JP5575458B2

JP5575458B2 - 電気特性測定装置および電気特性測定方法

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Publication number: JP5575458B2
Application number: JP2009259760A
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Inventors: 憲今泉
Original assignee: Hioki EE Corp
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Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2014-08-20
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Description

本発明は、交流信号の実効値などの電気特性を測定する電気特性測定装置および電気特性測定方法に関するものである。

この種の電気特性測定装置として、下記特許文献１に開示された交流信号測定装置が知られている。この交流信号測定装置は、予め規定された長さの表示更新周期毎に交流信号についての同種のゼロクロス点（例えば、立ち上がりゼロクロス点および立ち下がりゼロクロス点の一方のゼロクロス点）を検出しつつ、このゼロクロス点が表示更新周期内に複数検出されたときには、ゼロクロス点を平均値演算期間の始点および終点として（つまり、平均値演算期間の始点および終点をゼロクロス点に同期させて）、交流信号の平均値を算出する。

一方、表示更新周期内に同種のゼロクロス点が複数個検出されないときには、平均値演算期間の始点および終点をゼロクロス点に同期させることができないため、この交流信号測定装置では、表示更新周期の始点および終点を平均値演算期間の始点および終点として、つまり表示更新周期全体を平均値演算期間として、交流信号の平均値を算出する。また、このように平均値演算期間の始点および終点がゼロクロス点に同期していないときの平均値は正確でない可能性があるため、この交流信号測定装置では、その旨を示すワーニング信号を出力してその旨を表示器に表示する。

したがって、この交流信号測定装置では、平均値演算期間が適切に設定されていないことを表示器の表示で使用者が知ることができるので、測定周期（表示更新周期）を長くしたり、交流信号の波形が適切であるかなどのチェックを行うことが可能となっている。また、平均値演算期間が適切に設定されていないことを理解した上で使用することもできるので、適切な測定を短時間で行うことも可能となっている。

特開２００４−２３３１７９号公報（第４−５頁、第２図）

ところが、上記の電気特性測定装置には、以下の課題が存在している。すなわち、この電気特性測定装置では、表示更新周期内に同種のゼロクロス点が複数個検出されないときには、表示更新周期全体を平均値演算期間として交流信号の平均値を算出してその平均値を表示器に表示すると共に、算出した平均値が正確でない可能性があることから、ワーニング信号を出力して表示器にその旨をしている。一方、表示更新周期内に同種のゼロクロス点が複数個検出されたときには、算出した交流信号の平均値が正確であるとして、ワーニング信号を出力することなく、算出した平均値を表示器に表示している。ここで、例えば、入力信号にノイズが重畳しているときには、ノイズが重畳していない入力信号においては本来ゼロクロス点とはならない数多くの点がゼロクロス点となり、ゼロクロス点の間隔も極めてランダムとなる。このため、平均値演算期間の始点および終点をゼロクロス点に同期させてこの入力信号の平均値を算出したときには、その平均値が正確でないこととなる。したがって、この電気特性測定装置には、平均値演算期間の始点および終点をゼロクロス点に同期させて平均値を算出するときにおいても、平均値が正確でない可能性があり、しかも、このときには平均値が正確でない旨も表示されないという不都合が生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、交流信号にノイズが重畳しているときにおいてもその交流信号の電気特性を正確に算出し得る電気特性測定装置および電気特性測定方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の電気特性測定装置は、表示更新周期毎に更新して表示する交流信号の電気特性を当該交流信号のサンプリング値に基づいて算出する処理部を備えた電気特性測定装置であって、前記交流信号についての予め規定された種類のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部を備え、前記処理部は、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス検出部によって前記ゼロクロス点が３回以上検出されかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が予め規定された許容範囲内のときには、少なくともいずれかの当該連続する２回の検出時点間の前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いない算出方式によって前記電気特性を算出し、前記ゼロクロス点が３回以上検出されかつ前記比較値が前記許容範囲外のときには、前記表示更新周期内における予め規定された取得期間の全ての前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する。

また、請求項２記載の電気特性測定装置は、請求項１記載の電気特性測定装置において、前記処理部は、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス検出部によって前記ゼロクロス点が３回以上検出されなかったときに、前記取得期間の全ての前記サンプリング値に基づいて前記窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する。

