JPH04223217A - 物理量の測定を自動検定あるいは再検定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物理量の測定を自動検
定あるいは再検定する方法及び装置、更に詳細には、第
１のセンサと第２のセンサ及び両センサからの出力信号
を処理するコンピュータとを有する物理量の測定を自動
検定あるいは再検定する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の方法は、距離、磁場、圧力差な
どを測定する場合、測定に用いるセンサの出力特性が非
線形であって、始めからわかっていないか、あるいは不
安定的であるので、始めはわかっていても時間、温度あ
るいは他の量の作用を受けて著しく変動してわからなく
なってしまい、新たに検定し直す必要がある場合に、適
している。この方法においては、物理的な量の値ｘの関
数値ｆ［ｘ］が測定される。しかし関数値ｆ［ｘ］では
なく、物理的な量の値ｘ、すなわちｆ［ｘ］の逆関数値
を求めようとする場合には、使用するセンサの出力特性
がわかっているかあるいは自動的に検定されあるいは再
検定される場合にしか行なうことができない。

【０００３】通常のように測定に用いるセンサを自動的
に検定しない場合には、測定すべき物理量ｘのそれぞれ
の値についてセンサの出力信号のそれぞれの値ｆ［ｘ］
をできるだけ正確な測定装置を用いて逐一求めることが
知られている。その場合にはときどき、例えば所定の間
隔で検定（キャリブレーション）あるいは再検定を行う
必要がある。

【０００４】請求項１の前文に記載された種類の方法は
、「応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｏｐｔｉｃｓ）」１
９８９年２月、第２８巻第３号第４１９頁から第４２０
頁のＥ．Ｂｏｉｓ、Ｓ．Ｊ．Ｈｕａｒｄ、Ｇ．Ｂｏｉｓ
ｄｅによる「レンズを有する損失補償の光ファイバ変位
センサ（ｌｏｓｓ　　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｆｉｂｅ
ｒ−ｏｐｔｉｃ　　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　　ｓｅ
ｎｓｏｒ　　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　　ａ　　ｌｅｎｓ）
」に記載されており、同文献には自動検定及び損失補償
を行う光学センサが記載されている。

【０００５】このセンサには自動検定のために２つの光
ガイドが設けられており、各光ガイドの第１の端部は互
いに軸方向に移動され、かつ光ガイドの光軸に沿って移
動する可動な基台の光を反射する面に対向するように配
置されている。各光ガイドの第２の端部は交互に発光ダ
イオードあるいはフォトダイオードに接続される。各発
光ダイオードは光を送出し、交互に励起されて、次にフ
ォトダイオードにより検出される２つの信号がマイクロ
コンピュータにより処理される。送出された光は光ガイ
ドを介して光を反射する面に達し、反射された光は次に
光ガイドを介してフォトダイオードに達し、フォトダイ
オードの出力信号がマイクロコンピュータに入力される
。マイクロコンピュータはデジタル／アナログ変換器を
介して発光ダイオードから送出された基準信号を連続的
に受け取り、検出された２つの信号の合計と差の比を形
成して処理することにより測定装置の検定（キャリブレ
ーション）を行う。センサに関して双曲線の出力特性が
存在する場合には、この比はゼロ点近傍では求める距離
の値に比例する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ほぼ
同一の２つのセンサを用いて、センサの出力特性の構造
に対して厳しい要請がなくかつ他の厳しい条件なしに、
２つのセンサの一方の出力特性を他方のセンサの測定結
果を用いて検定しあるいは再検定することのできる冒頭
で述べた種類の方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、第１のセンサ（１）と第２のセンサ（２）及び
両センサ（１、２）の出力信号（ｆ［ｘ］、ｙ［ｘ］＝
ｇ［ｘ＋ａ］）を処理するコンピュータ（３）とを有し
、両センサは物理量の値（ｘ）を検出し、横軸にとった
物理量の値（ｘ）を関数とする前記両センサの２つの出
力特性曲線（ｆ［ｘ］、ｇ［ｘ］）は、始めは未知であ
るがほぼ同様な特性を有する、物理量の測定を自動検定
あるいは再検定する方法において、第１のセンサ（１）
の出力特性曲線が複数の測定領域部分に分割され、前記
２つのセンサ（１、２）によって同時に検出される物理
量の値（ｘ、ｘ＋ａ）が物理量で所定の一定の差値（ａ
）だけ互いに異なっており、横軸方向に測定した前記測
定領域部分の幅が前記差値（ａ）と同一の大きさにされ
、第１のセンサ（１）の出力特性曲線の始点（Ａ）の既
知座標値（ｆ［ｓ０］、ｘ０）から出発し、測定を実施
していく中で第２のセンサ（２）の測定結果を用いて第
１のセンサ（１）の出力特性曲線の既知の部分が新しい
既知の測定領域部分によって物理量の増加する方向へだ
んだん拡大され、その場合互いに隣接する既知の２つの
測定領域部分はそれぞれ少なくとも横軸の値（ｘｋ）に
ついて重なりあっており、物理量の値（ｘ）は、出力特
性の値が第２のセンサ（２）の測定結果を用いてすでに
求められている第１のセンサの測定領域部分だけにおい
て第１のセンサにより求められる構成により解決される
。

