JPH09145495A - Temperature correcting device for magnetostrictive sensor - Google Patents
Temperature correcting device for magnetostrictive sensorInfo
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- JPH09145495A JPH09145495A JP7303025A JP30302595A JPH09145495A JP H09145495 A JPH09145495 A JP H09145495A JP 7303025 A JP7303025 A JP 7303025A JP 30302595 A JP30302595 A JP 30302595A JP H09145495 A JPH09145495 A JP H09145495A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体よりなる磁
歪素子にコイルを巻回してなる磁歪式センサを励磁する
とともに、この磁歪素子に力が加えられると磁性体の磁
化特性が変化することを利用して、加えられた力を検出
する磁歪式センサに係り、特に、磁歪式センサの検出値
が温度変化に依存して変動することに起因するセンサ検
出値の精度低下を、温度補正素子の温度特性を用いて抑
制するようにした磁歪式センサの温度補正装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention excites a magnetostrictive sensor in which a coil is wound around a magnetostrictive element made of a magnetic material, and the magnetization characteristic of the magnetic material changes when a force is applied to the magnetostrictive element. The present invention relates to a magnetostrictive sensor for detecting an applied force by utilizing a temperature correction element, in particular, a decrease in accuracy of a sensor detected value caused by a change in a detected value of the magnetostrictive sensor depending on a temperature change. The present invention relates to a temperature compensating device for a magnetostrictive sensor which is suppressed by using the temperature characteristic of the above.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、ある物質に加えられている力を
計測するために、力が加わったことで物性が変化するこ
とを利用して力の大きさを検出する手段が種々知られて
いる。このうち、磁歪式センサにあっては、構造が単純
で機械的強度が高い、外乱ノイズに対して影響を受けに
くい、検出素子のインピーダンスが低いため出力が大き
く取れるなどの特長を有し、例えばトラック荷台の自重
計などの用途に用いられている。この磁歪式センサは、
磁性体よりなる磁歪素子にコイルを巻回してなる磁歪式
センサを励磁し、磁歪素子に力が加えられると磁性体の
磁化特性が変化する原理を利用して、加えられた力の大
きさを検出するようにしている。2. Description of the Related Art Generally, in order to measure the force applied to a certain substance, various means are known for detecting the magnitude of the force by utilizing the fact that the physical properties change due to the application of the force. . Among them, the magnetostrictive sensor has features that the structure is simple and the mechanical strength is high, it is difficult to be affected by disturbance noise, and the output of the magnetostrictive sensor is low because the impedance of the detection element is low. It is used for applications such as the weight of trucks. This magnetostrictive sensor
The magnitude of the applied force is measured using the principle that a magnetostrictive sensor made by winding a coil around a magnetostrictive element made of a magnetic material is excited, and the magnetic characteristics of the magnetic material change when a force is applied to the magnetostrictive element. I'm trying to detect.
【0003】さらに詳しく述べると、従来の磁歪式セン
サは、例えば特開平6−313740号公報に示される
ように、その中央部分に正方形状に整列させて4つの通
孔が開設された磁性体よりなる磁歪素子と、これら4つ
の通孔のうち、対角線上に位置する一対の通孔のそれぞ
れに、これら通孔を介して電線をたすきがけ状に巻きか
けてなる一対のコイルとより構成される。一方のコイル
は励磁用コイルであり、このコイルより引き出された一
対のリード線の端末は、励磁用コイルに対して所定の周
波数を呈する一定電圧を供給する交流励磁電源に接続さ
れる。また、他方のコイルは検出用コイルであり、この
コイルより引き出された一対のリード線の端末は、磁歪
式センサに加えられた応力により検出用コイルに生起す
る電圧を増幅する適宜の増幅器を介して、電圧計などの
表示計器に接続される。More specifically, the conventional magnetostrictive sensor is made of a magnetic material having four through holes aligned in a square shape in its central portion, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-313740. And a pair of coils in which electric wires are wound around the pair of through-holes located diagonally among these four through-holes in a peg shape through these through-holes. . One of the coils is an exciting coil, and the ends of the pair of lead wires drawn from this coil are connected to an alternating-current exciting power supply that supplies a constant voltage having a predetermined frequency to the exciting coil. The other coil is a detection coil, and the ends of the pair of lead wires pulled out from this coil pass through an appropriate amplifier that amplifies the voltage generated in the detection coil due to the stress applied to the magnetostrictive sensor. Connected to a display instrument such as a voltmeter.
