JPH0159639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は核融合試験装置や粒子加速装置などに
用いられる遠隔計測制御装置に係り、特に、事前
に測定信号の波形が予測される場合のアナログ計
測システムの自動化、遠隔化を図るに好適な遠隔
計測制御装置に関する。

核融合試験装置、粒子加速装置等では、アナロ
グで各種の測定を行ない、これら測定信号を遠隔
地のセンターに取り込むアナログ計測システムが
用いられる。これらのシステムではアナログで測
定し、これをデジタル信号に変換して処理してい
る。前述の核融合試験装置や粒子加速装置では、
装置の運転はプレプログラム制御が基本となつて
おり、予め定められたパターンに従つて行われ
る。このため、アナログで測定される信号波形も
前記定められたパターンに伴つて定まる波形とな
り、その高さが運転ごとに微妙に変化する。すな
わち、アナログ信号の波形は試験装置や試験装置
の運転パターンが決まればそれに伴つて定まり、
信号波形の立上り、信号値（信号の高さ）の変化
率が変わる点、信号波形の終点などのタイミング
は、それぞれのアナログ信号検出器ごとに事前に
設定可能である。

第１図は従来のアナログ計測システムのブロツ
ク図である。

測定対象機器（図示せず）に設けられたアナロ
グ信号検出器１₁〜１_oは各種の測定データに対応
し、アナログ値で測定結果を出力する。これら測
定値は増幅器２₁〜２_oで所要の値に増幅される。
該増幅器２₁〜２_oはゲイン設定信号MSによりオ
ペレータが任意に利得Ｇの設定をすることができ
る。増幅器２₁〜２_oの各出力は各増幅器に対応し
て設けられるスキヤンニングＡ／Ｄ変換器３₁〜
３_oに出力され、ここでアナログ信号からデジタ
ル信号に変換される。スキヤンニングＡ／Ｄ変換
器３₁〜３_oは、スキヤンニング制御部３１₁〜３
１_oとAD変換器部３２₁〜３２_oより成り、各装置
は計算機バス４と接続される。このバス４を介し
てメモリを有する計算機５が接続される。

このような計測系では、第２図に示すようにダ
イナミツクレンジが広く変化率の大きい被計測ア
ナログ信号Ａを計測する場合、スキヤンニングク
ロツクSCは一定であるため変化率の大きい所の
計測精度が低下し、逆にスキヤンニングクロツク
周波数ｆを大きく設計すると、計測データがぼう
大となり計算機５のメモリ容量を大きくしなけれ
ばならない。一方、ダイナミツクレンジが広い信
号を低いゲインに設定すると、低レベルでのSN
比、AD変換精度が低下し、逆に高いゲインに設
定すると高レベル時に増幅器２₁〜２_oやＡ／Ｄ変
換器部３２₁〜３２_oが飽和しリニアリテイがなく
なるという欠点がある。

本発明の目的は、事前に波形の予測が可能な信
号の測定にあたつて、サンプリング周期の制御、
ゲイン切替制御が高精度のリアルタイムに行なう
ことのできる遠隔計測制御装置を提供するにあ
る。

本発明は、アナログ信号の変化率の大小に応じ
てサンプリング周期を切替えるとともに、アナロ
グ信号のレベルの高低に応じて増幅器のゲインを
切替えることにより、計測データのデータ量の最
少化、データ品質の向上をはかるとともに計測タ
イミングの高精度化を図るようにしたものであ
る。

第３図は本発明の実施例を示すブロツク図であ
る。図に示す遠隔計測制御装置は、、図示しない
測定対象機器に取付けられたアナログ信号検出器
１₁〜１_oと、該アナログ信号検出器１₁〜１_oに接
続された増幅器６₁〜６_oと、該増幅器６₁〜６_oに
接続されたＡ／Ｄ変換器７₁〜７_oと、該Ａ／Ｄ変
換器７₁〜７_oに計算機バス４を介して接続された
処理装置である計算機５と、前記計算機バス４に
接続されたタイミング制御ブロツク９と、前記計
算機バス４及びタイミング制御ブロツク９に接続
され出力側を前記増幅器６₁〜６_oに接続されたゲ
イン制御ブロツク１０と、前記計算機バス４及び
タイミング制御ブロツク９に接続され出力側を前
記Ａ／Ｄ変換器７₁〜７_oに接続されたクロツク制
御ブロツク８と、を備えている。

