JPS62218817A

JPS62218817A - 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

Info

Publication number: JPS62218817A
Application number: JP62016326A
Authority: JP
Inventors: ジエイン・エレン・スミス; トマス・ビドウエル・デウイツト
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1987-09-26
Also published as: BR8700414A; EP0232007A2; AU6318086A; US4742574A; CA1281557C; MX161529A; EP0232007A3; AU586036B2; IN165210B

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】〔発明の分野〕本発明は一般的にはファイバ光学系を使用するセンサの
ための電気回路系に関し、特に、２線式の４〜２０　ｍ
Ａ形式で動作しまた低流量であってもアナログ電流出力
を提供できまた現在のファイバオプチック技術に存する
種々の電力要求制約を克服する渦発生流量計のための読
出しとして、たとえばマイクロベンドまたは他のセンサ
などのファイバオプチツク読出しを利用する新規かつ有
用な配列に関する。

〔発明の背景〕

マイクロベンドファイバオプチッ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挟み部材間に保持される。マイ
クロベンド挟み部材の一方は、複数の流体渦を内部にも
つ流体の流れに曝されるセンサビーム（はり）に接読さ
れる。流体渦の周波数は流体についての流量の尺度であ
る。−この運動はマイクロベンド挟み部材に伝達され、
その後、マイク田ペンドジョーは光学ケーブルまたはフ
ァイバを湾曲する。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、かくして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（ｂａ
ｒｒｌ・ｒ）を用いる渦発生流量計が、たとえばビット
ＣＰｉｔｔ　’）らによる米国特許第４．５１３２５９
号明細書より知られている。ヘルッル（Ｈ＠ｒｚｌ　）
による米国特許第４，２７０，５９１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親和
性ないし互換性（ｅｏｍｐａｔｌｂｌ・）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
＠ｒｐｒ＠ｔ１ｎｇ　ｃｌｒｅｕｌｔｒｙ　）へ信号を
伝送するた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。この種の系
は、電流ループを形成する２つの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（ｊｌ）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つの線に接続され
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４ｍＡから最大限２
０　ｍＡを引き出すことは普通である。４　ｍＡないし
２０ｍＡ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４ｍＡないし２０！ＩＩＡ工業的制御ト
ランスミツタのための電子回路は、動作するのに約ｉ５
ｍＡおよび１０ｖしかもたない。７アイパオプチツク系
は現在数ｍＡを光エミッターのために要求ししばしば２
　Ｑ　ＯｍＡ以上を要求するので２１＃、式４ｍＡ〜２
０　ｍＡ　）ランスミッタと互換性（親和性）がない。

トランスミッタにより引き出される電流は、測定されて
いるプロセス変数が変化する間に最小限の４ｍＡを超え
て上昇することがあるけれども、現在のトランスミッタ
は、それらの回路およびセンサを動作するために４ｍＡ
１．か使用しない。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得られる。

〔発明の概要〕

パルスモードまたは低デユーティサイクル式の動作がフ
ァイバオプチツクセンサを４ｍＡ〜２０　ｍＡトランス
ミッタで利用するのに必要である。本発け１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４〜
２０ｍＡ渦発生流量計Ｆランスミッタでの使用に適合な
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
限は利用できる電力（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
の最小限を制限する。

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（ａｌｌｍｓｉｎｇ　）　　または周波数７オール
ドオーバー（ｆｏｌｄｏｖｅｒ　）　　を阻止するため
にパルス（すなわちサンプル）周波数の１／２　　以下
に制限されるので、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
電流と共に動作する。測定されるべきプロセス変数によ
り制御される可変の光減衰を与える（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）センサが使用できる。マイク四
ペンドセンサが、渦発生流量計応用において（最大限２
％の桁の）はんのわずかな量だけ受容光を変調する。電
子回路系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。これは光検出器からの信号のバッキング
（ｂｕｃｋｉｎｇ　）を行い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、パルス光信号の複数の
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、信号の
急激な変化（渦発生周波′Ｉ＆）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信号から復調されそして４〜２０ｍ
Ａ出力を制御するのに使用される。

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１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する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。

本発明の他の目的は、光学系からの信号を計器のために
低流量で直線化（ｌｌｎｅａｒｉｚｌｎｇ　）　　でき
るマルチバイブレータを使用することにより、直線態様
で低流量が測定できるこの種の方法および回路を提供す
ることである。

〔好ましい実施例の詳細な説明〕

図面を参照すると、プラン７　（ｂｌｔｌｆｆ　）　　
を通過する流体の流れにより発生される複数の渦の周波
数を測定することのできる渦発生流量計のマイクロベン
ド光学系からの光学信号を処理するための方法および回
路が示されている。

