JP2013007745A - データム調整を伴う誘導センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 データム調整を伴う誘導センサを提供する。
【解決手段】 誘導位置センサは、移動可能なコア部材と、第１のセンサ巻線と、第２のセンサ巻線とを含む。第１および第２のセンサ巻線間の誘導結合はコア部材の位置を示すセンサ出力を提供する。センサは、コア部材のデータム位置を設定するための調整器を含む。調整器は、第１および第２の調整器巻線と調整部材とを含み、該調整部材は、移動可能であり、コア部材がデータム位置にあるときにセンサ出力をオフセットする調整器出力を提供するように、第１および第２の調整器巻線間の誘導結合を変化させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は誘導センサに関する。より具体的には、本発明は、電磁誘導によって位置または動きを検出するセンサに関する。

誘導センサは、たとえば、燃料流測定、サーボバルブまたは油圧アクチュエータなどのシステムにおいて位置の制御または測定に、広く使用されている。誘導センサの例には、線形可変差動トランスデューサ（ＬＶＤＴ）、線形可変誘導トランスデューサ（ＬＶＩＴ）、可変抵抗ベクトルセンサおよび渦電流センサがある。これらのセンサは、構成要素の位置および／または動きを精密に検出するために、誘導結合を利用する。たとえば、航空機では、翼フラップおよび逆推力装置を作動させるために、油圧システムが使用されている。これらのセンサにおいて、可動部材が構成要素に連結され、固定部材または本体に対する可動部材の動きが、インダクタ巻線における誘導結合の変化となり、これが、インダクタの電気的パラメータ（たとえば、電圧、電流または１以上のインピーダンスベクトル）の変化によって検出される。ＬＶＤＴなどの誘導センサにおいては、信号（たとえば、交流電圧）が一次インダクタ巻線に供給され、可動部材の位置が二次巻線に誘導される電圧を決定する。

航空機制御システムなどの特定の用途では、センサには、構成要素の位置を高精度で監視することが求められる。しかし、構成要素自体および構成要素が搭載される要素は、センサ／システムの必要精度を大幅に超えるかも知れない組み合わせ公差が生じる構成となる。これは、センサが固定されるとき、ゼロつまりデータム位置がセンサからのゼロまたは所定の出力信号に対応するように、その位置が注意深く（たとえば、フランジ台にシムを挿入することによって）調整されなければならないことを意味する。この調整は、時間を要する作業となり得る。さらに、センサが加圧された油圧または燃料システムで使用されるとき、センサ位置に対して何らかの調整を行うことができるようにするには、前もってシステムが減圧されなければならないことが多い。

これらの問題は、特許文献１において本出願人によって取り組まれており、該文献には、センサがデータム位置にある間に、調整可能な構成要素を移動させることによって、一次巻線および二次巻線間の誘導結合を変化させるようにした、データムを設定するための手段を有する誘導センサが記載されている。センサが搭載された後にデータム位置を設定することは、比較的速やかに行うことが可能であり、そしてセンサ搭載の物理的調整、および、おそらくは、関連するあらゆる減圧の必要性もない。この方法は、データム位置が精密に設定されることを確実にすることが重要な多くの用途で、満足できるものである。しかし、装置の電気的応答特性（たとえば、ゲイン、合計電圧）が、調整可能な構成要素によって影響されるという問題が生じる。換言すれば、ゼロつまりデータム位置は精度よく設定されるけれども、調整可能な要素が動かされるときに、応答（移動可能なコア部材によって動かされる距離の関数としての誘導電圧のこと、ゲインとしても知られる）が変化してしまう。これは、これらのセンサが、ある用途については、充分な精度ではないことを意味する。

国際公開第２００８／１２５８５３号

これらの誘導センサの多くは、レシオメトリック出力を提供する。つまり、出力信号は、１以上のセンサコイルの両端間の出力電圧の、印加されたまたは合計の電圧に対する比の形をとる（たとえば、Ｖ１／Ｖｉｎｐｕｔ、Ｖ２／Ｖｉｎｐｕｔ、（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖｉｎｐｕｔ、（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）など）。レシオメトリック出力は、センサに供給される入力電圧の変動の影響を受け難いという点で、有利である。しかし、再現性精度に関しては、レシオメトリック出力は、測定出力電圧および合計電圧の双方が、データム調整によって影響されないことを必要とする。

