JPS61173144A - 導電率測定装置 - 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】 発明の背景 本発明は一般に導電率測定の分野に関するものであり、
更に詳しくは電磁界発生素子が発生する電磁界の中に測
定対象を入れた状態で電磁界発生素子の導電率を測定す
ることによって測定対象の導電率を測定するための新規
で改良された装置に関するものである。

従来、電磁界の擾乱と測定の手法によって測定対象の導
電率を判定するために多数の方法と装置が提案されてい
る。たとえばバーカー（Ｈａｒｋ＠ｒ　）の米国特許第
３，７３よ２≠７号はンレノイド・コイルの発生する電
磁界の中に肉の／包みまたは肉サンプルを入れてコイル
駆動源に対する負荷を測定することによって肉の脂肉対
赤身の比を測定するための装置を対象としている。同様
に、国際特許公報第ＷＯ♂／１０３２２乙号として発行
された国際特許出願第Ｐ　ＣＴ／Ｕ　Ｓ♂／１００乙Ｑ
２号は断層Ｘ線写真法によって物質の選択された体積素
子の画像の作成を対象としている。この方法では、物質
を比較的弱い電磁界の影響下に置き、複数の子め選択さ
れた周波数を加えて出力データを得る。この出力データ
を使って、選択された体積素子の導電性を反映した画像
を発生する。

デーピッド・ビー・コアンク（Ｄａマｉｄ　Ｂ、　Ｆｕ
ｎｋ　）らの米国特許出願第３７虐！！λ号（／りｒ、
！年タ月６日出願）Ｋは、サンプルの構成要素を非破壊
的に判定する装置、更に詳しくは肉製品サンプルの脂肉
対赤身の比を判定する装置が開示されている。この出願
では磁界発生コイルが開示されている。関心のあるサン
プルを完全にこのコイルの磁界の中に入れ、サンプルが
コイルの中に無い状態と有る状態の両方でコイルの導電
率を測定する。

次にマイクロコンピュータを使って、コイルから得られ
たインピーダンスまたは導電率の測定結果に基いてす／
デルの脂肉対赤身の比を判定する。

本発明は特に人間の生体または大きな動物の生体等の比
較的大きな測定対象の導電率を判定する問題を対象とし
ている。したがって、肉サンプルの脂肉と赤身の測定を
対象とする従来技術の特許とは異なり、本出願が対象と
している測定対象は組成が比較的一様でなく、試験のた
め比較的小さな代表サンプルを物理的に分離することに
適していない。更に、これらの入間や動物の生体は大き
さ、寸法、構成要素の組成や分布が生体を次々に変えて
いくとき一様でなく、シたがって測定対象を次々に試験
のため一様なやシ方で磁界の中に入れることはできない
、、また、上記の特許のいくつかで述べられている無生
物とは異なり、測定対象が試験中に動くことがある。

比較的低エネルギーの磁界で得られた比較的簡浪：　Ａ
　ＹＬ率測定値にコンピュータ・エイディラド分析手法
を適用して、測定対象、測定対象の種々の部分の一方ま
たは両方の組成に関する非常に有用な情報を得ることが
できることを本願発明者は発見した。このような比較的
低レベルの試験は専用の場所、シールド等を用意したり
測定対象を傷つける恐れなしに実行できる利点がある。

これに反して、Ｘ線、核磁気共鳴（ＮＭＲ’）等の多く
の高エネルギー法では、専用の部屋や場所、シールドを
用意しなければならず、また測定対象、装置操作者の両
方に被ばくの危険が生ずることがある。

上記の低エネルギーの磁界擾乱法による入間や大きな動
物の測定対象の試験について多数の問題が生じてきた。

たとえば従来技術では、正確で再現性のある結果を得る
ためＫは測定対象を一様で連続的な磁界の中に完全に入
れなければならないと考えられてきた。これＫついては
、磁界擾乱や境界条件等の他の非一様領域では試験結果
に予測不能の変化が生じてしまうことがあると信じられ
てきた。したがって、試験に使用される磁界の軸方向の
長さくしたがってこの磁界を発生するためのコイルの軸
方向の長さ）は測定対象の長さの２倍程度でなければな
らず、その半径も測定対象の最大横寸法に比べてかなり
大きくなければならないと信じられてきた。

このように軸方向の長さを比較的長くすることにより、
磁界の中心に菫い九測定対象は°コイル等の磁界発生素
子の端で経験するような軸端境界効果をかなり免れるこ
とができる。同様に半径を比較的大きくすることにより
、測定対象を半径方向の磁界のほぼ中心に配置すること
ができ、磁界発生コイルの内表面に比較的近い領域で経
験するような非一様な境界効果を免れることができろ。

この点について、円筒形のコイルが使用されてきた。従
来使用されたコイルの寸法はたとえば、その方形のハウ
ジングまたは囲みの長さが約７２フイート、高さが約６
フイート、幅が約６フイートとなるようなものであった
。このような寸法の必要条件から、このような装置の組
み立て、輸送、試験実施場所での組み立てが難しくなる
。更に、このような装置は試験のためかなシ大きな部屋
または面積を必要とし、試験実施のための別の部屋に簡
単に移したシ輸送したシすることはできない。したがっ
て、このような装置に必要とされる寸法によってその輸
送性と有用性が制限されるとこれまで信じられてきた。

前記の特許のいくつかで用いられている手法や装置で生
じる第２の問題は測定対象またはサンプルを完全に磁界
発生コイルの中に入れて７回しか読み取りを行なわない
ため得られるデータまたは情報が比較的少量であるとい
うことである。前記の国際特許公報は付加的な出力デー
タを得るため予め選択された複数の周波数を用いること
を示唆し、またサンプルと磁界との間に相対運動を行な
わせることを示唆した。しかし前述したように、磁界発
生コイルまたは他の機器のヘシでの非一様な境界状態の
予測不能の影響を避けるためサンプル全体を一様な磁界
領域の中に保たなければならないということも信じられ
ていた。したがって人体の試験装置の場合は、サンプル
を磁界に対して動かさなければならないという必要条件
とサンプルを磁界の一様な部分に保たなければならない
という必要条件の両方を満たすためには前に述べたもの
よシ更に大きな装置が必要となる。更に、人体試験用の
装置で複数の周波数を使うと多数の問題が発生する。た
とえば、使用する各周波数について米国の場合には米国
政府の食糧薬品局の承認を得なければならない。このよ
うな承認を得ることはかなシ複雑で費用のかかる手続き
となる。したがって、使用周波数は最少限にすることが
好ましく、測定のため唯一つの周波数を用いることが好
ましい。

発生する第３の開運は検出装置の安定性の問題である。

この点については、電磁界発生素子すなワチコイル、こ
のコイルの駆動回路、およびコイルの導電率等の電気的
性質を測定するための測定検出回路には利得、応答等に
予測不能の変化が生じる。このような変化はある期間に
わたる測定毎に生じ、また計器毎に、すなわち類似した
構成の複数の試験計器の間でこのような変化が生じる。

与えろ１ｔたコイルの導電率等の電気的性質は環境変化
、部品の経年変化等の裡々の要因からの干渉によって時
間の経過とともに変ることがある。同様の要因によって
、コイル等の磁界発生素子の駆動回路の利得等の電気的
特性が変ることがある。

同様に、測定検出回路には多数の電気回路素子や電子回
路素子が含まれ、これらの素子も環境の影響、経年変化
等で利得、スケール係数、応答等が時間とともに変るこ
とがある。したがって、従来は検出器の安定度を確保し
、読取υ値の精度と読取り値の正規化または再現性を確
保することは難しい問題であった。同じ要因により、計
器を変えたとき暁取り値の標準化を行なうことも難しく
なる。多数の計器を使って多数の測定対象からある期間
にわたって得られた結果の統計的妥当性を確保するため
、このような標準化と安定度が重要である。

発明の目的と要約 したがって、本発明の一般的な目的は測定対象の導電率
を測定するだめの新規で改良された装置全提供すること
である。

より特定の目的は上記の目的に従って比較的大きな人間
または動物の生体の導１を率を測定するための装置を提
供することである。

関連した目的は上記の目的に従って、この目的の従来の
装置と比べて寸法のかなシ小さな装置を提供することで
ちる。

もう７つの関連した目的は上記の各目的に従って、比較
的低レベルのエネルギーを使い、専用の場所や部屋の準
備を必要としない装置を提供することである。

もう７つの目的は上記の各目的に従って、測定対象の試
験に於いて複数の読取り値またはデータ点を発生するこ
とができる装置を提供することである。

更にもう７つの目的は上記の各目的に従って、安定度、
正規化、および標準化という従来技術の問題をほぼ解消
し、したがって正確で、標準化され、再現性のよい、す
なわち正規化された読取り値を発生することのできる装
置を提供することである。