また、請求項３記載の電気特性測定方法は、表示更新周期毎に更新して表示する交流信号の電気特性を当該交流信号のサンプリング値に基づいて算出する電気特性測定方法であって、前記交流信号についての予め規定された種類のゼロクロス点を検出し、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が予め規定された許容範囲内のときには、少なくともいずれかの当該連続する２回の検出時点間の前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いない算出方式によって前記電気特性を算出し、前記ゼロクロス点を３回以上検出しかつ前記比較値が前記許容範囲外のときには、前記表示更新周期内における予め規定された取得期間の全ての前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する。

また、請求項４記載の電気特性測定方法は、請求項３記載の電気特性測定方法において、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス点を３回以上検出しなかったときに、前記取得期間の全ての前記サンプリング値に基づいて窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する。

請求項１記載の電気特性測定装置および請求項３記載の電気特性測定方法では、予め規定された種類のゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が許容範囲外のときには、表示更新周期内における予め規定された取得期間の全てのサンプリング値に基づいて電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、交流信号に対するノイズの重畳によって本来ゼロクロス点とはならない数多くの点がゼロクロス点となっている場合には、そのノイズに起因するゼロクロス点間のサンプリング値に基づいて不正確な電気特性が算出される事態を確実に防止することができる。また、窓関数を用いた算出方式によって電気特性を算出することにより、取得期間の始期および終期におけるサンプリング値が互いに異なって不連続となっている場合においても、取得期間の各サンプリング値に対して窓関数を掛けることで、始期および終期におけるサンプリング値が滑らかに値０に収束するような重み付けを行い、これによって電気特性を正確に算出することができる。したがって、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、交流信号にノイズが重畳しているときにおいても、その交流信号の電気特性を正確に算出することができる。また、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、取得期間の全てのサンプリング値に基づいて電気特性を算出するため、取得期間内の一部のサンプリング値に基づいて電気特性を算出する構成および方法と比較して、サンプリング値の数が多い分、電気特性の算出精度を向上させることができる。

また、この電気特性測定装置および電気特性測定方法では、表示更新周期内において予め規定された種類のゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が予め規定された許容範囲内のときには、少なくともいずれかの連続する２回の検出時点間のサンプリング値に基づき、窓関数を用いない算出方式によって電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、ノイズが重畳しておらず、かつゼロクロス点が基本周期と同じ周期で検出されるような交流信号の電気特性を算出する際には、始期および終期におけるサンプリング値が互いに等しい値０となる（つまり、始期および終期におけるサンプリング値が連続する）ゼロクロス点からゼロクロス点までのサンプリング値に基づいて、電気特性を最も正確に算出することができる。また、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、窓関数を用いない分だけ電気特性を高速で測定することができる。

また、請求項２記載の電気特性測定装置および請求項４記載の電気特性測定方法では、表示更新周期内においてゼロクロス点を３回以上検出しなかったときに、取得期間の全てのサンプリング値に基づいて窓関数を用いた算出方式によって電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置および電気特性測定方法によれば、表示更新周期内においてゼロクロス点を３回以上検出できず（検出時点の間隔が２回以上存在せず）、交流信号にノイズが重畳しているか否かが判別できないときであっても、取得期間の全てのサンプリング値に基づいて窓関数を用いた算出方式によって電気特性を正確に測定することができる。

電気特性測定装置１の構成を示す構成図である。電気特性測定装置１の動作概要を説明するタイミングチャートである。電気特性算出処理５０のフローチャートである。電気特性測定装置１の動作の詳細を説明する第１のタイミングチャートである。電気特性測定装置１の動作の詳細を説明する第２のタイミングチャートである。

以下、電気特性測定装置１および電気特性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。

最初に、電気特性測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

電気特性測定装置１は、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換部２、ゼロクロス検出部３、計測部４、処理部５、記憶部６および表示部７を備え、交流信号Ｓ１の電気特性（本例では一例として、実効値Ｖｒｍｓ）を測定可能に構成されている。

Ａ／Ｄ変換部２は、交流信号Ｓ１を入力すると共に、予め決められた周期（交流信号Ｓ１の周期に対して十分に短い周期）のサンプリングクロックで交流信号Ｓ１をサンプリングすることにより、交流信号Ｓ１の振幅をデジタルデータ（以下、「サンプリング値」ともいう）Ｄ１に変換して処理部５に出力する。

