JPH07502338A - 同軸共振空洞を使用した線形位置センサー - 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〕 本発明は、一般的にはハウジング内のピストンとピストンロッドの位置を決める 装置と方法に関し、より詳しくは、無線周波数（ＲＦ）信号を使用してピストン の位置を決める装置及び方法に関するものである。

〔従来の技術〕

油圧シリンダーの分野では、シリンダーの要素の変位が電気的に感知されて表示 されるか制御機能を行うために使われるようなシステムが各種提案されてきた。

従来のトランスデユーサ−は、一部は部品を組み立てるのが困難で、厳しい環境 条件にさらされるために重大な欠点があった。重工業の油圧システムで使用され るトランスデユーサ−は、特に厳しい作業環境下で損傷を受けやすい。一般的に 油圧シリンダーは比較的保護されていない部分に配置され、例えば、高重力、広 い範囲の温度変化、埃、水、岩屑等の影響を受けやす（、その結果電気的、機械 的故障の両方がおこる。

特に重工業に適するセンサーを提供する試みの１つとして、無線周波数（ＲＦ） 信号を使用するものがある。このようなシステムの１つは、１９８８年４月１２ 日ビターらに与えられた米国特許第４．７３７．７０５号に開示されている。ビ ターは、油圧シリンダーにより形成される同軸共振空洞中に、変化するＲＦ倍信 号発信した。シリンダーの共振周波数が発信されると、受信アンテナで検知され る信号はピークに達する。共振周波数はシリンダーの伸び量と１対１の関係があ る。従って、シリンダーの共振周波数を決めることで、シリンダーの線形伸び量 を決めることができる。

受信した信号のピークはしきい値と比較して検知される。共振周波数は、発信さ れた信号の測定した周波数を修正し、しきい値と実際のピークの差を調整するこ とにより決められる。発信された信号と実際の共振周波数の差は、共振周波数や しきい値の正確さ、シリンダーの大きさと形状により変わるので、この修正によ り位置決定の誤差が増す。

発信された信号の周波数は、発信された信号の多数サイクルの周期を決めること により測定される。ビターの方法では、しきい値に達すると周波数を一定に保持 する。シリンダーの伸び量は変化を続けている可能性があり、それによりまた空 洞の共振周波数も変化を続けるので、これによりまた誤差力珈わる。さらに、シ ステム中のノイズや送信機の周波数変動により、誤差が増加する。

その上、ビターは共振周波数が決められるまで１つの周波数範囲を繰り返させる ことでシリンダーの線形位置を決める。各サイクル毎に１つの位置決めが行われ る。位置の微分係数により、ピストンの速度と加速度が決められる。しかし、こ のようにして決められる値は、２つの位置の値を受信するのに要する時間周期の 間の平均である。例えば、毎秒ごとにシリンダー位置が更新されると、決められ た速度はその秒の平均速度である。

幾つかの適用例では、速度と加速度のデータをより高い分解能で、即ち位置デー タと同じかそれに近い時間基準で持つことが望ましい。

本発明は、上述の問題の１つ又はそれ以上を解決しようとするものである。

〔発明の開示〕

本発明の１つの態様として、ピストンとピストンロッドの線形位置を検出する装 置が提供される。ピストンとピストンロッドはハウジング内を可動であり、可変 長さの同軸共振空洞を形成する。発信部分が電磁信号を発生し、電磁信号を共振 空洞内へ送る。電磁信号の周波数は所定の最小値と最大値の間を変わる。受信部 分は同軸空洞内の電磁波を感知し、電磁波信号のスロープインターセプト状態を 検知する。センサー制御器が、スロープインターセプト状態の関数としてピスト ンとピストンロッドの位置を決める。

本発明の他の態様では、ピストンとピストンロッドの線形位置を検知する方法が 提供される。ピストンとピストンロッドはハウジング内を可動であり、可変長さ の同軸共振空洞を形成する。この方法は、電磁信号を同軸共振空洞内へ送り、電 磁波信号を前記同軸共振空洞から受信し、スロープインターセプト状態を検知し 、これに応答してピストンとピストンロッドの位置を決める段階を含む。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、発信部分、受信部分、及び制御手段を有する本発明の実施例による無線 周波数（ＲＦ）線形位置センサーのブロック線図である。

図ＩＡは、図１のＲＦ位置センサーのブロック線図であり、ＲＦ発信部分と受信 部分は油圧シリンダーに取り付けられている。

図２は、図１の本発明の実施例によるＲＦ線形位置センサーのより詳細なブロッ ク線図である。

図３は、図２の発信部分の電気配線路図である。

図４は、図２の受信部分の電気配線路図である。

図５は、本発明の好適な実施例によるＲＦ線形位置センサーの部分的タイミング 線図である。

図６は、本発明の１実施例によるＲＦ線形位置センサーの運転を表す流れ図であ る。

図７は、本発明の他の実施例によるＲ、Ｆ線形位置センサーの運転を表す流れ図 である。

図８Ａは、本発明の好適な実施例によるＲＦ線形位匠センサーの運転を表す流れ 図の第１部分である。

図８Ｂは、図８Ａの流れ図の第２部分である。

図９Ａは、本発明の他の好適な実施例によるＲＦ線形位置センサーの運転を表す 流れ図の第１部分である。

図９Ｂは、図９Ａの流れ図の第２部分である。

〔発明実施のための最良の形態〕

図１を参照すると、本発明の装置即ちＲＦ線形位置センサー１０２が、通常の油 圧シリンダー１０８のピストン１０４とピストンロッド１０６の位置を決めるた めに使用される。後述するように、装置１０２はまた、ピストン＋０４とピスト ンロッド１０６の速度と加速度を決めるために使用してもよい。

ピストンロッド１０６は全長Ｌ１であり、油圧シリンダー１０８のハウジング１ １０内を可動である。ピストンロッド１０６とハウジング１１０は可変長さの同 軸共振空洞１１２を形成する。

空洞＋１２の長さＬｃは、全長Ｌｔからピストンロット１０６の伸び出し部分の 長さＬ６とハウジング１１０の端部壁の厚さを引いたものである。従って、空洞 の長さし。を決めることで伸び出し部分の長さし、が直接導かれ、ピストンロッ ド１０６の伸び出し部分の指標として使うことができる。装置１０２は、ハウジ ング１１０に対するピストン１０４とピストンロッド１０６の位置を検知して、 検知した位置を直接表示するか、又は例えば建設車両の作業器具の位置を制御し ようとする装置において使用する。

