JPH02227613A - 測定信号を検出する測定回路 - Google Patents
測定信号を検出する測定回路Info
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- JPH02227613A JPH02227613A JP1336802A JP33680289A JPH02227613A JP H02227613 A JPH02227613 A JP H02227613A JP 1336802 A JP1336802 A JP 1336802A JP 33680289 A JP33680289 A JP 33680289A JP H02227613 A JPH02227613 A JP H02227613A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
- G01R17/02—Arrangements in which the value to be measured is automatically compared with a reference value
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、制御区間を有する閉じた制御回路、設定値実
際値比較器及び制御器を前提とする、測定信号を検出す
る測定回路に関する。
際値比較器及び制御器を前提とする、測定信号を検出す
る測定回路に関する。
従来の技術
例えば表面又は層厚の又は回転体における精密測定のた
めに、従来測定精度が制限されかつ機械式測定ユニット
では機構によりかつ電気測定回路では妨害信号により、
Ｆｌ雑音とドリフトにより精度が制限される測定装置が
使われている。
めに、従来測定精度が制限されかつ機械式測定ユニット
では機構によりかつ電気測定回路では妨害信号により、
Ｆｌ雑音とドリフトにより精度が制限される測定装置が
使われている。
発明の目的
それ故に本発明の課題は、超精密測定に適した測定信号
を検出する測定回路を開発することにある。
を検出する測定回路を開発することにある。
発明の構成
初めに述べたような制御回路を前提として、この課題は
次のようにして解決される。すなわち制御区間入力端子
と制御区間入力端子の間の制御値を供給する接続部が、
測定値発生器を介して通じており、かつ調節値を供給す
る制御器の出方端子が、付加的に評価回路に接続されて
いる。
次のようにして解決される。すなわち制御区間入力端子
と制御区間入力端子の間の制御値を供給する接続部が、
測定値発生器を介して通じており、かつ調節値を供給す
る制御器の出方端子が、付加的に評価回路に接続されて
いる。
測定回路の有利な構成において、制御値を供給する制御
器出力端子が、オプトエレクトロニクス変換器を介して
光ガイドを通して制御区間入力端子に接続されており、
かつ光ガイドが、光学スイッチにより光学センサを介し
て通じている。
器出力端子が、オプトエレクトロニクス変換器を介して
光ガイドを通して制御区間入力端子に接続されており、
かつ光ガイドが、光学スイッチにより光学センサを介し
て通じている。
実施例
本発明の実施例を以下図面によって詳細に説明する。
第１図に示すように、測定回路の中心部は閉じた制御回
路であり、この制御回路は、制御区間８１設定値実際値
比較器Ｖ及び制御器Ｒから成る。測定信号の検出のため
に、制御器出力端子と制御区間入力端子の間の制御値を
供給する接続部は、測定値発生器Ｇを介して通じており
、この測定値発生器は、測定すべき値に応じて制御値を
制御する。
路であり、この制御回路は、制御区間８１設定値実際値
比較器Ｖ及び制御器Ｒから成る。測定信号の検出のため
に、制御器出力端子と制御区間入力端子の間の制御値を
供給する接続部は、測定値発生器Ｇを介して通じており
、この測定値発生器は、測定すべき値に応じて制御値を
制御する。
本実施例において、この接続部は光ガイドＬＷＬから成
り、この光ガイドは、オプトエレクトロニクス変換器り
、ないしＤ３により制御回路に接続されている。オプト
エレクトロニクス制御回路は、特に爆発の危険がある範
囲での使用に有利であるが、測定すべき値に応じて直接
電気又は電磁測定ルーズによって閉ループにしてもよい
。光ガイドの減衰量は小さいので、センサＧは測定回路
カラ遠＜離して（数−）使用できる。測定値２を受取る
センサＧは、例えばプローブのチップは、光ガイド内の
光パルスｙ１を変調する。このことは、例えば光ガイド
の端部から出る光の反射を制御することによって行われ
る。反射した変調されたパルス信号Ｚ 十ｙｌとレーザ
ーダイオードＤ、から送信されたパルス信号ｙ１との分
