JP2001004431A - 容量式変位センサ - Google Patents
容量式変位センサInfo
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- JP2001004431A JP2001004431A JP11179260A JP17926099A JP2001004431A JP 2001004431 A JP2001004431 A JP 2001004431A JP 11179260 A JP11179260 A JP 11179260A JP 17926099 A JP17926099 A JP 17926099A JP 2001004431 A JP2001004431 A JP 2001004431A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】容量センサの温度特性や部品の経時変化などの
ドリフトに影響を受けない信頼性の高い容量式変位セン
サを提供する。 【解決手段】変位計測対象面２と容量電極４との距離の
変化を静電容量の変化として検出してＬＣ発振器５の発
振周波数を可変せしめる容量センサ３と、容量センサ３
の発振周波数と所定の関係を有する参照周波数を発振す
る参照周波数発振器７と、容量センサ３の発振周波数と
参照周波数発振器７の参照周波数との差のビート周波数
を発生せしめる検波回路８と、このビート周波数出力を
電圧に変換するＦ−Ｖ変換器９とからなる容量式変位セ
ンサにおいて、容量センサを変位計測対象面２に対して
一定の振幅でかつ低周期で微小振動せしめる微小振動発
生器１３と、Ｆ−Ｖ変換器から出力される微小振動に基
づく静電容量の変化による低周波の振幅を電圧に変換し
て検出する低周波交流増幅器１４とを備えている。
ドリフトに影響を受けない信頼性の高い容量式変位セン
サを提供する。 【解決手段】変位計測対象面２と容量電極４との距離の
変化を静電容量の変化として検出してＬＣ発振器５の発
振周波数を可変せしめる容量センサ３と、容量センサ３
の発振周波数と所定の関係を有する参照周波数を発振す
る参照周波数発振器７と、容量センサ３の発振周波数と
参照周波数発振器７の参照周波数との差のビート周波数
を発生せしめる検波回路８と、このビート周波数出力を
電圧に変換するＦ−Ｖ変換器９とからなる容量式変位セ
ンサにおいて、容量センサを変位計測対象面２に対して
一定の振幅でかつ低周期で微小振動せしめる微小振動発
生器１３と、Ｆ−Ｖ変換器から出力される微小振動に基
づく静電容量の変化による低周波の振幅を電圧に変換し
て検出する低周波交流増幅器１４とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水面の変位や振動物
体や揺動物体の変位を、容量の変化として測定する容量
式変位センサに関するものである。
体や揺動物体の変位を、容量の変化として測定する容量
式変位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の容量式変位センサの一例を、図５
に示したブロック回路図により説明する。図５におい
て、１は変位計測対象物で例えば水槽の水の水面２の変
化を測定するものである。３は容量電極４とＬＣ発振器
５とからなる容量センサで、被計測面である水面２と容
量電極４の計測面６との距離Ｈが狭くなると、測定間の
静電容量が大となりＬＣ発振器５の発振周波数Ｆh は低
下し、距離Ｈが広がると測定間の静電容量が小となりＬ
Ｃ発振器５の発振周波数Ｆh は高くなる。７は参照周波
数発振器で、ＬＣ発振器５の発振周波数Ｆh に関連した
所要の参照周波数Ｆr を発振できるようになっており、
測定範囲の最大の距離Ｈに対応するＬＣ発振器５の発振
周波数Ｆh よりも、若干高い周波数に設定してある。
に示したブロック回路図により説明する。図５におい
て、１は変位計測対象物で例えば水槽の水の水面２の変
化を測定するものである。３は容量電極４とＬＣ発振器
５とからなる容量センサで、被計測面である水面２と容
量電極４の計測面６との距離Ｈが狭くなると、測定間の
静電容量が大となりＬＣ発振器５の発振周波数Ｆh は低