【０００８】

【作用】このような構成により、物理量、例えば端面間
の距離を測定する測定装置が形成される。コンピュータ
は２つのセンサからのほぼ同一ではあるが未知な出力特
性曲線を処理する。例えば、第１のセンサの出力特性曲
線は、２つのセンサが同時に検出した物理量の値の差に
対応する幅を有する測定領域部分に分割される。第１の
センサの出力特性曲線の始点の既知座標値から出発し、
測定を実施していく中で第２のセンサの測定結果を用い
て第１のセンサの出力特性曲線の既知の部分が新しい既
知の測定領域部分によって物理量の増加する方向へだん
だん拡大される。その場合、互いに隣接する２つの既知
の測定領域部分はそれぞれ少なくとも出力特性曲線のｘ
座標の値に関して、すなわち物理量の値ｘｋに関して互
いに重なり合っている。すなわち第２のセンサが第１の
センサの既知の特性曲線領域を連続的に拡大し、従って
第１のセンサが自分の出力特性曲線を知ることによって
、第２のセンサは第１のセンサの測定の検定（キャリブ
レーション）ないし再検定を自動的にかつ所望通りに行
うことができる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に
説明する。

【００１０】図面のすべての図において同一の参照符号
は同一の部材を示している。

【００１１】各図に示す装置にはそれぞれ第１のセンサ
１と、第２のセンサ２と、コンピュータ３と表示装置４
が設けられており、これらによって測定装置５が構成さ
れる。

【００１２】測定すべき任意の物理量の値を以下ではｘ
とする。図１と図２においては、物理量は端面７を有す
る可動な基台６とセンサ１の有効な端面との空間的な距
離であって、その値はＬで示されるので、ｘ＝Ｌが成り
立つ。図３においては物理量として磁束密度Ｂが測定さ
れるので、ｘ＝Ｂとなる。

【００１３】２つのセンサ１と２は、同一の物理量の値
ｘを検出する。センサ１は出力信号ｆ［ｘ］を有し、セ
ンサ２は出力信号ｇ［ｘ］を有し、いずれもそれぞれ物
理量の値ｘの関数となっている。２つのセンサ１と２は
ほぼ同様に構成されているので、その出力信号である物
理量の値ｘの関数ｆ［ｘ］とｇ［ｘ］はほぼ同一である
が、最初は未知のカーブとなる。センサ１と２の２つの
出力特性曲線（ｘはそれぞれ横軸にとられる）は、すで
に説明したように、未知であるか、あるいはわかってい
る場合でも不安定的であるのでやがては未知となる。

【００１４】測定装置において２つのセンサ１と２は物
理量の値を検出し、その値は物理量の所定の一定の差値
ａだけ互いに異なっている。従って装置を用いて測定す
べき物理量の値ｘに関してセンサ１は出力信号ｆ［ｘ］
を有し、センサ２は出力信号ｙ［ｘ］＝ｇ［ｘ＋ａ］≒
ｆ［ｘ＋ａ］を有する。差値ａはコンピュータ３に格納
される。

【００１５】２つのセンサ１と２の出力はそれぞれコン
ピュータ３の入力と接続されているので、コンピュータ
は両センサ１と２の出力信号ｆ［ｘ］とｙ［ｘ］を測定
データとして受け取り、それから求めようとする物理量
の値ｘを算出する。算出された値ｘはコンピュータ３の
出力に出力されて次の処理が行なわれ、あるいは表示さ
れる。算出された物理量の値ｘはコンピュータ３の出力
から、例えば表示器４の入力へ印加されて、表示される
。

【００１６】物理量の値ｘの初期値ｘ０は、設定されて
いる場合でも、精密測定機器を用いて測定開始時に求め
た場合でも、いずれにしろ既知である。初期値ｘ０に対
しては、センサ１の出力信号ｆ［ｘ］の値はｆ［ｘ０］
となる。ｆ［ｘ０］とｘ０の値は、コンピュータ３に格
納され、センサ１と２の出力特性曲線の始点Ａ（図５を
参照）を形成する。

【００１７】少なくともセンサ１の出力特性曲線は、ｋ
を１、２、３、…として、連続する数字ｋを有する測定
領域部分に分割される。測定領域部分のｘ軸方向に測定
した幅は、センサ１と２によって求められた物理量の値
における所定の一定な差値ａと同じ大きさに選択される
。従って、センサ１の出力特性曲線の始点Ａの既知の座
標軸の値ｆ［ｘ０］とｘ０から出発し、測定を実施して
いく中でセンサ２の測定結果を用いてセンサ１の出力特
性曲線の既知の部分が新しい既知の測定領域部分によっ
て物理量の値の増加する方向へだんだん拡大される。そ
の場合、互いに隣接する２つの既知の測定領域部分はそ
れぞれ少なくとも出力特性曲線のｘ座標の値に関して、
すなわち物理量の値ｘｋに関して互いに重なり合ってい
る。すなわちセンサ２がセンサ１の既知の特性曲線領域
を連続的に拡大し、従ってセンサ１が自分の出力特性曲
線を知ることによって、センサ２はセンサ１の測定の検
定（キャリブレーション）ないし再検定を自動的にかつ
所望通りに行うことができる。なお、センサ１が物理量
のそれぞれの値ｘを求めるのは、出力特性曲線のうちセ
ンサ２によって出力特性曲線の値がすでに求められてい
る測定領域部分においてだけである。

【００１８】図１においては、２つのセンサ１と２はｘ
＝Ｌの方向に対して平行に測定して距離ａ離れて配置さ
れているので、センサ２の有効な端面と可動な基台６の
端面７との距離はｘ＋ａ＝Ｌ＋ａの値となる。端面７と
可動な基台６の機械的なストッパ８との距離は（この場
合も距離ｘ＝Ｌの方向に対して平行に測定して）既知の
初期値ｘ０＝Ｌ０となる。この初期値は、例えば開始時
に可動な基台６の端面７が機械的なストッパ８と接触し
たときにはゼロになる。図１においては測定装置５は２
つのセンサ１と２、コンピュータ３及び表示装置４から
構成されている。

