JPH11202003A - rmsコンバータ、電力線信号のrms値を計算するための方法および電力線信号の高速rms測定を得るための測定計器 - Google Patents
rmsコンバータ、電力線信号のrms値を計算するための方法および電力線信号の高速rms測定を得るための測定計器Info
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- JPH11202003A JPH11202003A JP10314483A JP31448398A JPH11202003A JP H11202003 A JPH11202003 A JP H11202003A JP 10314483 A JP10314483 A JP 10314483A JP 31448398 A JP31448398 A JP 31448398A JP H11202003 A JPH11202003 A JP H11202003A
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数が50ヘルツまたは60ヘルツのいず
れかである電力線信号の高速rms(二乗平均平方根)
測定を得るためのrmsコンバータを提供する。 【解決手段】 rmsコンバータに達する電力線周波数
信号のデジタルサンプルは二乗され、平均化回路内で加
算される。各rms測定期間の終わりに、平均値が平方
根回路に与えられ、平方根回路はrms値を計算する。
rms測定期間は、最大毎秒20個のrms値の速度に
おいてrms値をもたらすために、60ヘルツの周波数
に対して6サイクル、または50ヘルツの周波数に対し
て5サイクルのいずれかの、電力線信号の二乗の最小整
数のサイクル数にわたるように50ミリ秒として選択さ
れている。
れかである電力線信号の高速rms(二乗平均平方根)
測定を得るためのrmsコンバータを提供する。 【解決手段】 rmsコンバータに達する電力線周波数
信号のデジタルサンプルは二乗され、平均化回路内で加
算される。各rms測定期間の終わりに、平均値が平方
根回路に与えられ、平方根回路はrms値を計算する。
rms測定期間は、最大毎秒20個のrms値の速度に
おいてrms値をもたらすために、60ヘルツの周波数
に対して6サイクル、または50ヘルツの周波数に対し
て5サイクルのいずれかの、電力線信号の二乗の最小整
数のサイクル数にわたるように50ミリ秒として選択さ
れている。
Description
【0001】
【発明の背景】この発明は一般的に二乗平均平方根(r
ms)コンバータ回路に関し、特に電力線信号の高速r
ms測定を得るための回路および方法に関する。
ms)コンバータ回路に関し、特に電力線信号の高速r
ms測定を得るための回路および方法に関する。
【0002】マルチメータおよび電圧計は典型的に電圧
rmsでのa.c.(交流)電圧測定値をもたらす。電
力線信号は、典型的に120Vまたは240Vrmsの
a.c.電圧であり、消費者および産業へ電力設備によ
り提供される。電力線信号のrms値を高い精度および
信頼性をもって判定する能力はテストおよび測定応用に
おいて非常に重要であるが、多くの場合、これは測定速
度を犠牲にして得られるものであり、rms値を得るた
め測定期間が入力信号の複数のサイクルにわたる。
rmsでのa.c.(交流)電圧測定値をもたらす。電
力線信号は、典型的に120Vまたは240Vrmsの
a.c.電圧であり、消費者および産業へ電力設備によ
り提供される。電力線信号のrms値を高い精度および
信頼性をもって判定する能力はテストおよび測定応用に
おいて非常に重要であるが、多くの場合、これは測定速
度を犠牲にして得られるものであり、rms値を得るた
め測定期間が入力信号の複数のサイクルにわたる。
【0003】初期のマルチメータではダイオード整流器
およびコンデンサ平均化回路を用いて、既知の周波数を
有しほぼ正弦波形である電力線信号のアナログrms測
定値を十分な精度で得ていた。このような読取には、r
ms値を表わすd.c.電圧に強いられるa.c.リプ
ル電圧が最小である安定した読取を得るため、信号の複
数のサイクルにわたって平均化することが必要であっ
た。
およびコンデンサ平均化回路を用いて、既知の周波数を
有しほぼ正弦波形である電力線信号のアナログrms測
定値を十分な精度で得ていた。このような読取には、r
ms値を表わすd.c.電圧に強いられるa.c.リプ
ル電圧が最小である安定した読取を得るため、信号の複
数のサイクルにわたって平均化することが必要であっ
た。
【0004】アナログrms−d.c.コンバータは、
より多様な波形を有する信号に対してd.c.電圧の形
で「真のrms」値を生成することによりダイオードの
平均化の限界を改善する。熱的rmsコンバータは、熱
的に隔離された環境において抵抗器へ信号を印加し、か
つ抵抗器の温度の同等の熱上昇を測定してrmsに対応
する同等のd.c.加熱値を得ることにより動作するr
msコンバータの一種である。熱的rmsコンバータは
抵抗器の熱的応答に従って同等のd.c.加熱値を測定
するため、安定した測定を得るための時間は入力信号の
多くのサイクルにわたることとなり、その測定時間は、
抵抗器の熱的特性、周囲温度、rms測定の要求される
精度およびその他の要因に依存する。
より多様な波形を有する信号に対してd.c.電圧の形
で「真のrms」値を生成することによりダイオードの
平均化の限界を改善する。熱的rmsコンバータは、熱
的に隔離された環境において抵抗器へ信号を印加し、か
つ抵抗器の温度の同等の熱上昇を測定してrmsに対応
する同等のd.c.加熱値を得ることにより動作するr
msコンバータの一種である。熱的rmsコンバータは
抵抗器の熱的応答に従って同等のd.c.加熱値を測定
するため、安定した測定を得るための時間は入力信号の
多くのサイクルにわたることとなり、その測定時間は、
抵抗器の熱的特性、周囲温度、rms測定の要求される
精度およびその他の要因に依存する。
【0005】モノリシックrmsコンバータは、単一の
集積回路内の増幅器、乗算器、除算器および積分器など
のアナログ回路により構成され、rms値を表わすd.
