JPS6219689B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6219689B2 JPS6219689B2 JP54027726A JP2772679A JPS6219689B2 JP S6219689 B2 JPS6219689 B2 JP S6219689B2 JP 54027726 A JP54027726 A JP 54027726A JP 2772679 A JP2772679 A JP 2772679A JP S6219689 B2 JPS6219689 B2 JP S6219689B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output signal
- error
- filter
- slope
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアナログデータ測定方式に係り、特に
外乱防止用フイルターにより発生する動的誤差の
補正方法に関する。
外乱防止用フイルターにより発生する動的誤差の
補正方法に関する。
第１図は現在用いられているアナログ測定装置
の一般的構成例である。プロセスより検出器１を
通してデータが取り込まれ、ノイズフイルター２
を通過後、プリアンプ３により適当なレベルまで
増幅され、Ａ―Ｄ変換器４によりデイジタル変換
が行なわれ、最終的にデータ読取器５で取り込ま
れる。但し、６はタイミング信号を与えるデコー
ダーである。
の一般的構成例である。プロセスより検出器１を
通してデータが取り込まれ、ノイズフイルター２
を通過後、プリアンプ３により適当なレベルまで
増幅され、Ａ―Ｄ変換器４によりデイジタル変換
が行なわれ、最終的にデータ読取器５で取り込ま
れる。但し、６はタイミング信号を与えるデコー
ダーである。
この一連のブロツクの流れ全体を通過した信号
の精度評価は誤差率Ｅsで、一般的には次式で与
えられる。
の精度評価は誤差率Ｅsで、一般的には次式で与
えられる。
Ｅs＝E1＋E2＋E3＋E4＋E5
ここでEi（ｉ＝１〜５）は各装置単体で発生
する誤差率を示している。これらを静的誤差と呼
び、入力波形の時間的変化に関係なく各ブロツク
の入出力特性で、あらかじめ算出できる性質のも
のである。
する誤差率を示している。これらを静的誤差と呼
び、入力波形の時間的変化に関係なく各ブロツク
の入出力特性で、あらかじめ算出できる性質のも
のである。
例えばプリアンプ３において内在する誤差発生
要因としては、入出力非直線性、入出力ゲイン特
性、初期ドリフト、電源電圧変動等、Ａ―Ｄ変換
器４においては量子化誤差、ランダムノイズ等が
考えられる。ノイズフイルター２は第２図に示す
様に抵抗R1，R2とコンデンサーＣにより構成さ
れる。主目的は外乱防止であり、60dB程度のノ
イズリダクシヨンを持つ。このノイズフイルター
の静特性は入力に一定値を与えた場合直線性を示
す為一般にE2＝０と評価される。現在の技術レ
ベルはこの総合静的誤差率Ｅsを１％以内に抑え
ることをを可能としている。
要因としては、入出力非直線性、入出力ゲイン特
性、初期ドリフト、電源電圧変動等、Ａ―Ｄ変換
器４においては量子化誤差、ランダムノイズ等が
考えられる。ノイズフイルター２は第２図に示す
様に抵抗R1，R2とコンデンサーＣにより構成さ
れる。主目的は外乱防止であり、60dB程度のノ
イズリダクシヨンを持つ。このノイズフイルター
の静特性は入力に一定値を与えた場合直線性を示
す為一般にE2＝０と評価される。現在の技術レ
ベルはこの総合静的誤差率Ｅsを１％以内に抑え
ることをを可能としている。
これに対し、実際のデータを入力値とした場合
発生する誤差を動的誤差と定める。現実のアナロ
グ波形は上記精度評価の様に一定値ではなく、時
間に対して非常に変化の激しいものである。第３
図ａ，ｂの１１で示されるアナログ値はアナログ
データのスポツト測定波形の代表例であり、温度
測定、流量測定等にしばしば見られるものでａは
急激な立上り波形、ｂは急激な立下り波形を示し
たものである。動的誤差発生の要因をこの第３図
の１１の波形により、説明する。動的誤差とは、
変化波形への追従特性の良否で決定される。第１
図のブロツクダイアグラム中で主に発生すると考
えられるのはノイズフイルター２、プリアンプ３
である。プリアンプ３の動的誤差は、それを構成
する半導体素子及び容量素子により決定される
が、前者はアナログデータの変化率（周波数）に
対しては十分な高周波特性が得られる半導体素子
が多種開発されており、又後者に対しては、信号
ラインに容量素子を含まない、直流増幅形式