下し、距離Ｈが広がると測定間の静電容量が小となりＬ
Ｃ発振器５の発振周波数Ｆh は高くなる。７は参照周波
数発振器で、ＬＣ発振器５の発振周波数Ｆh に関連した
所要の参照周波数Ｆr を発振できるようになっており、
測定範囲の最大の距離Ｈに対応するＬＣ発振器５の発振
周波数Ｆh よりも、若干高い周波数に設定してある。
【０００３】８は検波回路でＬＣ発振器５の発振周波数
Ｆh と参照周波数発振器７の参照周波数Ｆr との差の信
号であるビート周波数Ｆb を出力するものである。９は
周波数・電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器）で、ビート周波数
Ｆb が基準となる周波数よりも低くなると直流出力電圧
Ｖf も基準電圧よりも低くなり、高くなると直流出力電
圧Ｖf は基準電圧よりも高くなる。１０はＦ−Ｖ変換器
９の出力電圧を距離Ｈに変換する電圧−距離変換器（Ｖ
−Ｈ変換器）である。従って、水面２の位置が基準面に
位置しているときの、水面２と容量センサ３との距離Ｈ
0 を基準として、基準となるビート周波数Ｆb を設定す
れば、水面２の位置が基準面より下がれば、距離Ｈは広
がりＨ+ となり、発振周波数Ｆh が高くなるためビート
周波数Ｆb は低下し、Ｆ−Ｖ変換器９の直流出力電圧Ｖ
f は低下する。
Ｆh と参照周波数発振器７の参照周波数Ｆr との差の信
号であるビート周波数Ｆb を出力するものである。９は
周波数・電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器）で、ビート周波数
Ｆb が基準となる周波数よりも低くなると直流出力電圧
Ｖf も基準電圧よりも低くなり、高くなると直流出力電
圧Ｖf は基準電圧よりも高くなる。１０はＦ−Ｖ変換器
９の出力電圧を距離Ｈに変換する電圧−距離変換器（Ｖ
−Ｈ変換器）である。従って、水面２の位置が基準面に
位置しているときの、水面２と容量センサ３との距離Ｈ
0 を基準として、基準となるビート周波数Ｆb を設定す
れば、水面２の位置が基準面より下がれば、距離Ｈは広
がりＨ+ となり、発振周波数Ｆh が高くなるためビート
周波数Ｆb は低下し、Ｆ−Ｖ変換器９の直流出力電圧Ｖ
f は低下する。
【０００４】また、水面２の位置が基準面より上がれ
ば、距離Ｈは狭くなりＨ- となり、発振周波数Ｆh が低
くなるためビート周波数Ｆb は高くなり、Ｆ−Ｖ変換器
９の直流出力電圧Ｖf は高くなる。従って、このＦ−Ｖ
変換器９の直流出力電圧Ｖf の変化をＶ−Ｈ変換器１０
で距離Ｈに換算することにより、水面の所定位置の上下
変化（変位）を測定することができる。ただし、距離Ｈ
の変化に対する静電容量の変化は非直線であるため、所
要の換算処理によって読み取るようにする必要がある。
なお、Ｆ−Ｖ変換器９の直流出力電圧Ｖf が変化した場
合、その直流出力電圧Ｖf を距離Ｈ0 に対応する基準電
圧に追従するように、サーボ機構により容量センサ３を
上下させ、その変化量（距離）を読み取るように構成す
ることもできる。
ば、距離Ｈは狭くなりＨ- となり、発振周波数Ｆh が低
くなるためビート周波数Ｆb は高くなり、Ｆ−Ｖ変換器
９の直流出力電圧Ｖf は高くなる。従って、このＦ−Ｖ
変換器９の直流出力電圧Ｖf の変化をＶ−Ｈ変換器１０
で距離Ｈに換算することにより、水面の所定位置の上下
変化（変位）を測定することができる。ただし、距離Ｈ
の変化に対する静電容量の変化は非直線であるため、所
要の換算処理によって読み取るようにする必要がある。
なお、Ｆ−Ｖ変換器９の直流出力電圧Ｖf が変化した場
合、その直流出力電圧Ｖf を距離Ｈ0 に対応する基準電
圧に追従するように、サーボ機構により容量センサ３を
上下させ、その変化量（距離）を読み取るように構成す
ることもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の容
量式変位センサは、容量電極４と測定面６との距離Ｈが
小さい場合、例えば容量電極４の径が２０φmmに対し、
測定範囲（変位）が２mm以下の場合は、容量電極４と測
定面６との間の静電容量は略１／Ｈに比例するため、静
電容量が十分大きく測定精度を保つことができる。しか
