JPH04230848A - 留め具自動締め付け用超音波駆動・感知回路 - Google Patents
留め具自動締め付け用超音波駆動・感知回路Info
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- JPH04230848A JPH04230848A JP3065385A JP6538591A JPH04230848A JP H04230848 A JPH04230848 A JP H04230848A JP 3065385 A JP3065385 A JP 3065385A JP 6538591 A JP6538591 A JP 6538591A JP H04230848 A JPH04230848 A JP H04230848A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波信号を発生し、
反射超音波エコー信号を感知するための電子回路、特に
、手動若しくは自動の留め具締め付けにおいて超音波張
力制御を用いる電子回路に関する。
反射超音波エコー信号を感知するための電子回路、特に
、手動若しくは自動の留め具締め付けにおいて超音波張
力制御を用いる電子回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】今まで、超音波信号処理は、留め具のよ
うな金属物体の欠陥を検出し、締め付け中若しくは締め
付け後の留め具の伸びを測定するために用いられてきた
。用いられてきた手順は、電子的に発生された超音波パ
ルスを留め具の長手方向に伝送して、パルスからのエコ
ーまでの時間、すなわち反射超音波信号を測定するもの
であった。これはエコーの「走行時間」である。この走
行時間によって、欠陥までの距離と、欠陥留め具中の介
在物若しくは破面と、良好な留め具の長さとが測定され
る。しかし、留め具の長さは、留め具に張力が加えられ
るにつれて変化する。したがって、軸方向張力の関数と
して走行時間の変化が生じる。
うな金属物体の欠陥を検出し、締め付け中若しくは締め
付け後の留め具の伸びを測定するために用いられてきた
。用いられてきた手順は、電子的に発生された超音波パ
ルスを留め具の長手方向に伝送して、パルスからのエコ
ーまでの時間、すなわち反射超音波信号を測定するもの
であった。これはエコーの「走行時間」である。この走
行時間によって、欠陥までの距離と、欠陥留め具中の介
在物若しくは破面と、良好な留め具の長さとが測定され
る。しかし、留め具の長さは、留め具に張力が加えられ
るにつれて変化する。したがって、軸方向張力の関数と
して走行時間の変化が生じる。
【０００３】マイスタリング（Ｍｅｉｓｔｅｒｌｉｎｇ
） は、アメリカ合衆国特許第４，７６０，７４０号で
、留め具の頭部に取り付けられる超音波トランスデュー
サに結合する伸び計を提示している。このマイスタリン
グの伸び計には、信号発生用と、信号受信用と、信号処
理用の極く一般的な回路が含まれる。伸び計の例は、マ
クフォールら（ＭｃＦａｕｌ ｅｔ ａｌ．） による
アメリカ合衆国特許第３，７５９，０９０号で提示され
ている。
） は、アメリカ合衆国特許第４，７６０，７４０号で
、留め具の頭部に取り付けられる超音波トランスデュー
サに結合する伸び計を提示している。このマイスタリン
グの伸び計には、信号発生用と、信号受信用と、信号処
理用の極く一般的な回路が含まれる。伸び計の例は、マ
クフォールら（ＭｃＦａｕｌ ｅｔ ａｌ．） による
アメリカ合衆国特許第３，７５９，０９０号で提示され
ている。
【０００４】ジョーンズ（Ｊｏｎｅｓ） によるアメリ
カ合衆国特許第４，４１３，５１８号では、ボルトの伸
び測定用機器とボルトの測定方法が示されている。この
回路では、高周波発振器で発生される第１のパルスをボ
ルトに加え、ボルトの反対側末端からの反射によって生
じる第２のパルスがボルトから出てくるまでの時間間隔
の間にパルスを計数する２進カウンタを含む、マイクロ
プロセッサを基盤とするディジタル系を用いている。こ
の計数は、ボルトの長さ又は機械的応力によるボルトの
伸びを計算するためにコンピュータに与えられる。この
計算はまた、コンピュータへのデータ入力にも関連し、
材料の走行速度と、応力補正係数と、測定温度と、温度
補正係数とに対応する。ディジタル濾過アルゴリズムに
よって正確で安定な測定が保証される。この機器の受信
機では、応力によるパルス歪みを取り扱う２重特性エコ
ー感知回路と、利得等高線回路とによって、ねじ付きボ
ルトの持つにせ超音波反射特性の問題が克服される。
カ合衆国特許第４，４１３，５１８号では、ボルトの伸
び測定用機器とボルトの測定方法が示されている。この
回路では、高周波発振器で発生される第１のパルスをボ
ルトに加え、ボルトの反対側末端からの反射によって生
じる第２のパルスがボルトから出てくるまでの時間間隔
の間にパルスを計数する２進カウンタを含む、マイクロ
プロセッサを基盤とするディジタル系を用いている。こ
の計数は、ボルトの長さ又は機械的応力によるボルトの
伸びを計算するためにコンピュータに与えられる。この
計算はまた、コンピュータへのデータ入力にも関連し、
材料の走行速度と、応力補正係数と、測定温度と、温度
補正係数とに対応する。ディジタル濾過アルゴリズムに
よって正確で安定な測定が保証される。この機器の受信
機では、応力によるパルス歪みを取り扱う２重特性エコ
ー感知回路と、利得等高線回路とによって、ねじ付きボ
ルトの持つにせ超音波反射特性の問題が克服される。
【０００５】エコー信号検出「ウインドウ」を発生する
ための論理及びタイミング回路を含む超音波信号発生と
検出の回路が、コックマン（Ｃｏｕｃｈｍａｎ）による
アメリカ合衆国特許第４，２９５，３７７号で提示され
ている。コックマンによるこの回路及び検出技法はまた
、同人によるアメリカ合衆国特許第４，２９４，１２２
号においても提示されている。この検出ウインドウによ
って、望ましいエコー・パルスを何時取るかの時間間隔
が確定される。検出ウインドウの経過時間は、調整が可
能で、コックマンが毎秒１００パルスから２０００パル
スと規定している１次超音波パルスの反復率の関数であ
る。
ための論理及びタイミング回路を含む超音波信号発生と
検出の回路が、コックマン（Ｃｏｕｃｈｍａｎ）による
アメリカ合衆国特許第４，２９５，３７７号で提示され
ている。コックマンによるこの回路及び検出技法はまた
、同人によるアメリカ合衆国特許第４，２９４，１２２
号においても提示されている。この検出ウインドウによ
って、望ましいエコー・パルスを何時取るかの時間間隔
が確定される。検出ウインドウの経過時間は、調整が可
能で、コックマンが毎秒１００パルスから２０００パル
スと規定している１次超音波パルスの反復率の関数であ
る。
【０００６】構造体メンバの寸法の変化を測定するため
の超音波機器が、ムーア（Ｍｏｏｒｅ） によるアメリ
カ合衆国特許第４，０１４，２０８号で提示されている
。この機器には、２逓倍する回路と、メンバのもう一端
から反射させるために、第１のパルスからの第２のエコ
ーを第２のパルスからの第１のエコーと合致させるべく
選択される１組のパルスの期間で音響パルスをメンバの
一端に伝送する、トランスデューサとが含まれる。電圧
制御型発振器がディジタル計数器と共に用いられ、１組
のパルスの間の期間と、継続する１組のパルスとの間の
間隔と、１組のパルスの予定数の時間とを計時する。こ
の最後の計時は、第２のパルスからの第１のエコーを中
心周波数で保持していた合致位置から位相的に偏らせる
ために、電圧制御型発振器の周波数を交互に変化させる
。高及び低周波数の交互的な偏りに合致するエコー・パ
ルスを位相検出し積分することによって、電圧制御型発
振器の中心周波数を精密に合致させる方向に駆動する、
位相感応フィードバック信号が作り出される。
の超音波機器が、ムーア（Ｍｏｏｒｅ） によるアメリ
カ合衆国特許第４，０１４，２０８号で提示されている
。この機器には、２逓倍する回路と、メンバのもう一端
から反射させるために、第１のパルスからの第２のエコ
ーを第２のパルスからの第１のエコーと合致させるべく
選択される１組のパルスの期間で音響パルスをメンバの
一端に伝送する、トランスデューサとが含まれる。電圧
制御型発振器がディジタル計数器と共に用いられ、１組
のパルスの間の期間と、継続する１組のパルスとの間の
間隔と、１組のパルスの予定数の時間とを計時する。こ
の最後の計時は、第２のパルスからの第１のエコーを中
心周波数で保持していた合致位置から位相的に偏らせる
ために、電圧制御型発振器の周波数を交互に変化させる
。高及び低周波数の交互的な偏りに合致するエコー・パ
ルスを位相検出し積分することによって、電圧制御型発
振器の中心周波数を精密に合致させる方向に駆動する、
位相感応フィードバック信号が作り出される。
【０００７】キッブルホワイト（Ｋｉｂｂｌｅｗｈｉｔ
ｅ） によるアメリカ合衆国特許第４，８４６，００１
号では、超音波トランスデューサを取り付けた留め具が
示されている。 電子的な信号源パルスがトランスデューサに印加され、
反射超音波によって作り出される電気的なエコーが感知
される。キッブルホワイトは、エコー測定における走行
時間の変化の関数としてボルトの伸びの変化を測定する
ことによって、留め具中の機械的応力の変化を測定して
いる。走行時間測定について３つの案が論じられている
。これらは、（１）直接計時技法、（２）間接計時技法
、及び（３）２重パルス技法である。
ｅ） によるアメリカ合衆国特許第４，８４６，００１
号では、超音波トランスデューサを取り付けた留め具が
示されている。 電子的な信号源パルスがトランスデューサに印加され、
反射超音波によって作り出される電気的なエコーが感知
される。キッブルホワイトは、エコー測定における走行
時間の変化の関数としてボルトの伸びの変化を測定する
ことによって、留め具中の機械的応力の変化を測定して
いる。走行時間測定について３つの案が論じられている
。これらは、（１）直接計時技法、（２）間接計時技法
、及び（３）２重パルス技法である。
【０００８】直接計時技法では、信号源パルス（駆動パ
ルス）とエコー・パルスとの間の時間間隔の測定が含ま
れる。間接計時技法では、個別の信号源パルスについて
の第１のエコー・パルスから第２のエコー・パルスまで
の計時が含まれる。２重パルス技法においては、２つの
パルスが順次伝送される。これらの２つのパルス間の時
間間隔は、これら２つのパルスの最初のパルスからの第
２のエコーがこれら２つのパルスの第２のパルスからの
最初のエコーと合致するように調整される。
ルス）とエコー・パルスとの間の時間間隔の測定が含ま
れる。間接計時技法では、個別の信号源パルスについて
の第１のエコー・パルスから第２のエコー・パルスまで
の計時が含まれる。２重パルス技法においては、２つの
パルスが順次伝送される。これらの２つのパルス間の時
間間隔は、これら２つのパルスの最初のパルスからの第
２のエコーがこれら２つのパルスの第２のパルスからの
最初のエコーと合致するように調整される。
【０００９】キッブルホワイトはまた、先行するパルス
のエコーが消滅するための待ち遅延時間を減少できる種
々のエコー検出技法についても論じている。これらの検
出技法には、（ａ）基本周波数検出技法、（ｂ）音響イ
ンピーダンス検出技法、（ｃ）高調波共振周波数検出技
法、及び（ｄ）位相検出技法が含まれる。
のエコーが消滅するための待ち遅延時間を減少できる種
々のエコー検出技法についても論じている。これらの検
出技法には、（ａ）基本周波数検出技法、（ｂ）音響イ
ンピーダンス検出技法、（ｃ）高調波共振周波数検出技
法、及び（ｄ）位相検出技法が含まれる。
【００１０】上述の装置及び方法によって留め具につい
ての信頼できる情報が得られるとはいうものの、実際の
使用に当たっては限界がある。これらの技法では、平均
化の技法によって精度を達成している。したがって、こ
れらの技法は、高い精度と高い測定速度の両方の能力を
具え、締付け前及び締付け後の測定に広く用いられてい
る。
ての信頼できる情報が得られるとはいうものの、実際の
使用に当たっては限界がある。これらの技法では、平均
化の技法によって精度を達成している。したがって、こ
れらの技法は、高い精度と高い測定速度の両方の能力を
具え、締付け前及び締付け後の測定に広く用いられてい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとしている課題】現在望まれるのは
、パルス・エコー時間の走行時間を一層の精度で測定す
るための、知能（インテリジェント）超音波信号駆動・
感知回路である。
、パルス・エコー時間の走行時間を一層の精度で測定す
るための、知能（インテリジェント）超音波信号駆動・
感知回路である。
【００１２】第２に望まれるのは、高い精度と高い測定
速度の両面が達成されることによって締付け時に超音波
で測定された張力を制御することに役立つ、超音波信号
駆動・感知回路である。
速度の両面が達成されることによって締付け時に超音波
で測定された張力を制御することに役立つ、超音波信号
駆動・感知回路である。
【００１３】更に望まれるのは、伝送されるパルス間に
長い遅延時間を必要としない超音波信号駆動・感知回路
である。
長い遅延時間を必要としない超音波信号駆動・感知回路
である。
【００１４】エコー・パルスを検出するためのウインド
ウを使用して、エコー・パルスを検出するためのエコー
検出しきい値を自動的に選択できるような駆動・感知回
路もまた望まれる。
ウを使用して、エコー・パルスを検出するためのエコー
検出しきい値を自動的に選択できるような駆動・感知回
路もまた望まれる。
【００１５】エコー・パルスを検出するための時間位置
ウインドウを自動的に調整するような駆動・感知回路が
更に望まれる。
ウインドウを自動的に調整するような駆動・感知回路が
更に望まれる。
【００１６】超音波トランスデューサの電気的及び音響
的効率と、留め具の形状寸法とにおける変動を補償すべ
く、パルス駆動電圧を自動的に調整するような駆動・感
知回路が更に加えて望まれる。
的効率と、留め具の形状寸法とにおける変動を補償すべ
く、パルス駆動電圧を自動的に調整するような駆動・感
知回路が更に加えて望まれる。
【００１７】先行するパルスのエコーが進行中の測定の
時間受容ウインドウの外側に外れるようにパルス時間を
選ぶインターリーブ・パルス・モードで動作できるよう
な駆動・感知回路が更に重ねて望まれる。
時間受容ウインドウの外側に外れるようにパルス時間を
選ぶインターリーブ・パルス・モードで動作できるよう
な駆動・感知回路が更に重ねて望まれる。
【００１８】走行時間の測定が、１つのパルスからその
パルスのエコーまで、１つのパルスからそのパルスの次
のエコー（反射）まで、又は、パルスのエコーからその
エコーの次のエコーまで調整可能な駆動・感知回路が更
に加えて望まれる。
パルスのエコーまで、１つのパルスからそのパルスの次
のエコー（反射）まで、又は、パルスのエコーからその
エコーの次のエコーまで調整可能な駆動・感知回路が更
に加えて望まれる。
【００１９】１０ｋＨｚまでのパルス反復率で動作でき
るような駆動・感知回路が、更に加えて望まれる。
るような駆動・感知回路が、更に加えて望まれる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、超音波
トランスデューサを通して留め具に結合できる、留め具
中の瞬時張力を反射パルス走行時間の変化によって測定
して計算するための超音波信号駆動・感知回路で実現さ
れる。
トランスデューサを通して留め具に結合できる、留め具
中の瞬時張力を反射パルス走行時間の変化によって測定
して計算するための超音波信号駆動・感知回路で実現さ
れる。
【００２１】１６ビットのソフトウエアで作動するマイ
クロコンピュータ式制御装置によって、その周辺回路部
材操作の順序（シーケンス）及び時間が決定され、また
、この制御装置に標本化されて入力される統計データに
基づいて、走行時間の計算と、校正の計算と、検出しき
い値の計算と、標本化率（サンプリング・レート）の計
算と、パルス振幅の計算とが行なわれる。製造と規模の
経済性に応じて、マイクロコンピュータ式制御装置は選
択される。このマイクロコンピュータ式制御装置機能を
交互型回路で実行することもできる。
クロコンピュータ式制御装置によって、その周辺回路部
材操作の順序（シーケンス）及び時間が決定され、また
、この制御装置に標本化されて入力される統計データに
基づいて、走行時間の計算と、校正の計算と、検出しき
い値の計算と、標本化率（サンプリング・レート）の計
算と、パルス振幅の計算とが行なわれる。製造と規模の
経済性に応じて、マイクロコンピュータ式制御装置は選
択される。このマイクロコンピュータ式制御装置機能を
交互型回路で実行することもできる。
【００２２】読出し専用記憶素子（ＲＯＭ）と、等速呼
出記憶装置（ＲＡＭ）と、普遍的な非同期式受信送信器
（ＵＡＲＴ）とが、このマイクロコンピュータ式制御装
置に結合されるか、若しくはこのマイクロコンピュータ
式制御装置に統合した形で供給される。
出記憶装置（ＲＡＭ）と、普遍的な非同期式受信送信器
（ＵＡＲＴ）とが、このマイクロコンピュータ式制御装
置に結合されるか、若しくはこのマイクロコンピュータ
式制御装置に統合した形で供給される。
【００２３】このマイクロコンピュータ式制御装置によ
って、アナログ・ディジタル変換器から与えられるパル
ス幅変調とフィードバックを用いて高電圧信号発生器の
出力レベルが制御される。その後、マイクロコンピュー
タ式制御装置は、プログラム可能な（プログラマブル）
高速入出力バッファ回路による制御を受け、マイクロコ
ンピュータ式制御装置にインターフェイスするパルス駆
動回路を通して、高電圧信号からの信号源パルスを発生
する。この信号源パルスが、超音波トランスデューサを
通して留め具に印加される。
って、アナログ・ディジタル変換器から与えられるパル
ス幅変調とフィードバックを用いて高電圧信号発生器の
出力レベルが制御される。その後、マイクロコンピュー
タ式制御装置は、プログラム可能な（プログラマブル）
高速入出力バッファ回路による制御を受け、マイクロコ
ンピュータ式制御装置にインターフェイスするパルス駆
動回路を通して、高電圧信号からの信号源パルスを発生
する。この信号源パルスが、超音波トランスデューサを
通して留め具に印加される。
【００２４】受信されたエコー・パルスは、それに続く
反射を含めて、エコー検出回路に信号を供給する同調パ
ルス増幅器によって超音波トランスデューサから感知さ
れる。このエコー検出回路には、プログラマブル高速入
出力バッファ回路と、同時にエコー検出回路内のディジ
タル・アナログ変換回路とを通してマイクロコンピュー
タ式制御装置から設定可能な、プログラム可能なしきい
値設定が含まれる。
反射を含めて、エコー検出回路に信号を供給する同調パ
ルス増幅器によって超音波トランスデューサから感知さ
れる。このエコー検出回路には、プログラマブル高速入
出力バッファ回路と、同時にエコー検出回路内のディジ
タル・アナログ変換回路とを通してマイクロコンピュー
タ式制御装置から設定可能な、プログラム可能なしきい
値設定が含まれる。
【００２５】ディジタルとアナログとの両方の技法を用
いるタイミング回路によって、エコー検出回路から検出
信号が受信され、１８０°位相のずれた２つのアナログ
・ランプ信号（逆相信号）と共に、ディジタル・アナロ
グ変換回路と、プログラマブル高速入出力バッファ回路
と、ディジタル計数器とを通して、ディジタル・タイミ
ング情報がマイクロコンピュータ式制御装置に供給され
る。
いるタイミング回路によって、エコー検出回路から検出
信号が受信され、１８０°位相のずれた２つのアナログ
・ランプ信号（逆相信号）と共に、ディジタル・アナロ
グ変換回路と、プログラマブル高速入出力バッファ回路
と、ディジタル計数器とを通して、ディジタル・タイミ
ング情報がマイクロコンピュータ式制御装置に供給され
る。
【００２６】超音波トランスデューサに送られる信号源
（ソース）パルスは、１５Ｖｐ−ｐを超えるが、パルス
幅５０ｎｓから１００ｎｓまでの直流１５Ｖから４００
Ｖの範囲にあることが望ましい。パルスの前縁（立上が
り、又は立ち下がり）時間は、１０ｎｓから２０ｎｓ以
下であることが望ましい。１０ＭＨｚの基本共振周波数
を有する超音波トランスデューサを用いる場合には、こ
の立上がり、又は立ち下がり時間は１０ｎｓ以下でなけ
ればならない。パルス周期は１００μｓから１００ｍｓ
の範囲にあることが望ましい。
（ソース）パルスは、１５Ｖｐ−ｐを超えるが、パルス
幅５０ｎｓから１００ｎｓまでの直流１５Ｖから４００
Ｖの範囲にあることが望ましい。パルスの前縁（立上が
り、又は立ち下がり）時間は、１０ｎｓから２０ｎｓ以
下であることが望ましい。１０ＭＨｚの基本共振周波数
を有する超音波トランスデューサを用いる場合には、こ
の立上がり、又は立ち下がり時間は１０ｎｓ以下でなけ
ればならない。パルス周期は１００μｓから１００ｍｓ
の範囲にあることが望ましい。
【００２７】必要に応じてアナログ時間測定回路の再校
正が行われる。各留め具の締付けの前にパルス電圧とエ
コー検出回路の適正化が行われる。
正が行われる。各留め具の締付けの前にパルス電圧とエ
コー検出回路の適正化が行われる。
【００２８】入力信号の測定を平均化するマイクロコン
ピュータ式制御装置ソフトウエア中で、時間測定アルゴ
リズムが実行される。このアルゴリズムには、次のステ
ップが含まれる。すなわち、 ａ）最初の測定値を記憶し、この時間±エコー波形期間
（すなわち、エコー間の期間とは異なる）を２で除した
受入れウインドウを設定すること。この時間は１０ＭＨ
ｚ信号に対して５０ｎｓである。
ピュータ式制御装置ソフトウエア中で、時間測定アルゴ
リズムが実行される。このアルゴリズムには、次のステ
ップが含まれる。すなわち、 ａ）最初の測定値を記憶し、この時間±エコー波形期間
（すなわち、エコー間の期間とは異なる）を２で除した
受入れウインドウを設定すること。この時間は１０ＭＨ
ｚ信号に対して５０ｎｓである。
【００２９】ｂ）（ｎ−１）の測定値の各々が受入れウ
インドウ内にあることを点検しながら、残りの（ｎ−１
）の測定値を取ること。もし測定値がこのウインドウの
外側にあれば、この測定値を廃棄する。もし測定値が受
入れウインドウ内にあれば、この測定値を時間合計に加
え、最初の測定からの偏差の絶対値を偏差合計に加える
こと。
インドウ内にあることを点検しながら、残りの（ｎ−１
）の測定値を取ること。もし測定値がこのウインドウの
外側にあれば、この測定値を廃棄する。もし測定値が受
入れウインドウ内にあれば、この測定値を時間合計に加
え、最初の測定からの偏差の絶対値を偏差合計に加える
こと。
【００３０】ｃ）もしｎを４で除した測定が受入れウイ
ンドウの外側にあるために廃棄されるならば、測定過程
を中断して再開すること。
ンドウの外側にあるために廃棄されるならば、測定過程
を中断して再開すること。
【００３１】ｄ）（ｎ−１）で除した偏差合計として平
均散布を計算する。もし、平均散布が特定された散布を
超えるならば、測定過程を中断して再開すること。
均散布を計算する。もし、平均散布が特定された散布を
超えるならば、測定過程を中断して再開すること。
【００３２】ｅ）ｎで除した走行時間合計の平均時間を
計算すること。
計算すること。
【００３３】ｆ）データ要求が受信された時に、もし有
効な走行時間の測定が得られていなければ、非結合、散
布、トリガのような誤りメッセージを発信すること。
効な走行時間の測定が得られていなければ、非結合、散
布、トリガのような誤りメッセージを発信すること。
【００３４】記憶装置に含まれるソフトウエアによって
、環境に対して適切な駆動電圧をハードウエアで発生す
べく動作させられる。エコーに対する検出しきい値も同
様に適切なエコー検出を行うようにプログラム可能に設
定される。本発明の装置では、ＵＡＲＴポートを通して
プログラム・パラメータに対する変化を受け入れる。
、環境に対して適切な駆動電圧をハードウエアで発生す
べく動作させられる。エコーに対する検出しきい値も同
様に適切なエコー検出を行うようにプログラム可能に設
定される。本発明の装置では、ＵＡＲＴポートを通して
プログラム・パラメータに対する変化を受け入れる。
【００３５】２つの逆相ランプ基準信号を発生するため
に校正値を周期的に再決定しながら、これらのランプ基
準信号を用いて超音波走行時間が測定される。
に校正値を周期的に再決定しながら、これらのランプ基
準信号を用いて超音波走行時間が測定される。
【００３６】駆動・感知回路は、その第１が５ＭＨｚで
動作し、第２が１０ＭＨｚで動作する、２つの逆相重複
ランプ基準信号と２つのパルス列とに関して動作する。 これによって、駆動・感知回路は、１０ｋＨｚ程度まで
