KR0157078B1 - 위상차측정장치 및 방법 - Google Patents

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사또 후미오
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Abstract

본 발명의 위상차 측정 장치는 기준상태 의 피측정물에 신호파를 송수파하여 제 1수신 신호를 취득하고, 측정 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수신 신호를 취득한다. 그 송신파와 제1수신신호로부터 기준위상차 θ1을 구하고, 송신파와 제2수신신호로 부터 외관상의 위 상차 θ2'를 구한다. 외관상의 위상차가 θ2'가 어떤 기준점을 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 진짜 위상차 θ2를 구한다. 여기에서 회전수 n은 외관상의 위상차 θ2'가 중가하면서 기준점을 통과하면 n=n+1로 변경하고, 외관상의 위상차 θ2'가 감소하면서 기준점을 통과하면 n=n-1로 변경 한다.

Description

위상차측정 장치 및 방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 농도계의 구성도.
제2도는 제1실시예의 농도계에 갖춘 위상차 보정회로의 동작을 나타낸 후로차트.
제3도는 제1실시예의 농도계에 갖춘 신호변환회로에 설정된 검량선 데이터를 나타낸 도면.
제4도a는 농도검출용관에 수도물을 흘리고 있는 상태를 나타낸 도면.
제4도b는 농도검출용관에 측정유체를 흘리고 있는 상태를 나타낸 도면.
제5도는 제1실시예의 농도계에 갖춘 위상차 보정회로를 하드웨어로 구성한 회로장치의 구성도.
제6도는 제2실시예의 농도계에 갖춘 위상차 보정회로의 동작을 나타낸 후로챠트.
제7도는 제2실시예에 있어서의 상범위 및 하범위의 설정예를 나타낸 도면.
제9도는 제2실시예에 갖춘 회전수 조건 설정기의 회전수 초기값 설정 동작을 나타낸 후로차트.
제9도는 제2실시예의 농도계에 갖춘 위상차 보정회로를 하드웨어로 구성한 회로장치의 구성도.
제10도는 본 발명의 제3실시예에 관한 거리계의 구성도.
제11도는 제3실시예에 관한 거리계의 거리측정동작을 나타낸 도면.
제12도는 제3실시예에 있어서의 송신파와 반사파와의 위상차를 나타낸 도면.
제13도는 제3실시예의 거리계에 갖춘 거리 연산회로에 설정한 검량선 데이터를 나타낸 도면.
제14도는 종래의 위상차 측정방식이 적용된 농도계의 구성도.
제15도는 마이크로파의 위상 지연을 나타낸 도면.
제16도는 외관산의 위상 지연각의 회전동작을 나타낸 도면.
본 발명은 측정유체에 함유된 현탁물질의 농도, 대상물까지의 거리 등의 물리량, 또는 측정유체에 용해된 화학물질의 농도등의 화학량을 광파나 전파같은 전자파, 또는 초음파를 사용하여 측정하는 위상차측정장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 농도측정용관의 내벽에 현탁물질의 부착이 없이 측정유체중의 현탁물질의 농도뿐 아니라 측정유체중에 용해 하는 물질까지 측정 가능한 농도계로 마이크로파를 사용하여 농도를 측정하는 농도계가 있다 특개소 59-19846호 공보에 이런 마이크로파 농도계가 개시되어 있다.
제14도는 상기 공개 공보에 기재되어 있는 마이크로파농도계의 구성도이다. 이 농도계는 마이크로파 발진기(70)에서 발진된 주파수fl의 마이크로파를 분파기(71)로 분리하고, 그 한쪽의 마이크로파를 농도측정용관(73)에 설치한 도파관(72)을 통해 농도측정용관(73)에 입사한다. 농도측정용관(73)내를 전파하는 마이크로파를 농도측정용관(73)에 설치한 다른 도파관(73)을 통해 끄집어내어 믹서(75)에 입력한다.
한편, 분파기 71로 분리한 또한쪽의 마이크로파를 이상기(移相器)(76)을 통해 또 하나의 믹서77에 입력한다. 쌍방의 믹서(75, 77)에는 마이크로파 발진기(78)에서 발진된 주파수f2의 마이크로파가 분파기(79)를 통해 각각 입력된다. 각 믹서(75, 77)로 주파수 fl과 f2의 마이크로파를 혼합하여 주파수f3=fl-f의 저주파신호를 끄집어 내고 각각 위상 비교기(80)에 입력한다.
그리고 위상비교기(80)에 있어서 한쪽의 믹서75로부터의 저주파신호와 다른쪽 믹서(77)로부터의 저주파신호와의 위상차를 검출한다.
여기서 농도측정용관(73)에 측정물질이 함유되지 않은 측정 유체가 흐르고 있는 상태에서 경로B를 통과한 마이크로파의 위상 지연이 θ1였다고 하면, 경로C를 통과하는 바이크로파의 위상 지연이 θ1와 일치하도록 이상기(76)의 지연위상을 설정한다.
이에 따라서 농도측정용관(73)에 측정물질이 함유되어 있는 측정 유체가 흐르고 있는 상태에서 경로B를 통과한 마이크로파의 위상과 경로C를 통과한 마이크로파의 위상과의 위상차를 위상비교기로 측정하면, 경로B를 통과 한 마이크로파의 위상지연이 측정유체에 함유되어 있는 측정물질의 농도에 비례한 값을 나타내는 것이 된다.
그러나 측정유체의 농도상태에 따라 변화하는 미이크로파의 위상 지연을 검출함으로서 농도를 측정하면, 다음과 같은 불합리가 발생할 가능성이 있다.
제15도는 이상기( 76)로 위상을 지연 시키기 전의 마이크로파(Ml )와 이상기(76)로 위상을 지연 시킨 마이크로파(M2)와 경로B를 통과하여 측정유체의 농도에 따라 위상지연을 갖는 마이크로파(M3)와의 관계를 나타내고 있다.
측정유체의 농도가 높아짐에 따라 마이크로파(M3)의 마이크로파(Ml)에 대한 위상지연 θ2는 크게 된다.
때문에 측정유체의 농도가 고농도의 경우 제17도에 도시한 바와 같이 위상지연 θ2가 360°를 넘을 가능성이 있다. 위상지연 θ2가 360°를 넘었다하더라도 외관상의 위상지연 θ2'은 0° - 360°의 사이에 있게 된다.
또 진짜 위상지연 θ2(외관상의 위상지연 θ2'와 구별 하기 위해 이와같이 부른다)가, 0° ≤ θ2≤ 360° 의 각도 범위에 있는 경우는 진짜 위상지연 θ2가 1회전하고 있지 않으므로 회전 수n=0이 라 부르고 진짜 위상지연 θ2가 1회전하여 360° θ2≤ 720° 의 범위에 있는 경우에는 회전수 n=1이라 부른다. 또 진짜 위상지연 θ2가 역방향(마이너스 방향)으로 변화하여 진짜 위상지연 θ2가 0° ≤ θ2≤ -360° 의 각도범위에 있는 경우는 회전수n=-1이라고 부른다. 회전수 n는 똑같이 변화하는 것으로 한다.