また、これらの既知の調整可能なデータムセンサでは、調整可能な構成要素は、センサに対して軸方向に並べて、かつ一次巻線および二次巻線に近接して、配置しなければならない。これは、センサが遠いまたは届かない位置にある場合にデータム設定を調整するときに、問題を生じる。

本発明は、上述の問題を考慮して、着想されたものである。
本発明は、移動可能なコア部材と、第１のセンサ巻線と、第２のセンサ巻線とを含み、該第１および第２のセンサ巻線間の誘導結合が該コア部材の位置を示すセンサ出力を提供する誘導位置センサにおいて、
該誘導位置センサは、前記コア部材のデータム位置を設定するための調整器を含み、該調整器は、第１の調整器巻線および第２の調整器巻線と、調整部材とを含み、該調整部材は、移動可能であり、前記コア部材がデータム位置にあるときにセンサ出力をオフセットする調整器出力を提供するように、前記第１および第２の調整器巻線間の誘導結合を変化させることを特徴とする誘導位置センサである。

また本発明において、前記誘導位置センサは、前記第１のセンサ巻線および第２のセンサ巻線が、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線によって生成される磁場から隔離されるように、または影響が最小限となるように、構成されることを特徴とする。

また本発明において、前記調整器は、前記第１の調整器巻線が一次調整器コイルであり、前記第２の調整器巻線が二次調整器コイルである、線形可変作動変圧器ＬＶＤＴとして設けられることを特徴とする。

また本発明において、前記調整器は、一対の二次調整器コイルを含み、前記調整部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによって、前記調整部材の移動が、前記一対の二次調整器コイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、前記一対の二次調整器コイルの他方に誘導される電圧を低下させることを特徴とする。

また本発明において、前記調整器は、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、前記調整部材の移動が、誘導結合を変化させて、前記第１の調整器コイルおよび第２の調整器コイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器ＬＶＩＴとして設けられることを特徴とする。

また本発明において、前記第１のセンサ巻線が一次センサコイルであり、前記第２のセンサ巻線が二次センサコイルである、線形可変差動変圧器ＬＶＤＴであることを特徴とする。

また本発明において、前記誘導位置センサは、一対の二次センサコイルを含み、前記コア部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによって前記コア部材の移動が、前記一対の二次センサコイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、前記一対の二次センサコイルの他方に誘導される電圧を低下させることを特徴とする。

また本発明において、前記誘導位置センサは、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、前記コア部材の移動が、誘導結合を変化させて、前記第１の調整器コイルおよび第２のセンサコイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器ＬＶＩＴとして設けられることを特徴とする。

また本発明において、前記調整部材は、離散長コアを有し、前記コアの任意の位置において、前記コアの少なくとも一部が前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線の軸方向境界内にあるように、軸線に沿って移動可能であることを特徴とする。

また本発明において、前記誘導位置センサは、前記誘導位置センサの共通のトランスデューサ本体に一体化されることを特徴とする。

また本発明において、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線と、前記第１のセンサ巻線および第２のセンサ巻線は、共通の軸管の周囲に搭載されることを特徴とする。

また本発明において、前記誘導位置センサは、前記共通の軸管の第１の部分に沿って軸方向に移動可能な前記コア部材の位置を検知し、前記調整器のコアは、前記共通の軸管の第２の部分に沿って移動可能であることを特徴とする。

また本発明において、前記共通の軸管は、前記第１の部分と前記第２の部分とを隔てる横断壁を有することを特徴とする。

また本発明において、前記調整器のコアにはねじが刻設され、前記軸管内の対応するねじに係合することを特徴とする。

また本発明において、前記調整器は、前記誘導位置センサから磁気的に遮蔽されることを特徴とする。

また本発明において、前記調整器と前記誘導位置センサとは、別個のハウジング内に搭載されることを特徴とする。

本発明によれば、移動可能なコア部材と、第１のセンサ巻線と、第２のセンサ巻線とを含む誘導位置センサが提供される。第１のセンサ巻線および第２のセンサ巻線間の誘導結合が、コア部材の位置を表すセンサ出力を提供する。センサは、コア部材のデータム位置を設定するための調整器を含んでいる。調整器は、第１の調整器巻線、第２の調整器巻線および調整部材を含み、調整部材は、移動可能であり、コア部材がデータム位置にあるときにセンサ出力をオフセットする調整器出力を提供するように、第１の調整器巻線および第２の調整器巻線間の誘導結合を変化させる。

