JP2006322932A - Signal detection circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal detection circuit having a simple constitution capable of detecting surely, for example, decline of a signal level of an interference component or the like of laser light, and preventing wrong recognition thereof. <P>SOLUTION: This circuit for inputting a signal whose frequency is changed corresponding to the change of a physical quantity, and detecting the physical quantity by analyzing the frequency is equipped with the first and second hysteresis comparators wherein mutually different hysteresis levels are set, and a processing circuit for comparing outputs from each hysteresis comparator and determining the decline of the signal level. For example, the output from each comparator is counted respectively by using the first and second counters, and the ratio between measured values is compared with a threshold set beforehand, to thereby determine the decline of the signal level. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばレーザ光を用いた干渉計における信号検出に用いるに好適な、簡易な構成の信号検出回路に関する。   The present invention relates to a signal detection circuit with a simple configuration suitable for signal detection in an interferometer using laser light, for example.

レーザ干渉計は、例えばレーザ光の干渉を利用して種々の物理量の計測を行うものであり、レーザ光の干渉成分を周波数解析することで上記物理量を求めるように構成される。例えば図1に示すように計測対象物に照射したレーザ光と、計測対象物にて反射したレーザ光(戻り光)との干渉成分から検出対象物までの距離情報を求めたり、或いは特に図示しないが波長の異なる2つのレーザ光を干渉させて、その干渉状況から計測対象物の物理的な状態を検出するように構成される。ちなみに上述した干渉成分の周波数解析は、例えば高速フーリエ変換(FFT)を用いることにより行い得る。   The laser interferometer measures various physical quantities using, for example, interference of laser light, and is configured to obtain the physical quantities by frequency analysis of interference components of the laser light. For example, as shown in FIG. 1, the distance information from the interference component between the laser light applied to the measurement object and the laser light reflected from the measurement object (return light) to the detection object is obtained, or not particularly illustrated. Is configured to cause two laser beams having different wavelengths to interfere with each other and detect the physical state of the measurement object from the interference state. Incidentally, the frequency analysis of the interference component described above can be performed by using, for example, a fast Fourier transform (FFT).

しかしFFT等の複雑な信号処理を用いると、そのシステムコストが高くなることが否めない。そこで上述した干渉成分を、例えばヒステリシスコンパレータやシュミットインバータ等の比較器を用いて弁別し、その弁別出力をカウンタを用いて計数することで、その周波数成分を検出することが行われている。この際、2つのヒステリシスコンパレータ(比較器)を並列に用い、信号周波数に応じて一方のヒステリシスコンパレータの閾値を変更しながら上記2つのヒステリシスコンパレータの出力を論理処理することで、前記信号に含まれる雑音成分(グリッジ)を除去することも提唱されている(例えば特許文献1を参照)。
特開2001−94401号公報
However, if complex signal processing such as FFT is used, the system cost cannot be denied. Therefore, for example, the above-described interference component is discriminated using a comparator such as a hysteresis comparator or a Schmitt inverter, and the frequency component is detected by counting the discrimination output using a counter. At this time, two hysteresis comparators (comparators) are used in parallel, and the outputs of the two hysteresis comparators are logically processed while changing the threshold value of one of the hysteresis comparators according to the signal frequency, thereby being included in the signal. It has also been proposed to remove a noise component (glitch) (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-94401 A

ところで前述した干渉成分の周波数は、検出対象物までの距離L等の物理量によって大きく変化する。例えば距離Lが10mmのときにおける干渉成分の周波数が図2(a)に示すように10kHz程度である場合、上記距離Lが1mになると干渉成分の周波数は図2(b)に示すように1MHz程度となる。従ってこのような変化幅の広い干渉信号の周波数成分を検出する場合には、前述したヒステリシスコンパレータの動作帯域も十分に広いことが必要である。   By the way, the frequency of the interference component described above varies greatly depending on the physical quantity such as the distance L to the detection target. For example, when the frequency of the interference component when the distance L is 10 mm is about 10 kHz as shown in FIG. 2A, the frequency of the interference component is 1 MHz as shown in FIG. 2B when the distance L is 1 m. It will be about. Therefore, when detecting such a frequency component of an interference signal having a wide change width, the operation band of the hysteresis comparator described above needs to be sufficiently wide.