の高い周波数の超音波パルスを発生して検出し、超音波
パルスを２００ｐｓまでの解像度で測定することを可能
にする。
動作し、第２が１０ＭＨｚで動作する、２つの逆相重複
ランプ基準信号と２つのパルス列とに関して動作する。 これによって、駆動・感知回路は、１０ｋＨｚ程度まで
の高い周波数の超音波パルスを発生して検出し、超音波
パルスを２００ｐｓまでの解像度で測定することを可能
にする。
【００３７】この回路では、５ＭＨｚ及び１０ＭＨｚの
クロック・パルス（基準パルス列）と共にこれら２つの
反相ランプ基準信号を用いて、信号源パルスと第１エコ
ーとの間、又は予定されたエコー（例えば、第１及び第
３エコー）の間の走行時間を検出する。
クロック・パルス（基準パルス列）と共にこれら２つの
反相ランプ基準信号を用いて、信号源パルスと第１エコ
ーとの間、又は予定されたエコー（例えば、第１及び第
３エコー）の間の走行時間を検出する。
【００３８】もしインターリーブ・モードの動作が選択
されると、この情報を用いるアルゴリズムに従ってエコ
ーの位相から外れた次の信号源パルスを与えるべく動作
することによって、先行する測定の完了の直後に走行時
間の新しい測定を行うことが可能になる。この技法は、
「インターリービング」と呼ばれる。
されると、この情報を用いるアルゴリズムに従ってエコ
ーの位相から外れた次の信号源パルスを与えるべく動作
することによって、先行する測定の完了の直後に走行時
間の新しい測定を行うことが可能になる。この技法は、
「インターリービング」と呼ばれる。
【００３９】
【実施例】図１に、本発明の超音波パルス駆動・感知回
路１０を示す。オペレータ、若しくはその他の入力及び
出力データの信号源からは、ＲＳ４２２インターフェイ
ス・ポート１１を通してこの回路へアクセスできる。
路１０を示す。オペレータ、若しくはその他の入力及び
出力データの信号源からは、ＲＳ４２２インターフェイ
ス・ポート１１を通してこの回路へアクセスできる。
【００４０】マイクロコンピュータ式制御装置回路１３
は、インテル社（Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
） の８７Ｃ１９６ＫＢ型マイクロコントローラ（ｍｉ
ｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって実現されている
。このマイクロコンピュータ式制御装置回路１３内には
、プログラマブル中央演算装置（ＣＰＵ）１５が構築さ
れている。このＣＰＵ１５は、汎用非同期送受信器（Ｕ
ＡＲＴ）１７に対して双方向接続を有する。ＵＡＲＴ１
７は、双方向伝送バス１９を通してＲＳ４２２ポート１
１に接続されている。
は、インテル社（Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
） の８７Ｃ１９６ＫＢ型マイクロコントローラ（ｍｉ
ｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって実現されている
。このマイクロコンピュータ式制御装置回路１３内には
、プログラマブル中央演算装置（ＣＰＵ）１５が構築さ
れている。このＣＰＵ１５は、汎用非同期送受信器（Ｕ
ＡＲＴ）１７に対して双方向接続を有する。ＵＡＲＴ１
７は、双方向伝送バス１９を通してＲＳ４２２ポート１
１に接続されている。
【００４１】ＣＰＵ１５には、内蔵若しくは外付けの何
れでも良いが、ＲＯＭ２１及びプログラマブル等速呼出
記憶装置（ＲＡＭ）２３が組み付けられている。ＲＯＭ
２１には、この回路の動作を制御する初期化及び主ソフ
トウエア・プログラム１０が内蔵されている。ＲＡＭ２
３は、データ、プログラム変動要素、及びその他のプロ
グラム・ソフトウエアを記憶するために用いられる。
れでも良いが、ＲＯＭ２１及びプログラマブル等速呼出
記憶装置（ＲＡＭ）２３が組み付けられている。ＲＯＭ
２１には、この回路の動作を制御する初期化及び主ソフ
トウエア・プログラム１０が内蔵されている。ＲＡＭ２
３は、データ、プログラム変動要素、及びその他のプロ
グラム・ソフトウエアを記憶するために用いられる。
【００４２】マイクロコンピュータ式制御装置回路１３
、特にＣＰＵ１５は、外付けの１０ＭＨｚ発振器２５に
よって駆動される。この発振器２５によって、以下に述
べるディジタル・タイミング回路に対するタイミング・
パルスもまた与えられる。
、特にＣＰＵ１５は、外付けの１０ＭＨｚ発振器２５に
よって駆動される。この発振器２５によって、以下に述
べるディジタル・タイミング回路に対するタイミング・
パルスもまた与えられる。
【００４３】ＣＰＵ１５からの出力には、ＣＰＵ１５か
らの指示信号を受け取るパルス幅変調回路２７が接続さ
れている。ディジタル計数器２９によって、以下に述べ
る回路からの計数パルスが受け取られ、この計数値がＣ
ＰＵ１５に入力される。アナログ・ディジタル変換器３
１によって、以下に述べる回路からのアナログ信号が受
け取られ、このアナログ信号がＣＰＵ１５に送られるデ
ィジタル信号に変換される一方で、プログラマブル入出
力回路３３によって以下に述べる回路及びＣＰＵ１５の
間の双方向インターフェイスが与えられる。
らの指示信号を受け取るパルス幅変調回路２７が接続さ
れている。ディジタル計数器２９によって、以下に述べ
る回路からの計数パルスが受け取られ、この計数値がＣ
ＰＵ１５に入力される。アナログ・ディジタル変換器３
１によって、以下に述べる回路からのアナログ信号が受
け取られ、このアナログ信号がＣＰＵ１５に送られるデ
ィジタル信号に変換される一方で、プログラマブル入出
力回路３３によって以下に述べる回路及びＣＰＵ１５の
間の双方向インターフェイスが与えられる。
【００４４】パルス幅変調回路２７からの切替え制御信
号３５は、１５Ｖから４００Ｖまで変化する直流を発生
する高電圧発生器３７へ送られる。状況表示回線３９が
高電圧発生器３７の出力からアナログ・ディジタル変換
器３１を通ってＣＰＵ１５に接続される。高電圧発生器
３７からの出力はまた、パルス駆動回路４１にも接続さ
れる。
号３５は、１５Ｖから４００Ｖまで変化する直流を発生
する高電圧発生器３７へ送られる。状況表示回線３９が
高電圧発生器３７の出力からアナログ・ディジタル変換
器３１を通ってＣＰＵ１５に接続される。高電圧発生器
３７からの出力はまた、パルス駆動回路４１にも接続さ
れる。
【００４５】パルス駆動回路４１は、ＣＰＵ１５からプ
ログラマブル入出力回路３３を通ってパルス駆動回路４
１に供給されている制御信号４３の制御の下に動作する
。パルス駆動回路４１によって、信号源（又は駆動）パ
ルスが電気接続回線４５を通って留め具４９上に配置さ
れている超音波トランスデューサ４７に供給される。 超音波トランスデューサ４７は双方向性装置であるので
、反射パルス（エコー）は電気接続回線４５上にも現れ
る。
ログラマブル入出力回路３３を通ってパルス駆動回路４
１に供給されている制御信号４３の制御の下に動作する
。パルス駆動回路４１によって、信号源（又は駆動）パ
ルスが電気接続回線４５を通って留め具４９上に配置さ
れている超音波トランスデューサ４７に供給される。 超音波トランスデューサ４７は双方向性装置であるので
、反射パルス（エコー）は電気接続回線４５上にも現れ
る。
【００４６】同調パルス増幅器５１によって、電気接続
回線４５上のエコー又は反射パルスが同回線上の信号源
パルスと共に感知され、エコー検出回路５３に増幅信号
が与えられる。エコー検出回路５３は、指示によってプ
ログラムどおりに設定され、並列接続５５と入出力回路
３３とを経由してＣＰＵ１５から送られるしきい値とサ
ンプリング時間を有する。エコー検出回路５３からの第
１の出力５７は、入力としてランプ発生回路５９に接続
される。エコー検出回路５３からの第２の出力５７は、
入力としてディジタル・タイミング回路６３に接続され
る。ランプ発生回路５９及びディジタル・タイミング回
路６３は、アナログ・ディジタル・タイミング回路６５
を形成する。
回線４５上のエコー又は反射パルスが同回線上の信号源
パルスと共に感知され、エコー検出回路５３に増幅信号
が与えられる。エコー検出回路５３は、指示によってプ
ログラムどおりに設定され、並列接続５５と入出力回路
３３とを経由してＣＰＵ１５から送られるしきい値とサ
ンプリング時間を有する。エコー検出回路５３からの第
１の出力５７は、入力としてランプ発生回路５９に接続
される。エコー検出回路５３からの第２の出力５７は、
入力としてディジタル・タイミング回路６３に接続され
る。ランプ発生回路５９及びディジタル・タイミング回
路６３は、アナログ・ディジタル・タイミング回路６５
を形成する。
【００４７】ランプ発生回路５９によって、第１の出力
が第１のランプ信号６７であり、第２の出力が第２のラ
ンプ信号６９である、それぞれが独自の接続回線を有す
る２つの出力が与えられる。上で参照したように、ディ
ジタル・タイミング回路６３は、発振器２５に接続され
、発振器２５からの１０ＭＨｚタイミング・パルスを受
け取る。ディジタル・タイミング回路６３は、プログラ
マブル入出力回路３３を通ってＣＰＵ１５に接続する双
方向接続７１及び７３を有する。
が第１のランプ信号６７であり、第２の出力が第２のラ
ンプ信号６９である、それぞれが独自の接続回線を有す
る２つの出力が与えられる。上で参照したように、ディ
ジタル・タイミング回路６３は、発振器２５に接続され
、発振器２５からの１０ＭＨｚタイミング・パルスを受
け取る。ディジタル・タイミング回路６３は、プログラ
マブル入出力回路３３を通ってＣＰＵ１５に接続する双
方向接続７１及び７３を有する。
【００４８】図２の流れ図７５で示される初期化及び主
コンピュータ・プログラムが、ＣＰＵ１５と共に組み込
まれている記憶装置内に含まれている。図１の回路１０
が起動されると、自動的に復帰シーケンス７７を通る。 その後、マイクロプロセッサ１５がステップ７９で内部
レジスタを初期化する。次に、省略時解釈検出パラメー
タが、ステップ８１でマイクロコンピュータ式制御装置
回路のレジスタに負荷される。これに引き続いて、この
回路はランプ構成ルーチン８３に入る。ここで、図１２
に関連して以下に述べるソフトウエア・ルーチンが演じ
られる。
コンピュータ・プログラムが、ＣＰＵ１５と共に組み込
まれている記憶装置内に含まれている。図１の回路１０
が起動されると、自動的に復帰シーケンス７７を通る。 その後、マイクロプロセッサ１５がステップ７９で内部
レジスタを初期化する。次に、省略時解釈検出パラメー
タが、ステップ８１でマイクロコンピュータ式制御装置
回路のレジスタに負荷される。これに引き続いて、この
回路はランプ構成ルーチン８３に入る。ここで、図１２
に関連して以下に述べるソフトウエア・ルーチンが演じ
られる。
【００４９】このステップの後、マイクロコンピュータ
式制御装置回路内の内部タイマがステップ８５で初期化
される。これに引き続いて、ソフトウエア濾過回路がス
テップ８９で初期化される。その後、復帰完了メッセー
ジがステップ９１でシリアル・ポート１１に送られる。 その後、シリアル・ポート・バッファがステップ９３で
指示に関して点検される。これによって、図２に示すプ
ログラムの初期化の部分は完了する。ここで引用される
種々の回路要素及びプログラム要素については更に以下
で論じることにする。
式制御装置回路内の内部タイマがステップ８５で初期化
される。これに引き続いて、ソフトウエア濾過回路がス
テップ８９で初期化される。その後、復帰完了メッセー
ジがステップ９１でシリアル・ポート１１に送られる。 その後、シリアル・ポート・バッファがステップ９３で
指示に関して点検される。これによって、図２に示すプ
ログラムの初期化の部分は完了する。ここで引用される
種々の回路要素及びプログラム要素については更に以下
で論じることにする。
【００５０】次に、ソフトウエアは、回路１０の電源が
断たれるまで、回路１０は連続的にループ全体を循環す
る主プログラム・ループに向かう。
断たれるまで、回路１０は連続的にループ全体を循環す
る主プログラム・ループに向かう。
【００５１】主プログラム・ループでの第１ステップは
、受信バッファが空であるかどうかを確かめるステップ
９５である。もし受信バッファが空でなければ、レジス
タに対してタイム・スキャッタ・データ又は新しいパラ
メータが要求される。もし新しいパラメータ値又はコマ
ンドが要求されたならば、新しいパラメータ値又はコマ
ンドがステップ９９でマイクロコンピュータ式制御装置
回路１３に負荷される。もしステップ９７でタイム・ス
キャッタ・データが要求されたならば、ステップ１０１
でタイム・スキャッタ・データがマイクロコンピュータ
式制御装置回路１３に対して出力される。
、受信バッファが空であるかどうかを確かめるステップ
９５である。もし受信バッファが空でなければ、レジス
タに対してタイム・スキャッタ・データ又は新しいパラ
メータが要求される。もし新しいパラメータ値又はコマ
ンドが要求されたならば、新しいパラメータ値又はコマ
ンドがステップ９９でマイクロコンピュータ式制御装置
回路１３に負荷される。もしステップ９７でタイム・ス
キャッタ・データが要求されたならば、ステップ１０１
でタイム・スキャッタ・データがマイクロコンピュータ
式制御装置回路１３に対して出力される。
【００５２】もしステップ９５において、若しくはステ
ップ９９及び１０１が実施された後において受信バッフ
ァが空であれば、マイクロコンピュータ式制御装置回路
１３は、ステップ１０３でパルス・レベル値及びエコー
検出しきい値レベルの適正値を選択するかどうかを判定
すべく働く。もしこの選択を行わないのであれば、パル
ス・エコー又はエコー・エコー・タイミング・モードを
選択すべきかどうかについて回路レジスタがステップ１
０５で照合される。もしエコー・エコー・タイミング・
モードが選択されたならば、第１若しくは第２エコーが
指定されているかどうかについてステップ１０７でマイ
クロコンピュータ式制御装置回路１３が照合される。も
し第１エコーが指定されているならば、ステップ１０９
で第１エコー・ウインドウ時間と第１エコーしきい値デ
ータ出力がマイクロコンピュータ式制御装置回路１３に
負荷される。もし第２エコーが指定されているならば、
ステップ１１１で第２エコー・ウインドウ時間と第２エ
コーしきい値データ出力がマイクロコンピュータ式制御
装置回路１３に負荷される。
ップ９９及び１０１が実施された後において受信バッフ
ァが空であれば、マイクロコンピュータ式制御装置回路
１３は、ステップ１０３でパルス・レベル値及びエコー
検出しきい値レベルの適正値を選択するかどうかを判定
すべく働く。もしこの選択を行わないのであれば、パル
ス・エコー又はエコー・エコー・タイミング・モードを
選択すべきかどうかについて回路レジスタがステップ１
０５で照合される。もしエコー・エコー・タイミング・
モードが選択されたならば、第１若しくは第２エコーが
指定されているかどうかについてステップ１０７でマイ
クロコンピュータ式制御装置回路１３が照合される。も
し第１エコーが指定されているならば、ステップ１０９
で第１エコー・ウインドウ時間と第１エコーしきい値デ
ータ出力がマイクロコンピュータ式制御装置回路１３に
負荷される。もし第２エコーが指定されているならば、
ステップ１１１で第２エコー・ウインドウ時間と第２エ
コーしきい値データ出力がマイクロコンピュータ式制御
装置回路１３に負荷される。
【００５３】他方、もしステップ１０５での照合の結果
パルス・エコー・モードが選択されたならば、ステップ
１１３でこのモードに関するエコー・ウインドウ時間と
エコーしきい値データ出力がマイクロコンピュータ式制
御装置回路１３に負荷される。
パルス・エコー・モードが選択されたならば、ステップ
１１３でこのモードに関するエコー・ウインドウ時間と
エコーしきい値データ出力がマイクロコンピュータ式制
御装置回路１３に負荷される。
【００５４】ステップ１０３での照合においてもしパル
ス・レベル値及びエコー検出しきい値レベルが選択され
ていると判定されたならば、ステップ１１５でのプログ
ラムは高電圧パルス・レベルの適正化に向かう。これは
図９に関連して以下に述べるプログラム・ルーチンであ
る。図９のこのルーチンの動作の次に、プログラムは、
図１０に関連して以下に述べるしきい値適正化ルーチン
に進む指示ステップ１１７に戻る。このルーチンの動作
の次に、プログラムは照合ステップ１０５に戻る。ステ
ップ１０９、１１１、又は１１３の何れかを完了すると
、プログラムは、受信バッファが空であるかどうかを確
かめるべく照合される照合ステップ９５に戻る。プログ
ラムのこの部分は、回路１０の電源が断たれるまで、ル
ープを循環して無限に継続する。
ス・レベル値及びエコー検出しきい値レベルが選択され
ていると判定されたならば、ステップ１１５でのプログ
ラムは高電圧パルス・レベルの適正化に向かう。これは
図９に関連して以下に述べるプログラム・ルーチンであ
る。図９のこのルーチンの動作の次に、プログラムは、
図１０に関連して以下に述べるしきい値適正化ルーチン
に進む指示ステップ１１７に戻る。このルーチンの動作
の次に、プログラムは照合ステップ１０５に戻る。ステ
ップ１０９、１１１、又は１１３の何れかを完了すると
、プログラムは、受信バッファが空であるかどうかを確
かめるべく照合される照合ステップ９５に戻る。プログ
ラムのこの部分は、回路１０の電源が断たれるまで、ル
ープを循環して無限に継続する。
【００５５】回路１０の主たる仕事は、留め具４９に対
して締付け時に加えられる長手方向の張力を測定するこ
とである。留め具４９が締め付けられ、留め具４９への
長手方向の張力が増加するにつれて、エコーの走行時間
、すなわち、超音波トランスデューサ４７を通しての留
め具４９の頭部に対する信号源・駆動パルスの印加と、
留め具４９の端からの反射、すなわちエコーの受信との
間の経過時間がこのパルスの走行時間が増加することは
、経験的なデータによって予め確認されている。更に、
締付けの増分的変化に伴い留め具４９の長さが増分的に
変化するにつれて、継続する走行時間の測定値は変化す
る。
して締付け時に加えられる長手方向の張力を測定するこ
とである。留め具４９が締め付けられ、留め具４９への
長手方向の張力が増加するにつれて、エコーの走行時間
、すなわち、超音波トランスデューサ４７を通しての留
め具４９の頭部に対する信号源・駆動パルスの印加と、
留め具４９の端からの反射、すなわちエコーの受信との
間の経過時間がこのパルスの走行時間が増加することは
、経験的なデータによって予め確認されている。更に、
締付けの増分的変化に伴い留め具４９の長さが増分的に
変化するにつれて、継続する走行時間の測定値は変化す
る。
【００５６】図３は、駆動・感知回路１０の正規モード
の動作に関するパルスの時間関係と、駆動・感知回路１
０のインターリーブ・モードの動作に関するパルスの時
間関係とを示す。反復モード１１９は、時間周期Ｔａに
よって分離される複数のパルスと共に動作する。時間周
期Ｔａは、エコーの走行時間をＴとして、１０Ｔよりも
大きいことが望ましい。信号源・駆動パルスによって、
エコーがおさまって、継続する反射波とエコーとが一致
して測定誤りを生じさせないようにする。４インチ（約
１００ｍｍ）のボルトについての走行時間は、典型的に
は約３５μｓである。
の動作に関するパルスの時間関係と、駆動・感知回路１
０のインターリーブ・モードの動作に関するパルスの時
間関係とを示す。反復モード１１９は、時間周期Ｔａに
よって分離される複数のパルスと共に動作する。時間周
期Ｔａは、エコーの走行時間をＴとして、１０Ｔよりも
大きいことが望ましい。信号源・駆動パルスによって、
エコーがおさまって、継続する反射波とエコーとが一致
して測定誤りを生じさせないようにする。４インチ（約
１００ｍｍ）のボルトについての走行時間は、典型的に
は約３５μｓである。
【００５７】反復モード１１９において、第１の信号源
・駆動パルス１２３は、超音波トランスデューサ４７に
印加され、第１のエコー１２５に対して走行時間ＴＯＦ
が測定される。この時、この走行時間１３１はマイクロ
コンピュータ式制御装置回路１３中に記憶される。
・駆動パルス１２３は、超音波トランスデューサ４７に
印加され、第１のエコー１２５に対して走行時間ＴＯＦ
が測定される。この時、この走行時間１３１はマイクロ
コンピュータ式制御装置回路１３中に記憶される。
【００５８】この測定の一部として、受容ウインドウ１
３３がエコー１２５のために確立される。この受容ウイ
ンドウによって、マイクロコンピュータ式制御装置回路
１３が、ＴＯの時点でエコーの探索を始める時期、及び
、Ｔ１の時点でエコーの探索を止める時期が確定される
。信号源・駆動パルス１２３からの衰退するエコーが十
分におさまったならば、すなわち１０回目のエコーで第
２の信号源・駆動パルス１２９が超音波トランスデュー
サ４７に印加される。
３３がエコー１２５のために確立される。この受容ウイ
ンドウによって、マイクロコンピュータ式制御装置回路
１３が、ＴＯの時点でエコーの探索を始める時期、及び
、Ｔ１の時点でエコーの探索を止める時期が確定される
。信号源・駆動パルス１２３からの衰退するエコーが十
分におさまったならば、すなわち１０回目のエコーで第
２の信号源・駆動パルス１２９が超音波トランスデュー
サ４７に印加される。
【００５９】インターリーブ・モード動作１２１におい
て、継続する信号源・駆動パルスは、１０Ｔで確定され
る正規の間隔、すなわち先行するパルスの１０回目のエ
コーを越えては超音波トランスデューサ４７に印加され
ない。インターリーブ・モード動作１２１において、継
続する信号源・駆動パルスは、トランスデューサ４７に
対して発生され、先行する信号源・駆動パルスの初期の
反射波の間にインターリーブされる。このインターリー
ブでは先行する信号源・駆動パルスからの支配的なエコ
ーの瞬時的な位置についての考慮が為され、反射波との
一致を生じないよう、すなわち先行する信号源・駆動パ
ルスからのエコーが反射波と一致して測定誤りを生じさ
せないように、エコーの隙間に新しい信号源・駆動パル
スを配置する。
て、継続する信号源・駆動パルスは、１０Ｔで確定され
る正規の間隔、すなわち先行するパルスの１０回目のエ
コーを越えては超音波トランスデューサ４７に印加され
ない。インターリーブ・モード動作１２１において、継
続する信号源・駆動パルスは、トランスデューサ４７に
対して発生され、先行する信号源・駆動パルスの初期の
反射波の間にインターリーブされる。このインターリー
ブでは先行する信号源・駆動パルスからの支配的なエコ
ーの瞬時的な位置についての考慮が為され、反射波との
一致を生じないよう、すなわち先行する信号源・駆動パ
ルスからのエコーが反射波と一致して測定誤りを生じさ
せないように、エコーの隙間に新しい信号源・駆動パル
スを配置する。
【００６０】与えられるあらゆる時期について、エコー
の時間上の配置を統計的に決定することができる。エコ
ーの発生予期の時間上の配置は、エコーが第１エコーで
あれ、第２エコーであれ、第３エコーであれ、統計的に
妥当に決定することが可能である。
の時間上の配置を統計的に決定することができる。エコ
ーの発生予期の時間上の配置は、エコーが第１エコーで
あれ、第２エコーであれ、第３エコーであれ、統計的に
妥当に決定することが可能である。
【００６１】インターリーブ・モード動作１２１におい
て、第１の信号源・駆動パルス１３７によって、反復モ
ード１１９に関する走行時間と同一である走行時間Ｔ１
３１′において、第１のエコー１３５が発生される。イ
ンターリーブ・モード動作１２１において発生される新
しい信号源・駆動パルスの各々に対して経過時間周期が
計算される。経過時間周期Ｔａ′によって、超音波トラ
ンスデューサ４７に第２の信号源・駆動パルス１４３が
印加される時期が確立される。この第２信号源・駆動パ
ルス１４３によって、第１の信号源・駆動パルス１３７
からからのエコー１３８、１４２、及び１４５と共にイ
ンターリーブされた時期に生じる第１のエコー１３９が
作り出される。
て、第１の信号源・駆動パルス１３７によって、反復モ
ード１１９に関する走行時間と同一である走行時間Ｔ１
３１′において、第１のエコー１３５が発生される。イ
ンターリーブ・モード動作１２１において発生される新
しい信号源・駆動パルスの各々に対して経過時間周期が
計算される。経過時間周期Ｔａ′によって、超音波トラ
ンスデューサ４７に第２の信号源・駆動パルス１４３が
印加される時期が確立される。この第２信号源・駆動パ
ルス１４３によって、第１の信号源・駆動パルス１３７
からからのエコー１３８、１４２、及び１４５と共にイ
ンターリーブされた時期に生じる第１のエコー１３９が
作り出される。