センサは、センサ巻線が、調整器巻線によって生成される磁場から隔離され、または影響が最小限となるように、構成されてもよい。

センサの搭載に何らかの機械的調整を行うことを必要とせず、それと同時に、センサのゲイン（移動の程度とセンサ出力信号との比例関係）が影響されないように、センサのデータム位置を設定するのに、調整器を使用することができるので有利である。

調整器は、第１の調整器巻線が一次調整器コイルであり第２の調整器巻線が二次調整器コイルである、線形可変差動変圧器、ＬＶＤＴとして設けられてもよい。調整器は、一対の二次調整器コイルを含んでよく、調整部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによって調整部材の移動が、一対の二次調整器コイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、一対の二次調整器コイルの他方に誘導される電圧を低下させる。

これに代えて、調整器は、第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、調整部材の移動が、誘導結合を変化させて、第１の調整器コイルおよび第２の調整器コイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器、ＬＶＩＴとして設けられてもよい。

トランスデューサのために一定のインピーダンス値を維持するために、調整器を使用することができることが利点である。これは、トランスデューサのレシオメトリック応答特性に、繰り返し精度が必要とされる場合に重要である。

センサは、第１のセンサ巻線が一次センサコイルであり、第２のセンサ巻線が二次センサコイルである、線形可変差動変圧器、ＬＶＤＴであってよい。センサは、一対の二次センサコイルを含んでよく、コア部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによってコア部材の移動が、一対の二次センサコイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、一対の二次センサコイルの他方に誘導される電圧を低下させる。

これに代えて、センサは、第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、コア部材の移動が、誘導結合を変化させて、第１の調整器コイルおよび第２のセンサコイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器、ＬＶＩＴとして設けられてもよい。

実施形態において、調整器および誘導位置センサは、同一のトランスデューサ本体に一体化されてもよい。いくつかの実施形態において、調整器および誘導位置センサは、共通の軸管の周囲に搭載されてもよい。センサは、共通の軸管の第１の部分に沿って軸方向に移動可能なコア部材の位置を検知してもよく、調整器コアは、共通の軸管の第２の部分に沿って移動可能であってもよい。いくつかの実施形態において、共通の軸管は、第１の部分と第２の部分とを隔てる横断壁を有する。このような実施形態において、センサは、加圧流体中の部材の移動を検知するために使用されてもよいが、調整器は、流体圧力を受けない通路内を自由に移動できることが利点である。

調整器は、誘導位置センサから磁気的に遮蔽されてもよい。あるいは、調整器と誘導位置センサとは、別個のハウジング内に搭載されてもよい。

既知のＬＶＤＴの断面図である。 ヌル調整構造を有するＬＶＤＴの断面図である。 図２のＬＶＤＴに対する電気配線接続を示す図である。 図２のＬＶＤＴに対する代替の電気配線接続を示す図である。 図２に示された種類のセンサの出力信号についての調整の影響を示すグラフである。 図２に示された種類のＬＶＤＴにおける測定された誤差の典型的結果を示すグラフである。 既知のＬＶＩＴに対する電気配線接続を示す図である。 図６のＬＶＩＴに対する典型的な出力信号応答を示すグラフである。 ヌル調整構造を有するＬＶＩＴに対する電気配線接続を示す図である。

