JPH0943287A - Orthogonal converter for vibration capacity type potentiometer - Google Patents
Orthogonal converter for vibration capacity type potentiometerInfo
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- JPH0943287A JPH0943287A JP7190910A JP19091095A JPH0943287A JP H0943287 A JPH0943287 A JP H0943287A JP 7190910 A JP7190910 A JP 7190910A JP 19091095 A JP19091095 A JP 19091095A JP H0943287 A JPH0943287 A JP H0943287A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は放射線検出器からの
信号の計測に使用される振動容量型電位計に関し、特に
バイアス磁石や逓倍器等を不要にした直交変換器の構造
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillating capacitance electrometer used for measuring a signal from a radiation detector, and more particularly to a structure of an orthogonal transformer which does not require a bias magnet or a multiplier.
【0002】[0002]
【従来の技術】振動容量型電位計は、入力バイアス電流
がきわめて小さいことから、出力インピーダンスの高い
電離箱等の放射線検出器からの微弱な信号(電荷)を増
幅して計測する場合に使用される。その振動容量型電位
計は、取り込まれた電荷を直流から交流に変換する直交
変換器、その出力に対して同期検波を行う同期検波器、
及び、同期検波された信号の電位を測定する電位計など
で構成される。2. Description of the Related Art An oscillating capacitance type electrometer is used for amplifying and measuring a weak signal (charge) from a radiation detector such as an ionization chamber having a high output impedance because the input bias current is extremely small. It The oscillating capacitance type electrometer is a quadrature converter that converts the captured charge from direct current to alternating current, a synchronous detector that performs synchronous detection on its output,
Also, it is composed of an electrometer for measuring the potential of the synchronously detected signal.
【0003】図8には、従来の直交変換器の断面図が示
されている。また、図9にはその直交変換器を含む従来
の振動容量型電位計の要部構成がブロック図として示さ
れている。FIG. 8 shows a sectional view of a conventional orthogonal transformer. Further, FIG. 9 shows a block diagram of a main part configuration of a conventional vibration capacitance type electrometer including the orthogonal converter.
【0004】図8において、ステンレス製の容器10
は、円筒形状の胴部12、上蓋14及び底板16とで構
成され、その内部は気密空間とされて不活性ガスが充填
されている。底板16の下方にはベース18が配置さ
れ、そのベース18上にバイアス磁石20及び電磁コイ
ル22が配置されている。これらの作用については後述
する。In FIG. 8, a container 10 made of stainless steel is shown.
Is composed of a cylindrical body 12, an upper lid 14 and a bottom plate 16, the inside of which is made an airtight space and filled with an inert gas. A base 18 is arranged below the bottom plate 16, and a bias magnet 20 and an electromagnetic coil 22 are arranged on the base 18. These operations will be described later.
【0005】容器10内部において、底板16上には支
柱としてネジ24が起立配置され、そのネジ24によっ
て水平台26が保持されている。ここで、ネジ24及び
それに螺合するナットを含む高さ調整機構28によって
水平台26の高さは調整可能である。水平台26上に
は、アルミナセラミックなどで構成される絶縁基板とし
ての台座32が支柱30によって支持固定されている。
水平台26によって保持されたサファイアなどで構成さ
れる絶縁体34によって、金メッキされた対向電極36
が支持固定されている。この対向電極36はおよそ漏斗
状の外形を有し、その先端の電極面が振動電極38に対
向している。Inside the container 10, a screw 24 is erected on the bottom plate 16 as a pillar, and a horizontal stand 26 is held by the screw 24. Here, the height of the horizontal base 26 can be adjusted by a height adjusting mechanism 28 including the screw 24 and a nut screwed with the screw 24. A pedestal 32, which is made of alumina ceramic or the like and serves as an insulating substrate, is supported and fixed on the horizontal table 26 by columns 30.
A counter electrode 36 plated with gold by an insulator 34 made of sapphire or the like held by a horizontal table 26.
Is fixedly supported. The counter electrode 36 has a funnel-shaped outer shape, and the electrode surface at the tip thereof faces the vibrating electrode 38.
