JPS58172776A - 対数変換回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は対数変換回路に関し、特に増幅度を自動的に切
替えると共に対数化信号にそのときの増幅度に対応した
所定値を付加することにより、そのレベルが広範囲に変
化する信号でも容易に対数変換し得るようにしたもので
ある。

従来、変化範囲が広い電流や電圧を対数信号に変換して
計測しようとする場合、例えば環境七二りやサーベイメ
ータにおける電離箱の出力電流のように変化範囲が例え
ば１ｇ−ＩＢアンペアから１０−１アンペア付近に亘る
ような電流を計測対象とする場合には、これら電流や電
圧を増幅する回路に所定の増幅度切替手段を設けておき
、そのときの電流や電圧のレベルに応じて手動で増幅度
を切替え、その出力を対数化するようにしている。

しかしながらこのような方法では、瞬時のレベル変化に
的確に対応することはできず、また長期間に亘って無人
で計測を行なうというようなこともできない。

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、入力レベルに応
じて増幅度を自動的に切替えると共に対数化信号にその
ときの増幅度に対応した所定−を付加することによって
広範囲に変化する信号でも自動的に対数変換し得るよう
にした対数変換回路を提供することにある。

すなわち、本発明は、増幅手段と、前記増幅手段の出力
信号を対数信号に変換する変換手段とＩＩｌ［変換手段
の出力に前記増幅手段の増幅度に対応した所定値を加算
する加算手段と、レンジ制御手段を有し、該制御手段は
前記増幅手段の出力が所定のＩＪ値を上回ったときまた
は所定の閾値を下囲ったとき、前記増幅度が１段階小さ
くまたは大きくなるように且つ前記変換手段の出力に当
該変更後の増幅度に対応した所定値が加算されるように
前記増幅手段および加算手段を制御することを特徴とす
るものである。

以下、図面をき照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明対数変換回路を用いた電離箱式放射１ｉ
ｌＩ１１１定器のブロックｌＩ成を示し、ここに／は電
１ｌＩｌｉであり、入来する放射線の線量に応じ、微少
な電流信号Ｓ／を発生する。コは前置増一部であり、レ
ンジ信号発生部３から供給されるレンジ信号Ｓコに応じ
て信号Ｓ／を所定の大きさに増幅し信号Ｓ３を発生する
。亭は主増幅部であり、信号８Ｊをさらに増幅して信号
Ｓａを発生する。！は対数増幅部であり、信号ｓｅを対
数化し、これに信号８コに応じた所定値を加えて対数信
号Ｓ！を発生する０この対数４ｄ４ｊ８！をアナログ表
示部≦および記録部７に供給して放射線強度の対数表示
および記録を行なう。

レンジ信号発生部３の詳細を第１図に示す。ここに３／
は増幅器であり、信号８４１を増幅する。その出力信号
Ｓ　１１を上限コンパレータｎおよび下限コンパレータ
３３に供給する。直列接続した抵抗３ヂ、　３１および
３ｔに定電圧ｖＢを供給し、抵抗評と抵抗３Ｓとの接続
点の定電圧Ｖｐを上限コンパレータＪ２に、また、抵抗
３ｊと抵抗３ごとの接続点の定電圧Ｖｌ。

を下限コンパレータ３３に供給してそれぞれの閾値とす
る。上限コンパレータｎの出力信号Ｓ３コをナンド回路
ｎ１ノア回路３１および胛に供給し、下限コンパレータ
３３の出力信号ｓｊＪをナンド回路ｎ１ノア回路即およ
び釘に供給する。ナンド回路Ｉの出力信号Ｓ　Ｊ＆　ｔ
−拳安定マルチバイブレータ（以下塵と称する）ρに供
給し、その出力信号Ｓ／コを抵抗４ＩＪｍおよびコンデ
ンサ舗から成るａｌｔ１１１回路Ｑに供給する。遅社回
路Ｑの出力信号Ｓ　３３をＪ−に７リツプフロツプ（以
下ＦＦと称する）　＃Ｓおよび６のクロックパルス入力
端子Ｃにそれぞれ供給する。

ノア回路３１の出力信１８７７　ｆｔＦＦヂｊのＪ端子
に、また、ノア回路憎の出力信号ｓｊ７をＦＮｊのに端
子に供給する。ノア回路ｎの出力信号Ｓ　３１をＦＦ％
のＪ端子に、また、ノア回路ヂ／の出力信号ＢｎをＦＦ
４のに端子に供給する。ＦＦ＃ｊの端子Ｑの出力信号Ｓ
にをノア回路＃１押および４Ｉ／に供給する。ＦＦｖ３
の端子互の出力信号Ｓダ／をノア回路〃に供給する。Ｆ
ＦＮの端子Ｑの出力信号８侵をノア回路−に供給する。

