立上がり時間ROIツール (Proのみ)

立ち上がり時間ガジェットは、ステップ状の信号の上昇または下降の時間を分析するのに使用できます。このツールは、四角形オブジェクトで直感的にグラフの領域を選択し、その領域の上昇または下降の時間を計算できます。

立上がり時間ガジェットを使うには

このツールを使用するには、信号データのグラフをアクティブにし、Originメニューから、ガジェット：立上がり時間ROIツールを選びます。

説明

立ち上がり時間(または下降時間)は、指定した低状態レベルから指定した高状態レベル(または指定した高状態レベルから指定した低状態レベル)に信号が変化するのに必要な時間を参照します。通常、これらの値は、ステップ高さの10%と90%です。この機能はグラフに表示した四角形を使って直感的にグラフの領域を選択し、領域内の立ち上がり時間または下降時間を計算できます。

ステップ状の信号で、低状態レベルと高状態レベルが計算されます。そして、ステップ高さは、高状態レベルから低状態レベルを引くことで計算することができます。低参照レベルと高参照レベルは、ステップ高さの2つの指定したパーセントで計算されます。最後に、立ち上がり時間(または下降時間)の区間に位置付け、信号が低参照レベルから高参照レベルに立ち上がる(または高参照レベルから低参照レベルに下降する)のに必要な時間を計算します。これらのパラメータ間の関係は、下図の通りです。

ダイアログ設定

ROI ボックスタブ

Xのスケール	ROIのXデータ範囲を指定します。開始 Xスケールの開始値です。終了 Xスケールの終了値です。固定（ROIによる変動を防止） ROIボックスを移動せず、Xスケールを固定します。
ツール名を表示する	ROIオブジェクト上にツール名を表示するかどうかを指定します。チェックを付けると、チェックボックスの隣で指定した表示名が表示されます。
塗り色	ROIオブジェクトの塗りつぶしの色を指定します。
ツール	立ち上がり時間または下降時間のどちらを計算するかを指定します。以下のオプションがあります。立上がり時間立ち上がり時間の分析が適用されます。ツールは、信号が低参照レベルから高参照レベルに立ち上がるのに必要な時間を計算します。下降時間下降時間の分析が適用されます。ツールは、信号が高参照レベルから低参照レベルに下降するのに必要な時間を計算します。
手法	立ち上がり時間または下降時間の区間に使用される方法を指定します。高状態レベルと低状態レベルの両方が手動で設定されている場合には利用できません。以下のオプションがあります。線形探索線形探索法を使って、立ち上がり時間または下降時間の分析を行います。詳細については、以下のアルゴリズムセクションを参照してください。ヒストグラムヒストグラム法を使って、立ち上がり時間または下降時間の分析を行います。詳細については、以下のアルゴリズムセクションを参照してください。最大の三角形最大の三角形法を使って、立ち上がり時間または下降時間の分析を行います。詳細については、以下のアルゴリズムセクションを参照してください。この手法が選択されているとき、高状態レベルと低状態レベルは手動では設定できません。

立上がり範囲

高状態レベル	高状態レベルを指定します。自動チェックボックスにチェックが付いている場合、自動で値が計算され、チェックが付いていない場合、値を手動で指定できます。手法が最大の三角形の場合、この変数はGUIには表示されず、値が自動的に計算されます。
低状態レベル	低状態レベルを指定します。自動チェックボックスにチェックが付いている場合、自動で値が計算され、チェックが付いていない場合、値を手動で指定できます。手法が最大の三角形の場合、この変数はGUIには表示されず、値が自動的に計算されます。
開始（ステップ高の%）	値nを指定します。ステップ高さのn%が低参照レベルになります。デフォルトの設定は10です。
終了（ステップ高の%）	値nを指定します。ステップ高さのn%が高参照レベルになります。デフォルトの設定は90です。

値

データセット識別子(名前)	ドロップダウンリストからデータセット識別子を指定します。
低状態レベル(VMin)	低状態レベルを出力するかどうかを指定します。
高状態レベル(VMax)	高状態レベルを出力するかどうかを指定します。
低参照レベル(VrefMin)	低参照レベルを出力するかどうかを指定します。
高参照レベル(VrefMax)	高参照レベルを出力するかどうかを指定します。
立ち上がり範囲(dVref)/下降範囲(dVref)	立ち上がり範囲/下降範囲を出力するか指定します。ROIボックスタブのツールドロップダウンリストで、立ち上がり時間が選択されている場合、このラベルは立ち上がり範囲(dVref)となり、下降時間が選択されている場合は、下降範囲(dVref)となります。
低参照レベルの時間(T1)	低参照レベルの時間を出力するかどうかを指定します。
高参照レベルの時間(T2)	高参照レベルの時間を出力するかどうかを指定します。
立ち上がり時間(dT)/下降時間(dT)	立ち上がり時間/下降時間を出力するか指定します。ROIボックスタブのツールドロップダウンリストで、立ち上がり時間が選択されている場合、このラベルは立ち上がり時間(dT)となり、下降時間が選択されている場合は、下降時間(dT)となります。
立ち上がり/降下速度 (Velocity)	スムージングされたデータに基づくdVref/dTによって計算された立ち上がり/降下速度を出力するかどうかを指定します。
最大立ち上がり/降下速度 (Max Velocity)	最大立上がり/下降速度を出力するか指定します。これはT1とT2の間の最大微分値を示します。最大速度はスムージングされたデータに基づき計算されます。
低ノイズレベル(e1)	低レベルの基線領域でのノイズレベルを出力するかどうか指定します。
高ノイズレベル(e2)	高レベルの基線領域でのノイズレベルを出力するかどうか指定します。

出力先

スクリプトウィンドウ	スクリプトウィンドウに結果を出力します。
結果ログ	結果ログに結果を出力します。
ワークシートに追加	ワークシートに出力結果を追加します。
結果ワークシート名	これは、ワークシートに追加が選択されたときのみ利用できます。出力シートを指定するために使用されます。結果は、デフォルトで[%H-QkRiseTime]Resultに出力されます（ここで、%Hはソースグラフのショートネームです）。編集ボックスに、[BookName]SheetName の形式でブックとシート名を入力することもできます。この場合も、新しい出力(O)を選択すると、指定したワークブックのシートに結果が出力します。指定したブックやシートがない場合、作成します。結果ワークシート名の右側にあるフライアウトボタンをクリックして、入力ブック内のシートを選択します。これにより、編集ボックスには[<input>]Resultが入力されます。新しい出力(O)を選択すると、結果は、元データのワークシートResultに出力されます。

グラフ上の表示

インジケータ	インジケータのスタイルをカスタムします。サイズインジケータのサイズをポイント単位で示します。デフォルトの設定は10です。シンボルインジケータのシンボルを選択します。縁の色低/高参照レベルを示すインジケータの境界色を指定します。塗り色低/高参照レベルを示すインジケータの埋め色を指定します。
状態レベル	低/高状態レベルを作成する2つの水平線を表示するかどうかを指定します。
立ち上がり時間/下降時間	立ち上がり時間/下降時間を作成するために2つのインジケータを通じて2つの垂直線を表示するかどうかを指定します。ROIボックスタブのツールドロップダウンリストで、立ち上がり時間が選択されている場合、このラベルは立ち上がり時間となり、下降時間が選択されている場合は、下降時間となります。
立ち上がり範囲/下降範囲	立ち上がり範囲/下降範囲を作成する2つのインジケータを通る2つの水平線を表示するかどうかを指定します。 ROIボックスタブのツールドロップダウンリストで、立ち上がり時間が選択されている場合、このサブツリーのラベルは立ち上がり範囲となり、下降時間が選択されている場合は、下降範囲となります。

詳細

低レベルの決定	手法が線形探索にセットされている場合のみ利用できます。低状態レベルをどのように探索するかを指定する際に使用します。
低レベルの決定	手法が線形探索にセットされている場合のみ利用できます。高状態レベルをどのように探索するかを指定する際に使用します。
スムーズポイント	手法が線形探索にセットされている場合のみ利用できます。立ち上がり時間/下降時間の分析を実行する前にデータセット全体に実行されるスムージングで使われるポイント数を指定するのに使われます。この値は1から200までの整数値です。デフォルトは50に設定されています。
立ち上がり/下降領域でのスムーズポイント数	立ち上がり領域/下降領域に適用されるスムージングで使われるポイント数を指定します。この値は1から50までの整数値です。デフォルトの設定は1です。
許容値(パーセント)	レベル値のしきい許容値を指定します。この値より小さい値は、ノイズとして扱われます。手法が線形探索またはヒストグラムにセットされている場合のみ利用できます。デフォルトの設定は0.03です。
ビンの数	手法がヒストグラムにセットされている場合のみ利用できます。ヒストグラム法で使用するビンの数を指定します。デフォルトの設定は256です。
グラフスケールの変化時	グラフスケールを変更したときに実行される操作を指定します。以下のオプションがあります。結果の更新グラフスケールを変更したときに結果を更新します。結果を無効にするグラフスケールを変更したときに結果を無効にします。結果が無効になるとグラフ上に十字が表示されます。
ノイズレベル単位	ノイズレベルの単位を指定します。以下のオプションがあります。絶対値ノイズレベルは絶対値です。ステップサイズに対する相対値ノイズレベルはステップ高さの割合（パーセント）です。

