JPH0658705A - 金属物体の距離検出装置 - Google Patents

金属物体の距離検出装置

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JPH0658705A
JPH0658705A JP21525092A JP21525092A JPH0658705A JP H0658705 A JPH0658705 A JP H0658705A JP 21525092 A JP21525092 A JP 21525092A JP 21525092 A JP21525092 A JP 21525092A JP H0658705 A JPH0658705 A JP H0658705A
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JP
Japan
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distance
voltage
coil
metal object
exciters
Prior art date
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Pending
Application number
JP21525092A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Inoue
上 正 井
Shigeki Takamori
森 茂 樹 高
Kazuhiro Eto
藤 和 博 衛
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.)
Mishima Kosan Co Ltd
Original Assignee
Mishima Kosan Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mishima Kosan Co Ltd filed Critical Mishima Kosan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサから金属物体までの距離を正確に表わ
す情報を得る。 【構成】 一対の励磁器1,2間に磁気センサ3を、両
励磁器1,2の励磁磁界が平衡する中間位置に配置し、
被検知金属20と励磁器2間の距離yと、励磁電圧に対
する磁気センサ3の発生電圧の位相差を表わす電圧Vと
の関係を示す式から電圧Vを距離yに変換する。またこ
の際、出力電圧Vを最大とするように磁気センサ3と励
磁器1の間隔dとコイル半径aの比k(=d/a)を設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属物体の距離検出装
置に関し、特に、これに限る意図ではないが一定の方向
に直線運動する金属物体の該運動方向の距離(位置)を
検出する装置に関する。
【0002】
【従来技術】この種の距離検出装置の1つの利用形態が
特公昭60−8900号公報に開示されている。これに
おいては、一対の励磁コイル間の励磁磁界が平衡する位
置に磁気センサを配置し、励磁コイルに対する連続鋳造
鋳型内溶融金属の接近あるいは退行による平衡磁界の乱
れを磁気センサで検出する。その検出原理は、特公昭5
6−29202号公報に開示されているが、ここであら
ましを説明すると、図1に示すように1対の励磁コイル
1および2の励磁磁界が平行する位置に磁気検知コイル
3を配置し、励磁コイル1および2を電源4により一定
周波数の励磁電圧を印加し、励磁電圧に対する磁気検知
コイル3の誘起電圧の位相差を表わす電圧Vを位相比較
回路6で得ると、この電圧Vは、励磁コイル1,2に対
する金属物体20の距離に対応する。特公昭60−89
00号公報に開示の湯面レベル測定装置では、励磁コイ
ル1,2および磁気検知コイル3の組合せでなるセンサ
10を上下に駆動する機構とセンサ10の上下方向の位
置を検出又は追跡する位置検出装置を備えて、この電圧
Vが一定値(Vs)になるように、センサ10を金属物
体20(連続鋳造鋳型内の溶鋼上面)の上下動に連動し
て移動させかつこの方向のセンサ10の位置を追跡す
る。すなわち、センサ10を金属物体20から常に一定
距離に追従させ、センサ10の上下位置を追跡して、金
属物体20の位置を把握する。電圧V=Vsのときの、
金属物体20に対するセンサ10の距離をydとし、セ
ンサ10よりも上方のある基準位置yoからのセンサ1
0の距離をymとすると、金属物体20は、該基準位置
yoから下方にym+ydの距離にあることになる。セ
ンサ10に対する金属物体20の距離に対応する位相比
較回路6の出力電圧Vが一定になるようにセンサ10を
金属物体20の上下動に連動させるので、V=Vsのと
きのydを実測等により確認することにより、出力電圧
Vの値が、金属物体20のいかなる距離を表わすかの、
電圧対距離の関係を表わす関数又はグラフもしくは変換
メモリ(例えば関数発生器)は実質上必要としない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ydを各種値