離は、光学スイッチｗ１によって行われるので、区間Ｓ
の入力端子におけるフォトダイオードＤ３は変調された
信号だけを受信する。後で詳細に説明するように１制御
器Ｒは変調に相当する調節値Ｙを発生し、それにより制
御区間において信号の変調を送信信号の反対に作用する
追従によって補償するようにする。この場合補償は最大
１０μｓの時間遅延によって行われるので、はぼ実時間
特性が仮定できる。その際調節値はセンサが受取った測
定値を表わしており、この調節値は、表示又は後続の測
定値処理のためた評価回路Ａにおいて処理される。制御
回路の全回路は次のように構成されている。すなわちオ
プトエレクトロニクス制御回路の代りに、例えばピエゾ
電気部品又は電磁部品を含むそれぞれ別の送信及び受信
構造を回路の変更なしに使用できるようになっている。
り、この光ガイドは、オプトエレクトロニクス変換器り
、ないしＤ３により制御回路に接続されている。オプト
エレクトロニクス制御回路は、特に爆発の危険がある範
囲での使用に有利であるが、測定すべき値に応じて直接
電気又は電磁測定ルーズによって閉ループにしてもよい
。光ガイドの減衰量は小さいので、センサＧは測定回路
カラ遠＜離して（数−）使用できる。測定値２を受取る
センサＧは、例えばプローブのチップは、光ガイド内の
光パルスｙ１を変調する。このことは、例えば光ガイド
の端部から出る光の反射を制御することによって行われ
る。反射した変調されたパルス信号Ｚ 十ｙｌとレーザ
ーダイオードＤ、から送信されたパルス信号ｙ１との分
離は、光学スイッチｗ１によって行われるので、区間Ｓ
の入力端子におけるフォトダイオードＤ３は変調された
信号だけを受信する。後で詳細に説明するように１制御
器Ｒは変調に相当する調節値Ｙを発生し、それにより制
御区間において信号の変調を送信信号の反対に作用する
追従によって補償するようにする。この場合補償は最大
１０μｓの時間遅延によって行われるので、はぼ実時間
特性が仮定できる。その際調節値はセンサが受取った測
定値を表わしており、この調節値は、表示又は後続の測
定値処理のためた評価回路Ａにおいて処理される。制御
回路の全回路は次のように構成されている。すなわちオ
プトエレクトロニクス制御回路の代りに、例えばピエゾ
電気部品又は電磁部品を含むそれぞれ別の送信及び受信
構造を回路の変更なしに使用できるようになっている。
光ガイドに光λ、を放射するためにレーザーダイオード
Ｄ、は、回路ユニット・「制御器ＪＲ（第２図）におい
て発生されるパルスによって制御される。そのため発振
器Ｏ８が設けられており、この発振器の所定の調節可能
な周波数の対称方形波電圧は、パルス発生器ＩＧにおい
て発振器周波数に依存した１００μＳ〜１００ ｎｓの
間の幅の短い方形波パルスに変換される。パルス発生器
には、１４ビツトの変調段を有するミクサＭが絖いてお
り、このミクサにおいてパルスは、ＰＩＤ制御器の調節
値ＹＶｃ相応して変調される。ミクサの出力端子は、ド
ライバ増幅器Ｔ、を介してレーザーダイオードＤ１に接
続されており、このレーザーダイオードは、高さ変調し
たパルスを光パルスｙ１に変換する。
Ｄ、は、回路ユニット・「制御器ＪＲ（第２図）におい
て発生されるパルスによって制御される。そのため発振
器Ｏ８が設けられており、この発振器の所定の調節可能
な周波数の対称方形波電圧は、パルス発生器ＩＧにおい
て発振器周波数に依存した１００μＳ〜１００ ｎｓの
間の幅の短い方形波パルスに変換される。パルス発生器
には、１４ビツトの変調段を有するミクサＭが絖いてお
り、このミクサにおいてパルスは、ＰＩＤ制御器の調節
値ＹＶｃ相応して変調される。ミクサの出力端子は、ド
ライバ増幅器Ｔ、を介してレーザーダイオードＤ１に接
続されており、このレーザーダイオードは、高さ変調し
たパルスを光パルスｙ１に変換する。
前記のように光パルスは測定ループを通り、かつセンサ
Ｇによって変調されて、受信ダイオードＤ３において電
気パルスに変換される。受信信号中には雑音成分が多い
ので、パルスは制御区間Ｓ（第３図）において処理しな
ければならない。そのために電流電圧変換器Ｉ／Ｕ （
入力インピーダンスはぼ１０１５０ ％ ）ランスイン
ピーダンス＜１０８Ｖ／Ａ又Ｇ！電圧増幅率＜１０６Ｖ
／Ｖ 、 ０〜３ ＭＨｚ （−３ｄＢ）の帯域幅）の
後に、サンプルホールド素子ＡＨＩカ設けられており、
このサンプルホールド素子においてパルスｙ１は基準信
号ｙ＋Ｒによってコヒレントにゲートされる。基準パル
ス用サンプル入力端子は、遅延時間の相違を補償するた
めに遅延素子Ｐ１を介してパルス発生器ＩＧに接続され
ている。
