JP3787840B2

JP3787840B2 - 波形解析装置

Info

Publication number: JP3787840B2
Application number: JP2002142791A
Authority: JP
Inventors: 智美齋藤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003337142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリガ信号を基準に測定した被測定波形の波形解析を行う波形解析装置に関するものであり、詳しくは、記憶部に格納された複数の波形データの波形解析を直ちにかつ容易に行える波形解析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波形解析装置は、例えば、デジタルオシロスコープで、被測定波形をデジタル信号の波形データに変換して、記憶部であるメモリに格納し、さらにメモリに格納した波形データの解析を行うと共に、この解析結果および波形データを表示処理部を介して表示部に表示するように構成されたものであり、各種分野の研究開発、品質管理、保守作業において広く使用されている。
【０００３】
また、波形解析装置は、トリガ信号を用いて所望の条件を満たす波形データのみをメモリに格納することができる。そしてメモリは、トリガ信号ごとに測定した波形データを複数格納することができ、ヒストリメモリとも呼ばれる。
【０００４】
図８は、従来の波形解析装置の例を示した構成図である。図８において、測定部１０は、入力回路１１、ＡＤ変換回路１２、トリガ検出回路１３、メモリ制御回路１４を有し、被測定波形が入力され、この被測定波形をデジタル信号に変換して波形データとして出力すると共に、所望の波形を格納するための制御信号を出力する。一般的に入力回路１１は複数チャネルあり、入力回路１１ごとにＡＤ変換回路１２も設けられるが、１チャネル分のみ図示している。
【０００５】
入力回路１１は、被測定波形が入力され、この入力波形を所望の振幅レベルに変換し、出力する。ＡＤ変換回路１２は、入力回路１１から出力された信号をデジタル信号に変換して波形データとして出力する。トリガ検出回路１３は、入力回路１１から出力された信号によってトリガ信号を出力する。メモリ制御回路１４は、トリガ検出回路１３からのトリガ信号によって、制御信号を出力する。
【０００６】
記憶部であるヒストリメモリ２０は、メモリ制御回路１４からの指示により、ＡＤ変換回路１２からの波形データを格納する。指定部３０は、ボタンやロータリーノブ等であり、表示させる波形データやチャネルの選択、選択した波形データの解析位置、解析項目を出力する。
【０００７】
表示処理部４０は、解析手段４１を有し、指定部３０からの出力に基づいてヒストリメモリ２０から波形データを読み出し、波形解析を行う。また、表示処理部４０は、波形データや解析結果を所望の形式の表示データに変換して出力する。解析手段４１は、表示処理部４０が読み出した波形データの波形解析を行う。表示部５０は、表示処理部４０から出力された表示データを表示画面に表示する。
【０００８】
このような装置の動作を説明する。入力回路１１が、被測定波形を所望の振幅レベルとなるように減衰、増幅を行い、ＡＤ変換回路１２およびトリガ検出回路１３に出力する。そして、ＡＤ変換回路１２が、入力回路１１から出力された信号をデジタル信号に変化し、波形データとしてヒストリメモリ２０に出力する。
【０００９】
一方、トリガ検出回路１３は、入力回路１１からの信号レベルが所望のトリガ条件となるのを検出すると、トリガ信号を出力する。所望のトリガ条件とは、例えば、信号レベルが負から正になる場合や、複数チャネルからの信号が特定の信号レベルを超える場合等である。
【００１０】
そして、メモリ制御回路１４が、トリガ検出回路１３からのトリガ信号を基準として、ヒストリメモリ２０にＡＤ変換回路１２からの波形データを、トリガ信号ごとに格納させる。この時、基準となるトリガ信号前後の所望時間分の波形データをヒストリメモリ２０に格納できるように、ＡＤ変換回路１２が波形データを出力する。また、メモリ制御回路１４が、ヒストリメモリ２０に複数格納した波形データを識別するためのインデックス、例えば格納した順番を表す番号を、波形データごとに付加する。
【００１１】
また、指定部３０のボタンやロータリーノブを介して、ヒストリメモリ２０から読み出す波形データの選択、波形解析を行う位置、波形解析を行う対象チャネル、波形解析の項目等が表示処理部４０に入力される
【００１２】
そして、表示処理部４０が、指定部３０からの指示に従いヒストリメモリ２０に格納された波形データを読み出し、表示部５０の表示画面に波形表示させる。図９は、このような装置における表示部５０に設けられた表示画面の表示例である。図９において、横軸は時間軸であり、縦軸は信号レベルである。波形１００は、ヒストリメモリ２０から選択されて読み出された波形データである。
【００１３】
また、解析手段４１が、読み出した波形データの波形解析を行う。これらの解析結果も、表示処理部４０が、表示部５０の表示画面に表示させる。再び、図９において、トリガ点Ｔｒｇは、波形１００においてトリガ信号が出力された位置を示している。カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２は、波形解析を行う解析位置を示している。横軸情報Ｔ０は、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２のトリガ点Ｔｒｇそれぞれからの位置”Ｘ１”、”Ｘ２”、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２間の時間幅”ΔＸ”、時間幅の逆数”１／ΔＸ”が表示されている。解析結果Ｒ０は、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２それぞれにおける波形１００の信号レベル”Ｙ１”、”Ｙ２”、これらの信号レベル差”ΔＹ”が表示されている。
