JPH0815347A - 多チャンネル静電センサ装置 - Google Patents
多チャンネル静電センサ装置Info
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- JPH0815347A JPH0815347A JP16994094A JP16994094A JPH0815347A JP H0815347 A JPH0815347 A JP H0815347A JP 16994094 A JP16994094 A JP 16994094A JP 16994094 A JP16994094 A JP 16994094A JP H0815347 A JPH0815347 A JP H0815347A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各チャンネルの発振周波数信号の干渉によっ
て生じる不要信号の影響を除去した高分解能の多チャン
ネル静電センサ装置を提供する。 【構成】 発振回路１でＧHz帯の高周波数の発振周波数
信号を出力し、緩衝増幅器２で信号増幅する。信号切り
替え回路14はチャンネル数のダイオードスイッチ回路を
備えて構成する。チャンネル切り替え発振回路16はパル
ス波形の信号を時系列的に発振出力する。スイッチ駆動
スキャンニング回路17はチャンネル切り替え発振回路16
から加えられる直列のパルス信号を直並列変換して信号
切り替え回路14の各チャンネルのダイオードスイッチ回
路をスキャンニング駆動し、発振周波数信号を各チャン
ネルの共振回路５に時間をずらして間欠供給する。各チ
ャンネルの共振回路３は検出針10で検出する外部静電容
量の変化を発振周波数信号を搬送波としてＡＭ変調し、
微小静電容量の検出信号として出力する。
て生じる不要信号の影響を除去した高分解能の多チャン
ネル静電センサ装置を提供する。 【構成】 発振回路１でＧHz帯の高周波数の発振周波数
信号を出力し、緩衝増幅器２で信号増幅する。信号切り
替え回路14はチャンネル数のダイオードスイッチ回路を
備えて構成する。チャンネル切り替え発振回路16はパル
ス波形の信号を時系列的に発振出力する。スイッチ駆動
スキャンニング回路17はチャンネル切り替え発振回路16
から加えられる直列のパルス信号を直並列変換して信号
切り替え回路14の各チャンネルのダイオードスイッチ回
路をスキャンニング駆動し、発振周波数信号を各チャン
ネルの共振回路５に時間をずらして間欠供給する。各チ
ャンネルの共振回路３は検出針10で検出する外部静電容
量の変化を発振周波数信号を搬送波としてＡＭ変調し、
微小静電容量の検出信号として出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小静電容量の変化を
検出する多チャンネル静電センサ装置に関するものであ
る。
検出する多チャンネル静電センサ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３には従来の単チャンネル形の静電セ
ンサ装置のブロック構成が示されている。この装置は、
発振回路１と、緩衝増幅器２と、共振回路３と、抑圧回
路４と、検波回路５と、ＡＦＣ（Automatic Frequency
Control ）回路６と、信号増幅回路７と、可変容量ダイ
オード（バラクタダイオード）８とを有して構成されて
いる。
ンサ装置のブロック構成が示されている。この装置は、
発振回路１と、緩衝増幅器２と、共振回路３と、抑圧回
路４と、検波回路５と、ＡＦＣ（Automatic Frequency
Control ）回路６と、信号増幅回路７と、可変容量ダイ
オード（バラクタダイオード）８とを有して構成されて
いる。
【０００３】発振回路１は、セラミック共振器を用いた
共振回路を内蔵し、超高周波数、例えば、１ＧHz以上の
発振周波数信号を出力する。緩衝増幅器２は発振回路１
から加えられる発振周波数信号を増幅して共振回路３に
加える。なお、この緩衝増幅器２は、信号増幅の機能
と、発振回路１側と共振回路３側との信号の干渉を抑止
する機能を有する。
共振回路を内蔵し、超高周波数、例えば、１ＧHz以上の
発振周波数信号を出力する。緩衝増幅器２は発振回路１
から加えられる発振周波数信号を増幅して共振回路３に
加える。なお、この緩衝増幅器２は、信号増幅の機能
と、発振回路１側と共振回路３側との信号の干渉を抑止
する機能を有する。
【０００４】共振回路３は、専用のセラミック共振器を
具備し、検出針（検出部）10で検出される外部微小静電
容量の変化を抑圧回路４（この抑圧回路は省略される場
合がある）を介して取り込み、その微小静電容量の変化
の検出信号を出力する。すなわち、共振回路３の共振周
波数ｆ0 は、図４に示すように、発振回路１の発振周波
数ｆOSC に対して僅かにずれた位置に設定されており、
この状態で、検出針10によって外部静電容量の微小変化
が検出されると、共振回路３の共振周波数ｆ0はΔｆだ
け偏倚し、共振回路３の出力電圧がΔＶだけ変化する。
具備し、検出針（検出部）10で検出される外部微小静電
容量の変化を抑圧回路４（この抑圧回路は省略される場
合がある）を介して取り込み、その微小静電容量の変化
の検出信号を出力する。すなわち、共振回路３の共振周
波数ｆ0 は、図４に示すように、発振回路１の発振周波
数ｆOSC に対して僅かにずれた位置に設定されており、
この状態で、検出針10によって外部静電容量の微小変化