フライアウトメニュー

ROIボックスの右上角にあるボタンをクリックして、フライアウトメニューを開きます。

新しい出力	指定したワークシートに結果を出力します（空でない場合、結果を追加します）。
すべての曲線で出力(N)	現在のレイヤのすべての曲線の結果を指定されたワークシートに出力します (空でなければ、結果を追加します)。
すべてのレイヤで出力(L)	現在のグラフ内にある全レイヤの全ての曲線の結果を、指定したワークシートに出力します（空でなければ、結果を追加します）。
レポートシートに行く	レポートワークシートがあればアクティブにします。
クリップボードに出力	選択すると（メニューの項目にチェックが入っている）、新しい出力がクリップボードに出力されます。
データ変更	ソースデータセットを変更します。これはグラフレイヤ上に複数の曲線がある場合のみ使用できます。任意のプロットをクリックして選択します。選択...または、詳細...をクリックするとプロットを選択ブラウザが開きます。デフォルトでは、フライアウトメニューで自動モードチェックが入っています。つまり、ターゲットとなるデータ・プロットはグラフのROIボックス外のハイライトされたデータ・プロットに従います。Origin 2019以前のバージョンでは、自動モードはありません。ターゲットプロット/データを変更するには、フライアウトリストまたはプロットを選択ダイアログから選択する必要があります。
プロット群の最大範囲に拡大する	ROIボックスを全プロット範囲に拡大します。
ROI位置の固定	ROIの位置を固定して移動できないようにします。
テーマに名前を付けて保存	ダイアログの設定をテーマとして保存します。
<デフォルト>として保存	現在の設定をデフォルトとして保存します。
テーマのロード	既存のテーマをロードしてダイアログ設定を適用します。
設定	クイックピーク設定ダイアログを開きます。メニューのガジェット: クイックピークを選択して、ガジェットを開始したときと同様です。

サンプル

次のステップは、グラフにあるステップ状信号の立ち上がり時間を計算するものです。

新しいプロジェクトを作成し、ファイル<Originフォルダ>\Samples\Signal Processing\Step Signal with Random Noise.datをインポートします。
列Bを選択し、2Dグラフギャラリーツールバーで折れ線グラフボタンをクリックし、グラフを作成します。
プロット操作・オブジェクト作成ツールバーのスケール拡大ボタンをクリックし、グラフ上の700から800の時間範囲を拡大します。
グラフがアクティブである事を確認し、Originメニューからガジェット：立上がり時間ROIツールを選択(または、コマンドウィンドウでスクリプト addtool_rise_time -d; を実行)し、このXファンクションのダイアログボックスを開きます。
ROIボックスタブでは塗り色を緑、ツールでは立上がり時間を選択し、方法のドロップダウンではヒストグラムを選択します。 出力先タブで、結果ログにだけチェックを付けます。他のタブの内容はデフォルトのままにします。
OKボタンをクリックします。緑の四角形がグラフに追加されます。四角形を水平に移動し、信号のステップが四角形の中に収まるようにします。（Note:次のスクリーンショットと完全に同じようにROIボックスを配置していない場合、結果が異なる可能性もあります。）
四角形の右上付近にあるボタンをクリックします。コンテキストメニューから新しい出力を選択します。結果が結果ログに出力されます。（繰返しになりますが上記スクリーンショットと完全に同じようにROIボックスを配置していない場合、結果が異なる可能性もあります。）

アルゴリズム

この機能は、立ち上がり/下降時間を計算する手法を提供しています。線形探索とヒストグラムです。

線形探索

サンプルとして、立上がり時間について説明します。ステップ高さのdTol1%からステップ高さのdTol2%まで信号が立ち上がる時間を計算します。(ここで 0<dTol1<dTol2<100です。)

ステップ：

隣接平均法によるスムージングが元のデータに適用されます。
高状態レベルと低状態レベルに位置づけます。低/高状態レベルを得るには2つの方法があります。1つ目は、高状態レベルと低状態レベルが最初の1%のデータポイントと最後の1%のデータポイントそれぞれの平均から計算されます。(詳細ブランチで、高低レベルの決定項目を平均と設定します。)2つ目は、隣接平均後、最小と最大がそれぞれ低状態レベルと高状態レベルと見なされます。 (詳細ブランチで、高低レベルの決定項目を最大平均と設定します。)
線形探索が実行され、次のように左から右へ2つのポイントt1 および t2を見つけます。
$y(t1) > lowerbase + (upperbase-lowerbase)*dTol1\,$

$y(t2) < lowerbase + (upperbase-lowerbase)*dTol2\,$

ここで、上面は高状態レベルで、下面は低状態レベルです。

t1とt2の間の領域が立ち上がり領域で、 $risetime = t2 - t1\,$ となります。

ヒストグラム

この手法を使用する場合、データから状態レベルのヒストグラムが作成されます。このヒストグラムの限界値は、データセットの最小値と最大値でセットされ、ビン数はデフォルトで256となります。そして、各ビンのデータサンプルの数が数えられます。下図は、ヒストグラムのサンプルです。このグラフから下側40%のビンの中に入る最大数を持つビン(グラフの下側ビン)の平均値が低状態レベルとして計算されます。上側の40%にあるビンに対して同じ計算で高状態レベルを計算します。

ヒストグラムを使って低状態レベルと高状態レベルの位置を決めた後、線形探索のステップ3方法で、立ち上がり時間または下降時間を計算します。

最大の三角形

下図のように、開始点と終了点を通る線が作成されます。この線は基線(ベースライン)と呼ばれています。そして、ベースラインの左上にある点を探します。点とベースラインによって構成された三角形が最大の領域を持つとき、この点の垂直な座標は高状態レベルとなります。同じようにして、低状態レベルの値を見つけるためにベースラインの右下にある点にも実行されます。