JPH0448166B2 - - Google Patents
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- JPH0448166B2 JPH0448166B2 JP20424184A JP20424184A JPH0448166B2 JP H0448166 B2 JPH0448166 B2 JP H0448166B2 JP 20424184 A JP20424184 A JP 20424184A JP 20424184 A JP20424184 A JP 20424184A JP H0448166 B2 JPH0448166 B2 JP H0448166B2
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- Japan
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- sensor
- voltage
- amplification circuit
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 15
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
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- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、静電容量型距離計の改良に関する。
距離計には、静電容量型センサを用い、このセ
ンサで検出される静電容量の変化から被測定体と
の間の距離を測定するものがある。
ンサで検出される静電容量の変化から被測定体と
の間の距離を測定するものがある。
従来、この種の静電容量検出手段は公知であ
り、その１つとしてチヤージ増幅器を用いたもの
があり、他の１つはダミーのコンデンサと静電容
量型センサのコンデンサを用いてブリツジ回路を
構成し、静電容量型センサの静電容量の微小変化
をブリツジ回路で電圧信号に変換して取出し、セ
ンサコンデンサの微少容量変化を検知するものが
ある。
り、その１つとしてチヤージ増幅器を用いたもの
があり、他の１つはダミーのコンデンサと静電容
量型センサのコンデンサを用いてブリツジ回路を
構成し、静電容量型センサの静電容量の微小変化
をブリツジ回路で電圧信号に変換して取出し、セ
ンサコンデンサの微少容量変化を検知するものが
ある。
第５図は従来の帰還増幅型静電容量計の構成図
であつて、この静電容量計は静電容量型センサの
コンデンサCS静電容量変化を、この静電容量変化
に応じて得られる電圧と発振器１から出力される
一定振幅の交流電圧との差電圧から検出するもの
である。具体的に説明すると、静電容量型センサ
のコンデンサCSが演算増幅器２の負入力端子に接
続され、また発振器１が演算増幅器２の正入力端
子に接続され、さらに演算増幅器２の出力端が負
帰還用コンデンサCNを介して増幅器２の負入力
端子に接続されて負帰還型増幅器を構成してい
る。
であつて、この静電容量計は静電容量型センサの
コンデンサCS静電容量変化を、この静電容量変化
に応じて得られる電圧と発振器１から出力される
一定振幅の交流電圧との差電圧から検出するもの
である。具体的に説明すると、静電容量型センサ
のコンデンサCSが演算増幅器２の負入力端子に接
続され、また発振器１が演算増幅器２の正入力端
子に接続され、さらに演算増幅器２の出力端が負
帰還用コンデンサCNを介して増幅器２の負入力
端子に接続されて負帰還型増幅器を構成してい
る。
しかして、以上のような静電容量計において
は、演算増幅器２に発振器１から固定周波数でか
つ一定振幅の交流電圧eiを加え、この状態でコン
デンサCSの静電容量が被測定体（不図示）との距
離に応じて変化すると、演算増幅器２からは
CN／CS比の値に応じた電圧eKが出力される。こ
