(57)【要約】【課題】高速サンプリングが可能であるとともに長時間の監視ができる電圧波形測定装置を提供する。【解決手段】高速Ａ／Ｄコンバータ９は、入力信号Ｖｉｎをデジタル信号Ｄｆに変換する。信号処理回路１０は、デジタル信号Ｄｆに対して信号処理を行なう。低速Ａ／Ｄコンバータ８は、入力信号Ｖｉｎをデジタル信号Ｄｓに変換する。演算部１２は、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔおよびデジタル信号Ｄｓに基づいて、電力モードを通常モードとするか省電力モードとするかを判定する。電源回路２１は、通常モードにおいて入力信号を受けて、内部電源電圧Ｖ１を発生する。バッテリ１８は、入力信号Ｖｉｎから電力が得られない場合に、電源回路２１に代えて内部電源電圧Ｖ１を供給する。切替回路１７は、少なくとも高速Ａ／Ｄコンバータ９に対して、通常モードにおいて電源電圧を供給し、省電力モードにおいて電源電圧を遮断するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力モードとして通常モードと省電力モードとを有し、入力信号を測定する電圧波形測定装置であって、
前記入力信号を受ける第１端子と、
前記入力信号を第１のデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄコンバータと、
前記第１のデジタル信号に対して信号処理を行なう信号処理回路と、
前記信号処理回路で処理したデジタル信号を記憶するメモリ装置と、
前記入力信号を第２のデジタル信号に変換する、前記第１のＡ／Ｄコンバータよりも処理速度が低速の第２のＡ／Ｄコンバータと、
前記第２のデジタル信号に基づいて、前記電力モードを前記通常モードとするか前記省電力モードとするかを判定する演算部と、
前記通常モードにおいて前記入力信号を受けて、前記入力信号の電力から電源電圧を発生する電源回路と、
前記入力信号から電力が得られない場合に、前記電源回路に代えて前記電源電圧を供給するバッテリと、
少なくとも前記第１のＡ／Ｄコンバータに対して、前記通常モードにおいて前記電源電圧を供給し、前記省電力モードにおいて前記電源電圧を遮断するように構成される切替回路とを備え、
前記演算部は、前記第２のデジタル信号に基づいて前記入力信号から電力が得られないと判断した場合に、前記電力モードを前記省電力モードに設定する、電圧波形測定装置。
【請求項２】
前記入力信号を前記第１端子とともに差動入力信号として受ける第２端子と、
前記第１端子を経由して入力された電圧を減衰させる第１減衰器と、
前記第２端子を経由して入力された電圧を減衰させる第２減衰器と、
前記第１減衰器の出力と前記第２減衰器の出力とを受けて差動信号を出力する差動アンプとをさらに備える、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項３】
不揮発メモリ装置をさらに備え、
前記信号処理回路は、前記入力信号に対する記録開始条件が満たされたか否かを判定するトリガ判定と前記トリガ判定の成立の発生回数のカウントを行なうように構成され、
前記演算部は、前記記録開始条件成立後の波形と前記発生回数とを前記不揮発メモリ装置に保存させる、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項４】
不揮発メモリ装置をさらに備え、
前記演算部は、温度センサから得られた温度測定結果を前記不揮発メモリ装置に保存させる、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項５】
外部から前記電力モードの切り替えを行なうための外部モード切替信号を受ける切替入力端子をさらに備え、
前記演算部は、前記第２のデジタル信号に基づいて前記入力信号から電力が得られないと判断した場合、または、前記外部モード切替信号によって前記省電力モードが指定された場合に、前記電力モードを前記省電力モードに設定する、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項６】
前記切替回路は、前記信号処理回路に対して、前記通常モードにおいて前記電源電圧を供給し、前記省電力モードにおいて前記電源電圧を遮断するように構成される、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項７】
