JPH02181622A - 物理量検出装置 - 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］ 本発明は物理量検出装置、特に被測定体の物理量（たと
えば伝達トルク等）を測定する物理量検出装置の改良に
関する。

［従来の技術］ 背景技術 各種の回転駆動装置において、伝達トルク等の物理量を
正確にかつ簡易に測定することが望まれており、このよ
うにして、伝達トルク等の物理量の測定を行うことがで
きれば、各種の産業分野における駆動装置の分析あるい
は運転状態を把握する上で極めて便利なものとなる。

通常、この種の回転駆動装置としては各種の原動機が知
られており、特に車両のエンジン、電気自動車の電動モ
ータあるいは産業用モータは各種産業分野に幅広く利用
されており、このような回転駆動装置の運転状態を正確
に把握しその分析を行うためには、その回転数と並んで
伝達トルクの測定を正確に行うことが必要とされる。

特に、車両用エンジンなどにおいて、エンジン自体ある
いはその駆動力伝達機構であるトランスミッション、プ
ロペラシャフト、差動ギアなどの各種駆動系における伝
達トルクを測定することにより、エンジンの点火時期制
御、燃料噴射量制御。

トランスミッション変速時期あるいは変速比制御を良好
に行い、これらの最適制御により車両の燃費を改善し、
また運転特性を向上させることができる。

また、産業用モータにおいても、伝達トルクの正確な測
定を行うことができれば回転駆動系の最適制御および診
断が可能となり、エネルギー効率および運転特性の向上
を図ることができる。

従来の技術 このため、従来より各種のトルク検出装置の提案が行わ
れており、その中の１つとして回転磁性体を介して伝達
されるトルクを磁性歪みを利用して非接触で測定する装
置が知られている。

すなわち、回転駆動系を介してトルクを伝達する場合に
、回転駆動系のトルク伝達用回転体、例えば回転軸やク
ラッチ板などには伝達トルクに比例した歪みが発生する
ことが知られている。従って、トルクを伝達する回転磁
性体の磁歪量を磁気センサを用いて検出すれば、その伝
達トルクを非接触で測定することができる。

第７図および第８図には、前述したトルク検出装置の磁
気センサ１２を、車両用エンジンのトルク伝達機構に設
けた場合の一例が示されており、ここにおいて第７図は
磁気センサ１２の側面概略を示し、第８図は第７図のｘ
ｍ−ｘｍ断面を概略的に示している。

周知のように、エンジンで発生したトルクは伝達軸１０
を介して図示しない回転フライホイールに伝わり、この
フライホイールと摩擦接合するクラッチ板を介してトラ
ンスミッション側へ伝達される。

このようにしてトルクの伝達が行われると、トルク伝達
軸１０や、クラッチ板、フライホイールなどの回転板に
は、伝達トルクの大きさに比例した大きさの歪みεの異
方性が生じる。従って、トルク伝達系が強磁性体を用い
て形成されている場合には、発生する歪みεの異方性の
大きさを磁歪効果を用いて磁気的に検出すれば、伝達さ
れるエンジントルクの測定を行うことができる。

このため、前述したトルク検出装置では、トルクが伝達
される回転体を回転磁性体とするために、トルク伝達軸
１０あるいはフライホイールそのものを強磁性体を用い
て形成したり、あるいはこれらトルク伝達軸１０または
フライホイールの表面に強磁性体を付着させる。そして
、この回転磁性体に向は磁気センサ１２を所定間隔で離
隔的に対向配置している。

ここにおいて、前記磁気センサ１２は、トルク伝達軸１
０と平行に配置されたコ字状の励磁コア１４と、この励
磁コア１４の内側に直交配置されたコ字状の検出コア１
８とを含み、前記励磁コア１４に励磁コイル１６を巻き
回し、前記検出コア１８に検出コイル２０を巻き回すこ
とにより形成されている。

第１０図には前記トルク検出装置のブロック図が示され
ている。励磁コイル１６には交流電源２２から正弦波電
圧が印加され、磁気センサ１２と対向するトルク伝達軸
１０を交番磁化している。

このとき、トルク伝達軸１０を介してトルクが伝達され
ると、トルク伝達軸１０内に応力が発生し磁歪効果によ
り前記励磁方向と直交する方向に磁束成分が生じる。こ
の磁束成分は、前記磁気センサ】２の検出コイル２０を
用い誘導電圧とし検出され、交流増幅器２４で増幅され
た後、検波器２６を用いて整流検波され、この整流検波
信号Ｓ（以後トルク検出信号と呼ぶ）がトルク検出信号
として出力される。

トルク検出信号Ｓは、伝達トルクに依存する成分とトル
クに依存しないオフセット成分の和として出力されてい
る。そのため前記トルク検出信号Ｓからオフセット成分
を減算することが必要となる。

特に、前記オフセット成分の大きさは、伝達トルクが０
であるにもかかわらず回転磁性体の回転に伴い不規則に
変化する（第１２図）。このため回転磁性体の各ポジシ
ョンで、しかるべきオフセット成分を減算するという手
法が、トルク検出の高精度化には必要となる。

特開昭８２−５５５８８．５５５１４には、このような
手法を採用した従来装置が示されている。この従来装置
は、回転磁性体を介して伝達され、複数の回転角度位置
を変極点とするトルクを、前記各変極点区間毎に測定す
るものである。そして、その特徴は前記回転磁性体の回
転角に依存して磁気センサから出力されるオフセット信
号を前記各変極点区間毎に予め設定しておき、回転磁性
体の回転角および変極点を表すタイミング信号に基づき
、磁気センサから出力される検出信号からオフセット信
号を減算し、各変極点区間毎のトルク平均値を出力する
ことにある。これにより、回転磁性体を介して伝達され
るトルクを各変極点区間毎にオフセット成分に影響され
ることなく測定することをができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この従来のトルク検出装置は、以下に詳述する
２つの問題を有していた。

（ａ）まず、この従来装置は、回転磁性体の回転に伴う
オフセット成分の変動については考慮しているものの、
トルクに依存する出力、すなわちトルク検出感度の変動
については全く考慮していないため、トルク検出精度を
高める上で限界があるという問題があった。

すなわち、この種のトルク検出装置では、回転磁性体の
表面に生ずる磁気的特性の変化を利用して、トルク検出
を行っている。このため、その検出精度が被測定体の磁
気特性のバラツキに大きく依存する。従って、被測定体
内、すなわち回転磁性体内で磁気特性が不均一に分布し
ている場合には、そのトルク検出出力（センサ出力）は
印加トルクが一定にもかかわらず、第１３図に示すよう
軸回転に伴い変動してしまう。

本発明者らは、このようなトルク検出出力の変動原因に
ついての検討を進めた。トルク検出出力Ｓは、次式に示
すように印加トルクＴｑの関数で表現される。

５＝Ｓｅｎｓ　＊Ｔｑ＋０ｆｆｓ　　　　　−（１）こ
こで５ｅｎｓを感度、Ｑｆｆｓをオフセット出力とする
。感度とは単位トルク当りの検出出力の増加量、オフセ
ット出力とは印加トルク零の時のセンサ出力である。