【００１４】
さらに、表示処理部４０が波形データや解析結果を図示しない印刷手段に印刷させたり、図示しない外部メディアに記憶させる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置でトリガ信号ごとに取得した波形データの解析は、繰り返し同じ様な動作を行う機器の性能評価やトレンドの測定に用いられ、測定条件、例えばサンプリング時間や信号レベルの増幅等も同一条件で測定される。以下に例を挙げる。
【００１６】
例（１）自動車のエンジン部分のシリンダの上下運動を電気信号に変換し、シリンダの上死点をトリガ条件として、シリンダ内の圧力、温度等の変化を電気信号に変換して測定する。そして、トリガ点Ｔｒｇを基準とした解析位置で、シリンダの移動距離、圧力、温度等の解析を行う。
【００１７】
例（２）電子回路において、信号レベルがロウベルからハイレベルに変わる波形の測定で、あるレベルを超えた場合をトリガ条件とし、そのトリガ点Ｔｒｇから所望の解析位置におけるオーバーシュート、アンダーシュートの振幅の解析を行う。
【００１８】
例（１）、例（２）に挙げたような機器の測定は、単発の測定ではなく膨大な回数を測定して、解析し、統計的に処理する必要がある。そのため波形測定装置は、長時間にわたり波形データを格納可能なようにヒストリメモリ２０が大容量化され、数百から数千の波形を格納できる。
【００１９】
しかし、ヒストリメモリ２０の大容量化によって、ヒストリメモリ２０の全波形データを順次読み出して表示画面に波形表示させ、それぞれに対してカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２を同一の解析位置に設定して解析し、目視で解析結果を確認して記録するのは手間と時間がかかり、非常に効率が悪い。また、ヒストリメモリ２０の波形データを図示しない処理装置に外部メディアや通信装置等を介して転送して、波形解析を行う方法もあるが、大容量の波形データを転送するのは時間がかかり効率が悪い。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、記憶部に格納された複数の波形データの波形解析を直ちにかつ容易に行える波形解析装置を実現することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
トリガ信号を基準として被測定波形を測定し、基準となるトリガ信号前後の所望時間分の波形データを記憶部に、前記トリガ信号ごとに順次格納し、この記憶部に格納した複数の波形データから所望の波形データを表示部に波形表示させる波形解析装置において、
前記表示部の波形表示に解析位置を指定する指定部と、
この指定部の解析位置で、前記記憶部における前記表示部に波形表示されている波形データ及び波形表示されている波形データとは異なるトリガ信号で測定され前記表示部に非表示の波形データの波形解析を行う解析手段と
を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
解析手段は、解析位置をトリガ信号からの位置により特定し、波形データの波形解析を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
解析手段は、２つの解析位置で指定される範囲で波形解析を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
解析手段は、解析位置で指定される範囲で波形データにより周波数成分を求める波形解析を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
解析手段は、波形データの波形解析を行った解析結果の統計処理を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、
解析手段は、解析位置で波形データの信号レベルを求める波形解析を行い、この解析結果における最大値、最小値、平均値、分散、統計処理を行った波形データの解析数の少なくとも一つを求める統計処理を行うことを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図８と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、表示処理部４０の代わりに表示処理部６０が設けられる。
【００２８】
表示処理部６０は、解析手段６１を有し、指定部３０からの出力に基づいて、ヒストリメモリ２０から全波形データを読み出し、読み出した全波形データごとに波形解析を行い、さらに解析結果の統計処理を行う。また表示処理部６０は、指定部３０よって選択された波形データと、全波形データの解析結果、統計処理結果を表示部５０の表示画面に表示させる。解析手段６１は、表示処理部６０の読み出した全波形データの波形解析、統計処理を行う。
【００２９】
このような装置の動作を説明する。図２〜図５は、図１に示す装置の表示部５０の表示画面の表示例である。ここで、図９と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図２〜図４において、横軸は時間であり、縦軸は信号レベルである。
