(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の製品界面を有するプロセス製品の誘電定数を測定するための低電力レーダー式レベル伝送器であって、
プロセス製品内まで伸張可能な成端（termination）、
前記成端に接続されており、前記成端を介して製品内に伝送されるマイクロ波伝送パルスを生ずるように適応され、前記伝送パルスの第１部分が第１の製品界面で反射し、前記伝送パルスの第２部分が第２の製品界面で反射するパルス発生器、
前記成端に接続されており、第１の製品界面での伝送パルスの第１部分の反射に対応する第１反射波パルスを受信し、前記第２の製品界面での伝送パルスの第２部分の反射に対応する第２反射波パルスを受信するように適応されたパルス受信器、
前記パルス受信器に接続されており、前記伝送パルスの基準パルスが受信された時間を検出するための閾値と、第１反射波パルスが受信された時間を検出するための制御可能な第１閾値と、第２反射波パルスが受信された時間を検出するための制御可能な第２閾値を提供する一方、第１反射波パルスが前記第１閾値に少なくとも一致したことを検出し、第２反射波パルスが前記第２閾値に少なくとも一致したことを検出し、第１反射波パルス又は第２反射波パルスの検出に基づく受信パルス出力情報を提供するように適応された閾値コントローラ、
前記閾値コントローラに接続され、閾値コントローラが提供する各受信パルス出力情報の関数として前記プロセス製品の誘電定数を計算する誘電定数計算器
を含む伝送器。
【請求項２】
第２の製品界面が成端の長さに沿って既知の長さだけ離れて位置決めされ、受信パルス出力情報が製品を既知の長さだけ通過する伝送パルスの進行時間を表す請求項１の伝送器。
【請求項３】
前記パルス受信器に接続され、かつ第１および第２反射波パルスをデジタル化するように適応されたアナログ／デジタル変換器をさらに含み、閾値コントローラと誘電定数計算器が、デジタル化された第１および第２反射波パルスを検出し、製品の誘電定数を決定するように適応され、かつ前記アナログ／デジタル変換器に接続されたマイクロプロセッサよりなる請求項１の伝送器。
【請求項４】
前記閾値コントローラが、
第１および第２入力を有し、前記第１入力が前記パルス受信器に接続されており、第１および第２反射波パルスを受信する比較器、
所望の閾値を表すデジタル出力を生ずるマイクロプロセッサ、および
前記マイクロプロセッサに接続されてデジタル出力を受信し、前記デジタル出力をアナログ閾値電圧に変換して、前記アナログ閾値電圧を第２比較器入力に提供するデジタル／アナログ変換器を含む請求項１の伝送器。
【請求項５】
前記成端が双リード線アンテナである請求項１の伝送器。
【請求項６】
前記伝送器が、情報の伝送先に対して２本の信号線を有する２線式プロセス制御ループに接続されて、さらにループを介して製品に関する情報を伝送するために、前記２線式プロセス制御ループに接続可能な出力回路を含む請求項１の伝送器。
【請求項７】
さらに、伝送器用の唯一の電源を提供するために、ループから電力を受け取るための、２線式プロセス制御ループに接続可能な電源回路を含む請求項６の伝送器。
【請求項８】
前記２線式プロセス制御ループは、４−２０ｍＡのアナログ制御信号上にデジタル信号を重畳させるデジタル通信プロトコルである請求項７の伝送器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
プロセス制御産業では、化学品、パルプ、石油、薬品、食品、およびその他の食品処理装置内での、固体、スラリー、流体、蒸気、および気体などの物質に関するプロセス変数を遠隔操作で監視するために、プロセス変数伝送器が使用される。プロセス変数は、圧力、温度、流量、レベル（表面の高さ）、濁度、密度、濃度、化学組成、およびその他の諸特性を含む。プロセス変数伝送器が、感知されたプロセス変数に関する出力をプロセス制御ループを介して制御室に提供することによって、プロセス処理が監視・制御されることができる。
【０００２】