上記の各目的を達成するため、導電率測定装置には、所
定内部空間にほぼ一様な磁界を発生するための磁界発生
手段、測定対象の少なくとも一部を上記内部空間に対し
て出し入れするため上記測定対象と上記内部空間との間
の相対運動を生ずるための運動手段、上記磁界発生手段
両端間の導電率を測定するため上記磁界発生手段と結合
された測定手段、ならびに上記測定対象を上記磁界の中
に複数の異なる範囲まで入れた状態で上記磁界発生手段
両端間の導電率の複数の測定値を得るために上記測定対
象を上記内部空間に対して動かしながら上記測定手段に
上記磁界発生手段両端間の導電率を複数回測定させるた
めの制御回路手段が含まれている。

新規性があると考えられる本発明の特徴については請求
範囲に明確に記載されている。本発明の構成と動作方法
、ならびに本発明の上記以外の目的と利点はいくつかの
図面を参照した以下の説明により明らかとなる。図面で
類似した参照番号は類似の構成要素を表わす。

第１図から第３図に於いて、本発明による、測定対象の
導電率を測定するための装置全体を参照番号２０で表わ
しである。装置、２０にはハウジング２２が含ま、れて
いる。ハウジング２．２には＄１１１　定対象２乙を受
け入れるための開放端を有する、はぼ円筒形の室２弘が
形成されている。はぼ円筒形のコイル手段または検出コ
イル２ｇの形で設けられた磁界発生手段が円筒室２≠の
中に形成された内部空間をほぼ取シ囲んでいる。コイル
２♂は円筒室ｊ４’の中に形成された内部空間にほぼ一
様な磁界を発生するように配置される。

更に、測定対象２乙と円筒室２４Ａとの間の相対運動を
実現するための運動手段が設けられている。

図示した実施例では、運動手段は円筒室２弘に対して可
動すなわち滑動可能なようにとう載された往復台３０と
この往復台を駆動するための駆動手段ＩＩＬ乙の形で実
現されている。更に詳しくは、軌道Ｊ、２１Ｃ沿って滑
動できるように往復台３０がとう献さｆ′Ｌ：３゜軌道
３２は往ゆ台３０を滑動可能なようにとう載するため、
円筒室の第１の開放端！夕で基部３！の一部を形成する
。円筒室−２４Ｌの中の同様の軌道３≠はこの軌道３２
と一線になっており、軌道３２の延長部を形成している
。これにより、往復台３０は軌道３ＩＩｔに沿って滑動
し、円筒室、２≠に出入りすることができる。付加的な
軌道延長部３乙ももう７つの分離された基部３ｇＫのせ
て運ぶことができる。この基部３ｇは円筒室２≠の反対
側の端の開口≠Ｏと揃えることができる。

このため、第３図に最もはつきｐ示されているように往
復台３０に水平および垂直のガイド・ホイールすなわち
ローラー１４２および１１ｔ１１ｔが軌道３２．３≠お
よび３１．ＶＣのるように設けられる。

駆動手段４を乙には細長いテープｔｏが含まれている。

このテープは後述の結合構造または結合配置によって往
復台３０に結合され、測定対象が円筒室２弘に出入りす
るように往復台を双方向く押したり引いたシする。テー
プ乙０を駆動するため電動機ヌ♂が設けられている。し
たがって、往復台３０、テープ乙０および電動機≠ｇを
含む駆動手段１１を乙、ならびに結合構造が円筒室に出
入りする方向に測定対象を動かすための運動手段を構成
する。制御盤４’夕には、円筒室に対する軌道３２およ
び３４１に沿った往復台３０の運動を始動、制御するた
めの適当な制御器が含まれている。

次に、第２図および第３図に示すような、往復台３０を
駆動するための駆動構造について説明する。電動機４ｔ
♂はスプロケット乙２を介して細長く柔軟なテープ部材
乙Ｏを駆動する。このテープ乙Ｏは比較的平らで、寸法
が安定しておシ、シかもスゲロケット乙２で駆動するた
めの孔をそなえた柔軟なテープであることが好ましい。

テープ１０の先端には、上記の結合構造の一部を形成す
るコネクタまたは継ぎ手ブロック部材乙弘がとう載され
ている。

はぼ軌道３２および３≠と並行に１第１の基部キャビネ
ット３ｊおよびハウジング２コに沿ってテープ乙Ｏおよ
びコネクタ・ブロック６４ｔを案内するために細長い軌
道部材またはみそ部材６乙が設けられている。この後者
のみぞまたは案内軌道６乙によって、チーｆ乙Ｏがキャ
ビネット３！および２２の長手方向に進むときほぼ平坦
な状態に保たれる。更に、テープ貯蔵箱６ｇが設けられ
ており、全体的に参照番号ＡＯａで示すようにテープ１
０の未使用部分が巻回された状態で貯蔵されている。継
ぎ手構造には相補的な旋回継ぎ手ブロック７０が含まれ
ている。ブロック７０の一端ヲ部材乙≠で受け、またブ
ロック７０は細長いロッド７２によって第２の同様の旋
回継ぎ手部材またはブロック７４’に結合されている。

ブロック７≠も旋回可能なよう罠とう載され、ハンドル
７６の同様の旋回運動に応じて旋回するように結合され
ている。ハンドル７乙は操作者が握れるようにハウジン
グまたは基部３ｊから外側に伸びている。

このハンドル７乙およびブロック７≠はまた往復台３０
のフレーム部材７ｇの後端または前端と結合されている
。

したがって、構成要素７０．７２．７１ＩＬおよび７乙
から成る継ぎ手構造または配置が第２図の位置にある場
合、電動機の回転によってテープ乙Ｏはハウジング、！
２の方向に駆動される。これＫよシ、往復台乙Ｏは全体
的にその前端または後端からハウジング２２の中に引か
れる。ハンドル７乙はピがット♂０を中心として全体的
に旋回する。

操作者はハンドル７乙を上に引いて継ぎ手構造を解放し
、往復台が手動で第２図の位置に戻るようＫすることが
できる。簡単に言えば、ピがット１０を中心としてハン
ドルを上に旋回すると、ビ？ット？≠による継ぎ手部材
またはブロック部材７弘によシ方向ｒ２の旋回が生じる
ことがわかる。

このようＫして細長いロッド７、！は継ぎ手７０の上部
を引くことによシこれをそのピ？ット点？乙のまわシに
旋回させ、継ぎ手乙≠とのかみ合わせを解放する。

次にコイル部材２♂について簡単に説明する。

図示した実施例では、ハウジング２２の軸長に沿って間
隔を置いて配置された導電部材でできた複数のほぼ平坦
な環状バンドと７がコイル部材２ｇに含まれている。こ
れらのバンドはノ・ウノングの上側部分で相互接続され
、・・ウソング２．２　ノ長手方向に沿って軸方向に伸
びた連続的なコイル部材を形成している。隣接した環状
導体相互の間の電気的結合は全体が参照番号♂ｇで表わ
された比較的短い「クロスオーバー」導体によって行な
われる。しかし、このように形成されたコイル２ｇを通
る電流の向きは参照番号ざりで示すように隣接した環状
導体部材の端を直接結合することＫよって３巻きごとに
反転される。

それぞれの結合点どりは細長い、軸方向に伸びたパス部
材りＯおよびり／によって結合される。

これらのパス７０およびり／のうち一方には後述する発
振器からの交流信号が通り、他方は地気パスとなる。し
たがって、駆動信号と回路地気はコイル２どの軸長に沿
って結合点ｒりの／り置きに結合される。これらのパス
タＯおよびり／はハウジング２２の中間点にとう載され
たハウジンゲタ２で運ばれる本発明の測定回路の回路部
分く伸びている。

一寸第３図も参照して、パス９０および５７／ｆｉ半径
方向に伸びた適当な導体部材９３２よび′？≠によって
その下のコイル、２ｇの各結合点♂りに結合されている
ことがわかる。は１１　Ｔ字形のフレーム部材りｊが各
パスタＱおよびり／からの導体７ｇ、９りを上向きに通
してＩ・ウジング７２の中にある回路に入れる。ここで
、回路を導電性のねじ山付き部材または？ルトタ６．９
７によって７１ウジングタ２に通すことが好ましい。

再び第２図を暫く参照して、ホーム・ポジション・セン
サー７／およびエンド・ポジション・センサー７３が往
復台３０の端の位置を検出するため基部３よおよび基部
３ｒにそれぞれ設けられる。

これらのセンサー７／および７３は光電型センサーで構
成することが好ましい。付加的な移動速度センサー７ｊ
を電動！！ｋｌＡ了またはスゲロケット乙コと動作結合
することによシ、その回転速度を検出して往復台３０の
移動速度を監視することができる。