前記切替回路は、前記メモリ装置に対して、前記通常モードにおいて前記電源電圧を供給し、前記省電力モードにおいて前記電源電圧を遮断するように構成される、請求項１に記載の電圧波形測定装置。
【請求項８】
不揮発メモリ装置をさらに備え、
前記メモリ装置は、揮発性メモリ装置であり、
前記演算部は、前記通常モードから前記省電力モードに移行する前に、前記揮発性メモリ装置の記憶内容を前記不揮発メモリ装置に記憶させる、請求項７に記載の電圧波形測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧波形測定装置に関し、特に長時間の電圧波形を監視するための電圧波形測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器の故障の原因の一つとして、過電圧・過電流すなわちＥＯＳ（Electrical  Over  Stress）と呼ばれる突発的な異常電圧・電流の入力による破壊モードが一般的に知られている。
【０００３】
ＥＯＳには、静電気放電（ＥＳＤ：Electro-Static  Discharge）、雷、他の電気機器等から発生するサージ、ノイズ等、様々な波形のものが存在する。例えばＥＳＤのように高電圧でごく短時間の波形（１０ｎｓ〜程度）で絶縁破壊する事例や、逆に低い電圧でも比較的時間の長いＥＯＳが入り過電流で破壊する事例も存在する。
【０００４】
これら複数のＥＯＳ波形を同時に測定しようとする場合、前提としてＥＳＤ波形も測定可能な高速サンプリングが必要となる。また、実際の電気機器の稼働環境といった、ＥＯＳの発生頻度が不明な環境で測定を行なう場合、ＥＯＳの発生確率が低いために発生原因の特定が難しい場合が多く、長時間のサンプリングを行なう必要がある。
【０００５】
また、測定対象である電気機器には様々な動作環境があり、長時間の測定装置の設置を考えた場合、測定装置に対する安定した電源供給が困難であることが想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２１５２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＯＳ波形等の異常波形の測定を行なう場合、高速サンプリング可能な電圧波形測定装置が必要となる。しかし、高速サンプリングを行なうＡ／Ｄコンバータや高速信号処理を行なうＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）等のデバイスで構成された信号処理回路は消費電力が大きく、装置全体の使用電力に占める割合が大きい。
【０００８】
被測定物の設置環境が、外部からの電源供給が得られない設置環境である場合、特開２０１５−２１５２１５号公報に開示された技術のように被測定物から電圧波形測定装置の電源を得る方法が考えられる。しかし、長時間の測定を行なう場合、被測定物の動作状況によっては電源が得られない時間が生じる可能性がある。
【０００９】
例えば、ある工作機械に電圧波形測定装置を設置し、モーターの駆動信号の電圧を測定する場合を考える。モーターの回転時は駆動信号から得た電力によって電圧波形測定装置に電源が供給されるが、モーターの回転の停止中は駆動信号がゼロボルトとなり、駆動信号から電源電圧が得られなくなる。駆動信号から電源電圧が得られない時間においては、バッテリ等で電圧波形測定装置を駆動させる必要があるが、できる限り長時間の測定を継続的に行なうため、装置の消費電力を小さくすることが重要となる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高速サンプリングが可能であるとともに長時間の監視ができる電圧波形測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る電圧波形測定装置は、電力モードとして通常モードと省電力モードとを有し、入力信号を測定する電圧波形測定装置である。電圧波形測定装置は、第１端子と、第１のＡ／Ｄコンバータと、信号処理回路と、メモリ装置と、第２のＡ／Ｄコンバータと、電源回路と、バッテリと、切替回路とを備える。
【００１２】