ゼロクロス検出部３は、一例として、しきい値がゼロボルトに規定されたコンパレータを備えて構成されて、交流信号Ｓ１の立ち上がりゼロクロス点および立ち下がりゼロクロス点のうちの予め決められた一方の種類のゼロクロス点（本例では一例として、立ち上がりゼロクロス点）を検出すると共に、ゼロクロス点の検出タイミングに同期して、一例としてパルス信号である検出信号Ｓ２を処理部５に出力する。

計測部４は、タイマＩＣなどで構成されて、予め規定された表示更新周期Ｔ１の計測を繰り返し実行すると共に、表示更新周期Ｔ１毎に一例としてパルス信号である更新信号Ｓ３を処理部５に出力する。

処理部５は、ＣＰＵなどで構成されて、検出信号Ｓ２および更新信号Ｓ３を割り込み信号として入力すると共に、記憶部６に記憶されている動作プログラムに従って作動して、交流信号Ｓ１についての上記の電気特性をサンプリング値Ｄ１に基づいて算出する電気特性算出処理５０（図３参照）を実行する。

記憶部６は、ＲＯＭおよびＲＡＭなどの半導体メモリで構成されている。この記憶部６には、上記したように処理部５の動作を規定する動作プログラムが予め記憶されている。また、記憶部６は、処理部５のワークメモリとして機能して、処理部５がＡ／Ｄ変換部２から取得したサンプリング値Ｄ１、ゼロクロス検出部３によってゼロクロス点が検出された（検出信号Ｓ２を入力した）時点を特定可能なデータ（一例として、時刻データＤ２）、および処理部５が電気特性算出処理５０で算出した電気特性としての実効値Ｖｒｍｓを記憶する。表示部７は、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）などのディスプレイ装置で構成されて、処理部５によって算出された実効値Ｖｒｍｓなどを表示する。

次に、電気特性測定装置１による交流信号Ｓ１の電気特性の算出動作と共に、電気特性測定方法について、図面を参照して説明する。

まず、電気特性測定装置１では、作動状態において、Ａ／Ｄ変換部２が交流信号Ｓ１に対するサンプリングを実行し、ゼロクロス検出部３が交流信号Ｓ１のゼロクロス点の検出を実行し、計測部４が表示更新周期Ｔ１の計測を実行する。したがって、処理部５には、Ａ／Ｄ変換部２からサンプリング値Ｄ１がサンプリングクロックの周期で出力され、ゼロクロス検出部３から検出信号Ｓ２が間欠的に出力され、計測部４から更新信号Ｓ３が表示更新周期Ｔ１で出力される。

この状態において、処理部５は、図２に示すように、更新信号Ｓ３を入力した時点から所定時間（表示更新周期Ｔ１の数十分の一の時間）が経過した時点で図３に示す電気特性算出処理５０を開始する。

具体的に、各電気特性算出処理５０での処理部５の動作について、図３〜５を参照して詳細に説明する。

処理部５は、電気特性算出処理５０を開始したときに、Ａ／Ｄ変換部２から出力されているサンプリング値Ｄ１の取得処理を開始する（ステップ５１）。これにより、サンプリング値Ｄ１を取得する取得期間Ｔ２（図４参照）が開始される。また、処理部５は、取得したサンプリング値Ｄ１の記憶部６への記憶処理も併せて開始する。

その後、処理部５は、サンプリング値Ｄ１の取得処理および記憶処理を実行しつつ、検出信号Ｓ２を入力したか否か（ステップ５２）、および更新信号Ｓ３を入力したか否か（ステップ５３）の検出を繰り返し実行する。この際に、処理部５は、検出信号Ｓ２を入力する都度、更新信号Ｓ３の入力（現在の表示更新周期Ｔ１の終期）を検出するまでの検出信号Ｓ２の入力回数（つまり、ゼロクロス検出部３によってゼロクロス点が検出された回数）をカウントすると共に、ゼロクロス点が検出された（検出信号Ｓ２を入力した）時点を特定可能な時刻データＤ２を記憶部６に記憶させる（ステップ５４）。

