JPH0628592A - 微分応答特性を有するセンサから出力される信号の処理装置 - Google Patents
微分応答特性を有するセンサから出力される信号の処理装置Info
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- JPH0628592A JPH0628592A JP3270236A JP27023691A JPH0628592A JP H0628592 A JPH0628592 A JP H0628592A JP 3270236 A JP3270236 A JP 3270236A JP 27023691 A JP27023691 A JP 27023691A JP H0628592 A JPH0628592 A JP H0628592A
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- G01R15/005—Circuits for altering the indicating characteristic, e.g. making it non-linear
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電界、磁界、電流、表面電荷又は他の微分変
数を測定するように構成されて微分応答特性を有するセ
ンサから、出力される電気信号を、元の形に再現して処
理する装置を提供することを目的とする。 【構成】 この信号処理は、上記電気信号の内の、低い
周波数ｆ1 より高い周波数スペクトルを有する部分の原
始状態の計算を含む。この処理装置は、上記周波数ｆ1
より高い周波数ｆ2からの上記信号を積分する積分手段2
0と、上記周波数ｆ1及びｆ2の間の上記信号を増幅して
積分する補正手段21とを備える。
数を測定するように構成されて微分応答特性を有するセ
ンサから、出力される電気信号を、元の形に再現して処
理する装置を提供することを目的とする。 【構成】 この信号処理は、上記電気信号の内の、低い
周波数ｆ1 より高い周波数スペクトルを有する部分の原
始状態の計算を含む。この処理装置は、上記周波数ｆ1
より高い周波数ｆ2からの上記信号を積分する積分手段2
0と、上記周波数ｆ1及びｆ2の間の上記信号を増幅して
積分する補正手段21とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広範囲の現象の分野に
おいて信号を測定する装置に関するものである。より詳
細に言えば、本発明は、核電磁インパルスセンサ（ＥＭ
Ｉ）、雷センサまたは電磁的適合性センサ（ＥＭＣ）か
ら出力される信号を処理する装置に関するものである。
これらのようなセンサは、電界、磁界、電流、または、
表面電荷の広帯域センサからなり、その周波数レスポン
スは約10〜100kHzから１GHz 以上の範囲にある。
おいて信号を測定する装置に関するものである。より詳
細に言えば、本発明は、核電磁インパルスセンサ（ＥＭ
Ｉ）、雷センサまたは電磁的適合性センサ（ＥＭＣ）か
ら出力される信号を処理する装置に関するものである。
これらのようなセンサは、電界、磁界、電流、または、
表面電荷の広帯域センサからなり、その周波数レスポン
スは約10〜100kHzから１GHz 以上の範囲にある。
【０００２】
【従来の技術】公知のように、これらのセンサは、受動
センサかまたは能動センサである。受動センサは、例え
ば、値50Ωの低インピーダンス負荷に接続されたセンサ
素子を使用する。センサと負荷との間の接続は、通常、
同じインピーダンスを有するケーブルによってなされ
る。受動センサの作動原理は、例えば、カール ボーム
(Carl Baum) 、エドワード ブリーン(Edward Breen)、
ジョセフ ギルズ(Joseph Gilles)、ジョン オネイル
(John O'Neill)、ゲリー ソワー(Gary Sower)による論
文「核源領域の内部及び外部の両方での電磁パルス測定
用センサ(Sensors for Electromagnetics Pulse Measur
ements both Inside and Away from Nuclear SourceReg
ions)」アイイーイーイー トランザクションズ オン
アンテナズ アンドプロパゲイション(IEEE Transact
ions on Antennas and Propagation) 、第ＡＰ−26巻、
第１号、1978年１月に記載されている。これらのような
受動センサは、測定すべき信号の実際の形状を得るため
に処理を必要とする微分応答特性を有する。この処理
は、センサから発生した信号を例えばＲＣセルによって
積分し、その積分した信号を積分器の等価インピーダン
スより高いインピーダンスを有する増幅器によって増幅
することからなる。受動センサの主な利点は、10GHz に
達することのある高周波数を通過させることである。ま
た、受動センサは製造が容易である。しかしながら、そ
のようなセンサの欠点は、その感度が低いことである。
センサかまたは能動センサである。受動センサは、例え
ば、値50Ωの低インピーダンス負荷に接続されたセンサ
素子を使用する。センサと負荷との間の接続は、通常、
同じインピーダンスを有するケーブルによってなされ
る。受動センサの作動原理は、例えば、カール ボーム
(Carl Baum) 、エドワード ブリーン(Edward Breen)、
ジョセフ ギルズ(Joseph Gilles)、ジョン オネイル
(John O'Neill)、ゲリー ソワー(Gary Sower)による論
文「核源領域の内部及び外部の両方での電磁パルス測定
用センサ(Sensors for Electromagnetics Pulse Measur
ements both Inside and Away from Nuclear SourceReg
ions)」アイイーイーイー トランザクションズ オン
