JPH0712598A - 測定システム較正のための装置及び方法 - Google Patents

測定システム較正のための装置及び方法

Info

Publication number
JPH0712598A
JPH0712598A JP6104528A JP10452894A JPH0712598A JP H0712598 A JPH0712598 A JP H0712598A JP 6104528 A JP6104528 A JP 6104528A JP 10452894 A JP10452894 A JP 10452894A JP H0712598 A JPH0712598 A JP H0712598A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
transducer
parameter
circuit
adjustment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6104528A
Other languages
English (en)
Inventor
Noel S Poduje
エス．ポデゥジェ ノエル
Scott P Keller
ピー．ケラー スコット
Roy Mallory
マロリー ロイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ADE Corp
Original Assignee
ADE Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ADE Corp filed Critical ADE Corp
Publication of JPH0712598A publication Critical patent/JPH0712598A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G01D18/008—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00 with calibration coefficients stored in memory

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この装置及び方法は複数のサブシステムを備
えたトランスデューサ測定システムの較正に係り、サブ
システム追加時や交換時に完全なシステム較正を必要と
せず、また各独立サブシステムに対して調節を必要とせ
ずに、小数の選択された調節によりトータルなシステム
較正を可能にするものである。 【構成】 この測定システムはトランスデューサが連結
された対称物の特性を表わす較正された測定信号を出力
する。各サブシステムはそれに伴う最小数のパラメータ
に関して特性付けられており、パラメータは数学的に組
合されて調節サブシステム即ちシステム構成部品の値を
反映する。このように各分割されたサブシステムに伴う
公称値からの変動は結合され、システムにおけるエラー
に対する自由度を表わす、最小数の選択された調節部品
の単一の調節により修正される。他の実施例において
は、単一のプロセッサが、パラメータを表わし、測定信
号のデジタル的複製（replica）を処理するためのサブ
システムに応答し、較正された測定信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は測定システムに関し、
より詳細には改良された較正のためのトランスデューサ
測定システム装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トランスデューサ測定システムは対象物
の温度や厚さ、導伝性等の種々の特性を測定するものと
して知られている。このようなシステムの１つにおい
て、トランスデューサは出力信号を供給し、該信号を処
理して対象物とトランスデューサ間の距離に関係する電
圧レベルを有する電気信号を発生するようにしたものが
ある。このシステムの一例においては、トランスデュー
サは容量型プローブであり、測定されるべき対象物特性
は対象物のフラットネス（平坦性）である。このような
測定は、対象物の所定の複数点における測定に応答する
複数のトランスデューサ出力信号を得ることにより成さ
れる。対象物の典型例としては半導体ウエハやディスク
ドライブのディスク等がある。良く知られているよう
に、この測定システムは一般的にinter aliaやトランス
デューサ装置や「フロントエンド」回路等の複数のサブ
システムを備えている。また、トランスデューサ信号を
測定特性関係する、理想的には比例する電圧レベルを有
する電気信号に変換するためのプリアンプや、電気信号
を調整し、測定対象物特性を示す測定出力信号を供給す
るための信号調整回路や、測定対象物特性を表示するた
めの表示回路等のサブシステムを備えている。理想的に
は、構成部品であるサブシステムは予め決められた規格
に適合し、測定出力は測定対象物特性と既知の数学的関
係にある。
【０００３】しかしながらこれらのパラメータは構成部
品の公差（tolerance）や浮遊容量（stray capacitanc
e）の影響によりある範囲内で変動する。サブシステム
パラメータが変動すると測定出力信号は測定対象物特性
を正確に表わせなくなり、ゲインやオフセットや直線性
等のパラメータにおいてエラーを生ずる。
【０００４】測定信号出力が測定特性に対する既知の関
係を維持することを保証するためのトランスデューサ測
定システムの較正に用いられる技術の１つに、１又はそ
れ以上のリファレンス対象物（既知の測定特性を有する
対象物）を用いる「システムレベル較正」を行うことが
ある。これを詳しく説明すれば、複数のリファレンス対
象物に応答して得られた複合システムからの出力信号を
システムに備えられた１又はそれ以上の可変部品を調節
することにより予め決められたリファレンスレベルに設
定する。即ち可変部品は出力信号が所定値に一致するま
で調節される。例えば、システム内のポテンショメータ
を調節することにより調節がなされる。この較正技術に
おいては、サブシステムの１つが交換されるとシステム
レベル較正を再度行う必要がある。従って、サブシステ
ムを交換する際には、ユーザはサブシステムの交換とシ
ステム再較正のために測定システム全体を製造者に送
り、保守要員を工場に送ってサブシステムの交換と再較
正を行うか、或いはサブシステム交換後の再較正に必要
な技術と装置を所持する必要があった。トランスデュー
サ測定システムの較正のための他の技術として個々のサ
ブシステムを別々に較正する「サブシステムレベル較
正」を行うことがある。この技術では、各リファレンス
対象物に応答して得られるサブシステムからの出力信号
は、そのサブシステム内の可変部品を調節することによ
り、そのサブシステムに対して予め決められた値にセッ
トされる。各サブシステムは最終的な出力信号が合致す
るまで調整される。しかし、このタイプの「サブシステ
ムレベル較正」は、調節を各々のサブシステム毎に行わ
なければならないため、労働集約的になりがちである。
【０００５】
【発明の概要】本発明によれば、新しいサブシステムが
追加されたり或いはサブシステムが交換されたりした場
合にも高精度の或いは許容できる精度の較正を維持しつ
つシステム全体の較正が不要であり、また個々のサブシ
ステムの調節も不要な複数のサブシステムを有するトラ
ンスデューサ測定システムを較正するための装置方法が
提供される。トランスデューサシステムは該トランスデ
ューサが接続された対象物の特性を示す較正された測定
信号を供給する。好ましくは、各サブシステムは当初に
特性付けられて、それに付随する少なくとも１つのパラ
メータを決定する。該パラメータは該サブシステムに伴
う公称特定値（nominal specified value）からの変動
を表わすものである。このようなパラメータは、構成部
品の公差や浮遊容量の影響に起因するサブシステムの変
動を表わすもので、これらが補償されない場合、測定信
号においてエラーを生ずる。このようなサブシステムの
セットを表わす、或いは変動を示すパラメータは数学的
にシステムの選択された点に位置する調節可能な最小数
の構成部品における調節(adjustments)に変換される。
これにより、調節された場合はシステム全体の出力は、
個々のサブシステム出力が所定の公称値から偏差を生じ
たとしても予め決められた基準値に合致する。他の実施
例では信号処理装置がパラメータを表わすサブシステム
