JP2002116054A - 変位量検出器及び変位量計測装置 - Google Patents
変位量検出器及び変位量計測装置Info
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- JP2002116054A JP2002116054A JP2000310445A JP2000310445A JP2002116054A JP 2002116054 A JP2002116054 A JP 2002116054A JP 2000310445 A JP2000310445 A JP 2000310445A JP 2000310445 A JP2000310445 A JP 2000310445A JP 2002116054 A JP2002116054 A JP 2002116054A
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- coil
- displacement
- measuring coil
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁芯の移動による測定コイルのインダクタタ
ンス変化を利用した変位量検出装置における測定コイル
の温度変化による変位量の検出誤差を補償する。 【解決手段】 中空ボビン１に測定コイル６と、これと
同じ抵抗値及び抵抗温度係数を持ち無誘導巻きした温度
補償コイル７とを重ねて巻回し、演算増幅器１２の反転
入力と出力との間に測定コイル６を接続し、演算増幅器
１２の反転入力と非反転入力との間に温度補償コイル７
と抵抗素子１６と定電圧交流電源１７とを直列に接続
し、演算増幅器１２の出力と非反転入力との間よりボビ
ン１内の磁芯９の位置に対応する出力電圧ＶX を取出
し、抵抗素子１６の抵抗値の選択により出力電圧ＶX の
温度補償をする。
ンス変化を利用した変位量検出装置における測定コイル
の温度変化による変位量の検出誤差を補償する。 【解決手段】 中空ボビン１に測定コイル６と、これと
同じ抵抗値及び抵抗温度係数を持ち無誘導巻きした温度
補償コイル７とを重ねて巻回し、演算増幅器１２の反転
入力と出力との間に測定コイル６を接続し、演算増幅器
１２の反転入力と非反転入力との間に温度補償コイル７
と抵抗素子１６と定電圧交流電源１７とを直列に接続
し、演算増幅器１２の出力と非反転入力との間よりボビ
ン１内の磁芯９の位置に対応する出力電圧ＶX を取出
し、抵抗素子１６の抵抗値の選択により出力電圧ＶX の
温度補償をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強磁性体のコアが移
動することによってコイルのインダクタンスを変化させ
るようにした変位量検出器並びにこの検出器を利用した
変位量計測装置に関するものである。
動することによってコイルのインダクタンスを変化させ
るようにした変位量検出器並びにこの検出器を利用した
変位量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強磁性体のコアを中空のボビン内で変位
させることにより、ボビンに巻回した測定コイルのイン
ダクタンスを変化させ、このインダクタンス変化からコ
アの変位量を測定する変位量測定装置が、例えば特許第
２９６５５５７号明細書に示されている。
させることにより、ボビンに巻回した測定コイルのイン
ダクタンスを変化させ、このインダクタンス変化からコ
アの変位量を測定する変位量測定装置が、例えば特許第
２９６５５５７号明細書に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の装
置では、測定コイルはインダクタンス分のほかに抵抗分
を有し、検出出力はインダクタンス分と抵抗分のベクト
ル和であるインピーダンスとして取出される。その結
果、測定コイルの温度が変化するときは、抵抗分の温度
変化によって検出出力が変化する。従って本発明は、上
述のような測定コイルのインダクタンス分の変化によっ
てコアの変位量を測定する装置において、測定コイルの
温度変化による測定値の温度誤差を補償しようとするも
のである。
置では、測定コイルはインダクタンス分のほかに抵抗分
を有し、検出出力はインダクタンス分と抵抗分のベクト
ル和であるインピーダンスとして取出される。その結
果、測定コイルの温度が変化するときは、抵抗分の温度
変化によって検出出力が変化する。従って本発明は、上
述のような測定コイルのインダクタンス分の変化によっ
てコアの変位量を測定する装置において、測定コイルの
温度変化による測定値の温度誤差を補償しようとするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、測定
コイルとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度を持った温度補
償コイルを、測定コイルに重ねて無誘導巻きした検出器
を使用する。この検出器を用いた計測装置では、演算増
幅器の反転入力と出力との間に測定コイルを接続し、温
度補償コイルと抵抗素子と交流電源とを上記演算増幅器
の反転入力と非反転入力との間に直列に接続し、上記演
算増幅器の出力と非反転入力との間より測定コイルを巻
回したボビン内の強磁性体コアの変位量に対応した大き
さの測定出力を取出す。
コイルとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度を持った温度補
償コイルを、測定コイルに重ねて無誘導巻きした検出器
を使用する。この検出器を用いた計測装置では、演算増
幅器の反転入力と出力との間に測定コイルを接続し、温
度補償コイルと抵抗素子と交流電源とを上記演算増幅器
の反転入力と非反転入力との間に直列に接続し、上記演
算増幅器の出力と非反転入力との間より測定コイルを巻
回したボビン内の強磁性体コアの変位量に対応した大き
さの測定出力を取出す。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１において、絶縁性の非磁性体
からなるボビン１には４層のコイル２、３、４、５が巻
回され、第１層コイル２と第４層コイル５とは起磁力が
互いに相加される態様で接続されて測定コイル６を構成
し、第２層コイル３と第３層コイル４とは起磁力が互い
に打消し合う態様で接続されて温度補償コイル７を構成
している。８は各コイルを包囲している保護被覆を示
す。ボビン１内には強磁性体のコア９が矢印方向に移動
可能に設けられ、磁芯９とコイルとにより検出器１０が
構成されている。
からなるボビン１には４層のコイル２、３、４、５が巻
回され、第１層コイル２と第４層コイル５とは起磁力が
互いに相加される態様で接続されて測定コイル６を構成
し、第２層コイル３と第３層コイル４とは起磁力が互い
に打消し合う態様で接続されて温度補償コイル７を構成
している。８は各コイルを包囲している保護被覆を示
す。ボビン１内には強磁性体のコア９が矢印方向に移動
可能に設けられ、磁芯９とコイルとにより検出器１０が
構成されている。
【０００６】４層のコイル２〜５は外側の層ほど巻線の
長さが大きくなるが、測定コイル６は最内層と最外層を
組合せ、温度補償コイル７は中間の２層を組合せている
ので、測定コイル６と温度補償コイル７とでは、巻線の
長さが等しくなり、その電気抵抗も等しくなる。また、
双方の巻線に同じ銅線を用いることによって巻線の抵抗
温度係数も等しくなる。
長さが大きくなるが、測定コイル６は最内層と最外層を
組合せ、温度補償コイル７は中間の２層を組合せている
ので、測定コイル６と温度補償コイル７とでは、巻線の
長さが等しくなり、その電気抵抗も等しくなる。また、
双方の巻線に同じ銅線を用いることによって巻線の抵抗
温度係数も等しくなる。
【０００７】計測回路１１内には演算増幅器１２があ
り、その反転入力１３と出力１４との間に測定コイル６
を接続し、その反転入力１３と非反転入力１５との間に
温度補償コイル７と抵抗素子１６と定電圧交流電源１７
とを直列に接続する。電源１７を動作させ、コア９を移
動すると、演算増幅器１２の出力１４と非反転入力１５
との間にコア９の位置に対応する出力電圧ＶX が現れ
る。出力電圧ＶX の大きさは、交流電源１７の電圧
ＶO 、測定コイル６のインダクタンス及び抵抗値をそれ
ぞれＬX 及びｒ、抵抗素子１６の抵抗値をＲとすると、
数１のようになる。
り、その反転入力１３と出力１４との間に測定コイル６
を接続し、その反転入力１３と非反転入力１５との間に
温度補償コイル７と抵抗素子１６と定電圧交流電源１７
とを直列に接続する。電源１７を動作させ、コア９を移
動すると、演算増幅器１２の出力１４と非反転入力１５
との間にコア９の位置に対応する出力電圧ＶX が現れ
る。出力電圧ＶX の大きさは、交流電源１７の電圧
ＶO 、測定コイル６のインダクタンス及び抵抗値をそれ
ぞれＬX 及びｒ、抵抗素子１６の抵抗値をＲとすると、
数１のようになる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
【実施例】外径４．２ｍｍ、長さ４０ｃｍの中空ボビン
