JPH0675080B2 - フエムトアンペア計 - Google Patents
フエムトアンペア計Info
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- JPH0675080B2 JPH0675080B2 JP61097041A JP9704186A JPH0675080B2 JP H0675080 B2 JPH0675080 B2 JP H0675080B2 JP 61097041 A JP61097041 A JP 61097041A JP 9704186 A JP9704186 A JP 9704186A JP H0675080 B2 JPH0675080 B2 JP H0675080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- output
- heat sink
- amplifier
- temperature sensor
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0023—Measuring currents or voltages from sources with high internal resistance by means of measuring circuits with high input impedance, e.g. OP-amplifiers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/257—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques using analogue/digital converters of the type with comparison of different reference values with the value of voltage or current, e.g. using step-by-step method
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Amplifiers (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、アンペア計に関し、特に、10-15アンペアの
範囲内の電流を測定するフェムトアンペア計（femtoamm
eter）に関する。
範囲内の電流を測定するフェムトアンペア計（femtoamm
eter）に関する。
フェムトアンペア計は信じられない程小さな電流を測定
する。都合の悪いことに、こうして測定された小さな電
流は、アンペア計内で予想され得る雑音の過渡状態より
も一層小さい場合が多い。普通のアンペア計の回路で
は、誤った読みを安易に生ずるおそれがある。
する。都合の悪いことに、こうして測定された小さな電
流は、アンペア計内で予想され得る雑音の過渡状態より
も一層小さい場合が多い。普通のアンペア計の回路で
は、誤った読みを安易に生ずるおそれがある。
フェムトアンペア計は、主蒸気配管の放射線監視装置、
炉心外広域放射線監視装置、炉心外中域監視装置、並び
に区域及びプロセス放射線監視装置の機能のような、原
子力発電所内の感度の高い計装に用いられる。
炉心外広域放射線監視装置、炉心外中域監視装置、並び
に区域及びプロセス放射線監視装置の機能のような、原
子力発電所内の感度の高い計装に用いられる。
このような場所にアンペア計を配置した場合、長期間の
間それらをオフラインにすることはできない。アンペア
計の信頼性が高くなければならないし、計器が過渡状態
によって動作しなくなってはならない。更に、計器は誤
った読みを生じてはならない。誤った読みがあると、原
子力発電所がオフライン状態になり、操業収入を失うこ
とになる。
間それらをオフラインにすることはできない。アンペア
計の信頼性が高くなければならないし、計器が過渡状態
によって動作しなくなってはならない。更に、計器は誤
った読みを生じてはならない。誤った読みがあると、原
子力発電所がオフライン状態になり、操業収入を失うこ
とになる。
従来技術の説明 第１図には典型的なアンペア計回路が示されている。入
力14が増幅器16の入力端子15に接続されている。定電流
源18が増幅器16の負の入力端子17に接続されている温度
補償対数ダイオード19に電流を通す。増幅器16の帰還ル
ープ20に接続されている対数ダイオード19が、ディジタ
ル・アナログ変換器25を通る増幅器の出力を制御する。
力14が増幅器16の入力端子15に接続されている。定電流
源18が増幅器16の負の入力端子17に接続されている温度
補償対数ダイオード19に電流を通す。増幅器16の帰還ル
ープ20に接続されている対数ダイオード19が、ディジタ
ル・アナログ変換器25を通る増幅器の出力を制御する。
動作について説明すると、対数ダイオード19がアンペア
計16の出力を調整し、典型的には０から１ボルトまでの
電圧に対して、約10-13から10-3アンペアまでの電流の
対数グラフを描くことができるようにする。
計16の出力を調整し、典型的には０から１ボルトまでの
電圧に対して、約10-13から10-3アンペアまでの電流の
対数グラフを描くことができるようにする。
このような回路は、フェムトアンペア計の場合には難点
がある。第１に、電流が極めて小さいため、普通に測定
されるような電圧の過渡状態が、増幅器16を逆バイアス
する。増幅器16が逆バイアスされると、対数ダイオード
19を通る漏れによってしか、増幅器16に正のバイアスを
回復することができない。10000秒（２時間40分）程度
の回復の時定数が予想される。今日の多くの計器の環境
では、このような回復期間は全く受け入れることができ
ない。
がある。第１に、電流が極めて小さいため、普通に測定
