JP3826339B2 - Displacement detector which applies the Helmholtz coils - Google Patents

Displacement detector which applies the Helmholtz coils Download PDF

Info

Publication number
JP3826339B2
JP3826339B2 JP28327299A JP28327299A JP3826339B2 JP 3826339 B2 JP3826339 B2 JP 3826339B2 JP 28327299 A JP28327299 A JP 28327299A JP 28327299 A JP28327299 A JP 28327299A JP 3826339 B2 JP3826339 B2 JP 3826339B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
displacement
coil
coils
displacement detector
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 - Fee Related
Application number
JP28327299A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001066103A (en
Inventor
久 安藤
Original Assignee
久 安藤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 久 安藤 filed Critical 久 安藤
Priority to JP28327299A priority Critical patent/JP3826339B2/en
Publication of JP2001066103A publication Critical patent/JP2001066103A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3826339B2 publication Critical patent/JP3826339B2/en
Application status is Expired - Fee Related legal-status Critical
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、平等磁界を発生するヘルムホルツ・コイルの機能を利用して、大小構造物に生じる変位量を測定する変位検出器に関するものである。 The present invention uses the function of the Helmholtz coils for generating the even magnetic field, to a displacement detector for measuring the displacement amount generated in large and small structures.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来から、大小構造物の変位測定に用いられている差動トランスは、図13に概略構造を示す断面図 、図14に1、2次コイルの接続図を示すように、一つの1次コイル14と二つの2次コイル15、16と、その中心部に変位検出用のコア17と軸18とを設けている。 Conventionally, the differential transformer used in the displacement measurement of the magnitude structure, as shown and cross-sectional view showing a schematic structure in FIG. 13, the connection diagram of the primary and secondary coils 14, one of the primary the coil 14 and the two secondary coils 15 and 16 is provided with the core 17 and the shaft 18 for displacement detection at the center thereof. 図17は、差動トランス19とシグナルコンディショナ13bを組み合わせ変位測定装置とした例を示すブロック図である。 Figure 17 is a block diagram showing an example of a displacement measuring apparatus combining a differential transformer 19 and signal conditioner 13b. 1次コイル14に一定周波数、電圧の励磁入力epを加えた上、被測定構造物の動きを軸18を通じてコア17に伝えると、コア17の磁気誘導効果によって二つの2次コイル15、16に発生する電圧の大きさeo1、eo2は、コア17の動きと共に差動的に増減する様になる。 Constant frequency to the primary coil 14, after having added the excitation input ep voltage, when transmitted to the core 17 through the shaft 18 the movement of the measurement structure, the two secondary coils 15 and 16 by the magnetic induction effect of the core 17 size EO1, EO2 of the voltage generated will as to increase or decrease differentially with the movement of the core 17.
【0003】 [0003]
この差動的に増減する両出力eo1、eo2は、図14に示すようにそれらが引き算となる極性で接続される(図中、コイルに付した黒丸は各コイルの巻き始めを示す)。 The differentially increased or decreased to both outputs EO1, EO2 (shown in the figure, the black dots which were subjected to coil winding start of each coil) to which they are connected in polarity to be subtraction as shown in Figure 14. 図15に示す差動トランスの交流差動出力eo1−eo2は、変位dの基準点0を中心にプラス、マイナス同振幅の変位が順次与えられると変位に対応した同振幅の交流電圧eo1、eo2 (ただし位相は逆)が出力軸を挟んで対称の位置に現れる。 AC differential output EO1-EO2 differential transformer shown in FIG. 15, plus about a reference point 0 of the displacement d, the amplitude of the AC voltage corresponding to the displacement d displacement d minus the amplitude is given sequentially EO1 , EO2 (except phase reverse) appears positioned symmetrically across the output shaft. 従って、この交流差動出力eo1−eo2では変位の大きさは分かっても基準位置からの変位の方向迄見分ける事は不可能である。 Therefore, it is impossible to distinguish up direction of displacement d from the even reference position know the magnitude of the AC differential output EO1-EO2 in displacement d.
【0004】 [0004]
このため、図17の差動トランス用シグナルコンディショナ13bのブロック図のように、差動トランス19の二つの2次コイル15、16の出力eo1、eo2をそれぞれ先ず位相弁別回路9bに導いている。 Therefore, as in the block diagram of a differential transformer signal conditioner 13b in FIG. 17, has led to the output EO1, EO2 of two secondary coils 15 and 16 of the differential transformer 19 to the respective first phase discriminator circuit 9b . これは変位の振幅と方向を、最終的な出力eoの電圧とその極性に対応させて、図16の直流差動出力eo(前記交流差動出力eo1−eo2に対比させて直流差動出力eoとした)のグラフに示す様に、振幅と方向の両者を含めた変位測定が出来る様にするためである。 The amplitude and direction of this displacement d, the voltage of the final output eo and to correspond to the polarity, the DC differential outputs in comparison to the DC differential output eo (the AC differential output EO1-EO2 in FIG. 16 as shown in the graph of the eo), in order to like it can displacement measurement including both amplitude and direction.
(比較的小さな変位測定用差動トランスの例として特許公報 平1−54845参照)。 (See Japanese Patent Publication Rights 1-54845 as an example of a relatively small displacement measuring differential transformer).
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
従来の差動トランスにあっては、外形寸法を決めるのは主として巻き心の上に密着巻きされたソレノイドコイル自体であり、測定範囲の大小に関わらず形状は筒状で、測定範囲の数倍〜数十倍以上の長さを要し、常に”細長く測定範囲の割に大きく重い”というのが定説であった。 In the conventional differential transformer, a solenoid coil itself, which is tightly wound on the determine the external dimensions mainly winding core, the shape regardless of the measurement range is cylindrical, several times of the measurement range It took to several tens of times greater than the length, always referred to as "elongated large and heavy in spite of the measurement range" was a dogma. 従って、変位計として単独で使用する場合は勿論のこと、他の物理量たとえば荷重や圧力その他の量を測定するセンサに組み込み1ミリ程度の変位を計る場合でも、出来上がった製品全体の形状は大きく、重くかつ高価になっていた。 Therefore, alone if used, of course as a displacement meter, a sensor for measuring other physical quantities example load or pressure other quantities even when measure built 1 millimeters of displacement, resulting products overall shape is large, heavy and had become expensive.
【0006】 [0006]
さらに従来の差動トランスには、原理的に二つのグループが存在し、そのひとつは数十キロヘルツ以下(通常10〜30キロヘルツ程度)の比較的低い励磁周波数で使用、磁性体コアの磁気誘導効果によって出力をコントロールするもの、他は数十キロヘルツ以上(通常百キロヘルツ程度以上)の高い励磁周波数で使用、非磁性体コア内の渦電流効果を利用して元の磁束を打ち消すことで出力をコントロールするものである。 More conventional differential transformer principle there are two groups, one of which uses a relatively low excitation frequency of several tens of kilohertz or less (usually about 10 to 30 kilohertz), magnetic induction effect of the magnetic core which controls the output by more than the other several tens kilohertz used (usually hundred kilohertz or so) high excitation frequency, control output by canceling the original magnetic flux using the eddy current effects in the non-magnetic core it is intended to. 前者は歴史も長く、量的にも圧倒的に多いが一般には大型大重量である。 The former history also long, overwhelmingly larger in quantity, but in general is a large large weight. 一方後者は歴史も短く、市場も小さいが前者よりは小型のものが多い(前記特許公報 平1−54845は後者の参考例である)。 While the latter history is short, market small ones small is larger than the former (the Patent Publication Rights 1-54845 is latter reference example). この両者は、互いに他にない特長も持っているので、それらを併せ持った新しい変位検出器の出現も待たれるところである。 This both, because it has also features no other each other, is where are awaited also the emergence of new displacement detector that combines them.
【0007】 [0007]
また、ICの採用等で技術革新を繰り返すシグナルコンディショナに対して、差動トランス本体の技術革新は取り残された状態にある。 Further, to the signal conditioner repeating technological innovation adoption of IC, innovation differential transformer body is in a state of being left behind. すなわち、ソレノイドコイルの1次、2次巻き線に採用されている何百回、何千回という巻き数は、プリント配線技術やIC技術によって小型化、量産化出来る見込みは殆どないままである。 That is, the primary solenoid coil, secondary winding hundreds of times that has been adopted, the number of turns thousands times, smaller by printed wiring technology and IC technology, mass production can be expected remains little.
【0008】 [0008]
本発明は、変位計として単体で用いても、他の物理量センサに組み込む場合でも小型、軽量、高応答でかつ安価な変位検出器を提供する事を目的としている。 The present invention may be used alone as a displacement meter, and small or include the other physical quantity sensor, light weight, that provide inexpensive displacement detector high response purpose.
【0009】 [0009]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するために、従来の差動トランスの1個の1次コイルと2個一組の2次コイルに相当する部分を、2個一組のヘルムホルツ・コイルと同じく2個一組の検出コイルによる構成に変更する。 In order to achieve the above object, one of the primary coil and the portion corresponding to the two pair of secondary coils of a conventional differential transformer, two pair Helmholtz coils Like two pair changing the configuration according to the detection coil. また従来の棒状金属コアに相当する部分を従来形状の他、板状(以下の説明は、便宜上円盤形を中心にして進める)、円筒形、円柱形、球状体等々従来とは異なる形状のコアを使用可能として、それらを測定対象構造物や物理量に応じて選択可能とする。 Also the portion corresponding to the conventional rod-shaped metal core other conventional shapes, plate-like (the following description proceeds and for convenience about the disc-shaped), cylindrical, cylindrical core having a different shape from the spherical body so prior as being available, and can be selected according to their measurement object structures and the physical quantity.