Ｇによって変調されて、受信ダイオードＤ３において電
気パルスに変換される。受信信号中には雑音成分が多い
ので、パルスは制御区間Ｓ（第３図）において処理しな
ければならない。そのために電流電圧変換器Ｉ／Ｕ （
入力インピーダンスはぼ１０１５０ ％ ）ランスイン
ピーダンス＜１０８Ｖ／Ａ又Ｇ！電圧増幅率＜１０６Ｖ
／Ｖ 、 ０〜３ ＭＨｚ （−３ｄＢ）の帯域幅）の
後に、サンプルホールド素子ＡＨＩカ設けられており、
このサンプルホールド素子においてパルスｙ１は基準信
号ｙ＋Ｒによってコヒレントにゲートされる。基準パル
ス用サンプル入力端子は、遅延時間の相違を補償するた
めに遅延素子Ｐ１を介してパルス発生器ＩＧに接続され
ている。
制御回路とファイバオプティック区間の不安定性を補償
するために、別のサンプルホールド素子ＡＩ（２が設け
られており、このサンプルホールド素子の信号入力端子
には、光学スイッチＷ２を介して光ガイドＬＷＬに接続
された第２のレーザーダイオードＤ２から発生されるパ
ルスｙ２が加わる。このレーザーダイオードは、遅延素
子Ｐ２及び後続のドライバ増幅器Ｔ２を介して同様に）
ぐルス発生器ＩＧから制御され、その際遅延素子Ｐ２は
、／ぐルスｙ２をクロック周期の半分だけずらして、連
続するパルスｙ１の間に送信するように設計されている
。レーザーダイオードＤ１とは異なった波長λ２を有す
るレーザーダイオードの選択、及び光ガイドＬＷＬのセ
ンサ側端部に取付けかつレーザー光λ１については透明
であるがλ２については反射器をなす光学フィルタによ
り、ノくルスｙ１と同様に信号ドリフト、雑音、温度作
用及び光ガイドＬＷＬの変形のような制御回路とファイ
バオプティック区間の不安定性と妨害を含むが測定信号
を含まない比較信号ｙ２が得られる。パルスｙ２のコヒ
レントなゲート動作は、別の遅延素子Ｐ３を介してレー
ザーダイオードＤ２０制御回路から取出される基準信号
ｙ２１（によって行われる。
するために、別のサンプルホールド素子ＡＩ（２が設け
られており、このサンプルホールド素子の信号入力端子
には、光学スイッチＷ２を介して光ガイドＬＷＬに接続
された第２のレーザーダイオードＤ２から発生されるパ
ルスｙ２が加わる。このレーザーダイオードは、遅延素
子Ｐ２及び後続のドライバ増幅器Ｔ２を介して同様に）
ぐルス発生器ＩＧから制御され、その際遅延素子Ｐ２は
、／ぐルスｙ２をクロック周期の半分だけずらして、連
続するパルスｙ１の間に送信するように設計されている
。レーザーダイオードＤ１とは異なった波長λ２を有す
るレーザーダイオードの選択、及び光ガイドＬＷＬのセ
ンサ側端部に取付けかつレーザー光λ１については透明
であるがλ２については反射器をなす光学フィルタによ
り、ノくルスｙ１と同様に信号ドリフト、雑音、温度作
用及び光ガイドＬＷＬの変形のような制御回路とファイ
バオプティック区間の不安定性と妨害を含むが測定信号
を含まない比較信号ｙ２が得られる。パルスｙ２のコヒ
レントなゲート動作は、別の遅延素子Ｐ３を介してレー
ザーダイオードＤ２０制御回路から取出される基準信号
ｙ２１（によって行われる。
両方のサンプルホールド素子ＡＨ，とＡＨ２において基
準信号ｙＩＲとＹ２Ｒにより、時間的にずれた両方のパ
ルス列ｙ１とｙ２のうちそのつど常に一方だけが有効で
ある。ゲート動作により両方のサンプルホールド素子の
出力端子には、ω。−２７ｒ／Ｔｏだけ周波数変換され
た信号が生じ、これら信号の雑音成分は、高次の同相高
調波ωｉを除いてかなりの程度まで抑圧されている。後
続の差動増幅器ＤＶは、両方の出力信号中に同程度に含
まれた妨害■成分を相殺するので、増幅器に続くローパ
スフィルタＴＰ の出力端子には、制御回路の真の実際
値Ｘが現われる。
準信号ｙＩＲとＹ２Ｒにより、時間的にずれた両方のパ
ルス列ｙ１とｙ２のうちそのつど常に一方だけが有効で
ある。ゲート動作により両方のサンプルホールド素子の
出力端子には、ω。−２７ｒ／Ｔｏだけ周波数変換され
た信号が生じ、これら信号の雑音成分は、高次の同相高
調波ωｉを除いてかなりの程度まで抑圧されている。後
続の差動増幅器ＤＶは、両方の出力信号中に同程度に含
まれた妨害■成分を相殺するので、増幅器に続くローパ
スフィルタＴＰ の出力端子には、制御回路の真の実際
値Ｘが現われる。
設定値実際値比較器■として使われる差動増幅器は、実
際値Ｘと設定値ＷからＰＩＤ制御器に供給される誤差信
号ｗ −ｘを形成する。それＫより、ＰＩＤ制御器は調
節値Ｙを形成し、それによりミクｆＭにおいてパルス発
生器ＩＧのパルスが変調され、比較器の出力端子におい
て差ｗ −ｘがＯになるようにする。
