JPH02218902A - 渦電流式変位センサ - Google Patents
渦電流式変位センサInfo
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- JPH02218902A JPH02218902A JP3907989A JP3907989A JPH02218902A JP H02218902 A JPH02218902 A JP H02218902A JP 3907989 A JP3907989 A JP 3907989A JP 3907989 A JP3907989 A JP 3907989A JP H02218902 A JPH02218902 A JP H02218902A
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
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］
本発明は金属導体の変位を測定する渦電流式変位センサ
に関するものである。
に関するものである。
［従来の技術］
金属導体の変位を測定する装置としては第８図示のよう
な渦電流式変位センサが知られているが、これは金属導
体の変位を検出するアクティブコイルＡと温度補償のた
めのダミイコイルＢにより並列共振ブリッジ回路を構成
し、コイルに近接した導体Ｃが変位すると導体表面に流
れる渦電流が変化して励磁コイルのインピーダンスが変
るので、これを測定し対数増幅器で変位と出力の関係を
直線化し導体変位検出の出力信号を得ていた。
な渦電流式変位センサが知られているが、これは金属導
体の変位を検出するアクティブコイルＡと温度補償のた
めのダミイコイルＢにより並列共振ブリッジ回路を構成
し、コイルに近接した導体Ｃが変位すると導体表面に流
れる渦電流が変化して励磁コイルのインピーダンスが変
るので、これを測定し対数増幅器で変位と出力の関係を
直線化し導体変位検出の出力信号を得ていた。
［発明が解決しようとする課題］
前記のような従来の渦電流式変位センサは、アクティブ
コイルＡの交流磁界が広範囲に分散しているために導体
ターゲットをコイル外径よりも大きくしなければならず
、導体ターゲットの大きさに制限があり通常は５ｎｍＸ
５ｎｎｎＸ ｔ ｔＩＩｎよりも大きくしなければな
らないという問題点があった。
コイルＡの交流磁界が広範囲に分散しているために導体
ターゲットをコイル外径よりも大きくしなければならず
、導体ターゲットの大きさに制限があり通常は５ｎｍＸ
５ｎｎｎＸ ｔ ｔＩＩｎよりも大きくしなければな
らないという問題点があった。
そこで本発明は、細小な金属導体であってもその変位を
正確に測定することができるようにした渦電流式変位セ
ンサを提供することを目的とするものである。
正確に測定することができるようにした渦電流式変位セ
ンサを提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
前記の目的を達成するために、本発明の渦電流式変位セ
ンサは、アクティブ受信コイル１２とアクティブ高周波
励磁コイル１３と絶縁スリット１５により分割絶縁され
た外側遮蔽板１４とを有するアクティブヘッド１、およ
びこれと同一構成の、ダミイ受信コイル２２、ダミイ高
周波励磁コイル２３、外側遮蔽板１４を有するダミィヘ
ッド２を設け、このアクティブヘッド１とダミィヘッド
２を同一軸線上に結合し、前記アクティブヘッド１の外
側遮蔽板の絶縁スリット１５において磁束が集中して金
属導体の変位を検出する不均一高周波磁界が形成される
ようにしたセンサヘッド１０を構成し、前記受信コイル
に差動増幅回路を有する信号処理回路を接続しその出力
信号により金属導体の変位を測定するようにしたもので
ある。
ンサは、アクティブ受信コイル１２とアクティブ高周波
励磁コイル１３と絶縁スリット１５により分割絶縁され
た外側遮蔽板１４とを有するアクティブヘッド１、およ
びこれと同一構成の、ダミイ受信コイル２２、ダミイ高
周波励磁コイル２３、外側遮蔽板１４を有するダミィヘ
ッド２を設け、このアクティブヘッド１とダミィヘッド
２を同一軸線上に結合し、前記アクティブヘッド１の外
側遮蔽板の絶縁スリット１５において磁束が集中して金
属導体の変位を検出する不均一高周波磁界が形成される
ようにしたセンサヘッド１０を構成し、前記受信コイル
に差動増幅回路を有する信号処理回路を接続しその出力
信号により金属導体の変位を測定するようにしたもので
ある。
［作用］