されるような電圧の過渡状態が、増幅器16を逆バイアス
する。増幅器16が逆バイアスされると、対数ダイオード
19を通る漏れによってしか、増幅器16に正のバイアスを
回復することができない。10000秒（２時間40分）程度
の回復の時定数が予想される。今日の多くの計器の環境
では、このような回復期間は全く受け入れることができ
ない。
発明の要約 アンペア計の増幅器に雑音によって誘起された逆バイア
スに耐えると共に、並外れて高い測定精度を有しなが
ら、長い回復の時定数を回避するフェムトアンペア計を
提供する。アンペア計の増幅器が帰還ループを有してお
り、この帰還ループと並列に反対向きの一対の対数ダイ
オードが接続されている。これにより、増幅器を反対の
極性にバイアスしたり、受け入れることができない程長
い回復の時定数にしたりせずに、負又は正のバイアスの
過渡状態に対処することができる。並列反対向きのダイ
オード形式ではできない普通の温度補償が、アンペア計
の部品にヒートシンクを付け、ヒートシンクを付けた部
品に対して対数ダイオードの温度センサを設け、熱電冷
却器を用いてヒートシンクの動作温度を制御することに
より行われる。温度感知用対数ダイオードが計算機のル
ックアップテーブルに出力を供給する。この同じ温度感
知用対数ダイオードは熱電冷却器を作動するブリッジ回
路にも出力を供給する。熱電冷却器の極性によって、ヒ
ートシンクを加熱又は冷却し、アンペア計を最適の動作
温度に熱的に調節する。漂遊電流を防止するためのリー
ド・スイッチを用いて自動化したブートストラップ型較
正が提供される。この結果、従来達成することができな
かった精度が得られる。
スに耐えると共に、並外れて高い測定精度を有しなが
ら、長い回復の時定数を回避するフェムトアンペア計を
提供する。アンペア計の増幅器が帰還ループを有してお
り、この帰還ループと並列に反対向きの一対の対数ダイ
オードが接続されている。これにより、増幅器を反対の
極性にバイアスしたり、受け入れることができない程長
い回復の時定数にしたりせずに、負又は正のバイアスの
過渡状態に対処することができる。並列反対向きのダイ
オード形式ではできない普通の温度補償が、アンペア計
の部品にヒートシンクを付け、ヒートシンクを付けた部
品に対して対数ダイオードの温度センサを設け、熱電冷
却器を用いてヒートシンクの動作温度を制御することに
より行われる。温度感知用対数ダイオードが計算機のル
ックアップテーブルに出力を供給する。この同じ温度感
知用対数ダイオードは熱電冷却器を作動するブリッジ回
路にも出力を供給する。熱電冷却器の極性によって、ヒ
ートシンクを加熱又は冷却し、アンペア計を最適の動作
温度に熱的に調節する。漂遊電流を防止するためのリー
ド・スイッチを用いて自動化したブートストラップ型較
正が提供される。この結果、従来達成することができな
かった精度が得られる。
発明の目的及び利点 本発明の目的は、過渡的な雑音による増幅器の逆バイア
スに対する回復の時定数を許容し得るものにしたフェム
トアンペア計回路を提供することである。本発明のこの
ような面によれば、増幅器に対する入力は第１の枝路に
加えられ、参照電圧が第２の枝路に加えられる。増幅器
の出力から入力枝路に帰還ループが設けられており、こ
のループと並列に一対の互いに反対向きの対数ダイオー
ドが接続されている。増幅器を負又は正にバイアスする
電圧過渡状態には、これらの対数ダイオードを通る急速
な回復の通路が形成される。
スに対する回復の時定数を許容し得るものにしたフェム
トアンペア計回路を提供することである。本発明のこの
ような面によれば、増幅器に対する入力は第１の枝路に
加えられ、参照電圧が第２の枝路に加えられる。増幅器
の出力から入力枝路に帰還ループが設けられており、こ
のループと並列に一対の互いに反対向きの対数ダイオー
ドが接続されている。増幅器を負又は正にバイアスする
電圧過渡状態には、これらの対数ダイオードを通る急速
な回復の通路が形成される。
本発明のこのような面の利点は、この結果得られるアン
ペア計を感度の高い安全用計装に信頼性をもって用いる
ことができることである。過渡状態からの回復のための
長い動作停止時間を回避することができる。
ペア計を感度の高い安全用計装に信頼性をもって用いる
ことができることである。過渡状態からの回復のための
長い動作停止時間を回避することができる。
具合の悪いことに、ここで説明する互いに反対向きの並
列の対数ダイオードは、２次効果を有する。これらが、
第１図の温度補償用対数ダイオード19のような温度補償
回路を完全に働かなくする。こういう事情であるため、
本発明の他の目的は、フェムトアンペア計に対する温度
制御装置を提供することである。本発明のこのような面
によれば、フェムトアンペア計の最も感度の高い最初の
増幅段がヒートシンク内に封入されている。直列に接続
されている２つの対数ダイオードに定電流の入力が加え
られる。これらの対数ダイオードは、温度に正比例する
電圧を１次の直接的な効果として出力する。この出力電
圧はブリッジ回路で比較される。ブリッジ回路の出力は
熱電冷却器に送られ、この冷却器をバイアスして、ヒー
トシンクの温度が低過ぎるときにはヒートシンクを加熱
すると共に、ヒートシンクの温度が高過ぎるときにはヒ
ートシンクを冷却するように冷却器をバイアスする。
列の対数ダイオードは、２次効果を有する。これらが、
第１図の温度補償用対数ダイオード19のような温度補償
回路を完全に働かなくする。こういう事情であるため、
本発明の他の目的は、フェムトアンペア計に対する温度
制御装置を提供することである。本発明のこのような面
によれば、フェムトアンペア計の最も感度の高い最初の
増幅段がヒートシンク内に封入されている。直列に接続
されている２つの対数ダイオードに定電流の入力が加え
られる。これらの対数ダイオードは、温度に正比例する
電圧を１次の直接的な効果として出力する。この出力電