手段１１４即ち発信部分が電磁信号を発生し、電磁信号を同軸共振空洞１１２内 へ送る。電磁信号の周波数は所定の最小値と所定の最大値例えば５０メガヘルツ （ＭＨｚ）から１．　６ギガヘルツ（ＧＨｚ）の間を変化する。発信部分１１４ は結合要素＋２２を含む。結合要素１２２はアンテナ、電場又は磁場プローブ又 はピストンロット０６への直接の接合部を含むことができる。好ましくは、結合 要素１２２はループアンテナである。ループアンテナ１２２はシリンダー頭部又 は壁部がら空洞１１２へ入れることができる。Ｉ実施例ではループアンテナ１２ ２は空洞１１２へ入り、ハウジング１１０の側壁又はシリンダー頭部の内側表面 に電気的に接続される。他の実施例では、ループアンテナ１２２は空洞１１２へ 入り、ピストンロッド１０６に電気的に接続される。

手段１１６即ち受信部分が同軸空洞１１２内から電磁波信号を感知する。手段＋ １６が電磁波信号の（受信した信号としきい値の間の）スロープインターセプト 状態を検知し、スロープ状態に対応した電磁信号の周波数に応答して周波数信号 を発生する。スロープインターセプト状態は、検出した電圧−周波数曲線としき い電圧の間の切片（インターセプト）と定義される。

■実施例では、手段１１６が正のスロープインターセプト状態を検知し、これに 応答して第１周波数倍号を発生し、次に負のスロープインターセプト状態を検知 し、これに応答して第２周波数倍号を発生する。正のスロープインターセプト状 態は共振周波数の低い側で起こる。正のスロープインターセプト状態は共振の低 い周波数の側で起き、負のスロープインターセプト状態は共振の高い周波数の側 で起きる。

他の実施例では、手段１１６が電磁波信号の正のスロープインターセプト状態を 検知し、スロープインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第１周 波数倍号を発生する。受信部分１１．６は受信結合要素１２０を含む。好ましく は、受信結合要素１２０は上述したようにループアンテナとする。

制御手段＋１８は周波数信号を受信し、これに応答してピストンとピストンロッ ド１０４．１０６の位置を決める。さらに位置決定手段１１８は、後述するよう に、ピストンとピストンロッド１０４．１０６の速度と加速度を決める手段を含 む。

同軸共振空洞１１２は両端短絡型の同軸電送線と似た応答性を有する。油圧シリ ンダー１０８は、ハウジング１１０とピストンロッド１０６の間の電気的接続を 与えるための導電性リング（図示せず）を含む。

無線周波数（ＲＦ）信号で励振されたとき、空洞１１２は共振周波数の近くを除 いて高い挿入損失を示す。より詳しくは、空洞１１２の長さり。が同軸空洞１１ ２に送られる信号の半波長の整数倍であれば、ある程度のＲＦエネルギーが空洞 ＋１２と結合して、横向きの電磁場（ＴＥＭ）を励振する。これは、同軸空洞１ １２に沿って伝搬する２つの波の重ね合わせて最もよく説明できる。このように 、空洞１１２内に時間変化する電磁場があるため、受信結合要素１２０が同じ周 波数の信号を検出することになる。個々の整数倍は調和振動又は共振周波数とし て知られている。

理想的な同軸空洞の共振周波数は次式で与えられる。

ここに、ｃ＝　３Ｘ　１０１０Ｃ１ｌｌ／Ｓ、ｒ　ｒ−ｈは励振周波数、Ｅ、は 空洞内の流体の相対誘電率である。第１調和振動はｎ＝１に対応し、第２調和振 動はｎ＝２に対応する８０．０ 同軸空１１ｉ１１１２の共振周波数は、空洞１１２の配列のずれのため理想的な 平衡状態とは異なり、実際の結合構造の結果とも異なる。しかし、空洞１１２の 実際の共振周波数とシリンダーの長さＬｃの間には、ｌ対ｌの関係が存在し、理 想的空洞からのずれは個々の油圧シリンダーの種類により較正することにより相 殺することができる。

ｌ実施例では、位置決定手段１１８が、同軸共振空洞１１２の共振周波数を決め ることによりピストンとピストンロッド１０４．１０６の位置を決める。同軸共 振空洞１１２の共振周波数は周波数信号の関数である。好適な実施例では、本発 明は周期を測定することにより周波数を測定する。

例えば、ｌ実施例では受信部分１１６が（後述するように）正のスロープインタ ーセプトの周波数を追跡する。周波数は次にしきい値と実際の共振の間の違いを 相殺するため調整される。調整された値は次に同軸空洞１１２の共振周波数とし て使われる。

他の例では、共振周波数の周期は第１、第２周波数倍号（それぞれ正と負のスロ ープインターセプト状態に対応する）の関数として決められる。一般に、Ｐ、、 、　＝ｆ　（Ｐ＋　、　Ｐｔ　）　式２ここに、Ｐ＋、Ｐｚは第１、第２周波数 倍号ｆ＋、ｆｉに対応する測定された周期である。ｌ実施例では、共振周波数の 周期は次式で与えられる。

Ｐ＝−１＝　（Ｐ＋　＋ｐ、　）　／２　式２Ａ他の実施例では、共振周波数の 周期は次式で与えられる。

ここに、Ｐ、はシリンダーの寸法と位置に基づくパラメーターである。

図ＩＡを参照すると、好適な実施例では、発信部分と受信部分１１４．１１６は 油圧シリンダー１０８に取り付けられているか、その近くにある。そのため、発 信部分と受信部分１１４．１１６を固い同軸ケーブルにより結合要素１２０．１ ２２に結合することができる。制御手段１１８は、中央位置に配置され、ねじれ た１対のワイヤーにより発信部分と受信部分１１４．１１６に接続されているの がよい。

図２を参照すると、好適な実施例の発信部分１１４と受信部分１１６のブロック 線図が示されている。発信部分は第１、第２電圧制御発信器（ＶＣＯ）２０２． ２０４を含む。バランスミキサー２０６が第１、第２ＶＣＯ２０２，２０４の出 力を結合する。ローパスフィルター２０８がミキサー２０６の出力を発信結合要 素１２２に接続する。ＲＦＦ幅器（図示せず）がローパスフィルター２０８の出 力を増幅するため必要である場合もある。

受信部分１１６は、受信結合要素１２０からの信号を増幅するためのＲＦＦ幅／ 等化手段２１２を含む。

前置計数回路２１０がローパスフィルター２０８の出力の周波数を測る。好適な 実施例では、前置計数回路２１０がローパスフィルター２０８の出力の周波数を ２５６に分割し、それに応答して周波数信号発生する。

手段２１４がＲＦ増増幅器等等化器２１２出力を受信し、それに応答して電磁波 信号の大きさを表す検知信号を発生する。

増幅手段２１６が、所定値即ちしきい値ＶＴ）Ｉと比較された検知手段２１４の 出力を増幅する。

逆転／非逆転増幅手段２１８が、ＲＦ増増幅器等等化器２１２出力を増幅し、逆 転出力と非逆転出力を供給する。

積分手段２２０が逆転／非逆転増幅器２１８の出力を積分する。

手段２２２が制御手段＋１８から制御信号を受信し、信号を調整する、即ち、フ ィルターを通し雑音を減少させる。

スイッチ手段２２４が増幅器２１８の逆転／非逆転出力を切り換える。

ロック検出手段２２６が周波数ロックが起こったとき制御手段！１８に通信する 。

制御手段１１８はセンサー制御器２２８と計数手段２３０を含む。好適な実施例 では、センサー制御器２２８はマイクロプロセッサ−に基づくものである。１つ の好適なマイクロプロセッサ−はイリノイ州ロッセルのモトローラ社から部品ｎ ｏ、〜（Ｃ６８ＨＩＩとして得られる。好適な実施例では、マイクロプロセッサ −は計数手段２３０から情報を受信し、ピストンとピストンロッド１０４．１０ ６の位置、速度、加速度を決め、データを外のユーザーに中継して送る。

