JPH07101178B2 - リアクタンス測定回路 - Google Patents
リアクタンス測定回路Info
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- JPH07101178B2 JPH07101178B2 JP59501665A JP50166584A JPH07101178B2 JP H07101178 B2 JPH07101178 B2 JP H07101178B2 JP 59501665 A JP59501665 A JP 59501665A JP 50166584 A JP50166584 A JP 50166584A JP H07101178 B2 JPH07101178 B2 JP H07101178B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は線型性を改善したリアクタンス測定回路、特
に、圧力を測定するための容量変換型リアクタンス測定
回路に関する。
に、圧力を測定するための容量変換型リアクタンス測定
回路に関する。
従来の技術 実用に供されているリアクタンスセンサまたは測定回路
は、普通次式で表わされる変換関数を有している。
は、普通次式で表わされる変換関数を有している。
Ｏ＝MX＋NX2＋QX3 ここに、Ｏ＝出力信号 Ｘ＝測定されるべき変数 Ｍ＝感度定数 Ｎ＝２次の非線型定数 Ｑ＝３次の非線型定数 出力信号Ｏと測定されるべき変数Ｘとの間に、所望の線
型関係が得られるようにするためには、２次および３次
の非線型定数ＮとＱをできるだけ小さな値にすることが
望まれる。従来回路では、３次の定数Ｑを調節すること
によって、２次の定数Ｎと３次の定数Ｑの結合効果を最
小にすることができる。本発明においては、２次と３次
の非線型定数ＮとＱを独立に調節できるようにし、その
結果、改善された効果を得られるようにしている。
型関係が得られるようにするためには、２次および３次
の非線型定数ＮとＱをできるだけ小さな値にすることが
望まれる。従来回路では、３次の定数Ｑを調節すること
によって、２次の定数Ｎと３次の定数Ｑの結合効果を最
小にすることができる。本発明においては、２次と３次
の非線型定数ＮとＱを独立に調節できるようにし、その
結果、改善された効果を得られるようにしている。
発明の概要 本発明は、改善された線型性を有する出力信号を提供す
るためのリアクタンス測定回路を提供することにある。
この回路は、圧力のような検知されるべき条件すなわち
状態に応答して変化するリアクタンス手段を含んでい
る。発振器は該リアクタンス手段に対して、時間信号を
提供する。整流手段は、センサ信号を充電信号としてリ
アクタンス手段に供給し、一方、リアクタンス手段から
の信号を放電させるように、リアクタンス手段に接続さ
れている。制御手段は、発振器への入力信号を、少くと
も２個のセンサ信号の和の関数として提供するために、
センサ信号と発振器に結合されている。前記２個のセン
サ信号の少くとも１つが選択されて増幅される。このよ
うに、少くとも１個のセンサ信号を選択的に増幅する
と、出力信号と検知条件（状態）との関係をより線型に
することができる。
るためのリアクタンス測定回路を提供することにある。
この回路は、圧力のような検知されるべき条件すなわち
状態に応答して変化するリアクタンス手段を含んでい
る。発振器は該リアクタンス手段に対して、時間信号を
提供する。整流手段は、センサ信号を充電信号としてリ
アクタンス手段に供給し、一方、リアクタンス手段から
の信号を放電させるように、リアクタンス手段に接続さ
れている。制御手段は、発振器への入力信号を、少くと
も２個のセンサ信号の和の関数として提供するために、
センサ信号と発振器に結合されている。前記２個のセン
サ信号の少くとも１つが選択されて増幅される。このよ
うに、少くとも１個のセンサ信号を選択的に増幅する
と、出力信号と検知条件（状態）との関係をより線型に
することができる。
本発明の好ましい実施例においては、出力信号に感知さ
れたパラメータに関する２次の依存項を含んでいる。セ
ンサ信号の少くとも１つを選択的に増幅すると、そのよ
うな２次の依存性を補償でき、かつ出力信号を増大する
ことができる。
れたパラメータに関する２次の依存項を含んでいる。セ
ンサ信号の少くとも１つを選択的に増幅すると、そのよ
うな２次の依存性を補償でき、かつ出力信号を増大する
ことができる。
増幅手段はまた、インピーダンスネットワークのインピ
ーダンス機能として、センサ信号の１つを選択された増
幅度で増幅するためのインピーダンスネットワークを含
んでいる。センサ信号の１つをそのように選択的に増幅
すると、感知条件に関して、出力信号の２次の線型性の
改善に優れた効果を示す。増幅器としてオペアンプを用
いると、バイアスや関連周辺回路の応答に悪い影響を与
えることなく、出力信号と感知パラメータとの間の関係