圧はブリッジ回路で比較される。ブリッジ回路の出力は
熱電冷却器に送られ、この冷却器をバイアスして、ヒー
トシンクの温度が低過ぎるときにはヒートシンクを加熱
すると共に、ヒートシンクの温度が高過ぎるときにはヒ
ートシンクを冷却するように冷却器をバイアスする。
本発明のこのような一面の利点は、アンペア計の増幅器
の動作温度が正確に制御されることである。
の動作温度が正確に制御されることである。
対数ダイオードによって温度を感知することの他の利点
は、ヒートシンクの温度の直接的な出力が得られること
である。ヒートシンクの温度を表すこの出力によって、
実時間のバイアスで、アンペア計の出力の較正を調節す
ることができる。このような較正は、電流及び動作温度
に基づいて選択される３次元のルックアップテーブルを
通じて行うことができる。
は、ヒートシンクの温度の直接的な出力が得られること
である。ヒートシンクの温度を表すこの出力によって、
実時間のバイアスで、アンペア計の出力の較正を調節す
ることができる。このような較正は、電流及び動作温度
に基づいて選択される３次元のルックアップテーブルを
通じて行うことができる。
本発明のこのような一面の利点は、アンペア計の現在の
動作温度を実時間で読み取ることができるだけでなく、
最適の動作温度まで、その温度に向かって長期的な熱的
な動作が可能になることである。
動作温度を実時間で読み取ることができるだけでなく、
最適の動作温度まで、その温度に向かって長期的な熱的
な動作が可能になることである。
本発明の他の一面は、アンペア計を定期的に較正するた
めに計算機によって作動されるブートストラップ較正シ
ステムを提供することである。本発明のこのような一面
によれば、大きな抵抗値と並列に接続されている基準抵
抗が、６桁の範囲にわたって、約２桁離れた逐次的な動
作レベルでアンペア計を較正する。ブートストラップ抵
抗を磁気的に切り換えることにより、アンペア計内の漂
遊電流を回避できると共に、規則的な自動化された較正
が保証される。
めに計算機によって作動されるブートストラップ較正シ
ステムを提供することである。本発明のこのような一面
によれば、大きな抵抗値と並列に接続されている基準抵
抗が、６桁の範囲にわたって、約２桁離れた逐次的な動
作レベルでアンペア計を較正する。ブートストラップ抵
抗を磁気的に切り換えることにより、アンペア計内の漂
遊電流を回避できると共に、規則的な自動化された較正
が保証される。
ここで説明するブートストラップ型較正の利点は、較正
の度に、３次元のルックアップテーブルが再び作成され
ることである。このため、計器は毎回の利用と実質的に
同時に較正される。
の度に、３次元のルックアップテーブルが再び作成され
ることである。このため、計器は毎回の利用と実質的に
同時に較正される。
アンペア計全体は10-13アンペアで、±１％以内の精度
レベルで動作する。この結果、計器の信頼性のある動作
が得られる。
レベルで動作する。この結果、計器の信頼性のある動作
が得られる。
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、以下図面につ
いて説明するところから明らかになろう。
いて説明するところから明らかになろう。
好ましい実施例の説明 第２図を参照して本発明を説明する。第２図には本発明
の実施例が示されている。入力24が加算点28を介して増
幅器30の入力枝路に入る。増幅器30の出力がアナログ・
ディジタル変換器14に接続されている。ディジタル・ア
ナログ変換器16が温度補償された入力を加算点18に供給
する。
の実施例が示されている。入力24が加算点28を介して増
幅器30の入力枝路に入る。増幅器30の出力がアナログ・
ディジタル変換器14に接続されている。ディジタル・ア
ナログ変換器16が温度補償された入力を加算点18に供給
する。
増幅器30は帰還ループ31を有しており、この帰還ループ
は、互いに反対向きに接続されている対数ダイオード34
及び36を含んでおり、回避することのできない電圧過渡
状態からの回復時間を許容し得るものにしながら、増幅
器30がいずれの極性でも動作することができるようにす
る。1011オームの抵抗38と、小さなコンデンサ32（10ピ
コファラド）とが、増幅器の振動を減衰させるために、
増幅器30に対する残りの帰還ループを形成している。
は、互いに反対向きに接続されている対数ダイオード34
及び36を含んでおり、回避することのできない電圧過渡
状態からの回復時間を許容し得るものにしながら、増幅
器30がいずれの極性でも動作することができるようにす
る。1011オームの抵抗38と、小さなコンデンサ32（10ピ
コファラド）とが、増幅器の振動を減衰させるために、
増幅器30に対する残りの帰還ループを形成している。
増幅器30はヒートシンク42内に収容されている。ヒート
シンク42の温度が、図式的に参照番号45で示す定電流対
数ダイオードによって測定される。このダイオードは、
温度の関数である電圧を出力する。この電圧は、熱電冷
却器48に給電を行うブリッジ回路47における比較のため
に用いられる。ブリッジ回路47における比較により、こ
の回路の出力がバイアスされる。即ち、ヒートシンク42
の温度が高過ぎる場合には、ヒートシンクを冷却するよ
うに熱電冷却器48に対して電流が供給され、ヒートシン
ク42の温度が低過ぎる場合には、ヒートシンクの温度を
上げるように熱電冷却器48に対する電流が逆転される。
シンク42の温度が、図式的に参照番号45で示す定電流対
数ダイオードによって測定される。このダイオードは、
温度の関数である電圧を出力する。この電圧は、熱電冷
却器48に給電を行うブリッジ回路47における比較のため
に用いられる。ブリッジ回路47における比較により、こ
の回路の出力がバイアスされる。即ち、ヒートシンク42
の温度が高過ぎる場合には、ヒートシンクを冷却するよ
うに熱電冷却器48に対して電流が供給され、ヒートシン
ク42の温度が低過ぎる場合には、ヒートシンクの温度を
上げるように熱電冷却器48に対する電流が逆転される。
同時に、温度感知用の定電流対数ダイオード45の出力
は、ディジタル値に変換されて、ルックアップテーブル
をアドレスするために用いられる。アナログ・ディジタ
ル変換器14は、計算機の制御器に作用して、実時間で所
望の電流レベルに対して調節された適当なルックアップ
テーブルをアドレスさせる。この結果得られるアンペア
計の出力は実質的に連続的であって、信頼性のあるレベ
ルに較正されている。
は、ディジタル値に変換されて、ルックアップテーブル
をアドレスするために用いられる。アナログ・ディジタ
ル変換器14は、計算機の制御器に作用して、実時間で所
望の電流レベルに対して調節された適当なルックアップ
テーブルをアドレスさせる。この結果得られるアンペア
計の出力は実質的に連続的であって、信頼性のあるレベ
ルに較正されている。
第4a図には主な動作回路が示されている。第4a図には入
力24と、出力14とが含まれている。入力24は加算点28に
接続されている。互いに反対向きのダイオード34及び36
が、対の増幅段30a及び30bに対する帰還ループ31を完成
している。出力は、最終増幅段30cを介して出力14に現
れて、変換される。
力24と、出力14とが含まれている。入力24は加算点28に
接続されている。互いに反対向きのダイオード34及び36
が、対の増幅段30a及び30bに対する帰還ループ31を完成
している。出力は、最終増幅段30cを介して出力14に現
れて、変換される。
最初の増幅段30aはヒートシンク内に封入される唯一の
段であることが理解されよう。全熱損失を小さく抑える
ために、この増幅段は小さな利得で動作させられる。
段であることが理解されよう。全熱損失を小さく抑える
ために、この増幅段は小さな利得で動作させられる。
計器が大きなヒートシンク50を含んでいることが認めら
れよう。後で詳しく説明するが、ヒートシンク50は第4a
図に示されていると共に、第4b図でも他の２箇所に参照
番号50で示されている。第4a図ではヒートシンク50は、
増幅器の動作回路と、第１の増幅段30aとを取り囲んで
いる。第4b図ではヒートシンク50は、温度測定用のダイ
オード52と、熱電冷却器48とを含んでいる。組み立てら
れた状態では、ヒートシンクによって取り囲まれている
すべての回路が同じヒートシンク内に組み立てられてい
る。
れよう。後で詳しく説明するが、ヒートシンク50は第4a
図に示されていると共に、第4b図でも他の２箇所に参照
番号50で示されている。第4a図ではヒートシンク50は、
増幅器の動作回路と、第１の増幅段30aとを取り囲んで
いる。第4b図ではヒートシンク50は、温度測定用のダイ
オード52と、熱電冷却器48とを含んでいる。組み立てら
れた状態では、ヒートシンクによって取り囲まれている
すべての回路が同じヒートシンク内に組み立てられてい
る。
熱電冷却器はダイオード52からの熱出力に応答する。こ
の熱出力は、ブリッジ回路47を介して送られ、対の導線
49を介して冷却器48を作動する。同時に、ダイオード
は、計算機によって作動されるルックアップテーブルに
用いるために、温度の読みを線60を介して計算機に出力
する。
の熱出力は、ブリッジ回路47を介して送られ、対の導線
49を介して冷却器48を作動する。同時に、ダイオード
は、計算機によって作動されるルックアップテーブルに
用いるために、温度の読みを線60を介して計算機に出力
する。
第4c図には、普通の回路が示されている。保護型アナロ
グ・スイッチ60が、較正電圧、温度出力及びアンペア数
の測定値を含んでいる選択的な入力を受け取っている。
これらの信号は、計算機の標準的な部品（図に示してい
ない）に送られる。
グ・スイッチ60が、較正電圧、温度出力及びアンペア数
の測定値を含んでいる選択的な入力を受け取っている。
これらの信号は、計算機の標準的な部品（図に示してい
ない）に送られる。
更に、これから説明するブートストラップ型較正に用い
られているリレーに対するスイッチ作用を説明する。
られているリレーに対するスイッチ作用を説明する。
第4a図では、ヒートシンク50は主な動作素子を取り囲ん
でいる。入力24はスイッチ61によってアースに対して開
閉されると共に、実際の測定のために、スイッチ62によ
って加算点28に接続される。ブートストラップ回路が参
照番号70で示されている。
でいる。入力24はスイッチ61によってアースに対して開
閉されると共に、実際の測定のために、スイッチ62によ
って加算点28に接続される。ブートストラップ回路が参
照番号70で示されている。
ブートストラップ較正回路は、いずれも並列に接続され
ている較正抵抗71、72、73、74及び75を含んでいる。そ
れぞれのスイッチ80、81、82及び83を次々に開いて、並
列回路の両端に可変抵抗値を発生する。
ている較正抵抗71、72、73、74及び75を含んでいる。そ
れぞれのスイッチ80、81、82及び83を次々に開いて、並
列回路の両端に可変抵抗値を発生する。
ここで簡単に第4b図について説明すると、母線16からの
ディジタル・データがラッチ90にラッチされ、その後、
16ビットのディジタル・アナログ変換器92に放出され
る。変換器92は線94に参照電圧を出力する。この参照電
圧は電流測定のため、３次元メモリ・テーブルの計算を
含む較正のために、線96を介して計算機に送られると共
に、線98を介してブートストラップ較正回路に送られ
る。
ディジタル・データがラッチ90にラッチされ、その後、
16ビットのディジタル・アナログ変換器92に放出され
る。変換器92は線94に参照電圧を出力する。この参照電
圧は電流測定のため、３次元メモリ・テーブルの計算を
含む較正のために、線96を介して計算機に送られると共
