JP3311464B2

JP3311464B2 - 信号測定装置

Info

Publication number: JP3311464B2
Application number: JP02879494A
Authority: JP
Inventors: 哲雄市川
Original assignee: ソニー・テクトロニクス株式会社
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH07218547A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は測定精度を向上させた信
号測定装置に関し、特に長時間校正を行えない場合でも
被測定信号を高精度で測定できる信号測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】オシロスコープなどの信号測定装置は、
経年変化や温度変化によって入力信号（被測定信号）の
測定精度に誤差が生じてくる。そこで測定精度を維持す
るために、利得、動作利得（利得の線形性）、周波数特
性等の測定装置の測定特性の校正を必要に応じて繰り返
す必要がある。特に近年のデジタル化された信号測定装
置はマイクロプロセッサ（超小型演算処理装置）を装備
し、操作者が任意に校正を行う場合又は装置自身が所定
の時間経過や温度変化等の度に自己校正する機能を具え
るものが一般化している。

【０００３】図１は、自己校正機能付き信号測定装置の
一例のブロック図である。測定する被測定信号（入力信
号）は、プローブ等により入力端子（ＢＮＣコネクタ）
１０に供給される。垂直入力回路１２は入力インピーダ
ンスを高くする回路で、入力端子１０からの被測定信号
を受ける。デジタル処理回路は、ＲＡＭなどのメモリ、
アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、マイクロプロセ
ッサ、これらを接続するバス等で構成される。Ａ／Ｄ変
換器は、被測定信号をアナログ・デジタル変換し測定デ
ータを生成する。この測定データは、メモリに記憶され
る。マイクロプロセッサは、これらの制御や測定データ
の演算処理を行う。垂直出力回路１６は、デジタル処理
回路１４からのデジタル・データをデジタル・アナログ
変換して信号の垂直方向の変化を示すアナログ信号を表
示装置１８に供給する。トリガ回路２０は、被測定信号
が任意に設定可能な所定レベルを越えるとトリガ信号を
発生する。これによって、所望の被測定信号が入力され
たことが検出される。掃引発生回路２４は、トリガ信号
に同期して掃引信号を発生する。水平増幅回路２６は、
掃引信号を増幅して表示装置１８に供給する。これらに
より、被測定信号が表示装置１８に表示される。

【０００４】校正回路３０は高精度の直流信号源を有
し、この信号源が生成する高精度直流信号を基に校正の
基準となる直流信号や所定周波数（例えば１ＭＨｚ）の
矩形波信号などの複数の校正信号（基準信号）を発生さ
せる。これら校正信号は、測定装置前面の入力端子（Ｂ
ＮＣコネクタ）１０、垂直入力回路１２、掃引発生回路
２４等に供給される。値が既知のこれら校正信号の値を
測定すれば、利得（垂直軸）、動作利得、掃引速度（水
平軸）、周波数特性などの測定特性の誤差が判明し、夫
々の回路を校正することができる。例えば１Ｖの直流電
圧をスイッチ１１を切り換えて入力端子１０に入力した
ときに、１Ｖとして測定されるように利得を校正する。
温度センサ３４は、温度変化を検出するために設けら
れ、所定値以上の温度変化が生じた場合に自動的に自己
校正モードに入るようにする信号測定装置もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】所定の時間経過や温度
変化等の度に自動的に自己校正動作を行う信号測定装置
は、操作者が特に意識せずとも測定精度が一定の範囲で
保持される点で非常に有用である。しかしこのような測
定装置の場合、校正が実施された直後では測定精度が高
いが、次の校正が行われまでに測定精度が低下していく
ことなる。また、校正モードに入るとその期間中は測定
不能になる。よって、例えば数時間に一回偶発的にしか
発生しない事象の信号を測定する場合には、校正モード
に入らずに被測定信号を待ち続ける必要があり、この間
に測定精度は低下していく。理想的には、被測定信号を
受ける直前に測定装置を校正すれば良い。しかし、数時
間に１回偶発的に発生する（発生時点が予測不能な）事
象の信号を測定するような場合には、被測定信号の発生
直前に校正を行うのは不可能である。

【０００６】また、電源投入後の例えば３０分程度の期
間は、測定装置の温度上昇のために頻繁に校正を実施し
ない限り測定精度が保証されなかった。つまり、頻繁に
校正モードに入るために測定をたびたび中断するか、精
度を考えずに測定しなければならなかった。さもなく
ば、測定装置の温度が安定するまで測定の開始を待って
いる必要があった。

