(57)【要約】一つ以上の電気的共振構造体（１１、２１）の共振周波数を単一のチャネルを介して探知する装置が、この又は各共振構造体（１１、２１）と結合しており、この結合された共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力する可変周波数発振器（１３、２３）を備える。この又は各可変周波数発振器（１３、２３）を前記共振構造体に接続するカプリング手段（２）が装備される。同期検出器を成すＩミクサ（１５、２５）が、各々の発振器に対して装備されており、各Ｉミクサ（１５、２５）の第一の入力（１５ａ、２５ａ）がそれと結合されている発振器（１３、２３）に接続され、第二の入力（１５ｂ、２５ｂ）がカプリングデバイス（２）に接続されていて、この又は各Ｉミクサ（１５、２５）が、結合している可変周波数発振器（１３、２３）からの励起信号を、この又は各励起信号に応答して共振構造体が発生した応答信号と混合する。この又は各Ｉミクサ（１５、２５）の出力はフィルタリングされて、この励起信号と応答信号の積和が除去され、これで、その信号の振幅変調成分だけを残し、次に、この成分を制御ループ中で処理して、この又は各共振構造体の共振周波数を探知する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的共振構造体の共振周波数を探知する方法であり、前記方法が：前記共振構造体を、前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の基準信号で励起するステップと；前記共振構造体からの応答信号を前記基準信号と混合するステップと；前記混合応答信号と前記基準信号とをフィルタリングして、合成波信号からの積和を除去するステップと；前記応答信号の、結果として得られる振幅変調成分を制御ループ内で用いて、前記共振構造体の共振信号を探知するステップと；を含む前記方法。
【請求項２】
前記発振器からの基準信号を、第二の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の第二の基準信号と加算合計するステップであり、前記第一と第二の共振構造体が公称の差分周波数を有し、前記第一と第二の共振構造体を前記混合信号で励起し、前記第一と第二の共振構造体の合成波応答信号を前記第一の基準信号と混合し、この混合信号をフィルタリングし、その結果得られた信号を制御ループ内で用いて、前記第一の共振構造体の共振周波数を探知し、また、前記第一と第二の共振構造体の合成波応答信号を前記第二の基準信号と混合し、この混合信号をフィルタリングし、その結果得られた信号を制御ループ内で用いて、前記第二の共振構造体の共振周波数を探知するさらなる前記ステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記又は各混合応答信号と基準信号とが、低域フィルタを用いてフィルタリングされる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
低出力インピーダンスを持つ信号源を用いて前記又は各基準信号の振幅変調を抑制するさらなるステップを含む、先行する請求項の内のどれかに記載の方法。
【請求項５】
前記又は各基準信号が、前記又は各共振構造体を励起する以前にインピーダンスを通過する、先行する請求項の内のどれかに記載の方法。
【請求項６】
前記又は各基準信号に対して、応答信号を、移相された前記又は各基準信号と混合し、前記混合信号をフィルタリングし、このフィルタリングされた同相と移相の混合応答信号と基準信号とを二乗し、前記関連の二乗信号を加算合計して、その結果を制御ループ内で用いて、前記関連の共振構造体の共振周波数を補償探知するさらなるステップを含む、先行する請求項の内のどれかに記載の方法。
【請求項７】
前記基準信号が９０度だけ移相される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気的共振構造体の共振周波数を探知する装置であり、前記装置が：前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力する可変周波数発振器と；前記可変周波数発振器を前記共振構造体に接続するカプリング手段と；前記発振器に接続された第一の入力と前記カプリングデバイスに接続された第二の入力とを有する同期検出器を形成するＩミクサであり、前記Ｉミクサは前記可変周波数発振器からの励起信号を前記励起信号に応答して前記共振構造体によって発生された応答信号と混合する、前記Ｉミクサと；前記Ｉミクサの出力に接続されており、前記Ｉミクサの出力をフィルタリングして励起信号と応答信号の積和を除去することによって、前記信号の振幅変調成分だけを残すようにするフィルタと；フィルタリングされた信号を処理して、前記共振構造体の共振周波数を探知する処理手段と；を含む前記装置。
【請求項９】