しながら、容量電極４の径に比較し距離Ｈが同等以上の
場合、例えば容量電極４の径が２０φmmに対し、測定範
囲が２０mm以上の場合は、距離Ｈの変化に対し静電容量
の変化は略１／Ｈに比例して極めて小さくなり、ＬＣ発
振器周波数Ｆh の変化が少なくなり、容量センサ３を構
成する各部品の温度特性や経時変化による周波数ドリフ
トが大きく発生し、このため測定結果に誤差が生じ、信
頼性の点で問題があった。本発明は、容量センサ３のド
リフトに影響を受けることがなく、変位が大きな測定対
象であっても測定精度を維持することのできる信頼性の
高い容量式変位センサを提供するものである。
量式変位センサは、容量電極４と測定面６との距離Ｈが
小さい場合、例えば容量電極４の径が２０φmmに対し、
測定範囲（変位）が２mm以下の場合は、容量電極４と測
定面６との間の静電容量は略１／Ｈに比例するため、静
電容量が十分大きく測定精度を保つことができる。しか
しながら、容量電極４の径に比較し距離Ｈが同等以上の
場合、例えば容量電極４の径が２０φmmに対し、測定範
囲が２０mm以上の場合は、距離Ｈの変化に対し静電容量
の変化は略１／Ｈに比例して極めて小さくなり、ＬＣ発
振器周波数Ｆh の変化が少なくなり、容量センサ３を構
成する各部品の温度特性や経時変化による周波数ドリフ
トが大きく発生し、このため測定結果に誤差が生じ、信
頼性の点で問題があった。本発明は、容量センサ３のド
リフトに影響を受けることがなく、変位が大きな測定対
象であっても測定精度を維持することのできる信頼性の
高い容量式変位センサを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の容量式変位セン
サは、変位計測対象面と容量電極との距離の変化を静電
容量の変化として検出して、ＬＣ発振器の発振周波数を
可変せしめる容量センサと、該容量センサの発振周波数
と所定の関係を有する参照周波数を発振する参照周波数
発振器と、前記容量センサの発振周波数と前記参照周波
数発振器の参照周波数との差のビート周波数を発生せし
める検波回路と、該検波回路のビート周波数出力を電圧
に変換するＦ−Ｖ変換器とから構成された容量式変位セ
ンサにおいて、前記容量センサを前記変位測定対象面に
対して一定の振幅でかつ低周期で微小振動せしめる微小
振動発生器と、前記Ｆ−Ｖ変換器から出力される前記ビ
ート周波数に重畳された前記微小振動に基づく静電容量
の変化による低周波の振幅を電圧に変換して検出する低
周波交流増幅器とを備え、前記変位測定対象面の変位に
基づく静電容量の変化を前記微小振動に基づく低周波の
振幅の変化として検出し、該振幅を電圧値に変換すると
共に、変換された該電圧値から変位量を求めるようにし
たものである。
サは、変位計測対象面と容量電極との距離の変化を静電
容量の変化として検出して、ＬＣ発振器の発振周波数を
可変せしめる容量センサと、該容量センサの発振周波数
と所定の関係を有する参照周波数を発振する参照周波数
発振器と、前記容量センサの発振周波数と前記参照周波
数発振器の参照周波数との差のビート周波数を発生せし
める検波回路と、該検波回路のビート周波数出力を電圧
に変換するＦ−Ｖ変換器とから構成された容量式変位セ
ンサにおいて、前記容量センサを前記変位測定対象面に
対して一定の振幅でかつ低周期で微小振動せしめる微小
振動発生器と、前記Ｆ−Ｖ変換器から出力される前記ビ
ート周波数に重畳された前記微小振動に基づく静電容量
の変化による低周波の振幅を電圧に変換して検出する低
周波交流増幅器とを備え、前記変位測定対象面の変位に
基づく静電容量の変化を前記微小振動に基づく低周波の
振幅の変化として検出し、該振幅を電圧値に変換すると
共に、変換された該電圧値から変位量を求めるようにし
たものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は容量式変位センサの一実施
例を示すブロック回路図である。なお、図５に示した従
来例と同一部分は同一記号で示し、その説明を省略す
る。図１において、１１は微動信号発生器で例えば２０
Ｈｚ程度の低周期の微動信号を発生させるものである。
１２は微動駆動部で微動信号発生器１１の信号を一定振