ＦＭの端子Ｑの出力信号Ｓ　ＩＪをノア回路ｆｆ、　ｌ
ｒお部ｊ　Ｉｊ’＆筒％肩ＩＧＮにそれぞわ供給する。

第３図を参照してこのレンジ信号発生部３の動作の概略
を説明する。まず初期化によりレンジ信号発生部３から
前置増幅部λヘレンジ信号ＳコＡが供給され、その増幅
率が最大になっているとする。

この状態から電離箱ｌの出力電流８１が第３図に示すよ
うに増加していったとすると、フンパレータ３２および
３３に供給される信号Ｓ　７／も第３図に示すように増
加する。この信号８　Ｊ／が上限コンパレータ３２のＩ
Ｉ　１ｌｌｉ　ＶＰを超えると、その時点Ｐでレンジ信
号はＳＪＢとなる。これにより、前置増幅部コの増幅率
が一段低い中間の値となり、信号Ｓ／が同じ籠でも信号
８３／の値は１段小さくなる。この状態から更に電流信
号Ｓ／が増大して行き、時点Ｑで信号Ｓ　３／が再び上
限コンパレータ３ノの陶錬Ｖｐを超えると、レンジ信号
はＳＪＣとなる。この結果、前置増一部コの増幅率は最
小となり、信号８／が同じ値であっても信号Ｓ　Ｊ／は
さらに小さくなる。

信ｖＳｌが減少して行く場合の動作は丁度反対になる。

例えば、レンジ信号がＳＪＣとなった時点Ｑの後さらに
増加していた電離箱／の出力信号８／が、時点Ｒから減
少し始めたとすると、これにつれて信号８１／も減少す
る。そしてこの信号８　Ｊ／の値が下限コンパレータＪ
３のｉｌ　ｉｌ！［ＶＬより低下した時点ｓｒ′＜ｘ信
号４１　ＳＪＢ　＆な１６）’、、）　：＋７）状態７
らさらに信号Ｓ／が減少して信号８　Ｊ／が下限コンパ
レータ３３の閾値■Ｌを再び下回ると、レベル信号は８
２人となり、最初の増幅率（最大）に戻る。このレンジ
切替動作は電離箱ｌから供給される電流信＠Ｓｌの増減
に応じて自動的に行なわれる。

第＃図を参照し、このレンジ信号発生部Ｊの動作を詳述
する０ここでは、コンパレータｎ　オＪ：　Ｕ３３の出
力信号８３２およびｇ　７７は、常時は「ｌ」、入力信
号ＳＪ／が閾値ＶＰを超えたとき、または閾値ＶＬを下
回ったときｒＯＪとなるものとし、また、Ｆトｊおよび
６は前述のとおり初期状態で、それぞれのＱ出力、すな
わち８％およびＳ４１．２がｌｉＪになっているものと
する。この状態ではノア回路稈の出力のみがｒｌＪｓす
なわちレンジ信号ＳＪＡがこの回路３から送出されてい
る。この状態から、前述したと同様入力信号Ｓ／が増加
し、時点Ｐで上限コンパレータＪ２の＠ｔＭＶｐを超え
たとすると、このとき上限コンパレータ３２の出力信号
８３２は［Ｏｊとなる。この結果、ノア回路Ｉの入力８
１２およびＳ即が共にｒ　Ｏ，、、，４，となり、その
出力信号ｓｎが「／」となる。またナンド回路Ｉは、こ
の時点Ｐで入力信号の一方のＳ　ｎが「Ｏ」になること
によりその出力５３４１が「／」になる。これによりＭ
Ｍｌノは所定期間ｒ／Ｊとなるパルス信号Ｓ　Ｉ２を発
生する。このパルス信号Ｓ　／Ｊは遅延回路釘により遅
延され、このａ！延倍信号Ｓ３５ＦＦ釘およびたのクロ
ック端子℃に供給される。前述したように、この時点Ｐ
においてＦＦ４Ｉ４はそのＪ端子入力Ｓ３１が「ｌ」と
なっており、このクロック人力Ｓ　７１の立上り時に反
転し、そのｑ出力、すなわちＳＦ３が「０」となる。こ
の結果両人力Ｓ幇および６釘が共に「Ｏ」となったノア
回路ｑの出力が「ｌ」となり、逆にノア回路鐸の出力が
「０」、すなわちレンジ信号はＳＪＢとなる。