次いで、処理部５は、上記ステップ５２〜５４の実行中に、次の更新信号Ｓ３を入力したとき（つまり、表示更新周期Ｔ１が経過したとき）には、各ステップ５２〜５４の実行を終了する。これにより、サンプリング値Ｄ１を取得する取得期間Ｔ２が終了する。続いて、処理部５は、この時点までのサンプリング値Ｄ１についての取得期間Ｔ２内（取得期間Ｔ２が含まれる表示更新周期Ｔ１内）における検出信号Ｓ２の検出回数を判別する（ステップ５５）。

この判別の結果、検出信号Ｓ２の検出回数が３回以上のときには、処理部５は、記憶部６に記憶されている時刻データＤ２を読み出して、その時刻データＤ２に基づいてゼロクロス点が検出された検出時刻（検出時点）Ｐｔを特定する。続いて、処理部５は、連続する（直近の）２回の検出時刻Ｐｔの間隔Ｉ（図４に示す、検出時刻Ｐｔ１，Ｐｔ２の間隔Ｉ１、検出時刻Ｐｔ２，Ｐｔ３の間隔Ｉ２、検出時刻Ｐｔ３，Ｐｔ４の間隔Ｉ３、および検出時刻Ｐｔ４，Ｐｔ５の間隔Ｉ４）を算出する（ステップ５６）。

次いで、処理部５は、算出した各間隔Ｉ１〜Ｉ４の中から２つを選択して、一方の間隔Ｉに対する他方の間隔Ｉの比率（間隔Ｉ同士を比較した比較値の一例）Ｒを算出し、この比率Ｒの算出を、各間隔Ｉ１〜Ｉ４の中から２つを選択する全ての組み合わせについて実行する。次いで、これらの比率Ｒが予め規定された許容範囲Ｒｓ（一例として、９９％〜１０１％の範囲）内であるか否かを判別する（ステップ５７）。この場合、交流信号Ｓ１にノイズが重畳しておらず（または、重畳しているノイズが僅かで）、かつ周波数が変動していない（または、周波数の変動が僅かな）ときには、図４に示すように、交流信号Ｓ１の周期（基本周期）と各間隔Ｉ１〜Ｉ４の間隔がほぼ等しくなる。このため、交流信号Ｓ１がこのような状態のときには、上記した各比率Ｒが許容範囲Ｒｓ内となる。この際には、処理部５は、各比率Ｒの全てが許容範囲Ｒｓ内である旨を判別して、続いて、検出信号Ｓ２の最初の検出時刻Ｐｔ１から最後の検出時刻Ｐｔ５までの間の全てのサンプリング値Ｄ１を読み出す（ステップ５８）。

次いで、処理部５は、読み出したサンプリング値Ｄ１に基づき、例えば、窓関数を用いない二乗平均平方根算出方式（以下、「窓関数を用いない通常の算出方式」ともいう）によって交流信号Ｓ１の実効値Ｖｒｍｓを算出する（ステップ５９）。続いて、処理部５は、算出した電気特性を表示部７に表示させる（ステップ６０）。

例えば、図２における２番目の電気特性算出処理５０のように、電気特性Ｂを算出したときには、１つ前の表示更新周期Ｔ１において表示されていた表示内容（この例では電気特性Ａ）に代えて電気特性Ｂを表示部７に表示させる。これにより、電気特性算出処理５０が完了する。次いで、処理部５は、この電気特性算出処理５０の完了後、次の更新信号Ｓ３を入力した時点から所定時間が経過した時点で、電気特性算出処理５０を新たに開始する。

この場合、上記したステップ５５〜ステップ６０までの処理に要する時間（図４に示すデータ処理時間Ｔ３）は、表示更新周期Ｔ１（例えば１２０ｍｓ程度）と比較して極めて短時間（例えば、表示更新周期Ｔ１の数十分の一の時間）であるため、処理部５が上記の処理を繰り返し実行することにより、表示部７には処理部５によって算出された交流信号Ｓ１の電気特性が表示更新周期Ｔ１で更新されつつ表示される。