アンテナズ アンドプロパゲイション(IEEE Transact
ions on Antennas and Propagation) 、第ＡＰ−26巻、
第１号、1978年１月に記載されている。これらのような
受動センサは、測定すべき信号の実際の形状を得るため
に処理を必要とする微分応答特性を有する。この処理
は、センサから発生した信号を例えばＲＣセルによって
積分し、その積分した信号を積分器の等価インピーダン
スより高いインピーダンスを有する増幅器によって増幅
することからなる。受動センサの主な利点は、10GHz に
達することのある高周波数を通過させることである。ま
た、受動センサは製造が容易である。しかしながら、そ
のようなセンサの欠点は、その感度が低いことである。
【０００３】それに反して、能動センサの電界測定感度
は受動センサの感度の100 倍であり、磁界測定感度は受
動センサの感度の3000倍である。この種の能動センサ
は、グレゴワール ユーミュリアン(Gregoire Eumuria
n)「メジャーシステムでのＥＭＰ測定のコンピュータ援
助制御(Computer-assistedControl of EMP Measurement
on Major Systems)」第６回電磁適合性シンポジウム紀
要(Proceedings of the 6th Symposium on Electromagn
etic Compatibility) チューリッヒ(Zurich)1985年に記
載されている。電界測定能動センサから発生する信号
は、極めて高いインピーダンス（１ＭΩ以上）の増幅器
によって処理され、磁界測定能動センサでは、この処理
は、磁気コアを備える高インピーダンスコイルによって
実施される。能動センサは、200 〜300MHzまでの使用に
適しているが、これらの値を越えて使用する場合は、そ
れらのの内部電子回路の製造が困難になる。その上、こ
の電子回路によってセンサが大きくなる。これは、周波
数の増大、従って、波長の減少に相反する。
は受動センサの感度の100 倍であり、磁界測定感度は受
動センサの感度の3000倍である。この種の能動センサ
は、グレゴワール ユーミュリアン(Gregoire Eumuria
n)「メジャーシステムでのＥＭＰ測定のコンピュータ援
助制御(Computer-assistedControl of EMP Measurement
on Major Systems)」第６回電磁適合性シンポジウム紀
要(Proceedings of the 6th Symposium on Electromagn
etic Compatibility) チューリッヒ(Zurich)1985年に記
載されている。電界測定能動センサから発生する信号
は、極めて高いインピーダンス（１ＭΩ以上）の増幅器
によって処理され、磁界測定能動センサでは、この処理
は、磁気コアを備える高インピーダンスコイルによって
実施される。能動センサは、200 〜300MHzまでの使用に
適しているが、これらの値を越えて使用する場合は、そ
れらのの内部電子回路の製造が困難になる。その上、こ
の電子回路によってセンサが大きくなる。これは、周波
数の増大、従って、波長の減少に相反する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、従来の装置の欠点を解決することである。さらに詳
しく言えば、本発明の第１の目的は、受動センサの通過
域を保持したまま、同時に、能動センサの感度に匹敵す
る感度を得ることができるように、特に電界、磁界、電
流または表面電荷を検出するための広域受動センサによ
って出力された情報を処理するための装置を提供するこ
とにある。本発明の第２の目的は、製造が容易であり、
そのノイズが低いこ上記した装置を提供することであ
る。
に、従来の装置の欠点を解決することである。さらに詳
しく言えば、本発明の第１の目的は、受動センサの通過
域を保持したまま、同時に、能動センサの感度に匹敵す
る感度を得ることができるように、特に電界、磁界、電
流または表面電荷を検出するための広域受動センサによ
って出力された情報を処理するための装置を提供するこ
とにある。本発明の第２の目的は、製造が容易であり、
そのノイズが低いこ上記した装置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これらの目的及び以下に
述べるその他の目的は、電界、磁界、電流、表面電荷又
は他の微分変数を測定するように構成された、微分応答
特性を有するセンサから出力される電気信号を処理する
装置であって、この処理は、上記電気信号の内の、低い
周波数ｆ1 より高い周波数スペクトルを有する部分の原
始状態の計算を含み、この装置は、上記周波数ｆ1 より
高い周波数ｆ2 からの上記信号の積分する積分手段と、
上記周波数ｆ1 とｆ2 との間の上記信号を増幅して積分
する補正手段とを備えることを特徴とする装置によっ
て、達成される。好ましくは、上記補正手段は、上記積
分手段の下流側に、上記積分手段に直列に設けられてい
る。好ましくは、上記補正手段の積分勾配は、上記積分
手段のそれに等しい。好ましくは、上記積分勾配は、−
６ｄＢ／オクターブの勾配である。好ましい実施態様に
よると、上記積分手段は、各々、少なくとも１つのＲＣ
セルによって構成されている。好ましくは、上記処理装
置は、また、カットオフ周波数ｆ0 がｆ1 より低い高域
フィルタを含む。好ましくは、上記高域フィルタの伝達
特性曲線の勾配は＋６ｄＢ／オクターブである。本発明
の好ましい実施態様によると、上記周波数ｆ1 は約100k
Hzであり、上記周波数ｆ2 は約10MHz である。好ましく
は、上記補正手段は、少なくとも１つの広域増幅器及び
／または少なくとも１つのトランジスタを備える。本発
明による装置は、好ましくは、電界、磁界、電流及び／
または表面電荷センサから出力された信号の処理に使用