本発明者らは、その検討を進め、前記第（１）式に示す
感度およびオフセット出力が、被測定体内での磁気特性
のバラツキにより変動することを確認した。

これを式で表すと以下のようになる。

５（Ｐ）■５ｅｎｓ（Ｐ）・Ｔｑ＋０ｒｆｓ（Ｐ）・・
・（２）ここで、Ｐは回転磁性体の回転位置（測定点の
位置）である。

ここにおいて、感度５ｅｎｓ（Ｐ）とオフセット信号０
ｆｆｓ（Ｐ）は、各々第１１図、第１２図に示すように
変化する。当然ながら、回転磁性体が回転するとトルク
検出出力Ｓ　（Ｐ）は、印加トルク一定の場合でも第１
３図に示すように変動する。

従って、前述したよ従来装置のように、回転磁性体の回
転に伴うオフセット成分Ｏｆｒｓ（Ｐ）の変動について
のみ考慮しても、トルクに依存する出力、すなわちトル
ク検出感度Ｓ　ｅｎｓ（Ｐ）の変動についても考慮しな
ければ、伝達トルクＴｑをより高精度で測定できないこ
とは明らかである。

また、以上説明した被測定体内での一磁気特性のバラツ
キの原因としては、 １、組成のバラツキ ２）組織のバラツキ ３、残留応力の分布 などが考えられる。従って、被測定体の製造工程を洗練
し、組成・組織が均一で、残留応力の分布のないものを
作れば、前述した問題は解決されるであろうが、そのた
めには徹底的な製造工程管理が必要となり現実的には不
可能である。

（ｂ）また、従来のトルク検出装置は、トルク検出信号
の温度特性による変動について考慮されていないため、
この面からもその検出精度を高める上で限界があるとい
う問題があった。

すなわち、本発明者らが検討したところによると、前記
第（１）式に示す感度およびオフセット出力は、検出装
置の温度が変化すると共に変動するということが確認さ
れた。第１４図および第１５図には、感度、オフセット
出力の温度依存特性Ｓ　ｅｎｓ（Ｔ）、Ｏｆｆ’５（Ｔ
）の−例が示されている。

これを式で示すと以下のようになる。

Ｓ　（Ｔ）　−３ｅｎｓ（Ｔ）φＴｑ　＋Ｏｆ’ｌ’５
（Ｔ）　　−（８）ここで、Ｔは、トルク検出装置の温
度である。

この原因は、センサを構成している材料および被測定体
の物性値が温度変化により、変動すること、あるいはセ
ンサと被測定体との間隙（クリアランス）が、熱膨張係
数の違いにより変化することなどが考えられる。

従って、第１６図に示すように、この従来装置では、印
加トルクが一定の場合でも検出装置の温度変化と共にト
ルク検出出力が変動してしまい、十分な検出精度を得る
ことができないという問題があった。

以上説明したように、従来のトルク検出装置は、（ａ）
、（ｂ）で詳述した問題点を有しているため、そのトル
ク検出精度が必ずしも十分でなかった。

しかし、近年、自動車、工作機械等の回転駆動制御系に
おいては、低回転領域から高応答でトルク検出可能なセ
ンサが必要とされており、特にエンジンあるいはトラン
スミツシラン等の最適制御を行うためには、停止から高
回転、低温から高温という広い測定範囲において伝達ト
ルクを応答性よく、高精度に検出可能であることが要求
されている。

このため、前記（ａ）、（ｂ）で詳述した問題を早急に
解決することが必要とされる。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、その第１の目的は、被測定体の回転または往復
運動位置によるオフセット出力変動および感度変動の影
響を受けることなく物理量をリアルタイムで高精度に検
出できる物理量検出装置を得ることにある。

また、本発明の第２の目的は、温度によるオフセット出
力変動および感度変動を補正することにより、温度変化
の影響を受けることなく、物理量をリアルタイムで精度
よく検出することができる物理量検出装置を得ることに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 前記第１の目的を達成するため、本発明は、回転または
往復運動する被測定体の物理量を、物理量センサを用い
て測定する物理量検出装置において、 前記被測定体の運動位置を検出すると共に、予め被測定
体の運動位置を任意の数のセグメント区間に分割してお
き、検出位置を対応するセグメント区間の検出信号とし
て出力する位置検出手段と、被測定体の運動位置に依存
して前記物理量センサから出力されるオフセット成分に
相当する信号が、予め各セグメント区間毎に設定された
オフセット信号発生手段と、 前記被測定体の運動位置に依存している物理量センサの
感度に相当する信号が、予め前記各セグメント区間毎に
設定された感度信号発生手段と、セグメント区間検出信
号に対応したオフセット成分および感度に相当する信号
を、前記オフセット信号発生手段および感度信号発生手
段から読み出し、所定の補正演算式に基づき前記物理量
センサから出力される検出信号に対しオフセット成分と
感度の補正演算を実施する補正演算手段と、を含み、被
測定体の物理量をリアルタイムで測定することを特徴と
する。

さらに、前記第２の目的を達成するために、本発明は、 この物理量検出装置の温度を検出するための温度検出手
段と、 オフセット信号の温度依存関数の係数が予め設定された
オフセット係数信号発生手段と、感度の温度依存関数の
係数が予め設定された感度係数信号発生手段と、 を含み、前記補正演算手段は、オフセット係数信号発生
手段および感度係数発生手段から、セグメント区間検出
信号に対応した係数を読み出し、オフセット信号の温度
依存関数および感度の温度。

依存関数に基づき前記オフセット信号と感度の補正演算
を実施するよう形成され、温度変化の影響を受けること
なく、被７ＴＰｌ定休の物理量をリアルタイムで測定す
ることを特徴とする。

原　　理 次に本発明の原理を、被測定体としての回転体を介して
伝達されるトルクを測定する場合を例にとり説明する。

（ａ）まず、回転体の回転角度、すなわち測定位置によ
るセンサ出力変動について説明する。

前にも述べたように、感度（第１１図参照）とオフセッ
ト出力（第１２図参照）は、回転位置Ｐによって変化す
ることが実験より確認されている。

そして、そのセンサから出力される物理量検出出力ｓ　
（ｐ）は、回転位置Ｐの関数として、例えば以下によう
に表されることは前述したとおりである。

５（Ｐ）　−５ｅｎｓ（Ｐ）・Ｔｑ＋０ｆｆｓ（Ｐ）　
　・ｒ２）ここでＰは、測定位置を示す回転角度（回転
位置と以後呼ぶ）とする。

従って、この第（２）式から、伝達トルクＴｑは次式で
求められることになる。

開式からも明らかなように、予め回転体の回転位置Ｐに
対応した感度Ｓ　ｅｎｓ（Ｐ）　　およびオフセット信
号Ｏｆｆ’５（Ｐ）を求めておけば、物理量センサから
出力されるトルク検出信号Ｓ　（Ｐ）を前記第（４）式
に代入するのみで、回転体の回転角による感度変動およ
びオフセット出力変動を補正し、正確な伝達トルクＴｑ
（Ｐ）を得ることができる。

（ｂ）次に、もう一つの問題点である、温度変化による
センサ検出出力変動について説明する。

前にも述べたように、感度（第１４図参照）とオフセッ
ト（第１５図参照）が温度変化によって変動することは
、実験より確認されている。そして、前記（１）式に示
すトルク検出出力Ｓ　（Ｔ）は以下のように表される。

５（Ｔ）　−８ｅｎｓ−ｆ　１（Ｔ）　　・Ｔｑ＋Ｏｆ
ｆ’ｓ−ｆ　２　（Ｔ）　　−（５）ここでｆ　１　（
Ｔ）　、　　ｆ　２（Ｔ）は、温度Ｔの関数（例えば、
温度の一次関数あるいは多次関数、または指数関数等）
である。

