JPH04501770A - コーティング感応物質条件監視システム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 コーティング感応物質条件監視システム本願は１９８６年３月１３日出願の米国 出願第８３９７９４号（既放棄）の継続出願である１９８７年１０月２３日出願 の米国出願第１１３３５８号の一部継続出願である。

光■■宜景 主班■豆団 本発明は物質の条件を監視するシステムに関する。特に、本発明は複数の物質条 件に応答する条件監視システムに関する。さらに、本発明は条件感応装置上にコ ーティングを残すことができる物質の監視に用いることができる条件監視システ ムに関する。さらにまた、本発明は条件感応装置がコーティングされる程度に関 する出力を提供する条件監視システムに関する。

皿来狡血立隨団 監視位置に物質があるか否かのような物質条件に感応するシステムは多く知られ ている。このようなシステムはハイレベル警報を含むレベルスイッチのようなレ ベル制御としてよく用いられる。ハイレベル警報のよく知られた監視技術の１つ は容器内の測定電極を含む物質感応センサの位置決め及び基準電圧たとえば接地 された容器壁に対する電極の電気的性特表千４−５０１７７０　（３） 質の監視も含む。このような監視は通常電極間のアドミッタンスの導電性及び／ または感受性の部分についてであり、また、無線周波数ブリッジ回路もしくは他 のアドミッタンス感応回路において行うことができる。このような監視は、物質 レベルが増大して測定電極を覆ったときに、空容器の値に対して電極間のアドミ ッタンスの増大を検出することを原理とする。

しかしながら、このようなアドミッタンス感応システムは、物質のコーティング によってセンサに現われるアドミッタンスがセンサが完全に覆われたときに現わ れるアドミッタンスと実質的に同一な値であることから、ハイレベルの誤指示を 発生し易いということが長らく認識されていた。この効果を小さくするために、 容量をもたせてセンサのコーティングを実質的に無視するシステムが案出されて いる。このようなシステムは米国特許第３７０６９８０号に開示され、測定電極 と基準電極との間に°゛ガード　（あるいは“シールド”）電極を設け、このガ ードは実質的に測定電極の電位で駆動され、センサに沿う洩れ表面電流を減少さ せる。しかしながら、このようなシステムでもなお誤ハイレベル指示がある。す なわち、コーティング厚さが十分増大すると、ガードはその条件を真のハイレベ ル条件から識別できる程度には十分でないからである。これはアドミッタンス応 動システムの本質的な属性である。

他の多くシステムは２状態システムである。つまり、これらの出力はハイもしく はローレベル、開開リレーコンタクト、ランプがオン、オフ、あるいはセンサ近 傍の物質の有無、すなわち、ハイ物質レベルもしくはロー物質レベル条件に対応 し示す類似の２レベル出力である。実際に、第３の条件の範囲であるコーティン グされたセンサは２つの利用できる出力状態の１つに設計もしくは適当に割当て る。代表的には、十分に大きな厚さ、コンダクタンスもしくはサセスプタンスは 、充満容器としての同一出力状態を示す。このシステムははある程度のコーテイ ング量を無視できるように設計できるが、常にあるコーティング条件では誤動作 する。

上述の従来のシステムはある応用において、特に、コーティングが堆積でき、つ まり、時間の経過と共に成長できる場合には、決定的な欠点を示すことができる 。しかしながら、未知の時間に偶然にも、このシステムはコーティング厚さが許 容値を超えたときに誤ハイレベル出力を与える。この応用は飛行機のトイレ汚物 保持タンクの監視である。飛行機においては、汚物監視システムの出力はトイレ ドアをロックしてもはや使用させないために用いる。誤ハイアラームは不必要に 乗客が長い飛行での不快を招く。他の応用は、不便、高費用、もしくはコーティ ングによる誤ローレベル信号による危険がある。

条件監視システムが容器の内部の部材上特にセンサ上におけるコーティングの程 度を決定することが、コーティングの存在において望しくなされるレベルもしく は測定に干渉する前にコーティングを清浄するために、特に望まれる。しかしな がら、従来の２値出力アドミツタンス応答システムはそれができない。これは、 センサに現われるアドミッタンスはセンサ近傍の物質の条件と共に物質の電気的 性質の関数だからである。物質の電気的性質は、応用間において、または一応用 においても時間経過と共に、あるいは容器内の各場所において、非常に広く、ま た、未知の方法で変化するので、コーティングされたセンサと真のハイレベルセ ンサ条件とを明瞭に識別できるアドミッタンス応動システムを案出することは原 則的に不可能である。ここで用いられているアドミッタンス応動システムは監視 物質がセンサ電極に対して現われたアドミッタンスに応動するものの１つである 。

複数の離散的な条件点における物質の状態（例えば、物質のレベル、近接、等） を監視する装置は既に知られている。

これらの装置は一般に２つのカテゴリに分けられる。

第１のカテゴリの装置は、一般に高さのような研究されるべき物質条件に関係す る測定可能な可変キャパシタンスやアドミッタンスの如きものを、測定変数に関 係したアナログ値に変換することにより動作する。しかる後、アナログ値は複数 の離散的な信号と比較されるか、又は複数の離散値と比較されるデジタル信号に 変換される。発明者に周知の第１のカテゴリの多重無監視装置において、高周波 アドミッタンス測定は複数の電流検知設定点リレーに送られるアナログ信号に変 換される。この装置の大きな問題は、増幅や変換や比較のような測定変数上の動 作の各段階が、誤った効果を導く電位を有することである。組み合わさると、十 分にこれらの効果は比較段階にて誤った出力を発生する。誤った効果の発生を防 止するためには、比較的高価で高品質でかつ非常に公差の厳しい回路要素を使用 する必要がある。

第２の形式の装置はブリッジを合体する。このブリッジは研究されるべき物質条 件に対応する測定変数と基準変数を比較する。ブリッジの出力はその後に有用な 信号を提供するように処理される。この装置の第１の装置以上の利点は、処理回 路からの誤った効果の導入が制限されることであり、これはブリッジ比較でのク リティカルな段階が増幅及び引き続く信号処理段階以前に発生するからである。

ブリッジを含む周知の多重設定点監視装置は一般に信号点にて平衡し、その他の 点では不平衡となり動作する。平衡点は有用な設定点であり又そうでないことも ある。

上記の両方のカテゴリの全ての周知な多重設定点装置における問題として、電位 的な干渉信号が、物質が測定されるところか又は結果的に測定された信号が処理 されるところに存在することである。装置を誤って読み取ることを防止するため に、測定信号をこれらの干渉信号からガードすることが必要である。単一の値で の信号をガードするよりも広範囲の値をとる信号をガードすることは著しく困難 である。この特別な相違は重要であり、より高価で干渉信号が存在するアナログ 監視装置を止めて比較的低価格の単一点監視装置を可能にしている。このような 信号は、例えば、高周波アドミッタンス型物質レベル装置において検出素子上の 物質の残余コーティングにより発生される。

単一の設定点ブリッジ装置は適切には検査される点の付近で平衡される。単一の 設定点ガード装置では、ブリッジの基準電位は一般的にはブリッジが平衡してい るときに検知素子電圧と同じ電圧の低インピーダンス源をもたらす。このことは 検知素子をシールドしているガード電極に対して、ガード電圧を提供するために 効果的に使用されるべき基準電位を許容している。不具合なことに、ブリッジが 平衡していないと、検知電極における電圧は基準電位から離れる。このことは、 基準電位に結合しているガード電極への効果が減少する。

他のいくつかの単−設定点の物質条件監視装置は知られており、それらは較正の ための複数の一連の基準信号の発生を可能にしている。例えば、スターンの米国 特許第４，４８５．６７３号には単−設定点２線レベル測定装置が開示されてお り、これは各々が容量性のバランスブリッジを含む一対のアドミッタンス感度セ ンサを利用している。一対の設定点較正装置では多種多様の容量が使用されてい る。容量は設定点較正のために提供される２つのブリッジネットワークの各々に 選択的に結合されている。装置はその後に固定基準容量とともに動・作する。米 国特許第４．５５５，９４１号では、容量が自動的にＬＣと共振回路との間で切 り換わる自動較正回路を有する物質レベル検出装置を開示している。これらの両 方の装置は現状の形態では多重設定点動作には適さない。各々は監視動作中にて 基準設定点を変化させる手段を有しない。又、各々は監視動作中において基準設 定点での変化に適合するフィードバックループが無い。

マチソンの米国特許第４，０６３，４４７号には、ブリッジネットワークを有す る監視装置を開示しており、このブリッネットワークでは基準電流源が装置のド リフトを補償するために自動的に調整される。これは又、所定の形態での多重設 定点動作に適さない。

米国特許第４．３８３，４４４号には、第１のカテゴリの容量レベル検出装置を 開示しており、これでは測定容量が処理されかつ基準容量と比較される。マイク ロプロセッサが自動較正の装置の一部として提供される。この装置が多重設定点 動作にとって有用なのかその動作が可能なのかについて示唆又は教示がない。第 １のカテゴリ型装置では、測定及び信号処理中にて誤った効果を容認してしまう 。

最後に、調整可能な差動設定点監視装置が知られている。

この装置は一般に水溜その他を監視するためのものである。

ブリッジは、アドミッタンスに依存する変数及び物質を展開する＄５質条件応答 センサとともに提供される。−次容量は基準アドミタンスをもたらす。ブリッジ 出力がセンサからのアドミッタンスに関連した低い物質の結果として切り換わる ときに、水溜の中の物質が第１のレベル以下に落ちるときに発生し、第２の容量 は基準アドミッタンスを上昇されるための第１の容量に結合する。ブリッジ出力 は物質が第１を越えて第２のレベルに上昇するまで切り換わらない。このような 装置の単一出力信号は、２つの基準容量のいずれに関しても特定の設定点に対し て不明確である。

〔発明の目的および概要〕

本発明の全体的な目的は、自動的に、多重設定点動作が行える物質状態監視シス テムを提供することにある。

本発明の更に特定の目的は、監視装置の上にコーティングの蓄積があっても、監 視条件に信顛性良く反応することができる状態監視システムを提供することにあ る。

本発明の他の目的は、監視される物質の電気的な特性、そして特に、広い範囲の 物質の電気特性と、実質的に無関係に反応することができる、そのような状態監 視システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、コーティングの厚さに関係する情報を含む出力を与えるよ うな状態監視システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、コーティング厚情報と、他の監視条件に関係する情報が、 別々に、または１つの通信チャネルの中に一緒になって出力されるような状態監 視システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、監視条件各個の正確さが、その地金ての監視条件によって 影響を受けないような状態監視システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、カバーされたセンサに対応する条件を自動的に作り出すこ とによって、自動的にテストされるような状態監視システムを提供することにあ る。

前述のような目的に応じて、本発明のシステムは、物質反応センサ、センサ出力 を基準値と比較するためのブリッジ手段またはブリッジのような手段、センサと 予め定められたブリッジ条件において状態を変更するブリッジに応答するパイレ ベル出力を発生する基準に結合された検出手段、および、予め定められたブリッ ジ条件が発生するときに、物質条件を変更するために、自動的および反復的にブ リッジ手段のパラメータを変更する手段とを含む。検出器に結合された出力手段 は、通常、しかしながら常にではなく、他のシステムと本発明のシステムとのイ ンタフェースをとるために要求される、または望まれる特性を備えた出力信号を 与えるように要求される。

望ましい実施例では、ブリッジ手段は高周波アドミッタンスブリッジである。本 発明の望ましい実施例では、ブリッジパラメータを変更する手段は、制御された 可変アドミッタンスであり、予め定められた連続するアドミッタンスで、１個の アドミッタンスは物質条件の興味ある設定点の各個に対応するようなものを仮定 するように制御されている。

本発明の更に別の目的は、監視されている設定点の数に関係ない同一の１個の値 において興味ある合成信号を出力するような状態監視システムを提供することに ある。

本発明の更に別の目的は、物質監視センサに対して効果的なガード電圧レベルを 自動的に与えるような多点設定点システムを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、監視動作中に複数の点の各個において平衡状態となる ブリッジを使用するような状態監視システムを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、多重設定点のいずれか１個またはそれ以上において、 システムに対して不安定になることがない状態監視システムを提供することにあ る。

本発明の第１の実施例において、これらの目的および他の目的はシステムの中で 、高さ、距離等のように予め定められた物質の条件を監視することによって成し 遂げられ、この物質は、ブリッジ網と、監視される物質の状態に関係する可変の アドミッタンスを明らかにすると共にブリッジ網の可変側にある２つのアームの 内の１つに結合するアドミッタンス検出手段、および、規則正しく繰り返される 異なる、所定の効果的なアドミッタンスの連続を、システムの動作中に自動的に 発生させると共に、前述のブリッジ網の可変側の残ったアームに結合された連続 アドミッタンス発生器から構成される。