c.電圧を得るためのまた別のタイプのrmsコンバー
タである。rms値は予め定められた平均化時間にわた
って判定され、予め定められた平均化時間は、所望の精
度レベルと、rms値を表わすd.c.信号に強いられ
得るa.c.リプルの最大量とに従って設定される。5
0ヘルツおよび60ヘルツの電力線信号では、平均化期
間は必然的に多くのサイクルにわたる。
集積回路内の増幅器、乗算器、除算器および積分器など
のアナログ回路により構成され、rms値を表わすd.
c.電圧を得るためのまた別のタイプのrmsコンバー
タである。rms値は予め定められた平均化時間にわた
って判定され、予め定められた平均化時間は、所望の精
度レベルと、rms値を表わすd.c.信号に強いられ
得るa.c.リプルの最大量とに従って設定される。5
0ヘルツおよび60ヘルツの電力線信号では、平均化期
間は必然的に多くのサイクルにわたる。
【0006】アナログ−デジタルコンバータ(ADC)
は以前はアナログrmsコンバータの後に配置され、r
ms値を表わすd.c.電圧をデジタルサンプルに変換
していたが、現在では、一般的に新型の計器設計におい
てアナログrmsコンバータに代わり、フロントエンド
において入力信号を測定する。現在ではADCにより、
より速いサンプリング速度およびより高い測定精度が得
られ、このため入力信号を直接サンプリングすることが
でき、さらに処理するためにデジタルサンプルを時間記
録として記憶することができる。数学的演算を用いて、
時間記録からの予め定められた数のデジタルサンプルに
わたってデジタルサンプルを積分し、次に信号のrms
値を計算する。信号の正確な周期は未知であるかもしれ
ないため、所望の精度レベルを得るには時間記録は信号
の複数のサイクルにわたる。
は以前はアナログrmsコンバータの後に配置され、r
ms値を表わすd.c.電圧をデジタルサンプルに変換
していたが、現在では、一般的に新型の計器設計におい
てアナログrmsコンバータに代わり、フロントエンド
において入力信号を測定する。現在ではADCにより、
より速いサンプリング速度およびより高い測定精度が得
られ、このため入力信号を直接サンプリングすることが
でき、さらに処理するためにデジタルサンプルを時間記
録として記憶することができる。数学的演算を用いて、
時間記録からの予め定められた数のデジタルサンプルに
わたってデジタルサンプルを積分し、次に信号のrms
値を計算する。信号の正確な周期は未知であるかもしれ
ないため、所望の精度レベルを得るには時間記録は信号
の複数のサイクルにわたる。
【0007】フルーク・コーポレイション(Fluke Corp
oration )に譲渡される、スティーブン・D・スウィフ
ト(Steven D. Swift )への「測定装置のための測定フ
ロントエンドおよび信号電圧から複数個の測定パラメー
タを得るための方法」("FRONT-END ARCHITECTURE FOR
A MEASUREMENT INSTRUMENT" )と題された係属中の米国
特許出願第08/840,086号には、入力信号がフ
ロントエンド回路により調節され、ADCによりデジタ
ル化され、デジタルサンプルを生成する測定計器のため
のフロントエンドアーキテクチャが開示される。デジタ
ルサンプルは、rms値およびピーク最小および最大値
を含むさまざまな測定パラメータの同時抽出のために1
組のデジタル抽出フィルタへ与えられる。デジタルフィ
ルタの長さおよび複雑さはさまざまな伝達関数の所望の
特徴により定められる。フロントエンドアーキテクチャ
は多様な信号に対して測定を行なうように適合させても
よいが、電力線信号の高速rms測定をどのように得る
かに関して何ら教示していない。
oration )に譲渡される、スティーブン・D・スウィフ
ト(Steven D. Swift )への「測定装置のための測定フ
ロントエンドおよび信号電圧から複数個の測定パラメー
タを得るための方法」("FRONT-END ARCHITECTURE FOR
A MEASUREMENT INSTRUMENT" )と題された係属中の米国
特許出願第08/840,086号には、入力信号がフ
ロントエンド回路により調節され、ADCによりデジタ
ル化され、デジタルサンプルを生成する測定計器のため
のフロントエンドアーキテクチャが開示される。デジタ
ルサンプルは、rms値およびピーク最小および最大値
を含むさまざまな測定パラメータの同時抽出のために1
組のデジタル抽出フィルタへ与えられる。デジタルフィ
ルタの長さおよび複雑さはさまざまな伝達関数の所望の
特徴により定められる。フロントエンドアーキテクチャ
は多様な信号に対して測定を行なうように適合させても
よいが、電力線信号の高速rms測定をどのように得る
かに関して何ら教示していない。
【0008】フルーク・コーポレイションに譲渡され
る、スウィフト(Swift )他への「rmsコンバータ、
rms値測定装置およびrms値計算方法」("RMS CON
VERTERUSING DIGITAL FILTERING" )と題された係属中
の米国特許出願第08/802,020号では、二乗回
路と、その後段に続くデジタルフィルタおよび平方根回
路として実現されるrmsコンバータが記載される。r
ms値は、入力信号の周期にかかわらず、かつ積分期間
が予め定められることなく、連続した一連のデジタルサ
ンプルから得られる。デジタルフィルタの伝達関数は上
述の熱的rmsコンバータ内の物理的抵抗器の熱的応答
に則しているため、rms値を得るための応答時間は測
定応用の精度要件により決定される。電力線信号などの
既知の周期を有する信号に対するrms値を高速測定速
度において得ることに関する問題には向かっていない。
る、スウィフト(Swift )他への「rmsコンバータ、
rms値測定装置およびrms値計算方法」("RMS CON
VERTERUSING DIGITAL FILTERING" )と題された係属中
の米国特許出願第08/802,020号では、二乗回
