JPH03214024A - 静電容量型測長器 - 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〉 この発明は、機械的な変位量を静電容量の変化量として
電気信号に変換する測長器に関するもので、特に変位量
と静電容量の関係が線形の関係にあるが比例定数が負と
なる測長器に間する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の静電容量型測長器としては、第６図に示
すような構造を有するものがあった。

図に示すように、この測長器の要部は、円筒状の基準電
極１と測定電極２と、この電極１．２内に同心状に配置
された円柱状の共通のコア電極３と、電極１とコア電極
３との間を中心軸に沿って可動する円筒状のスクリーン
４とから構成されている。

この電極１．２にはそれぞれ基準方形波電圧Ｖ１と測定
方形波電圧Ｖ１が印加されている。この電圧Ｖｒ、■、
は同一周波数で位相差１８０度（逆相）の方形波電圧で
あり、電圧Ｖｒは一定、電圧Ｖ、は可変される。

このような構成からなる測長器の検出部において、電極
１とコア電極３との間には測定キャパシタＣ，（キャパ
シタンスＣａｂ）が形成され、電極２とコア電極３との
間には基準キャパシタＣ，（キャパシタンスＣ７）が形
成される。

この測長器においては、スクリーン４が変位して測定キ
ャパシタＣ１のキャパシタンスＣ，が変化すると、コア
電極３に誘導されるＡ、　Ｃ電圧が零となるように電子
装置により測定方形波電圧■。

が変化される。即ち、これは測定キャパシタＣ。

に基準方形波電圧Ｖｒを印加することによりコア電極３
に発生する電流と、基準キャパシタＣ，，に測定方形波
電圧Ｖ、、を印加することによりコア電極３に発生する
電流との和が零となるように測定方形波電圧Ｖ１を変化
させることである。

この関係から次のような関ｆ系式が成り立つ。

ｃｒｍ　”　ｒ　＋ＣｒＶ　＠　＝Ｏ Ｖｍ−Ｖｒ　Ｃｍ　ｉ”　Ｃｒ　　　　　　　・・（１
）ここで、（１）式において電圧Ｖ、−Ｖ、はその位相
差が１８０度であるため異符号となり、■ｒニーＶ、’
と表すと、 Ｖ　ｍ　＝　Ｖ　ｒ　’　Ｃｍ　／　Ｃｒ　　　　　　
　　　・・・（２）となる。

このく２）式において比例定数Ｖ　、　’　／　Ｃｒは
正となり、測定キャパシタＣ，のキャパシタンスＣ１と
測定方形波電圧■、との関係は、キャパシタンスＣ１が
増加すると電圧Ｖ、ｍも増加し、又キャパシタンスｃｏ
＋が減少すると電圧■１も減少する。

第６図において、スクリーン４を電極１内に差し込むよ
うに移動（図中右方向に移動）させたときの変位Ｘを正
とすると、測定キャパシタＣ，，のキャパシタンスＣ，
，は次の式で表される。

ｃ　　ｍ　　＝　　ｃ　　ｏ　　　（１ａ　　Ｘ　　）
−ａｃｏＸ＋ｃｒ、　　　　　　−（３）ここでＣＱは
スクリーン４が基準位置にあるとき（Ｘ＝Ｏ＞の測定キ
ャパシタＣｆｆ１のキャパシタンスを表すものであり、
ａは正の比例定数である。

上記（２）、（３）式より、測定方形波電圧Ｖ、は次の
ような変位Ｘの一次式として表すことができる。

Ｖ、＝−（Ｖ、’ａｃｏＸ／ｃｒ　）＋　（Ｖｒ’ｃｏ
　／ｃｒ）　　　　　　　　　　　　・・・（４）（４
）式に示すように、比例定数−Ｖ　１’　ａ　Ｃ＋３／
　ｃ　ｒは、必ず負の値となり、これにより第７図に示
すように、変位Ｘが増加すると測定方形波電圧■１は減
少し、変位Ｘが減少すると電圧■、は増加することにな
る。

