JP2003066073A - 位相測定器およびマイクロ波濃度計 - Google Patents
位相測定器およびマイクロ波濃度計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度の位相測定が可能で、かつ位相測定範
囲を広範囲とした位相測定器、およびこれを用いたマイ
クロ波濃度計を提供する。 【解決手段】 カウント制御回路１からの各種制御信号
ＣＴＲに基づいて、アップダウンカウンタ２は、基準信
号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り立下りエッジと信号
レベルのＬ／Ｈから、両信号の位相差が０度以上〜１８
０度未満の時は位相差に応じたアップカウントを、１８
０度以上〜３６０度未満の時は位相差に応じたダウンカ
ウントを行い、位相差を測定する。これにより、従来方
式と比べ、２倍の分解能が０〜３６０度の広範囲にわた
って得られる。また、この位相測定器を用いることによ
り、マイクロ波濃度計の高性能化を図ることができる。
囲を広範囲とした位相測定器、およびこれを用いたマイ
クロ波濃度計を提供する。 【解決手段】 カウント制御回路１からの各種制御信号
ＣＴＲに基づいて、アップダウンカウンタ２は、基準信
号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り立下りエッジと信号
レベルのＬ／Ｈから、両信号の位相差が０度以上〜１８
０度未満の時は位相差に応じたアップカウントを、１８
０度以上〜３６０度未満の時は位相差に応じたダウンカ
ウントを行い、位相差を測定する。これにより、従来方
式と比べ、２倍の分解能が０〜３６０度の広範囲にわた
って得られる。また、この位相測定器を用いることによ
り、マイクロ波濃度計の高性能化を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気信号の位相測定
器、およびマイクロ波により伝送路中の位相特性を測定
し、測定対象液の濃度を演算するマイクロ波濃度計に関
する。
器、およびマイクロ波により伝送路中の位相特性を測定
し、測定対象液の濃度を演算するマイクロ波濃度計に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図７は基準信号と被測定信号との位相差
を測定する従来方式の位相測定器の一例である。同図に
示すように、セットリセットフリップフロップ（ＳＲ−
ＦＦ）５１と、イネーブル付きカウンタ５２と、Ｄフリ
ップフロップ（Ｄ−ＦＦ）５３で構成され、図９（ａ）
に示す基準信号ＲＥＦの立上りでカウンタ５２のカウン
ト許可信号ＣＮＴを作り出してカウンタ５２を動作させ
た後、図９（ｂ）に示す被測定信号ＭＥの立上りでカウ
ント許可信号ＣＮＴをクリアすることによりカウンタ５
２を停止させる。その後、Ｄフリップフロップ（Ｄ−Ｆ
Ｆ）５３にカウント値を保持して外部にカウント値を出
力する。
を測定する従来方式の位相測定器の一例である。同図に
示すように、セットリセットフリップフロップ（ＳＲ−
ＦＦ）５１と、イネーブル付きカウンタ５２と、Ｄフリ
ップフロップ（Ｄ−ＦＦ）５３で構成され、図９（ａ）
に示す基準信号ＲＥＦの立上りでカウンタ５２のカウン
ト許可信号ＣＮＴを作り出してカウンタ５２を動作させ
た後、図９（ｂ）に示す被測定信号ＭＥの立上りでカウ
ント許可信号ＣＮＴをクリアすることによりカウンタ５
２を停止させる。その後、Ｄフリップフロップ（Ｄ−Ｆ
Ｆ）５３にカウント値を保持して外部にカウント値を出
力する。
【０００３】図９（ｃ）に示すように、この間のカウン
ト値が位相差に対応する。従って、カウンタ５２のカウ
ントクロックＣＬＫは基準信号ＲＥＦや被測定信号ＭＥ
と比べ非常に高い周波数の信号が用いられ、このカウン
トクロック周波数が高いほど分解能が高い。例えば、基
準クロックＲＥＦや被測定信号ＭＥの周波数の３６０倍
のカウントクロック周波数を用いて測定を行ったとする
と、０〜３６０度までの位相差を１／３６０の１度まで
分解できる。
ト値が位相差に対応する。従って、カウンタ５２のカウ
ントクロックＣＬＫは基準信号ＲＥＦや被測定信号ＭＥ
と比べ非常に高い周波数の信号が用いられ、このカウン
トクロック周波数が高いほど分解能が高い。例えば、基
準クロックＲＥＦや被測定信号ＭＥの周波数の３６０倍
のカウントクロック周波数を用いて測定を行ったとする
と、０〜３６０度までの位相差を１／３６０の１度まで
分解できる。
【０００４】高精度の位相測定を行う場合、カウントク
ロック周波数を可能な限り高めて行くが、位相測定器を
構成する電子部品の動作周波数や電子部品を接続する配
線等での遅延により、使用可能なカウントクロック周波
数の上限が決まってしまう。また、高い周波数のカウン
トクロックを用いると消費電力が増大するとともに、機
器自身が発熱することにより機器の寿命を低下させる。
ロック周波数を可能な限り高めて行くが、位相測定器を
構成する電子部品の動作周波数や電子部品を接続する配
線等での遅延により、使用可能なカウントクロック周波
数の上限が決まってしまう。また、高い周波数のカウン
トクロックを用いると消費電力が増大するとともに、機
器自身が発熱することにより機器の寿命を低下させる。
【０００５】図８は、図７の構成に改良を加え、セット
リセットフリップフロップ（ＳＲ−ＦＦ）５１の代わり
に排他的論理和回路６１を用いて基準信号ＲＥＦと被測
定信号ＭＥとの排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ：Ｅｘｃｌｕ
ｓｉｖｅ ＯＲ）を取り、その信号をカウンタ５２のカ
ウント許可信号ＣＮＴに用いることにより、１周期内で
のカウンタ５２のカウント時間を２倍に伸ばしている。
したがって、カウントクロックＣＬＫの周波数が同じで
あっても、２倍の分解能が得られる。図９（ｄ）はその
カウント許可信号ＣＮＴに基づくカウントタイミングを
示したものである。
リセットフリップフロップ（ＳＲ−ＦＦ）５１の代わり
に排他的論理和回路６１を用いて基準信号ＲＥＦと被測
定信号ＭＥとの排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ：Ｅｘｃｌｕ
