JPS62170818A - フアイバオプチツク渦発生流量計のための可変パルスレ−ト発光ダイオ−ド電子回路装置 - Google Patents
フアイバオプチツク渦発生流量計のための可変パルスレ−ト発光ダイオ−ド電子回路装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
-
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- G01F1/3287—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は一般的にはファイバオプチック読出しを利用す
るたとえば渦発生流量計などのセンサに関し特に２線式
４ ｍＡ〜２０ ｍＡ形式での動作を行うよう、ファイ
バオプチック読出しを利用する新規かつ有用な方法およ
び装置に関する。
るたとえば渦発生流量計などのセンサに関し特に２線式
４ ｍＡ〜２０ ｍＡ形式での動作を行うよう、ファイ
バオプチック読出しを利用する新規かつ有用な方法およ
び装置に関する。
マイクロペンドファイバオプチツクセンサユニットが渦
発生流量計で使用できる。この種の流量計では、光学ケ
ーブルがマイクロベンドジョー間に保持される。マイク
ロベンドジョーの一方は、その内に発生する複数の流体
渦をもつ流体の流れに暴されるセンサビームに接続され
る。（シエデイングと呼称される）流体渦発生の周波数
は流体についての流量の尺度である。一つの渦が発生（
シェッド）されるごとに、センサビームは動かされる。
発生流量計で使用できる。この種の流量計では、光学ケ
ーブルがマイクロベンドジョー間に保持される。マイク
ロベンドジョーの一方は、その内に発生する複数の流体
渦をもつ流体の流れに暴されるセンサビームに接続され
る。（シエデイングと呼称される）流体渦発生の周波数
は流体についての流量の尺度である。一つの渦が発生（
シェッド）されるごとに、センサビームは動かされる。
この運動はマイクロベンドジョーに伝達され、その後、
マイクロベンドジョーは光学ケーブルまたはファイバを
曲げる。このようにして、光学ケーブルを通過している
光が変調され、渦の通過に対応する信号を与える。
マイクロベンドジョーは光学ケーブルまたはファイバを
曲げる。このようにして、光学ケーブルを通過している
光が変調され、渦の通過に対応する信号を与える。
光源および離間される光検出器を備える光バリヤを使用
する渦発生流量計が、たとえばビット（ｐｔｔｔ）らに
よる米国特許第４．５１９．２５９号明細書から知られ
ている。ヘルツル（Ｈｓｒｚｌ）による米国特許第４，
２７０，３９１号明細書が、渦発生流量計からの信号を
処理するための電気的配列を開示する。
する渦発生流量計が、たとえばビット（ｐｔｔｔ）らに
よる米国特許第４．５１９．２５９号明細書から知られ
ている。ヘルツル（Ｈｓｒｚｌ）による米国特許第４，
２７０，３９１号明細書が、渦発生流量計からの信号を
処理するための電気的配列を開示する。
いずれのセンサについても、センサからの電圧および／
または電流信号が、これを解釈するための回路系と互換
性（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ）があるかまたは互換性が
ある信号に変換されねばならない。
または電流信号が、これを解釈するための回路系と互換
性（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ）があるかまたは互換性が
ある信号に変換されねばならない。
センサまたはトランスジューサから解釈回路系（ｉｎｔ
ｅｒｐｒｅｔｉｎｇ ｅｉｒｅｕｉｔｒｙ ）へ信号を
伝送するための工業的に受は入れられる一つの伝送路が
２線式アナログ伝送系である。
ｅｒｐｒｅｔｉｎｇ ｅｉｒｅｕｉｔｒｙ ）へ信号を
伝送するための工業的に受は入れられる一つの伝送路が
２線式アナログ伝送系である。
２線式アナログ伝送系はよく知られている。この種の糸
は、電流ループを形成する２つのワイヤ（線）により電
源に接続されるトランスミッタを含む。トランスミッタ
は、少なくともその特徴の一つとして、流量、圧力また
は温度などのプロセス変数（量）を感知するトランスジ
ューサまたはセンサを含む。
は、電流ループを形成する２つのワイヤ（線）により電
源に接続されるトランスミッタを含む。トランスミッタ
は、少なくともその特徴の一つとして、流量、圧力また
は温度などのプロセス変数（量）を感知するトランスジ
ューサまたはセンサを含む。
電源は電流ループを閉成するために２線に接続される。
電流ループに抵抗を設けることも一般に行われている。
トランスミッタは、そのトランスジューサからの信号を
増幅しそしてこの増幅された信号は、プロセス変数に比
例またはこれに関連されるある一定の電流を電源から引
き出すのに使用される。最小限４ ｍＡから最大限２０
ｍＡを引き出すことは普通である。４ｍＡないし２０
ｍＡの電流は抵抗を通過して、抵抗を横切っである電
