JPH02163615A - Position sensor - Google Patents

Position sensor

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Publication number
JPH02163615A
JPH02163615A JP31995488A JP31995488A JPH02163615A JP H02163615 A JPH02163615 A JP H02163615A JP 31995488 A JP31995488 A JP 31995488A JP 31995488 A JP31995488 A JP 31995488A JP H02163615 A JPH02163615 A JP H02163615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetostrictive
magnetic field
magnetostrictive body
coil
magnetoelastic
Prior art date
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Pending
Application number
JP31995488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Masuda
純夫 増田
Keiichi Sumino
圭一 角野
Eiji Ito
栄二 伊藤
Osamu Yamamoto
治 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeco Corp
Original Assignee
Jeco Corp
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 Jeco Corp filed Critical Jeco Corp
Priority to JP31995488A priority Critical patent/JPH02163615A/en
Publication of JPH02163615A publication Critical patent/JPH02163615A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution so that a small installation space is enough, and also, to simplify the manufacturing process by constituting the sensor of a magnetostrictive body, an exciting means, a magnetic field applying means and a detecting means. CONSTITUTION:A position sensor 1 detects a position of a moving body, etc., by using a linear magnetostrictive body 2 extended and provided in the direction as indicated with arrows A, B so that a magnetic elastic wave generated by applying an external magnetic field is propagated. A permanent magnet 9 being a magnetic field applying means is attached as one body, for instance, to a moving body, etc., provided so as to be movable in the longitudinal direction of the magneto strictive body 2, and can move along the magnetostrictive body 2 in a state being adjacent to the magnetostrictive body 2. An exciting coil 5 is connected to a driving circuit 7 for applying a pulse current, and constitutes an exciting means for generating a magnetic elastic wave together with the driving circuit 7. A detecting coil 6 is a detecting means for detecting the magnetic elastic wave which is reflected and returned, and connected to a signal processing circuit 8 for processing an induced detecting signal. According to this constitution, the number of parts can be decreased, and also, the manufacturing process can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は位置セン勺に係り、特に磁歪体を伝搬する磁気
弾性波を検出することにより移動体雪の任意の位置を測
定できるよう構成した位E tンザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to position sensing, and in particular to a position sensor configured to be able to measure any position of a moving snow object by detecting magnetoelastic waves propagating through a magnetostrictive body. Regarding tnza.

従来の技術 従来の位置センサとしては、例えば(特公昭60−30
884号公報J号公報間示されたものがある。
2. Prior Art As a conventional position sensor, for example,
There is one shown between Publication No. 884 and Publication J.

この公報の位置セン9は、超音波信号を発生させる励振
手段を設けられた平板状の磁歪板と、磁歪板と平行に配
設された平板状のプリント板と、プリント板上を移動し
うる磁石とより大略構成されている。この位置セン9に
おいては、上記磁石の位置を検出しており、励振コイル
にパルス電流を流すと、磁歪板の一方の端部に磁歪効果
によって超音波信号が発生し、これが他端に向けて伝播
していく。そして、この超音波信号が磁石のトブノを通
過する際、ヴイラリ効果によって磁歪板の透磁率が変化
し、磁石により与えられている磁束が変化する。その結
果、プリンミル板に形成されたジグザグ状導体に誘起電
圧が生ずる。この誘起電圧の人きざはジグザグ状導体と
磁石との位置関係にJ:り変わるため、磁石の位置は上
記誘起電日−をもとに膨出される。
The position sensor 9 of this publication includes a flat magnetostrictive plate provided with excitation means for generating ultrasonic signals, a flat printed board disposed parallel to the magnetostrictive plate, and a position sensor 9 that can move on the printed board. It is roughly composed of a magnet. This position sensor 9 detects the position of the magnet, and when a pulse current is passed through the excitation coil, an ultrasonic signal is generated at one end of the magnetostrictive plate due to the magnetostrictive effect, and this is transmitted toward the other end. It will spread. When this ultrasonic signal passes through the magnet, the magnetic permeability of the magnetostrictive plate changes due to the Villery effect, and the magnetic flux given by the magnet changes. As a result, an induced voltage is generated in the zigzag conductor formed on the pudding mill plate. Since this induced voltage curve changes depending on the positional relationship between the zigzag-shaped conductor and the magnet, the position of the magnet is expanded based on the above-mentioned induced voltage.

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記位置センサにおいては、平板状の磁歪板
だけでなく、磁歪板と平行に平板状のブリント板を配設
しなければならず、その弁部品点数が多く、所定の取付
場所に取付ける際より広い5Hスペースを要づるといっ
た課題がある。又、製造1程においてもその用途又は取
付場所に応じた長さを右プる磁歪板とプリント板とを合
わせて製作しなければならヂ、製造時の手間が余に4必
費となるといった課題もある。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned position sensor, not only a flat magnetostrictive plate but also a flat blind plate must be disposed parallel to the magnetostrictive plate, and the number of valve parts is large. There is a problem that a larger 5H space is required when installing at a predetermined installation location. In addition, in the first step of manufacturing, the length of the magnetostrictive plate and printed board must be adjusted according to the intended use or installation location, which adds up to an additional 40% of manufacturing time and effort. There are also challenges.

