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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁歪遅延線を利用した長さ計測装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来、例えば被測定物の長さを計測する長さ計測器として、計測した長さの情報をパターン化した目盛を製作し、この製作した目盛を電気的あるいは光学的に検出して長さを計測する構成が知られている。この長さ計測器では、長い距離を測定するために、計測範囲と略同一の長さのパターンを正確に製作する必要があり、そのために大きな加工機が必要で、製造性の向上やコストの低減が図れないなどの問題がある。そこで、目盛を用いない長さ計測器が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
この非特許文献1に記載の長さ計測器は、例えば図5に示すような磁歪遅延線を用いるものである。すなわち、図5(A)において、長さ計測器900は、超音波駆動用コイルN0と、第1の検出用コイルN1と、第2の検出用コイルN2と、を備えている。超音波駆動用コイルN0は、磁歪遅延線910に沿って移動(図5において左右方向)する可動体に設けられている。また、磁歪遅延線910の両端部には、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2がそれぞれ配設されている。そして、超音波駆動用コイルN0と、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2との相対的な位置を検出することにより、可動体の位置が計測される。ここで、超音波を伝播させる磁歪遅延線910としては、ニッケルなどの磁歪特性のある線材やパイプなどを用い、電気信号と超音波の変換とを単にコイルを巻く簡単な構成可能としている。
【0004】
そして、可動体の位置は、以下に示すように計測される。すなわち、変圧器CT1の一次コイルに電圧パルスViが印加されると、二次コイルに相当する磁歪遅延線910を含む閉ループに電流i2が流れる。この閉ループは変圧器CT2が一次巻線を形成するため、変圧器CT2の二次巻線に起電力が生じ、超音波駆動用コイルN0にパルス電流i0が供給される。そして、超音波駆動用コイルN0にパルス電流i0が流れると、超音波駆動用コイルN0の下部に磁歪効果により局部的な機械歪みである縦波超音波が発生し、磁歪遅延線910に沿って伝播する。この縦波超音波が第1の検出用コイルN1あるいは第2の検出用コイルN2の下部に達すると、磁歪効果により、永久磁石950でバイアス磁界が与えられている磁歪遅延線910に磁束変化が生じ、電圧パルスが発生する。このことにより、電圧パルスViの発生時点から、第1の検出用コイルN1あるいは第2の検出用コイルN2で電圧パルスが発生するまでの時間を測定することで、伝播時間が求められる。
【0005】
ここで、可動体の変位xを磁歪遅延線910の中央部からの超音波駆動用コイルN0の移動量とすると、変位xは以下に示す数1で与えられる。なお、以下に示す数1は、非特許文献1に記載された式を多少変形することに求められるが、その演算の詳細の説明は省略する。
【0006】
【数1】
x=L/2*((t1−t2)/(t1+t2))
L:第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2間の距離
t1:超音波駆動用コイルN0から第1の検出用コイルN1までの伝播時間
t2:超音波駆動用コイルN0から第2の検出用コイルN2までの伝播時間
【0007】
この数1に示す式から明らかなように、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2間の距離Lが分かれば、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2までの伝播時間t1,t2の比から変位xが求められる、すなわち可動体の位置が計測されることとなる。
【0008】
【非特許文献1】
植田 羅著「磁歪遅延線を使用した変位変換器」
計測自動制御学会論文集 第17巻第8号、昭和56年11月、P70-P76
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記非特許文献1では、温度変化が生じた場合、長さの基準となる第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2間の距離Lも変化してしまい、精度の高い長さの計測ができないおそれがある。そこで、温度変化に対する安定性を高めるために、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2を低膨張材料にて支持することも考えられる。しかしながら、第1の検出用コイルN1および第2の検出用コイルN2が磁歪遅延線910の両端部に配設されているため、可動体の動きに影響を与えないように大型化するなどの工夫が必要となり、可動体の動きに影響を与えずに温度変化に対する安定性を高める構成を施すことは困難である問題が一例として挙げられる。
【0010】
本発明は、このような点に鑑みて、簡単な構成で高精度な長さ計測が可能な長さ計測装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、長手状の磁歪遅延線と、この磁歪遅延線に超音波を発生させる超音波発生手段と、前記磁歪遅延線の長手方向の一端部にそれぞれ間隔が変動不可能に併設され前記磁歪遅延線を伝播する超音波をそれぞれ検出する一対の検出手段と、前記超音波発生手段にて前記磁歪遅延線に超音波を発生させた位置から前記検出手段までの距離を演算する演算手段と、を具備したことを特徴とした長さ計測装置である。
【0012】
この発明では、超音波発生手段にて磁歪遅延線に発生させこの磁歪遅延線を伝播する超音波を、磁歪遅延線の長手方向の一端部にそれぞれ間隔が変動不可能に併設した一対の検出手段にて検出し、演算手段により超音波を発生させた位置から検出手段までの距離を演算することにより長さを計測する。このことにより、間隔を変動不可能に設けた検出手段にて超音波発生手段にて磁歪遅延線に超音波を発生させる動作が影響されることはなく、また併設する一対の検出手段の間隔を例えば温度変化などが生じても変動不可能に配設する構成は簡略で、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易に得られる。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の長さ計測装置において、前記演算手段は、前記超音波発生手段による超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間と、一対の前記検出手段間の距離とに基づいて距離を演算することを特徴とする。
【0014】
この発明では、超音波発生手段による超音波の発生から一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間と、一対の検出手段間の距離とに基づいて、演算手段により磁歪遅延線に超音波を発生させた位置から検出手段までの距離を演算する。このことにより、容易に磁歪遅延線を利用した長さの計測ができる。
【0015】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の長さ計測装置において、前記演算手段は、前記超音波発生手段による超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間を時間積分により演算することを特徴とする。
【0016】