【００３０】
まず、表示処理部６０が、指定部３０によって選択された波形データのみをヒストリメモリ２０から読み出し、図２に示すように読み出した波形データを波形１０１として表示部５０の表示画面に表示させる。
【００３１】
そして、指定部３０を介して、図２に示すボタン２００が選択されると、表示処理部６０が、図３に示すように解析位置であるカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２を表示させる。さらに、指定部３０を介してカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２が所望の解析位置に移動され、解析位置が指定される。
【００３２】
また、指定部３０を介して、図３に示すボタン２０１が選択されると、表示処理部６０が、ヒストリメモリ２０から１チャネル分の全波形データを読み出す。そして、解析手段６１が、読み出した全波形データに対して、指定された解析位置、すなわちカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２で波形解析を行い、さらに解析結果の統計処理を行う。統計処理の例としては、最大値、最小値、平均値、分散、統計処理を行った波形データの解析数を求める。
【００３３】
そして、表示処理部６０が、図４に示すように、トリガ点ＴｒｇからカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２までの位置”Ｘ１”、”Ｘ２”、およびカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２間の時間幅”ΔＸ”、時間幅の逆数”１／ΔＸ”からなる時間情報Ｔ１を表示させる。
【００３４】
さらに、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２における波形１０１の信号レベル”Ｙ１（Ｃ１）”、”Ｙ２（Ｃ１）”からなる解析結果Ｒ１を表示させる。
【００３５】
また、最大値”Ｍａｘ”、最小値”Ｍｉｎ”、平均値”Ａｖｇ”、分散”Ｓｄｖ”、統計処理を行った波形データの解析数”Ｃｎｔ”からなる統計処理結果Ｒ２を表示させる。
【００３６】
さらに、指定部３０を介して、図４に示すボタン２０２が選択されると、表示処理部６０が、図５に示すように全波形データの解析結果を一覧で表示させる。図５において、各行ごとに左から波形データのインデックス、カーソルＣｕｒ１における信号レベル”Ｙ１（Ｃ１）”、カーソルＣｕｒ２における信号レベル”Ｙ２（Ｃ１）”、これらの信号レベル差”ΔＹ（Ｃ１）”が表示され、最大値、最小値となる解析結果の近傍には、最大値を表す上矢印のマーカＭｒｋ１、最小値を表す下矢印のマーカＭｒｋ２が表示される。
【００３７】
そして、表示処理部６０が、解析結果、統計処理結果を図示しない印刷手段に印刷させたり、図示しない外部メディアに記憶させる。
【００３８】
ここで、表示処理部６０が、ヒストリメモリ２０の１チャネル分の全波形データを読み出し、読み出した全波形データに対して、同一の解析位置で波形解析、および解析結果の統計処理を行い、表示部５０の表示画面に表示させる動作以外は図８に示す装置と同様なので、説明を省略する。
【００３９】
このように、ヒストリメモリ２０に格納された複数の波形データに対して、同一の解析位置で波形解析および解析結果の統計処理を行うので、ヒストリメモリ２０の波形データを順番に波形表示させて解析位置を指定して解析させ、解析結果の確認をし、さらに個々に求めた解析結果を集計して統計処理をする必要がない。これにより、ヒストリメモリ２０に格納された複数の波形データの波形解析や統計処理を直ちにかつ容易に行うことができる。従って、波形解析や、統計処理を短時間で行うことができ、工数がかからない。
【００４０】
また、ヒストリメモリ２０に格納された１チャンル分の複数の波形データに対して、同一の解析位置で波形解析を行うので、トリガ信号ごとに、トリガ信号を基準として同一の測定条件で測定された被測定波形の波形解析および解析結果の統計処理を直ちにかつ容易に行うことができる。
【００４１】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。ヒストリメモリ２０に格納されている１チャネル分の全波形データを読み出し、波形解析を行う構成を示したが、所望数の波形データのみ読み出し、波形解析を行うようにしてもよい。
【００４２】
また、トリガ検出回路１３は、入力回路１１からの信号でトリガ条件を検出し、トリガ信号を出力する構成としたが、図示しない外部装置から信号を入力し、この図示しない外部装置から入力された信号でトリガ条件を検出する構成としてもよい。
【００４３】
また、１チャネル分の全波形データのみを読み出し、波形解析、統計処理を行う例を示したが、複数チャネル、例えば４チャネル分の波形データを読み出し、各チャネルごとの信号レベルや、各チャネル間の信号レベル差等の波形解析、および解析結果の統計処理を行い、表示画面に表示させてもよい。すなわち、図６、図７に示すように表示部５０の表示画面に表示させる。
【００４４】
ここで、図２〜図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図６において、波形１０２〜１０５のそれぞれは、チャネル１〜チャネル４の波形データが表示されている。また、カーソルＣｕｒ１における波形１０２、１０３の信号レベル”Ｙ１（Ｃ１）”、”Ｙ１（Ｃ２）”である解析結果Ｒ３が表示されている。また、最大値”Ｍａｘ”、最小値”Ｍｉｎ”、平均値”Ａｖｇ”、分散”Ｓｄｖ”、統計処理を行った波形データの解析数”Ｃｎｔ”からなる統計処理結果Ｒ４が表示されている。