前記カップリング手段に接続されている第二の可変周波数発振器であり、前記第一の可変周波数発振器が第一の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力し、前記第二の可変周波数発振器が前記第二の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力する、前記第二の可変周波数発振器と；前記第二の発振器と結合して同期検出器を形成し、自身の第一の入力が前記第二の発振器に接続され、その第二の入力が前記カプリング手段に接続されており、これで、前記第二の発振器からの励起信号を前記第一と第二の共振構造体から受信した合成波信号と混合する第二のＩミクサと；出力信号をフィルタリングする、前記第二のＩミクサの出力に接続された第二のフィルタと；をさらに備える、公称の差分周波数を有する電気的共振構造体の対の共振周波数を探知する請求項8に記載の装置。
【請求項１０】
前記第一と第二の共振構造体が並列に接続されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
その第一と第二の入力が前記第一と第二の発振器にそれぞれ接続されており、また、その出力が前記カプリング手段に接続されている、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記又は各フィルタが低域フィルタである、請求項８〜１１の内のどれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記又は各発振器と前記カプリング手段との間に接続されたインピーダンスをさらに備え、前記又は各Ｉミクサの前記第一の入力が、その結合している発振器とそのインピーダンスとの間に接続され、前記又は各Ｉミクサの第二の入力が前記関連のインピーダンスと前記カプリング手段との間に接続されている、請求項８〜１２の内のどれかに記載の装置。
【請求項１４】
第一の入力がその結合している発振器に対して移相手段によって接続されており、第二の入力が前記カプリング手段に接続されている前記又は各発振器と結合しているＱミクサであり、これで、前記又は各Ｑミクサが、その結合している発振器からの移相された励起信号を応答信号と混合するようになっている前記Ｑミクサと；前記又は各Ｑミクサの出力に接続されており、移相された励起信号と応答信号の積和を除去し、これで、前記信号の振幅変調成分だけを残すフィルタと；前記又は各発振器と結合しており、前記又は各発振器と結合している前記ＩミクサとＱミクサとからのフィルタリングされた信号を二乗して加算合計する手段であり、前記処理手段が、前記ＩミクサとＱミクサとからのフィルタリング済み信号の二乗の和を処理し、これで、移相遅延による影響を解消する、前記手段と；をさらに備える、請求項８〜１３の内のどれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記又は各移相手段が前記信号を９０度だけ移相させる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記信号を二乗して加算合計する前記手段が：前記又は各Ｉミクサのフィルタリング済み出力と接続されている第一のアナログ信号二乗手段と；前記又は各Ｑミクサのフィルタリング済み出力と接続されている第二のアナログ信号二乗手段と；前記ＩミクサとＱミクサとの各対と結合しており、結合している第一と第二の二乗手段の出力にその第一と第二の入力が接続されている加算器と；を備える、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記アナログ信号二乗手段の各々が、第一と第二の入力が一緒に、その結合しているフィルタの出力に接続されているミクサを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
信号を二乗して加算合計する前記手段がディジタルプロセッサを備え、各フィルタの出力がアナログ・ツー・ディジタルコンバータに接続されており、このコンバータ自身は前記ディジタルプロセッサの入力に接続されている、請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記又は各ディジタルプロセッサもまた、復調された信号の第一倍振動振幅を計算し、また、前記信号源のキャリア周波数を制御する符号を生成する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記カプリング手段が回転式無接触カプラである、請求項８〜１９の内のどれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気的共振構造体、特に、駆動・感知エレクトロニクスから遠隔地に設置された構造体の共振周波数を探知する改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願第ＷＯ  ９8／２１８１８号には、電気的共振構造体であり、この内部で、この目標とする共振構造体の考えられる共振周波数範囲を包含する可変周波数の励起信号を発生する可変周波数発振器が、双方向性ＲＦ伝送線路によってこの共振構造体に接続されている前記電気的共振構造体の共振周波数を探知するシステムが開示されている。この励起信号の反射比率と共振構造体によって消費される比率とは、励起信号の周波数と共振構造体の共振周波数との間の差によって異なり、また、伝送線路には、共振構造体からの反射信号に比例した方向性カプラ信号を発生する方向性カプラが組み込まれている。この方向性カプラの信号はプロセッサによって調整されて、フィードバック信号として可変周波数発振器に入力され、これで、励起信号の平均周波数は、共振構造体の変動する共振周波数を継続的に探知するようになる。
