JPS6036023B2 - 信号測定と表示制御の方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には時間的に変るアナログ信号の測定に
関するものであり、さらに特定すれば信号が安定する前
にアナログ信号の最終安定値に近い近似値を得て表示す
る方法と装置に関するものである。

本発明はドリフトのあるアナログ信号を発生し、正確な
論取りができるには信号が安定する必要のあるｐＨ計な
どの電気化学的測定装置と共に用いるのに特に適してい
る。分析測定をするのに用いる測定装置は、普通関心の
あるパラメータをモニタし、パラメータの量を与えるア
ナログ出力信号を発生するセンサを用いる。

装置の応答時間は測定されるパラメータの性質、使用さ
れる特有の分析方法およびセンサの種類によって変るで
あろう。例えば、化学反応の特性をモニ夕するセソサを
有する電気化学分析器においては、反応はある時間にわ
たって完成に進み、系の応答時間が主に反応時間自身に
よって決められる。他の形式の測定、例えば溶液のｐＨ
などを測定する電気化学的プローブを用いる電位差測定
において、プローブまたはセンサは溶液の中へ挿入して
から安定するまでに有限の時間を必要とし、系の応答時
間は主にセンサのレスポンスによって決まる。どちらの
場合も、センサは安定した最終値に向ってドリフトする
時間的に変るアナログ出力信号を発生する。普通、前述
の装置におけるドリフト出力信号が作業者に表示されて
、作業者がその表示を観察し、表示された信号が最終値
に落着いたと思われるとき目盛りの読みをとる。

したがって、可動指針のようなアナログ表示指示計の場
合、作業者は針が動くのが止つたと思えるまで待ち、デ
ィジタル表示の場合は表示数字がある時間同じ値のま）
になるまで待つ。作業者が判断を誤って、読み取りが早
過ぎると、記録された値は誤っていることになる。一方
では作業者が余り長い時間安定するのを待てば、貴重な
時間を労費することになる。本発明はドリフトするアナ
ログ信号の最終安定値の精密な近似値を実際に安定する
前に測定して表示することのできる新規の改良された方
法と装置に関するものである。この目的のために、本発
明は一定の時間間隔でアナログ信号の各振幅値に相当す
るそれぞれのディジタル・パルス計数信号を発生するＡ
Ｄ変換器と、ディジタル・パルス計数信号を表示する機
構と、所定の時間間隔ごとに取り出されたディジタル・
パルス計数信号間のパルス計数の差が所定の値になると
表示値を固定する機構を含んでいる。順次に選択された
ディジタル・パルス計数信号間の差が時間的に変るアナ
ログ信号の変化速度または傾斜の大きさを与えて、この
傾斜が所定の値になると最終的測定がされて表示される
。さらに詳しくは、本発明の好ましい実施例によれば、
選択されたディジタル・パルス計数信号間の差を測定す
る装置は第１のパルス計数信号を蓄積する第１の計数器
と前記計数器への減少入力として第２のパルス信号を供
給する機構を含んでいる。

このようにして、第２の信号が第１の信号より大きいと
、計数器が減少して零になり、また第２の信号が第１の
信号より小さいと、計数器は部分的に零に向って減るだ
けである。計数器が大きい方の信号によって減少して零
になると、零指示器は大きい方の信号の残りのパルス計
数を第２の計数器へ増加入力として切換えて、第２の計
数器の最終計数が第２の大きい方のパルス信号と第１の
パルス信号の間の差を表わす。第１の計数器が部分的に
だけ零に向って減少し、第２のパルス信号の方が小さい
ことを示すならば、補助パルス源が始動して、第１の計
数器を零に減らし、同時に第２の計数器を増加させるパ
ルス出力を供給する。この場合、第１の計数器が零に達
するとき、零指示器が補助パルス源を停止させ、第２の
計数器の補助パルスの計数が第２の小さい方のパルス計
数信号と第１のパルス計数信号の差を表わす。両方の場
合、第１および第２のパルス計数信号をディジタルに引
算して、パルス計数の差を第２の計数器に蓄積する。デ
ィジタル比較器が第２の計数器の中のパルス計数差を現
在の差と比較し、パルス計数差が所定値に落ちるとアナ
ログ信号の表示値を固定する表示保持信号を発生する。
順次のパルス計数信号の間の測定は所定のパルス計数差
に達するまで繰返される。この目的のために、第１と第
２の信号の間の差が所定のパルス計数差にならなかった
場合に、第２の信号を第１の計数器に転送する機構と共
に第２のパルス計数信号を蓄積する機構が用意されてい
る。次に第３のディジタル・パルス計数信号が滅分入力
として第１の計数器に供給され、それによって第２と第
３の信号の間のパルス計数差が得られ、同様に第３と第
４、第４と第５、等々の信号に対してもパルス計数差が
得られる。引算をし合う選択されたディジタル・パルス
計数信号の間の時間間隔を増減する機構が設けられてい
る。この所定の時間間隔を適当に設定することと、所定
のパルス計数差を零に設定することによって、本発明の
装置と方法はアナログ信号の山と谷を検出するのに役立
く）。図面について説明すると、特に第１図は、試験溶
液１４に浸潰され、ディジタル電圧計１６に電気的に接
続された測定電極１０と参照電極１２を含む電位差計Ｐ
Ｈ測定装置で本発明の実施態様を示している。