【００６２】第２の周期においても再び、初期のエコー
１３９と信号源・駆動パルス１３７との間の走行時間Ｔ
１３１′の測定が行われる。この過程は更に継続する周
期に対しても反復される。
１３９と信号源・駆動パルス１３７との間の走行時間Ｔ
１３１′の測定が行われる。この過程は更に継続する周
期に対しても反復される。
【００６３】第３の周期において、２つの先行するパル
スのエコーの隙間に、例えば第１信号源・駆動パルス１
３７からの第５のエコー１４９と第２信号源・駆動パル
ス１４３からの第３のエコー１５１とが発生する前に信
号源・駆動パルスが印加される。第１エコー１５３と第
３信号源・駆動パルス１４７との間の走行時間Ｔ１３１
′が測定される。第１及び第２エコー１３５及び１５５
は、第１及び第２信号源・駆動パルス１３７及び１４３
からの後続エコーの隙間に発生する。この過程は、第１
、第２、及び第３エコー１３７、１４３、及び１４７か
らの追加的エコーが発生する前に超音波トランスデュー
サ４７に第４の信号源・駆動パルス１５７が印加される
第４の周期に対しても反復される。
スのエコーの隙間に、例えば第１信号源・駆動パルス１
３７からの第５のエコー１４９と第２信号源・駆動パル
ス１４３からの第３のエコー１５１とが発生する前に信
号源・駆動パルスが印加される。第１エコー１５３と第
３信号源・駆動パルス１４７との間の走行時間Ｔ１３１
′が測定される。第１及び第２エコー１３５及び１５５
は、第１及び第２信号源・駆動パルス１３７及び１４３
からの後続エコーの隙間に発生する。この過程は、第１
、第２、及び第３エコー１３７、１４３、及び１４７か
らの追加的エコーが発生する前に超音波トランスデュー
サ４７に第４の信号源・駆動パルス１５７が印加される
第４の周期に対しても反復される。
【００６４】インターリーブ・モード動作１２１におい
て、このアカウンティング手順は１０の信号源・駆動パ
ルスまで続けられる。反復モード１１９におけるように
、信号源・駆動パルスの総てについて１０以上のエコー
では、マイクロコンピュータ式制御装置回路１３の精度
を妨害することがない程度までおさまっているので、イ
ンターリーブ・モード動作１２１の計算においては測定
される必要がない。
て、このアカウンティング手順は１０の信号源・駆動パ
ルスまで続けられる。反復モード１１９におけるように
、信号源・駆動パルスの総てについて１０以上のエコー
では、マイクロコンピュータ式制御装置回路１３の精度
を妨害することがない程度までおさまっているので、イ
ンターリーブ・モード動作１２１の計算においては測定
される必要がない。
【００６５】図３で示されるパルスは正極性のパルスで
あるが、このマイクロコンピュータ式制御装置回路１３
を負極性のパルスで動作すべく設計することもできる。 実際のところ、図１５から図１８に関連して以下に述べ
る詳細な回路は負極性のパルスで動作する。
あるが、このマイクロコンピュータ式制御装置回路１３
を負極性のパルスで動作すべく設計することもできる。 実際のところ、図１５から図１８に関連して以下に述べ
る詳細な回路は負極性のパルスで動作する。
【００６６】図４は、図１の発振器２５によって与えら
れる１０ＭＨｚのクロック信号１１９を示す。このクロ
ック信号は、１００ｎｓの周期を有し、マイクロコンピ
ュータ式制御装置回路１３のＣＰＵ１５内で行われる走
行時間の計算においてはＱ０として参照される。
れる１０ＭＨｚのクロック信号１１９を示す。このクロ
ック信号は、１００ｎｓの周期を有し、マイクロコンピ
ュータ式制御装置回路１３のＣＰＵ１５内で行われる走
行時間の計算においてはＱ０として参照される。
【００６７】図１のディジタル計数器２９の最下位のビ
ット（ＬＳＢ）は、５ＭＨｚの割合でフリップ・フロッ
プ変化する。ディジタル計数器２９のこのＬＳＢを指示
する信号は、図４で信号１２１として示してある。この
信号１２１は、ＣＰＵ１５によって行われる走行時間の
計算においてはＴ２ＣＬＫとして指示されている。
ット（ＬＳＢ）は、５ＭＨｚの割合でフリップ・フロッ
プ変化する。ディジタル計数器２９のこのＬＳＢを指示
する信号は、図４で信号１２１として示してある。この
信号１２１は、ＣＰＵ１５によって行われる走行時間の
計算においてはＴ２ＣＬＫとして指示されている。
【００６８】図１の０ランプ信号６７は、図４上ではラ
ンプ曲線１２３として示されている。同様に、図１の１
ランプ信号６９は、図４上ではランプ曲線１２５として
示されている。
ンプ曲線１２３として示されている。同様に、図１の１
ランプ信号６９は、図４上ではランプ曲線１２５として
示されている。
【００６９】ＣＰＵ１５によって、タイマ起動信号１２
７が発生される。このタイマ起動信号１２７は、エコー
を検出する際、特に図３に示すようなエコー検出ウイン
ドウを起動する際に、図１のエコー検出回路５３によっ
て用いられる。図４では、１０ＭＨｚ及び５ＭＨｚの基
準信号に関するディジタル計数の３つの最下位のビット
の数値状態もまた示されている。タイマ起動信号１２９
は、ディジタル計数器２９の数値状態が“００１”であ
る時に正極性になる。これは、１０ＭＨｚクロック信号
１１９の立下り上で生じる。
７が発生される。このタイマ起動信号１２７は、エコー
を検出する際、特に図３に示すようなエコー検出ウイン
ドウを起動する際に、図１のエコー検出回路５３によっ
て用いられる。図４では、１０ＭＨｚ及び５ＭＨｚの基
準信号に関するディジタル計数の３つの最下位のビット
の数値状態もまた示されている。タイマ起動信号１２９
は、ディジタル計数器２９の数値状態が“００１”であ
る時に正極性になる。これは、１０ＭＨｚクロック信号
１１９の立下り上で生じる。
【００７０】ＣＰＵ１５内で行われる走行時間の計算は
、アナログ時間はディジタル時間の小数部であるとして
、下記の Ｔ＝（ディジタル時間）＋（アナログ時間）の式で行わ
れる。更に詳しく言うと、アナログ時間を計算するため
にランプ０を用いる時には、Ａをタイミング周期の終末
におけるランプ振幅、Ｌ及びＨをそれぞれＬ０及びＨ０
とし、アナログ時間を計算するためにランプ１を用いる
時には、それぞれＬ１及びＨ１として、Ｔ＝［（２×Ｔ
２ＣＬＫ＋Ｑ０）＋（Ａ−Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）］×１００
ｎｓの式で行われる。
、アナログ時間はディジタル時間の小数部であるとして
、下記の Ｔ＝（ディジタル時間）＋（アナログ時間）の式で行わ
れる。更に詳しく言うと、アナログ時間を計算するため
にランプ０を用いる時には、Ａをタイミング周期の終末
におけるランプ振幅、Ｌ及びＨをそれぞれＬ０及びＨ０
とし、アナログ時間を計算するためにランプ１を用いる
時には、それぞれＬ１及びＨ１として、Ｔ＝［（２×Ｔ
２ＣＬＫ＋Ｑ０）＋（Ａ−Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）］×１００
ｎｓの式で行われる。
【００７１】図５では、図１のアナログ・タイミング・
ランプ６７及び６９の校正を示す。ディジタル・タイミ
ング回路６３の最下位のビット（ＬＳＢ）１２１と、第
１ランプ（ランプ０）信号１２３と、第２ランプ（ラン
プ１）信号１２５とが示されているが、総て実行状態に
設定されていて、これによる動作が行われるまでその状
態に留まる。
ランプ６７及び６９の校正を示す。ディジタル・タイミ
ング回路６３の最下位のビット（ＬＳＢ）１２１と、第
１ランプ（ランプ０）信号１２３と、第２ランプ（ラン
プ１）信号１２５とが示されているが、総て実行状態に
設定されていて、これによる動作が行われるまでその状
態に留まる。
【００７２】第１校正停止タイム１３１が発生され、ラ
ンプ１の信号１２５の開始点の至近位置とランプ０の信
号１２３の終止点の至近位置とで停止をかける。
ンプ１の信号１２５の開始点の至近位置とランプ０の信
号１２３の終止点の至近位置とで停止をかける。
【００７３】第２校正停止タイム１３３が発生され、ラ
ンプ１の信号１２５の終止点の至近位置とランプ０の信
号１２３の開始点の至近位置とで停止をかける。
ンプ１の信号１２５の終止点の至近位置とランプ０の信
号１２３の開始点の至近位置とで停止をかける。
【００７４】これらの第１及び第２停止タイム１３３及
び１３３は、正確に１００ｎｓだけ離れている。
び１３３は、正確に１００ｎｓだけ離れている。
【００７５】停止タイム１３３及び１３３において、ラ
ンプ１２３及１２５の各ランプ値が読み取られる。この
読取り値によって、上で述べ、以下に更に詳細に述べる
アナログ時間測定計算に用いられる４つの校正データ点
、Ｈ０、Ｌ１、Ｈ１、Ｌ０が得られる。
ンプ１２３及１２５の各ランプ値が読み取られる。この
読取り値によって、上で述べ、以下に更に詳細に述べる
アナログ時間測定計算に用いられる４つの校正データ点
、Ｈ０、Ｌ１、Ｈ１、Ｌ０が得られる。
【００７６】図６では、アナログ・タイミング・ランプ
のの１つがのこぎり波１３９で示されているが、アナロ
グ・タイミング・ランプを発生する際に或る種の原因に
よる誤差が生じることを示す。これらの誤差には、オー
バシュート、有限の帰線期間、及び非ゼロ復帰が含まれ
る。これらの誤差は、高速アナログ回路では典型的なも
のである。本発明の回路は、アナログ回路で当然生じる
これら誤差の原因を要求に応じて校正技法によって補償
すべく設計されている。
のの１つがのこぎり波１３９で示されているが、アナロ
グ・タイミング・ランプを発生する際に或る種の原因に
よる誤差が生じることを示す。これらの誤差には、オー
バシュート、有限の帰線期間、及び非ゼロ復帰が含まれ
る。これらの誤差は、高速アナログ回路では典型的なも
のである。本発明の回路は、アナログ回路で当然生じる
これら誤差の原因を要求に応じて校正技法によって補償
すべく設計されている。
【００７７】図１のエコー検出回路５３によって、個別
のエコーを探すために適切な時間位置にウインドウが配
置される。図１のエコー検出回路５３内には、このウイ
ンドウの時間位置を確立するためのプログラム・レジス
タを有する。
のエコーを探すために適切な時間位置にウインドウが配
置される。図１のエコー検出回路５３内には、このウイ
ンドウの時間位置を確立するためのプログラム・レジス
タを有する。
【００７８】上で述べ、以下に更に詳細に述べるパルス
・レベル適正化ソフトウエア・プログラムによって信号
源・駆動パルスの振幅が確立されることにより、図３及
び図７のこのパルスからの第１エコーと継続するエコー
の信号レベルが確立される。
・レベル適正化ソフトウエア・プログラムによって信号
源・駆動パルスの振幅が確立されることにより、図３及
び図７のこのパルスからの第１エコーと継続するエコー
の信号レベルが確立される。
【００７９】上で述べ、以下に更に詳細に述べるしきい
値適正化ソフトウエア・プログラムによって、図７のエ
コーの最大露出面１４１が識別され、確立される。この
ソフトウエア・プログラムによって、個別のエコーの主
要なローブ（位相）１４７を検出するための、正極性し
きい値１４３、又は負極性しきい値１４５の信号レベル
もまた確立される。正極性しきい値に関するしきい値交
差点１４９、又は負極性しきい値に関するしきい値交差
点１５１は、エコー検出回路５３のタイマ停止回路を活
性化するために用いられる。しきい値交差点は、確立さ
れたしきい値レベルをエコーの波形が交差する点である
。
値適正化ソフトウエア・プログラムによって、図７のエ
コーの最大露出面１４１が識別され、確立される。この
ソフトウエア・プログラムによって、個別のエコーの主
要なローブ（位相）１４７を検出するための、正極性し
きい値１４３、又は負極性しきい値１４５の信号レベル
もまた確立される。正極性しきい値に関するしきい値交
差点１４９、又は負極性しきい値に関するしきい値交差
点１５１は、エコー検出回路５３のタイマ停止回路を活
性化するために用いられる。しきい値交差点は、確立さ
れたしきい値レベルをエコーの波形が交差する点である
。
【００８０】エコーの波形の予定のゼロ交差点で、タイ
マ回路を活性化するために用いられるしきい値交差点１
４９の後に停止信号１６０が発生される。停止信号１６
０は、タイマ停止回路を活性化するために用いられるし
きい値交差点１４９の後の直ぐ次のゼロ交差点で発生さ
れることが望ましい。
マ回路を活性化するために用いられるしきい値交差点１
４９の後に停止信号１６０が発生される。停止信号１６
０は、タイマ停止回路を活性化するために用いられるし
きい値交差点１４９の後の直ぐ次のゼロ交差点で発生さ
れることが望ましい。
【００８１】以前にも行われていたように、しきい値よ
りもむしろゼロ交差点でタイミングを取ることの利点は
、締付け時の走行時間測定においてエコー信号の変化と
電気的及び超音の雑音とによる効果を取り除く点にある
。
りもむしろゼロ交差点でタイミングを取ることの利点は
、締付け時の走行時間測定においてエコー信号の変化と
電気的及び超音の雑音とによる効果を取り除く点にある
。
【００８２】図７にはまた、正極性しきい値検出又は負
極性しきい値検出のための停止回路活性化信号１５３、
及び１５７と、タイマ起動信号１２７も示されている。
極性しきい値検出のための停止回路活性化信号１５３、
及び１５７と、タイマ起動信号１２７も示されている。
【００８３】図３、図４、図５、及び図７に示される動
作上の特徴は、コンピュータ・ソフトウエア・プログラ
ムの管理の下に回路１０内で実行される。これらのプロ
グラムには、図８の流れ図に示されるエコー検出ルーチ
ンが含まれる。このルーチンが開始されると、ステップ
１５９で望みの時間に対するエコー検出ウインドウが設
定される。このステップに続いて、プログラムは、図９
の流れ図に示されるパルス・レベル適正化ルーチンに自
身を向ける。このルーチンが行われた後、プログラムは
、図１０の流れ図に示されるしきい値適正化ルーチンに
自身を向ける。
作上の特徴は、コンピュータ・ソフトウエア・プログラ
ムの管理の下に回路１０内で実行される。これらのプロ
グラムには、図８の流れ図に示されるエコー検出ルーチ
ンが含まれる。このルーチンが開始されると、ステップ
１５９で望みの時間に対するエコー検出ウインドウが設
定される。このステップに続いて、プログラムは、図９
の流れ図に示されるパルス・レベル適正化ルーチンに自
身を向ける。このルーチンが行われた後、プログラムは
、図１０の流れ図に示されるしきい値適正化ルーチンに
自身を向ける。
【００８４】このしきい値適正化ルーチンが完了すると
、エコー検出ルーチンの初期化が完了し、ステップ１６
５でプログラムによって、高電圧パルスが供給され、デ
ィジタル・タイマが始動され、ランプ発生器回路が起動
される。その後、ステップ１６７でエコー検出回路が起
動される。このステップに続いて、ステップ１６９でエ
コーが受信されたか、若しくは時間切れがあったかどう
かについて照合が行われる。時間切れとは、エコーの不
在のことである。このステップは、エコーが受信される
か、若しくは時間切れがある時まで連続的に反復される
。
、エコー検出ルーチンの初期化が完了し、ステップ１６
５でプログラムによって、高電圧パルスが供給され、デ
ィジタル・タイマが始動され、ランプ発生器回路が起動
される。その後、ステップ１６７でエコー検出回路が起
動される。このステップに続いて、ステップ１６９でエ
コーが受信されたか、若しくは時間切れがあったかどう
かについて照合が行われる。時間切れとは、エコーの不
在のことである。このステップは、エコーが受信される
か、若しくは時間切れがある時まで連続的に反復される
。
【００８５】エコーが受信されると、ステップ１７１で
エコー検出器が無能化され、ディジタル・タイマが停止
されて現状に維持される。その後、ステップ１７３でデ
ィジタル時間が記憶され、タイマの最下位のビットの極
性が測定される。
エコー検出器が無能化され、ディジタル・タイマが停止
されて現状に維持される。その後、ステップ１７３でデ
ィジタル時間が記憶され、タイマの最下位のビットの極
性が測定される。
【００８６】その後、ステップ１７５でタイマの最下位
のビット極性についての適切なランプ・レベルの測定が
行われる。次に、ステップ１７９でアナログ時間がディ
ジタル時間に加えられ、ステップ１８１でこの合計値が
走行時間として記憶されて、ここでプログラム・ルーチ
ンは終わる。
のビット極性についての適切なランプ・レベルの測定が
行われる。次に、ステップ１７９でアナログ時間がディ
ジタル時間に加えられ、ステップ１８１でこの合計値が
走行時間として記憶されて、ここでプログラム・ルーチ
ンは終わる。
【００８７】パルス・レベル適正化ソフトウエア・プロ
グラムは、図９の流れ図に示されている。このプログラ
ムが開始されると、その最初のステップはステップ１８
３で必要なエコーに対するエコー検出ウインドウを設定
することである。次に、ステップ１８５で高電圧発生器
が最高レベルに設定される。この高電圧発生器の最高レ
ベルは、典型的には直流３００Ｖから４００Ｖの間であ
る。
グラムは、図９の流れ図に示されている。このプログラ
ムが開始されると、その最初のステップはステップ１８
３で必要なエコーに対するエコー検出ウインドウを設定
することである。次に、ステップ１８５で高電圧発生器
が最高レベルに設定される。この高電圧発生器の最高レ
ベルは、典型的には直流３００Ｖから４００Ｖの間であ
る。
【００８８】このステップ１８５に続いて、ステップ１
８５でエコー検出器の検出しきい値が約１Ｖに設定され
る。この後、ステップ１８９でプログラムは次のパルス
・エコー周期を待つ。
８５でエコー検出器の検出しきい値が約１Ｖに設定され
る。この後、ステップ１８９でプログラムは次のパルス
・エコー周期を待つ。
【００８９】ステップ１９１でエコー又は時間切れの有
効な検出についての照合が為される。もし時間切れが受
信されたならば、ステップ１９３で不良ボルト又はボル
トなし、すなわちトランスデューサの不良又はトランス
デューサの接続不良を示す信号がＲＳ４２２ポートを経
由してオペレータに送られる。
効な検出についての照合が為される。もし時間切れが受
信されたならば、ステップ１９３で不良ボルト又はボル
トなし、すなわちトランスデューサの不良又はトランス
デューサの接続不良を示す信号がＲＳ４２２ポートを経
由してオペレータに送られる。
【００９０】もしステップ１９１でエコーが受信された
ならば、ステップ１９５で高電圧発生器の高電圧レベル
が下げられる。この後、ステップ１９７でプログラムは
次のパルス・エコー周期を待つ。この次のパルス・エコ
ー周期と共に、ステップ１９９でプログラムは有効なエ
コー検出又は時間切れを探す。もしエコーが受信された
ならば、プログラムは高電圧レベルを下げるべくループ
を逆行してステップ１９５に戻る。ステップ１９９で時
間切れが受信されるまで、このループは続く。
ならば、ステップ１９５で高電圧発生器の高電圧レベル
が下げられる。この後、ステップ１９７でプログラムは
次のパルス・エコー周期を待つ。この次のパルス・エコ
ー周期と共に、ステップ１９９でプログラムは有効なエ
コー検出又は時間切れを探す。もしエコーが受信された
ならば、プログラムは高電圧レベルを下げるべくループ
を逆行してステップ１９５に戻る。ステップ１９９で時
間切れが受信されるまで、このループは続く。
【００９１】ステップ１９９で照合の関数として時間切
れが受信されると、ステップ２０１で高電圧レベルが増
分的に増され、ステップ２０３でこの新しいレベルは適
正高電圧レベル値として記憶される。ここで、このルー
チンが終了する。
れが受信されると、ステップ２０１で高電圧レベルが増
分的に増され、ステップ２０３でこの新しいレベルは適
正高電圧レベル値として記憶される。ここで、このルー
チンが終了する。
【００９２】図１０の流れ図にプログラム・ソフトウエ
ア中で実行されるしきい値適正化ルーチンが示されてい
る。このルーチンが開始されると、要求されるエコーに
対するエコー検出ウインドウがステップ２０５で設定さ
れる。その後、ステップ２０７で約１Ｖの低いしきい値
と、動作中及び最大計数器値が０に設定される。このス
テップ２０７に続いて、ステップ２０９でプログラムは
次のパルス・エコー周期を待つ。
ア中で実行されるしきい値適正化ルーチンが示されてい
る。このルーチンが開始されると、要求されるエコーに
対するエコー検出ウインドウがステップ２０５で設定さ
れる。その後、ステップ２０７で約１Ｖの低いしきい値
と、動作中及び最大計数器値が０に設定される。このス
テップ２０７に続いて、ステップ２０９でプログラムは
次のパルス・エコー周期を待つ。
【００９３】次のパルス・エコー周期が到来すると、ス
テップ２１１でルーチンによって、エコー走行時間が測
定され、ステップ２１３で走行時間及び現状のしきい値
が記憶され、動作中の計数器値が進められる。ステップ
２１３に続いて、しきい値がステップ２１５で進められ
る。
テップ２１１でルーチンによって、エコー走行時間が測
定され、ステップ２１３で走行時間及び現状のしきい値
が記憶され、動作中の計数器値が進められる。ステップ
２１３に続いて、しきい値がステップ２１５で進められ
る。
【００９４】次にルーチンによって、ステップ２１７で
典型的には４．１Ｖである高限界値よりもしきい値が大
きいかどうかが調べられる。もししきい値が高限界値よ
りも大きければ、ＭＡＸ ＴＨＲＥＳレジスタ値にＭ
ＡＸ ＣＯＵＮＴを加え、２で除した値に等しい適正
しきい値の計算がステップ２１９で行われる。この計算
の後、このルーチンは終わる。
典型的には４．１Ｖである高限界値よりもしきい値が大
きいかどうかが調べられる。もししきい値が高限界値よ
りも大きければ、ＭＡＸ ＴＨＲＥＳレジスタ値にＭ
ＡＸ ＣＯＵＮＴを加え、２で除した値に等しい適正
しきい値の計算がステップ２１９で行われる。この計算
の後、このルーチンは終わる。
【００９５】しかし、もしステップ２１７でしきい値が
高限界値を超えていなければ、ステップ２２１でプログ
ラムは次のパルス・エコー周期を待つ。次のパルス・エ
コー周期が到来すると、ステップ２２３でルーチンによ
って、このエコーについての走行時間が測定される。こ
のエコー走行時間が測定されると、ステップ２２５で記
憶されていた前のエコー走行時間と比較される。もしス
テップ２２３で測定された新しいエコー走行時間が記憶
されていたステップ２２５での前のエコー走行時間に匹
敵するものであれば、ステップ２２７で計数器値が進め
られ、ルーチンはその後しきい値を進めるべくループを
逆行してステップ２１５に戻って反復する。
高限界値を超えていなければ、ステップ２２１でプログ
ラムは次のパルス・エコー周期を待つ。次のパルス・エ
コー周期が到来すると、ステップ２２３でルーチンによ
って、このエコーについての走行時間が測定される。こ
のエコー走行時間が測定されると、ステップ２２５で記
憶されていた前のエコー走行時間と比較される。もしス
テップ２２３で測定された新しいエコー走行時間が記憶
されていたステップ２２５での前のエコー走行時間に匹
敵するものであれば、ステップ２２７で計数器値が進め
られ、ルーチンはその後しきい値を進めるべくループを
逆行してステップ２１５に戻って反復する。
【００９６】もし新しい走行時間が記憶されていたステ
ップ２２５での前の走行時間と異なるならば、ステップ
２２９で動作中の計数器値及びしきい値がマイクロコン
ピュータ式制御装置中に記憶される。次に、動作中の計
数器値が最大計数器値より大きいかどうかを判定するた
めに、ステップ２３１で照合される。もし動作中の計数
器値が最大計数器値より大きければ、最大計数器中の計
数器値、及び最大しきい値レジスタ中の関連するしきい
値がステップ２３３で記憶される。このステップ２３３
に続いて、若しくは計数器値が最大計数器値を超えてい
なければ、ルーチンは、動作中の計数器をステップ２３
５で０に設定すべく動作し、ループを逆行してステップ
２０９の次のパルス・エコー周期を待つルーチンに戻る
。
ップ２２５での前の走行時間と異なるならば、ステップ
２２９で動作中の計数器値及びしきい値がマイクロコン
ピュータ式制御装置中に記憶される。次に、動作中の計
数器値が最大計数器値より大きいかどうかを判定するた
めに、ステップ２３１で照合される。もし動作中の計数
器値が最大計数器値より大きければ、最大計数器中の計
数器値、及び最大しきい値レジスタ中の関連するしきい
値がステップ２３３で記憶される。このステップ２３３
に続いて、若しくは計数器値が最大計数器値を超えてい
なければ、ルーチンは、動作中の計数器をステップ２３
５で０に設定すべく動作し、ループを逆行してステップ
２０９の次のパルス・エコー周期を待つルーチンに戻る
。
【００９７】図３に示されるエコー対エコーの検出は、
図１１の流れ図に示すプログラム・ソフトウエアによっ
て実行される。このルーチンが開始されると、第１エコ
ーのエコー検出時間がステップ２３７で負荷される。そ
の後ルーチンはステップ２３９で、自身をこの第１エコ
ーのパルス・レベルの適正化に向け、図９に示すルーチ
ンに向けて退出する。この別のルーチンの実行に続いて
、プログラムは、ステップ２４１で自身をしきい値の適
正化に向け、図１０に示すルーチンに向けて退出する。 図１０のこのプログラム・ルーチンの実行の後、エコー
対エコー検出ルーチンによって、第２エコーの検出時間
がステップ２４３で負荷される。
図１１の流れ図に示すプログラム・ソフトウエアによっ
て実行される。このルーチンが開始されると、第１エコ
ーのエコー検出時間がステップ２３７で負荷される。そ
の後ルーチンはステップ２３９で、自身をこの第１エコ
ーのパルス・レベルの適正化に向け、図９に示すルーチ
ンに向けて退出する。この別のルーチンの実行に続いて
、プログラムは、ステップ２４１で自身をしきい値の適
正化に向け、図１０に示すルーチンに向けて退出する。 図１０のこのプログラム・ルーチンの実行の後、エコー
対エコー検出ルーチンによって、第２エコーの検出時間
がステップ２４３で負荷される。
【００９８】その後、ルーチンはステップ２４５で、図
１０のしきい値適正化ルーチンに自身を向ける。
１０のしきい値適正化ルーチンに自身を向ける。
【００９９】このしきい値適正化ルーチンが第２エコー
に対して実行されると、このルーチンによって、再び第
１エコーの検出時間がステップ２４７で負荷される。
に対して実行されると、このルーチンによって、再び第
１エコーの検出時間がステップ２４７で負荷される。
【０１００】このステップ２４７を完了すると、ルーチ
ンはステップ２４９で図８のエコー検出ルーチンに自身
を向ける。このエコー検出ルーチンを完了した後、この
ルーチンは継続し、第２回目の第２エコー検出時間がス
テップ２５１で負荷される。その後再びこのルーチンは
、図８のルーチンであるこの第２エコーのエコー検出に
進む。これを完了すると、このルーチンは、ステップ２
５３で、第２エコーの走行時間から第１エコーの走行時
間を差し引いた値に等しいエコー対エコーの走行時間を
計算する。このステップ２５３を完了すると、反復が必
要かどうかについてステップ２５５で照合が行われる。 このプログラムは、特に指示がない限り、ループを逆行
してステップ２４７に戻る。
ンはステップ２４９で図８のエコー検出ルーチンに自身
を向ける。このエコー検出ルーチンを完了した後、この
ルーチンは継続し、第２回目の第２エコー検出時間がス
テップ２５１で負荷される。その後再びこのルーチンは
、図８のルーチンであるこの第２エコーのエコー検出に
進む。これを完了すると、このルーチンは、ステップ２
５３で、第２エコーの走行時間から第１エコーの走行時
間を差し引いた値に等しいエコー対エコーの走行時間を
計算する。このステップ２５３を完了すると、反復が必
要かどうかについてステップ２５５で照合が行われる。 このプログラムは、特に指示がない限り、ループを逆行
してステップ２４７に戻る。
【０１０１】ランプ校正は、図１２の流れ図に示すプロ
グラム・ルーチンによって実行される。このルーチンが
呼び出されると、ループ計数がステップ２５７で６４の
数に設定され、Ｌ０、Ｈ０、Ｌ１、及びＨ１レジスタが
０に設定される。このステップに続いてステップ２５９
で、ループ計数器が現在の数に１を加えた数に設定され
る。更に、このステップ２５９の一部として、測定のた
めにＨ１及びＬ０値が選択される。
グラム・ルーチンによって実行される。このルーチンが
呼び出されると、ループ計数がステップ２５７で６４の
数に設定され、Ｌ０、Ｈ０、Ｌ１、及びＨ１レジスタが
０に設定される。このステップに続いてステップ２５９
で、ループ計数器が現在の数に１を加えた数に設定され
る。更に、このステップ２５９の一部として、測定のた
めにＨ１及びＬ０値が選択される。
【０１０２】このステップに続いてステップ２６１で、
タイマ及びランプ発生の動作が開始される。タイマの最
下位のビット（ＬＳＢ）の最低値が、ステップ２６３で
選択される。その後ステップ２６５で、ランプ停止信号
が発生される。
タイマ及びランプ発生の動作が開始される。タイマの最
下位のビット（ＬＳＢ）の最低値が、ステップ２６３で
選択される。その後ステップ２６５で、ランプ停止信号
が発生される。
【０１０３】次に、ステップ２６７で、Ｈ１のレベルが
測定され、Ｈ１レジスタ中の動作中の合計に加えられる
。このステップに続いてステップ２６９で、Ｌ０のレベ
ルが測定され、動作中の総計に加えられる。その後、計
数器の値が消去され、ステップ２７１で、測定のために
Ｌ１の値が選択される。これらの値を得てステップ２７
３で、タイマ及びランプ発生の動作が再び開始される。 その後ステップ２７５で、タイマの最下位のビット（Ｌ
ＳＢ）の最高値が選択される。
測定され、Ｈ１レジスタ中の動作中の合計に加えられる
。このステップに続いてステップ２６９で、Ｌ０のレベ
ルが測定され、動作中の総計に加えられる。その後、計
数器の値が消去され、ステップ２７１で、測定のために
Ｌ１の値が選択される。これらの値を得てステップ２７
３で、タイマ及びランプ発生の動作が再び開始される。 その後ステップ２７５で、タイマの最下位のビット（Ｌ
ＳＢ）の最高値が選択される。
【０１０４】このステップ２７５の後、ランプ停止信号
がステップ２７７で発生される。その後、ステップ２７
９で、Ｈ０のレベルが選択され、動作中の合計に加えら
れる。このステップに続いて、ステップ２８１で、Ｌ１
のレベルが測定され、動作中の合計に加えられる。
がステップ２７７で発生される。その後、ステップ２７
９で、Ｈ０のレベルが選択され、動作中の合計に加えら
れる。このステップに続いて、ステップ２８１で、Ｌ１
のレベルが測定され、動作中の合計に加えられる。
【０１０５】この最後のステップ２８１に続いてステッ
プ２８３で、ループ計数が６４であるかどうかについて
照合が行われる。もしループ計数が６４でなければ、ル
ープ計数を現在の値に１を加えた数に設定するステップ
２５９にプログラムがループを逆行し、残りの処理ステ
ップが反復される。もしループ計数が６４であれば、プ
ログラムによって、ステップ２８５でＬ０、Ｌ１、Ｈ０
、及びＨ１の各々が６４で除され、その後、次の値、す
なわちステップ２８７で、Ｈ０引くＬＯ、及びＨ１引く
Ｌ１の値が計算され、記憶される。この計算が完了した
後、このルーチンは退出する。
プ２８３で、ループ計数が６４であるかどうかについて
照合が行われる。もしループ計数が６４でなければ、ル
ープ計数を現在の値に１を加えた数に設定するステップ
２５９にプログラムがループを逆行し、残りの処理ステ
ップが反復される。もしループ計数が６４であれば、プ
ログラムによって、ステップ２８５でＬ０、Ｌ１、Ｈ０
、及びＨ１の各々が６４で除され、その後、次の値、す
なわちステップ２８７で、Ｈ０引くＬＯ、及びＨ１引く
Ｌ１の値が計算され、記憶される。この計算が完了した
後、このルーチンは退出する。
【０１０６】ランプ・レベルのアナログ内挿が、図１３
の流れ図に示すソフトウエア・ルーチンによって実行さ
れる。このこのルーチンが呼び出されると、ステップ２
８９で、ランプ・レベルが測定され、Ａに等しく設定さ
れる。その後ステップ２９１で、タイマの最下位のビッ
ト（ＬＳＢ）の極性が判定される。もしこの極性が“０
”（最低）であれば、ステップ２９３で、Ｈレジスタが
Ｈ０に等しく設定され、ＬレジスタがＬ０に等しく設定
されて、Ｈ引くＬの値がＨ０引くＬ０に等しくなるよう
に計算される。
の流れ図に示すソフトウエア・ルーチンによって実行さ
れる。このこのルーチンが呼び出されると、ステップ２
８９で、ランプ・レベルが測定され、Ａに等しく設定さ
れる。その後ステップ２９１で、タイマの最下位のビッ
ト（ＬＳＢ）の極性が判定される。もしこの極性が“０
”（最低）であれば、ステップ２９３で、Ｈレジスタが
Ｈ０に等しく設定され、ＬレジスタがＬ０に等しく設定
されて、Ｈ引くＬの値がＨ０引くＬ０に等しくなるよう
に計算される。
【０１０７】ステップ２９１において、タイマの最下位
のビット（ＬＳＢ）の極性が“１”（最高）であれば、
ステップ２９９で、ＨレジスタがＨ１に等しく設定され
、ＬレジスタがＬ１に等しく設定されて、Ｈ引くＬの値
がＨ１引くＬ１の値に等しくなるように計算される。
のビット（ＬＳＢ）の極性が“１”（最高）であれば、
ステップ２９９で、ＨレジスタがＨ１に等しく設定され
、ＬレジスタがＬ１に等しく設定されて、Ｈ引くＬの値
がＨ１引くＬ１の値に等しくなるように計算される。
【０１０８】ここでステップ２９７でアナログ時間“Ｔ
”をＴ＝Ａ−Ｌ／Ｈ−Ｌの式を用いて計算することにな
る。その後ステップ３０３で、この値を１計数を０．１
ｎｓの尺度で計算する。
”をＴ＝Ａ−Ｌ／Ｈ−Ｌの式を用いて計算することにな
る。その後ステップ３０３で、この値を１計数を０．１
ｎｓの尺度で計算する。
【０１０９】図１３には、パルス幅１００ｎｓの１０Ｍ
Ｈｚのクロック・パルス３１３、ランプ３１５、及びタ
イマ停止信号３１７もまた示されている。タイマ停止信
号３１７は、上で述べた等式の値で生じる立ち下がり前
縁３１７ａによって表される。
Ｈｚのクロック・パルス３１３、ランプ３１５、及びタ
イマ停止信号３１７もまた示されている。タイマ停止信
号３１７は、上で述べた等式の値で生じる立ち下がり前
縁３１７ａによって表される。
【０１１０】本発明のソフトウエアによって、図１３の
流れ図に示すソフトウエア・ルーチンによるディジタル
平均化及び濾過もまた実行される。ここでは、値“Ａ”
は平均に対する標本の数に等しく、値“Ｔ”は現在の走
行時間（ＴＯＦ）に等しく、値“Ｉ”は“Ａ”標本の初
期ＴＯＦに等しく、値“Ｒ”はこれらの値の動作中の合
計に等しい。
流れ図に示すソフトウエア・ルーチンによるディジタル
平均化及び濾過もまた実行される。ここでは、値“Ａ”
は平均に対する標本の数に等しく、値“Ｔ”は現在の走
行時間（ＴＯＦ）に等しく、値“Ｉ”は“Ａ”標本の初
期ＴＯＦに等しく、値“Ｒ”はこれらの値の動作中の合
計に等しい。
【０１１１】このルーチンが開始されると、その第１ス
テップ３１９で、標本の値が組の中で最初のものである
かどうかが判定される。もし標本の値が組の中で最初の
ものであれば、ルーチンは終了する。もし標本の値が組
の中で最初のものでなければ、ＴがＩの±５０ｎｓ以内
であるかどうかを判定すべくステップ３２１で照合が行
われる。もしＴがＩの±５０ｎｓ以内でなければ、ステ
ップ３２３で廃棄計数器の値が進められ、廃棄の数がＡ
を４で除した数よりも大きいかどうかを判定すべくステ
ップ３２５で照合が行われる。
テップ３１９で、標本の値が組の中で最初のものである
かどうかが判定される。もし標本の値が組の中で最初の
ものであれば、ルーチンは終了する。もし標本の値が組
の中で最初のものでなければ、ＴがＩの±５０ｎｓ以内
であるかどうかを判定すべくステップ３２１で照合が行
われる。もしＴがＩの±５０ｎｓ以内でなければ、ステ
ップ３２３で廃棄計数器の値が進められ、廃棄の数がＡ
を４で除した数よりも大きいかどうかを判定すべくステ
ップ３２５で照合が行われる。
【０１１２】もし廃棄の数がＡを４で除した数よりも大
きくなければ、ルーチンは終了する。もし廃棄の数がＡ
を４で除した数よりも大きければ、ステップ３２７で、
中止計数器の値が進められ、別のレジスタが消去され、
新しいフラグが設定される。ステップ３２７が実行され
た後、ルーチンは終了する。
きくなければ、ルーチンは終了する。もし廃棄の数がＡ
を４で除した数よりも大きければ、ステップ３２７で、
中止計数器の値が進められ、別のレジスタが消去され、
新しいフラグが設定される。ステップ３２７が実行され
た後、ルーチンは終了する。
【０１１３】ここで戻ってステップ３２１を参照すると
、Ｔが真にＩの±５０ｎｓ以内であると判定されたなら
ば、Ｉからの絶対差が、ステップ３２９で、測定され、
動作中の差の合計に加えられる。このステップ３２９に
続いて、ステップ３３１で値ＴがＲに加えられる。 その後ステップ３３３で、標本の数がＡに等しいかどう
かについて判定すべく照合が行われる。もし標本の数が
Ａに等しくなければ、ルーチンは終了する。もし標本の
数がＡに等しければ、標本の絶対変動値の平均値がその
後ステップ３３５で計算される。この計算ステップ３３
５の後、平均走行時間に等しいＡで除された値Ｒがステ
ップ３３７で計算される。
、Ｔが真にＩの±５０ｎｓ以内であると判定されたなら
ば、Ｉからの絶対差が、ステップ３２９で、測定され、
動作中の差の合計に加えられる。このステップ３２９に
続いて、ステップ３３１で値ＴがＲに加えられる。 その後ステップ３３３で、標本の数がＡに等しいかどう
かについて判定すべく照合が行われる。もし標本の数が
Ａに等しくなければ、ルーチンは終了する。もし標本の
数がＡに等しければ、標本の絶対変動値の平均値がその
後ステップ３３５で計算される。この計算ステップ３３
５の後、平均走行時間に等しいＡで除された値Ｒがステ
ップ３３７で計算される。
【０１１４】ステップ３３７によって、走行時間の測定
値の平均値が与えられる。このステップ３３７に続いて
、平均変動値が予定限界を超えているかどうかについて
ステップ３３９で照合が行われる。もし平均変動値が許
容できる限界を超えているならば、ステップ３４１で、
中止計数器の値が進められ、レジスタが消去され、新し
い周期のフラグが設定される。このステップ３４１に続
いて、プログラムはこのルーチンから退出する。
値の平均値が与えられる。このステップ３３７に続いて
、平均変動値が予定限界を超えているかどうかについて
ステップ３３９で照合が行われる。もし平均変動値が許
容できる限界を超えているならば、ステップ３４１で、
中止計数器の値が進められ、レジスタが消去され、新し
い周期のフラグが設定される。このステップ３４１に続
いて、プログラムはこのルーチンから退出する。
【０１１５】ステップ３３９でもし平均変動値が許容で
きる限界を超えていなければ、ステップ３４３で、新し
い平均走行時間が記憶され、設定される。新しい有効平
均走行時間のフラグが設定される。その後、プログラム
はこのルーチンから退出する。
きる限界を超えていなければ、ステップ３４３で、新し
い平均走行時間が記憶され、設定される。新しい有効平
均走行時間のフラグが設定される。その後、プログラム
はこのルーチンから退出する。
【０１１６】図２及び図８から図１４までに示される流
れ図のプログラムのソフトウエア符号を表１で見ること
ができる。
れ図のプログラムのソフトウエア符号を表１で見ること
ができる。
【０１１７】図１に示される回路を図１５から図１８ま
でに示されるように実現することができる。図１５を参
照すると、ＣＰＵ１５を含むマイクロコンピュータ式制
御装置１３、及び周辺の構成要素１７、２１、２３、２
７、２９、３１、及び３３は、インテル（Ｉｎｔｅｌ）
社の８７Ｃ１９６型ＬＳＩチップ３４５上に実現され
ている。 スイッチ３４９と直列接続されたインバータ増幅器３５
１及び３５３とから主として成る復帰回路３４７がチッ
プ３４５の復帰ピンに接続されている。
でに示されるように実現することができる。図１５を参
照すると、ＣＰＵ１５を含むマイクロコンピュータ式制
御装置１３、及び周辺の構成要素１７、２１、２３、２
７、２９、３１、及び３３は、インテル（Ｉｎｔｅｌ）
社の８７Ｃ１９６型ＬＳＩチップ３４５上に実現され
ている。 スイッチ３４９と直列接続されたインバータ増幅器３５
１及び３５３とから主として成る復帰回路３４７がチッ
プ３４５の復帰ピンに接続されている。
【０１１８】ＲＳ４２２シリアル・インタフェイス・モ
ジュールが、ＲＳ４２２インタフェイス・バスとチップ
３４５の適切なピンとの間に接続されている。チップ３
４５は、必要な機能に関して、製造業者によって供給さ
れる取扱説明書に従って接続されている。
ジュールが、ＲＳ４２２インタフェイス・バスとチップ
３４５の適切なピンとの間に接続されている。チップ３
４５は、必要な機能に関して、製造業者によって供給さ
れる取扱説明書に従って接続されている。
【０１１９】チップ３４５には、図１７の回路に対する
タイマ消去接続３５９と、パルス幅変調接続３６１と、
図１８の高電圧発生器回路に対する高電圧信号回路接続
３６３とが含まれている。チップ３４５からの更なる接
続には、図１８に示される回路に対する電源接続３６５
と、図１６に示されるエコー検出回路に対するエコー検
出しきい値バイト接続３６７とが含まれる。
タイマ消去接続３５９と、パルス幅変調接続３６１と、
図１８の高電圧発生器回路に対する高電圧信号回路接続
３６３とが含まれている。チップ３４５からの更なる接
続には、図１８に示される回路に対する電源接続３６５
と、図１６に示されるエコー検出回路に対するエコー検
出しきい値バイト接続３６７とが含まれる。
【０１２０】チップ３４５からのパルス・トリガ信号３
６９が、インバータ増幅器３７１を通過した後に図１６
のパルス駆動回路に進められる。タイマ始動エコー検出
及び校正信号を含む複数の信号がチップ３４５からバス
３７３を経由して図１７に示されるディジタル・タイマ
回路に接続される。
６９が、インバータ増幅器３７１を通過した後に図１６
のパルス駆動回路に進められる。タイマ始動エコー検出
及び校正信号を含む複数の信号がチップ３４５からバス
３７３を経由して図１７に示されるディジタル・タイマ
回路に接続される。
【０１２１】図１５から分かるように、チップ３４５の
ディジタル入出力端子の総てが用いられる訳ではない。 これらの端子の一部は、レジスタ・バンク３７５とディ
ジタル計数器回路３７７とに接続される。ディジタル計
数器回路３７７には、ＡＮＤゲート３７９中でチップ３
４５からのエコー検出信号と共に加えられるあふれビッ
トが具えられている。ゲート３７９からの出力３８１は
、図１６のエコー検出起動回路に送られる。
ディジタル入出力端子の総てが用いられる訳ではない。 これらの端子の一部は、レジスタ・バンク３７５とディ
ジタル計数器回路３７７とに接続される。ディジタル計
数器回路３７７には、ＡＮＤゲート３７９中でチップ３
４５からのエコー検出信号と共に加えられるあふれビッ
トが具えられている。ゲート３７９からの出力３８１は
、図１６のエコー検出起動回路に送られる。
【０１２２】図１６には、図１のエコー検出回路５３、
図１のパルス駆動回路４１、及び図１の同調パルス増幅
器５１の実施例が示されている。図１５からの出力３８
１は、ＪＫ型フリップ・フロップ３８３への入力となる
エコー検出起動信号である。エコー検出しきい値バイト
を含むバス回路接続３６７は、ディジタル・アナログ変
換器回路３８５への入力となる。この変換器回路３８５
からの出力によって、第１比較器回路３８７へのしきい
値信号入力が与えられる。この第１比較器回路３８７は
、超音波トランスデューサ４７から検出され、その後同
調パルス増幅器５１を通って増幅されるエコー・パルス
としての入力を具える第２又は基準比較器回路３８９と
整合する。
図１のパルス駆動回路４１、及び図１の同調パルス増幅
器５１の実施例が示されている。図１５からの出力３８
１は、ＪＫ型フリップ・フロップ３８３への入力となる
エコー検出起動信号である。エコー検出しきい値バイト
を含むバス回路接続３６７は、ディジタル・アナログ変
換器回路３８５への入力となる。この変換器回路３８５
からの出力によって、第１比較器回路３８７へのしきい
値信号入力が与えられる。この第１比較器回路３８７は
、超音波トランスデューサ４７から検出され、その後同
調パルス増幅器５１を通って増幅されるエコー・パルス
としての入力を具える第２又は基準比較器回路３８９と
整合する。
【０１２３】比較器３８７、及び３８９からの出力は、
入力ゲート３９１及び３９３と、ＡＮＤゲート３９５と
、ＮＡＮＤゲート３９１ａ及び３９３ａとに各々が種々
の接続を含む２つの並列回路を通って、それぞれ接続さ
れる。これらの２つの並列ＮＡＮＤ／ＡＮＤゲート通路
は、図１６に示されるように、ＮＡＮＤ／ＡＮＤゲート
の対応する入力に交互接続される。
入力ゲート３９１及び３９３と、ＡＮＤゲート３９５と
、ＮＡＮＤゲート３９１ａ及び３９３ａとに各々が種々
の接続を含む２つの並列回路を通って、それぞれ接続さ
れる。これらの２つの並列ＮＡＮＤ／ＡＮＤゲート通路
は、図１６に示されるように、ＮＡＮＤ／ＡＮＤゲート
の対応する入力に交互接続される。
【０１２４】回路脚の各出力ＡＮＤゲート３９５及び３
９５ａには、それぞれの抵抗器・キャパシタ・フィルタ
３９７及び３９７ａを通して、それぞれの比較器３８７
からの入力が具えられている。ＡＮＤゲート３９５から
の出力は正極性のしきい値トリガ信号３９９であるが、
他方、ＡＮＤゲート３９５ａからの出力は負極性のしき
い値トリガ信号３９９ａである。これらの２つの信号３
９９及び３９９ａは、ＪＫ型フリップ・フロップ３８３
を刻時するために、ＯＲゲート４０１を通して論理和が
取られる。
９５ａには、それぞれの抵抗器・キャパシタ・フィルタ
３９７及び３９７ａを通して、それぞれの比較器３８７
からの入力が具えられている。ＡＮＤゲート３９５から
の出力は正極性のしきい値トリガ信号３９９であるが、
他方、ＡＮＤゲート３９５ａからの出力は負極性のしき
い値トリガ信号３９９ａである。これらの２つの信号３
９９及び３９９ａは、ＪＫ型フリップ・フロップ３８３
を刻時するために、ＯＲゲート４０１を通して論理和が
取られる。
【０１２５】ＪＫ型フリップ・フロップ３８３は、図１
５のチップ３４５からの信号バス３７３中の１つのビッ
トであるタイマ開始信号４０３によって再設定される。 ＪＫ型フリップ・フロップ３８３の逆極性の出力は、Ａ
ＮＤゲート４０５に接続される。このＡＮＤゲート４０
５には、タイマ開始信号４０３を受け取るべく接続され
る第２入力が具えられている。このＡＮＤゲート４０５
からの出力は、図１５のチップ３４５に戻って接続され
るパルス・エコー起動信号４０７である。パルス・エコ
ー起動信号４０７はまた、図１７に示されるディジタル
・タイミング回路のＡＮＤゲート４７５の入力にも接続
される。
５のチップ３４５からの信号バス３７３中の１つのビッ
トであるタイマ開始信号４０３によって再設定される。 ＪＫ型フリップ・フロップ３８３の逆極性の出力は、Ａ
ＮＤゲート４０５に接続される。このＡＮＤゲート４０
５には、タイマ開始信号４０３を受け取るべく接続され
る第２入力が具えられている。このＡＮＤゲート４０５
からの出力は、図１５のチップ３４５に戻って接続され
るパルス・エコー起動信号４０７である。パルス・エコ
ー起動信号４０７はまた、図１７に示されるディジタル
・タイミング回路のＡＮＤゲート４７５の入力にも接続
される。
【０１２６】図１６に示されるパルス駆動回路４１は、
図１５からのトリガ・パルス信号３６９を受け取る。こ
のトリガ・パルス信号３６９は、抵抗器・キャパシタ・
ダイオード回路４０９を通してパルス駆動回路４１３に
交流結合される。抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路
４０９の出力は、パルス駆動回路４１３への入力となる
。パルス駆動回路４１３からの出力によって、フィール
ド効果型トランジスタ・スイッチ回路４１５がトリガさ
れる。フィールド効果型トランジスタ・スイッチ回路４
１５には、図１の高電圧発生器３７からの出力として与
えられる高電圧電源４１７から電力が供給される。これ
によって、別の濾過器及びダイオード回路４２１を通し
て整形された後に信号源・駆動パルス４１９となる高電
圧スパイクが与えられる。この信号源・駆動パルス４１
９は、超音波トランスデューサ４７に送られる。
図１５からのトリガ・パルス信号３６９を受け取る。こ
のトリガ・パルス信号３６９は、抵抗器・キャパシタ・
ダイオード回路４０９を通してパルス駆動回路４１３に
交流結合される。抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路
４０９の出力は、パルス駆動回路４１３への入力となる
。パルス駆動回路４１３からの出力によって、フィール
ド効果型トランジスタ・スイッチ回路４１５がトリガさ
れる。フィールド効果型トランジスタ・スイッチ回路４
１５には、図１の高電圧発生器３７からの出力として与
えられる高電圧電源４１７から電力が供給される。これ
によって、別の濾過器及びダイオード回路４２１を通し
て整形された後に信号源・駆動パルス４１９となる高電
圧スパイクが与えられる。この信号源・駆動パルス４１
９は、超音波トランスデューサ４７に送られる。
【０１２７】超音波トランスデューサ４７からのエコー
は、図１６で実施されている同調パルス増幅器５１への
入力となる。エコー４２３は、最初に抵抗器・キャパシ
タ・ダイオード回路４２５を通過し、その後、試験に供