一方、例えば、図５に示すように、交流信号Ｓ１にノイズが重畳しているときには、本来ゼロクロス点とはならない時点でゼロクロス点が検出される（ゼロクロス点がランダムに検出される）ことがある。このような状態では、上記したステップ５６において算出した間隔Ｉ（同図に示す、検出時刻Ｐｔ６，Ｐｔ７の間隔Ｉ５、検出時刻Ｐｔ７，Ｐｔ８の間隔Ｉ６、検出時刻Ｐｔ８，Ｐｔ９の間隔Ｉ７、検出時刻Ｐｔ９，Ｐｔ１０の間隔Ｉ８、検出時刻Ｐｔ１０，Ｐｔ１１の間隔Ｉ９、および検出時刻Ｐｔ１１，Ｐｔ１２の間隔Ｉ１０）が大きく変動するため、上記の比率Ｒが許容範囲Ｒｓ外となることがある。この際には、処理部５は、上記したステップ５７において、各比率Ｒのいずれかまたは全部が許容範囲Ｒｓ外である旨を判別する。

ここで、図５に示すように、交流信号Ｓ１に対するノイズの重畳によってゼロクロス点が８回検出され、このときの最初の検出時刻Ｐｔ１から最後の検出時刻Ｐｔ１２までのサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない通常の算出方式で電気特性を算出したとすると、検出時刻Ｐｔ６から検出時刻Ｐｔ１２までの間に、実際には４周期分程度のサンプリング値Ｄ１しか取得していないにも拘わらず、７周期分のサンプリング値Ｄ１が取得されたものとして算出が行われる結果、算出された電気特性が不正確となる。このため、この電気特性測定装置１では、処理部５が、ステップ５７において、各比率Ｒのいずれかまたは全部が許容範囲Ｒｓ内ではない旨を判別したときには、最初の検出時刻Ｐｔ１から最後の検出時刻Ｐｔ１２までのサンプリング値Ｄ１の読み出しに代えて、取得期間Ｔ２内における全てのサンプリング値Ｄ１を読み出して（ステップ６１）、電気特性を算出する。

この場合、取得期間Ｔ２の始期および終期がゼロクロス点と一致する（始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が値０となる）ことは極めて希であるため、一般的に、取得期間Ｔ２の始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１は互いに異なっている（いわゆる、取得期間Ｔ２で切り出したサンプリング値Ｄ１の最初と最後が不連続となる現象が生じる）。そして、切り出しによって不連続となっているサンプリング値Ｄ１に基づいて、窓関数を用いない算出方式で算出した電気特性の値は、一般的に不正確な値となる。このため、処理部５は、取得期間Ｔ２内における全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて電気特性を算出する際には、窓関数を用いない算出方式に変えて、例えば、パーセバル関係式から導き出される窓関数を用いた算出方式で算出して（ステップ６２）、算出した電気特性を表示部７に表示させる（ステップ６０）。

この窓関数を用いた算出方式では、取得期間Ｔ２の各サンプリング値Ｄ１に対して窓関数を掛けることで、始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が滑らかに値０に収束するような重み付けを行い、これによって電気特性を正確に算出することが可能となっている。なお、この算出方式に用いる窓関数としては、ガウス窓、ハニング窓（ハン窓）、ハミング窓、ブラックマン窓、カイザー窓、バートレット窓などの各種の窓関数を用いることができるが、本例では、一例としてハニング窓を用いた算出方式によって電気特性を算出する。

また、例えば、ゼロクロス点が３回以上検出されなかったときには、処理部５は、上記ステップ５５において、検出信号Ｓ２の検出回数が３回未満であると判別して、次いで、取得期間Ｔ２内における全てのサンプリング値Ｄ１を読み出して（ステップ６１）、電気特性を算出する。この場合、上記したように、取得期間Ｔ２で切り出したサンプリング値Ｄ１の最初と最後が不連続であり、このようなサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない算出方式で算出した電気特性の値は一般的に不正確な値となる。このため、処理部５は、検出信号Ｓ２の検出回数が３回未満であると判別したときにおいても、上記した窓関数を用いた算出方式によって電気特性を正確に算出して（ステップ６２）、算出した電気特性を表示部７に表示させる（ステップ６０）。