従来の方法で付勢されると、ブリッジ網は、ブリッジに結合された特定のアドミ ッタンスのためのブリッジの不均衡状態を示す信号を発生する 本発明の第１の実施例の重要な見地によれば、このシステムは継続的に既に定め られた重要な物質の状態の各個に対して１つずつの、多数のブリッジ状態の信号 を出力する。

本発明の第１の実施例の別の重要な形態によれば、シーケンシャル・アドミタン ス発生器は、複数のアドミタンス素子と酸アドミタンス素子の各個をブリッジで 選択的に結合する手段とから形成されている。さらに本発明のこの形態によれば 、そのアドミタンス素子をブリッジで順次結合するための制御システムが設けら れている。その制御手段は、クロックと該クロックに応答するシーケンサを含む 。そしてシーケンサは、そのクロックによって駆動されるアドレス発生器と、発 生されたアドレス信号を解読するためのデコーディング手段を有している。

さらに本発明の一実施例によれば、各特定の設定値に固有のシステム・フィード バックには、発生された物質のアドミタンスと一連の基準アドミタンス値の各個 との間の差を指示する信号を発生するモニタ回路と、該モニタ回路の信号を受信 し、その一連の基準アドミタンス値の各アドミタンス個毎にそのモニタ回路信号 の対応する特性を記憶する記憶装置とが設けられている。特に、本発明のこの実 施例によれば、制御回路がその記憶装置に結合して設けられ、モニタ回路に伝達 されるべきフィードバック信号を発生する。このフィードバック信号は、モニタ 回路で用いられている特定の基準アドミタンスが最も最近に発生された時に記憶 された対応する特性に応じた特性を有している。さらに本発明のこの形態によれ ば、その制御回路は、異なる基準アドミタンス値が発生される前に特定の基準ア ドミタンスに対するモニタ回路信号の対応する特性が再び記憶されることを監視 している。上述の本発明の好適な実施例において、出力信号は２値レベル（すな わち２つのとり得るレヘルの１つである）であり、発生された異なる基準アドミ タンスの各個に対してモニタ回路信号の２値レベル値を記憶するためにラッチが 設けられている。

このラッチはさらに、その２値レベルのフィードバック信号源を備えている。

本発明の第１の実施例の別の重要な形態は、状態監視システムにおいて基準アド ミタンス値を順次発生するための制御を行う回路である。その回路は、順次発生 されるべき複数の基準アドミタンス値の各個を識別する一連の識別子を発生する アドレス発生器と、その一連の識別子を受けてシーケンシャル・アドミタンス発 生器を制御するデコーダ回路とを有している。このシーケンシャル・アドミタン ス発生器は、モニタ回路において複数の基準アドミタンス値を特定の順序で実際 に発生する。本発明の重要な点は、アドレス発生器もまたそのモニタ回路に備え られただフィードバックを制御するのに使用され得るということである。本発明 のこの形態によれば、記憶手段、例えばラッチは、モニタ回路に結合されている 。その記憶手段は、シーケンシャル・アドミタンス発生器によって発生された異 なる基準アドミタンスの各個に対応してモニタ回路出力信号の特性値を記憶する 。記憶手段は、そのアドレス発生器の制御を受けて動作する。

本発明の第２の実施例によれば、物質応答センサはブリッジ手段に結合され、該 センサを覆っている物質の厚さに応答し且つその物質の電気的特性に実質的に無 関係な電圧を生成する。さらに本発明の第２の実施例によれば、３状態システム 出力が自動的に発生される。１つの状態は低物質レベルを指示し、別の１つの状 態は高物質レベルを指示し、そて他の１つの状態は所定の量を越えたコーティン グの厚さを指示している。この後者の信号状態は、誤った高レベル出力を回避す るためにセンサを含む容器が洗浄されるべきであることを指示するのに有用であ る。

これらの形態および本発明の他の形態は、添付図面および以下に記述する本発明 の好適な実施例の詳細な記載から明らかであろう。

皿ＩΩ里垂星主所 第１図は、本発明の主要な動作構成要素の図式的なブロック図である。

第２図は、本発明が使用され得る環境の図式的な描写である。

第２ａ図は、モニタされるべき物質を含む容器の内側から見た本発明にを用な好 適な物質応答センサを示している。

第２ｂ図は、コーティングの電気的効果を含む、第２ａ図のセンサの断面を概略 的に示している。

第３図は、本発明の第１の実施例のサブシステムを同定するより詳細なブロック 図である。

第４図は、第４ａ〜４ｅ図の相対的な位置を示す合成図であって、第３図の回路 の概略である。

第４ａ図は、第１の実施例の発振器と接続されているブリッジ網の概略図である 。

第４ｂ図は、第１の実施例の基準アドミタンス発生器およびデコーダロジックを 含む、ブリッジ回路の残りの部分の概略である。

第４ｃ図は、第１の実施例の誤差増幅器およびデモシュレータの概略である。

第４ｄ図は、第１の実施例の出力増幅器および電源の概略である。

第４ｅ図は、第１の実施例のアドレス発生器、フィードバックおよび出力回路の 概略図である。

第５図は、第１の実施例の等価的ブリッジの図式的な描写である。

第６図は、第１の実施例の誤差増幅器によって与えられる可変ゲインを図式的に 描写している。

第７図は、第１の実施例の種々のタイミングおよび制御信号を図式的に描写して いる。

第８ａ、８ｂおよび８０図は、本発明に有用な３つのブリッジ回路を概略的に描 写している。

第９図は、本発明の第２の実施例のより詳細なブロック図である。

第１０図は、第１０ａ〜１０ｄ図の相対的な位置を示す合成図であって、第２の 実施例の概略図である。

第１０ａ図は、第２の実施例の電源および発振器の概略図で°ある。

第１０ｂ図は、第２の実施例のブリッジの概略図である。

第１０ｃ図は、第２の実施例の誤差増幅器およびデモシュレータの概略図である 。

第１０ｄ図は、第２の実施例の出力増幅器の概略図である。

第１１図は、第２の実施例のシステム移行機能を例示するグラフである。

第１２図は、本発明の成る実施例における物質状態に対するセンサ出力を例示す るグラフである。

第１３図は、他の有用な出方信号を発生するために、本発明の第１の実施例に有 用な出力回路の概略図である。

光里■跣鞭星に更 第１図は、本発明による物質状態モニタシステム１ｏの基本構成要素を示すブロ ック図である。このシステムは、基準信号発生回路１４、および、モニタされる 物質の複数の状態に応答する１つの信号を発生する物質応答センサ１２を含むブ リッジ手段１３を含む。ブリッジ手段１３の出力は、所定のブリッジ状態におい て状態を変化させる２レベル出カ１７を発生する検出回路１６に接続される。出 力回路２３は、出力２５を発生し、必要なときに、処理回路出力１７の情報を、 モニタ１ｏの外の複数の装置の信号要求に対してインターフエイスするために設 けられている。コントローラ２２は、ブリッジ手段１３の１つのパラメータを自 動的に且つ繰り返し変化させるために設けられている。こうして、上記の所定の 状態に対応する複数の物質状態、すなわち、それに対してシステムが応答する状 態は、自動的に且つ繰り返し変化される。本発明の１実施例においては、処理回 路１６にフィードバックを印加するために、フィードバック回路２０がコントロ ーラ２２および出力回路２３に接続される。提供されるフィードバックは、ブリ ッジの複数のパラメータに連動して変化する。特に、１つのブリッジパラメータ が特定の物質状態に対応して変化するとき、最初に印加されるフィードバックは 、そのブリッジパラメータが、その物質状態に対応するように変化した最近時に 印加されたフィードバックに対応するように行われる。こうして、モニタ１０は 、関心のある他の複数の物質状態の発生に関わらず、関心のある各物質状態に応 答することができる。

出力２５は、１つのセンサ１０によってモニタされる複数の状態に関係する情報 を含む。本発明のある実施例においては、このような情報を全て含む１つの出力 ２５が発生される。他の実施例においては、出力信号２５は、モニタされる複数 の状態、または、これらの組合せに関係する、分離された複数の出力を含んでも よい。

第２図は、本発明が使用され得る環境の１つを示すものである。図示しない、物 質の流入口および流出口を有する容器またはベッセル４０が、物質４２を容れる 。流体の物質が、それが接触する物の表面を覆い（ｃｏａ　ｔ）得る（コーティ ングし得る）場合は、上記のモニタされるべき複数の物質状態は、容器が一杯か どうか、すなわち、高レベル測定、および、上記の高レベル測定を妨害するかも 知れない程度にまでコーティングが成長したかどうかという事であり得る。これ らのモニタされるべき物質状態としては、例えば、航空機の便所の排泄物保存タ ンクのモニタにおけるものである。例えば、ボーイング７４７のような大きな航 空機は、１１個の便所に対して４つのタンクを有している場合がある。タンクが 一杯のときに便所が使用されないようにするために、モニタシステム１０は、接 続手段１５によって、該モニタシステムの残りの部分５０に接続される。センサ １２は、物質４２に対して露出されるように、容器４０の壁に取付けられる。こ のシステムは、物￥ｔ４２のレベルがセンサ１２より上がって該センサ１２を覆 うときに出力が得られるようにすることを意図している。出力２５は、例えば、 ドアをロックする等、便所がさらに使用されることを防ぐための手段として使用 されてもよい。１つの容器に対して、そのようなシステム１０が複数設けられて もよい。

従来のシステムは、１つの測定電極と容器の壁との間の電気容量をモニタするこ とにより動作するものであった。この容器は、典型的には、高周波接地であり、 ステンレス鋼からなる内側層とファイバーグラスからなる外側層によって形成さ れ得る。前述のように、従来システムの実質的な問題点は、センサ１２を含む容 器４０の内側表面を覆う付着物（コーティング）の通常の蓄積に起因するもので ある。この物質は、実質的に電気伝導性（例えば、４０００マイクロオ一ム／セ ンチメートル）のものであり得、非常に薄いコーティング（付着）によっても電 気容量の測定環境を浸してしまい、誤った高レベル出力２５を発生するかもしれ ない。誤った高レベル出力が発生するようになる前に蓄積し得るコーティング（ 付着）の厚さまたは伝導率の増加は、測定電極と容器の壁との間に「ガード（ｇ ｕａｒｄ）　Ｊまたは「シールド」電極を置くことによりめることができる。実 質的に測定電極のポテンシャルにおいて駆動されるときには、このようなシール ド電極は、実質的に表面リーク電流を減少させ得る。しかしながら、そのような ガード電極を使用しても、結局は、物質のコーティング（付着）の厚さは、物質 のレベルが高いことに起因する高レベル出力と区別し得ない誤った高レベル信号 を発生するまでの厚さに到達する。本発明は、従来技術における、このような問 題を解決することを意図するものである。

第２ａ図および第２ｂ図は、本発明における有用なセンサ１２を示すものである 。第２ａ図は、容器４ｏの内側から見たときの、すなわち、物質４２に露出され るときのセンサのニレベージジンを示すものである。センサ１２は、測定電極３ ２、および、この測定電極３２と容器の壁４０との間に、これらの間の全ての表 面パス（ｐａｔｈｓ）において挿入されるシールド電極３２を含む。これらの電 極は、電気的絶縁手段３４および３８によって互いに他から絶縁される。。図示 されるように、それを基準に測定がなされる基準ポテンシャルが容器の壁４０に よって与えられる場合の他に、容器の壁が非電導性物質である場合または高周波 接地でない場合には、このセンサの構成に対して付加的な電極が設けられ得るこ とは、容易に理解されるであろう。図示されるように複数の電極および複数の絶 縁体が円状の配置を有する場合の他に、他の配置も使用され得るであろう。更に 、センサが実質的に容器の表面４０と面一であることが望ましいが、構成要素が 平坦でな（容器に対して突き出るようなセンサもまた、使用可能である。

第３ｂ図は、第３ａ図のセンサ電極構成の部分断面を、該センサとモニタシステ ム１０の残りの部分との電気的接続と共に示すものである。この図は、センサ、 および、該センサを覆うように付着した物質４９の、電気的な特徴のみを示すも のであり、実際のセンサにおける、力学的または他の目的の構造的特徴を示すも のではない。測定電極３２、シールド電極３６およびアース電極４０は、複数の 導体４５　、４６、および、４７によって、モニタシステム１０の他の部分の複 数の端子５２　、５３、および、５４に接続される。望ましくは、これらの導体 は短く、インピーダンスを最小にするものがよいが、もし、システムの部品の実 質的な分離が要求されるならば、図示のように同軸ケーブルが使用されてもよい 。第３ｂ図においては、このセンサの、物質４２が厚さｔを有して付着４９する 断面を示す。

