JP2544908B2 - 導電率測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般に導電率測定の分野に関するものであ
り、更に詳しくは電磁界発生素子が発生する電磁界の中
に測定対象を入れた状態で電磁界発生素子の導電率を測
定することによつて測定対象の導電率を測定するための
新規で改良された装置に関するものである。

従来、電磁界の擾乱と測定の手法によつて測定対象の
導電率を判定するために多数の方法と装置が提案されて
いる。たとえばハーカー（Harker）の米国特許第3,735,
247号はソレノイド・コイルの発生する電磁界の中に肉
の１包みまたは肉サンプルを入れてコイル駆動源に対す
る負荷を測定することによつて肉の脂肉対赤身の比を測
定するための装置を対象としている。同様に、国際特許
公報第WO81/03226号として発行された国際特許出願第PC
T/US81/00602号は断層Ｘ線写真法によつて物質の選択さ
れた体積素子の画像の作成を対象としている。この方法
では、物質を比較的弱い電磁界の影響下に置き、複数の
予め選択された周波数を加えて出力データを得る。この
出力データを使つて、選択された体積素子の導電性を反
映した画像を発生する。

デービツド・ビー・フアンク（David B.Funk）らの米
国特許出願第375,552号（1982年５月６日出願）には、
サンプルの構成要素を非破壊的に判定する装置、更に詳
しくは肉製品サンプルの脂肉対赤身の比を判定する装置
が開示されている。この出願では磁界発生コイルが開示
されている。関心のあるサンプルを完全にこのコイルの
磁界の中に入れ、サンプルがコイルの中に無い状態と有
る状態の両方でコイルの導電率を測定する。次にマイク
ロコンピユータを使つて、コイルから得られたインピー
ダンスまたは導電率の測定結果に基いてサンプルの脂肉
対赤身の比を判定する。

本発明は特に人間の生体または大きな動物の生体等の
比較的大きな測定対象の導電率を判定する問題を対象と
している。したがつて、肉サンプルの脂肉と赤身の測定
を対象とする従来技術の特許とは異なり、本出願が対象
としている測定対象は組成が比較的一様でなく、試験の
ため比較的小さな代表サンプルを物理的に分離すること
に適していない。更に、これらの人間や動物の生体は大
きさ、寸法、構成要素の組成や分布が生体を次々に変え
ていくとき一様でなく、したがつて測定対象を次々に試
験のため一様なやり方で磁界の中に入れることはできな
い。また、上記の特許のいくつかで述べられている無生
物とは異なり、測定対象が試験中に動くことがある。

比較的低エネルギーの磁界で得られた比較的簡単な導
電率測定値にコンピユータ・エイデイツド分析手法を適
用して、測定対象、測定対象の種々の部分の一方または
両方の組成に関する非常に有用な情報を得ることができ
ることを本願発明者は発見した。このような比較的低レ
ベルの試験は専用の場所、シールド等を用意したり測定
対象を傷つける恐れなしに実行できる利点がある。これ
に反して、Ｘ線、核磁気共鳴（NMR）等の多くの高エネ
ルギー法では、専用の部屋や場所、シールドを用意しな
ければならず、また測定対象、装置操作者の両方に被ば
くの危険が生ずることがある。

上記の低エネルギーの磁界擾乱法による人間や大きな
動物の測定対象の試験について多数の問題が生じてき
た。たとえば従来技術では、正確で再現性のある結果を
得るためには測定対象を一様で連続的な磁界の中に完全
に入れなければならないと考えられてきた。これについ
ては、磁界擾乱や境界条件等の他の非一様領域では試験
結果に予測不能の変化が生じてしまうことがあると信じ
られてきた。したがつて、試験に使用される磁界の軸方
向の長さ（したがつてこの磁界を発生するためのコイル
の軸方向の長さ）は測定対象の長さの２倍程度でなけれ
ばならず、その半径も測定対象の最大横寸法に比べてか
なり大きくなければならないと信じられてきた。

このように軸方向の長さを比較的長くすることによ
り、磁界の中心に置いた測定対象はコイル等の磁界発生
素子の端で経験するような軸端境界効果をかなり免れる
ことができる。同様に半径を比較的大きくすることによ
り、測定対象を半径方向の磁界のほぼ中心に配置するこ
とができ、磁界発生コイルの内表面に比較的近い領域で
経験するような非一様な境界効果を免れることができ
る。

この点について、円筒形のコイルが使用されてきた。
従来使用されたコイルの寸法はたとえば、その方形のハ
ウジングまたは囲みの長さが約12フイート、高さが約６
フイート、幅が約５フイートとなるようなものであつ
た。このような寸法の必要条件から、このような装置の
組み立て、輸送、試験実施場所での組み立てが難しくな
る。更に、このような装置は試験のためかなり大きな部
屋または面積を必要とし、試験実施のための別の部屋に
簡単に移したり輸送したりすることはできない。したが
つて、このような装置に必要とされる寸法によつてその
輸送性と有用性が制限されるとこれまで信じられてき
た。

前記の特許のいくつかで用いられている手法や装置で
生じる第２の問題は測定対象またはサンプルを完全に磁
界発生コイルの中に入れて１回しか読み取りを行なわな
いため得られるデータまたは情報が比較的少量であると
いうことである。前記の国際特許公報は付加的な出力デ
ータを得るため予め選択された複数の周波数を用いるこ
とを示唆し、またサンプルと磁界との間に相対運動を行
なわせることを示唆した。しかし前述したように、磁界
発生コイルまたは他の機器のへりでの非一様な境界状態
の予測不能の影響を避けるためサンプル全体を一様な磁
界領域の中に保たなければならないということも信じら
れていた。したがつて人体の試験装置の場合は、サンプ
ルを磁界に対して動かさなければならないという必要条
件とサンプルを磁界の一様な部分に保たなければならな
いという必要条件の両方を満たすためには前に述べたも
のより更に大きな装置が必要となる。更に、人体試験用
の装置で複数の周波数を使うと多数の問題が発生する。
たとえば、使用する各周波数について米国の場合には米
国政府の食料薬局方の承認を得なければならない。この
ような承認を得ることはかなり複雑で費用のかかる手続
きとなる。したがつて、使用周波数は最少限にすること
が好ましく、測定のため唯一の周波数を用いることが好
ましい。

発生する第３の問題は検出装置の安全性の問題であ
る。この点については、電磁界発生素子すなわちコイ
ル、このコイルの駆動回路、およびコイルの導電率等の
電気的性質を測定するための測定検出回路には利得、応
答等に予測不能の変化が生じる。このような変化はある
期間にわたる測定毎に生じ、また計器毎に、すなわち類
似した構成の複数の試験計器の間でこのような変化が生
じる。与えられたコイルの導電率等の電気的性質は環境
変化、部品の経年変化等の種々の要因からの干渉によつ
て時間の経過とともに変ることがある。同様の要因によ
つて、コイル等の磁界発生素子の駆動回路の利得等の電
気的特性が変ることがある。同様に、測定検出回路には
多数の電気回路素子や電子回路素子が含まれ、これらの
素子も環境の影響、経年変化等で利得、スケール係数、
応答等が時間とともに変ることがある。したがつて、従
来は検出器の安定度を確保し、読取り値の精度と読取り
値の規格化または再現性を確保することは難しい問題で
あつた。同じ要因により、計器を変えたとき読取り値の
標準化を行なうことも難しくなる。多数の計器を使つて
多数の測定対象からある期間にわたつて得られた結果の
統計的妥当性を確保するため、このような標準化と安定
度が重要である。