が検出されると、共振回路３の共振周波数ｆ0はΔｆだ
け偏倚し、共振回路３の出力電圧がΔＶだけ変化する。
【０００５】ここで、検出針10で検出される被検出体と
の容量変化が周波数帯域ｆW をもって変化するとした場
合、共振回路３は、発振回路１の発振周波数信号をキャ
リア（搬送）周波数ｆC とし、このキャリア周波数ｆC
を被検出体の静電容量変化の周波数ｆW でＡＭ（Amplit
ude Modulation）変調したｆW ×ｆC の信号が静電容量
の検出信号として検波回路５に加えられる。
の容量変化が周波数帯域ｆW をもって変化するとした場
合、共振回路３は、発振回路１の発振周波数信号をキャ
リア（搬送）周波数ｆC とし、このキャリア周波数ｆC
を被検出体の静電容量変化の周波数ｆW でＡＭ（Amplit
ude Modulation）変調したｆW ×ｆC の信号が静電容量
の検出信号として検波回路５に加えられる。
【０００６】検波回路３では、共振回路３から加えられ
る信号を、例えば、包絡線検波し、前記検出針10で検出
する外部静電容量変化の周波数帯域ｆW の信号として抽
出し、この検波出力を信号増幅回路７に加える。信号増
幅回路７は、検波回路５から加えられる検波出力、通
常、ほぼ直流成分に近い検出針10の静電容量検出信号を
増幅して図示されていない所望の信号処理回路に送る。
る信号を、例えば、包絡線検波し、前記検出針10で検出
する外部静電容量変化の周波数帯域ｆW の信号として抽
出し、この検波出力を信号増幅回路７に加える。信号増
幅回路７は、検波回路５から加えられる検波出力、通
常、ほぼ直流成分に近い検出針10の静電容量検出信号を
増幅して図示されていない所望の信号処理回路に送る。
【０００７】ＡＦＣ回路６は、積分器を内蔵しており、
信号増幅回路７の出力信号の一部を取り込み、積分処理
を行ってほぼ直流レベルの信号に平坦化して可変容量ダ
イオード８に印加する。可変容量ダイオード８はＡＦＣ
回路６からの印加電圧に応じて容量を変化する。このＡ
ＦＣ回路６と可変容量ダイオード８の動作により、例え
ば、湿度等の外部環境の変化により、共振回路３の共振
周波数ｆ0 が設定位置からずれたときに、そのずれを修
正する方向に可変容量ダイオード８の容量が変化するこ
とで、発振周波数ｆOSC に対する共振周波数ｆ0 の設定
位置の安定化が図られる。
信号増幅回路７の出力信号の一部を取り込み、積分処理
を行ってほぼ直流レベルの信号に平坦化して可変容量ダ
イオード８に印加する。可変容量ダイオード８はＡＦＣ
回路６からの印加電圧に応じて容量を変化する。このＡ
ＦＣ回路６と可変容量ダイオード８の動作により、例え
ば、湿度等の外部環境の変化により、共振回路３の共振
周波数ｆ0 が設定位置からずれたときに、そのずれを修
正する方向に可変容量ダイオード８の容量が変化するこ
とで、発振周波数ｆOSC に対する共振周波数ｆ0 の設定
位置の安定化が図られる。
【０００８】図５は、前記図３に示す回路を基本回路と
して、回路基板上に複数の静電センサの回路を配列形成
して多チャンネルの静電センサ装置としたものである。
この多チャンネル静電センサ装置は、発振回路１を共通
化した１個の回路で構成し、発振回路１の発振周波数信
号を緩衝増幅器２で増幅した後、ストリップライン等で
形成される分配器12を用いて複数の各チャンネルの共振
回路３（３−１〜３−ｎ）に分配供給するように構成し
たものである。この多チャンネル静電センサ装置は、各
チャンネルの静電検出信号を平行処理したり、２つのチ
ャンネルの静電センサ回路を１組とし、その組の一方チ
ャンネルの回路を温度等の補償用としてその組のセンサ
検出信号の差動出力を取り出す等の信号処理を行うこと
が可能となるものである。
して、回路基板上に複数の静電センサの回路を配列形成
して多チャンネルの静電センサ装置としたものである。
この多チャンネル静電センサ装置は、発振回路１を共通
化した１個の回路で構成し、発振回路１の発振周波数信
号を緩衝増幅器２で増幅した後、ストリップライン等で
形成される分配器12を用いて複数の各チャンネルの共振
回路３（３−１〜３−ｎ）に分配供給するように構成し
たものである。この多チャンネル静電センサ装置は、各
チャンネルの静電検出信号を平行処理したり、２つのチ
ャンネルの静電センサ回路を１組とし、その組の一方チ
ャンネルの回路を温度等の補償用としてその組のセンサ
検出信号の差動出力を取り出す等の信号処理を行うこと
が可能となるものである。
【０００９】この多チャンネル静電センサ装置は、発振
回路１と共振回路３のそれぞれに別個独立の専用のセラ
ミック共振器を有し、かつ、検出針10で検出される外部
静電容量の変化を共振回路３の共振点の偏倚を利用して
検出する構成としているため、10-7ＰＦオーダの微小静
電容量変化を検出できるという能力を備えたものとな
り、この能力を十分に発揮することにより、例えば、人
体内の微小静電容量変化を検出したり、食品の解凍、凍
結の検出コンパクトディスク形情報媒体のトラッキング
検出や、トンネル顕微鏡の検出針の位置検出等の、医
療、通信、情報処理、自動車、民生機器等の多岐な分野
での用途が期待される。
回路１と共振回路３のそれぞれに別個独立の専用のセラ
ミック共振器を有し、かつ、検出針10で検出される外部
静電容量の変化を共振回路３の共振点の偏倚を利用して
検出する構成としているため、10-7ＰＦオーダの微小静
電容量変化を検出できるという能力を備えたものとな