また上述した干渉成分のレベルが低くなった場合、前述したヒステリシスコンパレータによりその干渉成分を確実に検出することができなくなる虞がある。ちなみにヒステリシスコンパレータにより干渉信号成分が断続的に検出されるような場合には、上記コンパレータの出力パルス信号を計数するカウンタの計数値が少なくなるので、その周波数成分を実際よりも低く誤検出してしまう可能性がある。更には上述した信号には、その帯域が広いが故に基本周波数成分以外に分周波(サブハーモニクス)が含まれることが多くあり、このような分周波を誤認識してしまう可能性もある。   Further, when the level of the interference component described above becomes low, there is a possibility that the interference component cannot be reliably detected by the hysteresis comparator described above. By the way, when the interference signal component is detected intermittently by the hysteresis comparator, the count value of the counter that counts the output pulse signal of the comparator decreases, so that the frequency component is erroneously detected lower than the actual value. There is a possibility. Furthermore, since the above-mentioned signal has a wide band, it often includes a sub-frequency (sub-harmonic) in addition to the fundamental frequency component, and there is a possibility that such a sub-frequency is erroneously recognized.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、干渉成分等の信号レベルの低下を確実に検出して、その誤認識を防ぐことのできる簡易な構成の信号検出回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to detect a signal level of an interference component or the like reliably and to prevent erroneous recognition of the signal detection circuit. Is to provide.

上述した目的を達成するべく本発明に係る信号検出回路は、物理量の変化に応じて周波数が変化する信号を入力し、その周波数を分析して前記物理量を検出するものであって、
第1のヒステリシスレベルが設定されて、前記信号を弁別して第1のパルス信号を生成する第1の比較器(ヒステリシスコンパレータ)と、
前記第1のヒステリシスレベルとは異なる第2のヒステリシスレベルが設定されて、前記信号を弁別して第2のパルス信号を生成する第2の比較器と、
上記第1および第2の比較器によりそれぞれ得られた第1および第2のパルス信号を比較して前記信号のレベル低下を判定する処理回路と
を具備したことを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the signal detection circuit according to the present invention inputs a signal whose frequency changes in accordance with a change in physical quantity, analyzes the frequency and detects the physical quantity,
A first comparator that sets a first hysteresis level and discriminates the signal to generate a first pulse signal (hysteresis comparator);
A second comparator that is set to a second hysteresis level different from the first hysteresis level and discriminates the signal to generate a second pulse signal;
And a processing circuit for comparing the first and second pulse signals respectively obtained by the first and second comparators to determine the level drop of the signal.

ちなみに前記物理量の変化に応じて周波数が変化する信号は、レーザ干渉計の出力、例えば計測対象物に向けて照射したレーザ光と、上記計測対象物にて反射した前記レーザ光との自己結合効果による干渉成分を示すものからなる。また好ましくは前記信号については、予め設定された通過帯域幅のバンドパスフィルタ(BPF)を介して前記第1および第2の比較器にそれぞれ与えることが望ましい。   Incidentally, the signal whose frequency changes in accordance with the change in the physical quantity is a self-coupling effect between the output of the laser interferometer, for example, the laser light irradiated toward the measurement object and the laser light reflected by the measurement object. It consists of what shows the interference component by. Preferably, the signal is supplied to the first and second comparators through a bandpass filter (BPF) having a preset pass bandwidth.