【０００３】
この装置は、検知装置として、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスを用いる非接触式トルク測定には特に応用される。しかしながら、このような応用分野の多くが、二つのＳＡＷデバイスを回転シャフトに取り付け、これで、トルクが印加されると、一方の共振器が引っ張られ、同時に第二の共振器が圧縮されるような用い方をしている。このため、第一のデバイスの共振周波数が減少し、同時に第二のそれが増大する。この二つのデバイスは通常は、それらの間の公称の差が１ＭＨｚとなっており、これで、トルクが印加されると、システムから出力される差分周波数は、この印加トルクに連れて約１ＭＨｚだけ変動することになる。しかし、従来技術による探知システムと共に使用するためには、シャフト上の二つのセンサーをアセンブリの固定子に２対の非接触式回転カプリング済み伝送線路で電気的に接続しなければならない。２対のカプラを用いるということは、機械的なアセンブリのサイズと複雑性が増し、したがって、コストも増すという点で不利である。くわえて、回転カプリング伝送線路は、ＳＡＷ共振器に負荷を掛けることがあり、このため、その周波数が変化してしまうことがある。本システムは差動式であるため、双方のカプラがそのそれぞれのセンサー応答性を同じ分量だけ変化させてもその影響は無効化され得るが、その二つのチャネルが同一でない場合、その結果、得られる読み取り値に誤差が入り込みかねない。
【０００４】
前記の従来型装置には、方向性カプラを必要とするため装置の複雑さが増すという更なる欠点がある。
【特許文献１】国際特許出願第ＷＯ  ９8／２１８１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様によれば、電気的共振構造体の共振周波数を探知する方法であり、前記方法が、前記共振構造体を、前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の基準信号で励起するステップと、前記共振構造体からの応答信号を前記基準信号と混合するステップと、前記混合応答信号と前記基準信号とをフィルタリングして、合成波信号からの積和を除去するステップと、前記応答信号の、結果として得られる振幅変調成分を制御ループ内で用いて、前記共振構造体の共振信号を探知するステップとを含む前記方法が提供される。
【０００６】
本発明はさらに、電気的共振構造体の共振周波数を探知する装置であり、前記装置が、前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力する可変周波数発振器と、前記可変周波数発振器を前記共振構造体に接続するカプリング手段と、前記発振器に接続された第一の入力と前記カプリングデバイスに接続された第二の入力とを有する同期検出器を形成するＩミクサであり、前記Ｉミクサは前記可変周波数発振器からの励起信号を前記共振構造体によって発生された応答信号と混合する、前記Ｉミクサと、前記Ｉミクサの出力に接続されており、前記Ｉミクサの出力をフィルタリングして励起信号と応答信号の積和を除去することによって、前記信号の振幅変調成分だけを残すようにするフィルタと、フィルタリングされた信号を処理して、前記共振構造体の共振周波数を探知する処理手段とを含む前記装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にしたがって共振周波数を探知する装置と方法とによれば、複数の共振構造体を一緒に接続して、単一のチャネルを介して識別し、同時に、方向性カプラを用いる必要性を回避することが可能であるという利点がある。
【０００８】
発振器からの基準信号を、第二の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の第二の発振器からの第二の基準信号とカプリング手段によって混合し、第一と第二の構造体が公称差分周波数を有し、また、前記第一と第二の共振構造体を前記混合信号で励起するのが望ましい。次に、前記第一と第二の共振構造体の合成波応答信号を第一の基準信号と混合し、この混合信号をフィルタ、望ましくは低域フィルタ、でフィルタリングして、結果として得られる信号を制御ループ内で用いて、第一の共振構造体の共振周波数を探知し、また、前記合成波応答信号を第二の基準信号と別個のミクサで混合し、この混合信号をフィルタリングして、結果として得られる信号を制御ループ内で用いて、第二の共振構造体の共振周波数を探知する。このようにして、単一のチャネルで並行に接続された対を成す構造体の共振周波数を探知することが可能である。上記の二つの信号は、カップリング手段の入力に接続された加算器を用いて共振構造体にカップリングするのが望ましい。