に調整又は変更する場合には、電圧対距離の関係を表わ
す関数又はグラフもしくは変換メモリが必要である。一
方、上述のセンサ10を金属物体20の上下動に追従さ
せる場合、センサ10を上下駆動する機構の遅れによ
り、時間軸に関して微視的に見れば、金属物体20に対
するセンサ10の距離はydからずれている時間があ
る。金属物体20の上下動の速度に対してセンサ駆動機
構の遅れが大きい程、ずれ量が大きくなる。このずれ量
は金属物体位置検出の誤差となる。電圧Vを距離値に変
換し、これにより得る距離値ysdをセンサ位置ymに
加算した値ym+ysdを測定値とすることにより、こ
の種の誤差が実質上無くなる。このためには、電圧V対
距離ysdの関係を表わす関数又はグラフもしくは変換
メモリが必要である。
【0004】本発明は、センサから金属物体までの距離
各値を正確に表わす情報を得ることを第1の目的とし、
上述の測定誤差を低減することを第2の目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の金属物体の距離
検出装置は、各々の励磁磁界が互いに打ち消し合う方向
に2dの距離を置いて対向配置した、半径aの一対の励
磁器(1,2);該一対の励磁器(1,2)間の、両励
磁器(1,2)の励磁磁界が平衡する位置に配置した磁
気検出手段(3);該一対の励磁器(1,2)に定周波
数の励磁電圧を印加する励磁電源(4);および、前記
励磁電圧に対する前記磁気検出手段(3)の磁気検出電
圧の位相差を表わす電気信号を発生する電圧位相比較手
段(6);を備える、金属物体の距離検出装置におい
て、前記電圧位相比較手段(6)の出力に対応する前記
電気信号が表わすレベルVを、
【0006】
【数2】
【0007】の関係で前記一対の励磁器(1,2)から
金属物体(20)の距離yに変換する距離算出手段
(7)を備えることを特徴とする。
【0008】本発明の好ましい実施例では、金属物体の
距離yが設定値Mのとき、前記Vが実質上最大値となる
値に、前記dとaの比k=d/aを定める。
【0009】なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述
する実施例の対応要素又は対応事項を示す。
【0010】
【作用】励磁器(1,2)と金属物体(20)の距離y
と、電圧位相比較手段(6)の出力電圧Vとの関係は図
2に示すようになる。図2中の黒丸および黒三角が実測
値を表わす。この実測値で表わされる電圧V対距離yの
関係を、下記関数で近似すると、図2に実線および破線
で示すように、実測値との偏差がほとんどない。
【0011】
【数3】
【0012】本発明では、この関数に従って電圧Vを距
離yに変換するので、励磁器(1,2)に対する金属物
体(20)の距離yを正確に表わす情報が得られる。
【0013】一方、距離yを特定の値Mに固定すると、
電圧Vは図3に示すように、d/aに対応した変化を示
し、d/aの特定値に対して最高となり、この特定値d
/aに設定するとy=M前後で測定精度が高い。すなわ
ち、測定範囲(y値)に対応した、d/aの適値があ
る。本発明の好ましい実施例ではこの適値にd/aを設
定するので、得られる距離情報の精度がより高い。
【0014】本発明の他の目的および特徴は図面を参照
した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0015】
【実施例】図1に、本発明の一実施例の構成概要を示
す。本発明の金属物体の距離検出装置は、一対の励磁器
であるAコイル1とBコイル2,Aコイル1とBコイル
2間に配置された磁気検知部であるCコイル3からなる
センサ10、Aコイル1やBコイル2等に交流電圧を印
加する励磁電源4、Cコイル3の誘起電圧すなわち磁気
検出信号のノイズを除去し増幅する信号処理回路5、励
磁電源4の電圧と信号処理回路5で処理した磁気検出信
号の位相を比較し位相差に対応する電圧Vを発生する位
相比較回路6、位相比較回路6が発生する電圧Vを距離
yを表わす電気信号(距離信号)に変換する距離変換器
7、および、距離信号が表わす距離yを表示する表示器
8で構成されている。
【0016】Aコイル1とBコイル2は同一の励磁コイ
ルであり、その各々の磁界は打ち消し合う方向に配置さ
れている。Cコイル3は磁気検知コイルであり、Aコイ
ル1とBコイル2の励磁磁界が互いに打ち消し合って平
衡する位置(Aコイル1とBコイル2間の中間位置)に
配置されている。なお、図1においてaはAコイル1
(又はBコイル2)の半径,dはCコイル3とAコイル
1(又はBコイル2)のコイル間隔,yはセンサ10と
被検知金属20との距離(Bコイル2と被検知金属20
との距離)をそれぞれ示す。
【0017】磁気検知コイル3は、コイル1とコイル2
が発生する磁界の平衡状態からのずれに対応する電圧を
発生する。平衡状態では、コイル3の誘起電圧は実質上
零である。金属物体20の接近により平衡状態が乱れる
と、コイル3がこの乱れに対応するレベルおよび位相差