【0004】ここで、磁歪式センサの応力検出原理につ
いて説明すると、磁性体に機械的歪みを加えると、長さ
の伸びた方向と縮んだ方向との間で、磁性体の磁化特
性、特に透磁率に大きな相違が生じてくる。例えば磁歪
素子に対してある方向から圧縮応力を加えた場合を考え
ると、応力を加えた方向において透磁率は減少する一
方、応力を加えた方向に対する垂直方向において透磁率
は増大する。この結果、圧縮応力を加えていない状態で
は磁歪素子における磁束分布は対称性を維持し、検出用
コイルと交差する磁束はなく検出用コイルに電圧は生じ
ないのに対し、圧縮応力を加えると、磁束分布の対称性
は崩れて検出用コイルと交差する磁束を生じ、加えられ
た圧縮応力に比例した電圧が検出用コイルに生起する。
したがって、この電圧値を測定することにより、磁歪素
子に加えられた圧縮応力を知ることができるのである。Here, the principle of stress detection of the magnetostrictive sensor will be described. When mechanical strain is applied to the magnetic substance, the magnetization characteristics of the magnetic substance, particularly the transparent property, are increased between the lengthwise extending direction and the lengthwise contracting direction. There is a big difference in magnetic susceptibility. For example, considering a case where a compressive stress is applied to a magnetostrictive element from a certain direction, the magnetic permeability decreases in the stressed direction, while the magnetic permeability increases in the direction perpendicular to the stressed direction. As a result, in the state where no compressive stress is applied, the magnetic flux distribution in the magnetostrictive element maintains symmetry, and there is no magnetic flux that intersects the detection coil and no voltage is generated in the detection coil, whereas when compressive stress is applied, The symmetry of the magnetic flux distribution collapses to generate a magnetic flux that intersects the detection coil, and a voltage proportional to the applied compressive stress occurs in the detection coil.
Therefore, it is possible to know the compressive stress applied to the magnetostrictive element by measuring this voltage value.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の磁歪式センサにあっては、センサ周囲の雰囲気
温度の変動によってセンサ検出値が誤差を含むものとな
り、この誤差の影響からセンサの検出精度を向上するこ
とが難しいという課題があった。However, in the above-mentioned conventional magnetostrictive sensor, the sensor detection value includes an error due to the fluctuation of the ambient temperature around the sensor, and the detection accuracy of the sensor is affected by the error. There was a problem that it was difficult to improve.
【0006】これについて詳述すれば、従来の磁歪式セ
ンサに接続される周辺機器のうち、例えば励磁用コイル
を励磁する交流励磁電源にあっては、励磁用コイルに対
して所定の周波数を呈する一定電圧を供給しているが、
磁歪式センサ周囲の雰囲気温度の変動により励磁用コイ
ルの抵抗値が変動すると、励磁用コイルに流れる電流値
も変動し、ひいては励磁用コイルが発生する磁束も変位
することとなり、この変位を含む磁束は検出用コイルに
よって検出されて、結果として磁歪素子に加えられた圧
縮応力の検出値は誤差を含むに至る。そこで、このよう
な雰囲気温度の変動に起因するセンサ検出値の誤差を除
去するために、励磁用コイルに対して所定の周波数を呈
する一定電流を供給する形態の交流励磁電源を使用する
ことが提案されている。この提案によれば、センサ周囲
の雰囲気温度の変動により励磁用コイルの抵抗値が変動
しても、励磁用コイルに流れる電流値は変動することが
なく、励磁用コイルが発生する磁束の変位を抑制するこ
とができる。ところが、この提案を採用した場合でも、
なおセンサ検出値の誤差を完全に除去することはできな
いことが実験により判明した。すなわち、磁歪式センサ
に対してなんらの応力をも加えていない状態で、励磁用
コイルに対して所定の周波数を呈する一定電流を供給し
ておき、センサ周囲の雰囲気温度を変化させた時の検出
用コイルの出力電圧を観察すると、検出用コイルの出力
電圧は、温度の上昇に対応して電圧値を減少させる、い
わゆる負の温度特性を示すことが判った。これは、磁歪
素子を構成する磁性体の磁化特性が雰囲気温度の変動に
より変位することによるものと推定されるが、これにつ
いての対策は従来なにも施されていないのが現状であ
り、上述した課題の解決が関係者の間で強く要望されて
いた。More specifically, in the peripheral equipment connected to the conventional magnetostrictive sensor, for example, in an AC excitation power source for exciting the excitation coil, a predetermined frequency is exhibited with respect to the excitation coil. It supplies a constant voltage,
When the resistance value of the exciting coil changes due to the change in ambient temperature around the magnetostrictive sensor, the current value flowing in the exciting coil also changes, which in turn changes the magnetic flux generated by the exciting coil. Is detected by the detection coil, and as a result, the detected value of the compressive stress applied to the magnetostrictive element includes an error. Therefore, in order to eliminate the error in the sensor detection value caused by such a change in the ambient temperature, it is proposed to use an AC excitation power supply of a form that supplies a constant current having a predetermined frequency to the excitation coil. Has been done. According to this proposal, even if the resistance value of the exciting coil changes due to the change of the ambient temperature around the sensor, the value of the current flowing through the exciting coil does not change, and the displacement of the magnetic flux generated by the exciting coil is reduced. Can be suppressed. However, even if this proposal is adopted,
Experiments have shown that the error in the sensor detection value cannot be completely removed. That is, when no stress is applied to the magnetostrictive sensor, a constant current having a predetermined frequency is supplied to the exciting coil to detect when the ambient temperature around the sensor is changed. When the output voltage of the coil for observation was observed, it was found that the output voltage of the coil for detection exhibits a so-called negative temperature characteristic in which the voltage value decreases in response to the rise in temperature. It is presumed that this is because the magnetization characteristics of the magnetic substance that constitutes the magnetostrictive element are displaced by fluctuations in the ambient temperature, but the current situation is that no countermeasures have been taken against this. There was a strong demand among the parties concerned to solve these problems.