ｓｉｖｅ ＯＲ）を取り、その信号をカウンタ５２のカ
ウント許可信号ＣＮＴに用いることにより、１周期内で
のカウンタ５２のカウント時間を２倍に伸ばしている。
したがって、カウントクロックＣＬＫの周波数が同じで
あっても、２倍の分解能が得られる。図９（ｄ）はその
カウント許可信号ＣＮＴに基づくカウントタイミングを
示したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図８の構成では、基準
信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥとの位相差が１８０度未満
の場合は前述したような効果が得られるが、１８０度を
越えると正常な位相測定が出来ない。図１０は基準信号
ＲＥＦと被測定信号ＭＥとの位相差が１８０度以上とな
ったときの位相測定の様子である。図１０（ａ）に示す
基準信号ＲＥＦと図１０（ｂ）に示す被測定信号ＭＥの
ような１８０度以上の位相差を測定すると、図７の構成
による測定では図１０（ｃ）のように位相差に応じた測
定が行われるのに対して、図８の構成ではカウンタ５２
に対するカウント許可信号ＣＮＴを基準信号ＲＥＦと被
測定信号ＭＥとの排他的論理和により作り出しているた
め図１０（ｄ）に示すような結果となり正しい測定が行
えない。このように位相測定範囲が小さな場合は効果的
に機能するが、位相測定範囲が広範囲にわたる場合は利
用できないという課題があった。
信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥとの位相差が１８０度未満
の場合は前述したような効果が得られるが、１８０度を
越えると正常な位相測定が出来ない。図１０は基準信号
ＲＥＦと被測定信号ＭＥとの位相差が１８０度以上とな
ったときの位相測定の様子である。図１０（ａ）に示す
基準信号ＲＥＦと図１０（ｂ）に示す被測定信号ＭＥの
ような１８０度以上の位相差を測定すると、図７の構成
による測定では図１０（ｃ）のように位相差に応じた測
定が行われるのに対して、図８の構成ではカウンタ５２
に対するカウント許可信号ＣＮＴを基準信号ＲＥＦと被
測定信号ＭＥとの排他的論理和により作り出しているた
め図１０（ｄ）に示すような結果となり正しい測定が行
えない。このように位相測定範囲が小さな場合は効果的
に機能するが、位相測定範囲が広範囲にわたる場合は利
用できないという課題があった。
【０００７】本発明は、従来のこのような点に鑑み為さ
れたもので、高精度の位相測定が可能で、かつ位相測定
範囲を広範囲とした位相測定器、およびこれを用いたマ
イクロ波濃度計を提供することを目的とする。
れたもので、高精度の位相測定が可能で、かつ位相測定
範囲を広範囲とした位相測定器、およびこれを用いたマ
イクロ波濃度計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る位相測定器は、基準信号と被測定信号の立上り立
下りエッジと信号レベルの高低から、基準信号と被測定
信号との位相差が０度以上〜１８０度未満の時は位相差
に応じた第１の方向のカウントを、位相差が１８０度以
上〜３６０度未満の時は位相差に応じた、第１の方向と
は反対の第２の方向のカウントをさせるように制御する
カウント制御手段と、このカウント制御手段の信号に基
づきカウント動作を行うことにより位相差を測定するア
ップダウンカウンタと、測定が完了したとき、測定した
データを一時的に保持する手段とを備えたことを特徴と
する。
に係る位相測定器は、基準信号と被測定信号の立上り立
下りエッジと信号レベルの高低から、基準信号と被測定
信号との位相差が０度以上〜１８０度未満の時は位相差
に応じた第１の方向のカウントを、位相差が１８０度以
上〜３６０度未満の時は位相差に応じた、第１の方向と
は反対の第２の方向のカウントをさせるように制御する
カウント制御手段と、このカウント制御手段の信号に基
づきカウント動作を行うことにより位相差を測定するア
ップダウンカウンタと、測定が完了したとき、測定した
データを一時的に保持する手段とを備えたことを特徴と
する。
【０００９】これにより、カウントクロックが同一であ
っても、従来方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ
０〜３６０度の広範囲にわたる位相測定が可能である。
っても、従来方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ
０〜３６０度の広範囲にわたる位相測定が可能である。
【００１０】請求項２に記載の本発明に係る位相測定器
は、基準信号と被測定信号の立上がり立下がりエッジと
信号レベルの高低から、位相差に応じたアップカウント
またはダウンカウントをさせるように制御するカウント
制御手段と、このカウント制御手段の信号に基づきカウ
ント動作を行うことにより位相差を測定するアップダウ
ンカウンタと、測定が完了したとき、測定したデータを
一時的に保持する手段とを有する位相測定器において、
基準信号と被測定信号の位相差を予め測定し、位相差に
応じて被測定信号の位相を変化させてカウント制御手段
に供給する手段を備えたことを特徴とする。
は、基準信号と被測定信号の立上がり立下がりエッジと
信号レベルの高低から、位相差に応じたアップカウント
またはダウンカウントをさせるように制御するカウント
制御手段と、このカウント制御手段の信号に基づきカウ
ント動作を行うことにより位相差を測定するアップダウ
ンカウンタと、測定が完了したとき、測定したデータを
一時的に保持する手段とを有する位相測定器において、
基準信号と被測定信号の位相差を予め測定し、位相差に
応じて被測定信号の位相を変化させてカウント制御手段
に供給する手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】これにより、カウントクロックが同一であ
っても、従来方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ
０〜３６０度の位相測定範囲で、誤測定を生じることな
く、位相測定が可能である。