【0006】矩形薄板状の振動電極38は、例えば磁性
体の表面に導電性をもたせるために金メッキを施したも
のであり、従来、その厚さは例えば0.5mmで、その
一端側が保持部41によって保持され振動自在とされて
いる。なお、その磁性体としては、強磁性体(ただし、
従来においては残留磁性を有していないもの)である例
えばニッケル材が用いられている。振動電極38は、そ
れが振動した場合に、底板16の一部をなす薄い隔壁4
0及び対向電極36に接触しないように高さ調整され
る。ここで、対向電極36の先端面と振動電極38との
間の距離は、上述の高さ調整機構28によって調整可能
である。隔壁40は、ステンレス材などで構成され、そ
の厚さは例えば3mmであり、電磁コイル22にて発生
する電磁ノイズを低減する。The vibrating electrode 38 in the form of a rectangular thin plate is, for example, a surface of a magnetic material plated with gold so as to have conductivity. Conventionally, the thickness thereof is, for example, 0.5 mm, and one end thereof has a holding portion 41. It is held and vibrated by. The magnetic material is a ferromagnetic material (however,
Conventionally, for example, a nickel material, which has no residual magnetism, is used. The vibrating electrode 38 is a thin partition wall 4 that forms a part of the bottom plate 16 when it vibrates.
The height is adjusted so as not to contact the zero electrode and the counter electrode 36. Here, the distance between the tip surface of the counter electrode 36 and the vibrating electrode 38 can be adjusted by the height adjusting mechanism 28 described above. The partition wall 40 is made of a stainless material or the like and has a thickness of, for example, 3 mm, and reduces electromagnetic noise generated in the electromagnetic coil 22.
【0007】台座32には、この従来例において二重円
筒形状のコンデンサ42が固定され、具体的には、コン
デンサ42は内筒44と外筒46で構成される。内筒4
4は、ノイズの影響を低減するために、高抵抗値を有す
る抵抗48を収容している。なお、50及び52はサフ
ァイヤなどで構成される絶縁部材である。In this conventional example, a double-cylindrical condenser 42 is fixed to the pedestal 32. Specifically, the condenser 42 is composed of an inner cylinder 44 and an outer cylinder 46. Inner cylinder 4
4 contains a resistor 48 having a high resistance value in order to reduce the influence of noise. In addition, 50 and 52 are insulating members made of sapphire or the like.
【0008】以上のように、この直交変換器において
は、コンデンサ42と、振動電極38及び対向電極36
からなる容量可変型のコンデンサ39と、が並列的に接
続されている(図9参照)。As described above, in this orthogonal converter, the condenser 42, the vibrating electrode 38 and the counter electrode 36 are provided.
And a variable capacitance type capacitor 39 composed of (1) and (3) are connected in parallel (see FIG. 9).
【0009】図8において、抵抗48を介して対向電極
36に電気的に接続された端子aには、例えば電離箱か
らの電荷が取り込まれ、コンデンサ42の外筒46に導
電基板及び信号線を介して電気的に接続された端子cか
ら、出力信号が取り出される。振動電極38には端子b
が電気的に接続され、その端子bは例えば接地される。
また、2つの端子d間には数kHz程度の正弦波からな
る駆動信号が供給される。In FIG. 8, the electric charge from, for example, the ionization chamber is taken into the terminal a electrically connected to the counter electrode 36 through the resistor 48, and the conductive substrate and the signal line are provided in the outer cylinder 46 of the capacitor 42. An output signal is taken out from the terminal c electrically connected via the. The vibrating electrode 38 has a terminal b.
Are electrically connected, and the terminal b thereof is grounded, for example.
Further, a drive signal having a sine wave of about several kHz is supplied between the two terminals d.
【0010】電磁コイル22に駆動信号が供給される
と、その電磁コイル22によって交番磁界が生じ、磁性
体で構成された振動電極38を振動させる。この際、バ
イアス磁石20の作用によって、振動電極38には、交
番磁界に加えてバイアス磁界が作用することになり、そ
れら両者によって脈流的な磁界が印加される。When a drive signal is supplied to the electromagnetic coil 22, an alternating magnetic field is generated by the electromagnetic coil 22 and vibrates the vibrating electrode 38 made of a magnetic material. At this time, due to the action of the bias magnet 20, the bias magnetic field acts on the vibrating electrode 38 in addition to the alternating magnetic field, and a pulsating magnetic field is applied by both of them.