（DCアンプ）を採用することで両者共に動的誤差
要因としては無視することが可能である。
発生する誤差を動的誤差と定める。現実のアナロ
グ波形は上記精度評価の様に一定値ではなく、時
間に対して非常に変化の激しいものである。第３
図ａ，ｂの１１で示されるアナログ値はアナログ
データのスポツト測定波形の代表例であり、温度
測定、流量測定等にしばしば見られるものでａは
急激な立上り波形、ｂは急激な立下り波形を示し
たものである。動的誤差発生の要因をこの第３図
の１１の波形により、説明する。動的誤差とは、
変化波形への追従特性の良否で決定される。第１
図のブロツクダイアグラム中で主に発生すると考
えられるのはノイズフイルター２、プリアンプ３
である。プリアンプ３の動的誤差は、それを構成
する半導体素子及び容量素子により決定される
が、前者はアナログデータの変化率（周波数）に
対しては十分な高周波特性が得られる半導体素子
が多種開発されており、又後者に対しては、信号
ラインに容量素子を含まない、直流増幅形式
（DCアンプ）を採用することで両者共に動的誤差
要因としては無視することが可能である。
これに対しノイズフイルター２はその本来の目
的が外乱防止である為に、一定レベル以上のノイ
ズリダクシヨンを得ようとすると必然的に大きな
時定数を持つことになる。この時定数が動的誤差
の主要因である。第３図の１１の波形をこのノイ
ズフイルターに通した時の応答を解析して動的誤
差要因について説明する。
的が外乱防止である為に、一定レベル以上のノイ
ズリダクシヨンを得ようとすると必然的に大きな
時定数を持つことになる。この時定数が動的誤差
の主要因である。第３図の１１の波形をこのノイ
ズフイルターに通した時の応答を解析して動的誤
差要因について説明する。
第２図のフイルターにノイズリダクシヨン
60dBを持たせる為、次の値を選定する。
60dBを持たせる為、次の値を選定する。
R1＝R2＝1.5（ｋΩ）
Ｃ＝100（μＦ）
これより本回路の時定数Ｔは下記の通りとな
る。
る。
Ｔ＝Ｃ×（R1＋R2）＝300（ms）
一方第３図１４の波形を時間の関数で表わすと
ｖOUT（０―t2）；ｔ＝０〜t2間の値（第３図１
４） ａ；t0→t1の傾き Ｔ；時定数 ｕ（ｔ―ｔi）；ユニツト関数 となる。これより動的誤差δは次式となる。
４） ａ；t0→t1の傾き Ｔ；時定数 ｕ（ｔ―ｔi）；ユニツト関数 となる。これより動的誤差δは次式となる。
この式より誤差は、傾きａ、時定数Ｔ、時間ｔ
の関数で表わされることが解る。傾きａが大であ
る（すなわち急激に変化する）程、時定数Ｔが大
である（すなわち応答遅れが大である）程、動的
誤差は大きくなる。
の関数で表わされることが解る。傾きａが大であ
る（すなわち急激に変化する）程、時定数Ｔが大
である（すなわち応答遅れが大である）程、動的
誤差は大きくなる。
ここで
ａ＝１
Ｔ＝0.3
t0＝０
t1＝１
とした時のt1の時点での誤差率Ｅdを求めてみ
る。
る。
Ｅd＝δ／ｖiot1≒30（％）
ｖiot1；t1の時点での真値（第３図１３）
測定者が第３図１１波形中t1〜t2の値、すなわ
ちａを得ようとする時非常に大きな誤差が発生す
ることがわかる。Ｅd（第３図１５）はt1におけ
る誤差である。
ちａを得ようとする時非常に大きな誤差が発生す
ることがわかる。Ｅd（第３図１５）はt1におけ
る誤差である。
最近の高度なシステムにおいては、アナログデ
ータを実時間かつ高精度に得たいという強い要求
がある。しかし従来の測定法ではこの動的誤差に
対する対策が行なわれていなかつたのみならず、
見過ごされている場合が多かつた。
ータを実時間かつ高精度に得たいという強い要求
がある。しかし従来の測定法ではこの動的誤差に
対する対策が行なわれていなかつたのみならず、
見過ごされている場合が多かつた。
本発明の目的は、上述のごとくアナログデータ
測定時に発生する動的誤差を逐次補正して高精度
なアナログ値をとりこめる装置を提供することに
ある。
測定時に発生する動的誤差を逐次補正して高精度
なアナログ値をとりこめる装置を提供することに
ある。
補正は動的誤差が大の部分について行わせる様
にする。補正の考え方の要点は次の通りである。
にする。補正の考え方の要点は次の通りである。
アナログ波形は不特定の曲線である。よく知ら
れている様に全ての曲線はランプ関数の集合とし
て表現可能である。又アナログデータの性格とし
て、立ち上がり、立ち下がりの急激な変化時一次
関数に近似するという性質がある。（検出器等の
特性による）。これらの条件から、デイジタル変
換後のデータに対しその波形を学習・記憶し波形
安定時より逐次補正するという手法が可能であ