電極１０と１２の間にでき、溶液１４のＰＨを示してい
る電位差は、作業者が目で論取りできる形でｐＨを示す
信号を表示するディジタル電圧計へ供給される。図示の
実施態様にあるディジタル電圧計１６は、普通の「二重
傾斜」積分型電圧計である。本発明は二重傾斜型電圧計
を用いた場合について記載されているが、これは単に説
明の手段であって、本発明を他のＡ−Ｄ信号変換装置に
組込むことができることはいうまでもない。ｐＨ測定装
置においては、電極１０と１２の間に発生するｐＨ信号
は、アナログ電圧信号であるが、それは溶液１４のｐＨ
を示す大きさで安定するのに時間がかかるものである。

そのようなアナログ電圧信号のドリフトが安定な値Ｖｓ
に向って時間と共に増加する（すなわち正の傾斜）よう
に書かれている第２図の実線によって示されている。装
置の中には、その信号が図の波線で示されるような安定
な値に向って時間と共に減る（すなわち負の傾斜）もの
もある。この安定化時間は、ざっと数ミリ秒から４一５
分までにも及ぶことがある。このアナログ信号は、その
安定した最後の値に向ってドリフトするから、デジタル
電圧計１６によって示される読みは、規則正しく更新し
、信号のドリフトに追随する。その結果、電圧計を観察
して最後のｐＨの読みをとろうとする作業者は、表示信
号がはっきり安定し終るまで待つことになる。本発明に
よれば、再び第１図を参照して説明すると、表示保持回
路１８は、測定された電圧信号情報を（種々のタイミン
グおよび制御信号と共に）電圧計１６からケーブル２０
を経て絶えず受けている。

表示保持回路１８は、電圧計１６からの電圧情報を分析
するが、アナログのｐＨ信号は、安定値に向ってドリフ
トしている。電圧情報があとで述べるある基準に一致す
ると、回路１８がライン１２を通して供給する表示保持
信号を発生して、そのとき示された電圧計１６の電圧値
を固定する。このようにして最後のｐＨの読みの精密な
近似値が自動的に測定されて、アナログ信号が最後の安
定値に達する前に表示装置の上に保持されることができ
る。本発明を詳細に考察するまえに、二重傾斜積分電圧
計１６の動作を一般的な意味で簡単に考察することが役
に立つであろう。

この点については、第３図がその電圧計の中の重要な幾
つかのの構成部品を示しており、第４図が制御およびタ
イミング信号の例を示している。第４図にある７つのパ
ルス信号は、「ＤＶＭコンバート」、「二重傾斜」、「
Ａ」，「Ｂ↓「Ｃ」，「ストローブ」、および「ＰＣ」
と名付けてある。すべてが電圧計の中で普通の方法で達
成される。「ＤＶＭコンバート」パルス信号によって、
アナログ信号の標本化された大きさの各値のＡ−Ｄ変換
を開始する。

好ましい実施態様においては、電圧計１６が、３１２ミ
リ秒毎に変換を行い、「ＤＶＭコンバート」パルスが３
１２ミリ秒に一回発生して各変換を開始させる。「二重
傾斜」曲線は、積分コンデンサをアナ。

グ入力信号によって時間Ｔ．の間充電し、次に参照信号
によって時間Ｔ２の間コンデンサを放電することを示し
ている。Ｔ２の終りにアナログの大きさの値がデジタル
パルスの値に変換されて出てくる。「Ａ」信号は、時鷹
耳ｒ，十Ｔ２の間高レベルである。

「Ｂ」信号は時間Ｔ，の間だけ高レベルである。「Ｃ」
信号は、時債ｍ，十Ｔ２の間のゲートテツド発信器のパ
ルス出力である。

「ストローブ」パルスは時間Ｔ２の終りのわずかな期間
高レベルになって、アナログ信号の大きさに対応するデ
ジタルパルス信号の一時バッファ記憶と表示を開始する
。

「ＰＣ」（プリント指令）信号は、Ｔ，，Ｔ２およびス
トローブの時間低レベルであるが、「ストローブ」の終
りに高レベルになって、Ａ−Ｄ変換が完了したこととデ
ジタルパルス信号がバッファ記憶装置におかれて表示さ
れたことを知らせる。

残りの３つの制御信号「進行↓「ＲＣＢ」，および「ロ
ード」は、本発明の表示保持回路１８によって発生され
るが、これはあとで説明する。次に第３図の部分ブロッ
ク線図および第４図の信号について説明すると、二重傾
斜型電圧計１６は、ゲーテッド発振器２４（６００ｋ舷
）、計数器２８、バッファ記憶装置３０および表示装置
３２を含む。発振器２４のパルス出力「Ｃ」は、計数器
２８の入力に供給される。計数器２８は、バッファ記憶
装置３川こ接続されて、計数器２８の内容が「ストロー
ブ」パルスの記憶装置によって受取られたとき、記憶装
置に転送される。バッファ記憶装置の内容は、表示装置
３２によって表示される。好しし・実施態様においては
、表示装置３２が４桁のＩＱ隼数字を示しており、従っ
て計数器２８および記憶装置３川ま、４デケートの装置
である。前に述べたように、二重傾斜積分電圧計１６は
、普通の回路設計のものであって、本発明の一部を構成
していない。