例えば、建設車両用の自動制御位置装置では、ピストンとピストンロッド１０４ ．１０６の位置、速度、加速度は、車両のリンク機構の位置と動きを制御するた めに使われる。一般的には、別体の制御装置が使用される。

好適な実施例では、計数手段２３０が前置計数回路２１０の出力パルスを計数す る。好適な実施例では、計数手段２３０は図示するようにラッチ即ちフリップフ ロップ２３２、第１カウンター２３４、第２カウンター２３６、ＡＮＤ論理ゲー ト２３８を含む。

図３を参照すると、発信部分１１４の電子回路図が示されている。第１ＶＣＯ２ ０２は、正の電圧２０ポルトと第１ＮＰＮ）ランシスター３０４のコレクターの 間に接続された第１抵抗器３０２を含む。第１ＮＰＮトランジスター３０４のコ レクターはまた第１ゼナーダイオード３０６のカソードに接続されている。好適 な実施例では、第１ゼナーダイオード３０６の絶縁破壊電圧は８．２ボルトであ る。第１コンデンサー３０８が第１ゼナーダイオード３０６とＮＰＮ　トランジ スター３０４の接合部を電気的に接地する。第１ゼナーダイオード３０６のアノ ードは、第２抵抗器３１０を通して第１ＮＰＮＩ−ランシスター３０４のベース に接続されている。第１ＮＰＮｌ−ランシスター３０４のベースはまた１対の第 １ダイオード３１２を通って接地されている。１対の第１ダイオードの接合部は また第３抵抗器３１４と第２コンデンサー３１６を通って接地されている。第１ ＮＰＮトランジスター３０４のエミッターは第１誘導器３１８と第４抵抗器３２ ０を通って接地されている。第３コンデンサー３２２が第１ＮＰＮトランジスタ ー３０４のエミッターに接続されている。第５抵抗器３２４が第３コンデンサー ３２２をミキサー２０６に接続する。第６、第７抵抗器が第５抵抗器３２４の反 対側の端を接地する。第１ＶＣＯの周波数出力は、第３抵抗器３１４と第２コン デンサー３１．６の接合部に入力されるアナログ信号（ＶＣＯ制御）により制御 される。

第２ＶＣＯ２０４は正の電圧２０ボルトと第２ＮＰＮ）ランシスター３３２のコ レクターの間に接続された第８抵抗器３３０を含む。第２ゼナーダイオード３３ ４のカソードは第２ＮＰＮトランジスター３３２のコレクターに接続されている 。好適な実施例では、第２ゼナーダイオード３３４の絶縁破壊電圧は８．２ボル トである。第４コンデンサー３３６が第２ＮＰＮ）ランシスター３３２のコネク ターを接地する。第９抵抗器３３６が第２ゼナーダイオード３３４のアノードを 第２ＮＰＮＩ−ランシスター３３２のベースに接続している。１対の第２ダイオ ード３４０が第２ＮＰＮトランジスター３３２のベースを接地している。第１０ 抵抗器３４２と第５コンデンサー３４４が、１対の第２ダイオード３４０を＋２ ０ボルトに接続している。第２ＮＰＮトランジスター３３２のエミッターが第２ 誘導器３４６と第１１抵抗器３４８（１００オーム）を通って接地されている。

第６コンデンサー３５０、第１２抵抗器３５２、第７コンデンサー３５４が第２ ＮＰＮトランジスター３３２のエミッターをミキサー２０６に接続している。

第１３、第１４抵抗器３５６．３５８が第１２抵抗器３５２の反対側の端を接地 する。第１５抵抗器３６０が第７コンデンサーとミキサー２０２の接合部を正の １２ボルトに接続する。

好適な実施例では、２つの電圧制御発信器２０２．２０４が５０メガヘルツ（Ｍ Ｈｚ）から１８００メガヘルツ（ＭＨｚ）まで変わる信号を発生するため使われ る。好適な実施例では、第１ＶｃＯ２０２は１８００メガヘルツから５０００メ ガヘルツまで変わる出力を出し、第２ＶＣＯ２０４は５０００メガヘルツの一定 出力を出す。

好適な実施例では、バランスミキサー２０６は第１、第２シシツトキーバリヤー ダイオード３６２．３６４と直角位相３ｄｂのカプラー３７６を含む。

好適な実施例では、発信部分はプリント基板上に設けられている。プリントした 整合回路とローパスフィルター回路網３６６　（ブロックで示す）により、ミキ サー２０６の出力に一様な増幅、よいソースＶＳＷＲ、スペクトルの純度が得ら れる。

第８コンデンサー３６８がミキサー２０６を前置計数器２１０に接続する。

第１６抵抗器３７０がミキサー２０６を発信結合要素１２２に接続する。第１７ 、第１８抵抗器３７２．３７４が第１６抵抗器３７０の反対側の端を接地する。

図４を参照すると、受信部分１１６の電気配線路図が示されている。第１９抵抗 器４０１が受信結合要素１２０を第９コンデンサー４０４に接続する。第２０、 第２１抵抗器４０２．４０３が第１９抵抗器４０１の反対側の端を接地する。第 ９コンデンサー４０４は第１増幅器４０６の入力に接続されている。第１Ｏコン デンサー第１増幅器４０６の出力を接地する。第２２抵抗器４０８が第１増幅器 ４０６の出力を正の２４ボルトに接続する。

検知手段２１４は等化回路４１０を含む。好適な実施例では、等化回路４１０は 第３　ＰＮＰ　トランジスター４１１を含む。直列に接続された第２３抵抗器４ １２と第１１コンデンサー４１３が、第３　ＰＮＰ　トランジスター４１１のコ レクターをベースに接続する。第２４抵抗器４１４がコレクターを＋２４ボルト に接続する。直列に接続された第２５、第２６抵抗器４１５．４１６が、第３Ｐ ＮＰトランジスター４１１のエミッターを接地する。図示するように、第３誘導 器４１７と第１２コンデンサー４１８が第２５、第２６抵抗器４１５．４１６と それぞれ並列に接続されている。第１３コンデンサー４１９が等化回路４１０を 検知手段２１４のレストに接続している。