計器範囲の低い方の流量で生成される渦発生周波数は、
計器の機械的特性（おもにそのストロ−ハル（５ｔｒｏ
ｕｈａｌ　）対レイノルズ（Ｒ＠ｙｎｏｌｄｓ　）数特
性）により直線的でない。これを補償するために、アナ
ログ電流出力がこれらの流れについて直線的であるよう
、アナマグ電流出力を調整する回路が設けられた。また
、零調整およびスパン調整は、より広範囲の調整能力を
許容しまた２つの調整間の相互作用を最小にするために
拡張された。

第１Ａ図および第１Ｂ図は共に、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ペンドセンサの読出し
に適当な本発明による電子回路の模式図である。

発光ダイオード１０　（Ｌｌｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｌｍｇ
−Ｄｉｏｄ＠。

ＬＥＤ）　　への電流が、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
　）Ｔｚ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。発振器Ｕ７（第１Ａ図に示され標
準的にはたとえば７５５５などの５５５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Ｑ１、Ｃ２が発振器の出力を増幅する。変成器Ｔ１が
、ＬＥＤの１．５ｖのドライブ要求を標準的には６〜１
０Ｖ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。電流調整器Ｕ８およびキャパシタＣ
１０が、残りのトランスミッタ回路のために、ピーク電
流を１　ｍＡ近傍に制限しまたＬＥＤパルス間でキャパ
シタＣ１０に電荷を蓄積することにより、電流の複数の
大パルスが電源３０に電圧パルスを発生するのを防ぐの
に供される。電源の一部が第１Ｂ図で参照番号３０で図
示される。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２図が、ＬＥＤｌｏへの
電流波形を示す。

ＬＥＤｌｏの複数の光パルスは、ファイバオプチツクケ
ーブル１５により光検出器２０に伝達される。減衰変化
が、標準的にはファイバ１０に曲げを与えることまたは
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２０は受寄光を電気センサ信号（標
準的には電流）に変換する。光検出器２０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、十分な帯域幅をもちまた
低電力動作が可能でなければならない。ＴＩｘａｓ　Ｉ
ｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＴＬＣ２７１タイプのものが
、これらの要求を満足させるプ田グラマプルＣＭＯ８（
相櫂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。大電流モードは
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。これは、線１２にわたりプリア
ンプＵ１に与えられるＬＥＤｌｏへのドライブ信号によ
り制御される。かくして、プリアンプＵ１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、（電子スイッチＵ
５の一部である）８１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。

スイッチＳ１は、ＬＥＤへのパルスの始端によりｌ５１
２にわたりトリガされる（ＭＣ１４５５８またはＭＣ１
４５２Ｂの）Ｕ４のワンシ菅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ＣＲＩを
通じてプリアンプＵ１の出力により充電される。Ｃ１は
、プリアンプ出力のピークで充電を停止しそしてダイオ
ードはパルスの下側に追従するのに要する即座の放電を
阻止する。

第３図はこの動作を示す。オペアンプＵ２がＣ１の電圧
をバッファし、次の回路系が０１の信号に影響を及ぼす
ことなく動作するのを許容する。

第２のサンプルホールド機能がスイッチＳ２と抵抗Ｒ１
５とキャパシタＣ２とにより実行される。

スイッチＳ２は、ＬＥＤパルスが終了した後に、Ｕ６か
らの線１４の信号により閉成される。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Ｒ１５およびキャパシタＣ２は、サン
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４図はこの回路の出力を示す。

オペアンプＵ４、Ｕ５ｄ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ヘトライブ
するために、オペアンプＵ２からの複数パルスのピーク
を信号グラウンドと比較し、電流を線１６にわたりプリ
アンプ入力に戻す。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５図はこの信号と標準的には最大限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。Ｕ５ｄは
積分器（または低域フィルター）であるので、調整作用
は動作が緩慢である。したがって、長期間変動が除去さ
れまた信号成分は影響を受けない。スイッチＳ５が、ル
ープがＬＥＤへのパルスの終端に即座に追従してのみ動
作するよう、線１８にわたり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。

第１Ｂ図に戻ると、内部電源が・アンプＵ１１ｃと直列
パス電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、　ＦｉｅｌｄＥｆ
ｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）のＣ４を含むその
関連の要素とにより調整される。オペアンプＵ５ｂが、
標準的には１０Ｖの内部電源を、信号グラウンドを中間
のｖ＋／２にして２つの５ｖ電源に分ける。これは、信
号グラウンドの上下で電圧の揺動がある増幅器の動作を
許容する（第５図参照）。

第２のサンプルホールド（８２、Ｒ１５、Ｃ２）からの
標準的に低レベルの正弦波信号は、第１Ａ図のＵ５ｍに
より利得が増加され、これを線１９にわたり受容しそし
てこれを矩形波または方形波に変換するレベル検出器Ｕ
９で操作される。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定長および固定振幅
のパルスを与えるためにワンシ田ットマルチパイブレー
タＵ１０をトリガするのに使用される。また、マルチバ
イブレータは、計器の低流量で、光学系からの信号の直
線化をも実行する。

標準的には、渦発生流量計について（約３０．４８ｒｓ
　／　ｓ＠ｅ　（１ｆ　ｔ／ｓｅｅ　）　〜約６　Ｑ、
９６ｔｘ／　ｓｅｅ　（２ｆｔ／１・ｃ））の流量の下
側５％〜６％が非直線性である。−例として、２１ｎｅ
ｈ　ｍ＠ｔ＠ｒ　　で流れる水について、この領域で発
生される周波数は６　Ｈｚと１２Ｈｚ　との間になろう
。ＵＩＯの第１のマルチバイブレータは、外部タイミン
グ抵抗Ｒ３１３と外部タイミングキャパシタＣ１８によ
り決定される設定局波数を有する。Ｒ３８およびＣ１Ｂ
の大きさを適当に決定することにより、設定局波数は１
２Ｈｚとすることができよう。渦発生周波数が１２Ｈｇ
以下であるときは、第１マルチバイブレータの複数出力
は、抵抗Ｒ５６、Ｒ３７およびキャパシタＣ１９により
一緒に平均化されそしてこの電圧は、（ＰＥＴである）
バイアストランジスタＱ５をオン（ｏｎ）するために使
用される。Ｃ５のドレインは、Ｕｌｏの第２のマルチバ
イブレータの外部タイミング部品Ｒ５９，０１３に接続
される。

周波数が、１２Ｈｚの設定局波数へと変化する間、Ｃ５
のゲートに印加される平均電圧は、それをわずかにター
ンオンせしめる。第６図に図示される曲線のグラフ表示
を参照されたい。Ｃ５がターンオンされる程度を＊ｉす
ることにより、第２マルチバイブレータの外部タイミン
グ部品に印加される電圧により、この電圧が変化するに
つれてその固定パルス長が変化する出力をＣ５に発生さ
せる。

周波数が設定局波数を超えて増加するときは、第１マル
チバイブレータはパルス作動を停止しそして一定の平均
電圧がＱ５のゲートに印加される。

これは、一定電圧が第２マルチバイブレータの外部タイ
ミング部品にあることを結果し、引き続きその出力の固
定パルス長が一定に維持されることを許容する（すなわ
ち直線性の出力）。

マルチバイブレータＵ１０からのこのパルス出力は、抵
抗Ｒ２２、Ｒ４２、Ｒ３４およびキャパシタＣ２０、Ｃ
１４、Ｃ１５を含む回路組により平均化される。平均電
圧はその後零調整増幅器０１１ｂに入力される。ポテン
シ目メータＲ２４カ、０％または４ｍＡに対応する適当
な電圧を提供するために、平均パルス出力に加えられる
ある電圧を提供する。この出力は、次に、適当な１００
％または２０　ｍＡ信号が発生されることを許容するた
めに、（ポテンシ目メータＲ２８を経て）調節可能な利
得を与えるスパン調整増幅器０１１ｍに入力される。

スパン調整の付属部が、ディップスイッ＋８４−１およ
び５４−２を使用することにより、外部タイミングキャ
パシタ０１３と並列に配置できるキャパシタＣ２１、Ｃ
２２を含む。外部タイミング回路でキャパシタンスを増
加させることにより、スパン調整の利得の調整能力がち
ょうど抵抗Ｒ２９およびポテンショメータＲ２８に簡易
化されるよう、パルス出力の固定パルス長が変化できる
。−例として、回路は、次が正しく保持するよう設定で
きる。つまり、Ｃ１３が単独で外部タイミング回路にあ
るときは、スパン調整の利得は、２５０Ｈｚ〜２５　Ｑ
　ＯＨｚのいずれの周波数についても、１００％出力に
設定されよう。０１３と並列のＣ２１については、スパ
ン調整は、２５Ｆ１ｚ〜２５０　Ｈｚの周波数について
１００％出力を与える。

最後に、Ｃ２２がＣ１３と並列であるとき、１００％出
力が発生されるための周波数は、２．５Ｈｚおよび２５
　Ｈｚである。

スパン調整の出力は、トランスミッタの４〜２０ｍＡ出
力信号を発生する電圧−電流部４０を制御する。この回
路はＵｌｌｄとＱ３とその関連の抵抗とを含む。２線式
４〜２０ｍＡ出力は、端子Ｐ１およびＰ２で得られる。

かくして、本発明によれば、２線式４〜２０　ｍＡ形式
で動作し、たとえば渦発生流量計のための続出しなどの
同様の特性のマイクロベンドセンサまたはその他のセン
サを使用するファイバオプチツク続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ック技術
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。また本発明は渦発生流量計の低流量
について、アナログ電流出力の直線化をも提供する。

【図面の簡単な説明】第１Ａ図を支、本発明により、光学信号を２線式４〜２
０　ｍＡ系に適当な電流信号に変換するための回路の要
部回路図である。第１Ｂ図は、回路の種々の点に電圧を供給するのに使用
される電源を別に示した第１Ａ図の回路の残りの回路図
である。第２図は、第１Ａ図の回路の発光ダイオードの電流波形
を示すグラフ図である。第３図は第１Ａ図のピーク追従サンプルホールド回路部
分の出力での波形を示すグラフ図である。第４図は、第１Ａ図の別のサンプルホールド回路部分の
出力での波形を示すグラフ図である。第５図は、検出器からの信号を増幅するために使用され
るプリアンプのための正飽和点および負飽和点ならびに
平均クランプレベルを示すために一部分が拡大して示さ
れた検出器からの信号を示すグラフ図である。第６図は、流量計を通るパーセント流量を流量に対応す
る最大可変周波数の百分率に関連づけるグラフ図である
。／ど＋気同　　　　　　　風　　間　　弘　　志　　　１＾＾ＦＩＧ、　２ＦＩＧ　３ＦＩＧ、４ＦＩＧ、５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２線式電流信号を形成するよう光学的に発生され
る信号を処理する方法において、選択される周波数で複数パルスを有する制御信号を発生
し、制御信号を用いて複数の電流パルスを発生しそして複数
の光パルスを発生するためにこれらを光エミッターに印
加し、センサ信号を発生するために、光パルスを伝送線にわた
り光検出器に伝送し、伝送線での減衰がセンサ信号を変
調するために、プロセス変数（量）に応じて変化され、低電流モードと広帯域幅をもつ大電流モードとの間で切
換え可能なオペアンプを使用してセンサ信号を増幅し、
オペアンプにより複数のピークをもつ増幅信号を形成し
、センサ信号を増幅するために、オペアンプを前記制御信
号のパルス時間中のみその大電流モードに切り換え、他
の時間ではその低電流モードに切り換え、選択される周波数の周波数成分を減じたサイクリツク（
循環）ろ波信号を形成するために、ピーク追従信号を低
周波ろ波し、ろ波信号の各サイクルごとに、長さおよび電圧振幅が固
定される複数パルスを有するパルス信号を形成するため
に、ろ波信号を用いてマルチバイブレータをトリガーし
、平均電圧信号を発生するために、パルス信号の複数パル
スの電圧振幅を平均化し、平均電圧信号を２線式電流信号に変換する諸段階を備え
る方法。
（２）増幅信号の複数ピークとグラウンド電位との差に
対応するフィードバック緩慢変化クランプ信号を発生し
、クランプ信号での変化が選択周波数について緩慢であ
りそしてオペアンプをグラウンド電位へとドライブする
ために、クランプ信号をオペアンプに印加することを含
む特許請求の範囲第１項記載の方法。
（３）制御信号の各パルスの終端に追従して、クランプ
信号をオペアンプに印加することを含む特許請求の範囲
第２項記載の方法。
（４）プロセス変数は、低プロセス変数について複数の
低周波パルスを有しまた高プロセス変数について複数の
高周波パルスを有するパルス動作プロセス変数を備え、
パルスの周波数とプロセス変数との間の関係は、プロセ
ス変数信号の複数の低周波パルスについて非線形であり
、プロセス変数信号の周波数とプロセス変数との間の関
係がその上では実質的に線形である設定周波数をマルチ
バイブレータのために設定し、設定周波数よりも下でプ
ロセス変数と平均電圧との間の関係を線形化するために
、設定局波数よりも下の周波数を有するプロセス変数信
号のために非線形態様にてパルス信号の電圧を平均化し
、設定周波数よりも上でプロセス変数の周波数のために
線形態様でパルス信号の電圧を平均化することを含む特
許請求の範囲第４項記載の方法。
（５）平均電圧信号が２線式電流信号に変換された後で
プロセス変数の０％で４ｍＡ電流信号を発生するよう平
均電圧信号を零調整することを含む特許請求の範囲第４
項記載の方法。
（６）平均電圧信号が２線式電流信号に変換された後で
１００％のプロセス変数で２０ｍＡ電流信号を形成する
よう、平均電圧信号を調整することを含む特許請求の範
囲第５項記載の方法。
（７）増幅信号の複数ピークとグラウンド電位との差に
対応するフィードバック緩慢変化クランプ信号を発生し
、クランプ信号での変化が選択周波数について緩慢であ
りそしてオペアンプをグラウンド電位へとドライブする
ために、クランプ信号をオペアンプに印加することを含
む特許請求の範囲第６項記載の方法。
（８）制御信号の各パルスの終端に追従して、クランプ
信号をオペアンプに印加することを含む特許請求の範囲
第７項記載の方法。
（９）２線式電流信号を形成するよう光学的に発生され
る信号を処理するための装置において、選択される周波
数で複数パルスを有する制御信号を発生するための発振
器と、制御信号に応答して複数の電流パルスを発生するために
発振器に接続される電流源と、前記電流パルスを受容しそしてこれに応答して複数の光
パルスを発生するために前記電流源に接続される光エミ
ッターと、前記電流パルスを伝達するためにこの光エミッターに接
続され、プロセス変数に応答して変化する減衰がある光
伝送（電流）線と、プロセス変数および制御信号の選択周波数に応じて変調
されるセンサ信号を発生するために、伝送線に接続され
る光検出器と、センサ信号を増幅するために光検出器に接続され、動作
が低電流モードと広帯域幅をもつ大電流モードとの間で
切り換え可能であり、前記発振器に接続され、前記セン
サ信号を増幅するために前記制御信号のパルス時間のみ
その大電流モードに切り換えられる増幅器手段と、選択周波数の周波数成分をもつサイクリックピーク追従
信号を発生するために、この増幅器手段に接続されるピ
ーク追従サンプルホールド手段と、ろ波信号を形成する
よう、選択周波数の周波数成分をサイクリックピーク追
従信号からろ波するために、ピーク追従サンプルホール
ド手段に接続されるローパスフィルター手段と、前記増幅器手段をグラウンド電位へとドライブするため
に、増幅センサ信号のピークとグラウンド電位間の差に
対応する緩慢変化クランプ信号を発生するためにピーク
追従サンプルホールド手段と増幅器手段との間に接続さ
れるフィードバック手段と、前記ろ波信号の各サイクルごとに固定の長さおよび電圧
増幅パルスをもつパルス信号を発生するためにローパス
フィルター手段に接続されるマルチバイブレータと、前記パルス信号を電圧平均化するために、このマルチバ
イブレータに接続される電圧平均化手段と、平均電圧信
号を２線式電流信号に変換するために、この電圧平均化
手段に接続される電圧−電流変換手段とを備える装置。
（１０）前記制御信号を受容しそしてこの制御信号の各
パルス端でパルス端信号を発生するために前記発振器に
接続され、この制御信号の各パルス端でのみ前記クラン
プ信号を発生および帰還するために前記フィードバック
手段に接続されるパルス端信号手段を備える特許請求の
範囲第９項記載の装置。
（１１）前記パルス端信号手段は、前記制御信号の各パ
ルス端でのみ前記ピーク追従信号をろ波するために前記
ローパスフィルター手段に接続される特許請求の範囲第
１０項記載の装置。
（１２）前記増幅器手段は、前記クランプ信号を受容す
るための第１入力と前記センサ信号を受容するための第
２入力とを有するプリアンプと、前記オペアンプの出力
に接続されるダイオードと、前記センサ信号の複数ピー
クに対応する電荷を運ぶためにこのダイオードの出力に
接続される第１のキャパシタとを備える特許請求の範囲
第１１項記載の装置。
（１３）前記変換手段がプロセス変数について０％およ
び４ｍＡの電流信号を発生するよう、前記平均電圧信号
を調整するために、電圧平均化手段と電圧−電流変換手
段との間に接続される零調整手段を備える特許請求の範
囲第１２項記載の装置。
（１４）前記変換手段がプロセス変数の１００％で２０
ｍＡの電流信号を発生するよう、前記平均電圧信号を調
整するために、電圧平均化手段と電圧−電流変換手段と
の間に接続されるスパン調整手段を備える特許請求の範
囲第１３項記載の装置。
（１５）複数のパルス信号を前記設定周波数よりも下で
発生するために前記マルチバイブレータに接続される第
１の外部タイミング回路と複数のパルス信号を前記設定
周波数よりも上で発生するために前記マルチバイブレー
タに接続される第２の外部タイミング回路とを備える特
許請求の範囲第１４項記載の装置。