圧降下が発生する。この電圧降下は測定でき、プロセス
変数についである値を与える。
増幅しそしてこの増幅された信号は、プロセス変数に比
例またはこれに関連されるある一定の電流を電源から引
き出すのに使用される。最小限４ ｍＡから最大限２０
ｍＡを引き出すことは普通である。４ｍＡないし２０
ｍＡの電流は抵抗を通過して、抵抗を横切っである電
圧降下が発生する。この電圧降下は測定でき、プロセス
変数についである値を与える。
しかし、２線式４ ｍＡないし２０ ｍＡの工業的制御
トランスミッタ用の電子回路は、約五５ ｍＡおよび１
０ｖでのみ動作する。ファイバオプチツク系は現在数ｍ
Ａを光エミッターについて要求ししばしば２００ ｍＡ
以上を要求し、このような場合に２線式４ ｍＡ〜２０
ｍＡ ）ランスミッタと互換性がない。
トランスミッタ用の電子回路は、約五５ ｍＡおよび１
０ｖでのみ動作する。ファイバオプチツク系は現在数ｍ
Ａを光エミッターについて要求ししばしば２００ ｍＡ
以上を要求し、このような場合に２線式４ ｍＡ〜２０
ｍＡ ）ランスミッタと互換性がない。
トランスミッタにより引き出される電流は、測ミッタは
、その回路系およびセンサを動作させるために４ ｍＡ
のみ使用する。もし回路がそれを利用できるならば、追
加の１６ｍＡが信号レンジの上端で利用できる。
、その回路系およびセンサを動作させるために４ ｍＡ
のみ使用する。もし回路がそれを利用できるならば、追
加の１６ｍＡが信号レンジの上端で利用できる。
パルスモードまたは低デユーティサイクルの動作が１フ
アイバオブチツクセンサを４ ｍＡ〜２０ｍＡトランス
ミッタで利用するのに必要である。本発明は、このよう
な低デユーティサイクル動作およびそれを２線式の４〜
２０ｍＡ渦発生流量計での使用に適合ならしめる関連の
技術を実現するための方法を与える。
アイバオブチツクセンサを４ ｍＡ〜２０ｍＡトランス
ミッタで利用するのに必要である。本発明は、このよう
な低デユーティサイクル動作およびそれを２線式の４〜
２０ｍＡ渦発生流量計での使用に適合ならしめる関連の
技術を実現するための方法を与える。
ある与えられるパルス幅について、パルス周波数の最大
限は利用可能な電力（パワー）により制限される。パル
ス幅を減することは必要とされる電力を減するが、利用
可能な回路の速さが、低電力動作の能力と共にパルス幅
の小ささを制限する。
限は利用可能な電力（パワー）により制限される。パル
ス幅を減することは必要とされる電力を減するが、利用
可能な回路の速さが、低電力動作の能力と共にパルス幅
の小ささを制限する。
信号周波数が、サンプリング周波数の周囲でエイリアシ
ングまたは周波数フォールドオーバーを阻止スるために
パルス（すなわちサンプル）周波数のＷよりも小さく制
約されるので、トランスミッタのための帯域幅は制限さ
れる。
ングまたは周波数フォールドオーバーを阻止スるために
パルス（すなわちサンプル）周波数のＷよりも小さく制
約されるので、トランスミッタのための帯域幅は制限さ
れる。
系は、固定パルスレートおよび４ｍＡに制限される回路
電流と共にまたは総電流の大部分を使用する回路電流と
共に可変パルスレートモードで動作できる。本発明は、
可変パルスレートモードの動作を利用する。４〜２０ｍ
Ａｔ１Ｅ流を制御する出力段をドライブする信号は、総
電流の最大量が光学感知系に利用できるよう、予じめ決
められた仕方で複数パルスのレートを変化するのに使用
される。
電流と共にまたは総電流の大部分を使用する回路電流と
共に可変パルスレートモードで動作できる。本発明は、
可変パルスレートモードの動作を利用する。４〜２０ｍ
Ａｔ１Ｅ流を制御する出力段をドライブする信号は、総
電流の最大量が光学感知系に利用できるよう、予じめ決
められた仕方で複数パルスのレートを変化するのに使用
される。
（標準的にはマイクロベンドファイバオプチックユニッ
トとされるがこれに限定されるものでない）測定される
プロセス変数により制御される可変の光減衰を与えるセ
ンサが使用できる。マイクロベンドセンサが、渦発生流
量計応用において、（最大２％の桁の）はんのわずかな
量だけ受容光を変調する。電子回路はこの小さな変化を
フルスケール出力にしなければならない。これは１、光
検出器から信号をバッキングしまたこれを増幅すること
により実現される。バッキングは、パルス光信号のピー
クの平均高さが固定レベルに制御されるよう、フィード
バック回路により制御される。
トとされるがこれに限定されるものでない）測定される
プロセス変数により制御される可変の光減衰を与えるセ
ンサが使用できる。マイクロベンドセンサが、渦発生流
量計応用において、（最大２％の桁の）はんのわずかな
量だけ受容光を変調する。電子回路はこの小さな変化を
フルスケール出力にしなければならない。これは１、光
検出器から信号をバッキングしまたこれを増幅すること
により実現される。バッキングは、パルス光信号のピー
クの平均高さが固定レベルに制御されるよう、フィード