される。本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を
参照して行う以下の実施例の説明から明らかになろう。
但し、これらの実施例は、本発明を何ら限定するもので
はない。
述べるその他の目的は、電界、磁界、電流、表面電荷又
は他の微分変数を測定するように構成された、微分応答
特性を有するセンサから出力される電気信号を処理する
装置であって、この処理は、上記電気信号の内の、低い
周波数ｆ1 より高い周波数スペクトルを有する部分の原
始状態の計算を含み、この装置は、上記周波数ｆ1 より
高い周波数ｆ2 からの上記信号の積分する積分手段と、
上記周波数ｆ1 とｆ2 との間の上記信号を増幅して積分
する補正手段とを備えることを特徴とする装置によっ
て、達成される。好ましくは、上記補正手段は、上記積
分手段の下流側に、上記積分手段に直列に設けられてい
る。好ましくは、上記補正手段の積分勾配は、上記積分
手段のそれに等しい。好ましくは、上記積分勾配は、−
６ｄＢ／オクターブの勾配である。好ましい実施態様に
よると、上記積分手段は、各々、少なくとも１つのＲＣ
セルによって構成されている。好ましくは、上記処理装
置は、また、カットオフ周波数ｆ0 がｆ1 より低い高域
フィルタを含む。好ましくは、上記高域フィルタの伝達
特性曲線の勾配は＋６ｄＢ／オクターブである。本発明
の好ましい実施態様によると、上記周波数ｆ1 は約100k
Hzであり、上記周波数ｆ2 は約10MHz である。好ましく
は、上記補正手段は、少なくとも１つの広域増幅器及び
／または少なくとも１つのトランジスタを備える。本発
明による装置は、好ましくは、電界、磁界、電流及び／
または表面電荷センサから出力された信号の処理に使用
される。本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を
参照して行う以下の実施例の説明から明らかになろう。
但し、これらの実施例は、本発明を何ら限定するもので
はない。
【０００６】
【実施例】図１は、公知の形式による積分器及び増幅器
に組み合わせた標準的な受動センサを図示したものであ
る。図示した例では、インピーダンスＲcを有するケー
ブル11を介して、同じインピーダンスを有する負荷12に
接続されたセンサ10を備える。このセンサ10は、特に、
電界、磁界、電流、表面電荷または微分性変数のセンサ
である。このセンサは、従って、測定値を得るために積
分しなければならない微分応答特性を有する。例えば、
電界センサの場合、負荷Ｒcの端子に出力される電圧
は、以下の通りである。 Ｖ＝ＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ （但し、上記式において、Ｒcは負荷インピーダンス、
Ａeqはセンサの等積面積、εoは10-9／36π、Ｅは電界
である） センサ10から出力される信号は、積分手段13によって積
分される。この積分手段13は、特に、Ｒ1 Ｃ1 セルで形
成される。積分を実行することによって、微分型センサ
10によって測定した信号の値を得ることができる。積分
された信号は、増幅器14に送られる。その入力インピー
ダンスは、積分器13より大きい（Ｒinput ≫Ｒ1）。増
幅器14の出力電圧Ｖs は、以下の関係式によって算出さ
れる。 Ｖs ＝｛ＧＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ｝×｛１／（１＋Ｒ1Ｃ1ｐ）｝ ≒｛ＧＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ｝×｛１／Ｒ1Ｃ1ｐ｝ ＝ＧＲcＡeqεoＥ／τ1 （但し、 τ1＝Ｒ1Ｃ1＝積分器13の時間定数 Ｇ＝増幅器14の利得) 磁界センサの場合、増幅器の出力電圧を示す関係式は、
以下の通りである。 Ｖs ＝ＧＡeqμ0 Ｈ／τ1 （但し、Ｈは磁界であり、μ＝４π×10-7である） 周波数ｆ1＝１／２πＲ1Ｃ1（但し、Ｒ1Ｃ1＝τ1であ
る）から積分を実施する。
に組み合わせた標準的な受動センサを図示したものであ
る。図示した例では、インピーダンスＲcを有するケー
ブル11を介して、同じインピーダンスを有する負荷12に
接続されたセンサ10を備える。このセンサ10は、特に、
電界、磁界、電流、表面電荷または微分性変数のセンサ
である。このセンサは、従って、測定値を得るために積
分しなければならない微分応答特性を有する。例えば、
電界センサの場合、負荷Ｒcの端子に出力される電圧
は、以下の通りである。 Ｖ＝ＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ （但し、上記式において、Ｒcは負荷インピーダンス、
Ａeqはセンサの等積面積、εoは10-9／36π、Ｅは電界
である） センサ10から出力される信号は、積分手段13によって積
分される。この積分手段13は、特に、Ｒ1 Ｃ1 セルで形
成される。積分を実行することによって、微分型センサ
10によって測定した信号の値を得ることができる。積分
された信号は、増幅器14に送られる。その入力インピー
ダンスは、積分器13より大きい（Ｒinput ≫Ｒ1）。増
幅器14の出力電圧Ｖs は、以下の関係式によって算出さ
れる。 Ｖs ＝｛ＧＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ｝×｛１／（１＋Ｒ1Ｃ1ｐ）｝ ≒｛ＧＲcＡeqεoｄＥ／ｄｔ｝×｛１／Ｒ1Ｃ1ｐ｝ ＝ＧＲcＡeqεoＥ／τ1 （但し、 τ1＝Ｒ1Ｃ1＝積分器13の時間定数 Ｇ＝増幅器14の利得) 磁界センサの場合、増幅器の出力電圧を示す関係式は、
以下の通りである。 Ｖs ＝ＧＡeqμ0 Ｈ／τ1 （但し、Ｈは磁界であり、μ＝４π×10-7である） 周波数ｆ1＝１／２πＲ1Ｃ1（但し、Ｒ1Ｃ1＝τ1であ
る）から積分を実施する。
【０００７】図２は、積分に及び補正モジュールに組み
合わせた標準的な受動センサを使用する、本発明による
