JP4754910B2 - 表示用データ生成装置、データ測定装置、波形表示装置および表示用データ生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号の各信号波形を表示するために用いられる表示用データ生成装置、データ測定装置、波形表示装置および表示用データ生成方法に関するものである。

この種の表示用データ生成装置として、特開平５−２０４７２号公報において開示された波形測定装置が知られている。この波形測定装置は、マルチプレクサ、データ収集回路、データ処理回路、ディスプレイコントローラ、ディスプレイバッファおよびＣＲＴを備えて構成されている。この波形測定装置では、マルチプレクサが複数の入力端子から入力されるアナログ信号の中から任意の信号を選択してデータ収集回路に入力する。次いで、データ収集回路がマルチプレクサから入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、このディジタル信号をデータ処理回路を介してディスプレイコントローラに送る。この場合、ディスプレイコントローラに加えられたディジタル信号がディスプレイバッファに転送格納されると共にディスプレイコントローラを介してＣＲＴに表示される。
特開平５−２０４７２号公報（第２頁、第１図）

ところが、上記した波形測定装置を用いて波形表示を行う場合、以下の問題が発生するおそれがある。すなわち、この波形測定装置では、複数の信号の中からマルチプレクサによって選択されてディスプレイバッファに格納されたディジタル信号（サンプリング値）をＣＲＴに表示している。この場合、例えば、図６に示すように、同位相の２つの正弦波（同図の破線）を１ＣＨおよび２ＣＨのアナログ信号としてそれぞれ入力したときに、マルチプレクサは、１ＣＨの正弦波と２ＣＨの正弦波とを交互に選択することにより、各正弦波のアナログ信号をデータ収集回路に対して交互に出力する。これにより、データ収集回路は、同図に黒丸で示す１ＣＨの正弦波のディジタル信号と、同図に黒四角で示す２ＣＨの正弦波のディジタル信号とをディスプレイコントローラに対して交互に出力する。この結果、これらのディジタル信号がディスプレイバッファに格納される。この場合、１ＣＨおよび２ＣＨの各正弦波のディジタル信号は、データ収集回路によって交互にサンプリングされるため、その各サンプリング時刻が互いに僅かに相違する。このため、格納されたディジタル信号をＣＲＴに表示するときには、互いに異なるサンプリング時刻を同じ時刻として同期させられて、それぞれ格納された順にＣＲＴの画面上に描画されることとなる。したがって、図７に示すように、両正弦波のディジタル信号が互いに位相ずれした状態で表示される。この例では、ＣＨ２の正弦波が、ＣＨ１の正弦波と比較して、両サンプリング時刻の相違分に相当する時間だけ位相が進んで表示される。このため、この従来の波形測定装置には、２つの波形を表示するときに各波形が位相ずれして表示されるという問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号の波形を位相ずれさせることなく表示し得る表示用データ生成装置、データ測定装置、波形表示装置および表示用データ生成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記載の表示用データ生成装置は、マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号の各サンプリング値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている少なくとも１つの前記信号の前記サンプリング値を補間して当該サンプリング値についてのサンプリング時刻とは異なる所定時刻における当該信号の補間値を算出する処理部とを備えている。

請求項２記載のデータ測定装置は、請求項１記載の表示用データ生成装置と、所定の測定項目を測定して前記信号を生成する測定部とを備えている。

請求項３記載の波形表示装置は、請求項２記載のデータ測定装置と、表示部とを備え、前記処理部が、前記所定時刻における前記補間値に基づいて前記信号の波形を前記表示部に表示させる。

請求項４記載の表示用データ生成方法は、マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号をＡ／Ｄコンバータによってサンプリングされた各サンプリング値を記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶されている少なくとも１つの前記信号の前記サンプリング値を補間して当該サンプリング値についてのサンプリング時刻とは異なる所定時刻における当該少なくとも１つの信号の補間値を算出する際に、前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値と他の前記信号の前記サンプリング値とを前記Ａ／Ｄコンバータから交互に出力させ、前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値を補間するときに、前記他の信号の前記サンプリング値についての各サンプリング時刻において当該少なくとも１つの信号が前記Ａ／Ｄコンバータによってサンプリングされたとしたときの各サンプリング時刻を前記所定時刻として、当該所定時刻における前記補間値を算出する。

