JPH0224451B2

JPH0224451B2 -

Info

Publication number: JPH0224451B2
Application number: JP58222859A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tarui
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1983-11-26
Filing date: 1983-11-26
Publication date: 1990-05-29
Also published as: JPS60114723A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、測定信号に含まれるノイズ成分を除
去する測定装置に係わり、特に信号変化に応じた
パルス信号を用いて連続的にカツトオフ周波数を
可変制御する測定装置に関する。

従来から測定対象に応じた種々の測定装置が考
えられているが、その１つに物品の重量を計量す
る計量装置がある。

この種の計量装置においては、秤量器である測
定セルを用いて被測定物の重量に応じたアナログ
測定信号を得ているが、このアナログ測定信号に
は例えば床振動、外乱ノイズ、更には装置を構成
する各電気回路から発生するノイズ、測定セルの
過度的な減衰振動等の種々のノイズ成分が含まれ
ている。

従来、以上のような計量装置では、アナログ測
定信号に含まれるノイズ成分を除去する手段とし
て、測定セルの出力側に周波数固定形のローパ
ス・フイルタを用いたもの、周波数可変形のロー
パス・フイルタを用いたもの（実開昭55−154440
号公報に関するマイクロフイルム）、或いは時定
数可変形のフイルタ回路を用いたものがある（実
開昭57−134640号公報に関するマイクロフイル
ム）。

しかし、前者の周波数固定形のローパス・フイ
ルタを用いたものは、ノイズの除去比を大きくと
るためにローパス・フイルタのカツトオフ周波数
を低く設定しているが、そのために遅延時間が大
きくなり、被測定物の重量を測定して測定セルが
安定状態となつた後にローパス・フイルタからア
ナログ測定信号を得るまでに長時間を必要とする
問題がある。

一方、周波数可変形のローパス・フイルタを用
いたものは、測定セルの出力側に周波数可変形ロ
ーパス・フイルタおよびＡ−Ｄ変換回路を設け、
かつ、このＡ−Ｄ変換回路の出力または測定セル
の出力側と前記フイルタとの間にバランス検出回
路を設け、このバランス検出回路にて前回重量値
と今回重量値とを比較し、両重量値の間にバラン
スが崩れたときに前記ローパス・フイルタを低い
周波数に切換え設定する構成となつている。

しかし、この計量装置は、フイルタのカツトオ
フ周波数が高・低の２段だけの切換えであるの
で、周波数固定形と同様に応答性が悪く、また２
段以外の周波数に変更しにくいために汎用性に欠
ける問題がある。

さらに、後者の時定数可変形フイルタ回路を用
いたものは、測定セルの出力側にスイツチにて
CR時定数を切換えるCR回路素子を用いた時定数
可変形フイルタ回路を設け、このフイルタ回路の
入出力端間の電圧差が小さいときにフイルタ回路
の時定数を大きく設定し、逆に電圧差が大きいと
きにフイルタ回路の時定数を小さく設定するもの
である。

しかし、このフイルタ回路の回路素子はパツシ
ブフイルタ（RCフイルタ）で構成されているの
で伝送特性上の減衰率Ｑが小さくなつて帯域外の
遮断特性が非常に悪くなり、またフイルタのカツ
トオフ周波数が高・低の２段切換えであるので、
前述と同様に応答性が悪い。さらに、スイツチを
用いてCR素子を切換える構成であるので、多段
階による切換えを行う場合には装置全体が複雑・
高価なものとなり、かつ、切換え時に切換ノイズ
を発生する問題がある。また、この従来例にはダ
イオード、バリスタ等の電圧依存特性を持つ回路
素子を用いたものがあるが、これら回路素子は両
端にかかる電圧によつて特性が一義的に固定され
てしまうので、制御特性を連続的に可変できない
問題がある。

本発明は以上のような不具合を除去するために
なされたもので、ノイズ成分を含むアナログ測定
信号の変化の大小に応じてフイルタのカツトオフ
周波数を連続的に可変でき、よつてノイズの除去
比が大きく、かつ、速い応答速度で測定し得る測
定装置を提供することを目的とする。

以下、本発明に係わる測定装置を、例えば重量
計量装置に適用したときの基本構成について第１
図ないし第３図を参照して説明する。第１図は重
量計量装置に適用した基本構成を示す図、第２図
は第１図の装置の一部を具体化した図、第３図は
第１図の装置の動作波形図である。