発明の目的と要約 したがつて、本発明の一般的な目的は測定対象者の導
電率を測定するための新規で改良された装置を提供する
ことである。

より特定の目的は上記の目的に従つて比較的大きな人
間または動物の生体の導電率を測定するための装置を提
供することである。

関連した目的は上記の目的に従つて、この目的の従来
の装置と比べて寸法のかなり小さな装置を提供すること
である。

もう１つの関連した目的は上記の各目的に従つて、比
較的低レベルのエネルギーを使い、専用の場所や部屋の
準備を必要としない装置を提供することである。

もう１つの目的は上記の各目的に従つて、測定対象の
試験に於いて複数の読取り値またはデータ点を発生する
ことができる装置を提供することである。

更にもう１つの目的は上記の各目的に従つて、安定
度、規格化、および標準化という従来技術の問題をほぼ
解消し、したがつて正確で、標準化され、再現性のよ
い、すなわち規格化された読取り値を発生することので
きる装置を提供することである。

上記の各目的を達成するため、導電率測定装置には、
所定内部空間にほぼ一様な磁界を発生するための磁界発
生手段、測定対象の少なくとも一部を上記内部空間に対
して出し入れするため上記測定対象と上記内部空間との
間の相対運動を生ずるための運動手段、上記磁界発生手
段両端間の導電率を測定するため上記磁界発生手段と結
合された測定手段、ならびに上記測定対象を上記磁界の
中に複数の異なる範囲まで入れた状態で上記磁界発生手
段両端間の導電率の複数の測定値を得るために上記測定
対象を上記内部空間に対して動かしながら上記測定手段
に上記磁界発生手段両端間の導電率を複数回測定させる
ための制御回路手段が含まれている。

実施例の詳細な説明 新規性があると考えられる本発明の特徴については請
求範囲に明確に記載されている。本発明の構成と動作方
法、ならびに本発明の上記以外の目的と利点はいくつか
の図面を参照した以下の説明により明らかとなる。図面
で類似した参照番号は類似の構成要素を表わす。

第１図から第３図に於いて、本発明による、測定対象
の導電率を測定するための装置全体を参照番号20で表わ
してある。装置20にはハウジング22が含まれている。ハ
ウジング22には測定対象26を受け入れるための開放端を
有する、ほぼ円筒形の室24が形成されている。ほぼ円筒
形のコイル手段または検出コイル28の形で設けられた磁
界発生手段が円筒室24の中に形成された内部空間をほぼ
取り囲んでいる。コイル28は円筒室24の中に形成された
内部空間にほぼ一様な磁界を発生するように配置され
る。

更に、測定対象26と円筒室24との間の相対的運動を実
現するための運動手段が設けられている。図示した実施
例では、運動手段は円筒室24に対して可動すなわち滑動
可能なようにとう載された往復台30とこの往復台を駆動
するための駆動手段46の形で実現されている。更に詳し
くは、軌道32に沿つて滑動できるように往復台30がとう
載される。軌道32は往復台30を滑動可能なようにとう載
するため、円筒室の第１の開放端25で基部35の一部を形
成する。円筒室24の中の同様の軌道34はこの軌道32と一
線になつており、軌道32の延長部を形成している。これ
により、往復台30は軌道34に沿つて滑動し、円筒室24に
出入りすることができる。付加的な軌道延長部36ももう
１つの分離された基部38にのせて運ぶことができる。こ
の基部38は円筒室24の反対側の端の開口40と揃えること
ができる。

このため、第３図に最もはつきり示されているように
往復台30に水平および垂直のガイド・ホイールすなわち
ローラー42および44が軌道32,34および36にのるように
設けられる。駆動手段46には細長いテープ60が含まれて
いる。このテープは後述の結合構造または結合配置によ
つて往復台30に結合され、測定対象が円筒室24に出入り
するように往復台を双方向に押したり引いたりする。テ
ープ60を駆動するため電動機48が設けられている。した
がつて、往復台30、テープ60および電動機48を含む駆動
手段46、ならびに結合構造が円筒室に出入りする方向に
測定対象を動かすための運動手段を構成する。制御盤45
には、円筒室に対する軌道32および34に沿つた往復台30
の運動を始動、制御するための適当な制御器が含まれて
いる。

次に、第２図および第３図に示すような、往復台30を
駆動するための駆動構造について説明する。電動機48は
スプロケツト62を介して細長く柔軟なテープ部材60を駆
動する。このテープ60は比較的平らで、寸法が安定して
おり、しかもスプロケツト62で駆動するための孔をそな
えた柔軟なテープであることが好ましい。テープ60の先
端には、上記の結合構造の一部を形成するコネクタまた
は継ぎ手ブロツク部材64がとう載されている。

ほぼ軌道32および34と並行に、第１の基部キヤビネツ
ト35およびハウジング22に沿つてテープ60およびコネク
タ・ブロツク64を案内するために細長い軌道部材または
みぞ部材66が設けられている。この後者のみぞまたは案
内軌道66によつて、テープ60がキヤビネツト35および22
の長手方向に進むときほぼ平坦な状態に保たれる。更
に、テープ貯蔵箱68が設けられており、全体的に参照番
号60aで示すようにテープ60の未使用部分が巻回された
状態で貯蔵されている。継ぎ手構造には相補的な旋回継
ぎ手ブロツク70が含まれている。ブロツク70の一端を部
材64で受け、またブロツク70は細長いロツド72によつて
第２の同様の旋回継ぎ手部材またはブロツク74に結合さ
れている。ブロツク74も旋回可能なようにとう載され、
ハンドル76の同様の旋回運動に応じて旋回するように結
合されている。ハンドル76は操作者が握れるようにハウ
ジングまたは基部35から外側に延びている。このハンド
ル76およびブロツク74はまた往復台30のフレーム部材78
の後端または前端と結合されている。

したがつて、構成要素70,72,74および76から成る継ぎ
手構造または配置が第２図の位置にある場合、電動機の
回転によつてテープ60はハウジング22の方向に駆動され
る。これにより、往復台60は全体的にその前端または後
端からハウジング22の中に引かれる。ハンドル76はピボ
ツト80を中心として全体的に旋回する。操作者はハンド
ル76を上に引いて継ぎ手構造を解放し、往復台が手動で
第２図の位置に戻るようにすることができる。簡単に言
えば、ピボツト80を中心としてハンドルを上に旋回する
と、ピボツト84による継ぎ手部材またはブロツク部材74
により方向82の旋回が生じることがわかる。このように
して細長いロツド72は継ぎ手70の上部を引くことにより
これをそのピボツト点86のまわりに旋回させ、継ぎ手64
とのかみ合わせを解放する。

次にコイル部材28について簡単に説明する。図示した
実施例では、ハウジング22の軸長に沿つて間隔を置いて
配置された導電部材でできた複数のほぼ平坦な環状バン
ド87がコイル部材28に含まれている。これらのバンドは
ハウジングの上側部分で相互接続され、ハウジング22の
長手方向に沿つて軸方向に伸びた連続的なコイル部材を
形成している。隣接した環状導体相互の間の電気的結合
は全体が参照番号88で表わされた比較的短い「クロスオ
ーバー」導体によつて行なわれる。しかし、このように
形成されたコイル28を通る電流の向きは参照番号89で示
すように隣接した環状導体部材の端を直接結合すること
によつて３巻きごとに反転される。

