JPH0161162B2 - - Google Patents

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JPH0161162B2
JPH0161162B2 JP18796581A JP18796581A JPH0161162B2 JP H0161162 B2 JPH0161162 B2 JP H0161162B2 JP 18796581 A JP18796581 A JP 18796581A JP 18796581 A JP18796581 A JP 18796581A JP H0161162 B2 JPH0161162 B2 JP H0161162B2
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JP
Japan
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signal
control circuit
circuit
output
input
Prior art date
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Application number
JP18796581A
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JPS5888611A (ja
Inventor
Ryoichi Oota
Yutaka Funyu
Kyoshi Okumura
Akira Watanabe
Michio Wake
Masaki Kobayashi
Takeji Kikuta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Topcon Corp
Original Assignee
Tokyo Kogaku Kikai KK
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Tokyo Kogaku Kikai KK, Kawasaki Steel Corp filed Critical Tokyo Kogaku Kikai KK
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Publication of JPS5888611A publication Critical patent/JPS5888611A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速自動利得制御回路に係り、特に、
鋼管等の直径方向幅を測る幅測定装置に適用する
に最適な高速自動利得制御回路に関する。
鋼管を製造する工程において、特にシームレス
鋼管を製造する場合、鋼管の外径、肉厚、長さ等
が重要な品質管理項目となつている。このような
情報を得るために、主要ミルの出側に外径計およ
び長さ計が設置される。かかる外径計および長さ
計による測定信号はミル制御装置に読込まれ、オ
ンライン制御に用いられている。
第1図は外径計の検出部のパイプに対する設置
例図である。第1図ではパイプ1のパスラインの
左右45度上方に検出器2A,2Bを設置し、移動
中(管軸方向に)のパイプ1から放射される赤外
線を非接触状態で検知し、パイプ1の外径を測定
するものである。検出器2A,2Bの各々には、
第2図に示す如く光学走査ヘツド(OSH:
Optical Scanning Head)が2基設けられてい
る。すなわち上部OSH(U−OSH)と下部OSH
(L−OSH)がDの間隔をもつて並設配置されて
いる。上部OSHは(2×A1)を走査範囲とし、
下部OSHは(2×A2)を走査範囲とし、両端部
位信号A1,A2を測定し、パイプ1の外径Wを W=A1+A2+D として求める。光学走査ヘツドには、光電検出素
子としてPbS等が用いられ、この出力は所定の
増幅ののちAGC(Automatic Gain Control)回
路と呼ばれる自動利得制御回路に入力され、この
AGC回路で出力電圧を一定にする処理を行つて
いる。
第3図は従来の自動利得制御回路の構成を示す
ブロツク図である。
光学走査ヘツド(OSH)の出力を増幅する増
幅器3の出力は、電界効果トランジスタ(FET)
等によつて構成される可変制御回路4を介して増
幅器5に印加される。可変制御回路4は、アナロ
グゲート6、平均化回路7および比較回路8より
成る制御信号回路によつて増幅器5の出力電圧が
一定となるように制御する。かかる制御は、パイ
プの温度変動により増幅器3の出力信号の電圧レ
ベルが変動するのを防止するために設けられるも
のであり、かかる制御により測定精度を高めるこ
とができる。ゲート信号SGのON時にアナログゲ
ート6を開いて増幅器5の出力を平均化回路7に
出力する。平均化回路7はアナログゲート6の出
力を積分し、この積分値を比較器8で基準電圧
VSと比較し、その偏差で可変制御回路4を制御
し、増幅器5の入力電圧を一定値に制御する。こ
の場合、ゲート信号SGの生成は、増幅器3の出力
信号を再度増幅器9で増幅し、この増幅出力を単
安定マルチバイブレータ10でワンシヨツトパル
スを発生し、このパルス信号を遅延回路11によ
つて遅延した遅延パルス信号を発生し、この信号
をゲート信号SGとしている。増幅器5の出力はト
リガー回路12に印加され、該増幅器5の出力信
号の立上り信号と同期信号SCとに基づいて測定パ
ルス幅信号SWが生成される。同期信号SCは走査
スリツトのスキヤン速度に対応して出力され、1
走査の測定原点信号となる。
かかる構成においては、平均化回路7で積分す
るに際し、アナログゲート6の出力信号をコンデ
ンサに充電し何走査目かの入力信号の電荷を積分
するため、この積分時間だけ応答速度が遅くな
る。また、充電々荷が所定値までに充電されるま
で、出力信号が飽和し徐々に安定レベルに収束す