【００１９】図２には、図１に示す距離測定装置の光学
的実施例が示されている。本実施例においては、可動な
基台６の端面７は好ましくは反射面であって、この反射
面は送光器９によって第１の光ガイド１０を介して可視
光あるいは不可視光により照射される。送光器９はコン
ピュータ３により制御ないし給電される発光ダイオード
である。端面７は他の２つの光ガイド１１と１２の端面
から距離ＬないしＬ＋ａの距離に配置されており、各光
ガイドの端面は距離Ｌの方向に対して平行に測定して互
いに距離ａだけ隔てて配置されている。２つの光ガイド
１１と１２は、例えば始端は光ガイドと平行で光ガイド
１０と接触しており、右に行くに従い光ガイド１０から
離れて、例えばフォトダイオードからなるセンサ１ある
は２の端面と垂直に接続される。端面７から距離Ｌ離れ
た端面を有する光ガイド１１はセンサ１に接続されてお
り、光ガイド１２はセンサ２に接続されている。光ガイ
ド１１と１２の端面７側の面は、２つのセンサ１と２の
有効な端面となる。図２に示す実施例においては、２つ
のセンサ１と２、コンピュータ３、表示装置４、送光器
９及び３つの光ガイド１０〜１２によって測定装置５が
構成されている。

【００２０】図３に示す測定装置５からなる磁場測定装
置においては、磁束密度Ｂの測定が行われる。測定装置
５は２つのセンサ１と２、コンピュータ３、表示装置４
及び永久磁石１４から構成される。本実施例においては
、センサ１と２は好ましくはホール素子であって、両者
には同一の定電流が供給される。センサ１は磁束密度Ｂ
のみを測定し、センサ２は磁束密度Ｂ＋ａを測定する。 なお、この小さい磁束密度ａは永久磁石１４によって発
生される。永久磁石１４の北極がＮで示され、南極がＳ
で示されている。永久磁石１４の空間配置は、測定すべ
き磁束密度Ｂと永久磁石１４の差となる磁束密度ａとが
加算されるように設定される。センサ２は永久磁石１４
のギャップ内に配置されており、２つの磁束密度Ｂとａ
の合計を測定する。従って図３に示す実施例においては
、ｘ＝Ｂ、ｘ＋ａ＝Ｂ＋ａ及びｘ０＝Ｂ０となる。例え
ばこの方法の開始時に測定すべき磁束密度を遮断するこ
とによって、好ましくはｘ０＝Ｂ０＝０となるように設
定される。

【００２１】図１から図３においては、初期値ｘ０＝Ｌ
０ないしｘ０＝Ｂ０及び差値ａがコンピュータ３の入力
端子に入力され、コンピュータに格納される状態が図式
的に示されている。

【００２２】上述の光学的及び磁気的な方法の代わりに
、それぞれ音響的、空圧式あるいはマイクロ波を用いる
方法を使用することも可能であって、その場合にはセン
サ１と２は音響的、空圧式あるいはマイクロ波センサが
使用される。

【００２３】図４においては、センサ１の出力信号ｆ［
ｘ］は、任意の連続する数ｋを有する測定領域部分内の
測定すべき物理量の値ｘの関数として示されている。 測定領域部分のｘ軸方向の幅は、物理量の既知の所定の
差値ａと同じ大きさである。差値ａはそれぞれ非常に小
さく選ばれるので、それぞれの測定領域部分内のセンサ
１の出力特性曲線は直線と見なすことができる。図４に
示す測定領域部分では出力特性曲線の直線部の始点Ｑは
座標値ｆ［ｘｋ］とｘｋを有し、一方直線部の終点Ｒは
座標値ｆ［ｘｋ＋ａ］≒ｇ［ｘｋ＋ａ］＝ｙ［ｘｋ］と
ｘｋ＋ａを有する。２つの点ＱとＲの間において、セン
サ１の出力特性曲線の測定領域部分のＱＲは線形である
ので、出力特性曲線のこの部分ＱＲ上にあり座標値ｆ［
ｘ］、ｘを有する各測定点Ｆｋに対して、求める物理量
の値ｘに相当する横軸の値ｘは次式を用いて線形外挿す
ることにより求めることができる。

【００２４】ｘ＝ｘｋ＋δｘ δｘ＝｛ｆ［ｘ］ーｆ［ｘｋ］｝／ｔｇａｋなお、ｔｇ
ａｋ＝｛ｆ［ｘｋ＋ａ］ーｆ［ｘｋ］｝／ａ≒｛ｙ［ｘ
ｋ］ーｆ［ｘｋ］｝／ａは、出力特性曲線の直線部分の
勾配を示す。

【００２５】求める物理量のその時求めた値と例えば連
続する数ｋを有する測定領域部分における最も低い値ｘ
ｋとの差δｘがゼロより大きく、かつ所定の一定の値ｂ
より小さい場合には、他の測定領域部分への切り替えは
行われない。所定の一定の値ｂは物理量の所定の一定の
差値ａより小さく選らばれ、コンピュータ３に格納され
る。しかし、例えば測定点Ｔにおけるように、差δｘが
所定の一定値ｂになるか、あるいはｂより大きくなると
、現在の測定領域部分から隣接の測定領域部分への切り
替えが行われる。