添付の図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１を参照すると、既知のＬＶＤＴ１０が示されており、その詳細な説明は、特許文献１に見られる。ＬＶＤＴは、本体１２および可動部材１４を有する。可動部材１４は、透磁性材料から成るコア１６を備える。部材およびコアは、本体１２内に形成された軸路１８の内部を長手方向に移動可能である。本体１２は、軸路１８の周囲に一次巻線２０を担持する。第１の二次巻線２４が、本体１２の長さ方向の第１の部分に巻かれており、第２の二次巻線２６が、本体１２の長さ方向の第２の部分に巻かれている。ＬＶＤＴの動作原理に従って、電流が一次巻線２０に供給されると、このことは磁場を生成し、該磁場は二次巻線２４，２６内部を流れる電流を誘導する。二次巻線２４，２６のそれぞれに誘導される電流または電圧の大きさは、磁気結合の量に応じて変化し、該磁気結合の量はコア１６の位置に依存する。誘導電流、または各二次巻線２４，２６にわたる電圧の測定は、コア１６および可動部材１４の位置の測定を提供するために使用可能である。

図１に示されるように、可動部材１４がコア１６を中央位置に位置付ける場合、各二次巻線に誘導される電流／電圧は同じようなものであろう。これらは、適切な接続回路（または電子的にはＶａ−Ｖｂ，Ｖａ＋Ｖｂ等）を用いて組み合わされて、互いに相殺し、それによって、この位置に対応するゼロ電流（または電圧）を提供してもよい。しかしながら、ＬＶＤＴは、本体１２は一方の構成要素（たとえば油圧シリンダ）に固定的に取り付けられるが、可動部材１４は他方の構成要素（たとえばピストン）に取り付けられるように、搭載される必要がある。このような機械的構成要素は、ある程度の許容誤差内で製造され、これらの許容誤差は、ＬＶＤＴが搭載されるとき、ゼロ出力位置がゼロまたは構成要素のデータム位置に正確に対応することは保証されないことを意味する。したがって、このようなシステムが組み立てられているとき、以前は、ＬＶＤＴの搭載の際に行われるべき何らかの物理的調整が必要であり、そのことは困難かつ時間のかかる操作になり得た。これらの問題を克服するために、特許公報１に記載され、かつ図１に示されているように、透磁性材料から成る調整ピース２８の形態で、調整可能な構成要素が提供される。調整ピース２８は、透磁性材料の少なくとも一部が軸路１８の端部１９内にあるように、軸方向に移動可能である。このようにして、一次巻線２０と第２の二次巻線２６との間の磁気結合の量は、調整ピース２８をさらに通路部分１９の中に移動させる、または通路部分の外に移動させることによって調整することができる。

上述のＬＶＤＴ１０は、多くの用途に適するように、データム位置設定問題を克服する。しかしながら、調整ピース２８の位置は、可動部材１４およびコア１６の特定の変位量に対する測定された出力電流または電圧が影響されるように、装置の電気的応答特性にも影響する。

言い換えると、装置のゲインは変化し、該変化は、調整ピース２８が移動したときの磁気結合の量の変化によって引き起こされる。このことは、ゼロ位置またはデータム位置は正確に設定可能であるが、応答（移動可能なコア部材によって移動された距離の関数としての誘導電圧）が変化することを意味する。しかしながら、非常に短いストローク距離にわたる移動の制御のように、正確かつ繰返して移動される距離を検知することが要求される用途がある。

図２は、上述のＬＶＤＴ１０に類似のＬＶＤＴ３０を示す。ＬＶＤＴ３０は、本体３２と、たとえば移動可能な構成要素（図示せず）に結合するときに移動可能なセンサコア部材３４とを有する。センサコア部材３４は、本体３２に形成される軸路３６の内部を長手方向に移動可能である。本体３２は、軸路３６の周囲に一次巻線Ｐ１を担持する。第１の二次巻線Ａ１は、本体３２の長さ方向の第１の部分に巻かれており、第２の二次巻線Ｂ１は、本体３２の長さ方向の第２の部分に巻かれている。図２に示される実施形態では、軸路３６は、一次巻線Ｐ１、第１の二次巻線Ａ１および第２の二次巻線Ｂ１が巻かれる本体３２の部分の端部を越えて横断壁３８まで延びる。横断壁３８までのＬＶＤＴ３０は、上述のようなＬＶＤＴの動作の原理に従って、位置検知システムＬＶＤＴ３０ａとして動作する。