【０００７】そこで本発明の目的は、長時間校正を行え
ない場合又は頻繁に校正が必要な場合でも、被測定信号
を校正直後に測定したのとほぼ同等な精度で測定できる
信号測定装置を提供することである。本発明の他の目的
は、従来からある自己校正機能を用いてより高い精度で
被測定信号を測定できる信号測定装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の信号測定装置
は、例えば数時間に１回程度、偶発的に発生する事象を
測定するのに最適である。入力検出手段２０は、被測定
信号の入力を検出する。アナログ・デジタル変換手段
は、被測定信号をアナログ・デジタル変換して測定デー
タを生成する。ＲＡＭなどの記憶手段は、測定データを
記憶する。校正信号発生手段３０は、校正信号を発生す
る。この信号測定装置は、次のように動作する。記憶手
段が測定データを記憶するのに続いて被測定信号の測定
を終了すると、校正信号発生手段３０が出力する校正信
号を測定して信号測定装置の測定特性誤差を求め、この
測定特性誤差を用いて記憶手段が既に記憶している被測
定信号の測定データの誤差を校正する。測定データの誤
差の校正は、例えばマイクロプロセッサ等の演算回路が
演算によって行う。さらに続いて校正信号を測定して従
来と同様な信号測定装置の回路の自己校正を行っても良
い。

【０００９】

【作用】本発明によれば、被測定信号の測定データを記
憶した後に測定データを校正する。即ち、被測定信号の
測定直後に測定時点の時間的直近で測定特性誤差を求
め、この測定特性誤差を考慮して測定データを校正する
ため、高い精度の測定データを得ることができる。

【００１０】

【実施例】本発明は、図１に示したような信号測定装置
に幅広く適用できる。そこで以下の説明では、図１を参
照して行う。また、図２は、本発明の一実施例のフロー
チャートである。これは、デジタル回路１４が有するマ
イクロプロセッサの制御により行われる。マイクロプロ
セッサが実行するソフトウェアは、デジタル回路１４に
あるＲＯＭなどのメモリに記憶させておけば良い。

【００１１】本発明の信号測定装置は、トリガ回路２０
が被測定信号の入力を検出する（ステップ４２）と、デ
ジタル処理回路にあるアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変
換器が被測定信号をアナログ・デジタル変換し、ＲＡＭ
などのメモリに記憶する（ステップ４４）。被測定信号
の記憶が終了するのに続いて、マイクロプロセッサの制
御により校正回路（校正信号発生手段）３０が通常の校
正動作と同様に校正信号を測定装置前面の入力端子（Ｂ
ＮＣコネクタ）１０、垂直入力回路１２、掃引発生回路
２４等に供給する（ステップ４６）。この校正信号を夫
々の回路が測定する（ステップ４８）ことにより、周波
数特性、利得、動作利得（利得の線形性）等の測定特性
の正常な状態（校正された状態）と現在（校正されてい
ない状態）のと差異、つまり、測定特性の誤差を求める
ことができる（ステップ５０）。この測定特性誤差がわ
かれば、メモリに記憶された被測定信号の測定データの
誤差がわかるので、これをマイクロプロセッサ（又は専
用の演算回路）が演算して測定データを校正する（ステ
ップ５２）。即ち、被測定信号の測定データを測定直後
に校正（ポスト校正）を行うことが、本発明の信号測定
装置の特徴である。このポスト校正は、測定時点より後
ではあるが、測定時点の直近で信号測定装置の測定特性
誤差を求めた上で測定データを校正するため、測定時点
よりかなり前の時点で校正を行う場合と比較して、より
高い測定精度が得られる。

【００１２】被測定信号の終了の検出は、例えばその信
号レベルが所定値以下に低下したときを検出することに
より行っても良い。また、周知のように複数のレベルを
設けたり、信号の記憶開始から所定時間を経過した時点
を予め設定しておくことにより終了を検出しても良い。
ＲＡＭなどのメモリは安価になりつつあり、被測定信号
の測定データを記憶するのに充分な記憶容量を確保する
のは容易である。