위상비교기(80)에서는 진짜 위상지연 θ2가 외관상의 위상지연 θ2'의 상태에서 검출하므로 측정유체의 농도에 대한 진짜 위상지연 θ2가 360°를 넘고 있는 경우에는 고농도임에도 불구하고 외관상은 저농도인 것과 같은 측정결과로 된다. 그 역으로 진짜 위상지연 θ2가 0°이하 임에도 불구하고 외관상은 현실보다도 높은 농도인 것 같은 측정결과로 된다.
또 농도측정용관(73)에 있어서의 마이크로파의 전파거리가 길게 되면 그 전파거리의 길이에 따라 위상지연 θ2이 크게 되어 상기와 같은 문제가 생긴다.
또 마이크로파의 위상지연을 검출함으로서 농도를 측정하면 이상과 같은 문제가 생기지만 이 문제를 회피한 농도측정 방법이 특개평 2-238348호공보에 개시되어 있다. 이 공개 공보에 개시된 기술에 의하면, 마이크로파가 측정유체를 통과할 때 일어나는 속도변화를 주파수 변조에 의해 측정함으로서 측정유체의 농도를 검출할 수가 있다.
본 발명은 이상과 같은 실정을 감안한 것으로 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수신 했을때의 송신파와 수신파와의 위상차 θ1과 측정상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수신 했을때의 송신파와 수신파와의 위상차 θ2로부터 그 양자의 차△θ = θ2- θ1로 부터 물리량 또는 화학량을 측정하기 위해 최적의 위상차 측정장치 또는 위상차 측정방법을 제공하는것을 목적으로 한다.
본 발명은 위상차 θ1과 위상차 θ2와의 각도차가 360°를 넘은 경우 또는 그 각도차가 0°이하로 된 경우라도 정확히 피측정물의 상태(물리량 또는 화학량)을 측정할 수 있는 위상차측정장치 또는 위상차 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고농도의 측정유체의 농도를 정확히 측정할 수 있고, 또 대구경의 농도측정관에 흐르는 측정유체의 농도를 정확히 측정할 수 있는 농도계를 용이하게 실현할 수 있는 위상차 측정장치 또는 위상차 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 연속적으로 이동하는 대상물과 사이의 거리를 정확히 측정할 수 있는 거리계를 용이하게 실현할 수 있는 위상차측정장치 또는 위상차 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 위상차 측정장치는 기준 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수신하여 제1수신신호를 취득하여 측정할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수신파로서 제2수신신호를 취득하는 신호파검출부와 신호파의 송신파와 제1수신신호와의 위상차로 되는 기준 위상차 θ1, 및 송신파와 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 위상검출부와 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위 내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타낸 회전수 n과 나타낸 회전수 n과 각도 360°의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하고, 상기 진짜 위상차 θ2를 구하는 위상차 보정부와 상기 외관상의 위상차 θ2'의 증가감소 방향을 연속적으로 검출하는 경향검출부와 상기 경향검출부에 의해 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 증가하면서 상기 기준점을 통과한 것을 검출하면 상기 회전수 n을 n=n+1 로 변경하는 제1의 회전수 변경부와 상기 경향검출부에서 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 감소하면서 상기 기준점을 통과한 것을 검출하면 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경하는 제2의 회전수 변경부와 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1와의 각도차 △θ에 대응하여 상기 피측정물의 상태측정 정보를 출력하는 측정정보 출력부를 구비한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에서는 측정상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하였을 때의 송신파와 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'가 증가하면서 기준점을 통과할 때마다 회전수 n이 n=n+1로 변경되고, 또 외관상의 위상차 θ2'가 감소하면서 기준점을 통과할 때마다 회전수 n이 n=n-1로 변경된다. 그리고 이와같이 해서 결정된 회전수 n에 각도 360°를 곱하고, 그 승산치 n×360°의 외관상의 위상차 θ2'가 가산된 값이 진짜 위상차 θ2로써 구해진다.
본 발명의 위상차측정장치는 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고, 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수신신호를 취득하는 신호파 검출부와 상기 신호파의 송수파와 상기 제1수신신호와의 위상차가 되는 기준위상차 θ1및 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 위상검출부와, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 상기 진짜 위상차 θ2를 구하는 위상차 보정부와 상기 외관상의 위상차 θ2'를 연속적이 아니고 소정의 시간간격으로 취입하는 입력부와 기준점으로부터 1회전의 범위에 상당하는 각도 범위에서 최대 각도로부터 최소 각도에 걸칠 상기 최대 각도를 포함한 소정범위에 대응해서 상범위가 설정되고, 상기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어있는가의 여부를 판단하는 상범위 판정부와 각도 범위에서 상기 최소각도로부터 상기 최대 각도에 걸친 상기 최소 각도를 포함한 소정범위에 대응해서 하범위가 설정되고, 전기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있는가의 여부를 판단하는 하범위 판정부와, 상기 상범위 판정부에 의해 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어 있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위 판정부에 의해 상기 하범위내에 들어있다고 판단되면 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 제1의 회전수변경부와, 상기 하범위 판정부에 의해 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위 판정부에 의해 상기 상범위내에 들어있다고 판단되면 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경하는 제2의 회전수 변경부와 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1와의 각도차 △θ에 대응해서 상기 피측정물의 상태 측정정보를 출력하는 측정정보 출력부를 구비하고 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에서는 상범위 판정부에 의해 외관상의 위상차 θ2'가 상범위내에 들어있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 하범위 판정부에 의해 하범위내에 들어있다고 판단되면 회전수 n이 n=n+1로 변경된다. 또 하범위판정부에 의해 외관상의 위상차 θ2'가 하범위내에 들어있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 상범위 판정부에 의해 상범위내에 들어 있다고 판단되면 회전수 n이 n=n-1로 변경된다. 이와같이 해서 결졍된 회전수 n에 각도 360°를 곱하고 그 승산치 n×360°에 외관상의 위상차 θ2'가 가산된 값이 진짜 위상차 θ2로서 구해진다.
이하 본 발명의 위상차 측정장치를 마이크로파농도계에 적용한 제1실시예에 대해 설명한다.
제1도는 본 실시예에 관한 마이크로파의 구성도이다. 이 마이크로파 농도계는 농도검출용관(20)이 상류측 배관(21)과 하류측배관(22)와의 사이에 칸막이변(23, 24)를 거쳐 개재되어 있다. 이 농도검출용관(20)에는 급수 밸브(26) 및 배부밸브(27)이 설치되어 있다. 급수밸브(26)에는 수돗물 등의 기준유체를 도입하기 위한 수도관(28)이 접속되고 또 배수밸브(27)에는 배수관(29)가 접속되어 있다.
농도검출용관(20)은 관축을 끼고 서로 대향하는 위치에 각각 마이크로파입사.축사용의 개구창부가 형성되고, 이 개구창부에 기밀용씰팩킹을 거쳐 안테나취부용판이 붙여져 있다. 이 안테나취부용판은 절연물을 거쳐 송신안테나(31) 및 수신안테나(32)가 밀착되어 붙여진다.
