JP2005189133A - 水晶振動子センサーシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の水晶振動子センサーと、そのセンサーから送られる信号用のカウンターと、それぞれのセンサーの発生信号の周波数を変換してカウンターの帯域に整合させる周波数変換器と、計測値からその逆の操作を行って水晶振動子センサーの発振周波数を求める計測システムで、上記のそれぞれの水晶振動子センサーの信号を上記のカウンターの計測帯域に整合させるように周波数を変換し、変換された信号を、予め決められた周波数確度に達するまでの時間にわたり上記の周波数カウンターで計測して水晶振動子センサーの発振周波数を求める。
【選択図】図1
Description
1)カウンター回路で計測されたデータをデータ記録部切換部31が受け取ると、順次データ記録部に記録される。最後のデータ記録部まで達すると次は、先頭のデータ記録部−1に巡回する。
2)記録されたデータを用いる場合は、制御部からの制御信号34により、記録されたデータから必要な個数のデータ、たとえば検出感度をm倍(例えば10倍)にする場合は最新のm個のデータをデータ記録部切換部32で切り換えて、データ加算部35に送る。
3)データ加算部35では送られたデータを加算し、m倍の時間分のデータに加工する。このことにより、検出感度をm倍にすることができる。
1)最初は、計測値1(データ記録部―1の値)をn倍(図4ではn=5)して使用し、
2)次は計測値1と、計測値2(データ記録部―2の値)のデータの(n−1)倍と、の和を用い、
3)その次は、計測値1から2までのデータの和と、計測値3(データ記録部−3の値)の(n−2)倍と、の和を用い、
4)nまでのk番目では、計測値1から計測値(k−1)までのデータ和と、計測値(データ記録部−kの値)の(n−k)倍と、の和を表示し、
5)これをn番目まで行い、
6)その後は、それぞれのカウンターの最近の値を用いて表示する。
このようにすることによって、測定者には、まず、その概要を短時間で表示することができる。
1)副測定区間(例えば一秒)信号の状態変化を、同期式遅延型フリップフロップで観測する。その同期式遅延型フリップフロップに供給するクロック(CLK)の立ち上がり/立下りでの観測では、状態の変化に出力信号の立ち上がり、あるいは、立下りが引き起こされる。立ち上がり、あるいは、立下りの信号をトリガーとして用いて、カウンターデータを、カウンター読み出しデータ部に読み込む。引き続く次のクロック変化の時点で、2段以降の後段カウンターを全部リセットする。
2)カウンター部の最初のカウンターの状態について、
・副測定区間(例えば一秒)信号の状態変化を同期式遅延型フリップフロップがとらえた時、つまり測定が開始されるときで、入力データが0から1に変化しているとき(図9のt1、あるいは、t3点)、あるいは、
・副測定区間(例えば一秒)信号の状態変化を上記の同期式遅延型フリップフロップがとらえ、また、2段以降のカウンターのリセット時点(図9のt3点)で、上記の同期式遅延型フリップフロップの出力が0から1に変化しているとき(図9のt3点)、前段カウンターの状態を1にセットし、それ以外の場合はリセットする。図9のt1、あるいは、t3点で計数が開始(あるいは再開)され、t2点でカウンターのデータが読み出し部へ送られる。また、t3点で後段カウンターがリセットされ、後段カウンターの1桁目には、読出し部データと前段カウンタデータとの排他的論理和が入力され、1ビット分の和がとられる。
2、2n センサーヘッド
3 周波数変換部
4、4n 水晶振動子
5 選択部
6 カウンター
7 データ処理部
8 選択性吸着膜
9 振動子電極
10 信号線
21 波形整形部
22 ゲート
23 カウンター回路
24 データ処理部
25 基準信号発生部
31、32 データ記録部切換部
33−1、33−n カウンター
34 制御信号
35 基準信号発生部
36 データ加算部
37 初期データ生成モジュール
38 カウンタ番号カウンタ
51、52 n倍カウンタ切換部
53−1、53−2、53−n n倍カウンター
54 制御部
57 初期データ生成モジュール
58 カウンタ番号カウンタ
62 2重制御部
63 データ処理部
64a ゲート1
64b ゲート2
65a カウンター1
65b カウンター2
72 隙間制御部
73 データ処理部
74a ゲート1
74b ゲート2
75a カウンター1
75b カウンター2