のセットに応答し、測定信号のデジタル複製(replica)
を処理し、デジタル較正化測定信号を提供する。上記２
つの実施例において、サブシステムレベル較正よりも実
際に調節する回路数を少なくできる効果がある。（即
ち、従来のサブシステムレベル較正において行われてい
た各個々のサブシステムを調節する場合に比べて）加え
てこの較正装置と技術は、サブシステムの追加や交換に
伴うシステム全体の「再較正」の必要という従来のシス
テムレベル較正に伴う欠点がない。本発明のサブシステ
ムが追加又は交換される時、その設置前に決定された特
性又はパラメータは特性化された残りの交換されていな
いサブシステムのパラメータと組合されて数学的なアル
ゴリズムに用いられ、新たな調節（指数）のセットが決
定される。このような調節（指数）が作成されると、シ
ステムは全体として、完全な或いは基準の許容範囲でシ
ステム較正がなされたように動作する。更に詳細に云え
ば、一実施例においては測定システムは少なくとも１つ
のトランスデューサパラメータを伴い対象物に接続して
トランスデューサ出力信号を提供するトランスデューサ
を含む。該トランスデューサに接続する信号変換及び調
整回路はトランスデューサ出力信号を測定対象物特性に
関連した電圧振幅を有する中間信号に変換する。信号変
換／調整（conditioning）回路は少なくとも１つのトラ
ンスデューサパラメータと信号変換、変換調整パラメー
タの数学的組合せに従って調節可能であり、測定された
対称物特性を示す較正された測定信号を提供する。
【０００６】一実施例においては容量型プローブである
トランスデューササブシステムのパラメータの例として
は、トランスデューサゲインパラメータとトランスデュ
ーサ浮遊容量パラメータがある。信号変換／調整回路は
対応するゲイン及び浮遊容量パラメータで表わすことも
可能である。信号変換／調整回路は例えば、デジタル語
を形成するスイッチ群等の調節可能な構成部品を含む。
該スイッチを数学的に決定された調節（指数）に従って
位置させることにより、Ｄ／Ａコンバータのデジタル入
力信号を調節する。一実施例においては、信号変換／調
整回路は各々測定システムのエラーの自由度に対応する
複数の調節可能な構成部品を含み較正された測定信号を
提供する。例えば、第１の調節可能な構成部品はシステ
ム全体のゲインエラーに対応し、第２の調節可能な構成
部品はシステム全体の直線性エラーに対応する。この発
明の他の実施例においては、対象物特性を測定するため
の測定システムは、それに伴うパラメータを示す少なく
とも一つの変動を有するトランスデューサを含み、該ト
ランスデューサは対象物と連結してトランスデューサ出
力信号を供給する。該トランスデューサに接続し、それ
に伴うパラメータを示す少なくとも一つの変動を有する
信号変換／調整回路はトランスデューサ出力信号を測定
された対象物特性に関係する電圧振幅を備えた中間信号
に変換し、この中間信号に対応するデジタル複製信号を
提供する。信号処理装置は少なくとも１つのトランスデ
ューサパラメータと信号変換／調整パラメータの数学的
組合せに応答して、デジタル複製信号を処理し、測定さ
れた対象物特性を示すデジタル較正化測定信号を提供す
る。
【０００７】
【実施例】図１において、測定回路１４と表示／後処理
回路１６を含むトランスデューサ測定システムが概略的
に示されており、対象物１２の特性を測定するようにな
っている。測定回路１４は対象物１２とインターフェー
スするためのトランスデューサ２０を含んでおり、これ
により所望の特性、例えば平坦度、温度、導電性等を測
定する。しかしより一般的には、対象物１２は物理的な
特性を測定されるべき物である。更にトランスデューサ
２０は該対象物の所望の特性を測定するに適当な装置で
あって、例えば容量型プローブやストレインゲージ（st
rain gauge）である。測定回路１４は更に信号変換／調
整回路（signal conversion and conditioning circui
t）２２を含み、該調整回路２２はトランスデューサ２
０と結合し、ここではフロントエンド回路２２ａと信号
調整回路（signal conditioning circuit）２２ｂを含
むように示されている。更に詳しくはトランスデューサ
２０は出力信号Ｐ（ｘ、ａ、ｂ）、即ちトランスデュー
サ出力信号２７をフロントエンド回路２２ａに出力し、
フロントエンド回路２２ａは該トランスデューサ２０の
トランスデューサ出力信号２７を中間信号Ｆ（Ｐ、ｃ、
ｄ）、即ち中間信号２９に変換する。この中間信号２９
は測定された対象物特性に関係する電圧の振幅を有す
る。別な云い方をすれば、調整回路２２はトランスデュ
ーサ２０に励振を与え、そこからの測定特性に関係する
電気信号を回復する。例えば測定される対象物特性が距
離又は変位である時、トランスデューサ２０は容量型プ
ローブで良く、これはトランスデューサ２０と対象物１
２間の測定キャパシタンスを示すトランスデューサ出力
信号２７を出力するために用いられる。そしてフロント
エンド回路２２ａはトランスデューサ出力信号２７を示
すキャパシタンスをトランスデューサ２０と対象物１２
の距離に関係する振幅を有する中間信号２９に変換す
る。更にこのような距離測定を対象物の複数個処で行な
い対象物の平坦度（フラットネス）の測定値を得ること
も可能である。
【０００８】信号調整回路２２ｂは中間信号２９を受信
して処理し、較正された測定値信号Ｏ（Ｆ、ｇ、ｈ）、
即ち測定された対象物の特性を示す較正されたアナログ
測定信号３２を出力する。信号調整回路２２ｂは例えば
アナログフィルタ回路を含んでも良い。表示／後処理回
路１６は較正されたアナログ測定信号３２を受けて、そ
れを使用者に表示する。図１の一般化されたトランスデ
ューサ測定システムは、トランスデューササブシステム
２０、フロントエンドサブシステム２２ａ、信号調整サ
ブシステム２２ｂを含むように示されているが、本発明
に適合するように、他のサブシステムも較正のために用
いることができる。トランスデューサ２０は少なくとも
１つのパラメータを有し、この実施例ではａ、ｂの２つ
のパラメータを備えて、サブシステム２０を形成してい
る。更に詳しく述べればパラメータａ、ｂを有する各サ
ブシステムは予め決められ特定された公称値（nominal
value）からの変化（従ってパラメータａ、ｂを示す変
化と云いかえることもできる）を示している。この変動
は構成部品の公差や浮遊容量（stray capacitance）等
の他の現象により生ずる。これらは、較正により補償さ
れない限り、測定信号におけるエラーを発生させること
になる。トランスデューササブシステム２０のパラメー
タａ、ｂを示す変動が決定又は定義されて、以下に示す
方法により図１に示す測定システムの較正に用いられ
る。トランスデューサ２０が容量型プローブである一実
施例において、トランスデューサ出力信号２７は下式で
表わせる。
【数１】 ここでＡpはトランスデューサ２０のゲインパラメー
タ、εoは定数でありここでは８．８５０×１０-12ファ
ラド／ｍ、ｘは測定変数（上記例ではトランスデューサ
２０と対象物１２との距離）、Ｃｏ1はトランスデュー
サ２０に伴う浮遊容量パラメータである。トランスデュ
ーサゲインＡpとトランスデューサ浮遊容量Ｃｏ1はトラ
ンスデューサ２０に伴うパラメータであり、その内部の
公称特定値（nominal,specified value）からの変動を
示しており、そのためここでは上記式（１）で示したよ
うにパラメータａ＝Ａp、ｂ＝Ｃｏ1を示す変動を示して
いる。同様に信号変換／調整回路２２、更に具体的には
そのフロントエンド回路２２ａは少なくとも１つのパラ
メータを備え、この実施例ではフロントエンド回路２２
ａに伴い、そのようなサブシステムを表わす２つのパラ
メータｃ、ｄを備えている。このパラメータｃ、ｄは決
定又は定義づけられ、図１に示すシステムの較正に用い
られる。中間信号２９は一般的に下式のように表わせ
る。
【数２】 ここでＶdはフロントエンドドライブ信号、Ｃrはリファ
レンスキャパシタ値であり、これらは両方とも下記図２
に関する説明で明らかにする。フロントエンド回路２２
ａに伴うゲインパラメータはＡsで与え、Ｃｏ2はフロン
トエンド回路２２ａに伴うに浮遊容量である。フロント
エンドゲインＡsとフロントエンド浮遊容量Ｃｏ2はフロ
ントエンド回路２２ａの予め定められた公称値からの変
動を表わし、ここでは上記（２）式に示すように、パラ
メータｃ＝Ａs、ｄ＝Ｃｏ2である。図１の一般化された
システムは構成するサブシステムの予め決められた値か