第１端子は、入力信号を受ける。第１のＡ／Ｄコンバータは、入力信号を第１のデジタル信号に変換する。信号処理回路は、第１のデジタル信号に対して信号処理を行なう。メモリ装置は、信号処理回路で処理したデジタル信号を記憶する。第２のＡ／Ｄコンバータは、第１のＡ／Ｄコンバータよりも処理速度が低速であり、入力信号を第２のデジタル信号に変換する。演算部は、第２のデジタル信号に基づいて、電力モードを通常モードとするか省電力モードとするかを判定する。電源回路は、通常モードにおいて入力信号を受けて、入力信号の電力から電源電圧を発生する。バッテリは、入力信号から電力が得られない場合に、電源回路に代えて電源電圧を供給する。
【００１３】
切替回路は、少なくとも第１のＡ／Ｄコンバータに対して、通常モードにおいて電源電圧を供給し、省電力モードにおいて電源電圧を遮断するように構成される。演算部は、第２のデジタル信号に基づいて入力信号から電力が得られないと判断した場合に、電力モードを省電力モードに設定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外部からの電源供給状況や、外部からの制御信号等の入力状況に応じて、消費電力の大きい高速Ａ／Ｄコンバータ等のデバイスを停止、またはスタンバイ状態とし、低速Ａ／Ｄコンバータでその間の入力状況等の監視を行なっておくことによって、装置全体の消費電力を低減しつつ、長時間の波形の監視を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電圧波形測定装置の構成を示す図である。
【図２】電圧波形測定装置１において実行される電圧波形測定動作に関する制御のフローチャート（前半部）である。
【図３】電圧波形測定装置１において実行される電圧波形測定動作に関する制御のフローチャート（後半部）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る電圧波形測定装置の構成を示す図である。電圧波形測定装置１は、高速サンプリングを行って電圧入力波形をＡ／Ｄ変換し、ＦＰＧＡによって波形処理を行ない、トリガをかけて異常波形を保存する、という機能を有する。電圧波形測定装置１は、波形記憶機能付きのオシロスコープに比較的近い構成である。ただし、電圧波形測定装置１は、一般的なオシロスコープと比較して、画面表示、操作用のスイッチ等のインターフェース機能を省略し、自動的な波形測定等のデータ収録機能に特化した装置である。すなわち、電圧波形測定装置１は、リアルタイムでの波形確認よりは、固定設置状態で長期間に渡ってデータを蓄積し後で分析する、というデータロガーに近い運用を想定した装置である。
【００１８】
電圧波形測定装置１は、設置環境等により外部からの電源供給が得られない場合を想定して、被測定物の出力信号から動作電源電力を得ることが可能である。ただし、長時間の測定を想定した場合、一時的な被測定物の動作の停止、夜間の電源供給停止といった被測定物の動作状況によって、出力信号から電力を得られない時間が存在するため、この間はバッテリ等で駆動させる必要がある。この場合、できる限り長時間の測定を継続的に行なうため、高速Ａ／Ｄコンバータ９、信号処理回路１０等の消費電力の大きい電子回路の動作を停止し、装置全体の消費電力を小さくする。
【００１９】
（装置の構成）
電圧波形測定装置１は、電力モードとして通常モードと省電力モードとを有し、入力信号を測定する。
【００２０】
電圧波形測定装置１は、第１入力端子Ｔ１と、第２入力端子Ｔ２と、アッテネータ４，５と、差動アンプ６，７と、低速Ａ／Ｄコンバータ８と、高速Ａ／Ｄコンバータ９と、信号処理回路１０と、メモリ装置１１と、演算部（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）１２と、不揮発メモリ装置１３と、温度センサ１４と、電源回路２１と、バッテリ１８と、切替回路１７とを備える。
【００２１】
以下、電圧波形測定装置１の主要な構成要素の各々について説明する。
測定点２点が、電圧Ｖｉｎ＋と電圧Ｖｉｎ−として、端子Ｔ１、Ｔ２にそれぞれ接続される。電圧波形測定装置１は、電圧Ｖｉｎ＋と電圧Ｖｉｎ−の２つの入力電圧を１つの差動入力信号Ｖｉｎとして、電圧Ｖｉｎ＋と電圧Ｖｉｎ−の電位差を測定する。このような差動入力信号の一例は、三相交流モータの相間電圧である。
【００２２】