이 농도계의 송신계에는 마이크로파를 발생시키기 위한 마이크로파발진기(33)가 설치되고 이 마이크로파발진기(33)의 출력은 파워스프릿터(34)를 거쳐 송신안테나(31)에 보내진다.
한편 , 이 농도계의 수신계는 위상차측정회로(35)와 위상차보정회로(36)와 회전수 조건설정기(37)와 신호변환회로(38)을 갖추고 있다. 위상차 측정회로(35)는 수신 안테나(32)로 부터 마이크로파와 수신파와 함께 참조신호로서 상기한 파워스프릿터(34)로 부터 마이크로파 송신파의 일부가 도입되고, 그 마이크로파 송신파에 대한 수신파만이 외관상의 위상차지연을 측정한다. 위상차 보정회로(36)는 제2도에 도시한 후로차트에 따른 처리에 의해 외관상의 위상차지연으로 부터 진짜 위상차를 구하고 그 진짜 위상차△θ를 산출한다.
회전수 조건설정기(37)는 농도계의 전원을 투입했을 때의 회전수 n의 설정을 하기위한 것이며, 회전수 동작 모드의 선택(모드1은 전원OFF직전의 회전수, 모드2는 회전 수0)과 올바른 회전수 n를 수동 설정을 할 수 있다. 신호 변환회로(38)는 제3도에 도시하는 검량선데이터가 설 치되어 있고 위상차보정회로(36)로 부터 입력하는 위상차△θ에 대응하는 농도치를 검량선데이터 를 토대로 구하여 그 농도치에 대응한 전류신호로 변환하여 출력한다.
다음에 이상과 같이 구성된 본 실시예에 관한 마이크로파를 사용하는 농도측정동작에 대해 설명한다.
먼저 농도검출용관(20)내에 농도 제로의 기준유체(예를 들면 수도물)을 도입하여 기준 위상지연 θ1을 측정한다. 여기서 위상 지연이란 위상차측정회로(35)에서의 마이크로파 송신파에 대한 마이크로파 수신파의 위상지연을 의미한다.
이 기준 위상지연 θ1의 측정시에 칸막이변(23, 24)를 닫은 후, 배수밸브(27)을 열어서 관(20)내의 오니등 측정 유체를 배출하고, 이런 후 급수밸브(26)을 열어 수도물을 공급하여 관 (20)내의 더러움을 세정한 후, 배수밸브(27)을 막고 관(20)내에 수도물을 채운 상태로 한다. 이 와 같이하여 수도물을 채운 상태로 한 후 제 4도a에 도시한 바와 같이 마이크로파 발진기(33)로 부터 마이크로파 신호를 발생시키면 이 마이크로파는 파워스프릿터(34)를 통해 송신 안테나(31)로 부터 송신되어 관(20)내의 수도물을 전파하여 수신 안테나(32)에 의해 수신된다.
이 수신안테나(32)에 의한 마이크로파 수신파는 위상차 측정회로(35)에 보내진다. 이 위상차 측정회로(35)에는 파워스프릿터(34)로 부터 마이크로파 송신파의 일부가 보내져 와 있다.
위상차 측정회로(35)에서는 마이크로파 송신파와 마이크로파 수신파와의 비교에 의해 기준유체에 관한 기준 위상지연 θ1을 측정하고, 이 측정된 기준 위상지연 θ1을 위상차 보정회로(36)로 송출하여 기억시킨다. 또 위상차보정회로(36)에는 회전수 조건설정기(37)에서 회전수의 초기 값으로 0이 설정된다.
그 후 , 배수밸브(27)을 열어서 관(20)내의 수돗물을 배출한 후, 칸막이변(23, 24)를 열어서 측정물질을 함유하는 측정유체를 흘린다. 이 상태로 마이크로파 발진기(33)로 부터 마이크로파 신호를 발신한다. 이 마이크로파 신호는 앞서와 똑같이 파워스프릿터(34)를 거쳐 송신안테나(31 )와 위상차 측정회로(35)에 보내진다.
송신 안테나(31)에서 발신된 마이크로파가 제4도b에 도시된 바와 같이 농도검출용관(20)내의 피측정유체를 전파하여 수신안테나(32)에 도달하면, 수신안테나(32)가 피측정유체의 농도에 따라 위상지연을 가진 마이크로파신호를 출력한다. 위상차 측정회로(35)에서는 피측정유체의 농도에 따른 위상지연을 가진 마이크로파 신호만이 외관상의 위상지연 θ2'를 측정한다. 이와같이 측정물질을 함유하는 측정유체를 흘린 상태에서 시시각가으로 마이크로파를 송신하여 위상차 측정회로(35)로 외관상의 위상지연 θ2'를 측정하여 위상차보정회로(36)로 순차 송출한다.
여기서 위상차 보정회로(36)로의 처리 내용에 대해 제2도를 참조하려 상세히 설명한다. 위상차보정회로(36)는 미소(微小)시간 △t마다, 위상차측정회로(35)에서 외관상의 위상지연 θ2'를 넣어 하기와 같은 처리를 한다.
외관상의 위상지연 θ2'를 미분하여 θ2'의 증가/감소 방향을 구한다. 그리고 dθ2'/dt가 정(正)이면, 위상지연 θ2'가 증가하여 1회전되었는지 여부를 판단한다. 외관상의 위상지연 θ2'의 미분치가 정이고, 또 위상지연 θ2'가 0°를 통과하면 현실적으로 측정한 외관상의 위상지연 θ2'은 0° ≤ θ2' ≤ 360°의 사이에 들어간 것 같이 관측되나 실제로는 진짜 위상지연 θ2는 360° ≤ θ2≤ 720°의 사이에 들어간 것이므로 회전수를 0에서 1로 변경한다.
한편, dθ2'/dt가 부(負)면 외관상의 위치지연 θ2'가 감소하여 0°을 통과하는지 여부를 판단한다. 외관상의 위상지연 θ2'의 미분값이 부로, 또 위상지연 θ2'가 0°를 통과하는 경우에는 외관상의 위상지연 θ2'는 0° ≤ θ2' ≤ 360°의 사이에 들어간 것이 되므로, 회전수를 0에서 -1로 변경한다. 이와 같이 하여 변경된 회전수는 도시하지 않은 회전수 메모리에 기억되어 회전수의 변경이 있을 때마다 새로운 회전수로 갱신된다.
다음에 진짜 위상지연 θ2를 하기 식에 의해 계산된다.
θ2= θ2' + n × 360° ………(1)
구체적으로는 외관상의 위상지연 θ2'의 시간 미분값 dθ2'/dt가 정으로 진짜 위상지연 θ2가 360°를 넘어(1회전)360°-720°의 사이의 각도로 된 때는 θ2= θ2' + 360° 로 한다. 또 외관상의 위상지연 θ2'의 시간 미분값 dθ2'/dt가 정으로, 진짜 위상지연 θ2가 720°를 넘어(2회전) 720°- 980°의 사이의 각으로 되었을 때는 θ2= θ2' + 720° 로 한다.
이하 똑같이 하여 θ2'의 시간 미분값 dθ2'/dt가 정이고 θ2'가 360° 를 넘을때 마다 360° 를 가하여 진짜 위상지연 각도 θ2를 구해 간다.
또 역으로 외관상의 위상지연 θ2'의 시간 미분값 dθ2'/dt가 부로, 진짜 위상지연 θ2가 0°보다도 작게 되어(-1회전) 0∼360°사이의 각으로된 때에는 θ2= θ2' - 360°로 한다. 이하 이와같이 하여 θ2'의 시간 미분값 dθ2'/dt가 부며, θ2'가 0°를 하회할 때마다 -360°씩 가하여 진짜 위상지연각 θ2을 구해간다.
다음에 상술한 기준유체의 측정시에 기억한 기준위상지연 θ1과, (1)식에서 구한 진짜 위상지연 θ2와의 차△θ를 아래식에 의해 계산 한다.
위상차△θ = θ2- θ1‥‥‥‥‥ (2)
이하에 이와 같이 하여 상기 조건이 성립할 때 회전수 n를 변경하고, 진짜 위상지연 θ2을 구함과 동시에 위상차 △θ를 구한다.
신호변환회로(37)에서는 위상차보정회로(36)로부터 위상차 △θ를 받으면, 농도와 위상차와의 관계를 표시하는 검량선데이터에 따라 농도를 구함과 동시에 그 농도에 대응하는 신호로 변환하여 출력한다. 예를 들면, 농도측정범위가 0-10%면 이에 대응하는 전류신호 4-20mA가 출력된다.
또 이 농도계의 전원을 한번 OFF(정전을 포함)한 후, 다시 통전한 때에는 회전조건설정기(37)에 설정되어 있는 모드에 의해 소정의 회전수를 초기값으로 사용한다. 회전수조건 설정기(37)로 모드1이 선택되어 있으면 전원OFF이전의 회전수 n가 설정되고 모드2가 선택되어 있으면 회전수 0이 설정된다.
다른 농도측정방법(건조증량법 등에 의한 오프라인 측정)에 의한 측정결과나 이 농도계가 설치되어 있는 프랜트의 운정상황에서 판단하여 진짜 위상지연각 θ2에 대응한 회전수 n를 수동으로 설정할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예의 농도계에 있어서는 진짜 위상지연 θ2가 속하는 회전수를 항상 파악하여 외관상의 위상지연 θ2'에 회전수 n × 360°의 승산치를 가산하여 진짜 위상지연 θ2을 계산하고 있으므로 진짜 위상지연 θ2이 360° 이상 또는 0°미만이 되어도 정확한 진짜 위상지연 θ2을 얻을 수가 있다. 따라서 진짜 위상지연 θ2이 몇회전이라도 하는 고농도피측정유체의 농도를 측정할 수 있고, 대구경의 관에 의한 농도 측정도 가능하다.
또 -180° 에서 +180° 의 사이에서 외관상의 위상지연 θ2'가 1회전 되는가를 판단하도록 구성해도 좋다. -180° 를 기준점으로 하여 외관상의 위상지연 θ2'의 미분값의 극성을 외관상의 위상지연 θ2'가 -180° 를 통과했는지 여부에 의하여 외관상의 위상지연 θ2'의 회전을 판단한다. 예를들면 dθ2'/dt 로 또 외관상의 위상지연 θ2'가 -180° 를 통과한 회전수 n을 n=n-1로 변경한다 또, dθ2'/dt가 정이며, 또 외관상의 위상지연 θ2'가 -180° 를 통과하면 회전수 n을 n=n+1로 변경시킨다.
상술한 제1실시예에서는 외관상의 위상지연 θ2'가 0°에서 359°로 변화한 것 및 외관상의 위상지연 θ2'가 360°에서 1°로 변화한 것을 검출함으로서 회전수n를 변경시키고 있으나 -180°와 180°를 값으로하여 회전수를 판정하도록 구성할 수가 있다. 예를 들면, dθ2'/dt가 로 외관상의 위상지연 θ2'가 -180°에서 -180°로 변화하면 회전수 n=n-1로 변경하여 dθ2'/dt가 정이며 외관상의 위상지연 θ-2'가 +180°에서 +180°로 변화하면 회전수 n를 n=n+1로 변경 시킨다.
여기서 상술한 제1실시예에서는 위상차보정회로(36)의 기능을 소프트웨어에 의해 실현하고 있으나 하드웨어 회로로 실현할 수도 있다.
제5도는 위상차보정회로(36)의 기능을 하드웨어로 구성한 회로 장치를 도시한 도면이다. 이 회로 장치는 위상차측정회로(35)에서의 외관상의 위상지연 θ2'가 미분회로(41) 제1의 비교기(42) 및 제2의 비교기(43)에 입력 된다. 미분회로(41)로부터 위상지연 θ2'의 시간 미분치의 극성(正負)를 나타내는 신호가 제1, 제2의 AND회로(44, 45)에 입력된다.
또 제1의 비교기(42)에는 외관상의 위상지연 θ2'가 360° 를 넘은 것을 검출하기 위한 임계값으로 360°가 설정되어 있다. 제2의 비교기(43)에는 외관상의 위상지연 θ2'가 0°이하로 된 것을 검출하기 위한 임계값으로서 0°가 설정되어 있다. 제1의 비교기(42)는 외관상의 위상지연 θ2'이 360°에서 변화 했을때 회전수 증가신호를 제1의 AND회로44로 출력한다. 제2의 비교기43은 외관상의 위상지연 θ2'이 0°에서 변화 했을 때 회전수 감소신호를 제2의 AND회로(45)로 출력한다. 제1의AND회로(44)는 위상지연 θ2'의 시간 미분값이 정이며, 또 회전수 증가신호가 입력되었을때에 조건이 성립하여 업(up)신호를 업다운카운터(46)의 업단자에 출력한다. 제2의 AND회로(45)는 위상지연 θ2'의 시간 미분값이 부며, 또 회전수 감소신호가 입력 되었을 때에 조건이 성립하여 다운신호를 업다운카운터(46)의 다운단자에 출력한다. 업다운카운터(46)은 제로조절시에 카운트치를 n=0으로 세트함으로써 카운트 출력을 회전수 n과 일치시킨다. 업다운카운더(46)의 업단자에 업신호가 입력하는때 마다 카운트치를 1증가하여 다운신호가 다운단자에 입력할 때마다 카운트치를 1감소시킨다. 업다운카운터(46)의 출력단자에 진짜값 연산회로(48)가 접속되어 있다.
진짜값 연산회로(48)는 상기(1)식의 계산을 실행하여 진짜 위상지연 θ2을 산출한다. 진짜값 연산회로(48)의 출력을 감산회로(49)에 입력시켜 상기(2)식의 계산을 하여 위상차 △θ를 계산한다.
다음에 본 발명의 제2실시예에 대해 설명하다.
본 실시예는 앞서 설명한 제1실시예에 있어서의 위상차보정회로 및 회전수 조건설정기의 기능을 변경한예이다. 위상차보정회로 및 회전수 조건설정기를 제외한 각 구성요소는 제1실시예에 대응하는 구성요소와 같다.
본 실시예에 있어서의 위상차 보정회로(36') (제1실시예의 위상차 보정회로(36)과 구별하기 위해 본 실시예의 위상차 보정회로를 부호 36'로 표시)는 제6도에 도시하는 후로차트에 따라 진짜 위상지연 θ2를 계산한다. 또 본 실시예에 있어서의 회전수 조건설정기(37') (제1실시예의 회전수 조건설정기(37)와 구별하기 위하여 본 실시예의 회전수 조건 설정기를 부호 37'로 표시)는 전원 재투입시의 회전수 n를 제8도에 나타낸 후로차트에 따라 결정한다.
여기서 위상차 보정회로(38')에 있어서의 진짜 위상차지연 θ2의 산출원리에 대해 설명한다.
외관상의 위상지연 θ2'가 얻어지는 각도범위는 제7도에 나타낸바와 같이 0°-360°이다. 이 0°-360°의 각도범위에서 0°에서 360°측으로의 소정범위를 하범위로 한다. 도 0°-360°의 각도범위에서 360°에서 0°측으로의 소정범위를 상범위로 한다. 본 실시예에서는 상범위로서 240°-360°의 범위를 설정가능하게 되고, 표준적으로는 260°-360°의 범위를 상범위로 설정한다. 또 하범위로서 0°-120°의 범위를 설정가능하게 되고, 표준적으로는 0°-100°의 범위를 하범위로 하여 설정하고 있다.
그리고 외관상의 위상지연 θ2'의 측정을 연속적이 아니라 어떤 단시간(본 실시예에서는 5초간격)의 주기로 한다. 어떤 시점에서의 외관상의 위상지연 θ2'가 상범위에 존재하고, 다음의 시점에서 외관상의 위상차 θ2'가 하범위에 존재하고 있으면 회전수 n를 n=n+1로 변경한다. 또 어떤 시점에서의 외관상의 위상지연 θ2'가 하범위에 존재하고 다음의 시점에서의 외관상의 위상지연 θ2'가 상범위에 존재하고 있으면 회전수 n를 n=n-1로 변경한다. 이런 회전수 n를 상기(1)식에 대입하여 진짜 위상지연 θ2'을 계산한다.
이와 같은 조건에 따라 회전수 n를 변경하는 것은 위상지연 측정주기로서 설정한 단시간(예를들어 5초간)에서는 외관상의 위상지연 θ2'가 같은 회전수 n의 범위(예를 들면, 회전수 n=0이면 진짜 위상지연 θ2가 0°-360°의범위)에 있어서, 상 범위에서 하범위로, 또는 하범위에서 상범위로 크게 변화하는 현상(농도변화, 온도변화등)이 실제로는 일어나지 않는 것을 전제로 하고 있다. 즉 예를 들면 5초간의 사이에 외관상의 위상지연 θ2'가 상범위에서 하범위로 또는 하범위에서 상범위로 변화하는 것은 회전수 n가 변화한 것으로 판정할 수 있다.
한편, 회전수 조건설정기(37')는 상기한 상범위, 하범위 및 임의의 회전수 초기값 n가 매뉴얼 설정되고, 또 고농도 임계값 Xmax와 마이너스농도 임계값Xmin이 메뉴얼 설정된다. 고농도 임계값 Xmax이란 측정대상의 농도값으로 예상하여 얻어지는 최대치 또는 측정대상에서는 얻지 못하는 높은 값이다. 마이너스 농도임계값 Xmin이란 기준 위상차 θ1를 제로점으로한 경우의 제로점이 마이너스측에 드리프트하더라도 일어나지 않는 낮은 값이다.
이상과 같이 구성된 본 실시예에서는 전술한 제1실시예와 같이하여 수돗물로되는 기준유체에 마이크로파를 송신하여, 마이크로파 수신파의 위상지연 θ1을 측정한 위상차 보정회로(36')에 기억한다. 또 위상차 보정회로(36')는 회전수 조건설정기(37')로부터 회전수판정을 위한 상범위, 하범위 및 회전수의 초기 값 n를 읽는다.
다음에 측정물질을 함유하는 측정유체에 마이크로파를 송신하고, 단시간의 주기(예를 들면 5초마다)로 외관상의 위상지연 θ2'을 측정한다. 외관상의 위상지연 θ2'를 측정할 때마다 제6도에 도시하는 후로차트에 따라 처리를 실행하여 진짜 위상지연 θ2를 계산하여 위상차 △θ를 계산한다.
즉 외관상의 위상지연 θ2'를 위상차 측정회로 35로부터 취입하여 θ2'가 상범위내 존재하는가의 여부를 판단한다. 취입된 θ2'가 상범위내에 존재하고 있으면 예를 들어 5초후의 θ2'가 하범위에 들어가는가 여부를 판단한다. 5초후의 θ2'가 하범위 들어가면 외관상의 위상지연 θ2'가 제7도에 도시하는 A와 같이 5초간의 사이에 상범위로부터 하범위로 변화하고 있기 때문에 회전수 n를 n=n+1로 변경한다.
또 위상 측정회로(35)에서 취입한 θ2'가 상범위에 속하고 있지 않는 경우는 당해 θ2'가 하범위에 존재하는가의 여부를 판단한다. 취입된 θ2'가 하범위에 존재하고 있으면, 5초후의 θ2'가 상범위에 들어가는가 여부를 판단한다. 5초후에 θ2'가 상범위에 들어가면 제7도에 도시하는 B와 같이 5초간의 사이에 하범위로부터 상범위로 변화하고 있기 때문에 회전수 n를 n=n-1로 변경한다.
또 기타의 경우는 회전수 n의 변경은 하지 않는다.
이상과 같이하여 회전수 n가 결정되면 상기(1)식에 의해 진짜 위상지연 θ2를 계산하고 다시 상기(2)식에 의해 위상차△θ를 계산한다.
회전수 조건설정기(37')에서는 위상차 보정회로(36')로 결정된 최신의 회전수 n를 항상 취입하여 도시하지 않은 불휘발성메모리에 기억한다. 회전수 조건설정기(37')는 이 농도계의 전원이 정전 또는 인위적으로 OFF된 뒤에도 전원이 OFF되기 직전의 회전수 n를 유지한다.
농도계의 전원이 재 투입되면 회전수 조건설정기(37')로 제8도에 도시하는 처리가 실행되어 올바른 회전수 n가 구해진다.
즉 농도계의 전원이 재 투입되면 위상차 보정회로(36') 및 신호변환회로38로서 전원이 OFF되기 직전의 회전수 n(상기 불휘발성 메모리의 홀드값)을 사용하여 농도연산이 행해진다.
한편 회전수 조건설정기(37')에서는 농도계의 전원이 재 투입된 것이 검출되면 전원 OFF직전의 회전수 n를 사용하여 계산된 농도연산값 X를 취입한다.