【００４５】
波形１０４、１０５も波形解析されているが、表示画面の表示スペースの関係により、所望の優先順位で表示させているため、波形１０４、１０５の解析結果は表示されていない。そして、図７において、各チャネルの全波形データの解析結果の一覧が表示され、各行ごとに左から波形データのインデックス、カーソルＣｕｒ１における１チャネルから４チャネルそれぞれの信号レベル”Ｙ１（Ｃ１）”、”Ｙ１（Ｃ２）”、”Ｙ１（Ｃ３）”、”Ｙ１（Ｃ４）”が表示されている。
【００４６】
また、ヒストリメモリ２０の全波形データを読み出し、波形解析および解析結果の統計処理を行う例を示したが、波形解析のみを行ってもよい。
【００４７】
また、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２は、時間軸に対して垂直としたが、時間軸に対して水平とし、トリガ点から所望の電圧レベルとなるまでの時間を求め、求めた解析結果を統計処理してもよい。
【００４８】
また、表示部５０の表示画面に表示されているチャネルの波形データのみを波形解析する構成を示したが、表示されていないチャネルの波形データをカーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２で指定された解析位置で波形解析を行ってもよい。
【００４９】
さらに、解析手段６１は、カーソルＣｕｒ１、Ｃｕｒ２で挟まれた区間で、波形データの周波数解析、例えば高速フーリエ変換を行い、この周波数成分のトレンドの統計処理をしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、記憶部に格納された複数の波形データに対して、同一の解析位置で波形解析を行うので、記憶部の波形データを順番に波形表示させて解析位置を指定して解析させる必要がない。これにより、記憶部に格納された複数の波形データの波形解析を直ちにかつ容易に行うことができる。従って、波形解析を短時間で行うことができ、工数がかからない。
【００５１】
また、記憶部に格納された複数のデジタルデータに対して、同一の解析位置で波形解析を行うので、トリガ信号を基準として同一の測定条件で測定された複数の被測定波形の波形解析を直ちにかつ容易に行うことができる。
【００５２】
また、請求項５、６によれば、波形解析の解析結果の統計処理を行うので、記憶部の波形データを順番に波形表示させて解析位置を指定して解析させ、解析結果の確認をし、さらに個々に求めた解析結果を集計して統計処理をする必要がない。これにより、記憶部に格納された複数の波形データの統計処理を直ちにかつ容易に行うことができる。従って、統計処理を短時間で行うことができ、工数がかからない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第１の表示例である。
【図３】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第２の表示例である。
【図４】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第３の表示例である。
【図５】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第４の表示例である。
【図６】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第５の表示例である。
【図７】図１に示す装置の表示部５０の表示画面の第６の表示例である。
【図８】従来の波形解析装置の構成図である。
【図９】図８に示す装置の表示部５０の表示画面の表示例である。
【符号の説明】
２０ヒストリメモリ（記憶部）
３０指定部
５０表示部
６０表示処理部
６１解析手段

Claims

トリガ信号を基準として被測定波形を測定し、基準となるトリガ信号前後の所望時間分の波形データを記憶部に、前記トリガ信号ごとに順次格納し、この記憶部に格納した複数の波形データから所望の波形データを表示部に波形表示させる波形解析装置において、
前記表示部の波形表示に解析位置を指定する指定部と、
この指定部の解析位置で、前記記憶部における前記表示部に波形表示されている波形データ及び波形表示されている波形データとは異なるトリガ信号で測定され前記表示部に非表示の波形データの波形解析を行う解析手段と
を設けたことを特徴とする波形解析装置。
解析手段は、解析位置をトリガ信号からの位置により特定し、波形データの波形解析を行うことを特徴とする請求項１記載の波形解析装置。
解析手段は、２つの解析位置で指定される範囲で波形解析を行うことを特徴とする請求項１または２記載の波形解析装置。
解析手段は、解析位置で指定される範囲で波形データにより周波数成分を求める波形解析を行うことを特徴とする請求項３記載の波形解析装置。
解析手段は、波形データの波形解析を行った解析結果の統計処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波形解析装置。
解析手段は、解析位置で波形データの信号レベルを求める波形解析を行い、この解析結果における最大値、最小値、平均値、分散、統計処理を行った波形データの解析数の少なくとも一つを求める統計処理を行うことを特徴とする請求項５記載の波形解析装置。