JPH0718891B2 - 光ファイバを用いた波形観測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は波形観測装置、得に電磁界印加などの環境条
件の厳しい状況下で被測定対象物が導出する電気信号を
正確に測定するための波形観測装置の構成に関する。

［従来の技術］ 近年、自動車等の車両には電子部品が搭載されるように
なってきている。このような車両の電子化に伴なって車
両エンジンなどの制御が電子部品を用いて行なわれるよ
うになってきている。しかしながら、電子部品は電磁波
ノイズの影響を受けやすく、これらの電磁波ノイズの影
響により車両の電子部品が誤動作し所望の制御特性を得
ることができず、車両が暴走したりするなど安全上極め
て危険な状態が発生することも考えられる。このため、
車両搭載の電子部品等においては、その電磁ノイズ対策
を十分にとる必要がある。このような電磁ノイズ対策の
１つとして、車両搭載の電子制御部品を苛酷な電磁波印
加条件下で動作させ、その導出する電気信号の波形を観
測することにより、前記車両の電子制御部品がどのよう
に電磁波ノイズの影響を受けるか否かを観測し、この観
測結果に基づいて電磁波ノイズ対策をとる方法がとられ
ている。

第４図は従来の電磁波環境下における被測定対象物の導
出する電気信号波形を観測する方法を示す図である。第
４図において、従来のEMI（電磁妨害）試験などの電磁
界印加環境下における電気信号を観測する方法は、シー
ルドルーム（電波暗室）11内で、電磁波発生器12を用い
て所望の強度の電磁界を発生し、被測定対象物１へ印加
する。被測定対象物１の所定の端子からは電気信号が導
出される。被測定対象物１の端子15から導出される電気
信号はプローブ16を用いて検出され、信号線17を介して
オシロスコープ５へ与えられる。このオシロスコープ５
により、被測定対象物１が導出する電気信号波形を観測
し、これにより被測定対象物が電磁界によりどのような
影響を受けているかを観測する。

ここでシールドルーム11はその内部に電磁シールド部材
が設けられており、外部からの電磁波の影響を受けるこ
とがない状態を保つようにされている。

また第４図に示される構成に代えて、信号線17を、電磁
波の影響を受けいくいシールド線やツイストペア線など
を用いてシールドルーム11外部へまで被測定対象物１が
導出する信号を取出し、シールドルーム11外部の計測室
でオシロスコープなどを用いて波形を観測する方法もと
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のような従来の波形観測方法においては、電線から
なる信号線を用いて被測定対象物が導出する信号を伝達
する方法がとられている。このため、たとえ信号線とし
てツイストペア線やシールド線などが用いられていて
も、苛酷な電磁界環境下においてはその電磁波のノイズ
を受けるため、この信号線に与えられた電磁波ノイズが
オシロスコープ５へ伝達されてしまい、被測定対象物１
が導出した信号であるのか、信号線17が受けた電磁サイ
ズが含まれているのかを判別することができず、正確に
被測定対象物１が導出した信号波形を観測することがで
きないという問題があった。

それゆえ、この発明の目的は上述の従来の波形観測装置
の有する欠点を除去し、信号線が電磁波の影響を受ける
ことなく、被測定対象物が導出する電気信号のみの波形
を正確に観測することのできる波形観測装置を提供する
ことである。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る波形観測装置は、被測定対象物が導出す
る信号をディジタル信号に変換した後光信号に変換し、
光ファイバを介して伝達し、この後光ファイバを介して
与えられたディジタル光信号をディジタル電気信号に変
換し、その後アナログ信号に変換し、この変換されたア
ナログ信号の波形を観測するものである。

好ましくは、被測定対象物の電気信号を直接検出してデ
ィジタル信号に変換し光信号に変換するピックアップブ
ロックは静電遮蔽部材で覆われる構成を有する。

［作用］ この発明においては、被測定対象物が導出する電気信号
はアナログ−ディジタル信号に変換されかつその後光信
号の形態で光ファイバを介して導出される。しかがって
アナログ−ディジタル変換部および光ファイバは共に耐
電磁波特性に優れており、電磁波ノイズの影響を受ける
ことがほとんどなく、正確に被測定対象物が導出する電
気信号のみを計測部分などのオシロスコープへ伝達する
ことができ、これにより正確な被測定対象物が導出する
電気信号の波形観測が可能となる。