【００２６】差δｘが正であってかつ所定の一定値ｂよ
り大きくあるいはｂと同一である場合には、それぞれ新
しい隣接の測定領域部分への切り替えが行われる。この
測定領域部分は物理量の値が大きくなる方向の測定領域
部分で、新しい測定領域部分の連続番号ｋ＋１は現在の
測定領域部分の連続番号ｋより１つだけ大きくなる。例
えば直線ＱＲ上にあり座標値ｆ［ｘｋ＋１］とｘｋ＋１
を有する測定点Ｔの場合には、連続番号ｋを有する現在
の測定領域部分から連続番号ｋ＋１を有する次に大きい
測定領域部分への切り替えが行われる。というのは、差
値δｘは正でかつｂより大きいからである。連続番号ｋ
＋１を有する新しい測定領域部分の特性曲線の部分ＴＷ
の始点は測定点Ｔであり、図４では不図示の終点は座標
値ｆ［ｘｋ＋１＋ａ］≒ｙ［ｘｋ＋１］とｘｋ＋１＋ａ
を有する。

【００２７】それに対して差の値δｘが負になると、そ
れぞれ物理量の値が減少する方向にある新しい隣接の測
定領域部分への切り替えが行われる。新しい測定領域部
分の連続番号ｋ−１は現在の測定領域部分の連続番号よ
り１つだけ小さい値になる。なお、ｋ−１は常にゼロよ
り大きいかあるいはゼロに等しくなければならない。

【００２８】図５において、重なってつながり合った多
数の測定領域部分に関するセンサ１の出力信号ｆ［ｘ］
が物理量の値ｘの関数で示されている。直線ＡＣＢの部
分は、センサ１の特性曲線の連続番号ｋ＝０を有する測
定領域部分に属する。直線ＣＥＤの部分は特性曲線の連
続番号ｋ＝１を有する測定領域部分に属する。直線ＥＱ
Ｐの部分は、連続番号ｋ＝２からｋ＝ｋ−１を有する詳
しく説明されない測定領域部分に属する。直線ＱＴＲの
部分は、特性曲線の連続番号ｋ＝ｋを有する測定領域部
分に属する。直線ＴＷの部分は、特性曲線の連続番号ｋ
＝ｋ＋１を有する測定領域部分に属する。

【００２９】なお、特性曲線の上述の各部分の始点Ａ、
Ｃ、Ｅ、Ｑ、Ｔの座標はそれぞれｆ［ｘｋ］とｘｋであ
り、終点Ｂ、Ｄ、Ｐ、Ｒの座標はそれぞれｆ［ｘｋ＋ａ
］≒ｙ［ｘｋ］とｘｋ＋ａである。なお、ｋはそれぞれ
該当する測定領域部分の連続番号である。従って特性曲
線全体の始点でもある始点Ａの座標値は、初期値ｆ［ｘ
０］とｘ０であり、この値は処理の開始時にすでに既知
であって、コンピュータ３にも格納される。始点Ｃ、Ｅ
、Ｑ、Ｔは、互いに隣接する２つの測定領域部分の特性
曲線の所定部分、すなわち連続番号ｋを有する測定領域
部分と連続番号ｋ−１を有するその前の測定領域部分に
属する測定点である。

【００３０】連続番号ｋ−１を有する測定領域部分にお
いて、求めた物理量の値と現在の測定領域部分における
最も低い値ｘｋ−１との差δｘ（正とする）が所定の一
定値ｂになるかあるいはｂより大きくなり、かつこれま
で新しい測定領域の連続番号になっていない場合には、
新しい測定領域部分は、出力特性曲線の直線部分がまだ
分かっていない測定領域部分である。その場合、新しい
測定領域部分における出力特性曲線の始点は、座標値と
していま求めた物理量の値ｘｋとそれに関連するセンサ
１の出力信号ｆ［ｘｋ］の値で定まる点となる。新しい
測定領域部分における出力特性曲線の終点は、座標値と
してセンサ１によって求められ差値ａだけ増加された物
理量の値ｘｋ＋ａとセンサ２の出力信号に生じた値ｙ［
ｘｋ］≒ｆ［ｘｋ＋ａ］で定まる点である。

【００３１】既知の測定領域部分から連続番号ｋを有す
る次に大きい未知の測定領域部分へ切り換える場合に、
それぞれ切り替え時の物理量の値ｘｋに対してセンサ１
の出力信号の値ｆ［ｘｋ］が求められ、また物理量の値
ｘｋ＋ａに対してセンサ２の出力信号ｙ［ｘ］の値ｙ［
ｘｋ］が求められる。求めた２つの値ｆ［ｘｋ］とｙ［
ｘｋ］、切り替え時の物理量の値ｘｋ並びに関連する値
ａｋ＝｛ｙ［ｘｋ］−ｆ［ｘｋ］｝／ａがそれぞれ新し
い測定領域部分の連続番号でコンピュータ３に記憶され
る。

【００３２】次に変数ｍの現在の値が１つ増分される。 この変数ｍは測定中に得られた測定領域部分の連続番号
ｋの最も大きい値を示す。

【００３３】連続番号ｋを有する既知の測定領域部分で
は、センサ１の出力信号の値ｆ［ｘ］に対応する物理量
の値ｘはコンピュータ３によって、 δｘ＝｛ｆ［ｘ］−ｆ［ｘｋ］｝／ｔｇａｋ　　とｘ＝
ｘｋ＋δｘ の式を用いて求められる。

【００３４】連続番号ｋ＝０を有する第１の測定領域部
分において、切り替え時の物理量の値ｘｋとそれに対応
するセンサ１の出力信号の値ｆ［ｘｋ］は出力特性曲線
の既知の座標値ｘ０とｆ［ｘ０］に対応する。