【0007】本発明は、上記した実情を鑑みてなされた
ものであり、磁歪式センサ周囲の雰囲気温度の変動に起
因する誤差を含む検出用コイルの出力電圧を、温度補正
素子を用いて補正することにより、センサ検出値の誤差
を除去してセンサの検出精度を向上することができる磁
歪式センサの温度補正装置を提供することを課題とす
る。The present invention has been made in view of the above situation, and corrects the output voltage of the detection coil, which includes an error due to the fluctuation of the ambient temperature around the magnetostrictive sensor, using a temperature correction element. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a temperature correction device for a magnetostrictive sensor that can improve the detection accuracy of the sensor by removing the error in the sensor detection value.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、磁性体よりなる磁歪素子にコイ
ルを巻回してなり、この磁歪素子を励磁するとともに、
該磁歪素子に応力が加えられると該磁性体の磁化特性が
変化することを利用して、該加えられた応力の大きさを
検出するように構成された磁歪式センサにおいて、所定
の周波数を呈する定電流を供給する交流励磁電源と、該
交流励磁電源からの定電流が供給され、前記磁歪素子を
励磁する励磁用コイルと、該励磁用コイルに対して垂直
に交差させて配置され、前記磁歪素子に応力が加えられ
たときの磁化特性の変化を検出する検出用コイルと、該
検出用コイルに生起した交流電圧を整流する整流手段
と、直流定電圧源の正極に対して直列に温度補正素子を
接続してなり、該温度補正素子の出力電圧が正の温度特
性を呈する温度補正手段と、該温度補正手段からの出力
電圧と、前記整流手段からの出力電圧とを加算する加算
手段と、を備えてなることを要旨とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is such that a coil is wound around a magnetostrictive element made of a magnetic material, and this magnetostrictive element is excited,
A magnetostrictive sensor configured to detect the magnitude of the applied stress by utilizing the fact that the magnetization characteristics of the magnetic body change when stress is applied to the magnetostrictive element exhibits a predetermined frequency. An alternating-current excitation power supply that supplies a constant current, an excitation coil that is supplied with a constant current from the alternating-current excitation power supply, and excites the magnetostrictive element, and is disposed so as to intersect the excitation coil vertically. A detection coil for detecting a change in the magnetization characteristics when stress is applied to the element, a rectifying means for rectifying an AC voltage generated in the detection coil, and a temperature correction in series with the positive electrode of the DC constant voltage source. Temperature compensating means in which the elements are connected and the output voltage of the temperature compensating element exhibits a positive temperature characteristic; and adding means for adding the output voltage from the temperature compensating means and the output voltage from the rectifying means. Be equipped with It is the gist of.
【0009】請求項1の発明によれば、まず、磁歪式セ
ンサの励磁用コイルには、交流励磁電源から所定の周波
数を呈する定電流が供給される。このとき磁歪素子に対
して応力が加えられていなければ、磁歪素子における磁
束分布は励磁用コイルに対して対称性を維持し、この結
果、検出用コイルと交差する磁束はなく検出用コイルに
電圧は生じない。これに対し、例えば圧縮応力が磁歪素
子に対して加えられると、応力を加えた方向において透
磁率は減少する一方、応力を加えた方向に対する垂直方
向において透磁率は増大し、励磁用コイルによる磁束分
布の対称性は崩れるに至り、この結果、磁歪素子には検
出用コイルと交差する磁束が生じ、加えられた圧縮応力
に比例した電圧が検出用コイルに生起する。この検出用
コイルからの交流電圧は整流手段において整流され、整
流手段は、磁歪素子の温度特性に従った負の温度特性を
呈する電圧を出力する。According to the first aspect of the invention, first, a constant current having a predetermined frequency is supplied to the exciting coil of the magnetostrictive sensor from the AC exciting power source. At this time, if no stress is applied to the magnetostrictive element, the magnetic flux distribution in the magnetostrictive element maintains symmetry with respect to the exciting coil, and as a result, there is no magnetic flux that intersects the detecting coil, and there is no voltage across the detecting coil. Does not occur. On the other hand, for example, when compressive stress is applied to the magnetostrictive element, the magnetic permeability decreases in the stressed direction, while the magnetic permeability increases in the direction perpendicular to the stressed direction, and the magnetic flux generated by the exciting coil is increased. The symmetry of the distribution is broken, and as a result, a magnetic flux intersecting the detection coil is generated in the magnetostrictive element, and a voltage proportional to the applied compressive stress is generated in the detection coil. The AC voltage from the detection coil is rectified by the rectifying means, and the rectifying means outputs a voltage exhibiting a negative temperature characteristic according to the temperature characteristic of the magnetostrictive element.
