JP6899205B2 - 周期検出装置および周期検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、振幅変調された交流信号の周期を検出する周期検出装置および周期検出方法に関する。
電力計等の測定装置では、入力された交流信号をＡＤ変換し、その周期を検出することが行なわれる。例えば、図４に示したような正弦波であれば、ゼロクロス検出器を用いて、交流信号が０Ｖを横切るタイミングを把握することで、交流信号の周期を検出することができる。
特開２００６−３１４０３０号公報
ところで、測定装置に入力される交流信号は、そのままの波形であるとは限られず、信号の送受信装置の仕様等により変調されている場合がある。
例えば、図５（ａ）に示すように正弦波をパルス幅変調した信号が入力される場合がある。このような場合には、例えば、ローパスフィルタを用いて復調して図５（ｂ）に示すような元の交流信号を取り出した後、ゼロクロス検出器を用いることで周期を検出することができる。
しかしながら、図６（ａ）に示すような正弦波を振幅変調した信号が入力された場合には、例えば、ローパスフィルタを用いても、図６（ｂ）に示すような波形が得られ、ゼロクロス検出器を用いても、元の交流信号の周期を検出することができない。
そこで、本発明は、振幅変調された交流信号の周期を検出できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である周期検出装置は、振幅変調された交流信号のデジタルデータを入力して、全波整流を行なう整流回路と、前記整流回路の出力信号を濾波するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号があらかじめ設定された基準値をクロスするポイントを検出する基準値クロス検出器と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記基準値クロス検出器は、検出されたポイントの間隔を前記交流信号の周期として出力することができる。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である周期検出方法は、振幅変調された交流信号のデジタルデータを入力して、全波整流を行なう整流ステップと、前記整流回路の出力信号を、ローパスフィルタを用いて濾波するステップと、前記ローパスフィルタの出力信号があらかじめ設定された基準値をクロスするポイントを検出するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、振幅変調された交流信号の周期を検出できるようになる。
本発明の周期検出装置を適用した測定装置の構成を示すブロック図である。 周期検出装置の動作について説明する図である。 周期検出装置の動作について説明する図である。 正弦波入力信号の周期検出を説明する図である。 正弦波をパルス幅変調した入力信号の周期検出を説明する図である。 正弦波を振幅変調した入力信号の周期検出を説明する図である。
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の周期検出装置１００を適用した測定装置１０の構成を示すブロック図である。本図に示すように、測定装置１０は、ＡＤ変換器１１、演算回路１２、周期検出装置１００を備えている。測定装置１０は、例えば、電力計、波形表示装置等とすることができる。
ＡＤ変換器１１は、振幅変調された交流信号のアナログ入力信号をサンプリングクロックにしたがってデジタル変換する。周期検出装置１００は、デジタル変換された入力信号から振幅変調前の交流信号の周期を検出して、周期検出信号を出力する。演算回路は、デジタル変換された入力信号と検出された周期とに基づいて、例えば、交流信号の実効値等を周期毎に算出して出力する。
周期検出装置１００は、整流回路１１０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２０、基準値クロス検出器１３０を備えている。これらのブロックはデジタル演算処理を行なう。
整流回路１１０は、入力波形の全波整流を行なう。すなわち、入力信号の絶対値を算出する。整流回路１１０の出力信号はローパスフィルタ１２０に入力される。
ローパスフィルタ１２０は、整流回路１１０によって全波整流された波形の平均化処理を行なって、基準値クロス検出器１３０に入力する。
基準値クロス検出器１３０は、設定された基準値に対する入力波形のクロス点を検出して、周期検出信号を出力する。本実施形態では立ち上がりクロス点を検出するが、立ち下がりクロス点を検出してもよい。基準値クロス検出器１３０は、基準値としてゼロを設定した場合は、通常のゼロクロス検出器として機能する。
次に、上記構成の周期検出装置１００の動作について説明する。図２（ａ）に示すような、交流信号が振幅変調された信号のデジタルデータを整流回路１１０に入力すると、図２（ｂ）に示すように全波整流された波形のデジタルデータが得られる。このとき、半端整流ではなく、全波整流しているため、サンプリングポイント数を有効活用することができ、検出精度を高めることができる。
この全波整流された波形のデジタルデータをローパスフィルタ１２０に入力すると、平均化されて、図２（ｃ）に示すような、入力信号の周期に対応した周期を持つ山状波形のデジタルデータが得られる。
このデジタルデータを基準値クロス検出器１３０に入力すると、図３に示すように、基準値をクロスするポイントを検出することができる。基準値が波形と確実にクロスするように、基準値は、０Ｖと全波整流された波形の最大振幅値との間に設定するようにする。
基準値をクロスするポイントの間隔は、基準値の大きさによらず、変調前の信号の周期と等しくなる。このため、周期検出装置１００は、振幅変調前の交流信号の周期を検出することができる。このとき、ローパスフィルタ１２０の出力が、ゼロ期間を有している波形であっても、０Ｖよりも大きい値を基準値に設定することで容易に変調前の交流信号の周期を検出することができる。
以上説明したいように、本実施形態の周期検出装置１００によれば、振幅変調された交流信号の周期を検出することができる。
１０…測定装置
１１…ＡＤ変換器
１２…演算回路
１００…周期検出装置
１１０…整流回路
１２０…ローパスフィルタ
１３０…基準値クロス検出器

Claims (3)

  1. 搬送波を信号波で振幅変調して得られた交流信号のデジタルデータを入力して、全波整流を行なう整流回路と、
    前記整流回路の出力信号を濾波するローパスフィルタと、
    前記ローパスフィルタの出力信号があらかじめ設定された基準値をクロスするポイントを検出する基準値クロス検出器と、
    を備え、前記信号波の周期を検出することを特徴とする周期検出装置。
  2. 前記基準値クロス検出器は、
    検出されたポイントの間隔を前記信号波の周期として出力することを特徴とする請求項１に記載の周期検出装置。
  3. 搬送波を信号波で振幅変調して得られた交流信号のデジタルデータを入力して、全波整流を行なう整流ステップと、
    前記整流された信号を、ローパスフィルタを用いて濾波するステップと、
    前記ローパスフィルタの出力信号があらかじめ設定された基準値をクロスするポイントを検出するステップと、
    を含むことを特徴とする前記信号波の周期検出方法。
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