また、図２に示されるように、ＬＶＤＴ３０は、調整器ＬＶＤＴ３０ｂを含む。本体３２は、横断壁３８を越えて延び、端部開口４２を有するさらなる軸路４０を形成する。調整器ＬＶＤＴは、調整器一次巻線Ｐと、さらなる軸路４０の周囲に巻かれる調整器二次巻線ＡおよびＢとを有する。調整器コア部材４４は、さらなる軸路４０に沿って軸方向に移動可能なように搭載される。図２に示される実施形態では、調整器コア部材４４は、さらなる軸路４０の孔のめねじ（図示せず）に係合するおねじ４６を備える。調整器コア部材４０はまた、さらなる軸路４０に沿って調整器コア部材４４を螺着するための六角頭工具を受容可能な六角穴付き頭４８を有する。データム位置が設定されるとき、固定構造が設けられてもよい。たとえば、非透磁性材料から成る第２の固定ナットが螺着されて、調整器コア部材４４を適切な位置に固定してもよい。代替の構造（図示せず）では、調整器コア部材４４が開口４２を介して軸路４０に沿って軸方向に延びてもよく、固定構造がセンサ本体３２の端部の外側に設けられてもよい。これは、センサおよび調整器コイルが密封環境にあることが必要とされる構造にとって特に適切である。さらなる軸路４０に調整器コア部材４４を係合固定するための他の手段、または調整器コア部材４４を移動させるための他の方法が利用可能であることは理解されるであろう。

横断壁３８の存在は、ＬＶＤＴ３０が加圧流体中における構成要素の移動（たとえば油圧シリンダのピストンの移動）を検知するために用いられてもよいが、さらなる軸路４０は調整を可能にするために加圧されていないことを意味する。しかしながら、横断壁３８が、任意の加圧または物理的分離のための他の理由に関与しない用途に対しては省略されてもよいことは理解されるであろう。

図３は、図２のＬＶＤＴ３０の１つの構造に対する一次および二次巻線Ｐ１，Ａ１，Ｂ１，Ｐ，Ａ，Ｂのそれぞれになされる電気的配線接続を示す図である。図示されるように、一次巻線Ｐ１およびＰは、入力電圧端子１および２間に直列に接続される。システムＬＶＤＴ３０ａおよび調整器ＬＶＤＴ３０ｂの第１の二次巻線Ａ１およびＡのそれぞれは、出力端子３よび４間に直列に接続される。なお、図３では、大きなドットが各巻き線Ｐ１，Ａ１，Ｂ１，Ｐ，Ａ，Ｂの一端部に配置されて巻線“センス”、すなわち巻線が軸路３６，４０に巻かれる方向の開始（または終了）を示している。巻線のセンス方向に応じて、調整が誘導電圧の加算または減算のいずれかをもたらしてもよい。端子３および４にわたる電圧はＶＡで示され、巻線Ａ１およびＡで誘導された電圧の和である。システムＬＶＤＴ３０ａおよび調整器ＬＶＤＴ３０ｂの第２の二次巻線Ｂ１およびＢのそれぞれは、出力端子５および６間に直列に接続される。端子５および６にわたる電圧はＶＢで示され、二次巻線Ｂ１およびＢで誘導された電圧の和である。

誘導電圧ＶＡおよびＶＢは、様々な方法で用いられてトランスデューサ出力信号を提供してもよい。たとえば、１つの構造において、端子３および５は、センタタップとしてともに接続される。これは図４に示され、図４は、本質的に、図３に示されるような配線構造の代替図であるが、電気的配線を、巻線Ｐ，Ｐ１，Ａ，Ａ１，Ｂ，Ｂ１、センサおよび調整器コア部材の物理的トポグラフィの損失を犠牲にして、より明確に示している。この構造において、巻線の位相は直列対向（series opposition）を生じるように配置されてもよい。次いで、端子４および６にわたって取得される出力信号はＶＡ−ＶＢに比例する。（ＶＡ−ＶＢ）／（ＶＡ＋ＶＢ）に比例するレシオメトリック出力信号を提供することもできる。

この構成において、センサの“ヌル”位置は、ここでは電圧ＶＡおよびＶＢが互いに相殺するが、巻線Ａ１，Ａ，Ｂ１，Ｂの巻き数の比によって決定されるセンサコア部材３４の位置で生じる。しかしながら、ヌル位置は、調整器コア部材４４の移動によって調整されてもよい。図５は、調整器コア部材４４の移動が出力信号に及ぼす影響を示すグラフである。軸路４０内または外での調整器コア部材４４の移動は、ヌル位置を、グラフの３つのライン５０，５２，５４で示されるような範囲内で移動させる。ライン５０は調整範囲中央における調整器コア部材４４での応答を示し、ライン５２は退避位置における調整器コア部材での応答を示し、ライン５４は軸部４０内に延伸された調整器コア部材での応答を示す。なお、３つのライン５０，５２，５４は実質的に平行であり、これはセンサのゲインが調整の影響を受けず、応答の線形性も影響を受けないことを示している。図２に示される実施形態では、コア部材４４は離散長であり、コア部材４４の少なくとも一部が調整器ＬＶＤＴ３０ｂのコイルＡおよびＢの軸方向境界内にあるように軸路４０内に常にある。このことは、自身の中央ヌル位置から離れる移動がＡで誘導される電圧を上昇させ、Ｂで誘導される電圧を低下させ、あるいはＢで誘導される電圧を上昇させ、Ａで誘導される電圧を低下させることを確保にすることによって低誤差ＬＶＤＴ３０ｂを生じさせるので有利である。次いで、この低誤差は、２つＬＶＤ３０ａおよび３０ｂを組み合わせたとき、センサＬＶＤＴ３０ａの誤差に加算（すなわちオフセット）する。

図３および図４に示される構成は一例に過ぎないことに注目すべきである。他の構造が可能であり、一次巻線Ｐ１，Ｐは、直列にまたは並列にまたは他の位相の組み合わせによって接続されてもよい。同様に、二次巻線Ａ１，Ｂ１，Ａ，Ｂは、出力条件に応じて、様々な組み合わせで接続することができる。

また、図２の実施形態では、システムＬＶＤＴ３０ａと、調整器ＬＶＤＴ３０ｂとは、共通の本体３２に搭載されており、単一ユニットとして複合センサ３０を提供することにも注目すべきである。このような構造において、調整器ＬＶＤＴ３０ｂは、システムＬＶＤＴ３０ａから磁気的に遮蔽されて、センサと調整器構成要素との間の磁気結合を妨げ、または最小限に抑えてもよい。しかし、調整が調整器ＬＶＤＴ３０ｂに行われた場合、調整の影響はシステムＬＶＤＴ出力と電気的に結合されるので、調整器ＬＶＤＴ３０ｂをシステムＬＶＤＴ３０ａから物理的に分離することも可能である。このことは、システムＬＶＤＴが、離れた場所および／またはアクセスできない場所に配置された場合、調整器ＬＶＤＴが、より容易にアクセスできる場所に搭載されて、必要な調整を行うことができることを意味する。

図６は、図２に示される種類のＬＶＤＴで行われた測定値を示すグラフであり、１．２７ｍｍ（０．０５インチ）のストローク長さを有する。グラフは、ストローク位置（ｘ軸）の関数として、ＬＶＤＴストロークの割合（ｙ軸）として表される、測定センサの出力信号における誤差を示す。ライン１ａおよび１ｂは、ＬＶＤＴ用途のための典型的な最大誤差仕様である。各測定（ライン２〜４）について、ＬＶＤＴは、図４に示すように、５線式構造を用いて設定された。ライン２（菱形マーカ）は、ＬＶＤＴが第１（ゼロ）位置でシステムセンサコア３４（図２を参照）に搭載され、調整器がＶＡ＝ＶＢまで移動してヌル位置に設定した初期事象に対する誤差を示す。ライン３（正方形マーカ）は、システムセンサコアがゼロ位置から内側に０．２８ｍｍ（０．０１１インチ）だけ移動した第２の事象に対する誤差を示す。調整器コアは、０．８７５ｍｍの移動を必要とするＶＡ＝ＶＢまで内側に移動され、ヌル位置に設定された。ライン４（三角形マーカ）は、システムセンサコアがゼロ位置から外側に０．２８ｍｍ（０．０１１インチ）だけ移動された第３の事象に対する誤差を示す。調整器コアは、０．７８７５ｍｍの移動を必要とするＶＡ＝ＶＢまで外側に移動され、ヌル位置に設定された。なお、各事象において、誤差ラインは、リセットヌル位置からのストロークの関数として示される（すなわち、０．０００のストロークは、各事象のヌル位置に相当し、それはライン２についてのみ最初のゼロ位置である）。