る。
れている様に全ての曲線はランプ関数の集合とし
て表現可能である。又アナログデータの性格とし
て、立ち上がり、立ち下がりの急激な変化時一次
関数に近似するという性質がある。（検出器等の
特性による）。これらの条件から、デイジタル変
換後のデータに対しその波形を学習・記憶し波形
安定時より逐次補正するという手法が可能であ
る。
主に本発明では急激変化点に注目し、測定法で
はスポツト的測定法を前提としている。
はスポツト的測定法を前提としている。
第４図は本発明の補正装置７の一実施例を示
し、第６図のごとくＡ―Ｄ変換器４とデータ読取
装置５の中間に配置される。装置は第４図におい
て傾き検出タイミング記憶装置２１、誤差算出装
置２２、補正装置２３により構成される。前述の
式(1)のとおり、傾きと時定数により動的誤差は決
定されるから補正要個所認識の定数として定数
C1を次式で定める。
し、第６図のごとくＡ―Ｄ変換器４とデータ読取
装置５の中間に配置される。装置は第４図におい
て傾き検出タイミング記憶装置２１、誤差算出装
置２２、補正装置２３により構成される。前述の
式(1)のとおり、傾きと時定数により動的誤差は決
定されるから補正要個所認識の定数として定数
C1を次式で定める。
C1＝ａ×Ｔ
但しａ：傾き
Ｔ；時定数
傾き検出装置２１では一定ピツチで入力するデ
イジタル値の各サンプリングポイント間の差分
（Δｖi）より傾きを求める。
イジタル値の各サンプリングポイント間の差分
（Δｖi）より傾きを求める。
ａ＝Δｖi／ｔp
但しｔp；サンプリングピツチ
この時
ａ×ｔi＞C1
ならばサンプリングポイント（ｔi）を
ｔi〕０（補正要因学習開始）
として記憶する。こうして毎回傾き計算を行いな
がら、安定点を探していく（第５図のt6）。t6が得
られた段階より誤差計算装置２２が動作し誤差を
次式により算出する。
がら、安定点を探していく（第５図のt6）。t6が得
られた段階より誤差計算装置２２が動作し誤差を
次式により算出する。
但しt0；補正要因学習開始タイミング
続いて補正装置２３が動作し入力値に対し誤差値
を加え出力ｖpを得る。
を加え出力ｖpを得る。
ｖp＝ｖio＋δi
但しｖio；デイジタル変換後アナログ入力値補
正終了タイミングは C2；終了タイミング用定数 とし、動的誤差の影響が無視しうる状態とする。
本装置はハードウエアによる構成、ソフトウエア
による構成いづれも比較的簡単に実現可能であ
る。
正終了タイミングは C2；終了タイミング用定数 とし、動的誤差の影響が無視しうる状態とする。
本装置はハードウエアによる構成、ソフトウエア
による構成いづれも比較的簡単に実現可能であ
る。
以上の様な装置を測定系に挿入することにより
第４図の波形でt6以降のデータの誤差は折線近似
によるものだけとなり精度は格段に向上する。
第４図の波形でt6以降のデータの誤差は折線近似
によるものだけとなり精度は格段に向上する。
本発明の最も有効な利用法はスポツト的測定で
あり、具体的には熱電対を用いた高温測定、流量
測定、ガス濃度測定等、非常に幅広い範囲にわた
る。これらの測定波形はこほとんどが第５図の様
な曲線を示し、本装置未実装の測定系では最大数
10％の総合誤差が発生するであろう。
あり、具体的には熱電対を用いた高温測定、流量
測定、ガス濃度測定等、非常に幅広い範囲にわた
る。これらの測定波形はこほとんどが第５図の様
な曲線を示し、本装置未実装の測定系では最大数
10％の総合誤差が発生するであろう。
第５図は本発明のときの波形を示すもので、３
１は元入力、３２は折線近似波形、３３はフイル
ター通過後波形、３４は補正後波形を示してい
る。
１は元入力、３２は折線近似波形、３３はフイル
ター通過後波形、３４は補正後波形を示してい
る。
本発明はアナログ測定全般に適用できるのみな
らず、応答おくれを含む系における補正方法を示
しており適用は多岐にわたる。
らず、応答おくれを含む系における補正方法を示
しており適用は多岐にわたる。
具体的応用例としては、製鋼プロセスにおける
溶鋼温度測定、同プロセスにおける酸素流量制御
トンネル換気における排ガス測定等がある。
溶鋼温度測定、同プロセスにおける酸素流量制御
トンネル換気における排ガス測定等がある。
本発明の結果、動特性に優れたより高精度のア
ナログ測定系を実現することができた。
ナログ測定系を実現することができた。
第１図は従来行なわれてきたアナログデータ測
定ブロツクダイアグラム、第２図はノイズフイル
ター回路例、第３図はノイズフイルター通過によ
る動的誤差、第４図はアナログデータ動的誤差補
正装置実施例、第５図は第３図の波形を拡大した
もので動的誤差補正原理説明図、第６図はアナロ