好ましい１実施例を図示したものである。標準的な受動
センサ10は、インピーダンスＲc のケーブルを介して、
値Ｒc の負荷に接続されている。受けた信号は、積分手
段20及び補正手段21を具備する装置22によって処理され
る。積分手段20は、特に、低域型Ｒ2Ｃ2セルによって構
成されている。本発明の特徴の１つは、Ｒ2Ｃ2に等しい
時間定数τ2が、図１に示した公知例の時間定数τ1より
かなり小さいことである。従って、以下の式が成り立
つ。 ｆ2＝｛１／（２πＲ2Ｃ2）｝≫ｆ1 周波数ｆ1より大きい周波数ｆ2からの積分の結果、装置
の感度はｆ2／ｆ1 倍大きくなる。しかしながら、低いカ
ットオフ周波数は、ｆ1からｆ2になり、微分型センサ10
から発生される信号はもはや周波数ｆ1から積分されな
い。そのため、積分手段20に増幅器21が続いている。こ
の増幅器は、補正手段を構成し、特定の応答を有し、低
い周波数での応答の損失を補う。増幅器21はまた、積分
手段20の上流に配置することもできる。
合わせた標準的な受動センサを使用する、本発明による
好ましい１実施例を図示したものである。標準的な受動
センサ10は、インピーダンスＲc のケーブルを介して、
値Ｒc の負荷に接続されている。受けた信号は、積分手
段20及び補正手段21を具備する装置22によって処理され
る。積分手段20は、特に、低域型Ｒ2Ｃ2セルによって構
成されている。本発明の特徴の１つは、Ｒ2Ｃ2に等しい
時間定数τ2が、図１に示した公知例の時間定数τ1より
かなり小さいことである。従って、以下の式が成り立
つ。 ｆ2＝｛１／（２πＲ2Ｃ2）｝≫ｆ1 周波数ｆ1より大きい周波数ｆ2からの積分の結果、装置
の感度はｆ2／ｆ1 倍大きくなる。しかしながら、低いカ
ットオフ周波数は、ｆ1からｆ2になり、微分型センサ10
から発生される信号はもはや周波数ｆ1から積分されな
い。そのため、積分手段20に増幅器21が続いている。こ
の増幅器は、補正手段を構成し、特定の応答を有し、低
い周波数での応答の損失を補う。増幅器21はまた、積分
手段20の上流に配置することもできる。
【０００８】図３は、増幅器21の周波数応答を示したも
のである。増幅器21は、０からｆ1までは利得Ｇ・ｆ2／
ｆ1の平坦な応答を有し、ｆ1からｆ2までは−６ｄＢ／
オクターブの勾配を有し、ｆ2からは利得Ｇの平坦な応
答を有する。低い時間定数τ2を使用した積分と、それ
に続く、低い周波数の補正とからならこのシステムによ
って、低い周波数での応答を犠牲にすることなく、かな
りの利得を得ることができる。この利得は、従来技術の
型の積分τ1＝Ｒ1Ｃ1（図１）は、低い周波数で良好な
応答を得るために使用することができるが、その代わ
り、センサ信号をかなり消滅させる犠牲を払わねばなら
ない。一方、本発明で提案された方法では、センサから
の信号が消滅する要因をかなり減少させるが、その代わ
り、ノイズが少し大きくなる。それは、積分定数τ2が
低いので、積分器20からの出力信号の振幅はｆ2まで高
いままであるからである。従って、図２の装置の信号対
雑音比は、図１の装置より大きい。この僅かな増大は、
区域ｆ1−ｆ2での利得の増大によって生じるものであ
る。
のである。増幅器21は、０からｆ1までは利得Ｇ・ｆ2／
ｆ1の平坦な応答を有し、ｆ1からｆ2までは−６ｄＢ／
オクターブの勾配を有し、ｆ2からは利得Ｇの平坦な応
答を有する。低い時間定数τ2を使用した積分と、それ
に続く、低い周波数の補正とからならこのシステムによ
って、低い周波数での応答を犠牲にすることなく、かな
りの利得を得ることができる。この利得は、従来技術の
型の積分τ1＝Ｒ1Ｃ1（図１）は、低い周波数で良好な
応答を得るために使用することができるが、その代わ
り、センサ信号をかなり消滅させる犠牲を払わねばなら
ない。一方、本発明で提案された方法では、センサから
の信号が消滅する要因をかなり減少させるが、その代わ
り、ノイズが少し大きくなる。それは、積分定数τ2が
低いので、積分器20からの出力信号の振幅はｆ2まで高
いままであるからである。従って、図２の装置の信号対
雑音比は、図１の装置より大きい。この僅かな増大は、
区域ｆ1−ｆ2での利得の増大によって生じるものであ
る。
【０００９】以下の２つの実施例は、電界センサ及び磁
界センサの感度の利得を測定するためのものである。負
荷抵抗（Ｒc＝50Ω) に接続された面積Ａeq＝10-2ｍ2
の電界センサが、標準的な処理装置（図１）及び本発明
による装置（図２）で使用される。処理装置は、100kHz
から１GHz まで、平坦な応答を与えるべきである。標準
的な方法（図１）は、100kHz以下からセンサから発生す
る信号を積分することからなる。利得Ｇ＝１を有する増
幅器14の入力でノイズが約 100μＶeff である時、以下
の式が成り立つ。 Ｖs＝ＲcＡeqε0Ｅ／τc 但し、τc＝１／２πｆc 従って、ｆc＝100KHzでは、τc＝1.6 μｓ 従って、装置の出力でのノイズは、以下の通りである。 Ｅnoise ＝Ｖnoise ×τc／（ＲcＡeqε0 ） ＝100 ×10-6×1.6×10-6／（50×10-2×10-9／36π） ＝36Ｖeff／ｍ 本発明（図２）によると、センサから発生する信号は10
MHz から積分され、補正は、100kHzから10MHz で実施さ
れる。10MHz 〜１GHz 帯のノイズは変化せず、 100μＶ
effに等しい。100kHz〜10MHz 帯のノイズは、完全なフ
ィルタでは、以下の式。 100μＶeff(100kHz／１GHz)1/2 ＝１μＶeff に等しく、−６ｄＢ／オクターブの勾配を有するフィル
タ（第１次）では、 １μＶeff（π／２）1/2 ＝1.25μＶeff に等しい。このノイズは、 10MHz／100kHz＝100 の付加
利得で増幅される。従って、入力では、以下のようにな
る。 1.25 ×100 ＝125 μＶeff その入力での全ノイズは、以下の通りである。 （1002＋1252）1/2 ＝160 μＶeff 電界ノイズは、以下の通りである。 Ｅnoise ＝160 ×10-6×1.6×10-8／（50×10-2×10-9／36π） ＝0.58Ｖeff／ｍ 従って、ノイズは、36ｄＢ低下する。
界センサの感度の利得を測定するためのものである。負
荷抵抗（Ｒc＝50Ω) に接続された面積Ａeq＝10-2ｍ2
の電界センサが、標準的な処理装置（図１）及び本発明
による装置（図２）で使用される。処理装置は、100kHz
から１GHz まで、平坦な応答を与えるべきである。標準
的な方法（図１）は、100kHz以下からセンサから発生す
る信号を積分することからなる。利得Ｇ＝１を有する増
幅器14の入力でノイズが約 100μＶeff である時、以下
の式が成り立つ。 Ｖs＝ＲcＡeqε0Ｅ／τc 但し、τc＝１／２πｆc 従って、ｆc＝100KHzでは、τc＝1.6 μｓ 従って、装置の出力でのノイズは、以下の通りである。 Ｅnoise ＝Ｖnoise ×τc／（ＲcＡeqε0 ） ＝100 ×10-6×1.6×10-6／（50×10-2×10-9／36π） ＝36Ｖeff／ｍ 本発明（図２）によると、センサから発生する信号は10
MHz から積分され、補正は、100kHzから10MHz で実施さ
れる。10MHz 〜１GHz 帯のノイズは変化せず、 100μＶ
effに等しい。100kHz〜10MHz 帯のノイズは、完全なフ
ィルタでは、以下の式。 100μＶeff(100kHz／１GHz)1/2 ＝１μＶeff に等しく、−６ｄＢ／オクターブの勾配を有するフィル
タ（第１次）では、 １μＶeff（π／２）1/2 ＝1.25μＶeff に等しい。このノイズは、 10MHz／100kHz＝100 の付加
利得で増幅される。従って、入力では、以下のようにな
る。 1.25 ×100 ＝125 μＶeff その入力での全ノイズは、以下の通りである。 （1002＋1252）1/2 ＝160 μＶeff 電界ノイズは、以下の通りである。 Ｅnoise ＝160 ×10-6×1.6×10-8／（50×10-2×10-9／36π） ＝0.58Ｖeff／ｍ 従って、ノイズは、36ｄＢ低下する。
【００１０】別の実施例によると、等価面積Ａeq＝10-3
ｍ2 及びＲc＝50Ωを有する磁界センサを、標準的な装
置（図１）と組み合わせて、次に本発明による装置（図
２）と組み合わせて使用する。平坦な応答は、100kHzか
ら１GHz まで望まれる。標準的な方法（図１）は、100k
Hz以下からの微分型センサから発生する信号を積分す
る。増幅器14の単位利得としては、装置の出力電圧Ｖs
は以下の式に等しい。 Ｖs＝Ａeqμ0Ｈ／τc （但し、Ｖnoise ＝100 μ
Ｖeff ） ｆC ＝100kHz、τc ＝1.6 μｓでは、 Ｈnoise ＝Ｖnoise ×τc／ＲcＡeqμ0 ＝100 ×10-6×1.6×10-6／（４π×10-7×10-3） ＝127 ｍＡ／ｍ 本発明によると、積分は10MHz から実施され、補正は10
0kHz〜10MHzの範囲で実施される。入力が受ける全ノイ
ズは、160μＶeff である。 Ｈnoise ＝127ｍＡeff ×(160／100)×(1／100)＝２ｍＡeff／ｍ 電界センサと同じ感度の利得が得られる。
ｍ2 及びＲc＝50Ωを有する磁界センサを、標準的な装
置（図１）と組み合わせて、次に本発明による装置（図
２）と組み合わせて使用する。平坦な応答は、100kHzか
ら１GHz まで望まれる。標準的な方法（図１）は、100k
Hz以下からの微分型センサから発生する信号を積分す
る。増幅器14の単位利得としては、装置の出力電圧Ｖs
は以下の式に等しい。 Ｖs＝Ａeqμ0Ｈ／τc （但し、Ｖnoise ＝100 μ
Ｖeff ） ｆC ＝100kHz、τc ＝1.6 μｓでは、 Ｈnoise ＝Ｖnoise ×τc／ＲcＡeqμ0 ＝100 ×10-6×1.6×10-6／（４π×10-7×10-3） ＝127 ｍＡ／ｍ 本発明によると、積分は10MHz から実施され、補正は10
0kHz〜10MHzの範囲で実施される。入力が受ける全ノイ
ズは、160μＶeff である。 Ｈnoise ＝127ｍＡeff ×(160／100)×(1／100)＝２ｍＡeff／ｍ 電界センサと同じ感度の利得が得られる。
【００１１】図４は、本発明の他の実施例の周波数応答
を図示したものである。周波数区域０〜ｆ1は、本発明
による装置では使用されない。対照的に、その区域で
は、処理回路列に、カットオフ周波数ｆoの高域フィル
タを配置することによって制限されるノイズが生じる。
但し、ｆoはｆ1より低い。このようなフィルタは、積分
手段20（図２）の前または後に置くことができる。もし
くは、補正手段21の出力に置くことができる。図４の伝
達関数は、補正手段21と組み合わされた高域フィルタの
伝達関数である。また、積分手段20を考慮すると、その
伝達関数は、ｆ2を始点とする破線で図示した関数であ
る。上記の２つの実施例では、75kHz のカットオフ周波
数を有する高域フィルタを使用して、低い周波数のノイ
ズを 125μＶeff から125(25/100)1/2＝62.5μＶ
ef f （ｆ1−ｆ0 ＝ 100−75＝25kHz)にする。利得は2.6
dB である。図４に図示した伝達関数は、第１次高域フ
ィルタで得られる関数であるが、より高次のフィルタを
使用することももちろん可能である。
を図示したものである。周波数区域０〜ｆ1は、本発明
による装置では使用されない。対照的に、その区域で
は、処理回路列に、カットオフ周波数ｆoの高域フィル
タを配置することによって制限されるノイズが生じる。
但し、ｆoはｆ1より低い。このようなフィルタは、積分
手段20（図２）の前または後に置くことができる。もし
くは、補正手段21の出力に置くことができる。図４の伝
達関数は、補正手段21と組み合わされた高域フィルタの
伝達関数である。また、積分手段20を考慮すると、その