基本的には、この電圧計は、アナログ電圧信号を連続的
な等間隔の時間間隔で標本化し、アナログ信号の大きさ
に対応するデジタルパルス計数信号を各標本化間隔に発
生する。ここでは、各変換動作は、３１２ミリ秒間隔で
高レベルになる「ＤＶＭコンバート」パルスによって開
始される。各変換動作の間の時間Ｔ，の始めに、アナロ
グ入力信号が積分コンデンサ（図示なし）に加えられて
、ゲーテッド発振器２４のパルス出力「Ｃ」が計数器２
８に供給される。二重傾斜曲線によって示されるように
、コンデンサは、計数器の中に定められている所定のパ
ルス計数によって設定された決った時間間隔Ｔ，の間充
電される。Ｔ，の終りに、入力電圧と反対符号の所定の
参照電圧（図示なし）がコンデンサに与えられて、時間
Ｌの間コンデンサを放電する。同時に計数器２８がリセ
ットして、発振器２４からのパルス信号「Ｃ」に応じて
計数を続ける。コソデンサは参照信号によって０まで放
電され、放電に必要な時間がＴ２の長さを決める。従っ
てＴ２の持続時間は、入力信号の大きさに比例する。Ｔ
２の終りに計数器２８を止めることによって、Ｔ２の間
に発生されて計数器に蓄積されたパルスの数がアナログ
入力信号の大きさを表わす。計数器の中のデジタルパル
ス計数信号は、その次に「ストローブ」パルスによって
記憶装置３０へ転送されて、表示装置３２によって表示
される。本発明に従って第３図について説明すれば、バ
ッファ記憶装置３０の内容とパルス信号「Ｃ」は、共に
表示保持回路１８への入力として供給される。

次に回路１８は、「ストローブ」信号を厚止させるある
条件のもとに、「ホールド」信号を供給して、計数器２
８の内容を記憶装置へ転送することを阻止する。このよ
うにして記憶装置３０、従って表示装置３２も変ってい
くことを止められて、そのとき表示されたパルス信号値
が、それによって、アナログ信号がまだ変化していても
、最後の表示値として固定される。これを行うために「
ストローブ」信号と「ホールド」信号がアンドゲート３
３への入力として供給され、そのうち「ホールド」信号
が最初のィンバータ３５を通って供給される。ゲート３
３の出力端子は、記憶装置３０の「ストローブ」入力端
子へ接続される。この配置の場合、「ホールド」信号が
低レベルのとき、ィンバータ３５の出力が高レベルにな
って、他の入力端子に供給されたすべての高レベル「ス
トローブ」パルスを通過させるような条件をアンドゲー
ト３３に作る。ゲート３３を通過し記憶装置３０１こ供
給された「ストローブ」パルスは、計数器２８の内容を
記憶装置に装荷させる。しかし「ホールド」信号が高レ
ベルのときは、ィンバータ３５の出力が低レベルになり
、アンドゲート３３を働かなくしてゲートが「ストロー
ブ」パルスを通すことをとめ、それによって計数器２８
の内容が記憶装置３川こ装荷されることを防止する。従
って記憶装置と表示の更新が阻止されるので、そのとき
記憶装置の中にあるパルス計数がその中に保持されて表
示装置によって保たれる。本発明によれば、表示保持回
路１８は、所定の時間間隔によって分離されかつ１つ１
つがドリフトしているアナログ入力信号のそれぞれの大
きさの値を示す順次のデジタルパルス計数信号をモニタ
して、パルス計数信号の順次の信号に引算して信号間の
パルス計数差を確める。例えば第２図は、１の抄の時間
間隔△Ｔで順次にとった電圧の大きさの値Ｖ，，Ｖ２，
Ｖ３，等で電圧値Ｖ，とＶ２，Ｖ２とＶ３，Ｖ３とＶ４
，等のそれぞれの間のパルス計数差△Ｖを求めることを
示している。実際にはパルス計数差は時間に対するアナ
ログ信号の変化割合（すなわちアナログ信号の１次導関
数または傾斜）に相当する。パルス計数差が所定のパル
ス計数値と比較されて、そのパルス計数差が所定の値に
なると「ホールド」信号が発生して、そのとき表示され
た信号値において表示装置３２を固定する。このように
して、ドリフトしている入力信号の変化割合が所定の値
まで落ちると、表示保持回路は自動的にそのことを確認
して、表示装置がさらに入力信号のドリフトに追随しな
いように表示装置を固定する。次に第５図について説明
すると、図に示された表示保持回路１８の形は、４デケ
ード・アップダウン計数器３４を含み、その計数器の中
には、アナログ入力信号上の１点の大きさを表わしてい
るバッファ記憶装置３０からのデジタルパルス計数や並
列に装荷される。

計数器３４は計数器の減分入力端子へ供給される減分順
次パルス計数信号「ＣＡ」によって、蓄積されたパルス
計数値から零へ逆計数するのに適している。雰指示器の
フリップ・フロップＦＦＩが計数器３４の零または零で
ない状態を知らせるように設けられている。普通の設計
で作られたＦＦＩは、セットおよびリセット入力端子と
ＱおよびＱ出力端子を備えている。セット端子が高レベ
ルになると、Ｑ出力端子は高レベルにされＱは低レベル
にされる。リセット端子が高レベルになると、Ｑ出力端
子は低レベルにされてＱは高レベルにされる。計数器３
４からくるデケード毎に１本ずつある４本の借り線は、
アンドゲートＧＩを経てＦＦＩのセット端子へ接続され
る。従って計数器３４が信号「ＣＡ」によって零まで減
らされると、４本の借り線は高レベルになって、ＦＦＩ
のセット端子を高レベルにし、Ｑ端子に「０」で表わさ
れる高レベル出力信号を作り、Ｑ端子に「０」で表わさ
れる低レベル出力信号を作る。アナログ曲線上の第２の
点に対するもので計数器３４に蓄積された先行信号と比
較されるパルス計数信号は、時間間隔Ｔ２の間に発生し
た発信器２４（第３図）からくる出力信号「Ｃ」（第４
図）の１部分である。

これについては、アンドゲ−トＧ２は次のような第２の
入力信号「Ｂ」（すなわち「Ｂ」をィンバータを通らせ
て発生される信号「Ｂ」の逆）すなわち充電時間Ｔ，の
間Ｇ２に「Ｃ」のパルスを通過させないようにし、Ｔ２
の間だけパルスをゲート２によって通過させる信号を受
ける。従ってゲートＧ２は、Ｔ２の間計数器３４におい
て第１の信号と比較される第２のパルス計数信号を通過
させる。第２のパルス計数信号は、アンドゲートＧ２か
らオアゲートＧ３およびァンドゲートＧ４を経て計数器
３４へ滅分順次パルス計数入力「ＣＡ」として供給され
る。Ｔ，およびＴ２の間、Ｇ４はまた、あとで説明する
「進行」で表わされる第２の入力信号を受ける。補助パ
ルス源であるゲーテッド発振器３６（２００ｋ位）は、
計数器がゲートＧ２を通って供給された第２のパルス信
号によって減少させられたのちに、ゲートＧ３およびＧ
４を経て計数器３４へ追加の滅分パルス計数入力を供給
するために結合されるパルス出力信号を持っている。

これに関しては、補助発振器３６は、２つの入力信号と
して零指示器ＦＦＩからくる「０」出力と「ＰＣ」信号
（第４図）を受けるアンドゲートＧ５の出力によって起
動する。従って、発振器３６は、「ＰＣ」信号が高レベ
ルで計数器３４が零状態にないときだけ動く。発振器３
６はゲーテッド発振器２４（第３図）がオフの期間補助
パルスを供給できるようにされることが明らかであろう
。従って必要ならば発振器２４は、その通常のオフ時間
の間発振器３６の代りもこ補源パルス源として機能する
ように制御を適当にされることができるであろう。計数
器３４へゆく減少パルス計数入力端子は、またライン３
８を通りアンドゲートＧ６を経て第２の計数器４０の増
分入力端子へ接続される。アンドゲートＧ６はオアゲー
トＧ７の出力へ結合された第２の入力端子を持っている
。オアゲートＧ７の１つの入力は「ＰＣ」信号を受ける
。Ｇ７のもう１つの入力は、アンドゲートＧ８の出力へ
結合される。アンドゲートＧ８は、その入力部で「０」
信号と「ＰＣ」信号（すなわち「ＰＣ」の逆）を受ける
。この配列の場合、パルス計数差信号は、アップダウン
計数器３４に最初に記録された第１のパルス計数とアナ
ログ入力信号の次に測定された値の第２のパルス計数の
間のパルス計数差を表わす第２の計数器４０へライン３
８を通って順次に供給されることが明らかとなるであろ
う。従って第２の計数器４川こ記憶されたパルス計数差
は、アナログ入力信号の順次に測定された大きさの値の
間のパルス計数差、すなわちアナログ入力信号の１次導
関数または変化率または傾斜を表わす。デジタル比較器
４２は、第２の計数器４０へ接続されて計数器の中のパ
ルス計数差をモニ夕する。

所定のパルス計数値は、オペレータ制御スイッチＮによ
ってデジタル比較器にセットされる。計数器４０の中の
パルス計数差信号値が比較器４２のプリセット値を越え
る場合、比較器は出力ライン４４を通して低レベル制御
信号を供給する。パルス計数値が現在の比較器の値まで
落ちるかそれ以下になると、比較器は、出力ラインへ高
レベル制御信号を送る。次に比較器４２から出る出力ラ
イン４４は、アンドゲートＧ９を経て第２のフリップフ
ロップＦＦ２のセット入力端子へ接続される。

ＦＦ２のＱ出力端子は「ホールド」信号をインバータ３
５とＺァンドゲート３３（第３図）を経て送り前述の方
法で表示装置３２を固定するように結合される。このよ
うにしてアナログ入力信号の上の順次に測定された点の
間のパルス計数差信号が所定の値まで落ちると、比較器
４２は、ＦＦ２をセットし、Ｑ出力を高レベルにして、
表示装置３２を固定する「ホールド」信号を発生する高
レベル制御信号を供給する。ＦＦ２のリセツト端子は、
オペレータによって制御されるスイッチＳを通ってパル
ス源（十）へ結合される。

スイッチＳを閉じると、ＦＦ２をリセットしてＱ出力を
低レベルにし、「ホールド」信号を除く。これにより、
ゲート３３が「ストローブ」パルスを記憶装置３０へ通
過させられるようにして、記憶装置、従って表示装置を
更新して表示装置の拘束を解く。必要な場合、アナログ
信号の傾斜を表わす計数器４０の中のパルス計数差信号
は、復号器とドライバ回路４８を経て補助表示装置５０
へ供給して、実際のパルス計数差を作業者に表示するよ
うにしてもよい。

好ましい実施態様においては、第２の計数器４０‘ま、
１デケートだけから成るので、アナログ信号が安定化に
近づくまでに信号の各点間のパルス計数差は、おそらく
計数器４０の容量より大きくなるであろう。このために
計数器４０の桁上げ出力端子は第３の普通のフリップフ
ロップＦＦ３のセット端子へ結合される。ＦＦ３のＱ出
力端子は、復号器およびドライバ回路４８へその動作を
不能にする入力として結合され、Ｑ出力端子は、比較４
２へその動作を不能にする入力として結合される。従っ
てＦＦ３から出る出力信号は、比較器を働かなくさせ、
差が計数器４０の１デケード容量を越えるとき、パルス
計数差を表示するのをとめる。必要ならば、計数器４０
の客は、すべての傾斜値を表示できるように１デケード
以上に増やすこともできる。表示保持回路１８のための
制御とタイミングは、Ｑ出力端子から「進行」制御信号
を供給する。

さらに別の普通のフリツプフロツプＦＦ４の動作によっ
て始動される。ＦＦ４のセット端子は、入力端子で循環
電圧計信号「ＰＣ」（第４図）を受ける周波数分割タイ
ミング回路５２の出力端子へ結合される。負でトリガミ
れる回路５２は、ＰＣパルスの所定の数例えば３２を計
数して、その終りに出力信号を作る。デジタル電圧計１
６が好ましい実施態様においては３１２ミリ秒毎に変換
することおよび「ＰＣ」が同じ時間間隔で循環すること
を思い起こされたい。３２の「ＰＣ」パルスを計数する
ことによって周波数分割タイミング回路５２は、約１硯
沙のタイミング時間間隔の終りを測定し、そのときに出
力パルスを発生する。

ＦＦ４は、回路５２からの出力パルスによってセットさ
れて、Ｑ端子において１硯砂、毎に１回「進行」信号を
発生する。第２図は順次の電圧の大きさの値の間のこの
１筋秒の時間間隔△Ｔを示している。この１の砂、間に
、デジタル電圧計１６は、アナログ信号の大きさの値を
３２回変換し、表示する。ＦＦ４のリセット端子は、そ
れぞれの入力に「ＰＣ」および「０」信号を受けるアン
ドゲートＧＩＯの出力に接続される。ＦＦ４のＱ出力端
子は、アンドゲートＧ４の１つの入力端子と普通の負で
トリガされる単安定マルチ／ゞィブレ−タＭＶＩのトリ
ガ入力端子へ接続される。

ＭＶＩのパルス出力端子は、「ロード」信号をアップダ
ウン計数器３４へ供給して、計数器にバッファ記憶装置
３０（第３図）の内容を装荷するよに接続される。ＦＦ
４のＱ出力端子は、アンドゲートＧ９の１つの入力端子
と第２の負でトリガされる単安定マルチパイプレータＭ
Ｖ２のトリガ入力端子へ接続される。

ＭＶ２のパルス出力端子は、ＦＦ１，ＦＦ３および計数
器４０のリセット端子へ姿綾される。ＭＶ２の出力は、
さらにアンドゲートＧ５の出力に接続されているセット
ターミナルを持つ第５のフリツプフロツプＦＦ５のリセ
ット入力端子へ接続される。

ＦＦ５の出力は、アナログ入力信号の傾斜の符号（すな
わち正または負）を表わす。ＦＦ５がセットされると、
Ｑ出力は負の傾斜を示す高レベルになる。ＦＦ５がリセ
ットされると、Ｑが高レベルになって正の傾斜を示す。
表示保持回路１８の動作は、次の通りである。

変化するアナログ入力信号があって、アップダウン計数
器３４がアナログ信号の第１の点における大きさに対応
するパルス計数信号を装荷されたと仮定する。曲線上の
第１の点における記録パルス計数と第１の点から所定の
距離をおいた曲線上の第２の点におけるパルス計数の間
の差が決定されるべきものである。デジタル電圧計１６
が３１２ミリ秒毎に変換し、新しいパルス計数が各変換
ごとに得られることを思い起こされたい。好ましい実施
態様において、計数器３４の中の第１のパルス計数は、
約１の砂お〈れて得られた第２の計数と比較されるべき
である。このために、周波数分割タイミング回路６２が
「ＰＣ」パルスを３１２ミリ秒毎に１回づっ３２回計数
し、１硯砂の終りに出力パルスを発生する。その出力パ
ルスは、ＦＦ４をセットしＦＦ４のＱ出力端子を高レベ
ルにして、アンドゲートＧ４の１つの入力へ高レベル「
進行」信号を与える。正になってゆく「進行」信号はＭ
ＶＩが負になってゆく信号によってのみトリガされるの
で、ＭＮＩに影響を与えない。同時に、ＦＦ４のＱ出力
信号は、低レベルにされてこの負になってゆく信号が出
力パルス信号「ＲＣＢ」を送って、ＦＦ１，デケード計
数器４０，ＦＦ３，ＦＦ５をリセットするＭＶ２をトリ
ガする。