ら変動を除去するために最小の構成部品を備えている。
ここで、信号変換及び調整回路２２は調節可能構成部品
３０ａ、３０ｂを備えており、これらはパラメータａ、
ｂ、ｃ及びｄを示す変動に応答して調節可能である。即
ち、このシステムは簡略化可能であり、またはパラメー
タｇとｈを示す変動を有する信号調整回路２２ｂを含ん
で調節可能構成部品３０ａ、３０ｂに対する調節を提供
するようにしても良い。信号変換／調整回路２２は、ａ
−ｂ、ｃ−ｄ、ｇ−ｈパラメータを示す少なくとも一つ
の数学的組合せにより決定される調節に従って調節可能
である。該数学的組合せは全てのパラメータを含むと下
式で表わせる。
【数３】 理想的操作では、各サブシステム（即ちトランスデュー
サ２０、フロントエンド回路２２ａ、信号調整回路２２
ｂそれぞれ）のパラメータ（ａ−ｂ、ｃ−ｄ、ｇ−ｈ
等）は特定公称値を有し、そのためこれらのサブシステ
ムが図１の測定システムを構成するように結合される
時、結果として得られる測定信号は、測定された対象物
特性を正確に表わすものとなる。別の云い方をすれば、
好ましくは各サブシステム２０、２２ａ，２２ｂは良く
知られた特有の変換機能を備え、そのためリファレンス
測定に応答して得られる測定信号は予め決められた値と
一致する。しかし浮遊容量や構成部品の公差等の典型的
な現象が測定出力信号にエラーを生じさせる。
【０００９】この発明は、システムの選択された位置に
最小数の調節可能構成部品を設けることにより、このよ
うな測定出力信号のエラーを減じ、好ましくは除去する
ものである。既に述べたように、信号変換調整回路２２
は各個のサブシステムのパラメータを上記（１）式のよ
うに表わすサブシステムを数学的に結合することにより
決定される調節通りに調節可能である。その結果得られ
る調節（又は調節指数）Ｓ1、Ｓ2は調節可能構成部品３
０ａ、３０ｂの特定の設定を表わしている。このよう
に、得られる測定信号に存在するエラーは補償される。
他の方法では、調整回路２２の変換機能（即ち測定出力
信号３２とトランスデューサ出力信号２７との関係）が
調節（指数）Ｓ1、Ｓ2に応答して調節され、対象物１２
の測定特性を正確に表わす較正測定信号３２を提供す
る。このように各サブシステム２０、２２ａ、２２ｂは
夫々に伴う１又はそれ以上のパラメータａ−ｂ、ｃ−
ｄ、ｇ−ｈにより夫々特徴づけられる。各パラメータは
公称値からの変動を表わしている。更にこれらパラメー
タａ−ｂ、ｃ−ｄ、ｇ−ｈを示す変動は数学的に結合さ
れて、好的に最小数の調節可能構成部品３０ａ、３０ｂ
の夫々の調節（値）Ｓ1、Ｓ2を反映する。より一般的に
は調節Ｓ1、Ｓ2の数ｎ（即ち、ここではｎ＝２）はパラ
メータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｇ、ｈを表わすサブシステムの
数ｘ（即ちここではｘ＝６）より少ない方が好ましい。
同様に、各サブシステム２０、２２ａ、２２ｂに伴う変
動は結合され、最小数の選択された調節可能構成部品３
０ａ、３０ｂの単一の調節により修正される。しかし、
調節可能構成部品３０ａ、３０ｂの配設と数量のみなら
ず特定のサブシステムを表わすに必要なパラメータの数
は変えても良い。例えば、調節Ｓ1、Ｓ2は１以上のパラ
メータ、即ち次元のマトリックスであっても良い。図２
により下記説明する実施例においては、システムは簡略
化され、調節Ｓ1、Ｓ2は追加パラメータｇ、ｈを伴わ
ず、パラメータａ−ｄを数学的に結合することにより与
えられる。他の方法では後述するようにフロントエンド
回路２２ａと信号調整回路２２ｂは共通に２つのパラメ
ータｃ、ｄを有する。トランスデューサ２０と信号変換
／調整サブシステム２２ａ、２２ｂのパラメータを決定
するための手順は「仮想サブシステムキャラクタライゼ
ーション（特性付け）」（virtual subsystem characte
rization ）と称することができるもので、その詳細は
図２に基づいて後述する。ここではサブシステムキャラ
クタライゼーションは一般的にはサブシステムパラメー
タが測定或いは決定されるための方法に係るものである
ことを述べれば充分である。キャラクタライゼーション
（以下「特性付け」とする）に関してここで云う“仮想
（Virtual）”とはあるサブシステムの決定されたパラ
メータ情報がそのサブシステムにおいて、正常化された
或いは無変動の性能に調節するために必ずしも用いられ
ないことを意味している。むしろこれらのパラメータは
式（３）を満すように数学的に結合され、図１の概略シ
ステムにおける選択された最小数の調節構成部品３０
ａ、３０ｂを調節するために用いられる。
【００１０】この構成において、従来のサブシステムの
レベルの較正に比較して実際の回路調節を最小化（即ち
各個別のサブシステムを調節するのに比べて）できると
いう効果を得られる。即ち、従来のサブシステムレベル
の較正が各サブシステム内において構成部品を基準測定
に応答して調節する必要があるのに対して、この発明の
装置及び方法では各サブシステムからのパラメータを示
す変動のセットをシステム内の所定点に配設された最小
数の構成部品を調節するための調節（信号）に変換す
る。これにより調節されると、システムの出力信号３２
は較正され、個々のサブシステムの出力が特定の公称値
からたとえ変動しても、特定の基準に適合させられる。
このように測定システムの較正に要する手間と時間が従
来のサブシステムレベルの較正に比較して減少する。更
に本較正装置と技術には、従来のシステムレベル較正に
おいてサブシステムを追加したり交換したりする時に要
した「再較正」による欠点もない。本システムのサブシ
ステムが交換される時、交換するシステムに結合するパ
ラメータを示すサブシステムを式（３）の数学的アルゴ
リズムにおいて使用し、他の交換されない残りのサブシ
ステムと組合わせて使用することにより較正が行われ、
新しい調節のセットが決定される。このようにトランス
デューサシステムの交換と供給は従来のシステムレベル
較正に比べて簡単化され、これにより測定システムのコ
ストや潜在的な休止時間を減少することができる。図２
は図１のシステムの実施例であり、２つの調節構成部品
３１ａ、３１ｂを含むように示されており、これらは調
節Ｓ1、Ｓ2について上記したように調節される。トラン
スデューサ２０はオペアンプ４０の帰還回路に結合され
ており、これは本願出願人による米国特許４，９１８，
３７６号（１９９０，４月１７日発行）に述べられてい
るものと同様である。更に詳細には、信号調整回路２２
ｂはＡＣ駆動信号源４２を備え、このＡＣ駆動信号源４
２はＡＣ駆動信号Ｖd（公称駆動電圧設定値Ｖd’に関係
又は対応する）をゲイン調節乗算型Ｄ／Ａ変換器４４の
入力ターミナル４４ａに供給する。ゲイン調節乗算型Ｄ
／Ａ変換器４４の出力ターミナル４４ｃはライン４５と
抵抗Ｒ２を介してオペアンプ４６の反転入力に接続して
いる。信号調整回路２２ｂは更にアナログフィルタ等の
信号調整回路部を備え、これにより中間信号２９をフィ
ルタリングして較正されたアナログ測定信号３２を出力
する。抵抗Ｒ４はオペアンプ４６の帰還回路に接続さ
れ、抵抗Ｒ２及びゲインＤＡＣ４４に接続し、測定回路
１４のゲインを調節する。更に詳細には、ゲインＤＡＣ
４４のターミナル４４ｂはデジタルワード発生器３１ｂ
に接続している。デジタルワード発生器３１ｂはＳ
2（値）を表わし、出力ターミナル４４ｃにおける電圧
を調節する。デジタルワード発生器３１ｂは例えば調節
（値）Ｓ2に適合するように１０ビットの入力をＤＡＣ
４４に供給するように設置された複数のスイッチを含
む。そしてこれに応答して、駆動電圧Ｖdに予め定めら
れたスケールが掛けられる。このように駆動信号に伴う
ゲイン、従って信号変換及び調整回路２２の変換機能は
付随的に調節される。
【００１１】オペアンプ４６の非反転入力はオペアンプ
４０の非反転入力に図示するように抵抗Ｒ６を介して接
続されている。オペアンプ４０、４６の非反転入力には
抵抗Ｒ８と乗算Ｄ／ＡコンバータＤＡＣ５０（ここでは
直線性ＤＡＣ５０とする）を直列接続したものが接続さ
れている。抵抗Ｒ１０はオペアンプ４６の非反転入力と
グランドの間に接続され、オペアンプ４６の出力側はオ
ペアンプ４０の反転入力にキャパシタＣrを介して接続
されている。較正されたアナログ測定信号３２は図示す
るようにオペアンプ４０の非反転入力側に表われる。デ
ジタルワード発生器３１ａは直線性ＤＡＣ５０のコント
ロールターミナル５０ｂに接続されており、これに応答
してインプットターミナル５０ａにおいて電圧が所定の
