JP2001165603A - 渦電流式変位計とそれを用いた距離測定方法 - Google Patents
渦電流式変位計とそれを用いた距離測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数の変換テーブルを記憶しておく必要がな
く、しかも比較的簡単な補正によって高い精度の距離測
定を行うことができる渦電流式変位計とそれを用いた距
離測定方法を提供する。 【解決手段】 渦電流式変位計１０は、センサヘッド１
１のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一
次測定量を補正パラメータとして記憶するメモリ１６を
備えている。メモリ１６は更に一次測定量と距離との基
準の関係を規定する元テーブルを記憶し、マイクロプロ
セッサ１５は、複数の既知の距離において検出した複数
の一次測定量と上記の補正パラメータとを用いて元テー
ブルを補正することにより、変換テーブルを生成する。
く、しかも比較的簡単な補正によって高い精度の距離測
定を行うことができる渦電流式変位計とそれを用いた距
離測定方法を提供する。 【解決手段】 渦電流式変位計１０は、センサヘッド１
１のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一
次測定量を補正パラメータとして記憶するメモリ１６を
備えている。メモリ１６は更に一次測定量と距離との基
準の関係を規定する元テーブルを記憶し、マイクロプロ
セッサ１５は、複数の既知の距離において検出した複数
の一次測定量と上記の補正パラメータとを用いて元テー
ブルを補正することにより、変換テーブルを生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電流で励磁さ
れたコイルを含むセンサヘッドを金属製の対象物に近づ
けたときに、対象物に生ずる渦電流の影響によって変化
するコイルのインピーダンスに関係する一次測定量（例
えば電圧）を検出し、この一次測定量を変換することに
よってセンサヘッドと対象物との距離を求める渦電流式
変位計とそれを用いた距離測定方法に関する。
れたコイルを含むセンサヘッドを金属製の対象物に近づ
けたときに、対象物に生ずる渦電流の影響によって変化
するコイルのインピーダンスに関係する一次測定量（例
えば電圧）を検出し、この一次測定量を変換することに
よってセンサヘッドと対象物との距離を求める渦電流式
変位計とそれを用いた距離測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような渦電流式変位計のセンサヘッ
ドの断面を図７に示す。このセンサヘッド７０は、少な
くとも先端面７１ａが樹脂等の非金属で形成されたケー
シング７１内に、銅線をボビンに巻回したコイル７２と
コア７３を装着して構成されている。コイル７２の巻線
両端部は、ケーブル７４によって引き出されている。
ドの断面を図７に示す。このセンサヘッド７０は、少な
くとも先端面７１ａが樹脂等の非金属で形成されたケー
シング７１内に、銅線をボビンに巻回したコイル７２と
コア７３を装着して構成されている。コイル７２の巻線
両端部は、ケーブル７４によって引き出されている。
【０００３】上記のようなセンサヘッド７０のコイル７
２を交流電流（通常は高周波電流）で励磁した状態でセ
ンサヘッド７０の先端面７１ａを金属製の対象物（ワー
クということもある）Ｗに近づけると、コイル７２が発
生する磁束によって対象物Ｗの表面に渦電流が生ずる。
この渦電流はコイル７２が発生する磁束の変化を妨げる
方向に生ずる（レンツの法則）。つまり、対象物Ｗの表
面に生ずる渦電流の影響によってコイル７２のインピー
ダンスが等価的に変化し、その変化量はコイル７２を含
むセンサヘッド７０が対象物Ｗに近づくほど大きくな
る。
２を交流電流（通常は高周波電流）で励磁した状態でセ
ンサヘッド７０の先端面７１ａを金属製の対象物（ワー
クということもある）Ｗに近づけると、コイル７２が発
生する磁束によって対象物Ｗの表面に渦電流が生ずる。
この渦電流はコイル７２が発生する磁束の変化を妨げる
方向に生ずる（レンツの法則）。つまり、対象物Ｗの表
面に生ずる渦電流の影響によってコイル７２のインピー
ダンスが等価的に変化し、その変化量はコイル７２を含
むセンサヘッド７０が対象物Ｗに近づくほど大きくな
る。
【０００４】したがって、センサヘッド７０の先端面７
１ａを金属製の対象物Ｗに近づけたときのコイル７２の
インピーダンス変化を検出すれば、センサヘッド７０の
先端面７１ａと金属製の対象物Ｗとの距離が相対的に分
かることになる。コイル７２のインピーダンス変化を検
出する方法として、例えば、コイル７２を含む発振回路
を形成し、この発振回路から得られる共振電圧を測定す
る方法がある。この発振回路と共振電圧の測定回路（検
波回路、Ａ／Ｄコンバータ、処理装置等）は、ケーブル
７４を介してセンサヘッド７０に接続される渦電流式変
位計の本体部７５に備えられる。
１ａを金属製の対象物Ｗに近づけたときのコイル７２の
インピーダンス変化を検出すれば、センサヘッド７０の
先端面７１ａと金属製の対象物Ｗとの距離が相対的に分
かることになる。コイル７２のインピーダンス変化を検
出する方法として、例えば、コイル７２を含む発振回路
を形成し、この発振回路から得られる共振電圧を測定す
る方法がある。この発振回路と共振電圧の測定回路（検
波回路、Ａ／Ｄコンバータ、処理装置等）は、ケーブル
７４を介してセンサヘッド７０に接続される渦電流式変
位計の本体部７５に備えられる。
【０００５】対象物Ｗの表面に生ずる渦電流は、対象物
Ｗの電気抵抗による渦電流損を発生するが、これは等価
的にコイル７２の実効抵抗を増加させ、Ｑを低下させる
ことになる。その結果、共振電圧が低下する。そして、
共振電圧の低下は、センサヘッド７０のコイル７２が金
属製の対象物Ｗに近づくほど大きくなる。したがって、
センサヘッド７０の先端面７１ａと対象物Ｗとの距離
（以下、単に距離という）を横軸にとり、共振電圧（以
下、単に電圧という）を縦軸にとって両者の関係を示す
曲線（以下、関係曲線という）を描くと、例えば図８に
示すようなグラフが得られる。但し、図８のグラフにお
いて、横軸の距離は最大測定距離（フルスケールＦＳ）
で割って正規化した値（０〜１）である。また、図８は
測定範囲で切り取った関係曲線を示している。
Ｗの電気抵抗による渦電流損を発生するが、これは等価
的にコイル７２の実効抵抗を増加させ、Ｑを低下させる
ことになる。その結果、共振電圧が低下する。そして、
共振電圧の低下は、センサヘッド７０のコイル７２が金
属製の対象物Ｗに近づくほど大きくなる。したがって、
センサヘッド７０の先端面７１ａと対象物Ｗとの距離
（以下、単に距離という）を横軸にとり、共振電圧（以
下、単に電圧という）を縦軸にとって両者の関係を示す
曲線（以下、関係曲線という）を描くと、例えば図８に
示すようなグラフが得られる。但し、図８のグラフにお
いて、横軸の距離は最大測定距離（フルスケールＦＳ）
で割って正規化した値（０〜１）である。また、図８は
測定範囲で切り取った関係曲線を示している。
【０００６】図８に示すような距離と電圧との関係曲線
は、金属製の対象物Ｗの種類、センサヘッド７０のばら
つき等の要因によって変化する。また、関係曲線という