に、線98を介してブートストラップ較正回路に送られ
る。
第4c図について簡単に説明すると、磁界を発生するため
に、それぞれのコイル101、102、103及び104が用いられ
ていることが理解されよう。これらのそれぞれの磁界
は、ヒートシンクの内部又はその近くにあるリード・ス
イッチ80、81、82及び83を作動する。これらのそれぞれ
のリード・スイッチは、行われている測定を狂わせるお
それのあるような、ヒートシンクの内側又は内部の配線
の熱又は電流を発生することを防止する。
に、それぞれのコイル101、102、103及び104が用いられ
ていることが理解されよう。これらのそれぞれの磁界
は、ヒートシンクの内部又はその近くにあるリード・ス
イッチ80、81、82及び83を作動する。これらのそれぞれ
のリード・スイッチは、行われている測定を狂わせるお
それのあるような、ヒートシンクの内側又は内部の配線
の熱又は電流を発生することを防止する。
第4c図には、カッド・モス電力配列111、112、113及び1
14が示されている。これらの配列はそれぞれのオア・ゲ
ート122、123及び124を介して、計算機からの出力信号
を受け取っている。
14が示されている。これらの配列はそれぞれのオア・ゲ
ート122、123及び124を介して、計算機からの出力信号
を受け取っている。
線131の信号が電力配列111、112、113及び114を閉じる
ことが理解されよう。更に、作動信号（低と仮定する）
が線132に印加されて線131には印加されないときに、ス
イッチ80が開き、スイッチ82、83及び84は閉じたままに
なっている。信号が線133に印加されると、スイッチ83
及び84は閉じたままである。信号が線134に印加される
と、スイッチ84のみが閉じたままになっている。
ことが理解されよう。更に、作動信号（低と仮定する）
が線132に印加されて線131には印加されないときに、ス
イッチ80が開き、スイッチ82、83及び84は閉じたままに
なっている。信号が線133に印加されると、スイッチ83
及び84は閉じたままである。信号が線134に印加される
と、スイッチ84のみが閉じたままになっている。
第4a図で図示のブートストラップ較正システムについて
言うと、これまでの説明から較正システムを理解するこ
とができよう。
言うと、これまでの説明から較正システムを理解するこ
とができよう。
広義に言うと、最大電流の較正は、スイッチ62が開いて
いると共に、スイッチ80、81、82及び83が閉じている状
態で行われる。この場合、抵抗71が並列回路を支配し、
ディジタル・アナログ変換器92が較正電圧を通す。
いると共に、スイッチ80、81、82及び83が閉じている状
態で行われる。この場合、抵抗71が並列回路を支配し、
ディジタル・アナログ変換器92が較正電圧を通す。
スイッチ80が最初に開かれる。この点で、抵抗72が支配
し、ディジタル・アナログ変換器92によって正確な較正
電圧が回路に送られる。この電圧は最初に、許容し得る
最大の電流の流れを生じさせるように印加され、その
後、最大の電流の1/100のレベルで印加される。この1/1
00の値が計算機のメモリに記録される。
し、ディジタル・アナログ変換器92によって正確な較正
電圧が回路に送られる。この電圧は最初に、許容し得る
最大の電流の流れを生じさせるように印加され、その
後、最大の電流の1/100のレベルで印加される。この1/1
00の値が計算機のメモリに記録される。
その後、スイッチ81が開く。この場合、抵抗73が支配す
る。しかしながら、一杯の電流の流れを強制的に流し、
その後、1/100の電流を流す電圧が再び印加される。最
後に、スイッチ82が開き、抵抗74によって、上に述べた
過程が繰り返される。その後、スイッチ83が開き、抵抗
75によってこの過程が繰り返される。
る。しかしながら、一杯の電流の流れを強制的に流し、
その後、1/100の電流を流す電圧が再び印加される。最
後に、スイッチ82が開き、抵抗74によって、上に述べた
過程が繰り返される。その後、スイッチ83が開き、抵抗
75によってこの過程が繰り返される。
この較正は長い期間、約45分間にわたって行われる。相
異なる電圧（電流レベル）がすべて試験される。この結
果が３次元ルックアップテーブルに書き込まれる。この
ルックアップテーブルは、ヒートシンクの温度、ディジ
タル・アナログ変換器からの出力電圧の範囲、及び測定
する電流の範囲に関する入力を含んでいる。
異なる電圧（電流レベル）がすべて試験される。この結
果が３次元ルックアップテーブルに書き込まれる。この
ルックアップテーブルは、ヒートシンクの温度、ディジ
タル・アナログ変換器からの出力電圧の範囲、及び測定
する電流の範囲に関する入力を含んでいる。
従来、このような計器に対する上に述べたようなブート
ストラップ型較正は手作業で行われていた。しかしなが
ら、この計器では、較正は計算機によって作動されるこ
とが理解されよう。
ストラップ型較正は手作業で行われていた。しかしなが
ら、この計器では、較正は計算機によって作動されるこ
とが理解されよう。
第4b図について説明すると、対の直列接続されている対
数ダイオード52が、ディジタル・アナログ変換器92から
の線50に得られる精密級電源に接続されている。これら
のダイオードを通る漏れが、3.2ミリボルト／℃で、温
度の直接的な効果である。1.40000ボルトの正確な参照
電圧が電源から出力され、増幅器160で比較される。増
幅器160はコンデンサ163と、並列帰還ループ164とを有
している。並列のコンデンサが振動を減衰させる非常に
長い回復時間を増幅器160にもたらす。
数ダイオード52が、ディジタル・アナログ変換器92から
の線50に得られる精密級電源に接続されている。これら
のダイオードを通る漏れが、3.2ミリボルト／℃で、温