この発明では、超音波発生手段による超音波の発生から一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間を時間積分により、演算手段にて演算する。このことにより、伝播時間が容易に得られ、この得られた伝播時間を利用して温度変化に影響を受ける因子を利用することなく長さの計測の演算が容易にできる。
【0017】
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の長さ計測装置において、前記演算手段は、基準周波数を発生する発振器と、この発振器からの基準周波数に基づいて超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間を計測するカウンタと、を備えたことを特徴とする。
【0018】
この発明では、発振器から発生する基準周波数に基づいて、カウンタにより超音波の発生から一対の検出手段による超音波の検出までの時間の計測にて伝播時間を取得する。このことにより、伝播時間が容易に得られ、この得られた伝播時間を利用して温度変化に影響を受ける因子を利用することなく長さの計測の演算が容易にできる。
【0019】
請求項5に記載の発明は、長手状の磁歪遅延線と、この磁歪遅延線に超音波を発生させる超音波発生手段と、前記磁歪遅延線の長手方向の一端部にこの磁歪遅延線の一端から所定の位置に設けられ前記磁歪遅延線を伝播する超音波をそれぞれ検出する検出手段と、前記超音波発生手段にて前記磁歪遅延線に超音波を発生させる位置から前記検出手段までの距離を、超音波の発生から前記検出手段による超音波の検出までの伝播時間および超音波の発生から前記磁歪遅延線の一端で反射する超音波の検出までの伝播時間に基づいて演算する演算手段と、を具備したことを特徴とした長さ計測装置である。
【0020】
この発明では、超音波発生手段にて磁歪遅延線に発生させこの磁歪遅延線を伝播する超音波を、磁歪遅延線の長手方向の一端から所定の位置に設けた検出手段にて検出し、演算手段により、超音波の発生から検出までの伝播時間と超音波の発生から磁歪遅延線の一端で反射する超音波の検出までの伝播時間に基づいて、超音波を発生させる位置から検出手段までの距離を演算する。このことにより、磁歪遅延線の一端から所定の位置に設けた検出手段にて磁歪遅延線に超音波を発生させる動作が影響されることはなく、また例えば温度変化などが生じても温度変化により伝播時間が変動しない構成は例えば低膨張材料にて磁歪遅延線を構成するなどにより容易に得られ、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易に得られる。
【0021】
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の長さ計測装置において、前記磁歪遅延線は、磁歪特性を有した低膨張材料または低膨張材料および磁歪金属の複合材料にて形成されたことを特徴とする。
【0022】
この発明では、磁歪特性を有した低膨張材料、または、低膨張材料および磁歪金属の複合材料にて、磁歪遅延線を形成する。このことにより、温度変化による磁歪遅延線の長さ方向の寸法変化による誤差も抑制でき、より高精度な長さの計測が得られる。
【0023】
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の長さ計測装置において、前記磁歪遅延線は、温度調整手段を有したことを特徴とする。
【0024】
この発明では、磁歪遅延線に温度調整手段を設ける。このことにより、温度調整手段にて磁歪遅延線の温度を一定に保持させて、温度変化による磁歪遅延線の長さ方向の寸法変化による誤差を抑制することで、より高精度な長さの計測が得られる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長さ計測装置における実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0026】
〔第1の実施の形態〕
(長さ計測装置の構成)
図1は、本実施の形態における長さ計測装置の概略構成を示す模式図である。図1において、100は長さ計測装置で、この長さ計測装置100は、計測部200と、演算手段としての演算部300と、を備えている。そして、計測部200は、磁歪遅延線210と、パルス電流発生手段220と、超音波発生用磁性体230と、内部長さ基準手段240と、を備えている。また、演算部300は、積分部310と、コンバータ320と、算出部330と、表示手段340と、を備えている。なお、パルス電流発生手段220および超音波発生用磁性体230にて、本発明の超音波発生手段が構成される。
【0027】
計測部200の磁歪遅延線210は、図示しない可動体の移動経路に沿った長手状で、ニッケルなどの磁歪特性のある線材やパイプ、あるいは磁歪特性のある低膨張材料、または、低膨張材料とニッケルなどの磁歪金属との複合材料、例えばゼロデュア(商品名:ドイツショット社製)などの結晶化ガラスにニッケル薄板を貼り合わせたものや低膨張材料と磁歪金属とが混合された混合材料にて形成されたものなどにて形成されている。また、磁歪遅延線210には、外部の温度変化に影響を受けないように、図示しない温度調整手段が設けられている。この温度調整手段としては、例えば磁歪遅延線210内に略同軸上にヒートパイプを設けたり、冷媒が流通可能な冷却パイプを設けたりするなどにより、温度を一定に保持するいずれの構成が利用できる。なお、空調などにより温度変化を受けない状況では、温度調整手段を設けなくてもよい。
【0028】
パルス電流発生手段220は、磁歪遅延線210にパルス電流を供給可能に接続されている。このパルス電流発生手段220は、例えば後述する超音波発生用磁性体230の移動する範囲でパルス電流を供給可能に接続されている。
【0029】
超音波発生用磁性体230は、例えば強磁性材料にて軸方向の両端面に異なる極性を有する略円筒状に形成され、可動体に一体的に取り付けられる。そして、超音波発生用磁性体230は、内周側を磁歪遅延線210が嵌挿する状態に磁歪遅延線210に沿って移動可能に配設され、パルス電流発生手段220にて磁歪遅延線210に流れるパルス電流により、超音波を発生する。
【0030】
内部長さ基準手段240は、支持体241と、検出手段としての第1の検出部242と、検出手段としての第2の検出部243と、を備えている。支持体241は、低膨張部材にて形成され、第1の検出部242および第2の検出部243をそれぞれ一体的に取付支持している。低膨張部材としては、例えばニッケル36%、マンガン0.35%および微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金であるインバ(Invar)や上述したゼロデュア(商品名)などの結晶化ガラスなどが例示できる。この支持体241により、第1の検出部242および第2の検出部243間の距離が一定に保持される。なお、支持体241は、第1の検出部242および第2の検出部243を一体に支持する場合に限らず、第1の検出部242および第2の検出部243間の距離が一定に保持される状態に相対的に移動不可能に支持すれば、いずれの支持方法でもできる。
【0031】
第1の検出部242は、第1の巻線242Aと、第1のバイアス用磁性体242Bと、を備えている。第1の巻線242Aは、磁歪遅延線210の長手方向の一端部に巻回され、演算部300に接続されて電気信号を演算部300に出力する。第1のバイアス用磁性体242Bは、第1の巻線242Aに近接して配設され、磁歪遅延線210にバイアス磁界を生じさせる。そして、第1の検出部242は、第1のバイアス用磁性体242Bによりバイアス磁界が与えられて磁束変化が生じていることにより、超音波による磁歪効果にて第1の巻線242Aで電圧パルスを発生させ、この発生した電圧パルスの信号を演算部300に出力する。
【0032】