［発明の実施例］ 第２図はこの発明の原理的構成を示す図である。第２図
においてシールドルーム11内に、被測定対象物１が導出
する電気信号を直接受けて、アナログ−ディジタル変換
し、かつ光信号に変換した後光ファイバ３へ導出するピ
ックアップブロック２と、ピックアップブロック２から
のディジタル光信号をシールドルーム11外部に設けられ
た計測室20へ伝達する光ファイバ３と、光ファイバ３を
介して与えられた光信号を電気信号に変換しかつアナロ
グ信号に変換する光受信ブロック４と、光受信ブロック
４から導出されたアナログ信号波形を観測するためのオ
シロスコープ５とを備える。光受信ブロック４およびオ
シロスコープ５は、シールドルーム11外部に設けられた
計測室20に設けられる。また、ピックアップブロック２
はその外部に静電遮蔽機能を有する筐体が設けられてお
り、この筐体内部にピックアップブロック２が配置され
る。これにより、電磁界発生器12が発生する電磁波のピ
ックアップブロックに対する影響を防止することができ
る。また、光ファイバ３は電磁波ノイズの影響を受ける
ことがほとんどなく、耐電界強度特性に極めて優れてい
るため、不必要な電磁波ノイズ成分が加わることなく、
被測定対象物１が導出する電気信号のみをオシロスコー
プ５で観測することが可能となる。

またピックアップブロックはアナログ−ディジタル変換
した後光信号に変換して導出するため、アナログ−ディ
ジタル変換手法はノイズに対する特性が優れており、電
磁波ノイズ成分が導出される光信号に加わることは少な
いので、電磁波ノイズの影響を除去して正確に被測定対
象物１に導出する電気信号をアナログ−ディジタル信号
に変換して光ファイバ３へ伝達することができる。

第１図はこの発明の一実施例であるピックアップ部およ
び光受信ブロックの具体的構成の一例を示す図である。

第１図において被測定対象物１が導出する信号は端子1
5′を介してピックアップ部２へ与えられる。ピックア
ップ部２は、端子15′を介して与えられる信号を受けて
DC（直流）〜1MHzの帯域制限（ローパスフィルタLPE操
作）を行なった後アナログ−デジタル変換動作における
エイリアシングノイズを防止すると同時にアナログ−デ
ジタル変換部に入力可能な電圧範囲のレベルの信号に変
換するためのアンプ21と、アンプ21を介して与えられる
信号を受けてサンプルアンドホールドするサンプルアン
ドホールド回路22と、サンプルアンドホールド回路22が
ホールドした信号を受けて所定のタイミングでサンプリ
ングしてディジタル信号に変換しパラレルに出力するア
ナログ−ディジタル変換器23と、アナログ−ディジタル
変換器23から導出されたパラレルディジタル信号を受け
てシリアル信号に変換するパラレル−シリアル変換器24
と、パラレル−シリアル変換器24からのシリアルディジ
タル信号を受けてその２値レベル（“0"および“1"）に
対応する強度の光信号を発生するための光送信モジュー
ル25とを備える。光送信モジュール25は、パラレル−シ
リアル変換回路24から与えられたディジタル信号強度に
応答してそこに含まれる発光素子（光電変換素子）を駆
動して所定の２値レベルに対応する強度の光信号を導出
する。光送信モジュール25で導出された光信号は光ファ
イバ３を介して光受信ブロック４へ伝達される。光受信
ブロック４は光ファイバ３を介して与えられる光信号を
電気信号に変換しかつ対応する２値レベルに波形整形す
る光受信モジュール41と、光受信モジュール41から与え
られるシリアル信号をパラレル信号に変換するシリアル
−パラレル変換器42と、シリアル−パラレル変換器42か
らのシリアル−パラレル信号を受けてアナログ信号に変
換するディジタル−アナログ変換回路43と、アナログ−
ディジタル変換回路43からの信号を受けてそこに含まれ
るノイズを除去するとともに所定のレベルの信号に変換
するための帯域制限機能を有するアンプ44とを備える。
増幅器（アンプ）44出力はオシロスコープ５へ伝達され
る。

上述の構成において、ピックアップ部２は電磁シールド
機能を優す筐体により覆われており、外部からの電磁ノ
イズの影響は除去されている。また、アナログ−ディジ
タル変換により信号を導出しているため、ノイズの影響
を受けることは少なく、正確な信号成分の伝達が可能と
なる。また光受信ブロック４においては、光ファイバ３
を介して受けたディジタル信号をアナログ信号に変換し
てその後オシロスコープ５へ与える構成となっているた
め、途中で印加されるノイズ成分はほぼ除去されること
ができ、正確な信号再生が可能となり、被測定対象物１
が導出する電気信号に対応した電気信号をオシロスコー
プ５へ与えることが可能となる。

ここで上述の構成において増幅器21および44は、その被
測定対象物１が導出する信号レベルの状態やオシロスコ
ープが必要とする入力レベルに応じて特に設ける必要は
ない。

この構成において、サンプルアンドホールドされた信号
が対応する強度を有するディジタル信号に変換され、そ
の強度を表わすパラレル信号がシリアル信号に変換され
てシリアル伝送された後再びパラレル変換されてアナロ
グ信号に変換されかつ最終的にディジタル−アナログ変
換時に生じている高周波成分が増幅器44において除去さ
れ、被測定対象物１が導出する電気信号に対応する信号
成分を有する電気信号がオシロスコープ５へ与えられる
構成となっている。