【0011】いま、端子aから電荷Qが取り込まれる
と、その電荷は2つのコンデンサ39及び42の容量比
に従って分配される。例えば、コンデンサ39に電荷Q
1が蓄積され、コンデンサ42に電荷Q2が蓄積される
(Q=Q1+Q2)。ところが、電磁コイル22にて発
生した交番磁界の作用によって、コンデンサ39の電極
間距離が変化し、これによってコンデンサ39の容量が
変化すると、その容量の変化に従って、前記電荷Qの分
配比率が変化することになる。そして、その変化が交流
信号として端子cに現れる。Now, when the charge Q is taken in from the terminal a, the charge is distributed according to the capacitance ratio of the two capacitors 39 and 42. For example, the charge Q on the capacitor 39
1 is accumulated, and the charge Q2 is accumulated in the capacitor 42 (Q = Q1 + Q2). However, when the inter-electrode distance of the capacitor 39 changes due to the action of the alternating magnetic field generated in the electromagnetic coil 22, and thus the capacitance of the capacitor 39 changes, the distribution ratio of the charge Q changes according to the change in the capacitance. It will be. Then, the change appears as an AC signal at the terminal c.
【0012】図10にはバイアス磁界が存在しない場合
の従来の直交変換器の動作が示され、図11にはバイア
ス磁界が存在する場合の従来の直交変換器の動作が示さ
れている。ここで、図10及び図11の(A)には経時
的な磁界の変化が示され、(B)には振動電極38が受
ける力の変化が示され、(C)には振動電極38の変位
が示されている。FIG. 10 shows the operation of the conventional orthogonal transformer in the absence of a bias magnetic field, and FIG. 11 shows the operation of the conventional orthogonal transformer in the presence of a bias magnetic field. Here, changes in the magnetic field over time are shown in (A) of FIGS. 10 and 11, changes in the force received by the vibrating electrode 38 are shown in (B), and (C) is shown. The displacement is shown.
【0013】図10の(A)に示すように、バイアス磁
界を存在させず、周波数fの交番磁界のみを発生させた
場合、図10の(B)に示すように、その交番磁界によ
り振動電極38が受ける力は、交番磁界が正負に極大を
とるところで引力最大となっており、すなわち電磁コイ
ルに流れる電流の絶対値に振動電極38に対する引力が
比例する。この場合、図10の(C)に示すように、振
動電極38は、周波数2fで振動することが理解され
る。As shown in FIG. 10A, when no bias magnetic field is present and only an alternating magnetic field of frequency f is generated, the alternating magnetic field causes the vibrating electrode as shown in FIG. 10B. The force received by 38 has the maximum attractive force when the alternating magnetic field has a maximum in positive and negative directions, that is, the attractive force with respect to the vibrating electrode 38 is proportional to the absolute value of the current flowing in the electromagnetic coil. In this case, it is understood that the vibrating electrode 38 vibrates at the frequency 2f, as shown in FIG.
【0014】一方、図11に示すように、周波数fの交
番磁界に一定の磁界強度を有するバイアス磁界を加えた
場合、図11の(B)に示すように、振動電極38は周
期的に変動する引力を受け(ただし、磁界の極性は反転
せず)、図11の(C)に示すように、振動電極38は
周波数fで振動する。つまり、バイアス磁界を加えれ
ば、振動電極38の振動周波数を電磁コイルの駆動信号
の周波数と一致させることができる。バイアス磁界の大
きさは、図11の(A)に示すように、それが変動して
も極性が変化しないように、すなわち正側(又は負側)
のみにおいて交番磁界が生じるように設定される。な
お、駆動信号の周波数は、振動電極38の振動周波数が
振動電極38の共振周波数かその近傍になるように設定
される。On the other hand, as shown in FIG. 11, when a bias magnetic field having a constant magnetic field strength is applied to the alternating magnetic field of frequency f, the vibrating electrode 38 changes periodically as shown in FIG. 11 (B). Then, the vibrating electrode 38 vibrates at the frequency f, as shown in FIG. 11C. That is, when the bias magnetic field is applied, the vibration frequency of the vibration electrode 38 can be matched with the frequency of the drive signal of the electromagnetic coil. As shown in FIG. 11A, the magnitude of the bias magnetic field is such that the polarity does not change even if it changes, that is, the positive side (or the negative side).