それぞれの結合点89は細長い、軸方向に伸びたバス部
材90および91によつて結合される。これらのバス90およ
び91のうち一方には後述する発振器からの交流信号が通
り、他方はグランドバスとなる。したがつて、駆動信号
と回路地気はコイル28の軸長に沿つて結合点89の１つ置
きに結合される。これらのバス90および91はハウジング
22の中間点にとう載されたハウジング92で運ばれる本発
明の測定回路の回路部分に伸びている。

一寸第３図も参照して、バス90および91は半径方向に
伸びた適当な導体部材93および94によつてその下のコイ
ル28の各結合点89に結合されていることがわかる。ほぼ
Ｔ字形のフレーム部材95が各バス90および91からの導体
98,99を上向きに通してハウジング92の中にある回路に
入れる。ここで、回路を導電性のねじ山付き部材または
ボルト96,97によつてハウジング92に通すことが好まし
い。

再び第２図を暫く参照して、ホーム・ポジシヨン・セ
ンサー71およびエンド・ポジシヨン・センサー73が往復
台30の端の位置を検出するため基部35および基部38にそ
れぞれ設けられる。これらのセンサー71および73は光電
型センサーで構成することが好ましい。付加的な移動速
度センサー75を電動機48またはスプロケツト62と動作結
合することにより、その回転速度を検出して往復台30の
移動速度を監視することができる。

第１図に示すように、図示した実施例ではハウジング
22の側面から付加的なデスク部材またはテーブル部材50
を伸ばして、キーボード54およびビデオ・デイスプレー
を含む小型コンピユータ端末52を置くことができる。図
示した実施例では、円筒室24の寸法は長さ80インチ、直
径30インチのオーダーとするのが都合がよい。したがつ
て、ハウジング22、往復台アセンブリとその基台35（こ
れは分離できる）、ならびに延長軌道36とその基台（こ
れもハウジング22から分離できる）は余計な空間を占有
する必要はない。更に後述するように、検出コイル28に
よつて比較的低エネルギーの磁界が発生するので、特殊
な部屋や場所の準備、シールド等は必要でない。

次に第４図には、本発明の特徴がブロツク形式で示さ
れている。ここでは測定対象26は全体が検出コイル28の
中、すなわち円筒室24の中に形成された内部空間に完全
に入つているように描かれている。しかし以下の説明か
ら明らかなように、測定対象を円筒室の中、したがつて
大なり小なりコイルの中に入れることができる。更に、
本願発明によって測定対象の導電率の測定を行なうため
には、測定対象を内部空間すなわち円筒室24の中に種々
の異なる程度で挿入して測定を行なうことが好ましい。

本発明によれば、測定回路手段100は磁界発生手段す
なわちコイル28と電気的に結合されて、その両端間の導
電率を測定する。検出コイル28の導電率の測定結果に
は、その中に測定対象26の一部が存在するため反射導電
率が含まれている。したがつて、導電率のうちコイル28
による部分および導電率の測定に影響を及ぼす恐れのあ
る測定対象26以外の要因を測定結果から除去することに
よつて、測定対象26のコイル28の中にある部分の導電率
を求めるか計算することができる。

簡単に述べると、測定回路手段には位相検出回路部10
2が含まれており、これはコイル28と結合されて、測定
対象のコイル内にある部分の反射導電率を含む、検出コ
イル28両端間の導電率を表わす導電率信号を発生する。
振幅検出回路部104はコイル28と結合されて、その両端
間のアドミツタンスの振幅または大きさを検出し、対応
する振幅信号を発生する。インピーダンス位相検出器と
インピーダンス振幅検出回路は発振器106からの発振器
信号を検出コイル28に供給する線108に沿つて結合する
ことが好ましい。

位相検出器102からの導電率信号と振幅検出器104から
の振幅信号を交互に選択するため選択回路手段またはマ
ルチプレクサ110が設けられている。マルチプレクサま
たは選択回路手段110で選択された信号はアナログ−デ
イジタル変換器112を含む出力回路手段に与えられる。

アナログ−デイジタル変換器または出力回路112はマ
ルチプレクサまたは選択回路手段110で選択された信号
をデイジタル化し、このデイジタル化された信号を内蔵
されたマイクロコンピユータ114に送出する。このマイ
クロコンピユータ114には、変換器112の出力信号に応動
して測定対象26の検出コイル28の磁界内にある部分の導
電率を計算するための計算回路手段が含まれている。前
述したように、検出コイル28の既知の影響とその両端間
で読み取つた総導電率に影響を及ぼす他の余計な要因の
既知の影響を除去することにより、測定対象のコイル28
の中にある部分の導電率を計算することができる。

上記のように測定対象のコイル内にある部分の導電率
だけを判定する１つの方法は「デコンボリユーシヨン」
処理を使うものである。簡単に述べると、このようなデ
コンボリユーシヨンは測定対象以外の要因の影響によつ
てコイル28両端間の導電率の読み取り値に生じる「コン
ボリユーシヨン」を考慮に入れるための数学的処理で構
成される。このコンボリユーシヨンはコイル28自体、コ
イル用の駆動回路、またはコイル28の中の磁界に影響を
及ぼす他の環境等の要因によつて生じる。簡単に述べる
と、測定対象26の部分がない状態でのコイル28両端間の
測定値、および中に既知の基準素子を入れた状態でのコ
イル28の測定値によつて、コイルの「伝達関数」を設定
することができる。一旦この伝達関数がわかれば、コイ
ルの中に入れた任意の物体の反射導電率は測定結果を既
知の伝達関数で「デコンボリユート」することによつて
求めることができる。このような処理はコンピユータが
特に有効に実行する。この点については、内蔵のマイク
ロコンピユータがこの処理を実行してもよいし、あるい
は前記のコンピユータ52を含む付加的な「外部」コンピ
ユータを使つてもよい。付加的な外部コンピユータ52を
使うときは、測定対象または測定対象の種種の部分の組
成に関する他の要因を得るようにこのコンピユータを付
加的にプログラミングすることもできる。測定対象26の
測定結果のハードコピー記録を作成するため外部コンピ
ユータ52にプリンタ124とプロツタ126を付加することも
できる。

更に本発明の１つの特徴によれば、円筒室24によつて
形成される内部空間の磁界に測定対象を少なくとも１つ
の方向に出し入れしながら、磁界発生手段すなわちコイ
ル28の両端間の導電率を測定回路手段100に複数回測定
させるための制御回路手段が内蔵マイクロコンピユータ
114に含まれる。したがつて、測定対象を円筒室24によ
つて形成される内部空間の磁界に複数の異なる範囲まで
入れた状態で、コイル28両端間の導電率の複数の測定結
果が得られる。前記のことから明らかなように、測定対
象を通じて見た所与の横断面容量の、導電率したがつて
組成に関する情報も判定することができる。これは所望
の横断面容量が検出コイル28に入る直前の導電率読取り
値を所望の横断面容量が検出コイル28に入つた直後の読
取り値と比較することによつて行なうことができる。す
なわち、両方の読取り値が前述の通り「デコンボリユー
シヨン」されたものと仮定しし、後者の読取り値から前
者の読取り値を実質的に「減算」することにより、当該
横断部分または横断空間の反射導電率が得られる。

図示された実施例によれば、「診断」コンピユータを
内蔵コンピユータ114と結合することもできる。同様
に、外部コンピユータ52は更に「選択的」コンピユータ
120等の１つ以上の、遠隔位置にあるコンピユータと結
合することもできる。この選択的コンピユータ120は、
別の位置の類似装置と結合されたコンピユータ52と類似
のコンピユータ、または遠隔位置の「メイン・フレー
ム」コンピユータとすることができる。コンピユータ12
0は装置20から、また恐らく他の位置にある装置20と類
似の他の装置から電話回線等を介して受信した累積デー
タを格納するために使うこともできる。コンピユータ12
0はまたデータ・バンクの形をとつて、コンピユータ52
等の現場の外部コンピユータが測定対象の物理的性質の
他の関心のある要素を計算するために使うこともでき
る。これはある期間にわたつて、複数の測定対象から収
集した実験的データを相関させることにより行なわれ
る。このため、外部コンピユータ52に対して付加的なメ
モリー122を設けることもできる。