このように、スクリーン４の変位Ｘを電極１内に差し込
む方向を正とすると、変位Ｘと測定方形波電圧Ｖ、の増
加、減少の関係は逆になり、変位Ｘと電圧Ｖ、は線形の
関係にはあるが比例関係にないことになる。

一般に、スクリーン４にはスピンドルが直結されており
、このスピンドルが押し込まれる方向、即ちスクリーン
４が電極１内に差し込まれる方向を正の値として表示し
ている。

従って、前述したような変位Ｘと測定方形波電圧Ｖ、ど
の関係において、この電圧Ｖ、を電圧計等で計測して変
位Ｘを表示する場合、電圧Ｖ、と変位Ｘとの線形の関係
を保ちながらその比例定数が正となるように電圧Ｖ、を
更に変換することが必要となる。

このため、この変換には精度の良い演算回路等の電子回
路が必要であった。

〈発明が解決しようとする課題〉 ・上記のように、従来の静電容量型測長器において、実
際に測定方形波電圧Ｖｍを利用して変位Ｘを表示するに
は、電子回路を使用することが必要である。このような
電子回路の付加はコストアップにつながると共に、回路
の安定性及び温度特性を低下させる要因になるという課
題を生じさせるものであった。

又、従来の静電容量型測長器における測定基点の調整は
、電子装置のみでしか行うことができず、同じ電子装置
を使用して複数の測長器を構成した場合には、測定基点
を各測長器の検出部にそれぞれ合わせることが必要であ
った。

本発明は、上記従来例における変換用の電子回路を使用
することなく、直接方形波電圧を使用して変位を表示可
能にすると共に、測定基点を検出部内で調整可能とする
ことにより、コストダウンを図り、又温度特性及び安定
性を向上させ、更に検出部内で測定基点を調整すること
ができる静電容量型測長器を提供することを目的とする
。

く課題を解決するための手段〉 本発明の静電容量型測長器は、円筒状の測定リング電極
と、同一中心線上に配置された円筒状の補正リング電極
及び基準リング電極と、測定リング電極内をその中心軸
に沿って可動する略円柱状の測定コア電極と、補正リン
グ電極及び基準リング電極内に同心状に配置され且つ測
定コア電極に電気的に接続された円柱状の基準コア電極
とを備えており、測定リング電極と測定コア電極との間
に測定キャパシタＣ１を形成し、補正リング電極及び基
準リング電極と基準コア電極との間にそれぞれ補正キャ
パシタＣ２及び基準キャパシタＣ３を形成している。

この測定リング電極、補正リング電極及び基準リング電
極には、それぞれ基準方形波電圧Ｅｍ、補正方形波電圧
Ｅ２及び測定方形波電圧Ｅ３が印加されている。この補
正方形波電圧Ｅ２は基準方形波電圧Ｅｍと同一周波数で
逆相になるように設定されており、又測定方形波電圧Ｅ
ｍは基準方形波電圧Ｅ１と同一周波数で同相に設定され
ている。

そして、測定コア電極の変位Ｘの方向は、測定キャパシ
タ１のキャパシタンスＣ１が減少する方向となっている
。

又、この測長器においては、補正方形波電圧Ｅ２と、補
正キャパシタＣ２のキャパシタンスＣ２のいずれか一方
又は両方を調整することにより、測定コア電極の変位Ｘ
が零のときの測定キャパシタＣＩのキャパシタンスＣＱ
と基準方形波電圧Ｅ１の積Ｃ３ｌＥｚｌと、補正キャパ
シタＣ２のキャパシタンスｃ２と補正方形波電圧Ｅ２の
積ｃ２Ｅ２　１とが等しくなるように設定されている。

更に、測定コア電極の変位により測定キャパシタＣ１の
キャパシタンスｃ１が変化すると、測定コア電極及び基
準コア電極に誘導される帰還電圧Ｅヨが零となるように
、電子装置により一定のＤＣ電圧と可変の測定ＤＣ電圧
Ｅ０との間を交互に切り換えることによって測定方形波
電圧Ｅ３が可変している。