【００３５】図６に示すコンピュータ３のプログラムの
フローチャートには、新しい機能ステップ１４、１５、
１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２が設けられ
ており、これらは記載の順序でカスケード接続されてお
り、かつ記載の順序において次に示す機能Ｉ〜ＩＸを行
う。

【００３６】機能　　Ｉ　　「スタート」して、ｘの値
をｘ０にセットする。

【００３７】機能　　ＩＩ　　既知の初期値ｘ＝ｘ０、
ｋ＝０、ｍ＝０及び既知の値ａとｂをコンピュータに格
納する。

【００３８】機能　　ＩＩＩ　　２つのセンサ１と２の
出力信号の値ｆ［ｘｋ］とｙ［ｘｋ］及びそれに対応す
る物理量の値ｘ＝ｘｋを同時に測定し、次に格納する。

【００３９】機能　　ＩＶ　　値ｔｇａｋ＝｛ｙ［ｘｋ
］−ｆ［ｘｋ］｝／ａを計算して、格納する。

【００４０】機能　　Ｖ　　変数ｍの値を１つ増分する
。

【００４１】機能　　ＶＩ　　第１のセンサ１の出力信
号の瞬時値ｆ［ｘ］を測定して、格納する。

【００４２】機能　　ＶＩＩ　　δｘ＝｛ｆ［ｘ］−ｆ
［ｘｋ］｝／ｔｇａｋ　　の値を計算して、格納する。

【００４３】機能　　ＶＩＩＩ　　ｘ＝ｘｋ＋δｘ　　
の値を計算して、格納し、機能　　ＩＸ　　算出したｘ
の値を表示する。

【００４４】図６に示すフローチャートにはさらに３つ
の判断ステップ２３、２４、２５と機能ステップ２６、
２７が設けられており、これらは記載の順序でそれぞれ
機能Ｘ、ＸＩＩ、ＸＩＶ、ＸＩ、ＸＩＩＩを行う。図６
においては機能ステップ２３〜２５の否定出力にはそれ
ぞれＮＹ（Ｎｏｔ　　Ｙｅｓ）と記載されており、肯定
出力にはＹ（Ｙｅｓ）と記載されている。

【００４５】機能ステップ２１の出力は機能ステップ２
２の入力に供給されると共に判断ステップ２３の入力に
も供給され、判断ステップ２３のＮＹ出力は判断ステッ
プ２４に接続されており、判断ステップ２３のＹ出力は
機能ステップ２６を介して判断ステップ２５の入力と接
続されている。判断ステップ２４のＹ出力は機能ステッ
プ２７の入力に導かれており、機能ステップ２７の出力
は判断ステップ２４と２５のＮＹ出力及び機能ステップ
１９の入力と接続されている。判断ステップ２５のＹ出
力は機能ステップ１６の入力と接続されている。

【００４６】次に機能Ｘから機能ＸＩＶについて説明す
る。

【００４７】機能　　Ｘ　　δｘはｂより大きいかある
いは同じかを判断する。

【００４８】機能　　ＸＩ　　値ｋを１つ増分する。

【００４９】機能　　ＸＩＩ　　δｘはゼロより小さい
かを判断する。

【００５０】機能　　ＸＩＩＩ　　値ｋを１つ減少させ
る。

【００５１】機能　　ＸＩＶ　　増分された値ｋは現在
の値ｍより大きいかあるいは同じかを判断する。

【００５２】機能ステップ１４と１５はプログラムの進
行において処理の開始時に一度だけ通過する。これらの
ステップは、例えば測定すべき磁束密度を遮断すること
によって、あるいは可動な基台を移動させて機械的なス
トッパに接触させることによって物理量の値ｘを値ｘ０
にセットし、始めからわかっている値ｘ０、ａ、ｂをコ
ンピュータ３に格納し、ｋとｍの値をゼロにリセットす
るのに用いられる。

【００５３】機能ステップ１６〜１８は、それまで未知
であった新しい測定領域部分に来たときに通過するもの
であって、求めた値ｘｋ、ｆ［ｘｋ］及びｙ［ｘｋ］を
用いて、それまで未知であった新しい測定領域部分にお
ける特性曲線の直線部分の勾配値ｔｇａｋが求められる
。 従ってまだ未知の個々の測定領域部分について、測定を
続ける中でそれぞれセンサ１の出力特性曲線の該当する
直線部分の勾配ｔｇａｋが求められ、従って連続する各
測定領域部分についてセンサ１の出力特性曲線全体のカ
ーブが求められる。ｔｇａｋの値を新しく計算した後に
、それぞれ現在のｍの値を１つ増分する。というのは新
しい測定領域部分はもはや未知ではなくなっているから
である。

【００５４】機能ステップないし判断ステップ１９〜２
７は測定毎に通過し、ｘとδｘの値を求めるのに使用さ
れると共に、差値δｘが所定の値ｂより大きいかあるい
は同じか、またはゼロより小さいかどうかをチェックす
るのに用いられる。否定の場合には測定領域部分の切り
替えは行われない。肯定の場合には現在の値ｋを１つ増
分ないしは減少することにより現在の測定領域部分から
より大きいあるいはより小さい測定領域部分への切り替
えが行われる。さらに、増分されたｋの値が現在の値ｍ
よりも大きいかあるいはこの値に等しい場合には、新し
い測定領域部分はまだ未知の測定領域部分であって、プ
ログラムのステップ１６の入力側に戻って、まだ未知の
勾配値ｔｇａｋを求める。そうでないすべての場合には
、既知の測定領域部分への切り替えが行われるか、ある
いは測定領域部分の切り替えは行われず、プログラムの
機能ステップ１９の入力側へ戻って、他の測定が行われ
る。

【００５５】次にプログラムの流れが一群のプログラム
部分に分割される。各プログラム部分で一連の測定が行
なわれる。この一連の測定による測定結果は、すべて連
続番号ｋを有する同一の測定領域部分に対する結果とな
る。なお、それぞれのプログラム部分を最初に通過する
時に、それぞれまずセンサ２の測定結果を用いてセンサ
１の出力特性曲線の該当する部分が求められる。

【００５６】本発明方法は、図６に示すように次のよう
に行われる。

【００５７】測定結果がすべて連続番号ｋ＝０を有する
測定領域部分に位置する測定を行なう最初のプログラム
部分では、次の機能が行われる。

【００５８】すなわち、ａとｂの値及びｘ＝ｘ０、ｋ＝
０、ｍ＝０をコンピュータ３に格納した後に（機能ステ
ップ１５を参照）、２つのセンサ１と２の出力信号の物
理量の初期値ｘ＝ｘ０に対応する値ｆ［ｘ０］とｙ［ｘ
０］を求めて、連続番号ｋ＝０でコンピュータ３に格納
する（機能ステップ１６を参照）。センサ１と２の２つ
の特性曲線ｆ［ｘ］とｙ［ｘ］はほぼ同一であるので、
この様にして求められた座標値（ｆ［ｘ０］、ｘ０）と
（ｙ［ｘ０］≒ｆ［ｘ０＋ａ］、ｘ０＋ａ）を有する測
定点ＡとＢは、すでに説明したように、ｘ軸の２つの値
ｘ０とｘ０＋ａの間でほぼ直線と見なすことができるセ
ンサ１の出力特性曲線の現在の測定領域部分に位置する
。

【００５９】出力特性曲線のこの直線部分にある２つの
測定点ＡとＢの座標値は既知であるので、出力特性曲線
のこの部分における勾配値ｔｇａｋ＝ｔｇａ０＝｛ｙ［
ｘ０］−ｆ［ｘ０］｝／ａは、コンピュータ３を用いて
計算し、連続番号ｋ＝０で格納することができる（機能
ステップ１７を参照）。次に現在のｍの値を１つ増分す
る（機能ステップ１８を参照）。

【００６０】最初の測定に関してはｆ［ｘ］＝ｆ［ｘｋ
］＝ｆ［ｘ０］が成り立つので、当面機能及び判断ステ
ップ１９〜２７は意味を持たない。というのはδｘ＝０
及びｘ＝ｘｋ＝ｘ０であるからである。言葉を換えて説
明すると、最初の測定においてはプログラムは機能及び
判断ステップ１９〜２７を通過するが、測定領域部分の
切り替えなしに機能ステップ１９へ戻って次の測定を開
始する。

【００６１】連続番号ｋ＝０を有する現在の測定領域部
分に関する始点Ａの座標値ｆ［ｘ０］、ｘ０は既知であ
るので、この測定領域部分においては測定点ＡとＢの間
にあるセンサ１の出力特性曲線の各中間点Ｆｋ＝Ｆ０の
ｘ軸の値は、コンピュータ３によって次の式を用いて計
算することができる（機能ステップ１９〜２１を参照）
。

【００６２】 ｘ＝ｘ０＋δｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（Ｉ）δｘ＝｛ｆ［ｘ］−ｆ［ｘ
０］｝／ｔｇａ０　　　（ＩＩ）なお、ｆ［ｘ］とｘは
中間点Ｆｋ＝Ｆ０の座標値である（図４を参照）。従っ
てセンサ１の出力特性曲線、従って測定領域部分ＡＢは
既知となる。

【００６３】次の測定において求めた値δｘがゼロより
大きくあるいはゼロに等しいが所定の値ｂより小さい場
合には、測定領域部分の切り替えは行われず（判断ステ
ップ２３と２４を参照）、求める値ｘはそれぞれどの測
定においてもコンピュータ３により式（Ｉ）と（ＩＩ）
を用いて算出される。なお、これら各々の測定について
は機能及び判断ステップ１９〜２７を一度通過する。

【００６４】測定結果がすべて連続番号ｋ＝１を有する
測定領域部分に位置する測定を行なう第２のプログラム
部分においては、次に示す機能が行われる。

【００６５】それぞれの測定終了時には、新しく得られ
た値δｘがゼロより小さいか、あるいはｂより大きいか
または同じであるかがそれぞれチェックされる（機能ス
テップ２３と２４を参照）。正の値δｘを有する測定値
ｘ＝ｘｋ＝ｘ１について始めてｂより大きくなった場合
には、連続番号ｋ＝０を有する現在の測定領域部分から
連続番号ｋ＝１を有する次に大きい測定領域部分への切
り替えが行われる（機能ステップ２６を参照）。新しい
測定領域部分が未知である場合には、新しい測定領域部
分の連続番号ｋ＝１はｍより大きいかあるいはｍに等し
い（判断ステップ２５を参照）。この場合にはプログラ
ムは機能ステップ１６に戻ってセンサ２による測定結果
を用いてセンサ１の特性曲線の新しい測定領域部分の直
線部分ＣＤに対する新しい値ｔｇａｋ＝ｔｇａ１を求め
る（機能ステップ１７と図５を参照）。