このように、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法では、表示更新周期Ｔ１内において予め規定された種類のゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時刻Ｐｔの各間隔Ｉ同士の比率Ｒが許容範囲Ｒｓ外のときには、表示更新周期Ｔ１内における取得期間Ｔ２の全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、交流信号Ｓ１に対するノイズの重畳によって本来ゼロクロス点とはならない数多くの点がゼロクロス点となっている場合には、そのノイズに起因するゼロクロス点間の検出時刻Ｐｔの間のサンプリング値Ｄ１に基づいて不正確な電気特性が算出される事態を確実に防止することができる。また、窓関数を用いた算出方式によって電気特性を算出することにより、取得期間Ｔ２の始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が互いに異なって不連続となっている場合においても、取得期間Ｔ２の各サンプリング値Ｄ１に対して窓関数を掛けることで、始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が滑らかに値０に収束するような重み付けを行い、これによって電気特性を正確に算出することができる。したがって、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、交流信号Ｓ１にノイズが重畳しているときにおいても、その交流信号Ｓ１の電気特性を正確に算出することができる。また、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、取得期間Ｔ２の全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて電気特性を算出するため、取得期間Ｔ２内の一部のサンプリング値Ｄ１に基づいて電気特性を算出する構成および方法と比較して、サンプリング値Ｄ１の数が多い分、電気特性の算出精度を向上させることができる。

また、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法では、表示更新周期Ｔ１内において予め規定された種類のゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時刻Ｐｔの各間隔Ｉ同士の比率Ｒが許容範囲Ｒｓ内のときには、検出時刻Ｐｔ間のサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない通常の算出方式によって電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、ノイズが重畳しておらず、かつゼロクロス点が基本周期と同じ周期で検出されるような交流信号Ｓ１の電気特性を算出する際には、始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が互いに等しい値０となる（つまり、始期および終期におけるサンプリング値Ｄ１が連続する）ゼロクロス点からゼロクロス点までのサンプリング値Ｄ１に基づいて、電気特性を最も正確に算出することができる。また、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、窓関数を用いない分だけ電気特性を高速で測定することができる。

また、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法では、表示更新周期Ｔ１内においてゼロクロス点を３回以上検出しなかったときに、取得期間Ｔ２の全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いた算出方式によって電気特性を算出する。このため、この電気特性測定装置１および電気特性測定方法によれば、表示更新周期Ｔ１内においてゼロクロス点を３回以上検出できず（検出時刻Ｐｔの間隔Ｉが２回以上存在せずに）交流信号Ｓ１にノイズが重畳しているか否かが判別できないときであっても、取得期間Ｔ２の全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いた算出方式によって電気特性を算出することができるため、電気特性を正確に算出することができる。

なお、連続する２回の検出時刻Ｐｔの各間隔Ｉ同士を比較した比較値の一例として、一方の間隔Ｉに対する他方の間隔Ｉの比率Ｒを算出し、この比率Ｒが許容範囲Ｒｓ内であるか否かを判別する構成および方法について上記したが、上記の比較値として、一方の間隔Ｉと他方の間隔Ｉとの差分値を算出し、その差分値が予め規定された許容範囲内であるか否かを判別する構成および方法を採用することもできるし、一方の間隔Ｉまたは他方の間隔Ｉに対するその差分値の比率を算出し、この比率が予め規定された許容範囲内であるか否かを判別する構成および方法を採用することもできる。

また、表示更新周期Ｔ１内においてゼロクロス点が３回以上検出されかつ比率Ｒが許容範囲Ｒｓ内のときに、検出信号Ｓ２の最初の検出時刻Ｐｔから最後の検出時刻Ｐｔまでの間の全てのサンプリング値Ｄ１に基づいて電気特性を算出する例について上記したが（上記電気特性算出処理５０のステップ５８）、必ずしも最初の検出時刻Ｐｔから最後の検出時刻Ｐｔまでの間のサンプリング値Ｄ１を用いる必要はなく、任意に選択した検出時刻Ｐｔの間のサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない通常の算出方式によって電気特性を算出することができる。一例として、図４における、検出時刻Ｐｔ１から検出時刻Ｐｔ２までの間のサンプリング値Ｄ１、検出時刻Ｐｔ２から検出時刻Ｐｔ３までの間のサンプリング値Ｄ１、および検出時刻Ｐｔ１から検出時刻Ｐｔ３までの間のサンプリング値Ｄ１などを用いることができる。また、図４における、検出時刻Ｐｔ１から検出時刻Ｐｔ２までの間のサンプリング値Ｄ１、および検出時刻Ｐｔ３から検出時刻Ｐｔ４までの間のサンプリング値Ｄ１の双方（つまり、連続していない２つの間隔Ｉにおけるサンプリング値Ｄ１）を用いることもできる。さらに、図４における、検出時刻Ｐｔ１から検出時刻Ｐｔ２までの間のサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない通常の算出方式によって電気特性を算出すると共に、検出時刻Ｐｔ３から検出時刻Ｐｔ４までの間のサンプリング値Ｄ１に基づいて窓関数を用いない通常の算出方式によって電気特性を算出し、双方の算出値を平均する構成および方法を採用することもできる。

