JP7215303B2 - measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置に関する。 The present invention relates to measuring devices.
下記特許文献1には、不溶成分を溶媒に分散した分散系中の溶媒量特定方法が開示されている。この溶媒量特定方法は、分散系に接触する一対の電極の一方に入力電気信号(交流信号)を印可し、一対の電極の他方から得られる出力電気信号と上記入力電気信号との位相差に基づいて溶質の濃度や分散系の電気伝導度を測定する。 Patent Document 1 below discloses a method for specifying the amount of solvent in a dispersion system in which an insoluble component is dispersed in a solvent. In this method of specifying the amount of solvent, an input electric signal (AC signal) is applied to one of a pair of electrodes in contact with the dispersion system, and the phase difference between the output electric signal obtained from the other of the pair of electrodes and the input electric signal is It measures the concentration of the solute and the electrical conductivity of the dispersed system based on the
ところで、上記背景技術では、溶質の濃度や分散系の電気伝導度を対象物理量として測定するが、各々対象物理量をより精度良く測定するためには、一対の電極に接続される測定系の回路定数を対象物理量毎に最適化する必要がある。 By the way, in the background art described above, the concentration of a solute and the electrical conductivity of a dispersion system are measured as target physical quantities. must be optimized for each target physical quantity.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の対象物理量をより精度良く測定することが可能な測定装置の提供を目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of measuring a plurality of target physical quantities with higher accuracy.
上記目的を達成するために、本発明では、測定装置に係る第1の解決手段として、測定対象物に接触する検出電極と、所定の測定用信号を発振する発振器と、複数の測定対象物理量に対応して設けられ、前記測定用信号を前記検出電極に供給する複数の入力回路と、複数の前記測定対象物理量に対応して設けられ、前記検出電極から得られる検出信号に所定の検出処理を施す複数の検出処理回路と、前記検出処理回路から入力される処理済検出信号に基づいて複数の前記測定対象物理量を演算する演算手段と、複数の前記入力回路を択一的に選択して前記測定用信号を前記検出電極に入力させる制御手段と を備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first solution for a measuring device, which includes a detection electrode that contacts an object to be measured, an oscillator that oscillates a predetermined measurement signal, and a plurality of physical quantities to be measured. a plurality of input circuits provided correspondingly for supplying the measurement signals to the detection electrodes; a plurality of detection processing circuits for applying the and control means for inputting a signal for measurement to the detection electrodes.
本発明では、測定装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記発振器は、前記入力回路毎に異なる周波数の前記測定用信号を発振する、という手段を採用する。 According to the present invention, as a second solution to the measuring apparatus, in the first solution, the oscillator oscillates the measurement signal with a different frequency for each input circuit.
本発明では、測定装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記検出処理回路は、前記測定用信号と前記検出信号との位相差を示す前記処理済検出信号を生成して前記演算手段に出力する、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution to the measuring apparatus, in the second solution, the detection processing circuit generates the processed detection signal indicating the phase difference between the measurement signal and the detection signal. and outputs it to the computing means.
本発明では、測定装置に係る第4の解決手段として、上記第1~第3のいずれかの解決手段において、前記入力回路は、前記測定用信号を所定の抵抗器を介して前記検出電極に供給し、非選択時に出力インピーダンスが高インピーダンスとなる、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution to the measuring device, in any one of the first to third solutions, the input circuit transmits the measurement signal to the detection electrode via a predetermined resistor. and the output impedance becomes high when not selected.
本発明では、測定装置に係る第5の解決手段として、上記第1~第4のいずれかの解決手段において、複数の前記測定対象物理量は、前記測定対象物の水分と電気伝導度である、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution related to the measuring device, in any one of the first to fourth solutions, the plurality of physical quantities to be measured are moisture and electrical conductivity of the measurement object. adopt the means.
本発明によれば、複数の対象物理量をより精度良く測定することが可能な測定装置を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the measuring apparatus which can measure several object physical quantities with high precision.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る測定装置は、測定対象物の水分量と電気伝導度とを測定する装置である。この測定装置は、図1に示すように、発振器1、一対のバッファ回路2A,2B、一対の抵抗器3A,3B、一対の検出電極4X,4Y、一対のバッファ回路5A,5B、一対の検出器6A,6B、一対のバッファ回路7A,7B、一対のローパスフィルタ8A,8B、一対のローパスフィルタ9A,9B、一対の差動アンプ10A,10B及びMPU11を備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The measuring device according to this embodiment is a device for measuring the water content and electrical conductivity of a measurement object. As shown in FIG. 1, this measuring apparatus includes an oscillator 1, a pair of
ここで、上記測定対象物は、例えば土壌である。また、上記水分量及び電気伝導度は、本発明における複数の測定対象物理量に相当する。さらに、上記各構成要素のうち、符号に「A」が含まれる構成要素は、水分量の測定のみに寄与する構成要素であり、また符号に「B」が含まれる構成要素は、電気伝導度の測定のみに寄与する構成要素である。 Here, the object to be measured is, for example, soil. Moreover, the water content and electrical conductivity correspond to a plurality of physical quantities to be measured in the present invention. Furthermore, among the above-mentioned components, the components containing "A" in the code are components that contribute only to the measurement of the water content, and the components containing "B" in the code are electrical conductivity It is a component that contributes only to the measurement of
すなわち、第1のバッファ回路2A、第1の抵抗器3A、第1のバッファ回路5A、第1の検出器6A、第3のバッファ回路7A、第1のローパスフィルタ8A、第3のローパスフィルタ9A及び第1の差動アンプ10Aは、水分量の測定のみに関係する構成要素である。また、第2のバッファ回路2B、第2の抵抗器3B、第2のバッファ回路5B、第2の検出器6B、第4のバッファ回路7B、第2のローパスフィルタ8B、第4のローパスフィルタ9B及び第2の差動アンプ10Bは、電気伝導度の測定のみに関係する構成要素である。
That is, a
発振器1は、周波数可変型であり、繰返し周波数が異なる2つの方形波を発振する。すなわち、この発振器1は、第1の繰返し周波数f1の方形波を発振すると共に第2の繰返し周波数f2の方形波を発振する。このような発振器1は、第1の繰返し周波数f1の方形波を第1の測定用信号として第1のバッファ回路2Aに出力し、また第2の繰返し周波数f2の方形波を第2の測定用信号として第2のバッファ回路2Aに出力する。
The oscillator 1 is of variable frequency type and oscillates two square waves with different repetition frequencies. That is, this oscillator 1 oscillates a square wave with a first repetition frequency f1 and a square wave with a second repetition frequency f2. Such an oscillator 1 outputs a square wave with a first repetition frequency f1 as a first measurement signal to the
このような発振器1は例えば+3.3Vのプラス電源で作動するものであり、よって第1、第2の測定用信号は、低電位が0V、高電位が+3.3Vの方形波である。このような発振器1は、第1の繰返し周波数f1の方形波を第3のバッファ回路5A及び第5のバッファ回路7Aに出力し、また第2の繰返し周波数f2の方形波を第4のバッファ回路5B及び第6のバッファ回路7Bに出力する。
Such an oscillator 1 operates, for example, on a positive power supply of +3.3V, so that the first and second measuring signals are square waves with a low potential of 0V and a high potential of +3.3V. Such an oscillator 1 outputs a square wave with a first repetition frequency f1 to the
上記第1の測定用信号は水分量測定用の測定用信号であり、上記第2の測定用信号は電気伝導度測定用の測定用信号である。これら第1、第2の測定用信号は、デューティ比が50%の方形波であり、また第1、第2の繰返し周波数f1,f2が例えば数MHz~数十MHzのオーダーである。なお、これら第1、第2の測定用信号の属性値は、測定対象物の性状に応じて適宜設定される。 The first measurement signal is a measurement signal for water content measurement, and the second measurement signal is a measurement signal for electrical conductivity measurement. These first and second measurement signals are square waves with a duty ratio of 50%, and the first and second repetition frequencies f1 and f2 are on the order of several MHz to several tens of MHz, for example. Note that the attribute values of the first and second measurement signals are appropriately set according to the properties of the object to be measured.