伝達関数は、ｆ2を始点とする破線で図示した関数であ
る。上記の２つの実施例では、75kHz のカットオフ周波
数を有する高域フィルタを使用して、低い周波数のノイ
ズを 125μＶeff から125(25/100)1/2＝62.5μＶ
ef f （ｆ1−ｆ0 ＝ 100−75＝25kHz)にする。利得は2.6
dB である。図４に図示した伝達関数は、第１次高域フ
ィルタで得られる関数であるが、より高次のフィルタを
使用することももちろん可能である。
【００１２】図５及び図６は各々、本発明による装置の
１実施例を図示したものである。図５は、本発明による
装置の第１の好ましい実施例を図示したものである。図
示した装置は、微分型センサ10から発生される信号の処
理回路列を構成している。セル20は、カットオフ周波数
ｆ2＝１／２πＲ2Ｃ2の積分器を構成している。セル20
の次には、セル20の等価インピーダンスよりかなり大き
い入力インピーダンスを有する増幅器50がある。増幅器
50の利得は、ｆ2／ｆ1より高い。増幅器50の出力に直列
接続されたコンデンサＣは、ｆ1以下の周波数通過域を
制限し、従って、さらに、ノイズを小さくするために使
用される。コンデンサＣの次には、以下の伝達関数のフ
ィルタＲ3Ｒ4Ｃ3が続く。 Ｔ（ｐ）＝Ｒ4(ｐ＋ω2)／(Ｒ3＋Ｒ4)(ｐ＋ω1) （但し、上記式において、 ω1＝１／｛（Ｒ3＋Ｒ4）Ｃ3｝＝２πｆ1 ω2＝１／Ｒ4Ｃ3＝２πｆ2 従って、フィルタのカットオフ周波数ｆ1及びｆ2は、別
々に調節できる。フィルタＲ3Ｒ4Ｃ3の次には、フィル
タの等価のインピーダンスより高い入力インピーダンス
を有する増幅器51がある。増幅器50及び51は、好ましく
は、広帯域増幅器であるが、他のいずれの種類の増幅器
も使用することができる。
１実施例を図示したものである。図５は、本発明による
装置の第１の好ましい実施例を図示したものである。図
示した装置は、微分型センサ10から発生される信号の処
理回路列を構成している。セル20は、カットオフ周波数
ｆ2＝１／２πＲ2Ｃ2の積分器を構成している。セル20
の次には、セル20の等価インピーダンスよりかなり大き
い入力インピーダンスを有する増幅器50がある。増幅器
50の利得は、ｆ2／ｆ1より高い。増幅器50の出力に直列
接続されたコンデンサＣは、ｆ1以下の周波数通過域を
制限し、従って、さらに、ノイズを小さくするために使
用される。コンデンサＣの次には、以下の伝達関数のフ
ィルタＲ3Ｒ4Ｃ3が続く。 Ｔ（ｐ）＝Ｒ4(ｐ＋ω2)／(Ｒ3＋Ｒ4)(ｐ＋ω1) （但し、上記式において、 ω1＝１／｛（Ｒ3＋Ｒ4）Ｃ3｝＝２πｆ1 ω2＝１／Ｒ4Ｃ3＝２πｆ2 従って、フィルタのカットオフ周波数ｆ1及びｆ2は、別
々に調節できる。フィルタＲ3Ｒ4Ｃ3の次には、フィル
タの等価のインピーダンスより高い入力インピーダンス
を有する増幅器51がある。増幅器50及び51は、好ましく
は、広帯域増幅器であるが、他のいずれの種類の増幅器
も使用することができる。
【００１３】図６は、本発明による装置の別の好ましい
実施例を図示したものである。図面を簡単にするため
に、トランジスタＴ1〜Ｔ3のバイアス抵抗は図示してい
ない。トランジスタＴ1及びＴ3は、共通コレクタ接続の
形に接続されており、従って、ホロワ機能（インピーダ
ンス整合）を果たす。補正手段は、トランジスタＴ2及
びネットワークＲ3Ｒ4Ｃ3によって構成されている。ト
ランジスタＴ2の利得は、以下の式１によって示され
る。 Ａv ＝｛（Ｒ3Ｒ4）／（Ｒ3＋Ｒ4）｝×（１／ＲE） ×［ｐ＋｛１／（Ｒ4Ｃ3）］ ÷［ｐ＋｛１／〔Ｃ3（Ｒ3＋Ｒ4) 〕｝］ ＝［（Ｒ3Ｒ4）／｛（Ｒ3＋Ｒ4）ＲE｝］ ×｛（ｐ＋ω2 ）／（ｐ＋ω1 ）｝ （但し、上記式において、 ω1＝１／｛Ｃ3（Ｒ3＋Ｒ4）｝ ω2＝１／（Ｒ4Ｃ3） ２つのコンデンサＣによって、帯域をｆ1以下に制限す
ることができ、従って、ノイズをさらに小さくすること
ができる。図５及び図６は、本発明の２つの好ましい実
施例を示したものであり、微分性センサから発生する信
号を処理するこの装置は、別の方法で製造することもで
きる。また、装置の伝達特性曲線は、より大きい勾配、
特に、−12dB／オクターブの勾配を有する。
実施例を図示したものである。図面を簡単にするため
に、トランジスタＴ1〜Ｔ3のバイアス抵抗は図示してい
ない。トランジスタＴ1及びＴ3は、共通コレクタ接続の
形に接続されており、従って、ホロワ機能（インピーダ
ンス整合）を果たす。補正手段は、トランジスタＴ2及
びネットワークＲ3Ｒ4Ｃ3によって構成されている。ト
ランジスタＴ2の利得は、以下の式１によって示され
る。 Ａv ＝｛（Ｒ3Ｒ4）／（Ｒ3＋Ｒ4）｝×（１／ＲE） ×［ｐ＋｛１／（Ｒ4Ｃ3）］ ÷［ｐ＋｛１／〔Ｃ3（Ｒ3＋Ｒ4) 〕｝］ ＝［（Ｒ3Ｒ4）／｛（Ｒ3＋Ｒ4）ＲE｝］ ×｛（ｐ＋ω2 ）／（ｐ＋ω1 ）｝ （但し、上記式において、 ω1＝１／｛Ｃ3（Ｒ3＋Ｒ4）｝ ω2＝１／（Ｒ4Ｃ3） ２つのコンデンサＣによって、帯域をｆ1以下に制限す
ることができ、従って、ノイズをさらに小さくすること
ができる。図５及び図６は、本発明の２つの好ましい実
施例を示したものであり、微分性センサから発生する信
号を処理するこの装置は、別の方法で製造することもで
きる。また、装置の伝達特性曲線は、より大きい勾配、
特に、−12dB／オクターブの勾配を有する。
【図１】公知の形式による、積分器及び増幅器と組み合
わせた標準的な受動センサを図示したものである。
わせた標準的な受動センサを図示したものである。
【図２】積分器及び補正モジュールと組み合わせた標準
的な受動センサを使用する、本発明の好ましい実施例を
図示したものである。
的な受動センサを使用する、本発明の好ましい実施例を
図示したものである。
【図３】図２の補正モジュールの周波数応答を図示した
ものである。
ものである。
【図４】本発明の別の実施例の伝達特性曲線を図示した