の出力電圧eKは次式により表わされる。すなわち eK≒−ei・CN／CS …(1) である。この第(1)式から明らかなように発振器１
の出力電圧eiおよび負帰還用コンデンサCNの値を
それぞれ固定にすると、帰還が加わつたときの出
力電圧eKはコンデンサCSの静電容量変化に対応し
た値となる。従つて、増幅器２の出力電圧eKを計
測することにより、間接的にコンデンサCSの静電
容量の値を検知することができる。なお、第６図
は発振器１の出力電圧eiを1Vに設定したとき、
CN／CSの比に対する出力特性である。
は、演算増幅器２に発振器１から固定周波数でか
つ一定振幅の交流電圧eiを加え、この状態でコン
デンサCSの静電容量が被測定体（不図示）との距
離に応じて変化すると、演算増幅器２からは
CN／CS比の値に応じた電圧eKが出力される。こ
の出力電圧eKは次式により表わされる。すなわち eK≒−ei・CN／CS …(1) である。この第(1)式から明らかなように発振器１
の出力電圧eiおよび負帰還用コンデンサCNの値を
それぞれ固定にすると、帰還が加わつたときの出
力電圧eKはコンデンサCSの静電容量変化に対応し
た値となる。従つて、増幅器２の出力電圧eKを計
測することにより、間接的にコンデンサCSの静電
容量の値を検知することができる。なお、第６図
は発振器１の出力電圧eiを1Vに設定したとき、
CN／CSの比に対する出力特性である。
ところで、静電容量型センサと被測定体との相
対距離に対する静電容量型センサのコンデンサCS
の静電容量値は、 CS＝Ｓ・ε／Ｄ …(2) なる式により表わされる。ここでＳは静電容量型
センサの断面積、εは静電容量型センサと被測定
体との間の誘電率、Ｄは静電容量型センサと被測
定体との相対距離である。したがつて、コンデン
サCSの静電容量変化は、相対距離に対して非線型
となり、かつ相対距離Ｄが長くなるに従つて微小
となる。
対距離に対する静電容量型センサのコンデンサCS
の静電容量値は、 CS＝Ｓ・ε／Ｄ …(2) なる式により表わされる。ここでＳは静電容量型
センサの断面積、εは静電容量型センサと被測定
体との間の誘電率、Ｄは静電容量型センサと被測
定体との相対距離である。したがつて、コンデン
サCSの静電容量変化は、相対距離に対して非線型
となり、かつ相対距離Ｄが長くなるに従つて微小
となる。
しかしながら、従来の帰還増幅型静電容量計で
は次のような問題がある。すなわち、 静電容量型センサに近接して他の物体、特に
電荷を帯びた物体や導電性の物体が存在する
と、この物体の影響を受けて静電容量型センサ
の静電容量変化が被測定体との相対距離に対応
しなくなつてしまう。また、他の物体の影響を
防止するような手段も設けられていない。
は次のような問題がある。すなわち、 静電容量型センサに近接して他の物体、特に
電荷を帯びた物体や導電性の物体が存在する
と、この物体の影響を受けて静電容量型センサ
の静電容量変化が被測定体との相対距離に対応
しなくなつてしまう。また、他の物体の影響を
防止するような手段も設けられていない。
演算増幅器２の出力電圧epは第６図に示すよ
うに非線型であるため、この出力電圧epをリニ
アライザに通して線型化しなければならず回路
が複雑化してしまう。
うに非線型であるため、この出力電圧epをリニ
アライザに通して線型化しなければならず回路
が複雑化してしまう。
一般に静電容量型センサの断面積と測定スパ
ンとの比率は約１が限度であつて、例えば断面
積約32mmφの静電容量型センサでの測定スパン
は約30mmとなり、測定スパンを拡大したい要求
がある。
ンとの比率は約１が限度であつて、例えば断面
積約32mmφの静電容量型センサでの測定スパン
は約30mmとなり、測定スパンを拡大したい要求
がある。
第(1)式から判るように静電容量型センサの静
電容量の微小変化を拡大して検出するために増
幅度を高く（CNの値を大きく設定）すると、
出力電圧eKの絶対値が大きくなりすぎて飽和し
てしまい、測定が不可能となつてしまう。
電容量の微小変化を拡大して検出するために増