ときは、関係が直線になるとき（一次の関係）をも含む
が、実際にはほとんどの場合曲線で表される関係とな
り、これを直線で近似することは測定精度が悪くなるの
でむずかしい。
は、金属製の対象物Ｗの種類、センサヘッド７０のばら
つき等の要因によって変化する。また、関係曲線という
ときは、関係が直線になるとき（一次の関係）をも含む
が、実際にはほとんどの場合曲線で表される関係とな
り、これを直線で近似することは測定精度が悪くなるの
でむずかしい。
【０００７】このため、渦電流式変位計を用いた距離測
定に先立って、対象物とセンサヘッド７０との距離を変
化させながら得られる電圧を測定し、距離と電圧との関
係曲線を作成する作業（校正）が必要となる。例えば、
センサヘッド７０と共に移動する可動ステージや隙間ゲ
ージを用いて一定のピッチで距離を変化させ、それぞれ
の距離における電圧を測定し、距離と電圧との座標をプ
ロットしていく。各測定ポイント間を直線で結ぶと、折
れ線で近似した関係曲線が得られることになる。この各
測定ポイントにおける距離と電圧のデータは、電圧から
距離への変換テーブルを構成する配列要素として渦電流
式変位計の本体部７５に記憶される。
定に先立って、対象物とセンサヘッド７０との距離を変
化させながら得られる電圧を測定し、距離と電圧との関
係曲線を作成する作業（校正）が必要となる。例えば、
センサヘッド７０と共に移動する可動ステージや隙間ゲ
ージを用いて一定のピッチで距離を変化させ、それぞれ
の距離における電圧を測定し、距離と電圧との座標をプ
ロットしていく。各測定ポイント間を直線で結ぶと、折
れ線で近似した関係曲線が得られることになる。この各
測定ポイントにおける距離と電圧のデータは、電圧から
距離への変換テーブルを構成する配列要素として渦電流
式変位計の本体部７５に記憶される。
【０００８】上記のような校正作業は非常に手間のかか
る作業である。また、各測定ポイント間の直線近似によ
る誤差を小さくするには、測定ポイントのピッチを細か
くする必要があり、ますます校正作業に要する手間が多
くなる。このような校正作業を自動的に行う装置も考案
されているが、非常に複雑で高価な装置である。
る作業である。また、各測定ポイント間の直線近似によ
る誤差を小さくするには、測定ポイントのピッチを細か
くする必要があり、ますます校正作業に要する手間が多
くなる。このような校正作業を自動的に行う装置も考案
されているが、非常に複雑で高価な装置である。
【０００９】使用者が手間を掛けずに、かつ、高価な装
置を必要とせずに、距離と電圧との関係曲線、つまり変
換テーブルを求める方法として、次のような方法が提案
されている。
置を必要とせずに、距離と電圧との関係曲線、つまり変
換テーブルを求める方法として、次のような方法が提案
されている。
【００１０】この方法では、渦電流式変位計を用いた距
離測定距離測定のたびに上記のような校正を行う代わり
に、対象物の種類、センサヘッドのばらつき等に応じて
想定される複数の関係曲線をあらかじめ生成し、それら
に対応する複数のテーブルを渦電流式変位計の本体部７
５に記憶しておく。使用者は、測定に先立って、測定範
囲内の最小距離（密着状態）、最大距離（フルスケー
ル）及び中間距離（ハーフスケール）における各電圧を
測定する。渦電流式変位計の本体部７５に備えられた処
理装置は、複数の関係曲線の中から、最小距離、最大距
離及び中間距離とそれぞれの測定電圧とで規定される３
つの座標の最も近くを通る関係曲線を選択する。この選
択された関係曲線を規定するテーブルが、実際の測定で
使用される変換テーブルとなる。この方法によれば、使
用者は、測定に先立って、測定範囲内の最小距離、最大
距離及び中間距離の３つの測定ポイントにおいて電圧を
測定するだけでよい。
離測定距離測定のたびに上記のような校正を行う代わり
に、対象物の種類、センサヘッドのばらつき等に応じて
想定される複数の関係曲線をあらかじめ生成し、それら
に対応する複数のテーブルを渦電流式変位計の本体部７
５に記憶しておく。使用者は、測定に先立って、測定範
囲内の最小距離（密着状態）、最大距離（フルスケー
ル）及び中間距離（ハーフスケール）における各電圧を
測定する。渦電流式変位計の本体部７５に備えられた処
理装置は、複数の関係曲線の中から、最小距離、最大距
離及び中間距離とそれぞれの測定電圧とで規定される３
つの座標の最も近くを通る関係曲線を選択する。この選
択された関係曲線を規定するテーブルが、実際の測定で
使用される変換テーブルとなる。この方法によれば、使
用者は、測定に先立って、測定範囲内の最小距離、最大
距離及び中間距離の３つの測定ポイントにおいて電圧を
測定するだけでよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように３つの測定ポイントにおいて電圧を測定し（以
下、３点測定法という）、得られた測定電圧に基づい
て、あらかじめ記憶されている複数の関係曲線のうちか
ら最適のものを選択する方法は、次のような欠点を有し
ている。
ように３つの測定ポイントにおいて電圧を測定し（以
下、３点測定法という）、得られた測定電圧に基づい
て、あらかじめ記憶されている複数の関係曲線のうちか
ら最適のものを選択する方法は、次のような欠点を有し
ている。
【００１２】つまり、３つの測定ポイントにおいて得ら
れた測定電圧は、対象物（金属）の種類の違いによる変
動だけでなく、センサヘッドの特性ばらつきによる変動
をも含んでいる。したがって、対象物とセンサヘッドと
の組合せによっては、対象物の種類の違いによる変動分
とセンサヘッドの特性ばらつきによる変動分とが相殺さ
れる場合がある。すなわち、図９に示すように、異なる
２つの関係曲線９１及び９２が、３つの測定ポイント
Ａ，Ｂ，Ｃで同じ電圧となる場合があり得る。このよう
な場合は、３つの測定ポイントにおいて得られた電圧か
ら一義的に関係曲線を決めることができないはずであ
り、上記のようにして選択された特性曲線（変換テーブ
ル）は不適切である可能性がある。
れた測定電圧は、対象物（金属）の種類の違いによる変
動だけでなく、センサヘッドの特性ばらつきによる変動
をも含んでいる。したがって、対象物とセンサヘッドと
の組合せによっては、対象物の種類の違いによる変動分
とセンサヘッドの特性ばらつきによる変動分とが相殺さ
れる場合がある。すなわち、図９に示すように、異なる
２つの関係曲線９１及び９２が、３つの測定ポイント
Ａ，Ｂ，Ｃで同じ電圧となる場合があり得る。このよう
な場合は、３つの測定ポイントにおいて得られた電圧か
ら一義的に関係曲線を決めることができないはずであ
り、上記のようにして選択された特性曲線（変換テーブ
ル）は不適切である可能性がある。
【００１３】また、あらかじめ記憶する複数の関係曲線
（変換テーブル）は、想定される対象物の種類及びセン
サヘッドのばらつきの組合せを考慮して、できるだけ多
くの種類を含むことが望ましい。このため、多数の関係
曲線（変換テーブル）を記憶しておくための大きなメモ
リ容量が必要となり、装置のコスト低減にとって支障と
なる。
（変換テーブル）は、想定される対象物の種類及びセン
サヘッドのばらつきの組合せを考慮して、できるだけ多
くの種類を含むことが望ましい。このため、多数の関係
曲線（変換テーブル）を記憶しておくための大きなメモ
リ容量が必要となり、装置のコスト低減にとって支障と
なる。
【００１４】本発明は、上記のような従来の問題点に鑑
み、多数の関係曲線（変換テーブル）を記憶しておく必
要がなく、しかも比較的簡単な補正によって高い精度の
距離測定を行うことができる渦電流式変位計とそれを用
いた距離測定方法を提供することを目的とする。
み、多数の関係曲線（変換テーブル）を記憶しておく必
要がなく、しかも比較的簡単な補正によって高い精度の
距離測定を行うことができる渦電流式変位計とそれを用
いた距離測定方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による渦電流式変
位計は、交流電流で励磁されたコイルを含むセンサヘッ
ドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生ずる
渦電流の影響によって変化するコイルのインピーダンス
に関係する一次測定量（例えば電圧）を検出し、この一
次測定量を変換することによってセンサヘッドと対象物
との距離を求める渦電流式変位計であって、センサヘッ
ドのコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一
次測定量を補正パラメータとして記憶する第１の記憶手
段を備えていることを特徴とする。
位計は、交流電流で励磁されたコイルを含むセンサヘッ
ドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生ずる
渦電流の影響によって変化するコイルのインピーダンス
に関係する一次測定量（例えば電圧）を検出し、この一
次測定量を変換することによってセンサヘッドと対象物
との距離を求める渦電流式変位計であって、センサヘッ
ドのコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一
次測定量を補正パラメータとして記憶する第１の記憶手
段を備えていることを特徴とする。
【００１６】上記のような構成によれば、センサヘッド
のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次
測定量である補正パラメータを用いて、センサヘッドの
特性ばらつきによる変動要因を対象物の種類による変動
要因から分離して変換テーブルを生成することが可能と
なる。この変換テーブルは、従来の３点測定法で得られ
た測定電圧と補正パラメータとに基づいて、コンピュー
タ等の他の機器を利用して生成することも可能である
が、つぎのように、渦電流式変位計がその生成機能を備
えていることが好ましい。
のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次
測定量である補正パラメータを用いて、センサヘッドの
特性ばらつきによる変動要因を対象物の種類による変動
要因から分離して変換テーブルを生成することが可能と
なる。この変換テーブルは、従来の３点測定法で得られ
た測定電圧と補正パラメータとに基づいて、コンピュー
タ等の他の機器を利用して生成することも可能である
が、つぎのように、渦電流式変位計がその生成機能を備
えていることが好ましい。
【００１７】つまり、渦電流式変位計は更に、一次測定
量と距離との基準の関係を規定する元テーブルを記憶す
る第２の記憶手段と、複数の既知の距離において検出し
た複数の一次測定量と第１の記憶手段に記憶された補正
パラメータとに基づいて元テーブルを補正することによ
り、一次測定量から距離への変換に用いる変換テーブル
を生成する変換テーブル生成手段とを備えていることが
好ましい。なお、補正パラメータを記憶する第１の記憶
手段と元テーブルを記憶する第２の記憶手段とは同じ記
憶装置（メモリ）内に設けてもよい。
量と距離との基準の関係を規定する元テーブルを記憶す
る第２の記憶手段と、複数の既知の距離において検出し
た複数の一次測定量と第１の記憶手段に記憶された補正
パラメータとに基づいて元テーブルを補正することによ
り、一次測定量から距離への変換に用いる変換テーブル
を生成する変換テーブル生成手段とを備えていることが
好ましい。なお、補正パラメータを記憶する第１の記憶
手段と元テーブルを記憶する第２の記憶手段とは同じ記
憶装置（メモリ）内に設けてもよい。
【００１８】上記のような構成によれば、センサヘッド
のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次
測定量である補正パラメータを用いて元テーブルを補正
することにより、センサヘッドの特性ばらつきによる変
動要因を対象物の種類による変動要因から分離して変換
テーブルを生成することができる。少なくとも同じ対象
物であれば、センサヘッドが異なっても同じ元テーブル
から変換テーブルを生成することができる。したがっ
て、あらかじめ測定した結果にしたがって記憶しておく
元テーブル（関係曲線）は少なくとも同じ種類の金属対
象物については１つでよく、従来のように多数の変換テ
ーブルを記憶しておく必要はない。
のコイルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次
測定量である補正パラメータを用いて元テーブルを補正
することにより、センサヘッドの特性ばらつきによる変
動要因を対象物の種類による変動要因から分離して変換
テーブルを生成することができる。少なくとも同じ対象
物であれば、センサヘッドが異なっても同じ元テーブル
から変換テーブルを生成することができる。したがっ
て、あらかじめ測定した結果にしたがって記憶しておく
元テーブル（関係曲線）は少なくとも同じ種類の金属対
象物については１つでよく、従来のように多数の変換テ
ーブルを記憶しておく必要はない。
【００１９】また、本発明による距離測定方法は、交流
電流で励磁されたコイルを含むセンサヘッドを金属製の
対象物に近づけたときに、対象物に生ずる渦電流の影響
によって変化するコイルのインピーダンスに関係する一
次測定量を検出し、この一次測定量を変換することによ
ってセンサヘッドと対象物との距離を求める距離測定方
法であって、一次測定量と距離との基準の関係を規定す
る元テーブルを記憶するステップと、センサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない開放状態での一次測定量を
補正パラメータとして記憶するステップと、複数の既知
の距離において検出した複数の一次測定量と補正パラメ
ータとに基づいて元テーブルを補正することにより、一
次測定量から距離への変換に用いる変換テーブルを生成
するステップとを備えていることを特徴とする。
電流で励磁されたコイルを含むセンサヘッドを金属製の
対象物に近づけたときに、対象物に生ずる渦電流の影響
によって変化するコイルのインピーダンスに関係する一
次測定量を検出し、この一次測定量を変換することによ
ってセンサヘッドと対象物との距離を求める距離測定方
法であって、一次測定量と距離との基準の関係を規定す
る元テーブルを記憶するステップと、センサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない開放状態での一次測定量を
補正パラメータとして記憶するステップと、複数の既知
の距離において検出した複数の一次測定量と補正パラメ
ータとに基づいて元テーブルを補正することにより、一
次測定量から距離への変換に用いる変換テーブルを生成
するステップとを備えていることを特徴とする。
【００２０】本発明による距離測定方法の更に具体的な
構成例では、代表的なセンサヘッドを用いて測定した一
次測定量と距離との関係曲線を開放状態での一次測定量
で正規化した関係曲線を規定するテーブルを元テーブル
としてあらかじめ記憶しておき、測定に使用する渦電流
式変位計に備えられたセンサヘッドを用いて、開放状態
での一次測定量を測定し補正パラメータとして記憶する
と共に、測定範囲内の最小距離、最大距離及び中間距離
における一次測定量を測定し、最小距離、最大距離及び
中間距離における一次測定量を補正パラメータで正規化
した最小測定量、最大測定量及び中間測定量を算出し、
元テーブルで規定される関係曲線上の最小測定量に対応
する距離が最小距離となるように一定の補正量を元テー
ブルの各配列要素の距離データに加えると共に、関係曲
線上の最大測定量に対応する距離が最大距離になるよう
に比例配分で求めた補正量を各配列要素の距離データに
加える補正を行い、補正によって得られた曲線から求め
た中間測定量に相当する距離と元テーブルで規定される
関係曲線から求めた中間測定量に相当する距離との差を
最大誤差として求め、中間測定量から離れて最小測定量
又は最大測定量に近づくにつれて最大誤差からゼロへ段
階的に減少する補正量を元テーブルの各配列要素の距離
データに加えることにより、変換テーブルを生成する。
構成例では、代表的なセンサヘッドを用いて測定した一
次測定量と距離との関係曲線を開放状態での一次測定量
で正規化した関係曲線を規定するテーブルを元テーブル
としてあらかじめ記憶しておき、測定に使用する渦電流
式変位計に備えられたセンサヘッドを用いて、開放状態
での一次測定量を測定し補正パラメータとして記憶する
と共に、測定範囲内の最小距離、最大距離及び中間距離
における一次測定量を測定し、最小距離、最大距離及び
中間距離における一次測定量を補正パラメータで正規化
した最小測定量、最大測定量及び中間測定量を算出し、
元テーブルで規定される関係曲線上の最小測定量に対応
する距離が最小距離となるように一定の補正量を元テー
ブルの各配列要素の距離データに加えると共に、関係曲
線上の最大測定量に対応する距離が最大距離になるよう
に比例配分で求めた補正量を各配列要素の距離データに
加える補正を行い、補正によって得られた曲線から求め
た中間測定量に相当する距離と元テーブルで規定される
関係曲線から求めた中間測定量に相当する距離との差を
最大誤差として求め、中間測定量から離れて最小測定量
又は最大測定量に近づくにつれて最大誤差からゼロへ段
階的に減少する補正量を元テーブルの各配列要素の距離
データに加えることにより、変換テーブルを生成する。
【００２１】また、本発明による渦電流式変位計の距離
測定方法は、交流電流で励磁されたコイルを含むセンサ
ヘッドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生
ずる渦電流の影響によって変化する前記コイルのインピ
ーダンスに関係する一次測定量を検出し、該一次測定量
を変換テーブルを用いて変換することによってセンサヘ
ッドと対象物との距離を求める方法であって、基準のセ
ンサヘッドを用いて測定した一次測定量と距離データと
の関係曲線を前記基準のセンサヘッドのコイルが金属の
影響を受けない開放状態での一次測定量で正規化した関
係曲線を元テーブルとして予め記憶するステップと、測
定に使用する渦電流式変位計に備えられた測定用センサ
ヘッドを用いて、前記測定に使用するセンサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない開放状態での前記一次測定
量を測定しかつその値を補正パラメータとして記憶する
と共に、該測定に使用するセンサヘッドの測定可能な範
囲内の最小距離、最大距離、および中間距離における一
次測定量を前記補正パラメータで正規化した最小測定
量、最大測定量、および中間測定量を算出するステップ
と、前記元テーブルの関係曲線上の前記最小測定量に対
応する距離データを前記測定用センサヘッドの最小距離
に置き換えて最小距離座標を決め、前記関係曲線上の前
記最大測定量に対応する距離データを前記測定用センサ
ヘッドの最大距離に置き換えて最大距離座標を決めるス
テップと、前記元テーブルの関係曲線上の前記中間測定
量に対応する距離データが示す中間距離座標を決定し、
前記中間距離座標と、前記最小距離座標と最大距離座標
の中間距離点との距離方向の差を求めるステップと、前
記中間距離座標から離れて前記最小距離座標または前記
最大距離座標に近づくにつれて前記差からゼロへ段階的
に減少する補正量を前記元テーブルの距離データに加え
前記変換テーブルを生成するステップを有する。
測定方法は、交流電流で励磁されたコイルを含むセンサ
ヘッドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生
ずる渦電流の影響によって変化する前記コイルのインピ
ーダンスに関係する一次測定量を検出し、該一次測定量
を変換テーブルを用いて変換することによってセンサヘ
ッドと対象物との距離を求める方法であって、基準のセ
ンサヘッドを用いて測定した一次測定量と距離データと
の関係曲線を前記基準のセンサヘッドのコイルが金属の
影響を受けない開放状態での一次測定量で正規化した関
係曲線を元テーブルとして予め記憶するステップと、測
定に使用する渦電流式変位計に備えられた測定用センサ
ヘッドを用いて、前記測定に使用するセンサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない開放状態での前記一次測定
量を測定しかつその値を補正パラメータとして記憶する
と共に、該測定に使用するセンサヘッドの測定可能な範
囲内の最小距離、最大距離、および中間距離における一
次測定量を前記補正パラメータで正規化した最小測定
量、最大測定量、および中間測定量を算出するステップ
と、前記元テーブルの関係曲線上の前記最小測定量に対
応する距離データを前記測定用センサヘッドの最小距離
に置き換えて最小距離座標を決め、前記関係曲線上の前
記最大測定量に対応する距離データを前記測定用センサ
ヘッドの最大距離に置き換えて最大距離座標を決めるス
テップと、前記元テーブルの関係曲線上の前記中間測定
量に対応する距離データが示す中間距離座標を決定し、
前記中間距離座標と、前記最小距離座標と最大距離座標
の中間距離点との距離方向の差を求めるステップと、前
記中間距離座標から離れて前記最小距離座標または前記
最大距離座標に近づくにつれて前記差からゼロへ段階的
に減少する補正量を前記元テーブルの距離データに加え
前記変換テーブルを生成するステップを有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２３】図１は、本発明の実施形態に係る渦電流式
変位計の構成を示すブロック図である。図１において、
渦電流式変位計１０は、金属である測定対象物（ワー
ク）Ｗに対向するように配置されたセンサヘッド１１、
これに高周波電流を供給する発振回路１２、共振電圧を
測定するための検波回路１３及びＡ／Ｄコンバータ１
４、得られた測定電圧データから距離を求める演算を実
行するマイクロプロセッサ１５、その演算に使用される
テーブル等を記憶する記憶手段（メモリ）１６、及び、
マイクロプロセッサから出力される距離データを表示す
る表示器１７を備えている。
変位計の構成を示すブロック図である。図１において、
渦電流式変位計１０は、金属である測定対象物（ワー
ク）Ｗに対向するように配置されたセンサヘッド１１、
これに高周波電流を供給する発振回路１２、共振電圧を
測定するための検波回路１３及びＡ／Ｄコンバータ１
４、得られた測定電圧データから距離を求める演算を実
行するマイクロプロセッサ１５、その演算に使用される
テーブル等を記憶する記憶手段（メモリ）１６、及び、
マイクロプロセッサから出力される距離データを表示す
る表示器１７を備えている。
【００２４】従来の技術で詳しく説明したように、セン
サヘッド１１はコイルを内蔵し、発振回路１２から供給
される高周波電流によってコイルが励磁される。厳密に
言えば、センサヘッド１１のコイルを含めて自励式の発
振回路が形成されている。センサヘッド１１とワークＷ
との距離に応じてセンサヘッド１１のコイルのインピー
ダンス（すなわちＱ）が変化すると、発振回路から得ら
れる共振電圧が変化する。つまり、センサヘッド１１
（コイル）がワークＷに近づくほど、コイルのＱが低下
し、共振電圧が小さくなる。
サヘッド１１はコイルを内蔵し、発振回路１２から供給
される高周波電流によってコイルが励磁される。厳密に
言えば、センサヘッド１１のコイルを含めて自励式の発
振回路が形成されている。センサヘッド１１とワークＷ
との距離に応じてセンサヘッド１１のコイルのインピー
ダンス（すなわちＱ）が変化すると、発振回路から得ら
れる共振電圧が変化する。つまり、センサヘッド１１
（コイル）がワークＷに近づくほど、コイルのＱが低下
し、共振電圧が小さくなる。
【００２５】得られた共振電圧（高周波電圧）は検波回
路１３によって検波され、その振幅に対応する直流電圧
が得られる。この直流電圧は、Ａ／Ｄコンバータによっ
てディジタル値に変換される。この直流電圧又はディジ
タル値が一次測定量に相当し、この一次測定量を下記に
説明する変換テーブルにしたがって変換することによ
り、最終的な測定量である距離が得られる。変換テーブ
ルの生成と、変換テーブルを用いた距離の算出はマイク
ロプロセッサ１５が実行する。
路１３によって検波され、その振幅に対応する直流電圧
が得られる。この直流電圧は、Ａ／Ｄコンバータによっ
てディジタル値に変換される。この直流電圧又はディジ
タル値が一次測定量に相当し、この一次測定量を下記に
説明する変換テーブルにしたがって変換することによ
り、最終的な測定量である距離が得られる。変換テーブ
ルの生成と、変換テーブルを用いた距離の算出はマイク
ロプロセッサ１５が実行する。
【００２６】メモリ１６には、変換テーブルの生成に使
用される元テーブルが記憶される。マイクロプロセッサ
１５が算出した最終的な測定量である距離は、例えば複
数桁の７セグメントＬＥＤで構成された表示器１７に表
示される。表示器１７の代わりに、又は表示器１７に加
えて、外部機器への出力インターフェイスを渦電流式変
位計１０が備えてもよい。
用される元テーブルが記憶される。マイクロプロセッサ
１５が算出した最終的な測定量である距離は、例えば複
数桁の７セグメントＬＥＤで構成された表示器１７に表
示される。表示器１７の代わりに、又は表示器１７に加
えて、外部機器への出力インターフェイスを渦電流式変
位計１０が備えてもよい。
【００２７】つぎに、マイクロプロセッサ１５が主とし
て実行する変換テーブルの生成処理について説明する。
マイクロプロセッサ１５は、メモリ１６に記憶された元
テーブル（関係曲線）を利用して、電圧から距離への変
換に用いる変換テーブルを生成する。
て実行する変換テーブルの生成処理について説明する。
マイクロプロセッサ１５は、メモリ１６に記憶された元
テーブル（関係曲線）を利用して、電圧から距離への変
換に用いる変換テーブルを生成する。
【００２８】まず、代表的なセンサヘッドを用いて、距
離と電圧との関係曲線を測定する。この測定は、通常は
渦電流式変位計の製造者が出荷前の調整工程で行うこと
になる。例えば、センサヘッドと共に移動する可動ステ
ージや隙間ゲージを用いて一定のピッチで距離を変化さ
せ、それぞれの距離における電圧を測定し、距離と電圧
との座標をプロットしていく。そして、センサヘッドを
金属から十分に（例えば１５ｃｍ程度以上）離して、セ
ンサヘッドのコイルが金属の影響を受けない開放状態で
の電圧を測定し、この電圧で上記の関係曲線を正規化す
る。つまり、各測定ポイントにおける電圧を開放状態で
の電圧で割る。
離と電圧との関係曲線を測定する。この測定は、通常は
渦電流式変位計の製造者が出荷前の調整工程で行うこと
になる。例えば、センサヘッドと共に移動する可動ステ
ージや隙間ゲージを用いて一定のピッチで距離を変化さ
せ、それぞれの距離における電圧を測定し、距離と電圧
との座標をプロットしていく。そして、センサヘッドを
金属から十分に（例えば１５ｃｍ程度以上）離して、セ
ンサヘッドのコイルが金属の影響を受けない開放状態で
の電圧を測定し、この電圧で上記の関係曲線を正規化す
る。つまり、各測定ポイントにおける電圧を開放状態で
の電圧で割る。
【００２９】この結果、図２に示すような正規化された
関係曲線が得られる。実際には、各測定ポイントを結ぶ
折れ線グラフになる。このようにして得られた関係曲線
を規定するテーブルが元テーブルとして、メモリ１６に
記憶される。例えば、正規化後の電圧である０〜１の値
をＮ等分し、各電圧と対応する距離との配列を元テーブ
ルとする。なお、距離についても、従来技術の説明で参
照した図８に示したように、最大測定距離（ＦＳ）で割
ることにより正規化される。したがって、例えば図３に
示すような元テーブルが得られる。
関係曲線が得られる。実際には、各測定ポイントを結ぶ
折れ線グラフになる。このようにして得られた関係曲線
を規定するテーブルが元テーブルとして、メモリ１６に
記憶される。例えば、正規化後の電圧である０〜１の値
をＮ等分し、各電圧と対応する距離との配列を元テーブ
ルとする。なお、距離についても、従来技術の説明で参
照した図８に示したように、最大測定距離（ＦＳ）で割
ることにより正規化される。したがって、例えば図３に
示すような元テーブルが得られる。
【００３０】上記のような元テーブルがメモリ１６に記
憶されている渦電流式変位計を使用して距離の測定を行
うに際し、使用者は、開放状態での電圧、測定範囲内の
最小距離における電圧、最大距離における電圧、及び中
間距離における電圧を測定する。このとき使用されるセ
ンサヘッドは、当然のことながら、使用者が使用する渦
電流式変位計のセンサヘッドであり、上記の元テーブル
の生成に用いた製造者所有のセンサヘッドではない。最
小距離は、例えばセンサヘッド１１をワークＷに密着さ
せたときの距離ゼロを意味する。中間距離は、例えば最
大距離（フルスケールＦＳ）の２分の１（ハーフスケー
ルＨＳ）を意味する。
憶されている渦電流式変位計を使用して距離の測定を行
うに際し、使用者は、開放状態での電圧、測定範囲内の
最小距離における電圧、最大距離における電圧、及び中
間距離における電圧を測定する。このとき使用されるセ
ンサヘッドは、当然のことながら、使用者が使用する渦
電流式変位計のセンサヘッドであり、上記の元テーブル
の生成に用いた製造者所有のセンサヘッドではない。最
小距離は、例えばセンサヘッド１１をワークＷに密着さ
せたときの距離ゼロを意味する。中間距離は、例えば最
大距離（フルスケールＦＳ）の２分の１（ハーフスケー
ルＨＳ）を意味する。
【００３１】渦電流式変位計１０のマイクロプロセッサ
１５は、開放状態での電圧を補正パラメータとしてメモ
リ１６に記憶する。そして、測定範囲内の最小距離にお
ける電圧、最大距離における電圧、及び中間距離におけ
る電圧を補正パラメータで割って正規化した電圧ＶＺ、
電圧ＶＦ及び電圧ＶＨ（それぞれ、最小測定量、最大測
定量及び中間測定量に相当する）を求める。
１５は、開放状態での電圧を補正パラメータとしてメモ
リ１６に記憶する。そして、測定範囲内の最小距離にお
ける電圧、最大距離における電圧、及び中間距離におけ
る電圧を補正パラメータで割って正規化した電圧ＶＺ、
電圧ＶＦ及び電圧ＶＨ（それぞれ、最小測定量、最大測
定量及び中間測定量に相当する）を求める。
【００３２】開放状態での電圧、すなわち、センサヘッ
ドが金属から十分に離れ、センサヘッドのコイルが金属
の影響を受けない状態での電圧は、主にセンサヘッドの
自己インダクタンスによって決まると考えられる。した
がって、上記のように、最小距離、最大距離及び中間距
離の３点における測定電圧を開放状態での電圧（補正パ
ラメータ）で正規化することにより、センサヘッドの特
性ばらつきによる測定結果（電圧）の変動要素がワーク
の種類による測定結果の変動要素から分離されて除かれ
る。つぎにマイクロプロセッサ１５は、上記の電圧Ｖ
Ｚ、電圧ＶＦ及び電圧ＶＨ（最小測定量、最大測定量及
び中間測定量）を用いて、メモリ１６に記憶された元テ
ーブルを補正することにより、電圧から距離への変換に
用いる変換テーブルを生成する。その手順を以下に説明
する。
ドが金属から十分に離れ、センサヘッドのコイルが金属
の影響を受けない状態での電圧は、主にセンサヘッドの
自己インダクタンスによって決まると考えられる。した
がって、上記のように、最小距離、最大距離及び中間距
離の３点における測定電圧を開放状態での電圧（補正パ
ラメータ）で正規化することにより、センサヘッドの特
性ばらつきによる測定結果（電圧）の変動要素がワーク
の種類による測定結果の変動要素から分離されて除かれ
る。つぎにマイクロプロセッサ１５は、上記の電圧Ｖ
Ｚ、電圧ＶＦ及び電圧ＶＨ（最小測定量、最大測定量及
び中間測定量）を用いて、メモリ１６に記憶された元テ
ーブルを補正することにより、電圧から距離への変換に
用いる変換テーブルを生成する。その手順を以下に説明
する。
【００３３】最初に、電圧ＶＺ、電圧ＶＦ（最小測定量
及び最大測定量）を用いて、元テーブルで規定される関
係曲線（元曲線ということもある）の使用範囲（電圧範
囲）を決める。この電圧範囲（ＶＺ〜ＶＦ）を例えばｎ
等分し、各点の電圧と対応する距離との配列が新たな元
テーブルとなる。実際には、元テーブルのうちの使用範
囲に相当する配列要素を抽出することによって、使用範
囲に切り取られた新たな元テーブルが得られる。
及び最大測定量）を用いて、元テーブルで規定される関
係曲線（元曲線ということもある）の使用範囲（電圧範
囲）を決める。この電圧範囲（ＶＺ〜ＶＦ）を例えばｎ
等分し、各点の電圧と対応する距離との配列が新たな元
テーブルとなる。実際には、元テーブルのうちの使用範
囲に相当する配列要素を抽出することによって、使用範
囲に切り取られた新たな元テーブルが得られる。
【００３４】つぎに、電圧ＶＺに対応する距離が０（最
小距離）になるように一定の補正量を元テーブルの各配
列要素の距離データに加えるバイアス補正を行う。これ
に加えて、電圧ＶＦに対応する距離がフルスケール（最
大距離）ＦＳとなるように比例配分で求めた補正量を各
配列要素の距離データに加える比例補正を行う（図４参
照）。なお、実際の演算では、バイアス補正と比例補正
を同時に行ってもよい。
小距離）になるように一定の補正量を元テーブルの各配
列要素の距離データに加えるバイアス補正を行う。これ
に加えて、電圧ＶＦに対応する距離がフルスケール（最
大距離）ＦＳとなるように比例配分で求めた補正量を各
配列要素の距離データに加える比例補正を行う（図４参
照）。なお、実際の演算では、バイアス補正と比例補正
を同時に行ってもよい。
【００３５】ここで、センサヘッドの特性ばらつき及び
ワークの種類による元テーブルからのずれ（変動要因）
について再度考察する。センサヘッドの構造は従来技術
の説明で図７を用いて述べた通りであり、主たる特性ば
らつき要因として、コア７３と銅線（コイル７２）との
磁気結合度のばらつき、及び、ケーシング７１内でのコ
ア７３の収納位置のばらつきを挙げることができる。こ
のうち、前者は電圧の振幅に直接関係すると考えられる
が、この変動要因は、前述のように３点測定法で得られ
た電圧を開放状態での電圧（補正パラメータ）で正規化
することにとって打ち消される。また、後者の変動要因
は、センサヘッドをワークＷに密着させてコア７３がワ
ークに最も接近しているときの距離のばらつき（バイア
ス）と同等であり、上記の電圧ＶＺに対応する距離が０
になるように一定の補正量を元テーブルの各配列要素の
距離データに加えるバイアス補正によって打ち消される
（図５参照）。
ワークの種類による元テーブルからのずれ（変動要因）
について再度考察する。センサヘッドの構造は従来技術
の説明で図７を用いて述べた通りであり、主たる特性ば
らつき要因として、コア７３と銅線（コイル７２）との
磁気結合度のばらつき、及び、ケーシング７１内でのコ
ア７３の収納位置のばらつきを挙げることができる。こ
のうち、前者は電圧の振幅に直接関係すると考えられる
が、この変動要因は、前述のように３点測定法で得られ
た電圧を開放状態での電圧（補正パラメータ）で正規化
することにとって打ち消される。また、後者の変動要因
は、センサヘッドをワークＷに密着させてコア７３がワ
ークに最も接近しているときの距離のばらつき（バイア
ス）と同等であり、上記の電圧ＶＺに対応する距離が０
になるように一定の補正量を元テーブルの各配列要素の
距離データに加えるバイアス補正によって打ち消される
（図５参照）。
【００３６】つぎに、ワークの種類による変動（元テー
ブルからのずれ）は、ワーク（金属）の透磁率の違いに
よると考えられ、この変動要因は、上記の電圧ＶＦに対
応する距離がフルスケールＦＳとなるように比例配分で
求めた補正量を各配列要素の距離データに加える比例補
正によってほぼ打ち消すことができる。ワークの透磁率
が異なれば、ワークからセンサヘッド（コイル）までの
距離が同じであっても、コイルに及ぼす影響が変化する
からである。つまり、透磁率が小さいワークはセンサヘ
ッドのコイルに及ぼす影響（Ｑの低下）が小さく、これ
は、ワークとセンサヘッドとの距離が離れていることと
等価である。したがって、関係曲線の傾きを補正するこ
とによって、この変動要因をほぼ打ち消すことができ
る。
ブルからのずれ）は、ワーク（金属）の透磁率の違いに
よると考えられ、この変動要因は、上記の電圧ＶＦに対
応する距離がフルスケールＦＳとなるように比例配分で
求めた補正量を各配列要素の距離データに加える比例補
正によってほぼ打ち消すことができる。ワークの透磁率
が異なれば、ワークからセンサヘッド（コイル）までの
距離が同じであっても、コイルに及ぼす影響が変化する
からである。つまり、透磁率が小さいワークはセンサヘ
ッドのコイルに及ぼす影響（Ｑの低下）が小さく、これ
は、ワークとセンサヘッドとの距離が離れていることと
等価である。したがって、関係曲線の傾きを補正するこ
とによって、この変動要因をほぼ打ち消すことができ
る。
【００３７】しかし、ワークの種類による変動要因に
は、ワークの透磁率の違いだけでなく、その幾何学的形
状やセンサヘッドとの位置関係も含まれている。このた
め、上記の関係曲線の傾き補正のみでは誤差を完全に無
くすることができない。そこで、測定精度の更なる向上
のために、中間距離における電圧を補正パラメータで正
規化した電圧ＶＨ）を用いて、つぎに説明する補正を行
う。
は、ワークの透磁率の違いだけでなく、その幾何学的形
状やセンサヘッドとの位置関係も含まれている。このた
め、上記の関係曲線の傾き補正のみでは誤差を完全に無
くすることができない。そこで、測定精度の更なる向上
のために、中間距離における電圧を補正パラメータで正
規化した電圧ＶＨ）を用いて、つぎに説明する補正を行
う。
【００３８】図６に示すように、破線で描かれた関係曲
線（元曲線）に対して上述の使用範囲決定、バイアス補
正及び比例補正を施したことにより、実線で示す曲線が
得られたとする。この場合、ハーフスケール（中間距
離）ＨＳに相当する電圧（中間測定量）ＶＨにおいて、
誤差Ｅが生じている。そこで、この誤差を最大誤差と
し、中間測定量ＶＨから離れて最小測定量ＶＺ又は最大
測定量ＶＦに近づくにつれて最大誤差Ｅからゼロへ段階
的に減少する補正量ｅを元テーブルの配列要素の距離デ
ータに加える処理を行う。
線（元曲線）に対して上述の使用範囲決定、バイアス補
正及び比例補正を施したことにより、実線で示す曲線が
得られたとする。この場合、ハーフスケール（中間距
離）ＨＳに相当する電圧（中間測定量）ＶＨにおいて、
誤差Ｅが生じている。そこで、この誤差を最大誤差と
し、中間測定量ＶＨから離れて最小測定量ＶＺ又は最大
測定量ＶＦに近づくにつれて最大誤差Ｅからゼロへ段階
的に減少する補正量ｅを元テーブルの配列要素の距離デ
ータに加える処理を行う。
【００３９】例えば、電圧ｖが中間測定量ＶＨを（ゼ
ロ）中心に最小測定量ＶＺから最大測定量ＶＦまで±１
の範囲で変動する場合、次式で表される補正量ｅを元テ
ーブルの配列要素の距離データに加える。
ロ）中心に最小測定量ＶＺから最大測定量ＶＦまで±１
の範囲で変動する場合、次式で表される補正量ｅを元テ
ーブルの配列要素の距離データに加える。
【００４０】 ｅ＝Ｅ（ｖ３−１） ・・・（０≦ｖ≦１） 又は
【００４１】 ｅ＝−Ｅ（ｖ３＋１） ・・・（−１≦ｖ≦０）
【００４２】渦電流式変位計のマイクロプロセッサ１５
は、このようにして得られたテーブルを最終的な変換テ
ーブルとして使用し、一次測定量として得られる電圧か
ら距離を求める。
は、このようにして得られたテーブルを最終的な変換テ
ーブルとして使用し、一次測定量として得られる電圧か
ら距離を求める。
【００４３】なお、式（数１）で示すように、補正量ｅ
を三次関数にしたがって中間測定量ＶＨから離れるほど
小さくなる量として定義すれば、変換テーブルの各要素
における誤差が小さくなることが分かった。但し、本発
明はこれに限るわけではなく、三次関数以外の式で補正
量ｅを定義してもよい。
を三次関数にしたがって中間測定量ＶＨから離れるほど
小さくなる量として定義すれば、変換テーブルの各要素
における誤差が小さくなることが分かった。但し、本発
明はこれに限るわけではなく、三次関数以外の式で補正
量ｅを定義してもよい。
【００４４】また、上記の実施形態では、１つの元テー
ブルからセンサヘッドの特性ばらつき及びワーク（対象
物）の種類の違いに応じたすべての場合の変換テーブル
を生成するが、本発明はこの実施形態に限らず、ワーク
の種類に応じて複数の元テーブルを備えるように構成し
てもよい。ワークが特殊な金属（例えばアルミニウム、
銅等）で作られている場合や特殊な形状を有する場合
（例えば棒状のワーク、極めて薄い板状のワーク、ある
いはセンサーヘッドに比べてワークが小さい場合）等、
１つの元テーブルだけでは精度の高い変換テーブルの生
成に限界がある場合も想定されるからである。ワークの
種類に応じて複数の元テーブルを備える構成において
も、少なくとも同じワークであればセンサヘッドが異な
っても１つの元テーブルから精度の高い変換テーブルを
生成することができ、従来のように多数の変換テーブル
を用意しておく必要はない。
ブルからセンサヘッドの特性ばらつき及びワーク（対象
物）の種類の違いに応じたすべての場合の変換テーブル
を生成するが、本発明はこの実施形態に限らず、ワーク
の種類に応じて複数の元テーブルを備えるように構成し
てもよい。ワークが特殊な金属（例えばアルミニウム、
銅等）で作られている場合や特殊な形状を有する場合
（例えば棒状のワーク、極めて薄い板状のワーク、ある
いはセンサーヘッドに比べてワークが小さい場合）等、
１つの元テーブルだけでは精度の高い変換テーブルの生
成に限界がある場合も想定されるからである。ワークの
種類に応じて複数の元テーブルを備える構成において
も、少なくとも同じワークであればセンサヘッドが異な
っても１つの元テーブルから精度の高い変換テーブルを
生成することができ、従来のように多数の変換テーブル
を用意しておく必要はない。
【００４５】その他にも、本発明は上記の実施形態を様
々に変形して、あるいは異なる形態で実施することがで
きる。例えば、本発明は、一次測定量として共振電圧を
検出する方式の渦電流式変位計に限らず、渦電流損によ
る共振周波数の変化を一次測定量として検出する渦電流
式変位計にも適用することができる。
々に変形して、あるいは異なる形態で実施することがで
きる。例えば、本発明は、一次測定量として共振電圧を
検出する方式の渦電流式変位計に限らず、渦電流損によ
る共振周波数の変化を一次測定量として検出する渦電流
式変位計にも適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の渦電流
式変位計及び距離測定方法によれば、センサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次測定
量である補正パラメータを用いてセンサヘッドの特性ば
らつきによる変動要因を対象物の種類による変動要因か
ら分離して変換テーブルを生成することができる。例え
ば、あらかじめ測定され記憶された元テーブルから、複
数の既知の距離において検出した複数の一次測定量と上
記の補正パラメータとを用いて、センサヘッドの特性ば
らつき及び対象物の種類に応じた精度の高い変換テーブ
ルを生成することができる。
式変位計及び距離測定方法によれば、センサヘッドのコ
イルが金属の影響を受けない状態にあるときの一次測定
量である補正パラメータを用いてセンサヘッドの特性ば
らつきによる変動要因を対象物の種類による変動要因か
ら分離して変換テーブルを生成することができる。例え
ば、あらかじめ測定され記憶された元テーブルから、複
数の既知の距離において検出した複数の一次測定量と上
記の補正パラメータとを用いて、センサヘッドの特性ば
らつき及び対象物の種類に応じた精度の高い変換テーブ
ルを生成することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る渦電流式変位計の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】元テーブルの生成処理における電圧と距離との
関係曲線を示すグラフである。
関係曲線を示すグラフである。
【図３】生成された元テーブルを例示する図である。
【図４】元テーブルで規定される関係曲線を補正する過
程を示すグラフである。
程を示すグラフである。
【図５】関係曲線の補正の原理を説明するためのグラフ
である。
である。
【図６】元の関係曲線とこれを補正して得られた曲線と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図７】従来の渦電流式変位計のセンサヘッドの断面等
を示す図である。
を示す図である。
【図８】渦電流式変位計で得られる電圧と距離との関係
を例示するグラフである。
を例示するグラフである。
【図９】従来例の渦電流式変位計の問題点を説明するた
めのグラフである。
めのグラフである。
１０ 渦電流式変位計 １１ センサヘッド １２ 発振回路 １３ 検波回路 １４ Ａ／Ｄコンバータ １５ マイクロプロセッサ（変換テーブル生成手段） １６ メモリ（記憶手段） １７ 表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BB02 CA40 CB03 CB19 DA01 DB04 DD02 EA20 GA08 GA44 LA05 LA06 LA19 LA29 LA30 MA03 MA04 NA02 2F077 AA00 AA20 AA38 FF02 FF31 TT07 TT58
Claims (6)
- 【請求項１】交流電流で励磁されたコイルを含むセンサ
ヘッドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生
ずる渦電流の影響によって変化する前記コイルのインピ
ーダンスに関係する一次測定量を検出し、該一次測定量
を変換することによってセンサヘッドと対象物との距離
を求める渦電流式変位計であって、 前記センサヘッドのコイルが金属の影響を受けない状態
にあるときの前記一次測定量を補正パラメータとして記
憶する第１の記憶手段を備えていることを特徴とする渦
電流式変位計。 - 【請求項２】前記一次測定量と前記距離との基準の関係
を規定する元テーブルを記憶する第２の記憶手段と、複
数の既知の距離において検出した複数の一次測定量と前
記第１の記憶手段に記憶された補正パラメータとに基づ
いて前記元テーブルを補正することにより、前記一次測
定量から前記距離への変換に用いる変換テーブルを生成
する変換テーブル生成手段とを備えている請求項１記載
の渦電流式変位計。 - 【請求項３】金属製の対象物の種類毎に１つの前記元テ
ーブルが備えられている請求項２記載の渦電流式変位
計。 - 【請求項４】交流電流で励磁されたコイルを含むセンサ
ヘッドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生
ずる渦電流の影響によって変化する前記コイルのインピ
ーダンスに関係する一次測定量を検出し、該一次測定量
を変換することによってセンサヘッドと対象物との距離
を求める距離測定方法であって、 前記一次測定量と前記距離との基準の関係を規定する元
テーブルを記憶するステップと、 前記センサヘッドのコイルが金属の影響を受けない開放
状態での前記一次測定量を補正パラメータとして記憶す
るステップと、 複数の既知の距離において検出した複数の一次測定量と
前記補正パラメータとに基づいて前記元テーブルを補正
することにより、前記一次測定量から前記距離への変換
に用いる変換テーブルを生成するステップとを備えてい
ることを特徴とする渦電流式変位計を用いた距離測定方
法。 - 【請求項５】代表的なセンサヘッドを用いて測定した前
記一次測定量と前記距離との関係曲線を前記開放状態で
の一次測定量で正規化した関係曲線を規定するテーブル
を前記元テーブルとしてあらかじめ記憶しておき、 測定に使用する渦電流式変位計に備えられたセンサヘッ
ドを用いて、前記開放状態での前記一次測定量を測定し
補正パラメータとして記憶すると共に、測定範囲内の最
小距離、最大距離及び中間距離における一次測定量を測
定し、 前記最小距離、最大距離及び中間距離における一次測定
量を前記補正パラメータで正規化した最小測定量、最大
測定量及び中間測定量を算出し、 前記元テーブルで規定される関係曲線上の前記最小測定
量に対応する距離が前記最小距離となるように一定の補
正量を前記元テーブルの各配列要素の距離データに加え
ると共に、前記関係曲線上の前記最大測定量に対応する
距離が前記最大距離になるように比例配分で求めた補正
量を前記各配列要素の距離データに加える補正を行い、 前記補正によって得られた曲線から求めた前記中間測定
量に相当する距離と前記元テーブルで規定される関係曲
線から求めた前記中間測定量に相当する距離との差を最
大誤差として求め、 前記中間測定量から離れて前記最小測定量又は前記最大
測定量に近づくにつれて前記最大誤差からゼロへ段階的
に減少する補正量を前記元テーブルの各配列要素の距離
データに加えることにより、前記変換テーブルを生成す
る請求項４記載の距離測定方法。 - 【請求項６】交流電流で励磁されたコイルを含むセンサ
ヘッドを金属製の対象物に近づけたときに、対象物に生
ずる渦電流の影響によって変化する前記コイルのインピ
ーダンスに関係する一次測定量を検出し、該一次測定量
を変換テーブルを用いて変換することによってセンサヘ
ッドと対象物との距離を求める渦電流式変位計の距離測
定方法であって、 基準のセンサヘッドを用いて測定した一次測定量と距離
データとの関係曲線を前記基準のセンサヘッドのコイル
が金属の影響を受けない開放状態での一次測定量で正規
化した関係曲線を元テーブルとして予め記憶するステッ
プと、 測定に使用する渦電流式変位計に備えられた測定用セン
サヘッドを用いて、前記測定に使用するセンサヘッドの
コイルが金属の影響を受けない開放状態での前記一次測
定量を測定しかつその値を補正パラメータとして記憶す
ると共に、該測定に使用するセンサヘッドの測定可能な
範囲内の最小距離、最大距離、および中間距離における
一次測定量を前記補正パラメータで正規化した最小測定
量、最大測定量、および中間測定量を算出するステップ
と、 前記元テーブルの関係曲線上の前記最小測定量に対応す
る距離データを前記測定用センサヘッドの最小距離に置
き換えて最小距離座標を決め、前記関係曲線上の前記最
大測定量に対応する距離データを前記測定用センサヘッ
ドの最大距離に置き換えて最大距離座標を決めるステッ
プと、 前記元テーブルの関係曲線上の前記中間測定量に対応す
る距離データが示す中間距離座標を決定し、前記中間距
離座標と、前記最小距離座標と最大距離座標の中間距離
点との距離方向の差を求めるステップと、 前記中間距離座標から離れて前記最小距離座標または前
記最大距離座標に近づくにつれて前記差からゼロへ段階
的に減少する補正量を前記元テーブルの距離データに加
え前記変換テーブルを生成するステップを有する渦電流
式変位計の距離測定方法。
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