検出手段２１４はさらに第１３コンデンサー４１９と接地の間に接続された第３ シヨツトキーバリヤーダイオード４２０を含む。第４シヨツトキーバリヤーダイ オード４２１は第３シヨツトキーバリヤーダイオード４２０のアノードに接続さ れている。第４シヨツトキーバリヤーダイオード４２１のアノードは、第２７抵 抗器４２２を通って第１比較手段２１６に接続されている。第１４コンデンサー ４２３が第４シヨツトキーバリヤーダイオード４２１と第２７抵抗器４２２の間 の接合部を接地する。

第１比較手段２１６は第１オペレーシヨン増幅器４２６を含む。第２８抵抗器４ ２８が第１オペレーシヨン増幅器４２６の出力を第１オペレーシヨン増幅器４２ ６の負の入力端子に接続する。第２９抵抗器４３０が負の入力端子を＋２ボルト に接続する。

逆転／非逆転増幅手段２１８は、第２オペレーシヨン増幅器４３２を含む。第３ ０抵抗器４３４が、第２オペレーシヨン増幅器４３２の出力をオペレーション増 幅器４３２の負の入力端子に接続する。第３１抵抗器４３６が、第１オペレーシ ヨン増幅器４２６の出力を第２オペレーシヨン増幅器４３２の負の入力端子に接 続する。第２オペレーシヨン増幅器４３２の正の入力端子は、０．６ボルトに接 続されている。第３２抵抗器４３８は、第１オペレーシヨン増幅器４２６の出力 を積分手段２２０に接続する。第３ツエナーダイオード４４０は、第１オペレー シヨン増幅器（オペアンプ）４２６の出力を電気的に接地する。

第２オペレーシヨン増幅器４３２の出力は、第１スイツチ４４４の出力端子に接 続されている。第１スイツチ４４４の制御端子は、第１５コンデンサー４４６に より積分手段２２０に接続されている。第１スイツチ４４４の入力端子は、第３ ４抵抗器４４８により積分手段２２０に接続されている。

積分手段２２０は第３オペレーシヨン増幅器４５０を含む。第１６抵抗器４５２ は、第３オペレーシヨン増幅器４５０の出力を第３オペレーシヨン増幅器４５０ の負の入力端子に接続する。第３オペレーシヨン増幅器４５０の正の入力端子は ０．６ボルトに接続されている。

ロック検知手段２２６はウィンドーコンパレーター４５５を含む。好適な実施例 では、ウィンドーコンパレーター４５５は第１、第２コンパレーター４５６．４ ５７を含む。第１コンパレーター４５６の負の入力端子は０．４ボルトに接続さ れている。第２コンパレーター４５７の正の入力端子は０．８ボルトに接続され ている。第１コンパレーター４５６の正の入力端子と第２コンパレーター４５７ の負の入力端子は、第１オペレーシヨン増幅器４２６の出力に接続されている。

スイッチ手段２２４は第２、第３スイツチ４６０．４６２を含む。第２、第３ス イツチ４６０．４６２の制御端子はノイズ減少手段２２２に接続されている。

第２スイツチ４６０の入力端子は接地されている。第２スイツチ４６０の出力端 子は第３オペアンプ４５０の負の入力端子に接続されている。第３スイツチ４６ ２の入力端子は、第３６抵抗器を通って第４オペレーシヨン増幅器４６４の負の 入力端子に接続されている。第３スイツチ４６２の出力端子は第１オペアンプの 出力に接続されている。第４オペレーシヨン増幅器４６４の正の入力端子はｌボ ルトに接続されている。第４オペレーシヨン増幅器４６４の出力は第１５コンデ ンサーにより負の入力端子に接続されている。第４オペレーシヨン増幅器４６４ の出力はまた第３７抵抗器を通って第１オペレーシヨン増幅器４２６の正の入力 端子に接続されている。

ノイズ減少手段２２２は第３、第４コンパレーター４７２．４７４を含む。第３ 、第４コンパレーター４７２．４７４の正の入力端子は＋５ボルトに接続されて いる。第３８抵抗器４７６が第３コンパレーター４７２の負の入力端子をリセッ ト人力ラインに接続する。第３９抵抗器４７８がリセット入力ラインを＋２０ボ ルトに接続する。第１８コンデンサー４８０が第３コンパレーター４７２の負の 入力端子を接地する。第４０抵抗器４８２が第４コンパレーター４７４の負の入 力端子をスロープ入カラインに接続する。第４１抵抗器４８４がスロープ入カラ インを＋２０ボルトに接続する。第１９コンデンサー４８６が第４コンパレータ ー４７４の負の入力端子を接地する。

センサー制御器２２８が制御ラインＣＩと０２でセンサー］、　０２の作動を制 御する。

図６を参照すると、本発明の１実施例では、センサー１０２はスロープインター セプト状態を検知し、スロープインターセプト状態の周波数を追跡し、周波数の 関数としてピストン１０４の位置を決める。

第１制御ブロツク６０２で、センサー１０２はリセットされる（リセット）。

リセットで積分手段２２０がリセットされる。自動ゼロフィードバックループ４ ８８が働き、第１オペアンプ４２４の出力は、何も信号が検知されないことを示 すほぼ１．０ボルトにセットされる。自動ゼロループ４８８は、温度の影響を受 けずに第１オペアンプ４２４に一定の１．０ボルトを与えるため、第３シヨツト キーダイオード４２２へのバイアスを調整する。第１実施例では、自動ゼロルー プ４８８は、最小フィードバック集積回路（ｍｍｉｃ）を含む。第２実施例では 、自動ゼロループ４８８は、自動バイアスの２極トランジスターを含む。

第２制御ブロツク６０４では、電磁信号が同軸空洞１１２に発信される。信号の 周波数は所定の最小値、好ましくは約５０ＭＨｚで始まり、所定の最大値まで増 加する。増加率は、積分手段２２０と第１、第２ＶＣＯにより決まる。

第３制御ブロツク６０６では、スロープインターセプト状態が検知される、即ち 、受信結合要素１２０から受信した信号の大きさは、所定のしきい値ｖＴＩＩと ほぼ等しいかそれより大きい。

第１実施例では、所定のしきい値ＶＴＩ＋は一定である。第２実施例では、しき い値ＶＴＩＩはセンサー制御器２２８によりセットされ、次の１つ又はそれ以上 の関数である。シリンダーの大きさと型、ピストンとピストンロッド１０４．１ ０６の以前の位置、ピストンとピストンロッド］、　０４．１０６の以前の速度 、ピストンとピストンロッド１０４、＋０６の以前の加速度。

第４制御ブロツク６０８では、スロープインターセプト状態の周波数が追跡され る。これにより、同軸空洞１１２の共振周波数がシリンダーの伸びにより変化し ても、周波数測定ができるようになる。