81a 後段カウンター最低位1桁目
81b 後段カウンター2桁目以上
82 前段カウンター
83 カウンター設定部
84 区間信号発生部
85 読み出し/リセット制御部
86 読み出し部
Claims (5)
- 単数あるいは複数の水晶振動子センサーと、それらの水晶振動子センサーから送られる信号の周波数を計測するカウンターと、それぞれの水晶振動子センサーの発生信号の周波数を前記のカウンターの計測帯域に整合させるように変換する周波数変換器と、計測した値から前記の変換と逆の操作を行って水晶振動子センサーの発振周波数を求めることのできるデータ処理器とを備えた計測システムであって、
上記のそれぞれの水晶振動子センサーで周期的信号を発生し、その信号を上記のカウンターの計測帯域に整合させるように周波数を変換し、変換された信号を、予め決められた周波数確度に達するまでの時間にわたり上記のカウンターで計測して水晶振動子センサーの発振周波数を求めることを特徴とする水晶振動子センサーシステム。 - 上記の発振周波数の変換による周波数の低下割合の逆数の時間に渡り測定するが、測定者には、まず測定値の概要を提示し、順次高精度の測定値を提示するようにして、情報の提示のない時間をなくすものであり、
同一の長さの計測時間(T)に、水晶振動子センサーから送られる信号の振動数を複数回に渡り順次計測し、その複数(n)の計測値の和(S)を用いて、周波数(f)を、f=wS/nT、から求め、周波数の提示においては、その直前の提示のために用いた計測値との共通の計測値をその一部に用いることにより、T時間ごとの表示を行うことを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子センサーシステム。 - 水晶振動子センサーから送られる信号の振動数を計測する複数(m)のカウンターを用いて、予め決められた時間(U1、U2、・・・、Um-1)をおいて順次計測を開始し、最後のカウンターから最初カウンターに巡回する構成をもち、その巡回の一巡する時間(V)は、それぞれのカウンターで計測する時間よりも長い時間(T<V)であり、上記のそれぞれのカウンターの計測値をその計測時間で除算し、上記の低下割合の逆数(w)を乗じて周波数を求める処理を行って、その処理結果を、計測を開始した順で順次提示することを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子センサーシステム。
- 時間的区間(t1、t2)における計測値は、第1カウンターと第2カウンターとからの計測値(C1とC2)を累積したものであり、上記のC1とC2のそれぞれを共通の時間軸上の計測値に換算し、その重複部分の計数値を除いて、前記の時間的区間における計測値を求め、その計測値をその計測時間で除算し、上記の低下割合の逆数(w)を乗じて周波数を求める処理を行って提示することを特徴とする請求項3に記載の水晶振動子センサーシステム。
- 上記のカウンターは、1ビット分の2進カウンター(前段カウンターと称する)と、
多ビット分の2進カウンター(後段カウンターと称する)と、
後段カウンターの最低位桁の2進データと前段カウンターの2進データとの排他的論理和を出力する演算器と、
後段カウンターから2進データを読み出す構成と、
を備え、
測定区間信号で指定された測定区間の中に、複数の副測定区間を設け、それぞれの副測定区間では上記の後段カウンターで計数し、副測定区間と、それに引き続く副測定区間との間では前段カウンターで計数し、
上記の副測定区間を指定する副測定区間信号、あるいは、その波形整形された副測定区間信号の始まりに当たる立ち上がり(あるいは立下り)で、リセットされた後段カウンターで計数を開始し、
副測定区間信号の終わりに当たるその信号の立下り(あるいは立ち上がり)で後段カウンターの計数を一時的に終了して2進データを読み出し部へ送り、
引き続く副測定区間信号の始まりに当たる立ち上がり(あるいは立下り)までは、前段カウンターで計数をし、
前記の引き続く副測定区間信号の始まりに当たる立ち上がり(あるいは立下り)において、後段カウンターをリセットし、後段カウンターの最低位桁の2進データと前段カウンターの2進データとの排他的論理和を後段カウンターの最低位桁にセットして計測することを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子センサーシステム。
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