JPH0815128A - 自動周波数調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変調手段の周波数調整を自動化できる自動周
波数調整装置を提供すること。 【構成】 光源１の光（赤外線）をモータ２により一定
周期でチョッピングし、コンデンサマイクロホン（検出
器）５によって電気信号に変換し、プリアンプ出力に含
まれているノイズを除去する自動周波数調整装置におい
て、ＣＰＵ１１がモータ回転数の設定値を出力する機能
を有し、このＣＰＵ１１からの前記モータ回転数出力Ｂ
に応じて可変にできる一定周波数のパルスをモータ２に
出力するファンクション・ジェネレータ（パルス発生
器）１３を備え、周波数調整時には、ＣＰＵ１１からの
指示により、パルス発生器１３を介してモータ２の回転
数を変化させて、最終的に、モータ２の回転数を前記デ
ィジタル化された最終出力Ａが最大となるときの回転数
に制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、変調方式の各種分析
計で検出器の出力信号のノイズを取り除くために使用さ
れているバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の中心周波数
に、前記検出器の出力信号の周波数を合わせるための周
波数調整を自動化できる新規な自動周波数調整装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】変調方式の分析計は、所定の変調手段を
用いて出力に測定信号に対応する変化を与え、信号変換
により測定信号を取り出す方法を用いた分析計であると
一般に定義されている。例えば、変調方式の分析計とし
て代表的な非分散型赤外線分析計（Non Dispersive Inf
rared Analyzer，以下、ＮＤＩＲという）では、光源か
ら発する赤外線を一定周期で断続する光チョッパーを用
いて変調する光チョッパー変調方式の分析計を挙げるこ
とができる。この分析計では、検出器からの電気信号が
プリアンプを経ることによって出力されるプリアンプ出
力に含まれているノイズを除去するためにバンドパスフ
ィルタをプリアンプの出力側に設けている。そして、プ
リアンプ出力をバンドパスフィルタを通過させることに
よりノイズが除去され、整流回路と平滑回路で直流にし
てからアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）でディジ
タル化を行い、このＡＤＣから出力されるディジタル化
された最終出力はＣＰＵにて演算された後表示部に出力
される。この際、光チョッパーの回転数は、光チョッパ
ー駆動用モータで予め設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
例えば、ＮＤＩＲにおいては、スパンガスを流してプリ
アンプ出力を最大にした後、バンドパスフィルタの周波
数調整用ボリュームを調整して前記最終出力が最大とな
る点を求めることにより、バンドパスフィルタの中心周
波数を光チョッパー駆動用モータの回転数の２倍に合わ
せており、このようにバンドパスフィルタの中心周波数
を調整するために周波数調整用ボリュームを用いている
から、バンドパスフィルタの中心周波数の調整を手動で
行わなければならないという問題があった。

【０００４】この発明は、上記問題に鑑みてなしたもの
で、その目的は、バンドパスフィルタの中心周波数の調
整を取り除くことができる自動周波数調整装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の自動周波数調整装置は、変調方式の分析
計における検出器から出力する出力信号を、バンドパス
フィルタを通過させることによりノイズを除去し、整流
回路と平滑回路で直流にしてからアナログ・ディジタル
変換器でディジタル化を行い、このアナログ・ディジタ
ル変換器から出力されるディジタル化された最終出力を
ＣＰＵにて演算後表示部に出力する一方、前記ＣＰＵが
変調手段の変調周波数の設定値を出力する機能を有し、
このＣＰＵからの変調周波数設定値出力に応じて可変に
できる一定周波数のパルスを前記変調手段に出力するパ
ルス発生器を備え、周波数調整時には、前記ＣＰＵから
の指示により、パルス発生器を介して前記変調手段の変
調周波数を変化させて、最終的に、前記変調手段の変調
周波数を前記ディジタル化された最終出力が最大となる
ときの周波数に制御することを特徴とする。

【０００６】また、この発明は、別の観点から、光源の
光をモータで駆動される光チョッパーにより一定周期で
チョッピングし、セル内の測定ガスにより減光した後検
出器によって電気信号に変換し、この電気信号がプリア
ンプを経て出力されるプリアンプ出力をバンドパスフィ
ルタを通過させることによりノイズを除去し、整流回路
と平滑回路で直流にしてからアナログ・ディジタル変換
器でディジタル化を行い、このアナログ・ディジタル変
換器から出力されるディジタル化された最終出力をＣＰ
Ｕにて演算後表示部に出力する一方、前記ＣＰＵがモー
タ回転数の設定値を出力する機能を有し、このＣＰＵか
らの前記モータ回転数出力に応じて可変にできる一定周
波数のパルスを前記モータに出力するパルス発生器を備
え、周波数調整時には、前記ＣＰＵからの指示により、
パルス発生器を介して前記モータの回転数を変化させ
て、最終的に、モータの回転数を前記ディジタル化され
た最終出力が最大となるときの回転数に制御することを
特徴とする自動周波数調整装置を提供する。