本発明のもう１つの特徴によれば、内蔵マイクロコン
ピユータ114の制御回路手段部は円筒室24に対する測定
対象の位置を監視するため運動手段と結合されている。
このため、制御回路手段に同期手段を設けることによ
り、円筒室に対する測定対象の位置を所定間隔で増加さ
せつつ磁界発生手段またはコイル28の両端間の導電率を
測定回路100に測定させるようにしている。

図示された実施例では、制御回路手段は電動機制御回
路または電動機回路手段130を介して電動機48と結合さ
れている。ホーム・ポジシヨン・センサー71、エンド・
ポジシヨン・センサー73、および移動速度センサーも運
動手段（往復台、電動機、および駆動装置）と往復台の
位置および円筒室24に対する往復台の移動速度を検知す
るための制御回路手段との中間に結合される。したがつ
て、マイクロコンピユータ114の制御回路手段または制
御回路部は２つの位置センサーと速度センサーに応動し
て、与えられた時点に於ける往復台の円筒室に対する瞬
時相対位置を判定する。これにより制御回路手段は往復
台30が増分位置にいつ達したかを判定する。この増分位
置で、コイル28両端間の導電率を測定するため測定回路
100を起動しなければならない。

次に第5A図および第5B図は位相検出回路手段102の細
部の概略図である。本発明の１つの特徴によれば位相検
出回路手段102には、コイル手段または検出コイル28と
並列な電気回路として可変抵抗手段または可変抵抗140
が含まれている。第5B図では検出コイル28は等価回路形
式でインダクタンス・コイルとして表わしてあるが、コ
イル28の中にある測定対象または測定対象の一部は等価
回路形式でコイル28と並列な電気回路の可変抵抗と可変
コンデンサの並列組み合わせとして表わされている。こ
れに関連して、導電性と誘電性の両方をそなえた測定対
象をコイル28の磁界の中に置くと、第5B図に示すように
測定対象の反射インピーダンスまたはアドミツタンスが
等価回路で全体的にコイルの両端間に現われる。

図示された実施例では、可変抵抗140に感光性抵抗器
が含まれている。この感光抵抗はLED 142をも含む回路
部品の一部とすることが好ましい。このような部品はLE
Dヴアクトロール（vactrol）部品と呼ばれ、たとえば米
国ミズーリ州セントルイス（St.Louis）のヴアクテツク
社（Vactec,Inc.）から市販されているVTL 5 Cを使うこ
とができる。後述するように、LED 142は可変抵抗また
は光抵抗140への帰還制御ループ内で複号回路の一部を
構成している。

可変抵抗140はコンデンサ144を介してコイル28と並列
な電気回路としてAC結合されている。コンデンサ144は
抵抗140の端部から励起発振器からの上記の線108に伸び
ている。もう１つのコンデンサ146はもう１つの直列接
続された抵抗148を介して可変抵抗140の他端をグランド
に結合する。本発明のもう１つの特徴によれば、可変抵
抗140は更に誘電率検出、信号回路手段154にDC結合され
ている。このDC結合はインダクタンス・コイル150およ
び152によつて行なわれる。インダクタンス・コイル150
および152は可変抵抗140と第１のコンデンサ144の結合
点および第２のコンデンサ146にそれぞれ接続されてい
る。抵抗148は精密な抵抗であり、DC結合された導電率
検出回路154に対して適当な零でないDC基準レベルすな
わちフロア・レベルを設定するために用いられている。

したがつて、すべての静電率読取り値は測定コイル28
と並列接続された可変抵抗140から得られるので、測定
コイル28から直接読み取る場合のドリフト、環境が変る
影響等による問題が防止される。更に、間もなく明らか
となるように、可変抵抗140およびLED 142は可変抵抗14
0の両端間で得られた読取り値の安定性と再現性の増
大、すなわち「規格化」のための閉ループ制御系を構成
する。これらの読取り値は測定対象26の検出コイルの中
にある部分の反射導電率も含めて、容易に検出コイル28
の導電率に関連づけることができる。測定対象26の検出
コイルの中にある部分の反射導電率は前述のように後で
デコンボリユーシヨンによつて判定することができる。
帰還信号または誤差信号を直接作成して読み取ると、読
取り値が介在する回路の利得、応答等の変動の影響を非
常に受けやすくなり、したがつてこのような読取り値を
規格化することも難しくなるという問題があるが、可変
抵抗140の導電率を測定することによりこのような問題
も解消される。

位相検出回路手段102には更に、全体を参照番号160
（第5A図）で表わした誤差検出回路手段が含まれる。コ
イル28両端間の電気アドミツタンスの位相角と予め選定
された位相角との差を表わす誤差信号を作成するため、
この回路160は線108で検出コイル28と結合されている。
図示された実施例では、この予め選定された位相角は90
度の位相角である。すなわち、コイル28では電流は電圧
より90度だけ遅れる。この90度の位相角は空心のコイル
のインピーダンスまたはアドミツタンスが完全に誘導性
であるものと仮定している。

次に第７図および第８図について説明する。第７図で
測定コイル28のインピーダンスまたはアドミツタンスは
３つの要素L,CおよびＲの並列電気回路で表わされる。
L,C,およびＲはそれぞれインダクタンス・コイル、コン
デンサ、および抵抗を表わしている。同様に、コイルの
中の測定対象または測定対象の一部26はコイル28のキャ
パシタンス成分またはアドミツタンス成分と並列のデル
タＣで表わしたコンデンサとデルタＲで表わした抵抗の
並列組み合わせによつて表わされる。上記の要素の正味
アドミツタンスはコイル28の両端子間にＹとして示して
ある。

第８図にはコイルのこれらのアドミツタンス成分また
は要素が正味アドミツタンス・ベクトルに及ぼす影響が
示されている。図示された実施例のコイルでは、コイル
28単独のインダクタンス成分Ｌのアドミツタンスはほぼ
40ミリモーと測定され、コイル28の抵抗成分Ｒのコンダ
クタンスはほぼ１ミリモーと測定され、容量成分Ｃのア
ドミツタンスはほぼ14ミリモーと測定された。したがつ
て、コイル28単独（すなわち、測定対象のどの部分も存
在していない）のアドミツタンス・ベクトルはほぼ26.0
2ミリモーと計算され、位相角は第８図のＹで示すよう
にマイナス87.797度となる。このベクトル解析から明ら
かとなうように、サンプル26の抵抗成分またはコンダク
タンス成分Ｒおよびキャパシタンス成分Ｃが付加される
と、コイル両端間で測つたアドミツタンス・ベクトルＹ
の正味長さと相対位相角の両方が更に変化する。

この点で注意すべきことは、本発明の測定装置の測定
対象には強磁性材料が含まれていないと仮定している。
すべての強磁性材料は測定容積の領域または円筒室24か
ら除かれている。したがつて、前述の往復台、軌道、ロ
ーラー、駆動テープ、案内みぞ、および継ぎ手アセンブ
リはすべて非金属材料で作られている。したがつて、こ
こでは測定対象は抵抗成分とキャパシタンス成分だけで
表わされている。

