JPS60161517A

JPS60161517A - 測定装置

Info

Publication number: JPS60161517A
Application number: JP59017503A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tarui; 樽井　正博
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1984-02-02
Publication date: 1985-08-23

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、それらの一
つとして例えば重量計量装置は第１図に示すように構成
されている。すなわち、図中１は秤量器などの測定セル
でアシ、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
等が使用されている。測定セル１によって重量測定され
て得られたアナログ測定信号は、増幅器５にて増幅され
た後、フィルタ６へ入力される。上記アナログ測定信号
は、フィルタ６にてノイズ成分が除去された後、い変換
回路７へ入力される。とのい変換回路７にてデジタル変
換された測定信号は後続の表示部８へ入力されて重量値
として表示される。

前記フィルタ６は、例えば床振動等の機械的振動に起因
する外乱ノイズ、装置を構壓する電気回路よシ発生する
ノイズ、秤量器の過渡的な減衰振動に起因するノイズ等
の前記アナログ測定信号に含まれるノイズ成分を除去す
るもので、例えば第２図に示すよう′に構成されている
。すなわち、第２図は差動増幅器を用いたＣＲ能動ロー
ノソスフィルタであり、アナログ測定信号は抵抗９，１
０を介して差動増幅器１１の正側入力端子へ入力される
。との差動増幅器１１の正側入力端子と共通アース線と
の間にはコンデンサ１２が接続され、また出力端子は負
側入力端子抵抗９，１０の接続点に接続されている。

このようなフィルタ６を設けた測定装置においては、ア
ナログ測定信号に含まれるノイズの除去比を大きくする
ためにフィルタ６の遮断周波数を低く設定しているが、
このため遅延時間が大きくなシ、フィルタ６がら正しい
アナログ測定信号が得られるまでに長時間を要した。例
えば、載置テーブル２に被測定物３を載せる事によって
第３図（、）に示すように急峻な支止シ特性を有しその
後、減衰振動によって収れんするアナログ測定信号が上
記フィルタ６へ入力された場合、第３図（ｂ）に示すよ
うな出力波形が得られる。これらの波形から明らかなよ
うに同図（ａ）の波形は急峻な立上り特性を持った波形
であるにもかかわらず、同図（ｂ）の波形は緩慢な立上
り特性を持った波形となシ、同図（ａ）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、真正重量値に相応するレベルに達するまでに長
い時間ＴＤを要していることが判る。その結果、測定に
長い時間を必要とし、測定装置全体としての測定能率が
低下するという問題があった。

本発明は、以上のような問題を除去するためになされた
ものであρ、その目的とするところは、ノイズ成分を含
むアナログ測定信号の電圧変化の大小に応じてフィルタ
の周波数特性を変化できるようにすることによって、電
圧変化の小さいノイズの除去比が大きくかつ速い応答速
度で測定を行うことができる測定装置を提供することに
ある。

以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第４図は実施例の測定装置を重量計量装置に適用した場
合の全体構成を示すブロック図であり、第５図は第４図
の装置の一部を具体化した回路図である。第１図および
第２図と同一部分には同一符号が付しである。即ち、こ
の測定装置においては、載置テーブル２が設けられた測
定セル１から出力されたアナログ測定信号は増幅器５に
て増幅された後、フィルタ１５へ入力される。上記アナ
ログ測定信号はフィルタ１５にてノイズ成分が除去され
た後、ψ変換器７にてデジタル変換される。デジタル変
換された測定信号は後続の表示部８へ入力されて重量値
として表示される。

前記フィルり１５は８５図に示すように差動増幅器を用
いたＣＲ能動フィルタでもって構成されている。すなわ
ち、増幅器５から出力されたアナログ測定信号が入力さ
れる入力端子１６ａ。

１６ｂの一方の入力端子１６＆は抵抗１７．１８を介し
て差動増幅器１９の正側入力端子に接続され、この正側
入力端子と前記他方入力端子１６ｂとの間にはコンデン
サ２０が接続されている。また、差動増幅器１９の出力
端子は帰還回路として負側入力端子に接続されると共に
、コンデンサ２ノを介して抵抗１７と１８との接続点に
接続されている。なお、２２ａ、２２ｂはフィルタ１５
の出力端子である。

前記抵抗１７の両端子間には２個のインビ−ダンス素子
としてのダイオード２３ａ、２３ｂが互いに逆極性にな
るように接続され、これら抵抗１７．ダイオード２３ａ
、２３ｂによってインピーダンス回路２４を形成してい
る。同様に、抵抗１８の両端子間には２個のダイオード
２５ａ、２５ｂが互いに逆極性に接続され、これら抵抗
１８．ダイオード２５ａ、２５ｂによってインピーダン
ス回路２６を形成している。

このフィルタ１５を構成する抵抗１７．１８およびコン
デンサ２０．２１の各値は、第２図の従来回路と同様に
アナログ測定信号のノイズを充分吸収できる遮断周波数
になるように設定されている。

次に、このように構成された測定装置の動作について説
明する。まず、フィルタ１５の各インピーダンス回路２
４．２６について考える。

一般に、ダイオードに対して順方向に電圧を印加した場
合、電流特性は約０．６Ｖ近傍の限界電圧ｖｏから急激
に立上る。したがって、第５図のように二つのダイオー
ドを互いに逆極性に並列接続した回路２４の電圧−電流
特性は第６図（、）に示す特性となる。また、上記二つ
のダイオードよシなる並列回路の電圧−抵抗特性は第６
図（ｂ）−ｃオあれ、。しぇヵ８９７、イレビーダ、ユ
回路２４．２６の両端子間に上記限界電圧上■。

を越える電圧が印加された場合、このインピーダンス回
路２４．２６の見かけ上の抵抗値は急激に低下する。一
方、限界電圧±ｖ０以下の電圧が印加されている時、抵
抗値はほぼ抵抗１７゜１８の抵抗値になる。

一方、第５図に示すような帰還回路に抵抗およびコンデ
ンサを用いたＣＲ能動ローパスフィルタの遮断周波数は
、インピーダンス回路２４゜２６の抵抗値が低くなると
上昇する。したがって、第７図（、）に示すように、入
力端子１６ａ。

１６ｂ間に限界値ｖ０の２倍を越える電圧ｖ１　で周波
数が抵抗１７．１８とコンデンサ２０．２１で決まるカ
ットオフ周波数ｆｃの約１０倍の交流信号Ａ１が印加さ
れると、インピーダンス回路２４の両端電圧も瞬間的に
２ｖ０を越えるために、出力端子２０　ａ　＋’　２０
　ｂ間に位相遅れの少い、はぼ交流信号Ａ１に等しい出
力信号Ｂ１が出力する。

一方、第７図（ｂ）に示すように限界電圧ｖ０の２倍未
満の電圧■２の交流信号Ａ２が印加さ五ると、インピー
ダンス回路２４．２６の両端電圧は２■０未満であるの
で、インピーダンス回路２４゜２６のインピーダンスは
抵抗１７．１８と同じ値とな多出力端子２２ａ、２２ｂ
間に交流信号Ａ２の約１００分の１のレベルの小さい出
力信号Ｂ２が出力する。

したがって、このフィルタ１５は、第ｓ図（ａ）に示す
ような急峻な立上シ特性を有しその後減衰振動によって
収れんするアナログ測定信号が入力されると、第８図（
ｂ）に示すような出方波形が得られることになる。すな
わち、アナログ測定信号がほぼ一定レベルを維持してい
る場合、フィルタ１５の遮断周波数は第２図と同様に低
いので信号に含まれているノイズ成分は除去される。ま
た、アナログ測定信号が急峻にかっ、２Ｖｏを越えて立
上る瞬間において、インピーダンス回路２４．２６の両
端に印加される電圧は限界電圧ｖ０を越えるので、フィ
ルタ回路１５の遮断周波数は瞬間的に上昇する。その結
果、アナログ測定信号の立上りにほぼ同期して出力信号
も急峻に立上る。アナログ測定信号が一旦立上りほぼ一
定レベルで２■。以内の変化になると、遮断周波数が低
下するのでノイズ成分は除去される。

このような測定装置であれば、第８図（ｂ）の出力信号
の立上り時刻からこの出力信号が真正重量値に相応する
レベルに達するまでの時間ＴＤを第１図および第２図に
示す従来装置に比較して大幅に短縮することができる。

したがって、測定装置全体としての測定能率を向上させ
ることが可能である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては、インピーダンス回路として抵抗
１７．１８の両端子間に２個のダイオード２３　ａ　−
２３ｂ　、　２５　ａ−２５ｂを互いに逆極性になるよ
うに接続したが、抵抗１７．１８の両端子間にＭ５図の
ダイオード２３ａ、２５ａと同一極性の稟９図（ａ）に
示すダイ、ｔ　−）’　２　Ｊａ、　；　２５ａ、を接
続してもよい。この場合には、出力信号の立上シ時の特
性が改善される。また図示していないが、ダイオード２
３ｂ、２５ｂと同一極性を有するダイオードのみを接続
してもよい。また第９図（ｂ）ニ示すように各抵抗１７
，１Ｂの両端子間に２個のツェナーダイオード２３　ａ
２，２３　ｂ２；２５ａ、　、２５ｂ２を互いに逆極性
になるように直列接続しても実施例と同様な効果を得る
ことが可能である。

さらに、印加電圧の変化に応動して抵抗値が変化する第
９図（ｃ）に示すバリスタ２３１．２５１゜第９図（ｄ
）に示すサーミスタ２３２，２５２等を用いてもよい。

　。

また、遮断周波数に形容を及ばずコンデンサに可変容量
ダイオードを用いてもよい。この場合、フィルタにおけ
る大刀電圧■の変化に対する遮断周波数ｆｃの変化は第
１０図に示す特性となる。図から明らかなように入力信
号レベルが高くなると遮断周波数ｆｃが高くなるので、
実施例と同様な効果を得ることができる。

さらに、実施例においては、フィルタとしてＣＲ能動フ
ィルタを用いたが、第１１図に示すようなＣＲ受動フィ
ルタを用いることも可能である。

また、測定セルは１は差動トランスを用いたものについ
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。もちろん、被測定対象の物理量は重量以外のも
のでもよい。

以上説明したように本発明によれば、被測定対象の物理
量例えば重量、圧力、流量などのアナログ測定信号に含
まれるノイズ成分をフィルタで除去するのに際し、上記
アナログ測定信号の電圧変化に応動してインピーダンス
値が変化するインピーダンス回路におけるインピーダン
ス値の変化に応動して周波数特性が変化するフィルタを
設けている。そして、上記フィルタへのアナログ測定信
号の変化が太きいときインピーダンス値を低くして遮断
周波数を高くシ、逆に信号の変化が少なくなって安定化
したときにインピーダンス値を高くして遮Ｗｒ周波数を
低くしている。したがって、信号に含まれるレイズ成分
を十分に除去しながら、信号レベルが大きく変化したと
きには速やかに追従して安定状態になる出力信号を得る
ことができるので、信号の立上シ時刻から測定時刻まで
の時間を短縮できる。その結果、測定装置全体としての
測定能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測定装置を示すブロック構成図、第２図
は第１図のフィルタを示す回路図、第３図は第１図の測
定装置の動作を説明する波形図、第４図は本発明の一実
施例に係る測定装置を示すブロック４７４成図、第５図
は第４図のフィルタを示す回路図、第６図は第５図のイ
ンピーダンス回路の動作を説明する特性図、第７図およ
び第８図は第４図の実施例装置の動作を説明する波形図
、第９図は本発明の他の実施例の測定装置に用いる回路
素子を示す図、第１０図は本発明のさらに別の実施例の
測定装置の動作を説明する特性図、第１１図は本発明の
さらに別の実施例に係る測定装装置のフィルタを示す回
路図である。１・・・測定セル、３・・・被測定物、５・・・増幅器
、７・・・φ変換器、８・・・表示部、１５・・・フィ
ルタ、１７、Ｉｌｌ・・・抵抗、１９・・・差動増幅器
、２ｏ。２１−ニア　ンデンサ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ。２５ｂ・・・ダイオード、２４．２６・・・インピーダ
ンス回路。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦― 第２図箱３図１−ＴＯ−＋第５　図第６　口（ａ）　（ｂ）

Claims

【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９出す測定装置であって：前記アナログ
測定信号の電圧変化に対応してインピーダンス値が変化
するインピーダンス素子を有し、かつ、前記インピーダ
ンス値の変化に対応してカットオフ周波数が変化するフ
ィルタを備え、前記アナログ測定信号の変化が大きい場
合には前記フィルタの力、ットオフ周波数を高くシ、前
記アナログ測定信号の変化が小さい場合には前記フィル
タのカットオフ周波数を低くすることによシ、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とともに
前記フィルタの出力応答速度を高めることを特徴とする
測定装置。
（２）　フィルタは、前記アナログ測定信号の電圧変化
に対応してインピーダンス値が変化する能動フィルタ又
は受動フィルタ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。
（３）　フィルタは、ＣＲ能動フィルタで構成され、か
つ、前記ＣＲ能動フィルタの抵抗又はコンデンサに直列
又は並列に前記アナログ測定信号の電圧変化に対応して
インピーダンス値が変化するインピーダンス素子を接続
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。