幅度を高く（CNの値を大きく設定）すると、
出力電圧eKの絶対値が大きくなりすぎて飽和し
てしまい、測定が不可能となつてしまう。
本発明は上記実情に基づいてなされたもので、
その目的とするところは、センサ近辺に存在する
物体からの影響を防止でき、かつ線型の出力特性
が得られて精度の高い距離測定ができる静電容量
型距離計を提供することにある。
その目的とするところは、センサ近辺に存在する
物体からの影響を防止でき、かつ線型の出力特性
が得られて精度の高い距離測定ができる静電容量
型距離計を提供することにある。
本発明は、基準辺側インピーダンスと被測定体
からの距離に応じて静電容量が変化する静電容量
型センサを有する測定辺側インピーダンスとでブ
リツジ回路を構成するとともに、前記静電容量型
センサにこの静電容量型に加わる電圧とほぼ同一
電圧が加わり静電容量型センサをシールドするセ
ンサシールド手段を設けて静電容量型センサ近辺
に存在する物体からの影響を防ぎ、そして、ブリ
ツジ回路の基準辺側および測定辺側の各出力電圧
の差電圧に比例する電圧をブリツジ回路に交流信
号を供給する信号増幅回路に正帰還して静電容量
型センサと被測定体との距離の信号を得るように
した静電容量型距離計である。
からの距離に応じて静電容量が変化する静電容量
型センサを有する測定辺側インピーダンスとでブ
リツジ回路を構成するとともに、前記静電容量型
センサにこの静電容量型に加わる電圧とほぼ同一
電圧が加わり静電容量型センサをシールドするセ
ンサシールド手段を設けて静電容量型センサ近辺
に存在する物体からの影響を防ぎ、そして、ブリ
ツジ回路の基準辺側および測定辺側の各出力電圧
の差電圧に比例する電圧をブリツジ回路に交流信
号を供給する信号増幅回路に正帰還して静電容量
型センサと被測定体との距離の信号を得るように
した静電容量型距離計である。
以下、本発明の一実施例について第１図を参照
して説明する。同図においてＡはブリツジ回路で
あつて、これは複数のインピーダンスＺ１，Ｚ２
よりなる基準辺側回路と、コンデンサＣ１および
被測定体Ｓからの距離ｌに応じて変化する静電容
量を検出する静電容量型センサ１０（以下、セン
サと指称する）よりなる測定辺側回路とで構成さ
れている。そして、このブリツジ回路Ａには発振
器１１から出力される所定振幅かつ所定周波数の
交流信号がゲイン補償用負帰還回路用抵抗R1，
RNを持つた信号増幅器１２を介して加えられる
ようになつている。さらに、各基準辺側回路と被
測定辺側回路の各接続点ａ，ｂは帰還用差動増幅
器１５の２入力端にそれぞれ個別に接続されてい
る。この差動増幅器１５は各接続点ａ，ｂに現れ
る各信号電圧es2，es1の差の電圧を求めるもので
ある。また、帰還用差動増幅器１５の出力端は加
算回路１６を介して信号増幅器１２の正入力端に
接続され、いわゆる正帰還回路を構成している。
１７は帰還量調整回路であつて、これは信号増幅
器１２の出力電圧を加算回路１６に加え、信号増
幅器１２への正帰還量を調整する機能をもつてい
る。
して説明する。同図においてＡはブリツジ回路で
あつて、これは複数のインピーダンスＺ１，Ｚ２
よりなる基準辺側回路と、コンデンサＣ１および
被測定体Ｓからの距離ｌに応じて変化する静電容
量を検出する静電容量型センサ１０（以下、セン
サと指称する）よりなる測定辺側回路とで構成さ
れている。そして、このブリツジ回路Ａには発振
器１１から出力される所定振幅かつ所定周波数の
交流信号がゲイン補償用負帰還回路用抵抗R1，
RNを持つた信号増幅器１２を介して加えられる
ようになつている。さらに、各基準辺側回路と被
測定辺側回路の各接続点ａ，ｂは帰還用差動増幅
器１５の２入力端にそれぞれ個別に接続されてい
る。この差動増幅器１５は各接続点ａ，ｂに現れ
る各信号電圧es2，es1の差の電圧を求めるもので
ある。また、帰還用差動増幅器１５の出力端は加
算回路１６を介して信号増幅器１２の正入力端に
接続され、いわゆる正帰還回路を構成している。
１７は帰還量調整回路であつて、これは信号増幅
器１２の出力電圧を加算回路１６に加え、信号増
幅器１２への正帰還量を調整する機能をもつてい
る。
さらに、前記センサ１０には、このセンサ１０
に加わる電圧とほぼ同一電圧を加えてセンサ１０
をシールドするセンサシールド手段が設けられて
いる。すなわち、このセンサシールド手段は、セ
ンサ１０に対して被測定体Ｓ対向面と反対面およ
び外側面側を覆う如く形成された第１のシールド
体１３（以下、補助センサと指称する）が設けら
れ、被測定辺側回路の接続点ｂに現れる信号電圧
es1を高入力インピーダンス型増幅器１４及び結
合コンデンサＣ２を介して補助センサ１３に加え
る構成となつている。なお、補助センサ１３の静
電容量Cfおよび結合コンデンサＣ２の静電容量と
の比Ｃ２／Cfは104〜105になるように選択選定さ
れ、また増幅器１４の増幅度は１に設定してあ
る。
に加わる電圧とほぼ同一電圧を加えてセンサ１０
をシールドするセンサシールド手段が設けられて
いる。すなわち、このセンサシールド手段は、セ
ンサ１０に対して被測定体Ｓ対向面と反対面およ
び外側面側を覆う如く形成された第１のシールド
体１３（以下、補助センサと指称する）が設けら
れ、被測定辺側回路の接続点ｂに現れる信号電圧
es1を高入力インピーダンス型増幅器１４及び結
合コンデンサＣ２を介して補助センサ１３に加え
る構成となつている。なお、補助センサ１３の静
電容量Cfおよび結合コンデンサＣ２の静電容量と
の比Ｃ２／Cfは104〜105になるように選択選定さ
れ、また増幅器１４の増幅度は１に設定してあ
る。
次に上記の如く構成された距離計の動作につい
て説明する。センサ１０が被測定体Ｓに対して対
向配置され、発振器１１から所定周波数の交流信
号が出力されると、この交流信号は信号増幅器１
２により所定値まで増幅されコンデンサＣ１を介
してセンサ１０に加えられる。
て説明する。センサ１０が被測定体Ｓに対して対
向配置され、発振器１１から所定周波数の交流信
号が出力されると、この交流信号は信号増幅器１
２により所定値まで増幅されコンデンサＣ１を介
してセンサ１０に加えられる。
これと同時に、信号増幅器１２の出力電圧がコ
ンデンサＣ１を介して高入力インピーダンス型の
増幅器１４に加わり、さらに結合コンデンサＣ２
を介して補助センサ１３に加えられる。これによ
り、補助センサ１３に加わる電圧eSはセンサ１０
に加わる電圧（センサ１０の静電容量変化に応じ
て得られる出力電圧）eS1とほぼ同一値となり、
両センサ１０，１３間には電流が流れないことに
なる。しかしながら、センサ１０には低出力イン
ピーダンスの信号増幅器１２から交流電圧が加わ
つているので、センサ１０の上方側つまり補助セ
ンサ１３が設けられている方向の検出感度は減少
するが、被測定体Ｓと対向する両側の検出感度は
変化しない。つまり、検出方向に指向性が生じ
る。このため、センサ１０の上部側に被測定体Ｓ
とは別の物体が存在してもその物体の影響は受け
なくなる。第２図はセンサ１０の出力特性図であ
つて、４cm×４cmの面積を有するセンサ１０を用
いた例である。この出力特性図から明らかなよう
にセンサ１０の出力特性(イ)はほぼ線型となる。ま
た出力特性(ロ)は、被測定体Ｓを補助センサ１３が
設けられている側に設け、この状態でのセンサ１
０と被測定体Ｓとの相対距離を変えたときのもの
である。
ンデンサＣ１を介して高入力インピーダンス型の
増幅器１４に加わり、さらに結合コンデンサＣ２
を介して補助センサ１３に加えられる。これによ
り、補助センサ１３に加わる電圧eSはセンサ１０
に加わる電圧（センサ１０の静電容量変化に応じ
て得られる出力電圧）eS1とほぼ同一値となり、
両センサ１０，１３間には電流が流れないことに
なる。しかしながら、センサ１０には低出力イン
ピーダンスの信号増幅器１２から交流電圧が加わ
つているので、センサ１０の上方側つまり補助セ
ンサ１３が設けられている方向の検出感度は減少
するが、被測定体Ｓと対向する両側の検出感度は
変化しない。つまり、検出方向に指向性が生じ
る。このため、センサ１０の上部側に被測定体Ｓ