第2の検出部243は、第2の巻線243Aと、第2のバイアス用磁性体243Bと、を備えている。第2の巻線243Aは、磁歪遅延線210の長手方向の一端部に第1の巻線242Aに隣接して巻回され、演算部300に接続されて電気信号を演算部300に出力する。第2のバイアス用磁性体243Bは、第2の巻線243Aに近接して配設され、磁歪遅延線210にバイアス磁界を生じさせる。そして、第2の検出部243は、第2のバイアス用磁性体243Bによりバイアス磁界が与えられて磁束変化が生じていることにより、超音波による磁歪効果にて第2の巻線243Aで電圧パルスを発生させ、この発生した電圧パルスの信号を演算部300に出力する。
【0033】
一方、演算部300の積分部310は、第1の積分器311と、第2の積分器312と、を備えている。第1の積分器311は、第1の検出部242の第1の巻線242Aに接続され、第1の巻線242Aからの電圧パルスを取得し、この電圧パルスの信号を時間積分で演算処理をする。この演算処理により、図1に示すように、パルス電流発生手段220で磁歪遅延線210にパルス電流を供給してから、超音波発生用磁性体230で発生する超音波が第1の巻線242Aに伝播されて電圧パルスを出力するまでの伝播時間taが求められる。また、第2の積分器312は、第2の検出部243の第2の巻線243Aに接続され、第2の巻線243Aからの電圧パルスを取得し、この電圧パルスの信号を時間積分で演算処理する。この演算処理により、図1に示すように、パルス電流発生手段220で磁歪遅延線210にパルス電流を供給してから、超音波発生用磁性体230で発生する超音波が第2の巻線243Aに伝播されて電圧パルスを出力するまでの伝播時間tbが求められる。そして、これら第1の積分器311および第2の積分器312は、コンバータ320に接続され、演算結果の信号をコンバータに出力する。
【0034】
コンバータ320は、第1のA/D(アナログ/デジタル)コンバータ321と、第2のA/Dコンバータ322と、を備えている。そして、第1のA/Dコンバータ321は、第1の積分器311に接続され、第1の積分器311から出力される信号をデジタル信号に変換する。同様に、第2のA/Dコンバータ322は、第2の積分器312に接続され、第2の積分器312から出力される信号をデジタル信号に変換する。そして、これら第1のA/Dコンバータ321および第2のA/Dコンバータ322は、それぞれ算出部330に接続されている。
【0035】
算出部330は、例えばCPU(Central Processing Unit)で、第1のA/Dコンバータ321および第2のA/Dコンバータ322から出力されるデジタル信号に基づいて、超音波発生用磁性体230から第1の検出部242の第1の巻線242Aまでの距離xを演算する。すなわち、以下の数2に示す式に基づいて演算する。そして、この算出部330にて演算された距離xの演算結果は、表示手段340に適宜出力されて画面表示される。
【0036】
【数2】
x=(ta/(tb−ta))*l
x:超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離
ta:超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの伝播時間
tb:超音波発生用磁性体230から第2の巻線243Aまでの伝播時間
l:第1の巻線242Aおよび第2の巻線243A間の距離
【0037】
ここで、算出部330で演算する距離xの式について説明する。超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離xは、速度と時間との関係から、以下の数3に示す式で表される。
【0038】
【数3】
x=Vta
x:超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離
V:磁歪遅延線210中の音速
【0039】
同様に、超音波発生用磁性体230から第2の検出部243の第2の巻線243Aまでの距離(x+l)は、以下の数4に示すように表される。
【0040】
【数4】
(x+l)=Vtb
(x+l):超音波発生用磁性体230から第2の巻線243Aまでの距離
tb:超音波発生用磁性体230から第2の巻線243Aまでの伝播時間
【0041】
これら数3および数4に示す式により、以下の数5に示すように、磁歪遅延線210中の音速の項を削除して音速に無関係な式が得られる。
【0042】
【数5】
x/ta=(x+l)/tb
【0043】
したがって、この数5に基づいて、温度により変化する音速に無関係な超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離xが、上述した数2に示すように得られる。
【0044】
(長さ計測装置の動作)
次に、上記実施の形態の長さ計測装置の動作について図2を参照して説明する。図2は、超音波発生用磁性体の位置と第1の巻線との距離xを算出するための動作を示すタイミングチャートである。
【0045】
長さを計測する位置に対応して磁歪遅延線210を配置するとともに内部長さ基準手段240を基準として可動体を移動させる。この状態で、図2(A)に示すように、パルス電流発生手段220にて磁歪遅延線210にパルス電流を供給する。このパルス電流の供給により、可動体に一体的に設けた超音波発生用磁性体230から超音波が発生する。この発生した超音波は、磁歪遅延線210を伝播して内部長さ基準手段240に到達する。そして、まず第1の検出部242の第1の巻線242Aが、第1のバイアス用磁性体242Bにてバイアス磁界が与えられて磁束変化が生じている磁歪遅延線210に伝播された超音波により、図2(B)に示すように、電圧パルスを発生する。ついで、第2の検出部243の第2の巻線243Aが、同様に図2(C)に示すように、電圧パルスを発生する。
【0046】
そして、演算部300の第1の積分器311および第2の積分器312は、図2(D),(E)に示すように、パルス電流発生手段220にてパルス電流を供給した時点から、第1の巻線242Aおよび第2の巻線243Aで発生した所定の閾値以上の電圧パルスの入力までの時間積分を演算する。この閾値は、例えば磁歪遅延線210の一端まで到達して反射する超音波により再び第1の巻線242Aおよび第2の巻線243Aで発生する電圧パルスは第1の積分器311および第2の積分器312で時間積分の演算に利用しない値に設定されている。そして、演算部300の第1のA/Dコンバータ321および第2のA/Dコンバータ322にて、時間積分により得られた演算値をデジタル値に変換する。この後、得られたデジタル値に基づいて、算出部330にて上述した数2を利用して距離xを演算し、表示手段340にて演算結果を画面表示させる。
【0047】
(長さ計測装置の作用効果)
上述したように、上記実施の形態では、パルス電流発生手段220にて磁歪遅延線210にパルス電流を供給して磁歪遅延線210に対して所定の位置に位置する超音波発生用磁性体230にて超音波を発生させ、磁歪遅延線210を伝播する超音波を、磁歪遅延線210の長手方向の一端部にそれぞれ間隔が変動不可能に支持体241にて支持して併設した一対の第1の検出部242および第2の検出部243にて検出し、演算部300により超音波を発生させた位置から第1の検出部242までの距離xを演算することにより長さを計測する。
【0048】
このため、間隔を変動不可能に設けた第1の検出部242および第2の検出部243にて、超音波を発生させる超音波発生用磁性体230の磁歪遅延線210に対する相対的な移動に影響を与えることなく超音波を容易に発生させることができ、また併設する一対の第1の検出部242および第2の検出部243の間隔を例えば温度変化などが生じても変動不可能に配設する低熱膨張率の支持体241にて支持する簡単な構成ででき、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易にできる。
【0049】