路と、その後段に続くデジタルフィルタおよび平方根回
路として実現されるrmsコンバータが記載される。r
ms値は、入力信号の周期にかかわらず、かつ積分期間
が予め定められることなく、連続した一連のデジタルサ
ンプルから得られる。デジタルフィルタの伝達関数は上
述の熱的rmsコンバータ内の物理的抵抗器の熱的応答
に則しているため、rms値を得るための応答時間は測
定応用の精度要件により決定される。電力線信号などの
既知の周期を有する信号に対するrms値を高速測定速
度において得ることに関する問題には向かっていない。
【0009】このため、先行技術によるrms測定は、
広範囲の可能な入力期間にわたって許容可能な精度を得
るために比較的に遅い速度で行なわれる。このような速
度は、断続する問題を検出するのにより速いrms測定
速度が必要である数多くのトラブルシューティング応用
には必ずしも十分ではない。50ヘルツおよび60ヘル
ツの世界共通標準の電力線周波数での信号の測定に適応
させたテストおよび測定応用において、電力線信号の周
期は2つの別個の周期のうちの1つであることが知られ
ている。そのため、先行技術より実質的に速い測定速度
を得るため、電力線信号の既知の周期を利用することに
より電力線信号に対して高速rms測定を行なうrms
コンバータを提供することが望ましい。
広範囲の可能な入力期間にわたって許容可能な精度を得
るために比較的に遅い速度で行なわれる。このような速
度は、断続する問題を検出するのにより速いrms測定
速度が必要である数多くのトラブルシューティング応用
には必ずしも十分ではない。50ヘルツおよび60ヘル
ツの世界共通標準の電力線周波数での信号の測定に適応
させたテストおよび測定応用において、電力線信号の周
期は2つの別個の周期のうちの1つであることが知られ
ている。そのため、先行技術より実質的に速い測定速度
を得るため、電力線信号の既知の周期を利用することに
より電力線信号に対して高速rms測定を行なうrms
コンバータを提供することが望ましい。
【0010】
【発明の効果】この発明によれば、電力線信号の高速r
ms測定を得るためのrmsコンバータが提供される。
電力線周波数信号は、周波数が世界共通標準に従って5
0ヘルツまたは60ヘルツのいずれかである周期的正弦
波である。トラブルシューティングおよび診断の目的に
は、電力線周波数信号のrms値が可能なかぎり速い速
度で生成されることが望ましい。
ms測定を得るためのrmsコンバータが提供される。
電力線周波数信号は、周波数が世界共通標準に従って5
0ヘルツまたは60ヘルツのいずれかである周期的正弦
波である。トラブルシューティングおよび診断の目的に
は、電力線周波数信号のrms値が可能なかぎり速い速
度で生成されることが望ましい。
【0011】この発明によるrmsコンバータは、電力
線信号周波数および波形が既知であることを利用して5
0ミリ秒(ms)の最小測定期間で高速rms測定をも
たらし、これは50ヘルツまたは60ヘルツのいずれに
も適応され、毎秒20回のrms測定の測定速度が得ら
れる。
線信号周波数および波形が既知であることを利用して5
0ミリ秒(ms)の最小測定期間で高速rms測定をも
たらし、これは50ヘルツまたは60ヘルツのいずれに
も適応され、毎秒20回のrms測定の測定速度が得ら
れる。
【0012】rmsコンバータを含む測定計器におい
て、測定される信号(「入力信号」)はフロントエンド
を介して結合され、フロントエンドは調節された入力信
号を、典型的にはアナログ−デジタルコンバータ(AD
C)、シグマ−デルタコンバータ、または当該技術にお
いて公知である他のデジタルサンプリング技術の形であ
るサンプリングシステムに与え、アナログ信号のデジタ
ルサンプルをもたらす。サンプリングシステムからのデ
ジタルサンプルは、50msのrms測定期間にわたっ
て所望の精度レベルを得るのに実質的に十分に高いサン
プル速度および分解能においてもたらされる。好ましい
実施例では、デジタルサンプルは振幅分解能が8ビット
である、毎秒1000個のサンプルのサンプル速度にお
いてサンプリングシステムによりもたらされる。
て、測定される信号(「入力信号」)はフロントエンド
を介して結合され、フロントエンドは調節された入力信
号を、典型的にはアナログ−デジタルコンバータ(AD
C)、シグマ−デルタコンバータ、または当該技術にお
いて公知である他のデジタルサンプリング技術の形であ
るサンプリングシステムに与え、アナログ信号のデジタ
ルサンプルをもたらす。サンプリングシステムからのデ
ジタルサンプルは、50msのrms測定期間にわたっ
て所望の精度レベルを得るのに実質的に十分に高いサン
プル速度および分解能においてもたらされる。好ましい
実施例では、デジタルサンプルは振幅分解能が8ビット
である、毎秒1000個のサンプルのサンプル速度にお
いてサンプリングシステムによりもたらされる。
【0013】rmsコンバータに達するデジタルサンプ
ルは二乗回路内で二乗され、平均化回路内で加算され
る。各rms測定期間の終わりに、平均値が平方根回路
に与えられ、平方根回路はrms値を計算する。次にr
ms値はさらに処理するためマイクロプロセッサに与え
られる。このさらなる処理には最小および最大rms値
を記憶すること、または経時的にrms値のグラフ図を
作ることを含めてもよい。rms測定期間は、50ヘル
ツおよび60ヘルツの周波数の双方に対し、二乗された
電力線信号の最小整数のサイクル数にわたるように50
msに選択されている。50msのrms測定期間は6
0ヘルツの周波数では6サイクルにわたり、50ヘルツ
の周波数では5サイクルにわたり、最大速度が毎秒20
個のrms値である高速rms測定をもたらす。
ルは二乗回路内で二乗され、平均化回路内で加算され
る。各rms測定期間の終わりに、平均値が平方根回路
に与えられ、平方根回路はrms値を計算する。次にr
ms値はさらに処理するためマイクロプロセッサに与え
られる。このさらなる処理には最小および最大rms値