スケールファクタで乗算されて、アウトプットターミナ
ル５０ｃに出力される。デジタルワード発生器３１ａは
調節値Ｓ1を満すように配設された複数のスイッチを備
えることが可能であり、これによりＤＡＣ５０に対して
１０ビットのデジタル入力を与える。以上述べたように
トランスデューサ２０と信号変換／調整回路２２のパラ
メータを表わすサブシステムは、特性付け手続により決
定される。更に詳細に云えば、図２の実施例において、
トランスデューサ２０は２つのパラメータを伴い、各々
は予め定められた公称値からの変動；トランスデューサ
ゲインパラメータａ＝Ａpとトランスデューサ浮遊容量
パラメータｂ＝Ｃｏ1を表わしている。同様に信号変換
／調整回路２２は２つのパラメータを伴い、各々は予め
決められた公称値からの変動、信号変換／調整ゲインパ
ラメータｃ＝Ａsと信号変換／調整浮遊容量パラメータ
ｄ＝Ｃｏ2を表わしている。もし、修正又は較正されな
い場合、ゲインパラメータＡp、Ａs ノンユニテイ (non-
unity)値は、測定信号においてゲイン又はオフセットエ
ラー事項となる。これに対して、ノンゼロ(non-zero)浮
遊容量パラメータＣｏ1、Ｃｏ2は直線性エラー事項とな
る。サブシステムパラメータの特性付けを説明するため
に、対象物１２の測定されるべき特性を例えば距離、即
ち変位（即ちフラットネスを決定するために更に使用可
能なもの）とし、トランスデューサ２０を容量型プロー
ブとする。この容量型距離測定の実施例においてプロー
ブパラメータは最初にトランスデューサ２０の配置、対
象物１２からの近接距離により第１のキャパシタンスレ
ベルＣ1を有する第１プローブ出力信号２７に対応して
特性付けられる。トランスデューサ２０は順次対象物１
２からの第２、第３の位置に配設され、これらの第１ポ
ジションからの増加距離は高精度に検知され、夫々第２
と第３のキャパシタンスレベルＣ2、Ｃ3を有する出力信
号となる。３つのキャパシタンスレベル値Ｃ1−Ｃ3とこ
れに対応する第１プローブポジションからの増加距離値
は、プローブゲインパラメータａ＝Ａpとプローブ浮遊
容量パラメータｂ＝Ｃｏ1を計算するために用いられ
る。パラメータａ、ｂの計算において、次のように中間
パラメータＤoとＺを最初に計算することが可能であ
る。
【数４】
【数５】 ここで△Ｄ２は第１と第２のプローブ位置の差又は距
離、△Ｄ３は第１と第３のプローブ位置の差、εoは式
（１）に関して示した定数である。パラメータａ＝Ａp
とｂ＝Ｃoは次のように決定できる。
【数６】
【数７】 ここでＡ’はプローブ２０の公称又は特定の稼働領域で
あり、実際の稼働領域Ａに対応している。信号変換／調
整回路２２を特性付けるために、ゲインパラメータＡs
と浮遊容量パラメータが決定される。この目的のため
に、プローブ２０位置の異なった既知のキャパシタ値を
伴う３つの測定がなされる。即ちプローブ２０は第１、
第２、第３と位置を変え、測定信号Ｖｏ1、Ｖｏ2、Ｖｏ
3に対応するキャパシタ基準Ｃｐ1、Ｃｐ2、Ｃｐ3が測定
され、較正されたアナログ測定信号３２上に出力され
る。この３つのキャパシタンス値Ｃｐ1、Ｃｐ2、Ｃｐ3
と対応する測定信号Ｖｏ1、Ｖｏ2、Ｖｏ3は次にゲイン
パラメータｃ＝Ａsと浮遊容量パラメータｄ＝Ｃｏ2を次
式を満足するように計算するために用いられる。
【数８】
【数９】 ここでＣｒ’はリファレンスキャパシタＣrの公称値で
あり、Ｖd’はＡＣ駆動信号源４２の公称ＡＣ駆動電圧
設定である。
【００１２】得られたゲインパラメータａ＝Ａp、ｃ＝
Ａsと浮遊容量パラメータｂ＝Ｃｏ1、ｄ＝Ｃｏ2 に応答
して、これらのパラメータが数学的に組合されて調節
（指数）Ｓ1、Ｓ2を出力する。詳しく云えばゲインパラ
メータＡp、Ａsは結合されて調節（指数）Ｓ2 を与え、
浮遊容量パラメータＣｏ1、Ｃｏ2は結合されて、次のよ
うに調節（指数）Ｓ1 を与える。
【数１０】
【数１１】 ここでＣS＝Ｃｏ1＋Ｃｏ2、ρaはＲ８Ｒ１０／（Ｒ８Ｒ
１０＋Ｒ８Ｒ６＋Ｒ６Ｒ１０）と等しく、そしてρbは
Ｒ６Ｒ１０／（Ｒ８Ｒ１０＋Ｒ８Ｒ６＋Ｒ６Ｒ１０）と
等しい。ＤＡＣ４４、５０の１０ビットの入力により、
この測定システムは較正された測定信号３２を出力す
る。即ちＤＡＣ４４、５０の各々は測定システムのエラ
ーの自由度に応答し、そのためデジタルワード発生器３
１ａ、３１ｂが上記したように調節される時、較正さ
れ、エラーのない測定信号（測定された特性を高精度に
表す）が出力される。更に、較正は「リアルタイム」に
成され、一度調節（指数）Ｓ1、Ｓ2がシステムに与えら
れると、その後瞬時に「非較正」（uncalibrated）測定
信号がライン３２に与えられる。例えば、望ましくは調
節は据え付け前に行われるのが良く、これにより調節構
成部品はシステム立上げと同時に連続的に調節される。
図３は本発明の他の実施例を示すもので、仮想較正信号
処理装置６０を備えている。詳細に云えば、図３のトラ
ンスデューサ測定システムは対象物６６と接続するトラ
ンスデューサ６４を有する測定回路６２を備え、対象物
６６の測定特性を示す較正化測定信号７０を出力する。
図１の測定システムと同様に、図３のシステムも後理回
路７２を備えている。ここでは後記するように表示機能
に加えて、後理回路７２はデジタル出力信号７１をアナ
ログ較正化測定信号７４に変換する。図３のシステムは
図１のシステムに類似しており、ライン６５上のトラン
スデューサ出力信号Ｐ（ｘ、ａ、ｂ）に応答して較正化
測定信号７０が出力する。しかし、較正されたアナログ
測定信号３２（図２）と異なり信号７０はデジタルの較
正された測定信号である。図１の測定システムに関係し
て前述した仮想特性化プロセスを使用して、上記したよ
うにシグナルプロセッサ６０に対するパラメータを示す
サブシステム、即ち変位を出力するようにしても良い。
しかしここでは、較正はアナログ測定信号９１（図４）
をデジタル複製信号Ｒ（Ｆ、ｇ、ｈ）にライン８２上に
変換することにより行われ、シグナルプロセッサ６０は
そのようなデジタル複製信号に作用或いは処理して、ラ
イン７０上に較正されたデジタル測定信号Ｅ（Ｒ、ｆ）
を出力する。即ち、この実施例では夫々構成部品（comp
onent）３０ａ、３０ｂを調節するための調節（指数）
Ｓ1、Ｓ2は出力しない。そのかわりに、測定信号７５の
デジタル複製信号（digital replica signal）８２即ち
デジタル化版が処理されて較正されたデジタル測定信号
７０を出力する。更に詳細には、図３の測定システムは
対象物６６に接続するトランスデューサ６４を備え、ト
ランスデューサ出力信号６５を出力する。トランスデュ
ーサ６４は少なくとも１つの、ここでは２つのパラメー
タａ、ｂを伴い、公称所定値からの変動を示している。
信号変換／調整回路７６はトランスデューサ出力信号６
５を入力し、フロントエンド回路７６ａを備える。この
フロントエンド回路７６ａは、トランスデューサ出力信
号６５を測定された対象物特性に関する電圧振幅を有す
る中間信号７５に変換するためのものである。回路７６
は更に信号調整回路７６ｂを備え、中間信号７５を信号
調整回路２２ｂ（図２）に関して前述し且つ下記する方
法で調節する。しかしながら、ここでは信号調整回路７
６ｂは追加的に調節された中間信号９１をデジタル複製
信号８２に変換する。トランスデューサ６４のように、
信号変換／調整回路７６は少なくとも１つの、ここでは
４つの変動を示すパラメータｃ、ｄ、ｇ、ｈを図示する
ように伴う。トランスデューサパラメータはシグナルプ
ロセッサ６０に下記する方法で与えられ、そしてデジタ
ル複製信号がシグナルプロセッサ６０にライン８２を介
して与えられる。
【００１３】ここで「仮想（virtual）」とは信号処理
装置６０との関係で用いられており、構成部品の調節は
調節可能構成部品に対してはなされないことを示してい
る。反対にフロントエンド回路７６ａと信号調整回路７
６ｂにより処理されたトランスデューサ出力のデジタル
化バージョンは処理されて較正されたデジタル測定信号
７０を出力する。
【００１４】図３の測定システムが仮想較正を実現する
方法は図４を参照することにより、より良く理解でき
る。トランスデューサ６４はトランスデューサ出力信号
６５をフロントエンド回路７６ａに与え、これに応答し
てフロントエンド回路７６ａは中間信号７５を供給す
る。フロントエンド回路７６ａは調節構成部品３１ａ、
３１ｂとＤＡＣ４４、５０を除いて図２に示す回路で構
成することが可能であり、一般的には、フロントエンド
回路７６ａはトランスデューサ出力信号６５を測定され
た対象物特性に関係する電圧振幅を有する電気信号７５