そして、パルス電流発生手段220にて供給するパルス電流により超音波発生用磁性体230で超音波を発生させてから、一対の第1の検出部242および第2の検出部243にて超音波をそれぞれ検出するまでの伝播時間ta,tbと、一対の第1の検出部242および第2の検出部243間の計測が容易な距離lとに基づいて、演算部300により磁歪遅延線210に超音波を発生させた位置から第1の検出部242までの距離xを演算する。このため、容易に磁歪遅延線210を利用した長さの計測ができる。
【0050】
また、パルス電流発生手段220にて供給するパルス電流により超音波発生用磁性体230で超音波を発生させてから、一対の第1の検出部242および第2の検出部243にて超音波をそれぞれ検出するまでの伝播時間ta,tbを、演算部300の第1の積分器311および第2の積分器312にて時間積分により演算する。このため、伝播時間ta,tbを利用して温度変化に影響を受ける因子である磁歪遅延線210中の超音波が伝播する音速Vを利用することなく長さの計測の演算が容易にできる。
【0051】
さらに、磁歪特性を有した低膨張材料や、低膨張材料と磁歪金属との複合材料にて磁歪遅延線210を形成することにより、温度変化による磁歪遅延線の長さ方向の寸法変化による計測する長さの誤差を容易に抑制でき、より高精度な長さの計測が容易にできる。
【0052】
また、磁歪遅延線210に図示しないヒートパイプなどの温度調整手段を設けることにより、温度変化による磁歪遅延線210の長さ方向の寸法変化による計測する長さの誤差を容易に抑制でき、より高精度な長さの計測が容易にできる。
【0053】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の長さ計測装置における他の実施の形態を図面に基づいて説明する。この第2の実施の形態における長さ計測装置は、上記第1の実施の形態における長さ計測装置の伝播時間を計測する構成として異なる構成としたものである。図3は、第2の実施の形態における長さ計測装置の概略構成を示す模式図である。なお、第1の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0054】
図3において、400は長さ計測装置で、この長さ計測装置400は、第1の実施の形態と同様の計測部200と、演算手段としての演算部500と、を備えている。
【0055】
そして、演算部500は、発振器510と、カウンタ520と、算出部330と、表示手段340と、を備えている。また、カウンタ520は、第1の検出部242の第1の巻線242Aに接続される第1のカウンタ521と、第2の検出部243の第2の巻線243Aに接続される第2のカウンタ522と、を備えている。
【0056】
発振器510は、基準周波数を発生する。そして、第1のカウンタ521は、パルス電流発生手段220にて磁歪遅延線210にパルス電流を供給して超音波発生用磁性体230にて超音波を発生させてから、第1の巻線242Aで発生する電圧パルスを読み取るまでの伝播時間taを、発振器510から発生する基準周波数に基づいて計測する。同様に、第2のカウンタ522は、パルス電流を供給して超音波を発生させてから、第2の巻線243Aで発生する電圧パルスを読み取る間での伝播時間tbを、発振器510から発生する基準周波数に基づいて計測する。そして、演算部500は、第1のカウンタ521および第2のカウンタ522で取得した伝播時間ta,tbと、あらかじめ計測により取得して設定された第1の巻線242Aおよび第2の巻線243A間の距離lとに基づいて、上述した数2により、超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離xを演算し、表示手段340で画面表示させる。
【0057】
この図3に示す第2の実施の形態では、第1のカウンタ521および第2のカウンタ522により、発振器510による基準周波数に基づいて、パルス電流発生手段220で磁歪遅延線210に供給するパルス電流にて超音波発生用磁性体230で超音波を発生してから、磁歪遅延線210を伝播する超音波にて第1の検出部242および第2の検出部243で電圧パルスを発生するまでの時間を計測して伝播時間ta,tbを取得する。そして、この取得した伝播時間ta,tbで超音波発生用磁性体230から第1の巻線242Aまでの距離xを算出部330で演算させ、長さを計測する。このため、第1の実施の形態と同様に、間隔を変動不可能に設けた第1の検出部242および第2の検出部243にて、超音波を発生させる超音波発生用磁性体230の磁歪遅延線210に対する相対的な移動に影響を与えることなく超音波を容易に発生させることができ、また併設する一対の第1の検出部242および第2の検出部243の間隔を例えば温度変化などが生じても変動不可能に配設する低熱膨張率の支持体241にて支持する簡単な構成ででき、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易にできる。
【0058】
さらに、この第2の実施の形態では、第1の実施の形態の作用効果に加え、発振器510から発生する基準周波数に基づいて、第1のカウンタ521および第2のカウンタ522により、超音波の発生から一対の第1の検出部242および第2の検出部243で超音波による電圧パルスの発生までの時間を計測して伝播時間ta,tbを取得する。このため、伝播時間ta,tbを容易に取得でき、この得られた伝播時間ta,tbを利用して温度変化に影響を受ける音速Vなどの因子である磁歪遅延線210中の超音波が伝播する音速Vを利用することなく長さの計測の演算が容易にできる。
【0059】
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の長さ計測装置におけるさらに他の実施の形態を図面に基づいて説明する。この第3の実施の形態における長さ計測装置は、上記第1の実施の形態および第2の実施の形態の内部長さ基準手段として、1つの検出部により伝播時間を取得するものである。図4は、第3の実施の形態における長さ計測装置の概略構成を示す模式図である。なお、第1の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0060】
図4において、600は長さ計測装置で、この長さ計測装置600は、計測部700と、演算手段としての演算部800と、を備えている。そして、計測部700は、磁歪遅延線210と、パルス電流発生手段220と、超音波発生用磁性体230と、内部長さ基準手段710と、を備えている。また、演算部800は、分離回路810と、積分部310と、コンバータ320と、算出部330と、表示手段340と、を備えている。
【0061】
そして、計測部700の内部長さ基準手段710は、検出手段としての検出部711を備えている。この検出部711は、巻線711Aと、バイアス用磁性体711Bと、を備えている。巻線711Aは、磁歪遅延線210の長手方向の一端部に磁歪遅延線210の一端から所定の距離lの位置で巻回され、演算部800に接続されて電気信号を演算部800に出力する。バイアス用磁性体711Bは、巻線711Aに近接して配設され、磁歪遅延線210にバイアス磁界を生じさせる。そして、検出部711は、バイアス用磁性体711Bによりバイアス磁界が与えられて磁束変化が生じていることにより、超音波による磁歪効果にて巻線711Aで電圧パルスを発生させ、この発生した電圧パルスの信号を演算部800に出力する。この発生する電圧パルスは、磁歪遅延線210を伝播する初めの超音波により発生するとともに、一旦磁歪遅延線210の一端部まで到達した超音波が反射する反射波により発生する。
【0062】
また、演算部800の分離回路は、検出部711で超音波により発生する電圧パルスとして、初めに伝播する超音波による第1の電圧パルスと、超音波の反射した反射波による第2の電圧パルスと、を分離する。この分離した第1の電圧パルスおよび第2の電圧パルスを積分部310に出力する。
【0063】
そして、演算部800の第1の積分器311は、パルス電流発生手段220にてパルス電流を供給してから第1の電圧パルスを読み取るまでの伝播時間taを時間積分にて演算処理する。また、演算部800の第2の積分器312は、パルス電流の供給から第2の電圧パルスを読み取るまでの伝播時間tbを時間積分にて演算処理する。そして、算出部330により、伝播時間ta,tbと、磁歪遅延線210の一端から巻線711Aまでの距離lとに基づいて、上述した数2により超音波発生用磁性体230から検出部711までの距離xを演算する。なお、伝播時間tbは、距離lを超音波が往復する時間であることから、伝播時間tbを半分の時間あるいは距離lを2倍とした値を用いるなどにより、数2を用いて距離xを演算する。
【0064】
この図4に示す第3の実施の形態では、磁歪遅延線210の一端から所定の位置、例えば距離lの位置に設けた検出部711にて、パルス電流発生手段220で磁歪遅延線210に供給するパルス電流にて超音波発生用磁性体230で発生する超音波にて第1の電圧パルスを発生させるとともに、超音波発生用磁性体230で発生した超音波が磁歪遅延線の一端で反射した反射波にて第2の電圧パルスを発生させる。そして、パルス電流を供給してから第1の電圧パルスを発生するまでの伝播時間taと、パルス電流を供給してから第2の電圧パルスを発生するまでの伝播時間tbとを、第1の実施の形態と同様に、積分部310で時間積分にて演算し、算出部330にて数2を利用して超音波発生用磁性体230から検出部710までの距離xを演算して長さを計測する。このため、第1の実施の形態と同様に、間隔を変動不可能に設けた第1の検出部242および第2の検出部243にて、超音波を発生させる超音波発生用磁性体230の磁歪遅延線210に対する相対的な移動に影響を与えることなく超音波を容易に発生させることができ、また併設する一対の第1の検出部242および第2の検出部243の間隔を例えば温度変化などが生じても変動不可能に配設する低熱膨張率の支持体241にて支持する簡単な構成ででき、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易にできる。
【0065】
さらに、この第3の実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加え、内部長さ基準手段710が1つの検出部711にて構成されるので、計測部700の構成を簡略化できる。
【0066】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明の長さ計測装置は、上述した各実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0067】
すなわち、上述したように、磁歪遅延線210に温度調整手段を設けたり、温度変化が生じない環境では温度調整手段を設けない構成とするなどしてよい。さらには、磁歪遅延線210として、温度変化により長さ寸法が変動しない材料にて形成することが好ましいが、温度変化を生じない環境では、低膨張材料を用いることなく磁歪特性を有する材料にて形成するのみでもよい。
【0068】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構成に変更するなどしてもよい。
【0069】
【発明の効果】
本発明によれば、磁歪遅延線に発生させて伝播する超音波を、磁歪遅延線の一端部にそれぞれ間隔が変動不可能に併設した一対の検出手段にて検出し、演算手段により超音波を発生させた位置から検出手段までの距離を演算して長さ計測するため、間隔を変動不可能に設けた検出手段にて磁歪遅延線に超音波を発生させる動作が影響されることはなく、併設する一対の検出手段の間隔を例えば温度変化などが生じても変動不可能に配設する構成を簡略化でき、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易にできる。
【0070】
また、本発明によれば、磁歪遅延線に発生させて伝播する超音波を、磁歪遅延線の長手方向の一端から所定の位置に設けた検出手段にて検出し、超音波の発生から検出までの伝播時間と超音波の発生から磁歪遅延線の一端で反射する超音波の検出までの伝播時間に基づいて超音波を発生させる位置から検出手段までの距離を演算するため、磁歪遅延線の一端から所定の位置に設けた検出手段にて磁歪遅延線に超音波を発生させる動作が影響されることはなく、例えば低膨張材料にて磁歪遅延線を構成するなどにより温度変化などが生じても温度変化により伝播時間が変動しない構成が容易に得られ、高精度な長さの計測が簡単な構成で容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の長さ計測装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図2】前記一実施の形態における超音波発生用磁性体の位置と第1の巻線との距離xを算出するための動作を示すタイミングチャートである。
(A):パルス電流発生手段で供給するパルス電流の波形図
(B):第1の巻線で発生する電圧パルスの波形図
(C):第2の巻線で発生する電圧パルスの波形図
(D):第1の積分器による時間積分のグラフ
(E):第2の積分器による時間積分のグラフ
【図3】本発明の長さ計測装置の他の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の長さ計測装置のさらに他の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図5】従来例の長さ計測装置を示す図である。
(A):長さ計測装置の概略構成を示すブロック図
(B):変圧器CT1の1次コイルに印加される電圧パルスViの波形図
(C):第1の検出用コイルN1で発生する電圧パルスの波形図
(D):第1の検出用コイルN2で発生する電圧パルスの波形図
【符号の説明】
100,400,600 長さ計測装置
210 磁歪遅延線
220 超音波発生手段を構成するパルス電流発生手段
230 超音波発生手段を構成する超音波発生用磁性体
242 検出手段としての第1の検出部
243 検出手段としての第2の検出部
300,500,800 演算手段としての演算部
510 発振器
520 カウンタ
711 検出手段としての検出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a length measuring device using a magnetostrictive delay line.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, for example, as a length measuring device for measuring the length of an object to be measured, a scale is manufactured by patterning information on the measured length, and the manufactured scale is detected electrically or optically to measure the length. A configuration for measuring is known. In order to measure a long distance, it is necessary to accurately produce a pattern with the same length as the measurement range, which requires a large processing machine. There is a problem that reduction cannot be achieved. Therefore, a length measuring device that does not use a scale is being studied (for example, see Non-Patent Document 1).
[0003]
The length measuring device described in Non-Patent
[0004]
Then, the position of the movable body is measured as described below. That is, the voltage pulse V is applied to the primary coil of the transformer CT1.iIs applied, the current i flows through a closed loop including the
[0005]
Here, the displacement x of the movable body is determined by using the ultrasonic driving coil N from the center of the magnetostrictive delay line 910.0The displacement x is given by the following equation (1). Note that the following
[0006]
(Equation 1)
x = L / 2 * ((t1-TTwo) / (T1+ TTwo))
L: first detection coil N1And the second detection coil NTwoDistance between
t1: Ultrasonic drive coil N0To the first detection coil N1Propagation time to
tTwo: Ultrasonic drive coil N0To the second detection coil NTwoPropagation time to
[0007]
As is apparent from the equation shown in
[0008]
[Non-patent document 1]
Rora Ueda, "Displacement transducer using magnetostrictive delay line"
Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 17, No. 8, November 1981, P70-P76
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Non-Patent
[0010]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a length measuring device capable of measuring a length with high accuracy with a simple configuration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a longitudinal magnetostrictive delay line, an ultrasonic wave generating means for generating an ultrasonic wave in the magnetostrictive delay line, and an interval in which one end of the magnetostrictive delay line in the longitudinal direction cannot be varied. And a pair of detecting means for detecting ultrasonic waves propagating through the magnetostrictive delay line, respectively, and calculating a distance from a position where the ultrasonic wave is generated on the magnetostrictive delay line by the ultrasonic generating means to the detecting means. And a calculating means for performing the measurement.
[0012]
According to the present invention, a pair of detecting means are provided, in which an ultrasonic wave is generated in a magnetostrictive delay line by an ultrasonic wave generating means and propagated through the magnetostrictive delay line, and an ultrasonic wave is provided at one end in the longitudinal direction of the magnetostrictive delay line. The length is measured by calculating the distance from the position where the ultrasonic waves are generated by the calculating means to the detecting means. By this, the operation of generating ultrasonic waves in the magnetostrictive delay line by the ultrasonic wave generating means by the ultrasonic wave generating means by the detecting means provided with the distance invariable is not affected, and the distance between the pair of detecting means provided together is reduced. For example, the configuration in which the temperature is not changed even if a temperature change occurs is simple, and a highly accurate length measurement can be easily obtained with a simple configuration.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the length measuring device according to the first aspect, the arithmetic unit propagates from generation of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave generation unit to detection of the ultrasonic wave by the pair of detection units. A distance is calculated based on a time and a distance between the pair of the detection units.
[0014]
In the present invention, the ultrasonic wave is applied to the magnetostrictive delay line by the arithmetic means based on the propagation time from the generation of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave generating means to the detection of the ultrasonic wave by the pair of detecting means, and the distance between the pair of detecting means. Calculate the distance from the position where is generated to the detecting means. This makes it possible to easily measure the length using the magnetostrictive delay line.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the length measuring device according to the second aspect, the arithmetic unit propagates from generation of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave generation unit to detection of the ultrasonic wave by the pair of detection units. The time is calculated by time integration.
[0016]
In the present invention, the propagation time from the generation of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave generation means to the detection of the ultrasonic wave by the pair of detection means is calculated by the time integration by the calculation means. As a result, the propagation time can be easily obtained, and the calculation of the length measurement can be easily performed using the obtained propagation time without using a factor affected by a temperature change.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the length measuring apparatus according to the second aspect, the calculating means includes an oscillator for generating a reference frequency, and the pair of the oscillators generating an ultrasonic wave based on the reference frequency from the oscillator. And a counter for measuring a propagation time until the detection of the ultrasonic wave by the detecting means.
