JPS61160062A - 相関式速度計 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、たとえば流体などの流動状態を該流体流路の
上流側と下流側とに設けた各検出器でそれぞれ検出し、
雨検出器の各々から出力されるゆらぎ信号を用いて前記
流体の流速を測定するような相関式速度計、特にゆらぎ
信号の大きい変動態様に対応することのできる速度計の
構成に関する。

〔従来技術とその問題点〕

流体や金属板などの移動速度を測定する方法のひとつと
して相関式測定法が知られており、これは、流体や金属
板等の移動体に固有な量、たとえば流体の流動ゆらぎや
金属板の平担度のむらを成気的に検出する検出器を移動
体の移動経路の上流側と下流側とに距離りだけ離して設
け、下流側残余遅の出力信号中に含まれるゆらぎ信号の
上流側残余遅の出力信号中に含まれるゆらぎ信号からの
遅れ時間τ。を検出してＬ／τ。の演算を行い、この演
算結果によつて移動体の移動速度を求めるようにしたも
のである。

すなわち、今、上流側残余遅の出力信号に含まれるゆら
ぎ信号をＵｌ、下流側残余遅の出力信号に含まれるゆら
ぎ信号をＵ、とすると両信号の相互相関関数Φ１．は（
１）式のようになり、この関数Φ１．は第４図に示した
ようにτ＝τ。で最大になる。故に関数Φ８．が最大に
なる時のτの値を求めることによつてτ。を知ることが
でき、従来以下に説明するようにしてτ０の検出が行わ
れている。

すなわち、（１）式をτについて微分すると（２）式が
得られ、（２）式は（３）式のように変換されるが、こ
こでざらにｔ＋τをｔ、に変数変換した後このｔｌを再
びｔに変数変換すると（４）式が得られる。

したがってτを変えて（４）式右辺の演算を行い、（ｄ
Φｉ！／ｄτ）＝Ｏになる時のτを求めればこの時のτ
はτ０に一致するわけで、第３図はこのようにしてτ０
の検出を行うようにした従来の相関式速度計の構成図（
＠富士時報”第５４巻、第８号、第１８頁〜第２４頁参
照）である。

第３図において１は上流側残余遅、２は下流側残余遅、
ｌａ、２ａは検出器１．２の各出力信号としての上流側
検出信号、下流側検出信号で、３は上流側検出信号１ａ
を増幅して信号１ａに含まれているゆらぎ信号をＵｌと
して出力する上流側増幅器、４は下流側検出信号２ａを
増幅して信号２ａに含まれているゆらぎ信号を鳴として
出力する下流側増幅器である。５はクロックパルスが１
パルス入力されるごとにサンプリングされた電圧データ
を逐次次段に転送するようにした電荷結合素子からなる
遅延回路で、この回路５は上述のように構成されかつ周
波数ｆのクロックパルス１２ａで駆動されるようになっ
ているので、該回路５に入力されたゆらぎ信号ＵＫは（
５）式で示される時間τだけ遅れて出力される。ここに
Ｄは電荷結合素子固有の定数である。

τ＝Ｄ／ｆ　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（５）６は増幅器３と遅延回路５
とからなる上流側入力回路、６ａは入力回路６の出力信
号としての第１信号で、第１信号６ａは換言すれば遅延
回路５から時間でだけ遅れて出力されるゆらぎ信号Ｕ１
である。７は増幅器４の出力するゆらぎ信号Ｕ、を微分
する微分回路、８は増幅器４と微分回路７とからなる下
流側入力回路で、８ａは入力回路８の出力信号としての
第２信号である。９は乗算回路、１０は平均演算回路で
、図においては回路５，７゜９．１０は（４）式右辺の
演算を行うように構成されている。したがりて平均演算
回路１０の出力信号１０ａはｄΦｌ　２／　ｄτに応じ
た信号となる。１１は信号１０ａが入力される、基準値
を零とした差動増幅回路、１２は増幅回路１１の出力電
圧信号１１ａが入力されこの電圧信号に比例した周波数
ｆのクロックパルス信号１２ａを出力するＶ／Ｆ変換回
路である。信号１２ａは遅延回路５を駆動するように該
回路に入力され、この場合信号１２ａの周波数ｆによっ
て遅れ時間τが制御された結果平均演算回路の出力信号
１０ａが零になるように増幅回路１１および変換回路１
２が構成されている。したがって信号１０ａが零になっ
た状態では（４）式のｄΦ□／ｄτは零になっているの
で、この時の周波数ｆに対応した時間遅れτはτ０に等
しくなりており、この結果ｆを知ることによってで。の
検出が行えることになる。前述したように移動体の移動
速度ＶはＶ＝Ｌ／ｒ０であるから、本式と（５）式とで
速度Ｖは（６）式のようになる。（６）式におけるｆｏ
は（５）式においてτ＝τ。とじた時のｆの値で、した
がって上述のようにしてｆｏを検出すれば（６）式によ
つてＶを算出できることになる。