また前記処理回路については、例えば前記第1の比較器が出力する第1のパルス信号を計数する第1のカウンタと、前記第2の比較器が出力する第2のパルス信号を計数する第2のカウンタと、これらの第1および第2のカウンタによる計数値の比を求める演算器と、この演算器にて求められた計数値の比を閾値と比較する判定器とを備えたものとして構成すれば良い。或いは第1および第2のパルス信号を論理処理し、その論理処理結果からパルス信号の、いわゆる歯抜け状態を検出するように構成しても良い。   For the processing circuit, for example, a first counter that counts the first pulse signal output from the first comparator and a second counter that counts the second pulse signal output from the second comparator. And a counter for calculating the ratio of the count values of the first and second counters, and a determination unit for comparing the ratio of the count values determined by the calculator with a threshold value. Just do it. Alternatively, the first and second pulse signals may be logically processed, and a so-called tooth missing state of the pulse signal may be detected from the logical processing result.

また前記第1のヒステリシスレベルについては、例えば前記信号が所定のレベル以上であることを判定する為の弁別閾値として設定し、また前記第2のヒステリシスレベルについては、前記信号を計数する為の弁別閾値として設定するようにすれば良い。   For example, the first hysteresis level is set as a discrimination threshold for determining that the signal is equal to or higher than a predetermined level, and the second hysteresis level is set for discrimination for counting the signal. It may be set as a threshold value.

上述した構成の信号検出回路によれば、信号レベルの低下を、第1のヒステリシスレベル(弁別閾値)が設定された第1の比較器(ヒステリシスコンパレータ)の出力パルス信号と、第2のヒステリシスレベル(弁別閾値)が設定された第2の比較器(ヒステリシスコンパレータ)の出力パルス信号とを比較することにより簡易に検出することができるので、グリッチによる信号計数値の低下に起因する検出対象物の誤認識を確実に防ぐことが可能となる。   According to the signal detection circuit having the above-described configuration, the decrease in the signal level is caused by the output pulse signal of the first comparator (hysteresis comparator) in which the first hysteresis level (discrimination threshold) is set, and the second hysteresis level. Since it can be easily detected by comparing with the output pulse signal of the second comparator (hysteresis comparator) for which the (discrimination threshold) is set, the detection object due to the decrease in the signal count value due to the glitch It becomes possible to prevent erroneous recognition.

特に本発明においては、例えば予め設定した周期に亘って第1および第2のカウンタによりそれぞれ計数した前記各比較器(ヒステリシスコンパレータ)の出力パルスの計数値を比較・判定して、前記信号がその信号検出に不適当なレベルまで低下したと判定するので、その限界まで検出範囲を十分に広くすることができる。更には検出対象とする信号にその基本周波数成分以外の分周波(サブハーモニクス)が含まれているような場合であっても、前記信号がその信号検出に不適当なレベルまで低下したとして判定することができるので、その誤検出を未然に防ぐことができる。   In particular, in the present invention, for example, the count value of the output pulse of each comparator (hysteresis comparator) counted by the first and second counters over a preset period is compared and determined, and the signal is Since it is determined that the level has dropped to an inappropriate level for signal detection, the detection range can be sufficiently widened to the limit. Furthermore, even if the signal to be detected includes a sub-frequency (sub-harmonic) other than the fundamental frequency component, it is determined that the signal has dropped to an inappropriate level for the signal detection. Therefore, the erroneous detection can be prevented beforehand.