プロセス制御ループは、２線式４−２０ｍＡプロセス制御ループであってよい。このようなプロセス制御ループでは、励起エネルギレベルが十分に低いので、たとえ故障状態でも、一般的には、ループは放電を生ずる程の電気的エネルギを保有しない。このことは、引火性の環境で特に有効である。プロセス変数伝送器は、非常に低いエネルギレベルで作動することができるので、４−２０ｍＡループから全電力を受け取ることができる。制御ループはまた、ＨＡＲＴ（登録商標）デジタル・プロトコルなどのプロセス産業標準プロトコルによって、２線式ループ上にデジタル信号を重畳させることもできる。
【０００３】
貯蔵容器内のプロセス製品（流体あるいは固体のどちらも）のレベル（高さ）を測定するために、低電力時間領域反射レーダー（Low Power Time Domain Reflectometry Radar：ＬＰＴＤＲＲ）装置が用いられてきた。時間領域反射では、電磁エネルギが発生源から送出されて、不連続面で反射される。受信されたパルスの進行（伝送）時間は、それが通過する媒体に依存する。ローレンス・リバーモア・ナショナル・ラボラトリー（Lawrence Livermore National Laboratory）が開発した超低電力インパルスレーダー（Micropower Impulse Radar：ＭＩＲ）がＬＰＴＤＲＲの一つの様式として知られている。
【０００４】
ＬＰＴＤＲＲレベル伝送器は、典型的には、製品の界面あるいは表面まで伝播されて、そこから反射されるマイクロ波信号の伝送時間の関数としてレベルを決定し、かつその伝送時間はマイクロ波が通過する媒体の誘電定数に依存するので、時間的に先行して誘電定数を知る必要があることがある。このことは、貯蔵タンクが各製品の頂部に積層された複数種の製品を含み、それによって異なる誘電定数を有する製品間に複数の界面を作り出す場合に特に必要である。従来のＬＰＴＤＲＲレベル伝送器においては、伝送器の操作者は、複数の界面のレベルを決定するために、製品の誘電定数を入力しなければならなかった。タンク内の１つあるいはそれ以上の製品の誘電定数を決定する方法は、この種の技術における顕著な改良点となるであろう。
【０００５】
発明の概要
タンク内の製品の誘電定数を計算する方法およびレベル伝送器が開示される。低電力時間領域反射レーダー（ＬＰＴＤＲＲ）回路は、タンク内の製品内に延在する成端（termination）に沿って伝播するマイクロ波エネルギの送出と前記マイクロ波エネルギの反射との時間差（遅れ）を計算するように制御される。ある実施例では、製品の誘電定数は前記時間差の関数として計算される。他の実施例では、誘電定数は、送出および受信パルスの振幅を計算するようにＬＰＴＤＲＲ回路を制御することによって計算される。製品の誘電定数は、送出および受信パルスの振幅の関数として計算される。
【０００６】
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施例の環境を示すプロセス制御システムの概略図である。
図２は、本発明の実施例によるレーダー式レベル伝送器の回路を示すブロック図である。
図３は、本発明の他の実施例によるレーダー式レベル伝送器の回路を示すブロック図である。
図４および図５は、低電力時間領域反射レーダー（ＬＰＴＤＲＲ）の等価時間波形可制御閾値のプロット図である。
図６は、本発明の実施例による制御可能な受信閾値回路の概略図である。
図７、図９、および図１２は、図２のマイクロ波伝送器によって実施される方法を示すフローチャートである。
図８、図１０、および図１１は、ＬＰＴＤＲＲの等価時間波形のプロット図である。
【０００７】
好ましい実例の詳細な説明
図１は、少なくとも１つの製品を含む貯蔵タンク１２、１３、１７、２４に組込まれた環境で作動するレベル伝送器１００を示す概略図である。図示されるように、タンク１２は、第２製品１５の頂部上に収納された第１製品１４を含む。伝送器１００はハウジング１６および成端１１０を含む。伝送器１００は、プロセス制御ループ２０に接続されており、ループ２０を介して、プロセス制御ループ２０に接続された制御室３０（電源および抵抗として模式的に示される）あるいは他のデバイス（図示されず）に、プロセス製品の誘電定数および／あるいは高さに関する情報を伝送する。ループ２０は、伝送器１００用の電源であり、４−２０ｍＡ、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ（登録商標）フィールドバス、あるいはＨＡＲＴ（登録商標）など任意のプロセス産業標準通信プロトコルを用いることができる。低電力レーダー式伝送器のように、伝送器１００は、４−２０ｍＡプロセス制御ループを介して受け取られたエネルギで完全に給電されることができる。