に変換するのに適した回路を備える。
【００１５】信号調整回路７６ｂは中間信号７５を入力
し、図示するようにデジタル複製信号８２を出力する。
信号調整回路７６ｂはデモデュレータ９０、アナログフ
ィルタ９２とＡ／Ｄコンバータ９４とを有する。デモデ
ュレータ９０とアナログフィルタ９２は従来の信号調整
回路を備え、例えば図１、図２の信号調整回路を備える
ことが可能である。ここでは更にＡ／Ｄコンバータ９４
が設けられており、これは前記したように調節された中
間信号７５をそのデジタル複製信号８２に変換する。デ
ジタル複製信号８２はデジタルプロセッサ（ＤＳＰ）や
他の適正な処理デバイスのようなプロセッサ１２８に送
られる。仮想較正信号処理装置６０はＤ／Ａコンバータ
９６、ローパスフィルタ９８、ハイパスフィルタ１０
０、基準電圧発振器１０２、プログラマブルＲＯＭ（Ｐ
ＲＯＭ１０４）、アドレスコンパレータ１０６、アドレ
スジェネレータ１０８、クロック回路１１０だけでなく
ＤＳＰ１２８も含むことに注意すべきである。またＣＰ
Ｕ１１８と連結するＲＡＭ１１２（ランダムアクセスメ
モリ）も備えており、測定システムの較正を促進する。
ここでは、クロック回路１１０はアドレスジェネレータ
１０８にクロック信号を供給し、アドレスジェネレータ
１０８の出力はＰＲＯＭ１０４とアドレスコンパレータ
１０６の両方に与えられるアドレスである。アドレスコ
ンパレータ１０６はＤＳＰ１２８の同期アドレス部１０
７（sync address portion）から入力したアドレスとア
ドレスジェネレータ１０８から入力したアドレスを比較
し、これに応答してＡ／Ｄコンバータ９４がトリガされ
る。この構成により、Ａ／Ｄコンバータ９４はＰＲＯＭ
１０４に格納されたデジタル化サインウェーブ上の点に
対応する予め選択されたアドレスに関して同期してトリ
ガされる。
【００１６】動作において、デモデュレータ９０はアナ
ログ中間信号７５を図示するようにハイパスフィルタ１
００からの復調信号に応じて復調する。フィルタされ復
調されたフィルタ９２のアナログ出力信号９１は更にＡ
／Ｄコンバータ９４に送られ、このデジタル複製出力信
号８２はＤＳＰ１２８に供給される。データバス１２２
はＲＡＭ１１２とＤＳＰ１２８を接続し、サブシステム
パラメータデータ（即ちパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｇ
及びｈ）をＤＳＰ１２８へ供給する。サブシステムパラ
メータの特性付けを考えると、トランスデューササブシ
ステム６４、フロントエンドサブシステム７６ａ及び信
号調整サブシステム７６ｂの各々はパラメータａ−ｂ、
ｃ−ｄ及びｇ−ｈを伴い、夫々は各個のサブシステムに
伴う公称値からの変動を表わしている。特性付けは各サ
ブシステムにおいて個々になされる。最初にトランスデ
ューサ６４について述べれば、トランスデューサ６４の
特性付けは上記したプローブ２０（図２）の場合と同様
に達成される。即ち、トランスデューサ６４は対象物６
６から異なる３つの距離に設置され、この３つの対応す
るトランスデューサ出力信号は集められる。このトラン
スデューサゲインパラメータＡPと浮遊容量パラメータ
Ｃｏ1は、上記式（４）−（７）に従って計算される。
フロントエンド回路７６ａはフロントエンド回路２２ａ
（図２）と同様に特性付けられる。即ち、３つの既知の
キャパシタ基準がトランスデューサ６４のかわりに用い
られ、測定信号は各キャパシタ基準に応答して集積され
る。そしてフロントエンドゲインパラメータＡSとフロ
ントエンド浮遊容量パラメータＣｏ2は図２に関して説
明した式（８）と（９）を使用して計算される。 信号
調整回路７６ｂは２つのパラメータ；ゼロオフセットパ
ラメータｇ＝Ｚoとドライブボルテージパラメータｈ＝
Ｖdについて特性付けても良い。詳しく云えば、ドライ
ブボルテージパラメータＶdは基準電圧発振器１０２の
公称電圧値Ｖd’に応答して測定された実際のドライブ
電圧に関し、Ｄ／Ａコンバータ９６により対応するアナ
ログドライブ電圧に変換される。ゼロオフセットＺoパ
ラメータはゼロボルトの公称ドライブ電圧値に応答して
測定された実際のドライブ信号に関する。このように、
ゼロオフセットパラメータは信号調整回路により導かれ
る信号測定値の基準である。信号調整回路７６ｂの特性
付けを行うために、ジャンパ１３６が図４の破線で示す
ように設けられ、フロントエンド回路７６ａは除かれ
る。換言すれば、ドライブ電圧パラメータＶdとゼロオ
フセットパラメータＺoを確かめるためにフロントエン
ド回路７６ａはバイパスされる。特性付けにおいて、所
望の公称ドライブ電圧Ｖd’がプローブ６４の直径及び
トランスデューサ６４と対象物６６との間の予想距離或
いは範囲に従って選択される。即ち、「ルックアップテ
ーブル（look-up table）」が公称ドライブ電圧レベル
Ｖd’を選択するのに用いられる。
【００１７】動作において、ＲＡＭ１１２に格納された
上記トランスデューサパラメータａ＝ＡP、ｂ＝Ｃｏ1、
フロントエンドパラメータｃ＝ＡS、ｄ＝Ｃｏ2、及び信
号調整パラメータｇ＝Ｖd、ｈ＝Ｚoはデジタル信号プロ
セッサ１２８にデータバス１２２を経由して供給され
る。信号プロセッサ１２８はデジタル複製信号８２によ
り上記予め決められたパラメータに従って動作し、デジ
タル較正化測定信号Ｅ（Ｒ、ｆ）をライン７０上に出力
する。更に詳細にはＤＳＰ１２８はデシメーティング
（decimating）ＦＩＲフィルタやデジタル平均化フィル
タのようなデジタルフィルタ１４２を有している。プロ
セッサ１４６、又はそのプロセッシング部はデータバス
１２２上の特性付けられたサブシステムパラメータとラ
イン１４８上のフィルタされたデジタル複製信号を入力
する。特性付けられたサブシステムパラメータに応答し
てプロセッサ１４６はフィルタ化デジタル複製信号１４
８に対し作動或いは処理し、デジタル較正化信号Ｅ
（Ｒ、ｆ）をライン７０上に出力する。更に詳細には、
処理装置１４６はデジタル較正化測定信号７０を下式に
従って計算する。
【数１２】 ここでＣS＝Ｃｏ1＋Ｃｏ2とＫ1とＫ2は下式で与えられ
る。
【数１３】
【数１４】 得られるデジタル較正化測定信号７０はＤ／Ａコンバー
タとローパスフィルタを含む後段プロセッサ７２に送ら
れる。後理回路７２の出力はデジタル較正化測定信号の
アナログ版即ちアナログ較正化測定信号７４であり、測
定された特性をアナログ的に表わすものを供給するのに
相応しいものである。上記測定回路６２の動作説明から
明らかなように仮想較正信号処理装置６０は実際の回路
構成部品の調節を伴わずに較正を供給する。即ち仮想較
正信号処理装置６０はデジタル複製信号８２を受けて、
較正された較正化測定信号７０を出力するように動作
し、これによりデジタル的に較正がなされる。更に図
１、図２の測定システムの場合と同じように、図３及び
図４の測定システムはサブシステムの追加や交換が必要
或いは望ましい時に、簡単である。即ちシステムの再較
正を測定システムのサブシステムの個々の交換に際して
必要としない。つまり各サブシステム、例えばフロント
エンド７６ａは単にサブシステムを機械的に交換し、Ｒ
ＡＭ１１２におけるパラメータｃ、ｄを新しいサブシス
テムの値にリセットすることにより交換可能である。よ
り詳細には、代替サブシステムが上記した方法で特性付
けられ、それに伴って決定されたｃ及びｄパラメータが
ＲＡＭ１１２（図４）に与えられると、測定システム全
体が較正されたモードで動作し、較正出力信号７０は高
精度に測定特性を表わすことになる。
【００１８】しかし、図３と図４に関して上述した仮想
較正信号処理装置６０は上記したサブシステム特性付け
プロセスを用いても用いなくても使用可能であることに
注意が必要である。上記サブシステムの特性化が仮想較
正信号処理装置６０による較正を伴う時、較正化測定信
号（即ちデジタル信号７０とそのアナログ版７４の両
方）は潜在的に対象物の測定特性をより高精度に表わす
ことが可能であるが、該プロセッサは当初又は工場にお
いて設定されたパラメータで動作可能である。即ちトラ
ンスデューサ測定システムが製造される時、ＲＡＭ１１
２に予め決められたサブシステムパラメータをロードし
ても良い。それらに関連して使用されるサブシステム
（或いはそのようなサブシステムの代替品）がそのよう
なパラメータを含む限り、仮想較正信号処理装置６０は
デジタル較正測定信号７０の高精度の較正を維持する。
ＤＳＰ１２８に関連して用いられるパラメータは所望の
時にシステム較正を行うことにより調節可能であること