を記憶すること、または経時的にrms値のグラフ図を
作ることを含めてもよい。rms測定期間は、50ヘル
ツおよび60ヘルツの周波数の双方に対し、二乗された
電力線信号の最小整数のサイクル数にわたるように50
msに選択されている。50msのrms測定期間は6
0ヘルツの周波数では6サイクルにわたり、50ヘルツ
の周波数では5サイクルにわたり、最大速度が毎秒20
個のrms値である高速rms測定をもたらす。
【0014】この発明の目的の1つは高速rms測定を
得るための方法を提供することである。
得るための方法を提供することである。
【0015】この発明の別の目的は、電力線周波数信号
の高速rms測定を得るためのrmsコンバータを提供
することである。
の高速rms測定を得るためのrmsコンバータを提供
することである。
【0016】この発明のまた別の目的は、50ヘルツま
たは60ヘルツのいずれかの電力線周波数信号に適応す
る高速rms測定値を生成する方法を提供することであ
る。
たは60ヘルツのいずれかの電力線周波数信号に適応す
る高速rms測定値を生成する方法を提供することであ
る。
【0017】この発明のさらなる目的は、電力線周波数
信号の高速rms測定値を生成する測定計器を提供する
ことである。
信号の高速rms測定値を生成する測定計器を提供する
ことである。
【0018】他の特徴、達成および利点は当業者には添
付の図面と関連して以下の説明を読むことから明らかに
なるであろう。
付の図面と関連して以下の説明を読むことから明らかに
なるであろう。
【0019】
【詳細な説明】図1は、電力線信号の高速rms測定値
を生成するために適応させた測定計器10の簡略化され
たブロック図である。測定計器10は電圧源12に結合
され、電圧源12は典型的なテストおよび測定応用にお
いて遭遇する電力線周波数信号を設計する。電力線信号
は、世界共通電力標準に従った50ヘルツまたは60ヘ
ルツのいずれかの周波数を有する周期的正弦波である。
トラブルシューティングおよび診断の目的のため、電力
線信号のrms値が可能な限り速い速度で生成されるこ
とが望ましい。このようにして生成されるrms値は記
憶でき、最小および最大値として捕らえることができ、
または短期の変則を検出するためなど、さらなる分析の
ためグラフ表示に表わすことができる。
を生成するために適応させた測定計器10の簡略化され
たブロック図である。測定計器10は電圧源12に結合
され、電圧源12は典型的なテストおよび測定応用にお
いて遭遇する電力線周波数信号を設計する。電力線信号
は、世界共通電力標準に従った50ヘルツまたは60ヘ
ルツのいずれかの周波数を有する周期的正弦波である。
トラブルシューティングおよび診断の目的のため、電力
線信号のrms値が可能な限り速い速度で生成されるこ
とが望ましい。このようにして生成されるrms値は記
憶でき、最小および最大値として捕らえることができ、
または短期の変則を検出するためなど、さらなる分析の
ためグラフ表示に表わすことができる。
【0020】電圧源12は1対のテストプローブ16を
介してフロントエンド14に結合される。フロントエン
ド回路14は1対のテストプローブ16にわたって電圧
を入力電圧として受ける。入力電圧のレベルが未知であ
ることもあり、入力電圧に別の周波数またはノイズ成分
が存在することもあり得るため、フロントエンド回路1
4は、過電圧保護回路、増幅器、フィルタおよび除算器
を含む信号調節回路を備えており、デジタルサンプルの
変換のために振幅レベルおよび入力帯域幅が適した調節
された入力信号をもたらす。
介してフロントエンド14に結合される。フロントエン
ド回路14は1対のテストプローブ16にわたって電圧
を入力電圧として受ける。入力電圧のレベルが未知であ
ることもあり、入力電圧に別の周波数またはノイズ成分
が存在することもあり得るため、フロントエンド回路1
4は、過電圧保護回路、増幅器、フィルタおよび除算器
を含む信号調節回路を備えており、デジタルサンプルの
変換のために振幅レベルおよび入力帯域幅が適した調節
された入力信号をもたらす。
【0021】調節された入力信号はサンプリングシステ
ム18に与えられ、サンプリングシステム18は調節さ
れた入力信号を一連のデジタルサンプルに変換し、これ
はrmsコンバータ20に与えられる。サンプリングシ
ステム18はアナログ−デジタルコンバータ(図示せ
ず)として実現されても、またはシグマ−デルタコンバ
ータおよびデシメーションフィルタ(decimation filte
r )(図示せず)により実現しても、または当該技術に
おいて公知である他のサンプリング技術により実現して
もよい。サンプリングシステムのサンプル速度は、rm
s測定の必要な精度および測定計器10の入力帯域幅を
得るのに十分に速い速度において選択してもよい。好ま
しい実施例では、サンプルパラメータとして、毎秒10
00個のサンプルのサンプル速度および8ビットの振幅
分解能が所望の精度レベルのrms値を得るために選択
された。
ム18に与えられ、サンプリングシステム18は調節さ
れた入力信号を一連のデジタルサンプルに変換し、これ
はrmsコンバータ20に与えられる。サンプリングシ
ステム18はアナログ−デジタルコンバータ(図示せ
ず)として実現されても、またはシグマ−デルタコンバ
ータおよびデシメーションフィルタ(decimation filte
r )(図示せず)により実現しても、または当該技術に
おいて公知である他のサンプリング技術により実現して
もよい。サンプリングシステムのサンプル速度は、rm
s測定の必要な精度および測定計器10の入力帯域幅を
得るのに十分に速い速度において選択してもよい。好ま
しい実施例では、サンプルパラメータとして、毎秒10
00個のサンプルのサンプル速度および8ビットの振幅
分解能が所望の精度レベルのrms値を得るために選択
された。
【0022】毎秒20個のrms値という可能な限り高
い速度においてrms測定をもたらすため、変更を加え