【0010】この出力電圧の負の温度特性を補正するた
めに、請求項1の発明は、温度補正素子の出力電圧が正
の温度特性を呈する温度補正手段を採用している。すな
わち、加算手段は、温度補正手段からの正の温度特性を
呈する出力電圧と、整流手段からの負の温度特性を呈す
る出力電圧とを加算することにより、負の温度特性が相
殺により補正された出力電圧を得ることができる。ここ
で得られた出力電圧は、磁歪素子の温度特性が補正後の
磁歪素子に対して加えられた応力を忠実に反映する値と
なるので、この結果、センサ検出値の誤差を除去してセ
ンサの検出精度を向上することができる。In order to correct the negative temperature characteristic of the output voltage, the invention of claim 1 employs temperature correcting means in which the output voltage of the temperature correction element exhibits a positive temperature characteristic. That is, the adding means adds the output voltage having the positive temperature characteristic from the temperature correcting means and the output voltage having the negative temperature characteristic from the rectifying means to correct the negative temperature characteristic by offsetting. The output voltage can be obtained. The output voltage obtained here is a value that faithfully reflects the stress applied to the corrected magnetostrictive element due to the temperature characteristics of the magnetostrictive element, and as a result, the error in the sensor detection value is eliminated and the sensor The detection accuracy of can be improved.
【0011】また、請求項2の発明は、前記温度補正素
子は、ダイオードであることを要旨とする。The invention of claim 2 is characterized in that the temperature correction element is a diode.
【0012】さらに、請求項3の発明は、前記加算手段
からの出力電圧を増幅する増幅手段をさらに備えてなる
ことを要旨とする。Further, the invention of claim 3 further comprises an amplifying means for amplifying the output voltage from the adding means.
【0013】そして、請求項4の発明は、前記増幅手段
からの出力電圧を表示する表示手段をさらに備えてなる
ことを要旨とする。The invention according to claim 4 further comprises a display means for displaying the output voltage from the amplifying means.
【0014】請求項4の発明によれば、表示手段に表示
される出力電圧は、磁歪式センサに加えられた応力を忠
実に反映する値となるので、表示手段の指示値を読むこ
とで加えられた応力を知ることができる。According to the invention of claim 4, the output voltage displayed on the display means is a value that faithfully reflects the stress applied to the magnetostrictive sensor. Therefore, the output voltage added by reading the indication value on the display means. You can know the applied stress.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る磁歪式セン
サの温度補正装置の一実施形態について、図に基づいて
詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a temperature compensating device for a magnetostrictive sensor according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0016】図1は、本発明に係る磁歪式センサの温度
補正装置を示す概略構成図、図2乃至図6は、本発明に
係る磁歪式センサの温度補正装置の説明に供する図であ
る。図1に示すように、本発明に係る磁歪式センサ1
は、例えばパーメンジュールなどの磁性体よりなる磁歪
素子3と、この磁歪素子3に巻回されたコイル5とを備
える。なお、磁歪素子3を構成する磁性体としては、例
えばパーマロイや軟鉄などを使用することもできる。詳
しく述べると、磁歪素子3のほぼ中央部分には、4つの
通孔7が開設されており、これら通孔7は正方形状かつ
その底辺を磁歪素子3の底面と平行に配置されている。
このような通孔7の配置によれば、磁歪素子3に対する
圧縮又は引張り応力を効率的に検出することができる。
これら4つの通孔7において、対角線上に位置する一対
の通孔のそれぞれには、これら通孔を介して電線がたす
きがけ状に巻きかけられており、これをもって一対のコ
イル5a,5bを構成する。コイル5aは励磁用コイル
であり、コイル5aの一対のリード線9a,9bは、励
磁側端子13a,13bをそれぞれ介して、所定の周波
数を呈する一定電流を供給する交流励磁電源19と、こ
の電源19からの出力電力を適宜の値に増幅する励磁増
幅器17とに接続される。また一方、コイル5bは検出
用コイルであり、コイル5bの一対のリード線11a,
11bは、検出側端子15a,15bをそれぞれ介し
て、検出用コイル5bよりの交流出力電圧を整流する整
流回路21と、整流回路21からの出力電圧Vinに対し
て温度補正を行う後述する温度補正回路22と、温度補
正後の電圧を適宜の値に増幅する演算増幅器25と、演
算増幅器25からの出力電圧Vout を表示する電圧計3
9とに接続される。この電圧計39に表示される電圧値
は、温度補正回路により温度特性が補正されており、磁
歪式センサ1に加えられた応力を忠実に反映する値とな
るので、電圧計39の指示値を読むことで加えられた応
力を知ることができる。FIG. 1 is a schematic block diagram showing a temperature compensating device for a magnetostrictive sensor according to the present invention, and FIGS. 2 to 6 are diagrams for explaining the temperature compensating device for a magnetostrictive sensor according to the present invention. As shown in FIG. 1, a magnetostrictive sensor 1 according to the present invention
Includes a magnetostrictive element 3 made of a magnetic material such as permendur, and a coil 5 wound around the magnetostrictive element 3. As the magnetic material forming the magnetostrictive element 3, for example, permalloy or soft iron can be used. More specifically, four through holes 7 are formed in the substantially central portion of the magnetostrictive element 3, and these through holes 7 are arranged in a square shape and their bottom sides are parallel to the bottom surface of the magnetostrictive element 3.
With such an arrangement of the through holes 7, the compressive or tensile stress on the magnetostrictive element 3 can be efficiently detected.