バック回路により制御される。
この制御は、信号（渦発生周波数）の急激な変化が通過
されるよう、大きな時定数をもつ。これらの周波数は、
サンプルホールド回路によりパルス電力を節約するため
に、電力がプリアンプ回路にゲートされる。本発明のプ
リアンプは、プログラマブル電流オペアンプを使用する
。大電流動作が、ファイバ光学系からの速い複数パルス
を増幅するのに必要である。しかし、低電流モードはサ
ンプリングのオフ時間中に適当である。電流を光学系パ
ルスと結合してプリアンプにゲートすることは大きな電
力節約をもたらす。
されるよう、大きな時定数をもつ。これらの周波数は、
サンプルホールド回路によりパルス電力を節約するため
に、電力がプリアンプ回路にゲートされる。本発明のプ
リアンプは、プログラマブル電流オペアンプを使用する
。大電流動作が、ファイバ光学系からの速い複数パルス
を増幅するのに必要である。しかし、低電流モードはサ
ンプリングのオフ時間中に適当である。電流を光学系パ
ルスと結合してプリアンプにゲートすることは大きな電
力節約をもたらす。
それゆえ本発明の目的は、２線式４〜２０ｍＡ配列と互
換性のある出力信号を発生し、光ファイバの信号を発生
および処理するための方法および回路を提供することで
ある。
換性のある出力信号を発生し、光ファイバの信号を発生
および処理するための方法および回路を提供することで
ある。
図面を参照すると、第１図に具体例に示される本発明は
、２線式４〜２０ｍＡ伝送線３ｏと互換性のある光ファ
イバ１０からの信号を処理するための配列を備える。配
列はＬＥＤ（発光ダイオード）６に接続されるＬＥＤド
ライバ２０を含む。ＬＥＤ６は光ファイバ１ｏの一端部
に接続されそして複数の光パルスを光ファイバに放射す
る。光感知ダイオードなどの光検出器Ｂが光ファイバ１
ｏの対向端部に接続される。光検出器８からの信号はプ
リアンプ（前置増幅器）により処理される。電圧制御発
振器Ｕ６が、ドライブパルス（駆動パルス）をＬＥＤ６
に与えるために、ＬＥＤドライバ２０に接続される。発
振器Ｕ６は、プリアンプＵ１、自動オフセット制御部２
６、ＣＲ１とｃｌとＵ３により構成される第１のピーク
フォロワ（ピーク追従）サンプルホールド回路３２およ
び第２のサンプルホールド回路Ｓ２、Ｒ３４、Ｕ２に制
御信号を与えるタイミング制御部Ｕ４もまたドライブす
る。
、２線式４〜２０ｍＡ伝送線３ｏと互換性のある光ファ
イバ１０からの信号を処理するための配列を備える。配
列はＬＥＤ（発光ダイオード）６に接続されるＬＥＤド
ライバ２０を含む。ＬＥＤ６は光ファイバ１ｏの一端部
に接続されそして複数の光パルスを光ファイバに放射す
る。光感知ダイオードなどの光検出器Ｂが光ファイバ１
ｏの対向端部に接続される。光検出器８からの信号はプ
リアンプ（前置増幅器）により処理される。電圧制御発
振器Ｕ６が、ドライブパルス（駆動パルス）をＬＥＤ６
に与えるために、ＬＥＤドライバ２０に接続される。発
振器Ｕ６は、プリアンプＵ１、自動オフセット制御部２
６、ＣＲ１とｃｌとＵ３により構成される第１のピーク
フォロワ（ピーク追従）サンプルホールド回路３２およ
び第２のサンプルホールド回路Ｓ２、Ｒ３４、Ｕ２に制
御信号を与えるタイミング制御部Ｕ４もまたドライブす
る。
発振器Ｕ６のための制御大刀が、発振器制御信号源Ｕ８
Ｄにより与えられる。サンプルホールド回路からの複数
の信号が、線３０に電流信号を供給する（第２図でＵ８
ＡおよびＵ８Ｒを含む）４〜２０ ｍＡ出力制御部３４
に供給される。
Ｄにより与えられる。サンプルホールド回路からの複数
の信号が、線３０に電流信号を供給する（第２図でＵ８
ＡおよびＵ８Ｒを含む）４〜２０ ｍＡ出力制御部３４
に供給される。
第２図は、渦発生流量計で使用されるファイバオプチツ
クマイクロベンドセンサの読出しに適当な電子回路の模
式図である。発光ダイオード６（Ｌｉｇｈ −Ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇ −ＤｉｏｄｅＸＬＩＥＤ ）への電流が、固
定周波数動作モードで標準的には１〜２％のデユーティ
サイクルと２００ ｍＡの振幅と５００〜５０００ Ｈ
Ｓの繰返し率または周波数をもつ一連の複数パルスとし
て供給される。可変パルスレートモードでは、デユーテ
ィサイクルは、パルス幅は固定されまた周波数は変えら
れるように変化する。
クマイクロベンドセンサの読出しに適当な電子回路の模
式図である。発光ダイオード６（Ｌｉｇｈ −Ｅｍｉｔ
ｔｉｎｇ −ＤｉｏｄｅＸＬＩＥＤ ）への電流が、固
定周波数動作モードで標準的には１〜２％のデユーティ
サイクルと２００ ｍＡの振幅と５００〜５０００ Ｈ
Ｓの繰返し率または周波数をもつ一連の複数パルスとし
て供給される。可変パルスレートモードでは、デユーテ
ィサイクルは、パルス幅は固定されまた周波数は変えら
れるように変化する。
発振器Ｕ（Ｓ（標準的にはたとえば７５５５などの５５
５タイマの低電力ＣＭＯＳバージョンのもの）が、発光
ダイオード電流のために制御信号を発生するのに使用さ
