JPS60114723A - 測定装置 - 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】 本発明は、測定信号に含まれるノイズ成分を除去する機
能を持った測定装置の改良に関する。

一般に、測定装置には種々のものがあるが、その１つと
して例えば計量装置のようなものでは、測定セルである
秤量器によシ被測定物の重量に応じたアナログ信号を測
定信号として得ているが、このアナログ沖ｊ定信号には
例えば床振動、外乱ノイズ、さらには装置を構成する電
気回路よ多発生するノイズ、秤量器の過渡的な減衰撮動
などの種々のノイズ成分が含まれている。

そこで、従来、かかる測定装置においてアナログ測定信
号に含まれるノイズ成分を除去するために、測定セルの
出力側にローフ４ス・フィルタを設けたもの、或いはア
ナログ測定信号を所定時間積分する積分回路を設けたも
のがある。

しかし、前者のローパス・フィルタを設けたものは、ノ
イズの除去比を大きくするためにａ−ノＱス・フィルタ
のカットオフ周波数ヲ低く設定しているが、そのために
遅延時間が大きくなり、ローノ臂スフィルタからアナロ
グ測定信号が得られるまでに長い時間を要し、結果とし
て測定に長い時間を必要とする欠点がある。

一方、後者の積分回路を設けたものは、アナログ測定信
号を積分してノイズ成分を十分平均化するためには積分
時間を長く設定する必要があり、前者のものと同様に測
定に長い時間を必要とする欠点がある。

そのほか、従来装置の中には、積分回路のほか、積分回
路の積分時定数を切替える手段を設け、積分回路の入力
端と出力端との電古差が大きいときには積分時定数合手
さく設定し、逆に電圧差が小さくなったときには積分時
定数を大きく設定するものがあるが、このノイズ除去手
段は積分時定数を切替えるときに切替ノイズが発生し、
これが測定値に影響を与えるといった不都合があった。

本発明は以上のような不都合を除去するためになされた
もので、ノイズ成分を含むアナログ測定信号の変化の大
小に応じてフィルタのカットオフ周波数を連続的に可変
できるようにすることによって、ノイズの除去比が大き
くかつ速い応答速度で測定を行なうことができる測定装
置を提供することにある。

以下、本発明に係る測定装置のｗｃｌの実施例として例
えば重量計量装置に適用した場合について用１図ないし
第３図を参照して説明する。

第１図は重量計量装置の全体構成を示す図、第２図は第
１図の装置の一部を具体化した図、第３図は装置の動作
を説明する波形図である。第１図において１は秤量器な
どの測定セルであって、この測定セル１の載置テーブル
２上に被測定物３が載置される。この測定セル１は、載
置テーブル２を支持する支持アーム４の下降変位量に応
じた電気的なアナログ測定信号を出力するもので、例え
ば差動トランスなどが使用されている。測定セル１によ
って重量測定されて得たアナログ測定信号は信号レベル
として比較的小さいので、該信号を増幅器５で増幅した
後、フィルタ６に送られる。このフィルタ６は、アナロ
グ測定信号に含まれる機械的振動中外乱ノイズなどのノ
イズ成分を周波数帯域に応じ選択的にカットして除去す
るものであるが、特に従来のものと異なシ、例えば外部
から制御信号を与えてカットオフ周波数を可変制御でき
る電圧制御形のフィルタを使用するものとする。さらに
、電圧制御形フィルタ６の出力側にはノイズ成分を除去
して得られたアナログ測定信号をディジタル化するＡ／
Ｄ変換回路７が接続され、ここでディジタル化された測
定信号は後続の表示部８へ送られて重量値として表示さ
れる。

しかして、本装置においては、増幅器５とＡ／Ｄ変換回
路７との間に、電圧制御形フィルタ６のほかに、該フィ
ルタ６に並列的に比較回路９を接続して介挿し、この比
較回路９によってフィルタ６０入力端と出力端にそれぞ
れ現われる両信号の差電圧を検出し、この差電圧に比ｅ
ｌｌする制御信号をフィルタ６に与えてカットオフ周波
数を可変制御する構成としたものである。

この比較回路９としては、例えば第２図に示すように抵
抗Ｒの可変によってｒイン調整できる差動増幅器９１を
使用する。

次に、以上のように構成された装置の作用について説明
する。被測定物３０重量を測定することによシ、測定セ
ル１からＩＸ３図に）に示すように急峻な立上シ特性を
有しその後減衰振動によつて収れんするアナログ測定信
号が出力された場合、従来のカットオフ周波数を固定と
した固定形ローパス・フィルタを用いたものは第３図（
Ｂ）に示すような出力波形が得られる。従って、これら
の波形から明らかなように、同図（５）の波形は急峻な
立上）特性を持った波形であるにも拘らず、同図（Ｂ）
の波形は緩慢な立上り特性をもった波形となり、同図体
）に示すアナログ測定信号に含まれていたノイズ成分は
完全に除去されているが、真正の重量値に相応するレベ
ルＳｔに達するまでに長い時間を要していることが判る
。

一方、本発明装置にあっては、第３図（４）のような信
号が電圧制御形フィルタ６に入力されたとすると、この
入力端の信号電圧と出力端に現われる信号電圧との差が
大きくなシ、これを比較回路９で検出することによって
第３図（Ｃ）のような制御信号Ｓｃｏが出力され、電圧
制御形フィルタ６忙供給される。この結果、電圧制御形
フィルタ６は制御信号Ｓｅａの電圧値が大きいので、こ
の電圧値の制御信号５ｃｏｔ−受けてカットオフ周波数
を大きく制御する。この制御により、電圧制御形フィル
タ６の出力は第３図（５）のアナログ測定信号に対し小
さな遅れ時間をもって追従するため第３図（鴎のような
波形となる。そして、第３図（Ｄのように比較的早く立
上がると、フィルタ６の入出力端の電圧差が小さくなシ
、それに伴なって制御信号Ｓｃｏの電圧値も小さくなっ
てフィルタ６のカットオフ周波数が徐々に低く制御され
、真正の重量値に相応するレベルＳｔに達して安定な状
態となる。第３図（Ｃ）のＢＶはバイアス電圧を示し、
これはフィルタ６の入出力端の電圧差が零となっても予
め所定電圧をもった制御信号Ｓｃｏを比較回路９から出
力し、下限のカットオフ周波数を規定しようとするもの
である。

なお、比較回路９の一具体例を第２図に示したが、その
他用４図のような構成にしてもよい。

即ち、この比較回路９は、ダイン調整可能な手段ｒ持っ
た差動増幅器９１（ノーバイアス）と、振動などによっ
て差動増幅器９ノから負方向の１ｄ号が出力されたとき
正方向の電圧として出力する絶対値回路９２と、下限の
カットオフ周波数を規定するためのバイアス調整部９３
と、上限のカットオフ周波数を規定するだめのクリップ
回路９４と、このクリップ回路９４がら出力される制御
信号を圧縮または拡張して立上シ特性を可変するログア
ンｆ９ｓとをもって構成してもよく、或いは上記各要素
９１〜９５の１個または複数個を組合せて構成してもよ
い。

次に、編５図は同じく重量計量装置に適用した場合の第
２の実施例を示す図である。この実施例は、比較回路９
に代えて増幅部５の出力端に微分回路１０ｆ：接続し、
アナログ測定信号の微分値に比例する信号で電圧制御形
フィルタ６を制御するものである。具体的な動作を述べ
ると、測定セル１から出力される重量に比例するアナロ
グ測定信号を増幅器５で増幅した後、その増幅出力を微
分回路ＪＯで微分し、その微分信号の変化塞が大きいと
きには大きな信号電圧の制御信号Ｓｃｏ　ｔ−出力し、
フィルタ６のカットオフ周波数を高く設定する。重量に
比例するアナログ測定信号が安定状態となってきたとき
には微分信号の変化率が小さくなシ、小さい信号電圧の
制御信号Ｓｃｏ　ｋ出力してフィルタ６のカットオフ周
波数が低くし、ノイズの除去比を大きくするものである
。

なお、微分回路１０としては、例えば第６図のように構
成してもよい。即ち、この微分回路１０としては、時定
数１ｒ、０Ｔ変する微分回路部１０１、ｒイン調整手段
を持った増幅器１０２、絶対値回路１０３、バイアス調
整部１０４、り°リッゾ回路１０５およびログアンプ１
０６のうち１０１．１０２を除き、他の回路１０３〜１
０６は１個または複数個を組合せて構成するようにして
もよい、このようにすれば、増幅器１θ２の出力が負方
向電圧となったときに絶対値回路１０３によって阻止さ
れ、またバイアス調整部１０４とクリラグ回路１０５に
よって制御信号Ｓｃｏの下限と上限とが規定され、カッ
トオフ周波数をある範囲で制限して制御することができ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されることなく種々変
形実施可能である。例えば電圧制御形フィルタ６０代り
にスイッチトキャパシタンスフィルタを用い、また比較
回路９または微分回路１０の一部に電圧−周波数変換回
路を用い、この回路で変換されたパルス周波数信号を制
御信号Ｓｃｏとしてフィルタに供給し、ノ臂ルスの周波
数に比例してカットオフ周波数を制御するようにしても
よい。また測定セル１は差動トランスを用いた場合につ
いて例示説明したが、要は物理量をアナログ電気信号に
変換するものであればよく、例えば圧電素子、光電素子
でもよい。

勿論、被測定対象の物理ｔは重量以外のものでもよく、
ノイズ成分の含まれるアナログ信号であれば何でも適用
できるものである。その他、その要旨全変更しない範囲
で種々変形実施可能である。

以上詳述したように本発明によれば、被測定対象例えば
重量、圧力、流量などのアナログ測定信号に含まれてい
るノイズ成分をフィルタで除去するに際し、電圧制御形
フィルタまたはスイッチトキャノぐシタンスフィルタを
用い、またフィルタの入出力間に比較回路またはフィル
タの入力端に微分回路を接続し、フィルタへの入力信号
の変化が激しいときには大きな電圧または高い・やルス
周波数を制御信号としてフィルタに与えてカットオフ周
波数を高くし、逆に信号変化が少なくなって安定化した
ときに制御信号の小さい電圧またはノ４ルス周波数を下
げてカットオフ周波数が低くなるように制御したので、
ノイズを発生させることなくカットオフ周波数を連続的
に可変制御できる。また、ノイズ成分によって入力信号
の変化が激しいときにはカットオフ周波数を高く設定す
るので、フィルタの出力は変化に速やかに追従して安定
状態になシ、比較的短かい時間で測定することができる
。このことは例えば−８飛の商品の重量を測定するとき
に、測定作業時間を大幅に短縮し、測定能基を高めるこ
とができる。また、安定な状態になったときにはカット
オフ周波数が低くなるように制御するので、ノイズ成分
の除去比を大きくして高精度に測定し得る測定装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る測定装置の第１の実施例を示すブ
ロック構成図、ＰＫ　２図は第１図の比較回路の一具体
例を示す構成図、第３図は槙ｌの実施例装置の動作を説
明する波形図、第４図は比較回路の曲の例を示す：構成
図、第５図は本発明装置の第２の実施例を示すブロック
構成１閉、第６図は第５図の微分回路の他の例を示す構
成図である。 １・・・測定セル、６・・・電圧制御形フィルタ、７・
・・Ａ−Ｄ変換回路、９・・・比較回路、１ｏ・・・微
分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被測定物の物理量を測定し、測定値をアナログ測
   定信号として取シ出す測定装置であって二前記アナログ
   測定信号に含まれるノイズ成分を除去するための外部制
   御形フィルタと；該外部制御形フィルタに入力される前
   記アナログ測定信号の変化に対応して変化する電圧また
   は周波数の制御信号を出力する信号変化検出手段とを備
   え、前記制御信号の電圧または周波数を用いて前記外部
   制御形フィルタのカットオフ周波数を可変制御すること
   により、前記外部制御形フィルタの出力応答速度を可変
   することを特徴とする測定装置。 （２）信号変化検出手段は、外部側ｆＩＦＩＩ形フイル
   りの入力端電圧と出力端′電圧の差の電圧に比例した電
   圧を制御信号として出力する比較回路であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の測定装置。 該微分回路の出力電圧の変化に比例した電圧に変換し、
   該変換した電圧を制御信号として出力する増幅器とを有
   するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の測定装置。 （４）　信号変化検出手段は、外部制御形フィルタの入
   力端電圧と出力端電圧の差の電圧を検出する増幅器と、
   該増幅器の出力電圧に比例した周波数のノ４ルス信号に
   変換し、該パルス信号を制御信号として出力する電圧−
   周波数変換回路とで構成されたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の測定装置。 該微分回路の出力電圧に比例１した周波数のノヤルス信
   号に変換し、該パルス信号を制御信号として出力する電
   圧−周波数変換回路とで構成されたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲＠１項記載の測定装置。