この点において、その回路は、アナログ信号上の第２の
点に対応するデジタル電圧計１６からくるパルス計数信
号を受ける用意ができている。

第４図の二重傾斜タイミング図から時間隔Ｔ２の間の「
Ｃ」パルス計数信号の部分がアナログ信号の大きさを表
わすことを思い出されたい。第５図においてパルス計数
「Ｃ」は、１つの入力としてアンドゲートＧ２へ送られ
る。ゲートＧ２はＬの間他の入力Ｂによって使用可能に
される。従ってゲ−トＧ２は第２のパルス計数信号をＬ
の間通過させる。第２の信号は、オアゲートＧ３および
アンドゲートＧ４（ＦＦ４によって使用可能にされる）
を経てアップダウン計数器３４へ供給される滅分パルス
計数信号「ＣＡ」として送られる。このようにしてアッ
プダウン計数器３４の先行パルス計数は、新しいパルス
計数によって減少させられる。まず新しいパルス計数が
先行パルス計数より大きいと仮定する。

この場合、計数器３４は、Ｔ２の終りにくるまでにまだ
減分信号の中にパルスが残っている状態で零に減少させ
られる。その結果できる計数器３４の零状態は、Ｑ出力
端子を高レベルにして信号ＰＣと一緒にアンドゲートＧ
８を使用可能にする零を示す「０」信号を供給するＦＦ
Ｉをセットする。次にゲートＧ８は、アンドゲートＧ６
をオァゲートＧ７を介して始動して、減分パルス計数信
号「ＧＡ」の中に残っている計数をライン３８を通して
デケード計数器４０の中にゲートする。このように計数
器４０の中に記憶された残留計数の数は、新しいパルス
計数が計数が計数器３４の中に記憶された既にあるパル
ス計数を超過している計数の数である。すなわち新旧パ
ルス計数値間の差を表わす。これに対して、新しいパル
ス計数が計数器３４に記憶された既存のパルス計数より
４・さし、場合は、Ｔ２の終りに減分計数「ＣＡ」とし
て供給されたパルス計数信号「Ｃ」は計数器３４を部分
的に零に向って減らすであろう。

そのような場合に零を示しているＦＦＩのＱ出力は、高
レベルのままでいて、アンドゲートＧ５へ高レベルの入
力として供給される。そのあとで、アンドゲートＧ５へ
供給された「ＰＣ」信号が高レベルになると（第４図参
照）、Ｇ５の出力が、補助出力パルスを滅分パルス計数
信号「ＣＡ」としてオアゲートＧ３およびアンドゲート
Ｇ４を経て計数器５４へ供給する補助発振器３６をトリ
ガする。同時に「ＰＣ」は、アンドゲートＧ６をオアゲ
ートＧ７を経て使用可能にするので、補助発信器３６に
よって発生されるパルスは、ライン３８を通りＧ６を経
てデゲ−ド計数器４０‘こ供給される。

補助パルスが計数器３４を零まで減らすと、計数器から
の借りた出力がＱ出力端子を低レベルにするＦＦＩをセ
ットして低レベル「０」信号をアンドゲートＧ５に供給
し、それによって補助発振器３６を停止させて、それら
の出力パルスを終りにさせる。このようにして計数器４
０の中に作られた補助パルス計数は、計数器３４を零ま
で減らすのに必要な追加のパルスの数を表わし、従って
計数器３４に記憶された既存のパルス計数が新しいパル
ス計数を超過するパルスの数を表わす。従って新しいパ
ルス計数が前のパルス計数より小さい場合には、計数器
４０は、再び２つの読みの間のパルス計数の差を記憶す
る。新しい読みが前の読みより小さい後者の場合に、ア
ナログ信号は負の傾斜をもち、Ｇ５の出力によってセッ
トされたＦＦ５は、そのＱ出力端子のところに高いマイ
ナス傾斜の表示を供給する。

その反対に新しい読みが前の読みを越えると、Ｇ５が、
ＦＦ５をセットしないで、ＦＦ５がそのＱ出力端子のと
ころに高レベルの正の煩斜表示を供給する。計数器４０
の中に記憶されたパルス計数差はデジタル比較器４２の
中にプリセットされたパルス計数値と比較される。

パルス計数差が所定の値以下になる場合、比較器４２は
、導体４４を通ってアンドゲートＧ９の１つの入力へ高
レベル制御信号を与える。アンドゲートＧ９への他の入
力は、ＦＦ４が「進行」サイクルの終りにリセットされ
るとき、ＦＦ４のＱによって使用可能にされる。「ＰＣ
」信号（第４図）が次に高くなるとき、ＦＦ４は、ゲー
トＧＩ０（ＦＦ４のリセット端子へ接続された）を経て
リセットされる。ＦＦ４をリセットすると、そのＱ端子
が高レベルになり、Ｇ９を始動してＦＦ２をセットし、
そのＱ端子に高レベル「ホールド」信号を発生する。「
ホールド」がライン２２（第３図）を通って加えられて
、バッファ記憶装置３０の装荷を抑制し、それによって
表示装置３２が前述のように更新できないようにする。
計数器４０の中のパルス計数差はまた、復号器とドライ
バ回路５８を経て補助表示装置１０へ供給されて、パル
ス計数差を表示する。

必要ならば、傾斜を示しているＦＦ５の出力は、傾斜の
正または負の符号を表示するために同じ表示装置へ結合
されてもよい。計数器４０の中に引出されたパルス計数
差が比較器４２の中の所定の値を超えると、「ホールド
」信号は比較器４２およびＦＦ２によって発生されない
。