請求項１の表示用データ生成装置、請求項２記載のデータ測定装置、請求項３記載の波形表示装置および請求項４の表示用データ生成方法によれば、少なくとも１つの信号のサンプリング値を補間するときに、他の信号のサンプリング値についての各サンプリング時刻において少なくとも１つの信号がＡ／Ｄコンバータによってサンプリングされたとしたときの各サンプリング時刻を所定時刻として、その所定時刻における補間値を算出することにより、他の信号のサンプリング値の各サンプリング時刻と、少なくとも１つの信号の補間値がサンプリングされたとしたときの時刻とを同じ時刻とすることができる結果、複数の信号の波形を位相ずれさせることなく、互いに一致させて表示することができる。

また、この表示用データ生成装置、データ測定装置、波形表示装置および表示用データ生成方法によれば、サンプリング値を補間するときに、他の信号のサンプリング値についてのサンプリング時刻を少なくとも１つの信号の補間値についてサンプリングされたとしたときの時刻とすることにより、他の信号の補間値を算出することなく、他の信号のサンプリング値の各サンプリング時刻と、少なくとも１つの信号の補間値のサンプリングされたとしたときの時刻とを同じ時刻とすることができる結果、信号の波形を位相ずれさせることなく表示させるための補間処理を高速かつ正確に実行することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る表示用データ生成装置、データ測定装置、波形表示装置および表示用データ生成方法の最良の形態について説明する。

最初に、波形表示装置１の構成について、図面を参照して説明する。

波形表示装置１は、図１に示すように、データ測定装置２および表示部１０を備えて構成されている。この場合、データ測定装置２は、電圧測定部３ａ、電流測定部３ｂおよび表示用データ生成装置４を備えて構成されている。電圧測定部３ａおよび電流測定部３ｂは、本発明における測定部に相当し、例えば、図示しない電線に供給されている電圧および電流（本発明における「所定の測定項目」の一例）を測定して、アナログ信号の測定信号Ｓｖ，Ｓｉを生成して表示用データ生成装置４に出力する。

表示用データ生成装置４は、マルチプレクサ５、Ａ／Ｄコンバータ６、処理部７、記憶部８および操作部９を備えて構成されている。マルチプレクサ５は、両測定部３ａ，３ｂから２つの測定信号Ｓｖ，Ｓｉを入力して、各測定信号Ｓｖ，ＳｉをＡ／Ｄコンバータ６に対して所定の順序で（例えば、交互に）出力する。Ａ／Ｄコンバータ６は、入力した測定信号Ｓｖ，Ｓｉを所定のサンプリング時刻ｔ（ｔ１，ｔ２，ｔ３・・）において順次サンプリングして、測定信号Ｓｖのサンプリング値を示すサンプリングデータＤｖと測定信号Ｓｉのサンプリング値を示すサンプリングデータＤｉを処理部７に対して交互に出力する。具体的には、Ａ／Ｄコンバータ６は、図２に示すように、サンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・のときに、同図に黒丸で示すサンプリングデータＤｖ（Ｄｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・）を出力し、サンプリング時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６・・のときに、同図に黒四角で示すサンプリングデータＤｉ（Ｄｉ２，Ｄｉ４，Ｄｉ６・・）を出力する。

処理部７は、図３に示す波形表示処理２０において、サンプリングデータＤｉをスプライン補間してサンプリング時刻ｔ（本発明における所定時刻）における補間データＤｃを算出する。具体的には、処理部７は、図４に示すように、サンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・がサンプリングされたサンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・における補間データＤｃ（Ｄｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・）を算出する。また、処理部７は、サンプリングデータＤｖおよび補間データＤｃに基づいて、測定信号Ｓｖ，Ｓｉの波形を表示部１０に表示させる。

記憶部８は、処理部７による制御に従い、各サンプリングデータＤｖ，Ｄｉおよび補間データＤｃを記憶する。操作部９は、作業者によって操作された操作内容に応じた指示信号を処理部７に出力する。表示部１０は、処理部７による制御に従い、図５に示すように、測定信号Ｓｖ，Ｓｉの波形を表示する。