アッテネータ４、アッテネータ５は、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−を差動アンプ６、差動アンプ７に入力可能な一定のレンジに減衰させる回路である。アッテネータ４、アッテネータ５には抵抗を使用した分圧回路を用いて減衰を行なう。アッテネータ４、アッテネータ５は互いに同等な回路である。
【００２３】
差動アンプ６、差動アンプ７の各々は、一対の差動信号を１つのシングルエンド信号に変換する電子回路である。差動アンプ６は、電圧Ｖｉｎ＋がアッテネータ４を通過した後の電圧と電圧Ｖｉｎ−がアッテネータ５を通過した後の電圧とを受ける。差動アンプ７も、電圧Ｖｉｎ＋がアッテネータ４を通過した後の電圧と電圧Ｖｉｎ−がアッテネータ５を通過した後の電圧とを受ける。
【００２４】
低速Ａ／Ｄコンバータ８は、アナログ信号である差動アンプ６を経由した電圧入力（シングルエンド信号）をデジタル信号Ｄｓに変換し、演算部１２に出力する電子回路である。高速Ａ／Ｄコンバータ９の消費電力と比較して、低速Ａ／Ｄコンバータ８の消費電力は小さい。ここでは、低速Ａ／Ｄコンバータ８を演算部１２とは別個のものとして記載したが、演算部１２としてＡ／Ｄ入力ポートを有するマイクロコンピュータを使用する場合には、低速Ａ／Ｄコンバータ８は演算部１２に内蔵されたＡ／Ｄコンバータの機能を使用してもよい。
【００２５】
高速Ａ／Ｄコンバータ９は、アナログ信号である差動アンプ７を経由した電圧入力（シングルエンド信号）をデジタル信号Ｄｆに変換し、信号処理回路（たとえばＦＰＧＡ）１０に出力する電子回路である。高速Ａ／Ｄコンバータ９は、数百ＭＨｚ以上のサンプリングレートで動作可能である。一般的に、Ａ／Ｄコンバータはサンプリング速度が速いものほど消費電力が大きい傾向にある。
【００２６】
信号処理回路１０は、入力された電圧値に対して様々な処理を行なう電子回路である。信号処理回路１０は、設定されたプログラムに従って、波形データの合成、トリガ判定等の処理を行なうことができる。
【００２７】
信号処理回路１０は、高速Ａ／Ｄコンバータ９から受け取ったデジタル信号Ｄｆを一旦メモリ装置（たとえばＤＲＡＭ）１１内に一旦保存させる。信号処理回路１０は、メモリ装置１１内の波形データにアクセスし、波形データの合成、トリガ判定等の処理を行ない、必要に応じて波形データ、トリガカウントデータ等のデータを演算部１２に送る。
【００２８】
演算部１２は、装置全体の制御等様々な処理を行なう電子回路である。演算部１２は、信号処理回路１０から送られて来た波形データ、トリガカウントデータ等のデータを不揮発メモリ装置１３に保存する。演算部１２は、温度センサ１４からの温度データも、入力電圧の測定と並行して不揮発メモリ装置１３に保存する。
【００２９】
また、演算部１２は、低速Ａ／Ｄコンバータ８からの電圧入力に基づいて電力モード切替信号Ｓｍｏｄｅを発生する。電力モード切替信号Ｓｍｏｄｅは、切替回路１７の切替状態を制御する信号である。
【００３０】
すなわち、演算部１２は、（１）低速Ａ／Ｄコンバータ８から入力された電圧値に対して電力モード切替信号Ｓｍｏｄｅを発生する機能、（２）信号処理回路１０から送られて来た波形データ等を不揮発メモリ（たとえばFlashROM）１３に保存させる機能、（３）温度センサ１４から温度検出信号を受信する機能、（４）端子Ｔ３から外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔを受け取る機能、（５）切替回路１７を制御する機能を持つ。
【００３１】
温度センサ１４は、電圧波形測定装置１の内部温度を検出するか、または外部から入力された温度センサ入力信号Ｓｔｅｍｐを中継する電子回路である。電圧波形測定装置１の内部、外部のどちらの温度を温度センサ１４から出力するかについては、ジャンパ配線等により回路上で切替えが可能に構成される。温度センサ１４からの出力は、演算部１２に入力され、電圧入力測定と並行して記録、保存される。
【００３２】
切替入力端子Ｔ３は、電圧波形測定装置１の外部から電圧波形測定装置１の電力モードを制御するための信号を外部から入力するための端子である。
【００３３】
外部温度センサ入力端子Ｔ４は、電圧波形測定装置１の外部に設置した温度センサからの信号を入力するための端子である。
【００３４】
電源回路２１は、フィルタ回路１５と、降圧・変換回路１６とを含む。電源回路２１は、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１を発生する。すなわち、電圧波形測定装置１は、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１を得ることができる。電圧波形測定装置１は、これにより、電源が得られない場所での稼働が可能となる。
【００３５】
フィルタ回路１５は、端子Ｔ１（電圧Ｖｉｎ＋）、端子Ｔ２（電圧Ｖｉｎ−）から入った電力のノイズを除去する回路である。電源回路２１は、種々の入力電圧から内部電源電圧Ｖ１を発生できるように構成する必要がある。したがって、どのような波形の電力が入るのか不定のため、フィルタ回路１５によるノイズ除去が必須となる。
【００３６】
降圧・変換回路１６は、フィルタ回路１５を通過した電力を電圧波形測定装置１内部で使用可能な直流電流に降圧・変換する回路である。
【００３７】
バッテリ１８は、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−が非活性状態であり、電源回路２１から電源供給をできない場合に電圧波形測定装置１の内部回路に内部電源電圧Ｖ１を供給するバッテリである。電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から発生した電力が電源回路２１から供給されている間は、切替回路１７への電源供給と並行してバッテリ１８にも電力が供給され、バッテリ１８が充電される。
【００３８】
切替回路１７は、電圧波形測定装置１内部に供給する電源の供給先を、電力モード切替信号Ｓｍｏｄｅに応じて切り替える回路である。切替回路１７は、差動アンプ７、高速Ａ／Ｄコンバータ９、信号処理回路１０、メモリ装置１１等の高速に監視波形を処理する回路への電源供給の供給と遮断との切り替えの機能を持つ。切替回路１７は演算部１２により制御される。
【００３９】
（電力モードの切り替え）
電圧波形測定装置１は、外部からの電力供給等の状況によって、電力モードを切り替えることができる。電力モードは通常モード、省電力モードの２種類がある。
【００４０】
通常モードは、電圧波形測定装置１の全ての機能が動作するモードである。電力消費が大きいため、通常モードは電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１の発生が行なわれている状態で使用される。
【００４１】
省電力モードは、高速サンプリング動作に使用している差動アンプ７、高速Ａ／Ｄコンバータ９、信号処理回路１０、メモリ装置１１への電力供給を停止し、電圧波形測定装置１全体の電力消費量を小さくするモードである。
【００４２】
電力モード切り替えは、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−からの内部電源電圧Ｖ１の発生が停止した時または電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１の発生が可能となった時に行なわれる。演算部１２は、低速Ａ／Ｄコンバータ８からの電圧入力値の変化を判定し、電力モード切替信号Ｓｍｏｄｅにより切替回路１７を切り替える。高速Ａ／Ｄコンバータ９や信号処理回路１０が省電力のスタンバイモードを持っている場合は、直接電源を遮断することなく、スタンバイモードを使用しても良い。また、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔを使用して任意のタイミングで切り替えを行ってもよい。
【００４３】
例えば、電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−を電機機器のモーターの駆動回路に接続して、モーター駆動時の電圧波形の測定を行なう場合を想定する。モーターが動作している時には電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１が発生されるので、電力モードは通常モードに設定される。モーターが停止した状態では、モーターの駆動信号は入力されておらず、入力波形の測定の必要が無い上に、電源回路２１からの電源供給が停止するため、電力モードは省電力モードに切り替えられる。
【００４４】
（電圧波形測定動作）
図２は、電圧波形測定装置１において実行される電圧波形測定動作に関する制御のフローチャート（前半部）である。図３は、電圧波形測定装置１において実行される電圧波形測定動作に関する制御のフローチャート（後半部）である。
【００４５】
電圧波形測定装置１は、電源投入後、自動的に機器設定・トリガ設定等の初期設定を行なう（ステップＳ１）。設定内容は、事前に不揮発メモリ装置１３内に保存しておく。初期設定後、電圧波形測定装置１は、演算部１２によって自動的に省電力モードに設定され、動作を開始する。
【００４６】
演算部１２は、波形測定動作の最初に、低速Ａ／Ｄコンバータ８の出力電圧値と外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔとを受け取る（ステップＳ２）。続いて演算部１２は、低速Ａ／Ｄコンバータ８の出力電圧値に基づいて電圧Ｖｉｎ＋、電圧Ｖｉｎ−から内部電源電圧Ｖ１が発生されたか否かを判断する。また演算部１２は、通常モードに切り替える内容の外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔが入ったか否かを判断する。演算部１２は、これらの結果に基づいて、省電力モードから通常モードへの切替条件が成立したかを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、切替条件が成立していない場合には、ステップＳ２に処理が戻る。
【００４７】
ステップＳ３において、切替条件が成立した場合は、演算部１２は電力モードを通常モードに設定し、高速Ａ／Ｄコンバータ９、信号処理回路１０等のデバイスへの電力供給を開始する（ステップＳ４）。
【００４８】
その後に信号処理回路１０が高速Ａ／Ｄコンバータ９の出力電圧値を受取り（ステップＳ５）、受け取った電圧値を一旦メモリ装置（ＤＲＡＭ）１１内のデータバッファに記憶させる（ステップＳ６）。
【００４９】
次に、信号処理回路１０は、データバッファの中から、最新のデータから一定サンプル数分遡ったデータを取り出す（ステップＳ７）。
【００５０】
次に、信号処理回路１０は、トリガ判定処理を行なう。トリガ判定条件は少なくとも１つ以上設定することができる。まずステップＳ７でデータバッファから取り出されたデータに対して、トリガ判定条件が成立しているかの判定を行なう（ステップＳ８）。
【００５１】
ステップＳ８においてトリガ条件が成立していた場合、判定したトリガ判定条件の成立回数のカウント数に１を加算し（ステップＳ９）、データバッファから必要な範囲のデータを取り出し（ステップＳ１０）、波形データとして不揮発メモリ装置１３に保存する（ステップＳ１１）。
【００５２】
信号処理回路１０は、全てのトリガ判定条件について判定を行なうまでステップＳ８〜ステップＳ１１の処理を繰り返し実行する。
【００５３】
全てのトリガ判定条件の判定が完了したら（Ｓ１２でＹＥＳ）、演算部１２は、温度データの受取り（ステップＳ１３）、カウントデータ・ログデータ・温度データの生成（ステップＳ１４）を行ない、生成したデータを不揮発メモリ装置１３に保存する（ステップＳ１５）。
【００５４】
次に、演算部１２は、低速Ａ／Ｄコンバータ８の出力電圧値、および外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔを受け取り（ステップＳ１６）、省電力モードへの切替条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ１７）。小電力モードへの切替条件は、低速Ａ／Ｄコンバータ８の出力電圧値が入力信号の停止を示すか、または、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔが省電力モードに切り替えることを示すかである。省電力モードへの切替条件が成立しない場合（Ｓ１７でＮＯ）には、ステップＳ５に処理が戻され、電圧波形測定装置１は測定を継続する。省電力モードへの切替条件が成立した場合（Ｓ１７でＹＥＳ）には、電圧波形測定装置１は、省電力モードの動作に移行し（ステップＳ１８）、ステップＳ２に処理が戻される。
【００５５】
なお、電圧波形測定装置１には、動作終了のシーケンスは無い。電圧波形測定装置１は、任意のタイミングで電源を切断することで動作を停止するように構成される。
【００５６】
次に、ステップＳ８において実行されるトリガ判定動作の詳細について説明する。電圧波形測定装置１は、高速Ａ／Ｄコンバータ９からの出力波形に対して、トリガの判定を行なう。
【００５７】