際値Ｘと設定値ＷからＰＩＤ制御器に供給される誤差信
号ｗ −ｘを形成する。それＫより、ＰＩＤ制御器は調
節値Ｙを形成し、それによりミクｆＭにおいてパルス発
生器ＩＧのパルスが変調され、比較器の出力端子におい
て差ｗ −ｘがＯになるようにする。
しかし値Ｙは本来の測定信号をも表わしており、この測
定信号は、すでに述べたように測定すべき量の値の表示
のため又は後続の測定値処理のために評価回路Ａ（第４
図）に供給される。この回路ユニットは、出力端子に平
滑化した信号を生じるローパスフィルタＴＰ２から成る
。出力端子は、表示ユニットＡＺに接続されており、例
えばアナログデジタル変換器Ａ／Ｄを前置接続したデジ
タル表。
定信号は、すでに述べたように測定すべき量の値の表示
のため又は後続の測定値処理のために評価回路Ａ（第４
図）に供給される。この回路ユニットは、出力端子に平
滑化した信号を生じるローパスフィルタＴＰ２から成る
。出力端子は、表示ユニットＡＺに接続されており、例
えばアナログデジタル変換器Ａ／Ｄを前置接続したデジ
タル表。
示装置に接続されており、かろアナログ信号出力端子Ａ
Ｓに接続されている。必優な場合には、ローパスフィル
タ出力端子と表示ユニットの間の接続部は、測定信号を
任意の位置において０にセットできるようにするために
、オフセット補償部を有する。
Ｓに接続されている。必優な場合には、ローパスフィル
タ出力端子と表示ユニットの間の接続部は、測定信号を
任意の位置において０にセットできるようにするために
、オフセット補償部を有する。
第１図は、測定回路全体のブロック図、第２図、第３図
及び第４図は、個々のブロックの概略構成を示す図であ
る。 Ｓ・・・制御区間、■・・・設定値実際値比較器、Ｒ・
・・制御器、Ｇ・・・測定値発生器、Ｙ・・・調節値、
Ａ・・・評価回路、Ｄ、 ｌ Ｄ２ｔ Ｄ３・・・オプ
トエレクトロニクス変換器、ＬＷＬ・・・光ガイド、Ｗ
、 、 Ｗ２・・・光学スイッチ、ＡＨ，、ＡＨ２−・
・サンプルホールド素子、Ｐ、。
及び第４図は、個々のブロックの概略構成を示す図であ
る。 Ｓ・・・制御区間、■・・・設定値実際値比較器、Ｒ・
・・制御器、Ｇ・・・測定値発生器、Ｙ・・・調節値、
Ａ・・・評価回路、Ｄ、 ｌ Ｄ２ｔ Ｄ３・・・オプ
トエレクトロニクス変換器、ＬＷＬ・・・光ガイド、Ｗ
、 、 Ｗ２・・・光学スイッチ、ＡＨ，、ＡＨ２−・
・サンプルホールド素子、Ｐ、。
Claims (4)
- （１）制御区間（Ｓ）を有する閉じた制御回路、設定値
実際値比較器（Ｖ）及び制御器（Ｒ）から成る、測定信
号を検出する測定回路において、 制御器出力端子と制御区間入力端子の間の制御値を供給
する接続部が、測定値発生器（Ｇ）を介して通じており
、かつ調節値（Ｙ）を供給する制御器（Ｒ）の出力端子
が、付加的に評価回路（Ａ）に接続されていることを特
徴とする、測定信号を検出する測定回路。 - （２）制御値を供給する制御器出力端子が、オプトエレ
クトロニクス変換器（Ｄ＿１〜Ｄ＿３）を介して光ガイ
ド（ＬＷＬ）を通して制御区間入力端子に接続されてお
り、かつ光ガイドが、光学スイッチ（Ｗ＿１）により光
学センサ（Ｇ）を介して通じている、請求項１記載の測
定回路。 - （３）測定信号の検出のために基準信号源（ｙ１Ｒ）が
設けられており、この基準信号源の信号により測定信号
が、制御区間（Ｒ）においてサンプルホールド素子（Ａ
Ｈ＿１）を用いてコヒレントにゲートされる、請求項１
又は２記載の測定回路。 - （４）制御回路とファイバオプティック区間の不安定性
を補償するために、遅延素子（Ｐ＿２）を介して制御器
（Ｒ）の信号源（ＩＧ）から制御可能な２つのオプトエ
レクトロニクス信号源（Ｄ＿２）が設けられており、こ
の信号源の信号が、光学センサ（Ｇ）の直前に配置され
たフィルタにより反射されたこれとは相違する波長を有
する連続した測定信号パルスの間に、光ガイド（ＬＷＬ
）に入力され、かつ光学変換器（Ｄ＿３）の後で第２の
サンプルホールド素子（ＡＨ＿２）において第２の基準
信号源（ｙ２Ｒ）の信号によりゲートされ、かつ両方の
サンプルホールド素子（ＡＨ＿１、ＡＨ＿２）の出力端
子が差動増幅器（ＤＶ）に接続されており、この差動増
幅器の出力端子がローパスフィルタ（ＴＰ＿１）に通じ
ている、請求項１〜３の１つに記載の測定回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3900274.8 | 1989-01-07 | ||