■＝（Ｌ／Ｄ）・ｆｏ　　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（６）−第３図の速度計は上
述のようにして移動体の速度Ｖを測定するものであるが
、この場合乗算回路９は±１５ボルトの二電源で駆動さ
れる演算増幅器で構成されるのが通例で、この結果、乗
算回路９に入力される第１信号６ａおよび第２信号８ａ
はそれぞれ上限電圧値が２０　（Ｖｐ−ｐ）程度に制限
されるのが普通であり、また信号６ａ、８ａの各下限電
圧値も乗算回路９の演算性能を維持するという観点から
１０（Ｖｐ−ｐ）程度に制限されるのが普通である。と
ころが実際には、信号６ａまたは８ａは１０〜２０　（
Ｖ、、）の電圧範囲内に常にあるとは限らないので、第
３図の速度計には信号６ａまたは８ａが上述の・１圧範
囲をこえて変化すると、換言すれば、ゆらぎ信号病、Ｕ
２の振幅が大きくなりたりあるいは信号鳴が急激に変化
したりすると、測定誤差が大きくなりたり測定不能にな
ったりするという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述したような従来の相関式速度計における
問題を解消して、前述の如きゆらぎ信号を含む上流側検
出信号および下流側検出信号がそれぞれ大きく変動して
も精度よく測定を行うことのできる相関式速度計を提供
することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、上述の目的を達成するために、移動体の移動
経路に沿って設けた上流側残余遅および下流側残余遅と
；前記上流側残余遅の出力する上流側検出信号について
演算を行って第１信号を出力する上流側入力回路と；前
記下流側残余遅の出力する下流側検出信号について演算
を行って第２信号を出力する下流側入力回路と；第１信
号と第２信号との乗算を行う乗算回路と；を備え、この
乗算回路の出力信号にもとづいて移動体の移動速度を測
定する相関式速度計において、第１信号を順次遅らせて
出力する複数個の上流側遅れ回路と；第２信号を順次遅
らせて出力する複数個の下流側遅れ回路と；複数個の上
流側遅れ回路のうち遅れ時間最短の上流側第１遅れ回路
の出力信号が入力され、かつヒステリシス特性が矩形状
に形成された上流側主コンパレータと；複数個の上流側
遅れ回路のうち上流側第１遅れ回路を除く上流側残余遅
れ回路の各出力信号が別々に入力され、かつ上側しきい
値詔よび下側しきい値の各々が上流側主コンパレータの
ヒステリシス特性における対応するしきい値に等しい矩
形状ヒステリシス特性を有する上流側副コンパレータと
；複数個の下流側遅れ回路のうち遅れ時間最短の下流側
第１遅れ回路の出力信号が入力され、かつヒステリシス
特性が矩形状に形成された下流側主コンパレータと；複
数個の下流側遅れ回路のうち下流側第１遅れ回路を除く
下流側残余遅れ回路の各出力信号が別々に入力され、か
つ上側しきい値および下側しきい値の各々が下流側主コ
ンパレータのヒステリシス特性における対応するしきい
値に等しい矩形状ヒステリシス特性を有する下流側副コ
ンパレータと；上流側検出信号と上流側副コンパレータ
詔よび上流側副コンパレータの各出力信号とが入力され
、上流側検出信号を上流側主コンパレータおよび上流側
副コンパレータの各出力信号に応じた増幅度に増幅する
上流側増幅回路と；下流側検出信号と下流側主コンパレ
ータおよび下流側副コンパレータの各出力信号とが入力
され、下流側検出信号を下流側主コンパレータおよび下
流側副コンパレータの各出力信号に応じた増幅度に増幅
する下流側増幅回路と；を設け、上流側入力回路には上
流側検出信号にかえて上流側増幅回路の出力信号を入力
し、下流側入力回路には下流側検出信号にかえて下流側
増幅回路の出力信号を入力し、かつ上流側副コンパレー
タには対応する上流側残余遅れ回路の出力信号を、上流
側主コンパレータの出力信号によって駆動される上流側
スイッチを介して入力し、かつ下流側副コンパレータに
は対応する下流側残余遅れ回路の出力信号を、下流側主
コンパレータの出力信号によって駆動される下流側スイ
ッチを介して入力するようにしたもので、このように構
成することによって、上流側検出信号才たは下流側検出
信号、したがって第１信号または第２信号が変動してそ
れらの大きさが前記上側しきい値を上まわったり前記下
側しきい値を下まわったりすると、各主コンパレータお
よび各副コンパレータによって上流側増幅回路および下
流側増幅回路の各増幅度を拳逐次異なった値にかつ安定
に変化させ、この結果第１信号および第２信号の各大き
さが乗算回路の許容入力範囲内に安定に収まるようにし
て、もりて大きく変動する上流側検出信号および下流側
検出信号に対しても精度よく測定を行うことのできる相
関式速度計が得られるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成図で、図においては第
３図におけるものと同一の部分または同一の機能を有す
る部分には同一の符号を付している。第１図において、
１３は電圧信号であるところの上流側検出信号１ａを増
幅するようにした上流側増幅回路、１４は同じく電圧信
号であるところの下流側検出信号２ａを増幅するように
した下流側増幅回路で、上流側増幅回路１３は非反転入
力端子に検出信号１ａが入力される演算増幅器１３１と
、演算増幅器１３１の反転入力端子とアースとの間に接
続された抵抗器Ｒ１１と、各一端が前記反転入力端子に
接続された抵抗器Ｒ，！、　Ｒ１，、Ｒ，４゜Ｒ１，と
、これらの抵抗器の各他端を図示のように接続換えする
ようにした切り換えスイッチＳ１１＊Ｓ１！＋Ｓｔａと
で構成され、下流側増幅回路１４は非反転入力端子に検
出信号２ａが入力される演算増幅器１４１と、この増幅
器１４１の反転入力端子とアースとの間に接続された抵
抗器Ｒ□と、各一端が増幅器１４１の反転入力端子に接
続された抵抗益鳥！。

−１，鳥。ｔＲ’ｔｗと、これらの抵抗器の各他端を図
示のように接続換えするようにした切り換えスイッチＳ
Ｈｓ　Ｓ２□８ｆｆｉａとで構成されている。１３ａは
演算増幅器１３１の出力端子から引き出されて上流側増
幅器３に入力される上流側増幅回路１３の出力信号、１
４ａは演算増幅器１４１の出力端子から引き出されて下
流側増幅器４に入力される下流側増幅回路１４の出力信
号である。図においては増幅回路１３．１４はそれぞれ
演算増幅器１３１゜１４１を用いて構成されているが、
これらの増幅１Ｇ１３１，１４１にかえて増幅器３，４
を利用して増幅回路１３．１４が構成されてもよい。

Ｕａは上流側入力回路６が出力する電圧信号としての第
１信号６１１の最大複振幅で、１５は信号６ａが入力さ
れて直流電圧病を出力する、ダイオードＤ、と抵抗器ｌ
−とコンデンサＣ１とからなる整流平滑回路である。１
６は抵抗益鳥とコンデンサＣ１とからなる第１遅れ回路
、１７は抵抗器Ｒ８とコンデンサＣ３とからなる第２遅
れ回路、１８は抵抗器几、とコンデンサＣ４とからなる
第３遅れ回路である。

Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ第１遅れ回路１６、第２遅れ回路
１７、第３遅れ回路１８の各出力端子でありて、第１遅
れ回路１６には整流平滑回路の出力・電圧Ｅ１が入力さ
れ、第２遅れ回路１７には第１遅れ回路１６の出力電圧
が入力され、第３遅れ回路１８には第２遅れ回路１７の
出力電圧が入力されるように構成され、ざらにＥｌ　＝
　（１／２　）・Ｕａとなるように関係各部が構成され
ている。遅れ回路１６゜１７．１８は上述のように構成
されているので、上流側検出信号１ａに対応した出力電
圧Ｅ１は出力端子Ａ、Ｂ、Ｃに順次遅れて現れる。すな
わち遅れ回路１６．１７．１８は第１信号６ａを順次遅
らせる上流側遅れ回路で、第１遅れ回路１６は遅れ回路
１６，１７．１８のうち遅れ時間最短の上流側第１遅れ
回路である。遅れ回路１７．１８は上流側遅れ回路１６
．１７．１８のうち第１遅れ回路１６を除く上流側残余
遅れ回路である。

ＣＭ、、　、　ＣＭ、、　、　ＣＭｌａはいずれも矩形
ヒステリシス特性を有するコンパレータで、これらコン
パレータの上側しきい値電圧はいずれも等しく１０ボル
トに設定され、また下側しきい値電圧はこれもいずれも
等しく５ボルトに設定されている。コンパレータＣＭ、
、　、　ＣＭ、、　、　ＣＭ、、の各出力電圧は、これ
らコンパレータの各反転入力端子に入力される入力電圧
が１０ボルトを上まわるとＬレベルになり、また前記入
力電圧が５ボルトを下まわるとＨレベルになるように構
成されており、コンパレータＣＭ１、の反転入力端子に
は出力端十人が直接接続され、コンパレータＣＭ、、の
反転入力端子には出力端子Ｂが切り換えスイッチＳ３．
を介して接続され、コンパレータＣＭ１．の反転入力端
子には出力端子Ｃが切り換えスイッチ８１４を介して接
続されていされ、スイッチ８１１はコンパレータＣＭ、
２の出力電圧によって駆動され、スイッチＳｔＳはコン
パレータＣＭ、、の出力電圧によって駆動されるように
構成され、これらの各スイッチはいずれも、対応するコ
ンパレータの出力・電圧がＨレベルになると図示したＨ
側の接点に切り換わり、また対応するコンパレータの出
力電圧がＬレベルになると図示したＬ側の接点に切り換
わるように構成されている。コンパレータＣＭ１．．Ｃ
Ｍ□、　ＣＭ、、は上述のように構成されているので、
ＣＭｌ、、は上流側第１遅れ回路１６の出力信号が入力
される上流側主コンパレータで、コンパレータＣＭ、、
　、　ＣＭ、、は、上流側残余遅れ回路１７，１８の各
出力信号が、主コンパレータＣＭ、、の出力信号によっ
て駆動される上流側スイッチ５ｔｌｌ＋ｓ１４を介して
別々に入力される上流側副コンパレータである。

１９は信号８ａが入力されて直流電圧Ｅ２を出力する、
ダイオードＤ、と抵抗益鳥。とコンデンサＣ３とからな
る整流平滑回路で、この回路１９は整流平滑回路１５に
対応する回路である。Ｕｂは入力回路８が出力する電圧
信号としての第２信号８ａの最大被振幅で、２０は抵抗
器几、１とコンデンサＣ０とからなり、出力・電圧Ｅ、
が入力される遅れ回路、Ｘは遅れ回路２０の出力端子、
２１は遅れ回路２０の出力電圧が入力される、抵抗益鳥
、とコンデンサＣ？（！：からなる遅れ回路、ｙは遅れ
回路２１の出力端子、２２は遅れ回路２１の出力電圧が
入力される、抵抗器Ｒ１，とコンデンサＣ，とからなる
遅れ回路、２は遅れ回路２２の出力端子である。図にお
いてはｎｔ＝（ｉ／ｚ）・Ｕｂとなるように関係各部が
構成されている。

ＣＭ、、　、　ＣＭ、、　、　ＣＭ、、はいずれもコン
パレータＣＭ、、。

ＣＭｌ、　、　ＣＭ、、と同様な上側しきい値電圧が１
０ボルトで下側しきい値電圧が５ボルトである矩形状ヒ
ステリシス特性を有するコンパレータで、これらのコン
パレータＣＭ、１．ＣＭ、、ＣＭ！、も反転入力端子に
入力される電圧が１０ボルトを上まわるき出力電圧がＬ
レベルになり、また反転入力端子に入力される電圧が５
ボルトを下まわると出力電圧がＨレベルになるように構
成されており、コンパレータＣＭ、、の反転入力端子に
は遅れ回路の出力端子Ｘが直接接続され、コンパレータ
ＣＭ、、　、　０Ｍ２．の各反転入力端子には、コンパ
レークＣＭ、、の出力電圧によって駆動される切り換え
スイッチＳＨ１ｐ　Ｓ２４を介してそれぞれ出力端子ｙ
、ｚが接続されている。