ものである。
ものである。
【図５】本発明による装置の１実施例を図示したもので
ある。
ある。
【図６】本発明による装置の１実施例を図示したもので
ある。
ある。
10 微分型センサ 11 ケーブル 12 負荷 13 積分器 14 増幅器 20 積分手段 21 補正手段 50、51 増幅器
Claims (13)
- 【請求項１】電界、磁界、電流、表面電荷又は他の微分
変数を測定するように構成された、微分応答特性を有す
るセンサから出力される電気信号を処理する装置であっ
て、この処理は、上記電気信号の内の、低い周波数ｆ1
より高い周波数スペクトルを有する部分の原始状態の計
算を含み、この装置は、 上記周波数ｆ1 より高い周波数ｆ2 からの上記信号の積
分する積分手段と、 上記周波数ｆ1 とｆ2 との間の上記信号を増幅して積分
する補正手段とを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項２】上記補正手段は、上記積分手段の下流側
に、上記積分手段に直列に設けられていることを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】上記補正手段は、上記積分手段の積分勾配
に等しい積分勾配を有することを特徴とする請求項１に
記載の装置。 - 【請求項４】上記補正手段は、上記積分手段の積分勾配
に等しい積分勾配を有することを特徴とする請求項２に
記載の装置。 - 【請求項５】上記積分勾配は、−６dB／オクターブの勾
配であることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】上記積分手段は、各々、少なくとも１つの
ＲＣセルによって構成されていることを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項７】カットオフ周波数ｆ0 が上記周波数ｆ1 よ
り低い高域フィルタを備えることを特徴とする請求項１
に記載の装置。 - 【請求項８】上記高域フィルタの伝達特性曲線の勾配が
＋６dB／オクターブであることを特徴とする請求項７に
記載の装置。 - 【請求項９】上記センサは、受動センサであることを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項10】上記周波数ｆ1 が約100kHzであり、上記周
波数ｆ2 が約10MHzであることを特徴とする請求項１に
記載の装置。 - 【請求項11】上記補正手段は、少なくとも１つの広域増
幅器及び／または少なくとも１つのトランジスタを備え
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項12】上記補正手段は、少なくとも１つの広域増
幅器及び／または少なくとも１つのトランジスタを備え
ることを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項13】電界、磁界、電流及び／または表面電荷セ
ンサから発生する信号の処理への請求項１〜12のいずれ
か１項に記載の装置の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9011679 | 1990-09-21 | ||
| FR9011679A FR2667158B1 (fr) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Dispositif de traitement d'un signal provenant d'un capteur ayant une reponse du type derivatif. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628592A true JPH0628592A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=9400528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270236A Withdrawn JPH0628592A (ja) | 1990-09-21 | 1991-09-21 | 微分応答特性を有するセンサから出力される信号の処理装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5245278A (ja) |
| EP (1) | EP0477087A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0628592A (ja) |
| CA (1) | CA2051882A1 (ja) |
| FR (1) | FR2667158B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017009606A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 音羽電機工業株式会社 | 大気電界検出装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566452A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-19 | Canon Inc | 防振機能付カメラ |
| FR2698172B1 (fr) * | 1992-11-19 | 1994-12-16 | Thomson Csf | Capteurs électromagnétiques semi-actifs à fonction de transfert distribuée. |
| WO1998029848A1 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-09 | Kim Man Chun | Electromagnetic wave warning system |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3628129A (en) * | 1970-10-01 | 1971-12-14 | Gen Electric | Process controller including a rate circuit responsive solely to process variable signal changes |
| US3812383A (en) * | 1972-07-20 | 1974-05-21 | Rca Corp | High speed signal following circuit |
| GB1475517A (en) * | 1974-06-27 | 1977-06-01 | British Steel Corp | Detection of surface defects in elongate metallic members |
| US4180706A (en) * | 1976-04-30 | 1979-12-25 | Bang & Olufsen A/S | Loudspeaker motional feedback system |
| FR2352304A1 (fr) * | 1976-05-17 | 1977-12-16 | Aerospatiale | Procede de detection d'un champ electromagnetique variable et dispositif mettant en oeuvre ledit procede |
| US4295006A (en) * | 1978-04-24 | 1981-10-13 | Victor Company Of Japan, Limited | Speaker system |
| US4210866A (en) * | 1978-05-08 | 1980-07-01 | Magnaflux Corporation | Linearizing circuit for a non-destructive testing instrument having a digital display |
| US4221995A (en) * | 1978-07-24 | 1980-09-09 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Linear motor drive system for continuous-path closed-loop position control of an object |
| US4243840A (en) * | 1978-12-22 | 1981-01-06 | Teledyne Industries, Inc. | Loudspeaker system |
| GB2044459B (en) * | 1979-03-16 | 1983-10-26 | British Gas Corp | Velocity correction arrangement for non-destructive testing apparatus |
| US4423289A (en) * | 1979-06-28 | 1983-12-27 | National Research Development Corporation | Signal processing systems |
| US4511978A (en) * | 1981-06-30 | 1985-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for determining a parameter signal for a voltage-fed load |
| GB2153173B (en) * | 1984-01-19 | 1987-09-30 | Marconi Co Ltd | High-frequency pre-distortion circuit for power amplifiers |
-
1990
- 1990-09-21 FR FR9011679A patent/FR2667158B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-09-13 US US07/759,423 patent/US5245278A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-17 EP EP91402466A patent/EP0477087A1/fr not_active Withdrawn
- 1991-09-19 CA CA002051882A patent/CA2051882A1/fr not_active Abandoned
- 1991-09-21 JP JP3270236A patent/JPH0628592A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017009606A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | 音羽電機工業株式会社 | 大気電界検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2667158B1 (fr) | 1993-01-22 |
| CA2051882A1 (fr) | 1992-03-22 |
| US5245278A (en) | 1993-09-14 |
| EP0477087A1 (fr) | 1992-03-25 |
| FR2667158A1 (fr) | 1992-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |