JP3030096B2 - 磁気弾性の力／トルク変換器における静磁界および／または疑似静磁界の補償 - Google Patents
磁気弾性の力／トルク変換器における静磁界および／または疑似静磁界の補償Info
- Publication number
- JP3030096B2 JP3030096B2 JP2404458A JP40445890A JP3030096B2 JP 3030096 B2 JP3030096 B2 JP 3030096B2 JP 2404458 A JP2404458 A JP 2404458A JP 40445890 A JP40445890 A JP 40445890A JP 3030096 B2 JP3030096 B2 JP 3030096B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- signal
- static magnetic
- converter
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気弾性効果により機
械応力を測定する装置における静磁界および低速磁界の
作用を検出および補償する方法ならびに装置に関する。
械応力を測定する装置における静磁界および低速磁界の
作用を検出および補償する方法ならびに装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気弾性効果は、機能応力を受けるとき
強磁性材料の透磁率が変化することによって起こる現象
である。
強磁性材料の透磁率が変化することによって起こる現象
である。
【０００３】機械的な力およびトルクを測定するための
上記効果の利用は、５０年も前に考案されている。最
近、この考案は、ますます大きな関心となっている。
上記効果の利用は、５０年も前に考案されている。最
近、この考案は、ますます大きな関心となっている。
【０００４】特に、極めて強力な磁気弾性を有する新し
いアモルファス材料は、この関心の増加に貢献し、さら
に無接触で極めて簡単な方法でトルクを測定する技法を
使用する可能性に貢献している。
いアモルファス材料は、この関心の増加に貢献し、さら
に無接触で極めて簡単な方法でトルクを測定する技法を
使用する可能性に貢献している。
【０００５】加えて、磁気弾性効果に基づく変換器は、
外部環境に関して極めて高い抵抗力を有することを特徴
とし、かつ高い信号力つまり障害を受けにくいことを特
徴としている
外部環境に関して極めて高い抵抗力を有することを特徴
とし、かつ高い信号力つまり障害を受けにくいことを特
徴としている
【０００６】しかし、上記変換器の設計は、かなり流動
的であり、原理的には下記のように要約される。
的であり、原理的には下記のように要約される。
【０００７】強磁性材料の本体は、励磁巻線に電流を流
すことにより周期的に磁化を受ける。
すことにより周期的に磁化を受ける。
【０００８】原理は、材料の透磁率の測定つまり機械応
力の測定をするために励磁巻線のインダクタンスを測定
することである。
力の測定をするために励磁巻線のインダクタンスを測定
することである。
【０００９】より複雑な装置は、誘導磁束の変化速度を
検出する二次巻線を利用する。
検出する二次巻線を利用する。
【００１０】二次巻線により、磁界を横切る方向および
負荷された本体の機能応力の主方向と４５°の角度をな
す方向の誘導磁束を測定することも可能である、従っ
て、無負荷本体において、二次巻線に電圧は誘導されな
い。本体に負荷がかかると、磁界は、張力方向に抗して
回転し、二次巻線に出力信号を発生する。
負荷された本体の機能応力の主方向と４５°の角度をな
す方向の誘導磁束を測定することも可能である、従っ
て、無負荷本体において、二次巻線に電圧は誘導されな
い。本体に負荷がかかると、磁界は、張力方向に抗して
回転し、二次巻線に出力信号を発生する。
【００１１】他に頻繁に使用される測定原理は、複数の
区域内で誘導磁束を測定したり、又は異った機械応力を
受ける区域を測定し、これらの磁束間の差を形成するこ
とを含む。
区域内で誘導磁束を測定したり、又は異った機械応力を
受ける区域を測定し、これらの磁束間の差を形成するこ
とを含む。
【００１２】最も普通の方法は、２つの測定区域を使用
することであり、その１つは、引張応力が負荷され、他
の１つは、圧縮応力が負荷される。これは、例えば、欧
州特許第００８９９１６号および米国特許第４５０６５
５４号明細書に示されている。
することであり、その１つは、引張応力が負荷され、他
の１つは、圧縮応力が負荷される。これは、例えば、欧
州特許第００８９９１６号および米国特許第４５０６５
５４号明細書に示されている。
【００１３】他の方法は、負荷の区域と無負荷の区域で
誘導される磁束の差を測定することである。
誘導される磁束の差を測定することである。
【００１４】磁気弾性材料の透磁率の変化を測定するた
めに使用されるいずれの方法も、磁気ヒステリシス曲
線、すなわち、材料の各点が磁化時に形成するＢ−Ｈ曲
線は、材料が静磁界により磁化されるとき変化する。こ
れは、当然に誘導磁束の測定に影響し、無負荷の変換器
の測定信号すなわちゼロ信号と、負荷された変換器の感
度との双方を変化させる。
めに使用されるいずれの方法も、磁気ヒステリシス曲
線、すなわち、材料の各点が磁化時に形成するＢ−Ｈ曲
線は、材料が静磁界により磁化されるとき変化する。こ
れは、当然に誘導磁束の測定に影響し、無負荷の変換器
の測定信号すなわちゼロ信号と、負荷された変換器の感
度との双方を変化させる。
【００１５】強磁性材料が飽和状態に近づく範囲で変換
器が静磁界により磁化される場合、透磁率の差および変
換器の感度も極めて低くなる。しかし、その影響は、か
なり低い磁界に対して残留する。
器が静磁界により磁化される場合、透磁率の差および変
換器の感度も極めて低くなる。しかし、その影響は、か
なり低い磁界に対して残留する。
【００１６】この障害の影響を減少するために、外部磁
界を遮蔽する試みがなされてきた。しかし、静磁界また
は低速磁界すなわち疑似静磁界を遮蔽することは、困難
な技術的問題であることが判明した。この問題は、トル
クの測定に関して軸の磁界を遮蔽しようとするとき、特
に困難になる。
界を遮蔽する試みがなされてきた。しかし、静磁界また
は低速磁界すなわち疑似静磁界を遮蔽することは、困難
な技術的問題であることが判明した。この問題は、トル
クの測定に関して軸の磁界を遮蔽しようとするとき、特
に困難になる。
【００１７】外部静磁界に伴う問題は、変換器の材料の
飽和残留磁束密度により、静磁界が変換器の機能に永久
の変化を与えるので、特に重要となる。
飽和残留磁束密度により、静磁界が変換器の機能に永久
の変化を与えるので、特に重要となる。
【００１８】本発明は、静磁界および／または疑似静磁
界の影響を防止する方法を提案する。さらに、本方法
は、この防止がいつ、あらゆる場合に不十分であるかに
関する情報を提供し、かつ変換器が満足に機能しないこ
とを警告する。これは、変換器が自動制御装置に使用さ
れるとき極めて重要となる。
界の影響を防止する方法を提案する。さらに、本方法
は、この防止がいつ、あらゆる場合に不十分であるかに
関する情報を提供し、かつ変換器が満足に機能しないこ
とを警告する。これは、変換器が自動制御装置に使用さ
れるとき極めて重要となる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、周知のよう
に、任意の周期信号は、フーリエ級数、すなわち、異な
る位相を有するが、周期信号の周期で分周された周波数
の倍数の周波数を有する正弦波信号の和として表わされ
る。これらの周波数のうちの最小のものは、基本周波数
または基本トーンと呼ばれ、この基本周波数の倍数の周
波数を有する他の周波数は、調波と呼ばれる。調波周波
数が基本周波数の１倍、３倍または数倍であるかどうか
によって、周期信号の第２トーンまたは第３トーンなど
と参照される。
に、任意の周期信号は、フーリエ級数、すなわち、異な
る位相を有するが、周期信号の周期で分周された周波数
の倍数の周波数を有する正弦波信号の和として表わされ
る。これらの周波数のうちの最小のものは、基本周波数
または基本トーンと呼ばれ、この基本周波数の倍数の周
波数を有する他の周波数は、調波と呼ばれる。調波周波
数が基本周波数の１倍、３倍または数倍であるかどうか
によって、周期信号の第２トーンまたは第３トーンなど
と参照される。
【００２０】ここで、本発明は、静磁界のない正常の磁
化の場合、Ｂ−Ｈ曲線が座標の原点に関して完全に対称
である事実を利用する。
化の場合、Ｂ−Ｈ曲線が座標の原点に関して完全に対称
である事実を利用する。
【００２１】上記の事実を数学的に表現する１つの方法
は、磁束密度Ｂが半周期後に符号を変えるということで
ある。すなわち
は、磁束密度Ｂが半周期後に符号を変えるということで
ある。すなわち
【数１】 Ｂ（ｔ＋Ｔ／２）＝−Ｂ（ｔ） ただし Ｂ＝磁束密度 ｔ＝時間 Ｔ＝磁化周期
【００２２】磁界Ｈが純粋に正弦である場合、上記の対
称は、時間の関数として磁束密度のフーリエ表現が基本
トーンおよび奇数調波のみを含むことを意味する。
称は、時間の関数として磁束密度のフーリエ表現が基本
トーンおよび奇数調波のみを含むことを意味する。
【００２３】完全に線形の材料は、全く調波を発生しな
いが、飽和された非線形の材料は、上記のすべての第３
トーンおよび他のトーンの極めて高い内容を示す。
いが、飽和された非線形の材料は、上記のすべての第３
トーンおよび他のトーンの極めて高い内容を示す。
【００２４】しかし、材料が正弦の対称磁化に重畳され
た静磁化を有するとき、式（１）で示されたＢ−Ｈ曲線
の対称性は崩れる。結果として、磁界Ｂの時間の関数と
してのフーリエ表現は、偶数調波をも含む。
た静磁化を有するとき、式（１）で示されたＢ−Ｈ曲線
の対称性は崩れる。結果として、磁界Ｂの時間の関数と
してのフーリエ表現は、偶数調波をも含む。
【００２５】したがって、本発明は、偶数調波の存在を
測定するための方法および装置を含む。この調波の内容
を測定することは、静磁化および／または疑似静磁化の
程度を示し、測定値は、直流によって、この外部磁化を
ゼロに制御する調整器の入力信号として使用される。
測定するための方法および装置を含む。この調波の内容
を測定することは、静磁化および／または疑似静磁化の
程度を示し、測定値は、直流によって、この外部磁化を
ゼロに制御する調整器の入力信号として使用される。
【００２６】調整器が静磁界および／または疑似静磁界
を補償することができないとき、調整器は、制限を受
け、警告信号が簡単な方法で電子回路から得られる。
を補償することができないとき、調整器は、制限を受
け、警告信号が簡単な方法で電子回路から得られる。
【００２７】障害となる疑似静磁界の障害をいかに迅速
に変えることができるかに関する制限は、磁化の周期期
間に障害磁化が僅かに変化するという要求により与えら
れる。
に変えることができるかに関する制限は、磁化の周期期
間に障害磁化が僅かに変化するという要求により与えら
れる。
【００２８】異なった方向に磁化を操作するために、基
本トーンに対する第２トーンの位相位置が逸脱しないこ
とが要求される。これは、第２トーンの周波数の位相感
知の整流により最も容易になされる。これは、以下の実
施例において詳細に記載される。
本トーンに対する第２トーンの位相位置が逸脱しないこ
とが要求される。これは、第２トーンの周波数の位相感
知の整流により最も容易になされる。これは、以下の実
施例において詳細に記載される。
【００２９】
【実施例】第１図において、ヒステリシス曲線および誘
導磁界Ｂの調波内容に対する静磁化の作用が検討され、
ここで曲線「ａ」は、１周期で完成される対称磁界のＢ
−Ｈ曲線を示し、曲線「ｂ」は、静磁界で磁化された材
料の結果である歪んだ曲線を示す。曲線「ａ」により正
弦磁化は、磁界Ｂに第３トーンの１６％および第５トー
ンの６％の調波内容を与える。曲線「ｂ」を作る静磁化
を有する正弦磁化は、磁界Ｂに第２トーンの１８％を与
える。
導磁界Ｂの調波内容に対する静磁化の作用が検討され、
ここで曲線「ａ」は、１周期で完成される対称磁界のＢ
−Ｈ曲線を示し、曲線「ｂ」は、静磁界で磁化された材
料の結果である歪んだ曲線を示す。曲線「ａ」により正
弦磁化は、磁界Ｂに第３トーンの１６％および第５トー
ンの６％の調波内容を与える。曲線「ｂ」を作る静磁化
を有する正弦磁化は、磁界Ｂに第２トーンの１８％を与
える。
【００３０】本発明による方法の好適な実施例は、電気
装置のブロック図の形で第２図に示され、この電気装置
は、障害となる静磁界または疑似静磁界が磁気弾性変換
器による力またはトルクの測定に影響を与えるのを防止
する。
装置のブロック図の形で第２図に示され、この電気装置
は、障害となる静磁界または疑似静磁界が磁気弾性変換
器による力またはトルクの測定に影響を与えるのを防止
する。
【００３１】電気装置は、相互に固定されかつ２つの信
号間の正確な周波数比を有する信号を出力２、３から発
生する電圧源を含む。最も低い周波数を有する出力２か
らの信号は、偶数調波が全くなく、ゼロを中心に対称と
なり、かつ純粋な正弦波形状を適当に与えられるが、原
理的には、パルス幅変調方形波も可能である。２倍の周
波数を有する出力３からの信号も、半周期の持続時間が
全く同一となるように対称となる。
号間の正確な周波数比を有する信号を出力２、３から発
生する電圧源を含む。最も低い周波数を有する出力２か
らの信号は、偶数調波が全くなく、ゼロを中心に対称と
なり、かつ純粋な正弦波形状を適当に与えられるが、原
理的には、パルス幅変調方形波も可能である。２倍の周
波数を有する出力３からの信号も、半周期の持続時間が
全く同一となるように対称となる。
【００３２】出力２からの信号は、変換器の励磁巻線５
に給電する第１の増幅器４に接続される。増幅器は、供
給電圧が出力２からの信号により電流制御されるように
又は、その信号により電圧制御されるように接続され
る。
に給電する第１の増幅器４に接続される。増幅器は、供
給電圧が出力２からの信号により電流制御されるように
又は、その信号により電圧制御されるように接続され
る。
【００３３】電流を供給する上記の２つの可能性は、偶
数調波を検出する２つの異なった方法を可能にする。
数調波を検出する２つの異なった方法を可能にする。
【００３４】励磁電流が電流制御される場合、どのよう
な偶数調波でも、磁束の変化速度に比例する電圧の形
で、例えば励磁巻線と並列の巻線の誘導電圧として検出
される。この電圧は、偶数調波の検出のために、電圧源
の出力３からの信号、すなわち供給周波数の２倍の周波
数を有する信号も供給される検出器に供給される。
な偶数調波でも、磁束の変化速度に比例する電圧の形
で、例えば励磁巻線と並列の巻線の誘導電圧として検出
される。この電圧は、偶数調波の検出のために、電圧源
の出力３からの信号、すなわち供給周波数の２倍の周波
数を有する信号も供給される検出器に供給される。
【００３５】変換器への磁化供給が電圧制御されると、
どのような偶数調波でも供給電流に比例する信号で、例
えば供給回路の分路に発生する電圧の形で検出される。
この信号は、偶数調波の検出のために、電圧源の出力３
からの信号、すなわち供給周波数の２倍の周波数を有す
る信号も供給される検出器に供給される。
どのような偶数調波でも供給電流に比例する信号で、例
えば供給回路の分路に発生する電圧の形で検出される。
この信号は、偶数調波の検出のために、電圧源の出力３
からの信号、すなわち供給周波数の２倍の周波数を有す
る信号も供給される検出器に供給される。
【００３６】上記の２つの方法は、偶数調波の内容が基
本トーンに常に重畳されることを要求する。位相感知検
出器のより高い分解能を得るために、第２図は、磁束変
化の速度に比例する電圧および励磁電流に比例する電圧
の両方が検出器に供給されることを意味する好適な実施
例を示す。これらの信号のうち第１の信号は、入力６に
供給され、その第２の信号は、偶数調波検出のため位相
感知検出器８の入力７に供給される。信号６は、励磁巻
線に並列の巻線９に誘導電圧として得られる。
本トーンに常に重畳されることを要求する。位相感知検
出器のより高い分解能を得るために、第２図は、磁束変
化の速度に比例する電圧および励磁電流に比例する電圧
の両方が検出器に供給されることを意味する好適な実施
例を示す。これらの信号のうち第１の信号は、入力６に
供給され、その第２の信号は、偶数調波検出のため位相
感知検出器８の入力７に供給される。信号６は、励磁巻
線に並列の巻線９に誘導電圧として得られる。
【００３７】位相感知検出器のさらに詳細な説明は、第
７図を参照して記載される。
７図を参照して記載される。
【００３８】変換器が静磁界および／または疑似静磁界
により磁化されると、第１図に示されるようにＢ−Ｈ曲
線は、偶数調波を生じるように歪む。これらの調波は、
周期磁化に関して限定的な位相位置を有する。検出が位
相検知の態様で生ずるので、静磁化の種々の方向は、区
別することができる。したがって、検出器の出力１０か
らの信号は、別の補償巻線の有無にかかわらず反対方向
の静磁界を発生し偶数調波の調波内容をゼロに減少する
調整器１１に供給される。
により磁化されると、第１図に示されるようにＢ−Ｈ曲
線は、偶数調波を生じるように歪む。これらの調波は、
周期磁化に関して限定的な位相位置を有する。検出が位
相検知の態様で生ずるので、静磁化の種々の方向は、区
別することができる。したがって、検出器の出力１０か
らの信号は、別の補償巻線の有無にかかわらず反対方向
の静磁界を発生し偶数調波の調波内容をゼロに減少する
調整器１１に供給される。
【００３９】第２図の実施例では、調整器の出力１２か
らの信号は、要求される反対方向の磁界を発生する補償
巻線１４に電流を流す第２の増幅器１３に接続される。
らの信号は、要求される反対方向の磁界を発生する補償
巻線１４に電流を流す第２の増幅器１３に接続される。
【００４０】電子回路から警告信号を得るために、調整
器および第２の増幅器からの補償信号にかかわらず、供
給が、重畳された静磁界および／または疑似静磁界によ
り依然として障害となるならば、検出器の出力１０から
の信号は、出力１６からの信号が要求された警告を構成
するレベル弁別器１５に接続される。
器および第２の増幅器からの補償信号にかかわらず、供
給が、重畳された静磁界および／または疑似静磁界によ
り依然として障害となるならば、検出器の出力１０から
の信号は、出力１６からの信号が要求された警告を構成
するレベル弁別器１５に接続される。
【００４１】第３図は、補償方法自体の他の実施例を示
す。調整器の出力１２からの信号は、第１の増幅器にお
いて電圧源の出力２からの信号に付加される。周期磁化
が外部障害を補償する静的および／または疑似静的要素
を含む。
す。調整器の出力１２からの信号は、第１の増幅器にお
いて電圧源の出力２からの信号に付加される。周期磁化
が外部障害を補償する静的および／または疑似静的要素
を含む。
【００４２】ケーブルの抵抗が低い場合、検出器の入力
６への信号は、補償巻線９から取られずに、変換器の供
給電圧から直接取ることができる。
６への信号は、補償巻線９から取られずに、変換器の供
給電圧から直接取ることができる。
【００４３】変換器は、正弦供給電圧が供給され、変換
器からの出力信号が測定範囲内で負荷を受けているとき
に符号を変えないならば、検出器の入力６への信号とし
て変換器の出力信号を使用することも原理的には、可能
である。
器からの出力信号が測定範囲内で負荷を受けているとき
に符号を変えないならば、検出器の入力６への信号とし
て変換器の出力信号を使用することも原理的には、可能
である。
【００４４】変換器のある形式では、各区域に測定する
巻線を有する２つ又はそれ以上の測定区域が使用され
る。これらは、差信号を得るために通常、逆に接続され
ている。すべての測定巻線の端子を利用できるようにす
ることによって、変換器の全磁束も測定することがで
き、そのような和信号は、位相感知検出器の入力信号６
としても使用することができる。
巻線を有する２つ又はそれ以上の測定区域が使用され
る。これらは、差信号を得るために通常、逆に接続され
ている。すべての測定巻線の端子を利用できるようにす
ることによって、変換器の全磁束も測定することがで
き、そのような和信号は、位相感知検出器の入力信号６
としても使用することができる。
【００４５】調整器１１は、普通のＰＩ調整器として適
切に設計される。
切に設計される。
【００４６】第４図は、第２図および第３図の電圧源１
を実現する方法を示す。最初はデジタル周波数発生器１
７である。その出力１８は、電圧源の出力３からの所望
の制御信号として直接使用され、また分周器１９の入力
にも接続される。分周器１９の出力２０からの信号は、
入力信号の二分の一の周波数を有する方形波である。最
後的に方形波は、低域フィルタ２１で濾波され、電圧源
の出力２に接続される。
を実現する方法を示す。最初はデジタル周波数発生器１
７である。その出力１８は、電圧源の出力３からの所望
の制御信号として直接使用され、また分周器１９の入力
にも接続される。分周器１９の出力２０からの信号は、
入力信号の二分の一の周波数を有する方形波である。最
後的に方形波は、低域フィルタ２１で濾波され、電圧源
の出力２に接続される。
【００４７】第５図は、正弦波発生器２２によって電圧
源を実現する他の原理を示す。この発生器の出力は、電
圧源の出力２に直接、接続されるとともに、整流器２３
で全波整流される。これは、正弦波発生器の周波数の２
倍の周波数を有する周波数成分を含む信号を作る。整流
された信号は、帯域フィルタ２４で濾波され、電圧源の
出力３に接続される。
源を実現する他の原理を示す。この発生器の出力は、電
圧源の出力２に直接、接続されるとともに、整流器２３
で全波整流される。これは、正弦波発生器の周波数の２
倍の周波数を有する周波数成分を含む信号を作る。整流
された信号は、帯域フィルタ２４で濾波され、電圧源の
出力３に接続される。
【００４８】第６図は、導体２７を介して同期される２
つの正弦波発生器２５、２６を使用する第３の実施例を
示す。
つの正弦波発生器２５、２６を使用する第３の実施例を
示す。
【００４９】第７図は、第２図および第３図に示された
偶数調波の位相感知検出器８の実施例を示す。接続６に
達する信号は、移相回路２８で移相され、その出力２９
から減算器３０に通過され、減算器において接続７に到
達しかつ供給電流に比例する信号から減算される。移相
回路の出力２９の信号レベルおよび位相位置は、減算器
の出力３１の信号が変換器の磁化と同じ周波数を有する
できるだけ小さな部分を含むようにされる。減算器の出
力の信号は、位相感知整流器３２の入力に接続される。
位相感知整流器に対する制御信号は、位相回路３３の電
圧源の出力３からの信号を移相することによって得られ
る。移相は、変換器が静磁界を受けるとき、減算器の出
力の信号に生じる第２のトーンの位相に対応するように
選択される。位相感知整流器の出力３４の信号は、最終
的に低域フィルタ３５で低域濾波される。
偶数調波の位相感知検出器８の実施例を示す。接続６に
達する信号は、移相回路２８で移相され、その出力２９
から減算器３０に通過され、減算器において接続７に到
達しかつ供給電流に比例する信号から減算される。移相
回路の出力２９の信号レベルおよび位相位置は、減算器
の出力３１の信号が変換器の磁化と同じ周波数を有する
できるだけ小さな部分を含むようにされる。減算器の出
力の信号は、位相感知整流器３２の入力に接続される。
位相感知整流器に対する制御信号は、位相回路３３の電
圧源の出力３からの信号を移相することによって得られ
る。移相は、変換器が静磁界を受けるとき、減算器の出
力の信号に生じる第２のトーンの位相に対応するように
選択される。位相感知整流器の出力３４の信号は、最終
的に低域フィルタ３５で低域濾波される。
【００５０】前述の通り、検出器の機能は、入力６に接
続された電圧信号および入力７に接続された電流信号か
らそれぞれ基本トーンを減算する必要がないことに注目
すべきである。しかし、この方法は、理想的な位相感知
整流器３２の要求を減少する。
続された電圧信号および入力７に接続された電流信号か
らそれぞれ基本トーンを減算する必要がないことに注目
すべきである。しかし、この方法は、理想的な位相感知
整流器３２の要求を減少する。
【００５１】復調器を実現する他の解法も、当然に可能
である。
である。
【００５２】上述の解法では、種々の機能は、アナログ
技法に基づいて設計された構成ブロックとして実現され
た。しかし、もちろん、デジタル信号処理器の使用によ
って同一の機能を実現することは、何らの妨げともなら
ない。
技法に基づいて設計された構成ブロックとして実現され
た。しかし、もちろん、デジタル信号処理器の使用によ
って同一の機能を実現することは、何らの妨げともなら
ない。
【００５３】第８図は、補償巻線１４によって静磁界お
よび／または疑似静磁界から保護される力変換器８を示
す。力変換器の力は、静磁界を変換器に導くこともでき
る終端片３７によって付加される。これを防ぐために、
補償巻線は、終端片に巻回されている。さらに、変換器
は、高透磁材料の遮蔽箱３８によって適当に遮蔽され
る。これは、力の方向を横断して指向される外部磁界か
ら変換器を保護する。遮蔽は、補償巻線から発生した磁
界に対して磁束閉塞ヨークとしても機能し、これは第２
図の第２の増幅器の消費電流を減少する。
よび／または疑似静磁界から保護される力変換器８を示
す。力変換器の力は、静磁界を変換器に導くこともでき
る終端片３７によって付加される。これを防ぐために、
補償巻線は、終端片に巻回されている。さらに、変換器
は、高透磁材料の遮蔽箱３８によって適当に遮蔽され
る。これは、力の方向を横断して指向される外部磁界か
ら変換器を保護する。遮蔽は、補償巻線から発生した磁
界に対して磁束閉塞ヨークとしても機能し、これは第２
図の第２の増幅器の消費電流を減少する。
【００５４】第９図は、補償巻線１４によってトルク変
換器３９がトルク負荷軸４０を介して導入される静磁界
および／疑似静磁界からどのようにして保護されるかを
示す。ここでは補償巻線が軸ではなく変換器自体に巻回
できることを示す。この場合においても、外部磁気スク
リーン４１が使用できる。
換器３９がトルク負荷軸４０を介して導入される静磁界
および／疑似静磁界からどのようにして保護されるかを
示す。ここでは補償巻線が軸ではなく変換器自体に巻回
できることを示す。この場合においても、外部磁気スク
リーン４１が使用できる。
【００５５】第１０図は、第３図に示された実施例の補
償トルク変換器の動作の一例を示す。第１０図は、例え
ば米国特許第７６０，７４５号による無接点トルク変換
器の原理を断面図で示す。この変換器では、２つの測定
区域４２、４３は、軸と同心的かつ直列に接続される２
つの励磁コイル４４、４５から発生される時間依存周期
磁界によって磁化される。磁束は、高透磁材料のヨーク
４６により閉塞される。磁化が軸の方向と一致するの
で、補償磁界は、第３図に示されるように周期励磁電流
に直流を重畳することによって発生させることができ
る。
償トルク変換器の動作の一例を示す。第１０図は、例え
ば米国特許第７６０，７４５号による無接点トルク変換
器の原理を断面図で示す。この変換器では、２つの測定
区域４２、４３は、軸と同心的かつ直列に接続される２
つの励磁コイル４４、４５から発生される時間依存周期
磁界によって磁化される。磁束は、高透磁材料のヨーク
４６により閉塞される。磁化が軸の方向と一致するの
で、補償磁界は、第３図に示されるように周期励磁電流
に直流を重畳することによって発生させることができ
る。
【図１】材料が静磁界により磁化されるときの歪曲線お
よび対称磁気ヒステリシス曲線を示す。
よび対称磁気ヒステリシス曲線を示す。
【図２】外部磁化を検出しかつこれを補償巻線によって
外部磁化をゼロに制御する本発明による電気装置のブロ
ック図を示す。
外部磁化をゼロに制御する本発明による電気装置のブロ
ック図を示す。
【図３】外部磁化を検出しかつこれを補償巻線によらず
に外部磁化をゼロに制御する本発明による電気装置の修
正されたブロック図を示す。
に外部磁化をゼロに制御する本発明による電気装置の修
正されたブロック図を示す。
【図４】図２および図３に示されたブロック図の発振器
部分の一例を示す。
部分の一例を示す。
【図５】図２および図３に示されたブロック図の発振器
部分の他の一例を示す。
部分の他の一例を示す。
【図６】図２および図３に示されたブロック図の発振器
部分のさらに他の一例を示す。
部分のさらに他の一例を示す。
【図７】図２および図３に示されたブロック図の偶数調
波の位相感知検出器の一例を示す。
波の位相感知検出器の一例を示す。
【図８】静的および／または疑似静的磁界が磁気弾性力
変換器に障害を与えることを防止する補償巻線を適用す
る原理を示す。
変換器に障害を与えることを防止する補償巻線を適用す
る原理を示す。
【図９】静的および／または疑似静的磁界が磁気弾性ト
ルク変換器に障害を与えることを防止する補償巻線を適
用する原理を示す。
ルク変換器に障害を与えることを防止する補償巻線を適
用する原理を示す。
【図１０】磁界の予想される障害の方向が磁化周期磁界
の方向と一致する場合に図３における余分な巻線なしで
補償がどのようにして解決されるかを示す。
の方向と一致する場合に図３における余分な巻線なしで
補償がどのようにして解決されるかを示す。
１ 電圧源 ２，３ 出力 ４ 第１の増幅器 ５ 励磁巻線 ６，７ 入力 ８ 偶数調波の位相感知検出器 ９ 補償巻線 １０ 出力 １１ 調整器 １２ 出力 １３ 第２の増幅器 １４ 補償巻線 １５ レベル弁別器 １６ 出力 １７ デジタル周波数発生器 １８ 出力 １９ 分周器 ２０ 方形波 ２１ 低減フィルタ ２２ 正弦波発生器 ２３ 整流器 ２４ 帯域フィルタ ２５，２６ 正弦波発生器 ２７ 接続 ２８，３３ 移相回路 ２９，３１ 出力 ３０ 減算器 ３２ 位相感知整流器 ３４ 出力 ３５ 低減フィルタ ３６ 力変換器 ３７ 終端片 ３８ 遮蔽箱 ３９ トルク変換器 ４０ 軸 ４１ 外部磁気スクリーン ４２，４３ 測定区域 ４４，４５ 励磁コイル ４６ ヨーク
フロントページの続き (72)発明者 ヤン パルムクイスト スウェーデン国ベステルオース，バンガ タン 15 (72)発明者 ヤール ソベル スウェーデン国ベステルオース，シグゲ スボルグスガタン ５ ディー (56)参考文献 特開 昭61−201126（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−69282（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/12 G01L 3/10
Claims (9)
- 【請求項１】 磁気弾性効果に基づく力／トルク変換器
の測定において障害となる静磁界および疑似静磁界の作
用の検出および保護をする方法であって、前記方法は、
対称周期供給電流により磁化される変換器（３６，３
９）の提供を含み、そのフーリエ表現は、基本周波数お
よびこの基本周波数の奇数調波のみを含む前記方法にお
いて、前記変換器に電流が供給されるとき、前記変換器
の磁束に比例する第１の信号は、位相感知検出器（８）
の第１の入力（６）に接続され、その出力信号は、前記
第１の信号のフーリエ表現における偶数調波の内容に比
例し、また、前記変換器の磁化に電圧が供給されると
き、前記変換器を磁化する供給電流に比例する第２の信
号は、前記位相感知検出器（８）の第２の入力（７）に
接続され、その出力信号は、前記第２の信号のフーリエ
表現における偶数調波の内容に比例し、および前記位相
感知検出器の出力がゼロと異なるとき、静磁界および／
または疑似静磁界の障害が検出されることを特徴とする
前記方法。 - 【請求項２】 前記位相感知検出器（８）の出力は、調
整器（１１）の入力に接続され、その出力信号は、障害
となる疑似静止磁界の方向と反対の方向に向けられる静
磁界および疑似静磁界を発生する前記変換器の補償巻線
（１４）に増幅器（１３）を介して接続されることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記位相感知検出器の出力は、調整器
（１１）の入力に接続され、その出力信号は、励磁電流
に協働して接続され、前記変換器の励磁巻線（５）を介
して静磁界および／または疑似静磁界の方向と反対の方
向に接続される静磁界および／または疑似静磁界を発生
することを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 磁気弾性作用に基づく力／トルク変換器
の測定において障害となる静磁界および／または疑似静
磁界の作用の検出および保護をする装置であって、前記
装置は、対称周期供給電流によって磁化される変換器
（３６，３９）を含み、そのフーリエ表現は、基本周波
数およびこの基本周波数の奇数調波のみを含む前記装置
において、前記変換器に電流が供給されるとき、前記変
換器の磁束またはその変化の速度に比例する第１の信号
は、位相感知検出器（８）の第１の入力（６）に接続さ
れ、その出力信号は、前記第１の信号のフーリエ表現に
おける偶数調波の内容に比例し、また、前記変換器の磁
化に電圧が供給されるとき、前記変換器を磁化する供給
電流に比例する第２の信号は、前記位相感知検出器
（８）の第２の入力（７）に接続され、その出力信号
は、前記第２の信号のフーリエ表現における偶数調波の
内容に比例し、および前記位相感知検波器の出力がゼロ
と異なるとき、前記装置は、障害となる静磁界および／
または疑似静磁界を検出することを特徴とする前記装
置。 - 【請求項５】 前記検出器の出力は、前記調整器（１
１）の入力に接続され、その出力信号は、障害となる静
磁界および／または疑似静磁界の方向と反対の方向に向
けられる静磁界および／または疑似静磁界を発生させる
前記変換器の補償巻線（１４）に増幅器（１３）を介し
て接続されることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 前記検出器の出力は、前記調整器（１
１）の入力に接続され、その出力信号は、前記励磁電流
と協働し、前記変換器の励磁巻線（５）を介して、障害
となる静磁界および／または疑似静磁界の方向と反対の
方向に向けられる静磁界および／または疑似静磁界を発
生することを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項７】 前記変換器の供給電圧は、前記変換器を
通る磁束の変化速度に比例する第１の信号として設けら
れることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項８】 １つ又はそれ以上の測定巻線の誘起電圧
は、前記変換器を通る磁束の変化速度に比例する信号と
して設けられることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項９】 前記供給電圧に並列の他の二次巻線の誘
起電圧は、前記変換器を通る磁束の変化速度に比例する
信号として設けられることを特徴とする請求項４記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8904307-9 | 1989-12-21 | ||
| SE8904307A SE465185B (sv) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | Foerfarande jaemte anordning foer detektering av och skydd mot inverkan av stoerande statiska och kvasistatiska magnetfaelt paa maetning med kraft- och vridmomentgivare |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120431A JPH04120431A (ja) | 1992-04-21 |
| JP3030096B2 true JP3030096B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=20377828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2404458A Expired - Lifetime JP3030096B2 (ja) | 1989-12-21 | 1990-12-20 | 磁気弾性の力／トルク変換器における静磁界および／または疑似静磁界の補償 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122742A (ja) |
| EP (1) | EP0434089B1 (ja) |
| JP (1) | JP3030096B2 (ja) |
| CA (1) | CA2032584C (ja) |
| DE (1) | DE69012075T2 (ja) |
| ES (1) | ES2063239T3 (ja) |
| SE (1) | SE465185B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10147313B2 (en) | 2010-10-04 | 2018-12-04 | Tyco Fire & Security Gmbh | Detector system |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5902934A (en) * | 1990-12-10 | 1999-05-11 | Sensortech, L.P. | Phase magnitude signal detector |
| US5525907A (en) * | 1995-03-17 | 1996-06-11 | Hughes Missile Systems Company | Active impulse magnetometer with bipolar magnetic impulse generator and fast fourier transform receiver to detect sub-surface metallic materials |
| EP0863728A4 (en) * | 1995-11-28 | 2000-11-08 | Univ America Catholic | PROTECTION OF LIVING SYSTEMS AGAINST ELECTROMAGNETIC FIELDS |
| SE9504516L (sv) * | 1995-12-18 | 1997-05-12 | Asea Brown Boveri | Vridmomentgivare bestående av en givaraxel med en cirkulärpolariserad magnetisk ring fixerad vid givaraxelns periferi |
| US6422096B1 (en) | 1998-08-06 | 2002-07-23 | Blh Electronics, Inc. | Load cell |
| GB9924046D0 (en) | 1999-10-11 | 1999-12-15 | Fast Technology Gmbh | Torque measurement apparatus |
| US6341534B1 (en) * | 2000-03-03 | 2002-01-29 | Ford Motor Company | Integrated two-channel torque sensor |
| SE517238C2 (sv) * | 2000-09-27 | 2002-05-14 | Abb Ab | Vridmomentgivare och användning av en vridmomentgivare |
| DE10161803A1 (de) * | 2001-12-15 | 2003-07-10 | Hilti Ag | Elektromagnetischer Drehmomentsensor |
| US7222034B2 (en) * | 2003-09-19 | 2007-05-22 | Tektronix, Inc. | In-circuit measurement of saturation flux density Bsat, coercivity Hc, and permiability of magnetic components using a digital storage oscilloscope |
| DE102006017727A1 (de) * | 2006-04-15 | 2007-10-25 | Daimlerchrysler Ag | Berührungslose Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Welle |
| EP3017284B1 (en) * | 2013-07-05 | 2018-09-05 | Torque and More (TAM) GmbH | Solid borne sound wave phase delay comparison |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3792348A (en) * | 1971-11-19 | 1974-02-12 | W Rollwitz | Method of determining stress in a ferromagnetic member using magnetoabsorption |
| US3890564A (en) * | 1972-07-04 | 1975-06-17 | Okura Denki Co Ltd | Apparatus for inducing eddy current in a semiconductor wafer for measuring the electric conductivity or resistivity thereof |
| US3925725A (en) * | 1974-09-23 | 1975-12-09 | Mogilevsky V M | Oscilloscopic ferrometer |
| US4573012A (en) * | 1983-02-14 | 1986-02-25 | General Electric Company | Method and apparatus for measuring core loss of a laminated ferromagnetic structure |
| US4506554A (en) * | 1983-06-07 | 1985-03-26 | Asea Aktiebolag | Magnetoelastic torque transducer |
| CH664632A5 (de) * | 1984-08-16 | 1988-03-15 | Landis & Gyr Ag | Schaltungsanordnung zur kompensation von schwankungen des uebertragungsfaktors eines magnetfeldsensors. |
| JPS61162726A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 応力検出装置 |
| US4760745A (en) * | 1986-12-05 | 1988-08-02 | Mag Dev Inc. | Magnetoelastic torque transducer |
-
1989
- 1989-12-21 SE SE8904307A patent/SE465185B/sv unknown
-
1990
- 1990-12-17 US US07/628,149 patent/US5122742A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-18 CA CA002032584A patent/CA2032584C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-20 JP JP2404458A patent/JP3030096B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-21 ES ES90125168T patent/ES2063239T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-21 DE DE69012075T patent/DE69012075T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-21 EP EP90125168A patent/EP0434089B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10147313B2 (en) | 2010-10-04 | 2018-12-04 | Tyco Fire & Security Gmbh | Detector system |
| US10614705B2 (en) | 2010-10-04 | 2020-04-07 | Johnson Controls Fire Protection LP | Detector system |
| US10713938B2 (en) | 2010-10-04 | 2020-07-14 | Johnson Controls Fire Protection LLP | Detector system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69012075D1 (de) | 1994-10-06 |
| SE8904307D0 (sv) | 1989-12-21 |
| DE69012075T2 (de) | 1995-03-30 |
| SE465185B (sv) | 1991-08-05 |
| CA2032584C (en) | 1999-04-27 |
| US5122742A (en) | 1992-06-16 |
| CA2032584A1 (en) | 1991-06-22 |
| JPH04120431A (ja) | 1992-04-21 |
| ES2063239T3 (es) | 1995-01-01 |
| SE8904307L (sv) | 1991-06-22 |
| EP0434089A1 (en) | 1991-06-26 |
| EP0434089B1 (en) | 1994-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3030096B2 (ja) | 磁気弾性の力／トルク変換器における静磁界および／または疑似静磁界の補償 | |
| US4692703A (en) | Magnetic field sensor having a Hall effect device with overlapping flux concentrators | |
| JPS61159823A (ja) | 機械要素の位置の検出用の近接スイツチ | |
| EP0380562B1 (en) | Magnetometer employing a saturable core inductor | |
| US2649568A (en) | Magnetometer | |
| US5952734A (en) | Apparatus and method for magnetic systems | |
| JPS61162726A (ja) | 応力検出装置 | |
| JP4565072B2 (ja) | 磁界センサ | |
| US3621382A (en) | Anistropic thin ferromagnetic film magnetometer | |
| US4972146A (en) | Saturble core device with DC component elimination for measuring an external magnetic field | |
| JP2000162244A (ja) | 直流電流センサ | |
| JP2003075475A (ja) | 交流電流センサ | |
| JP2000055998A (ja) | 磁気センサ装置および電流センサ装置 | |
| JP3651268B2 (ja) | 磁気測定方法及び装置 | |
| JPH10309031A (ja) | 交直両用漏電検出器 | |
| JPH11281678A (ja) | 電流センサ | |
| JPH09292471A (ja) | 金属検出装置 | |
| JPH0815229A (ja) | 高分解能渦電流探傷装置 | |
| Garcia et al. | Biaxial magnetometer sensor | |
| JP4287735B2 (ja) | フラックスゲート磁力計の計測装置 | |
| KR102656037B1 (ko) | 자기장 검출 장치 | |
| JP3166986B2 (ja) | 電流センサ | |
| JP3746359B2 (ja) | 直流電流センサー | |
| JPH0445110B2 (ja) | ||
| JPH02110331A (ja) | 磁歪式応力センサの励磁方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080204 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110204 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |