JP4974549B2 - 変位検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
また、正負のパルス電流におけるパルスの振幅は、互いに等しくても良いが、一定パルス数毎に漸減させることも可能である。
更には、連続して出力される正負一対のパルス電流からなるパルス電流対を、規則性のある時間間隔で流すこともできる。
本発明において好ましくは、上記検出器として、弾性波を電圧に変換するコイルを用いることである。
本発明においては、上記伝播速度として、上記磁歪線について予め実測した伝播速度を用いることが望ましい。
あるいは、上記磁歪線に沿って永久磁石を移動させながら該磁歪線について永久磁石の位置と弾性波の伝播時間との関係を予め実測して絶対誤差を求めておき、この絶対誤差に基づいて変位検出時の永久磁石の検出位置を補正を行うようにすることもできる。
上記検出器13としては、音響式センサ(AEセンサ)や圧電式センサを使用することもできるが、図示した実施例においては、弾性波を電気信号(電圧)に変換して出力する検出コイルが用いられ、この検出コイルが上記磁歪線10の一端に配置されている。
しかし、このように正負全てのパルス電流Pa,Pbにより発生する弾性波17a,17bを検出して永久磁石12の変位を検出する代わりに、正又は負何れか一方向のパルス電流Pa又はPbにより発生する弾性波17a又は17bを検出してそのときの位置を検出することもできる。あるいは、続けて供給される正及び負の複数のパルス電流Pa及びPbで発生する弾性波の伝播速度を計測し、その平均値から永久磁石12の変位を検出することもできる。
なお、上記弾性波検出時の出力電圧の変化の方向は、常にマイナス側からプラス側に向かうわけではなく、検出コイル13の巻線の方向等によって逆になることもある。
また、正負のパルス電流Pa,Pbを出力する時間間隔(出力時間差)tも、必ずしも一定かつ同じである必要はなく、正負のパルス電流Pa,Pbが規則性のある時間間隔で出力されるようになっていれば良い。例えば、正のパルス電流Paと負のパルス電流Pbとの出力時間差tと、正のパルス電流Pa同士あるいは負のパルス電流Pb同士の出力時間差tとが、互いに異なっていても良い。
上記伝播時間tdの測定方法は、永久磁石12を磁歪線10に沿って変位0mmの地点から10mmの地点まで移動させ、1mm毎の各変位点における弾性波の伝播時間を測定し、そのあと、変位10mmの地点から再び変位0mmの地点に戻しながら同様の測定を行うという方法である。なお、二極性のパルス電流を流す方法においては、正のパルス電流Paにより発生する弾性波の伝播時間を測定した。
このように、実測した永久磁石位置と伝播時間との値から伝播速度sdを求めて使用することにより、絶対誤差を小さくすることが可能になる。
なお、実際の製品に実測した伝播速度及び絶対誤差を用いる場合には、変位の測定範囲全体について、すなわち、永久磁石の全ストロークについて、上述したような方法で伝播時間及び絶対誤差の実測が行われると共に、変位検出時の位置補正が行われる。
11 電流供給部
12 永久磁石
13 検出器
14 演算部
17a,17b 弾性波
Pa 正のパルス電流
Pb 負のパルス電流
t 時間間隔
td 伝播時間
Claims (15)
- 永久磁石を磁歪線と平行に移動できるように配置すると共に、該磁歪線の端部に弾性波検出用の検出器を配設し、上記磁歪線にパルス電流を流すことにより上記永久磁石の近傍において該磁歪線にねじり弾性波を発生させ、この弾性波が磁歪線を伝播して上記検出器で検出されたときの伝播時間と該弾性波の伝播速度とから上記永久磁石の変位を検出する方法において、
上記磁歪線に正負二極性のパルス電流を正、負交互に流すことにより、交互に逆向きの円周方向磁場を発生させて該磁歪線における磁化のヒステリシスを減少させると共に上記弾性波を発生させ、正及び負のパルス電流により発生する弾性波から上記永久磁石の変位を検出することを特徴とする変位検出方法。 - 正負のパルス電流を規則性のある時間間隔で流すことを特徴とする請求項1に記載の変位検出方法。
- 正負のパルス電流におけるパルスの振幅が互いに等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の変位検出方法。
- 正負のパルス電流におけるパルスの振幅を、一定パルス数毎に漸減させることを特徴とする請求項1又は2に記載の変位検出方法。
- 連続して出力される正負一対のパルス電流からなるパルス電流対を、規則性のある時間間隔で流すことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の変位検出方法。
- 上記検出器が、弾性波を電圧に変換して検出するコイルであることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の変位検出方法。
- 上記磁歪線にパルス電流を流したときから、上記検出器による弾性波検出電圧が0Vになるときまでの時間を、上記弾性波の伝播時間とすることを特徴とする請求項6に記載の変位検出方法。
- 上記伝播速度として、上記磁歪線について予め実測した伝播速度を用いることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の変位検出方法。
- 上記磁歪線に沿って永久磁石を移動させながら該磁歪線について永久磁石の位置と弾性波の伝播時間との関係を予め実測して絶対誤差を求めておき、この絶対誤差に基づいて変位検出時の永久磁石の検出位置を補正することを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の変位検出方法。
- 強磁性材料からなる磁歪線と、該磁歪線にパルス電流を供給する電流供給部と、上記磁歪線に沿って変位する永久磁石と、上記磁歪線にパルス電流が供給されたとき永久磁石との対応位置において該磁歪線に発生するねじり弾性波を検出する検出器と、この検出器で検出された弾性波の伝播時間と該弾性波の伝播速度とから上記永久磁石の変位を求める演算部とを備えた変位検出装置において、
上記電流供給部が、正負二極性のパルス電流を磁歪線に正、負交互に供給することにより、交互に逆向きの円周方向磁場を発生させて該磁歪線における磁化のヒステリシスを減少させると共に上記弾性波を発生させるように構成され、上記演算部が、正及び負のパルス電流により発生する弾性波から上記永久磁石の変位を検出するように構成されていることを特徴とする変位検出装置。 - 上記電流供給部が、正負のパルス電流を規則性のある時間間隔で磁歪線に供給するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の変位検出装置。
- 上記電流供給部が、パルスの振幅が等しい正負のパルス電流を磁歪線に供給するように構成されていることを特徴とする請求項10又は11に記載の変位検出装置。
- 上記電流供給部が、正負のパルス電流におけるパルスの振幅を一定パルス数毎に漸減させて磁歪線に供給するように構成されていることを特徴とする請求項10から12の何れかに記載の変位検出装置。
- 上記電流供給部が、連続して出力される正負一対のパルス電流からなるパルス電流対を規則性のある時間間隔で磁歪線に供給するように構成されていることを特徴とする請求項10から13の何れかに記載の変位検出装置。
- 上記検出器が、弾性波を電圧に変換して検出するコイルであることを特徴とする請求項10から14の何れかに記載の変位検出装置。
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