【００６６】なお、ｋ＝１とすると次の式が成り立つ、
ｔｇａｋ＝｛ｙ［ｘｋ］−ｆ［ｘｋ］｝／ａ　　　　　
　（ＩＩＩ）次に、現在のｍの値を１つ増分する（機能
ステップ１８を参照）。

【００６７】始点Ｃの座標値（ｆ［ｘ１］、ｘ１）と連
続番号ｋ＝１を有する現在の測定領域部分の勾配の値ｔ
ｇａ１は既知であるので、この測定領域部分においてセ
ンサ１の出力特性曲線の測定点ＣとＤ間の各中間点Ｆｋ
＝Ｆ１は次の式を用いてコンピュータ３においてｋ＝１
として算出することができる。

【００６８】 ｘ＝ｘｋ＋δｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ＩＶ）δｘ＝｛ｆ［ｘ］−
ｆ［ｘｋ］｝／ｔｇａｋ　　　　　（Ｖ）なお、ｆ［ｘ
］とｘは中間点Ｆｋの座標値である（図４を参照）。従
ってセンサ１の出力特性曲線のＣＤ部分、従って対応す
る測定領域部分が既知となる。それによりセンサ１のそ
れまで既知であったＡＢ部分はＣＤ部分だけ上方へ拡大
される。

【００６９】次の測定において新しく得られた値δｘが
正であって、かつ所定の値ｂより小さい場合には、測定
領域部分への新しい切り替えは行われず（判断ステップ
２３と２４を参照）、求める値ｘはそれぞれコンピュー
タ３によって式（ＩＶ）と（Ｖ）を用いて算出される。 なお、このいずれの測定においても機能及び判断ステッ
プ１９〜２７を一度通過する。

【００７０】次のプログラム部分は、測定結果がすべて
連続番号ｋを有する測定領域部分に位置する測定を行う
ものであって、このプログラム部分においてはそれぞれ
次に示す機能が実施される（図４と図５を参照）。

【００７１】連続番号ｋ−１を有する測定領域部分にお
ける各測定終了時に、新しく得られた値δｘがゼロより
小さいか、あるいはｂより大きくまたはｂと等しいかが
常にチェックされる（判断ステップ２３と２４を参照）
。正の値のδｘを有する測定値ｘ＝ｘｋについて始めて
ｂより大きくなった場合には、連続番号ｋを１つ増分す
ることによって現在の測定領域部分から連続番号ｋを有
する次のより大きい測定領域部分への切り替えが行われ
る（機能ステップ２６を参照）。新しい連続番号ｋがｍ
より大きいかあるいは等しい場合には（判断ブロック２
５を参照）、新しい測定領域部分は常に未知の測定領域
部分であって、プログラムは機能ステップ１６の入力側
へ戻って、センサ２による測定結果を用いて新しい測定
領域部分のｔｇａｋの値を求め（機能ブロック１７を参
照）、ｍの値を１つインクリメントする（機能ステップ
１８を参照）。δｘの値が負である場合には、現在の測
定領域部分の連続番号を１つ減少させることによって、
現在の測定領域部分から隣接するより低い既知の測定領
域部分への切り替えが行われる（機能ステップ２７を参
照）。

【００７２】センサ１と２の出力特性曲線が不安定であ
る場合には、コンピュータ３のプログラムにおいて例え
ば新たに「スタート」をさせることによって、ときどき
（例えば周期的に）上述の方法を実施して、出力特性曲
線を再検定することが必要である。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればほぼ同一の２つのセンサを用いて、センサの出
力特性の構造に対して厳しい要請がなくかつ他の厳しい
条件なしに、２つのセンサの一方の出力特性を他方のセ
ンサの測定結果を用いて検定しあるいは再検定すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する距離測定装置の原理的な
構造を示すブロック図である。