っても、従来方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ
０〜３６０度の位相測定範囲で、誤測定を生じることな
く、位相測定が可能である。
【００１２】請求項３に記載の本発明に係るマイクロ波
濃度計は、測定対象液を流すための配管と、この配管を
はさんで互いに対向配置された送信アンテナおよび受信
アンテナと、送信アンテナに供給するためのマイクロ波
を発振するマイクロ波発振手段と、送信アンテナから送
信されて配管内の測定対象液を伝播して受信アンテナに
て受信された被測定信号の、前記マイクロ波発振手段か
ら出力される基準信号に対する位相差θ2を測定する位
相測定手段と、この位相測定手段で測定された位相差θ
2と、予め配管内に基準用液体を充満させて測定対象液
と同じ条件で位相測定手段により測定したときの位相差
θ1とを比較し、その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定
する位相差測定手段と、この位相差測定手段により測定
された△θおよび測定対象液の種類毎に対応する検量線
Ｘ＝ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算
出する濃度算出手段とを備えたマイクロ波濃度計であっ
て、位相測定手段として請求項１または請求項２に記載
の位相測定器を用いたことを特徴とする。
濃度計は、測定対象液を流すための配管と、この配管を
はさんで互いに対向配置された送信アンテナおよび受信
アンテナと、送信アンテナに供給するためのマイクロ波
を発振するマイクロ波発振手段と、送信アンテナから送
信されて配管内の測定対象液を伝播して受信アンテナに
て受信された被測定信号の、前記マイクロ波発振手段か
ら出力される基準信号に対する位相差θ2を測定する位
相測定手段と、この位相測定手段で測定された位相差θ
2と、予め配管内に基準用液体を充満させて測定対象液
と同じ条件で位相測定手段により測定したときの位相差
θ1とを比較し、その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定
する位相差測定手段と、この位相差測定手段により測定
された△θおよび測定対象液の種類毎に対応する検量線
Ｘ＝ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算
出する濃度算出手段とを備えたマイクロ波濃度計であっ
て、位相測定手段として請求項１または請求項２に記載
の位相測定器を用いたことを特徴とする。
【００１３】これにより、マイクロ波濃度計の濃度測定
性能である分解能の向上が可能であり、従って、測定時
間の短縮が可能となる。
性能である分解能の向上が可能であり、従って、測定時
間の短縮が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。
施形態について詳細に説明する。
【００１５】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係る位相測定器の構成を示すブロック図で
ある。同図に示すように、この位相測定器は、基準信号
ＲＥＦと被測定信号ＭＥから各種制御信号ＣＴＲを作り
出すカウント制御回路１と、カウントクロックＣＬＫが
供給され、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相差を
測定するアップダウンカウンタ２と、測定値を一時的に
保持するＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３とで構成さ
れる。
の実施形態に係る位相測定器の構成を示すブロック図で
ある。同図に示すように、この位相測定器は、基準信号
ＲＥＦと被測定信号ＭＥから各種制御信号ＣＴＲを作り
出すカウント制御回路１と、カウントクロックＣＬＫが
供給され、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相差を
測定するアップダウンカウンタ２と、測定値を一時的に
保持するＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３とで構成さ
れる。
【００１６】次に、この実施形態の動作を説明する。カ
ウント制御回路１により基準信号ＲＥＦと被測定信号Ｍ
Ｅの立上り立下りエッジと信号レベルの高低（Ｌ／Ｈ）
から、位相差が０度以上〜１８０度未満の時は位相差に
応じた所定の時間のアップカウントを、位相差が１８０
度以上〜３６０度（０度）未満の時は位相差に応じた所
定の時間のダウンカウントをアップダウンカウンタ２に
させることにより、０〜３６０度の位相測定を行う。１
回の測定が完了すると測定データを一時的に保持するＤ
フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３に記憶し、測定データ
ＤＴとして出力する。
ウント制御回路１により基準信号ＲＥＦと被測定信号Ｍ
Ｅの立上り立下りエッジと信号レベルの高低（Ｌ／Ｈ）
から、位相差が０度以上〜１８０度未満の時は位相差に
応じた所定の時間のアップカウントを、位相差が１８０
度以上〜３６０度（０度）未満の時は位相差に応じた所
定の時間のダウンカウントをアップダウンカウンタ２に
させることにより、０〜３６０度の位相測定を行う。１
回の測定が完了すると測定データを一時的に保持するＤ
フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）３に記憶し、測定データ
ＤＴとして出力する。
【００１７】図２は、図１に示す位相測定器の動作状態
を示すタイミングチャートおよび概念図である。図２
（ａ）に示す基準信号ＲＥＦ、および図２（ｂ）に示す
被測定信号ＭＥの位相差が１８０度未満の状態でカウン
ト制御回路１に入ると、基準信号ＲＥＦの立上りエッジ
で被測定信号ＭＥがＬ（低）レベルの時はアップダウン
カウンタ２においてアップカウントが開始され、この状
態で基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥが同じ信号レベル
になった時点でアップカウント終了となる。さらに基準