を改善でき、２次の線型性の調節を行なうことができ
る。
ーダンス機能として、センサ信号の１つを選択された増
幅度で増幅するためのインピーダンスネットワークを含
んでいる。センサ信号の１つをそのように選択的に増幅
すると、感知条件に関して、出力信号の２次の線型性の
改善に優れた効果を示す。増幅器としてオペアンプを用
いると、バイアスや関連周辺回路の応答に悪い影響を与
えることなく、出力信号と感知パラメータとの間の関係
を改善でき、２次の線型性の調節を行なうことができ
る。
２次の線型性の調節が、他の回路調節と結合されると、
最低から最高までの全測定範囲にわたって改善された出
力信号が得られる。このようなスパン，ゼロおよびレン
ジ調節は、線型性の再調節を行なう必要なしに行なうこ
とができる。
最低から最高までの全測定範囲にわたって改善された出
力信号が得られる。このようなスパン，ゼロおよびレン
ジ調節は、線型性の再調節を行なう必要なしに行なうこ
とができる。
実施例 第１図において、符号200で示されている本発明の一実
施例の回路はACリアクタンスタイプの差動圧力センサセ
ルを使用している。これは、好ましくは、一対の容量C1
とC2を有し、少くともそのうちの１つは、あるパラメー
タ、好ましくは圧力に応答して変化する性質を有してい
る。第１図は、本明細書で記述されるような違いを除い
て、基本的には、1983年５月３日に、Ruesch,frickおよ
びGrindheimに対して発行された米国特許第4,381,677号
（その内容は特許出願公表公報昭57−502230号と同じ）
の第３図の回路と同じである。回路200の基本的な動作
は、米国特許明細書第4,381,677号に十分に説明されて
おり、本発明の明細書においても、十分に説明されるで
あろう。
施例の回路はACリアクタンスタイプの差動圧力センサセ
ルを使用している。これは、好ましくは、一対の容量C1
とC2を有し、少くともそのうちの１つは、あるパラメー
タ、好ましくは圧力に応答して変化する性質を有してい
る。第１図は、本明細書で記述されるような違いを除い
て、基本的には、1983年５月３日に、Ruesch,frickおよ
びGrindheimに対して発行された米国特許第4,381,677号
（その内容は特許出願公表公報昭57−502230号と同じ）
の第３図の回路と同じである。回路200の基本的な動作
は、米国特許明細書第4,381,677号に十分に説明されて
おり、本発明の明細書においても、十分に説明されるで
あろう。
電流加算節点210には、第１の放電信号、すなわちコン
デンサC1の容量値に応答する第１の電流i1、および第２
の充電信号、すなわちコンデンサC2の容量値に応答する
第２の電流i2が供給される。後者の電流i2は、該第２の
電流i2を反転増幅する反転増幅器212を通して供給され
る。加算節点210は、電流を演算的に結合することによ
って、第１および第２の電流を加算する。第１および第
２の電流は、他の好ましい実施例では、充電又は放電信
号であってもよい。制御増幅器のような制御手段216
は、回路の共通ラインに結合された非反転入力と、加算
節点210に結合された反転入力とを有し、電圧制御発振
器（VCO）のような発振手段218の発振周波数を制御する
ための信号を出力する。
デンサC1の容量値に応答する第１の電流i1、および第２
の充電信号、すなわちコンデンサC2の容量値に応答する
第２の電流i2が供給される。後者の電流i2は、該第２の
電流i2を反転増幅する反転増幅器212を通して供給され
る。加算節点210は、電流を演算的に結合することによ
って、第１および第２の電流を加算する。第１および第
２の電流は、他の好ましい実施例では、充電又は放電信
号であってもよい。制御増幅器のような制御手段216
は、回路の共通ラインに結合された非反転入力と、加算
節点210に結合された反転入力とを有し、電圧制御発振
器（VCO）のような発振手段218の発振周波数を制御する
ための信号を出力する。
発振器218は、実質的に不変の振幅（ピーク・ピーク値V
pp）を有し、電圧信号に応じて周波数が変化する信号に
よって、整流手段220を介して、コンデンサC1およびC2
を反復的に充電する。なお、該周波数はC1およびC2の容
量値の変化に応答して変化する。コンデンサC1およびC2
は、これらに対する反復的な充電に応答し、整流手段22
0を介して反復的に放電する。このように、コンデンサC
1は第１の充放電信号をもち、またコンデンサC2は第２
の充放電信号をもっている。整流手段220は、C1およびC
2の反復的な充電および放電の結果発生する電流i1およ
びi2を整流する。したがって、回路200は、制御増幅器2
16の出力電圧に従って周波数を変化する発振器218の出
力周波数によって動作するということができる。
pp）を有し、電圧信号に応じて周波数が変化する信号に
よって、整流手段220を介して、コンデンサC1およびC2