次に、測定信号Ｓｖ，Ｓｉについての表示用のデータを生成して表示させる方法を、波形表示装置１の動作と併せて説明する。

この場合、作業者は、まず、操作部９を操作して、図３に示す波形表示処理２０を処理部７に実行させる。この波形表示処理２０では、データ測定装置２の両測定部３ａ，３ｂが、電圧および電流を測定して生成した測定信号Ｓｖ，Ｓｉを表示用データ生成装置４のマルチプレクサ５に順次出力する。次いで、マルチプレクサ５は、測定信号Ｓｖ，Ｓｉを入力して交互にＡ／Ｄコンバータ６に出力する。続いて、処理部７が、Ａ／Ｄコンバータ６から交互に出力されるサンプリングデータＤｖ，Ｄｉを１つずつ記憶部８に記憶させる（ステップ２１）。この場合、この表示用データ生成装置４では、測定信号Ｓｖ，Ｓｉについての所定回数のサンプリング（所定数のサンプリングデータＤｖ，Ｄｉの生成）を１周期として、この１周期分のサンプリングデータＤｖ，Ｄｉを記憶部８に記憶させた時点で、次のサンプリングデータＤｖ，Ｄｉの記憶部８への記憶処理を停止する。このため、処理部７は、Ａ／Ｄコンバータ６によってサンプリングデータＤｖ，Ｄｉがサンプリングされたサンプリング回数をカウントし、例えば、各サンプリングデータＤｖ，Ｄｉがそれぞれ６４回ずつサンプリングされた時点、すなわち、サンプリング回数が「６４」となった時点で１周期のサンプリングを終了する。

続いて、処理部７は、１周期のサンプリングが終了したか否かを判別する（ステップ２２）。この場合、処理部７は、１周期のサンプリングを終了していないと判別したときには、ステップ２１，２２を繰り返し実行することにより、２番目以降のサンプリングデータＤｖ３，Ｄｖ５・・、および２番目以降のサンプリングデータＤｉ４，Ｄｉ６・・を記憶部８に順次記憶させる。これにより、記憶部８には、１周期のサンプリングにおいてサンプリングされた６４個ずつのサンプリングデータＤｖ，Ｄｉが記憶される。

続いて、ステップ２２において１周期のサンプリングを終了したと判別したときには、処理部７は、補間処理を実行する（ステップ２３）。具体的には、処理部７は、図４に黒四角で示すサンプリングデータＤｉ２，Ｄｉ４，Ｄｉ６・・を例えばスプライン補間することにより、測定信号Ｓｖがサンプリングされたサンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・における補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・（同図に黒三角で示す）を算出する。次いで、処理部７は、算出した補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・を記憶部８に記憶させる（ステップ２４）。これにより、記憶部８には、サンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，における測定信号ＳｖのサンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・および測定信号Ｓｉの補間値としての補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・が記憶される。続いて、処理部７は、同じサンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・におけるサンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・および補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・に基づいて、図５に示すように、測定信号Ｓｖ,Ｓｉの波形を表示部１０に表示させる（ステップ２５）。この際に、表示部１０は、同図に黒丸で表示されるサンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・の点を連結して測定信号Ｓｖの電圧波形を表示すると共に、同図に黒三角で表示される補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・の点を連結して測定信号Ｓｉの電流波形を表示する。この場合、両波形は、サンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・の各サンプリング時刻と、対応する補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・がＡ／Ｄコンバータ６によってサンプリングされたとしたときの時刻（以下、仮想サンプリング時刻ともいう）とが同じため、従来の波形測定装置とは異なり、両波形のサンプリング時刻ｔの相違に起因する位相ずれを生じさせることなく表示される。

このように、この波形表示装置１、データ測定装置２、表示用データ生成装置４および表示用データ生成方法によれば、サンプリングデータＤｉを補間してサンプリングデータＤｉについてのサンプリング時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６・・とは異なるサンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・における補間データＤｃを算出することにより、サンプリングデータＤｖ１，Ｄｖ３，Ｄｖ５・・の各サンプリング時刻と、対応する補間データＤｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５・・がＡ／Ｄコンバータ６によってサンプリングされたとしたときの時刻とを同じ時刻とすることができる結果、２つの測定信号Ｓｉ，Ｓｖの波形を位相ずれさせることなく、互いに一致させて表示することができる。

また、この波形表示装置１、データ測定装置２、表示用データ生成装置４および表示用データ生成方法によれば、サンプリングデータＤｉを補間するときに、処理部７がサンプリングデータＤｖについてのサンプリング時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５・・を補間データＤｃについての仮想サンプリング時刻とすることにより、両測定信号Ｓｖ，Ｓｉのうちの一方の測定信号Ｓｖの補間データＤｃを算出することなく、他方の測定信号Ｓｉについての補間データＤｃを算出するだけで、サンプリングデータＤｖの各サンプリング時刻と、対応する補間データＤｃの仮想サンプリング時刻とを同じ時刻とすることができる結果、測定信号Ｓｉ，Ｓｖの波形を位相ずれさせることなく表示させるための補間処理を高速かつ正確に実行することができる。

なお、例えば、サンプリングデータＤｖ，Ｄｉがサンプリングされたサンプリング時刻ｔとは異なる所定時刻（例えば、各サンプリング時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４・・・のそれぞれの中間の時刻）における測定信号Ｓｖ，Ｓｉの補間値を補間処理によって算出する構成を採用することもできる。この構成によれば、サンプリングデータＤｉのみを補間して補間データＤｃを算出して波形を表示する上記の構成と同様にして、２つの測定信号Ｓｉ，Ｓｖの波形を位相ずれさせることなく表示することができる。

