JPH063465B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH063465B2
JPH063465B2 JP60007175A JP717585A JPH063465B2 JP H063465 B2 JPH063465 B2 JP H063465B2 JP 60007175 A JP60007175 A JP 60007175A JP 717585 A JP717585 A JP 717585A JP H063465 B2 JPH063465 B2 JP H063465B2
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gain
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崇夫 藤田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、マルチプレクサを介して選択的にアンプに取
り込まれた複数のアナログ測定電圧を増幅して積分形の
A/D変換器に加え、デジタル信号に変換するように構
成された信号処理装置に関するものである。
(従来の技術) 第2図は、従来のこのような信号処理装置の一例を要部
を示す構成構成図であり、記録計の例を示している。第
2図において、H,Lは熱電対や直流電圧などの入力端
子であり、H端子は抵抗R1およびスイッチSW1を介し
てアンプ1に接続され、L端子は共通電位点に接続され
ている。2は熱電対の冷接点温度を補償するための温度
信号を出力する温度センサであり、その出力端子はスイ
ッチSW2を介してアンプ1に接続されている。このよ
うな温度センサ2としては、例えばトランジスタのVbe
の温度変化を利用したものが用いられる。Rtは3端子
A,B,bを有する測温抵抗体であり、端子Aには基準
電流を加える定電流源3が接続され、端子bは抵抗R2
を介して共通電位点に接続されている。4は測温抵抗体
Rtの端子A,B間の電位差に基づいて抵抗値(Ω)を
温度値(℃)に変換する信号変換回路であり、その出力
端子スイッチSW3を介してアンプ1に接続されている
SW4は共通電位点をアンプ1に接続するためのスイッ
チである。これらスイッチSW1〜SW4はアンプ1の入
力を切り換えるマルチプレクサを構成している。アンプ
1の出力は抵抗R3および加算器5を介して例えば積分
形のA/D変換器6に加えられ、デジタル信号に変換さ
れる。7は正極性の基準電圧を出力する基準電圧源であ
り、8は負極性の基準電圧を出力する基準電圧源であ
る。基準電圧源7の出力電圧はA/D変換器6の積分器
の放電電流を設定する基準としてA/D変換器6に加え
られるとともに、基準電圧源8の出力電圧の基準として
基準電圧源8に加えられている。基準電圧源8の出力電
圧は抵抗R4および加算器5を介してA/D変換器6に
加えられ、A/D変換器6を電圧零を中心とする正極性
および負極性の電圧に対応させるためのオフセット電流
を設定する基準として用いられている。A/D変換器6
で変換されたデジタル信号は、フォトカプラなどの信号
絶縁回路9を介してマイクロプロセッサやデジタル回路
などで構成された演算回路10に加えられる。演算回路10
は、例えばSW4をオンにした状態でのA/D変換器6
のデジタル信号出力を基準にした測定結果に対するソフ
トウェアによる自動零点補償や熱電対の出力電圧の温度
信号への変換,測定信号に対するリニヤライズなどの必
要な演算処理を行う。このようにして演算された結果
は、図示しない記録部に加えられて記録される。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、このような従来の構成によれば、A/D変換器
6のスパンを基準電圧源7,8の出力電圧に従って設定
しているために、これら基準電圧源7,8を含む周辺回
路を長期間にわたって高精度、高安定度を保たなければ
ならず、回路構成が複雑になるとともに高価な回路部品
を用いなければならないことからコストが高くなるとい
う欠点がある。
本発明は、このような点に着目したものであって、その
目的は、比較的簡単な回路構成で精度の高い測定が行え
る信号処理装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) このような目的を達成する本発明は、マルチプレクサを
介して選択的にアンプに取り込まれた複数のアナログ測
定電圧Vを増幅して積分形のA/D変換器に加え、デ
ジタル信号に変換するように構成された信号処理装置に
おいて、複数のアナログ測定電圧Vのそれぞれの測定
を1測定周期とする各測定周期毎に共通電位点の電圧V