しかも上述した第1および第2の比較器(ヒステリシスコンパレータ)を用い、例えばその出力パルスの第1および第2のカウンタによる計数値の比を判定するような簡単な回路構成で、その信号検出の信頼性を十分に高めることが可能となる。   In addition, the above-described first and second comparators (hysteresis comparators) are used to detect the signal with a simple circuit configuration that determines the ratio of the count values of the output pulses by the first and second counters, for example. Reliability can be sufficiently increased.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る信号検出回路について、レーザ素子におけるレーザ光の自己結合効果により生じた干渉成分から、上記レーザ光が照射された計測対象物の状態を検出する計測システムに適用した場合を例に説明する。
この実施形態に係る信号検出回路は、レーザ素子1にて生じた干渉成分(レーザ光)を受光する受光器(PD)3からの出力(受光信号)を入力してその周波数成分を求めるものである。この信号検出回路は、例えば図4に示すように検出対象とする前記干渉レーザ光の周波数成分である、前述した10kHz程度から数10MHz程度の通過帯域特性を有するバンドパスフィルタ(BPF)10を介して前記受光信号を入力するように構成される。
Hereinafter, with respect to a signal detection circuit according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings, the state of a measurement object irradiated with the laser light is detected from an interference component generated by the self-coupling effect of the laser light in the laser element A case where the present invention is applied to a measuring system will be described as an example.
The signal detection circuit according to this embodiment inputs an output (light reception signal) from a light receiver (PD) 3 that receives an interference component (laser light) generated in the laser element 1 and obtains its frequency component. is there. For example, as shown in FIG. 4, this signal detection circuit passes through a bandpass filter (BPF) 10 having a passband characteristic of about 10 kHz to about several tens of MHz, which is a frequency component of the interference laser light to be detected. The light receiving signal is input.

特にこの信号検出回路は、互いに異なるヒステリシスレベルが設定された第1および第2のヒステリシスコンパレータ(比較器)11,12を並列に備えると共に、これらの各ヒステリシスコンパレータ11,12にて前記受光信号を弁別して生成された第1および第2のパルス信号を予め設定された周期に亘ってそれぞれ計数する第1および第2のカウンタ13,14を備える。ちなみに前記第1のヒステリシスコンパレータ11に対する第1のヒステリシスレベルは、所定レベル以上の信号の有無を判定する為の弁別閾値[Th1]として設定される。これに対して第2の第1のヒステリシスコンパレータ12に対する第2のヒステリシスレベルは、上記弁別閾値[Th1]よりもレベルが僅かに低く、前記信号の存在自体を確認する為の弁別閾値[Th2(<Th1)]として設定される。また前記各カウンタ13,14によるパルス信号の計数周期は、例えば前述したレーザ光の波長変調周期に同期したものとして設定される。   In particular, this signal detection circuit includes first and second hysteresis comparators (comparators) 11 and 12 in which different hysteresis levels are set in parallel, and the received light signal is received by each of these hysteresis comparators 11 and 12. First and second counters 13 and 14 are provided for counting first and second pulse signals generated by discrimination over a preset period, respectively. Incidentally, the first hysteresis level for the first hysteresis comparator 11 is set as a discrimination threshold [Th1] for determining the presence or absence of a signal exceeding a predetermined level. In contrast, the second hysteresis level for the second first hysteresis comparator 12 is slightly lower than the discrimination threshold [Th1], and the discrimination threshold [Th2 ( <Th1)]. Further, the counting cycle of the pulse signal by each of the counters 13 and 14 is set, for example, as synchronized with the wavelength modulation cycle of the laser beam described above.

そして常時は、前記第1のヒステリシスコンパレータ11により弁別されて第1のカウンタ13により計数されたパルス信号の計数値[N]が前記干渉成分の周波数(計測値)として出力部15を介して出力される。また後述するように前記第1のヒステリシスコンパレータ12により弁別されて第2のカウンタ14により計数されたパルス信号の計数値[M]に比較して、前記第1のカウンタ13により計数されたパルス信号の計数値[N]の比が、予め設定された比率[P]以上の場合には、例えば上記第2のカウンタ14により計数されたパルス信号の計数値[M]が前記干渉成分の周波数(計測値)として出力部15を介して出力される。そして前記第2のカウンタ14による計数値[M]と前記第1のカウンタ13による計数値[N]との比が前記比率[P]に満たない場合には、入力信号自体の信頼性が乏しい(信号レベルの低下に起因する誤認識の可能性が大である)として前記出力部15からの計測値の出力が阻止され、干渉成分が存在する旨の情報だけが出力される。   Normally, the count value [N] of the pulse signal discriminated by the first hysteresis comparator 11 and counted by the first counter 13 is output via the output unit 15 as the frequency (measurement value) of the interference component. Is done. Further, as will be described later, the pulse signal counted by the first counter 13 is compared with the count value [M] of the pulse signal discriminated by the first hysteresis comparator 12 and counted by the second counter 14. When the ratio of the count value [N] is equal to or greater than a preset ratio [P], for example, the count value [M] of the pulse signal counted by the second counter 14 is the frequency of the interference component ( (Measured value) is output via the output unit 15. When the ratio of the count value [M] by the second counter 14 and the count value [N] by the first counter 13 is less than the ratio [P], the reliability of the input signal itself is poor. The output of the measurement value from the output unit 15 is blocked and only information indicating that an interference component exists is output as (there is a possibility of erroneous recognition due to a decrease in signal level).

具体的には前記第1および第2のカウンタ13,14により所定の周期毎に計数された前記パルス信号の計数値[N],[M]は、その計数周期に同期して比率演算部16に入力され、その比[N/M]が計算されている。判定部17は、上記比率演算部16にて求められた比[N/M]が[1]なるとき、つまり第1のカウンタ13による計数値[N]と第2のカウンタ14による計数値[M]とが等しいとき、入力信号(干渉成分)のレベルが十分に高く、前記第2のヒステリシスコンパレータ12による入力信号の弁別が正常に行われていると判定している。そして前記第2のヒステリシスコンパレータ12から出力される第2のパルス信号の前記第2のカウンタ14による計数値[M]を前記干渉成分の周波数(計測値)として採用し、これを出力部15を介して出力している。   Specifically, the count values [N] and [M] of the pulse signal counted at predetermined intervals by the first and second counters 13 and 14 are ratio calculation unit 16 in synchronization with the counting cycle. And the ratio [N / M] is calculated. When the ratio [N / M] obtained by the ratio calculation unit 16 is [1], the determination unit 17 indicates that the count value [N] by the first counter 13 and the count value [N] by the second counter 14 [ When M] is equal, the level of the input signal (interference component) is sufficiently high, and it is determined that the discrimination of the input signal by the second hysteresis comparator 12 is normally performed. Then, the count value [M] of the second pulse signal output from the second hysteresis comparator 12 by the second counter 14 is adopted as the frequency (measurement value) of the interference component, and this is output to the output unit 15. Output through.

また判定部17は前記記比率演算部16にて求められた比[N/M]が[1]に満たないとき、その比[N/M]が前述した比率[P]を上回るか否かを判定している。即ち、入力信号の信号レベル自体が低下し、また雑音の影響を受けて図5に示すように揺らぎを生じているような場合、その信号レベルが第1のヒステリシスコンパレータ11に設定された第1のヒステリシスレベル[Th1]付近で変動し、その出力パルス信号に途切れが生じることがある。するとこの出力パルス信号を計数する第1のカウンタ13による計数値[N]は前記入力信号が本来有する周波数成分よりも少なくなる。   The determination unit 17 determines whether the ratio [N / M] exceeds the above-described ratio [P] when the ratio [N / M] obtained by the ratio calculation unit 16 is less than [1]. Is judged. That is, when the signal level of the input signal itself is lowered and fluctuations occur as shown in FIG. 5 due to the influence of noise, the signal level is set to the first hysteresis comparator 11. In the vicinity of the hysteresis level [Th1], the output pulse signal may be interrupted. Then, the count value [N] by the first counter 13 that counts the output pulse signal becomes smaller than the frequency component that the input signal originally has.

この点、第2のヒステリシスコンパレータ12には、前述した第1のヒステリシスレベル[Th1]よりも小さな第2のヒステリシスレベル[Th2]が設定されているので、その出力パルス信号は第1のヒステリシスコンパレータ11の出力パルス信号よりも前記入力信号に含まれる雑音成分(レベル揺らぎ)に起因する途切れの少ないものとなる。この結果、前記比率演算部16にて求められる計数値の比[N/M]の値が減少する。   In this respect, since the second hysteresis comparator 12 is set with the second hysteresis level [Th2] smaller than the first hysteresis level [Th1] described above, the output pulse signal is the first hysteresis comparator. 11 is less disruptive due to noise components (level fluctuations) contained in the input signal than the output pulse signal. As a result, the value [N / M] of the count values obtained by the ratio calculator 16 decreases.