に注意が必要である。即ちパラメータが工場において最
初から決定されていたか或いは上記した仮想特性付き手
続により決定されたかにかかわらず、次のシステム較正
を行うことによりこのようなパラメータは更新及び改善
可能である。例えばシステム較正は、現在ＤＳＰ１２８
により使われているパラメータはもはや適正な精度の測
定結果を出力しないことを示している。システム較正に
より与えられる情報によりパラメータは調節される。以
上本発明の一実施例を説明したが、当業者にとって本発
明の他の実施例も使用可能であることは明らかである。
例えばここで本発明は種々のサブシステムから成る種々
のタイプの測定システムに適用可能である。更にここで
述べた測定システムの較正を達成するための装置と方法
は単に回路を２重にすることにより同様に２チャンネル
のトランスデューサ測定システムに適用可能である。従
って本発明は、ここで述べた実施例に限定されるもので
はなく、本発明の請求項の範囲と精神のみにより限定さ
れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の較正化トランスデューサ測
定システムのブロック図。
【図２】図１のトランスデューサ測定システムの一実施
例の概略回路図。
【図３】本発明の他の実施例の信号処理装置を備えた較
正化トランスデューサ測定システムのブロック図。
【図４】図３のトランスデューサ測定システムの一実施
例の詳細ブロック図。
【符号の説明】
１２：対象物、１４：測定回路、１６：表示／後処理回
路、２０：トランスデューサ、２２：信号変換／調整回
路、２７：トランスデューサ出力信号、２９：中間信
号、３０ａ，ｂ：調節可能構成部品、３１ａ，ｂ：デジ
タルワード発生器、３２：アナログ測定信号、４０：オ
ペアンプ、４２：ＡＣ駆動信号源、４４：ゲイン調節乗
算型Ｄ／Ａ変換器、４５：ライン、４６：オペアンプ、
５０：乗算Ｄ／ＡコンバータＤＡＣ、６０：仮想較正信
号処理装置、６２：測定回路、６４：トランスデュー
サ、６５：トランスデューサ出力信号、６６：対象物、
７０：較正化測定信号、７１：デジタル出力信号、７
２：後理回路、７４：アナログ較正化測定信号、７５：
測定信号、７６：信号変換／調整回路、８２：デジタル
複製信号、９０：デモデュレータ、９１：中間信号、９
２：アナログフィルタ、９４：Ａ／Ｄコンバータ、９
６：Ｄ／Ａコンバータ、９８：ローパスフィルタ、１０
０：ハイパスフィルタ、１０２：基準電圧発振器、１０
４：ＰＲＯＭ、１０６：アドレスコンパレータ、１０
７：同期アドレス部、１０８：アドレスジェネレータ、
１１０：クロック回路、１１２：ＲＡＭ、１１８：ＣＰ
Ｕ、１２２：データバス、１２８：ＤＳＰ。
フロントページの続き (72)発明者 ロイ マロリー アメリカ合衆国 01730 マサチューセッ ツ州，ベッドフォード，スプリングス ロ ード 532

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象物の特性を測定するための測定シス
    テムにおいて、 前記対象物に結合してトランスデューサ出力信号を出力
    し、少なくとも１つのトランスデューサパラメータを伴
    うトランスデューサと、 前記トランスデューサに結合し、前記トランスデューサ
    出力信号を前記測定された対象物の特性に関連した電圧
    振幅を有する中間信号に変換し、該測定された対象物の
    特性を表わす較正化測定信号を出力するための信号変換
    ／調整回路と、 を備え；前記信号変換／調整回路が少なくとも１つのパ
    ラメータを伴い、少なくとも１のトランスデューサパラ
    メータと少なくとも１つの信号変換及び調整パラメータ
    の中の少なくとも１つの数学的組合せにより決定される
    調整に従って調整可能である、 ことを特徴とする測定システム。
  2. 【請求項２】 前記信号変換／調整回路がデジタルワー
    ドにより調整可能である、 請求項１に記載の測定システム。
  3. 【請求項３】 前記信号変換／調整回路が複数の調整可
    能な回路構成部品を有し、各々は前記測定システムのエ
    ラーの自由度に対応している、 請求項１に記載の測定システム。
  4. 【請求項４】 前記調整可能な回路構成部品の数が、ト
    ランスデューサパラメータの数に信号変換／調整パラメ
    ータの数を加えたものより小さい、 請求項３に記載の測定システム。
  5. 【請求項５】 フロントエンド回路が前記中間信号のゲ
    インを調整するための第１の調整可能構成部品と、前記
    中間信号の直線性を調整するための第２の調整可能構成
    部品とを有する、 請求項４に記載の測定システム。
  6. 【請求項６】 前記第１の調整可能構成部品と前記第２
    の調整可能構成部品がデジタル入力信号を入力する対応
    するデジタル／アナログコンバータに連結されたスイッ
    チを備え、デジタル入力信号が対応するスイッチを設定
    することによりセットされる、 請求項５に記載の測定システム。
  7. 【請求項７】 前記トランスデューサがゲインパラメー
    タと浮遊容量パラメータを伴い、前記信号変換／調整回
    路がゲインパラメータと浮遊容量パラメータを伴う、 請求項１に記載の測定システム。
  8. 【請求項８】 トランスデューサの少なくとも１つのパ
    ラメータを測定し、それに伴う少なくとも１つのトラン
    スデューサパラメータ値を出力するステップであって、
    該トランスデューサが対象物に連結してトランスデュー
    サ出力を供給する；信号変換／調整回路の少なくとも１
    つのパラメータを測定し、それに伴う信号変換／調整回
    路の少なくとも１つのパラメータ値を供給するステップ
    であって、前記回路が前記トランスデューサ出力信号を
    前記対象物特性に関係する電圧振幅を有する中間信号に
    変換し、構成された測定信号を発生するように備えら
    れ、前記信号変換／調整回路が少なくとも１つのトラン
    スデューサパラメータ値と少なくとも１つの信号変換／
    調整パラメータ値の中の少なくとも１つの数学的組合せ
    により決定される調整に従って調整可能であり、前記較
    正された測定信号を発生する、 ステップとを有することを特徴とする対象物特性の測定
    方法。
  9. 【請求項９】 前記信号変換／調整回路を前記調節に従
    って調節するステップを更に備え、前記調節が測定シス
    テムのエラーの自由度に対応する、 請求項８に記載の対象物特性の測定方法。
  10. 【請求項１０】 前記調節が中間信号のゲインと中間信
    号の直線性に対応する、請求項９に記載の対象物特性の
    測定方法。
  11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つの信号変換／調整
    パラメータと前記少なくとも１つのトランスデューサパ
    ラメータとの数学的組合せに従って前記信号変換／調整
    回路を調節するステップを更に備えた、 請求項９に記載の対象物特性の測定方法。
  12. 【請求項１２】 少なくともトランスデューサの１つの
    パラメータを測定するステップが、トランスデューサの
    ゲインパラメータとトランスデューサの浮遊容量を測定
    するステップを含み、前記信号変換／調整回路の少なく
    とも１つのパラメータを測定するステップが、信号変換
    ／調整ゲインパラメータと信号変換／浮遊容量パラメー
    タを測定するステップを含む、 請求項９に記載の対象物特性の測定方法。
  13. 【請求項１３】 対象物と接続してトランスデューサ出
    力を供給し、少なくとも１つのパラメータを伴うトラン
    スデューサと；前記トランスデューサに接続され、前記
    トランスデューサ出力信号を前記対象物の特性に関連し
    た電圧振幅を有する中間信号に変換し、該中間信号に対
    応するデジタル複製信号を供給するためのものであり、
    少なくとも１つのパラメータを付随する、信号変換／調
    整回路と；少なくとも１つのトランスデューサパラメー
    タと少なくとも１つの信号変換／調整パラメータの中の
    少なくとも１つと、前記デジタル複製信号とに応答し、
    前記測定された対象物の特性を示すデジタル較正化測定
    信号を供給するための信号処理装置と；を備えたことを
    特徴とする対象物の特性を測定するための測定システ
    ム。