れる。トランジスタＱ５Ａ。
５タイマの低電力ＣＭＯＳバージョンのもの）が、発光
ダイオード電流のために制御信号を発生するのに使用さ
れる。トランジスタＱ５Ａ。
Ｑ５Ｂとともに双方トランジスタが電流ミラーを形成し
、キャパシタＣ６が充電されるレートを増大するために
、タイマ集積回路に電流を供給する。
、キャパシタＣ６が充電されるレートを増大するために
、タイマ集積回路に電流を供給する。
これは、充電時間を減じまたタイマ集積回路により発生
される複数パルスの周波数を増加させる。
される複数パルスの周波数を増加させる。
電流ミラーへの入力は集積回路増幅器Ｕ８Ｄにより決定
される。Ｕ８Ｄへの入力は、４〜２０１１１Ａ出力段（
Ｕ８ＢおよびＱ４）をドライブするのに使用されるキャ
パシタＣ１０の電圧である。この電圧とＲ１５おおよび
Ｒ１７により決められる基準レベルとの差が、トランス
ミッタの出力が４ｍＡであるときに電流ミラーがカット
オフ（遮断）されるよう増幅されそしてバイアスされる
。回路は、トランスミッタの出力が２０ ｍ Ａである
ときに、Ｑ５ＡおよびＱ５Ｂの電流ミラーおよびＲｌＢ
に電圧を供給して発振器Ｕ６の周波数を高くする。
される。Ｕ８Ｄへの入力は、４〜２０１１１Ａ出力段（
Ｕ８ＢおよびＱ４）をドライブするのに使用されるキャ
パシタＣ１０の電圧である。この電圧とＲ１５おおよび
Ｒ１７により決められる基準レベルとの差が、トランス
ミッタの出力が４ｍＡであるときに電流ミラーがカット
オフ（遮断）されるよう増幅されそしてバイアスされる
。回路は、トランスミッタの出力が２０ ｍ Ａである
ときに、Ｑ５ＡおよびＱ５Ｂの電流ミラーおよびＲｌＢ
に電圧を供給して発振器Ｕ６の周波数を高くする。
トランジスタＱ１およびＱ２が発振器の出力を増幅する
。変成器Ｔ１が、ＬＥ−Ｕ６の１５Ｖのドライブ要求を
標準的には６〜１０Ｖの回路のより高いドライブ電圧に
整合するのに供される。この変成器は標準的には４：１
の巻数比をもつパルス変成器である。抵抗Ｒ１０および
キャパシタｃ５が、トランスミッタ回路の他のもののた
めに、光学系への電流の複数の大パルスが電源に電圧パ
ルスを発生するのを防ぐのに供される。Ｃ５は、ＬＥＤ
パルスのために高ピーク電流を供給しまたＬＥＤパルス
間に電荷を蓄積する。かくして、ＬＥＤ電流は主にキャ
パシタＣ５に蓄積される電荷からくる。第３図が、ＬＥ
Ｄ６への電流波形を示す。
。変成器Ｔ１が、ＬＥ−Ｕ６の１５Ｖのドライブ要求を
標準的には６〜１０Ｖの回路のより高いドライブ電圧に
整合するのに供される。この変成器は標準的には４：１
の巻数比をもつパルス変成器である。抵抗Ｒ１０および
キャパシタｃ５が、トランスミッタ回路の他のもののた
めに、光学系への電流の複数の大パルスが電源に電圧パ
ルスを発生するのを防ぐのに供される。Ｃ５は、ＬＥＤ
パルスのために高ピーク電流を供給しまたＬＥＤパルス
間に電荷を蓄積する。かくして、ＬＥＤ電流は主にキャ
パシタＣ５に蓄積される電荷からくる。第３図が、ＬＥ
Ｄ６への電流波形を示す。
光パルスは、第１図に図示のファイバオプチツクケーブ
ル１０により光検出器６に伝達される。
ル１０により光検出器６に伝達される。
減衰変化が、７アイパ１０への曲げの付加またはファイ
バの不連続部でのカップリングの変化により影響を受け
る。光検出器８は受容光を電気信号（標準的には電流）
に変換する。第２図の回路で、光検出器は電流を次の回
路に供給する。
バの不連続部でのカップリングの変化により影響を受け
る。光検出器８は受容光を電気信号（標準的には電流）
に変換する。第２図の回路で、光検出器は電流を次の回
路に供給する。
プリアンプＵ１が検出器電流パルスを電圧パルスに変換
する。プリアンプＵ１として使用される集積回路は、パ
ルスを忠実に増幅するために、十分な帯域幅と速さをも
ちまた低電力動作が可能でなければならない６ Ｔ＠ｘ
ａｓ ＩｎｓｔｒｕｍＩｎｔｓ社のＴＬＣ２５１タイプ
のものが、これらの要求を満足させるプログラマブルＣ
ＭＯ５（相補型金属酸化膜半導体）オペアンプである。
する。プリアンプＵ１として使用される集積回路は、パ
ルスを忠実に増幅するために、十分な帯域幅と速さをも
ちまた低電力動作が可能でなければならない６ Ｔ＠ｘ
ａｓ ＩｎｓｔｒｕｍＩｎｔｓ社のＴＬＣ２５１タイプ
のものが、これらの要求を満足させるプログラマブルＣ
ＭＯ５（相補型金属酸化膜半導体）オペアンプである。
低電流モードでは、それは電力要求を満足する。高電流
モードではそれは、パルスを増幅するのに必要な帯域幅
をもつ。
モードではそれは、パルスを増幅するのに必要な帯域幅
をもつ。
増幅器は、ＬＥＤパルスがあるときだけ、大電力および
広帯域幅モードに切り換えられる（線１２のドライブ信
号により制御される）。かくして、それは、大電力が回
路の動作に必要でない期間中には大電力を取り出さない
。
広帯域幅モードに切り換えられる（線１２のドライブ信
号により制御される）。かくして、それは、大電力が回