度の直接的な効果である。1.40000ボルトの正確な参照
電圧が電源から出力され、増幅器160で比較される。増
幅器160はコンデンサ163と、並列帰還ループ164とを有
している。並列のコンデンサが振動を減衰させる非常に
長い回復時間を増幅器160にもたらす。
増幅器160における比較がブリッジ回路47に出力され
る。ヒートシンクの温度が高過ぎる場合には、ダイオー
ド電圧は参照電圧よりも低い。この場合、電力配列170
及び172を介しての出力によって、熱電冷却器48には冷
却モードの電流が流れる。反対に、ダイオード電圧が参
照電圧より高いことによってヒートシンクの温度が高過
ぎる状態が検出されると、参照番号174、176及び178に
出力が出る。電流が反対向きに流れて、冷却作用を行
う。
る。ヒートシンクの温度が高過ぎる場合には、ダイオー
ド電圧は参照電圧よりも低い。この場合、電力配列170
及び172を介しての出力によって、熱電冷却器48には冷
却モードの電流が流れる。反対に、ダイオード電圧が参
照電圧より高いことによってヒートシンクの温度が高過
ぎる状態が検出されると、参照番号174、176及び178に
出力が出る。電流が反対向きに流れて、冷却作用を行
う。
任意の比較用ブリッジ回路で十分であることが理解され
よう。ここで第4d図に実際の部品の値を記入したブリッ
ジ回路は、実際に用いられた回路の設計に従ったもので
ある。
よう。ここで第4d図に実際の部品の値を記入したブリッ
ジ回路は、実際に用いられた回路の設計に従ったもので
ある。
較正が行われ、ヒートシンクが作動されて、冷却器を所
望の低温状態にしたと仮定すると、このときに測定の設
定を行うことができる。
望の低温状態にしたと仮定すると、このときに測定の設
定を行うことができる。
典型的には、電流は入力24に入り、スイッチ62を閉じ、
スイッチ61を開く。計器が完全に較正された状態である
と仮定すると、電流は加算点28に流れる。加算点28で
は、それぞれの増幅器30a及び30bが帰還ループ31を通じ
てバイアスされる。出力が第２段30cを介して、出力14
に出される。
スイッチ61を開く。計器が完全に較正された状態である
と仮定すると、電流は加算点28に流れる。加算点28で
は、それぞれの増幅器30a及び30bが帰還ループ31を通じ
てバイアスされる。出力が第２段30cを介して、出力14
に出される。
同時に、線60の温度が主計算機に供給される。温度及び
電流が判ると、計算機のルックアップテーブル（図に示
していない）を参照して、最終的な出力が求められる。
電流が判ると、計算機のルックアップテーブル（図に示
していない）を参照して、最終的な出力が求められる。
第１図は従来の回路図、第２図は本発明のフェムトアン
ペア計回路の回路図、第３図は本発明のフェムトアンペ
ア計の出力範囲を示すグラフ、第4a図、第4b図及び第4c
図は本発明の好ましい実施例を構成する実際の電子回路
の回路図、第4d図は実際の部品の諸元を示す図表であ
る。 主な符号の説明 14……出力変換器、16……（参照電圧）変換器、24……
入力、30……増幅器、31……帰還ループ、34、36……対
数ダイオード、42、50……ヒートシンク、45……温度セ
ンサ、47……ブリッジ回路、48……熱電冷却器、52……
ダイオード。
ペア計回路の回路図、第３図は本発明のフェムトアンペ
ア計の出力範囲を示すグラフ、第4a図、第4b図及び第4c
図は本発明の好ましい実施例を構成する実際の電子回路
の回路図、第4d図は実際の部品の諸元を示す図表であ
る。 主な符号の説明 14……出力変換器、16……（参照電圧）変換器、24……
入力、30……増幅器、31……帰還ループ、34、36……対
数ダイオード、42、50……ヒートシンク、45……温度セ
ンサ、47……ブリッジ回路、48……熱電冷却器、52……
ダイオード。
Claims (7)
- 【請求項１】一対の第１及び第２の入力と、帰還ループ
を介して前記第１の入力に接続されている出力とを有し
ている増幅器を備えており、 前記第２の入力は、基準電圧に接続されており、 前記増幅器の前記帰還ループは、対数電圧電流依存性を
有していると共に逆並列関係に設けられている一対のダ
イオードと並列接続されており、 前記ダイオードと、前記増幅器とは、閉ループ温度制御
器を有しているヒートシンクに配置されており、該制御
器の温度センサは、当該アンペア計の所望の動作温度に
従って前記ヒートシンクの温度を調節するように前記制
御器に接続されている計算機のルックアップテーブルと
ブリッジ回路との両方に、前記ヒートシンクの実際の温
度を供給しているフェムトアンペア計。 - 【請求項２】前記ヒートシンクに接続されている熱電加
熱冷却器と、 前記温度センサの出力に応答して、前記ヒートシンクを
選択的に加熱又は冷却する極性で前記冷却器を作動する
手段とを含んでいる特許請求の範囲第１項に記載のフェ
ムトアンペア計。 - 【請求項３】前記熱電冷却器を作動する手段は、 標準電圧源と、 該標準電圧源を、少なくとも１つの対数ダイオードを含
んでいる温度センサにより発生された電圧と比較する手
段と、 前記熱電冷却器に電流を出力するブリッジ回路手段とを
含んでおり、 該ブリッジ回路手段は、温度が高過ぎるときに前記ヒー
トシンクを冷却するために第１の極性の電流を出力する
と共に、温度を感知したときに前記ヒートシンクを加熱
するために第２の極性の電流を出力するように接続され
ている特許請求の範囲第２項に記載のフェムトアンペア
計。 - 【請求項４】入力に接続されている第１の枝路と、参照
用標準電圧に接続されている第２の枝路と、前記第１の
枝路に接続されている出力及び帰還ループとを有してい
る増幅器と、 比較的一定の温度に保たれるようにヒートシンク内に設
けられており、前記帰還ループと並列に接続されている
互いに反対向きの第１及び第２の対数ダイオードと、 前記ヒートシンクに取り付けられている熱電冷却器と、 前記ヒートシンクに接続されており、前記増幅器の動作