この状１でさらに信号８／が増加したとすると、信号８
　Ｊ／が再ひｉｌ　ｌ１ｋＶＰを越えた時点Ｑでその出
力信号８３２は「Ｏ」となる。このときＦ’ＦＮのＱ出
力は「０」であるから、ノア回路ｙはその入力が共に「
Ｏ」、従って、その出力Ｓ３≦がｒ／Ｊとなり、これが
ＦＦ＄ｊのＪ端子に供給される＠そして時点Ｐのときの
ＦＦｌＩ４と同様に、ＦＦ１ｊはクロック信号８３５の
Ｖち−Ｅがりに同期して反転し、ζ出力８ダ／が「Ｏ」
になる。ＦＦＮではすでに４出力Ｓ釘が［０」となって
おり、ノア回路舅の出力が「／」、ノア回路ｑの出力が
「Ｏ」、すなわち、この時点からレンジ信号はＳＪＣと
なる。

信号Ｓ／が減少して行く場合は次のように動作する。す
なわち、前述したと同様に時点Ｒから信号８／が減少し
、これに伴って減少して行った信号Ｂ　Ｊ／が下限コン
パレータ３３の閾値ＶＩ、を下回ったとすると、この時
点Ｓでその出力Ｓ　ｎが「Ｏ」となる。従って、この信
号Ｓ　３３およびこの時点で「０」となっている信号Ｓ
釘を入力としているノア回路Ｖの出力Ｓｊ７が「／」と
なり、ＦＦ＃３はり冒ツク信号Ｓ　３３の立ち上がりで
反転し、Ｑ端子の出力Ｓ都が「Ｏｊになる。このときＦ
Ｆ＃４では互出力８［が「０」になっており、これら入
力ｓｖおよびＳヂ３が共に「Ｏ」となるノア回路ｑの出
力が［／Ｊ、すなわちレンジ信号はＳＪＢに戻る。

コノ状態から更に信号Ｓ／が減少し、これに伴って減少
した信号Ｓ　３／が再び下限コンパレータｎのＷ値ＭＬ
を下回ったとすると、この時点Ｔにおいて下限コンパレ
ータ３３の出力信号Ｓ　３３がｒＯＪとなる。このため
、この信号８７７およびこの時点で「Ｏ」となっている
信号Ｂｕを入力とするノア回路ヂ／の出力Ｓｊ９が「／
」となり、これをに入力とするＦＦＮはクロック信号Ｓ
　３３の立ち上がり時点で反転し、Ｑ端子の出力信号Ｓ
ｐが「Ｏ」になる〇このときＦＮ３ではＱ出力５４Ｉ０
がｒ□Ｊであり、これら人力Ｓダ２および８００が共に
「Ｏ」となるノア回路〃の出力が「／」、すなわちレン
ジ信号はＳコＡに戻る。

前置増幅部コの構成例を第１図に示す。ここに、≦７は
微少電流を増幅する演算増幅器である。抵抗≦コの一端
をこの演算増幅器≦ｌの入力端子に接続し、他端をリレ
ー４Ｊのメータ接点４４１を介してこの演算増幅器６．
／の出力端に接続する。抵抗ぶｊとリレー≦４の一メー
ク接点ぶ７、および抵抗１１とリレー１１のメータ接点
７０も、同様にこの演算増幅器≦７の入力端および出力
端ニ赫続する。抵抗−１２゜６ｊおよびｔｌｒの抵抗値
Ｒ４２、Ｒ４Ｊおよびｎｔｔ　（以下同様に各抵抗値は
文字ｒＲＪのあとにその抵抗の符号を付して表記する。

）の大きさおよび相互の比率は全く任意であるが、ここ
では仮にＲＭ　〜１０　オーム、Ｒ４Ｂ＝１０　　オー
ム、　Ｒ４Ｊｌ　＝／θ　オームとする。

リレー４７　、≦６およびｔ９に各々レンジ信号８ＪＡ
、ＳＪＢおよびＳＪＣを供給する。これにより演算増幅
＠ｔｉの入力端と出力端との間にそのときのレンジ信号
ＳコＡ−ＳコＣに対応した抵抗６コ、６ｊまたはａｔが
接続される。電離箱ｌから供給される信号Ｓ／（電流！
唱）はこの抵抗ｔコ、乙！または≦ｌを通って演算増幅
器ｔ／の出力端へ流れ、信号８３＜電圧Ｖ、　＞を発生
する。演算増幅器６１の直線性が、電圧ｖ、　＝　ｏ、
ｏｏｔ　ｖ〜０．／　Ｖの範囲で保障されるとすると、
演算増幅器では近似的に Ｖ＋　＝　　Ｉ　＋　Ｒｘ　　　　−（１）（ただし、
Ｘは６コ、４ｊまたはｔｒ　＞なる式が成り立つことか
ら、レンジ信号ＳコＡが供給され、Ｒ６２＝ｌθ　オー
ムが接続されているときは、■ｔ＝／θ−１３〜１０−
１１アンペアの範囲の測定が可能である。同様に１６１
１＝／θａオームが接続されているときはＩｌ＝／θ−
′１〜１０−９アンペア、Ｒ６１１＝１０６オームが接
続されているときは１＜＝ＩＯ−ｅ〜１０−７アンペア
の範囲の測定がそれぞれ可能となる。すなわち、この実
施例によればレンジ信号６コを切替えることにより、■
、＝／θ−１墨〜１０−７アンペアの範囲の測定が可能
である。

対敵増幅部ｊの構成例を第６図に示す。主増幅部′参の
出力信号Ｓダを対数増幅器７／に供給する。

その出力信号５４ＩＬを抵抗７コ【介して演算増幅器７
Ｊに供給する。この増幅器７Ｊの入力端と出力端との間
に抵抗７４Ｉを接続する。リレー７ｊのメータ接点７４
と抵抗７７、およびリレー７１の接点７９と抵抗１０と
を直列に梓紋し、各々その一端を演算増幅器７／に接続
し、他端を１１１源ＶｓにＶ続する。リレー７ｊおよび
７１にレンジ信号ＳコＢおよびＳＪＣを供給する。

対数増幅器７１は信ｖＳゲを対数信号針りに変換する。

この増幅器７／が、 ＳダＬ　＝　ｌ罐１０Ｓダ　　・・・（２）なる信号Ｓ
ＱＬを発生するとした場合の入１出力の一例を第１表に
示す。

第１表 ところで、前置増幅部−の出力信＠ＳＪの値■１は入力
信号Ｓ／の髄１１が同一であっても、そのときのレンジ
によって変化する。例えばレンジ信号ＳコＡが供給され
抵抗４コ＝／θ１０オームが接続されていて１１が１０
−１１アンペアであったとすれば、出力電圧ｖ１はＯ０
／ボルトであるが、レンジ信号発生部３が動作してレン
ジ信号がＳＪＢに切り替ったとすると、１０８オームの
抵抗≦５が演算増幅器４／の入出力端子間に接続され、
入力電流■１の値が同じ／θ−１１アンペアでも出力電
圧ｖ１は０．００／ボルトとなる。

主増幅部ダの増幅率を仮に１００とすれば、このレンジ
切替によりその出力ＳＩＩも１０ボルトから０．／ボル
トに減少し、これに伴って対数増幅部、ｔの出力電圧Ｓ
ｊも一ポルトからＯボルトに変化する。

そこでレンジ信号がＳコＡから８ＪＩｌに切替ったとき
は、電源ｖ８から抵抗７７を介して Ｉ２　　＝　　ＪＶ　／　Ｒ７２＝　Ｖｓ　　／　　Ｒ
７なる電流を流せば、出力信号８１の大きさを同一に保
ち得る〇 同様に、レンジ信号がＳコＢから８コＣへ切替わった場
合も、抵抗Ｒ７９を介してｌｓ＝コＩＩなる電流を流せ
ば良い。すなわち、演算増幅＠７３０対数出力Ｓｊは 以上の（１）　、　（２）および（３）式を組合せれば
、ｓ　ｔ＝ｌｏｇ　（ｔａ×Ｉ　ｌＲ６５ｘｔｏ２　）
　ＸＲ７４／　Ｒ，。