およびA/D変換器のフルスパンに対応した既知の基
準電圧Vをマルチプレクサを介して選択的にアンプに
加え、アンプのゲインを第1のゲインG1に設定してV
,Vを測定することにより測定結果V(G1),V
(G1)を求めるとともに第2のゲインG2に設定して
,Vを測定することにより測定結果V(G2),V
(G2)を求め、これら測定結果および既知の基準電圧V
に基づいて、 V=[{V(G2)−V(G2)}/ {V(G1)−V(G1)}]V で表わされる演算を行うことを特徴とする。
(実施例) 以下、図面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例の要部を示す構成説明図で
あり、第2図と同一部分には同一符号を付けている。第
1図において、測温抵抗体Rtの端子Aは抵抗R5を介
して電圧−Vが加えられる端子11に接続されるとともに
抵抗R6およびスイッチSW5を介してアンプ1に接続さ
れ、端子Bは抵抗R7およびスイッチSW6を介してアン
プ1に接続され、端子bは抵抗Rを介して共通電位点
に接続されるとともに抵抗R8およびスイッチSW7を介
してアンプ1に接続されている。ここで、抵抗Rとし
ては、抵抗値が既知で測定物理量による抵抗値の変化が
少ない安定度の高い抵抗体を用いるようにする。また、
アンプ1には、スイッチSW8を介してA/D変換器6
のフルスパン入力に対応した基準電圧Vを発生する基
準電圧源12が接続されている。A/D変換器6には従来
の基準電圧源7の代わりに電圧+Vが加えられる端子13
が接続され、加算器5には従来の基準電圧源8の代わり
に切換スイッチSW9および抵抗R9,R10を介して電圧
−Vが加えられる端子14が接続されている。ここで、ス
イッチSW1〜SW8はマルチプレクサを構成している。
このように構成された装置の動作について説明する。
まず、直流電圧および熱電対の出力電圧Vの測定にあ
たっては、アンプ1のゲインを第1のゲインG1(例え
ば1)に設定した状態でスイッチSW4およびSW8を順
次選択的にオンにして共通電位点の電圧Vおよび基準
電圧源12の出力電圧Vを測定するとともに、アンプ1
のゲインを直流電圧および熱電対の出力電圧Vの測定
に必要な第2のゲインG2に設定した状態でスイッチS
1およびSW4を順次選択的にオンにして直流電圧また
は熱電対の出力電圧Vおよびアンプ1のオフセットを
補償するための共通電位点の電圧Vを測定し、これら
各測定結果V(G1),V(G1),V(G
2),V(G2)を演算回路10に格納する。そして、
演算回路10において、これら各測定結果V(G1),
(G1),V(G2),V(G2)および既知
の基準電圧源12の出力電圧値Vに基づいて第(1)式で
示すような演算を行う。
=[{V(G2)−V(G2)}/ {V(G1)−V(G1)}]V (1) このように構成することにより、基準電圧源12以外の各
回路は、これら4カ所の電圧を測定する期間においての
み特性が変化しなければよく、比較的簡単な回路構成と
することができ、回路部品も安価なものを用いることが
できることからコストの低減も図れる。
また、熱電対の冷接点温度を補償するための温度センサ
2の出力電圧Vの測定にあたっては、前述と同様にア
ンプ1のゲインを1にしてV(G1),V(G1)
を測定するとともに、アンプ1のゲインを温度センサ2
の出力電圧の測定に必要なゲインGに設定した状態でス
イッチSW2およびSW4を順次選択的にオンにして温度
センサ2の出力電圧Vおよびアンプ1のオフセットを
補償するための共通電位点の電圧Vを測定し、これら
各測定結果V(G1),V(G1),V(G
2),V(G2)を演算回路10に格納する。そして、
演算回路10はこれら各測定結果V(G1),V(G
1),V(G2),V(G2)および既知の基準電
圧源12の出力電圧値Vに基づいて第(2)式で示すよう
な演算を行う。
=[{V(G2)−V(G2)}/ {V(G1)−V(G1)}]V (2) さらに演算回路10は、このようにして演算された電圧V
を温度信号(℃)に変換する。
次に、測温抵抗体Rによる温度測定について説明す
る。測温抵抗体Rには、端子11から一定の電圧−Vを
加える。この状態で、アンプ1のゲインを一定に保ちな
がらスイッチSW5,SW6,SW7,SW4を順次選択的
にオンにし、測温抵抗体Rの各端子A,B,bの電圧
,V,Vおよび共通電位点の電圧Vを測定し
てこれら各測定結果V,V,V,Vを演算回路
10に格納する。そして、演算回路10において、これら各
測定結果V,V,V,Vおよび既知の抵抗値R
に基づいて第(3)式で示すような演算を行う。
=[{V+V−2V}/{V−V }]R (3) そしてさらに、演算回路10は、このようにして演算され
た抵抗値R(Ω)を温度信号(℃)に変換する。
このように構成することにより、従来の測温抵抗体R
を用いた温度測定装置に必要であった測温抵抗体R
基準電流を加えるための定電流源および測温抵抗体R
の端子A,B間の電位差に基づいて抵抗値(Ω)を温度
値(℃)に変換する信号変換回路は不要になり、回路構
成が比較的簡単になるとともに、長期間にわたって高精
度,高安定度が必要な回路部品も少なくてよく、コスト
の低減を図ることができる。
ところで、第1図の構成において、測温抵抗体の抵抗値
測定動作時の測定電圧V,V,V,Vに関連し
たアンプ1の出力は、零から正極性の範囲のみになる。
これは、A/D変換器6がフルスパンで正,負の両極性
の範囲のアナログ入力信号をデジタル信号に変換できる
ように構成されている場合、1/2の分解能で変換するこ
とになってしまう。そこで、第1図の装置では、切換ス
イッチSW9により抵抗R9またはR10を選択的に加算器
5に接続してA/D変換器6に加えるオフセット量を変
えるようにしている。すなわち、例えば抵抗R9を接続
した場合にはA/D変換器6はフルスパンで零を中心に
して正,負両極性の範囲のアナログ入力信号をデジタル
信号に変換することができ、例えば抵抗R10を接続した
場合にはA/D変換器6はフルスパンで零から正極性の
範囲のアナログ入力信号をデジタル信号に変換できて、
分解能を高めることができる。
なお、上記実施例では、変換抵抗体として温度を測定物
理量とする測温抵抗体を用いる例を示したが、圧力や歪
に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗体などであっても
よく、これら変換抵抗体よりなる測定系統を複数設けて
おいてマルチプレクサで切り換えるようにしてもよい。
また、上記実施例では、信号処理装置を記録計に組み込
んだ例について説明したが、データロガーなどにも組み
込むことができるものである。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な回
路構成で精度の高い測定が行える信号処理装置が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を用いた記録計の要部を示す
構成説明図、第2図は従来の信号処理装置を用いた記録
計の一例の要部を示す構成構成図である。 1…アンプ、2…温度センサ、5…加算器、6…A/D
変換器、9…信号絶縁回路、10…演算回路、12…基準電
圧源、R…測温抵抗体、R…基準抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マルチプレクサを介して選択的にアンプに
    取り込まれた複数のアナログ測定電圧Vを増幅して積
    分形のA/D変換器に加え、デジタル信号に変換するよ
    うに構成された信号処理装置において、複数のアナログ
    測定電圧Vのそれぞれの測定を1測定周期とする各測
    定周期毎に共通電位点の電圧VおよびA/D変換器の
    フルスパンに対応した既知の基準電圧Vをマルチプレ
    クサを介して選択的にアンプに加え、アンプのゲインを
    第1のゲインG1に設定してV,Vを測定すること
    により測定結果V(G1),V(G1)を求めるとともに第
    2のゲインG2に設定してV,Vを測定することに
    より測定結果V(G2),V(G2)を求め、これら測定結
    果および既知の基準電圧Vに基づいて、 V=[{V(G2)−V(G2)}/{V (G1)−V(G1)}]V で表わされる演算を行うことを特徴とする信号処理装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004245851A (ja) * 2004-05-17 2004-09-02 Shimadzu Corp 検出信号処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5750783Y2 (ja) * 1977-07-25 1982-11-06
JPS5632211U (ja) * 1979-08-18 1981-03-30
JPS5645756U (ja) * 1979-09-19 1981-04-24

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JP2004245851A (ja) * 2004-05-17 2004-09-02 Shimadzu Corp 検出信号処理装置

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