幅の機械的微小振動に変換するもので、微動信号発生器
１１と微動駆動部１２とが一体となった、例えばバイブ
レーターなどの微小振動発生器１３として構成される。
この微小振動発生器１３による微小振動は容量センサ３
に加えられる。１４は低周波交流増幅器、１５はリニア
化回路、１６は出力増幅器である。
例を示すブロック回路図である。なお、図５に示した従
来例と同一部分は同一記号で示し、その説明を省略す
る。図１において、１１は微動信号発生器で例えば２０
Ｈｚ程度の低周期の微動信号を発生させるものである。
１２は微動駆動部で微動信号発生器１１の信号を一定振
幅の機械的微小振動に変換するもので、微動信号発生器
１１と微動駆動部１２とが一体となった、例えばバイブ
レーターなどの微小振動発生器１３として構成される。
この微小振動発生器１３による微小振動は容量センサ３
に加えられる。１４は低周波交流増幅器、１５はリニア
化回路、１６は出力増幅器である。
【０００８】次に図１に示して容量式変位センサの動作
を説明する。容量センサ３の計測面６と変位計測対象物
１の例えば水槽の水面２との静電容量に基づき、ＬＣ発
振器５は発振周波数Ｆh を発生する。このとき容量セン
サ３は、２０Ｈｚ程度の低周波により微小振動を行う。
そのためＬＣ発振器５の４ＭＨｚ前後の発振周波数Ｆh
に、前記低周波の微小振動による静電容量変化に伴う周
波数変化分が重畳されて検波回路８に出力される。この
低周波の微小振動に対応して出力される低周波の振幅
は、前述の距離Ｈにより定まる静電容量に関係して、距
離Ｈが狭ければ標準の振幅より大きくなり、広ければ標
準の振幅より小さくなる。
を説明する。容量センサ３の計測面６と変位計測対象物
１の例えば水槽の水面２との静電容量に基づき、ＬＣ発
振器５は発振周波数Ｆh を発生する。このとき容量セン
サ３は、２０Ｈｚ程度の低周波により微小振動を行う。
そのためＬＣ発振器５の４ＭＨｚ前後の発振周波数Ｆh
に、前記低周波の微小振動による静電容量変化に伴う周
波数変化分が重畳されて検波回路８に出力される。この
低周波の微小振動に対応して出力される低周波の振幅
は、前述の距離Ｈにより定まる静電容量に関係して、距
離Ｈが狭ければ標準の振幅より大きくなり、広ければ標
準の振幅より小さくなる。
【０００９】検波回路８からは参照周波数発振器７の参
照周波数Ｆr により、ビート周波数が出力され、Ｆ−Ｖ
変換器９でビート周波数Ｆb の高低に基づいて変換され
た直流出力電圧Ｖf は、例えば図２に示すように、変位
値０である距離Ｈ＝０を電圧３Ｖとして、距離Ｈがプラ
ス１０mmの場合約１．４Ｖ、距離Ｈがマイナス１０mmの
場合約８．７ＶのＨ−Ｖf 特性図として表される。この
直流出力電圧Ｖf は、前述の２０Ｈｚ程度の低周波が重
畳された場合の具体的なＦ−Ｖ変換器９の直流出力電圧
Ｖf の波形は、例えば図３に示すような波形となる。即
ち、波形ａは水面２が基準面に位置している状態で、容
量センサ３との距離Ｈが基準となる距離Ｈ０における波
形で、ビート周波数に対応する出力電圧約３Ｖに重畳さ
れた交流電圧波形として出力される。
照周波数Ｆr により、ビート周波数が出力され、Ｆ−Ｖ
変換器９でビート周波数Ｆb の高低に基づいて変換され
た直流出力電圧Ｖf は、例えば図２に示すように、変位
値０である距離Ｈ＝０を電圧３Ｖとして、距離Ｈがプラ
ス１０mmの場合約１．４Ｖ、距離Ｈがマイナス１０mmの
場合約８．７ＶのＨ−Ｖf 特性図として表される。この
直流出力電圧Ｖf は、前述の２０Ｈｚ程度の低周波が重
畳された場合の具体的なＦ−Ｖ変換器９の直流出力電圧
Ｖf の波形は、例えば図３に示すような波形となる。即
ち、波形ａは水面２が基準面に位置している状態で、容
量センサ３との距離Ｈが基準となる距離Ｈ０における波
形で、ビート周波数に対応する出力電圧約３Ｖに重畳さ
れた交流電圧波形として出力される。
【００１０】波形ｂは水面２が基準面より下がった状態
で、容量センサ３との距離Ｈが広がった状態における波
形で、同様に出力電圧約２．１Ｖに重畳された交流電圧
波形として出力されるが、この低周波の波形の振幅は波
形ａよりも振幅が小さくなっている。波形ｃは水面２が
基準面より上がった状態で、容量センサ３との距離Ｈが