前記の励磁コイルに高周波励磁電流を流すと、その高周
波磁界により絶縁スリットで分割絶縁された遮蔽板底板
部に渦電流が誘導され、これにより絶縁スリットにおい
て磁束が集中する不均一な高周波磁界が形成される。
波磁界により絶縁スリットで分割絶縁された遮蔽板底板
部に渦電流が誘導され、これにより絶縁スリットにおい
て磁束が集中する不均一な高周波磁界が形成される。
受信コイルには絶縁スリットの直下の集中磁束内におけ
る金属導線の有無、導線位置の変化に応じて変化する誘
起信号出力が生ずる。
る金属導線の有無、導線位置の変化に応じて変化する誘
起信号出力が生ずる。
この受信コイルの出力を信号処理回路で増幅し、サンプ
ルホールド、直線化をして金属導線の変位に対応する信
号を出力させ、この出力信号により金属導体の変位を測
定する。
ルホールド、直線化をして金属導線の変位に対応する信
号を出力させ、この出力信号により金属導体の変位を測
定する。
アクティブヘッドとダミィヘッドは、これに接続された
差動増幅回路により、周囲温度の影響および励磁電流の
変動による測定誤差が小さくなり測定値が高精度になる
。
差動増幅回路により、周囲温度の影響および励磁電流の
変動による測定誤差が小さくなり測定値が高精度になる
。
［実施例コ
以下本発明の実施例を図面により説明する。第４図は本
発明の渦電流式変位センサに用いるセンサヘッドの構造
を説明する図であり、フェライトコア１の周りに受信コ
イル２を巻き、その周りに高周波励磁コイル３を巻き、
その外周と底面を囲むように銅製の外側遮蔽板４を設け
る。
発明の渦電流式変位センサに用いるセンサヘッドの構造
を説明する図であり、フェライトコア１の周りに受信コ
イル２を巻き、その周りに高周波励磁コイル３を巻き、
その外周と底面を囲むように銅製の外側遮蔽板４を設け
る。
この外側遮蔽板４は左右の各半円筒部４ａ、４ｂにより
構成し、この各半円筒部はその左側の半円筒部４ａを示
した第５図示のように底板半部４Ｃを有する。この左右
の両生円筒部４ａ、４ｂを微小細隙をおいて対向させて
第６図示のように左右の各底板半部４Ｃ１４ｄの間に直
径線方向に絶縁スリット５を形成し、この絶縁スリット
５により左右に分割され相互に絶縁された各半部よりな
る外側遮蔽板を構成する。
構成し、この各半円筒部はその左側の半円筒部４ａを示
した第５図示のように底板半部４Ｃを有する。この左右
の両生円筒部４ａ、４ｂを微小細隙をおいて対向させて
第６図示のように左右の各底板半部４Ｃ１４ｄの間に直
径線方向に絶縁スリット５を形成し、この絶縁スリット
５により左右に分割され相互に絶縁された各半部よりな
る外側遮蔽板を構成する。
前記の励磁コイル３に高周波励磁電流を流すと高周波磁
界を生じて外側遮蔽板４の左右の各底板半部４Ｃ１４ｄ
に第６図の点線図示のように渦電流が誘導されるが、こ
の渦電流は磁束変化を妨げる方向に生ずるので、励磁コ
イル３による磁界と各底板半部４Ｃ１４ｄの渦電流によ
る磁界との合成磁束は、各底板半部４Ｃ１４ｄにおいて
は磁束密度が小さく、絶縁スリット５においては大きく
なり、このセンサヘッドには第７図示のように絶縁スリ
ット部ＳＯにおいて最大磁束密度Ｂ ｌａＸになる不均
一な高周波磁界が形成される。
界を生じて外側遮蔽板４の左右の各底板半部４Ｃ１４ｄ
に第６図の点線図示のように渦電流が誘導されるが、こ
の渦電流は磁束変化を妨げる方向に生ずるので、励磁コ
イル３による磁界と各底板半部４Ｃ１４ｄの渦電流によ
る磁界との合成磁束は、各底板半部４Ｃ１４ｄにおいて
は磁束密度が小さく、絶縁スリット５においては大きく
なり、このセンサヘッドには第７図示のように絶縁スリ
ット部ＳＯにおいて最大磁束密度Ｂ ｌａＸになる不均
一な高周波磁界が形成される。
前記のセンサヘッドを第４図示のように銅線等の金属導
線Ｃの上方に置くと、外側遮蔽板４の絶縁スリット５の
直下に導線Ｃがあるときには、導線Ｃが占める空間の磁
束密度が最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された
交流磁界に対して外側遮蔽板４の遮蔽効果が最も弱くな
る。このため導線Ｃが絶縁スリット５の直下に位置する
ときはセンサヘッドの受信コイル２のインピーダンスに
対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
線Ｃの上方に置くと、外側遮蔽板４の絶縁スリット５の
直下に導線Ｃがあるときには、導線Ｃが占める空間の磁
束密度が最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された
交流磁界に対して外側遮蔽板４の遮蔽効果が最も弱くな
る。このため導線Ｃが絶縁スリット５の直下に位置する
ときはセンサヘッドの受信コイル２のインピーダンスに
対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
前記のような外側遮蔽板４を有するセンサヘッドを２つ
用いその１つはアクティブヘッドとし他はダミィヘッド
として第１図示のセンサヘッド１０を構成する。同図に
おいて１はアクティブヘッド、２はダミィヘッド、３は
この両ヘッド１．２を同一軸線上に結合するヘッド治具
３であり、アクティブヘッド１は、フェライトコア１１
の周りにアクティブ受信コイル１２を巻きその周りにア
クティブ励磁コイル１３を巻きその外周と底面を銅製の
外側遮蔽板１４で囲む、この外側遮蔽板１４は、前記し
た第４図〜第６図示の外側遮蔽板と同様に、絶縁スリッ
ト１５により左右の半円筒部１４ａ 、１４ｂに分割絶
縁された構成にする。またダミィヘッド２も、前記アク
ティブヘッド１と同様に、フェライトコア２１の周りに
ダミイ受信コイル２２、その外周のダミイ励磁コイル２
３、外側遮蔽板２４、この外側遮蔽板２４の絶縁スリッ
ト２５を設けた構成にする。
用いその１つはアクティブヘッドとし他はダミィヘッド
として第１図示のセンサヘッド１０を構成する。同図に
おいて１はアクティブヘッド、２はダミィヘッド、３は
この両ヘッド１．２を同一軸線上に結合するヘッド治具
３であり、アクティブヘッド１は、フェライトコア１１
の周りにアクティブ受信コイル１２を巻きその周りにア
クティブ励磁コイル１３を巻きその外周と底面を銅製の
外側遮蔽板１４で囲む、この外側遮蔽板１４は、前記し
た第４図〜第６図示の外側遮蔽板と同様に、絶縁スリッ
ト１５により左右の半円筒部１４ａ 、１４ｂに分割絶
縁された構成にする。またダミィヘッド２も、前記アク
ティブヘッド１と同様に、フェライトコア２１の周りに
ダミイ受信コイル２２、その外周のダミイ励磁コイル２
３、外側遮蔽板２４、この外側遮蔽板２４の絶縁スリッ
ト２５を設けた構成にする。
なお、前記の外側遮蔽板の各半部の表面は必要に応じて
絶縁被覆を設け、絶縁スリットは前記したように直線状
に形成するかわりに十字形に形成してもよく、またフェ
ライトコアのかわりに絶縁材質のボビンを用いてもよい
。
絶縁被覆を設け、絶縁スリットは前記したように直線状
に形成するかわりに十字形に形成してもよく、またフェ
ライトコアのかわりに絶縁材質のボビンを用いてもよい
。
前記のアクティブヘッド１とダミィヘッド２を用いて並
列共振ブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出力
信号は信号処理回路によって増幅しく約６０ｄＢ）、金
属導線Ｃの変位を測定する。
列共振ブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出力
信号は信号処理回路によって増幅しく約６０ｄＢ）、金
属導線Ｃの変位を測定する。
第２図はこの信号処理回路の１例を示したもので、アク
ティブ励磁コイル１３とダミイ励磁コイル２３、および
アクティブ受信コイル１２とダミイ受信コイル２２をそ
れぞれ直列に接続し、第１図示のようにアクティブヘッ
ド１を金属導線Ｃの上方に置いて、励磁コイルに高周波
励磁電流を流すと、受信コイルに誘導される起電力信号
が差動増幅回路で増幅され、励磁電流と同一周波数でサ
ンプルホールドされＬＯＧアンプで直線化されて出力し
、アクティブヘッド１の絶縁スリット５の直下に位置す
る金属導線Ｃの変位に対応する出力信号が得られるよう
にし、これを測定して金属導線の変位を測定するように
したものである。
ティブ励磁コイル１３とダミイ励磁コイル２３、および
アクティブ受信コイル１２とダミイ受信コイル２２をそ
れぞれ直列に接続し、第１図示のようにアクティブヘッ
ド１を金属導線Ｃの上方に置いて、励磁コイルに高周波
励磁電流を流すと、受信コイルに誘導される起電力信号
が差動増幅回路で増幅され、励磁電流と同一周波数でサ
ンプルホールドされＬＯＧアンプで直線化されて出力し
、アクティブヘッド１の絶縁スリット５の直下に位置す
る金属導線Ｃの変位に対応する出力信号が得られるよう
にし、これを測定して金属導線の変位を測定するように
したものである。
前記のアクティブヘッド１とダミィヘッド２は、そのア
クティブ受信コイル１２とダミイ受信コイル２２、およ
びアクティブ励磁コイル１３とダミイ励磁コイル２３と
を直列にして差動コイルを構成するとともに信号処理回
路の差動増幅回路によって周囲温度の影響および励磁電
流の変動による測定誤差が大巾に小さくなる。
クティブ受信コイル１２とダミイ受信コイル２２、およ
びアクティブ励磁コイル１３とダミイ励磁コイル２３と
を直列にして差動コイルを構成するとともに信号処理回
路の差動増幅回路によって周囲温度の影響および励磁電
流の変動による測定誤差が大巾に小さくなる。
前記の出力信号は、第１図におけるアクティブヘッド１
の外側遮蔽板の底板部４Ｃ１４ｄと金属導線Ｃとの間の
距離立が小さいほど大きく、その変化率も距Ｍ（ｌが小
さいほど大きい、第３図はこの距離σと出力信号■との
関係を径が０．４龍の金属導線Ｃの場合について実測し
た結果を示したものであるが、出力信号■の変化率は距
Ｍ（ｌに対し指数関係になり、このように出力信号■を
測定することにより金属導線Ｃの変位を正確に測定でき
るのであり、たとえばツインリー°ド線のアラインメン
トの測定等に利用することができる。なお前記のような
センサヘッドは近接センサとしても利用可能である。
の外側遮蔽板の底板部４Ｃ１４ｄと金属導線Ｃとの間の
距離立が小さいほど大きく、その変化率も距Ｍ（ｌが小
さいほど大きい、第３図はこの距離σと出力信号■との
関係を径が０．４龍の金属導線Ｃの場合について実測し
た結果を示したものであるが、出力信号■の変化率は距
Ｍ（ｌに対し指数関係になり、このように出力信号■を
測定することにより金属導線Ｃの変位を正確に測定でき
るのであり、たとえばツインリー°ド線のアラインメン
トの測定等に利用することができる。なお前記のような
センサヘッドは近接センサとしても利用可能である。
［発明の効果］
前述のように本発明の渦電流式変位センサは、コイルの
外側遮蔽板の絶縁スリットにおいて磁束が集中する不均
一高周波磁界を形成したセンサヘッドを用いるので、微
細な金属導体であってもその変位を正確に測定すること
ができる。またセンサヘッドをアクティブヘッドとダミ
ィヘッドで構成するとともに差動増幅回路を設けたので
、周囲温度の影響や励磁電流の変動による測定誤差が大
巾に小さくなり高精度な測定値を得ることができるもの
である。
外側遮蔽板の絶縁スリットにおいて磁束が集中する不均
一高周波磁界を形成したセンサヘッドを用いるので、微
細な金属導体であってもその変位を正確に測定すること
ができる。またセンサヘッドをアクティブヘッドとダミ
ィヘッドで構成するとともに差動増幅回路を設けたので
、周囲温度の影響や励磁電流の変動による測定誤差が大
巾に小さくなり高精度な測定値を得ることができるもの
である。
第１図は本発明の１実施例のセンサヘッドの断面図、第
２図はその信号処理回路図、第３図は出力信号特性を示
す図、第４図はセンサヘッドの構造の説明図、第５図は
遮蔽板の構造の説明図、第６図は遮蔽板の誘導渦電流の
説明図、第７図は磁束分布状態の説明図、第８図は従来
例を示す図である。 １ニアクチイブヘツド １２ニアクチイブ受信コイル １３ニアクチイブ励磁コイル ２：グミイヘッド ２２：ダミイ受信コイル ２３：ダミイ励磁コイル ４．１４．２４：外ｌＰＩ遮蔽板 ５．１５．２５：絶縁スリット Ｃ：金属導線 特許出願人 古河電気工業株式会社 代理人 弁理士 岡１）喜久治 第２図 第１図 “８云
２図はその信号処理回路図、第３図は出力信号特性を示
す図、第４図はセンサヘッドの構造の説明図、第５図は
遮蔽板の構造の説明図、第６図は遮蔽板の誘導渦電流の
説明図、第７図は磁束分布状態の説明図、第８図は従来
例を示す図である。 １ニアクチイブヘツド １２ニアクチイブ受信コイル １３ニアクチイブ励磁コイル ２：グミイヘッド ２２：ダミイ受信コイル ２３：ダミイ励磁コイル ４．１４．２４：外ｌＰＩ遮蔽板 ５．１５．２５：絶縁スリット Ｃ：金属導線 特許出願人 古河電気工業株式会社 代理人 弁理士 岡１）喜久治 第２図 第１図 “８云
Claims (1)
- 同一軸線に結合したアクティブヘッドおよびダミィヘッ
ドにそれぞれ受信コイルと高周波励磁コイルと絶縁スリ
ットにより分割絶縁された外側遮蔽板を設けて前記アク
ティブヘッドの絶縁スリット部に磁束が集中する不均一
高周波磁界を形成したセンサヘッドと、差動増幅回路を
有する信号処理回路とを備え、前記不均一高周波磁界に
おいて金属導体の変位を測定することを特徴とする渦電
流式変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3907989A JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3907989A JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218902A true JPH02218902A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2651003B2 JP2651003B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=12543096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3907989A Expired - Lifetime JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651003B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563308B2 (en) | 2000-03-28 | 2003-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Eddy current loss measuring sensor, thickness measuring system, thickness measuring method, and recorded medium |
| JP2007285804A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Ulvac Japan Ltd | 渦電流式膜厚計 |
| RU2487314C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Вихретоковый преобразователь перемещений |
| JP2017122672A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社東京精密 | 渦電流センサおよびそれを備えたツールホルダ装着状態検出装置並びに方法 |
| JP2017223633A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友金属鉱山株式会社 | コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 |
-
1989
- 1989-02-18 JP JP3907989A patent/JP2651003B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563308B2 (en) | 2000-03-28 | 2003-05-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Eddy current loss measuring sensor, thickness measuring system, thickness measuring method, and recorded medium |
| JP2007285804A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Ulvac Japan Ltd | 渦電流式膜厚計 |
| RU2487314C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Вихретоковый преобразователь перемещений |
| JP2017122672A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社東京精密 | 渦電流センサおよびそれを備えたツールホルダ装着状態検出装置並びに方法 |
| JP2017223633A (ja) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 住友金属鉱山株式会社 | コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2651003B2 (ja) | 1997-09-10 |
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