従って前述したように第1および第2のカウンタ13,14による各計数値[N],[M]の比[N/M]を求め、この比[N/M]が予め設定した比率[P]を上回るか否かを判定すれば、仮に第1のカウンタ13による計数値[N]が前記第2のカウンタ14による計数値[M]よりも或る程度少ない場合であっても、つまり上記比[N/M]が予め設定した比率[P]を上回る場合には、計数値の信頼性は低いものの、その信号レベルや雑音(信号レベルの揺らぎ)の影響が小さいとして判定することができる。   Therefore, as described above, the ratio [N / M] of the respective count values [N] and [M] by the first and second counters 13 and 14 is obtained, and this ratio [N / M] is set to a preset ratio [P ], If the count value [N] by the first counter 13 is somewhat less than the count value [M] by the second counter 14, that is, When the ratio [N / M] exceeds the preset ratio [P], it can be determined that the reliability of the count value is low, but the influence of the signal level and noise (signal level fluctuation) is small. .

また前記第1のカウンタ13による計数値[N]が前記第2のカウンタ14による計数値[M]よりも大きく低下している場合には、つまり前記比[N/M]が予め設定した比率[P]に満たない場合には、両カウンタ13,14による計数値の異なりが大きく前記第2のカウンタ14による計数値[M]の信頼性が乏しいと判定することができる。そしてその原因が、例えば信号レベルの低下に起因していると判断することができる。   Further, when the count value [N] by the first counter 13 is significantly lower than the count value [M] by the second counter 14, that is, the ratio [N / M] is a preset ratio. When it is less than [P], it can be determined that the difference between the count values of both counters 13 and 14 is large and the reliability of the count value [M] of the second counter 14 is poor. Then, it can be determined that the cause is caused by, for example, a decrease in signal level.

かくして上述した如く構成された信号検出回路によれば、互いに異なるヒステリシスレベルが設定された第1および第2のヒステリシスコンパレータ(比較器)11,12を用いて入力信号のレベルをそれぞれ弁別し、その出力パルス信号をそれぞれ計数する第1および第2のカウンタ13,14による計数値[N],[M]の比[N/M]が予め設定した比率[P]を超えているか否かを判定するので、雑音による信号レベルの揺らぎによって第2のカウンタ14による計数値[M]が小さくなった場合でも、これをその周波数成分が低くなったと誤検出することがなくなる。具体的にはレーザ干渉計に適用した場合、例えば遠距離位置にて計測されていた計測対象物2が次第に遠ざかりながら、急に近距離位置に存在するとして誤検出することがなくなる。また従来のように遠距離位置に計測対象物2が存在しているにも拘わらず、計測対象物2が存在しないとして誤検出する虞もなくなる。   Thus, according to the signal detection circuit configured as described above, the levels of the input signals are discriminated using the first and second hysteresis comparators (comparators) 11 and 12 having different hysteresis levels, respectively. It is determined whether the ratio [N / M] of the count values [N] and [M] by the first and second counters 13 and 14 that respectively count the output pulse signal exceeds a preset ratio [P]. Therefore, even when the count value [M] by the second counter 14 becomes small due to fluctuations in the signal level due to noise, it is not erroneously detected that the frequency component has become low. Specifically, when applied to a laser interferometer, for example, the measurement object 2 that has been measured at a long distance position is gradually moved away, but is not erroneously detected as being suddenly present at a short distance position. Moreover, there is no possibility of erroneous detection that the measurement object 2 does not exist even though the measurement object 2 exists at a long distance position as in the past.