以下に、より詳細に説明される種類のブリッジ回路を用いる場合には、上記のコ ーティング（付着）は、測定電極とシールド電極との間の実効アドミッタンスＹ Ｉ、シールド電極とアース電極との間の実効アドミッタンスＹｚ、そして、測定 電極とアース電極との間の実効アドミッタンスＹ、を与えるものとする。これら の実効アドミッタンスの測定時における効果については、以下に、より詳細に説 明されるであろう。

第８ａ図は、第８ｂ図、および、第８Ｃ図は、本発明において使用され得る種々 のブリッジ回路を示す。これらのブリッジ回路は、１つまたはそれ以上の交流電 圧源によって付勢される。図示されるブリッジ回路は、第３ａ図および第３ｂ図 に示される種類の３次元センサに接続されるべく、そして、検出されるべき物質 状態において実質的にゼロである物質応答差動出力■。を発生すべく構成されて いる。モニタされる物質は、第３ｂ図に示されるように、センサに対して実効ア ドミッタンスＹ　＋、　Ｙ　ｚ　、およびＹ３を与える。

第８ａ図のブリッジ回路は、それぞれ、電圧■１および■２を発生し、上記のブ リッジの第１の側を形成する１対の電圧発生源５０２および５０４を含む。上記 のブリッジの第２の側は、物質に応答するアドミッタンスＹ　ｒ、　Ｙ　ｚ　、 およびＹ３に接続される、アドミッタンスＹ１を有するアドミッタンス部品５０ ６を有する。このブリッジは、ｖ、ｙ、　＝　Ｖ２Ｖ５の条件で平衡となる。ア ドミッタンスＹｌは電圧源に並列であるので測定には影響を与えない。ブリッジ が平衡状態にあるときは、アドミッタンスＹ２も測定には影響を与えない。

第８ｂ図のブリッジ回路は、通常は無視しようとする寄生条件である実効アドミ ッタンスＹ、が測定に絶対必要な部分であるという点で、第８ａ図の回路とは異 なっている。このブリッジは、測定電極電圧Ｖ２がシールド電極電圧と異なって いる時にもバランスする、すなわち処理回路への出力■。

がゼロになる。このブリッジの第一の側には、電圧■、と■２を発生する交流源 ５０８と５１０が備わっている。そしてブリッジは更にアドミッタンスＹｂとＹ ｃを有するアドミッタンス要素５１２と５１４を含んでいる。このブリッジの動 作を更に説明する前に、第３ｂ図のコーティングアドミッタンスモデル、及び第 ３ｂ図のモデルのコーティング厚ｔの関数である測定電極電圧ｖＰを示す第１２ 図のグラフを参照する。

第８ｂ図に基づくブリッジ回路では、シールド及びグラウンド電極に組み合わさ れるモニタ回路のソースインピーダンスが充分に低く、実質的にこのインピーダ ンスがこれらの電極間にある対象物質のアドミッタンスにより影響されないこと が望ましい。このことは電極形状を考慮し、低いインビーダンスの電源インピー ダンス、及び接続インピーダンスを最小にすることで行なうことができる。更に 対象物質が所定条件にある時に測定電極に付与される材料アドミッタンスが充分 に高く、測定電極に組み合されるモニタ回路の入力アドミッタンスによらないこ とが望ましい。これらの条件下では、シールドのグラウンドアドミッタンスＹ２ の影響は、測定上はほとんど無視できる。シールドのグラウンドに対する電圧は 、物質を活性化して電気的に物質応答センサ１２に結び付け、測定電極３２に電 源の電圧Ｖ、及びアドミッタンスＹ１とＹ３の関数である電圧を印加する。

特にシールド電圧■、に関しては、測定電極電圧ｖｌ、とＶ、　＝　Ｖ、Ｙ３／ 　（Ｙｌ　＋Ｙｓ）の関係にある。上記の好ましい条件下では、■１は一定であ る。ＹｌとＹ３は物質法ｔに応じて第１２図に示すように変化する。シールド電 極の幅に対して非常に薄いコーティングに対しては、シールド電極上のコーティ ングは実質的にＶｉで駆動され、Ｙ、はＹ、に比べて小さい、すなわち測定電極 電圧■２は実質的にシールド電圧Ｖｓに等しい。コーティング厚ｔが増加するの に従がって、コーティングの外側部分はシールド電極に対する電気的結合が急激 に減少し、その結果Ｙ３が増加する。Ｙ、もコーティング厚と共に増加するが、 Ｙｌより小さい率で増加する。すなわち厚さが増加するに従って、■、は■、か ら離れる。厚さｔが充分に厚くなると、コーティング厚が更に増加しても電極の アドミッタンスにはそれ以上影響せず、■、は■３より小さな限界値に近づく。

これらの特徴は第１２図に示されている。

上記の好ましい条件下で動作する第８ｂ図のブリッジの重要な特徴は、物質法ｔ に対応する測定電極電圧■、はアドミッタンス率に依存しているがアドミッタン スの絶対値には依存しないことである。アドミッタンス率はセンサ及びコーティ ングの形状に依存するが物質のコンダクタンス及びサスセブタンスには依存しな いため、測定電極に印加される電圧は物質の電気特性には実質的に依存せず、所 定のセンサ形状に対してはコーティング厚のみで変化する。

第８ｂ図に戻って、コートされるか又は対象となるすべての条件下では、物質が ブリッジの一方のアームに電圧ｖ９からＹｃを印加することがわかる。ブリッジ はｖ、＝０の時にバランスし、その時にはＶ、Ｙｂ＝Ｖ、Ｙ、となることが必要 である。

第８ｃ図は、第８ｃ図に示したのと同様の特性を有するブリッジを示しているが 、シールドとグラウンド電極間に交流電圧■、を印加する単一電源５１６により 動作される。このブリッジは、ブリッジの第一の側にはアドミッタンスＹ４及び ・Ｙｏを有するアドミッタンス要素５１８及び５２０を更に備えており、ブリッ ジの第二の側にはアドミッタンスＹｆ及びＹ。

を有するアドミッタンス要素５２２及び５４４を備えている。

Ｙ、とＹ、は■８を分割し、その分割電圧が検出回路の一方の入力に印加される 。ＹｄとＹｏはｖ８に対して■２を分割し、その分割した電圧を処理回路に印加 する。出力■。に当る後者の電圧は、ｖｐの関数、すなわち物質法の関数である 。

上記のブリッジと同等の数多くの変形があり得ることがわかる。例えば、図示の ブリッジと同等の性能を生じるように置き換えられる各種の電圧源である。更に ５０２及び５０６のようなアドミッタンスを介して動作する電圧源は、テブナン の等価電流源で置き換えることができる。

本発明によれば、ブリッジのパラメータを自動的に周期的に変化させるための手 段が備わっている。変化されるパラメータは、この場合は容易に行なえるように 、ブリッジ内のアドミッタンスの一つであることが望ましい。変化するアドミッ タンスは更にサスセブタンスであることが望ましいが、そのコンダクタンス又は これらの組み合せを使用することもできる。しかしながら電圧源又は電流源のよ うな他のブリッジ要素を変化させ、同等の結果を生じることも可能である。例え ば、第８ｂ図において、電圧源５０８は複数のタップを有する変圧器巻線を備え 、制御器があらかじめ定められたシーケンスに基づいて自動的及び周期的にアド ミッタンス５１２をタップに組み合せる。

ブリッジパラメータを自動的及び周期的に変化させるための手段は、電気的又は 電気機械的のいずれかである制御スイッチ手段を使用するのが望ましい。変化さ れるブリッジパラメータがアドミッタンスである時には、このようなスイッチ手 段は異なるアドミッタンス又はその異なる組み合せをブリッジに結び付ける。こ のようなアドミッタンスの一つ以上が調整可能であり、自動的及び周期的に選ば れるブリッジパラメータは異なる応用においては対象となる物質の条件及びセン サ特性に応じて調整される。しかしながらブリッジパラメータを変化させるため の制御手段は、電圧可変容量として組み合されるダイオードのような連続的制御 が可能なアドミッタンスを更に備えても良い。

ブリッヂパラメータが自動的にかつ繰り返して複数の値の間で変化されると、モ ニタリングシステムは重要な多数の測定電極電圧■、に反応してもよい。例えば 第１２図を参照して、該システムは被覆厚さｔｃに対応する電圧ｖｃにまず反応 し、この被覆厚さｔｃはクリーニング作用が可能な偽高レベル信号をさけるため に必要とされるのに十分な厚さとみなされる。

該システムは、該センサが、例えば全容器に対応して被覆されるとみなされるの に十分な大きさの厚さに対応する第２の電圧■、に反応してもよい。さらに、多 数の電圧レベルは異なる被覆の重要な厚さに対応してモニタされてもよい。十分 に多数のモニタされた厚さに対して、該システムは連続厚さモニタリングシステ ムに近づくことができ、さらに連続システムはブリッヂバラメンタを連続に変化 させることによって構成されてもよい。

第３図を説明する。本発明の第１の実施例において、該センサに結合される回路 ５０の主回路要素がブロックダイアダラムで表現される。アドミッタンスブリッ ヂ７２はオツシレータ７０と結合される。ブリッヂはブリッヂの固定側を形成し かつ基準電位を備える比例辺変圧器７４を具備する。またブリッヂ７２は基準ア ドミタンス発生器７８と、該発生器７８に結合し、センサ１２からの外部接続部 ５２−５４を具備する回路７６とを包含する。ブリッヂ７２の出力は可変利得誤 差増幅器８０を通過される。

該増幅器の出力は復調器８２を通される。該復調器は、ブリッヂ出力の導電性要 素を全く無視し、ブリッヂ出力の敏感な要素に反応するべく、通常は構成される 。このことは、交互に、基準およびセンサアドミタンスの敏感な要素に関連され る。

復調器８２は増幅器８４を通過されるアナログ電圧レベル信号を出力する。該増 幅器８４はブリッヂ不均衡の方向を示すニーレベル（二値）信号を発生する。出 力増幅器８４からのニーレベル信号はフィードバック回路２０を通過され、該フ ィードバック回路２０は、好ましい実施例として、組み合せメモリ手段および信 号発生器として設けられるラッチ８６ならびにフィードバック信号セレクタとし て設けられるマルチプレクサ８８を具備する。該ラッチ８６は基準アドミタンス 発生器によって発生される各アドミタンス値に対する分離信号を出力する。これ らの信号は等しい数の出力回路９０に送出される。各出力回路は制御部、指示部 、出力接続部の６０ａ−６０ｄセツトの一つを備えさらに単一アドミタンスセッ トポイント値と関連される。

マルチプレクサ８８はフィードバック用ラッチ８６から復調器８８へ出力される いくつかの信号のうち一つを遂次に選択する。

基準アドミタンス発生器７８およびフィードバック回路２０の双方は制御部２２ によって制御される。制御部２２はアドレス発生器９６およびラッチ８６の双方 を制御する連続カウンタ９４を駆動するクロツク９２を具備する。アドレス発生 器９６はブリッヂ７２と関連されるデコーダ回路９８と結合される。デコーダ９ ８は基準アドミタンス発生器７８の動作を制御する。アドレス発生器９６は、さ らに、ラッチ８６およびマルチプレクサ８８の動作を制御する。電力供給回路５ ８は１２０ＶＡＣ１６０サイクル、電流源５７と結合して構成される。電力供給 回路５８はシステム接地ならびに３つの異なる正供給電圧レベル、約＋１２、＋ ８および十Ｂを種々の回路にエネルギを与えるために維持する。

第３図のシステムは下記のようにして概略的に動作する。

オツシレータ７０は比例選変圧器７４を含むブリッヂ回路７２にエネルギを与え る；この変圧器は同様にオツシレータ７ｏの一部を形成してもよい。センサ１２ を経てモニタされる物質の条件によって発生されるアドミタンスは接続部５２を 経て、５４を経てブリッヂの可変側の一つの腕へ結合される。基準アドミタンス 発生器７８はブリッヂの可変側の残りの腕と結合される。

比例選変圧器７４はブリッヂの固定側を設ける。発生器７８は所定順序で多数の 安定アドミタンス値を発生する。この順序は、システムモニタリング動作中連続 的に繰り返えされる。各異なる基準アドミタンス値は物質条件セットポイントに 対応する。次の図に関して詳細に説明されるように、好ましい実施例の発生器７ ８は多数の調整可能なコンデンサを備えている。

各コンデンサは、繰り返えされる所定順序で達成する制御部２２の制御下、ブリ ッヂネットワークの可変側の内外に切り換えられる。一般的に言えば、基準アド ミタンスに対するセンサアドミタンの割合が比例選変圧器の割合に等しいときに ブリッヂは平衡になるであろう。誤差増幅器８０および復調器８２はブリッヂ不 平衡の程度、位相および方向に反応する。復調器８２の出力は不平衡の方向、位 相および程度を示すアナログ電圧レベル信号である。出力増幅器はアナログ信号 をブリッヂの条件、特に不平衡の方向を示すニーレベル（例えば二値又は論理レ ベル）信号に変換するように構成される。

本発明の第１の実施例の重要な点はそれぞれの規準アドミツタンス値に対して独 立の正帰還、即ちヒステリシスをあたえるメカニズムである。ラッチ８６はその 特定のアドミツタンス値に対するブリッジの不平衡状態を示す別々の出力をそれ ぞれの規準アドミツタンス値に対して出力する。それぞれの規準アドミツタンス 値に対する信号は帰還乗算器によって選択され復調器に送られる。これは最初に ブリッジ７２の可変側に新しい規準アドミツタンス値を供給し、そしてブリッジ ７２が安定のための変化をしたのちに、出力増幅器信号の２レベル値をラッチに 書き込むことによって達成される。この２レベル値はその後特定の規準アドミツ タンス値に対する出力信号を発生するために使用され、その特定の規準アドミツ タンス値が再びブリッジ回路に供給された後に新しい２レベル値がラッチに書き 込まれるまで、復調器に対する帰還を制御するために使用される。もし帰還信号 が復調器から直接に出力されるとしたら、新しい規準アドミツタンス値がブリッ ジ回路７２に結合された時に、異なった規準アドミツタンス値のために復調器は 帰還信号に影響を与えることになる。そしてこれは設定値間の干渉を生み出すこ ととなる。２つあるいはそれ以上の連続的な設定値が値が接近している場合には 、これは出力信号を個別にではなく一緒に切替えることとなる。このように出力 信号の値は、監視されその規準アドミツタンス値がブリッジ回路に最後に伝送さ れた時にランチに書き込まれた出力増幅器の出力信号の値に対応したそれぞれの 設定値に対してラッチ８６から出力回路９０に供給される。そしてそれぞれの規 準アドミツタンス値はそれがブリッジ回路に能動的に供給され、他の規準値、そ れに対応するブリッジの状態および出力信号状態とは無関係である間システムを 制御する。

これは独立のコントローラを複数持ち、全てが信号の偏差に応答する効果を有す る。

図４は図３の詳細を説明する回路図４ａ−４ｅのそれぞれの相対的な位置を示す 図である。

まず図４ａを参照すると、この図の左半分には０級の電力発振器７０とブリッジ 回路７２への接続が示されている。８．４ｖ電源が発振器５に対して線１０１に よって行われ、これはＣ２０１によってフィルタされＤ２０４によって過電圧か ら保護される。

トランス７４の巻き線２７４によるインダクタンスは、電流制限抵抗Ｒ２０２に よってエッミタが８．４ｖ電源に接続されたトランジスタＱ２００およびＱ２０ １のコレクタからの電流によって交互に励磁される。トランジスタＱ２００およ び口２０１のベースは巻き線１７４および巻き線１７４からの交流正帰還を介し てＲ２Ｏ３，Ｒ２０４およびＣ２１７から構成される分圧回路によって直流的に バイアスされる。Ｄ２０１は、８．４ｖ電源の変動を制限する。

図４ａの右半分はトランス７４を含むブリッジ回路の誤差増幅器８０への接続を 示している。線２００は巻き線２７４の高圧側から引き出されている。線２０２ は巻き線２７４のセンタータップから引き出されている。第３の線２０４は図５ においてより詳細に説明するようにセンタータップと２次巻き線２７４の低圧側 の間から引き出されている。これらの線は後に説明するように回路の他の部分に ブリッジの電圧を供給する。センタータップ２０２と高圧側からの線２００との 間の巻き線■の部分はブリッジ回路の固定アームを形成し、センタータップ線２ ０２と低圧倒２０４の間の部分■はブリッジの第２の固定アームを形成する。余 分の巻き線部分が調整のために巻き線２７４に備えられている。この説明されて いる実施例において、高圧アーム■　（即ち２００と２０２間）と低圧アーム■ （即ち２００と２０２）と低圧アーム■（即ち２０２と２０４）の間の比は１０ ／３である。線２０２はブリッジが平衡したときにはプローブ測定電極３２の電 圧と本質的に同電圧となる低インピーダンス電源を備えている。これは線２０２ がシールド部３６に対して電源となることを許容する。線２０２はノード２０７ において線２０８と分岐する。図４ｂにみるごとく線２０２から分かれた線２０ ８はシールド部３６によってコントロール部に接続されるコネクタ５３に接続さ れる。線２０２からの第２の分岐は誤差増幅器８０に向かい後述する目的で使用 される。本発明の第１の実施例は考慮されるべき異なった設定値に対してブリッ ジを平衡させる操作を行うものであるため、線２０８を介してブリッジセンタか ら遮蔽あるいはシールド部３６に供給される電圧は、ブリッジが平衡した時には 測定電極３２の電圧レベルと常に等しい。

線２１０は平衡ブリッジ回路の出力であり、ブリッジの出力を誤差増幅器に送る 。出力線２１０はキャパシタＣ２０５を介してグランド戻り線１３０（図４ｂ） に接続され、付加的なセンサ入力なしでブリッジが常に平衡していることを補償 する。Ｃ２０５はセンサ１２の入力と同一のアームでブリッジに接続されセンサ がブリッジに接続されてい久い時あるいはセンサによって測定されるべきインピ ーダンスが検出されない時であってもブリッジが平衡するようにしている。この ことはシステムがゼロキャパシタンスに戻り、測定がゼロキャパシタンスに応答 することを許容する。出力線２１０はまた第１のダイオードＤ２０２、第２の逆 向きのＵ２Ｏ５および負荷抵抗Ｒ２２５を介してブリッジセンタからのセンター タップ出力分岐２０９に接続されている。ダイオードＤ２０２とＵ２Ｏ５は静的 な保護機能を構成する。

センタータップ分岐２０９は一対の頭を突き合わせたツェナーダイオード０２０ ０とＵ２Ｏ３によって効果的なグランド線１３０に接続されている。これらのダ イオードも同じく静的保護機能と真の安全機能を構成し、シールドとグランド間 の電圧を制限する。線３１０は誤差増幅器８０から引き出され、図４ｂにおいて より詳細に説明されるようにディテクター回路９８にシールドされた電圧に関し て＋７．５から８■の間の電圧で電力を供給する。

１　第４ｂ図を参照すると、物質的状態に応答するアドミタンス３３を発現する センサ１２と基準アドミタンス発生器７８とを含む回路要素へのブリッジ結合の ための回路部分の残りとデコーダ回路９８とが示されている。２次巻線２７４の “高″側からのライン２００は結合点２２５に接続されている。そこから、１つ の並列線が符号“’ＰＡＤ　（パッド）”が付された外部コネクタ５１へ伸びて いる。可変コンデンサＣ２２７，Ｃ２２８，Ｃ２２９およびＣ２３０も結合点２ ２５においてパッドの電位に結合されている。

単極双投スイッチａ　−ｄはコンデンサ０２２７〜Ｃ２３０の各々に直列である 。スイッチａ−ｂおよびｃ−ｄの対は共にＣＤ４０５３という型の２つのＣＭＯ ３２人カマルチプレクサＵ２０２およびＩＪ　２０３で実現される。可変コンデ ンサＣ２２７〜Ｃ２３０およびそれらに接続されたＵ２Ｏ２およびＵ２Ｏ５で実 現されるスイッチａ　−ｄは第３図の基準アドミタンス発生器７８を構成する。

各スイッチａ　−ｄは結合点２４０つまり可変ブリッジ出力に並列に接続された １つの出力と、結合点２２４つまり固定ブリッジ出力すなわちシールド電位に並 列に接続された第２の出力とを有している。

各スイッチａ　−ｄはデコーダ回路９８の一部を形成するＮＡＮＤゲート２４７ 〜２５０から伸びる線２４１．２４２．２４３および２４４によってそれぞれ個 々に制御される。シールド電位線２０Ｂは結合点２２０を経て外部コネクタ５３ （符号°“ＳＨＤ”で示す）と結合する結合点２２２およびスイッチ出力からの 結合点２２４に達している。

記述されたように、ブリッジの固定側は巻線２７４によって形成され、その上部 および下部Ｉおよび■は分圧器を形成する。基準アドミタンス発生器７８のコン デンサ０２２７〜Ｃ２３０と接続スイッチａ　−ｄはブリッジの可変側の１つの アームを形成する。他のまたはブリッジの可変側の゛測定°′アームはセンサ１ ２のアドミタンス３３を含んでいる。第４ａ図に示されるように、ライン２０４ は戻りライン１３０と結合されている。第４ｂ図に示されるように、ライン２１ １はセンサの接地結合５４をも戻りライン１３０に結合している。センサ１２を 符号１１　Ｐ　Ｒ＋１および“Ｇ　Ｎ　Ｄ　”が付与された外部コネクタ５２お よび５４と接続することにより、センサ１２の物質的に発生されたアドミタンス ３３はブリッジ内に結合される。多くの測定条件において、アーム比変換器（ト ランス）７４の望ましい比と基準容量Ｃ２２７〜Ｃ２３０の最大値（コンデンサ Ｃ２０５の容量より小さい）とで平衡するであろうアドミタンスよりも大きいア ドミタンスを発生するセンサを使用することが望ましい。この理由により、結合 点２２０と２４０における固定および可変ブリッジ出力の間に背中合わせで結合 されるコンデンサＣ８およびＣＡを具備する容量性分流器が設けられる。センサ １２から引き出される電流（すなわち、測定されたアドミタンスＹ）はＣＡとＣ Ｂにより分割される。センサから引き出される電流のＣＢ／ＣＡ　十ＣＢ倍の電 流のみが測定される。通常１／１から１／６５０までの範囲の比が使用される。

１／１の比の場合にはＣＢは非常に高いアドミタンス、すなわち短絡である。コ ンデンサ０２２７〜Ｃ２３０の調節範囲を固定量だけシフトさせるためには、い わゆるパッドコンデンサ５５を外部コネクタ５１と５２の間に結合することがで きる。パッドコンデンサは実効的な基準アドミタンスを増加させる。これは設定 範囲をシフトさせるための便利な手段を提供し、多様な物質的電気的性質につい て装置を使用可能とし、着目する物質的状態の全範囲に対して物質的状態への多 様なアドミタンス応答を有するセンサの使用を可能とする。ブリッジ７２の動作 は第５図に示されている。アーム比変換器７４の巻線２７４は残りの回路へ、お よび端子５１．５３および５４を経てセンサ１２へ、ライン２００．２０２およ び２０４上にブリッジ基準電位を供給しそれらは以後しばしばパパツド”、“シ ールド”および“接地”と称される、基準アドミタンス発生器７８はデコーダ９ ８からのライン２４１〜２４４の制御のもとで、等価的に図示された有効アドミ タンス７９（ＹＲ）を生成する。コンデンサＣＡおよびＣＢはセンサ１２によっ て生成されるアドミタンス３３（Ｙ）を流れる電流を減衰比ＣＢ／　（ＣＡ＋Ｃ Ｂ）で減衰させる容量性の分流器を形成し、それによって見かけのアドミタンス Ｙ＊ＣＢ　（ＣＡ　＋　ＣＢ）を結節点２４０に結合し、そこにおいて、Ｃ２０ ５（Ｙ２Ｏ５）のアドミタンスを加えたものが巻線２７４の部分Ｉおよび■（そ れぞれ“パッド”から°′シールド”までと′°シールド″から“接地パまで） の巻線比Ｎｌ／Ｎ２を乗じたＹＲと平衡するはずである。ブリッジの平衡条件は 次の式となる： Ｎ１＊ＹＲ＝Ｎ２（Ｙ２Ｏ５＋Ｙ（ＣＢ／ＣＡ十Ｂ）））またはＹ　＝　（ＹＲ （Ｎｌ／Ｎ２）　−Ｙ２Ｏ５）　（ＣＡ　＋　ＣＢ）　／ＣＢ再び第４ｂ図を参 照すると、各スイッチａ　−ｄの第２の接触子は結合点２２４においてシールド 電位に結合されていることが注目される。したがって、各コンデンサ０２２７〜 ｃ２３０がブリッジの可変側の基準平衡アーム内に接続されないとき、トランス ７４の巻線Ｉに並列に接続され、そこで、それは無理可能な効果を有している。

このことは仮に単極単投スイッチが使用された場合に生じるであろう好ましくな い効果を防止している。仮に単極単投スイッチが使用されるならば、開放された スイッチ接触子間に予期できないアドミタンスの変化が生じ、２４０におけるブ リッジ出力に予期できない漏れ電流の変化を生じる。