第５制御ブロツク６１０では、周波数測定が行われる。好適な実施例では、周波 数測定は、周波数信号の所定のサイクル数の周期を測定することにより行われる 。これは次のように起こる、周波数追跡（スロープインターセプト状態の検知と 追跡）の間に、第１オペアンプ４２６（ＴＰ＃ｌ）の出力は１．　０ボルトから ほぼ０．６ボルトまで変化する。これに応答して、ウィンドーコンパレーター４ ５５が前置計数回路２１０を働かせる。ラッチ２３２が第１カウンター２３４を 働かせる。第１カウンター２３４が前置計数回路２１０の出力パルスを数える。

第１カウンター２３４が計数を始めると、第２カウンター２３６が働くようにな る。第１カウンター２３４はパルスの所定の数を数え、それに応答して、第２カ ウンター２３６を止める。第２カウンター２３６は１６ＭＨｚのクロック２４０ を持つのがよい。第２カウンター２３６はセンサー制御器２２８により読まれる 。

第２カウンター２３６の値は、前置計数回路の出力信号の所定のサイクル数の周 期を、それゆえ、空洞１１２から受信した信号の所定のサイクル数の周期を表す 。

それゆえ、周期はまた、周波数追跡の間空洞に発信される信号の平均周波数を表 す。

第６制御ブロツク６１２では、上述したように、ピストンとピストンロッド】０ ４．１０６の位置が測定した平均周波数の関数として決められる。センサー制御 器２２８はそれからメモリーのルックアップテーブルにより、ピストンとピスト ンロッド１０４．１０６の位置を決める。

制御はそれから、第１制御ブロツク６０２へ戻り、同じサイクルが繰り返される 。

図７を参照すると、本発明の他の実施例では、センサー１０２は、正のスロープ インターセプト状態と負のスロープインターセプト状態を検知し、それに応答し てピストンとピストンロッド１０４．１０６の位置を決める。

第７制御ブロツク７０２では、センサー１０２はリセットされる。

第８制御ブロツク７０４では、電磁信号は同軸空洞１１２の中へ発信される。

信号の周波数は所定の最小値で始まり、所定の最大値まで増加する。増加率は、 積分手段２２０と第１、第２ＶＣＯ２０２，２０４により決まる。

周波数が増加し、同軸空洞の共振周波数に近づくにつれて、受信した信号の大き さが増加する。

第９制御ブロツク７０６では、正のスロープインターセプト状態が検知される、 即ち、受信した信号の大きさは所定のしきい値にほぼ等しい。

第１０制御ブロツク７０８では、発信された信号の周波数が測定される。好適な 実施例では、周波数は上述のように測定される。

第１１制御ブロツク７１０では、同軸空洞１１２へ発信された信号の周波数が増 加する。これはセンサーが、再度正のスロープインターセプト状態にロックせず に、確実に負のスロープインターセプト状態に向かって変化するようにするため である。

第１２制御ブロツク７１２では、発信された信号の周波数が負のスロープインタ ーセプト状態に向かって変化し始める。

第１３制御ブロツク７１４では、負のスロープインターセプト状態が検知される 、即ち、受信した信号の大きさは所定のしきい値とほぼ等しい。

第１４制御ブロツク７１６では、発信された信号の周波数が測定される。

第１５制御ブロツク７１８では、ピストンの位置が測定した周波数の関数として 決められる。

第１実施例では、同軸空洞１１２の第１の正のスロープインターセプト状態に対 応する周期が最初に決められる（上述）。センサー制御器２２８はそれからメモ リーのルックアップテーブルにより、ピストンとピストンロッド１０４．１０６ の位置を決める。

第２実施例では、ピストン１０４の位置が式２Ａ又は２Ｂにより決められる。

式２Ａと２Ｂは調整する必要があるかもしれない。

Ｐ、＝Ａ＊Ｐ、 ここに、Ａはシリンダーの伸び量、流体の誘電率、シリンダーの位置に基づくパ ラメーターである。

制御は、それから第７制御ブロツク７０２へ戻り、同じサイクルが繰り返される 。

図５．８Ａ、８Ｂを参照すると、好適な実施例では、センサー１０２は第１の正 と負のスロープインターセプト状態と第２の正と負のスロープインターセプト状 態を検知し、これに応答してピストン１０４の直線伸び量、即ち位置、速度、加 速度を決める。

第１６制御ブロツク８０２では、センサー１０２がリセットされる（リセット） 。リセットの間、第１、第２カウンター２３４．２３６と積分手段２２０はリセ ット状態である。図５の第１、第２トレース線５０２．５０４で示すように、こ れはリセットライン（信号ＣＩ）が低に対応する。サイクルの初め（１＝０）、 インターセプトライン（信号Ｃ２）は高であり、正のスロープインターセプトの 探索を示す。

リセットの間第３、第４スイツチ４６０．４６２は閉じられている。第３スイツ チ４６０が閉じられている結果として、第３オペアンプ４５０の負の入力端子は 接地され、出力を高（ｌｉホ２０　Ｖ）　ｆ：する。第１、第２ＶＣＯ２０２， ２０４により発信された信号の周波数は第３オペアンプ４５０の出力により制御 され（ＶＣＯ制＠）、好ましくは、ＶＣＯ制御に逆比例する。

第４スイツチ４６２が閉じられている結果として、第４オペアンプ４６４が作動 し、第１オペアンプ４２８の出力をほぼｌボルトにする。

第１７制御ブロツク８０４では、電磁信号が同軸空洞１１２の中に発信される。

信号の周波数は所定の最小値で始まり、所定の最大値まで増加する。増加率は、 積分手段２２０、ＶＣＯ制御、第１、第２ＶＣＯ２０２，２０４により決まる。

センサー制御器２２８は、時間ｊ　”＝　ｊ　＋の時にＣＩを低から高へ変える ことで、周波数の増加を始める。第３、第４スイツチ４６０．４６２は開かれ、 それにより第３オペアンプ４５０の出力を減少できるようにし、それぞれ自動ゼ ロフィードバックループを働かないようにする。

第１８制御ブロツク８０６では、第１の正のスロープインターセプト状態が検知 される（正のロック）。第５トレース５１０は検知手段２１４の出力を表す。

電磁信号の周波数は空洞の共振周波数に近いので、検知手段２１４の出力の大き さは増加する。第■の正のスロープインターセプト状態は、検知手段の出力がＶ 　７　Ｉ＋とほぼ等しいかそれより大きいときに起こる。

正のロックが起こったとき、第１オペアンプ４２６の出力は、第４トレース５０ ８により示されるようにｌボルトからほぼ０．　６ボルトに変化する。

第１９制御ブロツク８０８では、第１の正のスロープインターセプト状態が追跡 される。

ピストン１０４の線形位置を決めるためには、周波数の測定をしなければならな い。測定の間、ピストン１０４は動いていて、それにより、同軸空洞１１２の共 振周波数を変化させる場合もある。発信された信号の周波数が変化し、受信部分 １１６が正のスロープインターセプト状態を追跡できるようにすることで、より 正確に周波数を読むことができる。

第２０制御ブロツク８１０では、第１の正のスロープインターセプト状態に対応 する発信された信号の周波数が決められる。これは、正のロックのトラッキング の間、発信された信号の所定のサイクル数例えば２５６を数え、所定のサイクル 数の周期を決めることにより行われるのが好ましい（上の記述を参照）。同軸空 洞１１２の共振周波数とそのため発信された周波数は変化するので、正のロック の追跡の間、測定周期は平均周波数に反比例する。図５に示すように、正のロッ クはｔ、で起こり、負のロックはｔｌで起こる。

第２１制御ブロツク８１２では、発信された信号の周波数が増加する。これはセ ンサーが、再度正のスロープインターセプト状態にロックせずに、確実に負のス ロープインターセプト状態に向かって変化するようようにするためである。

センサー制御器２２８は、ｔ−ｔ　ｔでＣ２を高から低へ変える。このことによ り、負のスロープインターセプト状態の探索が始まる。Ｌ　＝　ｔ　ｔで第３０ コンデンサー４４６が第３オペアンプ４５０の負の入力端子に電流を送り込み、 それによりＶＣＯ制御を低にする。また、第１スイツチ４４４が閉じられ、第２ オペアンプ４３２を働かせ、それによりフィードバックループのゲインを反転さ せる。

第２２制御ブロツク８１４では、発信された信号の周波数は負のスロープインタ ーセプト状態に向かって変化し初める。第２３制御ブロツク８１６では、第１の 負のスロープインターセプト状態が検知される（負の口・ツク）。

フィードバックループのゲインを反転することにより、第３オペアンプ４５０の 出力は負のロック状態に近づく。

第２４制御ブロツク８１８では、第１の負のスロープインターセプト状態が追跡 される。

第２５制御ブロツク８２０では、負のロックの追跡の間、送信された周波数の所 定のサイクル数の周期Ｐ２が決められる。

第２６制御ブロツク８２２では、センサーはリセットである。第２７から第３５ で制御ブロック８２４−８４０では、上述の手順はそれぞれ第２の正と負のスロ ープインターセプト状態の周期Ｐ３、Ｐ４を決めるため繰り返される。

第３６制御ブロツク８４２では、ピストン１０４の位置、速度、加速度が決めら れる。

ピストン１０４の位置は次式により決められる。

Ａ１＊　（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）　式３ここに、ＡＩはシリンダーの位置、 大きさ、シリンダー中の流体の誘電率に基づ（パラメーターである。

ピストン１０４の速度は次式により決められる。

Ａ２＊ ［（Ｐｉ−Ｐ３）／（Ｔ３−Ｔｌ）− （Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）１　式４ここに、Ａ２は、シリンダーの位置、 大きさ、シリンダー中の流体の誘電率に基づくパラメーターである。

ピストン１０４の加速度は次式により決められる。

Ａ３＊ ［（ＰＩ−Ｐ３）／　（Ｔ３−ＴＩ）−（Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）］／　 式５％式％） 制御は次に第１６制御ブロツク８０２へ戻り、サイクルが繰り返される。

図９Ａ、９Ｂを参照すると、別の好適な実施例では、センサー１０２は正のスロ ープインターセプト状態を検知し、２周期測定を行い、センサー１０２は負のス ロープインターセプト状態を検知し、２周期測定を行い、これに応答してピスト ン１０４の線形伸び量（位置）、速度、加速度を決める。

第３７制御ブロツク９０２では、センサー１０２はリセットである。第３８制御 ブロツク９０４では、電磁信号が同軸空洞ｉ１２に発信される。信号の周波数は 所定の最小値で始まり、所定の最大値まで増加する。第３９制御ブロツク９０６ では、正のスロープインターセプト状態が検知される。第４０制御ブロツク９０ ８では、正のスロープインターセプト状態が追跡される。第４１制御ブロツク９ １０では、正のロックの追跡の間に発信された信号の所定のサイクル数の周期が 決められる。決められた周期ＰＩは、正のロックの間の平均周波数を表す（上の 記述参照）。

第４２制御ブロツク９１２では、センサー１０２は遅延し、第４３制御ブロツク ９１４では、第２周期Ｐ３が決められる。

第４４制御ブロツク９１６では、発信された信号の周波数が増加する。発信され た信号の周波数はそれから負のスロープインターセプト状態に向かワて変化する （第４５制御ブロツク９１８）。第４６．４７制御ブロツク９２０．９２２では 、負のスロープインターセプト状態が検知され、追跡される。第１周期Ｐ２が第 ４８制御ブロツク９２４で決められる。遅延（第４９制御ブロツク９２６）の後 、第２周期Ｐ４が決められる（第５０制御ブロツク９２８）。

速度と加速度測定の測定精度を最大にするためには、ＴＩ、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の 間隔は出来るだけ長い方がよい。

第５１制御ブロツク９３０では、ピストン１０４の位置、速度、加速度がそれぞ れ式４．５．６により決められる。

制御は次に第３７制御ブロツク９０２へ戻り、同じサイクルが繰り返される。

センサー１０２のタイミングは非同期式でも同期式でもよい。

非同期式モードでは、計数間隔の間ずっと、前置計数回路が働く。

センサー制御器２２８が周期を測定する準備ができたとき、前置計数回路の出力 の変化が起こるまで遅延される。この時、周期測定が始まる。非同期式モードで は、Ｔ１．Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はセンサー制御器２２８のサイクルタイミングによ り、また（１つの測定から次への）相互の関係により変化する。

同期式モートでは、追加のクリアーコマンドが必要である。測定周期の前、計数 手段２３０がクリアーされ、クリアーが除かれた後、周期測定が始まる（カウン ターが働く）。構成上、時間ＴＬ　Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はシステム制御器２２８の サイクルタイミングにより、また（１つの測定から次への）相互の関係により変 化せず固定されている。

〔産業上の利用可能性〕

図面を参照し、動作においてＲＦ線形位置センサー１０２は、外部制御システム にフィードバックを提供する目的で油圧シリンダー１０８の線形伸び量、速度、 加速度を決めるために用いられる。

外部制御システムは個々のセンサーからの複数のシリンダーに関する情報を使う 。個々のセンサーは発信部分、受信部分、制御手段を含む。しかし、個々のセン サーの制御手段は、１つのマイクロプロセッサ−に付けられた主制御手段の一部 であってもよい。

マイクロプロセッサ−は個々の油圧シリンダーの位置、速度、加速度を制御ルー プの間に１回状めるのが好ましい。制御ループは一般的にはミリ秒（ｍｓ）、例 えば２０ｍ５で測定される。

個々のセンサーは同時にスタートする。スロープインターセプト状態が検知され 、周期が測定されたとき、制御器は適当なカウンターを読む。個々のサイクル後 、制御器は個々のシリンダーの位置、速度、加速度を計算し、メモリーにデータ を保存する。

好適な実施例では、シリンダーの共振周波数は正又は負のスロープインターセプ ト状態に対応する測定周波数又は周期の関数として決められる。しかし、あるシ リンダー位置ではシリンダーの配置のために、負のロックが起こらないかもしれ ない。これらの位置では、共振周波数は正のロック状態のみに基づいて決められ る。