しかし、「ＰＣ」および「０」信号が前述のようにして
ＧＩ川こＦＦ４をリセットさせて、Ｑ出力端子を低レベ
ルにし、Ｑ出力端子を高レベルにするであろう。Ｑ端子
における負万向への立下り信号がトリガ入力としてＭＶ
Ｉへ与えられる。次にＭＶＩが出力「ロード」パルス（
第４図）を発生する。「コード」パルスはロード入力と
して計数器３４へ供給されて、いま測定された第２のパ
ルス計数信号に対応するバッファ記憶装置３０の中のパ
ルス計数値を計数器３４にロードする。そのあとで、タ
イミング回路５２が新しい１現砂の時間間隔を設定し、
その時間間隔のあとで新しい第３のパルス計数信号がい
まアップダウン計数器３４の中に記憶された第２のパル
ス計数と比較するために引出されるであろう。そのサイ
クルは、第３と第４、第４と第５、等の信号に対して相
つぐ１鼠砂の時間間隔で、所定のパルス計数値以下だけ
異っている２つの相つぐパルス計数値が１頂砂毎に発見
されるまで繰返されるであろう。そのようなときに表示
装置３２の中のパルス計数は、満足な値または最後の安
定信号の十分精密な近似値とみなされて、アナログ信号
が変化し続けているとしても最後の読みとして表示装置
の中に固定される。アナログ信号の変換された大きさを
１の砂の時間間隔△Ｔでモニタすることには、選択の自
由であることが分かるであろう。

その時間間隔は、任意の希望の値に設定できるタイミン
グ回路５２の中にセットされた周波数分割値によるであ
ろう。従って３２で割る代りに、例えば回路を１６で割
れば、時間間隔は５秒になるであろう。仮に１分割が用
いられるとすれば、パルス計数の差は、デジタル電圧計
１６の変換毎にパルス計数信号の間で計算されるであろ
う。すなわち時間間隔△Ｔは３１２ミリ秒になるであろ
う。第５図の回路は、アナログ信号の変化の割合または
傾斜をデジタルに測定し、煩斜が所定の値まで減少した
ときアナログ信号の表示値を固定するように上に示され
たが、この回路は、変化するァ５ナログ信号にある極大
値と極小値の値を容易に検出し表示することができるで
あろう。

そのような場合には、デジタル比較器４２の中にセット
された所定のパルス計数値は零計数であるので、その回
路は、零のパルス計数差すなわち零傾斜を検出０する。
そのような場合に「ホールド」信号は、極大または極小
のパルス計数値において表示器３２を固定する。さらに
、周波数分割タイミング回路５２の分割係数を例えば１
に減らすことによって高い分解能を得ることができるの
で、比較されたパルス計数値はデジタル電圧計１６の変
換毎に作られた値である。前述のことから本発明が実際
に信号が安定する前に最後の安定化信号値の精密な近似
値を自動的に測定して表示するための信号測定および表
示制御方法と装置に対する要求を満足していることが明
らかである。