It is set so that an alternating magnetic field is generated only at. The frequency of the drive signal is set so that the vibration frequency of the vibrating electrode 38 is at or near the resonance frequency of the vibrating electrode 38.
【0015】図9には、直交変換器54を含む従来の振
動容量型電位計の構成が模式的に示されている。発振器
56は、電磁コイル22に対して周波数fの駆動信号を
供給するものである。上述したように、この駆動信号に
よって電磁コイル22が交番磁界を発生させ、その交番
磁界にバイアス磁石20によるバイアス磁界を加えた脈
流磁界が図4の振動電極38を振動させる。この振動に
より、2つのコンデンサ間における容量比率が変化し、
その変化が出力信号として端子cに現れる。その出力信
号はAC増幅器58において増幅され、さらに分圧器6
0を介してAC増幅器62において増幅され、その増幅
された信号が同期検波器64に送られる。FIG. 9 schematically shows the structure of a conventional oscillating capacitance type electrometer including the orthogonal transformer 54. The oscillator 56 supplies a drive signal of frequency f to the electromagnetic coil 22. As described above, this driving signal causes the electromagnetic coil 22 to generate an alternating magnetic field, and the pulsating magnetic field obtained by adding the bias magnetic field of the bias magnet 20 to the alternating magnetic field vibrates the vibrating electrode 38 in FIG. This vibration changes the capacity ratio between the two capacitors,
The change appears as an output signal at the terminal c. The output signal is amplified by the AC amplifier 58, and is further divided by the voltage divider 6
It is amplified in the AC amplifier 62 via 0, and the amplified signal is sent to the synchronous detector 64.
【0016】一方、発振器56からの駆動信号は波形整
形器66にも供給されており、その波形整形器66にお
いて正弦波が矩形波に変換され、検波参照信号となって
出力される。その検波参照信号は、移相器68において
同期検波のための位相調整がなされた後、同期検波器6
4に供給される。On the other hand, the drive signal from the oscillator 56 is also supplied to the waveform shaper 66, which converts the sine wave into a rectangular wave and outputs it as a detection reference signal. The detection reference signal is subjected to phase adjustment for synchronous detection in the phase shifter 68, and then the synchronous detector 6
4 is supplied.
【0017】同期検波器64では、その検波参照信号が
スイッチング信号となって、AC増幅器62から出力さ
れた信号の正負極性が判別され、検波された後の信号が
DC増幅器70において増幅された後、次の電位計(図
示せず)へ出力される。なお、帰還素子72を介して、
検波された信号が帰還されているが、これによって回路
の動作が安定する。In the synchronous detector 64, the detection reference signal becomes a switching signal, the positive and negative polarities of the signal output from the AC amplifier 62 are discriminated, and the detected signal is amplified by the DC amplifier 70. , To the next electrometer (not shown). In addition, via the feedback element 72,
The detected signal is fed back, which stabilizes the operation of the circuit.
【0018】ちなみに、バイアス磁石20を使用しない
場合、図10に示したように、直交変換器からの出力さ
れる信号の周波数は、駆動信号の周波数fに対して2f
となる。それゆえ、同期検波を行うためには、発振器5
6から出力される信号の周波数を逓倍器において2倍
(2f)にし、それを同期検波器64に供給する必要が
ある。あるいは、同期検波において周波数fをそのまま
利用するためには、駆動信号の周波数fを分周器で1/
2に分周して電磁コイルに供給し、これによって周波数
f/2の磁界を発生させて振動電極38の振動周波数を
fにする必要がある。Incidentally, when the bias magnet 20 is not used, the frequency of the signal output from the quadrature converter is 2f with respect to the frequency f of the drive signal, as shown in FIG.