各スイッチａ　−ｄはデコーダ回路９８によって制御される。

デコーダ回路１２はＮＡＮＤゲート２４７〜２５０、スイッチ２５１および集積 回路０２０５上に設けられたＩＬＤ　−５０６というタイプの１対のフォトカプ ラｅおよびｆが設けられている。デコーダ回路９８は２レベルのアドレス信号Ａ ０およびＡ、を担うライン２６０および２６１を介して゛アドレス発生器９６と 結合されている。

各ライン２６０および２６１は単一の集積回路０２０５に含まれるフォトカプラ ｅおよびｆの分離された一方にそれぞれ供給される。各カプラｅおよびｆ内のト ランジスタは各ライン２６０および２６１内に結合されたＬＥＤを介してライン ２６０および２６１上の信号がＨレベルであるとき導通する。誤差増幅回路８０ から伸びる電源ライン３１０は各カプラｅおよびｆのトランジスタのコレクタに 結合される。各カプラｅおよびｆの出力はそれぞれ２レベルの信号ＢＡｏおよび ＢＡ、であり、それぞれライン２６０および２６１上の信号Ａ０およびＡ、のレ ベルに従う。信号ＢＡ、およびＨＡ、は単極双投スイッチ２５１（インバータと して使用）と４つのＮＡＮＤゲート２４７〜２５０で形成される論理ネットワー クに供給される。各ゲート２４７〜２５０はそれぞれライン２４１〜２４４によ ってそれぞれ基準発生器スイッチａ〜ｄの１つのスイッチ制御端子と結合される 。この様にして４つのスイッチａ　％　ｄの各々を区別するアドレス信号ＢＡＧ およびＢＡ、がデコードされそれらスイッチの動作の制御のために用いられる０ 回路は成る目的のためにおよび／または必要に応じて変形することが可能である が、示されるように、デコーダ回路は任意の時間においてコンデンサＣ２２７〜 Ｃ２３０の中の１つのみが選択されブリッジの可変側の基準アーム内に結合され るようにスイッチａ　−ｄを制御する。フォトカプラｅおよびｆ内のトランジス タのエミッタは負荷抵抗Ｒ２３５およびＲ２３６を介して戻りラインとなるシー ルド電位に結合される。

戻りライン１５０はスイッチａ　−ｄに負のバイアスを選択すべくシールドより も約１ボルト低く維持される。このことはダイオードＤ２０６とコンデンサＣ２ ０９とダイオードＤ２０６のピーク電流を制限するための抵抗Ｒ２３８とにより ライン１３０上の゛°接地°′電位を半波整流することによって達成される。Ｒ ２３９とＣ２Ｏ４は濾波を提供する。電源ライン３１０はシールドに対して約７ ．５ボルトと８ボルトの間の電圧を供給し、Ｃ２０８とＣ２２５により局所的に 濾波される。

第４ｃ図は、誤差増巾器８０と復調器８２の構成要素を展開して示している。こ れらは予め決められたブリッジの条件、即ちバランスに於ける状態を変える２つ のレベルの出力を供給する検出器を形成する。図の左側の誤差増巾器を最初に参 照する。ライン１１０は電源からＬ２００とＣ２０６によって形成される並列共 振帯域消去フィルタまで直流的８．４Ｖを供給し、Ｃ２０３を通ってシールドに 流れる大きな交流電流を避けながら直流８．４Ｖに結合する。

Ｃ２０３はＬ２００−　Ｃ２０６の出力からシールドへローインピーダンスバス を供給し、シールドに関して直流をシールドの交流電位に近づくまでフィルター する。Ｒ２Ｏ５とＣ２３１は追加フィルターを供給し、７．５　ＶＤＣと８．５ 　ＶＤＣＯ間でシールドに対して正電圧をライン３１０上に作るが、実質的には シールドと同じ交流電圧である。ライン３１０は始めに論じた様にブリッヂ部に 電源を供給する。ライン３１０は又はライン３２０を通して誤差増巾器８０に、 そして復調器８２に及び、フィードバック回路２゜（図３参照）からのフィード バックに対する復調に関する光アイソレータ−Ｕ２０６、形式４Ｎ２５に電源給 供を提供する。点２４０からのブリッヂ出力信号は、トランジスタＱ２０２のベ ースにブロックコンデンサ２０７を通ってライン２１０上の誤差増巾器へ運ばれ る。トランジスタＱ２０２のベースは又、電源ライン３１０とシールドライン２ ０９間のシリーズ抵抗Ｒ２４０とＲ２０６によって形成される分圧中心点から抵 抗Ｒ２１５を通して結合される。

抵抗網Ｒ２４０，＋２２１５及びＲ２０６は、トランジスタＱ２０２を能動領域 でバイアスする。Ｑ２０２のコレクターは抵抗Ｒ２０７とコンデンサＣ２１０の 並列を通って電源ライン３１０に結合する。Ｑ２０２のエミッターは、バイパス コンデンサＣ２１１と抵抗Ｒ２１１の並列と抵抗Ｒ２Ｏ３及びＲ２１０を直列に 通ってシールドライン２０９に結合する。

第２番目のトランジスタＱ２０３は第１番目のトランジスタＱ２０２によって制 御される。Ｑ２０３のベースはＲ２０７，Ｃ２１０及びＱ２０２のコレクタの接 合点で結合される。

Ｃ２１０は副次発生の発振を避ける為信号周波数より高い周波数を大きく減衰す る。Ｑ２０３のエミッタはエミッタバイパスコンデンサ２１３及び抵抗Ｒ２１２ の並列を通して電源ライン３１０へ又結合される。Ｑ２０３のコレクタはコンデ ンサＣ２１４を通して復調器８２へ出力を供給し、抵抗Ｒ２Ｏ３を通してＲ２１ ３及びＲ２１０によって形成される分圧点を通して０２０２のエミッタにフィー ドバックする。加えてＱ２０３からＱ２０２へのフィードバックは、Ｃ２１２゜ ０２０７、０２０８．　Ｒ２４１，Ｃ２１３，Ｃ２１４，０２１５，０２１６， Ｒ２０９及びＲ２Ｏ３から成る多段階ダイオード・スイッチフィードバックによ り供給される。Ｃ２０３のコレクタ電流に対する直流の戻りはＲ２３０゜Ｒ２０ １及びＣ２３２により供給される。Ｒ２０１とＣ２３２は信号周波数近くで並列 共振し、増巾器に高い負荷インピーダンスを持つことを許し、このように高いゲ インを持つことを許される。

Ｒ２０１とＣ２３２は、勢力周波数範囲の外側では、低い負荷インピーダンスを 供給し、このようにその領域の外側で信号に対する増巾器のゲインを減少する。

Ｒ２０１は又、出力を負の供給レール以下に振らすことを可能とし、この様に増 巾器のダイナミック領域を広げる。

誤差増巾器８０は、増巾器にその出力のダイナミック領域が縮少している間、復 調器８２の設計を大巾に簡素化する為に、入力の広いダイナミック領域を越える 領域を供給する。第４ｃ図の多段階ダイオードスイッチフィードバック網、Ｃ２ ０２のエミッタへのフィードバックへの３つのレベルを供給し、この様に増巾器 の３つのレベルは、図６に図表にて示される。

ブリッヂ綱出力のレベルが非常に低い間（±０．５ミリボルト又は１ミリボルト 又はピーク・ツー・ピークより小さい）、ダイオードは１つも導通状態とならず 、ゲインは抵抗Ｒ２１３とＲ２１０の比により１０００に設定される。ブリッヂ バランスの近辺で、ブリッヂ出力電圧レベルにおいて変わるピーク・ツー・ピー クで１／４ミリボルトが、ユニットを作動させるのに要求される。ブリッヂの出 力信号レベルが、ピーク・ツー・ピークで１．０と１１．３ミリボルトの間の時 、ダイオードＤ２０７とＣ２０８は導通する。これはＲ２Ｏ３とＲ２１０に横断 する抵抗Ｒ２４１とＲ２０９によるフィードバックをＲ２１０に横断するＲ２１ ３によるフィードバックに加える。余分な抵抗は増加ゲインを１０００から１９ ５に減少する。ブリッヂ出力信号レベルが、ピーク・ツー・ピークで１１．３ミ リボルトを越える時、ダイオード０２１３−２１６は又導通状態となり、Ｒ２４ １をバイパスし、更に増加ゲインを９９に減少する。最大可能入力信号をもって （ピーク・ツー・ピークで約５２．６ミリボルト）、出力レベルは効果的全ゲイ ン１３５に対してピーク・ツー・ピークで７．０８Ｖである。誤差増巾器におけ るダイオード網により供給されるダイナミックゲインの減少は、増巾器と位相情 報の両方を保存し、１４，０００マイクロシーメンス位大きい導電信号の出現に おいて３００マイクロシ一メンス位小さいサセプタンス変化を解決する装置を認 める。これは７０オームの抵抗が在る時４５０ピコフアラツドのコンデンサーを 検出するに等しい。

増幅器Ｕ２０１、形式ＣＡ３０８０は、ブリッヂ出力信号からサセプタンス構成 要素の復調に対して供給される。増巾器Ｕ２０１のゲイン入力（ビン５）は、抵 抗Ｒ２１４及びダイオードＤ２１２を通してコンデンサＣ２１４に結合される。

Ｃ２１４は、誤差増巾弱出力のＡＣ部分のみ通過させるＤＣブロックコンデンサ ーである。

Ｃ２１２の出力と増巾器Ｕ２０１のゲイン入力との間のラインは又、シールドラ イン２０９とともにコンデンサＣ２１９を通して結合される。電圧分圧回路網は 、抵抗Ｒ２１６、ダイオードＤ２１１及びＣ２０９、抵抗Ｒ２１７及び電源供給 ライン３１０とシールドライン２０９の間にシリーズ接続されるダイオードＤ２ １７によって供給される。ダイオードＤ２１０、抵抗Ｒ２１６及び入力抵抗Ｒ２ １４とダイオードＤ２１２ば、分圧出力から増巾器［１２０１のゲイン入力へ鎖 状に導びかれるバイアス電流を形成する。

１つのＡＣレファレンス信号は、実質的にシールド−ツー−グラウンド電圧をも った位相で、抵抗Ｒ２１８−Ｒ２２２及びコンデンサＣ２１５，Ｃ２１６，Ｃ２ １８及びＣ２２３を含む回路網をもつ増巾器Ｕ２０１の逆変換又は無変換入力間 に発生される。Ｃ２１８とＣ２１５はブリッヂ入力からのＡＣ構成要素を導くの に基本的に重要な役割をもつ。Ｃ２２３はＲ２１８とＲ２１９間から得られる電 圧を平滑化する。

Ｒ２０１の逆変換又は無変換入力と横断して発生するレファレンス信号信号が、 コンデンサＣ２１４を通過するブリッヂ出力信号と相を成すなら、Ｒ２０１の出 力電流は、ゲイン制御電流（ブリッヂ出力信号による。）の内部位相構成要素に よって掛は算される逆変換又は無変換に横断して発生するレファレンス信号が作 るものに比例するＤＣ構成要素を含む。ブリッヂ出力信号の位相がレファレンス 信号の位相と十分に異なる時、位相内、構成要素は小さく、結果としてＤＣは、 対応して減少される。この様に、ブリッヂ出力のサセプタンス構成要素のみが、 レファレンス信号をもつ位相において、正味のＤＣ出力を引き起こす。構成要素 の値の適当な選択により、復調はブリッヂ出力の導電構成要素に又応答するよう に作られる。

このことは、例としてアルドビーによる米国特許Ｎ１１３，７４６．９７５にお いて記載されている様に要求される物質条件の大きさを干渉するアドミッタンス を保償する装置を可能とすることにおいてを要である。

増幅器０２０１の出力のＤＣ構成要素はＣ２００によりフィルターされトランジ スタＱ２０４とＣ２０５及び共同する抵抗Ｒ２２３，Ｒ２３２゜Ｒ２２６，Ｒ２ ２７及びＲ２２９とコンデンサＣ２２０，Ｃ２２２及びＣ２２４ニより増巾され る。増巾器は、接合部３１５をハイレベル又はローレベルにするスイッチとして 作動する。増巾器Ｕ２０１のハイインピーダンス出力は、抵抗Ｒ２２３を通して トランジスタＱ２０４のベースに結合される。Ｒ２２３はＣ２２２と接合して増 巾器Ｕ２０１の出力をフィルターするために追加して供給される。抵抗Ｒ２３２ とコンデンサＣ２２４は、電源ライン３１１０とＣ２０４のコレクタの間で並列 して結合される。Ｒ２３２と０２２４の出力は、第２トランジスタＱ２０５のベ ースに結合される。抵抗Ｒ２２７は電源ライン３１０からＣ２０４のエミッター へ抵抗Ｒ２２３の出力へのコンデンサＣ２２２を通って結合される。負荷抵抗Ｒ ２２６とＲ２２９は、Ｃ２０４及びＣ２０５からシールドライン２０９へそれぞ れ電流を戻す。接合部３１５の電圧は、コンデンサＣ２２０を通してトランジス タＱ２０４のベースへフィードバックされ、抵抗Ｒ２２８を通してコンデンサＣ ２２１へ出力される。復調の１つの出力電圧は出力増巾器８４に対しライン３３ ０上へ運ばれる。Ｒ２２８及びＣ２２１は接合部３１５に戻されてから、ライン ３３０におけるいかなるＡＣ電流をも防ぎ、Ｃ２０４のベースへ戻す。