を反復的に充電する。なお、該周波数はC1およびC2の容
量値の変化に応答して変化する。コンデンサC1およびC2
は、これらに対する反復的な充電に応答し、整流手段22
0を介して反復的に放電する。このように、コンデンサC
1は第１の充放電信号をもち、またコンデンサC2は第２
の充放電信号をもっている。整流手段220は、C1およびC
2の反復的な充電および放電の結果発生する電流i1およ
びi2を整流する。したがって、回路200は、制御増幅器2
16の出力電圧に従って周波数を変化する発振器218の出
力周波数によって動作するということができる。
可変コンデンサC3は、ダイオード242および244ならびに
ライン243および245のそれぞれを介して加算節点210に
結合され、該加算節点210に電流icsを供給する。温度に
対する安定性を増大するために、ダイオード242および2
44が整流手段220A中に含まれている。C3は２つの別の経
路、すなわち、それぞれダイオード242とライン243およ
びダイオード244とライン245からなる経路を通して加算
節点210に結合されている。このため、コンデンサC3が
ダイオード244を通ってのみ加算節点210に結合されてい
る装置が開示されている米国特許第4,381,677号に述べ
られているように、コンデンサC3の容量値に２を乗ずる
必要はなくなる。２個のダイオード244と242を通してコ
ンデンサC3を結合すると、約２倍の電流icsが得られる
ため、前記容量値に２を乗ずる必要がなくなる。増幅器
212は、出力と反転入力を有し、その出力は第１の抵抗2
50を介して該反転入力に結合される。またこの出力は、
第２の抵抗252を介して加算節点210に結合される。な
お、米国特許第4,381,677号の第３図では、上記第１お
よび第２の抵抗には、符号を付されていない。
ライン243および245のそれぞれを介して加算節点210に
結合され、該加算節点210に電流icsを供給する。温度に
対する安定性を増大するために、ダイオード242および2
44が整流手段220A中に含まれている。C3は２つの別の経
路、すなわち、それぞれダイオード242とライン243およ
びダイオード244とライン245からなる経路を通して加算
節点210に結合されている。このため、コンデンサC3が
ダイオード244を通ってのみ加算節点210に結合されてい
る装置が開示されている米国特許第4,381,677号に述べ
られているように、コンデンサC3の容量値に２を乗ずる
必要はなくなる。２個のダイオード244と242を通してコ
ンデンサC3を結合すると、約２倍の電流icsが得られる
ため、前記容量値に２を乗ずる必要がなくなる。増幅器
212は、出力と反転入力を有し、その出力は第１の抵抗2
50を介して該反転入力に結合される。またこの出力は、
第２の抵抗252を介して加算節点210に結合される。な
お、米国特許第4,381,677号の第３図では、上記第１お
よび第２の抵抗には、符号を付されていない。
出力と反転入力とを有する出力増幅器230は、その反転
入力が整流手段220に接続され、出力信号Voは、出力電
流信号Ioを引き込むような２線式電流制御読取装置など
の適当な手段232に提供される。
入力が整流手段220に接続され、出力信号Voは、出力電
流信号Ioを引き込むような２線式電流制御読取装置など
の適当な手段232に提供される。
増幅器212は第２の電流i2とコンデンサC3の電流icsを、
選択的に増幅する。電流i2とicsは、抵抗250の抵抗値を
抵抗252の抵抗値で除算することによって得られる値、
換言すれば、インピーダンスの比である係数K1で増幅さ
れる。第２の電流i2と電流icsは、バイアスや、制御増
幅器216の応答又は他の関連回路から悪影響を受けるこ
となく選択的に増幅される。電流i1，K1i2およびコンデ
ンサC3からの電流（１＋K1）icsは加算節点210に供給さ
れ、抵抗214を通って基準電圧（−VREF）へ流れる。そ
の結果、加算節点210において、第１および第２の信号
に応答する電圧が発生する。電流K1icsとK1i2は、前記
米国特許第4,381,677号の第３図に示されている電流と
は異なっている。
選択的に増幅する。電流i2とicsは、抵抗250の抵抗値を
抵抗252の抵抗値で除算することによって得られる値、
換言すれば、インピーダンスの比である係数K1で増幅さ
れる。第２の電流i2と電流icsは、バイアスや、制御増
幅器216の応答又は他の関連回路から悪影響を受けるこ
となく選択的に増幅される。電流i1，K1i2およびコンデ
ンサC3からの電流（１＋K1）icsは加算節点210に供給さ
れ、抵抗214を通って基準電圧（−VREF）へ流れる。そ
の結果、加算節点210において、第１および第２の信号
に応答する電圧が発生する。電流K1icsとK1i2は、前記
米国特許第4,381,677号の第３図に示されている電流と