とは別の物体が存在してもその物体の影響は受け
なくなる。第２図はセンサ１０の出力特性図であ
つて、４cm×４cmの面積を有するセンサ１０を用
いた例である。この出力特性図から明らかなよう
にセンサ１０の出力特性(イ)はほぼ線型となる。ま
た出力特性(ロ)は、被測定体Ｓを補助センサ１３が
設けられている側に設け、この状態でのセンサ１
０と被測定体Ｓとの相対距離を変えたときのもの
である。
そこで、センサ１０の被測定体Ｓとの距離に応
じた静電容量変化によつて得られる出力電圧eS1
は帰還用差動増幅器１５の一方の入力端子に送ら
れ、この帰還用差動増幅器１５の他方の入力端子
にはインピーダンスＺ１，Ｚ２により分圧された
信号増幅器１２の出力電圧eS2が入力される。そ
して、この帰還用差動増幅器１５からは入力した
各電圧eS1，eS2の差電圧eS＝（eS2−eS1）G15が出力
されて加算回路１６に供給される。G15は増幅器
１５の幅幅度を表わす。さらにこの差動圧eSは加
算回路１６において帰還量調整回路１７の出力信
号と加算されて信号増幅器１２の他方の入力端子
に加わる。そこで、このときの信号増幅器１２の
出力電圧epはセンサ１０と被測定体Ｓとの距離に
対応した値となる。ここで、出力電圧epは次式に
より表わされる。すなわち、 ep＝−ei・Ｎ／１−Ｎ｛Ｋ＋G15（M1−M2）｝ …(3) M1＝eS2／ep M2＝eS1／ep＝CX／（CX＋C1） である。なお、Ｎは信号増幅器１２の増幅度（正
帰還なし時の増幅度、Ｎ＝RN／R1）、Ｋは帰還量
調整回路１７の正帰還率、CXはセンサ１０の静
電容量値である。この第(3)式から判るように発振
器１１の出力電圧ei、各増幅器１２，１５の増幅
度Ｎ，G15、正帰還率ＫおよびM1の各値が固定で
あるとすれば、出力電圧epはセンサ１０の静電容
量CXの変化に応じて変化することになり、この
出力電圧epの変化を測定することによつてセンサ
１０と被測定体Ｓとの間の距離ｌが求められる。
じた静電容量変化によつて得られる出力電圧eS1
は帰還用差動増幅器１５の一方の入力端子に送ら
れ、この帰還用差動増幅器１５の他方の入力端子
にはインピーダンスＺ１，Ｚ２により分圧された
信号増幅器１２の出力電圧eS2が入力される。そ
して、この帰還用差動増幅器１５からは入力した
各電圧eS1，eS2の差電圧eS＝（eS2−eS1）G15が出力
されて加算回路１６に供給される。G15は増幅器
１５の幅幅度を表わす。さらにこの差動圧eSは加
算回路１６において帰還量調整回路１７の出力信
号と加算されて信号増幅器１２の他方の入力端子
に加わる。そこで、このときの信号増幅器１２の
出力電圧epはセンサ１０と被測定体Ｓとの距離に
対応した値となる。ここで、出力電圧epは次式に
より表わされる。すなわち、 ep＝−ei・Ｎ／１−Ｎ｛Ｋ＋G15（M1−M2）｝ …(3) M1＝eS2／ep M2＝eS1／ep＝CX／（CX＋C1） である。なお、Ｎは信号増幅器１２の増幅度（正
帰還なし時の増幅度、Ｎ＝RN／R1）、Ｋは帰還量
調整回路１７の正帰還率、CXはセンサ１０の静
電容量値である。この第(3)式から判るように発振
器１１の出力電圧ei、各増幅器１２，１５の増幅
度Ｎ，G15、正帰還率ＫおよびM1の各値が固定で
あるとすれば、出力電圧epはセンサ１０の静電容
量CXの変化に応じて変化することになり、この
出力電圧epの変化を測定することによつてセンサ
１０と被測定体Ｓとの間の距離ｌが求められる。
このように本発明の距離計においては、センサ
１０に補助センサ１３を設け、この補助センサ１
３に、センサ１０に交流電圧を加える信号増幅器
１２から高入力インピーダンス型の増幅器１４を
介して交流電圧を加えてセンサ１０と同電位にし
てシールドし、さらにセンサ１０の出力電圧eS1
と各インピーダンスＺ１，Ｚ２の接続点ａの電圧
eS2との差電圧を信号増幅器１２に正帰還し、こ
のときの信号増幅器１２の出力電圧epから距離ｌ
を求めるようにしたので、センサ１０の検出感度
は補助センサ１３が設けられた側には生ぜず被測
定体Ｓと対向する側のみとなる。具体的にセンサ
１０の被測定体Ｓ側と補助センサ１３側との検出
感度の差は約20dBとなり、これにより外部から
の影響（外乱）に対するＳ／Ｎ比が向上する。し
たがつて、被測定体Ｓとは別の物体がセンサ１０
近辺の例えば上部側や横側に存在してもその物体
の影響は受けず、センサ１０の出力電圧epは被測
定体Ｓ間の距離に応じた値となる。
１０に補助センサ１３を設け、この補助センサ１
３に、センサ１０に交流電圧を加える信号増幅器
１２から高入力インピーダンス型の増幅器１４を
介して交流電圧を加えてセンサ１０と同電位にし
てシールドし、さらにセンサ１０の出力電圧eS1
と各インピーダンスＺ１，Ｚ２の接続点ａの電圧
eS2との差電圧を信号増幅器１２に正帰還し、こ
のときの信号増幅器１２の出力電圧epから距離ｌ
を求めるようにしたので、センサ１０の検出感度
は補助センサ１３が設けられた側には生ぜず被測
定体Ｓと対向する側のみとなる。具体的にセンサ
１０の被測定体Ｓ側と補助センサ１３側との検出
感度の差は約20dBとなり、これにより外部から
の影響（外乱）に対するＳ／Ｎ比が向上する。し
たがつて、被測定体Ｓとは別の物体がセンサ１０
近辺の例えば上部側や横側に存在してもその物体
の影響は受けず、センサ１０の出力電圧epは被測
定体Ｓ間の距離に応じた値となる。
また、出力特性が第２図に示すように線型とな
り、従来のようにリニアライザを用いることもな
い。そして測定スパンを従来のものよりも３〜５
倍に拡大することができる。
り、従来のようにリニアライザを用いることもな
い。そして測定スパンを従来のものよりも３〜５
倍に拡大することができる。
次に本発明の第２の実施例について第３図を参
照して説明する。なお、同図において第１図と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省
略する。この距離計は、補助センサ１３と同一形
状で補助センサ１３を覆う如く第２のシールド体
２０が設けられ、この第２のシールド体２０と被
測定体Ｓとが共通接続されて接地される構成とな
つている。したがつて、第２のシールド体２０
は、アース電位に保たれ補助センサ１３から発生
する電界を完全にしや断することになる。これに
より、センサ１０の補助センサ１３側の検出感度
は大幅に減少することになる。第４図は、第３図
に示すセンサ１０の出力特性図であつて、この出
力特性図から判るように出力特性(ハ)は第１の実施
例のものと大差はないが、センサ１０の補助セン
サ１３側に対する出力特性(ニ)は一定であり、この
ことは検出感度が減少したことを示している。
照して説明する。なお、同図において第１図と同
一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省
略する。この距離計は、補助センサ１３と同一形
状で補助センサ１３を覆う如く第２のシールド体
２０が設けられ、この第２のシールド体２０と被
測定体Ｓとが共通接続されて接地される構成とな
つている。したがつて、第２のシールド体２０
は、アース電位に保たれ補助センサ１３から発生
する電界を完全にしや断することになる。これに
より、センサ１０の補助センサ１３側の検出感度
は大幅に減少することになる。第４図は、第３図
に示すセンサ１０の出力特性図であつて、この出
力特性図から判るように出力特性(ハ)は第１の実施
例のものと大差はないが、センサ１０の補助セン
サ１３側に対する出力特性(ニ)は一定であり、この
ことは検出感度が減少したことを示している。
また、補助センサ１３と第２のシールド体２０
との間に静電容量CKが発生するが、この静電容
量CKが発生しても補助センサ１３に交流電圧を
供給する信号源（高入力インピーダンス型の増幅
器１４）のインピーダンスZ0は非常に小さく（１
Ω以下）、かつ静電容量CKと結合コンデンサC2の
容量との比をC2≧103〜105CKに設定することによ
り静電容量CKによる影響はほとんど無視できる。