また、上記の電気特性測定装置１では、Ａ／Ｄ変換部２を含む構成を採用しているが、電気特性測定装置にＡ／Ｄ変換部を含めずに、電気特性測定装置の外部にＡ／Ｄ変換部を配置する構成を採用することもできる。この構成では、処理部５は交流信号Ｓ１のサンプリング値Ｄ１を外部から直接入力することになるが、この場合には、ゼロクロス検出部３を例えば論理回路で構成して、このゼロクロス検出部３がサンプリング値Ｄ１を入力しつつ、その極性を判別することで、交流信号Ｓ１についてのゼロクロス点を検出する構成としたり、また、処理部５が、サンプリング値Ｄ１を入力しつつ、その極性を判別することで、交流信号Ｓ１についてのゼロクロス点を直接検出する構成、つまりゼロクロス検出部３としても機能する構成を採用することもできる。

また、電気特性としての交流信号Ｓ１の実効値Ｖｒｍｓを算出する例について上記したが、交流信号Ｓ１についての他の電気特性（例えば、平均値）を算出する際に適用することもできる。

１電気特性測定装置
３ゼロクロス検出部
４計測部
５処理部
Ｄ１サンプリング値
Ｉ間隔
Ｐｔ検出時刻
Ｒ比率
Ｒｓ許容範囲
Ｓ１交流信号
Ｓ２検出信号
Ｓ３更新信号
Ｔ１表示更新周期
Ｔ２取得期間

Claims

表示更新周期毎に更新して表示する交流信号の電気特性を当該交流信号のサンプリング値に基づいて算出する処理部を備えた電気特性測定装置であって、
前記交流信号についての予め規定された種類のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部を備え、
前記処理部は、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス検出部によって前記ゼロクロス点が３回以上検出されかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が予め規定された許容範囲内のときには、少なくともいずれかの当該連続する２回の検出時点間の前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いない算出方式によって前記電気特性を算出し、前記ゼロクロス点が３回以上検出されかつ前記比較値が前記許容範囲外のときには、前記表示更新周期内における予め規定された取得期間の全ての前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する電気特性測定装置。
前記処理部は、前記表示更新周期内において前記ゼロクロス検出部によって前記ゼロクロス点が３回以上検出されなかったときに、前記取得期間の全ての前記サンプリング値に基づいて前記窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する請求項１記載の電気特性測定装置。
表示更新周期毎に更新して表示する交流信号の電気特性を当該交流信号のサンプリング値に基づいて算出する電気特性測定方法であって、
前記交流信号についての予め規定された種類のゼロクロス点を検出し、
前記表示更新周期内において前記ゼロクロス点を３回以上検出しかつ連続する２回の検出時点の各間隔同士を比較した比較値が予め規定された許容範囲内のときには、少なくともいずれかの当該連続する２回の検出時点間の前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いない算出方式によって前記電気特性を算出し、前記ゼロクロス点を３回以上検出しかつ前記比較値が前記許容範囲外のときには、前記表示更新周期内における予め規定された取得期間の全ての前記サンプリング値に基づき、窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する電気特性測定方法。
前記表示更新周期内において前記ゼロクロス点を３回以上検出しなかったときに、前記取得期間の全ての前記サンプリング値に基づいて窓関数を用いた算出方式によって前記電気特性を算出する請求項３記載の電気特性測定方法。