は異なっている。
コンデンサC1とC2の容量値は、圧力の変化に応じて変化
する。出力信号Ioは次の形で表わすことができる。
する。出力信号Ioは次の形で表わすことができる。
Io＝MP＋NP2＋QP3 …（１） ここに、Io＝増幅器230の出力信号 Ｐ＝差圧力 Ｍ＝感度定数 Ｎ＝２次の非線型定数 Ｑ＝３次の非線型定数 出力信号Ioは、差圧力の１次,2次および３次関数であ
り、容量値を用いて概略次式で表わすことができる。
り、容量値を用いて概略次式で表わすことができる。
Io∝（C1−C2）／｛C1＋K1C2−（１＋K1）C1｝ …
（２） ここに、Io＝増幅器230の出力信号 C1＝C1の容量値 C2＝C2の容量値 K1＝抵抗250の抵抗値／抵抗 252の抵抗値 C3＝C3の容量値 C1およびC2の容量値は、次式で表わすことができる。
（２） ここに、Io＝増幅器230の出力信号 C1＝C1の容量値 C2＝C2の容量値 K1＝抵抗250の抵抗値／抵抗 252の抵抗値 C3＝C3の容量値 C1およびC2の容量値は、次式で表わすことができる。
C1＝A/（１−BP）＋Ｃ …（３） C2＝D/（１−EP）＋Ｆ …（４） ここに、Ａ＝C1の能動静止容量値 （active rest capacitance） Ｂ＝C1の標準化された逆スプリング 定数（inverse spring constant） Ｃ＝C1の漂遊容量 Ｄ＝C2の能動静止容量値 Ｅ＝C2の標準化された逆スプリング 定数 Ｆ＝C2の漂遊容量 Ｐ＝差圧力 前記式2,3および４を結合すると、次の式が得られる。
Io∝［Ａ−Ｄ＋Ｃ−Ｆ＋｛AE＋DB＋ （Ｃ−Ｆ）（Ｅ−Ｂ）｝Ｐ−（Ｃ−Ｆ） BEP2］／｛Ａ＋K1Ｄ＋Ｃ＋ K1Ｆ−C3（１＋K1）＋［AE− K1DB＋｛Ｃ＋K1Ｆ−C3（１＋ K1）｝（Ｅ−Ｂ）］Ｐ−｛Ｃ＋K1Ｆ− C3（１＋K1）BEP2｝ …（５） ５式中の圧力Ｐに対する実際の係数を文字G,H,I,J,Kお
よびＬで置換すると、５式は次のように簡単にすること
ができる。
よびＬで置換すると、５式は次のように簡単にすること
ができる。
Io∝（Ｇ＋HP＋IP2）／（Ｊ＋ KP＋LP2） …（６） ここに、Ｇ＝Ａ−Ｄ＋Ｃ−Ｆ Ｈ＝AE＋DB＋（Ｃ−Ｆ）（Ｅ−Ｂ） Ｉ＝−（Ｃ−Ｆ）BE Ｊ＝Ａ＋K1Ｄ＋Ｃ＋K1Ｆ− C3（１＋K1） Ｋ＝AE−K1DB＋｛Ｃ＋K1Ｆ− C3（１＋K1）｝（Ｅ−Ｂ） Ｌ＝−｛Ｃ＋K1Ｆ−C3（１＋ K1）｝BE ６式が圧力Ｐに関して線型であるためには、次の２つの
式が満足されなければならない。
式が満足されなければならない。
Ｌ＝０ …（７） および （ＩJ2／K2）−（HJ/K）＋Ｃ＝０ …（８） ８式は、６式において、Ｌ＝０と置き、６式の分子を６
式の分母で割算し、その商に１次の圧力項が表われたと
きの剩余を０に等しいと置くことによって得られる。
式の分母で割算し、その商に１次の圧力項が表われたと
きの剩余を０に等しいと置くことによって得られる。
K1とコンデンサC3の容量値を変化させることによって、
７式と８式を実質的に満足するための十分な融通性（fl
exibility）を提供することができる。C3の容量値を調
節すると、圧力の選ばれた範囲にわたって出力信号Ioの
線型性を調節するのに以前用いられた３次の調節を正確
に行なうことができる。
７式と８式を実質的に満足するための十分な融通性（fl
exibility）を提供することができる。C3の容量値を調
節すると、圧力の選ばれた範囲にわたって出力信号Ioの
線型性を調節するのに以前用いられた３次の調節を正確
に行なうことができる。
第２図は代表的なデータを用いたグラフであり、これに
は、コンデンサC3を３次の依存項を最小にするように調
節した時の、圧力に対する出力信号Ioの両端（上限値お
よび下限値）を基準にした線型性が示されている。ここ
で、出力信号Ioは、（例えば、米国特許第4,381,677号
の第３図と同様に）４〜20ミリアンペアの信号である。
２次の差圧依存項は、線型から約−0.29％の最大偏差を
有している。
は、コンデンサC3を３次の依存項を最小にするように調
節した時の、圧力に対する出力信号Ioの両端（上限値お
よび下限値）を基準にした線型性が示されている。ここ
で、出力信号Ioは、（例えば、米国特許第4,381,677号
の第３図と同様に）４〜20ミリアンペアの信号である。
２次の差圧依存項は、線型から約−0.29％の最大偏差を
有している。
トリミング抵抗250と252とによってK1を調節すると、２
次の依存性の制御を良好に行なうことができる。この実
施例においては、抵抗250と252の各々は、並列接続され
た少くとも２個の抵抗から構成されるのが望ましい。そ
の中の少くとも１個は、並列抵抗値を変えるために、レ
ーザでトリミングできるようにされている。なお、K1は
並列接続された抵抗250の等価抵抗値を並列接続された
抵抗252の等価抵抗で割った値である。コンデンサC3，