【図２】本発明方法を実施する光学的な距離測定装置の
原理的な構造を示すブロック図である。

【図３】本発明方法を実施する磁場測定装置の原理的な
構造を示すブロック図である。

【図４】本発明方法に用いる２つのセンサの出力特性曲
線の測定領域部分を示す線図である。

【図５】本発明方法に用いる２つのセンサの多数の測定
領域部分からなる出力特性曲線を示す線図である。

【図６】本発明方法に用いられる計算回路のプログラム
のフローチャート図である。

【符号の説明】

１、２　　センサ ３　　コンピュータ ４　　表示装置 ５　　測定装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１のセンサ（１）と第２のセンサ（
   ２）及び両センサ（１、２）の出力信号（ｆ［ｘ］、ｙ
   ［ｘ］＝ｇ［ｘ＋ａ］）を処理するコンピュータ（３）
   とを有し、両センサは物理量の値（ｘ）を検出し、横軸
   にとった物理量の値（ｘ）を関数とする前記両センサの
   ２つの出力特性曲線（ｆ［ｘ］、ｇ［ｘ］）は、始めは
   未知であるがほぼ同様な特性を有する、物理量の測定を
   自動検定あるいは再検定する方法において、第１のセン
   サ（１）の出力特性曲線が複数の測定領域部分に分割さ
   れ、前記２つのセンサ（１、２）によって同時に検出さ
   れる物理量の値（ｘ、ｘ＋ａ）が物理量で所定の一定の
   差値（ａ）だけ互いに異なっており、横軸方向に測定し
   た前記測定領域部分の幅が前記差値（ａ）と同一の大き
   さにされ、第１のセンサ（１）の出力特性曲線の始点（
   Ａ）の既知座標値（ｆ［ｓ０］、ｘ０）から出発し、測
   定を実施していく中で第２のセンサ（２）の測定結果を
   用いて第１のセンサ（１）の出力特性曲線の既知の部分
   が新しい既知の測定領域部分によって物理量の増加する
   方向へだんだん拡大され、その場合互いに隣接する既知
   の２つの測定領域部分はそれぞれ少なくとも横軸の値（
   ｘｋ）について重なりあっており、物理量の値（ｘ）は
   、出力特性の値が第２のセンサ（２）の測定結果を用い
   てすでに求められている第１のセンサの測定領域部分だ
   けにおいて第１のセンサにより求められることを特徴と
   する物理量の測定を自動検定あるいは再検定する方法。
2. 【請求項２】　　それぞれの測定領域部分内では第１の
   センサ（１）の出力特性曲線の該部分が直線と見なすこ
   とができるように前記所定の差値（ａ）が小さく設定さ
   れ、各測定領域部分に対してそれぞれ第１のセンサ（１
   ）の出力特性曲線の直線部分に対して勾配（ｔｇａｋ）
   が求められ、各連続する領域部分の測定の進行に従って
   第１のセンサ（１）の全出力特性曲線が求められること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　測定領域部分が連続番号（ｋ）を有し
   、今検出した物理量の値と現在の測定領域部分（ｋ）に
   おける最も低い値（ｘｋ）との差がゼロより小さいか、
   あるいは前記所定の差値（ａ）より小さい所定の一定値
   （ｂ）に達しまたはそれを越えた場合には常に、現在の
   測定領域部分から隣接する測定領域部分への切り替えが
   行われることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の
   方法。
4. 【請求項４】　　今求めた物理量の値と現在の測定領域
   部分における最も小さい値（ｘｋ）との差（δｘ）が正
   であって、かつ所定の一定値（ｂ）より大きいかあるい
   は等しい場合に、物理量が大きくなる方向に位置する新
   しい隣接測定領域部分への切り替えが行われて、この新
   しい測定領域部分の連続番号（ｋ＋１）が現在の測定領
   域部分の連続番号（ｋ）より１つ大きい値にされ、一方
   、今求めた物理量の値と現在の測定領域部分における一
   番小さい値（ｘｋ）との差（δｘ）が負である場合には
   、物理量が小さくなる方向に位置する新しい隣接測定領
   域部分への切り替えが行われて、この新しい測定領域部
   分の連続番号（ｋ−１）が現在の測定領域部分の連続番
   号（ｋ）より１つ小さい値にされることを特徴とする請
   求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】　　今求めた物理量の値と現在の測定領域
   部分（ｋ−１）における最も低い値（ｘｋ−１）との正
   の差（δｘ）が所定の一定値（ｂ）に達しあるいはそれ
   を越え、新しい測定領域部分の連続番号（ｋ）がまだ付
   いていなかったものである場合には、この新しい測定領
   域部分は直線部分がまだ未知の出力特性曲線の測定領域
   部分であり、この新しい測定領域部分における出力特性
   曲線の始点の座標値が、今求めた物理量の値（ｘｋ）と
   それに対応する第１のセンサ（１）の出力信号の値（ｆ
   ［ｘｋ］）により定められ、一方、この新しい測定領域
   部分における出力特性曲線の終点の座標値が、第１のセ
   ンサ（１）により検出され所定の一定の差値（ａ）だけ
   大きくされた物理量の値（ｘｋ＋ａ）と第２のセンサ（
   ２）による出力信号の値（ｙ［ｘｋ］≒ｆ［ｘｋ＋ａ］
   ）により定められることを特徴とする請求項４に記載の
   方法。
6. 【請求項６】　　既知の測定領域部分から連続番号ｋを
   有する次に大きい未知の測定領域部分への切り替えが行
   われる場合に、ａを前記一定の差値として、それぞれ切
   り替え時の物理量の値ｘｋに関して、第１のセンサ（１
   ）の出力信号（ｆ［ｘ］）のその時の値ｆ［ｘｋ］と第
   ２のセンサ（２）の出力信号（ｙ［ｘ］）のその時の値
   ｇ［ｘｋ＋ａ］が求められ、求められた２つの値ｆ［ｘ
   ｋ］とｇ［ｘｋ＋ａ］、切り替え時の物理量の値ｘｋ、
   及び値ｔｇａｋ＝｛ｇ［ｘｋ＋ａ］−ｆ［ｘｋ］｝／ａ
   が新しい測定領域部分の連続番号ｋでコンピュータ（３
   ）に格納され、これまでの測定で得られた測定領域部分
   の最大の連続番号の値を示す変数（ｍ）が１だけ増分さ
   れることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】　　連続番号ｋ＝０を有する第１の測定領
   域部分において切り替え時の物理量の値ｘｋとそれに対
   応する第１のセンサ（１）の出力信号（ｆ［ｘ］）の値
   ｆ［ｘｋ］が、出力特性曲線の始点の既知の座標値（ｘ
   ０、ｆ［ｘ０］）であることを特徴とする請求項６に記
   載の方法。
8. 【請求項８】　　連続番号ｋを有する既知の測定領域部
   分において、第１のセンサ（１）の出力信号ｆ［ｘ］の
   その時の値に属する物理量の値ｘが、コンピュータ（３
   ）によってδｘ＝｛ｆ［ｘ］−ｆ［ｘｋ］｝／ｔｇａｋ
   ｘ＝ｘｋ＋δｘの式を用いて求められることを特徴とす
   る請求項６あるいは７に記載の方法。
9. 【請求項９】　　請求項１から８のいずれか１項に記載
   の方法を実施する装置。