外部制御システムは、更新されたデータが必要なときはいつでも制御手段に信号 を送る。それから、最新のデータが外部制御システムに発信される。

その上、個々のシリンダーの位置は、時間に基づ（測定周期の関数として決めら れるので、位置情報はまた読みが行われる時間の表示として使われる。

本発明の他の態様、目的、利点は図面、発明の詳細な説明、特許請求の範囲を読 めば、分かるであろう。

ａ６．２ａ４ 平成　年　月　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（１ ０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置を検知する装置（１０２）におい て、所定の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を前 記油圧シリンダー（１０８）内に送信する手段（１１４）、前記油圧シリンダー （１０８）内の電磁波信号を感知し、前記電磁波信号の第１の正のスロープイン ターセプト状態を検知し、前記第１の正のスロープ状態に対応する前記電磁波信 号の周波数に応答して第１周波数信号を発生し、前記電磁波信号の第１の負のス ロープインターセプト状態を検知し、前記第１の負のスロープ状態に対応する前 記電磁波信号の周波数に応答して第２周波数信号を発生する手段（１１６）、及 び、 前記第１、第２周波数信号を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロ ッド（１０４，１０６）の位置を決める手段（１１８）とを備える装置。 ２．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１０ ）が可変長さの同軸空洞（１１２）を形成し、前記電磁信号は前記同軸空洞（１ １２）内に送信された電磁波の逆であることを特徴とする第１項記載の装置（１ ０２）。 ３．前記位置決定手段（１１８）は、前記同軸空洞（１１２）の共振周波数を決 める手段を含み、前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の位置は前 記共振周波数の関数として決められることを特徴とする第１項記載の装置（１０ ２）。 ４．前記正と負のスロープ状態検知手段は、前記電磁波信号大きさを検知し、こ れに応答して検知信号を発生する手段を含むことを特徴とする第１項記載の装置 （１０２）。 ５．前記正と負のスロープ状態検知手段は、前記検知信号を所定の値と比較する 手段を含むことを特徴とする第３項記載の装置（１０２）。 ６．前記所定の値は一定であることを特徴とする第５項記載の装置（１０２）。 ７．前記周波数信号発生手段は、前記第１の正と負のスロープインターセプト状 態が起こる前記電磁信号の周波数を追跡する手段を含むことを特徴とする第１項 記載の装置（１０２）。 ８．前記周波数信号発生手段は、第１、第２周波数信号の所定のサイクル数の周 期を決める手段を含むことを特徴とする第７項記載の装置（１０２）。 ９．前記周波数信号発生手段は、前記第１周波数信号の所定のサイクル数の周期 を決め、これに応答して第１周期信号Ｐ１を発生し、前記第２周波数信号の所定 のサイクル数の周期を決め、これに応答して第２周期信号Ｐ２を発生する手段を 含むことを特徴とする第７項記載の装置（１０２）。 １０．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の位置は、式Ａ＊ｆ（ Ｐ１，Ｐ２） （Ａはシリンダーの配置と位置によるパラメーター）により決められることを特 徴とする第９項記載の装置（１０２）。 １１．前記電磁波信号感知手段（１１６）は、前記電磁波信号の第２の正と負の スロープインターセプト状態を検知し、これにそれぞれ応答して第３、第４周波 数信号を発生し、 前記ピストンとピストンロッド位置決定手段（１１８）は、前記ピストンとピス トンロッドの速度と加速度を決める手段を含むことを特徴とする第１項記載の装 置（１０２）。 １２．前記周波数信号発生手段は、前記正と負のスロープインターセプト状態が 起こる周波数を追跡する手段を含むことを特徴とする第１１項記載の装置（１０ ２）。 １３．前記周波数信号発生手段は、前記第１、第２、第３、第４周波数信号の所 定のサイクル数の周期を決め、これに応答してそれぞれ第１、第２、第３、第４ 周波数信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を発生する手段を含むことを特徴とする第１ ２項記載の装置（１０２）。 １４．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の位置は、式Ａ＊ｆ（ Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４） （Ａはシリンダーの配置と位置によるパラメーター）により決められることを特 徴とする第１３項記載の装置（１０２）。 １５．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の速度は式、Ａ２＊ ［（Ｐ１−Ｐ３）／（Ｔ３−Ｔ１）− （Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）］ （Ａ２は、定数であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は前記周期が始まる時）により 決められることを特徴とする第１３項記載の装置（１０２）。 １６．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の加速度は式、Ａ３＊ ［（Ｐ１−Ｐ３）／（Ｔ３−Ｔ１）− （Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）］／ （Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４） （Ａ３は、定数であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は前記周期が始まる時）により 決められることを特徴とする第１３項記載の装置（１０２）。 １７．前記電磁信号発生手段は、第１、第２電圧制御発振器（２０２，２０４） を含むことを特徴とする第１項記載の装置（１０２）。 １８．前記第１電圧制御発振器（２０２）は、周波数が第１と第２値の間を変わ る信号を発生し、前記第２電圧制御発振器（２０４）は、所定の周波数の信号を 発生すそことを特徴とする第１７項記載の装置（１０２）。 １９．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（ １０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置を検知する装置（１０２）にお いて、所定の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を 前記油圧シリンダー（１０８）内に送信する手段（１１４）、前記油圧シリンダ ー（１０８）内の電磁波信号を感知し、前記電磁波信号の第１の正のスロープイ ンターセプト状態を検知し、これに応答して前記第１のスロープインターセプト 状態の周波数を追跡し、これに応答して第１周波数信号を発生する手段（１１６ ）、及び、 前記第１周波数信号を受信し、前記第１周波数信号の所定のサイクル数の第１周 期を決め、これに応答して前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の 位置を決める手段（１１８）とを備える装置。 ２０．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１ ０）が可変長さの同軸空洞（１１２）を形成し、前記電磁信号は前記同軸空洞（ １１２）内に送信された電磁波の逆であることを特徴とする第１９項記載の装置 （１０２）。 ２１．前記位置決定手段（１１８）は、前記油圧シリンダー（１０８）の共振周 波数を前記第１周期の関数として決める手段を含み、前記位置は前記共振周波数 の関数であることを特徴とする第１９項記載の装置（１０２）。 ２２．前記第１スロープインターセプト状態検知手段（１１８）は、前記電磁波 信号の第２スロープインターセプト状態を検知し、前記第２スロープインターセ プト状態の周波数を追跡し、それに応答して第２周波数信号を発生することを特 徴とする第１９項記載の装置（１０２）。 ２３．位置決定手段（１１８）は、前記第２周波数信号を受信し、前記第２周波 数信号の所定のサイクル数の第２周期を決める手段を含むことを特徴とする第２ ２項記載の装置（１０２）。 ２４．前記位置決定手段（１１８）は、第１、第２周期の関数として前記同軸共 振空洞の共振周波数を決める手段を含むことを特徴とする第２３項記載の装置（ １０２）。 ２５．