【０００７】

【作用】バンドパスフィルタの周波数調整用ボリューム
を取り除き、ＣＰＵに変調手段の変調周波数の設定値
（例えば、ＮＤＩＲではモータ回転数の設定値、後述す
るＭＰＡでは電磁石の周波数の設定値）を出力する機能
を付加し、このＣＰＵからの変調周波数設定値出力に応
じて可変にできる一定周波数のパルスを出力するパルス
発生器を設け、周波数調整時には、前記ＣＰＵからの指
示により、パルス発生器を介して前記変調手段の変調周
波数を可変となるように構成したので、従来のように、
例えば、ＮＤＩＲにおけるバンドパスフィルタの中心周
波数を周波数調整用ボリュームを用いてモータの回転数
の２倍に合わせる必要はなくなり、この発明ではバンド
パスフィルタの中心周波数を固定した状態で、しかも周
波数調整はＣＰＵからの指示によりパルス発生器からの
パルスの発振周波数を可変にでき、これにより前記変調
手段の変調周波数を変化させて、最終的に、前記変調手
段の変調周波数を前記ディジタル化された最終出力が最
大となるときの周波数に決定できる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、それによってこの発明は限定を受けるも
のではない。図１はこの発明の第１実施例を示す。図１
において、自動周波数調整装置は、光源１の光（赤外
線）をモータ２、光チョッパー１６により一定周期でチ
ョッピングし、測定セル３内の測定ガスＳにより減光し
た後コンデンサマイクロホン（検出器）５によって検出
して電気信号に変換し、この検出器５から出力する電気
信号がプリアンプ６を経ることによって出力されるプリ
アンプ出力に含まれているノイズを除去するために、バ
ンドパスフィルタ７をプリアンプ６の出力側に設け、プ
リアンプ出力をバンドパスフィルタ７を通過させること
によりノイズを除去し、整流回路８と平滑回路９で直流
にしてからアナログ・ディジタル変換器１０でディジタ
ル化を行い、このアナログ・ディジタル変換器１０から
出力されるディジタル化された最終出力ＡをＣＰＵ１１
にて演算後表示部１２に出力する一方、ＣＰＵ１１がモ
ータ回転数の設定値を出力する機能を有し、このＣＰＵ
１１からの前記モータ回転数出力Ｂに応じて可変にでき
る一定周波数のパルスをモータ２に出力するファンクシ
ョン・ジェネレータ（パルス発生器）１３を備え、周波
数調整時には、ＣＰＵ１１からの指示により、パルス発
生器１３からのパルスの発振周波数Ｃを可変にでき、パ
ルス発生器１３を介してモータ２の回転数を変化させ
て、最終的に、モータ２の回転数を前記ディジタル化さ
れた最終出力Ａが最大となるときの回転数に制御するも
のである。なお、１４はメモリであって、ＣＰＵ１１は
このメモリ１４よりモータ２の回転数の設定値を読み込
む。また、１５はモータ制御回路である。

【０００９】上記構成よりなる自動周波数調整装置にお
いて、測定時には、ＣＰＵ１１は、メモリ１４よりモー
タ２の回転数の設定値を読み込み、その値をモータ回転
数出力Ｂとしてファンクション・ジェネレータ１３に出
力する。続いて、ファンクション・ジェネレータ１３は
その値により一定周波数のパルスをモータ制御回路１５
に出力し、モータ２の回転数を定める。そして、光源１
の光はモータ２により光チョッパー１６でチョッピング
され、セル３内の測定ガスＳにより減光された後、コン
デンサマイクロホン５によって検出され電気信号に変え
られる。その電気信号はプリアンプ６で増幅後、中心周
波数固定のバンドパスフィルタ７によりノイズが除去さ
れ、整流回路８と平滑回路９で直流にされてから、アナ
ログ・ディジタル変換器１０でデジタル化され、ディジ
タル化された最終出力ＡはＣＰＵ１１にて演算後、表示
部１２等に出力される。