誤差検出回路手段160は線108に沿つてコイルに与えら
れる電流とコイル両端間の電圧の両方に応動する。これ
らから、電圧と電流との間の位相角、したがつてコイル
のアドミツタンスの位相角を求めることができる。誤差
検出回路160には抵抗ブリツジ回路162が含まれている。
ブリツジ回路162の上端は後述する零位相回路164を介し
て線108に結合され、下端はグランドに結合されてい
る。

線108に沿つてコイル28に与えられる電流を表わす一
対の電圧が変成器168の二次コイル166の両端に発生す
る。変成器168の一次コイル169は単巻であり、これは線
108と直列のほぼまつすぐな線である。図示した実施例
の二次巻線166は巻数20の線である。二次巻線166の両端
はブリツジ回路162の２つの中点に結合されて、一対の
電圧V2およびV3が作成される。これらの電圧V2およびV3
はコイル両端間の電圧とコイル電流に対応する電圧との
和を表わし、したがつて電圧と電流との間の位相角、し
たがつてコイル両端間のアドミツタンスの位相角につい
ての情報を含んでいる。

2.5MHzの正弦波発振器106がコイル28を駆動する。し
たがつて、線108の電圧、ならびに二次巻線166の両端に
発生する電圧は同じ周期の正弦波である。更に、二次コ
イル166の両端の電圧は互いに位相が丁度180度ずれてい
る。

動作について説明すると、検出コイル28が純抵抗性で
あれば、すなわち位相角が０度であれば、その電圧はそ
の電流と同じ位相になる。したがつて、このとき電圧V2
は最大となる。電圧V2のもととなる電流部と電圧部が同
じ位相になるからである。これに反して、電圧V3は最小
となる。V3のもととなる二次コイル166の電圧はそれに
流れる電流と位相が180度ずれているからである。この
電流はコイル28両端間の電圧と同じ位相になつている。
しかし、検出コイル28が純誘導性である場合には、検出
コイル28を通る電流は電圧に比べて90度だけ遅れる。し
たがつて、二次コイル166の両端の電圧は検出コイル28
の両端間の電圧に対して位相が丁度90度ずれるので、電
圧V3は電圧V2にほぼ等しくなる。

間もなく明らかとなるように、誤差信号は実質的に電
圧V2と電圧V3との差とされる。したがつて、検出コイル
28のアドミツタンスの位相角がほぼ90度と検出されたと
き、誤差信号が最小値に達する。

第８図に示すように、図示された実施例のコイルのア
ドミツタンスは純粋に誘導性ではないので、その位相角
は丁度90度ではない。したがつて、固定コンデンサ170
と可変コンデンサ172で構成された零位相回路または位
相調整回路164が線108と抵抗ブリツジ回路162の上端と
の間に挿入される。線108の電圧の位相角が線108を流れ
る電流の位相からほぼ正確に90度ずれるように調整コン
デンサ172を調整する。これは測定対象がない状態で電
圧V2とV3とをほぼ等しくすることにより回路160に対し
て零誤差または最小誤差もしくは基準点を設定するため
に行なわれる。

更に詳しく第5A図を参照して、誤差検出回路手段160
には一対のブリツジ信号すなわち電圧V2およびV3を処理
するため、全体を参照番号176で表わしたチヨツパ安定
化回路手段も含まれている。処理された信号のピーク振
幅を検出し、対応するピーク検出信号を発生するため、
全体を参照番号178で表わしたピーク検出回路手段がチ
ヨツパ安定化回路手段に結合されている。誤差信号を含
むこれらのピーク検出信号が全体を参照番号180で表わ
し、一部を第5A図、一部を第5B図に示した復号回路手段
に与えられる。このように作成された誤差信号はコイル
両端間のアドミツタンスの位相角と90度との差を表わ
す。回路164によつて設定されるような、空心コイル28
の90度位相角からの変動はコイル28の磁界内にあるサン
プルの部分の反射アドミツタンスによるものと考えるこ
とができる。復号回路手段は誤差信号に応動して可変抵
抗または光抵抗140の抵抗値を変えることにより、検出
コイル28の両端間で測定したアドミツタンスに予め選定
された位相角（すなわち90度）に保つ。この点について
は、前記のLED 142にこの後者の復号回路手段の一部分
が含まれている。

最後に、前述したように可変抵抗の導電率を表わす導
電率信号を作成するため、導電率測定または信号回路手
段154が可変抵抗140にDC結合されている。したがつてこ
の信号は測定対象26のコイル28の中にある部分の反射導
電率を含む、検出コイル28両端間の導電率を表わす。

動作については、回路が「零」誤差信号状態にあつて
も、可変抵抗140の導電率の公称値を維持するためある
残留誤差信号電流（「非零」動作点）がLED 142を励起
する。すなわち、閉ループ制御は理想的な利得すなわち
無限大の利得を持つことができないので、誤差信号を発
生する電圧V2とV3との差がなくてもある小さな残留駆動
信号が存在する。この特徴により、サンプル26またはそ
の一部をコイルに入れたときコイル28両端間の導電率を
測定する際の基準点を与えるための抵抗140の測定可能
な「残留」導電率が得られる。すなわち、コイル28の回
路に抵抗140のある公称導電率値を入れた状態で、第5A
図および第5B図の回路は実質的に「平衡」状態すなわち
最小誤差信号状態に達する。したがつて、サンプルまた
はサンプルの一部をコイル28に入れたとき、そのアドミ
ツタンスの位相角が若干小さくなる。

再び第８図を参照して説明する。第８図では第７図の
要素デルタＲとデルタＣがコイルのインピーダンスに及
ぼす影響が円と矢印190のようにベクトルＹの端の領域
の若干の拡大図に示されている。デルタＲベクトルの主
な影響として、位相角が零の方向に若干減少する。すな
わち、位相角が純粋に誘導性の負の90度の位相角から離
れるように動く。関心があるのはサンプルのこの抵抗成
分またはコンダクタンス成分である。この成分は第８図
の参照番号192によつて示される。サンプルのキャパシ
タンス成分はコイルのアドミツタンスと比べて比較的小
さいと考えることができる。したがつて、コイルの位相
角が90度の位相に充分近く、キャパシタンス成分すなわ
ち容量性成分の位相角が180度ずれている状態で、第８
図の参照番号194で示すような小さなキャパシタンス成
分デルタＣの主な影響は正味アドミツタンス・ベクトル
Ｙの大きさまたは長さを小さくすることであることがわ
かる。

導電率ベクトル192が付加されたことで位相角が変化
すると、電圧V2とV3はある量だけ異なり、誤差信号が発
生する。後述するように、誤差信号が電流に変換され、
LED 142の残留電流が減少するか減算され、これにより
光抵抗140の抵抗値が大きくなる。ここで光抵抗140は負
特性になつている。したがつて、回路154が測定する量
である光抵抗140の導電率は回路が再び平衡状態に達す
るまで減少する。これはコイル28の中のサンプル部分ま
たは測定対象146による導電率の正味増加、すなわち導
電率ベクトル192すなわちデルタＲと同じ量だけ抵抗140
の導電率が減少しなければならないということを意味す
る。したがつて、可変抵抗素子140の始めと終りの導電
率を比較することによつて、それらの間の差を確かめる
ことができる。したがつて、この差はサンプル26のコイ
ル28の中に入れられた部分のアドミツタンスの導電率成
分にほぼ等しくなければならない。