信号処理回路１０は、設定したトリガレベルに対して、波形の立ち上がり部または立ち下がり部がクロスした場合にトリガがかかったと判定する。信号処理回路１０は、トリガ判定のパラメータとして、トリガレベルと、波形の立ち上がりエッジ、または立ち下がりエッジの選択とを設定することができるように構成される。また、デジタルオシロスコープのように、トリガ判定の条件に、パルス幅、立ち上がり時間または立ち下がり時間、ラント（ｒｕｎｔ）波形等のトリガを加えてもよい。また、同時に複数のトリガ判定条件を使用し、複数の条件の各々でトリガ判定を行ない、いずれかの条件が成立した場合にトリガが発生したとすることも可能である。
【００５８】
トリガ発生後、高速Ａ／Ｄコンバータ９からの出力波形を不揮発メモリ装置１３に波形データとして保存する。
【００５９】
次に、ステップＳ１４において実行されるトリガ回数のカウント動作の詳細について説明する。電圧波形測定装置１は、トリガが発生した場合、トリガ判定条件毎にトリガの発生回数をカウントする。また、電圧波形測定装置１は、発生したトリガ判定条件と発生時刻を記録したログを生成する。このカウント数やログデータを利用し、異常電圧波形が発生した時間、頻度等を分析することによって、異常電圧の発生原因の調査・分析に活用することができる。
【００６０】
演算部１２は、一定時間毎にカウントデータとログデータを不揮発メモリ装置１３内に保存する。電圧波形測定装置１の電源投入時には、カウントデータを読込み、カウント数を継続させる動作を自動的に行なう。これにより、電圧波形測定装置１の電源が一旦切れた場合でも、再度電源が供給されることで自動的に異常電圧波形の測定、カウントを続けることが可能となる。
【００６１】
次に、ステップＳ１４において実行される温度測定動作の詳細について説明する。
演算部１２は一定時間毎に温度センサ１４からの出力を受取り、温度ログデータとして不揮発メモリ装置１３内に保存する。
【００６２】
温度測定動作に関しては、省電力モードで停止する高速Ａ／Ｄコンバータ９、信号処理回路１０、メモリ装置１１を使用せずに行なえる。したがって、省電力モードでも温度測定動作を行なってもよい。
【００６３】
温度を測定することにより、電圧波形測定装置１は測定環境をモニタする装置として機能する。ユーザは、測定した異常電圧波形とカウントデータ、温度ログデータを突き合わせることで、異常電圧波形が発生した場合の分析材料として活用することができる。
【００６４】
最後に、本実施の形態について、再び図１、図２を参照して総括する。
電圧波形測定装置１は、電力モードとして通常モードと省電力モードとを有し、入力信号を測定する。
【００６５】
電圧波形測定装置１は、第１入力端子Ｔ１と、第１のＡ／Ｄコンバータ９と、信号処理回路１０と、メモリ装置１１と、第１のＡ／Ｄコンバータ９よりも処理速度が低速の第２のＡ／Ｄコンバータ８と、演算部１２と、電源回路２１と、バッテリ１８と、切替回路１７とを備える。
【００６６】
第１入力端子Ｔ１は、測定対象である入力信号を受ける。第１のＡ／Ｄコンバータ９は、入力信号Ｖｉｎを第１のデジタル信号Ｄｆに変換する。信号処理回路１０は、第１のデジタル信号Ｄｆに対して信号処理を行なう。メモリ装置１１は、信号処理回路１０で処理したデジタル信号を記憶する。第２のＡ／Ｄコンバータ８は、入力信号Ｖｉｎを第２のデジタル信号Ｄｓに変換する。演算部１２は、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔおよび第２のデジタル信号Ｄｓに基づいて、電力モードを通常モードとするか省電力モードとするかを判定する。電源回路２１は、通常モードにおいて入力信号を受けて、内部電源電圧Ｖ１を発生する。
【００６７】
バッテリ１８は、入力信号Ｖｉｎから電力が得られない場合に、電源回路２１に代えて内部電源電圧Ｖ１を供給する。なお、バッテリ１８は、蓄電装置であればよく、例えば大容量のコンデンサなどであっても良い。
【００６８】
切替回路１７は、少なくとも第１のＡ／Ｄコンバータ９に対して、通常モードにおいて電源電圧（電力Ｐ９）を供給し、省電力モードにおいて電源電圧を遮断するように構成される。
【００６９】
好ましくは、切替回路１７は、信号処理回路１０に対して、通常モードにおいて電源電圧（電力Ｐ１０）を供給し、省電力モードにおいて電源電圧を遮断するように構成される。
【００７０】