第１図において１は秤量器等の測定セルであつ
て、この測定セル１の載置テーブル２上に被測定
物３が載置されている。この測定セル１は、載置
テーブル２を支持する支持アーム４の下降変位量
に応じた電気的なアナログ測定信号を出力するも
ので、例えば差動トランスなどが使用されてい
る。

この測定セル１で測定された重量であるアナロ
グ測定信号は信号レベル的に小さいので、該信号
を増幅器５で増幅した後、外部制御形フイルタ６
に送られる。この外部制御形フイルタ６は外部か
ら制御信号を受けてカツトオフ周波数を連続的に
可変できるフイルタであつて、このカツトオフ周
波数の連続的な可変によつてアナログ測定信号に
含まれる機械的振動や外乱ノイズなどのノイズ成
分を除去する。

さらに、この外部制御形フイルタ６の出力側に
はノイズ成分を除去されたアナログ測定信号をデ
イジタル化するＡ／Ｄ変換回路７が接続され、こ
こでデイジタル化された測定信号は後続の表示部
８に送られ、ここで重量値が表示される。

ところで、この装置の基本的な考えは、外部制
御形フイルタ６の入力端と出力端の間に比較回路
９を接続し、この比較回路９でフイルタ６の入力
端側と出力端側に現れる両信号の差を検出し、こ
の差の信号に比例した制御信号に変換し、この制
御信号をフイルタ６に与えることにより、外部制
御形フイルタ６のカツトオフ周波数を連続的に可
変する構成である。このとき、この外部制御形フ
イルタ６には例えば電圧制御形フイルタが用いら
れる。また、前記比較回路９には例えば第２図に
示すような抵抗Ｒの可変によりゲインを調整でき
る差動増幅器９１が使用される。

従つて、例えば被測定物３の重量を測定するこ
とにより、測定セル１から第３図Ａに示すような
急峻な立上り特性を示し、その後減衰振動によつ
て収れんするアナログ測定信号が出力されると、
従来の周波数固定形ローパス・フイルタを用いた
ものは第３図Ｂに示すような出力波形が得られ
る。これらの波形から明らかなように、同図Ａの
波形は急峻な立上がり特性をもつ波形であるにも
拘らず、同図Ｂの波形は緩慢な立上り特性をもつ
た波形となり、同図Ａに示すアナログ測定信号に
含まれていたノイズ成分は完全に除去されている
が、真性の重量値に相応するレベルStに達するま
でに長い時間を要することが分かる。なお、従来
例で述べた時定数可変形フイルタ或いは周波数可
変形フイルタでも２段階による切換方式であるの
で、立上りの応答特性はそれ程変わらない。

一方、本発明装置の基本構成を取るものは、第
３図Ａのような信号が外部制御形フイルタ６に入
力された場合、フイルタ６の入力端側の信号電圧
と出力端側の信号電圧との信号電圧差が大きくな
るので、これを比較回路９で検出して例えば第３
図Ｃのような制御信号Scoを出力し、外部制御形
フイルタ６に供給すれば、このフイルタ６は制御
信号Scoの電圧値が大きいので、その電圧値に応
じてカツトオフ周波数を大きく制御する。

この制御により、外部制御形フイルタ６の出力
は第３図Ａのアナログ測定信号に対し小さな送れ
時間をもつて追従するために第３図Ｄのような波
形となる。そして、第３図Ｄのように比較的速く
立上ると、フイルタ６の入出力端の電圧差が小さ
くなり、それに伴つて制御信号Scoの電圧値も小
さくなつてフイルタ６のカツトオフ周波数が徐々
に低くなるので、速やかに真性の重量値に相当す
るレベルStに達して安定な状態となる。第３図Ｃ
のBVはバイアス電圧を示し、これはフイルタ６
の入出力端の電圧差が零となつても予め所定電圧
をもつた制御信号Scoを比較回路９から出力し、
下限のカツトオフ周波数を規定しようとするもの
である。

しかるに、以上述べた基本構成を採用した装置
は、外部制御形フイルタ６に電圧制御形を用いた
場合の説明であるが、この場合には測定時間ひい
ては応答性の面で、従来のものよりも優れている
ものの、測定信号の変化を検出して所望のカツト
オフ周波数に設定するまでに今一つの感がある。

そこで、本発明装置は、第１図に示す基本構成
を踏まえつつ、外部制御形フイルタ６としてカツ
ト周波数を連続的に可変可能とするパルス制御形
フイルタを用いて実現する。このパルス制御形の
フイルタとしては、例えばスイツチトキヤパシタ
ンスフイルタ等が用いられる。さらに、前記比較
回路９としては、例えば第２図に示す回路のほ
か、フイルタ６の入出力間の差信号に比例した周
波数のパルス信号に変換するパルス変換回路を設
けるものである。従つて、第２図の比較回路およ
びパルス変換回路をもつてパルス信号変換手段を
構成する。また、このパルス信号変換手段として
は従来周知のパルス信号変換回路を用いてもよ
い。

従つて、以上のような構成によれば、外部制御
形フイルタ６の入力端側信号と出力端側信号との
差の信号に比例した周波数のパルス信号を制御信
号Scoとして得た後、この制御信号Scoを外部制
御形フイルタ６に供給すれば、この外部制御形フ
イルタ６ではそのパルス周波数に応じてカツトオ
フ周波数を連続的に可変して所望の値に設定する
ので、測定信号の変化による振動的なノイズのみ
でなく、種々のノイズ成分を除去して速やかに重
量値に応じた安定状態を移行でき、電圧制御形に
比べてさらに応答性を上げることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。前記比較回路９として、第２図に具体的
な回路を示したが、例えば第４図のような構成で
あつてもよい。すなわち、この比較回路９は、ゲ
イン調整可能な手段をもつた差動増幅器９１（ノ
ーバイアス）と、振動などによつて差動増幅器９
１から負方向の信号が出力されたとき正方向の電
圧として出力する絶対値回路９２と、下限のカツ
トオフ周波数を規定するためのバイアス調整部９
３と、上限のカツトオフ周波数を規定するための
クリツプ回路９４と、このクリツプ回路９４から
出力される制御信号を圧縮または拡張して立上り
特性を可変するログアンプ９５とをもつて構成し
てもよく、或いは上記各要素９１〜９５の１個ま
たは複数個を組合わせて構成してもよい。また、
測定セル１は差動トランスを用いた場合について
説明したが、要は物理量をアナログ電気信号に変
換するものであればよく、例えば圧電素子、光電
素子でもよい。勿論、被測定対象の物理量は重量
以外のものでもよく、ノイズ成分を含むアナログ
信号を取り扱うものであれば何でも適用できる。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

以上説明したように本発明によれば、被測定対
象例えば重量、圧力、流量などのアナログ測定信
号に含まれるノイズ成分をフイルタで除去するに
際し、パルス制御形のフイルタを用い、このフイ
ルタの入出力間の信号差に応じたパルス信号を制
御信号としてパルス制御形のフイルタに供給し、
このフイルタへの入力信号の変化の激しいときに
は高い周波数のパルス信号をフイルタに与えてカ
ツトオフ周波数を高くし、逆に信号変化を小さく
安定しているときにカツトオフ周波数を低く制御
することにより、入力信号の大きさに応じてカツ
トオフ周波を連続的、かつ、迅速に可変してノイ
ズ成分を除去できる。しかも、ノイズ成分によつ
て入力信号の変化が激しいときにはカツトオフ周
波数を高く設定するので、フイルタの出力は変化
に速やかに追従して安定状態になり、しかもパル
ス制御形であるので比較的短時間に所望のカツト
オフ周波数に設定することができる。このことは
例えば多量の商品の重量を測定する場合、測定作
業時間を大幅に短縮でき、測定作業の能率向上に
大きく寄与する。また、安定状態になつたとき自
動的にカツトオフ周波数を低く制御するので、ノ
イズ成分の除去比を大きくして高精度に物理量を
測定できる測定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明装置に適用する基
本原理を説明するために示したもので、第１図は
基本原理を説明する図、第２図は第１図の比較回
路の一具体例を示す構成図、第３図は第１図を説
明する動作波形図、第４図は比較回路の他の例を
示す構成図である。１……測定セル、２……載置テーブル、３……
被測定物、６……外部制御形フイルタ、７……
Ａ／Ｄ変換回路、８……表示部、９……比較回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１被測定物の物理量を測定し、この測定値をア
ナログ測定信号として取り出す測定装置におい
て、前記アナログ測定信号に含まれるノイズ成分
を除去するためにカツトオフ周波数を可変可能と
した外部制御形フイルタと、この外部制御形フイ
ルタの入力信号と出力信号とを比較しその差の信
号に比例したパルス信号に変換し、このパルス信
号を制御信号として用いて外部制御形フイルタの
カツトオフ周波数を連続的に可変するパルス信号
変換手段とを備え、前記外部制御形フイルタの出
力応答速度を可変することを特徴とする測定装
置。