JPH01134267A - 機械量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加速度、変位等の機械量を測定するセンサに
関し、特に単一の装置により、全方向に関する測定の可
能な機械量センサに間する。

従来の技術 第３図は従来の加速度センサの一例である。第３図にお
いて、１０４は被測定物に取り付けられるケースであり
、その中に振動子１０１が支持体１０２によって支持さ
れる。この支持体１０２にはストレインゲージ１０３が
取り付けられており、支持体の歪を測定することが可能
である。従って、ケース１０４が加速度を受けた場合に
は、振動子１０１は加速度に応じて左右に振れるので、
この変位をストレインゲージ１０３により測定すること
によって加速度を測定できる。

発明が解決しようとする問題点 ところが、この様なセンサーにおいては、以下のような
問題点がみられる。即ち、振動子１０１は支持体１０２
によって機械的に支持されているために、限られた方向
にしか変位することが出来ない。従って、測定可能な方
向には制限があり、例えば第３図においては、支持体１
０２の軸方向の加速度等は測定することが出来ない。ま
た、加速度を検出する振動子１０１が機械的に支持され
ているために、微弱な加速度に対しては反応しないとい
う問題があった。本発明は、このような点に鑑み、単一
のセンサにより全方向の測定が可能であり、しかも微弱
な変化に対しても感度の良いモンサを提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明に関する装置は、磁石により形成される振動子と
、この振動子を若干の空隙をもってその内部に収納し、
少なくともその内面の一部を超伝導部材によりおおわれ
たケースとから構成する。

このケース内面に少なくとも一個の磁界測定器をそなえ
、このケース内部に前記振動子を浮上する形で保持する
ことにより、目的の測定を行なう。

作用 振動子は、反磁性効果によフて振動子とケースとの間に
生ずる反発力によって支持され、ケースとの間に機械的
接触を持たないので、微弱な加速度によっても変位を生
じ、不感帯を持たない。そしてこの変位は振動子とケー
スとの間の磁束の分布を変化させるので、この磁界の強
さを測定する磁界測定器により、振動子の変位を測定す
ることが可能である。

実施例 第１図ａ、　　ｂは本発明の第一の実施例を示す構成図
である。第１図において、ｌは磁石からなる振動子であ
り、略正方形の平板状をなしており、−面がＮ極、他方
がＳ極に着磁されている。２は超電導部材からなるケー
スであり、その内側に若干の空隙をもって振動子１を収
納し得る空間を備えている。３は非磁性体からなるカバ
ーであり、ケース２と共に振動子ｌを内部に収納する。

４ないし１１は各々の取り付けられている地点の磁界の
強さを測定する磁界測定器であり、例えばホール素子等
が使用される。４．５．６．７はケース２の内側の側面
に、８．９、ｌ０１１１はケース２の内側の底面に取り
付けられている。各々の磁界測定器の出力は、図示しな
いリード線により外部に引きだされる。ケース２は超伝
導部材によって形成されているため、反磁性効果を有し
、磁石からなる振動子１との間に反発力を生ずる。その
結果、振動子ｌは、装置全体が加速度を受けないときに
はケース２とカバー３からなる空間の中に浮とする形で
安定に保持される。

以下に本実施例の動作を説明する。装置が取り付けられ
た被測定物体に第１図に示したＸの方向に加速度が生じ
た場合を考える。この場合には振動子１はその慣性力に
よってその場に留まろうとするので、ケース２に対し相
対的に−Ｘ方向に動こうとする力が生じ、一定量だけ−
Ｘ方向に動いた地点でこの力とケースとの間の反発力と
がつりあって振動子の位置が決まる。即ち、振動子ｌの
Ｘ方向の変位は装置が受けるＸ方向の加速度によって決
定されることが解る。そして、装置内の磁束分布はこの
変位によって変化し、−Ｘ側で磁束密度が増しＸ側で磁
束密度は減少する。従って、磁界検出器４と６の出力を
比較することにより、Ｘ方向の変位を知ることが出来る
。

一般に、物体の空間内の運動は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸方向の並進、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわり
の回転の計６方向に分けて考えられるが、被測定物に加
わる加速度は、次のようにして求められる。即ち、磁界
測定器４ないし１１の出力によって得られるケースと振
動子との間の距離をそれぞれｄ４．ｄ５．ｄ６等と表す
とき、加速度の各方向の成分はこれらの関数で表される
。

近似的にはつぎのような式が成立する。

Ｘ方向：　ｋｌ　（ｄ４−ｄ６） Ｘ方向：　ｋ２　（ｄ５−６７） Ｚ方向：　ｋ３　（ｄ８＋ｄ９＋ｄ　１０＋ｄ　１１）
Ｘ軸まわり：に４（ｄ９＋ｄ　１０−ｄ８−ｄ　１１）
ｙ軸まわり：に５（ｄ　１０＋ｄ　１１−ｄ８−ｄ９）
２軸まわりニーに６　（ｄ４＋ｄ５＋ｄ６＋ｄ７）ただ
し、ｋｌないしに６は、測定系によって決まる定数であ
る。よって、各磁界測定器の出力にこのような処理を施
すことにより、全方向の加速度を測定することが出来る
。

第２図ａ、　　ｂは、本発明の第２の実施例を示す構成
図である。大部分の構成は第１の実施例と共通であり説
明を略すが、以下の点で異なる。振動子ｌには、支柱１
２が固定されており、カバー３の一部はこの支柱を通す
ため開放されている。ケース２を第１の被測定物体に、
支柱１２を第２の被測定物体に固定し、振動子１とケー
ス２との間の距離を適当に設定する。すると、第２の被
測定物体の第１の被測定物体に対する変位は、そのまま
振動子１のケース２に対する変位となるので、両波測定
物体の間の変位は振動子１のまわりの磁界の変化として
現れる。従って、第１の実施例において示したのと同様
の方法により、両波測定物体の閏の変位を全方向に対し
て測定することができる。

なお、両実施例において、振動子１の形状は略正方形の
平板状としたが、用途に応じて様々な変形が可能である
。また、磁界測定器の配置も、用途、あるいは振動子の
形状によって変更が可能である。また、第１の実施例に
おいては、ケース２およびカバー３と振動子１との間に
油等を封入することにより制振効果を持たせることが可
能である。この処置は、振動が激しい場合に特に有効で
ある。

発明の効果 以上のような構成により、全方向の加速度、変位を複数
のセンサを設けることなく、単一のセンサにより測定す
ることが可能である。また、振動子が機械的な支持機構
を持たないため、微少な加速度、変位を測定することが
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は従来のセ
ンサの一例を示す構成図である。 ｌ・・・振動子、２・・・ケース、４〜１１・・・磁界
測定器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／−−−禄
動子 ？−ケース ３〜−−カ・ノぐ− １３ｆ　　　　（？ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁石により形成される振動子と、この振動子を若干の
   空隙をもってその内部に収納し、少なくともその内面の
   一部を超伝導部材によりおおわれたケースとからなり、
   このケース内面に少なくとも一個の磁界測定器をそなえ
   、このケース内部に前記振動子を浮上する形で保持した
   ことを特徴とする機械量センサ。