【００１３】メモリに記憶した被測定信号の測定データ
を校正するについては、信号測定装置の測定特性誤差が
１次近似（線形）と見なせなくなる程度に大きくなる
と、被測定信号のデータの校正に２次以上の複雑な演算
を行う必要がでてくる恐れがある。しかし、オシロスコ
ープなどの最近の信号測定装置は、被測定信号のデータ
の校正に２次以上の複雑な演算を必要とする程度まで、
大きく精度が低下することはまれである。よって、本発
明によるポスト校正によれば、それほど複雑な演算を必
要とせずに、従来の信号測定装置が持っている測定精度
をより高め、非常に高い精度で被測定信号のデータを収
集することが可能になる。しかしながら、次の被測定信
号が発生するまでの期間が長く（例えば数時間）、従っ
て校正モードに長い期間入ることができない場合には、
被測定信号の測定データの校正を行うのに続いて測定装
置自身の校正（ステップ５３）を行っても良い。図３
は、この場合のフローチャートである。

【００１４】メモリに記憶した被測定信号の測定データ
をさらに高精度に校正するためには、記憶した被測定信
号のデータから、被測定信号とほぼ同じ周波数及び振幅
の校正信号を選択的に発生させて、信号測定装置の測定
特性誤差を求めれば良い。例えば、周波数、振幅ともに
被測定信号の値を中心にある程度の幅で発生させて、測
定特性の線形性の誤差を求めてもよい。さらには、被測
定信号のデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って
解析し被測定信号が複数の高調波を含めならば、対応す
る周波数の校正信号を発生させて測定特性誤差を求めて
も良い。これにより、被測定信号に応じて測定特性誤差
を正確に求めることができ、よって、被測定信号のデー
タの校正も非常に高精度に行える。

【００１５】図１に示した実施例では、ベクトル表示型
の表示装置を用いた信号測定装置、例えばオシロスコー
プの例を示しているが、もちろんラスタ・スキャン型表
示装置を用いた信号測定装置でも良い。本発明を適用す
る信号測定装置としては、オシロスコープの他にもスペ
クトラム・アナライザなどが考えられる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の信号測定装置によれば、ある程
度の期間にわたり校正を行えなくとも、高い精度で測定
データを得ることができる。よって、電源投入後に測定
装置の温度が安定するまで待機する必要もなく、また、
長い期間に１回程度しか発生しない被測定信号でも高い
精度で測定することができる。加えて、本発明の実施に
あたっては、既に自己校正機能を有している種々の信号
測定装置を用いれば、これに多少の改良を施すだけで容
易に実施可能で、幅広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するのに適した信号測定装置一例
のブロック図である。

【図２】本発明の信号測定装置の動作の一実施例の流れ
を示すフローチャートである。

【図３】本発明の信号測定装置の動作の他の実施例の流
れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０入力端子１１切換えスイッチ１２垂直入力回路１４デジタル処理回路１６垂直出力回路１８表示装置２０入力検出回路（トリガ回路）２２トリガ・レベル設定手段２４掃引発生回路２６水平増幅回路３０校正信号発生回路（校正回路）３４温度センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定信号を測定する信号測定装置にお
いて、上記被測定信号の入力を検出する入力検出手段と、上記被測定信号をアナログ・デジタル変換して測定デー
タを生成するアナログ・デジタル変換手段と、上記測定データを記憶する記憶手段と、校正信号を発生する校正信号発生手段とを具え、上記測定データを記憶するのに続いて上記被測定信号の
測定を終了すると上記校正信号を測定して上記信号測定
装置の測定特性誤差を求め、該測定特性誤差を用いて上
記記憶手段が既に記憶している上記測定データの誤差を
校正することを特徴とする信号測定装置。
【請求項２】被測定信号を測定する信号測定装置にお
いて、上記被測定信号の入力を検出する入力検出手段と、上記被測定信号をアナログ・デジタル変換して測定デー
タを生成するアナログ・デジタル変換手段と、上記測定データを記憶する記憶手段と、校正信号を発生する校正信号発生手段とを具え、上記測定データを記憶するのに続いて上記被測定信号の
測定を終了すると上記校正信号を測定して上記信号測定
装置の測定特性誤差を求め、該測定特性誤差を用いて上
記記憶手段が既に記憶している上記測定データの誤差を
校正し、さらに続いて上記校正信号を測定して上記信号
測定装置の回路の自己校正を行うことを特徴とする信号
測定装置。