【０００８】
図１は、レーダー式誘電定数測定が有効となる、様々な用法を示す。例えば、タンク１２内のプロセス製品１４および１５は流体であるが、一方タンク１３内のプロセス製品１８（静止状態で、ある一定角度を有するように示される）および１９は固体である。タンク１７内のプロセス製品２１および２２は流体であり、それらの高さは、成端１１０の１つがその内部へ延長しているチューブ２３に伝えられる。さらに、タンク２４は、製品２５および２６を含み、タンク２４の頂部に放射式成端が組み込まれている。タンク１２、１３、１７、および２４が図１に示されるが、本発明の実施例は、レーク（lake）あるいは貯槽部などのように、タンクなしの場合にも適応されることができる。
【０００９】
図２および図３は伝送器１００のブロック図である。図４および図５は、等価時間（equivalent time）低電力時間領域反射レーダー（ＬＰＴＤＲ）の送受信波形のプロット図であり、本発明の制御可能な閾値検出の概念を示している。伝送器１００は、ハウジング１６内に、ＬＰＴＤＲＲ回路２０５（図３に示される）、ＬＰＴＤＲＲ回路コントローラ２０６（図３に示される）、および誘電定数計算器２４０を含む。コントローラ２０６は、タンク１２内の製品１４の誘電定数に比例するパラメータを決定するために、接続部２０７を介してＬＰＴＤＲＲ回路２０５を制御する。誘電定数計算器２４０は、決定されたパラメータの関数として、製品１４の誘電定数を計算する。ＬＰＴＤＲＲ回路２０５は、伝送パルス発生器２１０およびパルス受信器２２０を含むことができる。
【００１０】
伝送器１００はまた、閾値コントローラ２３０、および任意的にレベル計算回路２５０（図３に示される）をも含むことができる。閾値コントローラ２３０は、ＬＰＴＤＲＲ回路２０５の一部品であることができる。閾値コントローラ２３０、誘電定数計算器２４０、レベル計算回路２５０、およびＬＰＴＤＲＲコントローラ２０６は、図３に示されるように、マイクロプロセッサ２５５で実現されることができる。しかしながら、これらの機能のいずれにも、個別部品回路が用いられることができる。
【００１１】
これらの機能がマイクロプロセッサ２５５で実現される実施例では、伝送器１００は、アナログ／デジタル変換器２７０を含む。伝送器１００はまた、ループ２０を介して受け取られる電力で伝送器１００を給電するため、およびループ２０を介して通信するための電源および入出力回路２６０（図３に示される）を含むこともできる。これらの通信は、プロセス製品に関する情報をループ２０を介して伝送することを含むことができる。電源回路は、ループ２０を介して受け取られる電力で伝送器１００を給電する唯一の電源を提供するように適応されることができる。
【００１２】
マイクロ波成端１１０は、レベル伝送器技術において既知の様式のものでよく、任意の適当な伝送線、導波管あるいはアンテナであることができる。伝送線は、１つの場所から他の場所への連続経路を形成する物質境界面（material boundaries）システムであり、この経路を通る電磁エネルギの伝送を管理することができる。ある実施例では、成端１１０は、底部１２５で接続され、タンク１２内の製品１４および１５内にまで伸張できるリード線あるいは導線１１５および１２０を有する双リード線アンテナであり、放射プレート１５５を任意的に有することができる。成端１１０はまた、任意の適当な数のリード線を有する単極、同軸、２線、単線、マイクロストリップ、あるいは放射ホーン式の成端であってもよく、任意の適当な数のリード線を有することができる。
【００１３】