다음, 전원 오프 직전의 회전수 n가 n ≥ 1의 조건을 만족시키는가를 판단한다. 상기 농도연산에 사용한 회전수 n가 n≥1이면, 다시 농도연산값 X와 농도임계값 Xmax 와를 비교한다. X≥Xmax이면 회전수 n을 n=n-1로 변경한다. XXmax이면 회전수 n의 변경은 하지 않는다.
또 전원 오프 직전의 회전수 n가 n≥1이 아니면 n0의 조건이 성립하는가의 여부를 판단한다. n0이면, 농도연산값 X와 고농도 임계값 Xmax과 비교한다 X≤Xmin이면 회전수 n를 n=n+1로 변경한다. XXmin이면, 회전수 n의 변경은 하지 않는다. 또 n=0의 경우도 회전수 n의 변경은 하지 않는다.
또 회전수 n의 값이 변화하는 것을 분명히 할 때(예를 들어 전원 오프전과 전원 재 투입시의 농도가 크게 변화하고 있을 때 등)에는 회전수 조건설정기(37')에 의해 수동으로 임의의 회전수 n를 설정한다.
이상과 같이하여 결정된 회전수 n가 위상차 보정회로(36')에 입력된다. 위상차 보정회로(36')에서는 그 이후의 처리는 회전수 조건설정기(37')로부터 상기 재 설정된 회전수 n를 기준으로 변경시킨다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 0°-360°의 범위에 하범위와 상범위를 설정하고, 외관상의 위상지연 θ2'이 현재 속하는 범위와 앞서 속한 범위를 비교하여 회전수가 변화한 것을 판정하도록 한 것이므로 외관상의 위상지연 θ2'의 회전수를 정확히 파악할 수 있어서 정확한 위상차 △θ를 계산할 수 있다. 따라서 위상지연이 360°를 넘어서 1회전 이상이 되더라도 고농도 측정유체의농도를 정확히 측정할 수 있고, 또 대구경의 농도 검출용관에서도 정확히 농도를 측정할 수가 있다.
또 본 실시예에 의하면 회전수 조건설정기37'에 고농도 임계값 Xmax와 마이너스농도 임계값 Xmin를 설정해두고 농도계의 전원 재 투입시에 전원 오프 직전의 회전수 n로 계산한 농도 연산값 X와 고농도 임계값 Xmax또는 마이너스 농도임계값 Xmin를 비교하여 현재의 측정유체의 농도등에 따라 최적의 회전수를 결정하도록 한것이므로 농도계의 전원 재투입 후라도 정확한 회전수를 우지할 수가 있다.
또 상술한 제2실시예에서는 0°-360°의 범위로 하범위 및 상범위를 설정하고 있으나, -180° - +180° 의 범위로 하범위 및 상범위를 설정하여 회전수 n를 판정하도록 해도 좋다, 위상지연을 -180° - +180°의 범위로 측정하는 경우 -180° ~ +180° 의 각도범위에서 -180°에서 +180°측으로의 소정범위를 하범위로 한다. 또 -180° 은 +180°의 각도범위에서 +180°에서 -180°측으로의 소정범위를 상범위로 한다.
여기서 상기한 제2실시예에서는 위상차 보정회로(36')의 기능을 소프트웨어로 실현하고 있으나 하드웨어 회로로 실현할 수도 있다.
제9도는 제2실시예에 있어서의 위상차 보정회로(36')의 기능을 하드웨어회로로 실현한 회로장치의 구성을 나타낸 도면이다. 또 제5도에 나타낸 회로장치와 동일 부분을 동일 부호를 부여하고 있다.
이 회로장치는 위상차 측정회로(35)로 부터의 외관상의 위상지연 θ2'가 상범위 판정부(51) 및 하범위판정부(52)에 입력된다. 상범위판정부(51)는 상기한 상범위(예를 들어 260°-360°)가 설정되고 있고, 외관상의 위상지연 θ2'이 상범위내에 들어가 있으면 상범위 검출신호를 출력한다.
하범위판정부(52)는 상기한 하범위(예를 들어 0°-120°)가 설정되어 있고, 외관상의 위상지연 θ2'가 하범위 내에 들어가 있으면 하범위검출신호를 출력한다. 상범위 검출신호 및 하범위 검출신호는 데코더(53)에 입력된다. 이 데코더(53)는 상범위 검출신호를 데이터 D1, 하범위 검출신호를 데이터 D2, 상범위 검출신호 및 하범위 검출신호 이외의 입력은 데이터 D3로 각각 변환하여 FIFO메모리(54)에 입력한다. FIFO메모리(54)는 연속하는 2개의 데이터를 기억하여 데코더(53)로부터 입력이 있으면 그 입력데이터를 기억함과 동시에 1회 전의 데이터를 출력한다. 제1의 AND회로(55)는 상범위 검출신호와 데이터D2와의 AND조건이 성립하는 경우에 다운카운트 AND회로(56)는 하범위 검출신호와 데이터Dl과의 AND조건이 성립된 경우에 업카운트신호를 출력한다. 업다운카운터(46)에서 감산기(49)까지의 구성은 제5도에 도시하는 회로장치와 동일하다.
또, 본 발명을 농도계에 적용한 상기 각 실시예에서는 현탁물질이 흐르고 있는 상태에서 측정 했으나 정지 상태에서 농도를 측정해도 좋다. 또 기준유체로서 수도물을 사용했으나 어떤 기지 농도의 물질을 함유하는것을 사용해도 좋다. 또 농도 검출용관(20)은 상류측배관(21)과 하류측배관(22)에 끼우도록 배치 했으나 예를 들어 피측정유체의 유통배관에 유체 취입용용기를 설치 혹은 바이패스관을 설치했을 때, 이들 용기나 바이패스관에 상기한 기술을 적용하는것이며, 이것도 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
이상의 설명에서는 본 발명을 농도계에 적용한 예를 설명했으나 본 발명은 광파나 전파등 전자파, 또는 초음파등의 신호파를 사용하여 2점간의 거리를 측정하는 광파거리계, 전파거리계 또는 초음파 거리계에 적용할 수가 있다.
다음에 본 발명의 제3의 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예는 본 발명을 광파거리계에 적용한 예이다.
제10도는 제3 실시예에 관한 광파거리계의 구성도이다.
본 실시예와 광파거리계는 소정의 발진주파수를 갖는 발진기(61)로 부터 출력된 발진신호를 분파기(62)를 거쳐 송신기(63)에 입력하여 송신기(63)로 부터 대상물(64)를 향해 송신파를 송파한다. 한편 송신파가 입사된 대상물(64)로부터의 반사파를 수신기(65)로 수신하여 전기적인 수신신호로 변환한다. 수신기(65)의 출력단자에는 위상차측정회로(66)가 접속되어 있다. 위상차측정회로(66)는 수신기(65)에서 수신신호가 입력하여 분파기(62)로 부터 송신파와 동일 위상의 송신신호가 입력하여 송신신호에 대한 수신신호의 위상지연을 검출한다.