グデータ動的誤差補正付測定装置ブロツクダイア
グラム。 １……検出器、２……ノイズフイルター、３…
…プリアンプ、４……Ａ―Ｄ変換器、５……デー
タ読取器、６……タイミングデコーダー、７……
動的誤差補正装置。
定ブロツクダイアグラム、第２図はノイズフイル
ター回路例、第３図はノイズフイルター通過によ
る動的誤差、第４図はアナログデータ動的誤差補
正装置実施例、第５図は第３図の波形を拡大した
もので動的誤差補正原理説明図、第６図はアナロ
グデータ動的誤差補正付測定装置ブロツクダイア
グラム。 １……検出器、２……ノイズフイルター、３…
…プリアンプ、４……Ａ―Ｄ変換器、５……デー
タ読取器、６……タイミングデコーダー、７……
動的誤差補正装置。
Claims (1)
- １ アナログフイルタの出力信号の補正方法にお
いて、該フイルタの入力信号に対する出力信号を
あらかじめ定められたサンプリング周期でサンプ
リングし、該サンプリング周期ごとに該出力信号
の傾きａを演算し、該傾きと該フイルタの時定数
Ｔとの積があらかじめ定められた値C1よりも大
きくなつた時点から該出力信号の補正を開始さ
せ、当該時点の該出力信号の傾きを表わす直線と
該フイルタの入力信号の定常値を表わす直線との
２直線近似された値との差分をサンプリング時点
ごとに演算し、該出力信号の補正をおこなうこと
を特徴とするアナログ信号の動的誤差補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772679A JPS55121108A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Dynamic error correcting method for analog signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2772679A JPS55121108A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Dynamic error correcting method for analog signal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55121108A JPS55121108A (en) | 1980-09-18 |
| JPS6219689B2 true JPS6219689B2 (ja) | 1987-04-30 |
Family
ID=12229015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2772679A Granted JPS55121108A (en) | 1979-03-12 | 1979-03-12 | Dynamic error correcting method for analog signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55121108A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63163599U (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-25 | ||
| JPH0637316U (ja) * | 1992-10-23 | 1994-05-17 | カルタス株式会社 | 腰保護帯具 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0769339B2 (ja) * | 1987-10-16 | 1995-07-26 | 三信工業株式会社 | 船速検出装置 |
-
1979
- 1979-03-12 JP JP2772679A patent/JPS55121108A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63163599U (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-25 | ||
| JPH0637316U (ja) * | 1992-10-23 | 1994-05-17 | カルタス株式会社 | 腰保護帯具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55121108A (en) | 1980-09-18 |
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