好ましくは、切替回路１７は、メモリ装置１１に対して、通常モードにおいて電源電圧（電力Ｐ１１）を供給し、省電力モードにおいて電源電圧を遮断するように構成される。
【００７１】
電圧波形測定装置１は、外部から電力モードの切り替えを行なうための外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔを受ける切替入力端子Ｔ３をさらに備える。演算部１２は、第２のデジタル信号Ｄｓに基づいて入力信号Ｖｉｎから電力が得られないと判断した場合、または、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔによって省電力モードが指定された場合に、電力モードを省電力モードに設定する。
【００７２】
なお、外部モード切替信号Ｓｍｅｘｔによる判断は必ずしも無くても構わない。その場合には、演算部１２は、第２のデジタル信号Ｄｓに基づいて入力信号Ｖｉｎから電力が得られないと判断した場合に、電力モードを省電力モードに設定する。
【００７３】
この構成により、外部からの電源供給、外部からの制御信号等の入力状況に応じて、消費電力の大きい高速のＡ／Ｄコンバータ９、信号処理回路（FPGA）１０、メモリ装置１１への電力供給を停止することで、装置全体の消費電力を低減することができる。したがって、バッテリ１８の電力消費を少なくすることができるため、長時間の入力信号Ｖｉｎの監視が可能となる。
【００７４】
電圧波形測定装置１は、第２端子Ｔ２と、アッテネータ４と、アッテネータ５と、差動アンプ６，７とをさらに備える。
【００７５】
第２端子Ｔ２は、入力信号Ｖｉｎを第１端子Ｔ１とともに受ける。具体的には、入力信号Ｖｉｎは、差動入力信号であり、第１端子Ｔ１は、入力信号Ｖｉｎの正極性側電圧Ｖｉｎ＋を受け、第２端子Ｔ２は、入力信号Ｖｉｎの負極性側電圧Ｖｉｎ−を受ける。
【００７６】
アッテネータ４は、第１端子Ｔ１を経由して入力された電圧Ｖｉｎ＋を減衰させる。アッテネータ５は、第２端子Ｔ２を経由して入力された電圧Ｖｉｎ−を減衰させる。差動アンプ６，７の各々は、アッテネータ４の出力とアッテネータ５の出力とを受けて差動信号を出力する。
【００７７】
この構成は、例えば高電圧差動プローブにも使用されているものであり、高い電圧の入力信号の測定が可能となる。
【００７８】
好ましくは、電圧波形測定装置１は、不揮発メモリ装置１３をさらに備える。信号処理回路１０は、入力信号Ｖｉｎに対するトリガ判定（記録開始条件が満たされたか否かの判定）とトリガ判定の成立の発生回数のカウントを行なうように構成される。演算部１２は、トリガした波形（記録開始条件成立後の波形）とトリガ発生のカウント回数とを不揮発メモリ装置１３に保存させる。
【００７９】
この構成により、入力信号Ｖｉｎの異常電圧波形を自動的に抽出した測定、記録が可能となる。
【００８０】
電圧波形測定装置１は、温度センサ１４をさらに備える。演算部１２は、温度センサ１４から得られた温度測定結果を不揮発メモリ装置１３に保存させる。
【００８１】
この構成により、入力信号の電圧測定と並行して、周囲温度の測定、記録が可能となる。
【００８２】
好ましくは、電圧波形測定装置１は、不揮発メモリ装置１３をさらに備える。メモリ装置１１は、揮発性メモリ装置である。演算部１２は、通常モードから省電力モードに移行する前に、メモリ装置１１の記憶内容を不揮発メモリ装置１３に記憶させる。
【００８３】
この構成により、メモリ装置１１に記録した異常波形のデータを、メモリ装置１１の電源をオフする省電力モードにおいても、保持しておくことができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１  電圧波形測定装置、４，５  アッテネータ、６，７  差動アンプ、８，９  コンバータ、１０  信号処理回路、１１  メモリ装置、１２  演算部、１３  不揮発メモリ装置、１４  温度センサ、１５  フィルタ回路、１６  降圧・変換回路、１７  切替回路、１８  バッテリ、２１  電源回路、Ｔ１〜Ｔ４  端子。
【図１】
2017211331.tif 000003
【図２】
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【図３】
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