  14. 【請求項１４】 前記信号処理装置が、前記少なくとも
    １つのトランスデューサパラメータと前記少なくとも１
    つの信号変換／調整パラメータの数学的組合せに従って
    デジタル複製信号を調節し、前記デジタル較正化測定信
    号を供給する、 請求項１３に記載の測定システム。
  15. 【請求項１５】 前記信号変換／調整回路が、前記トラ
    ンスデューサ出力信号を前記中間信号に変換するための
    フロントエンド回路と、前記中間信号を調整し前記デジ
    タル複製化信号を供給するための信号調整回路を含む、 請求項１４に記載の測定システム。
  16. 【請求項１６】 前記信号処理装置に用いられる前記少
    なくとも１つのトランスデューサパラメータと前記少な
    くとも１つの信号変換／調整パラメータを格納する記憶
    装置を、 更に備えた請求項１４に記載の測定システム。
  17. 【請求項１７】 前記フロントエンド回路をバイパスし
    て前記少なくとも１つの信号変換／調整パラメータを決
    定するための手段を、 更に備えた請求項１５に記載の測定システム。
  18. 【請求項１８】 前記信号処理装置がデジタル信号処理
    装置を含む、 請求項１４に記載の測定システム。
  19. 【請求項１９】 前記デジタル較正化測定信号をアナロ
    グ較正化測定信号に変換するための手段を、 更に備えた請求項１４に記載の測定システム。
  20. 【請求項２０】 トランスデューサの少なくとも１つの
    パラメータを測定してトランスデューサのパラメータ値
    を供給するステップであって、該トランスデューサが対
    象物に接続してトランスデューサ出力信号を出力するよ
    うに設けられており；信号変換／調整回路の少なくとも
    １つのパラメータを測定するステップであって、前記信
    号変換／調整回路が前記トランスデューサに接続し、前
    記トランスデューサ出力信号を前記測定された対象物特
    性に関係する電圧振幅を有する中間信号に変換し、前記
    中間信号に対応するデジタル複製信号を供給するための
    ものであり；前記デジタル複製信号を信号処理装置によ
    り少なくとも１つのトランスデューサパラメータと少な
    くとも１つの信号変換／調整パラメータの中の少なくと
    も１つに従って処理し、前記測定された対象物特性を示
    すデジタル較正化測定信号を供給するステップ；の各ス
    テップを有することを特徴とする対象物の特性を測定す
    るための方法。
  21. 【請求項２１】 前記デジタル複製信号処理ステップが
    前記少なくとも１つのトランスデューサパラメータと前
    記少なくとも１つの信号変換／調整パラメータを数学的
    に組合せるステップを含む、 請求項２０に記載の対象物の特性を測定するための方
    法。
  22. 【請求項２２】 前記デジタル較正化測定信号をアナロ
    グ較正化測定信号に変換するステップを更に備えた、 請求項２０に記載の対象物の特性を測定するための方
    法。
JP6104528A 1993-04-23 1994-04-20 測定システム較正のための装置及び方法 Pending JPH0712598A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/052,384 US5557267A (en) 1993-04-23 1993-04-23 Apparatus and methods for measurement system calibration
US08/052,384 1993-04-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0712598A true JPH0712598A (ja) 1995-01-17

Family

ID=21977273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6104528A Pending JPH0712598A (ja) 1993-04-23 1994-04-20 測定システム較正のための装置及び方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US5557267A (ja)
JP (1) JPH0712598A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121706A (ja) * 1998-10-09 2000-04-28 Agilent Technol Inc 回路テスト中に測定システムによって誘発されるエラ―を除去するための方法及び装置
CN114459523A (zh) * 2021-12-10 2022-05-10 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种在线质量检测仪器的标定预警方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997019638A1 (en) * 1995-11-30 1997-06-05 Philips Electronics N.V. Electromagnetic object detector for a medical diagnostic apparatus
US5698984A (en) * 1996-01-30 1997-12-16 Fluke Corporation Adaptive digital filter for improved measurement accuracy in an electronic instrument
US6075334A (en) * 1999-03-15 2000-06-13 Berkeley Process Control, Inc Automatic calibration system for wafer transfer robot
US6275742B1 (en) 1999-04-16 2001-08-14 Berkeley Process Control, Inc. Wafer aligner system
EP1224478A4 (en) * 1999-10-15 2004-05-19 Microsensors Inc CONFIGURABLE INTERFACE SWITCHING OF A CAPACITIVE TRANSDUCTOR
US6431000B1 (en) * 2000-05-23 2002-08-13 General Electric Company Method and apparatus for high cycle fatigue life test
US6476621B1 (en) 2001-06-29 2002-11-05 Ade Corporation Self-bootstrapping transducer interface
WO2003040736A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Aware, Inc. Modeling and calibrating a three-port time-domain reflectometry system
US6608516B1 (en) * 2002-01-30 2003-08-19 National Instruments Corporation Adjustable time constant integrator
EP1380810A1 (en) * 2002-07-10 2004-01-14 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Gauge calibration method
US7177373B2 (en) * 2002-08-09 2007-02-13 Infineon Technologies Ag Continuous self-calibration of internal analog signals
US7109728B2 (en) * 2003-02-25 2006-09-19 Agilent Technologies, Inc. Probe based information storage for probes used for opens detection in in-circuit testing