に線径０．１６ｍｍの銅線を均一に１９００回づつ４層
に巻き、その最内層及び最外層を測定コイル６とし、中
間の２層を温度補償コイル７とした。測定コイル６及び
温度補償コイルの抵抗値は、共に５８Ωであった。電源
周波数を５ＫＨｚ、電源電圧を１．００００Ｖに設定
し、コア変位量（％）と出力電圧Ｖx （Ｖ）との関係を
求め、これを抵抗素子１６の抵抗値Ｒが０Ω、７５Ω、
１００Ω及び１５０Ωである場合と、検出器１０の温度
が２２℃（室温）及び８０℃である場合とについて実施
した。その測定値ＶX を表１に示す。
に線径０．１６ｍｍの銅線を均一に１９００回づつ４層
に巻き、その最内層及び最外層を測定コイル６とし、中
間の２層を温度補償コイル７とした。測定コイル６及び
温度補償コイルの抵抗値は、共に５８Ωであった。電源
周波数を５ＫＨｚ、電源電圧を１．００００Ｖに設定
し、コア変位量（％）と出力電圧Ｖx （Ｖ）との関係を
求め、これを抵抗素子１６の抵抗値Ｒが０Ω、７５Ω、
１００Ω及び１５０Ωである場合と、検出器１０の温度
が２２℃（室温）及び８０℃である場合とについて実施
した。その測定値ＶX を表１に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】この種の計測装置は、製造時に感度調整と
０点調整を行うが、使用の都度０点調整を行うことはあ
っても、感度調整を行わないのが普通である。従って、
先ず抵抗素子１６を０Ωとし、室温（２２℃）で、コア
変位量が０％のとき計器が０を指示し、１００％のとき
計器が１００を指示するように装置の０点調整と感度調
整とを行う。次に、検出器１０を８０℃の温度環境に置
き、コア変位量が０％のとき計器が０を指示するように
再度０点調整を行った後、コア変位量に対する計器の支
持値を求めると、表１に示すようにコア変位量５０％の
とき計器は４５．５５を指示し、コア変位量１００％の
ときは９３．３３を指示した。
０点調整を行うが、使用の都度０点調整を行うことはあ
っても、感度調整を行わないのが普通である。従って、
先ず抵抗素子１６を０Ωとし、室温（２２℃）で、コア
変位量が０％のとき計器が０を指示し、１００％のとき
計器が１００を指示するように装置の０点調整と感度調
整とを行う。次に、検出器１０を８０℃の温度環境に置
き、コア変位量が０％のとき計器が０を指示するように
再度０点調整を行った後、コア変位量に対する計器の支
持値を求めると、表１に示すようにコア変位量５０％の
とき計器は４５．５５を指示し、コア変位量１００％の
ときは９３．３３を指示した。
【００１２】次に、抵抗素子１６の抵抗値Ｒを７５Ω、
１００Ω、１５０Ωと順に変更し、その都度２２℃で感
度調整及び０点調整を行った後、検出器１０を８０℃の
温度環境において再び０点調整を行ってコア変位量５０
％及び１００％に対する計器の指示を求めると、表１に
示すようになる。即ち、抵抗素子１６の値Ｒが７５Ωの
ときの計器指示は、コア変位量５０％で４８．７７４、
１００％で９８．７７１となり、抵抗素子１６の値Ｒが
１００Ωのときの計器指示はコア変位量５０％で４９．
２１７、１００％で９９．８９７となり、抵抗素子１６
の値Ｒが１５０Ωのときの計器指示は、コア変位量５０
％で４９．３５１、１００％で１００．７３８となる。
１００Ω、１５０Ωと順に変更し、その都度２２℃で感
度調整及び０点調整を行った後、検出器１０を８０℃の
温度環境において再び０点調整を行ってコア変位量５０
％及び１００％に対する計器の指示を求めると、表１に
示すようになる。即ち、抵抗素子１６の値Ｒが７５Ωの
ときの計器指示は、コア変位量５０％で４８．７７４、
１００％で９８．７７１となり、抵抗素子１６の値Ｒが
１００Ωのときの計器指示はコア変位量５０％で４９．
２１７、１００％で９９．８９７となり、抵抗素子１６
の値Ｒが１５０Ωのときの計器指示は、コア変位量５０
％で４９．３５１、１００％で１００．７３８となる。
【００１３】このことから明らかなように、抵抗素子１
６の抵抗値が小さいときは、検出器１０の温度が上昇し
た場合の計器の指示値の温度誤差が負方向に大きいが、
抵抗素子１６の抵抗値Ｒを増すつれて温度誤差が減少
し、約１００Ω付近で温度誤差が正方向に反転してい
る。従って本実施例では抵抗素子１６の抵抗値Ｒの適正
値は１００Ωであることが判った。
６の抵抗値が小さいときは、検出器１０の温度が上昇し
た場合の計器の指示値の温度誤差が負方向に大きいが、
抵抗素子１６の抵抗値Ｒを増すつれて温度誤差が減少
し、約１００Ω付近で温度誤差が正方向に反転してい
る。従って本実施例では抵抗素子１６の抵抗値Ｒの適正
値は１００Ωであることが判った。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明によるときは、測
定コイルのインダクタンス分の変化によってコアの変位
量を測定する装置において、測定コイルの温度変化によ
る測定値の温度誤差を効果的に補償することができる。
定コイルのインダクタンス分の変化によってコアの変位
量を測定する装置において、測定コイルの温度変化によ
る測定値の温度誤差を効果的に補償することができる。
【図１】本発明の実施例における検出器の構造及び測定
回路を示す図である。
回路を示す図である。
１ 中空ボビン ６ 測定コイル ７ 温度補償コイル ９ 磁芯 １０ 検出器 １１ 計測回路 １２ 演算増幅器 １３ 反転入力 １４ 出力 １５ 非反転入力 １６ 抵抗素子 １７ 定電圧交流電源
Claims (2)
- 【請求項１】 中空ボビン上に均一なピッチで巻回した
測定コイルと、上記測定コイルとほぼ同一の抵抗値及び
抵抗温度係数を有し上記測定コイルに重ねて無誘導巻き
された温度補償コイルと、上記ボビン内に被検出物の変
位量に対応して移動可能に設けた検出用強磁性体コアと
よりなる変位量検出器。 - 【請求項２】 中空ボビン上に均一なピッチで巻回した
測定コイルを演算増幅器の反転入力と出力との間に接続
し、上記測定コイルとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度係
数を有し上記測定コイルに重ねて無誘導巻きした温度補
償コイルと抵抗素子と電源とを上記演算増幅器の反転入
力と非反転入力との間に直列に接続し、上記中空ボビン
内に移動可能に設けた検出用強磁性体コアの変位量に対
応する出力信号を上記演算増幅器の出力と非反転入力と
の間に生ずるよう構成した変位量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000310445A JP2002116054A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 変位量検出器及び変位量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000310445A JP2002116054A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 変位量検出器及び変位量計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002116054A true JP2002116054A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18790404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000310445A Pending JP2002116054A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 変位量検出器及び変位量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002116054A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100353139C (zh) * | 2004-08-18 | 2007-12-05 | 浙江大学 | 电涡流位移传感器的温度补偿方法 |
| GB2454045B (en) * | 2007-07-20 | 2011-10-26 | Active Sensors Ltd | Inductive linear displacement sensor |
-
2000
- 2000-10-11 JP JP2000310445A patent/JP2002116054A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100353139C (zh) * | 2004-08-18 | 2007-12-05 | 浙江大学 | 电涡流位移传感器的温度补偿方法 |
| GB2454045B (en) * | 2007-07-20 | 2011-10-26 | Active Sensors Ltd | Inductive linear displacement sensor |
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