【０００９】
抵抗体などのインピーダンスは、発振器と共振構造体との間に、特に、発振器とカップリング手段との間に設けるのが望ましい。さらにそのうえ、信号源又は各信号源は低い出力インピーダンスを有するのが望ましいが、これで、この信号源又は各信号源のあらゆる振幅変調が抑制されるという利点がもたらされる。
【００１０】
本発明の特に望ましい実施形態では、Ｑミクサを信号源又は各信号源に装備して、その一方の入力にはこの信号源が第一の入力から受信された基準信号を望ましくは９０度シフトする移相器を介して接続され、その他方の入力にはカプリング手段が接続され、これで、応答信号をそれに送出するようになっている。この又は各々のＱミクサの出力は同様にフィルタリングされて、入力信号の積和を除去し、これで、応答信号の振幅変調成分だけを残すようにする。次に、その信号の二乗を、結合されているＩミクサのフィルタリング済み信号出力の二乗と加算合計してから処理して、結合している共振構造体の共振周波数を探知する。このようにして、カプリングデバイスの入力での信号の位相遅延による探知された周波数の誤差が解消される。
【００１１】
これらの二乗演算と加算合計演算とは、Ａ／Ｄコンバータと適切なディジタル処理手段とによってディジタル式に実行され、これによってまた、復調された信号の第一倍振動の振幅が計算され、信号源のキャリア周波数を制御する符号が生成される。代替例として、入力をリンクさせたミクサなどのアナログ信号二乗演算手段を利用してもよい。
【００１２】
もちろん、本システムを拡張して、三つ以上のＳＡＷデバイスなどの構造体の共振周波数を探知するようにしてもよいことが理解されよう。このような複数の共振構造体の場合、これらデバイス同士間には、少なくとも１ＭＨｚという公称差分周波数が存在するのが望ましい。
【００１３】
本発明を良好に理解するために、その実施態様をいくつか、例示目的で、次の添付図面を参照して以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、本発明を実施するシステムの簡略図が示されている。信号源３の出力は、直接にはミクサ５の一方の入力５ａに、また、抵抗体４を介してはカプリングデバイス２の入力に接続されており、このデバイス２自身は単一のＳＡＷ共振器１に接続されている。カプリングデバイス２の入力はまた、ミクサ５ａの第二の入力５ｂに接続されている。カプリングデバイスは回転式無接触カプラという形態を採るのが望ましいが、他のカプリングデバイスでも可能であり、また、信号源３は、その中心周波数が共振器１の帯域幅内にあり、この共振器の帯域幅内に収まる偏差以内で再度周波数変調される高周波発振器という形態を採るのが望ましい。
【００１５】
本システムが動作すると、ＳＡＷ共振器１は信号源３からの基準信号によって励起される。ＳＡＷ共振器１のインピーダンスは、その共振点の周辺の周波数によって急速に変化して、抵抗体４と一緒になって分圧器を形成し、これで、共振器１のインピーダンスが抵抗体４のそれと比較して高い場合、抵抗体４での電圧降下は最小となるが、共振器１のインピーダンスが抵抗体４のそれと比較して低い場合、抵抗体４での電圧降下は大きくなり、抵抗体１での電圧降下が最小となる。このようにして、基準信号に対するＳＡＷ１の応答の振幅もまた、カプリングデバイス２からミクサ５の第二の入力５ｂのところで見られるように、信号源３の周波数が変調されるに連れて変動する。出力インピーダンスの低い信号源３を用いれば、ミクサの第一の入力５ａに供給される信号源３の出力の振幅変調が抑制される。その結果、ミクサ５は、同期検出器として働いて、信号源３からの駆動信号と共振器１の振幅変調された信号応答との和となる信号をその出力ライン５ｃを介して出力する。次に、低域フィルタ６を用いてこれら信号の積和を除去して、信号の振幅変調成分だけを残し、これを次に制御ループ内で用いて、ＷＯ９８／２１８１８号に記載するような仕方で、ＳＡＷデバイス１の共振周波数を探知する。
【００１６】
図示しないがこの実施形態を開発するに当たって、バッファを抵抗体４の前部に挿入して、基準信号中の寄生振幅変調をさらに減少させる。
【００１７】
図２に、図１のシステムをどのように用いて、たとえば１ＭＨｚという公称の差分周波数を有する二つのＳＡＷ共振器を、一つのカプリングデバイスしか必要としない単一のチャネルを介して一緒に接続して識別するかを示す。これらの二つのＳＡＷデバイス１１と２１は並列に配置され、カプリングデバイス２に接続されており、このデバイス２自身は加算器２０の出力に接続されている。加算器２０の一方の入力は、第一のミクサ１５の一方の入力１５ｂに、そして、第一の抵抗体１４を介しては、第一の基準信号を発生する第一の信号源１３に接続され、この第一の信号源はまた、第一のミクサ１５の他方の入力１５ａに直接的にカプリングされている。加算器２０の他方の入力は、第二のミクサ２５の一方の入力２５ｂに、そして、第二の抵抗体２４を介しては、第二の基準信号を発生する第二の信号源２３に接続され、この第二の信号源はまた、第二のミクサ２５の他方の入力２５ａに直接的にカプリングされている。信号源１３と２３とはどちらも、その中心周波数がその結合している共振器１１と２１との帯域幅内にあり、その結合している共振器１１と２１との帯域幅内に収まる偏差以内で再度周波数変調される高周波発振器という形態を採る。これまた、カプリングデバイス２も、回転無接触式カプラという形態を採るのが望ましいが、他のカプリングデバイスでも可能である。
【００１８】
次に、本システムの各半分が、図１に関連して上述したのと同じように動作し、第一の信号源１３からの基準信号が第一のＳＡＷ１１を励起し、第二の信号源２３からの基準信号が第二のＳＡＷ２１を励起する。次に、これら二つのＳＡＷ１１と２１からの振幅変調された応答信号がカプリングデバイス２を介してフィードバックされ、また、組み合わされた信号が、加算器２０によって第一と第二のミクサ１５と２５の双方の入力１５ｂと２５ｂとに供給される。第一のミクサ１５では、この組み合わされた応答信号が第一の信号源１３からの基準信号と混合されて、次にその積和が、第一のミクサ１５の出力１５ｃに接続されている第一の低域フィルタ１６によって除去される。さらにそのうえ、二つのＳＡＷ間に公称の差分周波数があり、また、ＳＡＷデバイス１１と２１のそれぞれによる振幅変調が同じ基本周波数と倍振動周波数でもたらされるため、第一の低域フィルタ１６の出力を、当業者には公知の仕方で電子的に処理して、第一のＳＡＷ１１の応答から振幅変調済み成分を容易に分離することが可能である。次に、これを、第一の信号源１３に至る制御ループ内で用いて、第一のＳＡＷ１１の共振周波数を探知する。
【００１９】
同様に、第二のミクサ２５では、上記の組み合わされた応答信号が第二の信号源２３からの基準信号と混合されて、次にその積和が、第二のミクサ２５の出力２５ｃに接続されている第二の低域フィルタ２６によって除去される。次に、第二の低域フィルタ２６の出力を電子的に処理して、第一と第二のＳＡＷ１１と２１間の公称差分周波数による第二のＳＡＷ２１の応答から振幅変調成分を分離することが可能である。次に、これを第二の信号源２３に至る制御ループ内で用いて、第二のＳＡＷ２１の共振周波数を探知する。
【００２０】
たとえば、ＳＡＷデバイス１１と２１の公称周波数がそれぞれ２００ＭＨｘと２０１ＭＨｚであって、公称の差分周波数が１ＭＨｚで、各ＳＡＷデバイスが、第二倍振動周波数が１０ｋＨｚの状態で、５ｋＨｚで振幅変調を実行する場合、それぞれ２００ＭＨｚＦＭと２０１ＭＨｚＦＭという周波数を有する二つの信号源１３と２３によって生成された基準信号によってこれらデバイスが励起される。この２００ＭＨｚＦＭ信号をＳＡＷ１１と２１による振幅変調で２００ＭＨｚと２０１ＭＨｚＦＭの合成波応答信号と混合すると、差の積は２００ＭＨｚのＳＡＷの励起による変調で発生された５ｋＨｚ信号となり、２０１ＭＨｚのデバイスによる変調は１ＭＨｚで相殺され、したがって容易にフィルタリングして除去される。同様に、２０１ＭＨｚＦＭ信号を上記の合成波応答信号と混合すると、２００ＭＨｚのＳＡＷによる変調もまた容易にフィルタリングして除去することが可能である。
【００２１】
図１と２に関連して上述した実施形態の欠点は、同期検出器によって生成された復調信号を用いて探知される実際の周波数は、ＳＡＷデバイスの共振周波数とは少し異なり、また、この差異の大きさがカプリングデバイスの入力における信号の位相遅延によって異なるという点にある。場合によっては、この位相遅延の高い安定度を保証するのが困難であり、その結果、共振周波数の測定に確率的誤差が発生する。図３に、位相遅延による影響を、ＩＱミクサ中の各信号源に対して基準信号と応答信号とを混合し、ＩＱミクサ３０と４０のＩ（同相の）出力とＱ(直交する)出力とにおける信号の二乗の和である復調信号を生成することによって解消する本発明の第三の実施形態を示す。これは、図２のシステムに、それぞれが信号源１３及び２３と結合しているＱミクサ３２と４２からなる追加の対を補うことによって達成される。
【００２２】
第一の信号源１３と結合している第一のＱミクサ３２の一方の入力は、９０度移相器３１を介して第一の信号源１３に接続されており、これで、第一の信号源１３からの移相された基準信号を受信するようになっている。第一のＱミクサ３２の他方の入力は加算器２０に接続されており、これで、二つのＳＡＷ１１と２１から応答信号を受信するようになっている。次に、第一のＱミクサ３２の出力が、二乗される前に低域フィルタ３３によってフィルタリングされて、次に、同相の基準信号に依拠している第一のミクサ１５のフィルタリングされて二乗された出力と加算合計される。これで、これらの二つの信号の二乗の和は、入力信号の移相遅延によって異なることはない。
【００２３】
これら信号の二乗演算と加算合計演算とは、図3に示すミクサ３４及び３５が成すループと加算器とを用いるアナログ手段によって達成される。代替例では、低域フィルタ１６と３３の出力はＡ／Ｄコンバータを用いてディジタル信号に変換し、また、それらのディジタル信号をディジタルプロセッサによって二乗して加算合計することが可能である。この二乗演算と加算合計演算の機能を実行することとは別に、このディジタルプロセッサはまた、復調信号の第一倍振動振幅を計算して、信号源として用いられるディジタルシンセサイザのキャリア周波数を制御する符号を生成する。
【００２４】
もちろん、第二のＱミクサ４２と、移相器４１と、低域フィルタ４３とを第二の信号源２３と結合されることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】単一の構造体の共振周波数を探知するのに適した本発明を実施するシステムの簡略化された略図である。
【図２】二つの共振構造体の共振周波数を探知するのに適した本発明を実施するシステムの略図である。
【図３】Ｉ同期検出器とＱ同期検出器とを持つ二つの共振構造体を含む代替実施形態によるシステムの略図である。
【図１】
2005528595.tif 000003
【図２】
2005528595.tif 000004
【図３】
2005528595.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月4日(2004.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的共振構造体の共振周波数を探知する方法であり、前記方法が：前記共振構造体を、前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の基準信号で励起するステップと；前記共振構造体からの応答信号を前記基準信号と混合するステップと；前記混合応答信号と前記基準信号とをフィルタリングして、合成波信号からの積和を除去するステップと；前記応答信号の、結果として得られる振幅変調成分を制御ループ内で用いて、前記共振構造体の共振信号を探知するステップと；を含む前記方法であり、前記方法が
前記発振器からの前記基準信号を第二の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の第二の基準信号と加算合計するステップであり、前記第一と第二の共振構造体が公称の差分周波数を有する、前記ステップと；前記第一と第二の共振構造体を前記混合信号で励起するステップと；前記第一と第二の共振構造体の前記合成波応答信号を前記第一の基準信号と混合するステップと；この混合信号をフィルタリングして、結果として得られる信号を制御ループ内で用いて、前記第一の共振構造体の共振周波数を探知するステップと；前記第一と第二の構造体の前記合成波応答信号を前記第二の基準信号と混合して、この混合信号をフィルタリングして、結果得られる信号を制御ループ内で用いて、前記第二の共振構造体の共振周波数を探知するステップと；をさらに含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
前記又は各混合応答信号と基準信号とが、低域フィルタを用いてフィルタリングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記又は各基準信号の振幅変調を低出力インピーダンスを持つ信号源を用いて抑制するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記又は各基準信号が、前記又は各共振構造体を励起する以前にインピーダンスを通過する、先行する請求項の内のどれかに記載の方法。
【請求項５】
前記又は各基準信号に対して、応答信号を、移相された前記又は各基準信号と混合し、前記混合信号をフィルタリングし、このフィルタリングされた同相と移相の混合応答信号と基準信号とを二乗し、前記関連の二乗信号を加算合計して、その結果を制御ループ内で用いて、前記関連の共振構造体の共振周波数を補償探知するさらなるステップを含む、先行する請求項の内のどれかに記載の方法。
【請求項６】
前記基準信号が９０度だけ移相される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
電気的共振構造体の共振周波数を探知する装置であり、前記装置が：前記共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力する可変周波数発振器と；前記可変周波数発振器を前記共振構造体に接続するカプリング手段と；前記発振器に接続された第一の入力と前記カプリングデバイスに接続された第二の入力とを有する同期検出器を形成するＩミクサであり、前記Ｉミクサは前記可変周波数発振器からの励起信号を前記励起信号に応答して前記共振構造体によって発生された応答信号と混合する、前記Ｉミクサと；前記Ｉミクサの出力に接続されており、前記Ｉミクサの出力をフィルタリングして励起信号と応答信号の積和を除去することによって、前記信号の振幅変調成分だけを残すようにするフィルタと；フィルタリングされた信号を処理して、前記共振構造体の共振周波数を探知する処理手段と；を含む前記装置において、
第二の可変周波数発振器が前記カプリング手段に接続され、前記第一の可変周波数発振器が前記第一の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力し、前記第二の可変周波数発振器が前記第二の共振構造体の考えられる共振周波数を包含する可変周波数の励起信号を出力し、第二の発振器と結合していて、さらに、自身の第一の入力が前記第二の発振器に接続され自身の第二の入力が前記カプリング手段に接続されていて前記第二の発振器からの励起信号を前記第一と第二の共振構造体からの合成波応答信号と混合するようになっている同期検出器を、第二のＩミクサが形成しており、第二のフィルタが、出力信号をフィルタリングする前記第二のＩミクサの出力に接続されていることを特徴とする、前記装置。
【請求項８】
前記第一と第二の共振構造体が並列に接続されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
その第一と第二の入力が前記第一と第二の発振器にそれぞれ接続されており、また、その出力が前記カプリング手段に接続されている、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記又は各フィルタが低域フィルタである、請求項７〜９の内のどれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記又は各発振器と前記カプリング手段との間に接続されたインピーダンスをさらに備え、前記又は各Ｉミクサの前記第一の入力が、その結合している発振器とそのインピーダンスとの間に接続され、前記又は各Ｉミクサの第二の入力が前記関連のインピーダンスと前記カプリング手段との間に接続されている、請求項７〜１０の内のどれかに記載の装置。
【請求項１２】
第一の入力がその結合している発振器に対して移相手段によって接続されており、第二の入力が前記カプリング手段に接続されている前記又は各発振器と結合しているＱミクサであり、これで、前記又は各Ｑミクサが、その結合している発振器からの移相された励起信号を応答信号と混合するようになっている前記Ｑミクサと；前記又は各Ｑミクサの出力に接続されており、移相された励起信号と応答信号の積和を除去し、これで、前記信号の振幅変調成分だけを残すフィルタと；前記又は各発振器と結合しており、前記又は各発振器と結合している前記ＩミクサとＱミクサとからのフィルタリングされた信号を二乗して加算合計する手段であり、前記処理手段が、前記ＩミクサとＱミクサとからのフィルタリング済み信号の二乗の和を処理し、これで、移相遅延による影響を解消する、前記手段と；をさらに備える、請求項７〜１１の内のどれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記又は各移相手段が前記信号を９０度だけ移相させる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記信号を二乗して加算合計する前記手段が：前記又は各Ｉミクサのフィルタリング済み出力と接続されている第一のアナログ信号二乗手段と；前記又は各Ｑミクサのフィルタリング済み出力と接続されている第二のアナログ信号二乗手段と；前記ＩミクサとＱミクサとの各対と結合しており、結合している第一と第二の二乗手段の出力にその第一と第二の入力が接続されている加算器と；を備える、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記アナログ信号二乗手段の各々が、第一と第二の入力が一緒に、その結合しているフィルタの出力に接続されているミクサを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
信号を二乗して加算合計する前記手段がディジタルプロセッサを備え、各フィルタの出力がアナログ・ツー・ディジタルコンバータに接続されており、このコンバータ自身は前記ディジタルプロセッサの入力に接続されている、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記又は各ディジタルプロセッサもまた、復調された信号の第一倍振動振幅を計算し、また、前記信号源のキャリア周波数を制御する符号を生成する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記カプリング手段が回転式無接触カプラである、請求項７〜１７の内のどれかに記載の装置。
【国際調査報告】
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