信号ＲＥＦの立下りエッジで被測定信号ＭＥがＨ（高）
レベルの時はアップダウンカウンタ２においてアップカ
ウントが開始され、この状態で基準信号ＲＥＦと被測定
信号ＭＥとが同じ信号レベルになった時点でアップカウ
ント終了となる。従って、アップダウンカウンタ２にお
いては、図２（ｃ）のタイミングでアップカウントが行
われる。
を示すタイミングチャートおよび概念図である。図２
（ａ）に示す基準信号ＲＥＦ、および図２（ｂ）に示す
被測定信号ＭＥの位相差が１８０度未満の状態でカウン
ト制御回路１に入ると、基準信号ＲＥＦの立上りエッジ
で被測定信号ＭＥがＬ（低）レベルの時はアップダウン
カウンタ２においてアップカウントが開始され、この状
態で基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥが同じ信号レベル
になった時点でアップカウント終了となる。さらに基準
信号ＲＥＦの立下りエッジで被測定信号ＭＥがＨ（高）
レベルの時はアップダウンカウンタ２においてアップカ
ウントが開始され、この状態で基準信号ＲＥＦと被測定
信号ＭＥとが同じ信号レベルになった時点でアップカウ
ント終了となる。従って、アップダウンカウンタ２にお
いては、図２（ｃ）のタイミングでアップカウントが行
われる。
【００１８】一方、図２（ｄ）に示す基準信号ＲＥＦ、
および図２（ｅ）に示す被測定信号ＭＥの位相差が１８
０度以上の状態でカウント制御回路１に入ると、被測定
信号ＭＥの立下がりエッジで基準信号ＲＥＦがＨ（高）
レベルの時はアップダウンカウンタ２においてダウンカ
ウントが開始され、この状態で基準信号ＲＥＦと被測定
信号ＭＥが同じ信号レベルになった時点でダウンカウン
ト終了となる。さらに被測定信号ＭＥの立上りエッジで
基準信号ＲＥＦがＬ（低）レベルの時はアップダウンカ
ウンタ２においてダウンカウントが開始され、この状態
で基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥが同じ信号レベルに
なった時点でダウンカウント終了となる。したがって、
アップダウンカウンタ２においては、図２（ｆ）のタイ
ミングでダウンカウントが行われる。
および図２（ｅ）に示す被測定信号ＭＥの位相差が１８
０度以上の状態でカウント制御回路１に入ると、被測定
信号ＭＥの立下がりエッジで基準信号ＲＥＦがＨ（高）
レベルの時はアップダウンカウンタ２においてダウンカ
ウントが開始され、この状態で基準信号ＲＥＦと被測定
信号ＭＥが同じ信号レベルになった時点でダウンカウン
ト終了となる。さらに被測定信号ＭＥの立上りエッジで
基準信号ＲＥＦがＬ（低）レベルの時はアップダウンカ
ウンタ２においてダウンカウントが開始され、この状態
で基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥが同じ信号レベルに
なった時点でダウンカウント終了となる。したがって、
アップダウンカウンタ２においては、図２（ｆ）のタイ
ミングでダウンカウントが行われる。
【００１９】図２（ｇ）は、アップダウンカウンタ２に
おけるこれらの動作を図示したものである。
おけるこれらの動作を図示したものである。
【００２０】図２（ｃ）および図２（ｆ）から明らかな
ように、図７に示す従来方式の位相測定器と比べ１周期
内でのカウンタのカウント時間を２倍に伸ばしている。
したがって、カウントクロックの周波数が同じであって
も、２倍の分解能が得られる。しかも、図８に示す従来
方式の位相測定器とは異なり、２倍の分解能が０〜３６
０度の位相測定範囲で得られる。
ように、図７に示す従来方式の位相測定器と比べ１周期
内でのカウンタのカウント時間を２倍に伸ばしている。
したがって、カウントクロックの周波数が同じであって
も、２倍の分解能が得られる。しかも、図８に示す従来
方式の位相測定器とは異なり、２倍の分解能が０〜３６
０度の位相測定範囲で得られる。
【００２１】以上説明したように、この実施形態の位相
測定器では、同一の周波数のカウントクロックを用い、
基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り間の時間を測
定する従来方式の位相測定器と比べ、２倍の分解能が０
〜３６０度の位相測定範囲で得られる。また、分解能が
同一の場合データ収集時間は半分にすることができる。
測定器では、同一の周波数のカウントクロックを用い、
基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り間の時間を測
定する従来方式の位相測定器と比べ、２倍の分解能が０
〜３６０度の位相測定範囲で得られる。また、分解能が
同一の場合データ収集時間は半分にすることができる。
【００２２】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実
施形態に係る位相測定器の構成を示すブロック図であ
る。また、図４は、第２の実施形態の動作状態を示すタ
イミングチャートおよび概念図である。
実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実
施形態に係る位相測定器の構成を示すブロック図であ
る。また、図４は、第２の実施形態の動作状態を示すタ
イミングチャートおよび概念図である。
【００２３】この第２の実施形態は、上述の第１の実施
形態の位相測定器を更に改良し、特に位相測定範囲が１
８０度近傍で変化している場合の誤測定を解消するよう
にしたものである。
形態の位相測定器を更に改良し、特に位相測定範囲が１
８０度近傍で変化している場合の誤測定を解消するよう
にしたものである。
【００２４】即ち、図１に示す構成の第１の実施形態の
位相測定器を、図２のタイミングで動作させた場合、位
相が０度から１８０度まではアップカウントで、３６０
度（０度）から１８０度まではダウンカウントで位相測
定を行うことができる。しかし、図４の（ｂ）に示すよ
うに被測定信号の位相が変化した場合、１８０度を越え
たところで正常な位相測定が出来ない。このように位相
測定範囲が１８０度をまたがない時は、第１の実施形態
の位相測定器は効果的に機能するが、位相測定範囲が１
８０度近傍で変化している場合は、誤測定が生じること
がある。
位相測定器を、図２のタイミングで動作させた場合、位
相が０度から１８０度まではアップカウントで、３６０
度（０度）から１８０度まではダウンカウントで位相測
定を行うことができる。しかし、図４の（ｂ）に示すよ
うに被測定信号の位相が変化した場合、１８０度を越え
たところで正常な位相測定が出来ない。このように位相
測定範囲が１８０度をまたがない時は、第１の実施形態
の位相測定器は効果的に機能するが、位相測定範囲が１
８０度近傍で変化している場合は、誤測定が生じること
がある。
【００２５】この第２の実施形態は、これを解消するよ
うに構成したもので、図３に示すように、基準信号ＲＥ
Ｆと被測定信号ＭＥの位相差を予め測定し、その位相差
により測定信号ＭＥの位相を制御する位相判定器６と、
被測定信号ＭＥの位相を変化させるインバータ４と、被
測定信号ＭＥと位相が変化した被測定信号ＭＥとの選択
を行うセレクタ５と、基準信号ＲＥＦとセレクタ５から
出力される被測定信号ＭＥとから、カウント許可信号、
カウント値のアップダウン信号などの各種制御信号ＣＴ
Ｒを作り出すカウント制御回路１と、カウント制御回路
１からの信号にもとづき位相測定を行うアップダウンカ
ウンタ２と、測定データを一時的に保持するＤフリップ
フロップ（Ｄ−ＦＦ）とで構成される。
うに構成したもので、図３に示すように、基準信号ＲＥ
Ｆと被測定信号ＭＥの位相差を予め測定し、その位相差
により測定信号ＭＥの位相を制御する位相判定器６と、
被測定信号ＭＥの位相を変化させるインバータ４と、被
測定信号ＭＥと位相が変化した被測定信号ＭＥとの選択
を行うセレクタ５と、基準信号ＲＥＦとセレクタ５から
出力される被測定信号ＭＥとから、カウント許可信号、
カウント値のアップダウン信号などの各種制御信号ＣＴ
Ｒを作り出すカウント制御回路１と、カウント制御回路
１からの信号にもとづき位相測定を行うアップダウンカ
ウンタ２と、測定データを一時的に保持するＤフリップ
フロップ（Ｄ−ＦＦ）とで構成される。
【００２６】次に、この実施形態の動作を説明する。位
相判定器６は、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相
差を測定する。この位相差測定は現在の位相差がどの位
にあるかを検知するためのもので分解能は粗くて良い。
測定された位相値から被測定信号ＭＥの位相制御を確定
する。例えば、位相値が９０度から−９０度の間で位相
０度側の場合には被測定信号ＭＥの位相を変化させず、
位相値が９０度から−９０度の間で位相１８０度側の場
合には被測定信号ＭＥを反転させて位相を１８０度変化
させるように制御信号（ノーマル・スペシャル判定信
号）ＳＥＬを出力する。位相判定器６から出力される制
御信号（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬに応じ
て被測定信号ＭＥをインバータ４で反転した信号とそう
でない信号とにセレクタ５で切替える。基準信号ＲＥＦ
とセレクタ５から出力される被測定信号ＭＥは、カウン
ト制御回路１に入力され、以下のようにアップダウンカ
ウンタ２が動作し、位相測定が行われる。
相判定器６は、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相
差を測定する。この位相差測定は現在の位相差がどの位
にあるかを検知するためのもので分解能は粗くて良い。
測定された位相値から被測定信号ＭＥの位相制御を確定
する。例えば、位相値が９０度から−９０度の間で位相
０度側の場合には被測定信号ＭＥの位相を変化させず、
位相値が９０度から−９０度の間で位相１８０度側の場
合には被測定信号ＭＥを反転させて位相を１８０度変化
させるように制御信号（ノーマル・スペシャル判定信
号）ＳＥＬを出力する。位相判定器６から出力される制
御信号（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬに応じ
て被測定信号ＭＥをインバータ４で反転した信号とそう
でない信号とにセレクタ５で切替える。基準信号ＲＥＦ
とセレクタ５から出力される被測定信号ＭＥは、カウン
ト制御回路１に入力され、以下のようにアップダウンカ
ウンタ２が動作し、位相測定が行われる。
【００２７】位相値が９０度から−９０度の間で位相０
度側の場合には、従来通り普通（ノーマル）で、被測定
信号ＭＥは位相制御せずにカウント制御回路１に入力さ
れ、基準信号ＲＥＦの立上りで被測定信号ＭＥが低レベ
ルの場合または基準信号ＲＥＦの立下りで被測定信号Ｍ
Ｅが高レベルの場合にアップカウントされ、被測定信号
ＭＥの立上りで基準信号ＲＥＦが低レベルの場合または
被測定信号ＭＥの立下りで基準信号ＲＥＦが高レベルの
場合にダウンカウントされる。
度側の場合には、従来通り普通（ノーマル）で、被測定
信号ＭＥは位相制御せずにカウント制御回路１に入力さ
れ、基準信号ＲＥＦの立上りで被測定信号ＭＥが低レベ
ルの場合または基準信号ＲＥＦの立下りで被測定信号Ｍ
Ｅが高レベルの場合にアップカウントされ、被測定信号
ＭＥの立上りで基準信号ＲＥＦが低レベルの場合または
被測定信号ＭＥの立下りで基準信号ＲＥＦが高レベルの
場合にダウンカウントされる。
【００２８】位相値が９０度から−９０度の間で位相１
８０度側の場合には、特別(スペシャル)で、被測定信号
ＭＥは位相反転してカウント制御回路１に入力され、基
準信号ＲＥＦの立上りで被測定信号ＭＥが高レベルの場
合または基準信号ＲＥＦの立下りで被測定信号ＭＥが低
レベルの場合にアップカウントされ、被測定信号ＭＥの
立上りで基準信号ＲＥＦが高レベルの場合または被測定
信号ＭＥの立下りで基準信号ＲＥＦが低レベルの場合に
ダウンカウントされる。
８０度側の場合には、特別(スペシャル)で、被測定信号
ＭＥは位相反転してカウント制御回路１に入力され、基
準信号ＲＥＦの立上りで被測定信号ＭＥが高レベルの場
合または基準信号ＲＥＦの立下りで被測定信号ＭＥが低
レベルの場合にアップカウントされ、被測定信号ＭＥの
立上りで基準信号ＲＥＦが高レベルの場合または被測定
信号ＭＥの立下りで基準信号ＲＥＦが低レベルの場合に
ダウンカウントされる。
【００２９】このようにして、アップダウンカウンタ２
のカウント動作により位相測定が行われるが、図４
（ｂ）に示すように被測定信号の位相が変化した場合、
第１の実施形態の方式で測定した場合は同図（ｃ）に示
すように誤測定が生じるが、この第２の実施形態の方式
により測定した場合は同図（ｄ）に示すように誤測定が
解消される。
のカウント動作により位相測定が行われるが、図４
（ｂ）に示すように被測定信号の位相が変化した場合、
第１の実施形態の方式で測定した場合は同図（ｃ）に示
すように誤測定が生じるが、この第２の実施形態の方式
により測定した場合は同図（ｄ）に示すように誤測定が
解消される。
【００３０】そして、１回の測定が完了すると測定デー
タを一時的に保持するＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
３に記憶し、測定データＤＴとして、位相判定器６から
の制御信号（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬと
ともに出力する。
タを一時的に保持するＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
３に記憶し、測定データＤＴとして、位相判定器６から
の制御信号（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬと
ともに出力する。
【００３１】このように、この実施形態においては、位
相判定器６により基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位
相差を予め測定しておき、その位相差から１８０度に近
づきつつあると判定された場合は、被測定信号ＭＥの位
相を制御する制御信号（ノーマル・スペシャル判定信
号）ＳＥＬを出力する。また、インバータ４は被測定信
号ＭＥの位相を１８０度付近から離れた位相値に変化さ
せる。セレクタ５には直接入力された被測定信号ＭＥと
インバータを通過してくる被測定信号ＭＥが入力されて
おり、位相判定器６の出力に応じて２つの被測定信号Ｍ
Ｅを選択して出力する。従って、カウント制御回路１に
入力される被測定信号ＭＥの位相は１８０度近傍に近づ
くことは無い。
相判定器６により基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位
相差を予め測定しておき、その位相差から１８０度に近
づきつつあると判定された場合は、被測定信号ＭＥの位
相を制御する制御信号（ノーマル・スペシャル判定信
号）ＳＥＬを出力する。また、インバータ４は被測定信
号ＭＥの位相を１８０度付近から離れた位相値に変化さ
せる。セレクタ５には直接入力された被測定信号ＭＥと
インバータを通過してくる被測定信号ＭＥが入力されて
おり、位相判定器６の出力に応じて２つの被測定信号Ｍ
Ｅを選択して出力する。従って、カウント制御回路１に
入力される被測定信号ＭＥの位相は１８０度近傍に近づ
くことは無い。
【００３２】なお、上述の説明では、位相判定器６では
位相値が９０度と−９０度を境にして、位相０度側の場
合には普通（ノーマル）、位相１８０度側の場合には特
別（スペシャル）と切替えるように制御する制御信号
（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬを出力した
が、切替えを行う位相値については、これに限らず、１
８０度近辺としてもよい。
位相値が９０度と−９０度を境にして、位相０度側の場
合には普通（ノーマル）、位相１８０度側の場合には特
別（スペシャル）と切替えるように制御する制御信号
（ノーマル・スペシャル判定信号）ＳＥＬを出力した
が、切替えを行う位相値については、これに限らず、１
８０度近辺としてもよい。
【００３３】以上説明したように、この第２の実施形態
の位相測定器では、同一の周波数のカウントクロックを
用い、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り間の時
間を測定する従来方式の位相測定器と比べ、２倍の分解
能が得られ、しかも０〜３６０度の位相測定範囲で誤測
定無く動作する。
の位相測定器では、同一の周波数のカウントクロックを
用い、基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの立上り間の時
間を測定する従来方式の位相測定器と比べ、２倍の分解
能が得られ、しかも０〜３６０度の位相測定範囲で誤測
定無く動作する。
【００３４】（第３の実施形態）次に、図５は、本発明
の第３の実施形態に係る、位相測定器を用いたマイクロ
波濃度計の構成を示すブロック図である。マイクロ波濃
度計は基準信号と被測定物質中を伝播してくる被測定信
号の位相差を測定し、その位相差から濃度を演算する装
置である。図５中の位相測定器１４に、上述の第１また
は第２の実施形態の位相測定器を用いて構成されてい
る。
の第３の実施形態に係る、位相測定器を用いたマイクロ
波濃度計の構成を示すブロック図である。マイクロ波濃
度計は基準信号と被測定物質中を伝播してくる被測定信
号の位相差を測定し、その位相差から濃度を演算する装
置である。図５中の位相測定器１４に、上述の第１また
は第２の実施形態の位相測定器を用いて構成されてい
る。
【００３５】このマイクロ波濃度計は、図５に示すよう
に、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器９と、マイ
クロ波を分割するパワースプリッタ１０と、測定対象液
を流すための配管１２と、この配管１２をはさんで互い
に対向配置された送信アンテナ１１および受信アンテナ
１３と、送信アンテナ１１から送信されて配管１２内の
測定対象液を伝播して受信アンテナ１３にて受信された
マイクロ波即ち被測定信号ＭＥの、パワースプリッタ１
０から供給されるマイクロ波即ち基準信号ＲＥＦに対す
る位相差θ2を測定する位相測定器１４と、この位相測
定器１４で測定された位相差θ2と、予め配管１２内に
基準用液体を充満させて測定対象液と同じ条件で位相測
定器１４により測定したときの位相差θ1とを比較し、
その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定するとともに、こ
の△θおよび測定対象液の種類毎に対応する検量線Ｘ＝
ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算出す
る濃度演算回路とで構成されている。そして、位相測定
器１４に、上述の第１または第２の実施形態の位相測定
器を用いる。
に、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器９と、マイ
クロ波を分割するパワースプリッタ１０と、測定対象液
を流すための配管１２と、この配管１２をはさんで互い
に対向配置された送信アンテナ１１および受信アンテナ
１３と、送信アンテナ１１から送信されて配管１２内の
測定対象液を伝播して受信アンテナ１３にて受信された
マイクロ波即ち被測定信号ＭＥの、パワースプリッタ１
０から供給されるマイクロ波即ち基準信号ＲＥＦに対す
る位相差θ2を測定する位相測定器１４と、この位相測
定器１４で測定された位相差θ2と、予め配管１２内に
基準用液体を充満させて測定対象液と同じ条件で位相測
定器１４により測定したときの位相差θ1とを比較し、
その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定するとともに、こ
の△θおよび測定対象液の種類毎に対応する検量線Ｘ＝
ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算出す
る濃度演算回路とで構成されている。そして、位相測定
器１４に、上述の第１または第２の実施形態の位相測定
器を用いる。
【００３６】マイクロ波発振器９で生成したマイクロ波
はパワースプリッタ１０で分割され、一方は基準信号Ｒ
ＥＦとして直接位相測定器１４に入力される。もう一方
は送信アンテナ１１、配管１２（配管中には被測定物質
が充満している）、受信アンテナ１３を経由して被測定
信号ＭＥとして位相測定器１４に入力される。位相測定
器１４では基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相差θ
2を測定している。
はパワースプリッタ１０で分割され、一方は基準信号Ｒ
ＥＦとして直接位相測定器１４に入力される。もう一方
は送信アンテナ１１、配管１２（配管中には被測定物質
が充満している）、受信アンテナ１３を経由して被測定
信号ＭＥとして位相測定器１４に入力される。位相測定
器１４では基準信号ＲＥＦと被測定信号ＭＥの位相差θ
2を測定している。
【００３７】濃度演算回路１５では、この位相差θ
2を、予め配管１２内に基準用液体を充満させて同じ条
件で位相測定器１４により測定したときの位相差θ1と
比較し、その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定して、図
６に示すような、測定対象液の種類毎に対応する検量線
Ｘ＝ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算
出する。
2を、予め配管１２内に基準用液体を充満させて同じ条
件で位相測定器１４により測定したときの位相差θ1と
比較し、その位相差△θ＝（θ2−θ1）を測定して、図
６に示すような、測定対象液の種類毎に対応する検量線
Ｘ＝ａ・△θ＋ｂに基づいて、測定対象液の濃度Ｘを算
出する。
【００３８】このように、位相測定器１４として、第１
の実施形態の位相測定器を用いることにより、従来方式
の位相測定器と比べ２倍の分解能が０〜３６０度の位相
測定範囲で得られるので、マイクロ波濃度計の濃度測定
性能である分解能の向上が可能であり、従って、測定時
間の短縮が可能となる。
の実施形態の位相測定器を用いることにより、従来方式
の位相測定器と比べ２倍の分解能が０〜３６０度の位相
測定範囲で得られるので、マイクロ波濃度計の濃度測定
性能である分解能の向上が可能であり、従って、測定時
間の短縮が可能となる。
【００３９】また、位相測定器１４として、第２の実施
形態の位相測定器を用いることにより、従来方式の位相
測定器と比べ２倍の分解能が得られ、しかも０〜３６０
度の位相測定範囲で誤測定なく動作させることができる
ので、マイクロ波濃度計の濃度測定性能である分解能の
向上が可能であり、従って、測定時間の短縮が可能とな
る。
形態の位相測定器を用いることにより、従来方式の位相
測定器と比べ２倍の分解能が得られ、しかも０〜３６０
度の位相測定範囲で誤測定なく動作させることができる
ので、マイクロ波濃度計の濃度測定性能である分解能の
向上が可能であり、従って、測定時間の短縮が可能とな
る。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位相測定
器によれば、カウントクロックが同一であっても、従来
方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ０〜３６０度
の広範囲にわたる位相測定が可能である。
器によれば、カウントクロックが同一であっても、従来
方式と比べ、２倍の分解能が得られ、かつ０〜３６０度
の広範囲にわたる位相測定が可能である。
【００４１】また、本発明のマイクロ波濃度計によれ
ば、濃度測定性能である分解能の向上が可能となる。
ば、濃度測定性能である分解能の向上が可能となる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る位相測定器の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】 第１の実施形態の動作状態を示すタイミング
チャートおよび概念図。
チャートおよび概念図。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係る位相測定器の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図４】 第２の実施形態の動作状態を示すタイミング
チャートおよび概念図。
チャートおよび概念図。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係るマイクロ波濃