第1、第2のバッファ回路2A,2Bは、上記第1、第2の測定用信号を各々電流増幅する電流増幅回路であり、電流増幅後の第1、第2の測定用信号を一対の抵抗器3A,3Bに各々出力する。すなわち、第1のバッファ回路2Aは、第1の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第1の測定用信号を第1の抵抗器3Aの一端に出力する。一方、第2のバッファ回路2Bは、第2の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第2の測定用信号を第2の抵抗器3Bの一端に出力する。
The first and
また、このような第1、第2のバッファ回路2A,2Bは、MPU11から入力される切替信号に基づいて択一的に機能する。すなわち、第1、第2のバッファ回路2A,2Bのうち、切替信号によって選択されたものが測定用信号を第1の検出電極4Xに出力する。第1のバッファ回路2Aは、切替信号によって選択されると、第1の測定用信号を第1の検出電極4Xに出力し、第2のバッファ回路2Bは、切替信号によって選択されると第2の測定用信号を第1の検出電極4Xに出力する。
Further, such first and
また、このような第1、第2のバッファ回路2A,2Bは、非選択時に出力インピーダンスが高インピーダンス(例えば数百MΩ)となる3ステートバッファである。すなわち、第1、第2のバッファ回路2A,2Bは、選択時に比較的低い出力インピーダンスで測定用信号を第1の検出電極4Xに出力するが、選択時には出力インピーダンスが極めて高い状態となり、測定用信号の出力を停止する。
Also, such first and
第1、第2の抵抗器3A,3Bは、各々に所定の抵抗値を有する2端子の電子素子である。第1、第2の抵抗器3A,3Bのうち、第1の抵抗器3Aは、第1の抵抗値を有し、一端が第1のバッファ回路2Aの出力端に接続され、他端が第1の検出電極4Xに接続されている。第2の抵抗器3Bは、第2の抵抗値を有し、一端が第2のバッファ回路2Bの出力端に接続され、他端が第2の検出電極4Yに接続されている。
The first and
このような第1、第2の抵抗器3A,3Bは、第1、第2の検出電極4X,4Yと共に第1、第2のバッファ回路2A,2Bの負荷を構成している。すなわち、第1の抵抗器3Aは、第1の検出電極4Xと第2の検出電極4Yと共に第1のバッファ回路2Aの負荷を構成し、第2の抵抗器3Bは、第1の検出電極4Xと第2の検出電極4Yと共に第2のバッファ回路2Bの負荷を構成している。
Such first and
このような第1の抵抗器3Aは、測定対象物の水分量を検出する際の検出ダイナミックレンジを支配する構成要素であり、第1の抵抗値が水分量の検出ダイナミックレンジを最大化するように適宜設定される。また、第2の抵抗器3Bは、測定対象物の電気伝導度を検出する際の検出ダイナミックレンジを支配する構成要素であり、第2の抵抗値が電気伝導度の検出ダイナミックレンジを最大化するように設定される。
Such a
ここで、第1、第2のバッファ回路2A,2B及び第1、第2の抵抗器3A,3Bは、本発明の入力回路を構成している。すなわち、第1のバッファ回路2A及び第1の抵抗器3Aは、複数の測定対象物理量のうち水分量に対応して設けられ、第1の測定用信号を第1の検出電極4Xに供給する第1の入力回路を構成している。一方、第2のバッファ回路2B及び第2の抵抗器3Bは、複数の測定対象物理量のうち電気伝導度に対応して設けられ、第2の測定用信号を第1の検出電極4Xに供給する第2の入力回路を構成している。
Here, the first and
第1、第2の検出電極4X,4Yは、測定対象物に接触する導電性部材である。これら第1、第2の検出電極4X,4Yは、所定距離を隔てて対向配置されており、測定対象物に接触することにより当該測定対象物の水分量あるいは電気伝導度に応じた静電容量のコンデンサCを構成する。
The first and
すなわち、第1、第2の検出電極4X,4Yは、図2に示すように、所定の支持部材Sによって対向状態に設定された電極モジュールMとして構成されており、測定対象物中に埋設されている。このような第1、第2nの検出電極4X,4Yは、測定対象物の水分量あるいは電気伝導度に応じて変化する静電容量を有するコンデンサCを構成しており、所定の信号線を介して第1、第2の抵抗器3A,3Bの他端に各々接続されている。
That is, as shown in FIG. 2, the first and
このようなコンデンサCは、第1、第2の抵抗器3A,3Bと共に電子回路におけるCR回路つまり積分回路を各々構成している。すなわち、コンデンサCは、第1の抵抗器3Aと共に第1の積分回路を構成し、また第2の抵抗器3Bと共に第2の積分回路を構成する。第1の積分回路は、コンデンサCの静電容量と第1の抵抗器3Aにおける第1の抵抗値とに基づく第1の時定数τ1を有し、第2の積分回路は、コンデンサCの静電容量と第2の抵抗器3Bにおける第2の抵抗値とに基づく第2の時定数τ2を有する。
Such a capacitor C, together with the first and
したがって、第1、第2の抵抗器3A,3Bの他端における電圧波形は、方形波である第1の測定用信号あるいは第2の測定用信号が第1の時定数τ1あるいは第2の時定数τ2に基づいて積分処理された波形となる。このような第1、第2の検出電極4X,4Yは第1、第2の検出器6A,6Bの入力端に各々接続されているので、第1、第2の検出電極4X,4Yは、第1の測定用信号あるいは第2の測定用信号が積分処理された信号を第1、第2の検出器6A,6Bに出力する。
Therefore, the voltage waveforms at the other ends of the first and
第3、第4のバッファ回路5A,5Bは、上記第1、第2の測定用信号を各々電流増幅する電流増幅回路であり、電流増幅後の第1、第2の測定用信号を第1、第2の検出器6A,6Bに各々出力する。すなわち、第3のバッファ回路5Aは、第1の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第1の測定用信号を第1の検出器6Aに出力する。一方、第4のバッファ回路5Bは、第2の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第2の測定用信号を第2の検出器6Bに出力する。
The third and
このような第3、第4のバッファ回路5A,5Bは、第1、第2の測定用信号を所定時間(遅延時間ΔT)だけ遅延させるために設けられている。すなわち、第3のバッファ回路5Aは、第1の測定用信号を遅延時間ΔTだけ遅らせて第1の検出器6Aに出力する。一方、第4のバッファ回路5Bは、第2の測定用信号を遅延時間ΔTだけ遅らせて第1の測定用信号を第1の検出器6Aに出力する。
Such third and
第1、第2の検出器6A,6Bは、2つの入力信号の位相差を検出する位相検出器である。すなわち、第1の検出器6Aは、第1の検出電極4Xから入力される第1の検出信号と第3のバッファ回路5Aから入力される第1の測定用信号との位相差を第1の位相差として検出し、当該第1の位相差を第1のローパスフィルタ8Aに出力する。一方、第2の検出器6Bは、第1の検出電極4Xから入力される第2の検出信号と第4のバッファ回路5Bから入力される第2の測定用信号との位相差を第2の位相差として検出し、当該第2の位相差を第2のローパスフィルタ8Bに出力する。
The first and
第5、第6のバッファ回路7A,7Bは、上述した第3、第4のバッファ回路5A,5Bと同様に第1、第2の測定用信号を各々電流増幅する電流増幅回路である。これら第5、第6のバッファ回路7A,7Bは、電流増幅後の第1、第2の測定用信号を第3、第4のローパスフィルタ9A、9Bに各々出力する。すなわち、第5のバッファ回路7Aは、第1の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第1の測定用信号を第3のローパスフィルタ9Aに出力する。一方、第6のバッファ回路7Bは、第2の測定用信号を電流増幅し、電流増幅後の第2の測定用信号を第4のローパスフィルタ9Bに出力する。
The fifth and
第1、第2のローパスフィルタ8A,8Bは、所定の遮断周波数を有する積分回路であり、一対の検出器6A,6Bから各々入力される位相差信号から直流成分を抽出する。すなわち、第1のローパスフィルタ8Aは、第1の検出器6Aから入力される第1の位相差信号から直流成分を抽出し、当該直流成分を第1の位相差電圧として第1の差動アンプ10Aに出力する。一方、第2のローパスフィルタ8Bは、第2の検出器6Bから入力される第2の位相差信号から直流成分を抽出し、当該直流成分を第2の位相差電圧として第2の差動アンプ10Bに出力する。
The first and second low-
第3、第4のローパスフィルタ9A,9Bは、所定の遮断周波数を有する積分回路であり、第5、第6のバッファ回路7A,7Bから各々入力される第1、第2の測定用信号を積分処理することによって平均直流電圧成分を抽出する。すなわち、第3のローパスフィルタ9Aは、第1の測定用信号の平均直流電圧成分を抽出し、当該平均直流電圧成分を第1の参照電圧として第1の差動アンプ10Aに出力する。
The third and fourth low-
一方、第4のローパスフィルタ9Bは、第2の測定用信号の平均直流電圧成分を抽出し、当該平均直流電圧成分を第2の参照電圧として第2の差動アンプ10Bに出力する。なお、上述したように第1、第2の測定用信号は、波高値が+3.3V、かつデューティ比が50%の方形波である。したがって、上記第1、第2の参照電圧は、1.65Vとなる。
On the other hand, the fourth low-
第1、第2の差動アンプ10A,10Bは、所定の増幅度を有し、第1、第2の位相差電圧と第1、第2の参照電圧とを差動増幅することにより差電圧を各々生成する。すなわち、第1の差動アンプ10Aは、第1の位相差電圧と第1の参照電圧とに基づいて第1の差電圧を生成し、当該第1の差電圧をMPU11に出力する。一方、第2の差動アンプ10Bは、第2の位相差電圧と第2の参照電圧とに基づいて第2の差電圧を生成し、当該第2の差電圧をMPU11に出力する。
The first and second
ここで、第3、第4のバッファ回路5A,5B、第1、第2の検出器6A,6B、第5、第6のバッファ回路7A,7B、第1、第2のローパスフィルタ8A,8B、第3、第4のローパスフィルタ9A,9B及び第1、第2の差動アンプ10A,10Bは、複数の測定対象物理量(水分量と電気伝導度)に応じて設けられ、第1、第2の検出電極4X,4Yから得られる第1、第2の検出信号に所定の検出処理を施す複数の検出処理回路を構成している。
Here, third and
また、このような第3、第4のバッファ回路5A,5B、第1、第2の検出器6A,6B、第5、第6のバッファ回路7A,7B、第1、第2のローパスフィルタ8A,8B、第3、第4のローパスフィルタ9A,9B及び第1、第2の差動アンプ10A,10Bのうち、第3のバッファ回路5A、第1の検出器6A、第5のバッファ回路7A、第1のローパスフィルタ8A、第3のローパスフィルタ9A及び第1の差動アンプ10Aは、第1の検出処理回路を構成している。一方、第4のバッファ回路5B、第2の検出器6B、第6のバッファ回路7B、第2のローパスフィルタ8B、第4のローパスフィルタ9B及び第2の差動アンプ10Bは、第2の検出処理回路を構成している。
Further, such third and
MPU11は、予め記憶された測定プログラムに基づいて第1、第2の差電圧に所定の情報処理を施すことにより測定対象物の水分量及び電気伝導度を推定するマイクロプロセッサである。このMPU11は、上記測定プログラムに加えて、例えば水分量推定用の変換テーブル(水分量変換テーブル)と電気伝導度推定用の変換テーブル(電気伝導度変換テーブル)を予め記憶している。
The
水分量変換テーブルは、上記第1の差電圧と測定対象物の水分量との関係を示すデータテーブルであり、また電気伝導度変換テーブルは、上記第2の差電圧と測定対象物の電気伝導度との関係を示すデータテーブルである。MPU11は、このような水分量変換テーブルを第1の差電圧で検索することにより当該第1の差電圧に対応する水分量を抽出する。また、MPU11は、電気伝導度変換テーブルを第2の差電圧で検索することにより当該第2の差電圧に対応する電気伝導度を抽出する。
The water content conversion table is a data table showing the relationship between the first differential voltage and the water content of the object to be measured. It is a data table showing the relationship with degree. The
また、このMPU11は、切替信号を第1、第2のバッファ回路2A,2Bに出力することにより、第1、第2のバッファ回路2A,2Bのいずれか一方を択一的に選択する。すなわち、MPU11は、第1、第2のバッファ回路2A,2Bのうち、切替信号で選択した方に測定用信号を第1の検出電極4Xに入力させる。MPU11は、第1のバッファ回路2Aを選択することにより第1の測定用信号を第1の検出電極4Xに入力させ、第2のバッファ回路2Bを選択することにより第2の測定用信号を第1の検出電極4Xに入力させる制御手段でもある。
Further, the
ここで、第1、第2の差電圧は、本発明の処理済検出信号に相当する。すなわち、第1の差電圧は第1の検出処理回路の出力信号であり、第2の差電圧は第2の検出処理回路の出力信号である。また、MPU11は、このような第1、第2の差電圧(処理済検出信号)に基づいて水分量及び電気伝導度(複数の前記測定対象物理量)を演算する演算手段に相当する。
Here, the first and second differential voltages correspond to the processed detection signal of the present invention. That is, the first differential voltage is the output signal of the first detection processing circuit, and the second differential voltage is the output signal of the second detection processing circuit. Further, the
また、上記各構成要素のうち、一部の能動回路である発振器1、第1、第2のバッファ回路2A,2B、第3、第4のバッファ回路5A,5B、第1、第2の検出器6A,6B、第5、第6のバッファ回路7A,7Bは、出力電圧が+3.3Vのプラス電源によって駆動される。また、残りの能動回路である第1、第2の差動アンプ10A,10B及びMPU11は、出力電圧が+5.0Vのプラス電源によって駆動される。
Further, among the components described above, the oscillator 1, the first and
次に、本実施形態に係る測定装置の動作について詳しく説明する。 Next, the operation of the measuring device according to this embodiment will be described in detail.
この測定装置を用いて測定対象物の水分量を測定する場合、MPU11は、第1のバッファ回路2Aを選択する切替信号を第1、第2のバッファ回路2A,2Bに出力する。また、この切替信号は発振器1にも入力されるので、発振器1は第1の測定用信号を第1のバッファ回路2Aに出力する。この結果、第1のバッファ回路2Aは、第1の測定用信号を電流増幅して第1の抵抗器3Aを介して第1の検出電極4Xに供給する。
When measuring the moisture content of the object to be measured using this measuring device, the
この状態において、非選択の第2のバッファ回路2Bは、出力インピーダンスが高インピーダンス状態に設定されるので、第2のバッファ回路2Bの出力インピーダンスの影響は、第1の検出信号に現れない。すなわち、第2のバッファ回路2Bは、第1の検出電極4Xに接続されていないに等しい状態にあるので、第1の検出信号の検出ダイナミックレンジに影響を与えない。
In this state, the output impedance of the unselected
一方、この測定装置を用いて測定対象物の電気伝導度を測定する場合、MPU11は、第2のバッファ回路2Bを選択する切替信号を第1、第2のバッファ回路2A,2Bに出力する。また、この切替信号は発振器1にも入力され、発振器1は第2の測定用信号を第2のバッファ回路2Aに出力する。この結果、第2のバッファ回路2Aは、第2の測定用信号を電流増幅して第2の抵抗器3Bを介して第1の検出電極4Xに供給する。
On the other hand, when using this measuring device to measure the electrical conductivity of the object to be measured, the
この状態において、非選択の第1のバッファ回路2Aは、出力インピーダンスが高インピーダンス状態に設定されるので、第1のバッファ回路2Aの出力インピーダンスの影響は、第2の検出信号に現れない。すなわち、第1のバッファ回路2Aは、第1の検出電極4Xに接続されていないに等しい状態にあるので、第2の検出信号の検出ダイナミックレンジに影響を与えない。
In this state, the output impedance of the unselected
このように、本実施形態に係る測定装置では、測定対象物の水分量を測定する場合は、当該測定における検出ダイナミックレンジが最大化するように最適設定された第1の抵抗値(第1の抵抗器3Aの抵抗値)を介して第1の測定用信号が第1の検出電極4Xに供給されると共に第1の抵抗値を用いて第1の検出信号が第1の検出電極4Xから取り出される。
As described above, in the measuring device according to the present embodiment, when measuring the moisture content of a measurement object, the first resistance value (first A first measurement signal is supplied to the
また、測定対象物の電気伝導度を測定する場合には、当該測定における検出ダイナミックレンジが最大化するように最適設定された第2の抵抗値(第2の抵抗器3Bの抵抗値)を介して第2の測定用信号が第1の検出電極4Xに供給されると共に第2の抵抗値を用いて第2の検出信号が第1の検出電極4Xから取り出される。
Further, when measuring the electrical conductivity of the object to be measured, the second resistance value (the resistance value of the
ここで、第1、第2のバッファ回路2A,2Bのうち、非選択の出力インピーダンスが高インピーダンスではなく低インピーダンスのままであった場合、第1の抵抗値と第2の抵抗値との合成抵抗値を介して第1、第2の測定用信号が第1の検出電極4Xに供給され、また合成抵抗値を用いて第1、第2の検出信号が第1の検出電極4Xから取り出されることになる。
Here, if the unselected output impedance of the first and
そして、第1の検出信号が第1の検出処理回路で処理されることにより第1の差電圧がMPU11に入力され、また第2の検出信号が第2の検出処理回路で処理されることにより第2の差電圧がMPU11に入力される。そして、MPU11は、第1の差電圧に基づいて測定対象物の水分量を取得し、また第2の差電圧に基づいて測定対象物の電気伝導度を取得する。そして、MPU11は、水分量及び電気伝導度を測定値として外部に出力する。
Then, by processing the first detection signal in the first detection processing circuit, a first differential voltage is input to the
このような本実施形態によれば、検出ダイナミックレンジが対象物理量毎つまり水分量及び電気伝導度毎に独立して設定されるので、測定対象物における複数の対象物理量を従来よりも精度良く測定することが可能である。 According to this embodiment, the detection dynamic range is set independently for each target physical quantity, that is, for each water content and electrical conductivity, so that a plurality of target physical quantities in the measurement object can be measured with higher accuracy than before. Is possible.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、測定対象物の水分量及び電気伝導度を複数の対象物理量として測定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は水分量及び電気伝導度以外の対象物理量の測定にも適用することが可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are conceivable.