[0018]
According to the present invention, the propagation time is acquired by measuring the time from the generation of the ultrasonic wave to the detection of the ultrasonic wave by the pair of detection means by the counter based on the reference frequency generated from the oscillator. As a result, the propagation time can be easily obtained, and the calculation of the length measurement can be easily performed using the obtained propagation time without using a factor affected by a temperature change.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a magnetostrictive delay line having a longitudinal shape, an ultrasonic wave generating means for generating ultrasonic waves in the magnetostrictive delay line, and one end of the magnetostrictive delay line at one longitudinal end of the magnetostrictive delay line. A detecting unit provided at a predetermined position to detect ultrasonic waves propagating through the magnetostrictive delay line, and a distance from the position at which ultrasonic waves are generated to the magnetostrictive delay line by the ultrasonic generating unit to the detecting unit. A calculating means for calculating based on a propagation time from generation of ultrasonic waves to detection of ultrasonic waves by the detection means and a propagation time from generation of ultrasonic waves to detection of ultrasonic waves reflected at one end of the magnetostriction delay line, A length measuring device characterized by comprising:
[0020]
According to the present invention, the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave generating means is detected by the detecting means provided at a predetermined position from one end in the longitudinal direction of the magnetostrictive delay line, and the ultrasonic wave propagating through the magnetostrictive delay line is detected and calculated. By the means, based on the propagation time from the generation of the ultrasonic wave to the detection and the propagation time from the generation of the ultrasonic wave to the detection of the ultrasonic wave reflected at one end of the magnetostriction delay line, from the position where the ultrasonic wave is generated to the detection means Calculate the distance. As a result, the operation of generating an ultrasonic wave on the magnetostrictive delay line by the detecting means provided at a predetermined position from one end of the magnetostrictive delay line is not affected. A configuration in which the propagation time does not fluctuate can be easily obtained, for example, by forming a magnetostrictive delay line using a low expansion material, and a highly accurate length measurement can be easily obtained with a simple configuration.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the length measuring device according to any one of the first to fifth aspects, the magnetostrictive delay line is made of a low expansion material having a magnetostrictive characteristic or a low expansion material and a magnetostrictive metal. It is characterized by being formed of a composite material.
[0022]
According to the present invention, the magnetostrictive delay line is formed of a low expansion material having a magnetostrictive property or a composite material of a low expansion material and a magnetostrictive metal. As a result, an error due to a dimensional change in the length direction of the magnetostrictive delay line due to a temperature change can be suppressed, and a more accurate length measurement can be obtained.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, in the length measuring device according to any one of the first to sixth aspects, the magnetostrictive delay line has a temperature adjusting unit.
[0024]
In the present invention, the temperature adjustment means is provided in the magnetostrictive delay line. As a result, the temperature of the magnetostrictive delay line is kept constant by the temperature adjusting means, and an error due to a dimensional change in the length direction of the magnetostrictive delay line due to a temperature change is suppressed. Is obtained.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the length measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
[First Embodiment]
(Configuration of length measuring device)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a length measuring device according to the present embodiment. In FIG. 1,
[0027]
The
[0028]
The pulse current generating means 220 is connected to the
[0029]
The ultrasonic generating
[0030]
The internal
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
On the other hand, the
[0034]
The
[0035]
The calculating
[0036]
(Equation 2)
x = (ta/ (Tb-Ta)) * L
x: distance from the ultrasonic generating
ta: Propagation time from the ultrasonic generating
tb: Propagation time from the ultrasonic generating
l: distance between the first winding 242A and the second winding 243A
[0037]
Here, the formula of the distance x calculated by the
[0038]
(Equation 3)
x = Vta
x: distance from the ultrasonic generating
V: sound velocity in the
[0039]
Similarly, the distance (x + 1) from the ultrasonic generating
[0040]
(Equation 4)
(X + 1) = Vtb
(X + 1): distance from the ultrasonic generating
tb: Propagation time from the ultrasonic generating
[0041]
From the expressions shown in Expressions 3 and 4, as shown in Expression 5 below, an expression irrelevant to the sound speed can be obtained by deleting the term of the sound speed in the
[0042]
(Equation 5)
x / ta= (X + 1) / tb
[0043]
Therefore, based on the equation (5), the distance x from the ultrasonic generating
[0044]
(Operation of length measuring device)
Next, the operation of the length measuring device of the above embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart showing an operation for calculating the distance x between the position of the ultrasonic wave generating magnetic body and the first winding.
[0045]
The
[0046]
Then, as shown in FIGS. 2D and 2E, the
[0047]
(Operation and effect of the length measuring device)
As described above, in the above-described embodiment, the pulse
[0048]
For this reason, the
[0049]
Then, an ultrasonic wave is generated by the ultrasonic generating
[0050]
Further, after the ultrasonic waves are generated by the ultrasonic generating
[0051]
Further, by forming the
[0052]
Further, by providing a temperature adjusting means such as a heat pipe (not shown) on the
[0053]
[Second embodiment]
Next, another embodiment of the length measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings. The length measuring device according to the second embodiment differs from the length measuring device according to the first embodiment in that the length measuring device measures the propagation time. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the length measuring device according to the second embodiment. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0054]
In FIG. 3,
[0055]
The
[0056]
Oscillator 510 generates a reference frequency. Then, the
[0057]
In the second embodiment shown in FIG. 3, the pulse current supplied to the
[0058]
Further, in the second embodiment, in addition to the operation and effect of the first embodiment, the
[0059]
[Third Embodiment]
Next, still another embodiment of the length measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings. The length measuring device according to the third embodiment obtains the propagation time by one detecting unit as the internal length reference means in the first and second embodiments. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a length measuring device according to the third embodiment. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0060]
In FIG. 4,
[0061]
The internal length reference means 710 of the measuring
[0062]
In addition, the separation circuit of the
[0063]
Then, the
[0064]
In the third embodiment shown in FIG. 4, a pulse current generating means 220 supplies the
[0065]
Further, in the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the configuration of the measuring
[0066]
[Other embodiments]
It should be noted that the length measuring device of the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0067]
That is, as described above, the
[0068]
In addition, the specific structure and procedure for implementing the present invention may be changed to another configuration as long as the object of the present invention can be achieved.
[0069]
【The invention's effect】
According to the present invention, an ultrasonic wave generated and propagated in the magnetostrictive delay line is detected by a pair of detecting means provided at one end of the magnetostrictive delay line so that the interval is not variable, and the ultrasonic wave is calculated by the calculating means. Since the distance from the generated position to the detecting means is calculated and the length is measured, the operation of generating ultrasonic waves in the magnetostrictive delay line by the detecting means provided with the interval invariable is not affected, The configuration in which the distance between the pair of detecting means provided is not changed even when a temperature change or the like occurs can be simplified, and highly accurate length measurement can be easily performed with a simple configuration.
[0070]
Further, according to the present invention, the ultrasonic wave generated and propagated in the magnetostrictive delay line is detected by the detecting means provided at a predetermined position from one end in the longitudinal direction of the magnetostrictive delay line, and from the generation of the ultrasonic wave to the detection. To calculate the distance from the position where the ultrasonic wave is generated to the detecting means based on the propagation time of the ultrasonic wave and the propagation time from the generation of the ultrasonic wave to the detection of the ultrasonic wave reflected at one end of the magnetostrictive delay line, one end of the magnetostrictive delay line is calculated. The operation of generating ultrasonic waves in the magnetostrictive delay line by the detection means provided at a predetermined position is not affected, and even if a temperature change or the like occurs due to forming the magnetostrictive delay line with a low expansion material, for example. A configuration in which the propagation time does not fluctuate due to a temperature change can be easily obtained, and highly accurate length measurement can be easily performed with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a length measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart illustrating an operation for calculating a distance x between a position of a magnetic body for generating ultrasonic waves and a first winding according to the embodiment.
(A): Waveform diagram of pulse current supplied by pulse current generating means
(B): Waveform diagram of the voltage pulse generated in the first winding
(C): Waveform diagram of voltage pulse generated in second winding
(D): graph of time integration by first integrator
(E): graph of time integration by the second integrator
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the length measuring device of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of still another embodiment of the length measuring device of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional length measuring device.
(A): block diagram showing a schematic configuration of a length measuring device
(B): Voltage pulse V applied to the primary coil of transformer CT1iWaveform diagram of
(C): First detection coil N1Diagram of voltage pulse generated in
(D): First detection coil NTwoDiagram of voltage pulse generated in
[Explanation of symbols]
100,400,600 Length measuring device
210 Magnetostrictive delay line
220 Pulse current generating means constituting ultrasonic generating means
230 Ultrasonic wave generating magnetic material constituting ultrasonic wave generating means
242 First detection unit as detection means
243 Second detection unit as detection means
300, 500, 800 Arithmetic unit as arithmetic means
510 oscillator
520 counter
711 Detecting unit as detecting means
Claims (7)
この磁歪遅延線に超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記磁歪遅延線の長手方向の一端部にそれぞれ間隔が変動不可能に併設され前記磁歪遅延線を伝播する超音波をそれぞれ検出する一対の検出手段と、
前記超音波発生手段にて前記磁歪遅延線に超音波を発生させた位置から前記検出手段までの距離を演算する演算手段と、
を具備したことを特徴とした長さ計測装置。A longitudinal magnetostrictive delay line,
Ultrasonic wave generating means for generating ultrasonic waves on the magnetostrictive delay line,
A pair of detecting means for detecting ultrasonic waves propagating through the magnetostrictive delay line, each of which is provided with an interval at one end in the longitudinal direction of the magnetostrictive delay line so as not to fluctuate,
A calculating means for calculating a distance from the position where the ultrasonic wave is generated to the magnetostrictive delay line by the ultrasonic wave generating means to the detecting means,
A length measuring device characterized by comprising:
前記演算手段は、前記超音波発生手段による超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間と、一対の前記検出手段間の距離とに基づいて距離を演算する
ことを特徴とした長さ計測装置。The length measuring device according to claim 1,
The calculating means calculates a distance based on a propagation time from generation of an ultrasonic wave by the ultrasonic wave generating means to detection of an ultrasonic wave by the pair of detecting means, and a distance between the pair of the detecting means. Characteristic length measuring device.
前記演算手段は、前記超音波発生手段による超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間を時間積分により演算する
ことを特徴とした長さ計測装置。The length measuring device according to claim 2,
The length measuring device is characterized in that the calculating means calculates a propagation time from generation of the ultrasonic wave by the ultrasonic wave generating means to detection of the ultrasonic wave by the pair of detecting means by time integration.
前記演算手段は、基準周波数を発生する発振器と、この発振器からの基準周波数に基づいて超音波の発生から前記一対の検出手段による超音波の検出までの伝播時間を計測するカウンタと、を備えた
ことを特徴とした長さ計測装置。The length measuring device according to claim 2,
The arithmetic unit includes an oscillator that generates a reference frequency, and a counter that measures a propagation time from generation of the ultrasonic wave to detection of the ultrasonic wave by the pair of detection units based on the reference frequency from the oscillator. A length measuring device characterized in that:
この磁歪遅延線に超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記磁歪遅延線の長手方向の一端部にこの磁歪遅延線の一端から所定の位置に設けられ前記磁歪遅延線を伝播する超音波をそれぞれ検出する検出手段と、
前記超音波発生手段にて前記磁歪遅延線に超音波を発生させる位置から前記検出手段までの距離を、超音波の発生から前記検出手段による超音波の検出までの伝播時間および超音波の発生から前記磁歪遅延線の一端で反射する超音波の検出までの伝播時間に基づいて演算する演算手段と、
を具備したことを特徴とした長さ計測装置。A longitudinal magnetostrictive delay line,
Ultrasonic wave generating means for generating ultrasonic waves on the magnetostrictive delay line,
Detecting means provided at a predetermined position from one end of the magnetostrictive delay line at one end in the longitudinal direction of the magnetostrictive delay line and detecting ultrasonic waves propagating through the magnetostrictive delay line,
The distance from the position where the ultrasonic wave is generated to the magnetostrictive delay line by the ultrasonic wave generating means to the detecting means, from the propagation time from the generation of the ultrasonic wave to the detection of the ultrasonic wave by the detecting means and the generation of the ultrasonic wave A calculating means for calculating based on the propagation time until the detection of the ultrasonic wave reflected at one end of the magnetostrictive delay line,
A length measuring device characterized by comprising:
前記磁歪遅延線は、磁歪特性を有した低膨張材料または低膨張材料および磁歪金属の複合材料にて形成された
ことを特徴とした長さ計測装置。The length measuring device according to any one of claims 1 to 5,
The length measuring device, wherein the magnetostrictive delay line is formed of a low expansion material having a magnetostrictive characteristic or a composite material of a low expansion material and a magnetostrictive metal.
前記磁歪遅延線は、温度調整手段を有した
ことを特徴とした長さ計測装置。The length measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The length measuring device, wherein the magnetostrictive delay line has a temperature adjusting unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002374179A JP2004205321A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Length measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002374179A JP2004205321A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Length measuring device |
Publications (1)
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JP2004205321A true JP2004205321A (en) | 2004-07-22 |
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ID=32812268
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002374179A Withdrawn JP2004205321A (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Length measuring device |
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-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002374179A patent/JP2004205321A/en not_active Withdrawn
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