【００１０】周波数調整時には、ＣＰＵ１１がアナログ
・ディジタル変換器１０の出力が上記の最終出力Ａのご
とく最大となるようにファンクション・ジェネレータ１
３へのモータ回転数の設定値を変化させ、最大となった
時のモータ回転数の設定値をメモリ１４に保存する。す
なわち、ＣＰＵ１１はメモリ１４からモータ回転数の設
定値を随時読み込むことでファンクション・ジェネレー
タ１３へのモータ回転数出力Ｂを変化させ、最大となっ
た時の設定値をメモリに保存する。

【００１１】以下、周波数調整について説明する。ま
ず、図２のステップ２０１に示すように、スパンガスを
流してプリアンプ出力を最大にした後、ファンクション
・ジェネレータ１３の発振周波数Ｃを上げる（ステップ
２０２参照）。

【００１２】続いて、最終出力Ａが上昇したかどうかの
判断を行う（ステップ２０３参照）。

【００１３】まず、（１）ステップ２０３で最終出力Ａ
が上昇した場合には、発振周波数Ｃを上げ（ステップ２
０４参照）た後、今度は最終出力Ａが下降したかどうか
の判断を行う（ステップ２０５参照）。

【００１４】この際、ステップ２０５で最終出力Ａが下
降した場合は周波数調整を終了する（ステップ２０６参
照）。一方、ステップ２０５で最終出力Ａが未だ下降し
ていない場合には、ステップ２０４に戻り、再度、発振
周波数Ｃを上げる。

【００１５】次に、ステップ２０３に戻り、（２）ステ
ップ２０３で最終出力Ａが上昇していない場合は、発振
周波数Ｃを下げ（ステップ２０７参照）た後、今度は最
終出力Ａが下降したかどうかの判断を行う（ステップ２
０８参照）。

【００１６】この際、ステップ２０８で最終出力Ａが下
降した場合は周波数調整を終了する（ステップ２０６参
照）。一方、ステップ２０８で最終出力Ａが未だ下降し
ていない場合には、ステップ２０７に戻り、再度、発振
周波数Ｃを下げる。

【００１７】このようにして、バンドパスフィルタ７の
中心周波数を固定とし、周波数調整はＣＰＵ１１からの
指示によりモータ２の回転数を変化させて、出力が最大
となる最終出力Ａに対応する回転数になる点を容易に求
めることができる。

【００１８】要するに、本実施例では、従来のＮＤＩＲ
でのバンドパスフィルタの周波数調整用ボリュームを無
くし、代わりにＣＰＵ１１により発振周波数を変化させ
られるファンクション・ジェネレータ１３でモータ２の
回転数を変えられるようにプリアンプ出力の周波数調整
の自動化を行ったものであり、これによりバンドパスフ
ィルタの中心周波数の調整を行うことなく、バンドパス
フィルタの中心周波数を固定した状態で、プリアンプ出
力の周波数を前記固定したバンドパスフィルタの中心周
波数に合わせることができ、よってこのプリアンプ出力
の周波数調整の自動化により調整工数の削減、調整精度
の向上が可能となる。

【００１９】また、従来のようにバンドパスフィルタの
中心周波数を周波数調整用ボリュームを用いてモータの
回転数の２倍に合わせる必要はなくなり、バンドパスフ
ィルタ７の中心周波数を固定した状態で、モータ２の回
転数を決定できる利点を有する。

【００２０】図３は、整流回路８、平滑回路９に同期式
のものを用いて、その同期信号をファンクション・ジェ
ネレータ１３の出力（発振周波数Ｃ）を使用すること
で、より低ノイズ化を実現できるこの発明の第２実施例
を示す。

【００２１】この実施例でも、上記第１実施例と同様、
従来のＮＤＩＲでのバンドパスフィルタの周波数調整用
ボリュームを無くし、代わりにＣＰＵ１１により発振周
波数ｃを変化させられるファンクション・ジェネレータ
１３でモータ２の回転数を変えられるようにしたので、
これによりバンドパスフィルタ７の周波数調整を取り除
くことができる。

【００２２】また、上記各実施例で用いたＮＤＩＲだけ
でなく、いわゆる変調方式の分析計では上記各実施例と
それぞれ同様の構成でバンドパスフィルタの周波数調整
を取り除くことができ、例えば、図４に示すようなコン
デンサマイクロホン検出器２１の出力信号に基づいて測
定ガスＳ中の酸素濃度を測定するように構成された磁気
圧力式酸素分析計（ＭＰＡ）にこの発明の自動周波数調
整装置を適用できる。なお、図４中、２２は磁界セル、
２３は電磁石２３である。