抵抗250および抵抗252が正確に選ばれる時、実質的に線
型化された関数が得られ、７式と８式が実質的に満足さ
れ、６式のIoは圧力の線型関数となる。抵抗250と252は
可変であってもよく、例えば、２次の差圧依存性に影響
を与える圧力あるいは他のパラメータの関数であっても
よい。
次の依存性の制御を良好に行なうことができる。この実
施例においては、抵抗250と252の各々は、並列接続され
た少くとも２個の抵抗から構成されるのが望ましい。そ
の中の少くとも１個は、並列抵抗値を変えるために、レ
ーザでトリミングできるようにされている。なお、K1は
並列接続された抵抗250の等価抵抗値を並列接続された
抵抗252の等価抵抗で割った値である。コンデンサC3，
抵抗250および抵抗252が正確に選ばれる時、実質的に線
型化された関数が得られ、７式と８式が実質的に満足さ
れ、６式のIoは圧力の線型関数となる。抵抗250と252は
可変であってもよく、例えば、２次の差圧依存性に影響
を与える圧力あるいは他のパラメータの関数であっても
よい。
本発明によれば、スパン、ゼロおよび差圧送信器のレン
ジ（これは標準的なプロセス測定の学術用語である）の
調節によって得られる最低圧力から最高圧力までの全範
囲にわたって、線型の再調節を行なうことなしに、改善
された線型を提供することができる。また、３次の調節
のみによる線型化と比較すると、線型はさらに良好に改
善される。コンデンサC3を調節することによって２次の
線型を部分的に補償すると、２次の依存度は最小になら
ない。しかし、３次の依存と２次の依存の両方が残存す
るが、２次と３次の依存を総合すると、最良になる。抵
抗250,252およびコンデンサC3を選択することによっ
て、２次と３次の依存を、実質的に独立に最小にするこ
とができ、出力信号Ioと、最低から最高までの全範囲の
圧力との関係を実質的に線型にすることができる。ま
た、線型の再調節を必要とせずに、最低から最高までの
圧力の全範囲にわたって、スパンとゼロの変更が可能に
なる。
ジ（これは標準的なプロセス測定の学術用語である）の
調節によって得られる最低圧力から最高圧力までの全範
囲にわたって、線型の再調節を行なうことなしに、改善
された線型を提供することができる。また、３次の調節
のみによる線型化と比較すると、線型はさらに良好に改
善される。コンデンサC3を調節することによって２次の
線型を部分的に補償すると、２次の依存度は最小になら
ない。しかし、３次の依存と２次の依存の両方が残存す
るが、２次と３次の依存を総合すると、最良になる。抵
抗250,252およびコンデンサC3を選択することによっ
て、２次と３次の依存を、実質的に独立に最小にするこ
とができ、出力信号Ioと、最低から最高までの全範囲の
圧力との関係を実質的に線型にすることができる。ま
た、線型の再調節を必要とせずに、最低から最高までの
圧力の全範囲にわたって、スパンとゼロの変更が可能に
なる。
第１図に従って構成された回路から得られる出力信号Io
（４〜20ミリアンペアの信号）の両端（上限値，下限
値）を基準にした線型性を表わす第３図のグラフは、コ
ンデンサC3および抵抗250,252を線型を改善するように
選択すると、出力信号Ioの線型性が改善されることを示
している。線型からの最大の偏差は0.04％以下になる。
コンデンサC3は３次の依存性を最小にするように選ばれ
ており、抵抗250と252は２次の依存性を最小にするよう
に選ばれている。第２図の最大偏差から第３図の最大偏
差を引いた値（−0.29−（−0.04）＝−0.25％）は、２
次の線型性が補正されていないことに起因することを示
している。なぜなら、第２図のグラフは３次の依存性は
補償しているが２次の依存性は補償していないからであ
る。
（４〜20ミリアンペアの信号）の両端（上限値，下限
値）を基準にした線型性を表わす第３図のグラフは、コ
ンデンサC3および抵抗250,252を線型を改善するように
選択すると、出力信号Ioの線型性が改善されることを示
している。線型からの最大の偏差は0.04％以下になる。
コンデンサC3は３次の依存性を最小にするように選ばれ
ており、抵抗250と252は２次の依存性を最小にするよう
に選ばれている。第２図の最大偏差から第３図の最大偏
差を引いた値（−0.29−（−0.04）＝−0.25％）は、２
次の線型性が補正されていないことに起因することを示
している。なぜなら、第２図のグラフは３次の依存性は
補償しているが２次の依存性は補償していないからであ
る。
K1の大きさを0.900〜1.100にすると、結合された回路に
悪い影響を与えることなく２次の非線型を十分に補償す
ることができることが知られている。好ましくは、K1は
0.975〜1.025の間がよい。0.975〜1.025のK1を用いる
と、２次の依存性は、あらゆる場合において、実質的に