る。このため、例えば鋼管の長手方向の外径値を
測定する場合、その被測定物の移動速度が速いと
きに長手方向先端部の外径を測定し、出力が安定
になる迄に数メートルも移動するので、その期間
は正確な測定値が得られない。
このように従来の自動利得制御回路では、フイ
ードバツク方式を採用しているため、応答速度は
例えば0.2秒程度を要し、第4図に示す如くAGC
出力電圧は測定の開始よりおよび0.2秒後に一定
値に整定されるという応答性の悪いものであつ
た。この応答時間に加え、測定値の安定性を得る
ための測定時間に100msecを要することから、総
合応答速度に0.3秒を要していた。この結果、パ
イプの先端部に測定不感帯(ラインの搬送速度が
約2m/secの場合に約600mm)ができていた。
応答時間を速くする手段として、サンプリング
時間を長くし、あるいは積分回路のCR時定数を
小さくすることが考えられるが、いずれも出力電
圧にハンチング現象が生じ、出力レベルの安定性
が損われるという欠点がある。
本発明の目的は、応答時間の改善を図つて測定
不感帯を短縮し、上記した従来の欠点を解消した
高速自動利得制御回路を提供するにある。
すなわち本発明は、フイードバツク系および比
較手段を除去し、フイードフオワード系を形成し
て入力信号の大きさに対応した制御信号により可
変制御回路で出力電圧が一定となるように制御す
るものである。具体的には、測定信号の立上り位
置より一定時間後にサンプルパルスを出力し、こ
のタイミングでAGC出力電圧を一定にするよう
にしている。ここでサンプル点の信号は検出素子
の応答性、測定信号の状態および測定信号の立上
り部から所定の遅延時間に関係し、変動し得るも
のであるが、測定信号の立上り部の傾斜部におい
てサンプル信号を発生させるように構成すること
が望ましい。
第5図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。第5図においては第3図で示したと同一部材
であるものには同一符号を付している。また、第
6図A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,
K,L,M,Nの夫々は本実施例の各部の動作波
形図である。図中、“H”は論理“11”レベルを
示し、+は正電位、−は負電位を示す。増幅器3よ
り出力される信号波形は第6図Aの如くであり、
この信号S1はバツフア回路13およびスライス回
路14に印加される。スライス回路14は、増幅
器3の出力信号が有するサグ及び立上り時点の波
形のなまり等の影響を除去するために或るレベル
以下をスライスするものである。スライス回路1
4より出力されるスライスレベル以上の信号成分
は増幅器15で増幅され、第6図Bの過飽和信号
S2を出力する。この過飽和信号は比較回路16で
基準電圧発生回路17より出力される基準電圧
VLと比較される。比較器16より出力される信
号S3は第6図Cの如くであり、この信号S3は遅延
回路18に入力される。遅延回路18は入力され
る信号S3の立上りのタイミングに同期させて、第
6図Dに示す如く、所定の時間幅tを有するパル
ス信号S4を発生する。これにより、信号S3の立上
りのタイミングから時間tだけ遅延して立下る遅
延信号S4が出力される。この遅延信号S4の立下り
のタイミングに基づいてタイマー回路19によつ
て、第6図Eの正極性のサンプリング信号S5(パ
ルス幅PW)及び第6図Fの負極性のサンプリン
グ信号S6(パルス幅PW)を同時に発生させる。
正極性のサンプリング信号S5はタイマー回路20
に送出され、負極性のサンプリング信号S6は後述
するサンプルホールド回路21に送出される。
一方、バツフア回路13は入力信号を緩衝増幅
したのちサンプルホールド回路21に第6図Gの
如き信号S7を出力する。サンプルホールド回路2
1は、タイマー回路19より出力される負極性の
サンプリング信号によつてサンプルコマンド後に
ホールド、すなわち第6図Hの如くの電圧レベル
を保持する。このホールドは次走査のサンプリン
グ信号が来るまで継続される。サンプルホールド
回路21の出力信号S8は非線形回路22に入力さ
れている。非線形回路22は関数発生器の機能を
有する回路であり、その関数形は第8図に破線で
示した多点析線補正曲線(0′−A′−B′……)とし
て予め設定されている。しかして、非線形回路2
2はその補正曲線に基づいて入力信号S8の電圧レ
ベル(eio)に対応した電圧レベルeGの電圧信号S9
(第6図I)を生成して、加算回路23に出力す
る。また加算回路23には基準電圧発生回路24
から基準電圧Vrが入力されている。この基準電
圧Vrは第8図の0−0′に相当する一定電圧であ
り、これにより加算回路23の出力電圧信号S10
は、第8図の実線に近似された折線の特性曲線
(0−A−B……)に基づいた電圧信号となる。
この信号S10はアナログゲート6を介して可変制
御回路4に制御信号として入力されている。な
お、このアナログゲート6は、タイマー回路20
の第6図Kに示す信号S11が連続して発生してい
る場合にゲートが開かれるようになつている。
これにより、可変制御回路4の利得が信号S10
のレベルに応じて補正制御され、入力信号S1が変
動しても一定レベルの出力信号S12を出力する。
すなわち、可変制御回路4は、例えば第7図に示
すように、電界効果トランジスタ(FET)Qと
抵抗Rから構成されており、入力信号eio(S1)に
が変化したときゲート電圧eG(S10)を制御するこ
とにより、出力電圧eputを一定に保持する利得調
整特性を有した回路とされている。この出力電圧
eputを一定にする入力電圧eio−ゲート電圧eGの特
性は、第8図に実線で示した曲線(O−A−B…
…)の関数となり、この関数は予め求めることが
できる。そこで、本実施例では、上述したよう
に、非線形回路22、基準電圧発生回路24およ
び加算回路23からなる回路により、入力信号S1
のレベルに応じた制御信号S10を生成し、これに