【00010】 [00010]
一般に磁気を応用した変位の検出器には、その一部に平等磁界となる部分が必要であり、従来の差動トランスは筒状ソレノイドコイルによってそれを実現していた。 In general the displacement of applying a magnetic detector, it is necessary portion to be the even magnetic field in a portion thereof, the conventional differential transformer was realized whereby cylindrical solenoid coil. この平等磁界を得る方法には、他にも単純かつ巧妙で同時に小型化も可能な方法があり、それが商用周波数における電流力計形計器等に用いられ、よく知られているヘルムホルツ・コイルである。 The way of obtaining the even magnetic field, there is a simple and ingenious possible way miniaturization simultaneously to other, it is used in the current power meter form the instrument or the like in the commercial frequency, in well-known Helmholtz coils is there.
【00011】 [00011]
ヘルムホルツ・コイルは、ドーナツ状ないしは平板状をした半径rの同じコイル二つを用意し、両コイルの中心を合わせた上、一直線上に距離を半径rに等しく離して対向設置したものである。 Helmholtz coils are prepared the same coil two donut-shaped or plate-shaped and the radius r, on the combined centers of the coils is obtained by facing placed away equal distance in a straight line in the radial r. この二つのコイルをその発生磁界が加算されるように直列に結んで同一電流を流すと、距離rを隔てた二つのコイルの中間部分に平等磁界が現れる。 Flowing the same current by connecting in series such that the generated magnetic field of the two coils are added, even magnetic field appears in the middle portion of the two coils at a distance r. この磁界の強さはビオ・サバールの法則から個々のコイルが発生する磁界の強さの1.43倍になることもよく知られている。 The intensity of the magnetic field is also well known to be 1.43 times the intensity of the magnetic field each coil generates the Biot-Savart law.
【00012】 [00012]
ここで、ヘルムホルツ・コイルの励磁周波数を数十キロヘルツ以上の高い周波数に選択すると、コア内の渦電流効果が大きくなってくるので、コアは非磁性体で固有抵抗の小さな金属、例えば銅などを使用する。 Here, by selecting the frequency higher than several tens of kilohertz excitation frequency of the Helmholtz coils, since the eddy current effects in the core becomes large, small metal resistivity core a non-magnetic material, such as copper and the like use. この場合には、渦電流効果を持ったコアがコイルに近づくとそこで励磁による磁束をうち消すので、従ってコアに近い検出コイルは鎖交する磁束が減って、その電圧がより低下するようになり、以下これを渦電流モードと呼ぶことにする。 In this case, since the core having an eddy current effects cancel out the magnetic flux due to approach the coil where the excitation, thus the detection coil closer to the core decreases the magnetic flux interlinking, now the voltage is further reduced , which will be referred to as eddy current mode below.
【0013】 [0013]
一方、これとは対照的にヘルムホルツ・コイルの励磁周波数を数十キロヘルツ以下の低い周波数に下げてくると、コア内の渦電流効果は減少し、コアの磁気誘導効果で出力が決まるようになるので、コアは磁性体金属で透磁率の大きなものとする。 On the other hand, when it and the contrast comes down to a few tens of kilohertz or less of a low frequency excitation frequency of the Helmholtz coils, the eddy current effects in the core is reduced, so that the output magnetic induction effect of the core is determined since the core is a large magnetic permeability in a magnetic metal. 従って、コアに近い検出コイルにより多くの磁束が結合して、より大きな電圧が発生するようになり、以下これを磁気誘導モードと呼ぶことにする。 Thus, by combining a number of magnetic flux by the close detection coil to the core, it becomes larger voltage is generated, which is called a magnetic induction mode below.
【0014】 [0014]
このように、ヘルムホルツ・コイルの励磁周波数とコア材質の組み合わせ如何により、同じ変位に対して相反する二つの動作モードが生じるが、これを利用する方法もある。 Thus, the combination whether the excitation frequency and the core material of the Helmholtz coils, the two conflicting modes of operation occur for the same displacement, there is a method of using the same. 即ち、磁性体コアを単体あるいは非磁性体コアと併用して、磁気誘導モードと渦電流モードが同時に生じる程度の励磁周波数で使用、両動作モードをミックスして、第三の動作モードとして変位検出器の出力特性を改善できる場合がある。 That, in combination with the magnetic core and the unitary or non-magnetic core, used by the excitation frequency to the extent that the magnetic induction mode and eddy current mode occurs simultaneously, both the operation mode to mix, the displacement detection as a third operation mode it may be possible to improve the output characteristics of the vessel. また、用途を広める手段とすることもできる。 It is also possible to a means of disseminating applications. (以下の記述においては、原則として前記渦電流モードを中心に進めることとする)。 (In the following description, and to proceed around the eddy current mode in principle).