最小になる。上述の本実施例の回路では、抵抗250の等
価抵抗値を27,807オームとし、抵抗252の等価抵抗値を2
8,088オームとした。この結果、K1は0.990となった。
悪い影響を与えることなく２次の非線型を十分に補償す
ることができることが知られている。好ましくは、K1は
0.975〜1.025の間がよい。0.975〜1.025のK1を用いる
と、２次の依存性は、あらゆる場合において、実質的に
最小になる。上述の本実施例の回路では、抵抗250の等
価抵抗値を27,807オームとし、抵抗252の等価抵抗値を2
8,088オームとした。この結果、K1は0.990となった。
本発明の他の実施例は、米国特許第4,381,677号の第１
図に示された回路において、抵抗54と56を、２次の線型
性が改善され、出力信号が大きくなるよに変えたもので
ある。抵抗64と66もまた同様に変えてもよい。
図に示された回路において、抵抗54と56を、２次の線型
性が改善され、出力信号が大きくなるよに変えたもので
ある。抵抗64と66もまた同様に変えてもよい。
さらに、出力信号を増大させるようにC3を調節したり、
i1，i2を増幅したりしても良い。
i1，i2を増幅したりしても良い。
図面の簡単な説明 第１図は本発明によるリアクタンス測定回路の概略図で
ある。
ある。
第２図は３次の依存項が削除され、端点線型性として表
現された従来回路のデータのグラフである。
現された従来回路のデータのグラフである。
第３図は、第１図に従って構成された本発明の実施例回
路の端点線型性を表わすグラフである。
路の端点線型性を表わすグラフである。
符号の説明 210……電流加算点、212……増幅器、216……制御手
段、218……VCO、220……整流手段、230……出力増幅器
段、218……VCO、220……整流手段、230……出力増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−69451（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−38509（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭55−25364（ＪＰ，Ｙ２) 特表 昭57−502230（ＪＰ，Ａ）)
Claims (15)
- 【請求項１】検知状態に応じて少くとも一つのリアクタ
ンスが変化する少くとも二つのリアクタンス手段を有
し、検知状態を代表し、かつ２次および３次の非直線性
を有する出力信号を発生するリアクタンス測定回路であ
って、この回路が、 その発振出力を前記リアクタンス手段に供給するよう
に、当該リアクタンス手段に接続された発振器手段と、 リアクタンス値の関数である前記リアクタンス手段の充
電および放電信号を生成するように、前記リアクタンス
手段に接続された整流手段と、 該整流手段および該発振器手段に接続され、前記発振器
手段にその入力制御信号を供給する制御手段と、 前記充電および放電信号の少くとも一つを増幅して制御
手段から発振器手段への入力制御信号を調整し、さらに
被増幅信号の関数として前記発振出力を調整することに
より、前記出力信号の非直線性を実質上補償して出力信
号および検知状態間に予定の関係をもたらす増幅手段
と、 前記発振器手段および増幅手段に接続され、前記増幅手
段によって補償される次数の非直線性とは異なる次数の
出力信号の非直線性を実質上補償する補償手段とからな
ることを特徴とするリアクタンス測定回路。 - 【請求項２】リアクタンス手段が少くとも一つの可変コ
ンデンサで構成されたことを特徴とする前記特許請求の
範囲第１項記載の回路。 - 【請求項３】感知されるパラメータが圧力であることを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の回路。 - 【請求項４】リアクタンス手段が、感知される状態に応
答する少くとも第１および第２のリアクタンス手段から
なり、少くともその一方が可変であることを特徴とする
前記特許請求の範囲第１項記載の回路。 - 【請求項５】第１のリアクタンス手段に応答する第１の
充電信号と第１の放電信号、および第２のリアクタンス
手段に応答する第２の充電信号と第２の放電信号とを含
むことを特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の回
路。 - 【請求項６】出力信号が感知パラメータに関する２次の
依存項を含み、増幅された信号が出力信号の該２次の感
知パラメータ依存項を実質的に補償するようにしたこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の回路。 - 【請求項７】増幅される信号は第２の充電信号であり、
さらに、 制御手段および整流手段に接続されており、増幅された
第２の充電信号と、第１の放電信号とを接続する加算点