伝送パルス発生器２１０は、成端１１０に接続された低電力マイクロ波源であるのが好ましい。コントローラ２０６の制御によって、発生器２１０は、成端１１０に沿って製品１４、１５内に伝送されるマイクロ波伝送パルスあるいは信号を生じる。伝送パルスは、例えば、約２５０ＭＨｚと約２０ＧＨｚかそれ以上の周波数との間の任意の広い周波数レンジのものであってよい。１つの実施例では、伝送パルスの周波数は約２．０ＧＨｚである。等価時間波形３００の基準パルス３１０（図４および図５に示される）は、放射プレート１５５で生成されるか、あるいは伝送／受信サイクルの開始を指定する他の機構によって生成されることができる。リード線１１５および１２０を介して伝送される伝送パルスマイクロ波エネルギの第１部分が、空気と製品１４との間の第１の製品界面１２７で反射される。伝送パルスマイクロ波エネルギの第２部分が、製品１４と製品１５との間の第２の製品界面１２８で反射される。タンク１２が製品１４のみを含み、製品１５を含まない場合は、界面１２８は、典型的には、成端すなわちタンクの底面である。
【００１４】
図４および図５では、等価時間波形３００のパルス３２０は、空気と製品１４との間の界面１２７で反射されたマイクロ波エネルギを示し、一方パルス３３０は、界面１２８で反射されたマイクロ波エネルギを示す。当業者は、本発明の精神や範囲を逸脱することなく図４および図５に示されるマイクロ波が逆転可能なことを理解するあろう。一般的には、製品１４が製品１５のそれよりも小さい誘電定数を有する場合は、パルス３３０の振幅はパルス３２０よりも大きい。
【００１５】
パルス受信器２２０は、成端１１０に接続された低電力マイクロ波受信器である。受信器２２０は、第１の製品界面１２７での伝送パルスの第１部分の反射による第１反射波パルス（図４および図５では、パルス３２０によって示される）を受信する。受信器２２０はまた、第２の製品界面１２８での伝送パルスの第２部分の反射による第２反射波パルス（図４および図５では、パルス３３０によって示される）をも受信する。パルス受信器２２０は、既知の低電力時間領域反射レーダーのサンプリング技術を用いて、出力として、等価時間ＬＰＴＤＲＲ波形３００を生成する。
【００１６】
閾値コントローラ２３０は、入力として、波形３００を受信する。閾値コントローラ２３０および誘電定数計算器２４０がマイクロプロセッサ２５５内で実現される実施例（図３）では、アナログ／デジタル回路２７０が波形３００をデジタル化する。閾値コントローラ２３０は、基準パルス３１０、したがって当該パルス３１０が受信された時間Ｔ1を検出するための閾値３１５、反射パルス３２０、したがって当該パルス３２０が受信された時間Ｔ2を検出するための閾値３４０、および反射パルス３３０、したがって当該パルス３３０が受信された時間Ｔ3を検出するための閾値３５０をそれぞれ生じる。基準パルス３１０を検出するために用いられる閾値３１５は、予め決められた定電圧であるか、または既知の方法でパルス３１０の最大振幅の関数として自動的に決定されることができる。
【００１７】
閾値コントローラ２３０は、パルス３３０によって超えられるレベルの、図４に示された受信パルス閾値３４０を提供する。閾値コントローラ２３０は、パルス３２０によって超えられるレベルの、図５に示された受信パルス閾値３５０を提供する。閾値コントローラ２３０は、誘電定数計算器２４０および回路２５０への出力として、反射波パルス３２０および／あるいは３３０の検出に基づいて、受信パルス出力情報を提供する。
【００１８】
図６は、個別部品回路で構成され、閾値３４０および３５０のような制御可能な閾値を生じる閾値コントローラ２３０の一部を示す。閾値コントローラ２３０は、受信器２２０からの第１入力、すなわち受信パルス３２０および３３０を含む波形３００を有する比較器４００を含む。比較器４００は、第２入力として、デジタル／アナログ変換器４１０の出力から提供される制御可能なアナログ閾値を受信する。変換器４１０は、マイクロプロセッサ２５５から、所望の閾値を表すデジタル入力を受信する。比較器４００の出力４２０は、パルス３２０および３３０が受信された時間の示数（信号）として、誘電定数計算器２４０およびレベル計算回路２５０に提供される。波形３００が発生されている第１走査サイクルの間中、変換器４１０は、パルス３２０を検出するための閾値３５０を提供するように制御される。サブシーケンス走査サイクルの間中、変換器４１０は、パルス３３０を検出するための閾値３４０を提供するように制御される。閾値は反射波パルスの受信時間を検出するために用いられることができる。閾値はまた、反射波パルスの振幅を決定するように制御されることもできる。
【００１９】
図２の誘電定数計算器２４０は、閾値コントローラ２３０に接続され、閾値コントローラ２３０が提供する受信パルス出力情報の関数として、タンク１２内の第１製品１４の誘電定数を計算するように適応される。回路２４０が誘電定数を計算する方法を図７〜図１２を参照して以下に詳述する。
【００２０】
マイクロ波信号が進行する距離と時間の関係が式１に示される。
Ｄ＝（１／√εR）Ｃ（Ｔ／２）        式１
ここで、Ｔ／２は界面まで往復するマイクロ波パルスの進行時間の２分の１、εRはマイクロ波パルスが伝播する媒体の誘電定数（空気の場合は、εR＝１）、Ｃは光速であり、またＤは成端の頂部から界面までの進行距離である。
【００２１】
この関係を用いて、測定される物質の誘電定数を計算することができる。マイクロ波の進行時間は、それが進行する媒体の誘電定数に依存する。媒体の誘電定数は、式２に示される関係にしたがって、進行時間に比例する。
εR∝（Ａ・Ｔｉｍｅ）2      式２
ここで、Ｔｉｍｅはマイクロ波が媒体を通過する進行時間、Ａは比例定数である。
【００２２】
また、物質との界面で反射されるパルスの振幅は、式３に示される関係によって、物質の誘電定数に比例する。
εR∝ＶR／ＶT        式３
ここで、ＶRは反射パルスの振幅、ＶTは伝送パルスの振幅である。
【００２３】
式２および式３に示された関係を単独に、あるいはこれらを組み合わせて用いれば、タンク内の１つ、あるいはそれ以上の製品または物質の誘電定数を計算することができる。
【００２４】
方法
製品１４の誘電定数を計算する方法が図７に示される。この方法は、プロセス製品へマイクロ波エネルギを指向させるように、低電力時間領域反射レーダー（ＬＰＴＤＲＲ）を制御するブロック５００で開始される。ブロック５０３で、ＬＰＴＤＲＲ回路は反射マイクロ波エネルギを受信するように制御される。ブロック５０５で、ＬＰＴＤＲＲ回路は製品１４の誘電定数に比例するパラメータを測定するように制御される。そして、ブロック５１０で、製品１４の誘電定数が、式２および／あるいは式３の関係を用いて、測定されたパラメータの関数として計算される。
【００２５】
式３の関係で、製品１４の誘電定数を計算する第１のより具体的な方法は、伝送されたパルスの振幅および反射されたパルスの振幅をより正確に測定するために、閾値コントローラ２３０を用いる。この方法は、図８の波形で示され、図９のフローチャートに要約される。当業者は、本発明の精神や範囲を逸脱することなく図８に示される波形が逆転可能なことを理解するであろう。
【００２６】
この方法は、伝送パルスを生じるブロック７０５で開始される。伝送パルスは、成端を介して、タンク内の製品に伝送されて、表面１２７および１２８でそれぞれ反射する。ブロック７１０で、第１反射波パルス５４０が受信される。第１反射波パルスは、第１の製品界面１２７での伝送パルスの第１部分の反射に相当する。反射波パルスを受信するようにＬＰＴＤＲＲ回路２０５を制御した後、ブロック７１５で、第１反射波パルスの振幅が計算される。第１反射波パルスの振幅は、製品１４の誘電定数に比例するパラメータである。
【００２７】
ブロック７２０で、第１製品の誘電定数が第１反射波パルスの関数として計算される。図８の等価時間ＬＰＴＤＲＲ波形５２０に示されるように、伝送パルス（基準パルス５３０で示される）は伝送振幅ＶTを有し、一方、受信パルス５４０は受信振幅ＶRを有する。等価時間ＬＰＴＤＲＲ波形５２０をアナログ／デジタル変換器２７０でデジタル化し、そのデジタル化された信号をマイクロプロセッサ２５５で解析するか、あるいはデジタル／アナログ変換器４１０を用いて比較閾値を設定するかのどちらかの方法によって、第１反射波パルスの振幅が計算されて、第１製品１４の誘電定数が式３を用いて計算される。
【００２８】
つまり、計算されたパラメータは製品１４の誘電定数に比例し、典型的には、第１反射波パルスの振幅と伝送パルスの振幅との比である。ＬＰＴＤＲＲ回路の制御は、反射波パルス５４０の振幅を計算するための閾値を調整するために、閾値コントローラ２３０を制御することを含む。
【００２９】
式２の関係を用いて、製品１４の誘電定数を計算する第２のより具体的な方法は、閾値コントローラ２３０を用いて伝送パルスの送出と表面１２８からのパルスの反射との間の時間差を計算する。より詳細には、この方法は既知の長さの製品１４を通過するマイクロ波の進行時間を計算する。この方法は、図１０および図１１の波形で示され、図１２のフローチャートに要約される。当業者は、本発明の精神や範囲を逸脱することなく図１０および図１１に示される波形が逆転可能なことを理解するあろう。
【００３０】
この方法は、伝送パルスを発生するブロック８０５で開始される。伝送パルスは、製品１４および１５内に延在する成端を介して伝送される。ブロック８１０で、閾値コントローラが第１反射波パルスを受信・検出する。第１反射波パルスの受信は、クロックをスタートさせる、すなわち、ブロック８１５に示される時間期間の開始を命令する。次に、ブロック８２０で第２反射波パルスが受信・検出される。第２反射波パルスの受信は、時間期間の終了を命令し、ブロック８２５に示されるように、時間期間が記録される。ブロック８３０で、マイクロ波が成端を介して製品１４内を既知の長さだけ進行する時間を表す、記録された時間期間の関数として、製品１４の誘電定数が計算される。
【００３１】
図１０および図１１は図１２の方法を示す。図１０および図１１は、第１および第２誘電定数をそれぞれ有する第１製品および第２製品で別々のタンクを満たした時の、第１および第２製品にそれぞれ対応する等価時間ＬＰＴＤＲＲ波形８５０および８８０を示す。どちらの波形の場合でも、製品は成端１１０のリード線を完全に覆うか、または既知の長さだけ前記リード線を覆う。
【００３２】
図１０および図１１に見られるように、伝送パルス（基準パルス８６０および８９０で示される）と反射パルス８７０および８９５（例えば、タンク１２の底面か成端１１０からの反射、あるいは製品間の界面での反射による）との間の時間差は、物質ごとに相違する。この相違は、物質の誘電定数の相違に依存する。さらに、このことはマイクロ波が２つの物質内をそれぞれを同じ標本長さだけ進行するのに必要とされる時間を表す、時間差Δt1およびΔt2によって示される。第１誘電定数を有する物質内では、前記標本長さを進行するのに必要な時間は３．０８ｍｓであり、一方第２誘電定数を有する物質内では、標本長さを進行するのに必要な時間は３．４８ｍｓであった。つまり、マイクロ波信号の送出と、成端から既知の長さだけ隔たった界面での反射との時間差が、誘電定数を計算するのに用いられることができる。
【００３３】
本発明を好ましい実施例によって説明してきたが、本発明の精神や範囲を逸脱することなく詳細や形式上の変更が可能なことを当業者は理解するあろう。例えば、誘電定数を計算する前述の種々の方法は、複数の誘電定数の計算を促進したり、あるいはより正確な誘電定数の計算を供給したりするために組み合わされることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の環境を示すプロセス制御システムの概略図である。
【図２】  本発明の実施例によるレーダー式レベル伝送器の回路を示すブロック図である。
【図３】  本発明の他の実施例によるレーダー式レベル伝送器の回路を示すブロック図である。
【図６】  本発明の実施例による制御可能な受信閾値回路の概略図である。
【図７】  図２のマイクロ波伝送器によって実施される方法を示すフローチャートである。
【図９】  図２のマイクロ波伝送器によって実施される方法を示すフローチャートである。
【図１２】  図２のマイクロ波伝送器によって実施される方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２……タンク、１４、１５……製品、１６……ハウジング、２０……プロセス制御ループ、３０……制御室、１００……伝送器、１１０……マイクロ波成端、１１５、１２０……リード線、１２５……底部、１２７……第１の製品界面、１２８……第２の製品界面、１５５……放射プレート、２０５……ＬＰＴＤＲＲ回路、２０６……ＬＰＴＤＲＲ回路コントローラ、２１０……伝送パルス発生器、２２０……パルス受信器、２３０……閾値コントローラ、２４０……誘電定数計算器、２５０……レベル計算回路、２５５……マイクロプロセッサ、２６０……電源および入出力回路、２７０……アナログ／デジタル変換回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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