度計の構成を示すブロック図。
度計の構成を示すブロック図。
【図６】 本発明の第３の実施形態における位相差と濃
度との関係を表わす検量線を示す図。
度との関係を表わす検量線を示す図。
【図７】 従来方式の位相測定器の一例を示すブロック
図。
図。
【図８】 従来方式の位相測定器の他の例を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図９】 図７及び図８に示す位相測定器の動作状態
（位相差が１８０度未満の場合）を示すタイミングチャ
ート。
（位相差が１８０度未満の場合）を示すタイミングチャ
ート。
【図１０】図７及び図８に示す位相測定器の動作状態
（位相差が１８０度以上の場合）を示すタイミングチャ
ート。
（位相差が１８０度以上の場合）を示すタイミングチャ
ート。
１…カウント制御回路
２…アップダウンカウンタ
３…Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
４…インバータ
５…セレクタ
６…位相判定器
９…マイクロ波発振器
１０…パワースプリッタ
１１…送信アンテナ
１２…配管
１３…受信アンテナ
１４…位相差測定器
１５…濃度演算回路
Claims (3)
- 【請求項１】基準信号と被測定信号の立上り立下りエッ
ジと信号レベルの高低から、基準信号と被測定信号との
位相差が０度以上〜１８０度未満の時は位相差に応じた
第1の方向のカウントを、位相差が１８０度以上〜３６
０度未満の時は位相差に応じた、第1の方向とは反対の
第２の方向のカウントをさせるように制御するカウント
制御手段と、このカウント制御手段の信号に基づきカウ
ント動作を行うことにより位相差を測定するアップダウ
ンカウンタと、測定が完了したとき、測定したデータを
一時的に保持する手段とを備えたことを特徴とする位相
測定器。 - 【請求項２】基準信号と被測定信号の立上がり立下がり
エッジと信号レベルの高低から、位相差に応じたアップ
カウントまたはダウンカウントをさせるように制御する
カウント制御手段と、このカウント制御手段の信号に基
づきカウント動作を行うことにより位相差を測定するア
ップダウンカウンタと、測定が完了したとき、測定した
データを一時的に保持する手段とを有する位相測定器に
おいて、前記基準信号と前記被測定信号の位相差を予め
測定し、位相差に応じて前記被測定信号の位相を変化さ
せて前記カウント制御手段に供給する手段を備えたこと
を特徴とする位相測定器。 - 【請求項３】測定対象液を流すための配管と、この配管
をはさんで互いに対向配置された送信アンテナおよび受
信アンテナと、前記送信アンテナに供給するためのマイ
クロ波を発振するマイクロ波発振手段と、前記送信アン
テナから送信されて前記配管内の測定対象液を伝播して
前記受信アンテナにて受信された被測定信号の、前記マ
イクロ波発振手段から出力される基準信号に対する位相
差θ2を測定する位相測定手段と、この位相測定手段で
測定された位相差θ2と、予め前記配管内に基準用液体
を充満させて測定対象液と同じ条件で前記位相測定手段
により測定したときの位相差θ1とを比較し、その位相
差△θ＝（θ2−θ1）を測定する位相差測定手段と、こ
の位相差測定手段により測定された△θおよび前記測定
対象液の種類毎に対応する検量線Ｘ＝ａ・△θ＋ｂに基
づいて、測定対象液の濃度Ｘを算出する濃度算出手段と
を備えたマイクロ波濃度計であって、前記位相測定手段
として請求項１または請求項２に記載の位相測定器を用
いたことを特徴とするマイクロ波濃度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070078A JP4187140B2 (ja) | 2001-06-13 | 2002-03-14 | 位相測定器およびマイクロ波濃度計 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001178011 | 2001-06-13 | ||
| JP2001-178011 | 2001-06-13 | ||
| JP2002070078A JP4187140B2 (ja) | 2001-06-13 | 2002-03-14 | 位相測定器およびマイクロ波濃度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003066073A true JP2003066073A (ja) | 2003-03-05 |
| JP4187140B2 JP4187140B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=26616799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070078A Expired - Lifetime JP4187140B2 (ja) | 2001-06-13 | 2002-03-14 | 位相測定器およびマイクロ波濃度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4187140B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008281498A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 位相差計測回路 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070078A patent/JP4187140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008281498A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 位相差計測回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4187140B2 (ja) | 2008-11-26 |
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