次に第5A図および第5B図の回路を更に詳しく参照する
と、チヨツパ安定化回路手段176は一対の類似したチヨ
ツパ回路200および202で構成されていることがわかる。
各チヨツパ回路はブリツジ162からの信号V2とV3を交互
に選択するように接続されている。補助的なチヨツパ制
御手段または駆動手段がカウンタまたは分周回路204の
形で設けられる。このカウンタ204はコンデンサ206およ
び限流可変抵抗208を介して発振器106からの2.5MHz信号
を受信するようにAC結合されている。図示された実施例
では、カウンタは12ビツトの２進カウンタであり、その
Q12出力は演算増幅器210の非反転入力を駆動するために
使用される。演算増幅器210はその反転入力を限流可変
抵抗208から受ける。したがつて、演算増幅器210の出力
に800ヘルツのチヨツパ信号が発生する。演算増幅器210
に一対の相補的な出力を設け、それぞれのチヨツパ回路
200および202によつてチヨツピングを制御するために80
0ヘルツの周期的信号とその相補的な信号を発生するよ
うにすることが好ましい。これらの互いに相補的な信号
は両方のチヨツパ回路に与えられる。この際、チヨツパ
回路200は他方のチヨツパ回路202による選択とは逆の順
序で一対の信号V2とV3とを交互に選択するようになつて
いる。

ピーク検出回路手段178には各チヨツパ回路200,202が
選択した信号を受けるように結合された正ピーク検出器
212と負ピーク検出器214が含まれている。回路212およ
び214はチヨツパ回路200によつて選択された信号の正ピ
ークおよびチヨツパ回路202によつて選択された信号の
負ピークに対応するそれぞれのピーク検出出力信号を作
成する。検出されたこれらの正と負のピークは加算増幅
器216（第5B図参照）の入力で組み合わせられ、すなわ
ち加算されて、組み合わせピーク検出信号が形成され
る。この組み合わせピーク検出信号は全体が参照番号22
0で表わされたチヨツパ復号回路手段に与えられる。こ
のチヨツパ復号回路手段220は復号回路手段180の一部を
構成している。

前記の説明から明らかなように、上記回路全体を通じ
た誤差測定の安定度向上ならびに変動、利得係数等の影
響を受けにくくすることはこのチヨツパ安定化誤差検出
法を使うことによつて達成される。電圧V2およびV3はチ
ヨツパ200および202から成る各集積回路パツケージの２
つの半パツケージにそれぞれ与えられるので、たとえば
前位の回路部品によつて生じたオフセツト、スプリアス
信号等はほぼ相殺される。各チヨツパ回路200または202
の片方の半分の部品の偏差、ドリフト等は他の半分とほ
ぼ同じであり、したがつて半回路相互の間のチヨツピン
グすなわち交替の間に相殺される。チヨツパ回路200お
よび202はたとえばゼネラルエレクトリツク社インター
シル部門（General Electric Company Intersil Divisi
on）から市販されているIH5341型のモノリシツクRF/ビ
デオ・スイツチで構成することが好ましい。

加算増幅器216の加算または組み合わせのピーク検出
信号出力は前記の回路によつて与えられるあるDC基準レ
ベルの方形波信号となり、その振幅は電圧V2とV3との差
すなわち「誤差」電圧または誤差信号に正比例する。こ
の後の、組み合わせピーク検出「正味」誤差信号は増幅
器216で増幅された後、コンデンサ222を介してチヨツパ
復号回路部220にAC結合されている。このAC結合された
信号は零DC基準レベルの同じ方形波信号となる。すなわ
ち、方形波の正ピークまたは負ピークの振幅は加算増幅
器216で作られた方形波のピークからピークの振幅の半
分となる。この信号は第１の増幅器224で更に増幅さ
れ、反転単一利得増幅器226で反転される。

増幅器224および226の出力はアナログ・スイツチ回路
228の各スイツチに与えられる。図示された実施例で
は、アナログ・スイツチ回路228はLF/3333型のアナログ
・スイツチで構成される。アナログ・スイツチ228の２
つのスイツチは演算増幅器210からの相補的なチヨツパ
制御信号の１つによつて駆動される。したがつて、上記
の回路部品222,224,226および228はチヨツパ復号手段22
0を構成する。このチヨツパ復号手段220は加算手段すな
わち増幅器216にAC結合され、組み合わせピーク検出信
号のAC成分に応動して、対応する複合信号を発生する。

このようにスイツチング回路228はもう１つのスイツ
チング回路またはチヨツパ回路を構成する。このチヨツ
パ回路はチヨツパ制御手段からの相補的信号の１つによ
つて駆動されるように結合され、また増幅器224および2
26でそれぞれ与えられる組み合わせピーク検出信号とそ
の反転信号のいずれかを選択するように結合されてい
る。これはチヨツパ安定化回路によつて処理された信号
を復号し、したがつて回路228はこの目的のためこれと
同期して駆動される。このようにして、スイツチング回
路228の信号出力は前述したような加算増幅器216で作ら
れた方形波の組み合わせピーク検出信号に比例したDCレ
ベルすなわち復号結果の誤差電圧となる。

この復号結果の誤差信号は積分増幅回路230に与えら
れる。本発明によれば、この積分増幅回路230はLED 142
を駆動するため積分帰還制御を与えて、可変抵抗140の
導電率を調整する。重要なことであるが、このような積
分制御配置によつて、可変抵抗140は誤差信号の時間累
積値によつて駆動されるので、第5A図および第5B図の回
路の平衡状態に達してほぼ維持される。この平衡状態
で、回路154が可変抵抗140の導電率を測定し、この導電
率を使つて前述したように測定対象26の検出コイル28の
中にある部分の導電率が計算される。

再び暫くの間第5A図を参照して、積分増幅回路230は
出力を電圧−電流変換回路232に供給する。変換回路232
はLED 142とともに復号回路手段180の最後の部分を形成
する。この電圧−電流変換回路には演算増幅器234、PNP
トランジスタ236、およびダイオード238が含まれてい
る。トランジスタ236のコレクタ電極はLED 142に結果の
誤差電流信号を供給する。このようにして、第5A図およ
び第5B図の位相検出回路の制御ループが完成する。

選択回路またはマルチプレクサ110はアナログ・スイ
ツチで構成され、これもLF13333型とすることが好まし
い。このスイツチは前に述べたように位相検出回路102
の出力信号と後述する増幅検出回路104の出力信号の両
方を受けるように接続されている。位相検出回路の出力
は可変抵抗140を通る電流に対応する電流信号で構成さ
れる。この電流は演算増幅器240を介してスイッチング
回路110の１つの入力に結合されている。演算増幅器240
はこの電流を前述のインダクタンス・コイル152を介し
て受ける。

インダクタンス・コイル150は可変抵抗140の反対側の
端にDC基準電圧を与える。このDC基準電圧は演算増幅器
242から与えられる。演算増幅器242はアナログ−デイジ
タル（A/D）変換回路112からの基準電力出力を受けるよ
うに結合されている。図示された実施例では、このA/D
変換回路はADC 80 AG−12型の12ビツトA/D変換器で構成
されている。A/D変換器112は選択手段またはスイツチン
グ回路110によつて選択された信号をもう１つの演算増
幅器244を介して受ける。