In these four through holes 7, an electric wire is wound around each of a pair of diagonally located through holes through the through holes, and the pair of coils 5a and 5b are formed with this. To do. The coil 5a is an exciting coil, and a pair of lead wires 9a and 9b of the coil 5a are provided with an AC exciting power source 19 for supplying a constant current having a predetermined frequency through the exciting side terminals 13a and 13b, respectively. It is connected to an exciting amplifier 17 that amplifies the output power from 19 to an appropriate value. On the other hand, the coil 5b is a detection coil, and the pair of lead wires 11a of the coil 5b,
11b via respective detecting terminals 15a, 15b and a rectifier circuit 21 for rectifying an AC output voltage from the detecting coil 5b, described below temperatures perform temperature compensation for the output voltage V in from the rectifier circuit 21 The correction circuit 22, the operational amplifier 25 that amplifies the voltage after temperature correction to an appropriate value, and the voltmeter 3 that displays the output voltage V out from the operational amplifier 25.
9 is connected to. The voltage value displayed on the voltmeter 39 has its temperature characteristic corrected by the temperature correction circuit and is a value that faithfully reflects the stress applied to the magnetostrictive sensor 1. You can know the applied stress by reading.
【0017】次に、整流回路21以後の回路構成につい
てさらに詳しく述べると、整流回路21からの出力電圧
Vinは、第1抵抗23及び第1接続点24を直列に介し
て演算増幅器25の反転入力端子に入力される。また、
演算増幅器25の非反転入力端子は接地されている。演
算増幅器25の出力端子は、第2抵抗27及び第1接続
点24を介して反転入力端子に接続されている。これに
より、出力電圧Voutの一部は、負帰還抵抗として機能
する第1,第2抵抗23,27によって演算増幅器25
の入力側に戻されて、負帰還動作による回路動作の安定
化を図っている。さらに、整流回路21からの出力電圧
Vinの温度特性を補正するために、第1接続点24は、
第5抵抗37を介して温度補正回路22に接続されてい
る。この温度補正回路22は、その負極側を接地すると
ともに正極側を第2接続点32に接続してなる直流定電
圧源29と、第2接続点32にそのアノード端子を接続
するとともにカソード端子を第3接続点34に接続して
なるダイオード33と、ダイオード33に並列に接続さ
れた第3抵抗31と、第3接続点34にその一端を接続
するとともに他端を接地してなる第4抵抗35とより構
成される。Next, the circuit structure after the rectifier circuit 21 will be described in more detail. The output voltage V in from the rectifier circuit 21 is the inversion of the operational amplifier 25 through the first resistor 23 and the first connection point 24 in series. It is input to the input terminal. Also,
The non-inverting input terminal of the operational amplifier 25 is grounded. The output terminal of the operational amplifier 25 is connected to the inverting input terminal via the second resistor 27 and the first connection point 24. As a result, part of the output voltage V out is generated by the operational amplifier 25 by the first and second resistors 23 and 27 that function as negative feedback resistors.
It is returned to the input side of and stabilizes the circuit operation by the negative feedback operation. Furthermore, in order to correct the temperature characteristic of the output voltage V in from the rectifier circuit 21, the first connection point 24 is
It is connected to the temperature correction circuit 22 via the fifth resistor 37. The temperature correction circuit 22 has a DC constant voltage source 29 having its negative electrode side grounded and its positive electrode side connected to a second connection point 32, and its anode terminal connected to the second connection point 32 and its cathode terminal connected. A diode 33 connected to the third connection point 34, a third resistance 31 connected in parallel to the diode 33, and a fourth resistance having one end connected to the third connection point 34 and the other end grounded. And 35.
【0018】上述のように構成された本発明に係る磁歪
式センサの温度補正装置の回路動作について、図1乃至
図6を参照して説明する。The circuit operation of the temperature compensating device for the magnetostrictive sensor according to the present invention having the above-described structure will be described with reference to FIGS.
【0019】まず、磁歪式センサ1の励磁用コイル5a
には、励磁増幅器17を介して交流励磁電源19より所
定の周波数を呈する一定の励磁電流が供給される。この
とき磁歪素子3に対して応力が加えられていなければ、
磁歪素子3における磁束分布は励磁用コイル5aに対し
て対称性を維持し、この結果、検出用コイル5bと交差
する磁束はなく検出用コイル5bに電圧は生じない。こ
れに対し、図1に示すような圧縮応力を磁歪素子3に対
して加えると、応力を加えた方向において透磁率は減少
する一方、応力を加えた方向に対する垂直方向において
透磁率は増大し、励磁用コイル5aによる磁束分布の対
称性は崩れるに至り、この結果、磁歪素子3には検出用
コイル5bと交差する磁束が生じ、加えられた圧縮応力
に比例した電圧が検出用コイル5bに生起する。この検
出用コイル5bよりの交流出力電圧は整流回路21にお
いて整流され、整流回路21は、図2に示す負の温度特
性を呈する電圧Vinを出力する。First, the exciting coil 5a of the magnetostrictive sensor 1
A constant exciting current having a predetermined frequency is supplied from an AC exciting power source 19 via an exciting amplifier 17. At this time, if no stress is applied to the magnetostrictive element 3,
The magnetic flux distribution in the magnetostrictive element 3 maintains symmetry with respect to the exciting coil 5a, and as a result, there is no magnetic flux crossing the detecting coil 5b and no voltage is generated in the detecting coil 5b. On the other hand, when compressive stress as shown in FIG. 1 is applied to the magnetostrictive element 3, the magnetic permeability decreases in the stressed direction, while the magnetic permeability increases in the direction perpendicular to the stressed direction. The symmetry of the magnetic flux distribution by the exciting coil 5a is destroyed, and as a result, a magnetic flux intersecting the detecting coil 5b is generated in the magnetostrictive element 3, and a voltage proportional to the applied compressive stress is generated in the detecting coil 5b. To do. The AC output voltage from the detection coil 5b is rectified in the rectifier circuit 21, and the rectifier circuit 21 outputs the voltage V in exhibiting the negative temperature characteristic shown in FIG.
【0020】この出力電圧Vinの負の温度特性を補正す
るために、本発明では、負の温度特性を呈するダイオー
ド33を採用している。これについて説明すると、図4
には、温度補正回路22の要部である直流定電圧源29
とダイオード33との直列回路が示されており、この直
列回路において、直流定電圧源29より直流定電圧VR
がダイオード33へ供給されると、ダイオード33の端
子間電圧VF は、図3に示すように、温度が上昇するに
従って端子間電圧VF を減少させる負の温度特性を呈す
るために、この結果として、ダイオード33のカソード
端子における出力電圧V1 は、図5に示すように、温度
が上昇するに従って出力電圧V1 を上昇させる正の温度
特性を呈することとなる。本発明では、この正の温度特
性を呈する出力電圧V1 と、負の温度特性を呈する出力
電圧Vinとを加算することにより、図6に示すように、
負の温度特性が相殺により補正された出力電圧Vout を
得るようにしている。なお、この補正の際に、第3抵抗
31と第4抵抗35との抵抗値の配分比率を適宜調整す
ることにより、ダイオード33による温度補正比率を調
整するとともに、ダイオード33のカソード端子におけ
る出力電圧V1 の電位水準を調整することができる。ま
た、直流定電圧源29の電圧VR を適宜の値に設定する
ことにより、ダイオード33のカソード端子における出
力電圧V1 の電位水準を調整することもできる。[0020] In order to correct the negative temperature characteristic of the output voltage V in, the present invention employs a diode 33 which exhibits a negative temperature characteristic. This will be described with reference to FIG.
Includes a DC constant voltage source 29, which is a main part of the temperature correction circuit 22.
And a diode 33 is shown in a series circuit. In this series circuit, a DC constant voltage V R is supplied from a DC constant voltage source 29.
Is supplied to the diode 33, the inter-terminal voltage V F of the diode 33 exhibits a negative temperature characteristic of decreasing the inter-terminal voltage V F as the temperature rises, as shown in FIG. As a result, the output voltage V 1 at the cathode terminal of the diode 33 exhibits a positive temperature characteristic of increasing the output voltage V 1 as the temperature rises, as shown in FIG. In the present invention, by adding the output voltage V 1 exhibiting the positive temperature characteristic and the output voltage V in exhibiting the negative temperature characteristic, as shown in FIG.
The negative temperature characteristic is used to obtain the output voltage V out corrected by the cancellation. At the time of this correction, the temperature correction ratio by the diode 33 is adjusted by appropriately adjusting the distribution ratio of the resistance values of the third resistor 31 and the fourth resistor 35, and the output voltage at the cathode terminal of the diode 33 is adjusted. The potential level of V 1 can be adjusted. Further, the potential level of the output voltage V 1 at the cathode terminal of the diode 33 can be adjusted by setting the voltage V R of the DC constant voltage source 29 to an appropriate value.
【0021】前記出力電圧Vinと出力電圧V1 とのそれ
ぞれは、第1,第5抵抗23,37をそれぞれ介して第
1接続点24において加算され、この加算された電圧は
演算増幅器25の反転入力端子に入力される。なお、出
力電圧V1 と出力電圧Vinとを加算するにあたり、第1
接続点24における両者の電位が等しくなるよう第1,
第3,第4,第5抵抗23,31,35,37の抵抗値
を適宜の値に設定しておけば、循環電流の流通を阻止す
ることができる。そして、第1,第5抵抗23,37
と、第2抵抗27との抵抗値の配分比率に応じて増幅さ
れた出力電圧Vou t が、演算増幅器25の出力端子より
出力される。この出力電圧Vout は電圧計39に入力さ
れ、電圧計39に表示される出力電圧Vout は、温度補
正回路22により温度特性が補正されており、磁歪式セ
ンサ1に加えられた応力を忠実に反映する値となるの
で、電圧計39の指示値を読むことで加えられた応力を
知ることができる。The output voltage V in and the output voltage V 1 are added at the first connection point 24 via the first and fifth resistors 23 and 37, respectively, and the added voltage is added to the operational amplifier 25. It is input to the inverting input terminal. In addition, when adding the output voltage V 1 and the output voltage V in , the first
In order to make the potentials of the two at the connection point 24 equal,
If the resistance values of the third, fourth, and fifth resistors 23, 31, 35, 37 are set to appropriate values, circulation of circulating current can be blocked. Then, the first and fifth resistors 23 and 37
When the output voltage V ou t amplified in accordance with the distribution ratio of the resistance value of the second resistor 27 is output from the output terminal of the operational amplifier 25. This output voltage V out is input to the voltmeter 39, and the temperature characteristic of the output voltage V out displayed on the voltmeter 39 is corrected by the temperature correction circuit 22, so that the stress applied to the magnetostrictive sensor 1 is faithful. Since the value is reflected on, the applied stress can be known by reading the indicated value of the voltmeter 39.