り、この能力を十分に発揮することにより、例えば、人
体内の微小静電容量変化を検出したり、食品の解凍、凍
結の検出コンパクトディスク形情報媒体のトラッキング
検出や、トンネル顕微鏡の検出針の位置検出等の、医
療、通信、情報処理、自動車、民生機器等の多岐な分野
での用途が期待される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記セラミック共振器
を用いた多チャンネルセラミック共振形静電センサ装置
は、微小静電容量の高感度の検出能力を備えているが、
このような高感度の静電容量検出を行う場合には、Ｓ／
Ｎ比の改善が不可欠の条件となる。
を用いた多チャンネルセラミック共振形静電センサ装置
は、微小静電容量の高感度の検出能力を備えているが、
このような高感度の静電容量検出を行う場合には、Ｓ／
Ｎ比の改善が不可欠の条件となる。
【００１１】しかしながら、従来の多チャンネル静電セ
ンサ装置では、発振回路１の発振周波数信号を緩衝増幅
器２で増幅した後、分配器12を介して各チャンネルの共
振回路３に分配していく間に、各チャンネルへの分配経
路の浮遊分布容量の影響等を受けて各チャンネルの共振
回路に加えられる発振周波数信号の位相が微妙にずれ
て、ビート信号等の不要信号が発生するという問題が生
じる。このような不要信号の発生を防止するために、各
チャンネルへの分配経路中に分布容量を調整するための
可変容量コンデンサＣＶを設けることも考えられるが、
これら各経路の可変容量コンデンサＣＶの容量調整を行
うことは極めて難しく、また、不要信号の発生状況が必
ずしも一定でなく、例えば、周囲の湿度や温度の変化等
に起因して変化することが想定され、不要信号の発生を
完璧に防止することは非常に困難である。この不要信号
のために、どうしても、多チャンネル静電センサ装置が
本来持つ前記高分解能（高感度）の能力を十分に発揮さ
せることができないという問題があった。
ンサ装置では、発振回路１の発振周波数信号を緩衝増幅
器２で増幅した後、分配器12を介して各チャンネルの共
振回路３に分配していく間に、各チャンネルへの分配経
路の浮遊分布容量の影響等を受けて各チャンネルの共振
回路に加えられる発振周波数信号の位相が微妙にずれ
て、ビート信号等の不要信号が発生するという問題が生
じる。このような不要信号の発生を防止するために、各
チャンネルへの分配経路中に分布容量を調整するための
可変容量コンデンサＣＶを設けることも考えられるが、
これら各経路の可変容量コンデンサＣＶの容量調整を行
うことは極めて難しく、また、不要信号の発生状況が必
ずしも一定でなく、例えば、周囲の湿度や温度の変化等
に起因して変化することが想定され、不要信号の発生を
完璧に防止することは非常に困難である。この不要信号
のために、どうしても、多チャンネル静電センサ装置が
本来持つ前記高分解能（高感度）の能力を十分に発揮さ
せることができないという問題があった。
【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、各チャンネル間の信号干渉
等に起因して発生する不要信号の影響を除去して、微小
静電容量の検出を高分解能（高感度）のもとで検出する
ことができる多チャンネル静電センサ装置を提供するこ
とにある。
たものであり、その目的は、各チャンネル間の信号干渉
等に起因して発生する不要信号の影響を除去して、微小
静電容量の検出を高分解能（高感度）のもとで検出する
ことができる多チャンネル静電センサ装置を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、発振周波数信号を出力するセラミック共振器内
蔵の１個の発振回路と、この発振回路から出力される発
振周波数信号を増幅する緩衝増幅器と、検出部で検出さ
れる外部静電容量の変化に対応して共振点を偏倚し、緩
衝増幅器で増幅された発振周波数信号を前記外部静電容
量の変化で変調した信号を出力するセラミック共振器を
用いた複数の共振回路とを備えた多チャンネル静電セン
サ装置であって、前記緩衝増幅器の出力側には信号増幅
された発振周波数信号を各共振回路に時分割切り替えに
よって間欠的に供給する発振周波の信号切り替え回路が
設けられ、また、当該切り替え回路の時分割信号切り替
えを制御する信号切り替え制御部とを有することを特徴
として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、発振周波数信号を出力するセラミック共振器内
蔵の１個の発振回路と、この発振回路から出力される発
振周波数信号を増幅する緩衝増幅器と、検出部で検出さ
れる外部静電容量の変化に対応して共振点を偏倚し、緩
衝増幅器で増幅された発振周波数信号を前記外部静電容
量の変化で変調した信号を出力するセラミック共振器を
用いた複数の共振回路とを備えた多チャンネル静電セン
サ装置であって、前記緩衝増幅器の出力側には信号増幅
された発振周波数信号を各共振回路に時分割切り替えに
よって間欠的に供給する発振周波の信号切り替え回路が
設けられ、また、当該切り替え回路の時分割信号切り替
えを制御する信号切り替え制御部とを有することを特徴
として構成されている。
【００１４】また、前記構成の信号切り替え回路は、Ｐ
ＩＮダイオードを用いたチャンネル数に対応する複数の
ダイオードスイッチ回路によって構成され、信号切り替
え制御部は、チャンネル切り替え信号を発振出力するチ