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（ １０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置、線形速度、線形加速度を検知 する装置（１０２）において、 所定の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を前記油 圧シリンダー（１０８）内に送信する手段（１１４）、前記油圧シリンダー（１ ０８）内の電磁波信号を感知し、前記電磁波信号の第１、第２の正のスロープイ ンターセプト状態と第１、第２の負のスロープインターセプト状態を検知し、前 記第１、第２の正のスロープ状態と前記第１、第２の負のスロープ状態に対応す る前記電磁波信号の周波数の応答して、それぞれ第１、第３と第２、第４周波数 信号を発生する手段（１１６）、及び、前記第１、第２、第３、第４周波数信号 を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の 位置、速度、加速度を決める手段（１１８）とを備える装置。 ２６．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１ ０）が可変長さの同軸空洞（１０８）を形成し、前記電磁信号は電磁波形の逆で あることを特徴とする第２５項記載の装置（１０２）。 ２７．前記スロープインターセプト状態検知手段は、前記第１、第２の正のスロ ープ状態と前記第１、第２の負のスロープ状態が起こる周波数を追跡する手段を 含むことを特徴とする第２５項記載の装置（１０２）。 ２８．前記位置、速度、加速度決定手段は、前記第１、第２、第３、第４周波数 信号の所定のサイクル数の第１、第２、第３、第４周期を決める手段を含むこと を特徴とする第２７項記載の装置（１０２）。 ２９．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（ １０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置を検知する方法において、所定 の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を前記油圧シ リンダー（１０８）内に送信し、前記油圧シリンダー（１０８）から電磁波信号 を受信し、前記電磁波信号の第１の正のスロープインターセプト状態を検知し、 これに応答して第１周波数信号を発生し、第１の負のスロープインターセプト状 態を検知し、これに応答して第２周波数信号を発生し、 前記第１、第２周波数信号を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロ ッド（１０４，１０６）の位置を決める段階を含む方法。 ３０．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１ ０）が可変長さの同軸空洞（１１２）を形成し、前記電磁信号は前記同軸空洞（ １１２）内に送信された電磁波の逆であることを特徴とする第２９項記載の方法 。 ３１．前記第１正と負のスロープインターセプト状態を検知する段階は、前記受 信電磁波信号の大きさを表す検知信号を発生し、前記検知信号を所定の値と比較 する段階を含むことを特徴とする第２９項記載の方法。 ３２．前記所定の値は一定であることを特徴とする第２９項記載の方法。 ３３．第２の正のスロープインターセプト状態を検知し、これに応答して第３周 波数信号を発生し、第２の負のスロープインターセプト状態を検知し、これに応 答して第４周波数信号を発生し、 前記第３、第４周波数信号を受信し、これに応答して前記ピストン（１０４）と ピストンロッド（１０６）の速度を決める段階を含むことを特徴とする第２９項 記載の方法。 ３４．前記周波数信号の関数として前記ピストン（１０４）とピストンロッド（ １０６）の加速度を決める段階を含むことを特徴とする第３３項記載の方法。 ３５．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（ １０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置を検知する方法において、所定 の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を前記油圧シ リンダー（１０８）内に送信し、前記油圧シリンダー（１０８）から電磁波信号 を受信し、第１の正のスロープインターセプト状態を検知し、前記第１の正のス ロープインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第１周波数信号を 発生し、 前記第１周波数信号の所定のサイクル数の周期を決め、これに応答して第１周期 信号Ｐ１を発生し、 前記第１周期信号を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロッド（１ ０４，１０６）の位置を決める段階を含む方法。 ３６．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１ ０）が可変長さの同軸空洞（１１２）を形成し、前記電磁信号は前記同軸空洞（ １１２）内に送信された電磁波の反対であることを特徴とする第３５項記載の方 法。 ３７．第１の負のスロープインターセプト状態を検知し、前記第１の負のスロー プインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第２周波数信号を発生 し、 前記第２周波数信号の所定のサイクル数の周期を決め、これに応答して第２周期 信号Ｐ２を発生する段階を含み、 前記位置は前記第１、第２周期信号の関数として決められることを特徴とする第 ３５項記載の方法。 ３８．第２の正のスロープインターセプト状態を検知し、前記第２の正のスロー プインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第３周波数信号を発生 し、 前記第３周波数信号の所定のサイクル数の周期を決め、これに応答して第３周期 信号Ｐ３を発生し、 第２の負のスロープインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第４ 周波数信号を発生し、 前記第４周波数信号の所定のサイクル数の周期を決め、これに応答して第４周期 信号Ｐ４を発生し、 前記周期信号を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロッド（１０４ ，１０６）の速度、加速度を決める段階を含むことを特徴とする第３７項記載の 方法。 ３９．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の位置は、式Ａ１＊（ Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４） （Ａ１は定数） により決められることを特徴とする第３８項記載の方法。 ４０．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の速度は式、Ａ２＊［ （Ｐ１−Ｐ３）／（Ｔ３−Ｔ１）一（Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）］ （Ａ２は、定数であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は前記周期測定が始まる時）に より決められることを特徴とする第３８項記載の方法。 ４１．前記ピストンとピストンロッド（１０４，１０６）の加速度は式、Ａ３＊ ［（Ｐ１−Ｐ３）／（Ｔ３−Ｔ１）一（Ｐ２−Ｐ４）／（Ｔ４−Ｔ２）］／ （Ｔ１＋Ｔ３−Ｔ２−Ｔ４） （Ａ３は、定数であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は前記周期が始まる時）により 決められることを特徴とする第３８３項記載の方法。 ４２．油圧シリンダー（１０８）のハウジング（１１０）内で可動のピストン（ １０４）とピストンロッド（１０６）の線形位置を検知する方法において、所定 の最小値と最大値の間を変化する電磁信号を発生し、前記電磁信号を前記油圧シ リンダー（１０８）内に送信し、前記油圧シリンダー（１０８）から電磁波信号 を受信し、第１の正のスロープインターセプト状態を検知し、前記第１の正のス ロープインターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第１周波数信号を 発生し、 第１の負のスロープインターセプト状態を検知し、前記第１の負のスロープイン ターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第２周波数信号を発生し、 第２の正のスロープインターセプト状態を検知し、前記第２の正のスロープイン ターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第３周波数信号を発生し、 第２の負のスロープインターセプト状態を検知し、前記第２の負のスロープイン ターセプト状態の周波数を追跡し、これに応答して第４周波数信号を発生し、 前記周波数信号を受信し、これに応答して前記ピストンとピストンロッド（１０ ４，１０６）の位置、速度、加速度を決める段階を含む方法。 ４３．前記ピストン（１０４）、ピストンロッド（１０６）、ハウジング（１１ ０）が可変長さの同軸空洞（１１２）を形成し、前記電磁波信号は前記同軸空洞 （１１２）内に送信された電磁波の反対であることを特徴とする第４２項記載の 方法。