电流测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够在大范围内短时间且精确地测量微小电流的电流测量装置。
【背景技术】
[0002] 例如，作为测量电离室辐射（射线）检测器的输出电流的电流测量装置，例如提案 有在专利文献1中所记载的电流/频率转换装置。该电流/频率转换装置包括：将输入电 流作为电荷存储，输出与该存储的电荷成比例的电压的积分放大电路；以与从上述积分放 大电路输出的电压成比例的频率输出占空比为50%的脉冲信号的频率转换电路；和在供 给上述脉冲信号时对存储在上述积分电路中的电荷进行放电的电荷栗电路。
[0003] 专利文献
[0004] 专利文献1 :日本专利第4479430号公报
【发明内容】
[0005] 发明要解决的课题
[0006] 然而，像电离室辐射检测器那样，为了覆盖10-15Α~10-6Α的较大的测量电流 区域（~9位），在专利文献1所记载的电流/频率转换装置中，最小电流的输出频率为 0. 001Hz左右，用于获得测量结果的响应时间为1000秒。此处，为了使响应时间为例如1 秒，必须将最小电流的输出频率设定在1Hz以上，测量电流区域的最小电流上升3位，因此， 测量电流区域相应地变窄。
[0007] 因此，例如为了确保1秒的响应时间且扩大测量电流区域，采用具有能够测量的 电流区域不同的多个电路常数，根据被测量电流来切换电路常数的方法。
[0008] 但是，在进行电流区域的切换的情况下，需要切换电流区域的时间，因此，存在响 应与其切换时间相应地延迟这种未能解决的问题。
[0009] 因此，本发明着眼于上述现有例的未解决的问题，其目的在于提供一种能够在短 时间内精确地测量大范围的微小电流的电流测量装置。
[0010] 用于解决课题的方法
[0011] 为了达到上述目的，本发明涉及的一实施方式的电流测量装置，其将被测量电流 的电流测量范围至少分成低区和高区，按各区进行电流测量。而且，电流测量装置包括：对 被测量电流进行积分并输出积分信号的积分电路；低区侧电流测量部，从该积分电路输出 的积分信号输入到该低区侧电流测量部，计算与该积分信号的变化率成比例的低区侧电流 测量值；高区侧电流测量部，其基于与从积分电路输出的积分信号的周期对应的脉冲信号， 计算高区侧电流测量值；根据脉冲信号对存储在积分电路中的电荷进行放电的电荷栗电 路；和测量值决定部，其基于由低区侧电流测量部计算出的低区侧电流测量值和由高区侧 电流测量部计算出的高区侧电流测量值，来决定被测量电流的测量值。
[0012] 发明效果
[0013] 根据本发明的一实施方式，将被测量电流的积分信号供给到低区侧电流测量部和 高区侧电流测量部两者，由低区侧电流测量部计算与积分信号的变化率成比例的电流测量 值，由高区侧电流测量部基于与积分信号的频率对应的脉冲信号来计算电流测量值。因此， 当被测量电流为低区侧时，采用由低区侧电流测量部计算的电流测量值，当被测量电流为 高区侧时，采用由高区侧电流测量部计算的电流测量值，由此，能够在大范围内短时间且精 确地测量被测量电流。
【附图说明】
[0014] 图1是表示作为本发明涉及的电流测量装置的一实施方式的第一实施方式的概 略结构的框图。
[0015] 图2是表示图1的电流测量装置的具体结构的框图。
[0016] 图3是表示由运算处理电路执行的低区侧电流测量处理步骤的一例的流程图。
[0017] 图4是表示由运算处理电路执行的高区侧电流测量处理步骤的一例的流程图。
[0018] 图5是表示由运算处理电路执行的高区侧电流测量值存储区域无效化处理步骤 的一例的流程图。
[0019] 图6是表示由运算处理电路执行的测量值决定处理步骤的一例的流程图。
[0020] 图7是用于说明第一实施方式的动作的时序图。
[0021] 图8是表示低区侧电流测量部中被测量电流值与积分电压信号的变化率的关系、 高区侧电流测量部中被测量电流值与积分电压信号的频率的关系的说明图。
[0022] 图9是表示作为本发明的一实施方式的第二实施方式的框图。
[0023] 图10是用于说明第二实施方式的动作的时序图。
[0024] 图11是用于说明没有设置初始化电路的情况下的动作的时序图。
【具体实施方式】
[0025] 下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0026] 图1是表示作为本发明的一实施方式的第一实施方式的概略结构的框图。
[0027] 如图1所示，本发明涉及的电流测量装置1包括：输入有被测量电流Iin的电流输 入端子2 ;和与该电流输入端子2连接的作为积分电路的电荷积分电路3。另外，电流测量 装置1包括：输入有从电荷积分电路3输出的作为积分信号的积分电压信号的低区侧电流 测量部4和高区侧电流测量部5 ;和基于由两个电流测量部4和5计算出的测量值来决定 测量值的测量值决定部6。电流测量装置1还包括：使由电荷积分电路3存储的电荷以一 定量放电的电荷栗电路7。
[0028] 此处，如像电离室辐射检测器的输出电流那样，被测量电流Iin是具有ΚΓ15A(lfA)~10_6A(1 μΑ)的大范围的测量电流区域（~9位）的负的微小电流。
[0029] 如图2所示，电荷积分电路3的具体结构包括：将被测量电流Iin供给到反相输入 侦牝非反相输入侧接地的运算放大器31 ;和在该运算放大器31的输出侧与反相输入侧之间 连接的积分用电容器32。因此，在电荷积分电路3中，设积分用电容器32的静电容为C，如 果输入负的被测量电流Iin，则输出对其进行积分而得到的由下述（1)式表示的正的积分 电压信号Vo。
[0030] (数学式1)
[0032] 由该式⑴可知，运算放大器31的积分电压信号Vo与经过时间T成比例地上升。 此时，在积分用电容器32,存储有被输出的积分电压信号Vo与电容器的静电容C的乘积的 电荷 Q( = CXVo)。
[0033] 低区侧电流测量部4的具体结构如图2所示，包括:A/D转换电路4,以规定取样周 期（例如Is左右）读取从电荷积分电路3输出的积分电压信号Vo,将其转换成数字信号； 和作为低区测量值运算部的运算处理电路42,输入有从该A/D转换电路41输出的数字信 号，例如由微型计算机构成。
[0034] 此处，运算处理电路42包括：低区侧测量值运算部42a，基于至少从A/D转换电路 41输出的数字信号Vod，执行低区侧电流测量处理；和高区侧测量值运算部42b，作为每隔 规定时间（例如125ms)的定时中断处理，执行高区侧电流测量处理。
[0035] 在运算处理电路42中，由低区侧测量值运算部42a，基于从A/D转换电路41输出 的数字信号Vod，执行低区侧电流测量处理，计算积分电压信号Vo的每单位时间的变化率 Rc，将计算出的变化率Rc乘以换算系数Kc (例如" 1"），来计算低区侧电流测量值11? (= RcXKc) 〇
[0036] 该低区侧电流测量处理例如作为每隔设定成与A/D转换电路41的取样周期相等 的规定时间的定时中断处理（例如1秒）来执行。
[0037] 关于A/D转换电路41的数字信号Vod (η)，在从后述的脉冲信号形成电路52输出 脉冲信号Ρ1，使存储在电荷积分电路3的积分用电容器32中的电荷汲取（pump)的中途进 行取样的情况下，电荷积分电路3的运算放大器31的积分电压信号Vo剧烈变化，积分电压 信号Vo的每单位时间的变化率Rc与被测量电流Iin的比例性被破坏，无法用于计算被测 量电流I in，因此将其放弃。
[0038] 关于放弃的数字信号Vod (η)的数量，是在电荷汲取中途进行了取样的信号，实施 例中在电荷汲取中途进行取样的情况下，下一个取样定时一定是汲取该电荷后，所以最大 可以是1个。在该电荷汲取中途的取样为多次的情况下，放弃该次数的数字信号Vod (η)。
[0039] 为了进行这样的处理，低区侧电流测量处理如图3所示，首先，在步骤S31中，参照 表示是否为该数字信号Vod (η)的放弃处理的标志FP1进行判断，在FP1为"0"的情况下， 前进至步骤S32。
[0040] 在步骤S32中，在A/D转换电路41的数字信号Vod(n)并非放弃处理的情况下，参 照表示上一次取样之后是否有从脉冲信号形成电路52向计数器电路53输入P1信号的标 志CNF进行判断，在没有该P1信号输入的情况（CNF ="0"）下，前进至步骤S33,在有该P1 信号输入的情况下（CNF = " 1"），前进至放弃处理的步骤S40。
[0041] 在步骤S34中，计算用定时中断周期Tt去除在步骤S33中读取的数字信号Vod (η) 与上一次读取的数字信号Vod (η - 1)之差（Vod (η) - Vod (η - 1))而得到的每单位时间 的变化率Rc(微分处理），然后前进至步骤S35。此处，上一次读取的数字信号Vod(n - 1) 也包括在后述的放弃处理即将结束之前的步骤S38中读取到的数字信号Vod。
[0042] 在该步骤S35中，将在步骤S34中计算出的每单位时间的变化率Rc乘以换算系数 Kc (例如"1"）来计算低区侧电流测量值Ii^( = RcXKc)，接着，前进至步骤S36,将在步骤 S35中计算出的低区侧电流测量值返更新存储在低区侧电流测量存储区域，该低区侧电流 测量存储区域形成于内置在运算处理电路42中的存储器中，前进至步骤S37。
[0043] (放弃处理）
[0044] 在汲取存储在电荷积分电路3的积分用电容器32中的电荷的中途对从A/D转换 电路41输出的数字信号Vod进行了取样的情况下，按照以下所示的步骤执行该信号Vod的 放弃处理。
[0045] 在步骤S32中进行向放弃处理跳转的判断。在步骤S32中，在有从脉冲信号形成电 路52向计数器电路53输入P1信号的情况（CNF = " 1"）下，前进至放弃处理的步骤S40。在 放弃处理中，并不读取输入电流和比例性受到破坏的A/D转换电路41的数字信号Vod (η)， 而是将其放弃，前进至步骤S40,在步骤S40中，使表示向放弃处理跳转的标志FP1 = "1"， 前进至步骤S37,执行后述的步骤S37,并结束定时中断处理，返回规定的主程序。
[0046] 在下一次的本处理的步骤S31中，在该标志FP1 ="1"（放弃处理中）的情况下前 进至步骤S38,在步骤S38中，为了在下一次的本处理的步骤S34中能够计算变化率，读取并 保持该数字信号Vod (η)，然后在步骤SS39中使该标志FP1为"0"，