ることなく60ヘルツおよび50ヘルツの双方の周波数
の電力線信号に適応する最小の測定期間として50ミリ
秒のrms測定期間が選択された。rms測定期間と6
0ヘルツおよび50ヘルツに対する電力線信号との関係
は図2および図3に示される。50msのrms測定期
間は、変更を加えることなく50および60ヘルツの周
波数の双方の電力線信号と互換性のある、図2(B)に
示される6サイクルまたは図3(B)に示される5サイ
クルのいずれかの、電力線信号の二乗の最小整数のサイ
クル数にわたるように選択される。
い速度においてrms測定をもたらすため、変更を加え
ることなく60ヘルツおよび50ヘルツの双方の周波数
の電力線信号に適応する最小の測定期間として50ミリ
秒のrms測定期間が選択された。rms測定期間と6
0ヘルツおよび50ヘルツに対する電力線信号との関係
は図2および図3に示される。50msのrms測定期
間は、変更を加えることなく50および60ヘルツの周
波数の双方の電力線信号と互換性のある、図2(B)に
示される6サイクルまたは図3(B)に示される5サイ
クルのいずれかの、電力線信号の二乗の最小整数のサイ
クル数にわたるように選択される。
【0023】図2(A)には、従来のオシロスコープに
表示されるであろう態様で周期的正弦波のトレース50
として描かれる、周波数が60ヘルツである電力線信号
の振幅対時間グラフが示される。トレース50は「電力
線信号60ヘルツ」と記され、デジタルサンプルとして
現れる振幅値を表わす。60ヘルツの周波数の電力線信
号は通常60ヘルツに非常に近いため、正弦波の3つの
全サイクルの期間は50msに非常に近くなる。図2
(B)では、「二乗された電力線信号」と記される図2
(A)の電力線信号の二乗のトレース52が示される。
トレース52は、rmsコンバータ20内で生成される
二乗されたデジタルサンプルの振幅値を表わす。電力線
信号の二乗を取ることで、その周波数が効果的に倍にな
るため、トレース52には6つの完全なサイクルが現れ
る。図2(C)では、好ましい実施例において50ミリ
秒にわたるrms測定期間54が示される。rms測定
期間54がトレース52に示されるように二乗されたデ
ジタルサンプルの6つの整数サイクルにわたるため、r
ms測定期間に関連する電力線周波数入力信号の位相は
rms値の結果生じる計算に影響を及ぼさない。このた
め、rms測定期間54は電力線周波数入力信号のいず
れかの特定の位相において開始するよう同期、またはト
リガさせる必要がなく、測定プロセスがかなり簡略化さ
れる。
表示されるであろう態様で周期的正弦波のトレース50
として描かれる、周波数が60ヘルツである電力線信号
の振幅対時間グラフが示される。トレース50は「電力
線信号60ヘルツ」と記され、デジタルサンプルとして
現れる振幅値を表わす。60ヘルツの周波数の電力線信
号は通常60ヘルツに非常に近いため、正弦波の3つの
全サイクルの期間は50msに非常に近くなる。図2
(B)では、「二乗された電力線信号」と記される図2
(A)の電力線信号の二乗のトレース52が示される。
トレース52は、rmsコンバータ20内で生成される
二乗されたデジタルサンプルの振幅値を表わす。電力線
信号の二乗を取ることで、その周波数が効果的に倍にな
るため、トレース52には6つの完全なサイクルが現れ
る。図2(C)では、好ましい実施例において50ミリ
秒にわたるrms測定期間54が示される。rms測定
期間54がトレース52に示されるように二乗されたデ
ジタルサンプルの6つの整数サイクルにわたるため、r
ms測定期間に関連する電力線周波数入力信号の位相は
rms値の結果生じる計算に影響を及ぼさない。このた
め、rms測定期間54は電力線周波数入力信号のいず
れかの特定の位相において開始するよう同期、またはト
リガさせる必要がなく、測定プロセスがかなり簡略化さ
れる。
【0024】図3(A)では、「電力線信号50ヘル
ツ」と記されるトレース60として描かれる、周波数が
50ヘルツである電力線信号の、図2(A)のグラフに
類似した振幅対時間グラフが示される。トレース60
は、デジタルサンプルの形で振幅値を表わす。50ヘル
ツの周波数の電力線信号は通常50ヘルツにごく近いた
め、正弦波の2 1/2の全サイクルの期間は50msにご
く近くなる。図3(B)では、「二乗された電力線信
号」と記された、二乗されたデジタルサンプルの形であ
る、図2(A)の電力線信号の二乗であるトレース62
が示される。電力線信号の二乗を取ることでその周波数
が効果的に2倍になるため、5つの完全なサイクルがト
レース62に現れる。図3(C)では、(図2(C)に
も示される)rms測定期間54が示される。rms測
定期間54は、トレース62に示されるように二乗され
たデジタルサンプルの5つの整数のサイクル数を含むた
め、rms測定期間54に関連する電力線周波数入力信
号の位相はrms値の結果生じる計算に影響を及ぼさな
い。このため、rms測定期間54は、それぞれ60ヘ
ルツおよび50ヘルツの電力線信号の二乗に対してトレ
ース52およびトレース62の、6または5のいずれか
の、整数のサイクル数を可能にする可能な限り短い期間
である。
ツ」と記されるトレース60として描かれる、周波数が
50ヘルツである電力線信号の、図2(A)のグラフに
類似した振幅対時間グラフが示される。トレース60
は、デジタルサンプルの形で振幅値を表わす。50ヘル
ツの周波数の電力線信号は通常50ヘルツにごく近いた
め、正弦波の2 1/2の全サイクルの期間は50msにご
く近くなる。図3(B)では、「二乗された電力線信
号」と記された、二乗されたデジタルサンプルの形であ
る、図2(A)の電力線信号の二乗であるトレース62
が示される。電力線信号の二乗を取ることでその周波数
が効果的に2倍になるため、5つの完全なサイクルがト
レース62に現れる。図3(C)では、(図2(C)に
も示される)rms測定期間54が示される。rms測
定期間54は、トレース62に示されるように二乗され