そこで、本発明は上記課題を解決した位置セン1ノを提
供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a position sensor that solves the above problems.

課題を解決するための手段及び作用 本発明は、磁気(llI性波が伝搬するよう延7Jシて
;Qけられた磁歪体と、磁歪体に磁気弾性波を発生させ
る励振手段と、磁歪体に対し任意の位置で近接しうるよ
うに設けられた磁界印加手段と、磁界印加手段による磁
界印加部位で反則した磁気弾性波の到達を検出する検出
手段とよりなり、部品点数を減らづとともに設置スペー
スを小さくし、■1つ製32!■稈の手間を簡略化づる
ようにしたものである。
Means and Effects for Solving the Problems The present invention provides a magnetostrictive body which is extended to allow magnetic waves to propagate, an excitation means for generating magnetoelastic waves in the magnetostrictive body, and It consists of a magnetic field applying means provided so that it can be approached at any position, and a detecting means for detecting the arrival of a magnetoelastic wave that is inconsistent with the magnetic field application site by the magnetic field applying means, reducing the number of parts and installing it. It takes up less space and simplifies the time and effort required to make the culm.

実施例 第1図に本発明になる位置セン4)の第1実施例をホす
Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the position sensor 4) according to the present invention.

第1図中、付性センか1は入路外部磁界のErl jl
により発生した磁気弾性波が伝搬するよう左、右方向(
矢印A、B方向)に延在して設けられた線状の磁歪体2
を使用して移動抹香の位置を検出するものである。この
磁歪体2は例えば回転液中紡糸法(特開昭!15−64
91号公報参照)と呼ばれている製造ブJ法により極め
て細い線状に作成されたFe−8i−B系のジl晶質磁
fI線」;りなる。この磁歪体2は磁気弁+71波が伝
搬するといった特性をイラするとともに、極めて細い線
に形成されているため、設置スペースが小さくて済み直
線状に限らず、曲線あるいは折曲形状に配設することも
できる。尚、第1図においては、本発明を理解しやづく
するため、磁歪体2は直線状に張設しである。
In Figure 1, the attached sensor 1 is the input external magnetic field Erl jl
left and right directions (
A linear magnetostrictive body 2 extending in the direction of arrows A and B)
is used to detect the position of the moving mackerel. This magnetostrictive body 2 can be fabricated using, for example, a rotating liquid spinning method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 15-64).
This is a Fe-8i-B di-crystalline magnetic fI line produced in an extremely thin line by the manufacturing method called ``BJ method'' (see Japanese Patent Publication No. 91). This magnetostrictive body 2 has the characteristic that magnetic valve +71 waves propagate, and is formed into an extremely thin wire, so it requires a small installation space and can be arranged not only in a straight line but also in a curved or bent shape. You can also do that. In FIG. 1, the magnetostrictive body 2 is shown stretched in a straight line in order to facilitate understanding of the present invention.

磁歪体2の両喘部はホルダ3,4により保持されている
。ホルダ3.4G;L上記磁歪体2を伝搬づる磁気弾性
波が反射しイI:(1ように磁歪体2を保持している。
Both pant portions of the magnetostrictive body 2 are held by holders 3 and 4. Holder 3.4G;L The magnetoelastic wave propagating through the magnetostrictive body 2 is reflected, and holds the magnetostrictive body 2 as shown in 1.

尚、このようなホルダ3.4による保持方法としては、
ゴム状物質を介して適当な汁)jを印加することにより
磁気弾性波の反射を伴わヂ保持できることが知られてい
る。
In addition, as a holding method using such a holder 3.4,
It is known that magneto-elastic waves can be reflected and maintained by applying a suitable liquid via a rubber-like substance.

磁歪体2の端部近傍には励振コイル5が巻装されており
、励振コイル5より寸法e。離間した位置には検出コイ
ル6が巻装されている。励振」イル5はパルス電流を印
加するための駆動回路7と接続され、この駆動回路7と
ともに磁気弁r[波を発生さぜる励振手段を構成する。
An excitation coil 5 is wound near the end of the magnetostrictive body 2, and the excitation coil 5 has a dimension e. A detection coil 6 is wound at a spaced apart position. The excitation coil 5 is connected to a drive circuit 7 for applying a pulse current, and together with this drive circuit 7 constitutes an excitation means for generating a magnetic valve wave.

又、検出コイル6は反射して戻ってきた磁気弾性波を検
出Mる検出手段であり、検出」イル6に誘起された検出
信号を処理する信号処理回路8に接続されている1、尚
、励振コイル5.検出コイル6は大々磁歪体2に対して
固定されている。
Further, the detection coil 6 is a detection means for detecting the magnetoelastic waves reflected and returned, and is connected to a signal processing circuit 8 for processing the detection signal induced in the detection coil 6. Excitation coil5. The detection coil 6 is largely fixed to the magnetostrictive body 2.