【００２３】なお、この発明における変調方式の分析計
とは、 上記ＭＰＡのように磁界を断続的に発生させて変調
するものの他に、 上記第１、第２各実施例で用いたような光を断続的
に変調させるＮＤＩＲや、 光源をパルス点灯させて変調する紫外線分析計や、 測定流体を切換えして変調する流体変調式分析計
や、 更には、測定流体の圧力を変動させて変調する圧力
変調式分析計を意味する。 したがって、この発明の自動周波数調整装置は、上記各
実施例で用いた分析計以外に紫外線分析計や流体変調式
分析計、あるいは、圧力変調式分析計にも適用できるも
のである。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明では、バンドパス
フィルタの周波数調整用ボリュームを取り除き、ＣＰＵ
に変調手段の変調周波数の設定値（例えば、ＮＤＩＲで
はモータ回転数の設定値、ＭＰＡでは電磁石の周波数の
設定値）を出力する機能を付加し、このＣＰＵからの変
調周波数設定値出力に応じて可変にできる一定周波数の
パルスを出力するパルス発生器を設け、周波数調整時に
は、前記ＣＰＵからの指示により、パルス発生器を介し
て前記変調手段の変調周波数を可変となるように構成し
たので、従来のように、例えば、ＮＤＩＲにおけるバン
ドパスフィルタの中心周波数を周波数調整用ボリューム
を用いてモータの回転数の２倍に合わせる必要はなくな
り、この発明ではバンドパスフィルタの中心周波数を固
定した状態で、しかも周波数調整はＣＰＵからの指示に
よりパルス発生器からのパルスの発振周波数を可変にで
き、これにより前記変調手段の変調周波数を変化させ
て、最終的に、前記変調手段の変調周波数を前記ディジ
タル化された最終出力が最大となるときの周波数に決定
できる。

【００２５】したがって、バンドパスフィルタの周波数
調整を取り除くことができ、これにより調整工数の削
減、調整精度の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す全体構成説明図で
ある。

【図２】上記実施例におけるフローチャートである。

【図３】この発明の第２実施例を示す要部構成説明図で
ある。

【図４】この発明の第３実施例を示す要部構成説明図で
ある。

【符号の説明】

１…光源、２…モータ、３…測定セル、５…コンデンサ
マイクロホン（検出器）、６…プリアンプ、７…バンド
パスフィルタ、８…整流回路、９…平滑回路、１０…ア
ナログ・ディジタル変換器、１１…ＣＰＵ、１２…表示
部、１３…ファンクション・ジェネレータ（パルス発生
器）、Ｓ…測定ガス、Ａ…ディジタル化された最終出
力、Ｂ…モータ回転数出力、Ｃ…発振周波数。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調方式の分析計における検出器から出
   力する出力信号を、バンドパスフィルタを通過させるこ
   とによりノイズを除去し、整流回路と平滑回路で直流に
   してからアナログ・ディジタル変換器でディジタル化を
   行い、このアナログ・ディジタル変換器から出力される
   ディジタル化された最終出力をＣＰＵにて演算後表示部
   に出力する一方、前記ＣＰＵが変調手段の変調周波数の
   設定値を出力する機能を有し、このＣＰＵからの変調周
   波数設定値出力に応じて可変にできる一定周波数のパル
   スを前記変調手段に出力するパルス発生器を備え、周波
   数調整時には、前記ＣＰＵからの指示により、パルス発
   生器を介して前記変調手段の変調周波数を変化させて、
   最終的に、前記変調手段の変調周波数を前記ディジタル
   化された最終出力が最大となるときの周波数に制御する
   ことを特徴とする自動周波数調整装置。
2. 【請求項２】 光源の光をモータで駆動される光チョッ
   パーにより一定周期でチョッピングし、セル内の測定ガ
   スにより減光した後検出器によって電気信号に変換し、
   この電気信号がプリアンプを経て出力されるプリアンプ
   出力をバンドパスフィルタを通過させることによりノイ
   ズを除去し、整流回路と平滑回路で直流にしてからアナ
   ログ・ディジタル変換器でディジタル化を行い、このア
   ナログ・ディジタル変換器から出力されるディジタル化
   された最終出力をＣＰＵにて演算後表示部に出力する一
   方、前記ＣＰＵがモータ回転数の設定値を出力する機能
   を有し、このＣＰＵからの前記モータ回転数出力に応じ
   て可変にできる一定周波数のパルスを前記モータに出力
   するパルス発生器を備え、周波数調整時には、前記ＣＰ
   Ｕからの指示により、パルス発生器を介して前記モータ
   の回転数を変化させて、最終的に、モータの回転数を前
   記ディジタル化された最終出力が最大となるときの回転
   数に制御することを特徴とする自動周波数調整装置。