【0022】なお、本実施形態において、ダイオード3
3の配置位置は、磁歪素子3周囲の雰囲気温度と同等の
温度を受け得るように、磁歪素子3に近接させて配置す
るようにすることができる。In this embodiment, the diode 3
The arrangement position of 3 can be arranged close to the magnetostrictive element 3 so as to receive a temperature equivalent to the ambient temperature around the magnetostrictive element 3.
【0023】また、本実施形態中、圧縮又は引張り応力
を検出するのに好ましい磁歪式センサの形態を例示した
が、本発明はこれのみに限定されず、磁歪素子に開設さ
れた4つの通孔の配置を、正方形状かつその一辺を磁歪
素子の底面と45°の角度をもって位置させて、磁歪素
子に対する剪断応力を検出する形態の磁歪式センサに適
用することもできる。Further, in the present embodiment, the form of the magnetostrictive sensor which is preferable for detecting the compressive or tensile stress is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the four through holes formed in the magnetostrictive element. The arrangement can also be applied to a magnetostrictive sensor having a square shape and one side of which is positioned at an angle of 45 ° with the bottom surface of the magnetostrictive element to detect shear stress on the magnetostrictive element.
【0024】最後に、本実施形態中、温度補正用素子と
してダイオードを例示して説明したが、本発明はこれの
みに限定されず、直流定電圧源と直列回路を構成した場
合に、その出力電圧が正の温度特性を呈する適宜の素子
を採用することができる。Lastly, in the present embodiment, the diode has been described as an example of the temperature correction element, but the present invention is not limited to this, and the output thereof when a DC constant voltage source and a series circuit are formed. Appropriate elements whose voltage exhibits a positive temperature characteristic can be employed.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、まず、磁歪式センサの励磁用コイルには、交流
励磁電源から所定の周波数を呈する定電流が供給され
る。このとき磁歪素子に対して応力が加えられていなけ
れば、磁歪素子における磁束分布は励磁用コイルに対し
て対称性を維持し、この結果、検出用コイルと交差する
磁束はなく検出用コイルに電圧は生じない。これに対
し、例えば圧縮応力が磁歪素子に対して加えられると、
応力を加えた方向において透磁率は減少する一方、応力
を加えた方向に対する垂直方向において透磁率は増大
し、励磁用コイルによる磁束分布の対称性は崩れるに至
り、この結果、磁歪素子には検出用コイルと交差する磁
束が生じ、加えられた圧縮応力に比例した電圧が検出用
コイルに生起する。この検出用コイルからの交流電圧は
整流手段において整流され、整流手段は、磁歪素子の温
度特性に従った負の温度特性を呈する電圧を出力する。As described above, according to the first aspect of the invention, first, a constant current having a predetermined frequency is supplied from the AC excitation power source to the exciting coil of the magnetostrictive sensor. At this time, if no stress is applied to the magnetostrictive element, the magnetic flux distribution in the magnetostrictive element maintains symmetry with respect to the exciting coil, and as a result, there is no magnetic flux that intersects the detecting coil, and there is no voltage across the detecting coil. Does not occur. On the other hand, for example, when compressive stress is applied to the magnetostrictive element,
While the magnetic permeability decreases in the stressed direction, the magnetic permeability increases in the direction perpendicular to the stressed direction, leading to the collapse of the symmetry of the magnetic flux distribution due to the excitation coil. A magnetic flux intersecting the working coil is generated, and a voltage proportional to the applied compressive stress is generated in the detecting coil. The AC voltage from the detection coil is rectified by the rectifying means, and the rectifying means outputs a voltage exhibiting a negative temperature characteristic according to the temperature characteristic of the magnetostrictive element.
【0026】この出力電圧の負の温度特性を補正するた
めに、請求項1の発明は、温度補正素子の出力電圧が正
の温度特性を呈する温度補正手段を採用している。すな
わち、加算手段は、温度補正手段からの正の温度特性を
呈する出力電圧と、整流手段からの負の温度特性を呈す
る出力電圧とを加算することにより、負の温度特性が相
殺により補正された出力電圧を得ることができる。ここ
で得られた出力電圧は、磁歪素子の温度特性が補正後の
磁歪素子に対して加えられた応力を忠実に反映する値と
なるので、この結果、センサ検出値の誤差を除去してセ
ンサの検出精度を向上することができるというきわめて
優れた効果を奏する。In order to correct the negative temperature characteristic of the output voltage, the invention of claim 1 employs temperature correcting means in which the output voltage of the temperature correcting element exhibits a positive temperature characteristic. That is, the adding means adds the output voltage having the positive temperature characteristic from the temperature correcting means and the output voltage having the negative temperature characteristic from the rectifying means to correct the negative temperature characteristic by offsetting. The output voltage can be obtained. The output voltage obtained here is a value that faithfully reflects the stress applied to the corrected magnetostrictive element due to the temperature characteristics of the magnetostrictive element, and as a result, the error in the sensor detection value is eliminated and the sensor It has an extremely excellent effect that the detection accuracy of can be improved.
【図1】図1は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
【図2】図2は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置の説明に供する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
【図3】図3は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置の説明に供する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
【図4】図4は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置の説明に供する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
【図5】図5は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置の説明に供する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
【図6】図6は、本発明に係る磁歪式センサの温度補正
装置の説明に供する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to the present invention.
1 磁歪式センサ 3 磁歪素子 5a 励磁用コイル 5b 検出用コイル 7 通孔 9a,9b,11a,11b リード線 13a,13b 励磁側端子 15a,15b 励磁側端子 17 励磁増幅器 19 交流励磁電源 21 整流回路 22 温度補正回路 23 第1抵抗 24 第1接続点 25 演算増幅器 27 第2抵抗 29 直流定電圧源 31 第3抵抗 32 第2接続点 33 ダイオード 34 第3接続点 35 第4抵抗 37 第5抵抗 39 電圧計 1 Magnetostrictive Sensor 3 Magnetostrictive Element 5a Excitation Coil 5b Detection Coil 7 Through Holes 9a, 9b, 11a, 11b Lead Wires 13a, 13b Excitation Side Terminal 15a, 15b Excitation Side Terminal 17 Excitation Amplifier 19 AC Excitation Power Supply 21 Rectification Circuit 22 Temperature correction circuit 23 First resistance 24 First connection point 25 Operational amplifier 27 Second resistance 29 DC constant voltage source 31 Third resistance 32 Second connection point 33 Diode 34 Third connection point 35 Fourth resistance 37 Fifth resistance 39 Voltage Total
Claims (4)
してなり、この磁歪素子を励磁するとともに、該磁歪素
子に応力が加えられると該磁性体の磁化特性が変化する
ことを利用して、該加えられた応力の大きさを検出する
ように構成された磁歪式センサにおいて、 所定の周波数を呈する定電流を供給する交流励磁電源
と、 該交流励磁電源からの定電流が供給され、前記磁歪素子
を励磁する励磁用コイルと、 該励磁用コイルに対して垂直に交差させて配置され、前
記磁歪素子に応力が加えられたときの磁化特性の変化を
検出する検出用コイルと、 該検出用コイルに生起した交流電圧を整流する整流手段
と、 直流定電圧源の正極に対して直列に温度補正素子を接続
してなり、該温度補正素子の出力電圧が正の温度特性を
呈する温度補正手段と、 該温度補正手段からの出力電圧と、前記整流手段からの
出力電圧とを加算する加算手段と、 を備えてなることを特徴とする磁歪式センサの温度補正
装置。1. Utilizing the fact that a coil is wound around a magnetostrictive element made of a magnetic material, the magnetostrictive element is excited, and the magnetization characteristics of the magnetic material change when stress is applied to the magnetostrictive element. In the magnetostrictive sensor configured to detect the magnitude of the applied stress, an alternating current excitation power source for supplying a constant current exhibiting a predetermined frequency, and a constant current from the alternating current excitation power source are supplied, An exciting coil for exciting the magnetostrictive element, a detecting coil arranged to intersect the exciting coil perpendicularly, and detecting a change in the magnetization characteristic when stress is applied to the magnetostrictive element, and the detecting coil. Rectifying means for rectifying the AC voltage generated in the coil for temperature and a temperature correction element connected in series to the positive electrode of the DC constant voltage source, the temperature correction element having an output voltage exhibiting a positive temperature characteristic Means and The output voltage from the temperature compensation unit, the temperature correction unit of the magnetostrictive sensor, characterized by comprising and an adding means for adding the output voltage from said rectifying means.
ことを特徴とする請求項1に記載の磁歪式センサの温度
補正装置。2. The temperature correction device for a magnetostrictive sensor according to claim 1, wherein the temperature correction element is a diode.
増幅手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項1
乃至2に記載の磁歪式センサの温度補正装置。3. The amplifying means for amplifying the output voltage from the adding means is further provided.
3. A temperature compensating device for a magnetostrictive sensor according to any one of claims 1 to 3.
表示手段をさらに備えてなることを特徴とする請求項3
に記載の磁歪式センサの温度補正装置。4. The display means for displaying the output voltage from the amplifying means is further provided.
A temperature compensating device for the magnetostrictive sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7303025A JPH09145495A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Temperature correcting device for magnetostrictive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7303025A JPH09145495A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Temperature correcting device for magnetostrictive sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09145495A true JPH09145495A (en) | 1997-06-06 |
Family
ID=17916032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7303025A Pending JPH09145495A (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Temperature correcting device for magnetostrictive sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09145495A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100446670B1 (en) * | 2002-02-15 | 2004-09-04 | 주식회사 젠콤 | Remote monitoring apparatus of GPS receiver and controlling method there of |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP7303025A patent/JPH09145495A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100446670B1 (en) * | 2002-02-15 | 2004-09-04 | 주식회사 젠콤 | Remote monitoring apparatus of GPS receiver and controlling method there of |
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