復調器８２への正帰還は、４Ｎ２５型式の光アイソレータＵ２０６を介して（図 ３参照）帰還回路２０から更に与えられる。光カプラＵ２０６の出力と増幅器Ｕ ２０１の非反転入力との間には抵抗器Ｒ２２４が設けられて、制御されたヒステ リシスを復調器の切換点に導入する。負荷抵抗Ｒ２３３はまた、光カプラ［２０ ６出力とシールド線路２０９との間に結合されている。光カブラＵ２０６はトラ ンジスタ０２０６からの出力により駆動される。電源５８からの電圧供給線９９ は０２０６に電力を供給する。トランジスタロ２０６のベースは帰還回路２０（ 図３参照）におけるマルチプレクサ８８の出力と結合している。

さて図４（ｄ）を参照すれば、出力増幅器８４に連結された回路が示されている 。この回路は型式ＣＤ４００７の集積回路０１０Ｂを具備し、この集積回路は、 ＋１２ボルトの電力供給線１００と接地帰線１９０との間に結合されている６個 のトランジスタ・アレイを含んでいる。抵抗器Ｒ１１０〜Ｒ１１１とコンデンサ Ｃ１０６とによって復調器出力のバイアス作用とる波作用とが得られる。

ツェナーダイオードＤ１１０とＤｌｌｌおよびコンデンサ０１０７〜１０９によ り＋１２ボルト線１００に結合したディジタル成分と出力増幅器に対する＋１２ ボルト電源の過電圧とスパイク電圧の保護と局部的ろ波作用とが得られる。

増幅器８４の出力は２−レベルまたは１２ボルトと接地間を揺動する２レベルま たは論理レベル信号である。特に、出力増幅器の出力信号は、該システムの帰還 回路２０の一部を構成するラッチ８６のアータ入力に運ばれる。

今度は図４（ｅ）を参照すれば、帰還回路２０、コントローラ２２と出力回路９ ０の成分が示されている。図面の底面中心において、コンデンサＣｌＯ３と０１ １０、抵抗器Ｒ１０８とＲ１１２および型式ＣＤ４０１０６のＣＭＯＳシュミッ ト・インバータに関する６個のインバータのうち３個のインバータ４０１．４０ ２．４０３により形成される周知の３−インバータ式マルチバイブレータによっ て図３のクロック回路９２が得られる。

４０ヘルツ矩形波がクロック回路により発生され、線路９３上でＣＭＯＳｌ０進 計数器（即ち、分周器）９４の入力に送られる。分周器は４０ヘルツ信号を１０ で分周し、“５°゛と“７”の出力に関し５０ミリ秒離れた２個の信号を出力す る。計数サイクルの始動後１２５ミリ秒を発生する１つの信号が別のインバータ ４０４を介して、ラッチ８６の書込み不能ビンに送られる。該サイクルに１７５ ミリ秒を発生する第２の信号は型式ＣＤ４０１３のＣＭＯ５双対フリップフロッ プチップにより形成されたアドレス信号発生器９６のクロック入力に送られる。

フリップフロップ９６は、それぞれ線路１９６と２９６上の２個のアドレス信号 Ａ０とＡＩとを出力する。アドレス信号は８進ラツチ８６の３本のアドレス線の うち２本に送られ、また型式ＣＤ４０５３のＣＭＯＳマルチプレクサ８８のアド レス線に送られる。アドレス線１９６と２９６の各信号はまたトランジスタ旧０ ３とＱ１０２のベースにそれぞれ送られる。これらのトランジスタのエミッタは 復号器回路９８（図４ｂ参照）の双対光アイソレータ装置Ｕ２Ｏ５において、線 路２６０と２６１上の揺動電流信号をそれぞれ光アイソレータｅとｆの各々に送 る。負荷抵抗Ｒ２００とＲ２０１（図４ｂ参照）とは、光アイソレータｅとｆの ＬＥＤから接地線１９０へ電流を復帰させる。第１の（１２５ミリ秒の）計数器 信号は８進ラツ千８６をして、出力増幅器の出力信号の「ハイ」状態または「ロ ー」状態をアドレス線へ〇とＡ、によりアドレスされた記憶素子に書込むように させる。したがってラッチ８６は、調節可能なコンデンサＣ２２７ないしＣ２３ ０の各々に対し順次それがブリッジに結合されるように、双レベル特性の出力増 幅器信号を格納する。５０ミリ秒後に、第２の（１７５ミリ秒）の計数器信号は アドレス信号発生器９６をしてアドレスを逐次増加せしめ、新たなコンデンサを ブリッジに切換えるようにさせる。その時の出力増幅器信号の電流状態が再びラ ッチの別の記憶素子に書込まれる前に安定化するためにシステムに１秒の２／１ ０だけ与えられる。４本の線路４８６〜４８９のそれぞれに関し、ラッチ８６は 、４個のコンデンサ０２２７〜Ｃ２３０のそれぞれにより制御される４個の設定 点の各々に関し、該システムの２−レベル状態を出力する。アドレス線１９６と ２９６に制御されているマルチプレクサ８８は現在ブリッジの可変側に切換えら れた特定のコンデンサ０２２７〜Ｃ２３０に対応するラッチ出力信号を選択し、 その信号をトランジスタＱ２０６のベースに出力する。トランジスタＱ２０６の 出力は光カプラＵ２０６を通過せしめられる。

復調器回路に関し先に説明したように、光カブラＵ２０６の出力は正の帰還に対 し復調器増幅器に送られる。光カプラＵ２０６と光カブラｅとｒをもつ組立部Ｕ ２Ｏ５とは、ブリッジの誤差増幅器と復調器の構成部品を固有の安全性の考察用 の帰還およびコントローラ回路から電気的に絶縁する如く設けられている。

もし所望されれば変成器の如き他の通常の手段も同じ機能のために設けることが 可能となる。

アドレス可能なラッチ８６から４木の出力線のそれぞれと出力回路９０ａ〜９０ ｄがそれぞれ結合されている。これらの出力回路は従来からあるものと同じであ る。したがって９０ａの部品についてだけ説明することにする。それぞれの部品 はすべて形式ＣＤ４０１０６の、第１のインバータ４０７ａ〜４０７ｄと第２の インバータ４０８ａ〜４０８ｄのそれぞれの１つを備えている。スイッチ５Ｗ１ ００−１ないし５Ｗ１００−４は「ハイ」レベル・フェイルセイフ切換用のラッ チからの出力もしくは「ロー」レベルフェイルセイフ切換用の第１のインバータ ４０７からの出力のいづれかを選択するために設けられている。スイッチ６４の 出力は第２のインバータ４０８を介してその周りで複数の従来からある遅延モジ ュール接続に送られる。これらの接続の一つからの出力は図示の実施例において 連接されたトランジスタ０１０４〜Ｑ１０７のベースに送られる。各トランジス タは連接されたＬＥＤ　０１０３〜Ｄ１０６をそれぞれ駆動するために制御され 、一方従来の２極２投形リレーのコイルを付勢する。リレーＫ１００〜に１０３ の各々は、外部コネクタと結合した２セツト・３接点（簡略のため図示されてい ない）を備えている。電源５８からの線路９９ははゾ２０ボルト（直流）を与え 、リレーに１００〜に１０３、光アイソレータＵ２Ｏ５とＣ２０６、トランジス タＱ１０２〜Ｑ１０７とＱ２０７、と同様にトランジスタＱ１０２と０１０３に 電流を供給する線路に設置されたＬＥｏ　０１０８とを付勢するために用いられ る。ダイオードＤ１０８は、アドレス信号発生器Ｕ１０３の制御下にあるトラン ジスタ０１０２と０１０３を通って流れる電流に対応して、「ハイ」−「ロー」 −「ロー」−「オフ」から系列的に切換える。

再び、図４ｄを参照すると、該図４ｄには電源５８の回路構成が描かれている。

この電源５８は、伝統的なものである。３線の交流電力源５７（図２に示されて いる）は、トランス７１．００社よって中間タップされた２８ＶＲＭＳに変換さ れ、ダイオードＤ１０３およびＤ１０４により整流され、キャパシタＣ１０１に 蓄えられ、そして、ライン９９に繋がれた回路構成に対して約＋２０ボルトの脈 流の直流電圧が供給されている。抵抗／ダイオード回路網は、Ｒ１００，ＲＩＯ Ｉ、　Ｒ１０２，Ｒ９９９，０１０１，Ｄ１０７　；　０１０２．０１０９によ り構成され、トランジスタＱ１００からライン１００へはライン１９０に対して ほぼ＋１２ボルトの直流電圧を供給し、また、トランジスタＱ１０１からライン １０１へはライン１６０に対して＋８．４ボルトの直流電圧を供給している。

図７は、出力信号に関連してシステムで使用される幾つかのタイミングおよび制 御信号を描いている。最上部のラインは、図３のクロック９２から出力された４ ０Ｈｚの矩形波を示している。ディバイブ／カウンタのカウント出力“５″およ び７”の信号も、それぞれクロック９２の１２５ｍ５ｅｃ、および１７５ｍ５ｅ ｃ、で高レベルとなる信号を示すように描かれている。復調器のアナログ出力は 、初期状態では低レベルとなっている。

両アドレス信号ＡＯおよびＡ１は、共に初期状態では高レベルとなっており、最 初のセットポイントに一致している。信号“°５゛が高レベルを出力するとき、 ラッチ８６は第１の蓄積エレメントに出力（多分低レベル）する出力増幅器をセ ットし、第１の基準アドミッタンス／第１のセットポイント出力信号ＲＬＹＯを 出力する。信号″“７′°が高レベルを出力すると、ＡＯ信号は低レベルとなり 、ブリッジ回路網の可変側に繋がれる第２の基準アドミッタンスに一致する。そ のキャパシタは、復調器のアナログ出力を高レベルにすることになる。信号“５ ”が再び高レベルとなる前は、安定状態が維持される。

復ｌｌ器の高レベル出力は、ラッチの第２の蓄積エレメントに蓄えられ、出力信 号ＲＬＹＩを高レベルにする。ディバイブ／カウンタ９４から出力された“７” が再び高レベルになると、ＡＯ信号は高レベルとなり、Ａ１信号を低レベルにト リガーしてブリッジ回路網に繋がれる第３のキャパシタに一致する。

この過程は、第３および第４のキャパシタのために繰り返され、そして、第１の キャパシタのために再び始められることになる。

本発明に係る好ましい第１の実施例が述べられたが、以下に述べる第２の実施例 に関する事柄を含む好ましい実施例の変形が当業者においては明らかとなろう。

例えば、他の発振器、ブリッジ、エラーアンプ、および、出力アンプが提供され るかもしれない。復調器としては、他の伝統的な位相敏感検波回路が提供される かもしれない。さらに、他の知られている回路構成は、前述した帰還回路２０お よび制御回路２２として代用することができる。例えば、２組ポイントモニタシ ステムにおいて、アドレス発生器は、１つのフリップ・フロップによって構成す ることができるかもしれず、以前に述べたような全体的なデコーダ回路網を取り 去ることができるかもしれない。さらに、好ましいアドミッタンス発生器用とし て複数のキャパシタおよびスイッチの連なりが述べられているが、異なるキャパ シタやアドミッタンスの連なりを自動的に発生するための他の回路或いは装置は 、適切な変形として置き換えられるかもしれない。

図９は、本発明に係る第２の実施例の主な機能要素のブロックを示す図である。

交流または直流の外部電力源５５７は、適切な構成における回路構成の一部に電 力を供給するための電源５５８に繋がれている。発振器５７０は、増力ブリッジ ５７２のためのトランス５７４に繋がれている。トランス５７４は、発振器５７ ０の一部を具備するかもしれない。ブリッジ５７２は、接合部５５１〜５５３に よってマテリアル応答センサに繋がれ、そして、クロック５９２に繋がれた基準 アドミッタンス発生器５７８を含んでいる。クロック５９２は、本実施例では自 動的にまた繰り返し変化するブリッジパラメータであるアドミ・ンタンス値の予 め定められたシーケンスを行うために基準アドミッタンス発生器５７８を起動す る。ブリッジ出力はエラー増幅器５８０に繋がれるが、ブリッジ５７２の出力は 典型的に確実にさらなる処理を行うには小さ過ぎるので該エラー増幅器５８０が 含まれている。エラー増幅器５８０の出力は、増幅されたブリッジ出力信号から 役に立つ情報を抽出するために復調器５８２に繋がれている。復調器５８２は、 望ましくは位相敏感検出器であり、その出力はコンダクタンス、サセプタンス、 または、それらの結合によって生じるブリッジ出力に応答することになるかもし れない。復調器５８２の出力は、復調され、増幅されたブリッジ出力に基づいた モニタされたマテリアルの状態に関連している１つ以上の出力５２５を発生する ために、出力回路５８４に繋がれている。望ましくは、復調器５８２または出力 手段５８４は、システム入力の連続的な変化し易さにも関わらず明確な出力状態 を提供するために、正帰還を含んでいる。

本発明に係る好ましい第２の実施例の概略図の詳細は、図１０ａ〜図１０ｄ図に 示され、図１０に示されるように位置合わせされて完全な概略図を構成する。

図１０ａは、本発明に係る好ましい第２の実施例の電源および発振回路を描いて いる。電源５５８は、その端子＋ＩＮおよび共通端子の間に直流入力を受けて形 成される。キャパシタＣ１は本電源の入力に存する交流ノイズを濾波し、ダイオ ードＤ２は逆極性を保護するために設けられ、そして、ダイオードＤ３は入力の 過大電圧に対して回路を保護するために設けられている。その結果、調整されて いない供給電位はコモン端子に対してＢ＋として指定される。Ｂ＋に繋がれた電 圧調整器は、以下のように、調整された電圧で８．４ボルトに指定された電圧を 発生する。抵抗Ｒ２はツェナーダイオードＤＩに電流を供給し、電圧８．４ボル トに繋がれたエミッタフォロアトランジスタＱ１によりバッファされる電圧を安 定させる。抵抗Ｒ１は、電流制限を提供し、ダイオードＤＩＯは調整された８、 ４ボルトラインにおける過大電圧保護を提供している。

トランスＴ１を含む発振器は８．４■電源によってエネルギーが与えられる。ト ランスＴ１を除いて、発振器は第一の実施例で述べられたものと同じで、よって 、その動作はこれ以上議論されない。トランスＴ１はシールド電位が二次巻線の 上からというよりはむしろ独立した巻線から得られるという点でトランス７４と 異なる。このことはシールドソースのソースインピーダンスを最小化し、そして ブリッジ出力をシールド負荷に対して変動させないよう望まれ、その結果システ ムは材料の電導性とセンサ位置の様々な形態で使われ、これらはシールドとグラ ンド電極間で高コンダクタンスを示す。発振器は一般的な観点から三つの交流電 位を発生する。これらはＯＳＣ＋、シールド、そしてＯ８Ｃ＋の反対位相を有す るＯＳＣ−で示される。

発振器出力は図１０ｂに示されるブリッジ回路に結合される。

描かれたブリッジは図８ｂに示された形式であり、すなわち測定電極に現れた信 号は重要な物質状態で比較的低いソースインピーダンスを有し、シールド−グラ ンド間の電圧作用によって実効物質アドミタンスＹ、とＹ、から成るアドミタン ス分割器に生成される。ブリッジは集積回路Ｕ２、タイプＣＤ４０６０から成る クロックを含む。Ｃ２は単安定マルチバイブレータとしてＣ１３，Ｒ１３そして Ｒ１４が接続され三つのインバータを含む。Ｃ２はさらにＱとして示されるクロ ック出力を発生するようマルチバイブレークに接続された２進分周器を含む。ク ロック出力Ｑの周期はシステムがクロックの半周期以内に現れたいかなる入力に も適当に応答でき残りの回路の応答時間より十分長いものである。なぜならクロ ックはある入力条件の下でシステム出力を変調可能で、そのような変調は第二実 施例のシステムの一つの出力状態を作り、それはクロック周期を選択することで あり、その結果変調は視覚的に感知できる周波数で生じる。出願人は２Ｈｚの周 波数が第二実施例によるシステムにおいてこれらの目的に適合することを発見し た。クロック出力ＱはＵ３、タイプＣＤ４０５３０半分を形成するスイッチＵ３ ａを動作させるのに使われ、その効果は以下に述べられる。

ブリッジはそれらの接合点でソース中点をシールドとＯＳＣ＋間で開放回路電圧 にしＣ１４とＣ１７から成るアドミタンス分割器を含む。このソースはＣ２０の 一方の終端に接続され、その他の終端はブリッジ出力であり、そして誤差増幅器 ５８０の一つの入力に接続される。その入力と測定電極端子５２間の結合はＣ２ １による。従って、図８ｂの用語においてＣ１４とＣ１７の接合電圧は電圧源５ ０Ｂを形成し、アドミタンスＣ２０に接続されたこのソースのソースアドミタン スはアドミタンス素子５１２を形成し、そしてＣ２１はアドミタンス素子５１４ を形成する。従って、ブリッジはＣ２０を通って流れる電流はＣ２１のアドミタ ンスの発生及びシールド電圧と測定電極電圧間の差に等しい時に平衡する。

ブリッジはさらにＯ８Ｃ＋と５ＰＤＴスイツチＵ３ａの共通端子間に接続された Ｃ１９を含む。示された位置において、スイッチはＣ１９のスイッチ終端を関連 する影響の無いシールドに接続する。他の位置において、スイッチはＣ１９をＣ １４と並列に接続し、その結果そのアドミタンを加えそして平衡なＣ２０を通し た電流源に変える。これは順次測定電極に平衡が要求されるシールド電圧差を生 じ、したがって平衡に存在しなければならない物質状態を変える。このようにし て、クロック周期の各々の部分で、異なる物質状態設定点が確立される。もし特 別のシステムが異なるセンサ配置そして又は異なる物質状態に適合させるために 、平衡に対して要求される測定電極電圧の変化容量を有することが望まれるなら ば、Ｃ１４そして又はＣ１９のようなブリッジ素子は可変につくられてもよい。

さらに、設定点は独立にＣ１４とＣ１９をブリッジにスイッチすることによって 独立に調整されてもよい。さらに、述べられたように、異なる設定点は制御入力 を変えるのに使われるクロックを用いて電圧可変容量のようなアナログ可変ブリ ッジ素子によってなされてもよい。

Ｒ１５とＣ２２は制御用のブリッジ出力間に含まれそしてブリッジ利得を直線化 する。

ブリッジ５７２はさらに重要な物質状態、この場合提出された容器４０をシュミ レートすることによる適当なシステム動作試験のだめの手段を含む。試験手段は 第二のスイッチＵ３ｂを含み、その共通端子はＣ１８を通して０３Ｃ−に接続さ れる。示されるように、スイッチはＣ１８を全く関連する影響をもたないシール ドに接続する。他の位置においては、Ｃ１Ｂは（コンポーネントの値を適当に選 択することによって）高物質状態に対応するブリッジ出力を生じるのに十分なＣ １４とＣ１７の接合点に接続される。よって、Ｃ１８がＣ４１とＣ１７に接続さ れた時、高レベルに対応する発生出力はシステムのほとんどが機能していること を示す。

Ｕ２Ｏ５は＋７．７で示されそして後に述べられるように回路内で作られる正の シールド−基準電源に接続され、そして−７■で示される負のシールド−基準電 源に接続される。−７ｖ電源はＯＳＣ＋と０ＳＣ−のＯ６とＯ５による整流とＣ １６によるフィルタリングによって作られる。Ｒ１６は一７■から流れる電流を 制限する。これらの電源は又Ｕ２に接続される。

スイッチ制御Ｃ１Ｂは手動又は自動の外部スイッチ制御させるよう適合された回 路による作動を許す。回路は、はぼ無線周波数ポテンシャルを有しスイッチのグ ランド−基準回路による動作を許す光−分離器Ｕ５をを含む。Ｃ５、タイプ４Ｎ ２３ａでもよい、は電流制限抵抗Ｒ３を通して正の電源電位に接続される入力Ｌ ＥＤを含む。ＬＥＤのカソードは試験ポイントに接続され、それは、共に接続さ れた時、電流がＣ５の光トランジスタに基づいたＬＥＤを通して導体に流れるこ とを許す。普通Ｒ２１を通して＋７．７電位に接続されてハイを保っている試験 スイッチＵ３ｂの制御入力は光トランジスタの導通により一７ｖ電位にプルダウ ンされ、そしてＣ３５はＬＥＤを動作させる試験ライン上の雑音を減衰する。

図１０ｃに関して、＋　７．　Ｔ　Ｖ電源の発生回路と共に、第二実施例の誤差 増幅器と復調器が示されている。誤差増幅器と復調器は先に決められたブリッジ 条件、すなわち平衡の状態を変化する二つのレベル出力を与える検出器を形成す る。これらの回路は図４０に示された第−実施例野回路に全く同様に対応するの で、それらは単に簡単に述べられる。主要な相違は図４０の回路を制限する制御 フィードバックとマルチ−ブレークポイントが図１０ｃには無いことである。

Ｌｌ、　Ｃ２３，Ｒ１７，Ｃ２４そしてＣ２５はフィルタを形成し、その入力は 基準にたいして８．４■であり、その出力は、負荷によって生じるフィルタ損失 により、シールドに関して＋７．７ｖである。この＋７．７ｙｚ源は誤差増幅器 と復調器を動作させ、又前述のブリッジに使われる。

保護電位に対する電圧であるブリッジの出力は、第１のトランジスタＱ５と第２ のトランジスタＱ６とを含む複合ダーリントン増幅器によって増幅される。この ブリッジの出力は、Ｒ１８とＲ１９を導通してバイアスされるＣ５のベースに接 続されている。、Ｃ５に対する交流エミッタ負荷はＲ３４により与えられ、直流 電流はＲ２３により制御され、Ｒ２３は動作周波数においてＣ２９によりバイパ スされる。コレクタ負荷はＲ２０及びＣ２６により与えられ、Ｃ２６は安定性に 対する利得ロールオフを与える。Ｃ５のコレクタにおけるその出力はＣ６のベー スに接続されており、Ｃ６はそのエミッタに直流動作レベルを確立する抵抗Ｒ２ ７と交流エミッタ負荷を確立するコンデンサＣ２７とを含む。Ｃ６のコレクタ負 荷は、Ｒ２４と、Ｌ２及びＣ３０からなり動作周波数における並列共振回路であ るＬＣ回路とにより形成される。この負荷は、安定性のために、高周波及び低周 波において第２段の利得をロールオフさせ、ダイナミックレンジの増大に対して 出力を負の電源電圧以下にスイングすることを許容する。全体のフィードバック はＲ３４及びＲ２２により与えられるが、出力が充分に増大してＣ８及びてＣ２ ８を導通させると、Ｒ２２がシャントされて増幅器の増大した利得は減少させら れる。これによりエラー増幅器のダイナミックレンジは増大する。

第１０ｃ図の復調器５８２は、第４ｃ図のそれと、トランスコンダクタンス型演 算増幅器Ｕ４の利得を設定するバイアス回路からダイオードＤ２０９ないし０２ １２を除去したことと、第１の実施例において特定の平行パラメータが最後に選 択されたときに出力状態に関連するフィードバック条件を確立する要素Ｒ２２４ ，Ｒ２３３、及びＵ２Ｏ５を除去したことだけが異なる。その替わり、第２の実 施例においては、単一のフィードバック抵抗が２つのトランジスタのスイッチＱ ７　、ＱＢの出力からＣ４の非反転入力に接続されている。第１の実施例のフィ ードバック形式も用いられてもよいが、設定点が設定点フィードバック消去を分 離する相互作用を起こすのに充分接近することはありそうにないので、一般には レベル及びコーティング厚さ状態の監視には不必要である。復調器５８２の出力 はＲ１２とＣ１２の接続点における２状態信号であり、Ｃ８が導通するときはハ イに引き上げられ、Ｃ８が導通しないときはローに引き下げられる。

第２の実施例の出力回路は第１０ｄ図に示され、基本的には、ＵｌとタイプＣＤ ４００７と、オーブンコレクタ出力トランジスタＱ２とで形成された増幅器から なっている。復調器の出力はＲ４，Ｒ５、及びＣ２からなる分圧及びローパスフ ィルタ回路に接続され、この回路はＵｌ内のｎチャネルトランジスタのゲートに 接続され、それにより保護基準化復調器の出力の交流成分を除去し且つ復調器の 出力のハイ及びローレベルがそれぞれトランジスタを実質的に完全にオン及びオ フにすることを確実にする。Ｒ６はトランジスタのドレイン電流を制限し、トラ ンジスタはＣＭＯＳインバータのゲートに接続されて、ローインピーダンスの２ レベル出力を与える。この出力は電流制限抵抗Ｒ７を介して出力トランジスタＱ ２のベースに接続されている。Ｃ２はオーブンコレクタ系統の出力を与える。

必要ならば、不使用のインバータが使用されて反対の意味のシステム出力を与え てもよい。

第２の実施例の全体システムの伝達関数は第１１図に示されている。第１２図及 び第１０ｂ図について上述したように、このシステムは、例えば興味ある厚さの 材料で被膜されたセンサに応答し且つ充満したタンクに完全に浸されたセンサに 応答して、自動的且つ繰り返しその設定点を変化させるように作られ得る。これ らの設定点はそれぞれ、Ｘ軸上でｔｃ及び１、として表されている。被膜の厚さ がｔｃより低い低レベル状態では、スイッチＵ３ａの状態の如何に係わらずブリ ッジの出力はハイであり、定常的にハイを出力する。被膜がｔｃを越え且つｔｆ より低い場合で、タンクが充満していない場合は、Ｃ１４が回路の中にスイッチ されるときのみブリッジの出力はハイになるが、Ｃ１４とＣ１９がともに回路に スイッチされるとローになる。したがって、出力はハイとローの間でクロック周 波数で振動し、クロックにより効果的に変調される。

被膜の厚さがｔ、より大になるか、センサが材料で覆われると、ブリッジの出力 はスイッチＵａ３の状態の如何に係わらずローになり、システムの出力ははした がってローになる。したがって、第２の実施例のシステムは３つの出力状態が可 能な単一の出力を与える。３状態出力信号の利点は、ＬＥＤのような単一の表示 手段が、オフと、フラッシングと、充分状態とを仮定することにより３つの出力 状態を表示できることである。復調器の出力により本質的に与えられるが出力回 路により与えられる３つの状態の出力は、３つの状態の出力の他の形態にまたは ２つの設定点に対する別々の２状態の出力に変換され得ることが理解される。例 えば、発振出力を検出する回路が提供されることができ、この場合は、レベル出 力をローレベル状態とし、被膜出力をハイレベル状態とする。

第１３ａ図及び第１３ｂ図は第１の実施例の１つ以上の設定点の関数である出力 を生成する回路を示す。第１３ａ図は第１の実施例の分離出力と共に用いられて 第２の実施例により生成される種類の結合出力を生成する回路を示す。この回路 は入力ｔｃとｔｒを有し、これらは第４ｅ図のラッチ８６の出力対から与えられ 、これらは被膜の厚さ及び充満した容器の設定点をそれぞれ超過するまでハイで ある。オアゲー）　５３０の出力５３４は設定点ｔ、を越えるまではハイであり 、入力ｔｃがローになると出力５３４はクロック入力に従う。アンドゲート５３ ２の出力５３６は、設定点ｔｆを越えない限りそしてｔｆがハイである限りオア ゲート５３０の出力５３４に従い、入力ｔ。

がローになると、出力５３６はローになる。したがって、出力５３６は第１１図 に示したのと同様の伝達関数を与え、第１０ｄ図におけるごときオーブンコレク タ出力トランジスタまたは他の適当な装置の駆動に使用され得る。

第１３ｂ図は、入力が設定点ｔｃとｔ、の間にあるときに一つの状態を示し、他 の全ての状態のときに他の状態を示す出力５４２を与えるために用いられる回路 を示す。出力ｔｃとｔ、に接続された排他的論理和５４０がこの機能を提供し、 その出力と、ｔｆ出力とが適当な出力装置に接続される。

第２の出力は２つの設定点のシステムとして示されたが、さらに多（の設定点を 与えるように変形することができることが理解される。例えば、ブリッジに付加 的なスイッチを設けて各アドミッタンス要素に対して特異な、デユーティサイク ルのための付加的なアドミッタンス要素において接続してもよい。この場合、最 高と最低の設定点の間の出力は、各設定点を越えたものに対してクロック成分に より変調される。

第２の実施例の回路ブロックと第１の実施例の回路ブロックを適切に相互交換す ること、および他の等個物で置換することが一般的に可能であることもまた、理 解されるであらう。

ここに開示されたレベルと被膜の両者を監視するに適合する単一センサのシステ ムが被膜がレベルを監視するに用いられる実際のセンサにおいて測定され便利に 実施される利点を有する一方で、ここに記述されるものとは別の単一の設定点の 監視システムの一対により等価の結果を得ることが可能であることが、さらに理 解されるであらう。すなわち、被膜が容器の内面上に均一に蓄積されるという仮 定のもとに、それぞれそれ自身のセンサをもつ単一の設定点のシステムの一対が 容器内に適切に配置されることが可能である。システムの１つにおける設定点が 、被膜の厚さが予め定められた厚さを超過したときにスイッチングが行われ、シ ステムの他の１つにおける設定点が、被膜が完全に形成されたときにスイッチン グが行われるよう調整されることが可能である。

浄！（内容に変更なし） 一ノ５υ・２ 浄の（内容に変更なし） −」：々、５ −じ［υ、６ 浄書（内容に変＝なし） 一ノコυ、８α　−ノヲす、８ｂ −１ジン、θｄ 浄書（内言に変更なし） 一ノ二υ・〃 −ム々、１２ −Ｉン、ＩＪα　−Ｆｊｇ、　１３ｂ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０３６９４ 平成１年特許願第５１０８５０号 ２、　発明の名称 コーティング感応物質条件監視システム３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ドレクセルブルック　コントロールズ。

インコーホレイティド ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「特許出願人の代表者」 の欄 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 （３）委任状 （４）図面の翻訳文 ７、補正の内容 （ＩＸ３）別紙の通り （２）明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） （４）図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）８、添付書類の目録 （１）訂正した特許法第１８４条の５第１項の規定による書面　１　通 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文　各　１　通（３）委任状及びその翻訳文 　各　１　通（４）図面の翻訳文　１　通 国際調査報告

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．材料の複数の条件への応答用の装置であって、該装置が、 該複数の状態に応答する出力を発生させる材料応答センサ、該センサに結合され 基準を具備するブリッジであって、該基準を該センサの出力と比較するもの、 該ブリッジに結合された検出装置であって該ブリッジの予め定められた条件にお いて状態を変化させる２レベルの出力を発生させるもの、 該ブリッジのパラメータを自動的に反復的に変化させる制御装置であって、該予 め定められたブリッジの条件に対応する該センサの出力が該複数の材料条件に対 応するよう自動的に反復的に変化させられるもの、および、該検出装置に結合さ れた出力回路であって該複数の材料条件に応答する出力を発生させるもの、 を具備することを特徴とする材料の複数の条件への応答用の装置。
2. ２．該予め定められたブリッジの条件は平衡である、請求の範囲第１項記載の装 置。
3. ３．該出力回路は複数の個別の出力を発生させ、該個別の出力の各個は該条件の １つに応答する、請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．該出力回路は該材料の条件の複数に応答する１つの出力をさらに発生させる 、請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．該出力回路は単一の出力を発生させ、該単一の出力は少くとも３個の状態を 有し、該材料の条件の複数に応答する、請求の範囲第１項記載の装置。
6. ６．該センサは監視されるべき材料を包含する容器に装着され、該複数の条件は センサに対する材料のレベルおよび該センサ上の該材料の被膜の厚さを包含する 、請求の範囲第１項記載の装置。
7. ７．該装置が基準電極をさらに包含し、該センサは、測定電極、該測定電極と該 センサの間に介在させられた遮蔽電極、および、該測定電極を該遮蔽電極から、 また該遮蔽電極を該基準電極から相互に絶縁する絶縁物を包含する、請求の範囲 第１項記載の装置。
8. ８．該電極および該絶縁物は、実質的に共通面状である、請求の範囲第７項記載 の装置。
9. ９．該ブリッジは、該測定電極と該基準電極の間の該材料の有するアドミッタン スに応答する、請求の範囲第７項記載の装置。
10. １０．該ブリッジは、該遮蔽電極および該基準電極に結合される電圧源を包含す る、請求の範囲第７項記載の装置。
11. １１．該ブリッジは、該材料により該測定電極に提供される電圧に応答する、請 求の範囲第１０項記載の装置。
12. １２．該ブリッジは第１の辺を具備し、該第１の辺は直列に結合された第１およ び第２の電圧源を包含し、該電圧源の結合点は該遮蔽電極に結合され、該第１の 電圧源の他端は該基準電極に結合され、また、該ブリッジは第２の辺を具備し、 該第２の辺は該測定電極と該第２の電圧源の間に直列に結合された一対のアドミ ッタンスを包含し、該検出装置の１つの入力端子は該アドミッタンスの結合点に 、他の１つの入力端子は該電圧源の結合点に結合される、請求の範囲第１０項記 載の装置。
13. １３．該ブリッジパラメータが、該測定電極に要求される電流に該所定のブリッ ジ状態を達成するように作用する、請求の範囲７に記載の装置。
14. １４．該ブリッジパラメータが、該ブリッジにおけるアドミッタンスである、請 求の範囲１３に記載の装置。
15. １５．該コントローラが一連の制御信号を自動的にかつ繰返し発生するクロック 手段をそなえ、また該ブリッジが該制御信号に応じてブリッジパラメータを変化 させるための該制御信号に結合された手段をそなえている、請求の範囲１に記載 の装置。
16. １６．ブリッジパラメータを変化させるための該手段は、該制御信号に応じてブ リッジ要素を選択するためのスイッチ手段をそなえている、請求の範囲１５に記 載の装置。
17. １７．該出力回路は、各制御信号に対して発生される検出器出力を表す信号を記 憶するための記憶回路をそなえている、請求の範囲１５に記載の装置。
18. １８．該検出器にフィードバックをかけるフィードバック回路を更にそなえ、該 フィードバックは該制御信号と該記憶回路に応答するものである、請求の範囲１ ７に記載の装置。
19. １９．該検出器と出力回路は該ブリッジ状態に直接応答し、それによって該出力 は、あるブリッジ状態のもとで該制御信号に応じて変調される、請求の範囲１に 記載の装置。
20. ２０．該ブリッジは無線周波数ブリッジであり、該検出器は位相検出器である、 請求の範囲１に記載の装置。
21. ２１．試験回路を更にそなえ、該試験回路はコントローラの動作と無関係に所定 のブリッジ出力を生じさせるに十分な値にブリッジパラメータを変更する、請求 の範囲１に記載の装置。
22. ２２．容器を被覆することができる材料の容器内におけるレベルをモニタするシ ステムであって、 該容器内に配置された測定電極および基準電極、該容器内のすべての表面通路に おいて、該測定電極と該基準電極との間に配置されたシールド電極、該シールド 電極および該基準電極に結合された交流電圧源、該材料によって該測定電極に印 加される電圧に応答するブリッジ、 該ブリッジに結合された検出器であって、所定のブリッジ状態において状態を変 化する双レベル出力を供給するもの、および 所定のブリッジ状態を達成するために要求される測定電極電圧を変更するために 該ブリッジを自動的にかつ繰返して変更するための手段、 をそなえているシステム。
23. ２３．該ブリッジを変更するための該手段は、アドミッタンス要素に一連の異な ったアドミッタンス値を周期的にとらせるための手段をそなえている、請求の範 囲２２に記載のシステム。
24. ２４．該アドミッタンス値のそれぞれがとり入れられるとき生ずる検出器出力に 応答する信号を独立的に記憶するための記憶手段を更にそなえている、請求の範 囲２３に記載のシステム。
25. ２５．出力が検出器出力に応答して直接供給される、請求の範囲２３に記載のシ ステム。
26. ２６．該所定のブリッジ状態を達成するために要求される測定電極電圧が該電極 上の被覆の所定の厚さに対応するように、該ブリッジが変更される、請求の範囲 ２３に記載のシステム。
27. ２７．表面上の被覆を残しておくことができる材料の状態をモニタする方法であ って、 該材料に対する３つの電極センサを並置すること、該電極の一対を交流電源で付 勢すること、該材料によって第３の電極上に印加された信号を基準信号と比較す ること、および 該基準信号に所定の一連の値を自動的にかつ連続的にとらせること、 をそなえている方法。
28. ２８．一連の各基準信号値に対して比較の結果を独立的に記憶するステップを更 にそなえている、請求の範囲２７に記載の方法。
29. ２９．比較の結果に直接応答する出力信号を発生するステップを更にそなえてい る、請求の範囲２７に記載の方法。
30. ３０．該基準信号の１つが所定の厚さの被覆によって該第３の電極上に印加され る電圧に対応する、請求の範囲２７に記載の方法。