(1) In the above embodiment, the case where the water content and electrical conductivity of the object to be measured are measured as a plurality of target physical quantities has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied to measurement of target physical quantities other than water content and electrical conductivity.
(2)上記実施形態では、2つの対象物理量つまり水分量及び電気伝導度の側的について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、対象物理量の個数に応じた数の入力回路及び検出処理回路を設けることにより、3つ以上の対象物理量の側的にも適用可能である。 (2) In the above embodiment, the two target physical quantities, ie, water content and electrical conductivity, have been described laterally, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied laterally to three or more target physical quantities by providing the number of input circuits and detection processing circuits corresponding to the number of target physical quantities.
(3)上記実施形態では、方形波を発振する発振器1を採用したが、本発明はこれに限定されない。方形波に変えて他の波形、例えば台形波信号を発生させても良い。 (3) In the above embodiment, the oscillator 1 that oscillates a square wave is used, but the present invention is not limited to this. Instead of square waves, other waveforms, such as trapezoidal signals, may be generated.
1 発振器
2A,2B 第1、第2のバッファ回路(入力回路)
3A,3B 第1、第2の抵抗器(入力回路)
4X,4Y 第1、第2の検出電極
5A,5B 第3、第4のバッファ回路(検出処理回路)
6A,6B 第1、第2の検出器(検出処理回路)
7A,7B 第5、第6のバッファ回路(検出処理回路)
8A,8B 第1、第2のローパスフィルタ(検出処理回路)
9A,9B 第3、第4のローパスフィルタ(検出処理回路)
10A,10B 第1、第2の差動アンプ(検出処理回路)
11 MPU
M 電極モジュール
S 支持部材
1
3A, 3B first and second resistors (input circuit)
4X, 4Y First and
6A, 6B first and second detectors (detection processing circuits)
7A, 7B fifth and sixth buffer circuits (detection processing circuits)
8A, 8B first and second low-pass filters (detection processing circuits)
9A, 9B Third and fourth low-pass filters (detection processing circuits)
10A, 10B first and second differential amplifiers (detection processing circuits)
11 MPUs
M electrode module S support member
Claims (5)
所定の測定用信号を発振する発振器と、
複数の測定対象物理量に対応して設けられ、前記測定用信号を前記検出電極に供給する複数の入力回路と、
複数の前記測定対象物理量に対応して設けられ、前記検出電極から得られる検出信号に所定の検出処理を施す複数の検出処理回路と、
前記検出処理回路から入力される処理済検出信号に基づいて複数の前記測定対象物理量を演算する演算手段と、
複数の前記入力回路を択一的に選択して前記測定用信号を前記検出電極に入力させる制御手段とを備え、
前記入力回路は、前記測定用信号を所定の抵抗器を介して前記検出電極に供給し、
前記抵抗器の抵抗値は、前記測定対象物理量毎に独立して設定されていることを特徴とする測定装置。 a detection electrode in contact with the object to be measured;
an oscillator that oscillates a predetermined measurement signal;
a plurality of input circuits provided corresponding to a plurality of physical quantities to be measured and supplying the measurement signals to the detection electrodes;
a plurality of detection processing circuits provided corresponding to the plurality of physical quantities to be measured and performing predetermined detection processing on detection signals obtained from the detection electrodes;
computing means for computing a plurality of the physical quantities to be measured based on the processed detection signal input from the detection processing circuit;
a control means for selectively selecting one of the plurality of input circuits and inputting the measurement signal to the detection electrode ;
the input circuit supplies the measurement signal to the detection electrode via a predetermined resistor;
A measuring apparatus , wherein the resistance value of the resistor is set independently for each physical quantity to be measured.
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