JP2003065794A - 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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- JP2003065794A JP2003065794A JP2001255970A JP2001255970A JP2003065794A JP 2003065794 A JP2003065794 A JP 2003065794A JP 2001255970 A JP2001255970 A JP 2001255970A JP 2001255970 A JP2001255970 A JP 2001255970A JP 2003065794 A JP2003065794 A JP 2003065794A
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- coils
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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】 コイルに沿って導体を移動させ、コイルのイ
ンダクタンス変化により導体の移動量を計測する装置に
おいて、コイルの温度変化による計測誤差を補償する。 【解決手段】 均一なピッチで巻回した測定コイル１−
４に、これとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度係数の温度
補償抵抗２−３を重ねて無誘導巻きし、これら両コイル
を包囲してその外側に良導電性で非磁性の金属管８を緩
挿してこれを被検出物の変位量に対応して変位させ、上
記測定コイル１−４を演算増幅器１２の反転入力（−）
と出力端ＯＰとの間に接続し、上記温度補償コイル２−
３と定電圧交流電源１４とを上記演算増幅器１２の反転
入力（−）と非反転入力（＋）との間に接続し、上記演
算増幅器１２の非反転入力（＋）と主力端ＯＰとの間よ
り上記変位量に対応した交流出力電圧Ｖａを取出す。
ンダクタンス変化により導体の移動量を計測する装置に
おいて、コイルの温度変化による計測誤差を補償する。 【解決手段】 均一なピッチで巻回した測定コイル１−
４に、これとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度係数の温度
補償抵抗２−３を重ねて無誘導巻きし、これら両コイル
を包囲してその外側に良導電性で非磁性の金属管８を緩
挿してこれを被検出物の変位量に対応して変位させ、上
記測定コイル１−４を演算増幅器１２の反転入力（−）
と出力端ＯＰとの間に接続し、上記温度補償コイル２−
３と定電圧交流電源１４とを上記演算増幅器１２の反転
入力（−）と非反転入力（＋）との間に接続し、上記演
算増幅器１２の非反転入力（＋）と主力端ＯＰとの間よ
り上記変位量に対応した交流出力電圧Ｖａを取出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定用のコイルを
囲む良導電性の金属管を上記コイルに対し被検出物の変
位量に対応して変位させ、これに伴う測定コイルのイン
ダクタンス変化から上記変位量を検出する検出器、及び
この検出器を用いた変位量計測装置に関するものであ
る。
囲む良導電性の金属管を上記コイルに対し被検出物の変
位量に対応して変位させ、これに伴う測定コイルのイン
ダクタンス変化から上記変位量を検出する検出器、及び
この検出器を用いた変位量計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】棒状の磁芯に測定コイルを巻回し、更に
その外側を良導電性で非磁性の金属管で包囲し、測定コ
イルに対して金属管を移動させることによりその変位量
を検出する装置が、例えば特開平９−２１６０２号公報
に開示されている。この種の装置では、測定コイルの温
度変化に基づく温度誤差を生ずるので、上記公報記載の
発明では測定コイルに接近して感温抵抗素子を配置し、
その抵抗変化によって上記測定コイルの検出出力の温度
補償を行っている。
その外側を良導電性で非磁性の金属管で包囲し、測定コ
イルに対して金属管を移動させることによりその変位量
を検出する装置が、例えば特開平９−２１６０２号公報
に開示されている。この種の装置では、測定コイルの温
度変化に基づく温度誤差を生ずるので、上記公報記載の
発明では測定コイルに接近して感温抵抗素子を配置し、
その抵抗変化によって上記測定コイルの検出出力の温度
補償を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、変位量の変化
範囲が例えば１００ｍｍを越えるような大きな値になる
と、測定コイルの温度が部分的に異なる場合が起こり、
上記公報記載の発明のように、感温抵抗素子を１箇所に
設けたのでは、測定コイルの抵抗値の温度変化を正確に
検出できず、従って測定コイルの検出出力の正確な温度
補償を行うことができない。よって、本発明は、測定コ
イルの長さが如何に大きくても、常にその検出出力を正
確に温度補償しようとするものである。
範囲が例えば１００ｍｍを越えるような大きな値になる
と、測定コイルの温度が部分的に異なる場合が起こり、
上記公報記載の発明のように、感温抵抗素子を１箇所に
設けたのでは、測定コイルの抵抗値の温度変化を正確に
検出できず、従って測定コイルの検出出力の正確な温度
補償を行うことができない。よって、本発明は、測定コ
イルの長さが如何に大きくても、常にその検出出力を正
確に温度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】本発明による変位量の検
出器は、棒状の強磁性体磁芯上に均一なピッチで巻回さ
れた測定コイルと、このコイルを包囲してその外側に被
検出物の変位量に対応して移動可能に緩挿された良導電
性で非磁性の金属管を有する。そして、上記磁芯には、
上記測定コイルに重ねて、この測定コイルと同一の抵抗
値及び抵抗温度係数を有する温度補償コイルが無誘導巻
きされている。
出器は、棒状の強磁性体磁芯上に均一なピッチで巻回さ
れた測定コイルと、このコイルを包囲してその外側に被
検出物の変位量に対応して移動可能に緩挿された良導電
性で非磁性の金属管を有する。そして、上記磁芯には、
上記測定コイルに重ねて、この測定コイルと同一の抵抗
値及び抵抗温度係数を有する温度補償コイルが無誘導巻
きされている。
【０００５】また、本発明による変位量の計測装置は、
演算増幅器を有し、上記測定コイルは、上記演算増幅器
の反転入力と出力端との間に接続され、上記温度補償コ
イルは、上記演算増幅器の非反転入力と非反転入力との
間に定電圧交流電源と直列をなして接続される。そして
上記金属管の変位量に対応する出力信号は、上記演算増
幅器の出力端と非反転入力との間から取出す。
演算増幅器を有し、上記測定コイルは、上記演算増幅器
の反転入力と出力端との間に接続され、上記温度補償コ
イルは、上記演算増幅器の非反転入力と非反転入力との
間に定電圧交流電源と直列をなして接続される。そして
上記金属管の変位量に対応する出力信号は、上記演算増
幅器の出力端と非反転入力との間から取出す。
【０００６】従って、本発明においては、測定コイルに
これとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度係数を持った温度
補償コイルを重ねて無誘導巻きしているから、両コイル
の間に殆ど温度差がなく、従って温度補償コイルの抵抗
値は温度の如何に関係なく常に測定コイルのインピーダ
ンス中の抵抗分と相等しい。従って、両コイルの出力を
演算増幅器で差働処理することにより、コイルのインダ
クタンス分のみを取出しているので、コイルの抵抗の温
度変化の影響は原理的に存在しない。
これとほぼ同一の抵抗値及び抵抗温度係数を持った温度
補償コイルを重ねて無誘導巻きしているから、両コイル
の間に殆ど温度差がなく、従って温度補償コイルの抵抗
値は温度の如何に関係なく常に測定コイルのインピーダ
ンス中の抵抗分と相等しい。従って、両コイルの出力を
演算増幅器で差働処理することにより、コイルのインダ
クタンス分のみを取出しているので、コイルの抵抗の温
度変化の影響は原理的に存在しない。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１において、１、２、３、４は
絶縁物ボビン５上に順に巻回されている巻層で、各巻層
の巻回数は等しく、層１と層４とは順方向に接続されて
測定コイル１−４を構成し、層２と層３とは逆方向に接
続されて温度補償コイル２−３を構成している。６はボ
ビン５内に挿入された磁芯で、鉄板を管状に加工してな
り、その全長にわたってスリット７が設けられている。
８は銅、アルミニウム等の良導電性で非磁性の金属管
で、コイル１〜４を囲んでその外方に緩挿され、被検出
物の移動に連動して矢印９方向に変位可能に設けられて
いる。
絶縁物ボビン５上に順に巻回されている巻層で、各巻層
の巻回数は等しく、層１と層４とは順方向に接続されて
測定コイル１−４を構成し、層２と層３とは逆方向に接
続されて温度補償コイル２−３を構成している。６はボ
ビン５内に挿入された磁芯で、鉄板を管状に加工してな
り、その全長にわたってスリット７が設けられている。
８は銅、アルミニウム等の良導電性で非磁性の金属管
で、コイル１〜４を囲んでその外方に緩挿され、被検出
物の移動に連動して矢印９方向に変位可能に設けられて
いる。
【０００８】測定コイル１−４は抵抗器１１と直列に演
算増幅器１２の反転入力（−）と出力端ＯＰとの間に接
続され、温度補償コイル２−３は抵抗器１３及び定電圧
交流電源１４と直列をなして演算増幅器１２の反転入力
（−）と接地との間に接続され、演算増幅器１２の出力
端ＯＰと接地との間より交流出力電圧Ｖａが取出され
る。なお演算増幅器１２の非反転入力（＋）は接地され
ている。
算増幅器１２の反転入力（−）と出力端ＯＰとの間に接
続され、温度補償コイル２−３は抵抗器１３及び定電圧
交流電源１４と直列をなして演算増幅器１２の反転入力
（−）と接地との間に接続され、演算増幅器１２の出力
端ＯＰと接地との間より交流出力電圧Ｖａが取出され
る。なお演算増幅器１２の非反転入力（＋）は接地され
ている。
【０００９】上述の計測装置において、コイル層１〜４
間では、相互間に若干のインダクタンスや抵抗値の相違
があるが、図示のように層１と層４及び層２と層３をそ
れぞれ直列にした場合の抵抗の合計値はほぼ等しくな
る。そして層１と層４を順方向に接続した測定コイル１
−４では各層のインダクタンスが加算され、層２と層３
を逆方向に接続した温度補償コイル２−３では、各層の
インダクタンスは打消し合って殆ど０になる。その結
果、演算増幅器１２内では測定コイル１−４の抵抗分と
温度補償コイル２−３の抵抗分とが相殺され、測定コイ
ル１−４のインダクタンス分のみに対応する交流出力電
圧Ｖａがその出力端ＯＰに現れる。
間では、相互間に若干のインダクタンスや抵抗値の相違
があるが、図示のように層１と層４及び層２と層３をそ
れぞれ直列にした場合の抵抗の合計値はほぼ等しくな
る。そして層１と層４を順方向に接続した測定コイル１
−４では各層のインダクタンスが加算され、層２と層３
を逆方向に接続した温度補償コイル２−３では、各層の
インダクタンスは打消し合って殆ど０になる。その結
果、演算増幅器１２内では測定コイル１−４の抵抗分と
温度補償コイル２−３の抵抗分とが相殺され、測定コイ
ル１−４のインダクタンス分のみに対応する交流出力電
圧Ｖａがその出力端ＯＰに現れる。
【００１０】
【実施例】図２はデータ採取のための試作品を示す。磁
芯６は外形５ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ２２５ｍｍの磨き
鋼管にスリット７を設けたものである。２０は磁芯６の
上に巻回したコイルで、図１に示すように４層構成で、
各層は何れも直径０．１６ｍｍの銅線を１１５０回づつ
巻回しており、コイル２０の長さは１９０ｍｍ、外径は
１０７ｍｍである。図１と同様に２層づつを組にして測
定コイル及び温度補償コイルとした。測定コイル及び温
度補償コイルの抵抗値は何れも４９Ωであった。
芯６は外形５ｍｍ、肉厚１ｍｍ、長さ２２５ｍｍの磨き
鋼管にスリット７を設けたものである。２０は磁芯６の
上に巻回したコイルで、図１に示すように４層構成で、
各層は何れも直径０．１６ｍｍの銅線を１１５０回づつ
巻回しており、コイル２０の長さは１９０ｍｍ、外径は
１０７ｍｍである。図１と同様に２層づつを組にして測
定コイル及び温度補償コイルとした。測定コイル及び温
度補償コイルの抵抗値は何れも４９Ωであった。
【００１１】コイル２０を保護するために、これに先端
２２が閉塞されている保護套２１を被せた。保護套２１
は、ＳＵＳ３０４材製で、内径１０．９ｍｍ、外径１
２．７ｍｍ、長さ２２５ｍｍで、開口端に取付用のフラ
ンジ２３が設けられている。その外側に、内径１２．８
ｍｍ、外径１６．０ｍｍ、長さ１９０ｍｍのアルミニウ
ム管２４が摺動可能に嵌められている。
２２が閉塞されている保護套２１を被せた。保護套２１
は、ＳＵＳ３０４材製で、内径１０．９ｍｍ、外径１
２．７ｍｍ、長さ２２５ｍｍで、開口端に取付用のフラ
ンジ２３が設けられている。その外側に、内径１２．８
ｍｍ、外径１６．０ｍｍ、長さ１９０ｍｍのアルミニウ
ム管２４が摺動可能に嵌められている。
【００１２】図２に示す検出器を図１に示すように演算
増幅器１２に接続し、電源１４として周波数５ＫＨｚ、
電圧１．０００Ｖの交流を用い、交流出力電圧Ｖａを同
期整流した後、低域通過型濾波器で処理して、クールス
ケールが１０Ｖになる直流出力電圧Ｖｄを得た。
増幅器１２に接続し、電源１４として周波数５ＫＨｚ、
電圧１．０００Ｖの交流を用い、交流出力電圧Ｖａを同
期整流した後、低域通過型濾波器で処理して、クールス
ケールが１０Ｖになる直流出力電圧Ｖｄを得た。
【００１３】図２において、変位量目盛（ｍｍ）は、ア
ルミニウム管２４の基端のＰ点の位置を示すもので、磁
芯６の先端から１８０ｍｍの位置を０とし、これから磁
芯６の先端方向への変位量を目盛ったものである。直流
出力電圧Ｖｄの零点は抵抗器１３の値の調節によって変
化し、抵抗器１３の抵抗値を１００Ωに選んだときに直
流出力電圧Ｖｄの零点が変位量目盛の０ｍｍ位置に来
た。
ルミニウム管２４の基端のＰ点の位置を示すもので、磁
芯６の先端から１８０ｍｍの位置を０とし、これから磁
芯６の先端方向への変位量を目盛ったものである。直流
出力電圧Ｖｄの零点は抵抗器１３の値の調節によって変
化し、抵抗器１３の抵抗値を１００Ωに選んだときに直
流出力電圧Ｖｄの零点が変位量目盛の０ｍｍ位置に来
た。
【００１４】次に、直流出力電圧Ｖｄが０Ｖのときから
１０Ｖのときまでの変位量の大きさ（スパン）は、抵抗
器１１の値の調節によって変化し、その値を８０Ωに選
んだときに変位量が１５０ｍｍのときの直流出力電圧Ｖ
ｄを１０Ｖとすることができた。図２における直流出力
電圧Ｖｄは、抵抗器１１及び１３を上述のように選んだ
ときの変位量に対する直流出力電圧Ｖｄの関係を示す。
１０Ｖのときまでの変位量の大きさ（スパン）は、抵抗
器１１の値の調節によって変化し、その値を８０Ωに選
んだときに変位量が１５０ｍｍのときの直流出力電圧Ｖ
ｄを１０Ｖとすることができた。図２における直流出力
電圧Ｖｄは、抵抗器１１及び１３を上述のように選んだ
ときの変位量に対する直流出力電圧Ｖｄの関係を示す。
【００１５】図３は、上述のように設定した変位量計測
装置における変位量と直流出力電圧Ｖｄとの関係を示す
曲線であり、温度補償が完全になされているばかりでな
く、変位量が０ｍｍから１５０ｍｍの範囲内で極めて直
線性の良好な計測出力が得られることを示している。
装置における変位量と直流出力電圧Ｖｄとの関係を示す
曲線であり、温度補償が完全になされているばかりでな
く、変位量が０ｍｍから１５０ｍｍの範囲内で極めて直
線性の良好な計測出力が得られることを示している。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によるときは、コ
イルを囲む良導電性金属管の移動によるコイルのインダ
クタンス変化から変位量を計測する装置において、コイ
ルの温度変化に基づく計測誤差が原理的に存在ぜず、特
に変位量のストロークが大きく、コイルの温度が部分的
に異なる場合に極めて有効である。
イルを囲む良導電性金属管の移動によるコイルのインダ
クタンス変化から変位量を計測する装置において、コイ
ルの温度変化に基づく計測誤差が原理的に存在ぜず、特
に変位量のストロークが大きく、コイルの温度が部分的
に異なる場合に極めて有効である。
【図１】本発明を実施した変位量計測装置の実施例の回
路図である。
路図である。
【図２】上記計測装置における変位量検出器の縦断面図
である。
である。
【図３】上記実施例における変位量対出力電圧の特性線
図である。
図である。
１〜４ コイルの層
５ 絶縁物ボビン
６ 磁芯
７ スリット
８ 良導電性金属管
９ 変位方向
１１ 抵抗器
１２ 演算増幅器
１３ 抵抗器
１４ 交流電源
２０ ４層コイル
２１ 保護套
２２ 保護套閉塞端
２３ フランジ
２４ アルミニウム管
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CB01 CC04 DA05 GA03
GA29 GA33 GA36 KA01 LA11
LA23
2F077 AA13 CC02 FF02 FF04 TT06
UU07 VV02
Claims (4)
- 【請求項１】 棒状の強磁性体磁芯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、上記両コイルを包囲
してその外側に被検出物の変位量に対応して移動可能に
緩挿された良導電性で非磁性の金属管とよりなる変位量
検出器。 - 【請求項２】 棒状の強磁性体磁芯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端と
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定電圧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接続し、上記両コイ
ルを包囲してその外側に被検出物の変位量に対応して移
動可能に緩挿された良導電性で非磁性の金属管の変位量
に対応する出力交流信号を上記演算増幅器の出力端と非
反転入力との間に生ずるよう構成した変位量計測装置。 - 【請求項３】 請求項２において、上記演算増幅器の反
転入力と非反転入力との間に抵抗器が上記温度補償コイ
ルと直列に接続されていることを特徴とする変位量計測
装置。 - 【請求項４】 請求項２において、上記演算増幅器の反
転入力と出力端との間に抵抗器が上記測定コイルと直列
に接続されていることを特徴とする変位量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001255970A JP2003065794A (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2001255970A JP2003065794A (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | 変位量検出器及び変位量計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065794A true JP2003065794A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19083860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001255970A Pending JP2003065794A (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | 変位量検出器及び変位量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003065794A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225294A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Keyence Corp | 変位検出装置 |
| JP2007333622A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Bridgestone Corp | 有機材料から成る粘弾性体の変形量計測方法とその装置及びタイヤ変形量計測装置 |
| JP2013096848A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Hirose Electric Co Ltd | 電流センサ |
| CN117297647A (zh) * | 2022-06-29 | 2023-12-29 | 西门子医疗有限公司 | 容纳x射线辐射的光路部件的装置和提供位置信息的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330349U (ja) * | 1976-08-21 | 1978-03-15 | ||
| JPH0348719A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-03-01 | Lucas Ind Plc | 位置センサ |
| JPH0921602A (ja) * | 1995-07-07 | 1997-01-21 | San Tesuto Kk | 変位検出装置 |
-
2001
- 2001-08-27 JP JP2001255970A patent/JP2003065794A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| CN117297647A (zh) * | 2022-06-29 | 2023-12-29 | 西门子医疗有限公司 | 容纳x射线辐射的光路部件的装置和提供位置信息的方法 |
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