JPH07139902A - 移動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定用のセンサが、測定路が長い場合でも測
定路として設定された直線上を移動できる移動測定装置
を提供する。 【構成】 測定路に沿ってワイヤー１０を張る。そのワ
イヤー１０に高周波を印加する。一方、磁気測定素子１
６を支持する走行装置１１に、ワイヤー１０を挟む一対
の電極板１５を設ける。その両電極板１５に生じる電位
差がゼロになるように磁気測定素子１６の位置制御を行
い、測定路の長さによって変化することの無いワイヤー
１０を、位置決めの基準として用いることにより、測定
路が長くなった場合でも、磁気測定素子１６がワイヤー
１０によって測定路として設定された直線上を移動でき
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定装置を被測定対
象から一定の距離を保って移動させながら測定を行う必
要のある例えば、加速器用マグネットのアンジュレータ
の磁場測定等に用いられる移動測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定装置を被測定対象から一定の距離を
保って移動させながら測定を行う移動測定装置として例
えば、加速器用マグネットのアンジュレータの磁場測定
に用いられる磁場測定装置がある。

【０００３】このような磁場測定装置では、マグネット
に沿って磁界の強度を測定する際、磁界の強度が距離に
反比例することから、マグネットと測定装置との距離を
常に一定に保って測定を行う必要がある。

【０００４】そのため、本願発明者は、特願平４−６１
２６３号において、レーザ光を利用した磁場測定装置を
提案した。

【０００５】このレーザ光を利用した測定装置は、図４
に示すように、測定路に沿ってレーザ光を発生する誘導
光発生部１と、測定装置を積載した走行装置２とで構成
されている。

【０００６】誘導光発生部１は、Ｘ軸測定基準用レーザ
発光器２ａと受光器２ｂ及びＹ軸測定基準用レーザ発光
器３ａと受光器３ｂとからなっており、二本の誘導用レ
ーザ光を発生する。

【０００７】走行装置２は、レーザ光に平行に配置され
たＺ軸ステージ４と、Ｚ軸ステージ４上に設けられたＸ
軸ステージ５と、Ｘ軸ステージ５上に設けられたＹ軸ス
テージ６とからなっており、Ｙ軸ステージ６には、先端
に磁気センサ７が設けられた棒状のプローブホルダー８
が取り付けられている。

【０００８】この上記Ｘ軸ステージ５は、調整ツマミ４
ｃを操作することにより、Ｚ軸ステージ４によってＺ軸
方向に移動し、Ｙ軸ステージ６は、調整ツマミ５ｃを操
作することにより、Ｘ軸ステージ５によって、Ｘ軸方向
に移動する。また、プローブホルダー８は、調整ツマミ
６ｃを操作することにより、Ｙ軸方向に移動するように
なっている。

【０００９】さらに、プローブホルダー８は、先端がＸ
軸レーザ発光部２ａのレーザ光路上に位置し、一側がＹ
軸レーザ発光部３ａのレーザ光路上に位置するようにな
っている。

【００１０】測定を始める際には、調整ツマミ４ｃ，５
ｃを操作してプローブホルダー８がＸ軸２ａ及びＹ軸レ
ーザ発光部３ａのレーザ光を半分遮るように調整する。
そして、そのときの各受光部２ｂ，３ｂの出力を測定し
て基準値としておく。

【００１１】然るのち、調整ツマミ４ｃを操作してＸ軸
ステージ５をＺ軸ステージ４上を移動させ、レーザ光に
沿った位置の磁場を測定する。その際、例えばＺ軸ステ
ージ４の誤差などによりプローブホルダー８がレーザ光
からずれると、レーザ光の遮光量の変化となって、その
ずれのＸ，Ｙ成分は、それぞれの受光器２ｂ，３ｂに検
出される。

【００１２】このため、その検出値が前記基準値と等し
くなるように、調整ツマミ５ｃ，６ｃを操作し、プロー
ブホルダー８のずれを補正して位置決めを行なうことに
より、磁気センサ７が、常に、レーザ光により測定路と
して設定された直線上を、コイルから一定の距離を保っ
て移動できるようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーザ光を用いた測定装置では、レーザ光の遮光量の変
化でプローブホルダーの傾きの調整を行っているため、
測定路が長い場合、レーザ光が、空気中のチリなどで散
乱して広がり、受光器の受光量が減って測定感度が低下
し、プローブホルダーの位置決め精度が悪化して測定路
として設定された直線上を移動できないという問題があ
る。