【0015】 [0015]
また、ヘルムホルツ・コイルは本来、ドーナツ状ないしは平板状をしているが、プリント配線技術やIC技術を用いて平面状にすることも可能であり、変位検出器のさらなる小型化、換言すれば極小化への道も開けてくる Further, originally Helmholtz coils, although the donut-shaped or plate-like, it is also possible to flatly using printed wiring technology and IC technology, further miniaturization of the displacement detector, in other words the minimum come also opened the way to the reduction.
【0016】 [0016]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。 Embodiments of the invention with reference to the drawings based on examples will be described.
図1において、半径rなるヘルムホルツ・コイル1、2の外側に同心円状の検出コイル3、4を配置する。 1, arranged concentric detection coils 3, 4 to the outside of the radius r becomes Helmholtz coils 1,2. ヘルムホルツ・コイル1、2の平等磁界発生部に例えば板状(円盤形)のコア5を配置して軸6で支え、軸を介して与えられた変位dを板状(円盤形)のコア5に伝達する。 Core Helmholtz equality coils 1 magnetic field generator, for example, a plate shape arranged core 5 (disk-shaped) supported by the shaft 6, the displacement d of the plate-like given via the shaft 6 (disc-shaped) 5 to transfer. これが本発明変位検出器の基本となる構造であり、図10に斜視図を、また図11にはヘルムホルツ・コイル1、2と検出コイル3、4の接続図を示す(なお、図8,図9はそれぞれヘルムホルツ・コイルの原理を示す説明図で、コイルは簡略化し1ターンで示した)。 This is the structure that forms the basis of the present invention the displacement detector, in the perspective view of FIG. 10, also in FIG. 11 shows a connection diagram of Helmholtz coils 1 and the detection coils 3, 4 (FIG. 8, FIG. each 9 are explanatory views showing the principle of a Helmholtz coil, the coil is shown in simplified one turn).
【0017】 [0017]
図2の実施例は、ヘルムホルツ・コイル1、2と検出コイル3、4の位置を内外互いに入れ替えたもので、構造的にはコア5の移動範囲は縮小するが全体としては小型化できる。 The embodiment of FIG. 2, which has replaced one inside the other the position of the Helmholtz coils 1 and the detection coils 3, 4, the moving range of the core 5 in structure can downsize the whole is reduced. ヘルムホルツ・コイル1、2と検出コイル3、4の位置関係は任意に選択可能であるが、以下の説明では便宜上、前記図1と同様な配置をもとに進めることとする。 Although the positional relationship between Helmholtz coils 1 and the detection coils 3, 4 can be arbitrarily selected, in the following description for convenience and to proceed on the basis of the same arrangement as FIG 1.
【0018】 [0018]
図3の実施例は、前記図1の板状(円盤形)のコア5を複数枚、ここでは2枚にして渦電流に対する電気抵抗を減らした例である。 The embodiment of FIG. 3, a plurality of cores 5 of the Figure 1 plate (disc-shaped), here is an example of reduced electrical resistance to the to eddy currents in two.
【0019】 [0019]
図4の実施例は、コアを円筒形のコア5cに変えた場合を示している。 The embodiment of FIG. 4 shows a case of changing the core cylindrical core 5c. 高速作動時にコアの慣性や空気抵抗を減らしたり、また、同時に渦電流効果を高めるために金属あるいは非金属円筒にメッキを施すことも可能である。 Or reduce the inertia and air resistance of the core during high speed operation, and it is also possible to simultaneously plating the metal or nonmetal cylinder in order to increase the eddy current effects.
【0020】 [0020]
図5の実施例は、コアを円柱形のコア5dに変えた場合を示す。 Embodiment of Figure 5 shows the case of changing the core to the core 5d cylindrical. ヘルムホルツ・コイル1、2の励磁周波数が、例えば10〜30キロヘルツ等の低い場合には、コア材質に磁性体金属の採用が可能であり、もう少し細長くして従来の棒状コアに近くする事もできる。 Excitation frequency of the Helmholtz coils 1 and 2, for example when low like 10-30 kilohertz is capable of adopting the magnetic metal core material may also be close to the traditional rod-like core a little more slender .
【0021】 [0021]
図6の実施例は、傾斜計としての応用で外部から人為的な傾斜入力の必要はなく、容器内で流動体のコア5eが重力の作用で移動する。 Example 6 is not required for artificial slope input from the outside application as inclinometer, core 5e of the fluid in the container moves by gravity. ヘルムホルツ・コイル1、2の励磁周波数を考慮した上、例えば磁性流体等も使用可能である。 Consideration of the excitation frequency of the Helmholtz coils 1, for example, a magnetic fluid, etc. can be used.
【0022】 [0022]
図7の実施例は、前記図6同様傾斜計としての応用で、受け皿の上を球状体のコア5f (形状は大きく強調表示している)が重力の作用で移動するようになっている。 Example 7 is, in the application as the 6 Similarly inclinometer has become over the pan 6 as core 5f spheroids (shape is highlighted large) moves by gravity . 図示はしていないが、球状体のコア5fは、受け皿ではなく上方あるいは下方からバネ等で支えても同じ効果が期待できる。 Although not shown, the core 5f of spheroids, from above or below instead pan 6 supported by a spring or the like can be expected the same effect.
【0023】 [0023]
図12に示すブロック図は、本発明変位検出器7をシグナルコンディショナ13aと組み合わせて、変位測定装置を構成した例を示す。 Block diagram shown in FIG. 12, a combination of the present invention the displacement detector 7 and signal conditioner 13a, showing an example in which the displacement measuring device. この場合、変位測定装置全体としての特性評価は、図15、図16にそれぞれ示した交流差動出力、直流差動出力の特性グラフに基づいて、従来の差動トランスと同様な手法で行うことができる。 In this case, the characterization of the overall displacement measuring apparatus, FIG. 15, an AC differential output are shown in FIG. 16, based on the characteristic graph of the DC differential output, it is carried out in conventional differential transformer and similar techniques can.
【0024】 [0024]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。 The present invention, which is configured as described above, an effect as described below.
【0025】 [0025]
ヘルムホルツ・コイルの応用により、従来の差動トランスの”細く長く重い”形でなく”小さく軽い”変位検出器が容易に製作できる様になる。 The application of the Helmholtz coils, "long thin heavy" rather than in the form of a conventional differential transformer "small and light" displacement detector becomes as easily fabricated. これにより、変位計として単体の場合は勿論、他の物理量センサに組み込んだ場合でも最終的な製品形状を小さく、軽く、高応答とし同時に安くすることが可能となる。 Thus, of course the case of a single as the displacement gauge, smaller final product shape even when incorporated in other physical quantity sensor, light, it is possible to cheaply simultaneously with high response.
【0026】 [0026]
ヘルムホルツ・コイルや検出コイルは、プリント配線技術やIC技術により、平面状コイル化、超小形化することも出来る。 Helmholtz coil and the detection coil, the printed circuit technology and IC technology, the planar coil of, can also be ultra miniaturized. もともとIC技術の取り入れが容易なシグナルコンディショナと相俟って、極めて小さな変位測定装置の実現も可能となる。 What was originally incorporated IC technology easy signal conditioner coupled with, it is possible very realization of small displacement measuring apparatus.
【0027】 [0027]
静的な変位からキロヘルツオーダの高速変位の測定まで、幅広く対応する事が可能となる。 From a static displacement to the measurement of high-speed displacement of kilohertz order, made possible a wide range corresponding to it is. 即ち、ヘルムホルツ・コイル、コアおよび励磁周波数等の組み合わせを測定の要求条件に合わせて選択することが出来るようになる。 That is, Helmholtz coils, it becomes possible to select together combination of such core and the excitation frequency on the requirements of the measurement.
【0028】 [0028]
コアの磁気誘導効果と渦電流効果のそれぞれを単独で、或いは両者を併せて利用する事も可能となり、変位検出器の出力特性の改善や用途の拡大に役立てることができる。 Each of the magnetic induction effect and eddy current effects in the core alone, or it becomes possible to use in combination of both, it may be useful for the expansion of improvements and applications of the output characteristics of the displacement detector.
【0029】 [0029]
本発明には多くの変更を加えることが可能で、用途に応じて可能な範囲でヘルムホルツ・コイルの形状(多角形化等)やその励磁周波数、検出コイルやコアおよび支持部の形状迄さまざまに変えて、変位や傾斜にとどまらず他の多くの物理量測定にも応用できる。 The present invention is capable of many modifications, the shape of the Helmholtz coils the extent possible depending on the application (polygon, etc.) or its excitation frequency, variously until the shape of the detection coil and the core and the support portion varied, it can be applied to many other physical quantity measuring not only the displacement or tilt.
【0030】 [0030]
例えば、ヘルムホルツ・コイルと検出コイルの共通軸に対して直角方向から軸を挿入、測定目的に応じて各種形状のコアをこの軸上に偏心させて取り付ける。 For example, inserting the shaft from the direction perpendicular to the common axis of the Helmholtz coils and the detection coils, attached by decentering the core of various shapes on the shaft depending on the measurement purpose. いま、この軸を回転させると実質的なコア位置が変わって軸の回転角度を測定する事ができる。 Now, when rotating the shaft substantial core positions can be measured rotation angle of the shaft changes.
【0031】 [0031]
さらに、加速度を測る例を述べれば、円柱形や球状体等のある程度質量を持ったコアを加速度の大きさによって直線的に移動させればよい。 Furthermore, Stated examples to measure acceleration, the core having a certain mass, such as cylindrical or spherical bodies may be moved linearly by the magnitude of the acceleration. 従って、通常はコアに変位を伝える軸に代えて、金属または非金属の支持バネを用いてコアを保持することで対応できる。 Therefore, usually it can be dealt with by substituting shaft for transmitting the displacement to the core to hold the core with the support spring of the metallic or non-metallic.
【0032】 [0032]
この他の物理量においても、前記加速度の測定例のように、物理量が作用したときコアの移動量をその物理量の動きに比例させるようなコア支持体を考えて対応できる。 Also in this other physical quantities, as in the example of measuring the acceleration, a physical quantity can accommodate consider core support such as to proportion the amount of movement of the core when acted on movement of the physical quantity. この場合、物理量が動的な変化を伴うようなときは、コア部分に機械的あるいは電気的なダンピングをかけ、周波数特性等を改善することは従来公知の技術で可能である。 In this case, when the physical quantity involving dynamic change over mechanical or electrical damping to the core portion, it is possible with conventional techniques for improving the frequency characteristics.
【0033】 [0033]
この他、ヘルムホルツ・コイルの励磁波形も正弦波のみならず、方形波等にする事もできる。 In addition, the excitation waveforms of Helmholtz coils may not sinusoidal only, can also be a square wave or the like.
【0034】 [0034]
さらに従来の差動トランスのみでなく、例えば、ひずみゲージ式センサの欠点もカバーすることができる。 Not only more conventional differential transformer, for example, can also be covered disadvantage of the strain gauge type sensor. 土木工事現場等で、ひずみゲージ式センサは絶縁低下事故に悩まされることが多い。 In civil engineering construction site, etc., the strain gauge type sensor is often suffer from reduced insulation accident. これはひずみゲージが変形することで出力を発生することに起因している。 This is due to generating output by the strain gauge is deformed. 極言すれば、ひずみゲージ式センサは変形の都度、その内部に”水分や不純物等を吸い込む”動作を繰り返しているので、何時かは絶縁抵抗が低下する恐れがある。 Strictly speaking, the strain gage sensors each variant, so that inside the "suck water and impurities such as" repeats the operation, what time is may be reduced insulation resistance. 本発明変位検出器においては、可動部分はコアと軸または支持バネであり、静止しているコイルの絶縁抵抗保持は容易なので、水中でも油中でも長期間本来の機能を発揮することが可能である。 In the present invention the displacement detector, the movable part is a core and the shaft or the supporting springs, since the insulating resistance holding coil is stationary easy, it is possible to exhibit the long-term original function even in oil in water .
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明変位検出器の実施例の内、最も基本的な構造を示す断面図である。 [1] Among the embodiments of the present invention the displacement detector is a sectional view showing the most basic structure.
【図2】ヘルムホルツ・コイルと検出コイルの位置を入れ替えた変位検出器の実施例を示す断面図である。 2 is a sectional view showing an example of a displacement detector interchanged the position of the Helmholtz coils and the detection coils.
【図3】コアを板状(円盤形)で複数枚(図は2枚)にした変位検出器の実施例を示す断面図である。 A plurality in FIG. 3 core plate (disc-shaped) (figure 2 sheets) is a sectional view showing an embodiment of the displacement detector to.
【図4】コアを円筒形にした変位検出器の実施例を示す断面図である。 4 is a sectional view showing an embodiment of the displacement detector in which the core cylinder.
【図5】コアを円柱形にした変位検出器の実施例を示す断面図である。 [5] The core is a cross-sectional view showing an example of a displacement detector which is in a cylindrical shape.
【図6】コアを流動体にした変位検出器(傾斜測定用)の実施例を示す断面図である。 [6] The core is a cross-sectional view showing an embodiment of the displacement detector that the fluid (gradient measurement).
【図7】コアを球状体にした変位検出器(傾斜測定用)の実施例を示す断面図である。 [7] The core is a cross-sectional view showing an embodiment of the displacement detector that the spherical body (gradient measurement).
【図8】後記図9と共に、ヘルムホルツ・コイルの原理を示す説明図である。 With 8 below Figure 9 is an explanatory diagram showing the principle of a Helmholtz coil.
【図9】前記図8と共に、ヘルムホルツ・コイルの原理を示す説明図である。 [9] together with the 8 is an explanatory view showing the principle of a Helmholtz coil.
【図10】前記図1に示した、コアを板状(円盤形)にした実施例の斜視図である。 [10] shown in FIG. 1 is a perspective view of an embodiment in which the core plate (disc-shaped).
【図11】本発明を構成するヘルムホルツ・コイルと検出コイルの接続図である。 11 is a connection diagram of a Helmholtz coil and the detection coil constituting the present invention.
【図12】本発明変位検出器とシグナルコンディショナを組み合わせて、変位測定装置を構成した例を示すブロック図である。 [12] a combination of the present invention the displacement detector and the signal conditioner is a block diagram showing an example in which the displacement measuring device.
【図13】従来の差動トランスの概略構造を示す断面図である。 13 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a conventional differential transformer.
【図14】従来の差動トランスの1,2次コイルの接続図である。 14 is a connection diagram of the primary and secondary coils of a conventional differential transformer.
【図15】従来の差動トランスおよび本発明変位検出器の交流差動出力特性を示すグラフである。 15 is a graph showing an AC differential output characteristics of the conventional differential transformer and the present invention the displacement detector.
【図16】従来の差動トランスおよび本発明変位検出器の直流差動出力特性を示すグラフである。 16 is a graph showing the DC differential output characteristics of the conventional differential transformer and the present invention the displacement detector.
【図17】従来の差動トランスとシグナルコンディショナを組み合わせて、変位測定装置を構成した例を示すブロック図である。 [Figure 17] by combining conventional differential transformer and signal conditioner is a block diagram showing an example in which the displacement measuring device.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1、2 ヘルムホルツ・コイル3、4 検出コイル5 コア6 軸7 変位検出器8 発振回路9 位相弁別回路10 増幅回路11 出力回路12 電源回路13 シグナルコンディショナ14 差動トランスの1次コイル15、16 差動トランスの2次コイル17 差動トランスのコア18 差動トランスの軸19 差動トランス 1,2 Helmholtz coils 3, 4 detects the coil 5 the core 6 axis 7 displacement detector 8 oscillation circuit 9 a phase discriminator circuit 10 amplifier circuit 11 output circuit 12 power source circuit 13 of the signal conditioner 14 differential transformer primary coils 15 and 16 differential transformer secondary coil 17 a differential transformer core 18 the differential transformer of the shaft 19 differential transformer

Claims (5)

  1. ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の外側または内側に、検出コイル(3)、(4)を取り付け、前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の平等磁界発生部に、 固有抵抗の小さな非磁性体金属よりなる変位検出用のコア(5)を変位伝達用の軸(6)を介して保持し、 位相弁別回路を用いて振幅と方向の両者を含めた変位測定が出来るようにしたシグナルコンディショナ(13a)で前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)を励磁したとき、コア(5)内に生じる渦電流効果を用いて被測定体の変位dを測定する変位検出器。 Helmholtz coil (1), outside or inside of (2), the detection coil (3), (4) fitted with said Helmholtz coils (1), the even magnetic field generating portion (2), it small resistivity core (5) for displacement detection of a non-magnetic metal holding via a shaft (6) for the displacement transmission, displacement measurement including both amplitude and direction using the phase discriminator circuit and to allow signal conditioners wherein in (13a) Helmholtz coil (1), (2) when excited, the displacement detector for measuring the displacement d of the object to be measured using the eddy current effects occurring in the core (5).
  2. コア(5)を複数個とした請求項1記載の変位検出器。 Displacement detector according to claim 1, wherein that the plurality of core (5).
  3. ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)と検出コイル(3)、(4)の一方または両者を平面状コイルにした請求項1記載の変位検出器。 Helmholtz coil (1), (2) and the detection coil (3), one or displacement detector according to claim 1, wherein you planar coil both (4).
  4. ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の外側または内側に、検出コイル(3)、(4)を取り付け、前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の平等磁界発生部に、透磁率の大きな磁性体金属よりなる変位検出用のコア(5)を変位伝達用の軸(6)を介して保持し、位相弁別回路を用いて振幅と方向の両者を含めた変位測定が出来るようにしたシグナルコンディショナ(13a)で前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)を励磁したとき、コア(5)内に生じる渦電流効果が小さく、磁気誘導効果が主体を占めるようにして被測定体の変位dを測定する変位検出器。 Helmholtz coil (1), outside or inside of (2), the detection coil (3), (4) fitted with said Helmholtz coils (1), the even magnetic field generating portion (2), I magnitude of permeability cores for displacement detection of a magnetic substance metal (5) and held via a shaft (6) for the displacement transmission, and to allow displacement measurement including both amplitude and direction using a phase discriminator signal the Helmholtz coil conditioner (13a) (1), (2) when excited, the core (5) an eddy current effects is small resulting in, as the magnetic induction effect occupies a principal, displacement of the object to be measured displacement detector for measuring the d.
  5. ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の外側または内側に、検出コイル(3)、(4)を取り付け、前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)の平等磁界発生部に、透磁率の大きな磁性体金属または透磁率の大きな磁性体金属と固有抵抗の小さな非磁性体金属よりなる変位検出用のコア(5)を変位伝達用の軸(6)を介して保持し、位相弁別回路を用いて振幅と方向の両者を含めた変位測定が出来るようにしたシグナルコンディショナ(13a)で前記ヘルムホルツ・コイル(1)、(2)を励磁したとき、コア(5)内に生じる渦電流効果と磁気誘導効果の両者が併存するような励磁周波数を用いて被測定体の変位dを測定する変位検出器。 Helmholtz coil (1), outside or inside of (2), the detection coil (3), (4) fitted with said Helmholtz coils (1), the even magnetic field generating portion (2), I magnitude of permeability magnetic metals or magnetic permeability greater magnetic metal and the resistivity of the small non-magnetic displacement detection of the core made of metal (5) and held via a shaft (6) for the displacement-transmitting, using a phase discrimination circuit wherein a signal conditioner that is to allow displacement measurement including both amplitude and direction Te (13a) Helmholtz coil (1), when excited (2), and eddy current effects occurring in the core (5) displacement detector for measuring the displacement d of the object to be measured by using an excitation frequency such as both of the magnetic induction effect coexist.
JP28327299A 1999-08-30 1999-08-30 Displacement detector which applies the Helmholtz coils Expired - Fee Related JP3826339B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28327299A JP3826339B2 (en) 1999-08-30 1999-08-30 Displacement detector which applies the Helmholtz coils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28327299A JP3826339B2 (en) 1999-08-30 1999-08-30 Displacement detector which applies the Helmholtz coils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001066103A JP2001066103A (en) 2001-03-16
JP3826339B2 true JP3826339B2 (en) 2006-09-27

Family

ID=17663319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28327299A Expired - Fee Related JP3826339B2 (en) 1999-08-30 1999-08-30 Displacement detector which applies the Helmholtz coils

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3826339B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5590958B2 (en) * 2010-04-28 2014-09-17 オリンパス株式会社 The shape memory alloy actuator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001066103A (en) 2001-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7112951B2 (en) MEMS based current sensor using magnetic-to-mechanical conversion and reference components
JP4357841B2 (en) Magnetoelastic torque sensor
US6124708A (en) Position detection using a spaced apart array of magnetic field generators and plural sensing loop circuits offset from one another in the measurement direction
US4810965A (en) Position detecting apparatus using a magnetic sensor and a closed magnetic circuit with non-uniform magnetic flux distribution
ES2115382T5 (en) Position encoder.
US5146790A (en) Torque sensor
US5796249A (en) Magnetoresistive angular position sensor and rotation speed sensor
JP3465059B2 (en) Magnetic field sensor consisting of a magnetization reversal conductor and one or more magnetoresistive register
JP4546633B2 (en) Inductive sensor head
JP4476717B2 (en) An electromagnetic induction type position sensor
CN1282862C (en) Device for contactless measuring of displacement path, especially for detection of position and movement
JP2992351B2 (en) Torque and power measurement method using the circumferential magnetization contactless torque and power detector and its
US6850053B2 (en) Device for measuring the motion of a conducting body through magnetic induction
US5831431A (en) Miniaturized coil arrangement made by planar technology, for the detection of ferromagnetic materials
US7046002B1 (en) Magnetic sensor with variable sensitivity
JP3339903B2 (en) Magnet structure for displacement sensor
US5469053A (en) E/U core linear variable differential transformer for precise displacement measurement
JPH0769130B2 (en) Magnetic displacement sensors
JP2545365B2 (en) Torque measuring device
JP2006098412A (en) Magnetometer having dynamically adjustable bias setting, and electronic compass for vehicle incorporating the same
JP2006519370A (en) Magnetoresistive sensor for angle or position determination
EP0855018B1 (en) Inductive sensor for monitoring fluid level and displacememt
JPH0626884A (en) Position detection device
JPH11513797A (en) Position detection encoder
US5757184A (en) Magnetic field detection apparatus with bilateral electrical switch for inverting magnetic sensor current

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20051005

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051005

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20051213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060411

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060622

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150714

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees