JP2001505651A

JP2001505651A - 非接触式変位センサ

Info

Publication number: JP2001505651A
Application number: JP50839998A
Authority: JP
Inventors: メドニコフ、フェリックス
Original assignee: マイクロエプシロン・メステクニク・ゲーエムベーハー・アンド・カンパニー・カーゲー
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2001-04-24
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: DE59710762D1; JP3340134B2; EP0916075A1; EP0916075B1; WO1998004886A1; US6246230B1

Abstract

(57)【要約】交流が利用され得る測定コイル（２）を具備し、当該測定コイル（２）は、少なくとも２つの電圧タップ（３）を有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象（５）を具備し、当該電圧タップ（３）に対する当該測定対象（５）の位置に対応する出力電圧を評価し且つ必要に応じて測定するための評価回路（４）をも具備するように成して、非接触式変位センサ（１）が提案される。可能な限りコンパクトな構造形態から成る当該変位センサを提供するために、当該測定対象（５）は、当該測定コイル（２）の内部に配置され且つその中において変位可能であり、当該測定コイル（２）の合計インピーダンスは、当該測定対象（５）の位置から独立したものである。

Description

【発明の詳細な説明】非接触式変位センサ本発明は、交流が利用され得る測定コイルを具備し、当該測定コイルは、少なくとも２つの電圧タップを有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象を具備し、当該電圧タップに対する当該測定対象の位置に対応する出力電圧を評価し且つ必要に応じて測定するための評価回路をも具備するように成した、非接触式変位センサに関するものである。問題となる種類の非接触式変位センサは、国際出願ＰＣＴ／ＤＥ９３／００７０３号においても開示される。当該公知のセンサの測定コイルは、所定の間隔を空けて配置された複数の電圧タップを有するものであり、それは、ケーシングの中に囲い込まれている。当該測定対象は、離間した関係で当該ケーシングを取り囲み、当該ケーシングの壁部に沿って変位可能であるように成した、リングである。当該公知の変位センサを使用すれば、当該測定コイルの上に配置された当該電圧タップに対する当該リングの位置を測定することが可能である。２つの電圧タップの間における当該リングの存在は、これらの電圧タップの間に延在する当該測定コイルのセグメントのインピーダンスにおいて、更には、１つの方向において後続する当該測定コイルの各セグメントのそのようなすべての「部分的」インピーダンスにおいても有効である。これは、当該リングがその中に位置決めされる当該測定コイルの位置に応じて、変化する量の部分的インピーダンスが影響を受けるということを意味する。当該公知の変位センサを使用すれば、当該測定コイルの連続的なセグメントの上においてタッピングされることが可能であるように成した、電圧が加算される。夫々の場合には、検討される増大する個数の電圧値において異なるように成した、小計が形成される。これらの小計は、その後、当該リングの位置に対して明白に関係付けられ得ることになる出力電圧に対して再び加算されるのである。当該公知の変位センサの当該測定対象は、当該コイル・ケーシングの外側に配置される。結果として、当該測定対象は、比較的露出していて無防備である。更になお、当該公知の変位センサは、当該コイル・ケーシングの外側における当該測定対象の可動性を保証すべく、比較的大きな空間を必要とする。従って、本発明の目的は、可能な限りコンパクトな設計のものであり、それ自体のために比較的小さな空間のみを必要とするように成した、問題となる種類の非接触式変位センサを説明することである。本発明の非接触式変位センサは、請求項１の特徴的な機構によって上述の目的を達成する。従って、本発明の変位センサは、当該測定対象が当該測定コイルの内部に配置され且つその中において変位可能であるようにして、設計され構築される。これに関して、当該測定コイルの合計インピーダンスは、当該測定対象の位置から独立したものである。本発明に拠れば、当該測定コイルの各セグメントの部分的インピーダンスは、当該測定コイルを取り囲む測定対象としてのリングによって影響されるだけでなく、当該コイルの内部に延在する電気的及び／又は磁気的な伝導性の材料から成る測定対象を介しても影響され得るものであることが認識されることになった。この構成に拠れば、当該測定対象を測定されることになる所定の力即ち圧力に対して意図的な様式で曝すことが可能であるが、それは、その他の不都合な影響に対しては保護される。更になお、当該測定コイルの内部に当該測定対象を配置することは、結果として、当該センサの非常にコンパクトな構造を生じることになる。本発明の変位センサでは、当該測定コイルの合計インピーダンスは、当該測定対象の位置から独立しているので、当該測定コイルを介して流れる電流は、印加される電圧にのみ従属するものであり、当該測定対象の位置に従属するものではない。従って、典型的な事例では、本発明に拠る変位センサの出力電圧は、同様に当該測定対象の位置にのみ従属することになる。当該出力電圧の単純な評価に関して、それらの電圧タップの位置は、当該測定対象が不在である場合に、２つの隣接する電圧タップの間において実質的に同じ電圧をタッピングすることが常に可能であるようにして選択されるとき、特に好適である。