第３図はこの発明の波形観測装置を車両の電子制御装置
の電磁界の影響を監視するために適用した際の構成の一
例を示す図である。第３図において、車両10がシールド
ルーム11内に載置される。電磁界発生器12は所望の強度
の電磁界を発生し、車両10へ印加する。車両10の電子制
御装置が被測定対象物１となり、この被測定対象物１が
導出する信号がピックアップ部２で直接検出され、ディ
ジタル信号に変換され、光信号に変換された後光ファイ
バ３を介して計測室20に設けられた光受信ブロック４へ
伝達され、オシロスコープ５へ与えられ、そこで波形が
観測される。

車両10のエンジン制御装置が導出する電気信号波形の観
測としては、車両10を動作させないで、電磁波を印加し
た際に被測定対象物１が導出する信号を観測する場合
や、車両10を動作させた場合に得られる信号波形を観測
する方法などがとられる。

上述のように車両10のたとえばエンジン制御装置の電磁
波ノイズの受ける影響を観測する場合、ピックアップ部
２および光ファイバ３は電磁界発生器12が発生する電磁
波の影響を受けることはないので、正確に被測定対象物
（電子制御装置）が受ける電磁波ノイズの影響を検出・
観測することができ、車両の電磁波ノイズ対策を適正に
とることが可能となる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、電磁環境下の被測定対
象物の導出する電気信号波形を観測するための装置を、
被測定対象物が導出する電気信号をアナログ−ディジタ
ル信号に変換し、光信号に変換し、光ファイバを介して
伝達し、その後ディジタル−アナログ変換し、オシロス
コープで信号波形を観測する構成としている。したがっ
て、ピックアップ部は電磁波ノイズの影響を受けにく
く、アナログ−ディジタル変換機能を有し、かつ電磁波
シールド部材を設けている場合には、さらに電磁波ノイ
ズの影響を受けることが少なくなり、かつ光ファイバは
電磁波ノイズの影響をほとんど受けることがないので、
余分な電磁波ノイズ成分が伝達されることがなく、被測
定対象物が導出する電気信号のみを正確に観測すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である波形観測装置におけ
る電気信号ピックアップ部および電気信号受信部の具体
的構成の一例を示す図である。第２図はこの発明の原理
的構成を示す図である。第３図はこの発明の一適用例を
示す図である。第４図は従来の電磁環境下における波形
観測装置の構成を概略的に示す図である。 図において、１は被測定対象物、２はピックアップ部、
３は光ファイバ、４は光受信ブロック、５はオシロスコ
ープ、11はシールドルーム、12は電磁界発生器、20は計
測室、21は増幅器、22はサンプルアンドホールド回路、
23はアナログ−ディジタル変換器、20はパラレル−シリ
アル変換器、25は光送信モジュール、41は光受信モジュ
ール、42はシリアル−パラレル変換器、43はディジタル
−アナログ変換器、44は増幅器である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁環境下で被測定対象物が導出する出力
   信号の波形を観測するための装置であって、 電磁シールド手段により前記電磁環境から遮蔽され、前
   記被測定対象物から導出される電気信号を検出して光信
   号に変換するピックアップ部と、 前記ピックアップ部からの光信号を伝達する光ファイバ
   と、 前記光ファイバを介して伝達された光信号を電気信号に
   変換する光受信部とを含み、 前記ピックアップ部は、 前記被測定対象物の導出するアナログ電気信号を帯域制
   限を行ないかつ前記アナログ電気信号の振幅を示す多ビ
   ットデジタル信号に変換して並列に出力するためのアナ
   ログ−デジタル変換手段と、 前記アナログ−デジタル変換手段からの並列多ビットデ
   ジタル信号を直列デジタル信号に変換するパラレル−シ
   リアル変換手段と、 前記パラレル−シリアル変換手段から出力される直列デ
   ジタル信号を光信号に変換して前記光ファイバへ与える
   電気／光変換手段とを備え、 前記光受信部は、 前記光ファイバを介して与えられる光信号を電気信号に
   変換する光／電気変換手段と、 前記光／電気変換手段が出力する直列デジタル信号を並
   列多ビットデジタル信号に変換するシリアル−パラレル
   変換手段と、 前記シリアル−パラレル変換手段からの並列多ビットデ
   ジタル信号を前記並列多ビットデジタル信号が示す振幅
   を有するアナログ信号に変換するためのデジタル−アナ
   ログ変換手段とを備え、前記デジタル−アナログ変換手
   段の出力するアナログ信号は前記被測定対象物が導出す
   る出力信号の波形を再現する、光ファイバを用いた波形
   観測装置。
2. 【請求項２】前記被測定対象物は車輌に搭載される電子
   回路である、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバを
   用いた波形観測装置。