手段を具備したことを特徴とする前記特許請求の範囲第
５項記載の回路。 - 【請求項８】該増幅手段は、入力された信号と増幅され
た信号との間の関係を制御するためのインピーダンス回
路網を具備していることを特徴とする前記特許請求の範
囲第１項記載の回路。 - 【請求項９】該増幅手段は、反転入力と出力とを有する
第１のオペアンプを具備していることを特徴とする前記
特許請求の範囲第８項記載の回路。 - 【請求項１０】インピーダンス回路網手段が、 第１の増幅器の反転入力と出力との間に接続された第１
のインピーダンス手段と、 該第１の増幅器の出力と加算点手段との間に接続された
第２のインピーダンス手段とを具備し、 該第１および第２のインピーダンス手段の関係が該増幅
手段の増幅率を決定することを特徴とする前記特許請求
の範囲第９項記載の回路。 - 【請求項１１】前記整流手段に接続されており、第１の
充電信号と第１の放電信号の少くとも一方および、第２
の充電信号と第２の放電信号の少くとも一方を差動増幅
する出力増幅手段をさらに含むことを特徴とする前記特
許請求の範囲第１項記載の回路。 - 【請求項１２】実質的に、圧力と線型関係にある出力信
号を得るように、出力増幅手段に接続された出力手段を
さらに含むことを特徴とする前記特許請求の範囲第11項
記載の回路。 - 【請求項１３】制御手段が、加算点手段に接続された入
力、および発振器手段に接続された出力を有する第２の
増幅器を含み、発振器手段に入力制御信号を供給するこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第７項記載の回路。 - 【請求項１４】該加算点手段が、増幅された信号と、第
２の充電信号および第２の放電信号の少くとも一方との
和を代表する信号を、第２の増幅器の入力へ供給するこ
とを特徴とする前記特許請求の範囲第13項記載の回路。 - 【請求項１５】補償手段は可変コンデンサよりなること
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の回路。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US489856 | 1983-04-29 | ||
| US06/489,856 US4519253A (en) | 1983-04-29 | 1983-04-29 | Reactance measurement circuit with enhanced linearity |
| PCT/US1984/000504 WO1984004386A1 (en) | 1983-04-29 | 1984-04-05 | Reactance measurement circuit with enhanced linearity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60501229A JPS60501229A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH07101178B2 true JPH07101178B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=23945550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59501665A Expired - Lifetime JPH07101178B2 (ja) | 1983-04-29 | 1984-04-05 | リアクタンス測定回路 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4519253A (ja) |
| EP (1) | EP0151575B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07101178B2 (ja) |
| BR (1) | BR8406844A (ja) |
| CA (1) | CA1208698A (ja) |
| DE (1) | DE3478342D1 (ja) |
| MX (1) | MX154663A (ja) |
| WO (1) | WO1984004386A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP2002213B1 (en) * | 2006-03-29 | 2012-07-11 | Rosemount, Inc. | Capacitance sensing circuit |
| CN103389175B (zh) * | 2013-07-30 | 2015-11-04 | 郑州大学 | 用于聚合物成型加工在线测量剪切应力的方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438509A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-23 | Matsushita Electric Works Ltd | Inductor motor |
