JPH0650773A - 記憶再生を利用した最適レンジ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力の大きさが不明な、各測定点における測
定信号を、共通目盛で一画面に表示して、見易くする。 【構成】 実際に測定する時には、各測定点における測
定信号は、入力端子１に入力される。この入力は、アナ
ログスイッチＳ１〜Ｓ７の切替えにより、レンジ感度の
異なる増幅器Ａ１〜Ａ７を介して、出力される。出力中
で、オーバーフローしない最大レンジ感度のものが、Ｃ
ＰＵ３で選別される。選別された測定値はメモリー４に
記憶される。測定結果の必要な時には、全測定点におけ
るこのような多数の測定値を、同一のレンジ感度で再生
し、記録計６に表示して利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一連の測定で得られる
測定データを記憶した後、測定終了後に、それを最適な
レンジ感度で再生して、これを測定値として表示するよ
うにした記憶再生を利用した最適レンジ測定万法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多点箇所での測定、或は一箇所
でも所定時間経過毎に多数回測定を行なうような一連の
測定において、入力信号レベルの大きさが予測し難いよ
うな場合、使用する測定器が感度の異なる多レンジ機能
を持っていれば、測定を行なう際はどうしても安全性を
考えて、最初は低め感度の測定レンジに設定しておき、
測定結果を見て順次手動で測定レンジを切替えていた。

【０００３】例えば、引張試験機（第２図参照）におけ
る引張荷重を入力信号とするような場合には、試料に引
張荷重を与えるために、引張試験機の移動クロスヘッド
を一定距離だけ上昇させて引張っても、試料に発生する
反力、つまり引張荷重はその材質により大きく異なり予
測できないから、フルスケールをオーバーしない最適測
定レンジと思われるものを手動で探して測定し、入力信
号が時間的に変化するものでは、この測定出力を記録計
等に入力してチャート紙上或はブラウン管上に波形を描
かせていた。

【０００４】所が、上記のような引張試験機で試験を行
なうには、移動クロスヘッドを試料が破断するまで上昇
させて、一定距離間隔毎の各ステップにおける引張荷重
を測定する必要があるが、引張荷重（入力信号）は各ス
テップで変動するから（一般的には段々大きくなるか
ら）、測定レンジの切替は一連の測定が終了する直前ま
で行なわれることがある。したがって、その切替操作が
煩雑なばかりでなく、記録計に出力してチャート紙上に
波形を描かせると、測定レンジの切替えによってスケー
ルが違っているから、波形に段落ができ、感覚的にも見
ずらく、理解し難いものであった。

【０００５】このため、入力信号の最高値が、現在測定
に使われている測定レンジのフルスケールに対し、ある
値以上、例えば９５％以上に達すると、自動的に次の
（感度の低い方の）測定レンジに移行するようにした、
オートレンジ測定方法も一部では利用されている。これ
は、入力信号を、単一増幅器の利得を利用して制御する
もので、入力信号の大きさがある値以上に達すると、電
子スイッチで利得（フイードバック素子）を自動的に切
替えて感度を下げるようにしたものである。このため、
小信号に対しては有効ではないが、大信号に対しては何
時もフルスケールをオーバーしないで測定できると云う
利点を備えていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のオート
レンジ測定方法を用いた場合、入力信号のレベルが段々
と上昇して行くものでは、入力レベルがフルスケールの
９５％になると、１段感度の低いレンジに自動的に切替
えられ、そこから再び上昇して行って、９５％に達する
と、また感度の低いレンジに移るから、チャート紙上の
波形も鋸歯状波となり、スケールも違うので感覚的にも
理解し難く、また逆に、入力信号のレベルが段々と小さ
くなって行くもの、或は小さいものでは、オート機能が
全く働かないから、フルスケールに占める入力信号レベ
ルの割合も小さくて測定結果が見ずらくなるほか、オー
ト機能を働かせる利得切替時には、増幅器の周波数特性
の影響で波形上にもノイズ（ヒゲ状波形）が出て、測定
結果の有効な利用を計り難い欠点があった。

【０００７】それ故、本発明は、実際の測定時には、各
測定点において、フルスケールに対しオーバーフローし
ない最高感度レベルで行なった測定データを記憶してお
き、測定動作終了後、この測定データを全体に共通した
最適感度レベルで再生して、これを記録計等の表示装置
に供給するようにした記憶再生を利用した最適レンジ測
定方法の提供を目的としたものである。

【０００８】また、本発明は、測定点の総数で記録計の
紙送り速度を制御して、チャート紙上の表示波形を見易
く表示するようにした記憶再生を利用した最適レンジ測
定方法の提供を目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一連の測定における各測
定点において、入力信号に対し、感度別に各測定レンジ
を個別に構成する複数の増幅器Ａ１〜Ａ７を自動的に順
次アナログスイッチＳ１〜Ｓ７で切替えて得られる各測
定レンジでの出力を、Ａ／Ｄコンバータ２でデジタル信
号とし、これをＣＰＵ３に入力して、フルスケールに対
しオーバーフローしない最高感度で測定した測定レンジ
での値を検出させ、この値をその測定レンジ符号と一緒
にＣＰＵ３からメモリー４に送って記憶させ、また、一
連の測定におけるピーク値もＣＰＵ３からメモリー４に
送って記憶させ、一連の測定動作終了後に、このメモリ
ー４に記憶された測定データを、前記ピーク値をオーバ
ーフローしないとＣＰＵ３が判断した最適なレンジ感度
に切替えて、このレンジ感度で測定データを変換して再
生し、Ｄ／Ａコンバータ５を介してアナログ信号に変換
した上、表示装置に入力するようにした。

【００１０】また、再生されたアナログ信号を表示装置
としての記録計６のメーター部に入力する場合、記録計
６の紙送り速度を、測定点の総数Ｍに基ずいてＣＰＵ３
が出す信号によりパルス発生器７で制御するようにし
て、全測定点の表示波形の幅ががチャート紙の一定の長
さ範囲内に収まるようにした。

【００１１】

【作用】各測定点において、入力信号は、アナログスイ
ッチＳ１〜Ｓ７の順次切替えにより、個別に感度設定が
なされた増幅器Ａ１〜Ａ７を通過するから、単一増幅器
の利得切替時に見られるような周波数特性の悪影響を受
けることもなく、Ａ／Ｄコンパータ２へ入力されてデジ
タル化され、これを入力とするＣＰＵ３は、この入力の
中からフルスケールをオーバーしない最大感度を有する
測定レンジでの測定値を検出して、その測定レンジ（符
号）と測定値とをメモリー４の特定場所に記憶させ、同
時に全測定値におけるピーク値も検出して、これをメモ
リー４の別途場所に記憶させる動作を、それぞれ全測定
点に亙って行なうから、実際の測定時には、測定者がど
の測定レンジを選択するかについて気を使う必要がなく
自動的に測定できる。

【００１２】また、再生時については、ＣＰＵ３は、メ
モリー４に記憶されている全測定値におけるピーク値か
ら、これをオーバーしない共通の測定レンジ感度を選ん
で、メモリー４に記憶されている測定データを、この共
通した測定レンジ感度に直して順次再生し、これをＤ／
Ａコンバータ５でアナログ化して表示装置に入力するか
ら、表示波形は、大信号に対しては測定レンジの上方位
置を占め、小信号に対しても全測定データがオーバーフ
ローしないと云う条件下では、最大感度レンジで再生し
たものが得られる。

【００１３】更に、再生時には、ＣＰＵ３が検知した各
測定点の総数Ｍにより、パルス発生器７の周波数を制御
して、表示装置が記録計６のようなものであれば、その
紙送り速度を決めるようにしてあるので、チャート面６
ａに表示される測定波形の幅を所定の範囲に収めること
ができ、非常に見易くなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。ここで、第１図は本発明によるブロック図、第
２図は一般的な引張試験機を説明するための概略説明図
である。

【００１５】第１図において、左方より、１は入力端
子、Ａ１〜Ａ７は、それぞれ図示の如く、感度がＡ１：
１００倍、Ａ２：５０倍、Ａ３：２５倍、Ａ４：１０
倍、Ａ５：５倍、Ａ６：２．５倍、Ａ７：１倍、と云う
ように、１００〜１（段階値）倍に設定された増幅器、
Ｓ１〜Ｓ７は電子的に高速で切替えられるアナログスイ
ッチ、２はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄコンバータ、３はマイクロコンピュータが内蔵され、
信号の各種演算処理を行なうＣＰＵ（中央演算処理装
置）、４はデジタル信号を記憶するメモリー、５はデジ
タル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ、
６は表示装置としての記録計、６ａは記録計６のチャー
ト面、７は記録計６の紙送り機構を駆動するパルス発生
器である。８は再生スイッチである。

【００１６】第２図において、１０は測定に供される試
料、１１、１２はチャックで、下側チャック１２は装置
の基台１３に固定され、上側チャック１１は荷重を測定
する力検出器としてのロードセル１４に連結されてい
る。また、ロードセル１４は移動クロスヘッド１５の中
央に固定されていて、基台１３に内蔵された図示しない
駆動モータにより、送りネジ１６、１７を介して、上下
移動が出来るようになっている。更に駆動モータには、
図示しないエンコーダも付属されていて、移動クロスヘ
ッド１５の移動量が移動量検出器１８（点線図示）で検
出できると共に、移動量検出器１８からは一定間隔毎の
信号も出せるようになっている。ここで、１９は装置の
上枠である。

【００１７】所で、試料１０の引張試験を行なうには、
チャツク１２、１３で試料１０を把持し、移動クロスヘ
ッド１５を試料が破断するまで上方へ移動させるが、移
動の際、移動量検出器１８で移動量を検出しながら、例
えば、０．０１ｍｍ間隔（材質で変更）の各ステップで
の引張荷重をロードセル１４で検出して測定することに
なる。ただ、実際の測定では、移動クロスヘッド１５を
５ｍｍ／分程度の速度で連続的に上昇させながら、移動
量検出器１８からでる間隔パルスにより、０．０１ｍｍ
間隔毎に測定レンジを高速（０．５ｍｓ程度）で切替え
る測定方法が採用されており、厳密に云えば各ステップ
は同一位置での測定ではないが、通常この差は微々たる
もので無視されている。

【００１８】例えば、一般的なプラスチックの場合、破
断までの伸び量を１００ｍｍとすると、引張荷重の０位
置（試料長位置：ステップ０）から０．０１間隔で１０
０ｍｍ移動したステップ１００００までの引張荷重を各
ステップで測定することになる。即ち、１万箇所の測定
点で測定を行なうことになる。

【００１９】ここで、本発明の実施例を引張試験に適用
した場合を説明すると、この場合、引張荷重を測定する
ロードセル１４の出力は、本実施例の入力信号として、
第１図に示す入力端子１に接続されており、また、引張
荷重を与えるための移動クロスヘッド１５の移動量を検
出する移動量検出器１８は、アナログスイッチＳ１〜Ｓ
７を自動的に切替え、パルス発生器７の周波数制御を行
なうために、ＣＰＵ３に接続されている。

【００２０】そこで、移動クロスヘッド１５が或るＮ点
位置（Ｎ：自然数）に来たときについて考えてみると、
移動量検出器１８により、最初にＮ点位置に到着したこ
とをを検出すると、ＣＰＵ３がスイッチ切替指令を出
し、アナログスイッチＳ１〜Ｓ７が順番に高速で切替え
られるから、増幅器Ａ１〜Ａ７の各出力信号は順次Ａ／
Ｄコンバータ２でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３に
入力される。

【００２１】ＣＰＵ３では、この信号を各増幅器の所属
符号と一緒にメモリー４に送り、メモリー４に記憶（普
通、記憶容量不足のため、入れ替え或はクリヤーできる
一時記憶）させるが、この時、信号の中でフルスケール
に対しオーバーフローしていない最高感度の測定レン
ジ、例えば、増幅器Ａ１、Ａ２がオーバーフローしてい
れば、増幅器Ａ３の測定レンジで測定した値がＮ点位置
では最適なものとして、メモリー４の特定場所にも記憶
（一連の測定終了まで保存）される。

【００２２】同時に、ＣＰＵ３では、Ｎ点における増幅
器Ａ３の測定値と、これ迄（Ｎ点以前）の測定値におけ
るピーク値とを比較して、より大きい方の測定値を比較
基準としてメモリー４に一時残し、一連の測定が終るま
で順次入れ替えながらメモリー４の別途場所に記憶（一
連の測定終了まで保存）する。

【００２３】このようにして、Ｎ＝０から、Ｎ＝Ｍ（Ｍ
は最終測定点）まで一連の測定が行なわれると、最終測
定点では、メモリー４には少なくとも（記憶容量が豊富
にあれば別だが）、特定場所に記憶された各測定点での
最適レンジ（測定レンジ符号付き）の測定データ、及び
別途場所に記憶された全測定点におけるピーク値が保有
されることになる。

【００２４】一連の測定動作終了後、測定したデータを
読出すための再生を行なうには、再生スイッチ９を押
す。すると、ＣＰＵ３が、メモリー４の別途場所に記憶
したピーク値から、このピーク値をオーバーしない内蔵
したレンジ感度（普通、このピーク値がフルスケールの
４０〜１００％の範囲に入るようにする）を選択して、
特定場所に記憶された各測定レンジでの値を、この選択
されたレンジ感度に変換演算しながら各測定点での測定
データを順次読み出し、Ｄ／Ａコンバータ５でアナログ
信号に変換した後、記録計６のメーター部に入力する。
したがって、全測定点における測定値はフルスケールを
オーバーすることなく測定でき、実際の測定時には選択
すべき測定レンジを予測する必要がない。

【００２５】また、ＣＰＵ３は、移動クロスヘッド１５
を駆動する駆動モータに付属したエンコーダから、移動
量検出器１８を介して、この場合０．０１ｍｍの移動間
隔で測定点信号を受取っているから、この信号を計数
し、この測定点の総数に基ずいた指令をパルス発生器７
に送ってその周波数を制御し、記録計６の紙送り機構の
速度制御を行なう。この速度を、例えば、チャート紙の
長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲に測定波形が表示
できるようにすれば、非常に見易くなり、有効な測定が
行なえる。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明では、実際の測定時
に必要な感度レンジでの測定データを記憶しておき、一
連の測定動作終了後に、この測定データを最適なレンジ
感度で再生するようにしたから、引張試験機の引張荷重
のような、入力レベルの大きさが予測し難いものでも、
測定レンジの設定に気を使う必要がない。また、本発明
では、一連の測定動作における各測定点の総数を、記録
計の紙送り機構の速度制御に利用するようにしたから、
チャート紙上の測定波形の幅が一定の範囲内に収まり、
波形が非常に見易く、有効な測定が行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】同実施例の適用に利用される引張試験機の概略
説明図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ Ａ／Ｄコンバータ ３ ＣＰＵ（中央演算処理装置） ４ メモリー ５ Ｄ／Ａコンバータ ６ 記録計 ７ パルス発生器 ８ 再生スイッチ １０ 試料 １１、１２ チャック １３ 基台 １４ ロードセル １５ 移動クロスヘッド １６、１７ 送りネジ １８ 移動量検出器 Ａ１〜Ａ７ 増幅器 Ｓ１〜Ｓ７ アナログスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一連の測定における各測定点において、
   入力信号に対し、感度別に各測定レンジが個別に構成さ
   れた複数の増幅器（Ａ１〜Ａ７）を自動的に順次で切換
   え（Ｓ１〜Ｓ７）て入力信号を測定し、この測定データ
   の中で、フルスケールに対しオーバーフローしない最高
   感度の測定レンジでの値を、この測定レンジ符号と一緒
   にメモリー４に記憶し、一連の測定動作終了後、前記メ
   モリー４に記憶された測定データを全体がオーバーフロ
   ーしない共通のレンジ感度に変換して再生し、この再生
   出力を表示装置のメーター部に入力したことを特徴とす
   る記憶再生を利用した最適レンジ測定方法。
2. 【請求項２】 前記表示装置が記録計（６）であり、こ
   の記録計（６）の紙送り速度を前記各測定点の総数
   （Ｍ）で制御して、全測定点の表示波形の幅がチャート
   紙の一定の長さ範囲内に収まるようにした記憶再生を利
   用した最適レンジ測定方法。