Becomes Therefore, in order to perform synchronous detection, the oscillator 5
It is necessary to double the frequency of the signal output from 6 in the multiplier (2f) and supply it to the synchronous detector 64. Alternatively, in order to use the frequency f as it is in the synchronous detection, the frequency f of the drive signal is divided by 1 /
It is necessary to divide the frequency by 2 and supply it to the electromagnetic coil, thereby generating a magnetic field of frequency f / 2 to set the vibration frequency of the vibration electrode 38 to f.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
振動容量型電位計においては、装置を小型化・軽量化す
るためにバイアス磁石を不要にしたいとの要請がある。
しかしながら、バイアス磁石を除去すると、振動電極の
振動周波数が電磁コイルの駆動信号の2倍となり、上述
のように逓倍器又は分周器が必要となってしまう。その
ような回路ではPLLなどに基づく比較的複雑な回路構
成が必要とされ、装置のコストダウンを図ることができ
ない。By the way, in the above-mentioned conventional vibrating capacitance electrometer, there is a demand for eliminating the need for a bias magnet in order to reduce the size and weight of the device.
However, if the bias magnet is removed, the vibration frequency of the vibrating electrode becomes twice as high as the drive signal of the electromagnetic coil, so that the multiplier or frequency divider is required as described above. Such a circuit requires a relatively complicated circuit configuration based on a PLL or the like, and cannot reduce the cost of the device.
【0020】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、バイアス磁石も逓倍器(又は
分周器)も必要としない振動容量型電位計の直交変換器
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a quadrature converter of an oscillating capacitance type electrometer which does not require a bias magnet or a multiplier (or frequency divider). Especially.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、固定配置された対向電極と、前記対向電
極に非接触で近接配置され、振動可能に支持された振動
電極と、前記振動電極の近傍に配置され、周波数fの駆
動信号が供給され、周期的に変動する磁界を発生する電
磁コイルと、を含み、前記振動電極は導電性材料と残留
磁性材料とで構成され、前記振動電極の振動周波数を前
記周波数fと同一にしたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a counter electrode fixedly arranged, and a vibrating electrode which is arranged in close proximity to the counter electrode in a non-contact manner and is vibratably supported. An electromagnetic coil which is arranged in the vicinity of the vibrating electrode and which is supplied with a drive signal of a frequency f and generates a magnetic field which fluctuates periodically; and the vibrating electrode is composed of a conductive material and a residual magnetic material, The vibration frequency of the vibration electrode is the same as the frequency f.
【0022】上記構成によれば、電磁コイルに周波数f
の駆動信号が生じると、周波数fで極性が交互に変動す
る磁界が生じ、その磁界により振動電極が周波数fで振
動する。すなわち、振動電極に含まれる導電性材料がコ
ンデンサの一方電極としての機能を果たし、振動電極に
含まれる残留磁性材料が外部磁界の極性に対応して引力
又は斥力を生じさせる。つまり、単なる磁性材料の場合
には、極性にかかわらず磁界の強さに応じて引力が生じ
ていたが、本発明によれば、引力と斥力の両者を利用し
て、振動電極の振動周波数と磁界の変動周波数に一致さ
せることができる。According to the above construction, the frequency f is applied to the electromagnetic coil.
When the drive signal is generated, a magnetic field whose polarity fluctuates alternately at the frequency f is generated, and the magnetic field vibrates the vibrating electrode at the frequency f. That is, the conductive material included in the vibrating electrode serves as one electrode of the capacitor, and the residual magnetic material included in the vibrating electrode causes an attractive force or a repulsive force corresponding to the polarity of the external magnetic field. That is, in the case of a mere magnetic material, an attractive force is generated according to the strength of the magnetic field regardless of the polarity, but according to the present invention, by utilizing both attractive force and repulsive force, The fluctuation frequency of the magnetic field can be matched.
【0023】それゆえ、本発明に係る直交変換器を用い
て振動容量型電位計を構成すれば、同期検波のために、
バイアス磁石を用意する必要はなくまた逓倍器(又は分
周器)を用意する必要もない。Therefore, if an oscillating capacitance type electrometer is constructed using the quadrature converter according to the present invention, for synchronous detection,
It is not necessary to prepare a bias magnet, and it is not necessary to prepare a multiplier (or frequency divider).
【0024】本発明の好適な態様においては、前記振動
電極は、導電性材料層と残留磁性材料層とを積層させて
構成される。また、本発明の好適な態様においては、前
記振動電極は、導電性材料と残留磁性材料とを混合して
構成される。また、本発明の好適な態様においては、前
記振動電極は、導電性材料層に対して残留磁性材料とし
ての磁石片を接合されて構成される。磁石片は従来のバ
イアス磁石とはその機能が異なり、上記の残留磁性材料
としての引力及び斥力を生じさせるものである。[0024] In a preferred aspect of the present invention, the vibrating electrode is formed by laminating a conductive material layer and a residual magnetic material layer. Further, in a preferred aspect of the present invention, the vibrating electrode is configured by mixing a conductive material and a residual magnetic material. Further, in a preferred aspect of the present invention, the vibrating electrode is configured by joining a magnet piece as a residual magnetic material to a conductive material layer. The function of the magnet piece is different from that of the conventional bias magnet, and the magnet piece generates the attractive force and the repulsive force as the residual magnetic material.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
本発明に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the present invention.
【0026】図1には、本発明に係る直交変換器を含む
振動容量型電位計の全体構成が示されている。また、図
2には、本発明に係る直交変換器の好適な実施形態が示
されている。図1及び図2において、図8及び図9に示
した従来の構成と同一の構成には同一符号を付けその説
明を省略する。FIG. 1 shows the overall configuration of a vibrating capacitance type electrometer including an orthogonal converter according to the present invention. Further, FIG. 2 shows a preferred embodiment of the orthogonal transformer according to the present invention. 1 and 2, the same components as those of the conventional configuration shown in FIGS. 8 and 9 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0027】図1において、本実施形態においては、直
交変換器8における振動電極として残留磁性型振動電極
37が用いられている。このような残留磁性型振動電極
37を用いることによって、バイアス磁石や逓倍器など
を除去することが可能である。なお、従来との対比にお
いては、基本的に振動電極の構成のみが異なる。In FIG. 1, a remanent magnetism type vibrating electrode 37 is used as a vibrating electrode in the orthogonal transformer 8 in this embodiment. By using such a remanent magnetism type vibrating electrode 37, it is possible to remove the bias magnet and the multiplier. It should be noted that, in comparison with the prior art, only the configuration of the vibrating electrode is basically different.
【0028】図2に示されるように、本実施形態の直交
変換器においては、従来設けられていたバイアス磁石2
0(図8参照)が設けられておらずその分だけ直交変換
器の形状が小型化・軽量化されている。As shown in FIG. 2, in the orthogonal transformer of the present embodiment, the bias magnet 2 that has been conventionally provided is used.
0 (see FIG. 8) is not provided, and the shape of the orthogonal transformer is reduced in size and weight accordingly.
【0029】この残留磁性型振動電極37は、導電性材
料と残留磁性材料とを含む。導電性材料はコンデンサの
一方電極としての役割を果し、残留磁性材料は振動電極
を振動させるために機能する。但し、従来と異なるの
は、その振動電極が予め磁化されているということであ
り、このような残留磁性によって外部の磁界に対する引
力と斥力とを生じさせることができる。その磁化は垂直
方向になされる。The remanent magnetic vibrating electrode 37 contains a conductive material and a remanent magnetic material. The conductive material serves as one electrode of the capacitor, and the residual magnetic material functions to vibrate the vibrating electrode. However, what is different from the prior art is that the vibrating electrode is magnetized in advance, and such residual magnetism can generate an attractive force and a repulsive force with respect to an external magnetic field. Its magnetization is in the vertical direction.
【0030】図3を用いて残留磁性型振動電極37の動
作について説明する。図3(A)には電磁コイル22で
発生される磁界の経時的な変化が示されている。図3
(B)にはその磁界によって振動電極に生じる力が示さ
れている。この(B)から理解されるように、(A)に
示した正弦波状の磁界の変動に完全に一致して振動電極
に力が働いていることが理解される。すなわち、引力と
斥力とが交互に働いている。よって、(C)に振動電極
の変位を示すように、振動電極は電磁コイル22に供給
された駆動電流の周波数fで振動する。The operation of the remanent magnetism type vibrating electrode 37 will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the change over time of the magnetic field generated by the electromagnetic coil 22. FIG.
(B) shows the force generated in the vibrating electrode by the magnetic field. As understood from this (B), it is understood that the force acts on the vibrating electrode in perfect agreement with the fluctuation of the sinusoidal magnetic field shown in (A). That is, the attractive force and the repulsive force are working alternately. Therefore, as shown in (C) of the displacement of the vibrating electrode, the vibrating electrode vibrates at the frequency f of the drive current supplied to the electromagnetic coil 22.
【0031】従って、図1において、直交変換器8の出
力信号の周波数がfとなるので、発振器56から出力さ
れた信号の周波数fをそのまま利用して同期検波器64
で直交変換器8の出力に対して同期検波を行うことが可
能となる。すなわち、バイアス磁石や逓倍器などを用い
ないで単一の周波数により同期検波を行うことができ
る。なお、残留磁性型振動電極37は、予め永久磁石な
どによって磁化されている。Therefore, in FIG. 1, since the frequency of the output signal of the orthogonal converter 8 is f, the frequency f of the signal output from the oscillator 56 is used as it is, and the synchronous detector 64 is used.
Thus, it becomes possible to perform synchronous detection on the output of the orthogonal converter 8. That is, synchronous detection can be performed with a single frequency without using a bias magnet or a multiplier. The remanent magnetism type vibrating electrode 37 is magnetized in advance by a permanent magnet or the like.
【0032】図4〜図7には、残留磁性型振動電極37
の各種の実施形態が示されている。なお、各図において
は残留磁性型振動電極37及び対向電極36が模式的に
示されており、各図における106は絶縁体としてのス
ペーサである。4 to 7, the remanent magnetism type vibrating electrode 37 is shown.
Various embodiments of are shown. In each figure, the remanent magnetism type vibrating electrode 37 and the counter electrode 36 are schematically shown, and 106 in each figure is a spacer as an insulator.
【0033】図4に示す例においては、残留磁性型振動
電極37が、残留磁性材料層102の表面に導電性材料
層100を形成して構成される。例えば、導電性材料層
100は蒸着やコーティングなどによって形成すること
もできる。In the example shown in FIG. 4, the remanent-magnetic vibrating electrode 37 is formed by forming the conductive material layer 100 on the surface of the remanent-magnetic material layer 102. For example, the conductive material layer 100 can also be formed by vapor deposition or coating.
【0034】ここで、導電性材料としては例えば金やア
ルミなどが用いられる。また、残留磁性材料としては例
えば強磁性材のうちで残留磁化を生ずる硬磁性体として
の例えばニッケル系やコバルト系などの永久磁石の材料
が用いられる。Here, for example, gold or aluminum is used as the conductive material. Further, as the residual magnetic material, for example, a permanent magnet material such as a nickel-based material or a cobalt-based material, which is a hard magnetic material that causes residual magnetization among ferromagnetic materials, is used.
【0035】図5に示す例においては、導電性材料層1
00の裏面に残留磁性材料層102が形成されている。In the example shown in FIG. 5, the conductive material layer 1
The remanent magnetic material layer 102 is formed on the back surface of No. 00.
【0036】図6に示す例では、残留磁性型振動電極3
7が、導電性材料37Aと残留磁性材料37Bとの混合
体あるいは合金として構成されている。もちろん、導電
性及び残留磁性の両者を示す物質を用いて振動電極37
を構成することもできる。In the example shown in FIG. 6, the remanent magnetism type vibrating electrode 3 is used.
7 is configured as a mixture or alloy of the conductive material 37A and the residual magnetic material 37B. Of course, the vibrating electrode 37 is made of a material that exhibits both conductivity and residual magnetism.
Can also be configured.
【0037】図7に示す例においては、導電性材料層1
00の裏面に残留磁性材料としての磁石片104が接合
配置されている。この磁石は従来のバイアス磁石とは異
なる機能を有し、電磁コイル20により発生された周期
的に変動する磁界に対して引力及び斥力を発生させるも
のである。In the example shown in FIG. 7, the conductive material layer 1
A magnet piece 104 as a residual magnetic material is joined and arranged on the back surface of 00. This magnet has a function different from that of the conventional bias magnet, and generates an attractive force and a repulsive force with respect to the periodically varying magnetic field generated by the electromagnetic coil 20.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動電極を導電性材料と残留磁性体とで構成したので、
導電性材料によって振動容量型コンデンサの一方電極を
実現し、残留磁性材料によって電磁コイルにて発生させ
る磁界に対して引力及び斥力を生じさせることができ
る。従って、駆動信号の周波数fに対して、振動電極の
振動周波数を同一にでき、バイアス磁石や逓倍器(又は
分周器)などが不要となる。As described above, according to the present invention,
Since the vibrating electrode is composed of the conductive material and the residual magnetic material,
The one electrode of the vibration capacitance type capacitor can be realized by the conductive material, and the attractive force and the repulsive force can be generated by the residual magnetic material with respect to the magnetic field generated in the electromagnetic coil. Therefore, the vibration frequency of the vibrating electrode can be made equal to the frequency f of the drive signal, and a bias magnet, a multiplier (or a frequency divider), etc. are unnecessary.
【図1】 本発明に係る直交変換器を含む振動容量型電
位計の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a vibrating capacitance type electrometer including an orthogonal transformer according to the present invention.
【図2】 本発明に係る直交変換器の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an orthogonal transformer according to the present invention.
【図3】 図2に示す残留磁性型振動電極37の動作を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an operation of the remanent magnetism type vibrating electrode 37 shown in FIG.
【図4】 残留磁性型振動電極の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a remanent magnetism type vibrating electrode.
【図5】 残留磁性型振動電極の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a remanent magnetism type vibrating electrode.
【図6】 残留磁性型振動電極の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a remanent magnetism type vibrating electrode.
【図7】 残留磁性型振動電極の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a remanent magnetism type vibrating electrode.
【図8】 従来の直交変換器を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional orthogonal transformer.
【図9】 従来の振動容量型電位計の全体構成を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing an overall configuration of a conventional vibration capacitance type electrometer.
【図10】 図9に示すバイアス磁石20を用いない場
合の直交変換器の動作を示す図である。10 is a diagram showing the operation of the orthogonal transformer when the bias magnet 20 shown in FIG. 9 is not used.
【図11】 図9に示すバイアス磁石を用いた場合の直
交変換器の動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an operation of the orthogonal transformer when the bias magnet shown in FIG. 9 is used.
22 電磁コイル、36 対向電極、37 残留磁性型
振動電極、39 コンデンサ、56 発振器、64 同
期検波器、100 導電性材料層、102 残留磁性材
料層、104 磁石片。22 electromagnetic coil, 36 counter electrode, 37 remanent magnetism type vibrating electrode, 39 capacitor, 56 oscillator, 64 synchronous detector, 100 conductive material layer, 102 remanent magnetic material layer, 104 magnet piece.
Claims (4)
された振動電極と、 前記振動電極の近傍に配置され、周波数fの駆動信号が
供給され、周期的に変動する磁界を発生する電磁コイル
と、 を含み、 前記振動電極は導電性材料と残留磁性材料とで構成さ
れ、 前記振動電極の振動周波数を前記周波数fと同一にした
ことを特徴とする振動容量型電位計の直交変換器。1. A counter electrode fixedly arranged, a vibrating electrode which is disposed in proximity to the counter electrode in a non-contact manner and is oscillatably supported, and a drive signal having a frequency f which is arranged in the vicinity of the vibrating electrode. And a vibrating electrode composed of a conductive material and a remanent magnetic material, wherein the vibrating frequency of the vibrating electrode is the same as the frequency f. A quadrature converter of the characteristic vibrating capacitance electrometer.
層させてなることを特徴とする振動容量型電位計の直交
変換器。2. The orthogonal transducer according to claim 1, wherein the vibrating electrode is formed by laminating a conductive material layer and a remanent magnetic material layer.
て構成されたことを特徴とする振動容量型電位計の直交
変換器。3. The orthogonal transformer of a vibrating capacitance electrometer according to claim 1, wherein the vibrating electrode is formed by mixing a conductive material and a residual magnetic material.
しての磁石片が接合されてなることを特徴とする振動容
量型電位計の直交変換器。4. The orthogonal transducer according to claim 1, wherein the vibrating electrode comprises a conductive material layer and a magnet piece as a residual magnetic material bonded to the vibrating electrode. Orthogonal transformer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7190910A JPH0943287A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Orthogonal converter for vibration capacity type potentiometer |
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JP7190910A JPH0943287A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Orthogonal converter for vibration capacity type potentiometer |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0943287A true JPH0943287A (en) | 1997-02-14 |
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Family Applications (1)
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JP7190910A Pending JPH0943287A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Orthogonal converter for vibration capacity type potentiometer |
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1995
- 1995-07-26 JP JP7190910A patent/JPH0943287A/en active Pending
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