위상차측정회로(66)의 출력단자에 접속된 위상차 보정회로(67)는 상술한 제2도 또는 제6도와 같은 처리를 실행하여 위상차△θ를 계산하여 거리연산회로(68)에 출력한다. 거리연산회로(68)는 제13도에 도시하는 검량선데이터가 기억되어 있어서 위상차보정회로(67)로 부터의 위상차△θ에 따라 이동거리 x를 구하고 그 거리 x와 측정점에서 대상물까지의 이동전의 거리b를 가산한 거리 X를 출력한다. 신호변환회로(69)는 거리 X에 대응하여 전류신호를 거리측정신호로서 출력한다.
다음에 본 실시예에 있어서의 거리측정 동작에 대해 설명한다.
먼저, 제11도에 나타낸 기준점B에 대상물(64)를 배치하고, 그 대상물(64)에 대해 송신파를 송파함과 동시에 그 반사파를 수신한다. 송신파에 대한 반사파의 위상은 제12도에 도시한 바와 같이 A, B사이의 거리b에 따라 각도θ1만큼 시프트한다. 이 기준위치B에 있어서의 송신파와 수신 파와의 위상차인 기준위상차θ1를 위상차 측정 회로(66)로 측정하고, 위상차보정회로(67)에 입력한다.
다음에 B점으로 부터 대상물(64)까지의 거리를 소정거리씩 변화시켜 각 거리에서의 송신파와 수신파와의 위상차θ2'를 위상차 측정회로로 측정한다. 제12도에 도시하는 바와 같이 C점 으로 이동한 대상물(64)로 부터의 반사파는 기준위치B에 있는 대상물(64)로 부터의 탄사파에 비해 △θ =θ2- θ1의 위상차가 생긴다. 각 C점에서의 위상차 θ2'를 위상차 보정회로(68)에 입력한다. 위상차 보정회로(68)는 기준위치B에 있어서의 기준 위상차 θ1의 회전수 n를 n=0로하여 위상차 측정회로(66)로 부터 입력하는 각 거리에서의 위상차를 외관상의 위상차 θ2'로하여 진짜 위상차를 계산한다. 그리고 진짜 위상차 θ2와 기준단위상차 θ1과의 차를 계산하여 거리연산회로(68)로 입력한다.
거리연산회로(68)에서는 기준위치B로 부터의 거리 x와 각 거리에서의 위상차 △θ(=θ2- θ1)와의 관계를 구하여 제13도에 도시하는 이동거리 x에 관한 검량선 x=a△θ를 정하여 기억한다.
이상의 준비를 하고 A점으로 부터의 거리가 시시각각으로 변화하는 대상물(64)까지의 거리를 측정하는 통상의 동작으로 들어 간다.
거리 측정동작에 있어서는 이동후의 위치C로 부터의 반사파의 송신파에 대한 위상차는 위상차 측정회로(66)로 외관상의 위상차 θ2'로서 측정한다. 위상차 보정회로(66)에서는 위상차 측정회로(66)로부터 입력하는 외관상의 위상차 측정회로(66)로부터 입력하는 외관상의 위상차 θ2'로부터 전술한 제2도 또는 제6도에 따른 처리에 의해 진짜 위상차 θ2를 구함과 동시에 위상차 △θ를 계산한다.
위상차 보상회로(66)로부터 위상차△θ가 입력한 거리연산회로(68)에서는 x=a△θ의 연상에 의해 기준위치B로부터의 거리 x를 구한다. 또한 x에 A점에서 B점까지의 거리 b를 가산하여 A점에서 대상물(64)까지의 거리 X를 계산한다.
이와 같이 하여 계산된 거리 X가 신호변환회로(69)에서 전류신호로 변환시킨다. 이와 같은 본 실시예에 의하면 이동되는 대상물(64)에 송신파를 입사하여 이 송신파와 그 반사파와의 위상차에 의해 대상물(64)까지의 거리를 측정하는 경우에 송신파와 반사파와의 위상차가 360°이상 벗어나더라도 정확히 거리 X를 측정할 수가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 농도계 또는 거리계에 적용한 실시예에 대해 설명했으나 위상차를 이용하여 물리량 또는 화학량을 측정하는 다른 종류의 장치에 적용할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수신신호를 취득하는 신호파 검출부와, 상기 신호파의 송신파와 상기 제1수신신호와의 위상차가 되는 기준위상차 θ1및 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 위상검출부와, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 현실에 위상차가 되는 진짜 위상차 θ2를 구하는 위상차보정수단과, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 증가감소 방향을 연속적으로 검출하는 경향 검출수단과, 상기 경향검출수단에 의해 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 증가하면서 상기 기준점을 통과함을 검출하면 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 수단과, 상기 경향검출수단에 의해 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 감소하면서 상기 기준점을 통과함을 검출하면 상기 회전수n을 n=n-1로 변경하는 수단과, 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 피측정물의 상태측정정보를 출력하는 측정정보 출력수단을 구비하고, 전원이 재투입된 직후에 있어서의 상기 진짜 위상차 θ2의 계산에 상기 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수 n을 사용하는 제1의 모드와 회전수 n=0을 사용하는 제2의 모드중의 어느모드를 선택하기 위한 선택수단과, 상기 위상차 보정수단에 대하여 임의의 회전수 n을 수동설정하기 위한 수동설정부를 구비한 것을특징으로 하는 위상차측정장치.
  2. 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수순신신호를 취득하는 신호파 검출부와, 상기 신호파의 송신파와 상기 제1수신신호와의 위상차가 되는 기준위상차 θ1및 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 위상검출부와, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 현실의 위상차가 되는 진짜 위상차 θ2를 구하는 위상차보정수단과, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 증가감소 방향을 연속적으로 검출하는 경향 검출수단과, 상기 경향검출수단에 의해 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 증가하면서 상기 기준점을 통과함을 검출하면 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 수단과, 상기 경향검출수단에 의해 검출된 외관상의 위상차 θ2'가 감소하면서 상기 기준점을 통과함을 검출하면 상기 회전수n을 n=n-1로 변경하는 수단과, 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 피측정물의 상태측정정보를 출력하는 측정정보 출력수단을 구비하고, 상기 신호파 검출부는 농도측정을 하여야 할 물질이 실질적으로 함유되어 있지 않는 상기 기준상태의 피측정물로서의 측정유체에 대하여 상기 신호파로서의 마이크로파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고, 농도측정을 하여야 할 물질이 함유된 상기 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물로서의 측정유체에 상기 신호파로서의 마이크로파를 송수파하여 제2수신신호를 취득하고, 상기 측정정보 출력수단은 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 측정유체에 함유된 농도측정을 하여야할 물질의 농도측정치를 상기 상태 측정정보로서 출력하는 마이크로파를 사용하는 농도계에 적용하되, 상기농도계의 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수 n이 n≥1의 조건을 만족하느냐의 여부를 판단하는 제1의 비교수단과, 상기 농도계에 전원을 재투입한 후에 상기 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수 n 또는 그후에 변경된 회전수 n을 사용하여 구해진 농도 연산치 X와 미리 설정된 고농도임계치 Xmax를 비교하는 제2의 비교수단과, 상기 제1의 비교수단의 판단결과가 n≥1이며, 또한 상기 제2의 비교수단의 비교결과가 X≥Xmax일때 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경하는 수단과, 상기 농도계의 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수 n이 n0의 조건을 만족하느냐의 여부를 판단하는 제3의 비교수단과, 제로점이 마이너스 측에 드리프트하여도 일어날 수 없는 마이너스 농도 임계치 XmIn와 상기 농도연산치 X를 비교하는 제4의 비교수단과, 상기 제3의 비교수단의 비교결과가 n0이며, 또한 상기 제4의 비교수단의 비교결과가 X ≤ Xmin일 때 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상차 측정장치.
  3. 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고, 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수신신호를 취득하는 신호파 검출부와, 상기 신호파의 송신파와 상기 제1수신신호와의 위상차가 되는 기준위상차 θ1및 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 위상 검출부와, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 현실의 위상차가 되는 상기 진짜 위상차 θ2를 구하는 위상차보정수단과, 상기 외관상의 위상차 θ2'를 연속적이 아니고 소정의 시간간격으로 취입하는 수단과, 상기 기준점으로 부터 1회전의 범위에 상당한 각도 범위에서 최대 각도로 부터 최소 각도에 걸쳐서의 상기 최대 각도를 포함한 소정범위에 대응하여 상범위가 설정되고, 상기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어 있는가의 여부를 판단하는 상범위 판정수단과, 상기 각도 범위에서 상기 최소 각도로 부터 상기 최대 각도에 걸쳐서 상기 최소 각도를 포함한 소정범위에 대응하여 하범위가 설정되고, 상기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있는가의 여부를 판단하는 하범위 판정수단과, 상기 상범위 판정수단에 의해 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어 있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위판정 수단에 의해 상기 하범위내에 들어 있다고 판단되면 상기 회전수n을 n=n+1로 변경하는 수단과, 상기 하범위 판정수단에 의해 상기 외관상에 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있다고 판단되고, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위 판정 수단에 의해 상기 상범위내에 들어 있다고 판단되면 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경하는 수단과, 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준 위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 피측정물의 상태 측정정보를 출력하는 측정정보출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상차측정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기준점이 0° 이며, 상기 각도 범위가 0° ∼ 360° 인 것을 특징으로 하는 위상차 측정장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 신호파검출부는 농도측정하여야할 물질이 실질적으로 함유되어 있지 않는 상기 기준상태의 피측정물로서의 측정유체에 대하여 상기 신호파로서의 마이크로파를 송수파하여 제1수신신호를 취득하고, 농도측정을 하여야 할 물질이 포함된 상기 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물로서의 측정유체에 상기 신호파로서의 마이크로파를 송수파하여 제 2수신신호를 취득하고, 상기 측정정보 출력수단은 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 측정유체에 함유된 농도측정하여야 할 물질의 농도측정치를 상기 상태측정정보로서 출력하는 마이크로파를 사용하는 농도계에 적용함을 특징으로 하는 위상차 측정장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 농도계의 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수n이 n≥1의 조건을 만족하느냐의 여부를 파단하는 제1의 비교수단과, 상기 농도계에 전원을 재투입한 후에 상기 전원이 오프되기 직전의 상기 회전수 n 또는 그후에 변경된 회전수 n을 사용하여 구해진 농도 연 산치 X와 미리 설정된 고농도 임계치 Xmax를 비교하는 제2의 비교수단과, 상기 제1의 비교수단의 판단 결과가 n≥이며, 또한 제2의 비교수단의 비교결과가 n≥Xmax일때 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경하는 수단과, 상기 농도계의 전원이 오프되기 직전의 상기회전수 n이 n0인 조건을 만족하느냐의 여분를 판단하는 제3의 비교수단과, 제로점이 마이너스측에 드리프트하여도 일어날 수 없는 마이너스농도 임계치 Xmin과 상기 농도 연산치 X를 비교하는 제4의 비교수단과, 상기 제3의 비교수단의 비교결과가 n0이며, 또한 상기 제4의 비교수단의 비교결과가 X≤Xmin일때 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위상차 측정장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 신호파검출부는 기지의 거리에 배치된 상기 기준상태의 피측정물로서의 대상물에 대하여 상기 신호파로서 전자파 또는 초음파 중의 어느한쪽을 송수파하여 제 1수신신호를 취득하고, 이동상태의 상기 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물로서의 대상물에 상기 신호파로서 의 전자파 또는 초음파중의 어느 한쪽을 송수파하여 제2수신신호를 취득하고, 상기 측정정보출력수단은 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 기준위치로 부터 이동후의 상기 대상물까지의 거리를 상기 상태 측정 정보로서 출력하는 전 자파 또는 초음파를 사용하는 거리계에 적용함을 특징으로하는 위상차 측정 장치 .
  8. 기준상태에 있는 피측정물에 신호파를 송순파하여 제1수신신호를 취득하는 공정과 측정하여야 할 상태에 있는 피측정물에 신호파를 송수파하여 제2수신 신호를 취득한 공정과, 상기 신호파의 송신파와 상기 제1수신신호와의 위상차가 되는 기준위상차 θ1을 구하는 공정과, 상기 송신파와 상기 제2수신신호와의 외관상의 위상차 θ2'를 구하는 공정과, 상기 외관상의 위상차 θ2'의 변동범위내의 하나의 각도치인 기준점을 상기 외관상의 위상차 θ2'가 통과한 회수를 나타내는 회전수 n과 각도 360°와의 승산치에 상기 외관상의 위상차 θ2'를 가산하여 진짜 위상차 θ2를 구하는 공정과,
    상기 외관상의 위상차 θ2'를 연속적이 아니고 소정의 시간간격으로 취입하는 공정과, 상기 기준점으로 부터 1회전의 범위에 상당한 각도 범위에서 최대 각도로 부터 최소 각도에 걸쳐서의 상기 최대 각도를 포함한 소정범위에 대응하여 설정된 상범위내에 상기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 들어있는 가의 여부를 판단하는 공정과, 상기 각도범위에서 상기 최소 각도로 부터 상기 최대 각도에 걸쳐서의 상기 최소 각도를 포함한 소정범위에 대응하여 설정된 하범위내에 상기 취입한 외관상의 위상차 θ2'가 들어 있는가의 여부를 판단하는 공정과, 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어 있으며, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있는것을 조건으로 하여 상기 회전수 n을 n=n+1로 변경하는 공정과, 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 하범위내에 들어 있으며, 또한 다음에 취입한 상기 외관상의 위상차 θ2'가 상기 상범위내에 들어있는 것을 조건으로 하여 상기 회전수 n을 n=n-1로 변경 하는 공정과, 상기 진짜 위상차 θ2와 상기 기준위상차 θ1과의 각도차 △θ에 대응하여 상기 피측정물의 상태 측정정보를 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 위상차 측정방법 .
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