・・・レンジ信号８２ムのとき ！１ｊ＝（ｌＧｇ（１０ＸＩ％Ｒ１５Ｘ＃７ｔ　）＋Ｊ
　ＩＸＪ４／Ｒｙ＊・・・レンジ信号ＳコＢのとき Ｓ　ｊ＝（ｌ（１（１０ＸＩＩＲ４＠　Ｘ１０”　）＋
４’　）ＸＲｙａ／Ｒｙｔ□ ・・・レンジ゛信号ＳコＣのとき となる。このようにレンジ切替の手法を用いれば、演算
増幅器≦ｌ、対数増幅器７１等のｌ１１Ｍ性が、例も、
入力信号Ｓ／の６桁の範囲の変化に対しても同じ精度で
対数信号８ｊを得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば広範囲かつ餉繁に
蜜化する信号をも的確に対数化することができ、環境モ
ニタやサーベイメータの電離箱出力電流の対数化に用い
て好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による対数変換回路が用いられる電離箱
式放射線測定器の１例を示すブロック図、第一図はレン
ジ信号発生部の７例を示すブロック図、第１図および第
４図はレンジ信号発生部の動作の概略および詳細を示す
タイムチャート、第１図は前置増幅部の７例を示すブロ
ック図、第１図は対数増幅部の１例を示すブロック図で
ある。 ｌ・・・電離箱、　　　　　　コ・・・前置増幅部、Ｊ
・・・レンジ信号発生部、ｌ・・・主増幅部、！・・・
対数増幅部、　　　　ぶ・・・アナ四グ表示部、り・・
・記録部、　　　　　　３／・・・増幅器、Ｉ２・・・
上限コンパレータ、３３・・・下限コンパレータ、３ダ
〜３ぶ・・・分圧抵抗、　　　１・・・ナンド回路、Ｉ
Ｉ　Ｎｌ／　、　＃−＃・／ア回路、侵・・・単安定マ
ルチバイブレータ、 Ｑ・・・遅延回路、 〆ｊ、ら・・・Ｊ−に７リツプ７０ツブ、４／　、　７
３・・・演算項＃Ｍ器、 ６コ、≦ｊ、４ｔ、７コ、７ダ、７７．１０・・・抵抗
、４７、基６．≦デ、フＪ、７１　　・・・　リ　レー
、４１　、４７　、７０　、７４　、７９　、・・・リ
レー接点、７／・・・対数増幅器、Ｓ／・・・微少電流
信号、ＳコＡＮＳコＣ・・・レンジ信号、 ＳＳ・・・前置増幅線出力、　Ｓダ・・・主項幅部出力
、ＳダＬ・・・対数増＠Ａａ出力、ＳＳ・・・対数信号
、Ｓ３／・・・増幅出力、　　　　ｖＢ・・、定電圧、
ｖＰ　＊　ｖ、、　”’　ｍｌ　ｒｉｂ　％Ｓ　１２　
、　Ｓ　３３・・・　コンパレータ出力、８７＋・ナン
ド出力、８３Ｋ・・・クロック信号、Ｓ３３〜８７Ｐ、
　Ｓ？／　、　Ｓ？コ・・・ノア出力、ｓ　ｍ　Ｎｓ　
ａｔ・・・アリツブ７０ツブ出力０−４９“ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）増幅手段と、前記増幅手段の出力信号を対Ｖ゛イβ
   号に変換する変換手段と、該変換手段の出力に前＆−増
   幅手段の増幅度に対応した所定値を加算する加算手段と
   、レンジ制御手段を有し、該制御手段は前記増幅手段の
   出力が所は大きくなるように且つ前記変換手段の出力に
   当該変更後の増幅度に対応した所定値が加算されるよう
   に前記増幅手段および加算手段を制御することを特徴と
   する対数変換回路。 ２、特許請求の範囲第１項□記載の対数変換回路におい
   て、前記増幅手段は演算増幅器とこの増幅器にそれぞれ
   並列接続された複数の抵抗とこれらの各抵抗にそれぞれ
   直列接続されたスイッチ素子とを有し、前記レンジ制御
   手段は、主として、前記増幅手段の出力が与えられる上
   限コンパレータおよび下限コンノぐレータと、この両フ
   ンパレータの出力に基づし１て動作する単安定マルチバ
   イブレータと、この単安定マルチバイブレータの出力が
   導かれる遅延回路と、入力端子に前記両フン、＜レータ
   の出力がそれぞれ導かれかつクロックパルス端子に前記
   遅延回路の出力がそれぞれ導かれるコつの７リツプフリ
   ツプとを有し、前記一つの７リツプ７０ツブの出力信号
   を論理的に組合せてレンジ信号を形成し、このレンジ信
   号によって前記増幅手段および加算手段を制御すること
   を特徴とする対数変換回路。