従って本発明は信号が読み取るに十分なだけ安定したか
どうかについてオペレータが推定作業をしないでもよく
している。調節可能な周波数分割タイミング回路５２は
、タイミング時間間隔△Ｔをデジタル電圧計１６の変換
時間間隔と同じ程度の低い値に減らすことができるよう
にすることによって装置の融通性を高めている。このこ
とは、この装置を特別な性質のアナログ信号に適用でき
るようにしている。さらに比較器４２の調節可能な制御
スイッチＮ‘ま、現在のパルス計数差を変えて表示装置
３２によって固定された信号が最後の安定化した値に近
似する精度を調節できるようにしている。零パルス計数
差に対してセットされた制御スイッチＮの場合、極大値
と極４・値の検出器として装置は変化するアナログ信号
の極大値または極小値を求めて表示装置３２の上に保持
できるようにしている。本発明の好ましい実施態様を図
で示し説明したが、特許請求の範囲で定められた本発明
の精神と範囲から離れることなく変更ができることが明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶液のｐＨを測定してその読みを表示するディ
ジタル電圧計を備え、本発明による自動表示保持回路を
組込んでいる電位差計式測定装置のブロック線図、第２
図は第１図のｐＨ測定電極によって得られた代表的な電
圧対時間のアナログ信号のグラフ、第３図は第１図のデ
ィジタル電圧計の部分ブロック線図、第４図は第１図の
ディジタル電圧計と表示保持回路の動作を制御する種々
のタイミング信号と制御信号を時に対して表したグラフ
、および第５図は本発明の表示保持回路の略図とブロッ
クを組合せた線図である。 １０・・・測定電極、１２・・・参照電極、１４・・・
溶液、１６・・・ディジタル電圧計、１８・・・表示保
持回路、２４・・・ゲーテッド発振器、２８・・・４デ
ケード計数器、３０・・・４デケード記憶装置、３２・
・・表示装置、３３・・・アンド回路、３５・・・ィン
バータ、３４・・・４デケード・アップダウン計数器、
３６・・・ゲーテッド発振器（２００ｋ世）、４０・・
・デケード計数器、４２…ディジタル比較器、４８・・
・復号器とドライバー、５０・・・表示導関数、５２・
・・周波数分割タイミング回路、ＭＶ１，ＭＶ２…負ト
リガ・単安定マルチパイプレー夕、ＦＦＩ〜５…フリッ
プ．フロツプ。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ あるパラメータを監視し、前記パラメータの値を示
   す振幅を有する電気的アナログ信号を発生する感知機構
   を用いて前記パラメータを測定する方法であつて、 複
   数の順次の所定の時間間隔で前記アナログ信号の振幅を
   測定する段階と、 前記アナログ信号の各測定振幅値に
   対応するそれぞれのデイジタル・パルス計数信号を発生
   する段階と、 前記順次のデイジタル・パルス計数信号
   の間のパルス計数の差を求めるために前記デイジタル・
   パルス計数信号の順次の信号を引算する段階と、 前記
   パルス計数差を所定のパルス計数値と比較する段階と、
   前記パルス計数差が所定の値に達したときの測定値に
   対応する前記アナログ信号の振幅値を前記パラメータの
   量として出力段階とを含む測定方法。 ２ 所定のパルス計数値がほぼゼロであつて、出力され
   る量は、前記アナログ信号にある極大値または極小値を
   示すことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 前記アナログ信号の振幅がある時間にわたつて前記
   パラメータを示す安定化値に達し、所定のパルス計数値
   が前記アナログ信号の値をそれぞれ安定化する前に前記
   パラメータの量として出力できるようにすることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ あるパラメータを監視して、前記パラメータを示す
   振幅を有する電気的アナログ信号を発生する感知機構と
   、前記アナログ信号の振幅値に対応するそれぞれのデイ
   ジタル・パルス計数信号を一定時間間隔おきに発生する
   パルス発生器およびパルス計数器を含む変換器機構と、
   前記デイジタル・パルス計数信号を表示する表示機構と
   を備えたパラメータ測定装置であつて、 順次のデイジ
   タル・パルス計数信号の間のパルス計数値を求めるため
   に所定の時間間隔だけ離れたデイジタル・パルス計数信
   号の順次の信号を引算する手段と、 前記パルス計数値
   を所定のパルス計数値と比較してパルス計数差が前記所
   定のパルス計数値に達すると表示制御信号を発生する手
   段と、 前記表示制御信号に応じて前記表示装置の更新
   を抑止し、それによつて前記所定のパルス計数差に達し
   たときのデイジタル・パルス計数信号を前記パラメータ
   の量として表示する手段とを含むことを特徴とする測定
   装置。 ５ 前記デイジタル・パルス計数信号の順次の信号を引
   算する前記手段が 前記順次の信号の第１の信号を記憶
   する第１の計数器と、 前記順次の信号の第２の信号を
   第１の計数器へその中に記憶された計数を減らす減分入
   力として供給する手段と、 第２の計数器と、 前記順次の信号の前記第２の信号が２つのうちで大き
   い方のものであるとき、前記第１の計数器が零まで減少
   したことに応答して、前記順次の信号の前記第２の信号
   の中に残つているすべての信号を増分入力として前記第
   ２の計数器へ移し、前記順次の信号の前記第１と第２の
   信号の間のパルス計数差を第２の計数器に記憶させる手
   段と、 補助パルス発生器と、を備え、 第１の計数器がゼロに減少したのちに応ずる前記手段
   が前記補助パルス発生器からのパルス出力を第１の計数
   器への減分入力として結合するとともに、第１の計数器
   が順次の信号の第２の信号によつて減少した後に第１の
   計数器の状態が零でないときそれに応じて第２の計数器
   への増分入力として結合する手段と； パルス入力が第
   １の計数器を零に減少させると、補助パルス発生器から
   の第２の計数器への増分パルス入力を終りにし、それに
   よつて前記順次の信号の第１の信号が第２の信号より大
   きいとき順次の第１と第２の信号の間のパルス計数差を
   第２の計数器が記憶するようにした手段とを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ デイジタル・パルス計数信号の順次の信号を差引く
   前記手段が、さらに、 前記順次の信号の前記第２の信
   号を一時的に記憶する手段と、 前記順次の信号の前記
   第１と第２の信号の間のパルス計数差が所定の値に達し
   なかつた場合、前記第２の信号を前記記憶手段から第１
   の計数器へ転送する手段と、を備え、 前記第２の信号を供給する手段が前記順次の信号の第
   ３の信号の中の第２のパルス計数信号を減少させるため
   の第１の計数器への増分入力として供給することを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７ あるパラメータを監視して、それの値を示す電気的
   アナログ信号を発生する感知機構と、前記アナログ信号
   の各振幅値に対応するそれぞれのデイジタル・パルス計
   数信号を一定時間間隔おきに発生する発生器およびパル
   ス計数器を含む変換器機構と、を備え、 順次のデイジ
   タル・パルス計数信号の間のパルス計数差を求めるため
   に所定の時間間隔だけ離れたデイジタルパルス計数信号
   の順次の信号を引算する手段と、 前記パルス計数差を
   所定のパルス計数値と比較して前記パルス計数差が零に
   ほぼ等しいとき、前記アナログ信号にある極大値または
   極小値の指示を与える出力信号を発生する手段と、 前
   記デイジタル・パルス計数信号を表示する表示手段と、
   前記出力信号に応じて、前記最高点または最低点を示
   すパルス計数信号において前記表示手段を固定する手段
   とを含むことを特徴とするパラメータ測定装置。 ８ 前記デイジタル・パルス計数信号の順次の信号を引
   算する前記手段が、 前記順次の信号の第１の信号を記
   憶する計数器と、 前記順次の信号の第２の信号を前記
   計数器に記憶された計数を減少させるために前記計数器
   へ減分入力として供給する手段と、 前記計数器がゼロ
   に減少するのに応じて前記順次の信号の第２の信号に残
   つているすべての信号を感知する手段とを含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。