JPS5935108A - 周期的信号を測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電圧として−りえられる周期的情報光学的
精密長さもしくは角度測定技術において、相対変位をな
す対応の機素、たとえば格子により成る定められた平面
に周期的な光度の変動を生ぜしめ、これを可視的もしく
は光電的方法で観察することは既に公知である。前記平
面の任意の１点に生ずる最大ならびに最小光度の頻度数
が２つの対応機素の相対的変位距離の尺度となる。変位
距離の大きさと同時に変位方向をも知り度いばあい■ には、明暗周期の不に相当する距離だけ変位方向に相互
に偏倚させて２つの光電検知器を配置し、該光電検知器
の出力電圧の相対的位相関係で変位方向を表示するよう
にすることができる。

このような公知装置の分解能は測定器の格子定数により
限定されている。したがって従来にも、たとえば精巧な
光学的光線照射および電気的手段により１走査周期当り
の信号周期を倍加すると言うような試みもなされて来た
が、しかし単に８程ける測定を可能にする測定方法を提
供するにある。

数を狭い範囲内に限定することなく、信号を周期定する
方法において、前記情報列から移相により偶数個の電圧
を形成し、そのうち各２つの電圧を逆位相にし、前記情
報列内の成る一定点における逆相関係にない２つの電圧
の値の商を情報周期内互に一定の振幅比とを有する電圧
で、しかも、そのうち少なくとも１つのものが情報の変
動毎に変動する電圧を用い、前記電圧の商は出力が取出
される接続点もしくは呼出点を有するブリッジ回路で算
出し、電位の存在しない接続点対を選択し、且つ該呼出
点組合せに対応する商従って又情報列の対応の周期部分
を好ましくはテジタル的に表示するようになしたること
を特徴とする方法を提供するものである。

本発明によれば、情報信号としての唯一の電圧に加えて
、周期が相互に同じで振幅比が一定の３つの補助信号が
発生され、そのうち第一補助信号は情報信号に対してｎ
、　１８０°より太きいかもしくは小さい値（ただしｎ
は整数を指す）だけ移相されており、第２の補助信号は
情報信号に対して１８０°だけ移相され、そして第３の
補助信号は第１の補助信号に対して１８０°だけ移相さ
れているものである。本発明の有利々実施態様によれば
の間に設けられた分圧器から成る抵抗回路装置を有１〜
、分圧器の接続点から出力が取出される。才だ、その好
ましい実施形態においては、分圧器の続され、そしてこ
のトリガ装置の出力は、１つの値だけが表示されるよう
にアンド・ゲートを介して相互に接続される。本発明の
具体的実施形態においては、回路装置に接続された後段
表示器の零位調整を情報信号の瞬時状態と無関係に実施
できるようにする手段を設けることも可能である。本発
明の更に別の実施形態においては、上述の方法を周波数
増倍用に用いることができ、しかもこれに必要とされる
スイッチ手段は、簡単なもので事が足りる。

本発明は次のような原理に基ずく。

すなわち、先ず、情報信号は正弦波形をなし、ぞしてこ
の情報信号に対したとえば９ｏ０の位相外れにある第１
補助信号も同様に正弦波であると仮定する。１周期内の
多数の測定間隔位置の各々には、−走化の長さを有する
区間が与えられる。

言い換えるならば周期内の各測定区間は、２つの電圧の
瞬時値の一定の商によって定められる。公知のように、
電圧の絶対値は抵抗の太さきで表わすことができる。た
とえば第１図に示すように、分圧器ＩＲＩ、Ｒ２を有す
る２つの信号源ｅ１．ｅ２をブリッジ型に接続すると、
この回路の点Ｐ　、　Ｐ’間には、やはり正弦波の電圧
Ｕが生ずる。ここで電圧Ｈの瞬時値は、印加される２つ
の電圧の分圧比および位相角に左右される。したがって
、一定の位相角ψ０に対し分圧比、言い換えるなら（４
分圧器の抵抗値の比を信号電圧の比に等１−７くすると
、電圧Ｕは周期時点ψ。で零を通る。換言すれば、この
位相角は、分圧器の抵抗値の比を適当に選択することに
より定めることができると言えるのである。上記の分圧
器に、相互に異なった抵抗比を有する更に別の分圧器Ｒ
’＋　＋　Ｒ’２　＋　Ｒ″＋　＋　Ｒ″２等々を並列
に接続することにより、これ等の分圧器によって更に別
の位相角が定められる。

容易に理解されるように、一定の抵抗比Ｒ＋　／　Ｒ２
は、単に位相角ψ０に対する電圧Ｕの零通過点を定める
ばかりでなく、位相角ψ０＋πに対する電圧Ｕの零通過
点をも定めることになる。したがって、このような二義
性を排除するためには、同一のたとえば増加方向の電圧
Ｕが零を通過する点を測定点と定めるのが好捷しい。し
かしながらこのばあいには、２つの電圧ｅｌ＋ｅ２は１
つの象限にのみ測定値を与えるだけである。したがって
残余の象限においても測定値を得るようにするためには
、２つの電圧８１．ｅ２からこれ等の電圧に対しブツシ
ュ・プル関係にある電圧−”ｌ＋　　’２　を発生し、
これ等の電圧を先に述べた態様で相互に且つ信号電圧な
らびに第１補助電圧と結合する。

本方法の特殊な利点は、被処理信号が正弦波形であるこ
とを要しないことである。単に次のような技術的に容易
に実現できる条件を満たすだけでよい。すなわち、 ａ）周期が同じであること、ｂ）振幅比が一定であるこ
と、およびＣ）各情報に際し、少なくとも１つの電圧が
変動することである。

このような条件さえ守られるならば、台形波形を有する
信号でさえも本発明による新規な方法にしたがって測定
することができるのである。又、上記の要件が損なわれ
ない限り、信号ｅｌ、ｅ２は互いに異った波形を有する
こともできる。

第２図は、上述の方法に基すいて構成された１０個の測
定区間を有する測定装置を１例として示すものである。

本方法においては、単に２つの抵抗器の抵抗値だけが重
要であるに過ぎないから、分圧器としては、比較的大き
な公差を有するポテンショメータを使用することができ
る。このことは精密機素を必要とすることなしに、測定
区間の位置を正確に調整できると言う利点を提供する。

測定区間位置、言い換えるならば、順序化された位相角
ψ０の表示は、ディジタル的になされるものとする。こ
れを達成するために、電圧弁別器として、表示装置を制
御するトリガ段（第３図）を用いるのが好ましい。これ
等のトリガ装置３０〜３９は、抵抗回路装置２０の選択
点に接続され、電圧Ｕの零通過にさいしてその状態を変
えるように予め設定されているものである。第４図に示
すように、トリガ段には信号周期に沿い、位相角ψ０に
依存して、重なり合った状態が生ずる。すなわち存在す
るトリガ装置のうち半数のものが同時に出力信号を発生
する。したがって一義的な出力を得るだめに、トリガ出
力は、アンド・ゲート４０〜４９で論理的に結合される
。このばあいの結合条件は次の通りである。すなわち、
トリガ装置Ｔｎが反転され、言い換えるならば導通し、
ｌ−ＩＪガ装置Ｔ　　が反転されていないとき即ち導通
していｎ±】 ないときにのみ数字ｎが表示されるようにするととであ
る。この条件は、１つの信号周期内で各表示数字に対し
て正確に１度だけ生ずる。第３図に示すトリガ段は、こ
のような条件に従って論理結合されている。アンド・ゲ
ートの出力端子は駆動段５０〜５９を介して１０個の表
示灯６０〜６９に接続されている。

享て、今、トリガ装置３５が丁度導通状態になったと仮
定する。このばあい、トリガ装置３０〜３４も導通状態
にある。トリガ３５は、その隣りのトリガ装置３６が未
だ反転されておらず、したがって導通していない点にお
いて、導通状態にある他のトリガ装置３０〜３４から識
別される。このようにして、上述の条件に従い、数字５
が表示される。

矢印２３は、トリガ装置の入力端子を、抵抗回路装置の
出力端子に周期的に交換接続するスイッチの摺動子（た
とえば定速度で回転するロータリスイッチのワイパ）を
表わす。このようにして、各任意の点ψ０を零表示に設
定することが可能となる。

周期の粗計数を順方向にも又逆方向にも可能にするため
に（これは、たとえば計測器の読取りなどにおいて必要
である。と言うのは、該計測器が成る基準点に関して２
つの反対の計測方向に動かされる事例もあり得るからで
ある）、第１補助信号は、たとえば情報信号の走査位置
に対してＴ周期程変位された位置での光電的走査による
などして、情報信号と同じ態様で発生される。

全周期中自記する計数器及び作動器の同期化は１つもし
くは複数個の数字変動（たとえば１０個の測定区間にお
いて９の後にＯが来る時もしくはＯの後に９が来る時、
成るいは又６０個の測定区間を使用するばあいにおいて
１６の後に１５もしくは１５の後に１６．３１の後に３
０もしくは３０の後に３１．４６の後に４５もしくは４
５の後に４６．０の後に５９．もしくは５９の後に０が
来る時）に依存して計数器を制御して実施するのが好捷
しい。

信号周期を所望の奇数個の測定位置に分割することを可
能にする上述した方法は、又周波数増倍用としても使用
することかで゛きる。たとえば第３図に示すアンド・ゲ
ートの出力電圧を微分した後に、公知の加算回路を経て
唯一の信号線路上に集めれば、測定区間の数に対応する
パルス列を得ることができる。このばあい、この方法を
実施するのに比較的簡単な手段しか必要とされないと言
う利点がある。

抵抗回路装置を差込形単位装置として構成する方法を採
用すれば、確実に動作する多面的な廉価な本発明方法の
実施装置を得ることができる。

さらに又、本発明方法の実施装置における抵抗回路にポ
テンショメータを使用すれば既述の利点の他に１任意の
、既述の条件を満たす信号波形を得るべく回路を迅速に
調整設定することができる。

又、既述の抵抗器の組合せ代りに誘導性もしくは容量性
の手段を商信号発生に用いることもできる。

以上本発明の好捷しい実施形態について説明したが、本
発明の精神及び範囲内でいろいろな変形が可能であろう
ことは当業者には理解されるであろう。試みに本発明の
幾つかの実施の態様を捷と　　−めてみると次のように
なる。

（１）特許請求の範囲に記載の方法において、唯一の電
圧とＩ−で与えられる情報信号から周期が相互に同じで
振幅比が一定の３つの補助信号を発生し、その中箱１補
助信号は前記情報信号に対１〜てｎ、１８０°より太き
いか、もしくは、小さい値（ただしｎは整数）だけ移相
されており、第２の補助信号は前記情報信号て対して１
８０°だけ移相されており、そして第３の補助信号は前
記第１補助信号に対して１８０°だけ移相されているこ
とを特徴とする方法。

（２、特許請求の範囲もしくは」二記第（１）項に記載
の方法において、表示信号は同時に計数器を制御するの
に用いられることを特徴とする方法。

（３）　　上記第（１）項に記載の方法において、前記
第１の補助信号として、前記情報信号と同一の態様で、
計数方向の制御に用いられる第２の情報信号が発生され
ることを特徴とする方法。

（４）特許請求の範囲もしくは上記第（２）項に記載の
方法において、該方法が周波数増倍用に用いられること
を特徴とする方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を実施するための基本回路略図、
第２図は本発明方法の原理を具体化した装置の１実施例
を示す回路略図、第３図（ｒｉ本発明の方法を具体化（
〜だ装置と組み合せて用いられ、分割間隔のディジタル
表示をなす装置の回路略図、第４図は第３図のディジタ
ル表示装置の動作態様を示す図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １つもしくは複数の電圧の形態で与えられた周期的情報
   列の測定方法において、前記情報列から＼ 移相により偶数個の電圧を形成し、そのうち各２つの電
   圧を逆相関係にすること、前記情報列内の成る一定点に
   おいて逆相関係にない２つの電圧の値の商を情報周期内
   の当該点の識別に利用し、ここで情報周期の任意位置で
   の値を定める目的で、情報列と同じ周期性と相互に一定
   の振幅比とを有する電圧でしかも少くとも１つのものが
   情報の変動毎に変動する電圧を用いること、前記電圧の
   商は出力が取出される接続点を有するブリッジ回路で算
   出すること、電位の存在しない接続点対を選択すること
   及び前記出力取出点対に対応する商したがって又情報列
   の対応の周期部分を好ましくはディジタル的表示に用い
   ることイ特徴とする周期的信号を測定する方法。