されるボルトに結合される超音波トランスデューサ４７
に向けて、標準仕様に従って反射波（エコー）の内蔵周
波数中央値に対して同調されている同調増幅器回路４２
７を通過する。この同調増幅器回路４２７からの出力は
、第２の増幅器回路４２９を通過して、元のエコー信号
４２３の整形版で、元のエコー信号４２３にある内在雑
音及びクラッタを含まない出力信号４３１を与える。 出力エコー信号４３１は、図１６のエコー検出回路５３
の入力の１組の比較器３８７及び３８９に接続される。
は、図１６で実施されている同調パルス増幅器５１への
入力となる。エコー４２３は、最初に抵抗器・キャパシ
タ・ダイオード回路４２５を通過し、その後、試験に供
されるボルトに結合される超音波トランスデューサ４７
に向けて、標準仕様に従って反射波（エコー）の内蔵周
波数中央値に対して同調されている同調増幅器回路４２
７を通過する。この同調増幅器回路４２７からの出力は
、第２の増幅器回路４２９を通過して、元のエコー信号
４２３の整形版で、元のエコー信号４２３にある内在雑
音及びクラッタを含まない出力信号４３１を与える。 出力エコー信号４３１は、図１６のエコー検出回路５３
の入力の１組の比較器３８７及び３８９に接続される。
【０１２８】図１７の校正Ｑ０停止選択信号４３３と、
タイマ消去信号４３５と、校正モード停止起動信号４３
９と、外部クロック信号４４１とは、総て図１７のディ
ジタル・タイミング回路６３によってバス３７３から受
け取られる。
タイマ消去信号４３５と、校正モード停止起動信号４３
９と、外部クロック信号４４１とは、総て図１７のディ
ジタル・タイミング回路６３によってバス３７３から受
け取られる。
【０１２９】入力信号４３３はＡＮＤゲート４４３に接
続され、他方タイマ消去信号４３５は５ＭＨｚ及び最下
位のビット（ＬＳＢ）計数器４４５に接続される。校正
逆停止信号に対する入力信号４３７は、別のＡＮＤゲー
ト４４７に接続される。外部クロック信号４４１は、イ
ンバータ増幅器４４９を通ってＯＲ回路４５１の両方の
入力に受け渡される。増幅器４４９の出力は、図１５の
計数器３３７に対する１０ＭＨｚクロック信号４５３に
なる。
続され、他方タイマ消去信号４３５は５ＭＨｚ及び最下
位のビット（ＬＳＢ）計数器４４５に接続される。校正
逆停止信号に対する入力信号４３７は、別のＡＮＤゲー
ト４４７に接続される。外部クロック信号４４１は、イ
ンバータ増幅器４４９を通ってＯＲ回路４５１の両方の
入力に受け渡される。増幅器４４９の出力は、図１５の
計数器３３７に対する１０ＭＨｚクロック信号４５３に
なる。
【０１３０】図１７の計数器のクロック入力４４５は、
ＯＲゲート４５１の出力からＡＮＤゲート４５５を通っ
て接続される。ＯＲゲート４５１の出力はまた、中間の
遅延回路４６１を有し、ＯＲゲート４５９の入力に配置
される別のＯＲゲート４５９に対する両方の入力でもあ
る。ＯＲゲート４５９の出力は、２つの３入力ＡＮＤゲ
ート４６３及び４６７に送られるランプ復帰クロック・
パルス信号になる。ＡＮＤゲート４６３及び４６７の出
力は、ランプ発生器回路５９に送られる復帰パルス４６
５及び４８３である。
ＯＲゲート４５１の出力からＡＮＤゲート４５５を通っ
て接続される。ＯＲゲート４５１の出力はまた、中間の
遅延回路４６１を有し、ＯＲゲート４５９の入力に配置
される別のＯＲゲート４５９に対する両方の入力でもあ
る。ＯＲゲート４５９の出力は、２つの３入力ＡＮＤゲ
ート４６３及び４６７に送られるランプ復帰クロック・
パルス信号になる。ＡＮＤゲート４６３及び４６７の出
力は、ランプ発生器回路５９に送られる復帰パルス４６
５及び４８３である。
【０１３１】ＡＮＤゲート４４７は、５ＭＨｚ及びＬＳ
Ｂ計数器４４５の５ＭＨｚ出力から入力を受け取る。こ
の入力は、ＡＮＤゲート４４３に対して直接に、もう１
つのＡＮＤゲート４６７に対して直接に、また、ＡＮＤ
ゲート４４７に対してはインバータ増幅器４６７を通し
て送られる。
Ｂ計数器４４５の５ＭＨｚ出力から入力を受け取る。こ
の入力は、ＡＮＤゲート４４３に対して直接に、もう１
つのＡＮＤゲート４６７に対して直接に、また、ＡＮＤ
ゲート４４７に対してはインバータ増幅器４６７を通し
て送られる。
【０１３２】ＡＮＤゲート４４３及び４４７からの出力
は、ＯＲゲートを通してもう１つのＪＫ型フリップ・フ
ロップ４７３のＪ入力に対する論理和が取られた第１及
び第２クロック・パルスである。このＪＫ型フリップ・
フロップは、インバータ増幅器４４９の出力で刻時され
、入力信号４３９で再設定される。極性を逆転されたフ
リップ・フロップ４７３からの出力は、もう１つのＡＮ
Ｄゲート４７５に対する入力となる。ＡＮＤゲート４７
５はまた、図１６のパルス・エコー・タイマ起動信号４
０７をも受け取る。
は、ＯＲゲートを通してもう１つのＪＫ型フリップ・フ
ロップ４７３のＪ入力に対する論理和が取られた第１及
び第２クロック・パルスである。このＪＫ型フリップ・
フロップは、インバータ増幅器４４９の出力で刻時され
、入力信号４３９で再設定される。極性を逆転されたフ
リップ・フロップ４７３からの出力は、もう１つのＡＮ
Ｄゲート４７５に対する入力となる。ＡＮＤゲート４７
５はまた、図１６のパルス・エコー・タイマ起動信号４
０７をも受け取る。
【０１３３】インバータ増幅器４７９には、ＡＮＤゲー
ト４７５の出力に接続された入力が具えられている。イ
ンバータ増幅器４７９によって作り出された信号は、図
１７に示されるランプ発生器回路５９の１つの入力に接
続される逆極性タイマ起動信号４７７となる。ＡＮＤゲ
ート４６７からの出力は、再設定信号４８３であるが、
これも同様にランプ発生器回路５９に送られる。この再
設定信号４８３は、“０”状態の再設定信号である。 “１”状態の再設定信号４６５もまた、図１７のランプ
発生器回路５９に送られる。
ト４７５の出力に接続された入力が具えられている。イ
ンバータ増幅器４７９によって作り出された信号は、図
１７に示されるランプ発生器回路５９の１つの入力に接
続される逆極性タイマ起動信号４７７となる。ＡＮＤゲ
ート４６７からの出力は、再設定信号４８３であるが、
これも同様にランプ発生器回路５９に送られる。この再
設定信号４８３は、“０”状態の再設定信号である。 “１”状態の再設定信号４６５もまた、図１７のランプ
発生器回路５９に送られる。
【０１３４】図１７に示されるランプ発生器回路５９に
は、２つの並列動作用の脚が具えられている。逆極性タ
イマ起動信号４７７は、トランジスタ・スイッチ回路４
８５への入力となり、更に、２つの並列動作のこぎり波
発生器４８７及び４８７ａに対してランプ発生器回路５
９の各１脚が接続される。
は、２つの並列動作用の脚が具えられている。逆極性タ
イマ起動信号４７７は、トランジスタ・スイッチ回路４
８５への入力となり、更に、２つの並列動作のこぎり波
発生器４８７及び４８７ａに対してランプ発生器回路５
９の各１脚が接続される。
【０１３５】トランジスタ・スイッチ回路４８５からの
出力は、第１ランプ発生器側ののこぎり波発生器４８７
、及び第２ランプ発生器脚の第２のこぎり波発生器４８
７ａへの入力となる。第１ランプ発生器脚４８７及び４
８９によって、出力として図１に示される“ＲＡＭＰ
０”信号６７が与えられる一方で、第２ランプ発生器
脚４８７ａ及び４８９ａによって、図１に示される“Ｒ
ＡＭＰ １”信号６９が与えられる。これらの信号６
７及び６９は、対応する演算増幅器４８９及び４８９ａ
への出力となる。演算増幅器４８９及び４８９ａの各々
には、図４に示されるランプ信号１２３及び１２５を各
増幅器へののこぎり波入力から作り出すために、内蔵の
回路接続が具えられている。お互いに残留偏差を有する
“ＲＡＭＰ０”信号６７、及び“ＲＡＭＰ １”信号
６９が、“０”状態再設定信号４８３及び“１”状態再
設定信号４６５の発生時間の差の関数として作り出され
る。
出力は、第１ランプ発生器側ののこぎり波発生器４８７
、及び第２ランプ発生器脚の第２のこぎり波発生器４８
７ａへの入力となる。第１ランプ発生器脚４８７及び４
８９によって、出力として図１に示される“ＲＡＭＰ
０”信号６７が与えられる一方で、第２ランプ発生器
脚４８７ａ及び４８９ａによって、図１に示される“Ｒ
ＡＭＰ １”信号６９が与えられる。これらの信号６
７及び６９は、対応する演算増幅器４８９及び４８９ａ
への出力となる。演算増幅器４８９及び４８９ａの各々
には、図４に示されるランプ信号１２３及び１２５を各
増幅器へののこぎり波入力から作り出すために、内蔵の
回路接続が具えられている。お互いに残留偏差を有する
“ＲＡＭＰ０”信号６７、及び“ＲＡＭＰ １”信号
６９が、“０”状態再設定信号４８３及び“１”状態再
設定信号４６５の発生時間の差の関数として作り出され
る。
【０１３６】図１８では、高電圧発生器３７が示されて
いる。パルス幅変調入力信号４９１、及び１００で除し
た高電圧出力信号４９３は、ここでは図１５のマイクロ
コンピュータ式制御装置チップ３４５に接続される。入
力信号４９３は、演算増幅器４９５の出力からの帰還信
号であり、高電圧発生器３７の状態を監視するためにマ
イクロコンピュータ式制御装置チップ３４５に送り返さ
れる。
いる。パルス幅変調入力信号４９１、及び１００で除し
た高電圧出力信号４９３は、ここでは図１５のマイクロ
コンピュータ式制御装置チップ３４５に接続される。入
力信号４９３は、演算増幅器４９５の出力からの帰還信
号であり、高電圧発生器３７の状態を監視するためにマ
イクロコンピュータ式制御装置チップ３４５に送り返さ
れる。
【０１３７】図１８に示されるこの高電圧発生器３７は
、トランジスタ・スイッチ回路４９７に供給される信号
４９１の存在の関数としてのパルスで入・切される半制
御式電源である。トランジスタ・スイッチ回路４９７は
、図１８のパルス駆動回路４１に送られる望ましい電圧
４１７に電圧を変換する誘導子４９９の出力に接続され
る。この場合、図１５のマイクロコンピュータ式制御装
置３４５によって、１５Ｖから４００Ｖの間の任意の電
圧を選択することができる。
、トランジスタ・スイッチ回路４９７に供給される信号
４９１の存在の関数としてのパルスで入・切される半制
御式電源である。トランジスタ・スイッチ回路４９７は
、図１８のパルス駆動回路４１に送られる望ましい電圧
４１７に電圧を変換する誘導子４９９の出力に接続され
る。この場合、図１５のマイクロコンピュータ式制御装
置３４５によって、１５Ｖから４００Ｖの間の任意の電
圧を選択することができる。
【０１３８】図１８の適切な標準的設計の電源回路５０
５によって、５Ｖの制御電圧５０７と、５Ｖの基準電圧
５０９と、回路の再設定に用いられる８Ｖの基準電圧５
１１とが与えられる。チップ３４５から電源５０５への
接続は、本発明の装置に外部から供給される電圧５１３
での電圧レベルをチップ３４５が監視するための感知線
路でもある。この監視は計数増幅器５１５を通して行わ
れる。電源回路５０５の脚の各々には、供給する出力電
圧５０７、５０９、及び５１１を設定するために、それ
自体の個々の計数回路５１７、５１７ａ、又は５１７ｂ
が含まれる。
５によって、５Ｖの制御電圧５０７と、５Ｖの基準電圧
５０９と、回路の再設定に用いられる８Ｖの基準電圧５
１１とが与えられる。チップ３４５から電源５０５への
接続は、本発明の装置に外部から供給される電圧５１３
での電圧レベルをチップ３４５が監視するための感知線
路でもある。この監視は計数増幅器５１５を通して行わ
れる。電源回路５０５の脚の各々には、供給する出力電
圧５０７、５０９、及び５１１を設定するために、それ
自体の個々の計数回路５１７、５１７ａ、又は５１７ｂ
が含まれる。
【０１３９】
【発明の効果】本発明の機能的動作では多くの因子につ
いての考慮が為されている。ボルト４９と超音波トラン
スデューサ４７について多くの形態が可能であることか
ら、締付け作業中に一貫して有効なエコー検出を行うた
めに、高電圧信号源パルス・レベルと検出器増幅器５１
の利得の組み合わせが必要になる。高電圧発生器回路３
７に柔軟性を持たせるように設計を行うことによって、
固定利得型検出増幅器５１を用いることが可能となる。 これによって、固定利得型検出増幅器５１の設計が複雑
でなくなる。
いての考慮が為されている。ボルト４９と超音波トラン
スデューサ４７について多くの形態が可能であることか
ら、締付け作業中に一貫して有効なエコー検出を行うた
めに、高電圧信号源パルス・レベルと検出器増幅器５１
の利得の組み合わせが必要になる。高電圧発生器回路３
７に柔軟性を持たせるように設計を行うことによって、
固定利得型検出増幅器５１を用いることが可能となる。 これによって、固定利得型検出増幅器５１の設計が複雑
でなくなる。
【０１４０】高電圧レベルは、パルス幅変調駆動設定式
スイッチング制御装置（発生器３７）によって発生され
る。図８のマイクロコンピュータ式制御装置チップ３４
５によって、内部的にパルス幅変調信号が発生され、チ
ップ３４５上にアナログ・ディジタル変換器を有するチ
ップ３４５によって測定される望ましい高電圧レベルに
関しての正確な衝撃周期が設定される。短周期の高電圧
レベル・パルスでトランスデューサ４７にパルス衝撃を
与えることによって、ボルト４９中に超音波パルスが発
生される。
スイッチング制御装置（発生器３７）によって発生され
る。図８のマイクロコンピュータ式制御装置チップ３４
５によって、内部的にパルス幅変調信号が発生され、チ
ップ３４５上にアナログ・ディジタル変換器を有するチ
ップ３４５によって測定される望ましい高電圧レベルに
関しての正確な衝撃周期が設定される。短周期の高電圧
レベル・パルスでトランスデューサ４７にパルス衝撃を
与えることによって、ボルト４９中に超音波パルスが発
生される。
【０１４１】既に指摘したように、プログラム・ソフト
ウエアによって、締め付けられるボルトに対する適正電
圧レベルが決定される。パルス駆動回路４１は１０ｎｓ
以内に立ち上がり、パルスを発生する時刻にディジタル
・タイマ回路６３が起動される。タイマ回路６３は、ラ
ンプ発生器回路５９によって与えられるアナログ・タイ
ミング回路に関連して、約２００ｐｓの解像力で動作す
る。
ウエアによって、締め付けられるボルトに対する適正電
圧レベルが決定される。パルス駆動回路４１は１０ｎｓ
以内に立ち上がり、パルスを発生する時刻にディジタル
・タイマ回路６３が起動される。タイマ回路６３は、ラ
ンプ発生器回路５９によって与えられるアナログ・タイ
ミング回路に関連して、約２００ｐｓの解像力で動作す
る。
【０１４２】この約２００ｐｓの解像力は、単一の走行
時間測定においてタイミング回路が到達できる解像力で
ある。「平均化」により、マイクロコンピュータ式制御
装置３４５内部での解像力は１００ｐｓとなる。
時間測定においてタイミング回路が到達できる解像力で
ある。「平均化」により、マイクロコンピュータ式制御
装置３４５内部での解像力は１００ｐｓとなる。
【０１４３】ボルトに取り付けられたトランスデューサ
４７から受け取られるエコー信号は、同調増幅器５１に
よって濾過され、波高値約３．５Ｖまで増幅される。
４７から受け取られるエコー信号は、同調増幅器５１に
よって濾過され、波高値約３．５Ｖまで増幅される。
【０１４４】締付け時にエコーの波形は振幅を変化し、
電気的及び超音波雑音を受けるので、時間測定のための
停止信号を発生するには、現状の技術の装置で用いられ
ているしきい値ではなく、エコー波形のゼロ交差点を用
いることが望ましい。本発明では、停止回路を強化する
ためにしきい値交差点を用い、停止命令（信号）を発生
するためにその後に続くゼロ交差検出点を用いる。
電気的及び超音波雑音を受けるので、時間測定のための
停止信号を発生するには、現状の技術の装置で用いられ
ているしきい値ではなく、エコー波形のゼロ交差点を用
いることが望ましい。本発明では、停止回路を強化する
ためにしきい値交差点を用い、停止命令（信号）を発生
するためにその後に続くゼロ交差検出点を用いる。
【０１４５】しきい値レベルを設定するに当たって、雑
音及びパルス振幅変動の影響を最も受け難いエコー波形
上の位置が回路によって求められる。この点は、典型的
には、エコー波形の最大面（ローブ）の中間（中間点）
にある。一般にこの点は、最大ローブの最大値と先行ロ
ーブの最大値との間の中間点として確定されるレベルで
ある。
音及びパルス振幅変動の影響を最も受け難いエコー波形
上の位置が回路によって求められる。この点は、典型的
には、エコー波形の最大面（ローブ）の中間（中間点）
にある。一般にこの点は、最大ローブの最大値と先行ロ
ーブの最大値との間の中間点として確定されるレベルで
ある。
【０１４６】エコー検出回路５３によって、タイミング
回路６５中のランプ発生器回路５９に対する図４及び図
７に示される停止信号を発生すべく、マイクロコンピュ
ータ式制御装置ソフトウエアによって設定される有効時
間ウインドウ中にエコーが戻るようにされる。エコー戻
り時間は、図１４の濾過及び平均化ルーチンによってプ
ログラム・ソフトウエア中で処理され、現状のボルトの
長さを表す有効走行時間（ＴＯＦ）を発生する。要求に
応じて、ＲＳ４２２直列インターフェイス１１を通して
この情報を交信することができる。このＲＳ４２２イン
ターフェイスによって、本発明の装置と締付け駆動装置
を含む種々の外部装置との間のデータ交換が可能になる
。
回路６５中のランプ発生器回路５９に対する図４及び図
７に示される停止信号を発生すべく、マイクロコンピュ
ータ式制御装置ソフトウエアによって設定される有効時
間ウインドウ中にエコーが戻るようにされる。エコー戻
り時間は、図１４の濾過及び平均化ルーチンによってプ
ログラム・ソフトウエア中で処理され、現状のボルトの
長さを表す有効走行時間（ＴＯＦ）を発生する。要求に
応じて、ＲＳ４２２直列インターフェイス１１を通して
この情報を交信することができる。このＲＳ４２２イン
ターフェイスによって、本発明の装置と締付け駆動装置
を含む種々の外部装置との間のデータ交換が可能になる
。
【０１４７】走行時間（ＴＯＦ）測定値は、組み合わさ
れて、停止時における合成値としてのＴＯＦを発生する
値を作り出す、計数器２９中のデイジタル計数と、デイ
ジタル・タイミング回路６３からのＬＳＢと、ランプ発
生器回路５９からのアナログ・タイミング情報とから、
マイクロコンピュータ式制御装置チップ１５内で決定さ
れる。したがって、この停止信号によって、計数器２９
からの情報と、タイミング回路６３からのＬＳＢと、ラ
ンプ発生器回路５９からのアナログ情報との現状が凍結
され、ＴＯＦが決定される。
れて、停止時における合成値としてのＴＯＦを発生する
値を作り出す、計数器２９中のデイジタル計数と、デイ
ジタル・タイミング回路６３からのＬＳＢと、ランプ発
生器回路５９からのアナログ・タイミング情報とから、
マイクロコンピュータ式制御装置チップ１５内で決定さ
れる。したがって、この停止信号によって、計数器２９
からの情報と、タイミング回路６３からのＬＳＢと、ラ
ンプ発生器回路５９からのアナログ情報との現状が凍結
され、ＴＯＦが決定される。
【０１４８】本発明の装置に対して２００ｐｓのタイミ
ング解像度が要求されると、この精度を提供する計数器
２９のようなディジタル計数器で５ＭＨｚのクロック周
波数が必要になる。この周波数では、電力を多く消費し
、高価で、正常に動作させるためには取付け及び配置に
非常な注意を必要とする、ＥＣＬ又はガリウムひ素集積
回路を用いることが必要である。このような実行方法は
現実的な選択ではない。したがって、単純なディジタル
計数法から得られる水準を超える技法が用いられる。 これには、ディジタル計数間で内挿を行う回路が必要で
ある。ディジタル・クロック２５に同期する２つの反位
相ランプ信号が作り出された。図５及び図１３に示すア
ナログ・ディジタル変換器を用いて１つのランプの高さ
を測定することによって、クロック間の分数時間が決定
される。内挿の解像度は、この変換で用いられるビット
数だけに依存する。
ング解像度が要求されると、この精度を提供する計数器
２９のようなディジタル計数器で５ＭＨｚのクロック周
波数が必要になる。この周波数では、電力を多く消費し
、高価で、正常に動作させるためには取付け及び配置に
非常な注意を必要とする、ＥＣＬ又はガリウムひ素集積
回路を用いることが必要である。このような実行方法は
現実的な選択ではない。したがって、単純なディジタル
計数法から得られる水準を超える技法が用いられる。 これには、ディジタル計数間で内挿を行う回路が必要で
ある。ディジタル・クロック２５に同期する２つの反位
相ランプ信号が作り出された。図５及び図１３に示すア
ナログ・ディジタル変換器を用いて１つのランプの高さ
を測定することによって、クロック間の分数時間が決定
される。内挿の解像度は、この変換で用いられるビット
数だけに依存する。
【０１４９】図５の二重又は２相のランプ信号１２３及
び１２５を用いて、有効なランプ信号が時間測定のため
に常に存在するようにする。再設定転移を受けないので
有効な値を得ることができる２つのランプ信号１２３及
び１２５からランプ信号を選択されたあらゆる時間に選
ぶことができる。
び１２５を用いて、有効なランプ信号が時間測定のため
に常に存在するようにする。再設定転移を受けないので
有効な値を得ることができる２つのランプ信号１２３及
び１２５からランプ信号を選択されたあらゆる時間に選
ぶことができる。
【０１５０】上で指摘したように、本発明では、１０Ｍ
Ｈｚのクロック１１９と、５ＭＨｚのクロック１２１と
、２つの反位相ランプ１２３及び１２５の４つの信号を
用いる。２つのランプ１２３及び１２５を用いることに
よって、５ＭＨｚ信号１２１の縁の間の直線部分が保証
される。図４に示される５ＭＨｚ信号１２１からディジ
タル計数が取られ、アナログ測定を行うためにランプ信
号１２３及び１２５の何れを用いるべきかが５ＭＨｚ信
号の極性によって決定される。ランプ信号の予備的な校
正、すなわち、Ｌ０と、Ｌ１と、Ｈ０と、Ｈ１との測定
によって、正確な時間内挿計算を行うことが可能になる
。
Ｈｚのクロック１１９と、５ＭＨｚのクロック１２１と
、２つの反位相ランプ１２３及び１２５の４つの信号を
用いる。２つのランプ１２３及び１２５を用いることに
よって、５ＭＨｚ信号１２１の縁の間の直線部分が保証
される。図４に示される５ＭＨｚ信号１２１からディジ
タル計数が取られ、アナログ測定を行うためにランプ信
号１２３及び１２５の何れを用いるべきかが５ＭＨｚ信
号の極性によって決定される。ランプ信号の予備的な校
正、すなわち、Ｌ０と、Ｌ１と、Ｈ０と、Ｈ１との測定
によって、正確な時間内挿計算を行うことが可能になる
。
【０１５１】図２及び図８から図１４までの流れ図によ
って示されるソフトウエアは、マイクロコンピュータ式
制御装置の８ｋのプログラム記憶装置中に保持される。 このソフトウエアによって、高電圧（ＨＶ）発生用のＨ
Ｖパルス回路４１及びエコー検出回路５３に関連する回
路３７と、アナログ・ランプ発生回路５９とが管理、制
御される。マイクロコンピュータ式制御装置内部のタイ
マ及びアナログ・ディジタル変換器によって、時間及び
電圧レベル測定機能が演じられる。
って示されるソフトウエアは、マイクロコンピュータ式
制御装置の８ｋのプログラム記憶装置中に保持される。 このソフトウエアによって、高電圧（ＨＶ）発生用のＨ
Ｖパルス回路４１及びエコー検出回路５３に関連する回
路３７と、アナログ・ランプ発生回路５９とが管理、制
御される。マイクロコンピュータ式制御装置内部のタイ
マ及びアナログ・ディジタル変換器によって、時間及び
電圧レベル測定機能が演じられる。
【０１５２】このソフトウエアは、ＭＣＳ−９６ランゲ
ージで書かれているが、以下の第１表に示されている。
ージで書かれているが、以下の第１表に示されている。
【０１５３】発生器回路３７からの高電圧パルスのレベ
ルは、逓倍スイッチング電圧制御回路によって１２Ｖの
非制御の入力電源から発生される。このスイッチング周
波数及び衝撃周期は、マイクロコンピュータ式制御装置
に負荷されたソフトウエアによって制御される。
ルは、逓倍スイッチング電圧制御回路によって１２Ｖの
非制御の入力電源から発生される。このスイッチング周
波数及び衝撃周期は、マイクロコンピュータ式制御装置
に負荷されたソフトウエアによって制御される。
【０１５４】マイクロコンピュータ式制御装置は、製造
業者の発行する仕様書に従って動作する。指定されるピ
ンでのパルス幅変調（ＰＷＭ）出力は、製造業者の発行
する仕様書に従う特別な機能レジスタの指定されるビッ
トによって起動される。９．８ＭＨｚ、若しくは１９．
２ＭＨｚのＰＷＭ周波数を選択することができる。同様
に、ＰＷＭ制御ビットを設定することによって、製造業
者の仕様書に述べられているようにＰＷＭ衝撃周期は０
％から１００％に設定される。