温度を表示する信号を出力する少なくとも１つの温度セ
ンサと、 前記温度センサと前記熱電冷却器との間に作動的に接続
されており、前記ヒートシンクを最適動作温度に向けて
駆動する手段とを備えたフェムトアンペア計。 - 【請求項５】前記温度センサと前記熱電冷却器との間に
作動的に接続されている手段は、ブリッジ回路を含んで
おり、該ブリッジ回路は、前記熱電冷却器を前記ヒート
シンクの加熱と冷却との間で切り換えるように、前記ヒ
ートシンクの温度が高いことにより生ずる減少した電流
に応答して第１の極性の電圧を出力するよう動作可能で
あると共に、前記ヒートシンクの温度が低下したことに
応答して一層大きな電圧を出力するよう動作する特許請
求の範囲第４項に記載のフェムトアンペア計。 - 【請求項６】前記温度センサからルックアップテーブル
に出力している第２の出力と、 前記増幅器の出力に接続されているアナログ・ディジタ
ル変換器とを含んでおり、 該変換器のディジタル出力は、前記増幅器の実時間の動
作温度を補償したルックアップテーブルの温度をアドレ
スしている特許請求の範囲第４項に記載のフェムトアン
ペア計。 - 【請求項７】入力に接続されている第１の枝路と、参照
用標準電圧に接続されている第２の枝路と、前記第１の
枝路に接続されている出力及び帰還ループとを有してい
る増幅器と、 比較的一定の温度に保たれるようにヒートシンク内に設
けられており、前記帰還ループと並列に接続されている
互いに反対向きの第１及び第２の対数ダイオードと、 前記ヒートシンクに接続されており、少なくとも２つの
温度センサ出力を有している少なくとも１つの温度セン
サであって、前記第１の温度センサ出力は、前記増幅器
の出力を較正するように前記増幅器の動作温度を表示す
る信号を有しており、前記第２の温度センサ出力は、第
１の温度範囲で第１の極性の出力を発生すると共に第２
の温度範囲で第２の極性の出力を発生する回路制御手段
と作動的に接続されている、少なくとも１つの温度セン
サと、 前記回路制御手段に接続されており、加熱及び冷却によ
り前記ヒートシンクを予め選択された温度範囲に保つ熱
電冷却器とを備えたフェムトアンペア計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/729,455 US4628277A (en) | 1985-05-01 | 1985-05-01 | Femtoammeter |
| US729455 | 1985-05-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62866A JPS62866A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH0675080B2 true JPH0675080B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=24931112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61097041A Expired - Lifetime JPH0675080B2 (ja) | 1985-05-01 | 1986-04-28 | フエムトアンペア計 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4628277A (ja) |
| JP (1) | JPH0675080B2 (ja) |
| DE (1) | DE3614529A1 (ja) |
| ES (1) | ES8801039A1 (ja) |
| FR (1) | FR2581458B1 (ja) |
| IT (1) | IT1191771B (ja) |
| SE (1) | SE459046B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0648779B2 (ja) * | 1985-07-18 | 1994-06-22 | 富士通株式会社 | フリップフロップ回路 |
| US4970456A (en) * | 1989-01-09 | 1990-11-13 | Motorola, Inc. | Temperature compensated power detector |
| US4940947A (en) * | 1989-02-28 | 1990-07-10 | Oneac Corporation | Line noise signal measurement system using analog signal compression with digital linearity correction |
| DE4410705C2 (de) * | 1994-03-28 | 2000-05-18 | Christof Kaufmann | Meßvorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe |
| US7162302B2 (en) | 2002-03-04 | 2007-01-09 | Nanoset Llc | Magnetically shielded assembly |
| US7091412B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-08-15 | Nanoset, Llc | Magnetically shielded assembly |
| DE102007030172A1 (de) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Strommessgerät mit hoher Dynamik und kleiner Zeitkonstante |