路の動作に必要でない期間中には大電力を取り出さない
。
ピーク追従サンプルホールド機能が、（ＵＳの一部であ
る）ＳｌとＣＲ１とＣ１との組合せにより実行される。
る）ＳｌとＣＲ１とＣ１との組合せにより実行される。
スイッチｓ１は光パルスの始端でキャパシタＣ１の電圧
を開放する。ｓｌは、線１２のＬＥＤへのパルスの始端
によりトリガされる（ＭＣ１４５３ＢまたはＭＣ１４５
２８（７））Ｕ４のワンショットマルチバイブレータ回
路により制御される。次に、Ｃ１はダイオードＣＲ１を
通じてプリアンプＵ１の出方により充電される。ｃｌは
、プリアンプ出力のピークで充電を停止しそしテタイオ
ードはパルスの下側に追従するのにａする即座の放電を
阻止する。第４図はこの動作を示す。オペアンプＵ３が
Ｃ１の電圧をバッファし、次の回路系がＣＴの信号に影
響を及ぼすことなく動作するのを許容する。Ｕ３はＵｌ
と同様の帯域幅および速さ要求を有し、Ｕｌと同様の仕
方でその電力および動作が切り換えられるとともに、そ
ういうものとしてＴＬＣ２！Ｍオペアンプを使用する。
を開放する。ｓｌは、線１２のＬＥＤへのパルスの始端
によりトリガされる（ＭＣ１４５３ＢまたはＭＣ１４５
２８（７））Ｕ４のワンショットマルチバイブレータ回
路により制御される。次に、Ｃ１はダイオードＣＲ１を
通じてプリアンプＵ１の出方により充電される。ｃｌは
、プリアンプ出力のピークで充電を停止しそしテタイオ
ードはパルスの下側に追従するのにａする即座の放電を
阻止する。第４図はこの動作を示す。オペアンプＵ３が
Ｃ１の電圧をバッファし、次の回路系がＣＴの信号に影
響を及ぼすことなく動作するのを許容する。Ｕ３はＵｌ
と同様の帯域幅および速さ要求を有し、Ｕｌと同様の仕
方でその電力および動作が切り換えられるとともに、そ
ういうものとしてＴＬＣ２！Ｍオペアンプを使用する。
第２のサンプルホールド機能がスイッチｓ２と抵抗Ｒ５
４とキャパシタＣ２とにより実行される。
４とキャパシタＣ２とにより実行される。
スイッチＳ２は、タイミング制御部Ｕ４からの線１４に
より制御されるようＬＥＤパルスが終了した後に、閉成
される。キャパシタｃ１に蓄積されるパルスのピークは
サンプルされそしてＣ２に蓄積される。抵抗Ｒ５４およ
びキャパシタｃ２は、す′ンプリング周波数（ＬＥＤパ
ルス周波数）成分を光学系から受容される信号から減す
るために、低周波ろ波動作を実行する。第５図はこの回
路の出力を示す。
より制御されるようＬＥＤパルスが終了した後に、閉成
される。キャパシタｃ１に蓄積されるパルスのピークは
サンプルされそしてＣ２に蓄積される。抵抗Ｒ５４およ
びキャパシタｃ２は、す′ンプリング周波数（ＬＥＤパ
ルス周波数）成分を光学系から受容される信号から減す
るために、低周波ろ波動作を実行する。第５図はこの回
路の出力を示す。
オペアンプＵ２Ｂ、Ｕ２Ｃがフィードバック制御ループ
を形成する。このループはピークをグラウンドへドライ
ブするために、未ルスのピークを信号グラウンドと比較
し、電流をプリアンプ大刀に戻す。これは、パルスが非
常に大きくまたプリアンプを飽和にドライブするのに十
分であるので、必要である。第６図は信号と標準的には
最大２％の変調とを示す。この回路の信号への影響も示
されている。０２Ｂは積分器（または低域フィルター）
であるので、調整は動作が緩慢である。したがって、長
期間変動が除去されまた信号成分は悪影響を受けない。
を形成する。このループはピークをグラウンドへドライ
ブするために、未ルスのピークを信号グラウンドと比較
し、電流をプリアンプ大刀に戻す。これは、パルスが非
常に大きくまたプリアンプを飽和にドライブするのに十
分であるので、必要である。第６図は信号と標準的には
最大２％の変調とを示す。この回路の信号への影響も示
されている。０２Ｂは積分器（または低域フィルター）
であるので、調整は動作が緩慢である。したがって、長
期間変動が除去されまた信号成分は悪影響を受けない。
スイッチｓ３が、ループがＬＥＤへのパルスの終端に即
座に追従してだけ動作するよう、このループの動作を制
御する。これは、信号パルス間でのキャパシタｃ１の電
圧の減衰によるいずれの影響をも除去する。
座に追従してだけ動作するよう、このループの動作を制
御する。これは、信号パルス間でのキャパシタｃ１の電
圧の減衰によるいずれの影響をも除去する。
内部電源が、Ｕ８Ａと直列パス電界効果トランジスタ（
Ｆ Ｅ Ｔ 、 Ｆｌｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ ）のＱ３を含むその関連の要素とにより
調整される。
Ｆ Ｅ Ｔ 、 Ｆｌｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ ）のＱ３を含むその関連の要素とにより
調整される。
オペアンプＵ２Ｄが、標準的には１ｏｖの内部電源を、
信号グラウンドを中間にして２つの５ｖ電源に分ける。
信号グラウンドを中間にして２つの５ｖ電源に分ける。
これは、電圧を信号グラウンドの上下に揺動させる増幅