第１図に示すように、図示した実施例ではノーウソング
２２の側面から付加的なデスク部材またはテーブル部材
ｊＯを伸ばして、キーメートｊ４Ｌおよびビデオ・ディ
スプレーを含む小型コンピュータ端末ｊ２を置くことが
できる。図示した実施例では、円筒室２４Ａの寸法は長
さ１０インチ、直径３０イ／チのオーダーとするのが都
合がよい。したがって、ハウジングココ、往復台アセン
ブリとその基台３！（これは分離できる）、ならびに延
長軌道３乙とその基台（これもハウジング２２から分離
できる）は余計な空間を占有する必要はない。更に後述
するように、検出コイル２ｒＫよって比較的低エネルイ
ーの磁界が発生するので、特殊な部屋や場所の準備、シ
ールド等は必要でない。

次に第弘図には、本発明の特徴がブロック形式で示され
ている。ここでは画定対象２乙は全体が検出コイル２♂
の中、すなわち円筒室λ≠の中に形成された内部空間に
完全に入っているように描かれている。しかし以下の説
明から明らかなように１測定対象を円筒室の中、したが
って大なシ小なりコイルの中に入れることができる。更
に、本発明によって測定対象の導電率の測定を行なうた
め、測定対象を複数の異なる程度に内部空間すなわち円
筒室の中に入れて測定を行なうことが好ましい。

本発明によれば、測定回路手段１００は磁界発生手段す
なわちコイル、２Ｊ’と電気的に結合されて、その両端
間の導電率を測定する。検出コイル２どの導電率の測定
結果には、その中に測定対象２乙の一部が存在するため
反射導電率が含まれている。

したがって、導電率のうちコイル２ｇによる部分および
導電率の測定に影響を及ぼす恐れのある測定対象２ｚ以
外の要因を測定結果から除去することによって、測定対
象、２乙のコイル２どの中にある部分の導電率を求める
か計算することができる。

簡単に述べると、測定回路手段には位相検出回路部１０
２が含まれておシ、これはコイル２♂と結合されて、測
定対象のコイル内にある部分の反射導電率を含む、検出
コイル２ｇ両端間の導電率を表わす導電率信号を発生す
る。振幅検出回路部ＩＯ≠はコイル２ｇと結合されて、
その両端間のアドミンタンスの蛋幅まｆＣ，は大きさを
検出し、対応する振幅信号を発生する。インピーダンス
位相検出器とインピーダンス振幅検出回路は発振器１０
乙からの発振器信号全検出コイル２ｇに供給する線／θ
ｇに沿って結合することが好ましい。

位相検出器１０２からの導電率信号と振幅検出器１０≠
からの振幅信号を交互に選択するため選択回路手段また
はマルチプレクサ／１０が設けられている。マルチプレ
クサまたは選択回路手段／１０で選択された信号はアナ
ログ−ディジタル変換器／／２を含む出力回路手段に与
えられる。

アナログ−ディジタル゛変換器または出力回路／／２は
マルチプレクサまたは選択回路手段／１０で選択された
信号をディジタル化し、このディジタル化された信号を
内蔵されたマイクロコンピュータ／／≠に送出する。こ
のマイクロコンピュータ／／≠には、変換器／／、２の
出力信号に応動して測定対象２乙の検出コイルコ？の磁
界内にある部分の導電率を計算するための計算回路手段
が含まれている。前述したように、検出コイル２？の既
知の影響とその両端間で読み取った総導電率に影響を及
ぼす他の余計な要因の既知の影響を除去することにより
、測定対象のコイル２ｇの中にある部分の導電率を計算
することができる。

上記のように測定対象のコイル内にある部分の導電率だ
けを判定する７つの方法は「デコ／？リュージョン」処
理を使うものである。簡単に述べると、このようなアコ
／ｌリュージョンは測定対象以外の要因の影響によって
コイルλｇ両端間の導電率の読み取シ値に生じる「コン
ゴリュージョン」を考慮に入れるための数学的処理で構
成される。このコンゴリュージョンはコイルｘｔ自体、
コイル用の駆動回路、またはコイル２ｇの中の磁界に影
響を及ぼす他の環境等の要因によって生じる。簡単に述
べると、測定対象！乙の部分がない状態でのコイル２を
両端間の測定値、および中に既知の基準素子を入れた状
態でのコイル２ｔの測定［Ｋよって、コイルの「伝達関
数」を設定することができる。一旦この伝達関数がわか
れば、コイルの中に入れた任意の物体の反射導電率は測
定結果を既知の伝達関数で「デコンｇ　ＩＪニート」ス
ることによって求めることができる。このような処理は
コンピュータが特に良好に実行する。この点については
、内蔵のマイクロコンピュータがこの処理を実行しても
よいし、あるいは前記のコンピュータタλを含む付加的
な「外部」コンピュータを便ってもよい。付加的な外部
コンピュータｊ２を使うときは、測定対象または測定対
象の種橿の部分の組成に関する他の要因を得るようＫこ
（７）　コア　ヒュータを付加的にプログラミングスル
コともできる。測定対象２乙の測定結果のハードコピー
記録を作成する丸め外部コンピュータ！−にプリンタ／
２４ｔとプロッタ／２乙を付加することもできる。

更に本発明の７つの特徴によれば、円筒室２４１によっ
て形成される内部空間の磁界に測定対象を少なくとも１
つの方向に出し入れしながら、磁界発生手段すなわちコ
イル、２ｆの両端間の導電率を測定回路手段１００に複
数回測定させるための制御回路手段が内蔵マイクロコン
ピュータ／／４ｔに含まれる。したがって、測定対象を
円筒室２≠によって形成される内部空間の磁界に複数の
異なる範囲まで入れた状態で、コイル１？両端間の導電
率の複数の測定結果が得られる。前記のことから明らか
なように、測定対象を通じて見た所与の横断面容量の、
導電率したがって組成に関する情報も判定することがで
きる。これは所望の横断面容量が検出コイル２？に入る
直前の導電率読取シ値を所望の横断面容量が検出コイル
２ｒに入った直後の読取り値と比較することによって行
なうことができる。すなわち、両方の読堰シ値が前述の
通シ「デコンぎりューション」されたものと仮定しし、
後者の読取シ値から前者の読取シ値を実質的に「減算」
することにより、当該横断部分または横断空間の反射導
電率が得られる。

図示された実施例によれば、「診断」コンピュータを内
蔵コンピュータ／／ＩＩ−と結合することもできる。同
様に１外部コンピュータｊ２は更に　　。

「選択的」コンピュータ／２０等の１つ以上の、遠隔位
置にあるコンピュータと結合することもできる。この７
ｉ的コンピユータ７．２０は、別の位置の類似装置と結
合されたコンピュータ５２ト”ＪＡ似のコンピュータ、
または遠隔位置の「メイン。

フレーム」コンピュータとすることができる。コンピュ
ータ７２０は装置２０から、また恐らく他の位置にある
装置２０と類似の他の装置から電話回線等を介して受信
した累積データを格納するために使うこともできる。コ
ンピュータ／２０はまたデータ・パンクの形をとって、
コンピュータ５２等の現場の外部コンピュータが測定対
象の物理的性質の他の関心のある要素を計算するために
使うこともできる。これはある期間にわたって、複数の
測定対象から収集した実験的データを相関させることに
より行なわれる。このため、外部コンピュータ６２に対
して付加的なメモリー／２２を設けることもできる。

本発明のもう１つの特徴によれば、内蔵マイクロコンピ
ュータ１ｉｉｉ−の制御回路手段部は円筒室２ＩＩｔＫ
対する測定対象の位置を監視するため運動手段と結合さ
れている。このため、制御回路手段に司期手段を設ける
ことにより、円筒室に対する測定対象の位置を所定間隔
で増加させつつ磁界発生手段またはコイル２ｇの両端間
の導電率を測定回路１００に測定させるようにしている
。

図示された実施例では、制御回路手段は電動機制御回路
または電動機回路手段／３０ｔ−介して電動機ｌ／Ｌ、
ｒと結合されている。ホーム・デシジョン・セン？−７
７、エンド・ポジション・セン？　−７３、および移動
速度センサーも運動手段（往復台、電動機、および駆動
装置）と往復台の位置および円筒室２弘に対する往復台
の移動速度を検知するための制御回路手段との中間に結
合される。

したがって、マイクロコンピュータ／／弘の制御回路手
段または制御回路部は２つの位置センサーと速度センサ
ーに応動して、与えられた時点に於ける往復台の円筒室
に対する瞬時相対位置を判定する。これによシ制御回路
手段は往復台３０が増分位置にいつ達したかを判定する
。この増分位置で、コイル２ｇ両端間の導電率を測定す
るため測定回路１００を起動しなければならない。

次に第！ｒＡ図および第５８図は位相検出回路手段１０
２の細部の概略図である。本発明のｌっの特徴によれば
位相検出回路手段１０２ＶＣは、コイル手段または検出
コイル２Ｉｒと並列な電気回路として可変抵抗手段また
は可変抵抗／≠０が含まれている。第５８図では検出コ
イル２ｇは等価回路形式でインダクタンス・コイルとし
て表わしであるが、コイル２ｇの中にある測定対象また
は測定対象の一部は等価回路形式でコイルコアと並列な
電気回路の可変抵抗と可変コンデンサの並列組み合わせ
として表わされている。これに関連して゛、導電性と誘
電性の両方をそなえた測定対象をコイル−２ｇの磁界の
中に置くと、第！Ｂ図に示すように測定対象の反射イン
ピーダンスまたはアドミッタンスが等価回路で全体的に
コイルの両端間に現われる。

図示された実施例では、可変抵抗／ｌ／ＬｏｉＣ感光抵
抗が含まれている。この感光抵抗はＬＥＤ　／　４ｔ２
をも含む回路部品の一部とすることが好ましい。

このような部品ＦｉＬＥＤプアクトロール（ｖａｅｔｒ
ｏｌ）部品と呼ばれ、たとえば米国ミズーリ州セントル
イス（Ｓｔ、　Ｌｏｕｉｍ　）のプアクテツク社（Ｖａ
ｅｔｅｃ。

Ｉｎｃ、　）から市販されているＶＴＬ　ｊ　Ｃを使う
ことができる。後述するように、ＬＥＤ／４４．２は可
変抵抗または光抵抗１１１ｔｏへの帰還制御ループ内で
復号回路の一部を構成している。

可変抵抗ｌ弘Ｏはコンデンサ／！Ａ４Ｌを介してコイル
２Ｉｒと並列な電気回路としてＡＣ結合されている。コ
ンデンサ／４ｔ４Ｌは抵抗／≠０の一端から励起発振器
からの上記の線１０ｇＫ伸びている。

もう１つのコンデンサ／ＩＡ乙はもう７つの直列接続さ
れた抵抗／弘ｔを介して可変抵抗／４ＬＯの他端を地気
に結合する。本発明のもう１つの特徴によれば、可変抵
抗／弘Ｏは更に導電率検出、信号結合はインダクタンス
・コイル／！Ｏおよび／！２によって行なわれる。イン
ダクタンス・コイル／ｊＯおよび／ｊコは可変抵抗１ｔ
ｉ−ｏと第１のコンデンサ／４’４’の結合点および第
２のコンデンサ／≠ＡＫそれぞれ接続されている。抵抗
／≠ｒは精ぢｉ抵抗であり、ＤＣ結合された導電率検出
回路／ｊ≠に対して適当な零でないＤＣ基準レベルスナ
わちフロア・レベルを設定するために用いられている。

したがって、すべての導電率読敗り値は測定コイル２ｇ
と並列接続された可変抵抗／≠Ｏから得られるので、測
定コイル、２ｇから直接読み取る場合のドリフト、環境
が変る影響等による問題が防止される。更に、間もなく
明らかとなるように、可変抵抗／≠０およびＬＥＤ　／
　１１ｔ２は可変抵抗ｉｔｔ。

の両端間で得られた読取シ値の安定性と再現性の増大、
すなわち「正規化」のための閉ループ制御系を構成する
。これらの読取り値は測定対象２乙の検出コイルの中に
ある部分の反射導電率も含めて、容易に検出コイル２ｇ
の導電率に関連づけることができる。測定対象２乙の検
出コイルの中にある部分の反射導電率は前述のように後
でデコンボリューションによって判定することができる
。

帰還信号または誤差信号を直接作成して読み取ると、読
取シ値が介在する回路の利得、応答等の変動の影響を非
常に受けやすくなり、したがってこのような読取り値を
正規化することも難しくなるという問題があるが、可変
抵抗／≠０の導電率を測定することによシこのような問
題も解消される。

位相検出回路手段１０２ＶＣＦｉ更に１全体を参照番号
／乙０（第５Ａ図）で表わした誤差検出回路手段が含ま
れる。コイル２♂両端間の電気アドミッタンスの位相角
と予め選定された位相角との差を表わす誤差信号を作成
するため、この回路１６０は線１０？で検出コイル２ｆ
と結合されている。

図示された実施例では、この予め選定された位相角は７
０度の位相角である。すなわち、コイル２ｇでは電流は
電圧より′？０度だけ遅れる。この７０度の位相角は空
心のコイルのインピーダンスまたはアドミッタンスが完
全に誘導性であるものと仮定している。

次に第７図および第に図について説明する。第７図で測
定コイル２ｇのインピーダンスまたはアドミッタンスは
３つの要素り、Ｃおよび凡の並列電気回路で表わされる
。Ｌ、Ｃ，およびＲはそれぞれインダクタンス・コイル
、コンデンサ、および抵抗を表わしている。同様に、コ
イルの中の測定対象または測定対象の一部２乙はコイル
２！ｒの誘導性素子またはアドミッタンス素子と並列の
デルタＣで表わしたコンデ／すとデルタＲで表わした抵
抗の並列組み合わせによって表わされる。上記の要素の
正味アドミッタンスはコイル２にの両端子間にＹとして
示しである。

第に図にはフィルのこれらのアドミッタンス素子または
要素が正味アドミッタンス・ベクトルに及ぼす影響が示
されている。図示された実施例のコイルでは、コイル２
♂単独の誘導性素子りのアドミッタンスはほぼ≠Ｑミリ
モーと測定され、コイル２ｇの抵抗性素子凡のフンダク
タンスはほぼ／ミリモーと測定され、容量性素子Ｃのア
ドミッタンスはほぼ／≠ミリモーと測定された。したが
って、コイル２ｇ単独（すなわち、測定対象のど）部分
モ存在していない）のアドミッタンス・ベクトルはほぼ
２　ｇ、　０　、！ミリモーと計算され、位相角は第ｇ
図のＹで示すようにマイナスｒ　７．７５’　７度とな
る。このベクトル解析から明らかとなるように１サング
ル２乙の抵抗素子または導電素子Ｒおよび誘電素子Ｃが
付加されると、コイル両端間で測ったアドミッタンス・
ベクトルＹの正味長さと相対位相角の両方が更に変化す
る。

この点で注意すべきことは、本発明の測定装置の測定対
象には強磁性材料が含まれていないと仮定している。す
べての強磁性材料は測定容積の領域または円筒室２≠か
ら除かれている。したがって、前述の往復台、軌道、ロ
ーラー、駆動チーブ、案内みぞ、および継ぎ手アセンブ
リはすべて非金属材料で作られている。したがって、こ
こでは測定対象は抵抗素子と誘電素子だけで表わされて
いる。

誤差検出回路手段／１，０は線１ｏｒｒｔｃｅつてコイ
ルに与えられる電流とコイル両端間の電圧の両方に応動
する。これらから、電圧と電流との間の位相角、したが
ってコイルのアドミッタンスの位相角を求めることがで
きる。誤差検出回路／乙ＱＫは抵抗ブリッジ回路／乙２
が含まれている。プリッツ回路／乙Ｊの上端は後述する
零位相回路／乙≠を介して線１０ｇに結合され、下端は
地気に結合されている。

線１０にに沿ってコイル２ｇに与えられる電流を表わす
一対の電圧が変成器／乙ｇの二次コイル／乙乙の両端に
発生する。変成器／６了の一次コイル／６りは単巻であ
り、これは線１０！ｒと直列のほぼまっすぐな線である
。図示した実施例の二次巻線／６乙は巻数２０の線であ
る。二次巻線／６乙の両端はブリッジ回路／乙２の２つ
の中点く結合されて、一対の電圧ｖ２およびｖ３が作成
される。これらの電圧ｖコおよびｖ３はコイル両端間の
電圧とコイル電流に対応する電圧との和を表わし、した
がって電圧と電流との間の位相角、したがってコイル両
端間のアドミッタンスの位相角についての情報を含んで
いる。

ｌ　ｊ　ＭＨｚの正弦波発振器１０乙がコイルコｒを駆
動する。したがって、線ＩＯ？の電圧、ならびに二次巻
線／乙６の両端に発生する電圧は同じ周期の正弦波であ
る。更に、二次コイル／乙乙の両端の電圧は互いに位相
が丁度／１０度ずれている。

動作について説明すると、検出コイル、２ｆが純抵抗性
であれば、すなわち位相角が０度であれば、その電圧は
その電流と同じ位相になる。したがって、このとき電圧
ｖ２は最大となる。電圧ｖ２のもととなる電流部と電圧
部が同じ位相になるからである。これに反して、電圧ｖ
３は最小となる。

ｖ３のもととなる二次コイル／乙乙の電圧はそれに流れ
る電流と位相が／ど０度ずれているからである。この電
流はコイル、！？両端間の電圧と同じ位相罠なっている
。しかし、検出コイル２ｇが純誘導性である場合には、
検出コイル２♂を通る電流は電圧に比べて７０度だけ遅
れる。し九がって、二次コイル／乙乙の両端の電圧は検
出コイル、２ｇの両端間の電圧に対して位相が丁度２０
度ずれるので、電圧ｖ３は電圧ｖ２にほぼ等しくなる。

間もなく明らかとなるように１誤着信号は実質的に電圧
ｖ２と電圧ｖ３との差−とされる。したがって、検出コ
イル２ざのアドミッタンスの位相角がほぼ７０度と検出
されたとき、誤差信号が最小値に達する。

第を図に示すように１図示された実施例のコイルのアド
ミッタンスは純粋に誘導性では−ないので、その位相角
は丁度り０度ではない。したがって、固定コンデンサ／
７０と可変コンデンサ／７２で構成された零位相回路ま
たは位相調整回路／６弘が＠１０１と抵抗プリツノ回路
／１，２の上端との間に挿入される。線１０ｒの電圧の
位相角が線１０♂を流れる電流の位相からほぼ正確にり
０度ずれるように調整コンデンサ／７２を調整する。

これは測定対象がない状態で電圧Ｖλとｖ３とをほぼ等
しくすることによシ回路／乙Ｏに対して零誤差または最
小誤差もしくは基準点を設定するために行なわれる。

更に詳しく第ｊＡＩＪを参照して、誤差検出回路手段１
ｔｏＫは一対のブリッジ信号すなわち電圧ｖ２およびｖ
３を処理するため、全体を参照番号／７＆で表わしたチ
ョッパ安定化回路手段も含まれている。処理された信号
のピーク振幅を検出賦対応するピーク検出信号を発生す
るため、全体を参照番号／７１ｒで表わしたピーク検出
回路手段がチョッパ安定化回路手段に結合されている。

誤差信号を含むこれらのピーク検出信号が全体を参照番
号／１０で表わし、一部を第ｊＡ図、一部を第ｊＢ図に
示した復号回路手段に与えられる。このように作成され
た誤差信号はコイル両端間のアドミッタンスの位相角と
り０度との差を表わす。回路１６４！によって設定され
るような、空心コイル２１のりＯ度位相角からの変動は
コイル２ｔの磁界内にあるサンプルの部分の反射アドミ
ッタンスによるものと考えることができる。復号回路手
段は誤差信号に応動して可変抵抗または光抵抗／４１０
の抵抗値を変えることによシ、検出コイル２ｒの両端間
で測定したアドミッタンスに予め選定された位相角（す
なわちり０度）に保つ。この点については、前記のＬＥ
Ｄ　／　１ＬＬｕにこの後者の復号回路手段の一部分が
含まれている。

最後に１前述したように可変抵抗の導電率を表わす導電
率信号を作成するため、導電率測定または信号回路手段
／！弘が可変抵抗／≠０ＩＩＣＤＣ結合さ几ている。し
たがってこの信号は測定対象２乙のコイル２ｇの中にあ
る部分の反射導電率を含む、検出コイル２ｇ両端間の導
電率を表わす。

動作については、回路が「零」誤差信号状態にあっても
、可変抵抗／ＩＩＬＯの導電率の公称値を維持するため
ある残留誤差信号電流（「非零」動作点）がＬＥＤ　／
　ＩＩｔ２を励起する。すなわち、閉ループ制御は理想
的な利得すなわち無限大の利得を持つことができないの
で、誤差信号を発生する電圧ｖ２とｖ３との差がなくて
もある小さな残留駆動信号が存在する。この特徴によシ
、サンプルλ乙またはその一部をコイルに入れたときコ
イル！？両端間の導電率を測定する際の基準点を与える
ための抵抗ｉｔ、ｔｏの測定可能な「残留」導電率が得
られる。すなわち、コイルｊｆの回路に抵抗／弘０のあ
る公称導電率値を入れた状態で、第！Ａ図および第ｊＢ
図の回路は実質的に「平衡」状態すなわち最小誤差信号
状態に達する。したがって、サンプルまたはサングルの
一部をコイル、２ｆＫ入れたとき、そのアドミッタンス
の位相角が若干小さくなる。

再び第♂図を参照して説明する。第ｒ図では第７図の要
素デルタＲとデルタＣがコイルのインピーダンスに及ぼ
す影響が円と矢印／！７０のようにベクトルＹの端の領
域の若干の拡大図に示されている。デルタＲベクトルの
主な影響として、位相角が零の方向に若干減少する。す
なわち、位相角が純粋に誘導性の負の７０度の位相角か
ら離れるように動く。関心があるのはサンプルのこの抵
抗成分または導電成分である。この成分は第を図の参照
番号／り２によって示される。サンプルの誘電成分はコ
イルのアドミッタンスと比べて比較的小さいと考えるこ
とができる。したがって、コイルの位相角が！ＰＯ度の
位相に充分近く、誘電成分すなわち容量性成分の位相角
が１１０度ずれている状態で、第ｒ図の参照番号ｉｙｔ
、ｔで示すような小さな誘電成分デルタＣの主な影響は
正味アドミッタンス・ベクトルＹの大きさまたは長さを
小さくすることであることがわかる。

導電率ベクトル／７２が付加されたことで位相角が変化
すると、電圧ｖ２とｖ３はある量だけ異なシ、誤差信号
が発生する。後述するように、誤差信号が電流に変換さ
れ、ＬＥＤ／１１ｔ、！の残留電流が減少するか減算さ
れ、これＫよシ木抵抗／弘０の抵抗値が大きくなる。こ
こで光抵抗ｉｔ、ｔｏは負特性になっている。したがっ
て、回路／！弘が測定する量である光抵抗／弘００導電
率は回路が再び平衡状態に達するまで減少する。これは
コイル２ｇの中のサンプル部分または測定対象／ｌｊＫ
よる導電率の正味増加、すなわち導電率ベクトル／り２
すなわちデルタＢと同じ量だけ抵抗／４ｔ。

の導電率が減少しなければならないということを意味す
る。したがって、可変抵抗素子／≠Ｏの初めと終りの導
電率を比較することによって、それらの間の差を確かめ
ることができる。したがって、この差はサンプル２乙の
コイル２ｔの中に入れられた部分のアドミッタンスの導
電率成分にほぼ等しくなければならない。

次１ｃ第ｊＡ図および第ｊＢ図の回路を更に詳しく参照
すると、チョッノ９安定化回路手段／７乙は一対の類似
したチョッパ回路２００および、！ｏ２で構成されてい
ることがわかる。各チョッ・母回路はツリッジ／乙λか
らの信号ｖ２とｖ３を交互に選択するように接続されて
いる。補助的なチョッパ制御手段または駆動手段がカウ
ンタまたは分周回路２０１Ａの形で設けられる。このカ
ウンタ２０４ｔはコンデンサ２０乙および限流可変抵抗
２０１を介して発振器ＩＯ乙からの２１賄信号を受信す
るようにＡＣ結合されている。図示された実施例では、
カウンタは／λピットの２進カウンタであシ、そのＱ／
２出力は演算増幅器２１０の非反転入力を駆動するため
に使用される。演算増幅器λｌＯはその反転入力を限流
可変抵抗２０１から受ける。したがって、演算増幅器２
１０の出力にｒＯＯヘルツのチョッパ信号が発生する。

演算増幅器２１０に一対の相補的な出方を設け、それぞ
れのチョッパ回路２００および２０２によってチョッピ
ングを制御するために♂ＯＯヘルツの周ｉ的信号とその
相補的な信号を発生するようＫすることが好ましい。こ
れらの互いに相補的な信号は両方のチョッパ回路に与え
られる。この際、チヨッ・４回路２００は他方のチョッ
パ回路、２０λによる選択とは逆の順序で一対の信号ｖ
、２とｖ３とを交互に選択するようになっている。

ピーク検出回路手段／７ｇには各チョッパ回路２００．
２０２が選択した信号を受けるように結合された正ピー
ク検出器！７．２と負ピーク検出器２／！、ｔが含まれ
ている。回路２／ユおよび２７≠はチョッパ回路、２０
０によって選択された信号の正ピークおよびチョッパ回
路２０２によって選択された信号の負ピークに対応する
それぞれのピーク検出出力信号を作成する。検出された
これらの正と負のピークは加算増幅器２／乙（第１８図
参照）の入力で組み合わせられ、すなわち加算されて、
組み合わせピーク検出信号が形成される。この組み合わ
せピーク検出信号は全体が参照番号２２０で表わされた
チョッパ復号回路手段に与えられる。このチョッパ復号
回路手段２２０は復号回路手段／♂Ｏの一部を構成して
いる。

前記の説明から明らかなように１上記回路全体を通じた
誤差１１ｊ定の安定度向上ならびに変動、利得係数等の
影響を受けにくくすることはこのチョッパ安定化誤差検
出法を使うことによって達成される。電圧ｖ、２および
ｖ３はチョツＡ２００および２０２から成る各集積回路
パッケージの２つの半パッケージにそれぞれ与えられる
ので、たとえば前位の回路部品によって生じたオフセッ
ト、スプリアス信号等はほぼ相殺される。各チョッパ回
路２００または２０２の片方の半分の部品の偏差、ドリ
フト等は他の半分とほぼ同じであり、したがって半回路
相互の間のチョッピングすなわち交替の間に相殺される
。チョッパ回路２００および２０２はたとえばゼネラル
エレクトリック社インターシル部門（Ｇｅｎ５ｒａｌ　
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｉｎｔ＠ｒｓｉｌ
Ｄｉマ１ｍｌａｍ　）から市販されているＩＨｊ３≠ｌ
型のそノリシックＲＦ／ビデオ・スイッチで構成するこ
とが好ましい。

加算増幅器２／ｌ、の加算または組み合わせのピーク検
出信号出力は前記の回路によって与えられるあるＤＣ基
準レベルの方形波信号となり、その振幅は電圧ｖ２とｖ
３との差すなわち「誤差」電圧または誤差信号に正比例
する。この後の、組み合わせピーク検出「正味」誤差信
号は増幅器コｌ乙で増幅された後、コンデンサ２２２を
介してチヨツ・母復号回路部２２０ＫＡＣ結合されてい
る。このＡＣ結合された信号は零ＤＣ基準レベルの同じ
方形波信号となる。すなわち、方形波の正ピークまたは
負ピークの振幅は加算増幅器２／乙で作られた方形波の
ピークからピークの振幅の半分となる。この信号は第１
の増幅器、２２４’で更に増幅され、反転単一利得増幅
器！２乙で反転される。

増幅器２λ≠および２コ乙の出力はアナログ・スイッチ
回路２２１の各スイッチに与えられる。

図示された実施例では、アナログ・スイッチ回路２　ｊ
　ｆ　ｄ　ＬＦ　／３３３３型のアナログ・スイッチで
構成される。アナログ・スイッチ２λｇの２つのスイッ
チは演算増幅器コｌＯからの相補的なチョッパ制御信号
のｌ′：）Ｋよって駆動される。したがって、上記の回
路部品２２２．２．２４ｔ、２．２６および２２ｇはチ
ョッパや復号手段２２０を構成する。

このチョッパ復号手段！２０は加算手段すなわち増幅器
２／乙ＫＡＣ結合され、組み合わせピーク検出信号のＡ
Ｃ成分に応動して、対応する復号信号を発生する。

このようにスイッチング回路２２１はもう７つのスイッ
チング回路またはチョッパ回路を構成する。このチョッ
パ回路はチョッパ制御手段からの相補的信号の７つによ
って駆動されるように結合され、また増幅器２．２弘お
よび２２乙でそれぞれ与えられる組み合わせピーク検出
信号とその反転信号のいずれかを選択するように結合さ
れている。

これはチョッパ安定化回路によって処理された信号を復
号し、したがって回路２．２Ｉｒはこの目的のためこれ
と同期して駆動される。このようにして、スイッチング
回路２２１の信号出力は前述したような加算増幅器２／
乙で作られた方形波の組み合わせピーク検出信号に比例
したＤＣレベルすなわち復号結果の誤差電圧となる。

この復号結果の誤差信号は積分増幅回路２３０に与えら
れる。本発明によれば、この積分増幅回路、ｌ！　３０
１４　ＬＥＤ　／μ！を駆動するため積分帰還制御を与
えて、可変抵抗／４ＬＯの導電率をｙ４整する。

重要なことであるが、このような積分制御配置によって
、可変抵抗／≠０は誤差信号の時間累積値によって駆動
されるので、第ｊＡ図および第より図の回路の平衡状態
に達してほぼ維持される。この平衡状態で、回路／ｊ≠
が可変抵抗／ＩＡＯの導電率をムリ定し、この導電率を
使って前述したように測定対象２乙の検出コイル２どの
中にある部分の導電率が計算される。

再び暫くの間第ｊＡ図を参照して、積分増幅回路、２３
０は出力を電圧−電流変換回路２３２に供給する。変換
回路２３２はＬＥＤ　／≠コとともに復号回路手段／ざ
０の最後の部分を形成する。この電圧−電流変換回路に
は演算増幅器−３１１ｔ、ＰＮＰトランジスタ２３乙、
およびダイオード２３ｇが含まれている。トラン・ゾス
タ；３６のコレクタ電極ＦｉＬＥＤ　／≠１に結果の誤
差電流信号を供給する。

このようにして、第ｊＡ図および第５８図の位相検出回
路の制御ループが完成する。

選択回路またはマルチプレクサｌ１０Ｖｉアナログ・ス
イッチで構成され、これもＬＦ／３３３３型とすること
が好ましい。このスイッチは前に述べたように位相検出
回路７０２の出力信号と後述する増幅検出回路１０１Ｉ
Ｌの出力信号の両方を受けるように接続されている。位
相検出回路の出力は可変抵抗／弘０を通る電流に対応す
る電流信号で構成される。この電流は演算増幅器！弘Ｏ
を介してスイッチング回路／１０の７つの入力に結合さ
れている。演算増幅器２≠０はこの電流を前述のインダ
クタンス・コイル／！λを介して受ける。

インダクタンス・コイル／！０は可変抵抗／≠Ｏの反対
側の端ＫＤＣＤＣ基準電圧える。このＤＣ基準電圧は演
算増幅器２４ｔ２から与えられる。演算増幅器２４Ｌ２
はアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ　）変換回路／／２か
らの基準電圧出力を受けるように結合されている。図示
された実施例では、この≠変換回路はＡＤＣ♂０ＡＧ−
／ｊ聾の７２ピツトψ変換器で構成されている。■変換
器／／２は選択手段またはスイッチング回路Ｉ１０によ
って選択された信号をもう７つの演算増幅器２ｔＡｔＪ
ｔを介して受ける。

もう７つの同様の演算増幅器コ１１を乙は入力ＡＭＰＬ
、　ＩＮで振幅検出回路１０４ｔから振幅信号を受けて
、この信号をスイッチング回°路／１０に与える。スイ
ッチング回路／１０に於けるこの２つの信号の一方また
は他方の選択は内蔵マイクロコンピュータによって制御
される。この内置マイクロコンピュータは選択制御信号
をスイッチ／１０の５ＥＬＥＣＴ人力に与える。回路／
１０をスイッチングするためのもう７つの制御信号はワ
ンショット回路または単安定マルチバイブレータ回路２
！ＯＫよって与えられる。ワンショットはマイクロコン
ピュータ／／≠からトリが−（ＴＲＧ　）入力を受けて
、出力端子０ＵＴＫＶＤｙＲ換器／／λに対する第１の
制御・やルス出カを発生し、Ｑ２出方に第２制御信号を
発生する。この後の方の制御信号はトランジスタ２！２
を介してスイッチング回路／１０の制御入力に結合され
ている。

次に第４図を参照して、前に示したような検出回路１０
ＩＩ−が線１０♂に沿って配置されている。

線７０どけ発振回路１０乙の出力をコイル２♂へ伝える
。発振回路１０乙も第４図の概略回路図に示されてｈる
。次に振幅検出回路１０４ｔにはそれぞれダイオード、
２乙０と２６！を含む正ピーク検出部と負ピーク検出部
が含まれている。これらのピーク検出器は発振信号の正
と負のピークを判定するために結合されている。測定対
象２乙のある部分がコイル２ｇの中にあってもなくても
、発振信号は回路内のコイル２♂の存在に影響されるか
らである。このため、ツェナー・ダイオードとすること
が好ましい各ダイオートコ乙０および２乙コは発振器出
力（Ｏ２０，ＯＵＴ　）の信号をそれぞれの分圧抵抗２
乙４Ｌおよびλ６乙を介してサンプリフ　ｆする。これ
らの分圧抵抗を振幅調整（ＡＭＰＬ　ＡＤＪ　）または
振幅零調整として使って、検出コイル２♂の中に測定対
象のどの部分も存在しないときに回路１０≠の出力（Ａ
ＭＰＬ、ＯＵＴ　）に所望の信号レベルを得ることがで
きる。

回路１０４Ｌの正および負の検出部分は演算増幅器２６
ｇの反転入力の加算結合点に結合される。

演算増幅器２乙どの出力は回路７０≠の出力（ＡＭＰＬ
、　ＯＵＴ　）を形成する。この出力は第ｊＢ図の演算
増幅器２４１１．の非反転入力（ＡＭＰＬ、　ＩＮ）に
与えられる。正ピーク検出器はまた発振回路１０乙に対
する自動利得制御（ＡＧＣ）帰還回路の一部を形成する
。このＡＧＣ回路には演算増幅器または比較器２７０も
含まれている。この比較器、２７０の反転入力には正ピ
ーク検出回路の出力が結合され、非反転入力には正！ボ
ルト電圧ｉ、ｉｌ整器２７２から与えられるＤＣ基準電
圧が結合されている。

再び暫く第よＡ図を参照して、前述の変成器／ＡＩＶＣ
は温度調整手段すなわち全体が参照番号２１０で表わさ
れた回路が設けられている。この調整回路には演算増幅
器２♂コが含まれている。

変成器７６どの温度が予め選定された比較的狭い範囲内
にとどまるように変成器／乙♂の温度を調整するため演
算増幅器２ｇ２は回路内でサーミスタ型加熱素子２１４
ｔと結合されている。

第１２図のグラフは一連の測定点をつないで得られた曲
線２Ｌ？０および２り２を示し、本発明の装置で典型的
な測定対象を試験した結果を表わしている。前に述べた
ように、これらの複数のｉｌｌ定点に対応する測定値の
採取は往復台の円筒室への出入りの動きと同期している
。これにより、円筒室内のコイル２ｇが発生する磁界の
中に測定対象を複数の異なる範囲まで入れた状態で、測
定対象の複数の読取り値が得られる。詳しくは、これら
の曲＠２デＯおよび２デ２はそれぞれ第５８図の演算増
幅器コ４Ｌ０の出力と第６図の振幅検出回路／θ≠の演
算増幅器２１．１の出力に結合された一対の類似した電
圧計のふれを表わすデータ点をプロットしたものである
。前に述べたように演算増幅器コ≠Ｏの出力は可変抵抗
／≠００導電率を表わし、位相検出回路１０２の出力を
構成している。

演算増幅器２６にの出力は振幅検出回路１０ＩＡの振幅
出力信号を表わす。

前に述べたように、測定対象または測定対象の検出コイ
ル２どの磁界の中Ｖｃ６る部分の誘電成分の影響は振幅
検出回路を使うととくよって測定から除くことができる
。この回路はほぼ、測定対象２乙の一部を入れたときの
信号変化の大きさ、したがってコイル２にのアドミッタ
ンス変化の大きさにだけ応動する。前に第ｇ図について
述べたように、位相角が純誘導性すなわち負のり０度の
角度に充分近い状態で、アドミッタンスの誘電性成分す
なわち容量成分が比較的小さく変化した場合、その結果
として主としてアドミッタンス・ベクトルの長さまたは
大きさが変化すると考えることができる。したがって、
回路１０≠はアドミッタンスの変化の大きさと相関関係
にある発振信号の変化の大きさにだけ応動する。前に述
べたように第ｇ図に示す導電率すなわち抵抗の変化／り
２の結果、主として位相角が変化し、コイル二ｇのアド
ミッタンス・ベクトルの振幅または大きさＫは殆んど影
響を及ぼさない。

前記の回路によって得られた読取シ値を更に正規化する
ため、基準回路λり≠も使用されている。

この回路は既知容量値のコンデンサ２り２と既知抵抗値
の並列抵抗２９ｇで構成されている。これらの素子はリ
ード・スイッチ３００を使うことＫよって選択的に回路
に入れたり切ったシすることができる。リード・スイッ
チ３００はマイクロコンピュータ／ｌ≠の基準イネーブ
ル（プ厨超都）出力によって選択的に起動されるように
接続されている。したがって、マイクロコンピュータは
回路に入れたこれらの既知の、すなわち基準の標準素子
２り６および２９１に応じて振幅検出回路ＩＯ’ｌ−か
ら得られた読取υ値を使うことにより、測定対象に応じ
てこの回路の動作中に得られた読取り値を正規化するこ
とができる。この基準回路２２弘は更に位相検出回路１
０２の読取り値を正規化したシ、希望する場合は時々λ
つの回路の継続的な正確な動作を単にチェックしたシす
るために使うこともできる。

次に第りＡ図および第７Ｂ図の概略回路図は本発明の一
実施によるマイクロコンピュータ回路／／４’の詳細を
示している。マイクロプロセッサまたはマイクロコンピ
ュータ３１０はｌ０ＩＢ；Ａ−２型の集積回路マイクロ
プロセッサ（ＬＬＰ）である。

このマイクロアロセッサまたはコンピュータ３１０はｇ
、！ｓｓ型の入力／出力（Ｉｌｏ　）エキス・ぐンダ３
／２を介してい変換器／／、２の／二ビットの出力を受
けるように接続されている。この／λビットの情報を交
換する７２個の端子は最下位ピット（ＬＳＢ　）と最上
位ピッ）　（ＭＳＢ　）について表示しである。

Ｉ１０エキスパンダ３／２は全体を参照番号３／弘で表
わした一組の端子で制御ノ９ネルともインターフェイス
している。第２の同様のＩ１０エキス・ぐンダ３／乙も
！２６！ｒ型となっているが、これはマイクロコンピュ
ータ３１０と前記の診断コンピュータ／／Ｊ−との間の
インタ７エイスの役目を果す。

第ｘ　ｏ　ｒ７ｏエキスパンダ３／ｌＩＬはまた、全体
を参照番号３／ｊで表わした３つのｒ−）および全体を
参照番号３／７で表わした直列接続されたトランジスタ
を介して第１／図の回路とインターフェイスし、往復台
駆動用の電動機１１ｔトの動作を制御する。電動機運転
のため（ＲＵＮ　）と時計方向の回転と反時計方向の回
転のため（ＣＷとＣＣＷ）別別の制御器が設けられてい
る。

もう７つの入力／出力回路３／ＩＶＣは、汎用同期送信
器／受信器（ＵＡＲＴ　）　、およびインテル（Ｉｎｔ
＠ｌ　）社のｇ２ｊＩ型プログラマブル通信インターフ
ェイスが含まれている。このインターフェイスまたは送
信／受信回路３／！ｒはマイクロコンピュータ３１０と
第≠図を参照して説明した外部コンピュータｊ２との間
のインターフェイスの役目を果す。

マイクロアロセッサによる前記の回路の選択と制御はデ
マルチブレフサ回路３２０とカウンタ回路３２２によっ
て行なわれる。図示された実施例では、デマルチブレフ
サ３２０は７１ＡＳ／／３ｇ″聾の７つの／−ｇデマル
チブレフサであシ、カウンタ３２２は１２３≠型の３偏
入シ／乙ビット２進カウンタである。

回路図の左上部で全体をＨＯＭＥ　ＥＮＤ　ＲＡＴＥと
表わした入力で、ホーム・ポジション・センサー７／、
エンド・ポジション・センサー７３、および移動速度セ
ンサー７よが第り図のｉイクロコンビユ−夕回路に結合
されている。演算増幅器３２’Ａを含むインターフェイ
ス回路が速度センサー人力に対して設けられ、その出力
がカウンタ３λ２のクロック入力（ＣＬＫ　）に与えら
れる。

メモリー容量は複数のメモリー素子３３０゜３３２．３
３１Ａおよび３３６の形で与えられる。

図示された実施例では、メモリー３３０は２７／、２ｇ
型の／　ｌ、Ｋ　ＸＳ’　ＥＰＲＯＭであり、これは紫
外線消去可能で電気的ｆログラミング可能な読出専用記
憶である。メモリー３３２は、２７１乙型の２ＫＸ♂ス
タテイツク・ランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ）
で構成される。残りのメモリー３３≠および３３乙はと
もに２／ざ６型のｆＫＸ♂構成の集積擬似スタティック
・ランダム・アクセス・メモリー（ｉＲＡＭ）で構成さ
れている。