9は磁界印加手段としての永久磁石で、例えば磁歪体2
の長手方向に移動可能に設けられた移動抹香に一体的に
取(di〕られ、磁歪体2に近接したまま磁歪体2に沿
って移動することができる1、上記の如く、移動体等の
変位位置を検出する位首センリ1は、磁歪体2.励振コ
イル5.検出コイル6、駆動回路7.信号処理回路8.
永久磁石9どより大略構成されている。従って、従来の
位置センサの如くプリン1〜板を必要としないため、部
品点数が少なくて済み構成の簡略化が図られている、。
9 is a permanent magnet as a magnetic field applying means, for example, magnetostrictive body 2
1, which is integrally attached to a movable ring that is movably provided in the longitudinal direction of the magnetostrictive body 2 and can move along the magnetostrictive body 2 while remaining close to the magnetostrictive body 2. The head sensor 1 that detects the displacement position includes a magnetostrictive body 2, an excitation coil 5, a detection coil 6, a drive circuit 7, a signal processing circuit 8.
It is roughly composed of permanent magnets 9 and the like. Therefore, unlike the conventional position sensor, the sensor 1 does not require the printer 1 to the plate, so the number of parts is reduced and the configuration is simplified.

よって、位置センサ1は設置スペースも小さくて良いの
で、取付場所を選ばず容易に取(=jけることができる
。又、lI′l造工稈においても容易に製造することが
できる。
Therefore, since the position sensor 1 requires a small installation space, it can be easily installed regardless of the installation location.It can also be easily manufactured in an artificial culm.

尚、位防センリ1の位置検出の原理は次の如くである。The principle of position detection of the position sensor 1 is as follows.

即ち、磁歪体2雪の磁性材料の中での磁気弁fl波の発
生および検出は以下に説明するような機描による。
That is, the generation and detection of magnetic valve fl waves in the magnetic material of the magnetostrictive body 2 is based on the mechanism described below.

コイルなどによって磁性材料の一部に磁界を加えると、
その変化に伴い、磁化曲線に従った磁化の変化が牛〈る
1、この磁化の変化にJ:って磁歪が生じ、この歪が弾
性波として磁性材料中を伝搬していくのが磁気弾性波で
ある。1逆に磁性材料中に磁気弾性波が存在すると、磁
気弾性波に伴う歪(よヴイラリ効果によって磁化の変化
を惹起し、この磁化の変化は周囲の磁界を変化させる4
、コイル等を用いてこの磁界の変化を検出するこ゛とに
よつで磁気弾性波を検出できる。
When a magnetic field is applied to a part of a magnetic material using a coil, etc.,
Along with this change, the magnetization changes according to the magnetization curve. This change in magnetization causes magnetostriction, and this strain propagates through the magnetic material as an elastic wave, which is called magnetoelasticity. It's a wave. 1 Conversely, when magnetoelastic waves exist in a magnetic material, they cause a change in magnetization due to the distortion (Villeri effect) associated with the magnetoelastic waves, and this change in magnetization changes the surrounding magnetic field.
Magnetoelastic waves can be detected by detecting changes in this magnetic field using a coil or the like.

磁性材料どしC線やリボン1.細長い根雪の形状のもの
を用いれば、伝搬づる経路が一次元とhろので伝搬時間
から距踵を知ることができる。また、磁性材料の一部に
磁界を加えると、その部位て゛磁気弾性波が一部反射す
ることが知られている。、二の磁界印加部位で磁気弾性
波が反射する現象GJ、実験により既に確認されている
Magnetic materials such as C wire and ribbon 1. If you use a long and narrow root shape, the propagation path will be one-dimensional, so you can know the distance from the propagation time. It is also known that when a magnetic field is applied to a part of a magnetic material, part of the magnetoelastic waves are reflected at that part. , the phenomenon GJ in which magnetoelastic waves are reflected at the second magnetic field application site has already been confirmed through experiments.

そこで、本発明では磁気弾性波が磁歪体2に近接可能に
設りられlS永久磁石9の磁界印加部イ17で反射して
戻ってくるまでの時間を計測して永久磁石9の位置を検
出づるJ:うに構成されている1゜具体的には、第1図
において、まヂ駆動回路7の作動により励振コイル5に
第2図(a)に示づ゛如くパルス電流]〕oが印加され
ると、励振コイル5が巻回された磁歪体20部位から磁
気弾性波が発生し、磁f体2の両端部に向けて伝搬する
4、ボルダ4側(第1図中左方)へ伝搬した磁気弾性波
が検出」イル6の巻回位置に到達すると、検出コイル6
には第2図(b)に示(検出パルスP+が誘起される。
Therefore, in the present invention, the magnetoelastic wave is provided so as to be close to the magnetostrictive body 2, and the position of the permanent magnet 9 is detected by measuring the time it takes for the magnetoelastic wave to be reflected by the magnetic field application part 17 of the IS permanent magnet 9 and returned. Specifically, in FIG. 1, a pulse current]o is applied to the excitation coil 5 by the operation of the drive circuit 7 as shown in FIG. 2(a). Then, a magnetoelastic wave is generated from the part of the magnetostrictive body 20 around which the excitation coil 5 is wound, and propagates toward both ends of the magnetic f body 2 4 and toward the boulder 4 side (left side in FIG. 1). When the propagated magnetoelastic wave reaches the winding position of the detection coil 6, the detection coil 6
As shown in FIG. 2(b), a detection pulse P+ is induced.

さらに、磁気弾性波はボルダ4側へ伝搬し、永久磁石9
に対向する位置に到達する。この部位は永久磁石9から
の磁界により磁化されているため、磁気弾性波の一部は
前述の如く反射する。このように反射した磁気弾性波は
第1図中左方に伝搬して検出」イル6の巻回位置へ戻る
。そのl、:め、検出コイル6は反射した磁気弾性波が
到達すると第2図(b)に示す如く検出パルスP2を発
生する。
Furthermore, the magnetoelastic wave propagates toward the boulder 4 side, and the permanent magnet 9
Reach a position opposite to. Since this portion is magnetized by the magnetic field from the permanent magnet 9, a portion of the magnetoelastic wave is reflected as described above. The magnetoelastic waves thus reflected propagate to the left in FIG. 1 and return to the winding position of the detection coil 6. When the reflected magnetoelastic wave reaches the detection coil 6, it generates a detection pulse P2 as shown in FIG. 2(b).

信号処理回路8には、前記検出パルスP+。The signal processing circuit 8 receives the detection pulse P+.

P・が検出コイル6より人力されており、信号処理回路
8は検出パルスP1どP2との間の時間t2を算出し、
さらにI18間t2と予め測定しである磁気弾性波の伝
搬速度との関係に基づいて検出コイル6と永久磁石9と
の距離tをp出する。尚、この距mp−を専用する別の
算出方法としては、次のような方法もある。
P is manually input from the detection coil 6, and the signal processing circuit 8 calculates the time t2 between the detection pulses P1 and P2.
Furthermore, the distance t between the detection coil 6 and the permanent magnet 9 is calculated based on the relationship between the I18 interval t2 and the previously measured propagation speed of the magnetoelastic wave. In addition, as another calculation method exclusively for this distance mp-, there is also the following method.

即ち、励振コイル5と検出コイル6との間の距Hp−o
を予め測定しておく。そして、検出パルスPoとPlと
の間の時間t1が距111ft。に対応し、検出パルス
PIとP2との間の時間t2が距Mp−の拝復分即ち2
48に対応する。よって、t = (1/2) XL 
o X (t2/l:+ )と4する5゜距離りは磁気
弾性波が伝搬する時間1..12により求めることがで
きる3、信号処理回路8において、この排出方法を実行
する場合、距離史を時間t+ 、t2に基づいて算出で
きるので、例えば温度変化の署しい場所で使用する場合
でも磁歪体2中での磁気弾性波伝搬速度の温度変化に影
響されることなく距離tを求めることができ、温度変化
による磁気弾性波の伝搬速度の変化が補償される。
That is, the distance Hp-o between the excitation coil 5 and the detection coil 6
Measure in advance. The time t1 between the detection pulses Po and Pl is 111ft. Corresponding to this, the time t2 between the detection pulses PI and P2 is equal to the distance Mp-, that is, 2
Corresponds to 48. Therefore, t = (1/2) XL
The distance of 5° between o x (t2/l:+) and 4 is the propagation time of the magnetoelastic wave. .. 3. When this discharge method is executed in the signal processing circuit 8, the distance history can be calculated based on the times t+ and t2. The distance t can be determined without being affected by temperature changes in the magnetoelastic wave propagation speed in the magnetoelastic wave, and changes in the magnetoelastic wave propagation speed due to temperature changes are compensated for.

尚、1−記の如く磁気弾性波が伝搬する磁歪体2は、1
記A晶質磁性材を線状に加工したものに限らず、磁歪が
大きく磁気弾性波を発生しやすく、且つFa磁気弾性波
検出し易い材質であれば良い。
In addition, as described in 1-, the magnetostrictive body 2 through which the magnetoelastic waves propagate is 1
The material is not limited to the one obtained by processing the A crystalline magnetic material into a linear shape, but any material may be used as long as it has a large magnetostriction, easily generates magnetoelastic waves, and is easy to detect Fa magnetoelastic waves.

又、磁歪体2は線に限らf薄帯(リボン)あるいは板状
等でも良い。
Further, the magnetostrictive body 2 is not limited to a wire, but may be a ribbon or a plate.

又、1記説明では励振コイル5にはパルス電流が印加さ
れるとしたが、これに限らず、例えばトンバースl〜状
電流でも良いのは勿論である。又、磁歪体に磁気弾性波
を発イトざゼる他の手段としては例えば圧電県了宿を用
いても良い。又、1記実施例では磁界印加手段として永
久1it169を用いたがこれに限らず、例えば電磁石
を用いても同様な作用をすることlJnうゴ、でもない
Further, in the first description, it is assumed that a pulse current is applied to the excitation coil 5, but the present invention is not limited to this, and of course, for example, a pulse current may be applied to the excitation coil 5. Further, as another means for emitting magnetoelastic waves in a magnetostrictive body, for example, a piezoelectric material may be used. Further, in the first embodiment, a permanent magnet 169 is used as the magnetic field applying means, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even if an electromagnet is used, for example.

第3図に本発明の第2実施例を示づ。第3図中、位置セ
ン4J11は、磁歪体12と、磁歪体12に巻回された
」イル13と、」イル13が接続された駆動・信号処理
回路14とを有(る。このコイル13は第1図に丞す励
振二1イルど検出コイルどの両りの機能を有するもので
あり、駆動・信号処理回路14も第1図に示す駆動回路
の機能と信号処理回路の機能とを併ゼもつ。
FIG. 3 shows a second embodiment of the invention. In FIG. 3, the position sensor 4J11 includes a magnetostrictive body 12, a coil 13 wound around the magnetostrictive body 12, and a drive/signal processing circuit 14 to which the coil 13 is connected. The drive/signal processing circuit 14 has both the functions of the drive circuit and the signal processing circuit shown in FIG. 1. Zemotsu.

又、磁歪体12の端部12b8保持するホルダ151J
、前記ホルダ3.4とは異なる構成であり、磁気弾性波
が反射しうるにう磁歪体12を保持づる。UIJ!質の
物品を介して磁歪体にh−力合印加覆るとその部分で磁
気弾性波の反射が生ずる。また特に保持を行なわなくと
も磁歪体端部で反射が件する。
Further, a holder 151J that holds the end portion 12b8 of the magnetostrictive body 12
, has a different configuration from the holder 3.4, and holds the magnetostrictive body 12 from which magnetoelastic waves can be reflected. UIJ! When an h-force force is applied to a magnetostrictive body through a material made of material, magnetoelastic waves are reflected at that part. Further, even if no special holding is performed, reflections occur at the ends of the magnetostrictive body.

ここで、第3図及び第4図を参照して上記位置センサ1
1の位置検出動作について説明する。
Here, with reference to FIGS. 3 and 4, the position sensor 1
The first position detection operation will be explained.

第4図(a)に示す如く、駆動・信号検出回路14の作
動により」イル13にパルス電流P。が供給されると、
磁歪体12には]イル13J、り発1−シた磁界が印加
される。
As shown in FIG. 4(a), a pulse current P is applied to the coil 13 by the operation of the drive/signal detection circuit 14. is supplied,
A magnetic field 13J and 13J is applied to the magnetostrictive body 12.

このように、磁歪体12を矢印B方向に伝搬する磁気弾
性波は永久磁石9からの磁界印加部で一部が反射し、さ
らに磁気弾性波はホルダ15に了り、ここで反射し」イ
ル13巻回部へ戻る。コイル13は検出用コイルとして
も機能するため、第4(J<b)に示す如く永久磁石9
の位置で反射した磁気弾性波の検出パルスP+とホルダ
15の位置で反射した磁気弾性波の検出パルスP2とを
出力する。
In this way, a part of the magnetoelastic wave propagating through the magnetostrictive body 12 in the direction of arrow B is reflected at the magnetic field application section from the permanent magnet 9, and the magnetoelastic wave also reaches the holder 15, where it is reflected. Return to the 13th turn section. Since the coil 13 also functions as a detection coil, the permanent magnet 9 as shown in the fourth (J<b)
A detection pulse P+ of the magnetoelastic wave reflected at the position of and a detection pulse P2 of the magnetoelastic wave reflected at the position of the holder 15 are output.

駆動・信号処理回路14ではパルス電流Poを発生させ
てから、検出パルスP+ 、P2が(qられるまでの時
間t+、t2を61測しており、この時間t1と磁気伝
搬速度とから永久磁石9の位置、即ち1コイル13から
永久磁石9までの距離りを算出する。又、これ以外の方
法でも距離史を求めることができる。即も、コイル13
さ回部と端部12b間の距111Lを予め測定しており
4.そして、パルス電流Poと検出パルスP2との間の
V8 f1itj21.J距#1−の2イ8に対応し、
パルス電流P、と検出パルスP+ どの間の時間t1は
距fltp−の2倍に対応する。従って、]コイル3と
永久磁石9との距11ttはt =:LX(t+ /1
2)F求めらhる。
The drive/signal processing circuit 14 measures the time t+, t2 from when the pulse current Po is generated until the detection pulses P+, P2 are (q), and from this time t1 and the magnetic propagation speed, the permanent magnet 9 , that is, the distance from the first coil 13 to the permanent magnet 9.Also, the distance history can be obtained by other methods.
4. The distance 111L between the circular portion and the end portion 12b is measured in advance. Then, V8 f1itj21. between the pulse current Po and the detection pulse P2. Corresponding to J distance #1-2-8,
The time t1 between the pulse current P and the detection pulse P+ corresponds to twice the distance fltp-. Therefore, the distance 11tt between the coil 3 and the permanent magnet 9 is t=:LX(t+/1
2) Find F.

この場合、距Mp−は時間t+ 、t2により算出でき
るので、温度変化のある環境下においても磁気弾性波の
伝搬速度の温度変化が補償される。従って、位置セン4
j11 iま温度の変化に拘わらず永久磁石9の位置を
正確に計測できる9゜ 又、永久磁石9の位置を求める際はコイル13巻回部を
基準とせヂ、端部12bを基準にすることもできる。そ
の場合、駆動・信号処理回路14は検出パルスP1とP
2どの間の時間t3をもどに永久磁石9の位置を算出す
る、。
In this case, since the distance Mp- can be calculated from the times t+ and t2, temperature changes in the propagation speed of the magnetoelastic wave can be compensated for even in an environment with temperature changes. Therefore, position sensor 4
j11 i The position of the permanent magnet 9 can be accurately measured regardless of temperature changes 9° Also, when determining the position of the permanent magnet 9, use the winding portion of the coil 13 as a reference and the end portion 12b as a reference. You can also do it. In that case, the drive/signal processing circuit 14 uses the detection pulses P1 and P1.
2. Calculate the position of the permanent magnet 9 based on the time t3.

第5図及び第6図に本発明の第3実施例を示す。A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 5 and 6.

第5図にはタンク内に貯溜される液体の液面位置を検出
する液面センサ21が示されている。この液面センサ2
1は萌記木発明の位置センυの変形例である。又、液面
センサ21は液面が揺vノシたり、傾く場合でも液位を
検出できるものであり、例えば自動車等の燃料タンクの
残部4として好適である。
FIG. 5 shows a liquid level sensor 21 that detects the level position of the liquid stored in the tank. This liquid level sensor 2
1 is a modification of the position sensor υ invented by Moeki. Further, the liquid level sensor 21 can detect the liquid level even when the liquid level fluctuates or tilts, and is suitable for use as the remaining portion 4 of a fuel tank of an automobile, for example.

液面センサ21は線状の磁歪体が収納された保護管22
と、保護管22に挿通され−[手力向に摺動自在に設け
られた第1のフロート23.第2のフロート24と、保
護管21の端部に設けられたケース25とより大略構成
されている1゜保護管22はU形状に折曲され、第1の
垂直部22aと、WS2の垂直部22bと、第1.第2
の垂直部22a、22b聞を接続する水平部22Gとよ
りなる。第1.第2の垂直部22a、22bには夫々前
記環状の)D−ト23,24が個別に挿通されており、
フロート23.24の内部には永久磁石(図示せず)が
取付(」られている1、ぞ(〕て、フロート23.24
は液面の高さ位置に応じて夫々独立に上、下動する。
The liquid level sensor 21 is a protection tube 22 in which a linear magnetostrictive body is housed.
and a first float 23. which is inserted into the protective tube 22 and is slidably provided in the manual force direction. The 1° protection tube 22, which is roughly composed of a second float 24 and a case 25 provided at the end of the protection tube 21, is bent into a U shape, and has a first vertical portion 22a and a vertical portion of the WS2. part 22b, and a first part 22b. Second
and a horizontal portion 22G connecting the vertical portions 22a and 22b. 1st. The annular) D-totes 23 and 24 are individually inserted into the second vertical portions 22a and 22b, respectively.
A permanent magnet (not shown) is installed inside the float 23.24.
move up and down independently depending on the height of the liquid level.

又、垂直部22aの端部に設(」られたケース25内に
は磁歪体に@回された」イルと駆動・信号処理回路(共
に図示せず)とが収納されている。
Further, a case 25 provided at the end of the vertical portion 22a houses a magnetostrictive coil and a drive/signal processing circuit (both not shown).

上記構成になる液面センサ21では、第6図<a)に示
す如くケース25内のコイルにパルス電流P。が印加さ
れることにより、磁気弾性波を発生させる。磁気弾性波
は保護@22内の磁歪体を伝搬して他端側の端部22d
に至る3、このように、保護管22内の磁歪体を伝搬し
た磁気弾性波は、その一部がフロート23.フロー1−
24の位置即ち磁界印加部で反射し、最終的には端部2
2dで反射してケース25に戻る。第6図(b)に示す
如く、ケース25内に収納された駆動・信号検出回路に
は上記の如く反射した磁気弾性波の到達により」イルを
介して検出パルスP+ 、P2 。
In the liquid level sensor 21 having the above configuration, a pulse current P is applied to the coil in the case 25 as shown in FIG. 6<a). is applied to generate magnetoelastic waves. The magnetoelastic wave propagates through the magnetostrictive body inside the protection@22 and reaches the other end 22d.
3. In this way, a part of the magnetoelastic waves that propagated through the magnetostrictive body in the protection tube 22 are transferred to the float 23. Flow 1-
24, that is, the magnetic field application part, and finally the end 2
2d and returns to the case 25. As shown in FIG. 6(b), the magnetoelastic waves reflected as described above arrive at the drive/signal detection circuit housed in the case 25, and the detection pulses P+ and P2 are detected via the coil.

P3が人力される。P3 is manually operated.

従って、駆動・信号処理回路は、パルス電流Poを印加
してから検出パルスP1が検出されるまでの時間tlよ
り保護管22に沿ったフロート23の位置を求めること
ができる。又、駆動・信号処理回路は、上記と同様にパ
ルス電流Poを印加してから検出パルスP2が検出され
るまでの時間t2よりフロート24の位置を求めること
ができる。又、ノロ−1〜23と24との保護管22に
沿った距離は検出パルスP1とP2どの時間差Δtから
求まる。又、保;′!管22の端部22dて・反射した
磁気弾性波の検出パルスP3までの時間t3を求めるこ
とにより、前記第2実施例のときと同様、フロート23
.24の位置を時間tl。
Therefore, the drive/signal processing circuit can determine the position of the float 23 along the protection tube 22 from the time tl from the application of the pulse current Po until the detection pulse P1 is detected. Further, the drive/signal processing circuit can determine the position of the float 24 from the time t2 from the time when the pulse current Po is applied until the detection pulse P2 is detected, in the same manner as described above. Moreover, the distance along the protection tube 22 between the grooves 1 to 23 and 24 can be determined from the time difference Δt between the detection pulses P1 and P2. Also, Ho;'! By determining the time t3 until the detection pulse P3 of the magneto-elastic wave reflected from the end 22d of the tube 22, the float 23 is determined as in the second embodiment.
.. 24 position at time tl.

t:2.t3より算出することもでき、この場合伝搬速
度の温度変化が補償される。
t:2. It can also be calculated from t3, in which case temperature changes in the propagation velocity are compensated for.

尚、上記液面センサ21では一対の7[1−1〜23.
24の位置より液位を計測(る構成であるので、例えば
自動車の燃料タンク等の場合自動車が傾斜した場所に駐
車されても、一対のフロート23.2/lにより傾いた
液面の位置を51測し、その検出パルスに基づいて液面
の傾きに拘わらf燃料タンク内の実際の残量を求められ
る。又、」1記実施例では一対のフロー1−23.24
を設置〕だが、これに限らず、保護管22の垂直部の数
を増やしフロー1−の数を2個以上として夫々の7日−
1−位dあるいはフロート間隔を検出することも可能で
ある。
Note that the liquid level sensor 21 has a pair of 7[1-1 to 23.
Since the liquid level is measured from position 24, for example, in the case of a car fuel tank, even if the car is parked on an inclined surface, the position of the inclined liquid level can be measured by a pair of floats 23.2/l. 51, and based on the detection pulse, the actual remaining amount in the f fuel tank can be determined regardless of the inclination of the liquid level.Furthermore, in the embodiment 1, the pair of flows 1-23.24
] However, the present invention is not limited to this, and the number of vertical parts of the protection tube 22 may be increased to increase the number of flow 1- to two or more, and each 7-day
It is also possible to detect the 1-place d or float interval.

尚、上記第1乃至第3実施例においては、永久磁石が磁
歪体に沿って移動するように設けられているが、磁界印
加手段は必ヂしも磁歪体にに)って移動するとは限らな
い。その−例を第7図に示す。
In the first to third embodiments described above, the permanent magnet is provided to move along the magnetostrictive body, but the magnetic field applying means does not necessarily move along the magnetostrictive body. do not have. An example thereof is shown in FIG.

第7図中、磁界印加手段31はペンシル形状に形成され
、その先端部即ちペン先部分に磁石31aが固着されて
いる。
In FIG. 7, the magnetic field applying means 31 is formed in the shape of a pencil, and a magnet 31a is fixed to its tip, that is, the pen tip.

従って、磁界印加手段31を持って、任意の位置で磁歪
体32に近接あるいは当接させることにJζり任意の位
置を上記位置ゼン勺で検出することもできる。
Therefore, by holding the magnetic field applying means 31 and bringing it close to or in contact with the magnetostrictive body 32 at an arbitrary position, it is also possible to detect an arbitrary position at the above-mentioned position.

又、」]記第1乃至第3実施例では線状の磁歪体を直線
状に張設して一次元の位置検出を行なうようにしたが、
これに限らず、例えば第8図に示すように線状の磁歪体
41をジグザグに折曲げて平面状の位置センサ42を形
成することもできる。
In addition, in the first to third embodiments described above, linear magnetostrictive bodies were stretched in a straight line to perform one-dimensional position detection.
The present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 8, a linear magnetostrictive body 41 may be bent in a zigzag pattern to form a planar position sensor 42.

尚、磁歪体41の端部にはコイル43が巻回され、コイ
ル43は駆動・信号処理回路44に接続されている。
A coil 43 is wound around the end of the magnetostrictive body 41, and the coil 43 is connected to a drive/signal processing circuit 44.

第8図中、例えば第7図に示すペンシル形の磁界印加手
段31を用いて磁石31aを位置センサ42の任意の位
置に接触させると、位置セン912はその部分で反射し
た磁気弾性波が戻ってくるまでの時間よりその位置を2
次元的(平面的)に検出できる。このような応用分野と
しては、例えばコンピュータに図形や画像情報上の位置
情報を入力する図形入力装置等として使用されるディジ
タイザに応用されることが考えられる。
In FIG. 8, when the magnet 31a is brought into contact with an arbitrary position of the position sensor 42 using, for example, the pencil-shaped magnetic field applying means 31 shown in FIG. The position is determined by 2 from the time until the
Can be detected dimensionally (flat). An example of such an application field is a digitizer used as a graphic input device for inputting positional information on graphics or image information into a computer.

発明の効果 上述の如く、本発明になる位置センサは、従来より提案
されている位置センサに比べて部品点数を減らして構成
の簡略化を図ることができ、その弁設置スペースが小さ
くて済むとともに、容易に製造しうる。しかも、磁界印
加手段を複数設けても各磁界印加部で反射部る磁気弾性
波を検出することにより多点の位置あるいは各(75間
の間隔を同時に検出することもでき、さらに、予め決め
られた位置に設定された反射部で反射して戻ってくるま
での時間を比較することにより、温度変化による磁気弾
性波の伝搬速度の変動を補償することができる。又、線
状に形成された磁歪体を使用することにより、直線的な
位置(距離)に限らず、例えば磁歪体を曲線状に配設し
たり、あるいは()状に折曲げたり、ジグザグ状に折曲
げて平面状に配設することも可能であり、単なる磁界印
加部までの直線的な距離だけでなく、測定対象に合わせ
て曲線上の位置あるいは2次元的な位置検出等にも使用
することができ、あらゆる用途の位置検出用として応用
することができる等の特長を有する。
Effects of the Invention As described above, the position sensor of the present invention can simplify the configuration by reducing the number of parts compared to conventionally proposed position sensors, and requires less space for installing the valve. , can be easily manufactured. Moreover, even if a plurality of magnetic field applying means are provided, by detecting the magnetoelastic waves reflected by each magnetic field applying section, it is possible to simultaneously detect the positions of multiple points or the intervals between each (75). By comparing the time it takes for the magnetoelastic wave to reflect and return at a reflecting section set at a different position, it is possible to compensate for fluctuations in the propagation speed of the magnetoelastic wave due to temperature changes. By using a magnetostrictive material, it is not limited to a linear position (distance); for example, the magnetostrictive material can be arranged in a curved shape, or bent into a () shape, or bent into a zigzag shape to be arranged in a flat shape. It can be used not only to measure the linear distance to the magnetic field application part, but also to detect the position on a curve or two-dimensionally depending on the object to be measured, making it suitable for all kinds of applications. It has features such as being able to be applied for position detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明になる位置セン4ノの第1実施例の概略
構成図、第2図は第1図に示す位置センサで出力された
信号及び検出された信号を示す波形図、第3図は本発明
の第2実施例の概略構成図、第4図は第3図で示す位置
セン1ノで発生した(ii号及び検出された信号を示す
波形図、第5図及び第6図は本発明の変形例としての液
面センサの概略組成図、及びその液面センυより発生し
、検出された信号の波形図、第7図は磁界印加手段の変
形例を示す斜視図、第8図は磁歪体をジグザグ状に折曲
して平面的に形成してなる位1百ピンリの変形例を示す
平面図である。 1・・・位置センサ、2・・−磁歪体、3,4・・・ボ
ルダ、5・・・励振コイル、6・・・検出コイル、7・
・・駆動回路、8・・・信号始J!!回路、9・・・永
久磁石、11・・・位置センサ、12−・・磁歪体、1
3・・・コイル、14・・・駆動・信号処理回路、15
・・・ホルダ、21・・・液面ゼン勺、31・・・磁界
印加手段、41・・・磁歪体、42・・・位置センサ。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the position sensor 4 according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing signals output and detected by the position sensor shown in FIG. 1, and FIG. Figure 4 is a schematic configuration diagram of the second embodiment of the present invention, Figure 4 is a waveform diagram showing the signal generated (ii) and the detected signal at the position sensor 1 shown in Figure 3, Figures 5 and 6 are waveform diagrams showing the detected signal. 7 is a schematic composition diagram of a liquid level sensor as a modified example of the present invention, and a waveform diagram of a signal generated and detected by the liquid level sensor υ, FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of the magnetic field applying means, and FIG. Fig. 8 is a plan view showing a modification of about 100 degrees in which the magnetostrictive body is bent into a zigzag shape to form a flat surface. 1...Position sensor, 2...-Magnetostrictive body, 3, 4... Boulder, 5... Excitation coil, 6... Detection coil, 7...
...Drive circuit, 8...Signal start J! ! Circuit, 9... Permanent magnet, 11... Position sensor, 12-... Magnetostrictive body, 1
3... Coil, 14... Drive/signal processing circuit, 15
... Holder, 21 ... Liquid level adjustment, 31 ... Magnetic field application means, 41 ... Magnetostrictive body, 42 ... Position sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 磁気弾性波が伝搬するよう延在して設けられた磁歪体と
、 該磁歪体に磁気弾性波を発生させる励振手段と、前記磁
歪体に対し任意の位置で近接しうるように設けられた磁
界印加手段と、 前記磁界印加手段による磁界印加部位で反射した磁気弾
性波の到達を検出する検出手段とよりなることを特徴と
する位置センサ。
[Claims] A magnetostrictive body extending so that magnetoelastic waves propagate therein; an excitation means for generating magnetoelastic waves in the magnetostrictive body; What is claimed is: 1. A position sensor comprising: a magnetic field applying means provided as shown in FIG.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020518810A (en) * 2017-05-24 2020-06-25 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG Device for determining the angle of rotating parts

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5257845A (en) * 1975-11-03 1977-05-12 Combustion Eng Apparatus for indicating and method of detecting position of moving body
JPS61112923A (en) * 1984-11-07 1986-05-30 Sankyo Boeki Kk Apparatus for detecting displacement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5257845A (en) * 1975-11-03 1977-05-12 Combustion Eng Apparatus for indicating and method of detecting position of moving body
JPS61112923A (en) * 1984-11-07 1986-05-30 Sankyo Boeki Kk Apparatus for detecting displacement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020518810A (en) * 2017-05-24 2020-06-25 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG Device for determining the angle of rotating parts
US11555688B2 (en) 2017-05-24 2023-01-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Device having two mutually spaced sensor loops for determining the angle of a rotating component

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