これは、その全長に渡って一定のコイル断面を具備して、均一なコイル巻線をも具備するように成した測定コイルの場合に、それらの電圧タップの等距離配置を導くことになる。当該出力電圧の単純且つ確実な評価に関して、当該測定コイルの寸法は、それらの電圧タップの間における当該間隔に対しても適合されるべきである。好適な様式において、当該測定対象は、２つの隣接する電圧部分の間における当該間隔に渡って最大限に延在すべきであり、結果として、それは、電圧タップの間に局在することが容易になる。当該測定対象のための好適な材料は、慣例として公知であり、コイル・コアを実現するために使用され得るものであるすべての材料を包含する。特に適当なものは、強磁性体材料及び低い固有抵抗を具備した材料である。その適用分野に応じて、本発明の変位センサは、異なった測定コイル即ち異なったコイル形状を使用して実現されることも可能である。従って、測定コイルとしては、例えば円筒コイルの形態にある伸長したコイル又は正方形断面を具備したコイルを使用することが可能であることになる。しかしながら、トロイダル・コイルを測定コイルとして使用することもまた同様に可能であろう。本発明に拠る変位センサの１つの好適な実施例において、当該測定コイルの内部は、好ましくは当該測定コイルの全長に渡って延在するように成した、コイル・チューブを収容する。当該コイル・チューブもまた、当該測定対象を収容し、その内部において変位させる。一方で、当該コイル・チューブは、当該測定コイルが実際には当該コイル・チューブの廻りに巻回され得るので、当該測定コイルを安定させるべく機能する。他方で、それは、当該測定対象の運動のためのガイド通路としても機能する。これは、効果的な様式において、当該測定対象による当該測定コイルの機械的な応力を削減することを許容する。当該コイル・チューブは、当該測定コイルと当該測定対象の間の電気的な絶縁を保証する材料によって形成されるべきである。この理由のため、当該材料は、強磁性体でない材料であるべきであり、高い固有抵抗を有すべきものでもある。そのために適当なものは、対応する特性を具備したステンレス鋼であるが、プラスチック又はガラスもまた使用されることが可能である。適用の事例に応じて、本発明の変位センサは、当該測定対象と共に当該測定コイルのみを取り囲んで、それを妨害的な影響に関しても好適に保護するものであるか、或いはそれに加えて評価回路をも取り囲んで保護するものであるように成した、ケーシングを設けられることが可能である。同様に、本発明に拠る変位センサの出力電圧の単純な評価に関しては、交流は、当該測定コイルに対して対称的且つ対向方向に案内されるようにして適用されるべきである。例えば、交流としては、正弦波電圧或いは方形波電圧さえも印加することが可能である。基本的に、当該出力電圧は、３つの異なった様式で測定することが可能である。第１の可能性は、当該測定コイルの２つの電圧タップの間における電圧を夫々に測定することから成る。これらの電圧値は、その後、対応するコイル・セグメントの配置によって事前に決定されるシーケンスにおいて、即ち、当面は、このシーケンスの事例において生じるすべての実行可能な小計に対して加算されなければならない。当該出力電圧は、その後、これらの小計の合計として生じることになる。この手順では、隣接する電圧タップの問においてタッピングされる即ち測定されることが可能である電圧のみが捕捉される。当該出力電圧は、当該評価回路の支援を受けて、これらの電圧値から計算されるものであり、このようにして計算された出力電圧を評価することによってのみ、当該測定対象の位置を測定することが可能なのである。本発明に拠る変位センサの第２のバリエーションでは、それらの電圧は、個々の電圧タップと上述の小計に対応するように成した基準電位との間において夫々に捕捉される。これらの捕捉された即ち測定された電圧値は、当該評価回路の支援を受けて、その後、当該出力電圧に対して加算される。好適には、当該加算は、好ましくは逆転及び非逆転の入力を有するように成した、総合計増幅器の支援を受けて行われ得ることになる。最後に、本発明に拠る変位センサの個々の電圧タップは、共通の測定値タップに対して結合されることもまた可能である。この共通測定値タップにおいて、その後、当該出力電圧をタッピングすることが可能になる。この事例では、当該出力電圧は、回路構成によって、このように実現されて直接に測定される。実際には、当該評価回路は、この事例では、当該出力電圧を評価するためにのみ使用され、それを測定するためには使用されないのである。個々の電圧タップが共通測定値タップにおいて結合される場合には、個々の電圧タップと当該共通測定値タップの間に夫々に少なくとも１つの抵抗器を挿入することが好適になる。それらの抵抗器は、実質的に同一定格の抵抗器であるか、或いは異なった定格の抵抗器であることさえも可能である。しかしながら、当該出力電圧の評価を単純化するためには、同一定格の抵抗器の使用が選択されるべきである。これに関連して、それらの抵抗器が、当該測定コイルの出力抵抗よりも凡そ２桁ほど高い定格を有するときもまた、好適であることになる。当該測定コイルのインピーダンスが標準的に温度に従属するものであり、更に、それらの部分的インピーダンスもまた同様に温度に従属するので、温度変動は、標準的には、本発明に拠る変位センサの当該出力信号即ち出力電圧においても同様に影響することになり、これが測定誤差を導き出す可能性がある。この理由のため、本発明に拠る変位センサの特に好適な１つのバリエーションは、温度の影響を補正するための手段を設けられる。ここで、当該変位センサの当該出力電圧における影響を測定するためには、当該測定コイルに対して交流電圧を供給するだけでなく、直流電圧をも追加して供給すること、即ち当該出力電圧の交流電圧成分の上に直流電圧成分を重ね合わせることが、好適である。当該測定対象の位置は、交流電圧成分においてのみ影響するものであり、直流電圧成分には影響しないのである。従って、当該出力電圧の直流電圧成分を分離することによって、当該出力電圧の交流電圧成分における温度の影響を測定することが可能になる。