器の動作を許容する。
器の動作を許容する。
第２のサンプルホールドからの標準的に低レベルの正弦
波信号は、これを矩形波または方形波に変換するヒステ
リシスコンパレータＵ８Ｃ″′ｃ操作される。この矩形
または方形波は、光学系からの正弦波信号の各サイクル
ごとに固走長および固定振幅のパルスを与えるためにワ
ンショットマルチバイブレータＵ７をトリガするのに使
用される。
波信号は、これを矩形波または方形波に変換するヒステ
リシスコンパレータＵ８Ｃ″′ｃ操作される。この矩形
または方形波は、光学系からの正弦波信号の各サイクル
ごとに固走長および固定振幅のパルスを与えるためにワ
ンショットマルチバイブレータＵ７をトリガするのに使
用される。
次にこれは、Ｒ１９およびＣ９により平均化されそして
オペアンプＵ８Ｂの回路、Ｃ４およびそれらの関連の抵
抗により４〜２０ｍＡ出力信号を制御するのに使用され
る。
オペアンプＵ８Ｂの回路、Ｃ４およびそれらの関連の抵
抗により４〜２０ｍＡ出力信号を制御するのに使用され
る。
かくして、本発明は、同様の特性のマイク四ベンドまた
は別のセンサを使用するファイバオプチツク読出し、特
に２線式４〜２０ｍＡ構成で動作する渦発生流量計の読
出しを利用する方法を提供する。本発明は、現在のファ
イバオプチツク技術をこの種のトランスミッタに応用す
る際の種々の電力要求制約を克服する。
は別のセンサを使用するファイバオプチツク読出し、特
に２線式４〜２０ｍＡ構成で動作する渦発生流量計の読
出しを利用する方法を提供する。本発明は、現在のファ
イバオプチツク技術をこの種のトランスミッタに応用す
る際の種々の電力要求制約を克服する。
第１図は本発明による配列を示すブロック図である。
第２図は第１図の配列を実現するための回路を示す模式
図である。
図である。
第３図は、光ファイバへの光トランスミッタとして使用
されるＬＥＤ（％光ダイオード、ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔ
ｌｎｇ Ｄｉｏｄｅ ）のための電流波形を示すグラフ
図である。
されるＬＥＤ（％光ダイオード、ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔ
ｌｎｇ Ｄｉｏｄｅ ）のための電流波形を示すグラフ
図である。
第４図は本発明で使用されるピーク追従サンプルホール
ド動作を示すグラフ図である。
ド動作を示すグラフ図である。
第５図は本発明の別のサンプルホールド回路の動作を示
すグラフ図である。
すグラフ図である。
第６図は、光ファイバに接続される光検出器から信号を
受容する回路でのプリアンプのためのパルス変調を示す
グラフ図である。
受容する回路でのプリアンプのためのパルス変調を示す
グラフ図である。
ＦＩＧ、 ３
ＦＩＧ、 ５
ＦＩＧ、 ６
Claims (6)
- （１）複数パルスの光を光エミッタより受容する光ファ
イバにより大きな方のレベルと小さな方のレベルとの間
で変調される光検出器からのセンサ信号を光ファイバの
一端部で処理する方法において、センサ信号を増幅する
ために広帯域幅をもつ大電流モードと低電流モードとを
有するプリアンプを使用してセンサ信号を前置増幅し、
増幅されたセンサ信号は、プリアンプのために最大限お
よび最小限被変調レベルに各々対応する正および負の飽
和レベルを有する段階と、 センサ信号での急激な変化が通過するよう、正および負
の飽和レベル間の平均飽和レベルを信号グラウンドとし
て被変調センサ信号の変化について長い時定数でクラン
プし、 被サンプル被ホールド信号に依存する周波数をもつ可変
パルスレートドライブ信号を発生し、光エミッタをパル
スで発光させるために、このドライブ信号を光エミッタ
に印加する段階と、ドライブ信号の複数パルスのパルス
幅期間だけプリアンプをその大電流モードに切り換える
ために、ドライブ信号をプリアンプに印加し、別の時間
ではプリアンプはその低電流モードに切り換えられる段
階と、 ピーク追従サンプルホールド信号を発生するために、プ
リアンプからの増幅されたセンサ信号のピークを、ドラ
イブ信号により制御されるレートでサンプルホールドす
る段階と、 前記被サンプル被ホールド信号を形成するために、ドラ
イブ信号に帰因するサンプリング周波数成分をピーク追
従サンプルホールド信号で減ずるよう、ピーク追従サン
プルホールド信号をドライブ信号の周波数で低域ろ波す
る段階と、 被サンプル被ホールド信号を光検出器からのセンサ信号
に比例する電流レベルを発生する電流出力制御部に印加
する段階を備える方法。 - （２）前記プリアンプと同様に低電流モードと大電流モ
ードと帯域幅応答を有するオペアンプを使用してピーク
追従サンプルホールド信号を操作的に増幅し、ドライブ
信号を使用してまたドライブ信号のパルス時間中だけオ
ペアンプをその大電流モードに切り換え、それ以外のす
べての時間はその低電流モードに切り換えられる段階を
備える特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）センサ信号を変調するために、光ファイバをマイ
クロベンドする段階を備える特許請求の範囲第２項記載
の方法。 - （４）渦発生流量計を通ずる流体に発生される複数の渦
を感知する光ファイバをマイクロベンドする段階を備え
る特許請求の範囲第３項記載の方法。 - （５）複数パルスの光を光エミッタから受容する光ファ
イバにより大きな方のレベルと小さな方のレベルとの間
で変調される光検出器からのセンサ信号を光ファイバの
一端部で処理する装置において、センサ信号を増幅する
ために光検出器に接続され、大電流モードで広帯域幅と
一緒に大電流および低電流動作モードを有するプリアン
プと、信号グラウンドとして、前記プリアンプ用の正お
よび負の飽和レベル間の平均レベルにて被増幅センサ信
号をクランプするために、プリアンプの出力に接続され
、センサ信号の急激な変化が通過するよう、被変調セン
サ信号の変化について長い時定数をもつクランプ手段と
、 被サンプル被ホールド信号に依存する周波数をもつドラ
イブ信号を発生するためのドライブ信号発生手段であつ
て、このドライブ信号手段は、光エミッタをパルスで発
光させるために光エミッタに接続される前記ドライブ信
号発生手段と、前記クランプ手段により通過される信号
のピークに追従するピーク追従サンプルホールド信号を
発生するために、クランプ手段に接続されるピーク追従
サンプルホールド手段と、 前記ピーク追従サンプルホールド信号からドライブ信号
の周波数成分をろ波するために、前記ピーク追従サンプ
ルホールド手段に接続され、前記ドライブ信号手段のた
めに前記被サンプル被ホールド信号を発生する低域フィ
ルター手段と、前記被サンプル被ホールド信号を受容し
そして前記センサ信号に対応する電流信号を発生するた
めに低域フィルター手段に接続される電流制御手段とを
備える装置。 - （６）前記ピーク追従サンプルホールド手段は、前記プ
リアンプと同様の帯域幅特性と大電流モードおよび低電
流モードを有するオペアンプを備え、前記プリアンプお
よび前記オペアンプは、前記ドライブ信号のパルス時間
中だけ大電流モードに切り換えるために、ドライブ信号
発生手段からのドライブ信号により制御される特許請求
の範囲第５項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/820,769 US4656353A (en) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | Variable pulse rate led electronics for a fiber optic vortex shedding flowmeter |
| US820769 | 1986-01-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62170818A true JPS62170818A (ja) | 1987-07-27 |
Family
ID=25231676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62001979A Pending JPS62170818A (ja) | 1986-01-21 | 1987-01-09 | フアイバオプチツク渦発生流量計のための可変パルスレ−ト発光ダイオ−ド電子回路装置 |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4656353A (ja) |
| EP (1) | EP0234680B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62170818A (ja) |
| KR (1) | KR870007415A (ja) |
| AU (1) | AU603551B2 (ja) |
| BR (1) | BR8605918A (ja) |
| CA (1) | CA1273817A (ja) |
| DE (1) | DE3763483D1 (ja) |
| ES (1) | ES2004029A6 (ja) |
| HK (1) | HK89390A (ja) |
| IN (1) | IN166085B (ja) |
| MX (1) | MX161522A (ja) |
| SG (1) | SG75090G (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62218817A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-09-26 | エルサグ・インターナショナル・ビー・ブイ | フアイバオプチツク渦発生流量計のための改善された２線式４〜２０ミリアンペア電子回路 |
| JPH03105214A (ja) * | 1989-09-06 | 1991-05-02 | Elsag Internatl Bv | 電気的周波数同期化装置 |
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| CA2000700A1 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-14 | Gerald L. Schlatter | Signal processing method and apparatus for flowmeters |
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| GB2238380A (en) * | 1989-11-23 | 1991-05-29 | Hughes Microelectronics Ltd | Vortex shedding flowmeter |
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| US5170035A (en) * | 1990-11-28 | 1992-12-08 | Webster Lee R | Sensor circuit for controlling flow in an instrument loop |
| GB2276392B (en) * | 1993-02-22 | 1997-03-26 | D G P | Improved production of natural flavours and fragrances |
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| US6014100A (en) * | 1998-02-27 | 2000-01-11 | Vega Grieshaber Kg | Two-wire RADAR sensor with intermittently operating circuitry components |
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| DE102007058608A1 (de) | 2007-12-04 | 2009-06-10 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Elektrisches Gerät |
| DE102008022373A1 (de) | 2008-05-06 | 2009-11-12 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Meßgerät sowie Verfahren zum Überwachen eines Meßgeräts |
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| DE102010030924A1 (de) | 2010-06-21 | 2011-12-22 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Elektronik-Gehäuse für ein elektronisches Gerät bzw. damit gebildetes Gerät |
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- 1986-09-25 AU AU63177/86A patent/AU603551B2/en not_active Ceased
- 1986-10-03 CA CA000519775A patent/CA1273817A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1986-12-03 BR BR8605918A patent/BR8605918A/pt unknown
- 1986-12-18 MX MX4700A patent/MX161522A/es unknown
- 1986-12-31 ES ES8603643A patent/ES2004029A6/es not_active Expired
-
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- 1987-01-08 DE DE8787300139T patent/DE3763483D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-01-08 EP EP87300139A patent/EP0234680B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1990-11-01 HK HK893/90A patent/HK89390A/xx unknown
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