ャンネル切り替え発振回路と、このチャンネル切り替え
信号を各ダイオードスイッチ回路に時系列的に切り替え
印加するスイッチ駆動スキャンニング回路とを有して構
成されていることも本発明の特徴とするところである。
ＩＮダイオードを用いたチャンネル数に対応する複数の
ダイオードスイッチ回路によって構成され、信号切り替
え制御部は、チャンネル切り替え信号を発振出力するチ
ャンネル切り替え発振回路と、このチャンネル切り替え
信号を各ダイオードスイッチ回路に時系列的に切り替え
印加するスイッチ駆動スキャンニング回路とを有して構
成されていることも本発明の特徴とするところである。
【００１５】
【作用】上記構成の本発明において、従来例と同様に、
発振回路から発振周波数信号が出力され、外部静電容量
の変化に対応して共振回路の共振点を偏倚し、前記発振
周波数信号を外部静電容量の変化で変調した信号が共振
回路から出力される。そして、この変調信号が検波回路
で検波されて、外部静電容量の変化帯域の信号として取
り出される。
発振回路から発振周波数信号が出力され、外部静電容量
の変化に対応して共振回路の共振点を偏倚し、前記発振
周波数信号を外部静電容量の変化で変調した信号が共振
回路から出力される。そして、この変調信号が検波回路
で検波されて、外部静電容量の変化帯域の信号として取
り出される。
【００１６】本発明では、１個の発振回路から出力され
る発振周波数信号は、１個の緩衝増幅器で増幅された
後、信号切り替え回路の時分割信号切り替え動作によ
り、各チャンネルの共振回路に間欠的に時間をずらして
加えられる。このように、間欠的な発振周波数信号が時
間をずらして加えられることで、各チャンネルの発振周
波数信号が干渉するということは全くなくなり、これに
より各チャンネルの信号干渉によるノイズ（不要信号）
の発生がなく、高分解能の微小静電容量の検出が可能と
なる。
る発振周波数信号は、１個の緩衝増幅器で増幅された
後、信号切り替え回路の時分割信号切り替え動作によ
り、各チャンネルの共振回路に間欠的に時間をずらして
加えられる。このように、間欠的な発振周波数信号が時
間をずらして加えられることで、各チャンネルの発振周
波数信号が干渉するということは全くなくなり、これに
より各チャンネルの信号干渉によるノイズ（不要信号）
の発生がなく、高分解能の微小静電容量の検出が可能と
なる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略す
る。図１には本発明の一実施例のブロック構成が示され
ている。本実施例が従来例の多チャンネル静電センサ装
置と異なる特徴的なことは、緩衝増幅器２と各チャンネ
ルの共振回路３（３−１〜３−ｎ）との間に発振周波の
信号切り替え回路14を設け、さらに、この信号切り替え
回路14の信号切り替えを制御する信号切り替え制御部15
を設けて、緩衝増幅器２で増幅された発振周波数信号を
間欠的に時間をずらして各チャンネルの共振回路３に加
えるように構成したことである。それ以外の構成は前記
従来例と同様であり、各チャンネルごとに検出針10（10
−１〜10−ｎ）で検出した外部微小静電容量の変化を共
振回路３でＡＭ変調して出力する、微小静電容量の検出
動作は従来例と同様である。
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略す
る。図１には本発明の一実施例のブロック構成が示され
ている。本実施例が従来例の多チャンネル静電センサ装
置と異なる特徴的なことは、緩衝増幅器２と各チャンネ
ルの共振回路３（３−１〜３−ｎ）との間に発振周波の
信号切り替え回路14を設け、さらに、この信号切り替え
回路14の信号切り替えを制御する信号切り替え制御部15
を設けて、緩衝増幅器２で増幅された発振周波数信号を
間欠的に時間をずらして各チャンネルの共振回路３に加
えるように構成したことである。それ以外の構成は前記
従来例と同様であり、各チャンネルごとに検出針10（10
−１〜10−ｎ）で検出した外部微小静電容量の変化を共
振回路３でＡＭ変調して出力する、微小静電容量の検出
動作は従来例と同様である。
【００１８】本実施例の特徴的な信号切り替え回路14
は、ダイオードスイッチ回路によって形成されている。
図２はダイオードスイッチ回路の詳細構成を示すもの
で、４個のＰＩＮダイオード（高速ダイオード）Ｄ１〜
Ｄ４と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３，
ＲＬ，ＲＶと、ＮＰＮトランジスタＴr1と、ＰＮＰトラ
ンジスタＴr2とを有して構成されている。静電センサ装
置の信号処理は、グランド電位を基準とした不平衡信号
処理が行われることから、この発振周波の信号切り替え
回路14を不平衡回路として形成している。
は、ダイオードスイッチ回路によって形成されている。
図２はダイオードスイッチ回路の詳細構成を示すもの
で、４個のＰＩＮダイオード（高速ダイオード）Ｄ１〜
Ｄ４と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３，
ＲＬ，ＲＶと、ＮＰＮトランジスタＴr1と、ＰＮＰトラ
ンジスタＴr2とを有して構成されている。静電センサ装
置の信号処理は、グランド電位を基準とした不平衡信号
処理が行われることから、この発振周波の信号切り替え
回路14を不平衡回路として形成している。
【００１９】前記トランジスタＴr1とＴr2はエミッタ側
で直列に接続されており、同トランジスタＴr1，Ｔr2の
ベース側は共通に接続され、このベースに信号切り替え
制御部15側からチャンネル切り替え信号が加えられるよ
うになっている。また、トランジスタＴr1，Ｔr2のコレ
クタ側は電源（図示せず）に接続されており、トランジ
スタＴr1のコレクタ側には＋12Ｖの電圧が、トランジス
タＴr2のコレクタ側には抵抗器ＲＶを介して−12Ｖの電
圧が印加されている。このダイオードスイッチ回路は、
チャンネル数だけ、つまり、各チャンネルの共振回路３
に１：１に対応させて複数設けられている。
で直列に接続されており、同トランジスタＴr1，Ｔr2の
ベース側は共通に接続され、このベースに信号切り替え
制御部15側からチャンネル切り替え信号が加えられるよ
うになっている。また、トランジスタＴr1，Ｔr2のコレ
クタ側は電源（図示せず）に接続されており、トランジ
スタＴr1のコレクタ側には＋12Ｖの電圧が、トランジス
タＴr2のコレクタ側には抵抗器ＲＶを介して−12Ｖの電
圧が印加されている。このダイオードスイッチ回路は、
チャンネル数だけ、つまり、各チャンネルの共振回路３
に１：１に対応させて複数設けられている。
【００２０】前記信号切り替え制御部15は、チャンネル
切り替え発振回路16と、スイッチ駆動スキャンニング回
路17とを有して構成されている。チャンネル切り替え発
振回路16は、負の電圧からパルス状に正の電圧へと立ち
上がる低周波のパルスを時系列的に発振出力し、これを
チャンネル切り替え信号としてスイッチ駆動スキャンニ
ング回路17に加える。
切り替え発振回路16と、スイッチ駆動スキャンニング回
路17とを有して構成されている。チャンネル切り替え発
振回路16は、負の電圧からパルス状に正の電圧へと立ち
上がる低周波のパルスを時系列的に発振出力し、これを
チャンネル切り替え信号としてスイッチ駆動スキャンニ
ング回路17に加える。
【００２１】スイッチ駆動スキャンニング回路17は、直
並列変換回路を内蔵し、前記チャンネル切り替え発振回
路16から加えられる直列のパルスを反転して時間（位
相）のずれた並列のパルス信号に変換し、各パルスを時
間をずらして各チャンネルの前記ダイオードスイッチ回
路の信号入力部、つまり、トランジスタＴr1，Ｔr2のベ
ースに加える。このように、スイッチ駆動スキャンニン
グ回路17は、各チャンネルのダイオードスイッチ回路の
信号入力部にチャンネル切り替え信号のパルスを時間を
ずらして印加することで、各チャンネルのダイオードス
イッチ回路を時系列的にスキャンニング駆動する。
並列変換回路を内蔵し、前記チャンネル切り替え発振回
路16から加えられる直列のパルスを反転して時間（位
相）のずれた並列のパルス信号に変換し、各パルスを時
間をずらして各チャンネルの前記ダイオードスイッチ回
路の信号入力部、つまり、トランジスタＴr1，Ｔr2のベ
ースに加える。このように、スイッチ駆動スキャンニン
グ回路17は、各チャンネルのダイオードスイッチ回路の
信号入力部にチャンネル切り替え信号のパルスを時間を
ずらして印加することで、各チャンネルのダイオードス
イッチ回路を時系列的にスキャンニング駆動する。
【００２２】各チャンネルのダイオードスイッチ回路に
おいて、トランジスタＴr1，Ｔr2のベースに正の信号が
加えられると、トランジスタＴr1がオンし、抵抗器ＲＬ
の両端に正の電圧が発生する。この抵抗器ＲＬからの正
の電圧が加えられると、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，
Ｄ３は逆バイアスとなり、図２の回路のｅ，ｆ間のイン
ピーダンスが高くなると同時に、ＰＩＮダイオードＤ４
は順方向バイアスとなり、ｄ，ｃ間のインピーダンスが
低下する。この結果、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２、コ
ンデンサＣ１、ＰＩＮダイオードＤ４および抵抗器Ｒ１
の回路が閉回路となり、ダイオードスイッチ回路はスイ
ッチオフ状態となり、緩衝増幅器２で増幅された発振周
波数信号は共振回路３側に加えられない。
おいて、トランジスタＴr1，Ｔr2のベースに正の信号が
加えられると、トランジスタＴr1がオンし、抵抗器ＲＬ
の両端に正の電圧が発生する。この抵抗器ＲＬからの正
の電圧が加えられると、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２，
Ｄ３は逆バイアスとなり、図２の回路のｅ，ｆ間のイン
ピーダンスが高くなると同時に、ＰＩＮダイオードＤ４
は順方向バイアスとなり、ｄ，ｃ間のインピーダンスが
低下する。この結果、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２、コ
ンデンサＣ１、ＰＩＮダイオードＤ４および抵抗器Ｒ１
の回路が閉回路となり、ダイオードスイッチ回路はスイ
ッチオフ状態となり、緩衝増幅器２で増幅された発振周
波数信号は共振回路３側に加えられない。
【００２３】これに対し、低周波発振回路17からスイッ
チ制御信号として負のパルス電圧がトランジスタＴr1，
Ｔr2のベースに加えられると、トランジスタＴr2がオン
し、これにより、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４の動作が
逆になり、前記ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２、コンデン
サＣ１、ダイオードＤ４、抵抗器Ｒ１からなる回路が開
回路となり、ダイオードスイッチ回路はスイッチオンの
状態となり、前記緩衝増幅器２で増幅された発振回路１
の発振周波数信号は対応するチャンネルの共振回路３に
加えられる。本実施例では、チャンネル切り替え信号の
反転パルスが時系列的に時間をずらして各チャンネルの
ダイオードスイッチ回路に加えられることで、各チャン
ネルの共振回路３から時間をずらして、間欠的に、発振
周波数信号が各チャンネルの共振回路３に加えられるの
である。
チ制御信号として負のパルス電圧がトランジスタＴr1，
Ｔr2のベースに加えられると、トランジスタＴr2がオン
し、これにより、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４の動作が
逆になり、前記ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２、コンデン
サＣ１、ダイオードＤ４、抵抗器Ｒ１からなる回路が開
回路となり、ダイオードスイッチ回路はスイッチオンの
状態となり、前記緩衝増幅器２で増幅された発振回路１
の発振周波数信号は対応するチャンネルの共振回路３に
加えられる。本実施例では、チャンネル切り替え信号の
反転パルスが時系列的に時間をずらして各チャンネルの
ダイオードスイッチ回路に加えられることで、各チャン
ネルの共振回路３から時間をずらして、間欠的に、発振
周波数信号が各チャンネルの共振回路３に加えられるの
である。
【００２４】共振回路３（３−１〜３−ｎ）は従来例と
同様に、発振周波数信号で外部静電容量の変化をＡＭ変
調し、そのＡＭ変調信号を外部静電容量の検出信号とし
て検波回路５（５−１〜５−ｎ）に加える。検波回路５
は従来例と同様に前記ＡＭ変調信号を検波して、外部静
電容量の変化の信号を抽出する。そして、抽出された微
小静電容量の検出信号は信号増幅回路７（７−１〜７−
ｎ）で増幅されて所望の信号処理回路に加えられる。こ
のように、本実施例では、図１に示される被検出体18が
各チャンネルの検出針10と、グランド電極20との間の通
路を矢印方向に走行させることにより、被検出体の微小
静電容量の変化が時系列的に、各チャンネルの検出針10
で検出され、それぞれのチャンネルの微小静電容量の検
出信号が信号増幅回路７から時系列的に得られる。
同様に、発振周波数信号で外部静電容量の変化をＡＭ変
調し、そのＡＭ変調信号を外部静電容量の検出信号とし
て検波回路５（５−１〜５−ｎ）に加える。検波回路５
は従来例と同様に前記ＡＭ変調信号を検波して、外部静
電容量の変化の信号を抽出する。そして、抽出された微
小静電容量の検出信号は信号増幅回路７（７−１〜７−
ｎ）で増幅されて所望の信号処理回路に加えられる。こ
のように、本実施例では、図１に示される被検出体18が
各チャンネルの検出針10と、グランド電極20との間の通
路を矢印方向に走行させることにより、被検出体の微小
静電容量の変化が時系列的に、各チャンネルの検出針10
で検出され、それぞれのチャンネルの微小静電容量の検
出信号が信号増幅回路７から時系列的に得られる。
【００２５】本実施例によれば、緩衝増幅器２で信号増
幅された発振周波数信号は信号切り替え回路14のスイッ
チ切り替えにより、間欠的に、かつ、時間をずらして各
チャンネルの共振回路３に供給されるので、発振周波数
信号が２つ以上のチャンネルの共振回路３に同時に加え
られるということがなくなり、発振周波数信号は、必
ず、各チャンネルの１個の共振回路３ごとに切り替えて
供給されることとなるので、各チャンネルの共振回路３
に加えられる発振周波数信号が互いに干渉し合うという
ことが全くなくなり、この信号干渉により、ビート信号
等の不要信号が発生してこれがノイズ成分となって混入
し、静電センサ装置の基本特性を損なうという従来の問
題を完璧に解消することができる。このことにより、セ
ラミック共振形静電センサの本来有する高分解能（高感
度）の検出能力を十分に発揮させることが可能となり、
信頼性の高い高精度の微小静電容量の検出が可能とな
る。
幅された発振周波数信号は信号切り替え回路14のスイッ
チ切り替えにより、間欠的に、かつ、時間をずらして各
チャンネルの共振回路３に供給されるので、発振周波数
信号が２つ以上のチャンネルの共振回路３に同時に加え
られるということがなくなり、発振周波数信号は、必
ず、各チャンネルの１個の共振回路３ごとに切り替えて
供給されることとなるので、各チャンネルの共振回路３
に加えられる発振周波数信号が互いに干渉し合うという
ことが全くなくなり、この信号干渉により、ビート信号
等の不要信号が発生してこれがノイズ成分となって混入
し、静電センサ装置の基本特性を損なうという従来の問
題を完璧に解消することができる。このことにより、セ
ラミック共振形静電センサの本来有する高分解能（高感
度）の検出能力を十分に発揮させることが可能となり、
信頼性の高い高精度の微小静電容量の検出が可能とな
る。
【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、各チャンネルの回路にＡＦＣ回路６が設け
られていないが、もちろん、従来例の図３に示す回路と
同様に、各チャンネルの回路にそれぞれＡＦＣ回路６や
可変容量ダイオード８等の回路を設けてもよい。また、
この場合、ＡＦＣ回路６の代わりにＡＧＣ（Automatic
Gain Control）回路を設けてもよい。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、各チャンネルの回路にＡＦＣ回路６が設け
られていないが、もちろん、従来例の図３に示す回路と
同様に、各チャンネルの回路にそれぞれＡＦＣ回路６や
可変容量ダイオード８等の回路を設けてもよい。また、
この場合、ＡＦＣ回路６の代わりにＡＧＣ（Automatic
Gain Control）回路を設けてもよい。
【００２７】また、本実施例では信号切り替え回路14を
ＰＩＮダイオードを用いたダイオードスイッチ回路で構
成したが、この信号切り替え回路はダイオード以外のス
イッチ素子を用いて構成することができる。ただ、本実
施例のように、ＰＩＮダイオードを用いてスイッチ回路
を構成する場合には、回路構成が容易となり、回路コス
トを安価に形成できるという効果が得られる。
ＰＩＮダイオードを用いたダイオードスイッチ回路で構
成したが、この信号切り替え回路はダイオード以外のス
イッチ素子を用いて構成することができる。ただ、本実
施例のように、ＰＩＮダイオードを用いてスイッチ回路
を構成する場合には、回路構成が容易となり、回路コス
トを安価に形成できるという効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、発振回路から発振出力される
発振周波数信号を緩衝増幅器で信号幅した後、信号切り
替え回路により、時分割切り替えによって、間欠的に時
間をずらして各チャンネルの共振回路に供給するように
構成したものであるから、２チャンネル以上の共振回路
に重複して（同時期に）発振周波数信号が加えられると
いうことが全くなくなり、各チャンネルの１個ずつの共
振回路ごとに発振周波数信号が切り替え供給されること
となるので、各チャンネルの共振回路に加えらえる発振
周波数信号が互いに干渉してビート等の不要信号が発生
し、これがノイズ成分となって混入してセラミック共振
形静電センサの基本特性を損なうという従来の問題点を
完璧に解消することが可能となり、これにより、セラミ
ック共振形静電センサの本来有する高分解能（高感度）
の性能を十分に発揮させて、信頼性の高い高精度の微小
静電容量の検出が可能となる。
発振周波数信号を緩衝増幅器で信号幅した後、信号切り
替え回路により、時分割切り替えによって、間欠的に時
間をずらして各チャンネルの共振回路に供給するように
構成したものであるから、２チャンネル以上の共振回路
に重複して（同時期に）発振周波数信号が加えられると
いうことが全くなくなり、各チャンネルの１個ずつの共
振回路ごとに発振周波数信号が切り替え供給されること
となるので、各チャンネルの共振回路に加えらえる発振
周波数信号が互いに干渉してビート等の不要信号が発生
し、これがノイズ成分となって混入してセラミック共振
形静電センサの基本特性を損なうという従来の問題点を
完璧に解消することが可能となり、これにより、セラミ
ック共振形静電センサの本来有する高分解能（高感度）
の性能を十分に発揮させて、信頼性の高い高精度の微小
静電容量の検出が可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
る。
【図２】同実施例における信号切り替え回路の詳細回路
図である。
図である。
【図３】従来の一般的な静電センサ装置のブロック図で
ある。
ある。
【図４】静電センサ装置の微小静電容量の検出作用の説
明図である。
明図である。
【図５】従来の多チャンネル静電センサ装置の構成説明
図である。
図である。
１ 発振回路 ２ 緩衝増幅器 ３ 共振回路 10 検出針 14 信号切り替え回路 15 信号切り替え制御部 16 チャンネル切り替え発振回路 17 スイッチ駆動スキャンニング回路
Claims (2)
- 【請求項１】 発振周波数信号を出力するセラミック共
振器内蔵の１個の発振回路と、この発振回路から出力さ
れる発振周波数信号を増幅する緩衝増幅器と、検出部で
検出される外部静電容量の変化に対応して共振点を偏倚
し、緩衝増幅器で増幅された発振周波数信号を前記外部
静電容量の変化で変調した信号を出力するセラミック共
振器を用いた複数の共振回路とを備えた多チャンネル静
電センサ装置であって、前記緩衝増幅器の出力側には信
号増幅された発振周波数信号を各共振回路に時分割切り
替えによって間欠的に供給する発振周波の信号切り替え
回路が設けられ、また、当該切り替え回路の時分割信号
切り替えを制御する信号切り替え制御部とを有する多チ
ャンネル静電センサ装置。 - 【請求項２】 信号切り替え回路は、ＰＩＮダイオード
を用いたチャンネル数に対応する複数のダイオードスイ
ッチ回路によって構成され、信号切り替え制御部は、チ
ャンネル切り替え信号を発振出力するチャンネル切り替
え発振回路と、このチャンネル切り替え信号を各ダイオ
ードスイッチ回路に時系列的に切り替え印加するスイッ
チ駆動スキャンニング回路とを有して構成されている請
求項１記載の多チャンネル静電センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16994094A JPH0815347A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 多チャンネル静電センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16994094A JPH0815347A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 多チャンネル静電センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815347A true JPH0815347A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15895727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16994094A Pending JPH0815347A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 多チャンネル静電センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815347A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008224409A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Railway Technical Res Inst | 非破壊検査用キャパシタンスセンサ |
| WO2008133291A1 (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Fujikura Ltd. | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| WO2009028622A1 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Fujikura Ltd. | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| JP2009143512A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Fujikura Ltd | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| JP2009154551A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujikura Ltd | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| CN101949981A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-19 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 具有激光定位功能的振容式静电传感器 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP16994094A patent/JPH0815347A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008224409A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Railway Technical Res Inst | 非破壊検査用キャパシタンスセンサ |
| WO2008133291A1 (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Fujikura Ltd. | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| WO2009028622A1 (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Fujikura Ltd. | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| JP5005767B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2012-08-22 | 株式会社フジクラ | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| JP2009143512A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Fujikura Ltd | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| JP2009154551A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Fujikura Ltd | ヘッドレスト位置調整装置およびヘッドレスト位置調整方法 |
| CN101949981A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-19 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 具有激光定位功能的振容式静电传感器 |
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