| US8730701B2 (en) * | 2009-02-12 | 2014-05-20 | Ecolab Usa Inc. | Driving circuit for powering a bi-directional load |
| US10581413B2 (en) * | 2017-11-17 | 2020-03-03 | Honeywell International Inc. | Compensation circuit |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1007874A (en) * | 1963-04-30 | 1965-10-22 | Cole E K Ltd | Improvements in or relating to d.c. amplifiers |
| DE1804389A1 (de) * | 1968-10-22 | 1970-07-16 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Verstaerker mit veraenderlichem Verstaerkungsgrad |
| US3724954A (en) * | 1972-01-14 | 1973-04-03 | Photo Electronics Corp | Logarithmic circuit with automatic compensation for variations in conditions of operations |
| DE2630958B2 (de) * | 1976-07-07 | 1978-07-27 | Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin | Fehlerkompensationsverfahren |
| US4270090A (en) * | 1978-04-24 | 1981-05-26 | Williams Bruce T | D.C. Electrostatic voltage follower having ion-coupled probe |
| US4408128A (en) * | 1979-03-08 | 1983-10-04 | Kett Electric Laboratory | Electric resistance type wide range moisture meter |
| US4349788A (en) * | 1980-02-25 | 1982-09-14 | Peavey Electronics Corp. | Transient intermodulation distortion limiting circuit for an amplifier system |
| US4370615A (en) * | 1980-10-14 | 1983-01-25 | The Perkin-Elmer Corporation | High speed temperature controlled electrometer |
| DD206176A3 (de) * | 1981-04-22 | 1984-01-18 | Verfahren und schaltungsanordnung zur temperaturmessung |
-
1985
- 1985-05-01 US US06/729,455 patent/US4628277A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-04-24 ES ES554337A patent/ES8801039A1/es not_active Expired
- 1986-04-28 JP JP61097041A patent/JPH0675080B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-29 DE DE19863614529 patent/DE3614529A1/de active Granted
- 1986-04-30 SE SE8602030A patent/SE459046B/sv not_active IP Right Cessation
- 1986-04-30 FR FR868606249A patent/FR2581458B1/fr not_active Expired
- 1986-04-30 IT IT20277/86A patent/IT1191771B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE459046B (sv) | 1989-05-29 |
| SE8602030D0 (sv) | 1986-04-30 |
| FR2581458A1 (fr) | 1986-11-07 |
| IT8620277A0 (it) | 1986-04-30 |
| FR2581458B1 (fr) | 1989-09-08 |
| ES8801039A1 (es) | 1987-12-01 |
| ES554337A0 (es) | 1987-12-01 |
| US4628277A (en) | 1986-12-09 |
| DE3614529A1 (de) | 1986-11-06 |
| SE8602030L (sv) | 1986-11-02 |
| JPS62866A (ja) | 1987-01-06 |
| IT8620277A1 (it) | 1987-10-30 |
| IT1191771B (it) | 1988-03-23 |
| DE3614529C2 (ja) | 1993-06-03 |
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