との間に静電容量CKが発生するが、この静電容
量CKが発生しても補助センサ１３に交流電圧を
供給する信号源（高入力インピーダンス型の増幅
器１４）のインピーダンスZ0は非常に小さく（１
Ω以下）、かつ静電容量CKと結合コンデンサC2の
容量との比をC2≧103〜105CKに設定することによ
り静電容量CKによる影響はほとんど無視できる。
したがつて、第２の実施例では、第１の実施例
と同様の効果を奏することは言うまでもなく、第
１の実施例のものよりも別の物体の影響を受けに
くいものとなる。
と同様の効果を奏することは言うまでもなく、第
１の実施例のものよりも別の物体の影響を受けに
くいものとなる。
本発明によれば、静電容量型センサにこの静電
容量型センサに加わる電圧とほぼ同一電圧が加わ
つて静電容量型センサをシールドするセンサシー
ルド手段を設け、ブリツジ回路の基準辺側および
測定辺側の各出力電圧の差電圧を信号増幅器に正
帰還して信号増幅器から距離に応じた出力電圧を
得るようにしたので、被測定体近辺に存在する物
体の影響を防止でき、かつ線型の出力特性が得ら
れて精度の高い距離測定ができる静電容量型距離
計を提供できる。
容量型センサに加わる電圧とほぼ同一電圧が加わ
つて静電容量型センサをシールドするセンサシー
ルド手段を設け、ブリツジ回路の基準辺側および
測定辺側の各出力電圧の差電圧を信号増幅器に正
帰還して信号増幅器から距離に応じた出力電圧を
得るようにしたので、被測定体近辺に存在する物
体の影響を防止でき、かつ線型の出力特性が得ら
れて精度の高い距離測定ができる静電容量型距離
計を提供できる。
第１図は本発明に係る静電容量型距離計の第１
の実施例を示す構成図、第２図は第１図に示す距
離計の出力特性図、第３図は本発明の静電容量型
距離計の第２の実施例を示す構成図、第４図は第
３図に示す距離計の出力特性図、第５図は従来の
静電容量型距離計の構成図、第６図は第５図に示
す距離計の出力特性図である。 １０…静電容量型センサ、１１…発振器、１２
…信号増幅器、１３…補助センサ、１４…高入力
インピーダンス増幅器、１５…帰還用差動増幅
器、１６…加算回路、１７…帰還量調整回路、Ｚ
１，Ｚ２…インピーダンス、Ｃ１，Ｃ２…結合コ
ンデンサ、Ｓ…被測定体。
の実施例を示す構成図、第２図は第１図に示す距
離計の出力特性図、第３図は本発明の静電容量型
距離計の第２の実施例を示す構成図、第４図は第
３図に示す距離計の出力特性図、第５図は従来の
静電容量型距離計の構成図、第６図は第５図に示
す距離計の出力特性図である。 １０…静電容量型センサ、１１…発振器、１２
…信号増幅器、１３…補助センサ、１４…高入力
インピーダンス増幅器、１５…帰還用差動増幅
器、１６…加算回路、１７…帰還量調整回路、Ｚ
１，Ｚ２…インピーダンス、Ｃ１，Ｃ２…結合コ
ンデンサ、Ｓ…被測定体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の基準辺側インピーダンスと被測定体か
らの距離に応じて静電容量が変化する静電容量型
センサを有する測定辺側インピーダンスとで構成
されたブリツジ回路と、このブリツジ回路に発振
器から出力される所定振幅かつ所定周波数の交流
信号を供給する信号増幅回路と、前記ブリツジ回
路の基準辺側および測定辺側の各出力電圧を受
け、これら出力電圧の差に比例する電圧を前記信
号増幅回路に正帰還する帰還用差動増幅回路と、
前記静電容量型センサに加わる電圧とほぼ同一電
圧が加わり前記静電容量型センサをシールドする
センサシールド手段とを具備したことを特徴とす
る静電容量型距離計。 ２ センサシールド手段は、信号増幅回路の出力
電圧を増幅する高入力インピーダンスの増幅回路
と、この増幅回路に結合コンデンサを介して接続
され、前記静電容量型センサの前記被測定体と対
向する側と反対側に設けられた第１のシールド体
とを有する特許請求の範囲第１項記載の静電容量
型距離計。 ３ センサシールド手段は、信号増幅回路の出力
電圧を増幅する高入力インピーダンスの増幅回路