コンパレータＣＭ□の出力端子はスイッチＳ！４＋８！
５のほか切り換えスイッチＳ！１をも駆動するように該
スイッチＳ□に接続され、コンパレータＣＭ□、ＣＭよ
、の各出力端子はスイッチ８２！＋８２３をそれぞれ駆
動するようにこれらのスイッチｓｔｔ　ｌ　８２３に接
続されていて、スイッチＳ１１　＋　Ｓ２１　ｐ　Ｓ１
３　＋　Ｓ！４　＋　Ｓ！ＩもスイッチＳＩＩ　ｒ　Ｓ
Ｉ！　ｐ　５１１１　ｒ　Ｓ１４　ｐ　５ｉｌｌと同様
に対応するコンパレータの出力′電圧がＨレベルになる
と図示したＨ側の接点に切り換わり、また対応するコン
パレータの出力電圧がＬレベルになると図示したＬ側の
接点に切り換わるように構成されている。遅れ回路２０
，２１．２２は上述のように構成されているので、下流
側検出信号２ａに対応した出力電圧Ｅ、は出力端子ｘ、
ｙ、ｚに順次遅れて現れる。

すなわち遅れ回路２０，２１．２２は第２信号８ａを順
次遅らせる下流側遅れ回路で、遅れ回路２０は遅れ回路
２０，２１．２２のうち遅れ時間最短の下流側第１遅れ
回路である。遅れ回路２１゜２２は下流側遅れ回路２０
，２１．２２のうち第１遅れ回路２０を除く下流側残余
遅れ回路である。

またコンパレータＣＭ、、　、　ＣＭ！、　、　ＣＭ！
３は上述のように構成されているので、ＣＭ、、は下流
側第１遅れ回路２０の出力信号が入力される下流側主コ
ンパレータ、ＣＭｔ！およびＣＭ！ｓは下流側残余遅れ
回路２１゜２２の各出力信号が、主コンパレータＣＭ、
、の出力信号によって駆動される下流側スイッチＳｌ！
　＋　８１４を介して別々に入力される下流側側コンパ
レータである。

２３は上述の各部からなる相関式速度計で、以下にまず
速度計２３における上流側要部の動作を第１図および第
２図を併用して説明する。第２図は、速度計２３におけ
る、上流側検出信号１ａの振幅Ｘの基準振幅Ｘｏに対す
る相対値Ｗと第１信号の値である。まず検出信号１ａの
振幅Ｘが小さく、このため整流平滑回路１５の出力電圧
比がコンパレータＣＭ、、の下側しきい値５ボルトより
も小さい値を継続していると、該コンパレータＣＭ、１
の出力電圧はＨレベルになるので、スイッチＳ１４．Ｓ
１５が動作してコンパレータＣＭ１．　、　ＣＭｌ、の
各反転入力端子にはアース電位が入力され、コンパレー
タＣＭ１．。

ＣＭｌ、も下側しきい値が５ボルトになっているのので
これらコンパレータＣＭ、！、　ＣＭ、、の各出力電圧
もＨレベルになる。したがりて、この場合演算増幅器１
３１には抵抗器Ｒ＋１□が帰還抵抗器として接続される
ので、上流側増幅回路１３の増幅度Ｇ、は抵抗Ｒ１，が
小さい値で・あるとしてＧ１＝　Ｒｔ　ｘ／　ＩＬ＋　
１となり、増幅器３、したがって入力回路６には信号１
３ａの振幅をＹとして’ｙ＝ｏ、・Ｘの振幅を有する信
号１３ａが入力されている。増幅回路１３の増幅度がＧ
、の状態で検出信号１ａの振幅Ｘが増大しても、平滑回
路１５の出力電圧Ｅ１がコンパレータＣＭ１１の上側し
きい値１０ボルトに至るまでは、換言すれば第１信号６
ａの振幅Ｕａが２　ｏ　（Ｖｐ−ｐ〕に至るまでは、コ
ンパレータＣＭ、、　、　ＣＭ、、　、ＣＭ、３の各出
力電圧はいずれもＨレベルを維持するので、増幅回路１
３の増幅度はＧ、の状態が継続する。上述した所から明
らかなように、Ｕ　ａ＝　２０　ＣＶｐ　−ｐ）に対応
する相対値Ｗは２である。

増幅回路１３の増幅度がＧ、の状態で検出信号１ａの振
幅Ｘが増大し、すなわち該振幅Ｘの相対値Ｗが増大し、
遂に出力電圧Ｅ１が１０ボルトを上まわって、換言すれ
ばＵａが２０　（Ｖ、、）を上まわりてこの状態が継続
すると、出力端子Ａ、Ｂ、Ｃの各電圧のうち端子Ａの電
圧が他の二端子の電圧に先がけて１０ボルトを上まわる
ので、まずコンパレータＣＭ、、が動作してこの出力電
圧がＬレベルになり、このためスイッチＳ１１がＬ側接
点に切り換わるので、増幅回路１３の増幅度Ｇｔは、抵
抗Ｒ１゜が小さい値であるとしてＯｖ＝　Ｒｔ　ｓ／　
Ｒｔ　１となり、この場合増幅度Ｇ１とＧ！との間には
（７）式の関係が成立するように抵抗器几、１．几、！
、几１．の各抵抗値が選定されている。

Ｇ！＝几１　ｍ／　Ｌ（’＋　ｔ　＝　（１／２　）・
ＧＩ＝（１／２）・Ｃ几８．／几、１）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（７）故にスイッチ８
１１がＬ側接点に切り換わると増幅回路１３の増幅度は
（１／２　）・Ｇ、に等しくなるのでＹ＝　（１／２　
）・Ｇ１・Ｘとなる。スイッチＳ１１がＬ側接点に切り
換わる直前には端子Ｂ、Ｃの各電圧はまだ１０ボルトに
達していないからスイッチ８１１がＬｉ１ｌｌｌ接点に
切り換わると端子Ｂ、Ｃの各電圧は５ボルト以下となり
、このためスイッチ”ＩＩの切り換え動作の直後にコン
パレータＣＭ□、ＣＭ１Ｂの各出力がＬレベルになるこ
とはない。またスイッチ８■がＬ接点側に切り換わって
Ｙ＝（１／２）・Ｇ１・Ｘとなっても、端子Ａの電位、
すなわちコンパレータＣＭ、、の入力電圧がただちに該
コンパレータの下側しきい値５ボルトを下まわることに
はならないから、コンパレータＣＭ、１の出力電圧がＬ
レベルになった直後に再びＨレベルに復帰することはな
い。

すなわち相関式速度計２３においては上流側検出信号１
ａの振幅が増大してその相対値Ｗが２を上まわると増幅
回路１３の増幅度が０１から（１／２　）・Ｇ、ニなる
のでＵａの値も２０　（Ｖ、　、）から１０〔ｖＧ）−
１））に急減し、以後相対値Ｗが増大しても増幅回路１
３の増幅度はＧｚ＝（１／ｚ）・Ｇ１に維持される。

増幅回路１３の増幅度がＧ、の状轢で検出信号１ａの振
幅が増大し、したがって相対値Ｗが大きくなると、これ
に比例してＵａおよびＥ、が大きくなるので、振幅Ｘが
相対値Ｗ＝＝４に対応する大きさになったときＵａ＝２
０（Ｖ、、）ｊｃ、なるが、Ｕａがこの値を上まイつっ
て電圧Ｅ、が１０ボルトを越えた状態が継続すると、出
力端子Ｂの電位がやがて１０ボルトを越えるのでこの時
点でコンパレータＣＭ１！の出力がＬレベルになる。こ
の時点ではコンパレータＣＭ□の出力はＬレベルでアリ
コンパレータＣＭ、、の出力はＨレベルであるから、こ
の時増幅回路１３の増幅度Ｇ、は（８）式のようになり
、増幅度Ｇ。

と山との間には（９）式の関係が成立するように関係抵
抗器の各抵抗値が選定されている。（８）式においては
几、１は也、に対しても充分小さい値であるとしでいる
。　　　　　　。

Ｇｌ＝　ｃ　１／２　）・Ｑ、＝　（１／４　）・Ｇ１
　　　　・・・・・、（９）増幅回路１３の増幅度がこ
のようにしてＧｔから（１／２　）・Ｇ、に変更される
とＵａはこのような増幅度変更前の値の１／２に抑制さ
れ、この結果ｗ＝４におイＴ：　２０（Ｖｐ−ｐ）　テ
アツタＵ　ａ　Ｏ）値ハ１ｏｃｖ、−２〕に急減する。

増１面回路１３の増幅度がこのようにしてＧ、から（１
／２）・Ｇ、に変更された時、コンパレータＣＭ、、の
入力電圧が該コンパレータの下側しきい値５ボルトを下
まわることはないから、Ｌレベルになったコンパレータ
ＣＭ１２の出力がＨレベルに復帰することはない。故に
相関式速度計２３においては、検出信号１ａの振幅Ｘが
増大してその相対値Ｗが４を上まわると増幅回路１３の
増幅度がＧ、から（１／２　）・ＧｔになるのでＵａの
値も２０〔ｖ　　〕から１　ｏ　（Ｖｐ−ｐ〕急減し、
以後相対値−ｐ Ｗが増大するとＧ３＝（１／２）・Ｇ、が維持されるの
でＹ＝（１／４）・Ｇ、・Ｘとなる。

増幅回路１３の増幅度がＧ、にな９でいる状態で更に相
対値Ｗが大きくなると、これに比例してＵａおよびＥｌ
が大きくなるので振＠ＸがＷ＝８に対応する大きさにな
った時Ｕ　ａ＝２０　（Ｖ、−、：］になるが、Ｕａが
再びこの値を上まわって電圧Ｅ、が１０ボルトを越えた
状態が継続すると、端子Ｃの電位がやがて１０ボルトを
越えるのでこの時点でコンパレータＣＭ、、の出力がＬ
ベルになる。するとこの時−ｉ。

コンパレータＣＭ１．．ＣＭ□　の各出力はいずれもＬ
レベルになっているから増幅回路１３の増幅度はα〔式
に示すＧ４のようになり、増幅度Ｇ４とＧ、との間には
α９式の関係が成立するように関係抵抗器の各抵抗値が
選定されている。α〔式においてはＲ１１はＲＩｌｌに
対しても充分小さい値であるとしている。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・住１Ｇ４＝　（
１／２　）　・Ｇｓ＝　（ｉ、”ｓ　）　・Ｇｔ　　　
　−−−（１１）故に増幅回路１３の増幅度がこのよう
にしてＧ３から（１／２　）・Ｇ、に変更されるとＵａ
は増幅度変更前の呟の１／２に抑制され、この結果Ｗ＝
８においテ２０　（Ｖ、、）でありたＵａの値は１０（
Ｖｐ−ｐ）に急減する。増幅回路１３の増幅度が（１／
２　’）・Ｇ３ニ変更された時、コンパレータＣＭ、、
の入力電圧が該コンパレータの下側しきい値５ボルトを
下まわることはないから、増幅度のこのような変更によ
ってコンパレータＣＭ１．の出力が再びＨレベルに復帰
することはない。したがりで速度計２３においては、検
出信号１ａの振幅が増大してその相対値Ｗが８を上まわ
ると増幅回路１３の増幅度が−Ｇ３から（１／ｚ）−Ｇ
、ニなるのでＵａの値も２０　（ｖｐ−、）から１Ｏ（
Ｖ、ｐ）に急減し、以後相対値Ｗが増大するとＱ、＝　
（１／２）φＧ３が維持されるのでＹ＝　（１／８　）
・Ｇ、・Ｘとなる。なお増幅回路１３の増幅度が０４＝
（１／８）−０１になっている状態では、Ｗ＝１６でＵ
ａ＝２０　（Ｖ、、）となることは明らかである。

上述したように、速度計２３においては検出信号１ａの
振幅Ｘが大きくなっても、この振幅Ｘの増大に伴なって
逐次コンパレータＣＭ、１．　ＣＭ、、　、　ＣＭｌ、
が動作して次第に増幅回路１３の増幅度が小乗算回路９
の入力信号としてのＭｌ信号６ａの振幅が、該乗算回路
９の許容入力電圧範囲１０〜２ｏ　（ｖ、、）内に保持
される。

、−２！ｖ３７ 速度計においては要部が上述したように動作するが、今
仮に、スイッチＳＩ４＋”’ＩＩを省略して端子Ｂ、Ｃ
がそれぞれコンパレータＣＭ、、　、　ＣＭ、、の各反
転入力端子に直接接続されているとすると、検出信号１
ａの振幅Ｘの相対値Ｗが８をこえている状態で、換言す
ればコンパレータＣＭ、、、ＣＭ、□、ＣＭ、。

の各出力がすべてＬレベルになっている状態で振幅Ｘが
小さくなり、この結果電圧Ｅ、が５ボルトを下まわると
、遅れ回路１６．１７．１８のためにやがてまず出力端
千人の電圧が５ボルトを下まわるのでコンパレータＣＭ
、、、　ＣＭｌ、の各出力がＬレベルのままでコンパレ
ータＣＭ１．　の出力がＨレベルになる。コンパレータ
ＣＭ、、の出力がＨレベルになるとスイッチ８１１がＨ
接点側に切り換わる結果増幅回路１３の増幅度が（１／
８　）・Ｇ１からＧ、えと急増し、このため出力電圧Ｅ
１も急増してコンパレータＣＭ１１の出力は邦びＬレベ
ルになり、コンパレータＣＭ、。

の出力がＬレベルになった時点ではコンパレータＣＭ、
！、　ＣＭ、、の各出力はな［Ｌレベルになっているの
で、増幅回路１３の増幅度は今度はＧｉから（１／８）
・Ｇ１に急減する。このため出力電圧Ｅ１も急減すＧ、
に急増する。すなわちスイッチＳ１４　ｊ　８１１が省
略されていると、このような場合、増幅回路の出力信号
１３ａの振幅Ｙは振幅Ｘの検出信号１ａが入力されると
０１・Ｘと（１／８　）・Ｇ、・Ｘ　との間をくり返し
て激しく振動するので、第１信号６ａの複損幅Ｕａが乗
算回路９の許容入力電圧範囲１０〜２０　（Ｖ、、−、
）内に収まり切らなくなる。

ところが相関式速度計２３においては、スイッチ”１４
およびＳｔａが上述したように接続されているので、検
出信号１ａの振幅ＸがＷ＝８の相対値を越えている状態
からＷ＝＝８の相対値を下まわりで、このためまずコン
パレータＣＭ、、の出力がＨレベルになると、同時にス
イッチＳ１．、Ｓ、、がＨ接点側に切り換ってコンパレ
ータＣＭ１．　、０Ｍ１３の各出力もＨレベルになる。

このため増幅回路１３の増幅度が（１／８　）・Ｇ、か
らＧ１えと急増し、これに応じて電圧Ｅ１も急増するの
で、やがてコンパレータＣＭＨの出力がＬレベルになり
、この結果増幅回路１３の増幅度はＧ１から几、３／馬
ｒ　＝　Ｇｔ＝　（１／２　）・Ｇ１に変化し、コンパ
レータＣＭ８．の反転入力端子には端子Ｂが接続すれ、
コンパレータＣＭ１．の反転入力端子には端子Ｃが接続
された状態となる。したがって電圧Ｅ１の前述したよう
な急増が抑制されるが、増幅回路１３の増＠度を（１／
２　’）・Ｇ１にしても、この場合なお複振幅Ｕａは２
　ｏ　ＣＶｐ−ｐ〕を越え、したがって゛電圧Ｅ、は１
０ボルトを越えているので、やがてコンパレータＣＭ、
の出力がＬレベルになり、この結果増幅回路１３の増幅
度がＧ！＝（１／２）・Ｇ、からＧＳ＝　（１／４　’
）・Ｇ１に変化する。回路１３の増幅度がこのように（
１／４　）・Ｇ１になると、この時Ｕａは第２図から明
らかなように１０〜２０　（：Ｖ、　、）の範囲内に入
る。すなわち速度計２３において、検出信号１ａの振幅
Ｘの相対値Ｗが８を越えた状態から８近傍の８を下まわ
った状態になると、増幅回路１３の増ｍ度は一度は（１
／８　’）・Ｇ１からＧ、に急増するがやがて（１／４
　）・Ｇ、に安定して、複振幅Ｕａが乗算回路９の入力
電圧として許容される１０〜２０　（Ｖ、　、）の範囲
内にもたらされ、回路１３の増幅度が、スイッチＳ１．
、Ｓ、、が省略された上述の場合のようにＧ、と（１／
８　）・Ｇ％との間をくり返して振動するようなことは
ない。

以上に述べた動作説明は増幅回路１３と整流平滑回路１
５と上流側遅れ回路１６，１７．１８と上流側コンパレ
ータＣＭ、□、　ＣＭ、、　、　ＣＭｌ、とスイッチＳ
、〜ＳＳＳとからなる上流側要部にかかわるものであり
たが、第１図においては、増幅回路１４と整流平滑回路
１９と下流側遅れ回路２０，２１．２２と下流側コンパ
レータＣＭ、、　、　０Ｍ２１．　ＣＭ、３とスイッチ
Ｓａｔ〜Ｓ、とからなる下流側要部の各部が前記上流側
要部の対応する各部と同様な機能を有するように構成さ
れ、かつ抵抗器、１が他の抵抗Ｒ，，、Ｒ，、。

Ｒ，、、Ｒ□に比べて小さく、かつ住ｚ式の関係が成立
するように各抵抗器の抵抗値が選定されている。

したがって速度計２３においては、検出信号２ａの振幅
Ｘが大きくなってもこの振幅の増大に伴なって逐次コン
パレータＣＭ□、　ＣＭｔｚ　、　ＣＭｔｓが動作して
次第に増幅回路１４の増幅度が小さくなるので、第２図
の場合と同様に振幅Ｘの相対値学の１から１６までの範
囲にわたって、乗算回路９の他方の入力信号としての第
２信号８ａの振幅が、該乗算回路９の許容入力電圧範囲
１０〜２０　（Ｖ、−９〕内に保持される。また検出信
号２ａの撮４　Ｘの相対値Ｗが８を越えた状態から８近
傍の８を下まわった状態になっても、スイッチＳ！４．
Ｓ□が設けられているから、増幅回路１４の増幅度が０
１と（１／８　’）・Ｇ１との間をくり返して振動する
ようなことはない。・ 第１図においては相関式速度計２３を前述のように構成
したので、上流側検出信号１ａ、下流側検出信号２ａの
各振幅が大きくなると、あるいは下流側検出信号２ａの
振幅が急激に変動すると、これらの振幅に応じであるい
はＳ幅変動に応じて、コンパレータＣＭ、、、ＣＭ、、
、Ｃ〜Ｌ、ｓにより増幅回路１３の増幅度が自動的に制
御され、またコンパレータＣＭ！１．　ＣＭ、□、ＣＭ
、、により増幅回路１４の増幅度が自動的に制御され、
この結果乗算回路９に入力される第１および第２信号６
ａ、８ａの各振幅は、検出信号１ａ、２ａの振幅の、基
準振幅風の１倍から１６倍までの広範囲にわたって乗算
回路９の許容人力′１圧範囲内に確実にかつ安定に収め
られる。故にこのような速度計２３によれば検出信号ｌ
ａ、２ａの振幅が大きく変動しても精度のよい速度測定
が行えることになる。なおこのような速度計には上述し
たような遅れ回路１６，１７，１８．２０，２１．２２
が設けられているので、これら遅れ回路の作用によって
検出信号１ａ、２ａが急激に変動しても安定した計測動
作をする利点がある。