もう１つの同様の演算増幅器246は入力AMPL.INで振幅
検出回路104から振幅信号を受けて、この信号をスイツ
チング回路110に与える。スイツチング回路110に於ける
この２つの信号の一方または他方の選択は内蔵マイクロ
コンピユータによつて制御される。この内蔵マイクロコ
ンピユータは選択制御信号をスイツチ110のSELECT入力
に与える。回路110をスイツチングするためのもう１つ
の制御信号はワンシヨツト回路または単安定マルチバイ
ブレータ回路250によつて与えられる。ワンシヨツトは
マイクロコンピユータ114からトリガー（TRG）入力を受
けて、出力端子OUTにA/D変換器112に対する第１の制御
パルス出力を発生し、Q2出力に第２制御信号を発生す
る。この後の方の制御信号はトランジスタ252を介して
スイツチング回路110の制御入力に結合されている。

次に第６図を参照して、前に示したような検出回路10
4が線108に沿つて配置されている。線108は発振回路106
の出力をコイル28へ伝える。発振回路106も第６図の概
略回路図に示されている。次に振幅検出回路104にはそ
れぞれダイオード260と262を含む正ピーク検出部と負ピ
ーク検出部が含まれている。これらのピーク検出器は発
信信号の正と負のピークを判定するために結合されてい
る。測定対象26のある部分がコイル28の中にあつてもな
くても、発振信号は回路内のコイル28の存在に影響され
るからである。このため、ツエナー・ダイオードとする
ことが好ましい各ダイオード260および262は発振器出力
（OSC.OUT）の信号をそれぞれの分圧抵抗264および266
を介してサンプリングする。これらの分圧抵抗を振幅調
整（AMPL ADJ）または振幅零調整として使つて、検出コ
イル28の中に測定対象のどの部分も存在しないときに回
路104の出力（AMPL.OUT）に所望の信号レベルを得るこ
とができる。

回路104の正および負の検出部分は演算増幅器268の反
転入力の加算結合点に結合される。演算増幅器268の出
力は回路104の出力（AMPL.OUT）を形成する。この出力
は第5B図の演算増幅器246の非反転入力（AMPL.IN）に与
えられる。正ピーク検出器はまた発振回路106に対する
自動利得制御（AGC）帰還回路の一部を形成する。このA
GC回路には演算増幅器または比較器270も含まれてい
る。この比較器270の反転入力には正ピーク検出回路の
出力が結合され、非反転入力には正５ボルト電圧調整器
272から与えられるDC基準電圧が結合されている。

再び暫く第5A図を参照して、前述の変成器168には温
度調整手段すなわち全体が参照番号280で表わされた回
路が設けられている。この調整回路には演算増幅器282
が含まれている。変成器168の温度が予め選定された比
較的狭い範囲内にとどまるように変成器168の温度を調
整するため演算増幅器282は回路内でサーミスタ型加熱
素子284と結合されている。

第12図のグラフは一連の測定点をつないで得られた曲
線290および292を示し、本発明の装置で典型的な測定対
象を試験した結果を表わしている。前に述べたように、
これらの複数の測定点に対応する測定値の採取は往復台
の円筒室への出入りの動きと同期している。これによ
り、円筒室内のコイル28が発生する磁界の中に測定対象
を複数の異なる範囲まで入れた状態で、測定対象の複数
の読取り値が得られる。詳しくは、これらの曲線290お
よび292はそれぞれ第5B図の演算増幅器240の出力と第６
図の振幅検出回路104の演算増幅器268の出力に結合され
た一対の類似した電圧計のふれを表わすデータ点をプロ
ツトしたものである。前に述べたように演算増幅器240
の出力は可変抵抗140の導電率を表わし、位相検出回路1
02の出力を構成している。演算増幅器268の出力は振幅
検出回路104の振幅出力信号を表わす。

前に述べたように、測定対象または測定対象の検出コ
イル28の磁界の中にある部分のキャパシタンス成分の影
響は振幅検出回路を使うことによつて測定から除くこと
ができる。この回路はほぼ、測定対象26の一部を入れた
ときの信号変化の大きさ、したがつてコイル28のアドミ
ツタンス変化の大きさにだけ応動する。前に第８図につ
いて述べたように、位相角が純誘導性すなわち負の90度
の角度に充分近い状態で、アドミツタンスの誘導性成分
すなわち容量成分が比較的小さく変化した場合、その結
果として主としてアドミツタンス・ベクトルの長さまた
は大きさが変化すると考えることができる。したがつ
て、回路104はアドミツタンスの変化の大きさと相関関
係にある発振信号の変化の大きさにだけ応動する。前に
述べたように第８図に示す導電率すなわち抵抗の変化19
2の結果、主として位相角が変化し、コイル28のアドミ
ツタンス・ベクトルの振幅または大きさには殆んど影響
を及ぼさない。

前記の回路によつて得られた読取り値を正に正規化す
るため、基準回路294も使用されている。この回路は既
知容量値のコンデンサ296と既知抵抗値の並列抵抗298で
構成されている。これらの素子はリード・スイツチ300
を使うことによつて選択的に回路に入れたり切つたりす
ることができる。リード・スイツチ300はマイクロコン
ピユータ114の基準イネーブル（REF ENABLE）出力によ
つて選択的に起動されるように接続されている。したが
つて、マイクロコンピユータは回路に入れたこれらの既
知の、すなわち基準の標準素子296および298に応じて振
幅検出回路104から得られた読取り値を使うことによ
り、測定対象に応じてこの回路の動作中に得られた読取
り値を正規化することができる。この基準回路294は更
に位相検出回路102の読取り値を正規化したり、希望す
る場合は時々２つの回路の継続的な正確な動作を単にチ
エツクしたりするために使うこともできる。

次に第9A図および第9B図の概略回路図は本発明の一実
施例によるマイクロコンピユータ回路114の詳細を示し
ている。マイクロプロセツサまたはマイクロコンピユー
タ310は8085A−２型の集積回路マイクロプロセツサ（u
P）である。このマイクロプロセツサまたはコンピユー
タ310は8255型の入力／出力（I/O）エキスパンダ312を
介してA/D変換器112の12ビツトの出力を受けるように接
続されている。この12ビツトの情報を交換する12個の端
子は最下位ビツト（LSB）と最上位ビツト（MSB）につい
て表示してある。

I/Oエキスパンダ312は全体を参照番号314で表わした
一組の端子で制御パネルともインターフエイスしてい
る。第２の同様のI/Oエキスパンダ316も8255型となつて
いるが、これはマイクロコンピユータ310と前記の診断
コンピユータ115との間のインタフエイスの役目を果
す。

第２のI/Oエキスパンダ314はまた、全体を参照番号31
5で表わした３つのゲートおよび全体を参照番号317で表
わした直列接続されたトランジスタを介して第11図の回
路とインターフエイスし、往復台駆動用の電動機48の動
作を制御する。電動機運転のため（RUN）と時計方向の
回転と反時計方向の回転のため（CWとCCW）別別の制御
器が設けられている。

もう１つの入力／出力回路318には、汎用同期送信器
／受信器（UART）、およびインテル（intel）社の8251
型プログラマブル通信インターフエイスが含まれてい
る。このインターフエイスまたは送信／受信回路318は
マイクロコンピユータ310と第４図を参照して説明した
外部コンピユータ52との間のインターフエイスの役目を
果す。

マイクロプロセツサによる前記の回路の選択と制御は
デマルチプレクサ回路320とカウンタ回路322によつて行
なわれる。図示された実施例では、デマルチプレクサ32
0は74S1138型の１つの１−８デマルチプレクサであり、
カウンタ322は8254型の３個入り16ビツト２進カウンタ
である。

回路図の左上部で全体をHOME END RATEと表わした入
力で、ホーム・ポジシヨン・センサー71、エンド・ポジ
シヨン・センサー73、および移動速度センサー75が第９
図のマイクロコンピユータ回路に結合されている。演算
増幅器324を含むインターフエイス回路が速度センサー
入力に対して設けられ、その出力がカウンタ322のクロ
ツク入力（CLK）に与えられる。