【００１４】そこで、この発明の課題は、測定路が長い
場合でもプローブホルダーの位置決め精度の悪化しない
移動測定装置を提供し、プローブホルダーが測定路とし
て設定された直線上を移動できるようにすることであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、測定路に沿って張られた誘導用ワイ
ヤーと、そのワイヤーを基準として参照し、支持した測
定装置（センサ等）の位置決めを行いながら測定路を移
動する走行装置とからなる構成としたのである。

【００１６】このとき、上記ワイヤーに高周波を印加
し、その高周波を介してワイヤーを参照するようにして
も良い。

【００１７】また、その高周波の検出手段として走行装
置に、対向する一対の導体板を設け、その導体板でワイ
ヤーを挟むようにしても良い。

【００１８】さらに、上記ワイヤーの撓みを補正する補
正手段を設けるようにしても良い。

【００１９】

【作用】このように構成される移動測定装置では、測定
路に沿って張られたワイヤーにより、測定装置の測定位
置の目標値が設定される。そして、その目標値を基準と
して測定装置の現在位置との偏差をもとめ、その偏差を
ゼロにするように測定装置の位置を決める。

【００２０】このように、目標値をワイヤーにより設定
するため、測定路が長くなった場合でも、ワイヤー自体
が広がったり、小さくなったりせず、測定路の長さによ
って目標値が変化することが無い。したがって、ワイヤ
ーを直線状に張り渡すと、測定装置は、そのワイヤーに
よって指示された直線上を移動することができる。

【００２１】このとき、ワイヤーに高周波を印加してそ
の信号からワイヤーを参照できるようにすれば、非接触
で目標値が得られる。

【００２２】また、この高周波の検出に、対向する一対
の導体板（以下電極板とする）でワイヤーを挟むように
した場合、ワイヤーと各電極板との間にはコンデンサー
が形成され、この間の容量によって各電極板には、同じ
周波数の高周波電圧が発生する。この高周波電圧の大き
さは、電極板とワイヤーとにより形成される容量によっ
て決まり、その容量は、ワイヤーと電極板の間隔で決ま
る。

【００２３】つまり、ワイヤーが一対の電極板の中央に
あるときは、両電極板に発生する電位差はゼロとなり、
ワイヤーがどちらかに片寄っていると、電位差が発生す
る。

【００２４】したがって、この電位差から、ワイヤーを
基準とした走行装置の偏差を検出できる。

【００２５】さらに、このとき、ワイヤーにＸ軸方向に
平行な一対の電極板と、Ｙ軸方向に平行な一対の電極板
を設けるようにすれば、一本のワイヤーから偏差のＸ軸
及びＹ軸方向の偏差成分を検出できる。

【００２６】この際、張架されたワイヤーは、自重のた
めＹ軸方向に撓みを生じ、検出誤差を生じるが、その誤
差は、ワイヤーを支持する支点からの位置と、ワイヤー
の単位重量及びワイヤーへの水平張力から例えば、撓み
をカテナリー曲線として近似することによってあらかじ
め算出可能なため、その算出値により補正すれば、検出
誤差を防ぐことができる。

【００２７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２８】図１に本発明の移動測定装置の一実施例を
模式的に示す。

【００２９】この移動測定装置は、誘導用ワイヤー１０
と走行装置１１とからなっている。

【００３０】誘導用ワイヤー１０は、測定路の両端に支
柱１２を設け、その支柱１２間に架け渡され、直線状の
測定路が設定される。

【００３１】一方、走行装置１１は、ワイヤー１０と平
行に配置されたＺ軸ステージ１３とＺ軸ステージ１３上
に設けられたＸ軸ステージ１４とからなり、Ｘ軸ステー
ジ１４は、例えば、調整ツマミ（図示せず）を操作する
と、Ｚ軸ステージ１３によりＺ軸方向に移動するように
なっている。

【００３２】また、Ｘ軸ステージ１４上には、対向する
一対の電極板１５がワイヤー１０と平行に、ワイヤー１
０を挟んで設けられており、調整ツマミ（図示せず）を
操作すると、Ｘ軸ステージ１４によってＸ軸方向に移動
するようになっている。その電極板１５には、磁場測定
素子１６が取り付けられている。

【００３３】一方、前記ワイヤー１０には、発振器１７
を接続し、高周波電圧を印加する。また、電極板１５に
は、二現象オシロスコープ１８を接続し、各電極板１５
に発生する高周波電圧を観測するようになっている。

【００３４】この実施例は、以上のように構成されてお
り、この移動測定装置では、Ｚ軸ステージ１３のＸ軸方
向の歪みを補正することができる。

【００３５】即ち、測定を始める際には、発振器１７を
作動し、適当な周波数の高周波信号をワイヤー１０に印
加する。

【００３６】そして、オシロスコープ１８を作動させて
各電極板１５とワイヤー１０間に生ずる容量によって両
電極板１５に発生する高周波電圧を観測し、両電圧が同
じ波高値となるように、調整ツマミを操作し、ワイヤー
１０が両電極板１５の中央にくるように、Ｘ軸ステージ
１４を位置させておく。

【００３７】次に、調整ツマミを操作してＸ軸ステージ
１４をＺ軸方向へ移動して測定路に沿って磁場の測定を
行う。

【００３８】この際、例えば、Ｚ軸ステージ１３の誤差
等によりＸ軸ステージ１４にずれが生じると、そのずれ
により、電極板１５間のワイヤー１０の位置がずれ、そ
のずれに応じた電圧差がオシロスコープ１８により検出
される。

【００３９】したがって、調整ツマミを操作してＸ軸ス
テージ１４を調整し、その電圧差を無くし、両検出電圧
が同じ値になるようにして、ワイヤー１０が、両電極板
１５の中央に位置するようにすると、ワイヤー１０によ
り設定された基準位置に対し、その偏差がゼロになるよ
うに位置制御がなされ、Ｘ軸方向に対して一定の検出位
置が保持される。

【００４０】この位置制御は、測定路全域に対して張り
渡されたワイヤー１０により行うので、測定路が長くな
った場合でも、ワイヤー１０が測定路の長さによってレ
ーザ光のように広がって変化することが無く、検出器の
感度低下を招いて検出精度の悪下を招くことが無い。し
たがって、磁場測定素子１６はＸ軸方向に対し、ワイヤ
ー１０によって測定路として設定された直線上を移動で
きる。

【００４１】Ｙ軸方向に対しては、図１の一点鎖線で示
すように、電極板１５をＺ軸周りに９０度回転させたも
のを設け、Ｘ軸方向の場合と同様に調整を行えば、磁場
測定素子１６をＹ軸方向に対してもワイヤー１０によっ
て測定路として設定された直線上を移動させることがで
きる。

【００４２】この場合、移動測定装置には、Ｙ軸ステー
ジを設け、そのＹ軸ステージに磁場測定装置１６を支持
させる。その一つの試みとして、例えば、図２に示すよ
うに、Ｘ軸方向とＹ軸方向の電極板１５を箱型に組み合
わせたものをプローブホルダー８に設けたものが考えら
れる。

【００４３】このとき、ワイヤー１０は、自重によりＹ
軸方向に撓みを生じ、それが検出誤差となるが、この撓
みは、ワイヤー１０の単位長重量とワイヤー１０の水平
張力がわかれば、あらかじめ計算可能なため、その値に
よって撓みの分だけ電極板１５の検出値を補正すれば良
い。

【００４４】この計算に用いることのできる一式として
カテナリー曲線の近似式を式（１）に示す。また、図３
にカテナリー曲線を示す。

【００４５】 ｙ＝ｃｃｏｓｈ（ｘ／ｃ） ， ｌ＝ｃｓｉｎｈ（ｘ／ｃ） …（１） ｄ＝ｙ−ｃ＝ｃ｛ｃｏｓｈ（ｘ／ｃ）−１｝ ここで、 ｃ＝Ｔ／Ｗ_C （ｍ）， Ｔ：ワイヤーの水平張力（Ｋｇ
ｆ） Ｗ_C ：ワイヤーの単位長重量（Ｋｇｆ／ｍ） ｌ：電線の最低点から任意点（ｘ，ｙ）までの電線実長
（ｍ） ｄ：（ｘ，ｙ）点からの弛度（ｍ）

【００４６】

【効果】この発明は、以上のように構成し、ワイヤーを
用いて位置決めを行うようにしたので、測定路が長距離
に亙る場合でも、測定装置（センサ等）を、ワイヤーに
よって測定路として設定される直線上を精度良く移動さ
せることができる。

【００４７】このため、測定装置（センサ等）の検出精
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す模式図

【図２】他の実施例を示す斜視図

【図３】カテリーナ曲線を示す作用図

【図４】従来の磁気測定装置を示す図

【符号の説明】

１０ ワイヤー １１ 走行装置 １３ Ｚ軸テーブル １４ Ｘ軸テーブル １５ 導体板（電極板） １６ 磁場測定素子 １７ 発振器 １８ オシロスコープ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定路に沿って張られた誘導用ワイヤー
   と、そのワイヤーを基準として参照し、支持した測定装
   置の位置決めを行いながら測定路を移動する走行装置と
   からなる移動測定装置