狭くなった状態における波形で、同様に出力電圧５．５
Ｖに重畳された交流電圧波形として出力されるが、この
低周波の波形の振幅は波形ａよりも振幅が大きくなって
いる。
で、容量センサ３との距離Ｈが広がった状態における波
形で、同様に出力電圧約２．１Ｖに重畳された交流電圧
波形として出力されるが、この低周波の波形の振幅は波
形ａよりも振幅が小さくなっている。波形ｃは水面２が
基準面より上がった状態で、容量センサ３との距離Ｈが
狭くなった状態における波形で、同様に出力電圧５．５
Ｖに重畳された交流電圧波形として出力されるが、この
低周波の波形の振幅は波形ａよりも振幅が大きくなって
いる。
【００１１】次に図４のＨ−Ａ特性図は、Ｆ−Ｖ変換器
９の出力を低周波交流増幅器１４により処理することに
よって得られた出力微分電圧Ａと距離Ｈとの関係を示す
もので、図２及び図３に示したＦ−Ｖ変換器９の出力に
含まれる微小振動に対応する交流波形の振幅を、各距離
（変位）Ｈ（１０mm〜０〜−１０mm）における１mmの変
位に対する出力電圧の変化分として示しているものであ
る。即ち、図２のＨ−Ｖf 特性図に示されているよう
に、距離Ｈが０mmにおける１mmの電圧の変化分は０．２
７Ｖ、距離Ｈが−６mmにおける１mmの電圧の変化分は
０．６Ｖ、距離Ｈが４mmにおける１mmの電圧の変化分は
０．１７Ｖとして表されているように、各距離Ｈ毎の１
mmの変位に対する出力電圧の変化分を特性図として示し
ているものである。
９の出力を低周波交流増幅器１４により処理することに
よって得られた出力微分電圧Ａと距離Ｈとの関係を示す
もので、図２及び図３に示したＦ−Ｖ変換器９の出力に
含まれる微小振動に対応する交流波形の振幅を、各距離
（変位）Ｈ（１０mm〜０〜−１０mm）における１mmの変
位に対する出力電圧の変化分として示しているものであ
る。即ち、図２のＨ−Ｖf 特性図に示されているよう
に、距離Ｈが０mmにおける１mmの電圧の変化分は０．２
７Ｖ、距離Ｈが−６mmにおける１mmの電圧の変化分は
０．６Ｖ、距離Ｈが４mmにおける１mmの電圧の変化分は
０．１７Ｖとして表されているように、各距離Ｈ毎の１
mmの変位に対する出力電圧の変化分を特性図として示し
ているものである。
【００１２】従って、低周波交流増幅器１４の出力微分
電圧Ａを検出することにより、距離Ｈを読み取ることが
できる。なお、出力微分電圧ＡはＨ−Ａ特性図のように
非直線であるため、出力微分電圧Ａから変位量（距離
Ｈ）を容易に検出できるようにするため、リニア化回路
１５を設けると共に、出力増幅器１６を設けて変位量
（距離Ｈ）を直接読み取れるようにしてもよい。また、
従来例で説明したように、低周波交流増幅器１４の出力
微分電圧Ａを、変位量０における距離Ｈ０に対応する基
準電圧に追従するように、サーボ機構により容量センサ
３を上下させ、その変化量（距離）を読み取るように構
成するようにしてもよい。
電圧Ａを検出することにより、距離Ｈを読み取ることが
できる。なお、出力微分電圧ＡはＨ−Ａ特性図のように
非直線であるため、出力微分電圧Ａから変位量（距離
Ｈ）を容易に検出できるようにするため、リニア化回路
１５を設けると共に、出力増幅器１６を設けて変位量
（距離Ｈ）を直接読み取れるようにしてもよい。また、
従来例で説明したように、低周波交流増幅器１４の出力
微分電圧Ａを、変位量０における距離Ｈ０に対応する基
準電圧に追従するように、サーボ機構により容量センサ
３を上下させ、その変化量（距離）を読み取るように構
成するようにしてもよい。
【００１３】前述した本発明の実施例は、水面などの水
平面の変位を計測する例について説明したが、変位計測
対象面２は垂直でも傾斜面であっても計測できることは
当然である。また、容量電極４の面積の大きさ、変位計
測対象面２と容量電極４との距離Ｈとその間の静電容
量、ＬＣ発振回路の特性、参照周波数発振器の発信周波
数、微小振動発生器１３の振動振幅と振動周期などは、
変位計測対象物の特性や測定環境により適宜選定するこ
とができる。
平面の変位を計測する例について説明したが、変位計測
対象面２は垂直でも傾斜面であっても計測できることは
当然である。また、容量電極４の面積の大きさ、変位計
測対象面２と容量電極４との距離Ｈとその間の静電容
量、ＬＣ発振回路の特性、参照周波数発振器の発信周波
数、微小振動発生器１３の振動振幅と振動周期などは、
変位計測対象物の特性や測定環境により適宜選定するこ
とができる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る容量式変位センサは、変位計測対象面と容量電極の測
定面との間の距離の変化を静電容量の変化として検出す
る容量センサを低周期で微小振動せしめ、この微小振動
のによる静電容量の変化の振幅を電圧値として検出し、
この電圧値を距離に変換することにより変位計測対象面
の変位として求めるものであるため、容量センサの温度
特性によるドリフトや部品の経時変化に伴うドリフトな
どがあっても、その変位量が低周波の交流電圧の振幅値
として検出されることにより、前述したドリフトの影響
を被ることが殆どなく、正確であって信頼性の高い変位
量の計測を行い得るものである。
る容量式変位センサは、変位計測対象面と容量電極の測
定面との間の距離の変化を静電容量の変化として検出す
る容量センサを低周期で微小振動せしめ、この微小振動
のによる静電容量の変化の振幅を電圧値として検出し、
この電圧値を距離に変換することにより変位計測対象面
の変位として求めるものであるため、容量センサの温度
特性によるドリフトや部品の経時変化に伴うドリフトな
どがあっても、その変位量が低周波の交流電圧の振幅値
として検出されることにより、前述したドリフトの影響
を被ることが殆どなく、正確であって信頼性の高い変位
量の計測を行い得るものである。
【図１】本発明の容量式変位センサの一実施例を示すブ
ロック回路図である。
ロック回路図である。
【図２】本発明の容量式変位センサにおける変位量に対
応するビート周波数とその出力電圧との関係の一例を示
すＨ−Ｖf 特性図である。
応するビート周波数とその出力電圧との関係の一例を示
すＨ−Ｖf 特性図である。
【図３】本発明の容量式変位センサにおけるＦ−Ｖ変換
器の出力に含まれる微小振動に対応する出力電圧波形の
幾つかの例を示す波形図である。
器の出力に含まれる微小振動に対応する出力電圧波形の
幾つかの例を示す波形図である。
【図４】本発明の容量式変位センサにおける低周波交流
増幅器の出力である出力微分電圧Ａと距離Ｈとの関係を
示すＨ−Ａ特性図である。
増幅器の出力である出力微分電圧Ａと距離Ｈとの関係を
示すＨ−Ａ特性図である。
【図５】従来の容量式変位センサの一例を示すブロック
回路図である。
回路図である。
１ 変位計測対象物 ２ 変位計測対象物の計測面 ３ 容量センサ ４ 容量電極 ５ ＬＣ発振器 ６ 容量電極の計測面 ７ 参照周波数発振器 ８ 検波回路 ９ ビート周波数−電圧変換器（Ｆ−Ｖ変換器） １０ 電圧−距離変換器（Ｖ−Ｈ変換器） １１ 微動信号発生器 １２ 微動駆動部 １３ 微小振動発生器 １４ 低周波交流増幅器 １５ リニア化回路 １６ 出力増幅器
Claims (1)
- 【請求項１】 変位計測対象面と容量電極との距離の変
化を静電容量の変化として検出して、ＬＣ発振器の発振
周波数を可変せしめる容量センサと、 該容量センサの発振周波数と所定の関係を有する参照周
波数を発振する参照周波数発振器と、 前記容量センサの発振周波数と前記参照周波数発振器の
参照周波数との差のビート周波数を発生せしめる検波回
路と、 該検波回路のビート周波数出力を電圧に変換するＦ−Ｖ
変換器とから構成された容量式変位センサにおいて、 前記容量センサを前記変位測定対象面に対して一定の振
幅でかつ低周期で微小振動せしめる微小振動発生器と、 前記Ｆ−Ｖ変換器から出力される前記ビート周波数に重
畳された前記微小振動に基づく静電容量の変化による低
周波の振幅を電圧に変換して検出する低周波交流増幅器
とを備え、 前記変位測定対象面の変位に基づく静電容量の変化を前
記微小振動に基づく低周波の振幅の変化として検出し、
該振幅を電圧値に変換すると共に、変換された該電圧値
から変位量を求めるようにしたことを特徴とする容量式
変位センサ。
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