特に計測対象物2が計測対象とする距離範囲のギリギリの遠方位置に存在し、計測対象物2によるレーザ反射光の信号レベルが低くなり、またこれに伴うレーザ干渉波の周波数が前述した帯域通過フィルタ10の高域側遮断周波数の近傍に存在するような場合、前述した特許文献3に示されるような検出回路においては信号検出が困難となる。即ち、レーザ干渉波の周波数が広帯域であるが故に、基本周波数成分以外の分周波(サブハーモニクス)や雑音(信号レベルの揺らぎ)の周波数がレーザ干渉波の帯域と重なるので、その信号検出が困難となる。   In particular, the measurement object 2 is located at a very far position in the distance range to be measured, the signal level of the laser reflected light from the measurement object 2 becomes low, and the frequency of the laser interference wave accompanying this is the above-described band pass. When it exists in the vicinity of the high-frequency cutoff frequency of the filter 10, signal detection becomes difficult in the detection circuit described in Patent Document 3 described above. That is, since the frequency of the laser interference wave is wide, the frequency of the sub-frequency (sub-harmonic) and noise (signal level fluctuation) other than the fundamental frequency component overlaps the band of the laser interference wave, making it difficult to detect the signal. It becomes.

この点、本発明に係る信号検出回路においては、前述したように異なるヒステリシスレベルにて弁別した信号のパルス数の比からその信号の有効性を判断するので、干渉波の帯域と重なった周波数の雑音等に起因する信号自体の信頼性低下の検出が可能であり、その計測信頼性を十分に高めることができる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前述した実施形態においては第1および第2のカウンタ13,14を用いてコンパレータ11,12からの出力パルス信号をそれぞれ計数したが、コンパレータ11,12の出力自体がデジタルなので、これをマイクロコンピュータ等に入力して前述した計数値の比[N/M]の演算や、所定の比率[P]と比較判定処理等を一括して実行することも可能である。また第1および第2のヒステリシスコンパレータ11,12からの出力パルス信号の排他的論理和を求める等、上記出力パルス信号の論理処理結果から、いわゆるパルス信号の歯抜けの状態を検出し、歯抜けの程度を判定することで信号レベルの低下を検出することも可能である。
In this respect, in the signal detection circuit according to the present invention, since the effectiveness of the signal is determined from the ratio of the number of pulses of the signal discriminated at different hysteresis levels as described above, the frequency of the signal overlapping the band of the interference wave is determined. It is possible to detect a decrease in the reliability of the signal itself due to noise or the like, and the measurement reliability can be sufficiently enhanced.
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, the output pulse signals from the comparators 11 and 12 are counted using the first and second counters 13 and 14, respectively. It is also possible to execute the calculation of the ratio [N / M] of the count value, the predetermined ratio [P] and the comparison determination process, etc. collectively as described above. Further, a so-called missing state of the pulse signal is detected from the logical processing result of the output pulse signal, such as obtaining an exclusive OR of the output pulse signals from the first and second hysteresis comparators 11 and 12, and so on. It is also possible to detect a decrease in signal level by determining the degree of.

更には第1および第2のヒステリシスコンパレータ11,12にそれぞれ設定するヒステリシスレベルや、第1および第2のカウンタ13,14による計数周期についても、検出対象とする信号の仕様に応じて定めれば良いものである。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Furthermore, if the hysteresis levels set in the first and second hysteresis comparators 11 and 12 and the counting periods of the first and second counters 13 and 14 are determined according to the specifications of the signals to be detected, It ’s good. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

レーザ干渉計の概略な構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a laser interferometer. 物理量によって変化する干渉波の例を示す図。The figure which shows the example of the interference wave which changes with physical quantities. 干渉波周波数(検出距離)に対する信号のレベル変化の例を示す図。The figure which shows the example of the level change of the signal with respect to interference wave frequency (detection distance). 本発明の一実施形態に係る信号検出回路の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a signal detection circuit according to an embodiment of the present invention. 図4に示す信号検出回路における入力信号と、第1および第2のヒステリシスコンパレータの出力パルス信号との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the input signal in the signal detection circuit shown in FIG. 4, and the output pulse signal of the 1st and 2nd hysteresis comparator.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ素子(LD)
2 計測対象物
3 受光器(PD)
10 帯域通過フィルタ
11 第1のヒステリシスコンパレータ(比較器)
12 第2のヒステリシスコンパレータ(比較器)
13 第1のカウンタ
14 第2のカウンタ
15 出力部
16 比率演算部
17 判定部
1 Laser element (LD)
2 Measurement object 3 Light receiver (PD)
10 Bandpass Filter 11 First Hysteresis Comparator (Comparator)
12 Second hysteresis comparator (comparator)
13 First Counter 14 Second Counter 15 Output Unit 16 Ratio Calculation Unit 17 Determination Unit

Claims (6)

物理量の変化に応じて周波数が変化する信号を入力し、その周波数を分析して前記物理量を検出する信号検出回路であって、
第1のヒステリシスレベルが設定されて前記信号を弁別して第1のパルス信号を生成する第1の比較器と、
上記第1のヒステリシスレベルとは異なる第2のヒステリシスレベルが設定されて前記信号を弁別して第2のパルス信号を生成する第2の比較器と、
上記第1および第2の比較器によりそれぞれ得られた第1および第2のパルス信号を比較して前記信号のレベル低下を判定する処理回路と
を具備したことを特徴とする信号検出回路。
A signal detection circuit that inputs a signal whose frequency changes in accordance with a change in physical quantity, analyzes the frequency and detects the physical quantity,
A first comparator that is set with a first hysteresis level to discriminate the signal and generate a first pulse signal;
A second comparator that sets a second hysteresis level different from the first hysteresis level and discriminates the signal to generate a second pulse signal;
A signal detection circuit comprising: a processing circuit for comparing the first and second pulse signals obtained by the first and second comparators to determine a decrease in the level of the signal.
前記物理量の変化に応じて周波数が変化する信号は、レーザ干渉計の出力である請求項1に記載の信号検出回路。   The signal detection circuit according to claim 1, wherein the signal whose frequency changes according to a change in the physical quantity is an output of a laser interferometer. 前記物理量の変化に応じて周波数が変化する信号は、計測対象物に向けて照射したレーザ光と、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光とで生じた自己結合効果の干渉成分である請求項1に記載の信号検出回路。   The signal whose frequency changes according to the change of the physical quantity is an interference component of a self-coupling effect generated by the laser light irradiated toward the measurement object and the laser light reflected by the measurement object. Item 2. The signal detection circuit according to Item 1. 前記信号は、予め設定された通過帯域幅のバンドパスフィルタを介して前記第1および第2の比較器にそれぞれ与えられるものである請求項2または3に記載の信号検出回路。   4. The signal detection circuit according to claim 2, wherein the signal is supplied to the first and second comparators through a bandpass filter having a preset pass bandwidth. 5. 前記処理回路は、前記第1の比較器が出力する第1のパルス信号を計数する第1のカウンタと、前記第2の比較器が出力する第2のパルス信号を計数する第2のカウンタと、これらの第1および第2のカウンタによる計数値の比を求める演算器と、この演算器にて求められた計数値の比を閾値と比較する判定器とを備えたものである請求項1に記載の信号検出回路。   The processing circuit includes: a first counter that counts a first pulse signal output from the first comparator; a second counter that counts a second pulse signal output from the second comparator; 2. An arithmetic unit for obtaining a ratio of count values obtained by the first and second counters, and a determination unit for comparing the ratio of the count values obtained by the arithmetic unit with a threshold value. The signal detection circuit described in 1. 前記第1のヒステリシスレベルは、前記信号が所定のレベル以上であることを判定する為の弁別閾値として設定されるものであって、
前記第2のヒステリシスレベルは、前記信号を計数する為の弁別閾値として設定されるものである請求項1に記載の信号検出回路。
The first hysteresis level is set as a discrimination threshold for determining that the signal is equal to or higher than a predetermined level,
The signal detection circuit according to claim 1, wherein the second hysteresis level is set as a discrimination threshold for counting the signal.
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