全体が参照番号３３♂で表わされた複数の多入力ブート
回路が所望の構成でメモリーをマイクロプロセッサ３１
０と結合するために用いられる。

このため、ジャン・−一接続左して多数の接続が図示さ
れておシ、これによりマイクロコンピュータ回路のメモ
リー構成の選択に融通性が得られる。

７１４Ｓ３７３型の付加的なバッファ回路３４１０もマ
イクロプロセッサ３１０のアドレス線とメそリー回路の
いくつかのアドレス線との間に用いられている。

第１Ｏ図にはビデオ・インターフェイス回路が示されて
・おシ、これは外部コンピュータ！コと前に第弘図を参
照して説明したビデオ・ディスプレイｊＡとの間に用い
ることができる。簡単に述べると、この回路は？０弘り
ＨＷｉのｌチップ・マイクロコンピュータ回路３３０を
使っている。プログラマブル・ビデオ制御回路３よ２も
設けられておＦ）、１３Ｊ−２型とすることが好ましい
。このビデオ・インターフェイス回路に適したメモリー
としてメモ＋７−３５　！が設けられておシ、図示した
実施例ではこれは前記のメモリー　３７２と同様、２／
／乙型の、２Ｋ）ＩＲＡ！ｖ！で構成することが好まし
い。最後ＫＸざｔ４ｓ４！１を型で構成されたキャラク
タ・ジェネレータＲＯＭ　３乙！が用いられ、マイクロ
コンピュータ３Ｊ−０と制御回路３！２０両方にインタ
ーフェイスしている。それぞれの直列ビデオ信号と／ン
ク信号は制御回路３ｊ２とキャラクタ。

ノエネレータＲＯＭ　３　！ｒ乙からＨＰ　、２．ｒ　
００ダイオード３ｊ了および３乙０１ダイオード３６２
および３６μ、ならびにトランジスタ３乙乙（ＰＮＰ　
）および３乙ｆ　（ＮＰＮ　）を介して送出される。

第１／図に示すように、電動機駆動インターフェイス回
路も設けられている。電動機駆動インターフェイス回路
にはホーム・リレーおよびメジャー・リレー３ｆＯおよ
び３♂２が含まれている。

これらのリレーは電動機制御回路／３０を介して電動機
≠どの動作を制御する。それぞれのリレーはフリップフ
ロップ回路３♂≠から制御される。

図示された実施例では、フリップフロップ回路３１４Ｌ
は≠０／３Ｂ型の２個入りＤフリップ７０ツブで構成さ
れる。フリッゾフロップ３ｇ≠ハホーム・ＩＪＬ／Ｊ♂
Ｏとメジャー・リレー３ｆ２（７）いずれかを選択する
ためマイクロコンピュータによって制御される。ホーム
・センサー、エンド・センサー、および速度センサーは
第１／図の電動機回路に対してＨＯＭＥ　、　ＥＮＤ　
、およびＲＡＴＥと表示された入力をそれぞれそなえて
おシ、またそこから第りＡ図の左上隅に同様に表示され
た第７図のマイクロコンピュータ回路に直結されている
。

以上、本発明の特定実施例について詳細に図示し説明し
てきたが、本発明の広汎な側面から逸脱することなく糧
々の側面で本発明の変更や変形を行なうことができるこ
とは当業者には明らかである。これらの変更や変形のい
くつかは日常的な技術や設計の問題であり、他のものは
検討しさえすれば明らかとなるものである。このように
１本発明の範囲は特定の実施例やここで説明した特定の
構成によって限定されるべきでなく、請求の範囲および
それと同等のものによって規定すべきである。したがっ
て、請求範囲は本発明の趣旨と範囲に合致するこのよう
な変更や変形をすべて包含するように記載されている。

アウトゲートコンピュータ！コおよびボードマイクロコ
ンピュータ／／≠および特にそのマイクロコンピュータ
部分またはマイクロゾロセッサ部分３１０を操作するた
めのプログラムの７例を以下のページ（付表）に掲載す
る。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の透視図である。第２図は第
１図の装置の、一部を切シ取りた拡大側立面図である。 第３図は第１図および第２図の装置の拡大し喪前両立面
図であり、一部は断面を示している。第弘図は本発明の
装置の概略ブロック図である。第ｊＡ図および第Ｊ″Ｂ
図は共同して本発明の位相積出回路部を示した概略回路
図である。 第６図は本発明の発振−振暢検出回路部の概略回路図で
ある。第７図は本発明の検出コイルとコイルの中にちる
測定対象のインピーダンスを示す概略等価回路図である
。第ｒ図は第７図のインピーダンス素子の等価アドミッ
タンスのグラフ表示である。第７Ａ図および第り３図は
共同して本発明のマイクロコンピュータ回路部の概略回
路図である。第７０図は本発明の装置のビデオ・インタ
ーフェイス回路部の概略回路図である。第１１図は本発
明の電動機駆動インターフェイス回路の概略回路図であ
る。第１コ図は本発明の装置を使って測定した測定対象
の導電率測定値をグラフ表示したもＤである。 符号の圧倒 ！≠・・・円筒室、２乙・・・測定対象、２ｇ・・・検
出コイル、３０・・・往復台、≠６・・・駆動手段、≠
ど・・・電動機、１００・・・測定回路手段、１０２・
・・位相検出回路部、１０ｔＡ・・・振幅検出回路部、
／／≠・・・内蔵マイクロコンピュータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電率測定装置に於いて、測定対象を受け入れる
   ための少なくとも１つの開放端を有する室、上記室の中
   にほぼ一様な磁界を発生するための磁界発生手段、上記
   測定対象が上記室に出入りするように上記測定対象と上
   記室との間の相対運動を生ずるための運動手段、上記磁
   界発生手段の両端間の導電率を測定するために上記磁界
   発生手段と電気的に結合された測定回路手段、ならびに
   上記測定対象を上記室の中に複数の異なる範囲まで入れ
   た状態で上記磁界発生手段の両端間の導電率の複数の測
   定値を得る様に上記測定対象を少なくとも１つの方向で
   上記室に対して出し入れしながら上記測定回路手段に上
   記磁界発生手段両端間の導電率を複数回測定させるため
   の制御回路手段を含む事を特徴とする導電率測定装置。
2. （２）導電率測定装置に於いて、所定内部空間内にほぼ
   一様な磁界を発生するための磁界発生手段、測定対象の
   少なくとも一部を上記内部空間に対して出し入れするた
   め上記測定対象と上記所定内部空間との間の相対運動を
   生ずるための運動手段、上記磁界発生手段の両端間の導
   電率を測定するため上記磁界発生手段と結合された測定
   手段、ならびに上記測定対象の異なる部分を上記内部空
   間の中に入れた状態で上記磁界発生手段両端間の導電率
   の複数の測定値を得る様に上記測定対象を上記内部空間
   に対して相対的に動かしている間に上記測定手段に上記
   磁界発生手段両端間の導電率を複数回測定させるための
   制御回路手段を含む事を特徴とする導電率測定装置。
3. （３）導電率測定方法に於いて、測定対象を受け入れる
   ため少なくとも１つの開放端を有する室を設ける事、上
   記室の中にほぼ一様な磁界を発生する事、上記測定対象
   を動かして上記室に出し入れするため上記測定対象と上
   記室との間の相対運動を発生する事、ならびに上記測定
   対象を上記室の中に複数の異なる範囲まで入れた状態で
   上記磁界両端間の導電率の複数の測定値を得る様に上記
   測定対象を少なくとも１つの方向に動かして上記室に出
   し入れしながら上記磁界両端間の導電率を複数回測定す
   る事を含む事を特徴とする導電率測定方法。
4. （４）導電率測定方法に於いて、所定内部空間内にほぼ
   一様な磁界を発生する事、測定対象の少なくとも一部を
   動かして上記内部空間に出し入れするため上記測定対象
   と上記所定内部空間との間の相対運動を発生する事、な
   らびに上記測定対象の異なる部分を上記内部空間の中に
   入れた状態で上記磁界両端間の導電率の複数の測定値を
   得る様に上記測定対象を上記内部空間に対して動かして
   いる間に上記磁界両端間の導電率を複数回測定する事を
   含む事を特徴とする導電率測定方法。
5. （５）導電率測定装置に於いて、測定対象を受け入れる
   ため少なくとも１つの開放端をそなえた室、上記室の中
   にほぼ一様な磁界を発生するための磁界発生手段、なら
   びに上記磁界発生手段両端間の導電率を測定するため上
   記磁界発生手段と電気的に結合された測定回路手段が含
   まれており、上記磁界発生手段の内部に位置した上記測
   定対象の部分の反射導電率を含む上記磁界発生手段両端
   間の導電率を表わす導電率信号を作るため上記磁界発生
   手段と結合された位相検出回路手段が上記測定回路手段
   に含まれる事、ならびに上記磁界発生手段両端間の電気
   アドミッタンスの振幅を表わす振幅信号を作るため更に
   上記磁界発生手段と結合された振幅検出回路手段が上記
   測定回路手段に含まれる事を特徴とする導電率測定装置
   。