ここで留意する点は、被ＣＩ定体内での磁気特性不均一
分布によるトルク検出出力の変動と、温度変化によるト
ルク検出出力の変動とは、おたがいに独立した事象とし
て取扱っている点である。

このため、温度Ｔの関数で表される感度Ｓ　ｅｎｓ（Ｔ
）、オフセット信号Ｏｒｆ’５（Ｔ）は、回転位置Ｐの
関数で表される感度Ｓ　ｅｎｓ（Ｐ）、オフセット信号
Ｏｆ’ｆ’５（Ｐ）と前記温度依存関数ｆ　１　（Ｔ）
　、　　ｆ　２（Ｔ）との積として次式のように表され
ることとなる。

Ｓ　ｅｎｓ（Ｔ）　−Ｓ　ｅｎｓ（Ｐ）　・ｆ　ｔ　　
（Ｔ）Ｏｆｆ５（Ｔ）−Ｏｆｆ’５（Ｐ）　・　ｆ　　
２　（Ｔ）・・・（６） 従って、２つの変動原因を同時に考慮した場合、トルク
検出出力Ｓ（Ｐ、Ｔ）は、以下の式ように表される。

Ｓ　（Ｐ、　　Ｔ）　−５ｅｎｓ（Ｐ）・ｆ　ｔ　　（
Ｔ）　　・Ｔ　ｑ＋　Ｏｆ’ｆｓ（Ｐ）　・ｆ　２　（
Ｔ）　　　−（７）そこで、式（７）をトルクＴｑにつ
いて求めると次式が得られる。

従って、トルク検出出力Ｓ（Ｐ、Ｔ）にＡ／ｆ＋（Ｔ） を乗じ、 Ｂ　・　（ｆ２　　（Ｔ）　　／　ｆｘ　　（Ｔ）　　
）を加えるという補正演算を施してやることにより、測
定位置Ｐおよび温度Ｔに依存することのないトルク検出
出力が得られる。補正係数Ａおよ゛びＢは、勿論、δ−
ｊ定位定位置間数である。

温度については、感度およびオフセット出力が温度に対
して一次関数的に変化すると仮定すると、ｆｌ（Ｔ）　
、　　ｆｉ　（Ｔ）は次式で表される。

ｆ、（Ｔ）−ａ、＊Ｔ＋ｂ＋　　　　−（９）ｆ　２　
（Ｔ）　−ａ２・Ｔ＋ｂ２−　（１０）ここで、ａＩ　
＋　　８２　＋　　ｂｌ　＋　　ｂ２は定数とする。

従って、予め前記（９）、　　（１０）式に示す感度の
温度依存関数の係数ａｌ＋’）ｌと、オフセット信号の
温度依存関数の係数ａ２．ｂ２を予め求めておけば、前
記第（８）式に基づき、温度変化に伴う前記検出感度お
よびオフセット成分の変動を補正し、温度変化の影響を
受けるこ、となく伝達トルクＴｑの測定を行うことが可
能となる。

［作　用］ 次に本発明の詳細な説明する。

（ａ）本発明のトルク検出装置は、回転または往復運動
する被測定体の物理量を物理量センサを用いて測定して
いる。

このような物理量検出装置では、前述したように、被測
定体内での物理特性の不均一分布に起因して、物理量セ
ンサの出力する物理量検出信号の感度およびオフセット
信号が、第１１図および第１２図に示すようにその測定
位置によって変化してしまう。

本発明の第１の特徴は、前記被測定体の回転または往復
運動に伴う物理量検出出力の変動、すなわち物理量検出
出力の感度の変動およびオフセット信号の変動を、リア
ルタイムで補正し、物理量の測定を正確に行うことにあ
る。

このため、本発明の装置は、予め被゛測定体の回転また
は往復運動位置を任意の数のセグメント区間に分割して
おく。そして、位置検出手段を用いて前記被測定体の運
動位置を検出すると共に、検出された運動位置を、対応
するセグメント区間の検出信号として出力する。

また、本発明の装置には、オフセット信号発生手段と、
感度信号発生手段および補正演算手段が設けられている
。

そして、前記オフセット信号発生手段には、前記被測定
体の運動位置に依存して物理量センサから出力されるオ
フセット信号が、前記各セグメント区間毎に設定されて
いる。また、前記感度信号発生手段には、前記被測定体
の運動位置に依存している物理量センサの感度に相当す
る信号が、各セグメント区間毎に設定されている。

そして、補正演算手段は、位置検出手段から出力される
セグメント区間検出信号に対応したオフセット信号およ
び感度に相当する信号を、前記オフセット信号発生手段
および感度信号発生手段から読み出す。そして、前記物
理量センサから出力される検出信号に対し、読み出した
オフセット信号および感度に相当する信号を用いオフセ
ット成分と感度の補正演算を行なう。

これにより、第１３図に示すよう物理量が一定にもかか
わらず、物理量検出出力が変動する場合でも、物理量検
出出力から感度およびオフセット成分の影響を除去し、
第１７図に示すように被ｎ１定体の運動位置Ｐに対しフ
ラットな特性曲線で表される物理量検出信号を得ること
ができる。このため、物理量の測定をリアルタイムでか
つ高精度に行うことができる。

特に、本発明によれば、その測定精度が被測定体の運動
位置に影響されないため、物理量センサから出力される
物理量検出出力に基づき物理量の測定を、被測定体の停
止、低運動領域から高運動領域までリアルタイムでかつ
高精度に行うことが可能となる。

（ｂ）ところで、物理量センサの検出感度およびその出
力信号中に含まれるオフセット成分は、第１４図、第１
５図に示すよう検出装置の温度変化と共に変動する。従
って、温度変化の大きな環境下で物理量を測定する場合
に、単に物理量センサの検出感度およびその出力信号中
に含まれるオフセット成分の、運動位置に起因する補正
演算をしただけでは、温度Ｔの変化に伴い、第１６図に
示すようその物理量検出出力が変動してしま°う。

このため、低温から高温にわたって高精度で物理量検出
を行うことができない。

本発明の第２の特徴は、温度変化に伴う前記検出感度お
よびオフセット成分の変動を補正し、温度変化の影響を
受けることなく物理量の測定を行うことにある。

このため、本発明の物理量検出装置は、特許請求の範囲
第２項に記載のように、温度検出手段と、オフセット係
数信号発生手段と、感度係数信号発生手段とを含む。

そして、温度検出手段は、物理量検出装置の温度を検出
出力する。このとき、温度検出箇所は、どの部分の温度
でもって温度補正をするかによって異なるが、物理量検
出出力特性に最も影響を及ぼす部分の温度を測定するこ
とが好ましい。このような温度検出箇所としては、例え
ばセンサ部あるいは被測定体等が考えられる。

また、前記オフセット係数信号発生手段には、オフセッ
ト信号の温度依存関数の係数（例えば、第（１０）式の
係数ａ２．ｂ２）が予め設定されており、また感度係数
信号発生手段には、感度の温度依存関数の係数が（例え
ば、第（９）式の係数ａｌｌｋ）１）予め設定されてい
る。

そして、補正演算手段は、オフセット係数発生手段と感
度係数発生手段から係数を読み出し、検出温度に対応し
たオフセット信号と感度の温度補正演算を行う。そして
、このようにして温度補正されたオフセット信号と感度
を用い、物理量センサから出力される検出信号に対しオ
フセット成分と感度の補正演算を行う。

これにより、第１８図に示すよう温度Ｔの変化に対して
フラットな特性曲線で表される物理量検出出力を得るこ
とができる。従って、温度変化の影響を受けることなく
、被測定体の物理量をリアルタイムで測定することが可
能となる。

特に、本発明においては、物理量検出信号の補正演算を
、発明の原理のところで述べた、第（８）式をベースに
しておこなっている。開式では、軸回転に伴う物理量検
出出力の変動と、温度変化に伴う物理量検出出力の変動
を同時に考慮している。

従って、被測定体の運動に伴う物理量検出出力の変動及
び温度変化に伴う物理量検出出力の変動のいずれの影響
も受けることなく、被測定体の物理量をリアルタイムで
正確に測定することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被測定体の運転
に伴い、物理量センサの検出感度およびその出力信号中
に含まれるオフセット成分が変動をする場合でも、この
検出感度およびオフセット成分の変動をリアルタイムで
補正することができる。このため、この被測定体の物理
量を、被測定体の停止、低速運動領域から高速運動領域
までリアルタイムでかつ高精度に測定することが可能と
なる。

また、本発明によれば、検出装置の温度変化に伴う物理
量センサの検出感度およびその出力信号中に含まれるオ
フセット成分の変動を補正することができる。このため
、低温から高温という広い温度条件の下でも、物理量の
測定を高精度で行うことが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１実施例 第１図には、本発明が適用されたトルク検出装置の好適
な第１実施例が示されており、第２１図にはそのアルゴ
リズムが示されている。

実施例のトルク検出装置は、トルク伝達軸１０に対し離
隔的に対抗配置された磁気センサ１２を用い伝達軸１０
内に発生する磁歪量を検出している。

第５図および第６図には、磁気センサ１２の概略が示さ
れており、第５図にはその側面の概略、第６図にはその
正面が示されている。

実施例において、磁気センサ１２はトルク伝達軸１０と
平行に配置された励磁コア１４と、この励磁コア１４の
内側に直交配置された検出コア１８と、を含み、これ各
コア１４．１８にそれぞれ励磁コイル１６および検出コ
イル２０を巻回すことにより形成されている。

第９図には、前記磁気センサ１２の励磁コイル１６に接
続された駆動回路３０と、検出コイル２０に接続された
検出信号処理回路３２の一例が示されている。

前記駆動回路３０は、発振器３４および交流増幅器３６
を含み、発振器３４から出力される正弦波または三角波
等の対称交流波形電圧を交流増幅器３６を介して励磁コ
イル１６に印加し、トルク伝達軸１０を交番磁化してい
る。

これにより、磁気センサ１２の検出コイル２０は、トル
ク印加時にトルク伝達軸内に発生する磁歪量を起電力と
して検出し、その検出器９号を検出信号処理回路３２へ
向は出力する。

前記検出信号処理回路は、濾波器３８．交流増幅器４０
および検波器４２を含み、検出コイル２０の出力電圧を
直流検波し、この直流検波信号をトルク検出信号（実施
例ではアナログ信号）として出力している。

本発明の第１の特徴は、トルク伝達軸１０の回転に伴う
トルク検出信号Ｓの変動（第１８図）、すなわちトルク
検出感度の変動（第１１図）およびトルク検出信号Ｓ中
に含まれるオフセット成分の変動（第１２図）を補正し
、これらの影響を受けることなく伝達トルクの測定を正
確に行うことにある。

このため、本発明の装置には、トルク伝達軸１０の回転
角を検出する回転角検出器５０と、トルク検出信号Ｓ中
に含まれるオフセット成分が予め設定登録されたオフセ
ット信号発生器６０と、トルク検出信号Ｓの感度が予め
設定登録された感度信号発生器７０とを含む。

前記回転角検出器５０は、予めトルク伝達軸１０の回転
角θを任意の数のセグメント区間に分割しておき、検出
回転角θを対応するセグメント区間の検出信号Ｐ′とし
て出力するよう形成されている。

本実施例において、この回転角検出器５０は、トルク伝
達軸１０の伝達軸回転角θを検出する角度検出部５２と
、予め回転体１０の回転角θを任意の数のセグメント区
間に分割しておき、検出回転角θを対応するセグメント
区間検出信号Ｐ′に変換出力するセグメント区間検出部
５４とを含む。

前記角度検出部５２は、ロータリエンコーダをを用い回
転角度信号θを得るよう形成することが一般的である。

ロータリエンコーダとしては、磁気式、先代等があり、
実施例では、光弐ロータリーエンコーダをトルク伝達軸
１０に取付は回転角度信号θを検出している。

また、前記セグメント区間検出部５４は、トルク伝達軸
１０の回転角を１度毎に３６０個のセグメント区間に分
割しておき、検出回転角θに基づき対応するセグメント
区間の検出信号Ｐ′を出力するよう形成されている。

また、前記オフセット信号発生器６０には、トルク伝達
軸１０の回転角θに依存して、前記検出信号処理回路３
２から出力されるトルク出力信号Ｓに含まれるオフセッ
ト信号が、各セグメント区間毎に予め設定されている。

本実施例では、３６０″の回転角が１度毎に３６０個の
セグメント区間に分割されている。このため、実施例の
オフセット信号発生器６０にも、各セグメント区間Ｐ′
に対応した３６０個のオフセット信号Ｏｆｆ’ｓ（Ｐ’
）が登録されている。

また、感度信号発生器７０は、同様にトルク伝達軸１０
の回転角θに依存している前記センサ１２の感度に相当
する信号が、前記各セグメント区間毎に予め設定登録さ
れている。本実施例でも、３６０個に分割された各セグ
メント区間Ｐ′に対応した３６０個の感度５ｅｎｓ（Ｐ
’）が予め設定登録されている。

そして、前記補正演算回路８０は、回転角検出器５０か
ら出力されるセグメント区間検出信号Ｐ′に基づき、オ
フセット信号発生器６０および感度信号発生器７０から
対応するセグメント区間のオフセット信号Ｏｆｆ’ｓ（
Ｐ”）および感度Ｓ　ｅｎｓ（Ｐ“）を読み出す。そし
て、読み出したオフセット信号および感度を、検出信号
処理回路３２から出力されるトルク検出信号Ｓと共に前
記第（４）式に代入し、オフセット成分と感度の補正演
算を行い、演算された伝達トルクＴｑを出力している。

ところで、前記第（４）式に示すオフセット信号および
感度は、温度による影響を受けやすく、温度の変化する
測定条件下では、その測定精度にバラツキが生じてしま
う。

本発明の第２の特徴はこのような温度変化の影響を受け
ることなく、伝達トルクの測定をより正確に行なうこと
にある。

このため、本発明のトルク検出装置は、トルク検出装置
の温度を検出する温度検出器９０と、オフセット信号の
温度依存関数の係数が予め設定された温度補正用オフセ
ット係数信号発生器６２と、感度の温度依存関数の係数
が予め設定された温度補正用感度係数信号発生器７２を
含む。

前記温度検出器９０は、どの部位の温度をもって温度補
正するかによりその温度検出箇所が異なるが、一般的に
はトルク検出出力特性に最も影響を及ぼす部分の温度を
測定することが好ましい。

このような温度検出箇所としては、センサ部あるいはト
ルク伝達軸１０とすることが考えられるが、本実施例で
は、磁気センサ１２の温度を検出出力するように形成さ
れている。

また、このような温度検出器９０は、熱電対あるいは赤
外線センサ等各種のセンサを用いて形成することができ
るが、一般的には、測定対象が静止物体の場合には熱電
対を、測定対象がトルク伝達軸１０のように回転体であ
る場合には赤外線センサ等を使用する。実施例では、熱
電対を用いて、磁気センサ１２の温度検出を行っている
。

また、本実施例の装置は、感度およびオフセット出力が
、温度に対して一次関数的に変化するものと仮定し、前
記第（９）式、第（ｌＯ）式に示す関数を温度依存関数
として用いる。

そして、前記温度補償用オフセット係数信号発生器６２
には、前記ｍ　（１０）式に示すオフセット信号温度依
存関数の係数ａ　２　＋　　ｂ　２が予め設定登録され
ている。さらに、温度補正用感度係数発生器７２には、
第（９）式に示す感度温度依存関数の係数ａｌ＋　　ｂ
＋が登録されている。

そして、実施例の補正演算回路８０は、所定のタイミン
グ毎に温度検出器９０から出力される検出温度Ｔと、各
係数信号発生器６２．７２に設定登録された係数を読み
出し、前記第（１０）式、第（９）式に示す温度依存関
数の演算を行う。

そして、オフセット信号発生器６０．感度信号７０から
読み出されるオフセット信号および感度と、前述したよ
うに演算して求めた温度依存関数との検出信号処理回路
３２から出力されるトルク検出信号Ｓとを、それぞれ前
記第（８）式に代入し、伝達トルクＴｑを演算出力する
。

このようにすることにより、トルク伝達軸１０の回転位
置Ｐによるオフセット出力変動および感度変動を補正す
る共に、温度Ｔによるオフセット出力変動および感度変
動も同時に補正し、伝達トルクの１１１１定を極めて高
い精度で行うことが可能となる。

本実施例の補正演算回路８０は、このような補正演算を
行うために、演算器８２．第１のタイミング信号発生器
８４および第２のタイミング信号発生器８６を含む。

前記第１のタイミング信号発生器８４は、トルク検出タ
イミングに合せて一定の時間間隔Δｔで動作する。そし
て、回転角検出器５０から出力されるセグメント検出信
号Ｐ′を読出アドレスとしてオフセット信号発生器６０
および感度信号発生器７０へ向は出力し、これら発生器
６０．７０から対応するセグメント区間Ｐ′のオフセッ
ト信号Ｏｆ’ｆ’ｓ（Ｐ”）および感度信号Ｓ　ｅｎｓ
（Ｐ”）を演算器８２へ向は出力させる。

また、前記第２のタイミング信号発生器８６は、一定時
間毎にタイ２ミング信号を温度検出器９０および各係数
信号発生器６２．７２へ向は出力する。

これにより、温度検出器９０は、検出温度Ｔを演算器８
２へ向は出力する共に、各係数発生器６２゜７２は、設
定された係数を演算器８２へ向けそれぞれ出力する。

そして、演算器８２は、このようにして人力される各信
号および検出信号処理回路３２から出力されるトルク検
出信号Ｓを用い、前記第（８）式に基づき伝達トルクＴ
ｑを演算出力する。

このようにすることにより、本実施例のトルク検出装置
によれば、トルク伝達軸１０の回転によるオフセット出
力変動および感度変動をリアルタイムで補正することが
でき、さらに温度によるオフセット出力変動および感動
変動をも同時に補正し、伝達トルクを高精度で検出する
ことが可能となる。

ところで、前記第１のタイミング信号発生器８４および
第２のタイミング信号発生器８６の動作は、それぞれ別
個独立に行われるように形成することもできるが、本実
施例においては、これら両タイミング信号発生器８４．
８６は互いに同期をとりながら同時に動作するように形
成されている。

そして、第１のタイミング信号発生器８４は、Δｔの時
間間隔でオフセット信号発生器６０および感度信号発生
器７０から検出セグメント信号Ｐ′に対応したオフセッ
ト信号および感度信号を演算器８２へ向は読み出すよう
に形成されている。

さらに、第２のタイミング信号発生器８６も、前記第１
のタイミング信号発生器８４の動作に同期して、Δｔの
時間間隔で温度検出器９０を駆動し、検出温度Ｔを出力
させると共に、各係数信号発生器６２．７２を駆動し対
応する係数を演算器８２へ向は出力するように形成され
ている。

そして、演算器８２は、このようにしてΔを時間間隔毎
に入力される信号を用いて、検出信号処理回路３２から
出力されるトルク検出信号Ｓに、前記第（８）式に示す
補正演算処理を施し、伝達トルクＴｑを演算出力してい
る。

従って、ある時刻ｔ０において補正演算処理が行われ、
伝達トルクＴｑが出力されると、その後時刻上〇＋Δｔ
、ｔｏ＋２Δｔ、ｔＯＸ３Δｔ。

・・・ｔｏ　＋１００Δｔ、・・・と同様の補正演算を
繰返し、伝達トルクＴｑを演算出力する。

このように、本実施例のトルク検出装置によれば、トル
ク伝達軸１０の回転位置Ｐによりサンプリング時間Δｔ
が決定されているものではなく、予め定められたサンプ
リング時間Δｔによりオフセット信号発生器６０．感度
信号発生器７０．各検出信号発生器６２．７２および温
度検出器９０が制御されている。このため、トルク伝達
軸１０の停止から高速回転という回転速度の変化に、サ
ンプリング時間Δｔが依存せず、安定にかつ正確に瞬時
トルク値を演算出力することが可能となる。

なお、本実施例の装置では、前記第（８）式に基づく補
正演算をアナログ的に行っている。

このように補正演算をアナログ的に処理する場合には、
前記オフセット信号発生器６０．感度信号発生器７０と
して、対応するセグメント区間のオフセット信号および
感度信号を電圧信号として出力する電圧発生器を用い、
第１のタイミング信号発生器８４から所定のタイミング
で出力されるセグメント区間検出信号Ｐ′に基づき、対
応するセグメント区間のオフセット信号、感度信号をア
ナクログミ圧として出力するよう形成することが好まし
い。

この場合には、前記温度補正用オフセット係数信号発生
器６２．温度補正用感度係数発生器７２も同様に、第２
のタイミング信号発生器８６から出力されるタイミング
信号に基づき、オフセット係数信号および感度係数信号
をアナログ電圧として出力するよう電圧発生器を用いて
形成することが好ましい。

第２実施例 次に本発明の好適な第２実施例を第２図に基づき説明す
る。なお、前記第１実施例と対応する部材には同一符号
を付してその説明は省略する。

本実施例のトルク検出装置は、補正演算回路８０を用い
、トルク検出信号Ｓをデジタル的に補正演算することを
特徴とする。

このため、実施例のトルク検出装置は、検出信号処理回
路３２から出力されるトルク検出信号Ｓ、温度検出器９
０から出力される検出温度Ｔを、それぞれＡ／Ｄ変換器
４４．９２を用いてデジタル信号に変換した後、演算器
８２へ向は出力するように形成されている。

ここにおいて、前記Ａ／Ｄ変換器４４の変換動作は、第
１のタイミング信号発生器８４の動作タイミングに同期
して行われ、また前記Ａ／Ｄ変換器９２の変換動作は、
第２のタイミング信号発生器８６から出力されるタイミ
ング信号に同期して行われる。

また本実施例において、オフセット信号発生器６０、感
度信号発生器７０はそれぞれ対応するオフセット信号、
感度信号をデジタル信号とし記憶したメモリを用いて形
成されている。温度補正用オフセット係数信号発生器６
２．感度係数信号発生器７２も、予めオフセット係数信
号および感度係数信号をデジタル信号として記憶したメ
モリを用いて形成されている。

ところで、このような補正演算をデジタル的に、しかも
リアルタイムで処理する場合には、Ａ／Ｄ変換器４４．
９２と演算器８２の演算時間で決定されるスルーレート
が、必要とされる出力時間間隔より小さいことが必要で
ある。このためには、Ａ／Ｄ変換器４４．９２と演算器
８２（サンプルホールド器を用いる場合には、サンプル
ホールド器、Ａ／Ｄ変換器４４，９２）演算器８２）の
パイプライン化が必要となる。あるいは演算器８２を専
用の乗算器、専用の算術論理演算器、専用の積和演算器
等で構成して演算速度を向上させることが重要となる。

また、実施例において、この補正演算回路８０は、マイ
クロコンビ二一夕を用いて形成されている。このような
補正演算用マイクロコンピュータとしては、汎用のマイ
クロコンピュータまたは専用のＩＣ（ＡＳＩＣ，カスタ
ムＩＣ）のいずれを用いてもよい。あるいは、上記２つ
のマイクロコンピュータの中間に位置づけられるＤＳＰ
（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｌｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
）を用いてもよい。

ここで、ＤＳＰについて簡単に触れると、このＤＳＰと
は通信、音響の分野で広く用いられているＩＣであり、
特徴としては積和演算を高速に実行できることが挙げら
れる。

そして、第１のタイミング信号発生器８４は、所定の時
間間隔Δを毎に、Ａ／Ｄ変換器４４を駆動し検出信号処
理回路３２から出力されるトルク検出信号Ｓをデジタル
信号に変換して演算器８２へ向は出力させる。これと同
時に、オフセット信号発生器６０．感度信号発生器７０
を駆動し、セグメント区間検出信号Ｐに対応したオフセ
ット信号および感度信号を演算器８２へ向は出力させる
。

また、第２のタイミング信号発生器８６は、前記タイミ
ング信号発生器８４と同期して、Δｔの時間間隔で、Ａ
／Ｄ変換器９２を駆動し検出温度Ｔをデジタル信号変換
し演算器８２へ向は出力させると共に、各係数信号発生
器６２．７２からそれぞれ温度依存関数の係数を演算器
８２へ向は出力させる。

そして、演算器８２は、このようにして入力される信号
を用い、前記第（８）式に示す補正演算を行い、伝達ト
ルクＴｑを出力する。

このようにして、本実施例によれば、前記第１実施例と
同様にΔｔの時間間隔毎に、入力されるトルク検出信号
Ｓに対しデジタル補正演算を施し、伝達トルクＴｑをリ
アルタイムで演算出力することができる。

次に本実施例のトルク検出装置として、補正演算回路８
０に汎用マイクロコンピュータを用いた場合と、ＤＳＰ
を用いた場合の具体例を説明する。

第１の具体例 第３図には、補正演算回路８０として汎用のマイクロコ
ンピュータ８８を用いた場合の具体的な一例が示されて
いる。

実施例の装置は、ＲＯＭ１００およびＲＡＭ１１０を含
む。そして、前記ＲＯＭ１００には、マイクロコンピュ
ータ８８を、補正演算回路８０として動作させるととも
に、セグメント区間検出部５４としても動作させるよう
形成されたマイクロコンピュータ駆動用のプログラムが
設定されている。さらにこのＲＯＭ１００には、前記第
（８）式に示す補正演算式の係数Ａ、Ｂが、各セグメン
ト区間に対応して設定され、さらに前記第（９）（ｌＯ
）式に示す係数ａ１　＋　ａ２　＋　ｂｔ　ｌ　ｂ２が
設定登録されている。

従って、このＲＯＭ１００は、第２図に示す装置のオフ
セット信号発生器６０．感度信号発生器７０、温度補正
用オフセット係数信号発生器６２゜感度係数信号発生器
７２としても機能することになる。

なお、本実施例においては、トルク伝達軸１０の回転角
を１度の分解能で補正演算を行うように構成したので、
前記係数Ａは３６０個、係数Ｂは３６０個となる。そし
て、これら各係数Ａ、Ｂは、セグメント区間に対応した
係数テーブルとして、ＲＯＭ１００内に設定登録されて
いる。

また、本実施例において検出信号処理回路３２から出力
されるトルク検出信号Ｓは、サンプルホールド回路４６
．Ａ／Ｄ変換器４４を介してマイクロコンピュータ８８
に入力される。

また、本実施例の温度検出器９０は、熱電対９４、温度
信号処理回路９６とを含み、磁気センサ１２の温度検出
を行うよう形成されている。そして、温度信号処理回路
９６から出力される検出温度Ｔは、サンプルホールド回
路９８．Ａ／Ｄ変換器９２を介してマイクロコンピュー
タ８８へ入力される。

また、実施例の角度検出部５２は、トルク伝達軸１０に
設けられた先代ロータリーエンコーダ５２ａと、その検
出出力を角度信号θとして出力する信号変換部５２ｂと
を含む。そして、マイクロコンピュータ８８は、この検
出角度θを対応するセグメント区間検出信号Ｐ′に変換
するセグメント区間検出部５４としても機能するよう形
成されている。

第２１図には、マイクロコンピュータ８８によって行わ
れる補正演算アルゴリズムが示されている。実施例のマ
イクロコンピュータ８８は、一定のサンプリング時間Δ
を間隔で第（８）式に示す補正演算を繰り返し行い、伝
達トルクＴｑをリアルタイム出力するように形成されて
いる。

次にこの補正演算アルゴリスムを、第２１図に基づき説
明する。

まず、マイクロコンピュータ８８は、トルク検出信号Ｓ
、検出角度θおよび検出温度Ｔを取り込む（ステップＳ
＋）。そして、検出角度θを対応するセグメント区間検
出信号Ｐ′に変換する（ステップＳ２）。

次に、測定位置による検出出力の変動を補正するために
、マイクロコンピュータ８８は、入力されたセグメント
区間検出信号Ｐ′に対応した補正係数Ａ、ＢをＲＯＭ１
００から読み出す（ステップＳ、）。

そして、読み出した係数Ｂをトルク検出信号Ｓに乗算し
くステップＳ４）、その値をＲＡＭ１１０に記憶する（
ステップＳ５）。また、読み出した係数ＡもＲＡＭＩ　
１０に記憶する（ステップＳ６）。

次に、検出装置の温度Ｔによるトルク検出信号Ｓの変動
に対する補正を行う。

この補正は、温度検出器９０から検出出力される温度Ｔ
を用いて行われる。本実施例においては、感度およびオ
フセット出力が温度Ｔに対し−次関数的に変化するもの
と仮定する。その場合に、発明の原理のところで述べた
ように、その温度依存関数ｆ＋　（Ｔ）　、　　ｆｚ　
（Ｔ）は以下のように表される。

ｆ　ｒ　（Ｔ）　−ａｔ　　−Ｔ＋ｂ、　　　　−（ｇ
）ｆ２（Ｔ）−ａ２・Ｔ＋ｂ２　　−　（１０）従って
、マイクロコンピュータ８８は、ＲＯＭ１００から前記
温度依存関数の係数ａｌ、ｂｌ。

ａ２．ｂ２を読み出す。そして、前記第（９）式。

第（１０）式に基づき、検出温度Ｔと読み出した係数を
用いてをｔ＋　（Ｔ）　、　　ｆｚ　（Ｔ）演算する（
ステップＳ７．Ｓａ）。

そして、前記ステップＳ５においてＲＡＭ１１０に書き
込んだ値Ｓ−Ｂを読み出し、この値に１／ｆ＋（Ｔ）を
乗算する（ステップＳ９）。

さらに、前記ステップＳ６においてＲＡＭ１１０に書き
込んだ係数Ａを読み出し、これに−ｆ２　（Ｔ）　／ｆ
、　（Ｔ）を乗算する（ステップＳ　＋ｏ）。

そして、ステップ５９１ＳＩＱにおいて求めた値を足し
合せ、前記第８式に示す補正演算を終了し、伝達トルク
Ｔｑを求め（ステップ５１１）、このようにして求めた
伝達トルクＴｑを出力する（ステップＳ！２）。

このようにすることにより、トルク伝達軸１０に対する
回転位置Ｐについての補正演算と、温度Ｔについての補
正演算を同時に行い、伝達トルクＴｑを高い精度で求め
ることができる。

また、前述したように実施例のトルク検出装置は、第２
１図に示す補正演算動作をａｔの時間間隔で繰返し行っ
ている。そして、トルク伝達軸１０の回転角によりサン
プリング時間Δｔが決定されているのではなく、予めサ
ンプリング時間Δｔが１ｌｌｌ定されているサンプルホ
ールド回路４６９８、Ａ／Ｄ変換器４４．９２）セグメ
ン区間検出部５４．マイクロコンピュータ８８の動作は
このサンプリング時間Δを内で行われている。従って、
トルク伝達軸１０の停止から回転という回転速度の変化
にサンプリング時間Δｔが依存せず、安定にかつ正確に
瞬時トルクを検出することができる。

なお、予め定められたサンプリング時間Δを内に各部を
制御するためには、前記第１実施例、第２実施例のよう
にタイミング信号発生器８４，８６を用いるのが好まし
い。しかし、本実施例では、Ａ／Ｄ変換器９２．４４が
、アナログデジタル変換後に出力するタイミング信号を
タイマーとして用いた。その理由はアナログデジタル変
換に必要な時間が、この補正演算処理の中で最も長く、
従ってこの処理時間がサンプリング時間Δｔ、を決定す
るからである。

また、これ以外に、このようなサンプリング時間Δｔを
得るためのタイマー機能として、マイクロコンピュータ
８８内のタイマー機能を用いても良く、また予め定めら
れたルーチンの１ル一プ実行に必要な時間をサンプリン
グ時間Δｔとして用いてもよい。

第１７図、第１８図には、本実施例トルク検出装置の実
験データが示されている。

トルク伝達軸１０の伝達トルクが一定にもかかわらず、
第１３図に示すように、回転磁性体が一回転する間に検
出信号処理回路３２から出力されるトルク検出信号Ｓが
大きく変動する場合でも、本実施例の装置を用いて各セ
グメント区間毎に補正演算を施することにより、第１７
図に示すようにフラットな特性をもった検出信号となる
ことが確認された。

また、第１６図に示すように、トルク検出装置の温度変
化に伴いトルク検出信号Ｓが大きく変動する場合でも、
本実施例の装置を用いて温度変化に伴う補正演算を行う
ことにより、第１８図に示すように、フラットな特性を
もった検出信号となることが確認された。

このことからも、本発明の装置は、トルク伝達軸１０の
回転位置によるオフセット出力変動および感度変動の補
正と、温度よるオフセット出力変動および感度変動の補
正とを同時に行い、停止から高回転、低温から高温とい
う広い測定範囲においてリアルタイムで高精度な瞬時ト
ルク検出が可能であることが理解されよう。

第４図には、本発明にかかるトルク検出装置の第２の具
体例が示されており、その特徴は、補正演算回路８０を
構成するマイクロコンピュータとして、Ｄ　Ｓ　Ｐ　（
Ｄｌｇｌｔａｌ　Ｓｌｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）
　　１２０を使用したことにある。

なお、このＤＳＰ１２０以外の構成は、前記第１の具体
例と同じであるので同一符号を付してのその説明は省略
する。

このＤＳＰ１２０は、実行速度が早く、特に積和演算を
高速に実行できることから、第１具体例において実施し
た補正演算に、さらに高度なデジタル信号処理を付加す
ることが可能となる。

この高度なデジタル信号処理とは、一般的には、ＦＦＴ
　（高速フーリエ変換）、デジタルフィルタ（平滑化）
などを意味している。しかし、さらにインテリジェント
化の方向をめざして、高度学習機能を盛込んでもよい。

ここでは、デジタル信号処理として、平均化処理を採用
した場合を例にとり説明する。

まず、一般的な平均化処理の概念について説明する。

ある時刻ｔ。において、センサ信号をＳ　ｔｏ、回転角
信号をＰ　ｔｏ、温度信号をＴ　ｔｏ、とする。次にΔ
を時間後の時刻ｔｏ＋Δｔにおいて、センサ信号をＳ　
ｌａ＋＆ｊ　＋回転角信号をＰ　Ｌ＋＋＋Ａｌ　ｌ温度
信号をＴ１゜。、１とする。同様に、時刻ｔ。＋２Δｔ
において、センサ信号をＳｌ。。２Ａ１１　回転角信号
をＰ１６＋２□、温度信号Ｔ　＋ｏ＋２６ｔ＋　・・・
・・・時刻ｔ。＋２４Δｔにおいて、センサ信号をＳ　
１６や２４ＡＩ　Ｈ回転角信号をＰ　ｔａ＋２４６ｔ　
１温度信号をＴ　ｌａ＋２４ＡＩとする。そして、これ
ら各時刻において、各信号をマイクロコンピュータ内に
取込み、各回転角に対応する補正係数、または検出温度
に基づき補正演算を行う。その結果得られた２５個のデ
ータを、マイクロコンピュータ内のメモリに時系列順に
書き込む。そして、最終的に平均化演算処理を実施する
。

ここでは、本実施例で行った平均化処理について詳しく
述べる。

この実施例で採用している方式は、プール方式（ここで
は、このように命名する）と呼ばれるものであり、これ
について以下に述べる。

例えば時刻ｔ０に補正演算後の検出トルクＳｔ。

が、ＤＳＰ１２０内に取り込まれたとする。一方、ＤＳ
Ｐ１２０内部のレジスタには時刻ｔ０−Δｔからｔｏ−
２５Δｔまでの２５個の補正演算後の検出トルクの総和
がストアされているとする。このとき、レジスタの更新
は、時刻ｔ０の検出トルクＳｔｏが前記レジスタに和算
され、時刻ｔｏ　−２５Δｔの検出トルク５ｔｏ−２５
Δｔが前記レジスタから減算されることにより行われる
。

その結果、レジスタ内には、時刻ｔ０からｔｏ−２４Δ
ｔまでの２５個の補正演算後の検出トルクの総和がスト
アされることになる。このプロセスを、時刻ｔ０＋Δｔ
、ｔｏ＋２Δｔ、ｔｏ＋３Δｔ、・・・において繰返し
実施する。そうすることにより、前記レジスタには、常
時現時刻から２４Δを時間前までの２５個のデータが保
持されることになる。このレジスタ内の値を定数２５で
除算することにより、２５個の平均値が得られ、平均化
処理が完了となる。この方法のメリットは、プログラム
のステップ数が少なく、処理時間が短いことである。

上記方法を数式で表現すると、次式のような漸化式の形
となる。

Ｙｓ　”Ｙ＠−１＋　Ｓ　ｅ　−Ｓ　＠−２５Ｚ、−Ｙ
、／２５ ここで、 Ｓ７　：時刻ｔ０での補正演算後の検出トルクＳ　６−
２５；時刻（ｔｏ−２５Δｔ）での補正演算後の検出ト
ルク Ｙ、；時刻（ｔｏ−２４Δｔ）から時刻１Ｇまでの補正
演算後の検出トルクの総和 Ｙ　、−２，、時刻（ｔｏ−２５Δｔ）から時刻ｔｏ−
Δｔまでの補正演算後の 検出トルク２５個の総和 ｚｎ　；時刻（ｔｏ　　２４Δｔ）から時刻ｔ０までの
補正演算後の検出トルク２５個 の平均値 Δｔ；サンプリング時間であり、この例では４０μｓで
ある。

このような平均処理は、ある種のデジタルフィルタとみ
なされる。第１９図、第２０図には、その周波数特性が
示されいる。

もちろん、平均化処理の他に、各種のデジタルフィルタ
（ＦＩＲ型、ＩＩＲ型）を構成しもよい。

以上説明した演算処理を実施しても、トルク検出装置全
体としての応答性は数ｍｓであり、ＤＳＰを使用したこ
とによる有効性が十分に得られている。

なお、前記各実施例または具体例では、検出信号処理回
路３２から出力されるセンサ出力に位置補正と温度補正
を施した場合を例にとり説明したが、これ以外に例えば
直線性の補正機能を付加することもできる。

すなわち、トルク測定において、よく見られる現象とし
て、高トルク側でトルク検出出力が飽和する傾向にある
ということが挙げられる。こうした問題に対して、前記
マイクロコンピュータを利用して直線性の補正機能を付
加し、直線性の改善を図るように形成してもよい。この
場合には、例えば補正変換テーブル等を利用する手法な
どが考えられる。

また、前記各実施例では被測定体として回転運動するト
ルク伝達軸を例にとり説明したが、本発明はこれに限ら
ず、並進往復運動するトルク伝達体に対しても同様に適
用可能であることは言うまでもない。この場合には、位
置検出手段は、被測定体の往復運動位置を任意の数のセ
グメント区間に分割し、被測定体の測定位置を対応する
セグメント区間信号として出力するように形成すればよ
い。

また、前記実施例ではヘッド型磁気センサを用いた場合
を例にとり説明したが、リング形状の磁気センサを用い
た場合にも適用可能であることはいうまでもなく、また
これ以外に磁気センサ以外の他のタイプの物理量センサ
を用いた場合においても適用可能であることはいうまで
もない。

また、前記実施例では、本発明をトルク検出装置に対し
適用した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限
らず、これ以外の他の物理量、例えば力、歪、圧力、温
度、反射率を検出する物理量センサを用いた場合でも、
同様にして被測定体の位置および温度変動の影響を補正
できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるトルク検出装置の好適な第１実
施例を示すブロック回路図、 第２図は本発明にかかるトルク検出装置の好適な第２実
施例を示すブロック回路図、 第３図、第４図は補正演算回路を汎用のマイクロコンピ
ュータ、ＤＳＰを用いてそれぞれ形成した本発明のトル
ク検出装置のブロック回路図、第５図および′ｓ６図は
、前記第１図〜第４図に示すトルク検出装置に用いられ
る磁気センサの概略説明図、 第７図および第８図は従来技術において用いられる磁気
センサの概略説明図、 第９図は、前記第１図〜第４図に示すトルク検出装置に
用いられる磁気センサ用の駆動回路および検出信号処理
回路のブロック回路図、第１０図は従来のトルク検出装
置のブロック回路図、 第１１図〜第１３図は、回転磁性体内での磁気特性のバ
ラツキによる磁気センサのトルク検出感度の変動、この
磁気センサから出力されるトルク検出信号に含まれるオ
フセット成分の変動、およびこの磁気センサが出力され
るトルク検出信号の変動分布を示す説明図、 第１４図は、磁気センサの感度の温度依存特性の説明図
、 第１５図は磁気センサから出力される信号に含まれるオ
フセット成分の温度依存特性の説明図、第１６図は、磁
気センサから出力されるトルク検出信号自体の温度依存
特性の説明図、第１７図は、本発明の装置を用いて位置
補正演算処理を行った場合の検出トルク特性図、第１８
図は、本発明の装置を用いて温度補正演算処理を行った
場合の検出トルク特性図、第１９図は、第４図に示す装
置において付加した平均化処理（デジタルフィルタ）の
周波数振幅特性の説明図、 第２０図は、第４図に示す装置において付加した平均化
処理（デジタルフィルタ）の周波数位相特性の説明図、 第２１図は、本発明の装置の補正演算処理アルゴリズム
を示す説明図である。 ２・・・磁気センサ、 １０・・・トルク伝達軸、１ ５０・・・回転角検出器、 ６０・・・オフセット信号発生器、 ７０・・・感度信号発生器、 ８０・・・補正演算回路、 ９０・・・温度検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転または往復運動する被測定体の物理量を、物
   理量センサを用いて測定する物理量検出装置において、 前記被測定体の運動位置を検出すると共に、予め被測定
   体の運動位置を任意の数のセグメント区間に分割してお
   き、検出位置を対応するセグメント区間の検出信号とし
   て出力する位置検出手段と、被測定体の運動位置に依存
   して前記物理量センサから出力されるオフセット成分に
   相当する信号が、予め各セグメント区間毎に設定された
   オフセット信号発生手段と、 前記被測定体の運動位置に依存している物理量センサの
   感度に相当する信号が、予め前記各セグメント区間毎に
   設定された感度信号発生手段と、セグメント区間検出信
   号に対応したオフセット成分および感度に相当する信号
   を、前記オフセット信号発生手段および感度信号発生手
   段から読み出し、所定の補正演算式に基づき前記物理量
   センサから出力される検出信号に対しオフセット成分と
   感度の補正演算を実施する補正演算手段と、を含み、被
   測定体の物理量をリアルタイムで測定することを特徴と
   する物理量検出装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）に記載の装置において、 この物理量検出装置の温度を検出するための温度検出手
   段と、 オフセット信号の温度依存関数の係数が予め設定された
   オフセット係数信号発生手段と、 感度の温度依存関数の係数が予め設定された感度係数信
   号発生手段と、 を含み、前記補正演算手段は、オフセット係数信号発生
   手段および感度係数発生手段から、セグメント区間検出
   信号に対応した係数を読み出し、オフセット信号の温度
   依存関数および感度の温度依存関数に基づき前記オフセ
   ット信号と感度の補正演算を実施するよう形成され、温
   度変化の影響を受けることなく、被測定体の物理量をリ
   アルタイムで測定することを特徴とする物理量検出装置
   。