たデジタルサンプルの5つの整数のサイクル数を含むた
め、rms測定期間54に関連する電力線周波数入力信
号の位相はrms値の結果生じる計算に影響を及ぼさな
い。このため、rms測定期間54は、それぞれ60ヘ
ルツおよび50ヘルツの電力線信号の二乗に対してトレ
ース52およびトレース62の、6または5のいずれか
の、整数のサイクル数を可能にする可能な限り短い期間
である。
【0025】図4(A)では、今度は延長されたサイク
ル数にわたってのトレース70として描かれる、(図3
(A)に示される)周波数が50ヘルツの電力線信号の
振幅対時間グラフが示される。毎秒20個のrms値の
rms測定速度を得るため、それぞれが次のものに続く
複数のrms測定期間54が行なわれ、50ms、10
0ms、150msなど(以下同様)の時間値において
rms値を生成する。代わりに、rms測定期間と電力
線信号のサイクル数との関係が実質的に同じである限
り、すなわち50ヘルツの周波数の入力信号に対して2
1/2サイクル、または60ヘルツの周波数の入力信号に
対して3サイクルのいずれかであれば、rms測定期間
は互いに正確に後に続いていなくてもよく、互いに全く
同じ開始位相の関係を保っていなくてもよい。
ル数にわたってのトレース70として描かれる、(図3
(A)に示される)周波数が50ヘルツの電力線信号の
振幅対時間グラフが示される。毎秒20個のrms値の
rms測定速度を得るため、それぞれが次のものに続く
複数のrms測定期間54が行なわれ、50ms、10
0ms、150msなど(以下同様)の時間値において
rms値を生成する。代わりに、rms測定期間と電力
線信号のサイクル数との関係が実質的に同じである限
り、すなわち50ヘルツの周波数の入力信号に対して2
1/2サイクル、または60ヘルツの周波数の入力信号に
対して3サイクルのいずれかであれば、rms測定期間
は互いに正確に後に続いていなくてもよく、互いに全く
同じ開始位相の関係を保っていなくてもよい。
【0026】図5では、この発明によるrmsコンバー
タ20の簡略化されたブロック図が示される。サンプリ
ングシステム18(図1に示される)により生成される
デジタルサンプルはrmsコンバータ20に達する。各
デジタルサンプルは二乗回路100内で二乗され、電力
線信号の二乗を表わす二乗されたデジタルサンプルをも
たらし、これは次に平均化回路102に与えられる。平
均化回路102は二乗されたデジタルサンプルを蓄積
し、50msごとに届く更新信号を受取ると平均化回路
102はrms測定期間54にわたって蓄積されたデジ
タルサンプルから平均値を計算する。そこで、平方根回
路104が平均値の平方根を計算し、rms値を生成す
る。
タ20の簡略化されたブロック図が示される。サンプリ
ングシステム18(図1に示される)により生成される
デジタルサンプルはrmsコンバータ20に達する。各
デジタルサンプルは二乗回路100内で二乗され、電力
線信号の二乗を表わす二乗されたデジタルサンプルをも
たらし、これは次に平均化回路102に与えられる。平
均化回路102は二乗されたデジタルサンプルを蓄積
し、50msごとに届く更新信号を受取ると平均化回路
102はrms測定期間54にわたって蓄積されたデジ
タルサンプルから平均値を計算する。そこで、平方根回
路104が平均値の平方根を計算し、rms値を生成す
る。
【0027】この発明の上述の好ましい実施例の詳細に
おいて、より幅広い局面においてこの発明の精神から逸
脱することなく数多くの変更がなされ得ることが当業者
には明らかになるであろう。たとえば、rmsコンバー
タ20はハードウェアにおいて専用デジタル回路を用い
て実現されてもよく、ソフトウェアにおいてマイクロプ
ロセッサにより実行されるものとして実現されてもよ
く、または応用の要件に従ってこれらの組合せにおいて
実現してもよい。平均値の改善された分解能を得るた
め、二乗されたデジタルサンプルの整数のサイクル数を
維持する、たとえば100msなどの、より長いrms
測定期間を選択してもよい。電力線周波数のいずれか一
方のみを、他方に適応させることなく測定すればよい場
合、毎秒20個のrms値よりも速い測定速度において
rms値を得るためにより短いrms測定期間を選択し
てもよい。すなわち、この発明の範囲は前述の特許請求
の範囲によって定められるべきである。
おいて、より幅広い局面においてこの発明の精神から逸
脱することなく数多くの変更がなされ得ることが当業者
には明らかになるであろう。たとえば、rmsコンバー
タ20はハードウェアにおいて専用デジタル回路を用い
て実現されてもよく、ソフトウェアにおいてマイクロプ
ロセッサにより実行されるものとして実現されてもよ
く、または応用の要件に従ってこれらの組合せにおいて
実現してもよい。平均値の改善された分解能を得るた
め、二乗されたデジタルサンプルの整数のサイクル数を
維持する、たとえば100msなどの、より長いrms
測定期間を選択してもよい。電力線周波数のいずれか一
方のみを、他方に適応させることなく測定すればよい場
合、毎秒20個のrms値よりも速い測定速度において
rms値を得るためにより短いrms測定期間を選択し
てもよい。すなわち、この発明の範囲は前述の特許請求
の範囲によって定められるべきである。
【図1】この発明による電力線信号の高速rms測定値
を生成するための測定計器の簡略化されたブロック図で
ある。
を生成するための測定計器の簡略化されたブロック図で
ある。
【図2】60ヘルツの電力線信号とrms測定期間との
関係を示すグラフ図である。
関係を示すグラフ図である。
【図3】50ヘルツの電力線信号とrms測定期間との
関係を示すグラフ図である。
関係を示すグラフ図である。
【図4】rms測定期間に従って電力線信号からの高速
rms測定値の生成を示すグラフ図である。
rms測定値の生成を示すグラフ図である。
【図5】この発明によるrmsコンバータの簡略化され
たブロック図である。
たブロック図である。
10 測定計器 12 電圧源 14 フロントエンド回路 16 テストプローブ 18 サンプリングシステム 20 rmsコンバータ 50、52 トレース 54 rms測定期間 60、62、70 トレース 100 二乗回路 102 平均化回路
Claims (10)
- 【請求項1】 rmsコンバータであって、 (a) 電力線信号を受取り、二乗されたデジタルサン
プルを生成するための二乗回路と、 (b) 前記二乗回路に結合され、rms測定期間にわ
たって前記二乗されたデジタルサンプルの平均値をもた
らすための平均化回路とを含み、前記rms測定期間は
前記二乗されたデジタルサンプルの整数のサイクル数に
わたり、前記rmsコンバータはさらに(c) 前記平
均値の平方根を計算し、前記電力線周波数入力信号のr
ms値を生成するための平方根回路を含む、rmsコン
バータ。 - 【請求項2】 前記電力線信号の周波数は50ヘルツお
よび60ヘルツのいずれかである、請求項1に記載のr
msコンバータ。 - 【請求項3】 前記rms測定期間が50ミリ秒に実質
的に近い、請求項2に記載のrmsコンバータ。 - 【請求項4】 電力線信号のrms値を計算するための
方法であって、 (a) 前記電力線信号をデジタル的にサンプリングし
て、デジタルサンプルを得るステップと、 (b) 二乗回路内で前記デジタルサンプルを二乗し
て、二乗されたデジタルサンプルを生成するステップ
と、 (c) 前記二乗されたデジタルサンプルをrms測定
期間にわたって平均化し、平均値を生成するステップと
を含み、前記rms測定期間は前記二乗されたデジタル
サンプルの整数のサイクル数にわたっており、前記方法
はさらに、 (d) 前記平均値の平方根をとり、前記rms値を生
成するステップを含む、方法。 - 【請求項5】 前記電力線信号の周波数は50ヘルツお
よび60ヘルツのいずれかである、請求項4に記載の電
力線信号のrms値を計算するための方法。 - 【請求項6】 前記rms測定期間は50ミリ秒に実質
的に近い、請求項5に記載の電力線信号のrms値を計
算するための方法。 - 【請求項7】 電力線信号の高速rms測定を得るため
の測定計器であって、 (a) 前記電力線信号に結合され、前記電力線信号の
デジタルサンプルを生成するためのサンプリングシステ
ムと、 (b) 前記サンプリングシステムに結合され、前記デ
ジタルサンプルをrms測定期間にわたって受取り、前
記電力線信号の前記rms値を生成するためのrmsコ
ンバータとを含み、前記rms測定期間は前記電力線信
号の二乗の最小整数のサイクル数にわたっており、前記
測定計器はさらに(c) 前記rms測定期間に従って
前記rmsコンバータから前記rms値を受取るための
マイクロプロセッサと、 (d) 前記マイクロプロセッサに結合され、前記rm
s値を受取り、かつ表示するための表示とを含む、測定
計器。 - 【請求項8】 前記rmsコンバータは(a) 前記電
力線信号の前記デジタルサンプルを受取り、二乗された
デジタルサンプルを生成するための二乗回路と、 (b) 前記二乗回路に結合され、前記rms測定期間
にわたっての前記二乗されたデジタルサンプルの平均値
をもたらすための平均化回路と、 (c) 前記平均値の平方根を計算して、前記電力線信
号の前記rms値を生成するための平方根回路とを含
む、請求項7に記載の電力線信号の高速rms測定を得
るための測定計器。 - 【請求項9】 前記電力線信号の周波数は50ヘルツお
よび60ヘルツのいずれかである、請求項7に記載の電
力線信号の高速rms測定を得るための測定計器。 - 【請求項10】 前記rms測定期間は50ミリ秒に実
質的に近い、請求項7に記載の電力線信号の高速rms
測定を得るための測定計器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US96700797A | 1997-11-10 | 1997-11-10 | |
| US08/967007 | 1997-11-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202003A true JPH11202003A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=25512184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10314483A Pending JPH11202003A (ja) | 1997-11-10 | 1998-11-05 | rmsコンバータ、電力線信号のrms値を計算するための方法および電力線信号の高速rms測定を得るための測定計器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0916956A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11202003A (ja) |
| KR (1) | KR19990044983A (ja) |
| CN (1) | CN1226682A (ja) |
| CA (1) | CA2247572A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232571A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Hioki Ee Corp | 電圧等の実効値演算回路および測定器 |
| JP2010060378A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Hioki Ee Corp | 実効値測定装置 |
| JP2011106856A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Hioki Ee Corp | 電気特性測定装置および電気特性測定方法 |
| JP2011117794A (ja) * | 2009-12-02 | 2011-06-16 | Hioki Ee Corp | 実効値測定装置 |
| JP2014016362A (ja) * | 2013-09-27 | 2014-01-30 | Hioki Ee Corp | 実効値測定装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1925373B (zh) * | 2005-09-02 | 2011-07-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 射频rms功率检测装置和方法 |
| US7342431B2 (en) * | 2006-07-27 | 2008-03-11 | Linear Technology Corporation | Low power wide dynamic range RMS-to-DC converter |
| DE102010046437A1 (de) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Messvorrichtung und Verfahren zur Dezimation eines Datenstroms |
| US8952742B2 (en) * | 2012-10-31 | 2015-02-10 | Marvell World Trade Ltd. | Highly accurate true RMS power detector for cellular applications |
| EP2972422A4 (en) * | 2013-12-02 | 2016-12-07 | Smart Energy Instr Inc | METHOD AND DEVICES FOR DETERMINING THE QUADRATED MEANS OF A DELTA-SIGMA-MODULATED SIGNAL |
| US10338119B2 (en) * | 2016-08-16 | 2019-07-02 | Kohler Co. | Generator waveform measurement |
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| JPH04286965A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Yokogawa Electric Corp | 実効値測定装置 |
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| JPH06273453A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-09-30 | Yokogawa Electric Corp | 交流信号測定装置 |
| JPH06281678A (ja) * | 1993-01-27 | 1994-10-07 | Yokogawa Electric Corp | サンプリング式測定装置 |
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| JPH08129035A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 波形サンプリング方法とその装置および交流計測方法とその装置 |
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| EP0256183B1 (en) * | 1986-08-15 | 1994-07-06 | Dynamic Systems Inc. | RMS current determination by sampling current differential |
| US5243537A (en) * | 1990-12-21 | 1993-09-07 | Analogic Corporation | Method and apparatus for rapid measurement of AC waveform parameters |
| US5377131A (en) * | 1992-12-31 | 1994-12-27 | International Business Machines Corporation | Digital amplitude estimator |
-
1998
- 1998-09-16 CA CA002247572A patent/CA2247572A1/en not_active Abandoned
- 1998-10-09 CN CN98121329A patent/CN1226682A/zh active Pending
- 1998-10-26 EP EP98308738A patent/EP0916956A1/en not_active Withdrawn
- 1998-11-04 KR KR1019980047056A patent/KR19990044983A/ko not_active Ceased
- 1998-11-05 JP JP10314483A patent/JPH11202003A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1226682A (zh) | 1999-08-25 |
| KR19990044983A (ko) | 1999-06-25 |
| CA2247572A1 (en) | 1999-05-10 |
| EP0916956A1 (en) | 1999-05-19 |
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|---|---|---|---|
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