２、操作部１３、記憶部１４および表示部１５を備えて構成されている。
【００１４】
パルス出力部１１は、処理部１２の制御に従ってパルス出力処理を実行する。この場合、パルス出力部１１は、パルス出力処理において、図２に示すように、アナログ信号（一例として交流電圧信号Ｓｖ）を入力して、その交流電圧信号Ｓｖの電圧値Ｖが比較値Ｖｒ（一例として、０Ｖ）を超えたときに予め規定されている時間長のパルスＰを出力する。
【００１５】
処理部１２は、操作部１３から出力される操作信号に従って各部を制御する。また、処理部１２は、図３に示す周波数測定処理５０（測定処理の一例）を実行することにより、パルス出力部１１によって連続して出力されるパルスＰを入力して、各パルスＰ（連続して入力するパルス）についての物理量（一例として、各パルスＰの周期や周波数）の平均値（平均周期Ｔｃや平均周波数ｆａ）を測定する。この場合、処理部１２は、図外の内部タイマを備えて構成され、周波数測定処理５０において、内部タイマから出力される時刻データを用いて後述する計時処理および積算処理を実行すると共に、後述するカウント処理を実行する。
【００１６】
操作部１３は、電源スイッチや各種の操作キーなどを備えて構成され、それらが操作されたときに操作信号を出力する。また、操作部１３は、処理部１２によって実行される周波数測定処理５０において用いられる規定時間Ｔｒを任意の値に設定する操作が可能に構成されている。記憶部１４は、操作部１３に対する操作によって入力された規定時間Ｔｒを記憶する。また、記憶部１４は、処理部１２によって測定されるパルスＰの平均周波数ｆａを記憶する。表示部１５は、処理部１２の制御に従って平均周波数ｆａの変化を示すグラフなどを表示する。
【００１７】
次に、測定装置１を用いて連続して入力するパルスＰの周波数（パルスについての物理量の一例）を測定する測定方法、およびその際の測定装置１の動作について図面を参照して説明する。
【００１８】
測定に先立ち、処理部１２によって実行される周波数測定処理５０において用いられる規定時間Ｔｒを入力する。この場合、一例として、規定時間Ｔｒを０．８５秒（８５０ｍｓ）に設定したものとする（図４参照）。この際に、処理部１２が、操作部１３から出力される操作信号に従い、規定時間Ｔｒを記憶部１４に記憶させる。
【００１９】
次いで、操作部１３を操作して測定の開始を指示する。この際に、処理部１２は、操作信号に従ってパルス出力部１１に対してパルス出力処理を開始させる。このパルス出力処理では、パルス出力部１１は、図２に示すように、交流電圧信号Ｓｖ（アナログ信号）を入力し、交流電圧信号Ｓｖの電圧値Ｖが比較値Ｖｒ（一例として、０Ｖ）を超えたときにパルスＰを出力する。
【００２０】
続いて、処理部１２は、図３に示す周波数測定処理５０を実行する。この周波数測定処理５０では、処理部１２は、記憶部１４から規定時間Ｔｒを読み出す（ステップ５１）。次いで、処理部１２は、後述する経過時間Ｔｐ、処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎをリセットするリセット処理を実行する（ステップ５２）。
【００２１】
続いて、処理部１２は、リセット処理の実行後におけるパルス出力部１１からの最初のパルスＰが入力したか否かを判別する（ステップ５３）。この場合、処理部１２は、最初のパルスＰ（１つのパルスに相当し、例えば、図４に示すパルスＰ０）が入力したと判別したときには、計時処理、カウント処理および積算処理を開始する（ステップ５４）。
【００２２】
処理部１２は、上記した計時処理において、パルスＰ０の入力時点を開始時点Ｔｓ１（図４参照）として、その開始時点Ｔｓ１からの経過時間Ｔｐを、内部タイマから出力される時刻データを用いて計測する。また、処理部１２は、計時処理において、開始時点Ｔｓ１よりも後において新たなパルスＰが入力したか否かを判別する（ステップ５５）。この場合、処理部１２は、新たなパルスＰが入力していないと判別したときには、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したか否かを判別し（ステップ５６）、新たなパルスＰが入力したと判別したときには、後に説明するカウント数Ｎのカウントアップ（ステップ５７）、および周期の積算（ステップ５８）を実行した後にステップ５６を実行する。
【００２３】
また、処理部１２は、上記したステップ５６において経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達していないと判別したときには、ステップ５５を実行する。つまり、処理部１２は、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別するまで、ステップ５５，５６（または５５，５７，５８，５６）を繰り返して実行する。
【００２４】
また、処理部１２は、上記したカウント処理において、入力したパルスＰの数をカウントする。具体的には、処理部１２は、上記したステップ５５において、新たなパルスＰ（例えば、図４に示すパルスＰ１）が入力したと判別したときに、カウント数Ｎを「１」だけカウントアップする（ステップ５７）。この場合、処理部１２は、上記したように、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別するまでステップ５５，５６（または５５，５７，５８，５６）を繰り返して実行する。したがって、処理部１２は、このカウント処理において、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別するまで、新たなパルスＰが入力する度に、カウント数Ｎを「１」ずつカウントアップし、これによって規定時間Ｔｒ内に入力したパルスＰの数をカウントする。
【００２５】
また、処理部１２は、上記した積算処理において、入力したパルスＰの周期を積算する。具体的には、処理部１２は、上記したステップ５５において、新たなパルスＰ（例えば、図４に示すパルスＰ１）が入力したと判別したときに、パルスＰ１の直前に入力したパルスＰ０の入力時点から新たに入力したパルスＰ１の入力時点までの周期を内部タイマから出力される時刻データを用いて特定し、特定した周期を積算する（ステップ５８）。この場合、処理部１２は、上記したように、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別するまでステップ５５，５６（または５５，５７，５８，５６）を繰り返して実行する。したがって、処理部１２は、この積算処理において、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別するまで、新たなパルスＰが入力する度に、そのパルスＰの周期を積算し、これによって規定時間Ｔｒ内に入力した全てのパルスＰの周期を積算する。
【００２６】
次いで、処理部１２は、上記したステップ５６において、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別したときには、計時処理、カウント処理および積算処理を停止し（ステップ５９）、続いて、その時点における周期の積算時間（つまり経過時間Ｔｐ）が規定時間Ｔｒに達するまでの間において最後にカウントしたパルスＰ（例えば、図４に示すパルスＰ３）の入力時点までの経過時間Ｔｐ（同図参照）を処理対象時間Ｔｉとして設定する（ステップ６０）。次いで、処理部１２は、処理対象時間ＴｉにおけるパルスＰの周波数の平均値（以下、この平均値を「平均周波数ｆａ」ともいう）を測定する（ステップ６１）。具体的には、処理部１２は、まず、処理対象時間Ｔｉをカウント数Ｎで除することにより、処理対象時間Ｔｉにおける周期の平均値（以下、この平均値を「平均周期Ｔｃ」ともいう）を測定（算出）する（Ｔｃ＝Ｔｉ／Ｎ）。続いて、処理部１２は、平均周期Ｔｃの逆数を平均周波数ｆａとして測定（算出）する（ｆａ＝１／Ｔｃ）。
【００２７】
この場合、一例として、図４に示すように、開始時点Ｔｓ１よりも後において、開始時点Ｔｓ１から規定時間Ｔｒが経過するまでの間に３つのパルスＰ１〜Ｐ３が入力し（カウント数Ｎが３）、開始時点Ｔｓ１からパルスＰ３の入力時点までの経過時間Ｔｐが７５０ｍｓのときには、処理部１２は、処理対象時間Ｔｉを７５０ｍｓに設定し、また、処理部１２は、７５０ｍｓを３で除した２５０ｍｓを平均周期Ｔｃとして測定する。さらに、処理部１２は、２５０ｍｓの逆数である４Ｈｚを平均周波数ｆａとして測定する。
【００２８】
次いで、処理部１２は、測定した平均周波数ｆａを記憶部１４に記憶させる。続いて、処理部１２は、リセット処理を実行して経過時間Ｔｐ、処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎをリセットし（ステップ６２）する。以上により、１回目の平均周波数ｆａの測定が終了する。
【００２９】
ここで、規定時間Ｔｒをカウント数Ｎで除した値の逆数を平均周波数ｆａとして測定する従来の構成および方法では、平均周波数ｆａが不正確となるおそれがある。具体的には、図５，６に示すように、例えば、規定時間Ｔｒが８５０ｍｓに設定され、開始時点Ｔｓ１から規定時間Ｔｒが経過するまでの間に３つのパルスＰ１〜Ｐ３が入力したとき（カウント数Ｎが３のとき）における規定時間Ｔｒをカウント数Ｎで除した値（以下、この値を「時間Ｔｄ」ともいう）が、約２８３ｍｓとなる。
【００３０】
一方、この場合において、例えば図５に示すように、開始時点Ｔｓ１からパルスＰ３の入力時点までの経過時間Ｔｐが８１０ｍｓのときには、パルスＰ１〜Ｐ３の平均周期Ｔｃが、２７０ｍｓとなる。つまり、規定時間Ｔｒをカウント数Ｎで除した時間Ｔｄ（２８３ｍｓ）と平均周期Ｔｃとが異なるため、時間Ｔｄの逆数として測定した平均周波数ｆａと平均周期Ｔｃの逆数である本来の平均周波数ｆａとが異なる値となる。また、図６に示すように、開始時点Ｔｓ１からパルスＰ３の入力時点までの経過時間Ｔｐが６５０ｍｓのときには、パルスＰ１〜Ｐ３の平均周期Ｔｃが約２１６ｍｓとなり、時間Ｔｄとの差がさらに大きくなるため、時間Ｔｄの逆数として測定した平均周波数ｆａと本来の平均周波数ｆａとがさらに大きく異なる値となる。
【００３１】
これに対して、この測定装置１および測定方法では、上記した計時処理、カウント処理および積算処理を実行することによって処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎを正確に特定することができるため、その処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎに基づいて（処理対象時間Ｔｉをカウント数Ｎで除した値の逆数を算出することによって）平均周期Ｔｃの逆数である平均周波数ｆａを正確に測定することが可能となっている。
【００３２】
また、この測定装置１および測定方法では、移動平均法による処理によって周波数の平均値を測定する従来の構成および方法とは異なり、パルスＰを新たに入力する度に周波数を測定してそのデータを記憶部１４に記憶させる必要がなく、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したと判別したときに処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎに基づく計算を行うことで平均周波数ｆａを測定することができる。このため、この測定装置１および測定方法では、測定を高速に行うことが可能となっている。
【００３３】
次いで、処理部１２は、上記したステップ５４〜６２を実行して、２回目の平均周波数ｆａの測定を行う。この場合、処理部１２は、１回目の平均周波数ｆａの測定における規定時間Ｔｒ内の最後に入力したパルスＰ（図４の例では、パルスＰ３）の入力時点を新たな開始時点Ｔｓ２（同図参照）として設定して計時処理を実行し、このパルスＰ３よりも後に入力するパルスＰを新たなパルスＰとしてカウント処理および積算処理を実行する。
【００３４】
以後、処理部１２は、同様にして、ステップ５４〜６１を繰り返して実行して平均周波数ｆａの測定を繰り返して行う。また、処理部１２は、測定した平均周波数ｆａの変化を示すグラフを表示部１５に表示させる。
【００３５】
このように、この測定装置１および測定方法によれば、開始時点Ｔｓ１，Ｔｓ２からの経過時間Ｔｐを計測する計時処理と、開始時点Ｔｓ１，Ｔｓ２よりも後に入力したパルスＰの数をカウントするカウント処理とを実行することにより、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達するまでの間において最後にカウントしたパルスＰの入力時点までの経過時間Ｔｐである処理対象時間Ｔｉ、および経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達するまでにカウントしたパルスＰのカウント数Ｎを正確に特定することができる。このため、この測定装置１および測定方法によれば、その処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎに基づいて（例えば、処理対象時間Ｔｉをカウント数Ｎで除した平均周期Ｔｃの逆数を算出することによって）パルスＰについての物理量としての周波数の平均値である平均周波数ｆａを正確に測定することができる。また、この測定装置１および測定方法によれば、パルスＰが新たに入力する度に周波数を測定してそのデータを記憶部１４に記憶させる必要がなく、経過時間Ｔｐが規定時間Ｔｒに達したときに処理対象時間Ｔｉおよびカウント数Ｎに基づく計算を行うことで平均周波数ｆａを測定することができるため、測定を高速に行うことができる。
【００３６】
また、この測定装置１および測定方法によれば、操作部１３に対する操作によって任意の値に設定された規定時間Ｔｒに基づいて周波数測定処理５０を実行することにより、例えば、平均周波数ｆａの変化を示すグラフを表示部１５に表示させる場合において、表示部１５の表示領域に表示可能な時間軸の長さに応じて規定時間Ｔｒを設定することができるため、そのグラフを見やすく表示させることができる。
【００３７】
なお、測定装置および測定方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、パルスＰについての物理量としての周期の平均値（平均周期Ｔｃ）を測定（算出）し、その平均周期ＴｃからパルスＰについての物理量としての周波数の平均値（平均周波数ｆａ）を測定（算出）する例について上記したが、パルスＰについての物理量の他の一例としてのデューティ比の平均値を測定する構成および方法を採用することもできる。また、上記の構成および方法では、平均周期Ｔｃを測定し、その平均周期Ｔｃの逆数を平均周波数ｆａとして測定したが、カウント数Ｎを処理対象時間Ｔｉで除して平均周波数ｆａを測定してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  測定装置
１２  処理部
１３  操作部
ｆａ  平均周波数
Ｎ  カウント数
Ｐ  パルス
Ｔｃ  平均周期
Ｔｉ  処理対象時間
Ｔｐ  経過時間
Ｔｒ  規定時間
Ｔｓ１  開始時点
Ｔｓ２  開始時点
【図１】
2012149976.tif 000003
【図２】
2012149976.tif 000004
【図３】
2012149976.tif 000005
【図４】
2012149976.tif 000006
【図５】
2012149976.tif 000007
【図６】
2012149976.tif 000008