業者の発行する仕様書に従って動作する。指定されるピ
ンでのパルス幅変調（ＰＷＭ）出力は、製造業者の発行
する仕様書に従う特別な機能レジスタの指定されるビッ
トによって起動される。９．８ＭＨｚ、若しくは１９．
２ＭＨｚのＰＷＭ周波数を選択することができる。同様
に、ＰＷＭ制御ビットを設定することによって、製造業
者の仕様書に述べられているようにＰＷＭ衝撃周期は０
％から１００％に設定される。
【０１５５】適切な衝撃周期を設定することによって、
直流１５Ｖから４００ＶまでのＨＶレベルを設定するこ
とができる。実際の測定ＨＶレベルは、マイクロコンピ
ュータ式制御装置の１０ビットのアナログ・ディジタル
変換器を用いて測定される。
直流１５Ｖから４００ＶまでのＨＶレベルを設定するこ
とができる。実際の測定ＨＶレベルは、マイクロコンピ
ュータ式制御装置の１０ビットのアナログ・ディジタル
変換器を用いて測定される。
【０１５６】マイクロコンピュータ式制御装置の高速出
力（ＨＳＯ）サブシステムによって、独自の時刻の事象
が少量のソフトウエアを用いてトリガされる。このサブ
システムは、設定、再設定の相互に関連するプログラム
に書かれた時刻に設定、再設定され、以下の事象を実行
する６つのピンから成る。 ａ．ＨＶ電源３７にパルスを与える ｂ．ディジタル・タイマ（計数器）２９を開始させるｃ
．ランプ発生回路５９を起動する ｄ．エコー検出回路５３を起動する ｅ．エコー検出回路５３を無能化し、ランプ発生回路５
９からのアナログ・ランプ電圧レベル測定を開始させる
ｆ．図５のランプ上の校正点を選択するｇ．図５の校正
点の測定を開始させる マイクロコンピュータ式制御装置の６４ｋアドレス空間
のメモリ・マップが製造業者から提供されている。８７
Ｃ１９６ＫＢ型チップは、電気的プログラム可能ＲＯＭ
（ＥＰＲＯＭ）である。このＥＰＲＯＭには、アドレス
空間中の２０００Ｈから４０００Ｈまでの部分中に自身
の符号メモリを具えている。このメモリにはソフトウエ
アが含まれる。
力（ＨＳＯ）サブシステムによって、独自の時刻の事象
が少量のソフトウエアを用いてトリガされる。このサブ
システムは、設定、再設定の相互に関連するプログラム
に書かれた時刻に設定、再設定され、以下の事象を実行
する６つのピンから成る。 ａ．ＨＶ電源３７にパルスを与える ｂ．ディジタル・タイマ（計数器）２９を開始させるｃ
．ランプ発生回路５９を起動する ｄ．エコー検出回路５３を起動する ｅ．エコー検出回路５３を無能化し、ランプ発生回路５
９からのアナログ・ランプ電圧レベル測定を開始させる
ｆ．図５のランプ上の校正点を選択するｇ．図５の校正
点の測定を開始させる マイクロコンピュータ式制御装置の６４ｋアドレス空間
のメモリ・マップが製造業者から提供されている。８７
Ｃ１９６ＫＢ型チップは、電気的プログラム可能ＲＯＭ
（ＥＰＲＯＭ）である。このＥＰＲＯＭには、アドレス
空間中の２０００Ｈから４０００Ｈまでの部分中に自身
の符号メモリを具えている。このメモリにはソフトウエ
アが含まれる。
【０１５７】マイクロコンピュータ式制御装置のＣＰＵ
の主要要素は、レジスタ・ファイル及びレジスタ・数学
論理ユニット（ＲＡＬＵ）である。このＲＡＬＵは、累
積器上では動作しないが、あらゆるアドレス空間中に配
置される２５６バイトのレジスタ・ファイル上では動作
する。位置１８ＨからＦＦＨまでには、ユーザがバイト
、ワード、又は二重ワードでアクセスできる内部データ
・メモリの２３２バイトが含まれる。位置００Ｈから１
７Ｈは、マイクロコンピュータ式制御装置の入出力及び
周辺の総てがこれを通して制御される、特別機能レジス
タ（ＳＦＲ）である。
の主要要素は、レジスタ・ファイル及びレジスタ・数学
論理ユニット（ＲＡＬＵ）である。このＲＡＬＵは、累
積器上では動作しないが、あらゆるアドレス空間中に配
置される２５６バイトのレジスタ・ファイル上では動作
する。位置１８ＨからＦＦＨまでには、ユーザがバイト
、ワード、又は二重ワードでアクセスできる内部データ
・メモリの２３２バイトが含まれる。位置００Ｈから１
７Ｈは、マイクロコンピュータ式制御装置の入出力及び
周辺の総てがこれを通して制御される、特別機能レジス
タ（ＳＦＲ）である。
【０１５８】設定及び初期化機能を行った後、マイクロ
コンピュータ式制御装置を制御するソフトウエア・プロ
グラムは、図２に示される循環通路に入る。
コンピュータ式制御装置を制御するソフトウエア・プロ
グラムは、図２に示される循環通路に入る。
【０１５９】このプログラムによって行われる２つの循
環機能において、正確なエコー検出開始と、終了時間及
び次のパルス・シーケンスに対するエコー検出しきい値
とが、プログラムによって負荷される。高電圧レベルの
変化要求、又は適正化要求は総て、ここで取り扱われる
。このルーチンによって、次のパルス・エコー・シーケ
ンスに対するパラメータ値が設定される。この後者のサ
ブルーチンによって、直列ポート割込みが必要であるか
どうかが判定され、もし必要であると判定されれば割込
みが行われる。
環機能において、正確なエコー検出開始と、終了時間及
び次のパルス・シーケンスに対するエコー検出しきい値
とが、プログラムによって負荷される。高電圧レベルの
変化要求、又は適正化要求は総て、ここで取り扱われる
。このルーチンによって、次のパルス・エコー・シーケ
ンスに対するパラメータ値が設定される。この後者のサ
ブルーチンによって、直列ポート割込みが必要であるか
どうかが判定され、もし必要であると判定されれば割込
みが行われる。
【０１６０】初期化段階において、マイクロコンピュー
タ式制御装置の第１タイマが、上に述べた主プログラム
循環に対する周期的な割込みを可能にする。このタイマ
割込みの最中に、駆動・感知モジュール回路の初期機能
、すなわち、高電圧パルスの発生と、エコーの戻りに対
する時間の測定とが実行される。通常このエコーは最初
のエコーであるが、第２、若しくは第３のエコーでも良
い。
タ式制御装置の第１タイマが、上に述べた主プログラム
循環に対する周期的な割込みを可能にする。このタイマ
割込みの最中に、駆動・感知モジュール回路の初期機能
、すなわち、高電圧パルスの発生と、エコーの戻りに対
する時間の測定とが実行される。通常このエコーは最初
のエコーであるが、第２、若しくは第３のエコーでも良
い。
【０１６１】高電圧レベルの発生に関連するハードウエ
アは、上に述べたとおりである。ソフトウエアにおいて
は、高電圧レベルはルーチン中で制御される。実際の高
電圧レベルは、マイクロコンピュータ式制御装置内の８
チャネル・アナログ・ディジタル変換器のチャネル上で
監視される。この測定値は、マイクロコンピュータ式制
御装置内のレジスタに含まれる目標値と比較される。も
し実際の値が望ましい値よりも大きいか、若しくは小さ
ければ、パルス幅変調レジスタが下げられるか、若しく
は進められて、高電圧レベルを適切な方向に変える。実
際の値が、再測定されて、もう一度目標値と比較され、
目標値と等しいレベルに達するまでこの過程が反復され
る。
アは、上に述べたとおりである。ソフトウエアにおいて
は、高電圧レベルはルーチン中で制御される。実際の高
電圧レベルは、マイクロコンピュータ式制御装置内の８
チャネル・アナログ・ディジタル変換器のチャネル上で
監視される。この測定値は、マイクロコンピュータ式制
御装置内のレジスタに含まれる目標値と比較される。も
し実際の値が望ましい値よりも大きいか、若しくは小さ
ければ、パルス幅変調レジスタが下げられるか、若しく
は進められて、高電圧レベルを適切な方向に変える。実
際の値が、再測定されて、もう一度目標値と比較され、
目標値と等しいレベルに達するまでこの過程が反復され
る。
【０１６２】高電圧電源の負荷は、高電圧のパルス率に
よって大部分決定される。この高電圧電源の負荷はパル
ス性であって連続的ではないので、パルス幅変調の衝撃
周期の変動による高電圧レベルの変化は、後にパルス・
エコー・シーケンスを何度か経るまでは反映されない。 継続的な高電圧レベル測定を行う前に必要なパルス・エ
コー・シーケンスの実際の回数は、高電圧電源の時定数
、及び高電圧のパルス率の両方によることが分かってい
る。信号源・駆動パルス・レベルを確定すべくプログラ
ムが動作して、高電圧レベル・ルーチンが発動される度
に、測定の間に待つべきパルス・エコー時間を決定する
ための別のルーチンが呼び出される。その結果、高電圧
レベルを変化させるに必要な時間の量は、変動し、高電
圧のパルス率に依存する。望ましいレベルが得られると
、即座に回路によってメッセージが送られる。
よって大部分決定される。この高電圧電源の負荷はパル
ス性であって連続的ではないので、パルス幅変調の衝撃
周期の変動による高電圧レベルの変化は、後にパルス・
エコー・シーケンスを何度か経るまでは反映されない。 継続的な高電圧レベル測定を行う前に必要なパルス・エ
コー・シーケンスの実際の回数は、高電圧電源の時定数
、及び高電圧のパルス率の両方によることが分かってい
る。信号源・駆動パルス・レベルを確定すべくプログラ
ムが動作して、高電圧レベル・ルーチンが発動される度
に、測定の間に待つべきパルス・エコー時間を決定する
ための別のルーチンが呼び出される。その結果、高電圧
レベルを変化させるに必要な時間の量は、変動し、高電
圧のパルス率に依存する。望ましいレベルが得られると
、即座に回路によってメッセージが送られる。
【０１６３】パルス・エコー測定に対して、タイマ割込
みが行われる度に、適切なサブルーチンが呼び出される
。このサブルーチンによって、種々のハードウエア事象
を発生させるべき時間が負荷される。エコーを受信する
か、若しくはエコー検出終了時間が消去されると、割込
みが発動される。割込みルーチンによって、現状のディ
ジタル・タイマ値が負荷され、記憶されて、タイマのＬ
ＳＢ極性が決定され、適切なランプ・アナログ・レベル
が測定される。このディジタル及びアナログ時間は、そ
の後の処理のためにマイクロコンピュータ式制御装置の
作業位置に記憶される。このルーチンはまた、ランプ校
正ルーチン中にランプ・レベルを測定するためにも用い
られる。現状の実行がパルス・エコー時間測定のための
ものか、若しくは校正のためのものかについての決定は
、プログラムの流れ制御レジスタの指定されたビットの
極性に基づいて行われる。
みが行われる度に、適切なサブルーチンが呼び出される
。このサブルーチンによって、種々のハードウエア事象
を発生させるべき時間が負荷される。エコーを受信する
か、若しくはエコー検出終了時間が消去されると、割込
みが発動される。割込みルーチンによって、現状のディ
ジタル・タイマ値が負荷され、記憶されて、タイマのＬ
ＳＢ極性が決定され、適切なランプ・アナログ・レベル
が測定される。このディジタル及びアナログ時間は、そ
の後の処理のためにマイクロコンピュータ式制御装置の
作業位置に記憶される。このルーチンはまた、ランプ校
正ルーチン中にランプ・レベルを測定するためにも用い
られる。現状の実行がパルス・エコー時間測定のための
ものか、若しくは校正のためのものかについての決定は
、プログラムの流れ制御レジスタの指定されたビットの
極性に基づいて行われる。
【０１６４】主プログラム循環において、サブルーチン
によって、パルス・レベル適正化要求を受信したかどう
かについて点検される。もし要求を受信しているならば
、パルス・レベル適正化要求に関するプログラムが呼び
出される。
によって、パルス・レベル適正化要求を受信したかどう
かについて点検される。もし要求を受信しているならば
、パルス・レベル適正化要求に関するプログラムが呼び
出される。
【０１６５】直列割込みルーチンによって新しいＨＶレ
ベル又は適正化要求が受信されると、マイクロコンピュ
ータ式制御装置のレジスタの指定されたビットが設定さ
れる。パルス・レベル適正化ルーチンに入ると、これら
のビットが点検される。レベル適正化ルーチンを初期化
する前に、締め付けられるボルトの形式に対する最大レ
ベルに等しいＨＶレベルが設定される。ボルトの形式に
よって、このパラメータは広範囲に変化し得る。長いボ
ルトで適正化手順を完了するのに長い時間を要した電圧
と同じ電圧で短いボルトにパルスを与えれば、短い時間
で済む。
ベル又は適正化要求が受信されると、マイクロコンピュ
ータ式制御装置のレジスタの指定されたビットが設定さ
れる。パルス・レベル適正化ルーチンに入ると、これら
のビットが点検される。レベル適正化ルーチンを初期化
する前に、締め付けられるボルトの形式に対する最大レ
ベルに等しいＨＶレベルが設定される。ボルトの形式に
よって、このパラメータは広範囲に変化し得る。長いボ
ルトで適正化手順を完了するのに長い時間を要した電圧
と同じ電圧で短いボルトにパルスを与えれば、短い時間
で済む。
【０１６６】このルーチンに入ると、ＨＶレベルを変化
させた後に待つべきパルス・エコーの回数が決定される
。適正化が実際に要求されていることが確認されると、
マイクロコンピュータ式制御装置にバイトが書き込まれ
て、エコー検出しきい値が１Ｖに設定される。
させた後に待つべきパルス・エコーの回数が決定される
。適正化が実際に要求されていることが確認されると、
マイクロコンピュータ式制御装置にバイトが書き込まれ
て、エコー検出しきい値が１Ｖに設定される。
【０１６７】この時点で、タイマには１００ｎｓの単位
の粗い測定値が含まれる。このタイマ値を１６で除する
ことによって、１．６μｓの解像度の時間測定値が得ら
れる。この１／１６の時間値を最大ウインドウ時間と比
較することによって、有効なエコーを受信したかどうか
を判定できる。もし高電圧の最大設定で高電圧パルスを
与えるための有効なエコーを受信していないか、ボルト
が存在していなければ、適正化ルーチンは終了する。
の粗い測定値が含まれる。このタイマ値を１６で除する
ことによって、１．６μｓの解像度の時間測定値が得ら
れる。この１／１６の時間値を最大ウインドウ時間と比
較することによって、有効なエコーを受信したかどうか
を判定できる。もし高電圧の最大設定で高電圧パルスを
与えるための有効なエコーを受信していないか、ボルト
が存在していなければ、適正化ルーチンは終了する。
【０１６８】他方、もしエコーが検出されたならば、パ
ルス幅変調の衝撃周期が下げられ、十分な遅延の後、エ
コーが適正なウインドウにあるかに関して比較される。 エコーが失くなるまで、この手順は反復される。その後
、パルス幅変調の衝撃周期が１度乃至２度上げられ、こ
のレベルはその後個別のボルトに対する適正な高電圧パ
ルス・レベル、すなわち受け取られたエコーが約３．５
Ｖの振幅を有するものと見做される。
ルス幅変調の衝撃周期が下げられ、十分な遅延の後、エ
コーが適正なウインドウにあるかに関して比較される。 エコーが失くなるまで、この手順は反復される。その後
、パルス幅変調の衝撃周期が１度乃至２度上げられ、こ
のレベルはその後個別のボルトに対する適正な高電圧パ
ルス・レベル、すなわち受け取られたエコーが約３．５
Ｖの振幅を有するものと見做される。
【０１６９】しきい値適正化における最初のタスクは、
この回路が、「パルス・エコー」で動作しているのか、
若しくは「エコー・エコー」で動作しているのかを判定
することである。後者の場合には、しきい値適正化は、
各エコーについて為されなければならない。エコー検出
しきい値適正化に関するプログラムによって、現状のタ
イミング・モードが決定され、適切なパラメータ値が負
荷され、１つ又は２つ以上のエコーに対するしきい値適
正化が開始される。
この回路が、「パルス・エコー」で動作しているのか、
若しくは「エコー・エコー」で動作しているのかを判定
することである。後者の場合には、しきい値適正化は、
各エコーについて為されなければならない。エコー検出
しきい値適正化に関するプログラムによって、現状のタ
イミング・モードが決定され、適切なパラメータ値が負
荷され、１つ又は２つ以上のエコーに対するしきい値適
正化が開始される。
【０１７０】このルーチンによって、２つのワード・レ
ジスタが特別に用いられる。各ワード・レジスタに関し
て、低いバイトには計数、高いバイトにはしきい値が含
まれる。第１のレジスタには動作中の値が含まれ、第２
のレジスタには現状の最も大きな値が含まれる。このル
ーチンに入ると、これらのレジスタは０に戻され、実際
のしきい値レベルが低い値、約０．９Ｖに設定される。
ジスタが特別に用いられる。各ワード・レジスタに関し
て、低いバイトには計数、高いバイトにはしきい値が含
まれる。第１のレジスタには動作中の値が含まれ、第２
のレジスタには現状の最も大きな値が含まれる。このル
ーチンに入ると、これらのレジスタは０に戻され、実際
のしきい値レベルが低い値、約０．９Ｖに設定される。
【０１７１】次の段階では、エコーに最初に出会うまで
しきい値を増加させる。この手順では、高電圧パルスを
与え、レジスタに負荷される現状のしきい値を許容され
る最大値と比較することが行われる。このレジスタに保
持されているしきい値が比較される最大値よりも小さけ
れば、しきい値が増加され、パルス・エコーが再び測定
される。エコーが最初に検出されると、実際のＴＯＦが
測定され、１６で除されて、レジスタのウインドウ中に
記憶される。このしきい値計数値が増加させられて、現
状のしきい値が記憶される。しきい値が増加させられ、
ＴＯＦ／１６が測定されて、ウインドウ・レジスタ中の
時間と比較される。もしこの絶対値が４と等しいか４よ
りも小さければ（計数４＝４×１６×１００ｐｓ＝６．
４ｎｓ）、先行するしきい値における測定値と同一の時
間として採用される。その後、暫定的なしきい値計数値
が再び増加させられる。この過程は、しきい値の変化の
間に記録される時間差が計数４より大きくなるまで反復
される。その後、次のしきい値の時間の差が計数４より
大きくなるまで同じ過程が反復される。その後、これら
のしきい値レベル計数値が比較される。もし暫定的なし
きい値計数値が大きければ、両方の計数値及びしきい値
に関する最大しきい値計数値と書き替えられる。この過
程は、約４．１Ｖの高いレベルのしきい値に出会うまで
反復される。この時点で、しきい値レジスタには、この
しきい値におけるＴＯＦ及びしきい値計数値が同一にな
るしきい値Ｔが含まれる。これが締付け時を通してＴＯ
Ｆ測定を行うために望まれるエコーの部分となる。この
ルーチンの最後のタスクは、しきい値の幅の中間点を決
定し、この点でのしきい値を設定することである。この
ルーチンから退出するに当たって、最適値が記憶される
。
しきい値を増加させる。この手順では、高電圧パルスを
与え、レジスタに負荷される現状のしきい値を許容され
る最大値と比較することが行われる。このレジスタに保
持されているしきい値が比較される最大値よりも小さけ
れば、しきい値が増加され、パルス・エコーが再び測定
される。エコーが最初に検出されると、実際のＴＯＦが
測定され、１６で除されて、レジスタのウインドウ中に
記憶される。このしきい値計数値が増加させられて、現
状のしきい値が記憶される。しきい値が増加させられ、
ＴＯＦ／１６が測定されて、ウインドウ・レジスタ中の
時間と比較される。もしこの絶対値が４と等しいか４よ
りも小さければ（計数４＝４×１６×１００ｐｓ＝６．
４ｎｓ）、先行するしきい値における測定値と同一の時
間として採用される。その後、暫定的なしきい値計数値
が再び増加させられる。この過程は、しきい値の変化の
間に記録される時間差が計数４より大きくなるまで反復
される。その後、次のしきい値の時間の差が計数４より
大きくなるまで同じ過程が反復される。その後、これら
のしきい値レベル計数値が比較される。もし暫定的なし
きい値計数値が大きければ、両方の計数値及びしきい値
に関する最大しきい値計数値と書き替えられる。この過
程は、約４．１Ｖの高いレベルのしきい値に出会うまで
反復される。この時点で、しきい値レジスタには、この
しきい値におけるＴＯＦ及びしきい値計数値が同一にな
るしきい値Ｔが含まれる。これが締付け時を通してＴＯ
Ｆ測定を行うために望まれるエコーの部分となる。この
ルーチンの最後のタスクは、しきい値の幅の中間点を決
定し、この点でのしきい値を設定することである。この
ルーチンから退出するに当たって、最適値が記憶される
。
【０１７２】基本的なＴＯＦの計算は、高電圧パルスか
らエコーの受信の時間まで行われる。エコー・エコーＴ
ＯＦは、両方のエコーのエコー・エコー時間を計算し、
引算を行うことによって決定される。ＴＯＦの計算は、
それぞれ粗い時間情報と細密な時間情報とを産み出す、
ディジタル及びアナログ測定の２つの操作に分けられる
。これらの２つの測定値を合体することで１００ｐｓの
解像度の時間測定値が得られる。
らエコーの受信の時間まで行われる。エコー・エコーＴ
ＯＦは、両方のエコーのエコー・エコー時間を計算し、
引算を行うことによって決定される。ＴＯＦの計算は、
それぞれ粗い時間情報と細密な時間情報とを産み出す、
ディジタル及びアナログ測定の２つの操作に分けられる
。これらの２つの測定値を合体することで１００ｐｓの
解像度の時間測定値が得られる。
【０１７３】高電圧電源にパルスを与えるに当たって、
２．５ＭＨｚクロックがマイクロコンピュータ式制御装
置のＴ２ＣＬＫ入力にゲートされ、非同期のアナログ・
ランプが発生される。エコーを受信すると、このクロッ
ク及びランプは共に停止する。
２．５ＭＨｚクロックがマイクロコンピュータ式制御装
置のＴ２ＣＬＫ入力にゲートされ、非同期のアナログ・
ランプが発生される。エコーを受信すると、このクロッ
ク及びランプは共に停止する。
【０１７４】マイクロコンピュータ式制御装置の第２タ
イマによって、クロックの正及び負の転移が２００ｎｓ
の解像度で計数される。１０ＭＨｚで駆動される別のデ
ィジタル・タイミング回路４４５で計数されるＬＳＢの
極性によって、ランプＮｏ．０及びランプＮｏ．１の両
方についてアナログ測定が行われ、時間レジスタ中に記
憶される。この第２タイマ中の値は、その後、２倍され
て、ＬＳＢが加えられ、その後ワード・レジスタ中に記
憶される粗い時間情報が１００ｎｓの単位で提供される
。
イマによって、クロックの正及び負の転移が２００ｎｓ
の解像度で計数される。１０ＭＨｚで駆動される別のデ
ィジタル・タイミング回路４４５で計数されるＬＳＢの
極性によって、ランプＮｏ．０及びランプＮｏ．１の両
方についてアナログ測定が行われ、時間レジスタ中に記
憶される。この第２タイマ中の値は、その後、２倍され
て、ＬＳＢが加えられ、その後ワード・レジスタ中に記
憶される粗い時間情報が１００ｎｓの単位で提供される
。
【０１７５】もし現状の回路のモードがパルス・エコー
時間測定であれば、ＴＯＦルーチンが各周期ごとに呼び
出される。しかし、もしエコー・エコー時間測定が行わ
れているのであれば、ＴＯＦルーチンを呼び出す前に第
２エコーＴＯＦが測定されなければならない。その時の
時間測定モードによって、ＴＯＦ内で１つ又は両方のエ
コーに関する更に別のルーチンが要求される。この第２
ルーチンによって、高電圧パルスからエコーまでの実際
の走行時間の計算が実行される。もし回路がエコー・エ
コー時間測定モードにあれば、第２ルーチンによって、
エコー・エコー時間を与えるために２つのパルス・エコ
ー時間の引算が実行される。
時間測定であれば、ＴＯＦルーチンが各周期ごとに呼び
出される。しかし、もしエコー・エコー時間測定が行わ
れているのであれば、ＴＯＦルーチンを呼び出す前に第
２エコーＴＯＦが測定されなければならない。その時の
時間測定モードによって、ＴＯＦ内で１つ又は両方のエ
コーに関する更に別のルーチンが要求される。この第２
ルーチンによって、高電圧パルスからエコーまでの実際
の走行時間の計算が実行される。もし回路がエコー・エ
コー時間測定モードにあれば、第２ルーチンによって、
エコー・エコー時間を与えるために２つのパルス・エコ
ー時間の引算が実行される。
【０１７６】計算された暫定的な時間は、１０００倍さ
れて、０．１ｎｓの単位に換算され、長ワード・レジス
タ中に記憶される。走行時間のＬＳＢの極性を検証する
ことによって、ランプＮｏ．０又はランプＮｏ．１に関
する１組の校正値が設定される。アナログ時間は、次の
方程式、すなわち、 Ｈ＝高ランプ計算点 Ｌ＝低ランプ計算点 として、 Ｔ＝（ＡＤ 時間−Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）×１０００
Ｅ−１０ｓで計算される。
れて、０．１ｎｓの単位に換算され、長ワード・レジス
タ中に記憶される。走行時間のＬＳＢの極性を検証する
ことによって、ランプＮｏ．０又はランプＮｏ．１に関
する１組の校正値が設定される。アナログ時間は、次の
方程式、すなわち、 Ｈ＝高ランプ計算点 Ｌ＝低ランプ計算点 として、 Ｔ＝（ＡＤ 時間−Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）×１０００
Ｅ−１０ｓで計算される。
【０１７７】各ランプは０．１μｓ又は１００ｎｓを表
すので、倍率計数１０００によって、上記の値は０．１
ｎｓ又は１００ｎｓの単位に換算される。
すので、倍率計数１０００によって、上記の値は０．１
ｎｓ又は１００ｎｓの単位に換算される。
【０１７８】回路によって与えられるＴＯＦ情報に基づ
いて、締付け制御の決定が為されるので、回路のソフト
ウエアによって有効なデータのみが保証されるか、直列
インターフェイスを通して誤りメッセージ情報が伝達さ
れることが重要である。この目的のために、ソフトウエ
アによって、ＴＯＦ計算ルーチンが決定されるにつれて
生のＴＯＦデータの濾過と、平均化の両方が行われる。
いて、締付け制御の決定が為されるので、回路のソフト
ウエアによって有効なデータのみが保証されるか、直列
インターフェイスを通して誤りメッセージ情報が伝達さ
れることが重要である。この目的のために、ソフトウエ
アによって、ＴＯＦ計算ルーチンが決定されるにつれて
生のＴＯＦデータの濾過と、平均化の両方が行われる。
【０１７９】回路には、２、４、８、１６、３２、６４
、又は１２８のパルス・エコー時間計算の１つ又は平均
値に基づくＴＯＦ情報を伝送する能力が具えられている
。平均化アルゴリズムでパルス・エコー時間を用いられ
るようにする前に、これらのデータはソフトウエアで濾
過される。平均化周期を開始するに当たって、最初のパ
ルス・エコー時間が、平均値レジスタ中に含まれる平均
化されるべき数に対する基本値として取られる。平均値
レジスタによって指定される数が有効化されるまで継続
するパルス・エコー時間の各々が平均化アルゴリズムで
濾過されるか、若しくは、この値が４回を超える回数拒
絶されたならば、この過程は中止され、再開始される。
、又は１２８のパルス・エコー時間計算の１つ又は平均
値に基づくＴＯＦ情報を伝送する能力が具えられている
。平均化アルゴリズムでパルス・エコー時間を用いられ
るようにする前に、これらのデータはソフトウエアで濾
過される。平均化周期を開始するに当たって、最初のパ
ルス・エコー時間が、平均値レジスタ中に含まれる平均
化されるべき数に対する基本値として取られる。平均値
レジスタによって指定される数が有効化されるまで継続
するパルス・エコー時間の各々が平均化アルゴリズムで
濾過されるか、若しくは、この値が４回を超える回数拒
絶されたならば、この過程は中止され、再開始される。
【０１８０】エコー時間測定は、エコーのゼロ点通過に
基づいて行われる。２つの正方向、又は２つの負方向の
ゼロ点通過の間の時間は、約１００ｎｓである。締付け
の最中、継続する標本との間のパルス・エコー時間は増
加すると予測されるが、ゼロ点通過の間の時間程には達
しない。したがって、基本パルス・エコー時間と次のパ
ルス・エコー時間との間の時間差が１００ｎｓ若しくは
それよりも大きい程度であるならば、誤差が生じている
ものと推定され、この特定の測定値は排除される。受容
ウインドウは基本パルス・エコー時間に対して±５０ｎ
と定義される。基本パルス・エコー時間と比較して次の
パルス・エコー時間がこの受容ウインドウの外側にあれ
ば、「廃棄」ビットが設定される。
基づいて行われる。２つの正方向、又は２つの負方向の
ゼロ点通過の間の時間は、約１００ｎｓである。締付け
の最中、継続する標本との間のパルス・エコー時間は増
加すると予測されるが、ゼロ点通過の間の時間程には達
しない。したがって、基本パルス・エコー時間と次のパ
ルス・エコー時間との間の時間差が１００ｎｓ若しくは
それよりも大きい程度であるならば、誤差が生じている
ものと推定され、この特定の測定値は排除される。受容
ウインドウは基本パルス・エコー時間に対して±５０ｎ
と定義される。基本パルス・エコー時間と比較して次の
パルス・エコー時間がこの受容ウインドウの外側にあれ
ば、「廃棄」ビットが設定される。
【０１８１】濾過された後、パルス・エコー時間は平均
化ルーチンの主要部によって演算される。
化ルーチンの主要部によって演算される。
【０１８２】もし廃棄ビットが設定されていたならば、
廃棄計数器が進められる。廃棄計数器はＡＶＧ／４と比
較される。廃棄計数器がＡＶＧ／４よりも大きいか、も
しくは、等しければ、現状の平均化周期は放棄され、新
しい周期が開始される。この手順によって、基本パルス
・エコー時間が不良測定値である可能性に対して防御さ
れる。もし現状のパルス・エコー標本が廃棄されなけれ
ば、この標本は記憶されている動作中の合計に加えられ
る。またもう１つのルーチンによって、基本時間からの
絶対変位が決定され、この数が動作中の変位合計に加え
られる。動作中の合計に加えられる標本の数がここで点
検される。この数がＡＶＧよりも小さければ、ルーチン
は次のパルス・エコーのシーケンスを待って励起される
。有効な標本の平均数（ＡＶＧ）が積算された時、平均
変位及び平均ＴＯＦが、この積算値をＡＶＧで除するこ
とによって計算される。もし平均変位が限界よりも大き
ければ、ルーチンが新しい有効な平均ＴＯＦを記憶する
ように励起される。新しい有効ＴＯＦビットが設定され
、「中止」ビットが消去され、「新しい基準」ビットが
が設定され、総ての積算レジスタ消去されて次の平均化
周期に用意する。
廃棄計数器が進められる。廃棄計数器はＡＶＧ／４と比
較される。廃棄計数器がＡＶＧ／４よりも大きいか、も
しくは、等しければ、現状の平均化周期は放棄され、新
しい周期が開始される。この手順によって、基本パルス
・エコー時間が不良測定値である可能性に対して防御さ
れる。もし現状のパルス・エコー標本が廃棄されなけれ
ば、この標本は記憶されている動作中の合計に加えられ
る。またもう１つのルーチンによって、基本時間からの
絶対変位が決定され、この数が動作中の変位合計に加え
られる。動作中の合計に加えられる標本の数がここで点
検される。この数がＡＶＧよりも小さければ、ルーチン
は次のパルス・エコーのシーケンスを待って励起される
。有効な標本の平均数（ＡＶＧ）が積算された時、平均
変位及び平均ＴＯＦが、この積算値をＡＶＧで除するこ
とによって計算される。もし平均変位が限界よりも大き
ければ、ルーチンが新しい有効な平均ＴＯＦを記憶する
ように励起される。新しい有効ＴＯＦビットが設定され
、「中止」ビットが消去され、「新しい基準」ビットが
が設定され、総ての積算レジスタ消去されて次の平均化
周期に用意する。
【０１８３】反位相重畳ランプ信号が１０ＭＨｚクロッ
クに共鳴して発生される。これらのランプによって、ク
ロックの過渡期間の１００ｎｓに時間が分解される。ク
ロック縁でのランプのレベルを測定することによって、
ランプの勾配が決定される。これらの点は、ランプ校正
（ｃａｌｃ．）点と呼ばれる。各ランプに関して高ｃａ
ｌｃ．及び低ｃａｌｃ．の４つの校正点がある。これら
は、ＨＯ、ＬＯ、Ｈ１、及びＬ１として参照される。エ
コーを受信すると、これらのランプは停止される。これ
らのｃａｌｃ．点と組み合わされるランプの高さによっ
て、マイクロコンピュータ式制御装置のアナログ・ディ
ジタル変換器でクロック縁間の時間が分解されるように
する。これらの校正点は、あらゆるＴＯＦ計算を演じる
前に測定されなければならない。ランプ発生用のハード
ウエアでは精密部品ではなく標準部品が用いられるので
、周囲温度の変化又は回路の温度上昇によって生じるラ
ンプ勾配の変化に対して保護するために校正点は周期的
に再計算されなければならない。ランプ再計算は直列命
令によって要求に応じてできる。
クに共鳴して発生される。これらのランプによって、ク
ロックの過渡期間の１００ｎｓに時間が分解される。ク
ロック縁でのランプのレベルを測定することによって、
ランプの勾配が決定される。これらの点は、ランプ校正
（ｃａｌｃ．）点と呼ばれる。各ランプに関して高ｃａ
ｌｃ．及び低ｃａｌｃ．の４つの校正点がある。これら
は、ＨＯ、ＬＯ、Ｈ１、及びＬ１として参照される。エ
コーを受信すると、これらのランプは停止される。これ
らのｃａｌｃ．点と組み合わされるランプの高さによっ
て、マイクロコンピュータ式制御装置のアナログ・ディ
ジタル変換器でクロック縁間の時間が分解されるように
する。これらの校正点は、あらゆるＴＯＦ計算を演じる
前に測定されなければならない。ランプ発生用のハード
ウエアでは精密部品ではなく標準部品が用いられるので
、周囲温度の変化又は回路の温度上昇によって生じるラ
ンプ勾配の変化に対して保護するために校正点は周期的
に再計算されなければならない。ランプ再計算は直列命
令によって要求に応じてできる。
【０１８４】校正点でランプを停止させるためのハード
ウエアが用意されているが、このハードウエアを駆動す
る入出力信号がソフトウエアによって発生されなければ
ならない。各ランプ上で測定される点が２点あるので、
校正は２段階で行われる。最初にＨＯ及びＬＯ、次にＨ
１及びＬ１が測定される。各段階において、ルーチンに
よって、ランプを開始させる適切な命令が負荷され、校
正点の特定の組が選択され、ランプが停止され、割込み
が発生され、アナログ値が記録される。
ウエアが用意されているが、このハードウエアを駆動す
る入出力信号がソフトウエアによって発生されなければ
ならない。各ランプ上で測定される点が２点あるので、
校正は２段階で行われる。最初にＨＯ及びＬＯ、次にＨ
１及びＬ１が測定される。各段階において、ルーチンに
よって、ランプを開始させる適切な命令が負荷され、校
正点の特定の組が選択され、ランプが停止され、割込み
が発生され、アナログ値が記録される。
【０１８５】ルーチンによって、上記の測定が６４回実
行され、合計が積算されて平均校正値を得るために６４
で除され、結果が記憶される。
行され、合計が積算されて平均校正値を得るために６４
で除され、結果が記憶される。
【０１８６】本発明の装置との交信は直列インタフェイ
スを経由する。マイクロコンピュータ式制御装置には、
１０ＭＨｚの水晶を用いて４８００ｂｐｓから３０７２
００ｂｐｓの通信速度で動作できる直列ポートが具えら
れている。特別な機能レジスタの書込み及び読出しによ
って、この直列ポートでデータの書込み及び読出しがさ
れる。バイトを受信するか、若しくはバイトの伝送が完
了すると、割込みが発生される。これらの割込みを用い
て、処理負荷を最小にする直列取扱ルーチンを書くこと
ができる。
スを経由する。マイクロコンピュータ式制御装置には、
１０ＭＨｚの水晶を用いて４８００ｂｐｓから３０７２
００ｂｐｓの通信速度で動作できる直列ポートが具えら
れている。特別な機能レジスタの書込み及び読出しによ
って、この直列ポートでデータの書込み及び読出しがさ
れる。バイトを受信するか、若しくはバイトの伝送が完
了すると、割込みが発生される。これらの割込みを用い
て、処理負荷を最小にする直列取扱ルーチンを書くこと
ができる。
【０１８７】この直列取扱ルーチンは、直列処理ルーチ
ンの最前部にある。これは、バイトを受け取って受信バ
ッファ中に配置し、多重バイト・メッセージが伝送の最
後に達するまで指示の下に多重バイト・メッセージを伝
送バッファから伝送するルーチンである。
ンの最前部にある。これは、バイトを受け取って受信バ
ッファ中に配置し、多重バイト・メッセージが伝送の最
後に達するまで指示の下に多重バイト・メッセージを伝
送バッファから伝送するルーチンである。
【０１８８】入力に当たって、割込みビットが点検され
る。これが終了されたならば、フレーム及びオーバーラ
ン誤りビットが点検される。もし誤りがなければ、その
バイトは受信バッファ中に次の位置に記憶され、バッフ
ァ指示器が進められる。受信バッファ指示器によって、
バッファ・メモリ空間中の次の自由位置が指示される。 この指示器値はバッファ終末アドレスと比較され、もし
等しければ、このバッファの開始点のアドレスと共にバ
ッファ指示器が負荷される。もし受信誤りが検出された
ならば、「再伝送」メッセージが送られる。
る。これが終了されたならば、フレーム及びオーバーラ
ン誤りビットが点検される。もし誤りがなければ、その
バイトは受信バッファ中に次の位置に記憶され、バッフ
ァ指示器が進められる。受信バッファ指示器によって、
バッファ・メモリ空間中の次の自由位置が指示される。 この指示器値はバッファ終末アドレスと比較され、もし
等しければ、このバッファの開始点のアドレスと共にバ
ッファ指示器が負荷される。もし受信誤りが検出された
ならば、「再伝送」メッセージが送られる。
【０１８９】主プログラム循環中のサブルーチンによっ
て、直列処理が必要かどうかが点検される。電源入り・
再設定に関する２バイトの伝送を除いて、外部周辺機器
に対するこの回路からの交信は総て、これらの周辺機器
からの要求に応じて行われる。この種の要求は１バイト
又は２バイトのメッセージの形式で、バッファ伝送中に
記憶されている。
て、直列処理が必要かどうかが点検される。電源入り・
再設定に関する２バイトの伝送を除いて、外部周辺機器
に対するこの回路からの交信は総て、これらの周辺機器
からの要求に応じて行われる。この種の要求は１バイト
又は２バイトのメッセージの形式で、バッファ伝送中に
記憶されている。
【０１９０】
【表１】
【０１９１】上述の本発明及びその範囲についての変更
は可能である。したがって、上で開示した実施例は、本
発明を説明するもので、本発明を制限するものではない
と解釈されるべきである。
は可能である。したがって、上で開示した実施例は、本
発明を説明するもので、本発明を制限するものではない
と解釈されるべきである。
同一の要素に対して同一の参照番号を用いる以下の添付
図面と共に本発明の以下の詳細な記述を読むことによっ
て、本発明の特徴、動作、及び利点を容易に理解できよ
う。
図面と共に本発明の以下の詳細な記述を読むことによっ
て、本発明の特徴、動作、及び利点を容易に理解できよ
う。
【図１】本発明の駆動・感知回路の概略回路図である。
【図２】図１のプログラマブル・マイクロコンピュータ
式制御装置に対する初期化及び主プログラムに関する流
れ図である。
式制御装置に対する初期化及び主プログラムに関する流
れ図である。
【図３】本発明の駆動・感知回路の動作の正規モードに
関するパルスの時間関係、及びインターリーブ・モード
の動作に関するパルスの時間関係を示す。
関するパルスの時間関係、及びインターリーブ・モード
の動作に関するパルスの時間関係を示す。
【図４】５ＭＨｚ及び１０ＭＨｚの基準信号、及びエコ
ー・ウインドウを決定するためのアナログ補間に用いら
れる反相ランプ信号に関する典型的なパルスの時間関係
を示す。
ー・ウインドウを決定するためのアナログ補間に用いら
れる反相ランプ信号に関する典型的なパルスの時間関係
を示す。
【図５】本発明の駆動・感知回路でプログラムの指示の
下に実行されるアナログ時間補間のための反相ランプ信
号に関する校正タイミングの関係を示す。
下に実行されるアナログ時間補間のための反相ランプ信
号に関する校正タイミングの関係を示す。
【図６】本発明の駆動・感知回路でプログラムの指示の
下に実行されるランプのアナログ時間補間に関する誤り
の源の関係を示す。
下に実行されるランプのアナログ時間補間に関する誤り
の源の関係を示す。
【図７】しきい値及びゼロ点交差に関するエコー検出回
路の回路起動信号の時間関係を示す。
路の回路起動信号の時間関係を示す。
【図８】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロコ
ンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・サ
ブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
ンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・サ
ブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図９】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロコ
ンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・サ
ブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
ンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・サ
ブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１０】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロ
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１１】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロ
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１２】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロ
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１３】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロ
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１４】図１及び図１５のプログラマブル・マイクロ
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
コンピュータ式制御装置に埋め込まれるソフトウエア・
サブルーチンに関するプログラムの流れ図である。
【図１５】図１の概略回路図に関する詳細な実際の回路
を示す。
を示す。
【図１６】図１の概略回路図に関する詳細な実際の回路
を示す。
を示す。
【図１７】図１の概略回路図に関する詳細な実際の回路
を示す。
を示す。
【図１８】図１の概略回路図に関する詳細な実際の回路
を示す。
を示す。
１０ 初期化及び主ソフトウエア・プログラム１１
ＲＳ４２２インターフェイス・ポート１５ 中央演
算装置（ＣＰＵ） １７ 汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ）２１ ＲＯ
Ｍ ２３ プログラマブル等速呼出記憶装置（ＲＡＭ）２
５ １０ＭＨｚ発振器 ２７ パルス幅変調回路 ２９ ディジタル計数器 ３１ アナログ・ディジタル変換器 ３３ プログラマブル入出力回路 ３５ 切替え制御信号 ３７ 高電圧発生器 ３９ 状況表示回線 ４１ パルス駆動回路 ４３ 制御信号 ４５ 電気接続回線 ４７ 超音波トランスデューサ ４９ とめ具 ５１ 同調パルス増幅器 ５３ エコー検出回路 ５５ 並列接続 ５７ 第１の出力 ５９ ランプ発生回路 ６３ ディジタル・タイミング回路 ６５ アナログ・ディジタル・タイミング回路６７
第１のランプ信号 ６９ 第２のランプ信号 ７１ 双方向接続 ７３ 双方向接続 ７７ 復帰シーケンス ８３ ランプ構成ルーチン １１９ 反復モード １２１ インターリーブ・モード動作１２３ 第１
の信号源・駆動パルス １２５ 第１のエコー １２９ 第２の信号源・駆動パルス １３１ 走行時間 １３１′ 走行時間Ｔ １３３ 受容ウインドウ １３５ 第１のエコー １３７ 第１の信号源・駆動パルス １３８ エコー １３９ 第１のエコー １４２ エコー １４３ 第２の信号源・駆動パルス １４５ エコー １４７ 第３の信号源・駆動パルス １４９ 第５のエコー １５１ 第３のエコー １５３ 第１のエコー １５５ 第２のエコー １５７ 第４の信号源・駆動パルス ３１３ １０ＭＨｚのクロック・パルス３１５ ラ
ンプ ３１７ タイマ停止信号 ３４５ ８７Ｃ１９６型ＬＳＩチップ３４７ 復帰
回路 ３４９ スイッチ ３５１ インバータ増幅器 ３５３ インバータ増幅器 ３５９ タイマ消去接続 ３６１ パルス幅変調接続 ３６３ 高電圧信号回路接続 ３６５ 電源接続 ３６７ エコー検出しきい値バイト接続３６９ パ
ルス・トリガ信号 ３７１ インバータ増幅器 ３７３ バス ３７５ レジスタ・バンク ３７７ ディジタル計数器回路 ３７９ ＡＮＤゲート ３８１ 出力 ３８３ ＪＫ型フリップ・フロップ ３８５ ディジタル・アナログ変換器回路３８７
第１の比較器回路 ３８９ 基準比較器回路 ３９１ 入力ゲート ３９３ 入力ゲート ３９５ ＡＮＤゲート ４０１ ＯＲゲート ４０３ タイマ開始信号 ４０５ ＡＮＤゲート ４０７ パルス・エコー起動信号 ４０９ 抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路４１３
パルス駆動回路 ４１５ フィールド効果型トランジスタ・スイッチ回
路４１７ 高電圧電源 ４１９ 信号源・駆動パルス ４２１ 濾過器及びダイオード回路 ４２３ エコー ４２５ 抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路４２７
同調増幅器回路 ４２９ 第２の増幅器回路 ４３１ 出力信号 ４３３ 校正Ｑ０停止選択信号 ４３５ タイマ消去信号 ４３７ 入力信号 ４３９ 校正モード停止起動信号 ４４１ 外部クロック信号 ４４３ ＡＮＤゲート ４４５ ５ＭＨｚ及び最下位のビット（ＬＳＢ）計数
器４４７ ＡＮＤゲート ４４９ インバータ増幅器 ４５１ ＯＲ回路 ４５３ １０ＭＨｚクロック信号 ４５５ ＡＮＤゲート ４５９ ＯＲゲート ４６１ 遅延回路 ４６３ ３入力ＡＮＤゲート ４６５ 復帰パルス ４６７ ３入力ＡＮＤゲート ４７３ ＪＫ型フリップ・フロップ ４７５ ＡＮＤゲート ４７７ 逆極性タイマ起動信号 ４７９ インバータ増幅器 ４８３ 復帰パルス ４８５ トランジスタ・スイッチ回路４８７ のこ
ぎり波発生器 ４８７ａ のこぎり波発生器 ４８９ 第１のランプ発生器脚 ４９１ パルス幅変調入力信号 ４９３ 高電圧出力信号 ４９５ 演算増幅器 ４９７ トランジスタ・スイッチ回路４９９ 誘導
子 ５０５ 電源回路 ５０７ ５Ｖの制御電圧 ５０９ ５Ｖの基準電圧 ５１１ ８Ｖの基準電圧 ５１３ 外部から供給される電圧 ５１５ 計数増幅器 ５１７ 計数回路 ５１７ａ 計数回路 ５１７ｂ 計数回路
ＲＳ４２２インターフェイス・ポート１５ 中央演
算装置（ＣＰＵ） １７ 汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ）２１ ＲＯ
Ｍ ２３ プログラマブル等速呼出記憶装置（ＲＡＭ）２
５ １０ＭＨｚ発振器 ２７ パルス幅変調回路 ２９ ディジタル計数器 ３１ アナログ・ディジタル変換器 ３３ プログラマブル入出力回路 ３５ 切替え制御信号 ３７ 高電圧発生器 ３９ 状況表示回線 ４１ パルス駆動回路 ４３ 制御信号 ４５ 電気接続回線 ４７ 超音波トランスデューサ ４９ とめ具 ５１ 同調パルス増幅器 ５３ エコー検出回路 ５５ 並列接続 ５７ 第１の出力 ５９ ランプ発生回路 ６３ ディジタル・タイミング回路 ６５ アナログ・ディジタル・タイミング回路６７
第１のランプ信号 ６９ 第２のランプ信号 ７１ 双方向接続 ７３ 双方向接続 ７７ 復帰シーケンス ８３ ランプ構成ルーチン １１９ 反復モード １２１ インターリーブ・モード動作１２３ 第１
の信号源・駆動パルス １２５ 第１のエコー １２９ 第２の信号源・駆動パルス １３１ 走行時間 １３１′ 走行時間Ｔ １３３ 受容ウインドウ １３５ 第１のエコー １３７ 第１の信号源・駆動パルス １３８ エコー １３９ 第１のエコー １４２ エコー １４３ 第２の信号源・駆動パルス １４５ エコー １４７ 第３の信号源・駆動パルス １４９ 第５のエコー １５１ 第３のエコー １５３ 第１のエコー １５５ 第２のエコー １５７ 第４の信号源・駆動パルス ３１３ １０ＭＨｚのクロック・パルス３１５ ラ
ンプ ３１７ タイマ停止信号 ３４５ ８７Ｃ１９６型ＬＳＩチップ３４７ 復帰
回路 ３４９ スイッチ ３５１ インバータ増幅器 ３５３ インバータ増幅器 ３５９ タイマ消去接続 ３６１ パルス幅変調接続 ３６３ 高電圧信号回路接続 ３６５ 電源接続 ３６７ エコー検出しきい値バイト接続３６９ パ
ルス・トリガ信号 ３７１ インバータ増幅器 ３７３ バス ３７５ レジスタ・バンク ３７７ ディジタル計数器回路 ３７９ ＡＮＤゲート ３８１ 出力 ３８３ ＪＫ型フリップ・フロップ ３８５ ディジタル・アナログ変換器回路３８７
第１の比較器回路 ３８９ 基準比較器回路 ３９１ 入力ゲート ３９３ 入力ゲート ３９５ ＡＮＤゲート ４０１ ＯＲゲート ４０３ タイマ開始信号 ４０５ ＡＮＤゲート ４０７ パルス・エコー起動信号 ４０９ 抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路４１３
パルス駆動回路 ４１５ フィールド効果型トランジスタ・スイッチ回
路４１７ 高電圧電源 ４１９ 信号源・駆動パルス ４２１ 濾過器及びダイオード回路 ４２３ エコー ４２５ 抵抗器・キャパシタ・ダイオード回路４２７
同調増幅器回路 ４２９ 第２の増幅器回路 ４３１ 出力信号 ４３３ 校正Ｑ０停止選択信号 ４３５ タイマ消去信号 ４３７ 入力信号 ４３９ 校正モード停止起動信号 ４４１ 外部クロック信号 ４４３ ＡＮＤゲート ４４５ ５ＭＨｚ及び最下位のビット（ＬＳＢ）計数
器４４７ ＡＮＤゲート ４４９ インバータ増幅器 ４５１ ＯＲ回路 ４５３ １０ＭＨｚクロック信号 ４５５ ＡＮＤゲート ４５９ ＯＲゲート ４６１ 遅延回路 ４６３ ３入力ＡＮＤゲート ４６５ 復帰パルス ４６７ ３入力ＡＮＤゲート ４７３ ＪＫ型フリップ・フロップ ４７５ ＡＮＤゲート ４７７ 逆極性タイマ起動信号 ４７９ インバータ増幅器 ４８３ 復帰パルス ４８５ トランジスタ・スイッチ回路４８７ のこ
ぎり波発生器 ４８７ａ のこぎり波発生器 ４８９ 第１のランプ発生器脚 ４９１ パルス幅変調入力信号 ４９３ 高電圧出力信号 ４９５ 演算増幅器 ４９７ トランジスタ・スイッチ回路４９９ 誘導
子 ５０５ 電源回路 ５０７ ５Ｖの制御電圧 ５０９ ５Ｖの基準電圧 ５１１ ８Ｖの基準電圧 ５１３ 外部から供給される電圧 ５１５ 計数増幅器 ５１７ 計数回路 ５１７ａ 計数回路 ５１７ｂ 計数回路
Claims (50)
- 【請求項１】 負荷指示部材に接触する超音波トラン
スデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって、
計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する制
御装置回路と、該制御装置回路からの信号の制御の下に
高電圧駆動パルスを発生するための、該制御装置回路か
らの入力結合と該超音波トランスデューサへの出力結合
とを具える高電圧パルス駆動回路と、該超音波トランス
デューサに結合され、該超音波トランスデューサの共振
周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコー
信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増幅
器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トランス
デューサから受信される有効なパルス・エコー信号を検
出するためのエコー検出回路と、振幅を予定どおりに変
化できる高電圧パルスを該高電圧パルス駆動回路が発生
し、該エコー検出回路に結合される、エコー走行時間に
対する超音波パルスを測定するためのタイミング回路と
から成る、駆動・感知回路。 - 【請求項２】 前記超音波トランスデューサの個別の
動作特性に従って、前記高電圧パルス駆動回路が予定ど
おりの振幅で前記エコーを発生すべく適正に設定される
、請求項１記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３】 前記高電圧供給回路への前記制御装置
回路制御信号がパルス幅変調信号である、請求項１記載
の駆動・感知回路。 - 【請求項４】 前記負荷指示部材が留め具である、請
求項１記載の駆動・感知回路。 - 【請求項５】 負荷指示部材に接触する超音波トラン
スデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって、
計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する制
御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超音
波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御装
置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発生
するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トランス
デューサに結合され、該超音波トランスデューサの共振
周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコー
信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増幅
器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トランス
デューサから受信される有効なパルス・エコー信号を検
出するためのエコー検出回路と、ディジタル計数と、ラ
ンプ信号の１つによって該ディジタル計数の周期の尺度
を常時与えるようにランプ信号の２つの出力を用いるア
ナログ補間とを含み、該エコー検出回路に結合される、
エコー走行時間に対する超音波パルスを測定するための
タイミング回路とから成る、駆動・感知回路。 - 【請求項６】 前記タイミング回路が、前記ランプ信
号の校正のために使用できる人為的な停止信号を発生す
べく動作する、請求項５記載の駆動・感知回路。 - 【請求項７】 前記人為的停止信号が時間的に精密な
周期で発生され、前記ランプ信号の校正が要求に応じて
行われる、請求項５記載の駆動・感知回路。 - 【請求項８】 前記負荷指示部材が留め具である、請
求項５記載の駆動・感知回路。 - 【請求項９】 負荷指示部材に接触する超音波トラン
スデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって、
計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する制
御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超音
波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御装
置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発生
するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トランス
デューサに結合され、該超音波トランスデューサの共振
周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコー
信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増幅
器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トランス
デューサから受信される有効なパルス・エコー信号を検
出するためのエコー検出回路と、該制御装置回路によっ
て、エコー検出ウインドウを形成するための最小及び最
大時間限界が確立され、該エコー検出ウインドウを時間
上で選択される位置に配置するために動作が制御され、
該エコー検出回路に結合される、エコー走行時間に対す
る超音波パルスを測定するためのタイミング回路とから
成る、駆動・感知回路。 - 【請求項１０】 前記エコー検出ウインドウ内で受信
されるエコー信号が、それぞれの駆動パルスに関連する
前記エコーの走行時間を制御装置によって計算する前記
制御装置回路に対する入力である、請求項９記載の駆動
・感知回路。 - 【請求項１１】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項９記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１２】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、エコー信号が予定の
設定値を超えた後の該エコー信号の零値通過により決定
される終末を有するエコー信号タイミング周期を該制御
装置回路によって確立し、該エコー検出回路に結合され
る、エコー走行時間に対する超音波パルスを測定するた
めのタイミング回路とから成る、駆動・感知回路。 - 【請求項１３】 前記エコー信号零値通過が、エコー
信号が予定の設定値を超えた後の最初の零値通過である
、請求項１２記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１４】 前記エコー検出回路によって、負方
向しきい値を超えた後の最初の正方向零値通過、又は正
方向しきい値を超えた後の最初の負方向零値通過を自動
的に検出する、請求項１３記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１５】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項１２記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１６】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、エコー信号を測定し
、誤差を最小にすべく選ばれるしきい値を自動的に確立
し、該エコー検出回路に結合される、エコー走行時間に
対する超音波パルスを測定するためのタイミング回路と
から成る、駆動・感知回路。 - 【請求項１７】 少なくとも２つのしきい値を持つ走
行時間測定値から成るしきい値最適化技法を用いて、信
号レベルの変動による誤差を最小にすべく、前記負荷指
示部材に接触する前記トランスデューサに対して前記エ
コー検出回路中で用いられる前記しきい値を自動的に選
択できる、請求項１６記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１８】 前記負荷指示部材が留め具であり、
前記制御装置回路によって対応する駆動パルスに関連す
る前記エコーの走行時間を計算し、走行時間値の変化を
次の走行時間の間に計算し、該留め具中の瞬時張力を決
定すべく該変化が記憶されているデータと比較する、請
求項１６記載の駆動・感知回路。 - 【請求項１９】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、走行時間を複数回測
定し、前の走行時間測定から決定される受容ウインドウ
から外れるデータを廃棄することから成る第１データ濾
過技法により、該制御装置回路によって無効な走行時間
値が廃棄され、該エコー検出回路に結合される、エコー
走行時間に対する超音波パルスを測定するためのタイミ
ング回路とから成る、駆動・感知回路。 - 【請求項２０】 前記受容ウインドウの幅が前記同調
増幅器からのエコー信号出力の波形の２周期よりも小さ
い、請求項１９記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２１】 予め設定された１００分比より多く
の前記走行時間値が廃棄されたならば、第１データ濾過
技法が中止される、請求項１９記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２２】 前記制御装置回路によって複数の前
記走行時間値の平均値が計算される、請求項２１記載の
駆動・感知回路。 - 【請求項２３】 前記走行時間値計算が少なくとも４
回の走行時間値を平均することによって行われる、請求
項２２記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２４】 分散値が前記複数の前記走行時間値
に対して計算される、請求項２２記載の駆動・感知回路
。 - 【請求項２５】 前記分散値が予め設定された値を超
えたならば、前記複数走行時間値平均値が廃棄される、
請求項２４記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２６】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項１９記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２７】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、該エコー検出回路に
より受信されるエコー信号が、制御装置によって対応す
る駆動パルスに関連して該エコーの走行時間値を計算す
る制御装置回路の入力であり、エコー信号対駆動パルス
の測定シーケンスが、（ａ）該高電圧パルス駆動回路か
ら発生される該高電圧駆動パルスの振幅を設定し、該エ
コー検出回路内でエコー検出しきい値を設定し、該エコ
ー検出回路内でエコー選択ウインドウを設定し、（ｂ）
該エコー検出回路に結合される選択されるエコー信号の
走行時間測定を行うことから成る、エコー走行時間に対
する超音波パルスを測定するためのタイミング回路とか
ら成る、駆動・感知回路。 - 【請求項２８】 前記エコー信号対駆動パルス測定シ
ーケンスが更に、回路走行時間を複数回測定し、前の走
行時間測定から決定される受容ウインドウから外れるデ
ータを廃棄することから成る第１データ濾過技法により
、前記制御装置回路が無効な走行時間測定値を廃棄する
ことから成る、請求項２７記載の駆動・感知回路。 - 【請求項２９】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項２７記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３０】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、駆動パルスからのエ
コーを測定のために該制御装置回路によって選択し、先
行する駆動パルスのエコーの間のそれぞれのエコーをイ
ンターリーブすべく次の駆動パルスを発生し、該エコー
検出回路に結合される、エコー走行時間に対する超音波
パルスを測定するためのタイミング回路とから成る、駆
動・感知回路。 - 【請求項３１】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項３０記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３２】 負荷指示部材に接触する超音波トラ
ンスデューサと共に使用できる駆動・感知回路であって
、計算能力と、データ記憶能力と、比較能力とを有する
制御装置回路と、該制御装置回路からの入力結合と該超
音波トランスデューサへの出力結合とを具える、該制御
装置回路からの信号の制御の下に高電圧駆動パルスを発
生するための高電圧パルス駆動回路と、該超音波トラン
スデューサに結合され、該超音波トランスデューサの共
振周波数に調整される、超音波駆動パルス信号及びエコ
ー信号を感知し増幅するための同調増幅器と、該同調増
幅器と該制御装置回路とに結合される、該超音波トラン
スデューサから受信される有効なパルス・エコー信号を
検出するためのエコー検出回路と、該駆動・感知回路が
更に、（ａ）第１の測定値を提供すべく、パルス駆動及
びエコー検出ウインドウの最初の１組を用いて第１の高
電圧駆動パルスから第１のエコーへとタイミングをとり
、（ｂ）第２の測定値を提供すべく、パルス駆動及びエ
コー検出のウインドウの第２の１組を用いて第２の高電
圧駆動パルスから第２エコーへとタイミングをとり、（
ｃ）該第２測定値から該第１測定値を差し引く装置から
成り、該エコー検出回路に結合される、エコー走行時間
に対する超音波パルスを測定するためのタイミング回路
とから成る、駆動・感知回路。 - 【請求項３３】 前記負荷指示部材が留め具である、
請求項３２記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３４】 留め具の長さに沿って超音波を通過
させ、反射波（エコー信号）を感知するために、接触す
る超音波トランスデューサを該留め具が有する、該留め
具中の超音波走行時間を決定するために使用可能な駆動
・感知電子回路であって、ソフトウエアで駆動されるマ
イクロプロセッサによる制御装置と、該マイクロプロセ
ッサに接続される記憶装置と、該制御装置からの接続に
よって受信されるパルス・トリガ信号で駆動パルス発生
回路が制御され、トランスデューサに接続され、トラン
スデューサにパルスを供給する、トランスデューサ駆動
パルスを発生するためのパルス発生回路と、同調増幅器
を経由して該パルス発生回路と該トランスデューサとに
接続され、該制御装置からのエコー検出起動信号と該制
御装置からのエコ−・トリガ・レベル信号とを有する、
該駆動パルスと該エコー信号を受信するための比較器回
路と、該比較器回路の出力と該制御装置からのパルス・
トリガ同期信号接続とに接続されるディジタル・タイマ
・ゲート回路と、該ディジタル・タイマ・ゲート回路の
出力に接続され、該制御装置に接続される出力を有する
計時器回路と該ディジタル・タイマ・ゲート回路に接続
され、該制御装置に接続される出力を有するアナログ時
間リゾルバとから成る駆動・感知電子回路。 - 【請求項３５】 前記計時器回路が前記制御装置に内
蔵され、該制御装置中の前記マイクロプロセッサに接続
される、請求項３４記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３６】 前記パルス発生回路が高電圧発生器
と該高電圧発生器に接続されるパルス駆動回路とを含み
、前記制御装置によって該高電圧発生器の出力電圧レベ
ルを調整できる、請求項３５記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３７】 前記制御装置からの前記パルス・ト
リガ信号が前記高電圧発生器に接続されるパルス幅変調
信号である、請求項３６記載の駆動・感知回路。 - 【請求項３８】 前記比較器回路が、前記パルス駆動
回路の出力と前記トランスデューサとに接続される同調
パルス増幅器と、該同調パルス増幅器の出力に接続され
るエコー検出回路とを含む、請求項３７記載の駆動・感
知回路。 - 【請求項３９】 前記エコー検出回路がエコー検出時
間ウインドウの設定とエコーしきい値設定とを有する、
請求項３８記載の駆動・感知回路。 - 【請求項４０】 前記エコー検出回路検出時間ウイン
ドウ設定とエコーしきい値設定とが前記制御装置からの
ソフトウエアによって確立される、請求項３９記載の駆
動・感知回路。 - 【請求項４１】 前記制御装置への前記アナログ時間
リゾルバ回路出力が第１ランプ接続及び第２ランプ接続
を含む、請求項４０記載の駆動・感知回路。 - 【請求項４２】 前記第１ランプ及び第２ランプ信号
が形状及び振幅について同等で、約１８０°逆相である
、請求項４１記載の駆動・感知回路。 - 【請求項４３】 前記高電圧パルスが、前記制御装置
内で動作する内蔵のソフトウエアの指示の下に予定の範
囲で変化する、請求項１記載の駆動・感知回路。 - 【請求項４４】 前記高電圧パルスが、ソフトウエア
の指示の下に前記制御装置によって、 （ａ）必要なエコーに対して前記エコー検出回路中のエ
コー検出ウインドウを設定し、 （ｂ）前記高電圧駆動回路を最大値に設定し、（ｃ）前
記エコー検出回路の検出しきい値及び平均レベルを約１
Ｖに設定し、 （ｄ）次のパルス・エコー周期を待ち、（ｅ）エコー又
は時間切れがないかを判定し、（ｆ）もし時間切れがあ
れば、動作に対して不良締め出しの信号を送り、 （ｇ）もしエコーがあれば、高電圧駆動回路の信号レベ
ルを再び下げ、 （ｈ）パルス・エコーの次の周期を待ち、（ｉ）もしエ
コーがあれば、高電圧駆動回路の信号レベルを再び下げ
、 （ｊ）もし時間切れがあれば、高電圧駆動回路の信号レ
ベルを再び上げ、 （ｋ）高電圧駆動回路の信号レベルを使用するために記
憶する 変化の動作を管理される、請求項４３記載の駆動・感知
回路。 - 【請求項４５】 前記ディジタル計数及びアナログ内
挿が、前記制御装置内で動作する内蔵のソフトウエアの
指示によって実行される、請求項５記載の駆動・感知回
路。 - 【請求項４６】 前記ソフトウエアの指示の下に前記
制御装置によって、 （ａ）Ａに等しいランプ・レベルを測定し、（ｂ）前記
タイミング回路のＬＳＢ極性を判定し、（ｃ）もし該Ｌ
ＳＢ極性が“０”であれば、Ｈ＝Ｈ０、Ｌ＝Ｌ０、及び
Ｈ−Ｌ＝Ｈ０−Ｌ０と設定し、（ｄ）もし該ＬＳＢ極性
が“１”であれば、Ｍ＝Ｈ１、Ｌ＝Ｌ１、及びＨ−Ｌ＝
Ｈ１−Ｌ１と設定し、（ｅ）アナログ時間“Ｔ”を１０
０ｎｓディジタル計数分解能の関数として、Ｔ＝（Ａ−
Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）で計算し、 （ｆ）１計数＝０．１ｎｓ、Ｔ（０．１ｎｓ）＝（Ａ−
Ｌ）／（Ｈ−Ｌ）×（１０００）となるように“Ｔ”を
概算し、 （ｇ）このアナログ時間を駆動・感知回路で使用するた
めに記憶する動作が管理される、請求項４５記載の駆動
・感知回路。 - 【請求項４７】 内蔵のソフトウエアの指示の下に前
記制御装置が前記しきい値の確立を管理すべく動作する
、請求項１６記載の駆動・感知回路。 - 【請求項４８】 前記ソフトウエアの指示の下に、（
ａ）必要なエコーに対してエコー検出ウインドウを設定
し、 （ｂ）低しきい値を約１Ｖに設定して、０計数器及び最
大計数器の値を確定し、 （ｃ）次のパルス・エコー周期を待ち、（ｄ）エコー走
行時間（Ｔ０Ｆ）を測定し、（ｅ）Ｔ０Ｆ及び現状のし
きい値を記憶して、該計数器を増進させ、 （ｆ）しきい値を増進させ、 （ｇ）該しきい値がもし最大値を超えたならば、最大値
から該しきい値を差し引いた値に、該最大値から計数器
の値を差し引いた値を加えて、この総数を２で割る値に
等しい、適正しきい値の計算を行い、 （ｈ）該しきい値がもし最大限界よりも低ければ、次の
パルス・エコー周期を待って、Ｔ０Ｆを測定し、（ｉ）
もし新しいＴ０Ｆが変化していなければ、該計数器を増
進させて、該しきい値増進ステップに進み、（ｊ）もし
新しいＴ０Ｆが変化していれば、該計数器値及び該しき
い値を記憶し、 （ｋ）もし該計数器値が最大値計数器に記憶されている
最大計数値よりも小さければ、該計数器を０にして、次
のパルス・エコー周期待ちステップに戻り、（ｌ）もし
該計数器値が該最大計数値よりも大きければ、該最大値
計数器中の最大計数値及び最大しきい値計数器中の関連
しきい値を記憶して、次のパルス・エコー周期待ちステ
ップに戻るステップが実行される、請求項４７記載の駆
動・感知回路。 - 【請求項４９】 前記制御装置が前記濾過技法の動作
を管理するソフトウエア指示を含む、請求項１９記載の
駆動・感知回路。 - 【請求項５０】 前記制御装置によって、駆動・感知
回路が、 （ａ）ＴＯＦが１組の最初の標本であるかどうかを判定
し、もしそうであれば、更なる標本を待ち、（ｂ）現状
のＴＯＦがパルス周期の５０ｎｓ以内であるかどうかを
判定し、もし５０ｎｓ以内でなければ、廃棄計数器を増
進させ、 （ｃ）廃棄の数が４に等しいか、若しくは４より大きい
かどうかを判定し、もし４に等しくも、４より大きくも
なければ、次のＴＯＦを待ち、 （ｄ）もし廃棄の数が４に等しいか、若しくは４より大
きければ、中止計数器を増進させ、現在の計数器の指示
を消去し、フラグを設定して新しい周期を始め、（ｅ）
もし現状のＴＯＦがパルス周期の５０ｎｓ以内であれば
、パルス周期からの絶対差を測定し、この測定値を差の
合計に加え、 （ｆ）現状のＴＯＦを差の合計に加え、標本の現状の数
が平均を取るのに必要な数に等しいかどうかを判定し、
（ｇ）もし標本の現状の数が少なければ、次の周期を待
ち、 （ｈ）もし標本の現状の数が平均を取るに足りる数であ
れば、標本の平均絶対偏差を計算し、 （ｉ）合計を標本の現状の数で除して、平均値に等しく
設定し、 （ｊ）もしこの偏差に関する平均値が予備設定値を超え
ているならば、中止計数器を増進させ、現在の計数器の
指示を消去し、フラグを設定して新しい周期を始め、（
ｋ）もしこの偏差に関する平均値が予備設定値を超えて
いなければ、この新しいＴＯＦを記憶し、有効ＴＯＦを
指示するフラグを設定して、新しい周期に関するフラグ
を設定するステップを実行すべく管理される、請求項４
９記載の駆動・感知回路。
Applications Claiming Priority (4)
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| US7/575,469 | 1990-08-30 |
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