より可変制御回路4の利得を調整して、出力信号
S12のレベルを一定に制御するフイードフオワー
ド制御としているものである。
このようにして、可変制御回路4のFETのゲ
ートに入力電圧eioに対応するゲート電圧eG(S10
が入力されることにより、抵抗RとFETの内部
抵抗とにより分圧された出力信号eputは一定レベ
ルで且つ一定立上り波形(又は立下り波形)の第
6図Lに示す信号S12となる。この信号S12は増幅
器5で増幅し第6図Mに示す信号S13を得たのち、
トリガー回路12によつて立上り(又は立下り)
位置が一定な方形波の第6図Nに示す出力信号
S14を得る。
一般に入力信号が無信号状態の期間において
は、可変制御回路4の利得は最大となり、ノイズ
レベルまで増幅しようとするため、外来ノイズ等
があつた場合には容易に出力されてしまい誤動作
の原因となるものである。しかし本発明によれば
前記入力信号が無信号状態になれば、アナログゲ
ート6が閉じられるので可変制御回路4のゲート
電圧は0ボルトになり、出力信号は一定の低レベ
ル以下に減衰され、外来ノイズ等による誤動作は
防止される。
なお、図示を省略したが第5図において、増幅
器3の前段(または可変制御回路の前段)に零再
生回路を設けることにより、入力信号の零レベル
を正確に決めることができ、次段以降の補正回路
のレベル設定を容易かつ正確に行うことができ
る。
以上詳述したように本発明によれば、検出信号
の入力レベルおよび立上り時間(又は立下り時
間)が変動しても、出力信号の検出位置は変動し
ないため、常に一定位置で速い応答速度で検出信
号を得ることができる。本発明により得られる効
果を更に具体的に列挙すれば次の如くである。
(1) 入力信号の走査繰返し速度まで高速走査が可
能となり、最近の高速測定に充分な追従性を持
たせることができる。
(2) 可変制御回路に用いられる電界効果トランジ
スタ(FET)等の非直線性を非線形回路の採
用により補正することができ、入力信号に対応
する出力信号のダイナミツクレンジを拡大する
ことができる。
(3) サンプリング信号を利用してアナログゲート
を制御することにより可変制御回路の利得を最
小にできるので、外来ノイズ等の影響を除去す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は外径計の検出部のパイプに対する設置
図、第2図は第1図の検出部を構成する検出器の
設置図、第3図は従来の自動利得制御回路の構成
を示すブロツク図、第4図は従来における出力電
圧特性図、第5図は本発明の実施例を示すブロツ
ク図、第6図A,B,C,D,E,F,G,H,
I,J,K,L,M,Nの夫々は第5図の実施例
の各部動作波形図、第7図は本発明に係る可変制
御回路の回路図、第8図は本発明に係る補正曲線
図である。 2A,2B……検出器、3,5,13,15…
…増幅器、4……可変制御回路、6……ゲート、
12……トリガー回路、14……スライス回路、
16……比較回路、17,24……基準電圧発生
回路、18……遅延回路、19,20……タイマ
ー回路、21……サンプルホールド回路、22…
…非線形回路、23……加算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 与えられる制御信号に応じて利得が調整され
    入力信号に基づく出力信号のレベルを一定値に保
    持する可変制御回路と、該可変制御回路の入力信
    号の信号成分入力タイミングから一定時間だけ遅
    延させたサンプリング信号を生成する第1の信号
    処理部と、該信号処理部から出力されるサンプリ
    ング信号のタイミングにより前記入力信号をホー
    ルドするサンプルホールド回路と、該サンプルホ
    ールド回路の出力信号のレベルに応じたレベルの
    信号を生成して前記可変制御回路の制御信号とし
    て出力する第2の信号処理部とを備え、該第2の
    信号処理部が前記可変制御回路の出力電圧を一定
    に保持する条件下における当該可変制御回路の入
    力信号と制御信号の特性に対応した関数発生手段
    を有し、該関数発生手段により前記サンプルホー
    ルド回路の出力信号に対応した制御信号を生成す
    る構成を含んでなる高速利得制御回路。 2 前記入力信号が無信号状態の期間、前記第2
    の信号処理部の出力信号を前記可変制御回路に入
    力させないアナログゲートを前記第2の信号処理
    部の後段に設けることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の高速自動利得制御回路。 3 前記入力信号の入力端に零再生回路を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高
    速自動利得制御回路。
JP18796581A 1981-11-24 1981-11-24 高速自動利得制御回路 Granted JPS5888611A (ja)

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JPS5888611A JPS5888611A (ja) 1983-05-26
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JP4478442B2 (ja) * 2003-12-05 2010-06-09 日本電産サンキョー株式会社 レンズ駆動装置およびその製造方法
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JP5854757B2 (ja) * 2011-10-21 2016-02-09 三菱マテリアルテクノ株式会社 単結晶インゴット直径制御方法

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