アナログ信号検出器１₁〜１_oの出力は、増幅器
６₁〜６_oにより増幅されたのちＡ／Ｄ変換器７₁
〜７_oでデジタル信号に変換され、バス４を介し
て処理装置である計算機５に転送される。一方、
増幅器６₁〜６_oは、クロツク制御ブロツク８、タ
イミング制御ブロツク９、ゲイン制御ブロツク１
０により制御される。増幅器６₁〜６_oの利得は、
ゲイン制御ブロツク１０により設定される。

クロツク制御ブロツク８から出力するサンプリ
ングクロツクCLKはAD変換器７₁〜７_oのAD変
換同期信号として入力され、このクロツクCLK
に同期したデータが得られ、一方ゲイン制御ブロ
ツク１０から出力するゲイン設定信号Ｄは増幅器
６₁〜６_oの外部切替信号として入力され、所定の
ゲインに切替わる。

第４図はクロツク制御ブロツク８、タイミング
制御ブロツク９、ゲイン制御ブロツク１０の詳細
ブロツク図である。

クロツク制御ブロツク８は水晶発振回路８１を
内蔵し高精度の基準パルスを発生しこのパルスを
分周回路８２により適当な周波数に分周し、サン
プリングクロツクCLKとして出力される。また
分周率設定レジスタ８３はあらかじめ計算機バス
４を介して計測サンプリング周期の変化に対応し
た分周率を設定されるものであり、分周切替制御
回路８４は外部信号（サンプリング制御タイミン
グ信号）Ｐ１によりサンプリングクロツクCLK
の出力開始、周波数切替、停止を制御する回路で
ある。タイミング制御ブロツク９はあらかじめ計
算機バス４を介して設定された計測開始、周波数
切替、ゲイン切替、計測停止等の計測制御タイミ
ングをリアルタイムに管理するブロツクであり、
タイミングをプリセツトするタイマー設定レジス
タ９１、基準パルスを計数し所定の時刻にパルス
を出力するタイマー回路９２、タイミング出力を
サンプリング制御タイミング信号Ｐ１とゲイン制
御タイミング信号Ｐ２とに分割出力するためのタ
イミング出力制御回路９３およびタイミング出力
ゲート回路９４，９５から成る。ゲイン制御ブロ
ツク１０は計測器（増幅器）のゲイン切替のため
のゲイン設定信号Ｄを外部信号（ゲイン制御タイ
ミング信号）Ｐ２の入力と同時に出力するブロツ
クであり、あらかじめ計算機バス４を介して設定
された種々のゲインに対応したビツトパターンを
格納しておくゲイン設定レジスタ１１、出力レジ
スタ１２および外部信号Ｐ２と同期をとつて出力
するためのゲイン出力ゲート回路１３から成る。
尚、ゲイン設定信号Ｄのビツト数は計測器（増幅
器）のゲイン切替段数に相当するものであり、所
定のゲインに対応するビツトに“１”を立つよう
にゲイン設定レジスタに設定することができる。