また、本発明における補間の一例として、スプライン補間を用いて補間データＤｃを算出する例について説明したが、これには限定されない。例えば、直線補間や準エルミート補間を用いて補間データＤｃを算出することもできる。さらに、マルチプレクサ５に対して２つの測定信号Ｓｖ，Ｓｉを入力する構成について説明したが、３つ以上の複数の信号をマルチプレクサに入力して所定の順序で出力する（例えば、３つの信号を順繰りで出力する）構成を採用することもできる。この構成では、複数の信号についての各サンプリングデータを補間するときに、処理部７が各サンプリングデータのうちの１つについてのサンプリング時刻を他のサンプリングデータの補間データＤｃについての仮想サンプリング時刻とすることにより、１つの信号の補間データＤｃを算出することなく、他の信号についての補間データＤｃを算出するだけで、１つのサンプリングデータの各サンプリング時刻と、他の信号についての補間データＤｃの仮想サンプリング時刻とを同じ時刻とすることができる。この場合、１つのサンプリングデータがサンプリングされたサンプリング時刻とは異なる所定時刻（例えば、各サンプリング時刻のそれぞれの中間の時刻）における信号の補間値を補間処理によって算出する構成を採用することもできる。また、本発明における所定の測定項目として、温度、湿度、照度および電力などの各種パラメータに応じた信号を測定して、その測定信号の波形を表示することもできる。

波形表示装置１のブロック図である。 サンプリングされた測定信号Ｓｖ，Ｓｉの波形図である。 波形表示処理２０を示すフローチャートである。 補間処理した測定信号Ｓｉの波形図である。 サンプリングデータＤｖ，Ｄｃに基づいて表示される測定信号Ｓｖ，Ｓｉの波形図である。 従来の波形測定装置によって測定された信号波形の波形図である。 従来の波形測定装置を用いて信号波形を表示したときの波形図である。

符号の説明

１ 波形表示装置
２ データ測定装置
３ａ 電圧測定部
３ｂ 電流測定部
４ 表示用データ生成装置
５ マルチプレクサ
６ Ａ／Ｄコンバータ
７ 処理部
８ 記憶部
９ 操作部
１０ 表示部
２０ 波形表示処理
Ｄｃ 補間データ
Ｄｉ，Ｄｖ サンプリングデータ
Ｓｉ，Ｓｖ 測定信号
ｔ１，ｔ２・・ サンプリング時刻

Claims (4)

1. マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号をサンプリングするＡ／Ｄコンバータと、当該Ａ／Ｄコンバータから出力される前記複数の信号の各サンプリング値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されている少なくとも１つの前記信号の前記サンプリング値を補間して当該サンプリング値についてのサンプリング時刻とは異なる所定時刻における当該少なくとも１つの信号の補間値を算出する処理部とを備え、
   前記Ａ／Ｄコンバータは、前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値と他の前記信号の前記サンプリング値とを交互に出力し、
   前記処理部は、前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値を補間するときに、前記他の信号の前記サンプリング値についての各サンプリング時刻において当該少なくとも１つの信号が前記Ａ／Ｄコンバータによってサンプリングされたとしたときの各サンプリング時刻を前記所定時刻として、当該所定時刻における前記補間値を算出する表示用データ生成装置。
2. 請求項１記載の表示用データ生成装置と、所定の測定項目を測定して前記信号を生成する測定部とを備えているデータ測定装置。
3. 請求項２記載のデータ測定装置と、表示部とを備え、
   前記処理部は、前記所定時刻における前記補間値に基づいて前記信号の波形を前記表示部に表示させる波形表示装置。
4. マルチプレクサから所定の順序で出力される複数の信号をＡ／Ｄコンバータによってサンプリングされた各サンプリング値を記憶部に記憶させ、前記記憶部に記憶されている少なくとも１つの前記信号の前記サンプリング値を補間して当該サンプリング値についてのサンプリング時刻とは異なる所定時刻における当該少なくとも１つの信号の補間値を算出する際に、
   前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値と他の前記信号の前記サンプリング値とを前記Ａ／Ｄコンバータから交互に出力させ、
   前記少なくとも１つの信号の前記サンプリング値を補間するときに、前記他の信号の前記サンプリング値についての各サンプリング時刻において当該少なくとも１つの信号が前記Ａ／Ｄコンバータによってサンプリングされたとしたときの各サンプリング時刻を前記所定時刻として、当該所定時刻における前記補間値を算出する表示用データ生成方法。

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