| DE3900274A DE3900274A1 (de) | 1989-01-07 | 1989-01-07 | Messschaltung zur erfassung von messsignalen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227613A true JPH02227613A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=6371651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336802A Pending JPH02227613A (ja) | 1989-01-07 | 1989-12-27 | 測定信号を検出する測定回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5019704A (ja) |
| EP (1) | EP0378084A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02227613A (ja) |
| CA (1) | CA2004868A1 (ja) |
| DE (1) | DE3900274A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471052A (en) * | 1993-10-25 | 1995-11-28 | Eaton Corporation | Color sensor system using a secondary light receiver |
| US5963333A (en) * | 1996-09-12 | 1999-10-05 | Color Savvy Systems Limited | Color sensor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4284943A (en) * | 1979-02-13 | 1981-08-18 | Electric Machinery Mfg. Company | Apparatus and method for controlling the speed of an induction motor in a closed-loop system |
| US4572948A (en) * | 1983-07-15 | 1986-02-25 | Trw Inc. | Position indicator employing light guides |
| US4752141A (en) * | 1985-10-25 | 1988-06-21 | Luxtron Corporation | Fiberoptic sensing of temperature and/or other physical parameters |
| US4900921A (en) * | 1988-09-19 | 1990-02-13 | Simmonds Precision Products, Inc. | System and method for opto-acoustic liquid quantity measurement and transducer therefor |
-
1989
- 1989-01-07 DE DE3900274A patent/DE3900274A1/de not_active Withdrawn
- 1989-12-07 CA CA002004868A patent/CA2004868A1/en not_active Abandoned
- 1989-12-12 US US07/448,959 patent/US5019704A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-27 JP JP1336802A patent/JPH02227613A/ja active Pending
-
1990
- 1990-01-03 EP EP19900100061 patent/EP0378084A3/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0378084A2 (de) | 1990-07-18 |
| CA2004868A1 (en) | 1990-07-07 |
| US5019704A (en) | 1991-05-28 |
| DE3900274A1 (de) | 1990-07-12 |
| EP0378084A3 (de) | 1991-10-16 |
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