図７は、調整器を備えない既知の線形可変誘導トランスデューサ（ＬＶＩＴ）６０の原理を示す。入力電圧Ｖｉｎは、一対のインダクタ巻線６２Ａ，６２Ｂにわたって与えられる。移動可能なコア部材６４は、巻線６２Ａ，６２Ｂ間の誘導結合の量に影響を与える。出力電圧信号Ｖｏｕｔは、巻線の１つ、この場合６２Ｂ、にわたって取得される。

図８は、レシオメトリック出力信号Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎが、図７のＬＶＩＴのストローク（移動可能なコア部材６４の位置）によってどのように変化するかを示す。各巻線６２Ａ，６２Ｂの巻き数が同じであれば、巻線は平衡であると称され、Ｖｏｕｔ／ＶｉｎがＶｒｍｓ／２（入力電圧の２乗平均平方根の２分の１）であるとき、コア６４の中央またはヌル位置が現れる。しかしながら、この場合、ＬＶＤＴとは異なり、ヌル位置で実電圧が存在する。なお、巻線６２Ａ，６２Ｂが不平衡の巻き数である場合、ヌル位置と電圧とは異なるであろう。作動中に、コア６４を移動させると、巻線６２Ａ，６２Ｂの一方のインピーダンスが増加し、他のインピーダンスが減少する。したがって、出力信号は以下の式で与えられる。

ここで、Ｚ_Ａは、巻線６２Ａのインピーダンスであり、Ｚ_Ｂは、巻線６２Ｂのインピーダンスである。

図９は、調整器を備えるＬＶＩＴ７０の一実施形態における巻線配置を示す。ここで、ＬＶＩＴシステムセンサ巻線７２Ａ，７２Ｂに加えて、２つの調整器巻線７２Ｃ，７２Ｄが存在する。ＬＶＩＴ７０は、システムセンサコア７４とともに、別個の調整器コア７６を有する。システムセンサコア７４の移動は、上述したように、センサ巻線７２Ａ，７２Ｂのインピーダンスを変化させる。しかしながら、センサがヌル位置に搭載されている場合、Ｖｉｎが印加される巻線７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの全インピーダンスは、調整器コア７６を調整して調整器巻線７２Ｃ，７２Ｄのインピーダンスを変化させることによって、一定値に維持することができる。

上述したＬＶＤＴと同様に、ＬＶＩＴ７０は、システムセンサ巻線７２Ａ，７２Ｂと、調整器巻線７２Ｃ，７２Ｄとの両者と、単一のセンサユニットにおいてインラインに構成されてもよい。このような構造において、調整器巻線は、センサ巻線から磁気的に遮蔽されて、センサと調整器構成要素との間の磁気結合を妨げ、または最小限に抑えてもよい。図２に示されるＬＶＤＴ３０と同様に、加圧流体中の構成要素の移動を検知する場合、ＬＶＩＴ７０には、センサと調整器コアとが配置される軸路間に横断壁が構成されてもよい。あるいは、調整器巻線７２Ｃ，７２Ｄと、調整器コア７６とは、システムセンサから物理的に分離されてもよい。また、システムセンサ巻線７２Ａ，７２Ｂの巻き数、または調整器巻線７２Ｃ，７２Ｄの巻き数は、平衡であってもよく、または不平衡であってもよい。

３０ 線形可変差分変圧器（ＬＶＤＴ）
３０ａ システムＬＶＤＴ
３０ｂ 調整器ＬＶＤＴ
３２ 本体
３４ センサコア部材
３６ 軸路
３８ 横断壁
４０ さらなる軸路
４２ 端部開口
４４ 調整器コア部材
４６ おねじ
４８ 六角穴付き頭
７０ 線形可変誘導変圧器（ＬＶＩＴ）
７２Ａ，７２Ｂ システムセンサ巻線
７２Ｃ，７２Ｄ 調整器巻線
７４ システムセンサコア
７６ 調整器コア
Ｐ，Ｐ１ 一次巻線
Ａ，Ａ１ 第１の二次巻線
Ｂ，Ｂ１ 第２の二次巻線

Claims (16)

1. 移動可能なコア部材と、第１のセンサ巻線と、第２のセンサ巻線とを含み、該第１および第２のセンサ巻線間の誘導結合が該コア部材の位置を示すセンサ出力を提供する誘導位置センサにおいて、
   該誘導位置センサは、前記コア部材のデータム位置を設定するための調整器を含み、該調整器は、第１の調整器巻線および第２の調整器巻線と、調整部材とを含み、該調整部材は、移動可能であり、前記コア部材がデータム位置にあるときにセンサ出力をオフセットする調整器出力を提供するように、前記第１および第２の調整器巻線間の誘導結合を変化させることを特徴とする誘導位置センサ。
2. 前記第１のセンサ巻線および第２のセンサ巻線が、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線によって生成される磁場から隔離されるように、または影響が最小限となるように、構成されることを特徴とする、請求項１に記載の誘導位置センサ。
3. 前記調整器は、前記第１の調整器巻線が一次調整器コイルであり、前記第２の調整器巻線が二次調整器コイルである、線形可変作動変圧器ＬＶＤＴとして設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘導位置センサ。
4. 前記調整器は、一対の二次調整器コイルを含み、前記調整部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによって、前記調整部材の移動が、前記一対の二次調整器コイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、前記一対の二次調整器コイルの他方に誘導される電圧を低下させることを特徴とする、請求項３に記載の誘導位置センサ。
5. 前記調整器は、前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、前記調整部材の移動が、誘導結合を変化させて、前記第１の調整器コイルおよび第２の調整器コイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器ＬＶＩＴとして設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘導位置センサ。
6. 前記第１のセンサ巻線が一次センサコイルであり、前記第２のセンサ巻線が二次センサコイルである、線形可変差動変圧器ＬＶＤＴであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。
7. 一対の二次センサコイルを含み、前記コア部材は透磁性材料から成る離散長コアを有し、これによって前記コア部材の移動が、前記一対の二次センサコイルの一方に誘導される電圧を上昇させ、前記一対の二次センサコイルの他方に誘導される電圧を低下させることを特徴とする、請求項６に記載の誘導位置センサ。
8. 前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線にわたる電圧のレシオメトリック出力を提供し、前記コア部材の移動が、誘導結合を変化させて、前記第１の調整器コイルおよび第２のセンサコイルのインピーダンスを調整する、線形可変誘導変圧器ＬＶＩＴとして設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。
9. 前記調整部材は、離散長コアを有し、前記コアの任意の位置において、前記コアの少なくとも一部が前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線の軸方向境界内にあるように、軸線に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。
10. 前記調整器は、前記誘導位置センサの共通のトランスデューサ本体に一体化されることを特徴とする、請求項９に記載の誘導位置センサ。
11. 前記第１の調整器巻線および第２の調整器巻線と、前記第１のセンサ巻線および第２のセンサ巻線は、共通の軸管の周囲に搭載されることを特徴とする、請求項１０に記載の誘導位置センサ。
12. 前記共通の軸管の第１の部分に沿って軸方向に移動可能な前記コア部材の位置を検知し、前記調整器のコアは、前記共通の軸管の第２の部分に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の誘導位置センサ。
13. 前記共通の軸管は、前記第１の部分と前記第２の部分とを隔てる横断壁を有することを特徴とする、請求項１２に記載の誘導位置センサ。
14. 前記調整器のコアにはねじが刻設され、前記軸管内の対応するねじに係合することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。
15. 前記調整器は、前記誘導位置センサから磁気的に遮蔽されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。
16. 前記調整器と前記誘導位置センサとは、別個のハウジング内に搭載されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導位置センサ。

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