以上の構成による実施例の動作を第５図の動作
波形図により説明する。

被計測アナログ信号Ａが立上がると同時にタイ
ミング制御ブロツク９のサンプリング制御タイミ
ング信号Ｐ１が出力し、これによりクロツク制御
ブロツク８のサンプリングクロツクCLKが周波
数f₁のクロツクとして出力する。同時にゲイン制
御タイミング信号Ｐ２が出力し、ゲイン制御ブロ
ツク１０よりゲイン設定信号Ｄが増幅器のゲイン
をＧ１とするように出力する。被計測アナログ信
号Ａの変化率が大きい場合にはサンプリングクロ
ツクの周波数ｆは大きく（第５図のf₁，f₃，f₅）、
変化率の小さい場合には周波数ｆは小さく（第５
図のf₂，f₄）することができ、効率のよいデータ
収集ができる。一方、増幅器ゲインＧは被計測ア
ナログ信号Ａのレベルが低い場合は大きく（第５
図のＧ１，Ｇ３）、レベルが高い場合には小さく
（第５図のＧ２）することができ、低レベル時の
分解能の劣化、高レベル時の増幅器６₁〜６_o、
AD変換器７₁〜７_oの飽和を防ぐことができる。

以上示した本発明の実施例によれば、計測系の
制御が計算機により遠隔化、自動化が実現できる
だけでなく、被計測アナログ信号の変化に伴い、
サンプリング周期の制御、ゲイン切替制御が高精
度のリアルタイムに行えるので、計測データの品
質がすぐれ、かつデータ量が最少におさえること
ができる。これにより計算機の負荷が軽減できる
し、また、サンプリング周波数および周波数の切
替タイミング、増幅器のゲインおよびゲイン切替
タイミングが全てプリセツトした計算機の中に計
測条件データとして残されているので、計測中又
は計測後のデータ解析および計測波形の再生の際
に計測データと計測制御内容との関係付けが可能
となる。

以上より明らかなように本発明によれば、事前
に予測可能な波形のアナログ信号の測定にあたつ
て、サンプリング周期及びゲイン切替えを遠隔自
動化し、高精度リアルタイム計測制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のアナログ計測システムを示すブ
ロツク図、第２図は第１図のシステムの各部動作
タイミング図、第３図は本発明の実施例を示すブ
ロツク図、第４図は本発明に係るクロツク制御ブ
ロツク、タイミング制御ブロツク及びゲイン制御
ブロツクの詳細ブロツク図、第５図は第４図の実
施例の各部動作タイミングチヤートである。 １₁〜１_o……アナログ信号検出器、４……計算
機バス、５……計算機、６₁〜６_o……増幅器、７
_１〜７_oＡ／Ｄ変換器、８……クロツク制御ブロツ
ク、９……タイミング制御ブロツク、１０……ゲ
イン制御ブロツク、１１……ゲイン設定レジス
タ、１２……出力レジスタ、１３……ゲイン出力
ゲート回路、、８１……水晶発振回路、８２……
分周回路、８３……分周率設定レジスタ、８４…
…分周切替制御回路、９１……タイマー設定レジ
スタ、９２……タイマー回路、９３……タイミン
グ出力制御回路、９４，９５……タイミング出力
ゲート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 事前に予測可能な波形のアナログ信号を遠隔
   地で測定し、増幅器で所定のゲインで増幅したの
   ちＡ／Ｄ変換手段により所定の周期でデジタル信
   号に変換して処理装置に取り込む遠隔計測制御装
   置において、前記増幅器のゲインをプリセツトさ
   れたゲインにタイミング信号に基づいて順次切り
   替えるゲイン制御手段と、デジタル信号に変換す
   る周期をプリセツトされた周期にタイミング信号
   に基づいて順次切り替えるクロツク制御手段と、
   を備えていることを特徴とする遠隔計測制御装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、クロツク制
   御手段が、処理装置に接続され切り替えタイミン
   グをプリセツトされてアナログ信号立上り時およ
   び信号変化時にタイミング信号を出力するタイミ
   ング制御ブロツクおよび処理装置に接続されたク
   ロツク制御ブロツクであることを特徴とする遠隔
   計測制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、ゲイン制御
   手段が、処理装置に接続され切り替えタイミング
   をプリセツトされてアナログ信号立上り時および
   信号変化時にタイミング信号を出力するタイミン
   グ制御ブロツクおよび処理装置に接続されたゲイ
   ン制御ブロツクであることを特徴とする遠隔計測
   制御装置。