| JPS5525364U (ja) * | 1978-08-07 | 1980-02-19 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3965746A (en) * | 1974-11-04 | 1976-06-29 | Teledyne Industries, Inc. | Pressure transducer |
| US4339750A (en) * | 1980-08-20 | 1982-07-13 | Rosemount Inc. | Low power transmitter |
| US4357834A (en) * | 1980-09-03 | 1982-11-09 | Hokushin Electric Works, Ltd. | Displacement converter |
| US4381677A (en) * | 1981-01-23 | 1983-05-03 | Rosemount Inc. | Reactance measurement circuit |
| US4391146A (en) * | 1981-06-01 | 1983-07-05 | Rosemount Inc. | Parallel T impedance measurement circuit for use with variable impedance sensor |
-
1983
- 1983-04-29 US US06/489,856 patent/US4519253A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-04-05 WO PCT/US1984/000504 patent/WO1984004386A1/en active IP Right Grant
- 1984-04-05 BR BR8406844A patent/BR8406844A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-04-05 EP EP84901682A patent/EP0151575B1/en not_active Expired
- 1984-04-05 JP JP59501665A patent/JPH07101178B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-05 DE DE8484901682T patent/DE3478342D1/de not_active Expired
- 1984-04-12 CA CA000451820A patent/CA1208698A/en not_active Expired
- 1984-04-24 MX MX201122A patent/MX154663A/es unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438509A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-23 | Matsushita Electric Works Ltd | Inductor motor |
| JPS5525364U (ja) * | 1978-08-07 | 1980-02-19 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 特表昭５７−５０２２３０（ＪＰ，Ａ）） |
Also Published As
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|---|---|
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| CA1208698A (en) | 1986-07-29 |
| EP0151575B1 (en) | 1989-05-24 |
| US4519253A (en) | 1985-05-28 |
| BR8406844A (pt) | 1985-03-19 |
| JPS60501229A (ja) | 1985-08-01 |
| WO1984004386A1 (en) | 1984-11-08 |
| MX154663A (es) | 1987-11-13 |
| DE3478342D1 (en) | 1989-06-29 |
| EP0151575A1 (en) | 1985-08-21 |
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