〈作用〉 本発明の静電容量型測長器においては、測定コア電極及
び基準コア電極に誘導される帰還電圧Ｅｍが零となるよ
うに測定方形波電圧Ｅｍを変化させている。

即ち、帰還電圧Ｅｍを零にするには、測定キャパシタＣ
１、補正キャパシタＣ２及び基準キャパシタＣ３により
それぞれ測定コア電極及び基準コア電極に誘導される電
流の相を零にするように測定力形波電圧Ｅ３を可変する
。

本発明においては、測定キャパシタＣ１と補正キャパシ
タＣ２にそれぞれ印加される基準方形波電圧Ｅ！と補正
方形波電圧Ｅ２が逆相の電圧であるため、これにより誘
導される電圧は互いに打ち消Ｉ−合うことになる。

更に、変位Ｘが零のときに、測定キャパシタＣ１及び補
正キャパシタＣ２により誘導される電流値、即ちＣｏ　
　ＩＥ＋　　ｌとＣ２１Ｅ２　１とが等しくなる２よう
に設定されている。

この条件下において、変位Ｘが零のときには、測定キャ
パシタ〈：１と補正キャパシタＣ２により誘導される電
流は等しいのでその和は零になる。

従って５基準キヤパシタＣ３により誘導される電流を零
にするため、即ちＣ３Ｅ３　＝０とするため測定方形波
電圧Ｅ３は零になる。

又、測定コア電極が変位して測定キャパシタＣ１のキャ
パシタンスＣ１が減少すると、基準方形波電圧Ｅｌは一
定であるため、誘導される電流は滅’Ｊ／　’する、こ
のときに補正キャパシタＣ２により誘導される電流は一
定であるため、これらの誘導電流の総和を零にするため
には、基準キャパシタＣ３に印加する測定方形波電圧Ｅ
ｍを増加することが必要であり、この電圧Ｅ３は電子装
置により増加される。

このように、本発明における測長器では、測定コア電極
の変位に応じて測定方形波電圧Ｅ３が零から徐々に増大
する比例間係を持つことになる。

〈実施例〉 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る静電容量型測長器の検
出部の構造を示す概略説明図である。

９．１０．１１はそれぞれ円筒状をした測定リング電極
、補正リング電極及び基準リング電極である。この補正
リング電極１０と基準リング電極１１は、その中心が同
一中心線上に位置するように配置されており、本実施例
においては測定リング電極９もその中心がほぼ他のリン
グ電極に一致するように配置されている。

１２は略円柱状の測定コア電極であり、その−端面測か
ら中心軸に冶って形成された取１寸六１２、復ヒ　他端
面側に設けられた突起１２ｂとを有すもものである２ この測定コア電極１２の取付穴１２ａには、円、笥ｆｆ
１状の絶縁物１４を介して軸受１６により支持されてい
るスピンドル１５が挿入されて一体的に収り付けられて
おり、このスピンドル１５の移動により測定コア電極１
２の中心軸が測定リング電極９の中心軸上を移動するよ
うに構成されている。

１３は円筒状の基準コア電極であり、補正り〉′７’ｔ
ｆｌｉｌＯと基準リング電Ｉｌｌの中心軸に沿ってこれ
らの電極１０．１１を挿通するように配置され固定され
ている。

二の基準コア電極１３と測定コア電極１２は、測定コア
電極１２の移動を妨げないようにバネ４１等の可撓性物
体を介して電気的に導通している、上記測定リング電極
つと測定コア電極１２との間には測定キャパシタＣ１が
形成され、又補正り２・り電極１０及び基準リング電極
１１と基準コア電極１３との間にはそれぞれ補正キャパ
シタＣ２及び基準キャパシタＣ３か形成される、これら
測定キャパシタＣ１、補正キャパシタＣ２及び基準キャ
パシタＣ３のキャパシタンスは、それぞれＣ１、Ｃ２及
びＣ３であり、キャパシタンスＣｌは測定コア電極１２
の変位により、対向する測定リング電極９と測定コア電
極１２の面積が変わることにより可変される。

又、測定リング電極９、補正リング電極１０及び基準リ
ング電極１１には、それぞれ基準方形波電圧Ｅ１、補正
方形波電圧Ｅ２及び測定方形波電圧Ｅｍが印加されてい
る。この基準方形波電圧Ｅ１は常に一定であり、又補正
方形波電圧Ｅ２はこの電圧Ｅ１の周波数と同一周波数を
有し、位相差が１８０度となる逆相の電圧に設定されて
おり、これも常に一定に保たれている。測定方形波電圧
Ｅ３は、電圧Ｅ１と同一周波数で同相の電圧であり、後
述する電子装置により可変される。この測定方形波電圧
Ｅ３の可変は、３つのキャパシタＣ１〜Ｃ３により測定
コア電極１２と基準コア電極１３に誘導される帰還電圧
Ｅｍが零になるように電子装置により可変される。

更に、測定コア電極１２の変位Ｘが零のときのキャパシ
タＣ１のキャパシタンスをｃ（、とすると、ＣＯＩＥＩ
　　１＝ｃ２　１Ｅ２　１となるように予め補正方形波
電圧Ｅ２とキャパシタンスｃ２のいずれか一方又は両方
が調整されている。

次に数式にて本実施例の静電容量型測長器の検出部にお
ける変位Ｘと測定方形波電圧Ｅ３との関係を説明する。

スピンドル１５が移動し、これにより測定コア電極１２
が第１図中右方向に変位すると、キャパシタＣＩのキャ
パシタンスＣ１は変化する。これと同時に、後述する電
子装置が働いて、測定コア電極１２と基準コア電極１３
に誘導される帰還電圧Ｅｍが零となるように測定方形波
電圧Ｅ３が可変される。

即ち、キャパシタＣ１〜Ｃ３によりそれぞれ測定コア電
′！ｆ１１２と基準コア電極１３に誘導される電流をｉ
ｌ、ｉ２、ｉ３とすると、次式を満足するように測定方
形波電圧Ｅ３が可変される。

ｉｌ　＋ｉ２　＋ｉ３　＝Ｏ・・（５）キャパシタＣ１
〜Ｃ３のキャパシタンスがそれぞれｃ１〜ｃ３であり、
測定リング電極９、補正リング電極１０及び基準リング
電Ｉｌｌに印加される電圧がそれぞれＥ１〜Ｅ３である
ことがら、（５）式は次のように表せる。

ＣＩ　Ｅｍ＋Ｃ２Ｅ２　＋ｃ３　Ｅ３　＝０従って、測
定方形波電圧Ｅ３は次式のように表すことができる。

Ｅ３　＝　　（ｃ　ＨＥｌ　＋Ｃ２Ｅ２　）　／　Ｃ３
・・・（６） 電圧Ｅ３とＥｌは同相の方形波電圧であり、又電圧Ｅ３
とＥ２は逆相の方形波電圧であることがら、Ｅ２＝−Ｅ
２’と置き換えて（６）式を書き換えると、測定方形波
電圧Ｅ３は次式のようになる。

Ｅ３　＝　（０２Ｅ２’　　ＣｌＥｓ　）／Ｃ３・・・
（７）一方、スピンドル１５が第１図中右方向に移動し
、測定コア電極１２が測定リング電極９から抜は出る方
向即ち、キャパシタンスＣ２が減少する方向を正と設定
し、Ｘ−０のときの測定キャパシタＣ１のキャパシタン
スをＣ８とすると２キヤパシタンスＣ８は次式で表すこ
とができる。

Ｃ１＝（ｏ　（１ｂＸ）　　　　　　　−（８）ここで
ｂは測定キャパシタＣ１を形成する測定リング電極９の
内径、測定コア電極１２の外径及びキャパシタンスＣ（
、をキャパシタＣ１の誘電体の誘電率（Ｅｍで割った商
Ｃ６／Ｅｍ）により定まる値であり、正の定数である。

この（８）式を（７）式に代入すると測定方形波電圧Ｅ
３は、 Ｅ３　＝　（ＣＯＥｌ　ｂｘ／ｃ３　）＋　（Ｃ２Ｅ２
−ＣｏＥｌ）／Ｃ３・・・（９） と表すことができ、 α＝ｃ０Ｅｌｂ／ｃ３及び β＝（Ｃ２Ｅｚ°−ｃ　ｏ　Ｅ　ｔ　）　／　ｃ　３　
・＝　（１０）とおくと、（９）式は次のように変形さ
れる。

Ｅ３＝αＸ＋β　　　　　　　　　・・・（１１）本実
施例においては、ｃ２｜Ｅ２｜＝ｃ０　１Ｅとなるよう
に設定してあり、これはＣ２Ｅ２＝ｃ０Ｅｌと置き換え
ることができ、これを（１０）式に代入するとβ＝０と
なる。従って、測定方形波電圧Ｅ３は次式で表すことが
できる。

Ｅ３　＝Ｃ１Ｘ＝ｃ（、Ｅｍ　ｂ　Ｘ７’Ｃ３・・（１
２）この比例定数αは、正の値であるため、電圧Ｅ３と
変位Ｘとの関係は、第２図に示すように変位Ｘが増加す
ると電圧Ｅ３は変位Ｘに正比例して増加し、又変位Ｘが
減少すると電圧Ｅｍは変位Ｘに正比例して減少し、更に
変位Ｘが零のときは電圧Ｅ３も零となる関係になる。

尚、（９）式に示すように、電圧ＥｍはＣ８７／。３、
Ｃ２／Ｃ３というようにキャパシタンスの比で構成され
ているので、キャパシタＣ１〜Ｃ３が同一誘電体で構成
されていれば誘電率の影響を受けることは全くない。

又、Ｃ２１Ｅ’２１≠Ｃｏ　ｌＥｔ　　ｌの場合、βは
零でない定数となるので、電圧Ｅ３はβ分だけ増加し、
測定した長さの表示値は見掛は上Ｘ＝０の点がβ／αだ
けマイナス側に移動することになる。

従って、ｃ２｜Ｅ２｜＝ｃｏ　ＩＥＩ　　ｌの関係に設
定することが必要であるが、このように設定するには前
述したようにキャパシタンスｃ２及び電圧Ｅ２の一方又
は両方を調整することが必要である。本実施例において
キャパシタンスｃ２を調整するには、補正リング電極１
０に取り付けられている径の大きい調整ネジ４２でおよ
その調整を行い、次に径の小さい調整ネジ４３で微調整
を行って調整する。

又、一般に電圧Ｅ２を調整する場合には、電子装置側に
温度特性良好なポテンショメータ等の電気部品が用いら
れるが、更に厳しい温度特性良好なることが要求される
場合には、このような電気部品を使用しないことが望ま
しい。この場合にも、本実施例においては補正キャパシ
タＣ２を調整することにより電気部品により電圧Ｅ２を
調整することなくＸ；００点の調整が可能である。又、
この補正キャパシタＣ２及びその調整ネジ４２．４３を
設けたことにより、複数の検出部を同時に使用する場合
て′ら、その全ての測定原点を一致させることが可能で
ある。

更に５本実施例における基準キャパシタＣ３のキャパシ
タンスｃ３は、大きな調整ネジ１８によりおよその調整
が行われ、次に小さな調整ネジ】９により微調整が行わ
れることにより調整される。

このため、複数の検出部を使用する場合でも各検出部に
おけるキャパシタンスｃ３を同一の値に調整することが
でき、異なる検出部を同一の電子装置に接続することが
可能である。

又、本実施例における測定キャパシタＣ５は、円筒状の
測定リング電極つと円柱状の測定コア電極１２とから構
成されており、更にこの測定コア電極１２はスピンドル
１５と共に測定リング電極９の中心軸に沿って移動する
ものであり、この移動方向以外への動きは拘束されてい
る。又、補正キャパシタ２及び基準キャパシタＣ３は、
円筒状の補正リング電極１０、基準リング電極１１と円
柱状の基準コア電極１３とからそれぞれ構成されていて
、この補正リング電極１０及び基準リング電極１１と基
準コア電極１３の中心軸も一致するように固定されてい
る。