(電源4の発生電圧に対する位相差)の電圧を誘起し、
位相比較回路が、この位相差に対応するレベルの電圧V
を発生する。距離変換器7が、この電圧Vを、
【0018】
【数4】
【0019】に従った距離yを表わす電気信号に変換す
る。
【0020】図2に、センサ10と被検知金属20との
測定距離yに対する出力電圧Vの関係を示す。半径aを
20mmとしコイル間隔dを20mmとしたときの実測値を
黒三角印で示し、半径aを20mmとしコイル間隔dを6
0mmとしたときの実測値を黒丸印で示した。また、上記
関数(式1)による計算値を図2中に点線および実線で
示した。点線は、式1において比例定数α=2*103
とし、半径aを20mmとしコイル間隔dを20mmとした
ときの計算値、実線は、比例定数α=2*103とし、
半径aを20mmとしコイル間隔dを60mmとしたときの
計算値である。図2に示すように、実測値と計算値は非
常によく一致していることが分かる。
【0021】この実施例では、測定距離範囲の中心値が
100mm(y=100mm)であるので、金属物体2
0をy=100mmの位置に固定し、コイル間隔dとコ
イル半径aの比k(=d/a)に対する電圧Vを求めたと
ころ、図3に示すように、k=2で電圧Vが最高になっ
た。したがって、上述の実施例では、k=2に設定して
いる。このようにkは、測定範囲(の中心値又は最大
値)に対して適値があるので、上述のように、測定対象
の金属物体(20)を測定範囲の中心値又は最高値に固
定してk(コイル間距離dおよび又はコイル半径a)を
変化させて電圧Vをプロットし、電圧Vがピ−クとなる
値に設定するのが好ましい。
【0022】
【発明の効果】本発明では、上述の関数に従って電圧V
を距離yに変換するので、励磁器(1,2)に対する金
属物体(20)の距離yを正確に表わす情報が得られ
る。
【0023】本発明の好ましい実施例では、測定範囲に
対応してその範囲において電圧Vが最大となる値にk=
d/aを設定するので、得られる距離情報の精度がより
高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】 センサ10と被検知金属20との距離に対す
る出力電圧Vの関係を示すグラフである。
【図3】 磁気検知コイル(Cコイル)3とA(又は
B)コイルの間隔dとコイル半径aの比に対する出力電
圧Vの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1:励磁コイル 2:励磁コイル 3:磁気検知コイル 4:励磁電源 5:信号処理回路 6:位相比較回路 7:距離変換器 8:表示器 10:センサ 20:被検知金属

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々の励磁磁界が互いに打ち消し合う方向
    に2dの距離を置いて対向配置した、半径aの一対の励
    磁器;該一対の励磁器間の、両励磁器の励磁磁界が平衡
    する位置に配置した磁気検出手段;該一対の励磁器に定
    周波数の励磁電圧を印加する励磁電源;および、前記励
    磁電圧に対する前記磁気検出手段の磁気検出電圧の位相
    差を表わす電気信号を発生する電圧位相比較手段;を備
    える、金属物体の距離検出装置において、 前記電圧位相比較手段の出力に対応する前記電気信号が
    表わすレベルVを、 【数1】 の関係で前記一対の励磁器から金属物体の距離yに変換
    する距離算出手段を備えることを特徴とする、金属物体
    の距離検出装置。
  2. 【請求項2】金属物体の距離yが設定値Mのとき、前記
    Vが実質上最大値となる値に、前記dとaの比k=d/
    aを定めた、請求項1記載の、金属物体の距離検出装
    置。
JP21525092A 1992-08-12 1992-08-12 金属物体の距離検出装置 Pending JPH0658705A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836650B2 (en) 1998-10-21 2004-12-28 Parkervision, Inc. Methods and systems for down-converting electromagnetic signals, and applications thereof
JP2006234535A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Sumitomo Chemical Co Ltd 渦流探傷試験用プローブ
WO2017138479A1 (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006234535A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Sumitomo Chemical Co Ltd 渦流探傷試験用プローブ
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