その後、この温度の影響が、補正され得ることになるのである。当該測定コイルの温度特性をも全体として考慮に入れることを可能にするためには、当該評価回路が温度を測定するための手段を含んで成るとき、好適になる。この目的のためには、例えば、温度に従属する直流又は交流の抵抗を測定することが可能である。例えば、当該測定コイルの温度反応を記憶するように成したマイクロプロセッサの支援を受けて、その後、当該測定コイルの温度特性を考慮することが可能になるのである。本発明の教示内容を好適な様式で改良し更に発展させる様々な可能性が存在する。この目的のために、一方では、請求項１に従属する請求項が注目されることが可能であり、他方では、図面を参照する本発明の数個の好適な実施例に関する後続の記述が注目され得ることになる。本発明の好適な実施例の記述に関しては、一般に好適な実施例及び当該教示内容の更なる展開もまた説明されている。図１は、本発明に拠る変位センサの概略図である。図２は、種々のタップ及び評価のバリエーションを説明するための第１のダイアグラムである。図３は、電流を加算することによるデータ評価を説明するための第２のダイアグラムである。図４は、個々の電圧を合計する増幅器を具備するように成した、図１の変位センサを示している。図５は、電流が加算されるように成した、図１の変位センサを示している。図６は、温度を補正するための手段を追加して設けられるように成した、図４の変位センサに対応する変位センサを示している。図７は、本発明に拠る変位センサの更なる構造的なバリエーションを示している。図１は、測定コイル２を具備した変位センサ１を図解している。測定コイル２は、交流を供給されることが可能である。少なくとも２つの電圧タップ３は、測定コイル２の上に設けられる。変位センサ１の用途に応じて、所望個数の電圧タップ３を設けることが可能であるので、図１は、１，２，３，．．．ｎ個の電圧タップ３を表示している。電圧タップ３は、評価回路４に接続する。図示された実施例では、測定コイル２に対する電圧供給もまた、同様に評価回路４を介して行われる。図示された変位センサ１は、測定対象５をも更に含んで成る。本発明に従って、測定対象５は、測定コイル２の内部に配置され且つその中において変位可能なものである。測定コイル２は、その合計インピーダンスが測定対象５の位置から独立しているようにして設計される。しかしながら、電圧タップ３によって画成される測定コイル２の各セグメントの１つの中における測定対象５の存在は、対応するコイル・セグメントの部分的インピーダンスに対して、更には１つの方向においてそれに後続する各コイル・セグメントの部分的インピーダンスに対しても影響する。従って、評価回路４の支援を受けて、電圧タップ３に対する測定対象５の位置を測定することが可能なのである。当該測定データの評価の詳細は、図４に関連して更に詳細に説明される。図１で示された測定コイル２は、伸長したコイル、即ち均一なコイル巻線を具備した円筒コイルである。それらの電圧タップ３の位置は、測定対象５が不在である場合に、２つの隣接する電圧タップ３の間において実質的に同じ電圧をタッピングすることが常に可能であるようにして選択される。この目的のために、電圧タップ３は、実質的に等距離に配置される。測定対象５は、それが２つの隣接する電圧タップ３の間における間隔に渡って最大限に延在するようにして寸法形成される。それは、測定コイル２の夫々のセグメントの部分的インピーダンスに影響するものとして意図されるので、測定対象５は、強磁性体材料又は低い固有抵抗を具備した材料によって形成される。測定コイル２は、コイル・チューブ６の廻りに巻回される。測定対象５は、コイル・チューブ６の内部に配置される。変位センサ１の操作性の妨害を防止するために、コイル・チューブ６は、高い固有抵抗を具備した強磁性体でない材料によって形成される。当該材料は、対応する特性を具備したステンレス鋼であることが可能である。しかしながら、コイル・チューブ６としてプラスチック又はガラス製のチューブを使用することもまた可能である。最後に、図１で示された変位センサ１は、コイル・チューブ６を具備した測定コイル２及び測定対象５のみを取り囲むように成した、ケーシング７を含んで成る。ケーシング７からは、一方では、電源及び評価回路４に対する接続部が延在し、他方では、電圧タップ３が延在する。図示された変位センサ１の１つの好適なバリエーションでは、ハウジング７が、すべての供給管路を具備した評価回路４を取り囲むこともまた可能である。図１で示された変位センサによって測定された電圧値の評価は、図２に関連して以下で更に詳細に説明される。図２の左側部分において、測定コイル２は、Ｚ₁から例えばＺ₅までの連続的に接続されるインピーダンスとして図式的に示されている。Ｚ₁からＺ₅までのこれらのインピーダンスは、電圧タップ３の間に延在する測定コイル２の各セグメントの部分的インピーダンスに対応する。測定コイル２は、交流電圧Ｕ_〜を供給される。Ｕ₁からＵ₅までの電圧は、隣接する電圧タップ３の間において夫々にタッピングされることが可能である亀圧、即ちＺ₁からＺ₅までのインピーダンスの上において生じるＵ₁からＵ₅までの電圧に対応する。回路構成を条件とする実現に応じて、昇順で加算されるＵ₁からＵ₅までの電圧をＵ_aからＵ_eまでの小計の形態においてタッピングすることもまた可能である。以下の通りである。Ｕ_a＝Ｕ₁ Ｕ_b＝Ｕ₁＋Ｕ₂ Ｕ_c＝Ｕ₁＋Ｕ₂＋Ｕ₃ Ｕ_d＝Ｕ₁＋Ｕ₂＋Ｕ₃＋Ｕ₄ Ｕ_e＝Ｕ₁＋Ｕ₂＋Ｕ₃＋Ｕ₄＋Ｕ₅ Ｕ_aからＵ_eまでのこれらの小計は、その後、これ以降Ｕ_outと呼ばれる当該出力電圧に対して再び加算される。Ｕ_out＝Ｕ_a＋Ｕ_b＋Ｕ_c＋Ｕ_d＋Ｕ_e （１）或いはＵ_out＝Ｕ₁＋２Ｕ₂＋３Ｕ₃＋４Ｕ₄＋５Ｕ₅ （２）従って、出力電圧Ｕ_outを測定するためには、２つの手順のバリエーションが存在する。バリェーション１：タッピングされたそれらの電圧値Ｕ_a，Ｕ_b，Ｕ_c，Ｕ_d，Ｕ_eが、加算器によって合計電圧、即ち出力電圧Ｕ_outに対して加算される（方程式（１））。バリエーション２：電圧タップ３の間において測定された個々の電圧値Ｕ₁ ，Ｕ₂，Ｕ₃，Ｕ₄，Ｕ₅が、方程式（２）に従って重み付けされ、加算器によって出力電圧Ｕoutに対して加算される。両者のバリエーションにおいて、それらの電圧は、図１の評価回路４によってアナログ形態及びデジタル形態の両方で加算されることが可能である。測定対象５が配置される位置に応じて、Ｚ₁からＺ₅までのインピーダンスの中の所定のインピーダンスのみが夫々に影響を受ける。測定対象５が例えば測定コイル２の第１のセグメントの領域の中にある場合には、Ｚ₁からＺ₅までのすべてのインピーダンスが影響を受けることになる。しかしながら、測定対象５が測定コイル２の中央の第３のセグメントである場合には、Ｚ₃からＺ₅までのインピーダンスのみが影響を受けるのである。方程式（２）に従えば、Ｚ₂は、出力電圧Ｕ_outにおいてＺ₁の２倍の影響を有するものであり、Ｚ₃は３倍の影響などということになる。従って、測定対象５の位置は、影響を受けるインピーダンスに作用するだけでなく、Ｕ_aからＵ_eまでの小計に対しても作用し、最終的に、出力電圧Ｕ_outに対しても作用するのである。結果として、電圧タップ３に対する測定対象５の１つの位置に対して出力電圧Ｕ_outを明白に関係付けることが可能になる。図３は、当該評価のバリエーションを説明するための第２のダイアグラムである。この事例では、図２と同様に、測定コイル２は、Ｚ₁からＺ₅までのインピーダンスの一連の接続として図式的に示されている。測定コイル２は、５つの交流の供給源によって供給される。この理由のため、電流ＩはインピーダンスＺ₁を介して流れ、電流２ＩはインピーダンスＺ₂を介し、電流３ＩはインピーダンスＺ₃を介し、電流４ＩはインピーダンスＺ₄を介し、そして、電流５ＩはインピーダンスＺ₅を介して流れるのである。このダイアグラムでは、電流Ｉは、測定コイル２の中において直接に加算される。その出力信号は、以下の通りである：Ｕ_out＝Ｉ（Ｚ₁＋２Ｚ₂＋３Ｚ₃＋４Ｚ₄＋５Ｚ₅）（３）図４は、交流電圧を供給され得る測定コイル２を具備するように成した変位センサ１の範囲内における測定データの捕捉に関するバリエーションを示している。このバリエーションでは、測定コイル２は、複数の電圧タップ３を含んで成り、測定対象５は、測定コイル２の内部に配置される。電圧値の加算は、ここでは、加算器の支援を受けて行われる。個々の電圧タップ３は、抵抗器９（Ｒ₁からＲ_n）及び接合点１１を介して、差動増幅器１２の逆転入力にまで延在する。差動増幅器１２の逆転入力の電位は、「０」であるが、非逆転入力は、アースに対して接続される。これは、タッピングされた電圧値が互いに独立して捕捉され得るということを意味する。抵抗器Ｒ₀は、差動増幅器１２の逆転する入力及び出力に対して並列に接続される。すべての抵抗器９（Ｒ₁からＲ_n）が同一であるとき（Ｒ₁＝Ｒ₂＝．．．＝Ｒ_n）、差動増幅器１２の増幅係数Ｋは、以下の通りである：差動増幅器１２によって増幅された出力電圧Ｕ_outに関しては、以下の通りである：ここで、Ｕ_〜は、測定コイル２に対して印加された交流電圧であり、Ｚは、測定コイル２の合計インピーダンスである。抵抗器９（Ｒ₁からＲ_n）は、異なった定格を有することも可能である。これは、例えばマージン領域という所定の領域内における変位センサの感度を増大させることを許容する。図３で示された評価ダイアグラムに拠れば、測定コイル２の個々のセグメントは、図５で示された変位センサの実施例において所定の電流Ｉを夫々に受け入れる。それに対応する電流供給源は、電圧の供給源Ｕ_〜及び抵抗器Ｒ₁からＲ_nによって実現される。ここでは、以下の通りである：Ｒ₁＝Ｒ₂＝．．．＝Ｒ_n＞＞Ｚ₁＝Ｚ₂＝．．．＝Ｚ_n 測定コイル２は、差動増幅器１２の逆転入力及び非逆転入力に対して接続される。挿入された負荷電位差計Ｒ_Lに拠れば、測定対象５が測定コイル２の中央にあるとき、差動増幅器１２の出力においてゼロ・ポイントを調節することが可能である。測定対象５がその中央位置から偏向される場合には、出力電圧Ｕ_outは、それに比例して変化し、その位相もまた、１８０度だけ変化することになる。図６は、その評価回路が温度を補正するための手段を追加されることを除いて、図４で示された変位センサと実質的に同じ様式で構成されるように成した、変位センサ１を示している。この目的のために、測定コイル２は、交流電圧の供給源１３に対して接続されるだけでなく、抵抗器Ｒ₁₌及びＲ₂₌を介して直流電圧の供給源１４に対しても接続される。従って、差動増幅器１２は、交流成分と直流成分が互いに重なり合うように成した、出力信号即ち出力電圧を受け入れることになる。しかしながら、測定対象５の位置に関わらず、その直流成分は、交流成分と同様に温度に従属したものである。増幅器１２を介して増幅された出力信号は、ここで、２本の経路１５及び１６に分割される。経路１５では、出力信号の直流成分が、低周波フィルタ１７及び後続の直流増幅器１８の支援を受けて測定される。経路１６では、出力信号の交流成分が、復調器１９及び後続のフィルタ、更には必要に応じて増幅器２０の支援をも受けて測定される。直流成分は、温度の影響にのみ曝され、交流成分は、温度と測定対象５の位置との両方に従属するので、ここで、直流成分の支援を受けて、交流成分の温度の影響を補正することが可能になる。この目的のために、２本の経路１５及び１６は、端部増幅器２１の中において結合され、釣合いを取られる。端部増幅器２１の出力では、その後、温度の影響から解放された出力電圧Ｕ_outをタッピングすることが可能になるのである。測定コイル２が２つの相補的な電圧を（基準電位に対して対称的に）供給され、測定対象５が測定コイル２の中心に配置されるとき、その出力信号は、「０」に等しくなる。この事例において、変位センサ１は、差動センサのように（その中心においてゼロであるようにして）機能する。図示された回路の支援を受ければ、抵抗を測定するためにコンポーネント２２の使用によって温度の絶対値を測定することもまた可能になる。これは、本発明に拠る変位センサ１の所定の用途に関して有益であり得ることである。図７は、測定コイル２としてトロイドを具備するように成した変位センサ１の特殊な構造形態を図解している。この実施例では、当該測定コイルは、圧力（ｐ１及びｐ２）を受け入れるための２つの開口を有するように成した、環状コイル・チューブ６の廻りに巻回される。当該測定対象は、その位置が適用された圧力ｐ１及びｐ２の結果としてそれ自体で調節するように成した、ボール５である。この実施例の電圧タップ３は、図１から図６で示されたいずれかのバリエーションに従って配線されることが可能である。図面では示されなかった変位センサの更なる好適なバリエーションに関しては、その説明の概略的な部分が、引例として本文に組み込まれるものとする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年９月１８日（１９９８．９．１８）【補正内容】請求の範囲［請求項１］交流が利用され得る測定コイル（２）を具備し、当該測定コイル（２）は、少なくとも２つの電圧タップ（３）を有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象（５）を具備し、当該電圧タップ（３）に対する当該測定対象（５）の位置に対応する出力電圧を評価し且つ測定するための評価回路（４）をも具備するように成し、当該測定対象（５）は、当該測定コイル（２）の内部に配置され且つその中において変位可能であり、当該測定コイル（２）の合計インピーダンスは、当該測定対象（５）の位置から独立したものであるように成した、非接触式変位センサ（１）であって、交流の供給源が、当該測定コイル（２）に供給するように成し、当該交流の供給源は、交流電圧の供給源及び後続の抵抗器（Ｒ₁からＲ_n）によって実現されるように成したことで特徴付けられる、前記非接触式変位センサ。［請求項２］当該測定コイルは、当該評価回路の差動増幅器（１２）の逆転及び非逆転式の入力に対して接続され、そのゼロ・ポイントは、挿入された負荷電位差計（Ｒ_L）の支援を受けて、当該測定対象（５）が当該測定コイル（２）の中央にあるときに当該差動増幅器（１２）の出力において調節可能であるように成したことで特徴付けられる、請求項１に記載の変位センサ。［請求項３］当該評価回路は、出力電圧（Ｕ_out）を生成するように成し、当該出力電圧は、当該測定対象（５）が当該中央位置から偏向するときに、それに比例して変化し、その位相もまた１８０度だけ変化されるように成したことで特徴付けられる、請求項１又は２に記載の変位センサ。［請求項４］交流が利用され得る測定コイル（２）を具備し、当該測定コイル（２）は、少なくとも２つの電圧タップ（３）を有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象（５）を具備し、当該電圧タップ（３）に対する当該測定対象（５）の位置に対応する出力電圧を評価し且つ測定するための評価回路（４）をも具備するように成し、当該測定対象（５）は、当該測定コイル（２）の内部に配置され且つその中において変位可能であり、当該測定コイル（２）の合計インピーダンスは、当該測定対象（５）の位置から独立したものであるように成した、非接触式変位センサ（１）であって、交流電圧の供給源（１３）と、それに対して並列であって、少なくとも１つの抵抗器（Ｒ₁₌，Ｒ₂₌）を介して当該測定コイル（２）に対して接続される直流電圧の供給源（１４）とを含んで成る、温度を補正するための手段が設けられるように成し、当該温度を補正するための手段は、温度の絶対値を測定するためのコンポーネント（２２）、及び２本の経路（１５）と（１６）を夫々に具備した評価回路（４）をも含んで成り、当該直流成分は、第１の経路（１５）の中において測定されることが可能であり、当該測定コイル（２）の当該出力信号の当該交流成分は、第２の経路（１６）の中において測定されることが可能であるように成したことで特徴付けられる、前記非接触式変位センサ。［請求項５］交流が利用され得る測定コイル（２）を具備し、当該測定コイル（２）は、少なくとも２つの電圧タップ（３）を有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象（５）を具備し、当該電圧タップ（３）に対する当該測定対象（５）の位置に対応する出力電圧を評価し且つ測定するための評価回路（４）をも具備するように成し、当該測定対象（５）は、当該測定コイル（２）の内部に配置され且つその中において変位可能であり、当該測定コイル（２）の合計インピーダンスは、当該測定対象（５）の位置から独立したものであるように成した、非接触式変位センサ（１）であって、当該測定コイル（２）は、圧力（ｐ１及びｐ２）を掛けるための開口を含んで成るコイル・チューブ（６）の廻りに巻回され、当該測定対象（５）の位置は、掛けられた圧力に基づいてそれ自体で調節するように成し、当該測定コイルは、トロイダル・コイルであり、複数の電圧タップが、抵抗器（９）及び接合点（１１）を介して当該評価回路（４）の入力にまで延在するように成したことで特徴付けられる、前記非接触式変位センサ。［請求項６］当該測定コイル（２）は、トロイダル・コイルであり、ボール（５）が、測定対象として使用されるように成したことで特徴付けられる、請求項５に記載の変位センサ。［請求項７］それらの電圧タップ（３）の位置は、当該測定対象（５）が不在である場合に、実質的に同じ電圧が２つの隣接する電圧タップの間において常にタッピングされ得るようにして、選択されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から６の１つに記載の変位センサ。［請求項８］当該測定対象（５）は、２つの隣接する電圧タップ（３）の間における当該間隔に渡って最大限に延在するように成したことで特徴付けられる、請求項１から７の１つに記載の変位センサ。［請求項９］当該測定対象（５）は、強磁性体材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から８の１つに記載の変位センサ。［請求項１０］当該測定対象（５）は、低い固有抵抗を具備した材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から９の１つに記載の変位センサ。［請求項１１］当該測定コイル（２）は、伸長したコイルであるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１０の１つに記載の変位センサ。［請求項１２］当該測定コイル（２）は、円筒コイルであるように成したことで特徴付けられる、請求項１１に記載の変位センサ。［請求項１３］当該測定コイルは、正方形断面を有するように成したことで特徴付けられる、請求項１から１２の１つに記載の変位センサ。［請求項１４］当該測定コイル（２）の内部には、好ましくは当該測定コイル（２）の全長に渡って延在するコイル・チューブ（６）が配置され、当該測定対象（５）もまた、当該コイル・チューブ（６）の内部に配置されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１３の１つに記載の変位センサ。［請求項１５］当該コイル・チューブ（６）は、高い固有抵抗を具備する強磁性体でない材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１４に記載の変位センサ。［請求項１６］当該コイル・チューブは、ステンレス鋼によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１５に記載の変位センサ。［請求項１７］当該コイル・チューブは、プラスチックによって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１４に記載の変位センサ。［請求項１８］当該コイル・チューブは、ガラスによって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１４に記載の変位センサ。［請求項１９］当該測定コイル（２）及び当該評価回路を取り囲み且つ必要に応じてそれらを保護するケーシング（７）が設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１８の１つに記載の変位センサ。［請求項２０］当該測定コイル（６）は、２つの相補的な電圧を対称的に供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１９の１つに記載の変位センサ。［請求項２１］当該測定コイルは、方形波電圧を供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から２０の１つに記載の変位センサ。［請求項２２］当該電圧は、隣接する電圧タップ（３）の間において捕捉されるように成したものであり、当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧値を好ましくはそれらの配列の順序において加算するための手段と、それによって結果として生じる小計を当該出力電圧に対して加算するための手段とを含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から２１の１つに記載の変位センサ。［請求項２３］当該電圧は、２つの個々の電圧タップ（３）と基準電位（８）の間において夫々に捕捉されるように成したものであり、当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧値を当該出力電圧に対して加算するための手段を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から２１の１つに記載の変位センサ。［請求項２４］当該評価回路（４）は、電圧値を加算するための手段（１０）として少なくとも１つの総合計増幅器を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から２３の１つに記載の変位センサ。［請求項２５］当該増幅器（１０）は、逆転及び非逆転式の入力を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２４に記載の変位センサ。［請求項２６］個々の電圧タップ（３）は、当該出力電圧をタッピングすることを許容する共通の測定データ・タップ（１１）に対して結合されるように成したものであり、少なくとも１つの抵抗器（９）が、個々の電圧タップ（３）と当該測定データ・タップ（１１）の間に挿入されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から２５の１つに記載の変位センサ。［請求項２７］当該抵抗器（９）は、実質的に同一の定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２６に記載の変位センサ。［請求項２８］当該抵抗器は、異なった定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２６に記載の変位センサ。［請求項２９］当該抵抗器（９）は、当該測定コイルの出力抵抗よりも２桁ほど高い定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２６から２８の１つに記載の変位センサ。［請求項３０］温度の影響を補正するための手段が設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項１から２９の１つに記載の変位センサ。［請求項３１］当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧の評価の間に当該温度を測定して当該測定コイル（２）の温度特性を検討するための手段（２２）を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項３０に記載の変位センサ。［請求項３２］当該温度は、直流又は交流の抵抗を計測することによって測定されるように成したことで特徴付けられる、請求項４又は３１の一方に記載の変位センサ。［請求項３３］当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧の当該交流電圧及び直流電圧の成分を分離して別個に処理するための手段と、当該交流成分における温度の影響を取り除くための手段とを含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項４又は３１或いは３２の１つに記載の変位センサ。［請求項３４］当該評価回路（４）は、当該交流電圧及び直流電圧の成分を夫々に分離して処理するための手段として少なくとも１つのフィルタ（１７，２０）を含んで成り、当該交流成分を処理するために、復調器（１９）が追加して設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項３３に記載の変位センサ。［請求項３５］当該評価回路（４）は、当該交流成分における温度の影響を取り除くための手段として差動増幅器（２１）を含んで成るように成し、復調され、フィルタ処理され、且つ必要に応じて増幅された当該交流成分は、当該差動増幅器（２１）の一方の入力に対して供給され、フィルタ処理され、且つ必要に応じて増幅された当該直流成分は、当該差動増幅器（２１）の他方の入力に対して供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項３３又は３４の一方に記載の変位センサ。［請求項３６］当該測定コイルは、少なくとも１本のコイル巻線を含んで成る個々のセグメントの一連の接続部の形態で実現されるように成し、当該測定コイルの個々のセグメントは、交流の供給源によって夫々に供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から３５の１つに記載の変位センサ。

Claims

【特許請求の範囲】［請求項１］交流が利用され得る測定コイル（２）を具備し、当該測定コイル（２）は、少なくとも２つの電圧タップ（３）を有するように成し、電気的及び／又は磁気的な伝導性の測定対象（５）を具備し、当該電圧タップ（３）に対する当該測定対象（５）の位置に対応する出力電圧を評価し且つ必要に応じて測定するための評価回路（４）をも具備するように成した、非接触式変位センサ（１）であって、当該測定対象（５）は、当該測定コイルの内部に配置され且つその中において変位可能であり、当該測定コイル（２）の合計インピーダンスは、当該測定対象（５）の位置から独立したものであるように成したことで特徴付けられる、前記非接触式変位センサ。［請求項２］それらの電圧タップ（３）の位置は、当該測定対象（５）が不在である場合に、２つの隣接する電圧タップの間において実質的に同じ電圧をタッピングすることが常に可能であるようにして、選択されるように成したことで特徴付けられる、請求項１に記載の変位センサ。［請求項３］当該測定対象（５）は、２つの隣接する電圧タップ（３）の間における当該間隔に渡って最大限に延在するように成したことで特徴付けられる、請求項１又は２の一方に記載の変位センサ。［請求項４］当該測定対象（５）は、強磁性体材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から３の１つに記載の変位センサ。［請求項５］当該測定対象（５）は、低い固有抵抗を具備した材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から４の１つに記載の変位センサ。［請求項６］当該測定コイル（２）は、伸長したコイルであるように成したことで特徴付けられる、請求項１から５の１つに記載の変位センサ。［請求項７］当該測定コイル（２）は、円筒コイルであるように成したことで特徴付けられる、請求項６に記載の変位センサ。［請求項８］当該測定コイルは、正方形断面を有するように成したことで特徴付けられる、請求項１から６の１つに記載の変位センサ。［請求項９］当該測定コイル（２）は、トロイダル（環状）・コイルであるように成したことで特徴付けられる、請求項１から５の１つに記載の変位センサ。［請求項１０］当該測定コイル（２）の内部には、好ましくは当該測定コイル（２）の全長に渡って延在するコイル・チューブ（６）が配置され、当該測定対象（５）もまた、当該コイル・チューブ（６）の内部に配置されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から９の１つに記載の変位センサ。［請求項１１］当該コイル・チューブ（６）は、高い固有抵抗を具備する強磁性体でない材料によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１０に記載の変位センサ。［請求項１２］当該コイル・チューブは、ステンレス鋼によって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１１に記載の変位センサ。［請求項１３］当該コイル・チューブは、プラスチックによって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１０に記載の変位センサ。［請求項１４］当該コイル・チューブは、ガラスによって形成されるように成したことで特徴付けられる、請求項１０に記載の変位センサ。［請求項１５］当該測定コイル（６）及び当該評価回路を取り囲み且つ必要に応じてそれらを保護するケーシング（７）が設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１４の１つに記載の変位センサ。［請求項１６］当該測定コイル（２）は、２つの相補的な電圧を対称的に供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１５の１つに記載の変位センサ。［請求項１７］当該測定コイル（２）は、方形波電圧を供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１６の１つに記載の変位センサ。［請求項１８］当該電圧は、２つの隣接する電圧タップ（３）の間において夫々に捕捉されるように成したものであり、当該評価回路（４）は、当該タッピングされた電圧値を好ましくはそれらの配列の順序において加算するための手段と、その結果として生じる小計を当該出力電圧に対して加算するための手段とを含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から１７の１つに記載の変位センサ。［請求項１９］当該電圧は、個々の電圧タップ（３）と基準電位（８）の間において夫々に捕捉されるように成したものであり、当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧値を当該出力電圧に対して加算するための手段（１０）を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から１７の１つに記載の変位センサ。［請求項２０］当該評価回路（４）は、当該電圧値を加算するための手段（１０）として少なくとも１つの総合計増幅器を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項１から１９の１つに記載の変位センサ。［請求項２１］当該増幅器（１０）は、逆転及び非逆転式の入力を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２０に記載の変位センサ。［請求項２２］個々の電圧タップ（３）は、当該出力電圧がそこからタッピングされることが可能である共通の測定データ・タップ（１１）に対して結合されるように成したものであり、少なくとも１つの抵抗器（９）が、個々の電圧タップ（３）と当該測定データ・タップ（１１）の間に挿入されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から１７の１つに記載の変位センサ。［請求項２３］当該抵抗器（９）は、実質的に同一の定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２２に記載の変位センサ。［請求項２４］当該抵抗器は、異なった定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２２に記載の変位センサ。［請求項２５］当該抵抗器（９）は、当該測定コイル（２）の出力抵抗よりも凡そ２桁ほど高い定格を有するように成したことで特徴付けられる、請求項２２から２５の１つに記載の変位センサ。［請求項２６］温度の影響を補正するための手段が設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項１から２５の１つに記載の変位センサ。［請求項２７］当該測定コイル（２）は、直流電圧を追加して供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項２６に記載の変位センサ。［請求項２８］当該測定コイル（２）は、少なくとも１つの抵抗器（Ｒ１，Ｒ２）を介して直流電圧の供給源（１４）に対して接続されるように成したことで特徴付けられる、請求項２７に記載の変位センサ。［請求項２９］当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧の評価の間に当該温度を捕捉して当該測定コイル（２）の温度特性を検討するための手段（２２）を含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項２６から２８の１つに記載の変位センサ。［請求項３０］当該温度は、直流又は交流の抵抗を測定することによって捕捉されるように成したことで特徴付けられる、請求項２９に記載の変位センサ。［請求項３１］当該評価回路（４）は、当該捕捉された電圧の当該交流電圧及び直流電圧の成分を分離して別個に処理するための手段と、当該交流成分における温度の影響を取り除くための手段とを含んで成るように成したことで特徴付けられる、請求項２７から３０に記載の変位センサ。［請求項３２］当該評価回路（４）は、当該交流電圧及び直流電圧の成分を夫々に分離して処理するための手段として少なくとも１つのフィルタ（１７，２０）を含んで成り、当該交流成分を処理するために、復調器（１９）が追加して設けられるように成したことで特徴付けられる、請求項３１に記載の変位センサ。［請求項３３］当該評価回路（４）は、当該交流成分における温度の影響を取り除くための手段として差動増幅器（２１）を含んで成り、復調され、フィルタ処理され、且つ必要に応じて増幅された当該交流成分は、当該差動増幅器（２１）の一方の入力に対して供給され、フィルタ処理され、且つ必要に応じて増幅された当該直流成分は、当該差動増幅器（２１）の他方の入力に対して供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項３１又は３２の一方に記載の変位センサ。［請求項３４］当該測定コイルは、少なくとも１本のコイル巻線を含んで成る個々のセグメントの一連の接続部の形態で実現されるように成し、当該測定コイルの個々のセグメントは、交流の供給源によって夫々に供給されるように成したことで特徴付けられる、請求項１から３３の１つに記載の変位センサ。