このため衝撃などにより、中心軸同志の距離が僅かに変
（ヒしても、（１２）式の比例定数を構成しているｂの
変動は非常に微小であり、電圧Ｅ３にはほとんど影響が
ない。

又、基本的にこの検出部においては、測定コア電〜ｉ２
ｇｔび基準コア電極１３に誘導される帰還電圧Ｅｍが励
起用の方形波電圧Ｅ　１、Ｅ２　、　Ｅ３の影響を受け
ないようにする必要があり、更にこの電圧Ｅ１．Ｅ２、
Ｅ３も互いに影響し会わない１つにする必要がある。

そのため、本実施例では電圧Ｅ１．Ｅ２、Ｅ３Ｅヨを導
くための検出部と電子装置とを結ぶ線をシールド２１〜
２４によりシールドしている。

特に、帰還電圧Ｅ１を導く線は完全にシールドすること
が要求されるが、以下の方法によりシールドを簡略化す
ることも可能である。

即ち、第３図に示すように検出部内において、基準コア
電極１３にインピーダンス変成器２６の入力端と放電用
抵抗２７の一方側を接続し、又放電用抵抗２７の他方側
を接地すると共に、インピーダンス変成器２６の出力側
を電子装置に接続する、これにより、検出部内に設けら
れたインピーダンス変成器２６と電子装置間のインピー
ダンスを小さくすることができ、シールドを簡略１ヒす
ることができる。

このため、高感度、高精度が要求されない場合には、電
圧Ｅ＋　、Ｅ２　、Ｅ３．Ｅ−″を導く線を一本ずつで
なく、まとめてシールドすることが可能になる。但し、
高感度、高精度が要求される場合には、線を一本ずつシ
ールドすることが望ましい。

又、測定リング電極９、補正リング電１１０、基準リン
グ電極１１、測定コア電極１２及び基準コア電極１３の
材質を同一とすることにより、部品の熱膨張が同一とな
り、温度変化によるキャパシタのアンバランスを防止で
き、検出部の温度性能の向上を図ることができる。

第４図は検出部に電圧を印加する電子装置の回路構成を
示す図であり、第５図はその出力電圧の位相関係を示す
タイムチャートである。

３０は基準となる方形波電圧Ｅ　ｏｓｃを出力する発振
器である。この発振器３０は水晶式、ＣＲ式のどちらで
も良いものであり、水晶式の場合には分周器を用いて希
望の周波数を得るように構成することもできる。

３１．３２は電子スイッチであり、電子スイッチ３１は
ＤＣ電圧Ｅｍと接地レベルとの間を電圧Ｅ　Ｏ８Ｃに応
答して切り換えて基準方形波電圧Ｅ１として出力し、電
子スイッチ３２はＤＣ電圧−Ｅｍと接地しベルとの間を
電圧Ｅ　ｏｓｃに応答して切り換えて補正方形波電圧Ｅ
２として出力する。

３３は帰還電圧Ｅｍを入力する入力増幅器であり、３４
はその出力電圧Ｅ４を入力して電圧ＥｏｓＣの半周期ご
と（１＋□、ｔ１□、ｔ１３　　　　及びｔ２□、ｔ２
□、ｔ２３　　　・ごと）に復調する復調器、３５は復
調された電圧を入力する差動積分器、３６はその出力す
るＤＣ電圧Ｅ。と接地レベルとの間を電圧Ｅ　ｏｓｃに
応答して切り換えて測定方形波電圧Ｅ３として出力する
電子スイッチである。

上記電子装置において、電圧Ｅｉ、Ｅ２は、それぞれ異
なる極性のＤＣ電圧が同一タイミングで断続的に電子ス
イッチ３１．３２から出力されるので、同一周波数で逆
相の方形波電圧となる。

又、電圧Ｅ３は、差動積分器３５がらのＤＣ電圧Ｅ。が
電圧Ｅ　ｏｓｃのタイミングで断続的に電子スイッチ３
６から出力されることにより合成される。

このＤＣｔ圧Ｅ。は、次のようにして合成される。

はじめに、帰還電圧Ｅｍ、が入力増幅器３３にて増幅さ
れ、増幅された電圧Ｅ４は復調器３４にて半周期ごとに
復調される。更に、復調された電圧が零でない場合に復
調された電圧の振幅及び極性の関数としてこの復調され
た電圧が零に達するまで差動積分器３５が出力するＤＣ
ｔ圧Ｅ。は変化される。

この結果、電圧Ｅ３はＤＣ電圧Ｅｏと共に差動積分器３
５の入力電圧が零に達するまで変化する。

これにより電圧Ｅｍは（９）式の関係を満足することに
なり、変位Ｘに正比例し、更に比例定数は正の値となる
。

く二発明の効果〉 本発明によれば、測定コア電極の変位Ｘは、測定コア電
極が測定リング電極から抜は出る方向即ち２測定キヤパ
シタのキャパシタンスが減少する方向を正とすると、こ
の変位Ｘに正比例すると共に比例定数が正となる測定方
形波電圧Ｅ３から検出する二とができる。従って、従来
例のような演算回路等の電子回路が不要となり、このよ
うな電子回路による安定度への影響や温度特性の影響を
排除することがてき、安定性及び温度特性を向上し、更
にコストダウンを図ることもできる。

又、補正キャパシタとそのキャパシタンス調整用の調整
ネジを設けたことにより、検出部の零点調整をポテンシ
ョメータ等の電気部品なしで行うことが可能となり、こ
の電気部分の安定度への影響や温度特性の影響を排除す
ることができ、安定性及び温度性能の向上を図ることが
できる。

特に、検出部を移動することなく検出部側で零点調整す
ることができるため、機械類に取り付けて使用する場合
、一般に機械側に設けられる微動の零点調整装置を不要
とすることができる。このため、１つの電子装置に多数
の検出部を切り換え使用する場合に特に有効である。

更に、基準キャパシタと補正キャパシタにキャパシタン
ス調整用の調整ネジをそれぞれ設けたことにより、異な
る検出部を共通の電子装置に測定原点等の校正をするこ
となしに接続することができる。

又、測定方形波電圧Ｅｍはキャパシタンスの比で構成さ
れてるので、全てのキャパシタの誘電体を同一とするこ
とにより誘電率の影響を全く受けることがない。

更に、測定リング電極と測定コア電極の中心軸を一致さ
せると共に、補正リング電極、基準リング電極と基準コ
ア電極の中心軸も一致させているため、中心軸同志の距
離が僅かに変化しても、測定電圧への影響を非常に小さ
くすることができる。

又、スピンドルの軸受にボールリテーナを用いて、予圧
状態にしておくことにより、スピンドルのガタを零とす
ることができ、スピンドルのガタの影響をなくすことが
できる。

更に、検出部内にインピーダンス変成器と放電用抵抗を
設けることにより、高感度、高精度が要求されない場合
には、電圧Ｅｒ　、　Ｅ２　、　Ｅｌ　、Ｅｍ−を導く
線をまとめてシールドすることができる。

又、キャパシタＣ１〜Ｃ８を構成する測定リング電極９
、補正リング電極１０、基準リング電極１１、測定コア
電極１２及び基準コア電極１３の材質を同一とすること
により、検出部の温度性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る静電容量型測長器の検
出部の構造を示す図、 第２図は第１図に示す測定コア電極の変位Ｘと測定方形
波電圧Ｅ３との関係を示す図、第３図は第１図に示す検
出部に取り付けられたインピーダンス変成器を示す回路
図、 第４図は本発明の実施例に係る静電容量型測長器の電子
装置の構成を示す図、 第５図は第４図における電圧の位相関係を示すタイムチ
ャート、 第６図は従来の静電容量型測長器の検出部の構造を示す
図、 第７図は第６図に示す測長器における基準方形波電圧Ｖ
、、とスクリーンの変位Ｘとの関係を示す図である。 ９　・ ０ １１　・ ２ １３　・ １５　・ １６　・ １８． ２１． ４１　・ ２６　・ ２７　・ ・測定リング電極、 ・補正リング電極、 ・基準リング電極、 ・測定コア電極、 ・基準コア電極、 ・スピンドル、 ・軸受、 １つ、４２．４３・・　調整ネジ、 ２２．２３．２４・・・　シールド、 バネ、 ・インピーダンス変成器、 ・放電用抵抗、 ３０　・ ３１． ３３　・ ３４　・ ３５　・ Ｉ ２ ３ Ｅ。 Ｃ′ｌ ２ ３ ・発振器、 ３２．３６・・・電子スイッチ、 ・入力増幅器、 ・復調器、 ・差動積分器、 基準方形波電圧、 ・補正方形波電圧、 ・測定方形波電圧、 帰還電圧、 ・測定キャパシタ、 ・補正キャパシタ、 ・基準キャパシタ。 第 ２ 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の測定リング電極と、同一中心線上に配置
   された円筒状の補正リング電極及び基準リング電極と、
   前記測定リング電極内をその中心軸に沿って可動する略
   円柱状の測定コア電極と、前記補正リング電極及び基準
   リング電極内に同心状に配置され且つ前記測定コア電極
   に電気的に接続された円柱状の基準コア電極とを備え、
   前記測定リング電極と測定コア電極との間に測定キャパ
   シタＣ＿１を形成し、前記補正リング電極及び基準リン
   グ電極と基準コア電極との間にそれぞれ補正キャパシタ
   Ｃ＿２及び基準キャパシタＣ＿３を形成し、前記測定リ
   ング電極には基準方形波電圧Ｅ＿１が印加され、前記補
   正リング電極には基準方形波電圧Ｅ＿１と同一周波数で
   逆相の補正方形波電圧Ｅ＿２が印加され、前記基準リン
   グ電極には基準方形波電圧Ｅ＿１と同一周波数で同相の
   測定方形波電圧Ｅ＿３が印加され、前記測定コア電極の
   変位Ｘの方向は、測定キャパシタＣ＿１のキャパシタン
   スｃ＿１が減少する方向を正とし、前記測定コア電極の
   変位Ｘが零のときに、測定キャパシタＣ＿１の前記変位
   Ｘが零のときのキャパシタンスｃ＿０と基準方形波電圧
   Ｅ＿１の絶対値との積ｃ＿０｜Ｅ＿１｜と、補正キャパ
   シタＣ＿２の補正キャパシタンスｃ＿２と補正方形波電
   圧Ｅ＿２の絶対値との積ｃ＿２｜Ｅ＿２｜とが等しくな
   るように設定され、且つ前記測定コア電極の変位により
   測定キャパシタＣ＿１のキャパシタンスｃ＿１が変化す
   ると、測定コア電極及び基準コア電極に誘導される帰還
   電圧Ｅ＿ｍが零となるように、電子装置により一定のＤ
   Ｃ電圧と可変の測定ＤＣ電圧Ｅ＿０との間を交互に切り
   換えることによって測定方形波電圧Ｅ＿３が可変される
   ことを特徴とする静電容量型測長器。
2. （２）前記測定コア電極に取り付けられたスピンドルの
   軸受にボールリテーナを用いて予圧状態としたことを特
   徴とする請求項１記載の静電容量型測長器。
3. （３）インピーダンス変成器の入力側と放電用抵抗の一
   方側を前記基準コア電極に接続し、インピーダンス変成
   器の出力側を前記電子装置に接続し、放電用抵抗の他方
   側を接地したことを特徴とする請求項１又は２記載の静
   電容量型測長器。
4. （４）前記測定リング電極、補正リング電極、基準リン
   グ電極、測定コア電極及び基準コア電極の材質を同一と
   することを特徴とする請求項１乃至３記載の静電容量型
   測長器。