WO2006102083A2 (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Troxler Electronic Laboratories, Inc. Apparatuses and systems for density gauge reference emulation
US8299808B2 (en) 2005-03-18 2012-10-30 Troxler Electronic Laboratories Inc. Apparatuses and systems for density gauge calibration and reference emulation
CN100461361C (zh) * 2005-07-14 2009-02-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于半导体器件制造的测量工具的校准方法
US20110051954A1 (en) * 2008-01-29 2011-03-03 Audioasics A/S Signal conditioner with suppression of interfering signals
US8558408B2 (en) 2010-09-29 2013-10-15 General Electric Company System and method for providing redundant power to a device
CN102445608B (zh) * 2010-10-13 2014-02-19 领步科技集团有限公司 一种电能质量监测装置及校准方法
US8278779B2 (en) 2011-02-07 2012-10-02 General Electric Company System and method for providing redundant power to a device
US10466296B2 (en) 2017-01-09 2019-11-05 Analog Devices Global Devices and methods for smart sensor application
US11290120B2 (en) * 2020-08-06 2022-03-29 Cirrus Logic, Inc. Resistive sensor based data acquisition system using low distortion analog front-end and digital gain error correction
US11782101B2 (en) 2020-08-06 2023-10-10 Cirrus Logic, Inc. Hall sensor-based data acquisition system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3880006A (en) * 1972-08-07 1975-04-29 Stow Lab Inc Electronic temperature sensing system
US4912397A (en) * 1987-09-30 1990-03-27 Eaton Corporation Transducer linearizing system
US4795965A (en) * 1987-10-14 1989-01-03 Pratt & Whitney Canada Inc. Capacitance to voltage conversion circuit including a capacitive bridge and a capacitive offset
US4918376A (en) * 1989-03-07 1990-04-17 Ade Corporation A.C. capacitive gauging system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121706A (ja) * 1998-10-09 2000-04-28 Agilent Technol Inc 回路テスト中に測定システムによって誘発されるエラ―を除去するための方法及び装置
CN114459523A (zh) * 2021-12-10 2022-05-10 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种在线质量检测仪器的标定预警方法
CN114459523B (zh) * 2021-12-10 2024-04-30 红云红河烟草(集团)有限责任公司 一种在线质量检测仪器的标定预警方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6025787A (en) 2000-02-15
US5557267A (en) 1996-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0712598A (ja) 測定システム較正のための装置及び方法
JP3251081B2 (ja) 計量装置
US5012181A (en) Apparatus for and method of internally calibrating an electrical calibrator
US4550360A (en) Circuit breaker static trip unit having automatic circuit trimming
Henderson A new technique for the automatic measurement of high value resistors
JPS58500301A (ja) 環境要因に対応するブリツジ回路補償方法及びその装置
US4528637A (en) Data acquisition system and analog to digital converter therefor
US4859936A (en) Method of and apparatus for determining AC calibration errors and apparatus using device with AC calibration errors
JPH0515212B2 (ja)
WO1996009557A1 (en) Self-calibrating data processors and methods for calibrating same
JP2008515359A (ja) 統一アナログ入力フロントエンド装置および方法
US4772844A (en) High precision capacitance bridge
JP2009145172A (ja) パッシブプローブ装置
EP0690565B1 (en) Common mode error correction for differential amplifiers
CN107703357B (zh) 台式万用表的档位校准方法、装置及其前级衰减电路
JP3309380B2 (ja) ディジタル測定器
US6931341B2 (en) Automatic adjusting method for measuring equipment and apparatus using the same
US6204673B1 (en) Method and apparatus using feedback to correct the production of magnitude and phase relationships between two sinusoidal signals for use in a ratio-transformer capacitance bridge
JP2008085745A (ja) 補正係数取得方法およびインピーダンス測定装置
JP3379002B2 (ja) 圧力計器校正装置
US4795969A (en) Load loss standard for testing and calibrating high voltage power measuring systems
JP2009121934A (ja) 温度補正装置及び温度補正方法
NO852169L (no) Fremgangsmaate for maaling av kapasiteter, saerlig av lav verdi.
JPH11118617A (ja) 温度調節器
JP3351167B2 (ja) バッテリ電圧測定装置