メモリー容量は複数のメモリー素子330,332,334およ
び336の形で与えられる。図示された実施例では、メモ
リー330は27128型の16KX8 EPROMであり、これは紫外線
消去可能で電気的プログラミング可能な読出専用記憶で
ある。メモリー332は2116型の2KX8スタテイツク・ラン
ダム・アクセス・メモリー（RAM）で構成される。残り
のメモリー334および336はともに2186型の8KX8構成の集
積擬似スタテイツク・ランダム・アクセス・メモリー
（iRAM）で構成されている。

全体が参照番号338で表わされた複数の多入力ゲート
回路が所望の構成でメモリーをマイクロプロセツサ310
と結合するために用いられる。このため、ジヤンパー接
続として多数の接続が図示されており、これによりマイ
クロコンピユータ回路のメモリー構成の選択に融通性が
得られる。74S373型の付加的なバツフア回路340もマイ
クロプロセツサ310のアドレス線とメモリー回路のいく
つかのアドレス線との間に用いられている。

第10図にはビデオ・インターフエイス回路が示されて
おり、これは外部コンピユータ52と前に第４図を参照し
て説明したビデオ・デイスプレイ56との間に用いること
ができる。簡単に述べると、この回路は8049H型の１チ
ツプ・マイクロコンピユータ回路350を使つている。プ
ログラマブル・ビデオ制御回路352も設けられており、8
352型とすることが好ましい。このビデオ・インターフ
エイス回路に適したメモリーとしてメモリー354が設け
られており、図示した実施例ではこれは前記のメモリー
332と同様、2116型の2KX8 RAMで構成することが好まし
い。最後に、86S64型で構成されたキヤラクタ・ジエネ
レータROM 365が用いられ、マイクロコンピユータ350と
制御回路352の両方にインターフエイスしている。それ
ぞれの直列ビデオ信号とシンク信号は制御回路352とキ
ヤラクタ・ジエネレータROM 356からHP2800ダイオード3
58および360、ダイオード362および364、ならびにトラ
ンジスタ366（PNP）および368（NPN）を介して送出され
る。

第11図に示すように、電動機駆動インターフエイス回
路も設けられている。電動機駆動インターフエイス回路
にはホーム・リレーおよびメジヤー・リレー380および3
82が含まれている。これらのリレーは電動機制御回路13
0を介して電動機48の動作を制御する。それぞれのリレ
ーはフリツプフロツプ回路384から制御される。図示さ
れた実施例では、フリツプフロツプ回路384は4013B型の
２個入りＤフリツプフロツプで構成される。フリツプフ
ロツプ384はホーム・リレー380とメジヤー・リレー382
のいずれかを選択するためマイクロコンピユータによつ
て制御される。ホーム・センサー、エンド・センサー、
および速度センサーは第11図の電動機回路に対してHOM
E,END,およびRATEと表示された入力をそれぞれそなえて
おり、またそこから第9A図の左上隅に同様に表示された
第９図のマイクロコンピユータ回路に直結されている。

以上、本発明の特定実施例について詳細に図示し説明
してきたが、本発明の広汎な側面から逸脱することなく
種々の側面で本発明の変更や変形を行なうことができる
ことは当業者には明らかである。これらの変更や変形の
いくつかは日常的な技術や設計の問題であり、他のもの
は検討しさえすれば明らかとなるものである。このよう
に、本発明の範囲は特定の実施例やここで説明した特定
の構成によつて限定されるべきでなく、請求の範囲およ
びそれと同等のものによつて規定すべきである。したが
つて、請求範囲は本発明の趣旨と範囲に合致するこのよ
うな変更や変形をすべて包含するように記載されてい
る。

アウトボードコンピユータ52およびボードマイクロコ
ンピユータ114および特にそのマイクロコンピユータ部
分またはマイクロプロセツサ部分310を操作するための
プログラムの１例を以下のページ（付表）に掲載する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の透視図である。第２図は第
１図の装置の、一部を切り取つた拡大側立面図である。
第３図は第１図および第２図の装置の拡大した前面立面
図であり、一部は断面を示している。第４図は本発明の
装置の概略ブロツク図である。第5A図および第5B図は共
同して本発明の位相検出回路部を示した概略回路図であ
る。第６図は本発明の発振−振幅検出回路部の概略回路
図である。第７図は本発明の検出コイルとコイルの中に
ある測定対象のインピーダンスを示す概略等価回路図で
ある。第８図は第７図のインピーダンス素子の等価アド
ミツタンスのグラフ表示である。第9A図および第9B図は
共同して本発明のマイクロコンピユータ回路部の概略回
路図である。第10図は本発明の装置のビデオ・インター
フエイス回路部の概略回路図である。第11図は本発明の
電動機駆動インターフエイス回路の概略回路図である。
第12図は本発明の装置を使つて測定した測定対象の導電
率測定値をグラフ表示したものである。 符号の説明 24……円筒室、26……測定対象、28……検出コイル、30
……往復台、46……駆動手段、48……電動機、100……
測定回路手段、102……位相検出回路部、104……振幅検
出回路部、114……内蔵マイクロコンピユータ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電率測定装置に於いて、測定対象を受け
   入れるための少なくとも１つの開放端を有する室、上記
   室の中にほぼ一様な交流磁界を発生するための磁界発生
   手段、上記測定対象が上記室に出入りするように上記測
   定対象と上記室との間の相対運動を生ずるための運動手
   段、上記磁界発生手段の両端間の導電率を測定するため
   に上記磁界発生手段と電気的に結合された測定回路手
   段、ならびに上記測定対象を上記室の中に複数の異なる
   範囲まで入れた状態で上記磁界発生手段の両端間の導電
   率の複数の測定値を得る様に上記測定対象を少なくとも
   １つの方向で上記室に対して出し入れしながら上記測定
   回路手段に上記磁界発生手段両端間の導電率を複数回測
   定させるための制御回路手段を含む事を特徴とする導電
   率測定装置。
2. 【請求項２】導電率測定方法に於いて、所定内部空間内
   にほぼ一様な交流磁界を発生する事、測定対象の少なく
   とも一部を動かして上記内部空間に出し入れするため上
   記測定対象と上記所定内部空間との間の相対運動を発生
   する事、ならびに上記測定対象の異なる部分を上記内部
   空間の中に入れた状態で上記磁界両端間の導電率の複数
   の測定値を得る様に上記測定対象を上記内部空間に対し
   て動かしている間に上記磁界両端間の導電率を複数回測
   定する事を含む事を特徴とする導電率測定方法。
3. 【請求項３】導電率測定装置に於いて、測定対象を受け
   入れるため少なくとも１つの開放端をそなえた室、上記
   室の中にほぼ一様な交流磁界を発生するための磁界発生
   手段、ならびに上記磁界発生手段両端間の導電率を測定
   するための上記磁界発生手段と電気的に結合された測定
   回路手段が含まれており、上記磁界発生手段の内部に位
   置した上記測定対象の部分の反射導電率を含む上記磁界
   発生手段両端間の導電率を表わす導電率信号を作るため
   上記磁界発生手段と結合された位相検出回路手段が上記
   測定回路手段に含まれる事、ならびに上記磁界発生手段
   両端間の電気アドミッタンスの振幅を表わす振幅信号を
   作るため更に上記磁界発生手段と結合された振幅検出回
   路手段が上記測定回路手段に含まれる事を特徴とする導
   電率測定装置。