上述した実施例においては上流側残余遅１の側と下流側
残余遅２の側とにそれぞれコンパレータと遅れ回路との
組を３組設け、これら各３組によって増幅回路１３およ
び１４の各増幅度の増幅度Ｇ１に対する比をいずれも１
，２　．２　．２　　の４段階に変化させるようにした
が、本発明は、このような実施例４８限定されるもので
はな（、ｎ、ｍをいずれも正整数さして、上流側コンパ
レータと上流側遅れ回路との組をｎ組設け、下流側コン
パレータと下流側遅れ回路との組をｍ組設け、これらの
コンパレータと遅れ回路とによって増幅回路１・・・、
Ｋ　のｎ＋１段階に変化させ、かつ増幅回路・・・、Ｋ
　のｍ＋１段階に変化させるようにしてもよいものであ
る。ここにＫは乗算回路９の許容最大入力電圧と許容最
小入力電圧との比である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明においては、移動体の移動経路
に沿って設けた上流側および下流側の各検出器と；前記
上流側残余遅の出力する上流側倹比信号について演算を
行って第１信号を出力する上流側入力回路と；前記下流
側残余遅の出力する下流側検出信号について演算を行っ
て第２信号を出力する下流側入力回路と；第１信号と第
２信号との乗算を行う乗算回路と；を備え、この乗算回
路の出力信号にもとづいて移動体の移動速度を測定する
相関式速度計において、第１信号を順次遅らせて出力す
る複数個の上流側遅れ回路と；第２信号を順次遅らせて
出力する複数個の下流側遅れ回路と；複数個の上流側遅
れ回路のうち遅れ時間最短の上流側第１遅れ回路の出力
信号が入力され、かつヒステリシス特性が矩形状に形成
された上流側主コンパレータと；複数個の上流側遅れ回
路の金 うち上流側第１遅れ回路を除く上流側残余遅れ回路の各
出力信号が別々に入力され、かつ上側しきい値および下
側しきい値の各々が上流側主コンパレータのヒステリシ
ス特性における対応するしきい値に等しい矩形状ヒステ
リシス特性を有する上流側副コンパレータと；複数個の
下流側遅れ回路のうち遅れ時間最短の下流側第１遅れ回
路の出力信号が入力され、かつヒステリシス特性が矩形
状に形成された下流側主コンパレータと；複数個の下流
側遅れ回路のうち下流側第１遅れ回路を除（下流側残余
遅れ回路の各出力は号が別々ｌこ入力され、かつ上側し
きい値および下側しきい値の各々が下Ｒ４１１１主コン
パレータのヒステリシス特性における対応するしきい値
に等しい矩形状ヒステリシス特性を有する下流側副コン
パレータと；上流側検出信号と上流側主コンパレータお
よび上流側副コンパレータの各出力信号とが入力され、
上流側検出信号を上流側主コンパレータおよび上流側副
コンパレータの各出力信号に応じた増幅度に増幅する上
流側増幅回路と：下流側検出信号と下流側主コンパレー
タおよび下流側副コンパレータの各出力信号とが入力さ
れ、下流側検出信号を下流側主コンパレータおよび下流
側副コンパレータの各出力信号に応じた増幅間に増幅す
る下流側増幅回路と；を設け、上流側入力回路には上流
側検出信号にかえて上流側４幅回路の出力信号を入力し
、下流側入力回路には下流側検出信号にかえて下流側増
幅回路の出力信号を入力し、かつ上流側副コンパレータ
には対応する上流側残余遅れ回路の出力信号を、上流側
主コンパレータの出力信号によってｇ＊される上流側ス
゛イッチを介して入力し、かつ下流側副コンパレータに
は対応する下流側残余遅れ回路の出力信号を、下流側主
コンパレータの出力信号によって＠＠される下流側スイ
ッチを介して入力するようにしたので、このように構成
することによって、上流側検出信号または下流側検出信
号、したがって第１信号または第２信号が変動してそれ
らの大きさが前記上側しきい値を上まわったり前記下！
１１！Ｉ　Ｌきい値を下まわったりすると、各主コンパ
レータおよび各副コンパレータによって上流側増幅回路
および下流側増幅回路の各増幅度が逐次具なった値にか
つ安定に変化させられ、この結果第１信号および第２信
号の各大きさが乗算回路の許容入力範囲内に安定に収ま
るようになるので、振幅が大きく変動する上流側検出信
号および下流側検出信号に対しても精度よく測定を行う
ことのできる相関式速度計が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｘｉ図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に
おける要部の入出力特性線図、第３図は従来の相関式速
度計の構成図、第４図は測定原理説明図である。 １・・、上流側残余遅、１ａ、・・上流側検出信号、２
・・・下流側残余遅、２ａ・・下流側検出信号、６・・
・上流側入力回路、６ａ・・・第１信号、８・・下流１
１ＨＩＩ入力回路、８ａ・・・第２信号、９・・乗算回
路、１３・・・上流側増幅回路、１４・・下流側増幅回
路、１６・・上流９１１Ｊ第１遅れ回路、１７．１８・
・・上流側残余遅れ回路、２０・・下流側第１遅れ回路
、２１．２２・・下流側残余遅れ回路、２３　相関式速
度計、ＣＭ、。 ・・上流側主コンパレーク、ＣＭ、、　、　ＣＭ、、・
・・上流側副コンパレータ、ＣＭ□・・・下流側上コン
ハＬ／−タ、Ｃ１ＶＩ□、ＣＭ、、・・・下流側副コン
パレータ、Ｓ目＋ＳＩ！・・・上流側スイッチ、Ｓ１４
．Ｓ□・・・下流側スイッチ。 ｆ、１　１％”；　６ｔＬのｊｌ中＆　ＬＪ（Ｌ　［’
７Ｐ−／））第　３　　図 第　４　ロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動体の移動方向に沿って離して設けられ、かつ前記移
   動体に固有な量を検出する上流側検出器および下流側検
   出器と；前記上流側検出器の出力する上流側検出信号を
   入力信号とし所定の演算を行って第１信号を出力する上
   流側入力回路と；前記下流側検出器の出力する下流側検
   出信号を入力信号とし所定の演算を行って第２信号を出
   力する下流側入力回路と；前記第１信号と前記第２信号
   との乗算を行う乗算回路と；を備え、前記乗算回路の出
   力信号にもとづき前記移動体の移動速度を測定する相関
   式速度計において、前記第１信号を順次遅らせる複数個
   の上流側遅れ回路と；前記第２信号を順次遅らせる複数
   個の下流側遅れ回路と；前記上流側遅れ回路のうち遅れ
   時間最短の上流側第１遅れ回路の出力信号が入力され、
   かつヒステリシス特性が矩形状に形成された上流側主コ
   ンパレータと；前記上流側遅れ回路のうち前記上流側第
   １遅れ回路を除く上流側残余遅れ回路の各出力信号が別
   々に入力され、かつ上側しきい値および下側しきい値の
   各々が前記上流側主コンパレータのヒステリシス特性に
   おける対応するしきい値に等しい矩形状ヒステリシス特
   性を有する上流側副コンパレータと；前記下流側遅れ回
   路のうち遅れ時間最短の下流側第１遅れ回路の出力信号
   が入力され、かつヒステリシス特性が矩形状に形成され
   た下流側主コンパレータと；前記下流側遅れ回路のうち
   前記下流側第１遅れ回路を除く下流側残余遅れ回路の各
   出力信号が別々に入力され、かつ上側しきい値および下
   側しきい値の各々が前記下流側主コンパレータのヒステ
   リシス特性における対応するしきい値に等しい矩形状ヒ
   ステリシス特性を有する下流側副コンパレータと；前記
   上流側検出信号と前記上流側主コンパレータおよび前記
   上流側副コンパレータの各出力信号とが入力され、前記
   上流側検出信号を前記上流側主コンパレータおよび前記
   上流側副コンパレータの各出力信号に応じた増幅度に増
   幅する上流側増幅回路と；前記下流側検出信号と前記下
   流側主コンパレータおよび前記下流側副コンパレータの
   各出力信号とが入力され、前記下流側検出信号を前記下
   流側主コンパレータおよび前記下流側副コンパレータの
   各出力信号に応じた増幅度に増幅する下流側増幅回路と
   ；を設け、前記上流側入力回路には前記上流側検出信号
   にかえて前記上流側増幅回路の出力信号を入力し、かつ
   前記下流側入力回路には前記下流側検出信号にかえて前
   記下流側増幅回路の出力信号を入力し、かつ前記上流側
   副コンパレータには対応する前記上流側残余遅れ回路の
   出力信号を、前記上流側主コンパレータの出力信号によ
   って駆動される上流側スイッチを介して入力し、かつ前
   記下流側副コンパレータには対応する前記下流側残余遅
   れ回路の出力信号を、前記下流側主コンパレータの出力
   信号によって駆動される下流側スイッチを介して入力す
   ることを特徴とする相関式速度計。