と、この増幅回路に結合コンデンサを介して接続
され、前記静電容量型センサの前記被測定体と対
向する側と反対側に設けられた第１のシールド体
と、この第１のシールド体の外側に設けられ前記
被測定体と結線されて接地された第２のシールド
体とを有する特許請求の範囲第１項記載の静電容
量型距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20424184A JPS6182104A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 静電容量型距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20424184A JPS6182104A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 静電容量型距離計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182104A JPS6182104A (ja) | 1986-04-25 |
| JPH0448166B2 true JPH0448166B2 (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=16487183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20424184A Granted JPS6182104A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 静電容量型距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182104A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177002A (ja) * | 1987-01-17 | 1988-07-21 | Shinichi Tamura | 表面の検出方法およびそれに用いる顕微鏡 |
| JPS63236903A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 走査型トンネル顕微鏡 |
| JP2501745B2 (ja) * | 1993-02-26 | 1996-05-29 | ヤンマー農機株式会社 | 球状物の階級判別装置 |
| US7141988B2 (en) * | 2003-07-01 | 2006-11-28 | Tiax Llc | Capacitive position sensor and sensing methodology |
| JP2006014935A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Shimadzu Corp | Ｘ線診断装置 |
| CA2606474C (en) * | 2005-04-27 | 2014-10-28 | Roho, Inc | Proximity sensor |
| GB0614261D0 (en) * | 2006-07-18 | 2006-08-30 | Univ Sussex The | Electric Potential Sensor |
| KR102157569B1 (ko) | 2014-01-29 | 2020-09-18 | 로호 인코포레이티드 | 쿠션 침하 센서 |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP20424184A patent/JPS6182104A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6182104A (ja) | 1986-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |