JPH10213428A - 磁歪線を用いた測尺装置 - Google Patents
磁歪線を用いた測尺装置Info
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- JPH10213428A JPH10213428A JP9017018A JP1701897A JPH10213428A JP H10213428 A JPH10213428 A JP H10213428A JP 9017018 A JP9017018 A JP 9017018A JP 1701897 A JP1701897 A JP 1701897A JP H10213428 A JPH10213428 A JP H10213428A
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- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
- G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁歪線のヒステリシスを低減すると共に安定
した位置検出を行うことができる磁歪線を用いた測尺装
置を提案することを目的とする。 【解決手段】 この磁歪線を用いた測尺装置は、ドライ
ブコイル４と、測長範囲全域に亘って配設されたレシー
ブコイル３と、長さ方向に均一に磁化された磁歪線１
と、レシーブコイル３の外周に配設された短絡環２とを
有し、ドライブコイル４に印加する駆動パルスＡにより
磁歪線１に超音波振動Ｃを発生させて、超音波振動Ｃが
磁歪線１を伝搬し、短絡環２の配設された位置を通過す
るとき、レシーブコイル３に発生するパルス電流Ｂを検
出し、駆動パルス発生時からレシーブコイル３にパルス
電流Ｂが発生するまでの時間により、短絡環２の位置を
測定するようにしたものである。
した位置検出を行うことができる磁歪線を用いた測尺装
置を提案することを目的とする。 【解決手段】 この磁歪線を用いた測尺装置は、ドライ
ブコイル４と、測長範囲全域に亘って配設されたレシー
ブコイル３と、長さ方向に均一に磁化された磁歪線１
と、レシーブコイル３の外周に配設された短絡環２とを
有し、ドライブコイル４に印加する駆動パルスＡにより
磁歪線１に超音波振動Ｃを発生させて、超音波振動Ｃが
磁歪線１を伝搬し、短絡環２の配設された位置を通過す
るとき、レシーブコイル３に発生するパルス電流Ｂを検
出し、駆動パルス発生時からレシーブコイル３にパルス
電流Ｂが発生するまでの時間により、短絡環２の位置を
測定するようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガソリンス
タンドのガソリンタンクの液面の測定、油圧シリンダー
内部に組み込みピストンロッドのストローク検出または
各種産業機械の可動部の位置検出等に使用して好適な磁
歪線を用いた測尺装置に関する。
タンドのガソリンタンクの液面の測定、油圧シリンダー
内部に組み込みピストンロッドのストローク検出または
各種産業機械の可動部の位置検出等に使用して好適な磁
歪線を用いた測尺装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁場をかけるとその長さが伸長ま
たは縮小する超音波磁歪遅延線を用いた測長装置として
本出願人が提案している特公平７−６２６１２号公報記
載の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置がある。
たは縮小する超音波磁歪遅延線を用いた測長装置として
本出願人が提案している特公平７−６２６１２号公報記
載の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置がある。
【０００３】以下に、図８を参照して従来の超音波磁歪
遅延線を用いた測長装置について説明する。図８におい
て、１０は超音波磁歪遅延線（磁歪線）であり、１１は
超音波磁歪遅延線１０の長さ方向に移動可能に所定距離
離隔して対向して配置された磁石片である。３は検出コ
イル（レシーブコイル）であり、超音波磁歪遅延線１０
の測長範囲の全域に亘って巻回される。４は送波器（ド
ライブコイルを有する）であり、超音波磁歪遅延線１０
の一端に配接される。５は駆動パルス発生回路であり、
送波器４に所定の駆動パルスＡを印加する。６は検出コ
イル３に発生する誘起電圧としての検出パルス信号Ｂを
検出するものである。７は演算回路であり、駆動パルス
に対する検出パルスの遅れ時間を計算してその距離に相
当する信号を出力端子ｅから出力するようにするもので
ある。Ｃは送波器４により磁歪線の長さ方向に伝搬する
超音波振動である。
遅延線を用いた測長装置について説明する。図８におい
て、１０は超音波磁歪遅延線（磁歪線）であり、１１は
超音波磁歪遅延線１０の長さ方向に移動可能に所定距離
離隔して対向して配置された磁石片である。３は検出コ
イル（レシーブコイル）であり、超音波磁歪遅延線１０
の測長範囲の全域に亘って巻回される。４は送波器（ド
ライブコイルを有する）であり、超音波磁歪遅延線１０
の一端に配接される。５は駆動パルス発生回路であり、
送波器４に所定の駆動パルスＡを印加する。６は検出コ
イル３に発生する誘起電圧としての検出パルス信号Ｂを
検出するものである。７は演算回路であり、駆動パルス
に対する検出パルスの遅れ時間を計算してその距離に相
当する信号を出力端子ｅから出力するようにするもので
ある。Ｃは送波器４により磁歪線の長さ方向に伝搬する
超音波振動である。
【０００４】上述の装置では、図６に示すように、駆動
パルス発生回路５からの駆動パルスＡによって、送波器
４から超音波磁歪遅延線１０に超音波振動Ｃを加える
と、超音波磁歪遅延線１０を超音波が伝搬してゆく。検
出パルス信号Ｂは検出コイル３に発生するパルス電流で
ある。Ｔ1 は超音波振動が超音波磁歪遅延線１０内を１
往復する時間である。Ｔ2 は駆動パルスＡから検出パル
スＢまでの時間である。
パルス発生回路５からの駆動パルスＡによって、送波器
４から超音波磁歪遅延線１０に超音波振動Ｃを加える
と、超音波磁歪遅延線１０を超音波が伝搬してゆく。検
出パルス信号Ｂは検出コイル３に発生するパルス電流で
ある。Ｔ1 は超音波振動が超音波磁歪遅延線１０内を１
往復する時間である。Ｔ2 は駆動パルスＡから検出パル
スＢまでの時間である。
【０００５】駆動パルス発生回路５から送波器４のドラ
イブコイルに駆動パルスＡを印加するとドライブコイル
に磁界が発生する。このドライブコイルに発生した磁界
により超音波磁歪遅延線１０に磁歪効果が起こり、超音
波磁歪遅延線１０を超音波振動Ｃが伝搬していく。
イブコイルに駆動パルスＡを印加するとドライブコイル
に磁界が発生する。このドライブコイルに発生した磁界
により超音波磁歪遅延線１０に磁歪効果が起こり、超音
波磁歪遅延線１０を超音波振動Ｃが伝搬していく。
【０００６】このとき、検出コイル３だけでは検出コイ
ル３にパルス電圧は発生しないが、超音波磁歪遅延線１
０に接近して磁石片２を置くと、超音波磁歪遅延線１０
が部分的に磁化されるため、この部分を超音波振動Ｃが
通過するとき、超音波磁歪遅延線１０の磁化が変化する
いわゆる逆磁歪効果により検出コイル３に誘起起電圧に
よる検出パルスＢが発生する。この検出パルスＢは開放
端での反射により２度発生する。この一度目の検出パル
スＢを検出回路６で検出する。
ル３にパルス電圧は発生しないが、超音波磁歪遅延線１
０に接近して磁石片２を置くと、超音波磁歪遅延線１０
が部分的に磁化されるため、この部分を超音波振動Ｃが
通過するとき、超音波磁歪遅延線１０の磁化が変化する
いわゆる逆磁歪効果により検出コイル３に誘起起電圧に
よる検出パルスＢが発生する。この検出パルスＢは開放
端での反射により２度発生する。この一度目の検出パル
スＢを検出回路６で検出する。
【０００７】磁石片２を超音波磁歪遅延線１０に沿って
移動させると、駆動パルスＡの発生から検出コイル３に
検出パルスＢが発生するまで時間Ｔ2 が磁石片２の移動
距離に比例して変化する。駆動パルス発生回路５からの
駆動パルスＡと検出回路６からの検出パルスＢを演算回
路７に送り、演算回路７で駆動パルスＡ発生から検出パ
ルスＢの検出までの時間を計算し、その距離に相当する
出力信号を出力端子ｅから出力する。
移動させると、駆動パルスＡの発生から検出コイル３に
検出パルスＢが発生するまで時間Ｔ2 が磁石片２の移動
距離に比例して変化する。駆動パルス発生回路５からの
駆動パルスＡと検出回路６からの検出パルスＢを演算回
路７に送り、演算回路７で駆動パルスＡ発生から検出パ
ルスＢの検出までの時間を計算し、その距離に相当する
出力信号を出力端子ｅから出力する。
【０００８】送波器４から送信される超音波振動Ｃは超
音波磁歪遅延線１０の内部を伝搬し、一方の端部から他
方の端部へと反射を繰り返し、次第に減衰して消滅する
ようになる。
音波磁歪遅延線１０の内部を伝搬し、一方の端部から他
方の端部へと反射を繰り返し、次第に減衰して消滅する
ようになる。
【０００９】ここで、超音波磁歪遅延線１０の長さＬは
予め分かっているので、これにより駆動パルス発生回路
５において駆動パルスＡの発生周期Ｔ1 を超音波振動Ｃ
が超音波磁歪遅延線１０の長さＬを往復して送波器２の
位置まで戻ってくる周期と同一になるように設定して装
置を構成する。
予め分かっているので、これにより駆動パルス発生回路
５において駆動パルスＡの発生周期Ｔ1 を超音波振動Ｃ
が超音波磁歪遅延線１０の長さＬを往復して送波器２の
位置まで戻ってくる周期と同一になるように設定して装
置を構成する。
【００１０】また、超音波振動Ｃが長さ２Ｌを進み送波
器４の設けられた端部で反射するとき、超音波振動Ｃの
位相と同一位相となるように、送波器４を駆動し、新し
い超音波振動を発生せしめるように駆動パルス発生回路
５による駆動パルスＡの発生条件を設定する。
器４の設けられた端部で反射するとき、超音波振動Ｃの
位相と同一位相となるように、送波器４を駆動し、新し
い超音波振動を発生せしめるように駆動パルス発生回路
５による駆動パルスＡの発生条件を設定する。
【００１１】このように、超音波振動Ｃを駆動パルスＡ
の新しい超音波振動と重ね合わせることにより、位相の
整った強い超音波振動Ｃを得るので、Ｓ／Ｎ比の良い大
きな振動の検出波を得られるので、無反射支持体によっ
て反射波を抑える必要がないので、無反射支持体のスペ
ース分だけ装置全体を小型化することが出来る。
の新しい超音波振動と重ね合わせることにより、位相の
整った強い超音波振動Ｃを得るので、Ｓ／Ｎ比の良い大
きな振動の検出波を得られるので、無反射支持体によっ
て反射波を抑える必要がないので、無反射支持体のスペ
ース分だけ装置全体を小型化することが出来る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置では、超音波
磁歪遅延線１０の磁石片２による磁化が磁石片２の移動
方向に記録されるため、ヒステリシスが発生する。ここ
で、残留磁気のない磁歪線を用いると、ヒステリシスは
発生しないが、超音波振動が小さいため位置検出が困難
になる。そこで、ヒステリシスは発生するが、超音波振
動が大きく残留磁気の大きい磁歪線を使わざるを得ない
という不都合があった。また、磁石片２と超音波磁歪遅
延線１０の距離が変化すると、検出コイル３に誘起する
電圧が増減するため、安定した位置検出ができないとい
う不都合があった。
従来の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置では、超音波
磁歪遅延線１０の磁石片２による磁化が磁石片２の移動
方向に記録されるため、ヒステリシスが発生する。ここ
で、残留磁気のない磁歪線を用いると、ヒステリシスは
発生しないが、超音波振動が小さいため位置検出が困難
になる。そこで、ヒステリシスは発生するが、超音波振
動が大きく残留磁気の大きい磁歪線を使わざるを得ない
という不都合があった。また、磁石片２と超音波磁歪遅
延線１０の距離が変化すると、検出コイル３に誘起する
電圧が増減するため、安定した位置検出ができないとい
う不都合があった。
【００１３】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、磁歪線のヒステリシスを低減すると共に安定した位
置検出を行うことを目的とする磁歪線を用いた測尺装置
を提案しようとするものである。
で、磁歪線のヒステリシスを低減すると共に安定した位
置検出を行うことを目的とする磁歪線を用いた測尺装置
を提案しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の磁歪線を用いた
測尺装置は、磁歪線の一端に送波器を配設し、他端を開
放端とし、上記磁歪線の外周に測長範囲全域に亘って検
出コイルを配設し、上記磁歪線に沿って検出片を移動可
能に配設し、上記送波器に加える駆動パルスに対する上
記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間に
より、上記検出片の位置を測定する磁歪線を用いた測尺
装置において、上記磁歪線は長さ方向に均一に磁化され
ていて、上記検出片は上記検出コイルの外周に配設され
た短絡環であり、上記送波器に印加する上記駆動パルス
により上記磁歪線に超音波振動を発生させて、上記超音
波振動が上記磁歪線を伝搬し、上記短絡環の配設された
位置を通過するとき、上記検出コイルに発生するパルス
電流を検出し、上記駆動パルス発生時から上記検出コイ
ルに上記パルス電流が発生するまでの時間により、上記
短絡環の位置を測定するようにしたものである。また、
この発明の磁歪線を用いた測尺装置は、上述において、
上記検出片は、上記検出コイルが貫通する穴を設けた金
属板であるものである。
測尺装置は、磁歪線の一端に送波器を配設し、他端を開
放端とし、上記磁歪線の外周に測長範囲全域に亘って検
出コイルを配設し、上記磁歪線に沿って検出片を移動可
能に配設し、上記送波器に加える駆動パルスに対する上
記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間に
より、上記検出片の位置を測定する磁歪線を用いた測尺
装置において、上記磁歪線は長さ方向に均一に磁化され
ていて、上記検出片は上記検出コイルの外周に配設され
た短絡環であり、上記送波器に印加する上記駆動パルス
により上記磁歪線に超音波振動を発生させて、上記超音
波振動が上記磁歪線を伝搬し、上記短絡環の配設された
位置を通過するとき、上記検出コイルに発生するパルス
電流を検出し、上記駆動パルス発生時から上記検出コイ
ルに上記パルス電流が発生するまでの時間により、上記
短絡環の位置を測定するようにしたものである。また、
この発明の磁歪線を用いた測尺装置は、上述において、
上記検出片は、上記検出コイルが貫通する穴を設けた金
属板であるものである。
【００１５】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記送波器に上記駆動パルスを印加
するタイミングを、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってくる時間に合わせるように
したものである。
は、上述において、上記送波器に上記駆動パルスを印加
するタイミングを、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってくる時間に合わせるように
したものである。
【００１６】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってきたとき、上記送波器に発
生するパルス電流を検出し、上記送波器に発生するパル
ス電流と同期させて上記送波器に上記駆動パルスを印加
して、上記磁歪線に次の超音波振動を発生させるように
したものである。
は、上述において、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってきたとき、上記送波器に発
生するパルス電流を検出し、上記送波器に発生するパル
ス電流と同期させて上記送波器に上記駆動パルスを印加
して、上記磁歪線に次の超音波振動を発生させるように
したものである。
【００１７】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記駆動パルスの発生から次の駆動
パルスの発生までの時間と、上記駆動パルスの発生から
上記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間
の比を計算し、上記検出片の位置を検出するようにした
ものである。
は、上述において、上記駆動パルスの発生から次の駆動
パルスの発生までの時間と、上記駆動パルスの発生から
上記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間
の比を計算し、上記検出片の位置を検出するようにした
ものである。
【００１８】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記検出コイルに直流電流を流し、
上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させるようにしたも
のである。
は、上述において、上記検出コイルに直流電流を流し、
上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させるようにしたも
のである。
【００１９】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記検出コイルに流す直流電流をパ
ルス電流とし、上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させ
るようにしたものである。
は、上述において、上記検出コイルに流す直流電流をパ
ルス電流とし、上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させ
るようにしたものである。
【００２０】このような本発明の磁歪線を用いた測尺装
置によれば以下の作用をする。検出片として磁石片を使
わず短絡環を使用するため、磁歪線の磁化の状態が乱れ
ることがなく、そのため、残留磁気の大きい磁歪線を使
用してもヒステリシスのない高精度な位置検出をするこ
とができる。また、検出片は、検出コイルが貫通する穴
を設けた金属板であるので、容易に金属板に貫通穴を加
工することができ、コストの低減、検出および加工の自
由度、利便性を向上させることができる。また、短絡環
と磁歪線の中心軸が変動しても検出コイルに誘起する電
圧が変化しないため、安定した位置検出をすることがで
きる。また、送波器に駆動パルスを送るタイミングを、
超音波振動が磁歪線を往復する時間に合わせることによ
り、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよいパルス電流
を得ることができる。
置によれば以下の作用をする。検出片として磁石片を使
わず短絡環を使用するため、磁歪線の磁化の状態が乱れ
ることがなく、そのため、残留磁気の大きい磁歪線を使
用してもヒステリシスのない高精度な位置検出をするこ
とができる。また、検出片は、検出コイルが貫通する穴
を設けた金属板であるので、容易に金属板に貫通穴を加
工することができ、コストの低減、検出および加工の自
由度、利便性を向上させることができる。また、短絡環
と磁歪線の中心軸が変動しても検出コイルに誘起する電
圧が変化しないため、安定した位置検出をすることがで
きる。また、送波器に駆動パルスを送るタイミングを、
超音波振動が磁歪線を往復する時間に合わせることによ
り、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよいパルス電流
を得ることができる。
【００２１】また、磁歪線の開放端で反射してきた超音
波振動が送波器の位置に到達したとき、送波器に発生す
るパルス電流を検出し、送波器に発生するパルス電流と
同期させて送波器に駆動パルスを印加して、磁歪線に次
の超音波振動を発生させることから、不要な反射波が発
生せずＳ／Ｎ比のよい検出パルス電流を得ることがで
き、同時に駆動パルス発生から次の駆動パルス発生まで
の時間と、駆動パルス発生から検出コイルに検出パルス
電流が発生するまでの時間の比を計算することにより、
超音波振動が磁歪線を伝搬する速度によらず短絡環の位
置を検出することができる。
波振動が送波器の位置に到達したとき、送波器に発生す
るパルス電流を検出し、送波器に発生するパルス電流と
同期させて送波器に駆動パルスを印加して、磁歪線に次
の超音波振動を発生させることから、不要な反射波が発
生せずＳ／Ｎ比のよい検出パルス電流を得ることがで
き、同時に駆動パルス発生から次の駆動パルス発生まで
の時間と、駆動パルス発生から検出コイルに検出パルス
電流が発生するまでの時間の比を計算することにより、
超音波振動が磁歪線を伝搬する速度によらず短絡環の位
置を検出することができる。
【００２２】また、検出コイルに直流電流を流し、磁歪
線を長さ方向に均一に磁化することにより、磁歪線が経
年変化の影響で減磁したり外来磁界の影響で着磁された
りすることがなく、安定した位置検出をすることができ
る。また、検出コイルに流す電流をパルス電流とし、磁
歪線を長さ方向に均一に磁化することにより、消費電流
を低減でき、同時に磁歪線が経年変化の影響で減磁した
り外来磁界の影響で着磁されたりすることがなく、安定
した位置検出をすることができる。
線を長さ方向に均一に磁化することにより、磁歪線が経
年変化の影響で減磁したり外来磁界の影響で着磁された
りすることがなく、安定した位置検出をすることができ
る。また、検出コイルに流す電流をパルス電流とし、磁
歪線を長さ方向に均一に磁化することにより、消費電流
を低減でき、同時に磁歪線が経年変化の影響で減磁した
り外来磁界の影響で着磁されたりすることがなく、安定
した位置検出をすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、図１乃至図７を参照して
本実施の形態の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置につ
いて説明する。図１において、１は長さ方向に均一に磁
化した磁歪線である。３はレシーブコイル（検出コイ
ル）であり、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の測長
範囲の全域に亘って巻回される。２は長さ方向に均一に
磁化した磁歪線１の長さ方向にレシーブコイル３の周囲
を移動可能にして配置された短絡環である。４はドライ
ブコイル（送波器）であり、長さ方向に均一に磁化した
磁歪線１の一端に配設される。５は駆動パルス発生回路
であり、ドライブコイル４に所定の駆動パルスＡを印加
する。６は検出回路であり、レシーブコイル３に発生す
る誘起電圧としての検出パルス信号Ｂを検出するもので
ある。７は演算回路であり、駆動パルスに対する検出パ
ルスの遅れ時間を計算してその距離に相当する信号を出
力端子ｅから出力するようにするものである。Ｃはドラ
イブコイル４により長さ方向に均一に磁化した磁歪線１
の長さ方向に伝搬する超音波振動である。Ｄは長さ方向
に均一に磁化した磁歪線１の開放端で反射してきた超音
波振動である。
本実施の形態の超音波磁歪遅延線を用いた測長装置につ
いて説明する。図１において、１は長さ方向に均一に磁
化した磁歪線である。３はレシーブコイル（検出コイ
ル）であり、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の測長
範囲の全域に亘って巻回される。２は長さ方向に均一に
磁化した磁歪線１の長さ方向にレシーブコイル３の周囲
を移動可能にして配置された短絡環である。４はドライ
ブコイル（送波器）であり、長さ方向に均一に磁化した
磁歪線１の一端に配設される。５は駆動パルス発生回路
であり、ドライブコイル４に所定の駆動パルスＡを印加
する。６は検出回路であり、レシーブコイル３に発生す
る誘起電圧としての検出パルス信号Ｂを検出するもので
ある。７は演算回路であり、駆動パルスに対する検出パ
ルスの遅れ時間を計算してその距離に相当する信号を出
力端子ｅから出力するようにするものである。Ｃはドラ
イブコイル４により長さ方向に均一に磁化した磁歪線１
の長さ方向に伝搬する超音波振動である。Ｄは長さ方向
に均一に磁化した磁歪線１の開放端で反射してきた超音
波振動である。
【００２４】ここで、図１に示した本実施の形態の超音
波磁歪遅延線を用いた測長装置が図８に示した従来の超
音波磁歪遅延線を用いた測長装置と異なる点は、長さ方
向に均一に磁化した磁歪線１と、長さ方向に均一に磁化
した磁歪線１の長さ方向にレシーブコイル３の周囲を移
動可能にして配置された短絡環２とを設けた点である。
波磁歪遅延線を用いた測長装置が図８に示した従来の超
音波磁歪遅延線を用いた測長装置と異なる点は、長さ方
向に均一に磁化した磁歪線１と、長さ方向に均一に磁化
した磁歪線１の長さ方向にレシーブコイル３の周囲を移
動可能にして配置された短絡環２とを設けた点である。
【００２５】上述の装置では、図２に示すように、駆動
パルス発生回路５からの駆動パルスＡによって、ドライ
ブコイル４から長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に超
音波振動Ｃを加えると、長さ方向に均一に磁化した磁歪
線１を超音波振動Ｃが伝搬してゆく。検出パルス信号Ｂ
はレシーブコイル３に発生するパルス電流である。Ｔ 2
は駆動パルスＡからレシーブコイルに発生する検出パル
ス電流Ｂまでの時間である。
パルス発生回路５からの駆動パルスＡによって、ドライ
ブコイル４から長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に超
音波振動Ｃを加えると、長さ方向に均一に磁化した磁歪
線１を超音波振動Ｃが伝搬してゆく。検出パルス信号Ｂ
はレシーブコイル３に発生するパルス電流である。Ｔ 2
は駆動パルスＡからレシーブコイルに発生する検出パル
ス電流Ｂまでの時間である。
【００２６】駆動パルス発生回路５から送波器のドライ
ブコイル４に駆動パルスＡを印加するとドライブコイル
４に磁界が発生する。このドライブコイル４に発生した
磁界により長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に磁歪効
果が起こり、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を超音
波振動Ｃが伝搬していく。
ブコイル４に駆動パルスＡを印加するとドライブコイル
４に磁界が発生する。このドライブコイル４に発生した
磁界により長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に磁歪効
果が起こり、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を超音
波振動Ｃが伝搬していく。
【００２７】磁歪線１の中で超音波振動Ｃの粗密に相当
する部分は、逆磁歪効果（ビラリ効果）により磁区が回
転し磁化の変化が現れる。つまり、一様に磁化された磁
歪線１中を超音波振動Ｃが伝搬すると、超音波振動Ｃの
粗密に相当する小さい磁区からなる磁石がレシーブコイ
ル中を超音波振動Ｃの伝搬速度で通過するのと等価であ
る。レシーブコイル中では、この小さい磁石の移動によ
る磁束の変化の総和はゼロになるためレシーブコイルに
発生する誘導起電力は打ち消される。従って、レシーブ
コイル３にはパルス電流が検出されない。
する部分は、逆磁歪効果（ビラリ効果）により磁区が回
転し磁化の変化が現れる。つまり、一様に磁化された磁
歪線１中を超音波振動Ｃが伝搬すると、超音波振動Ｃの
粗密に相当する小さい磁区からなる磁石がレシーブコイ
ル中を超音波振動Ｃの伝搬速度で通過するのと等価であ
る。レシーブコイル中では、この小さい磁石の移動によ
る磁束の変化の総和はゼロになるためレシーブコイルに
発生する誘導起電力は打ち消される。従って、レシーブ
コイル３にはパルス電流が検出されない。
【００２８】しかし、超音波振動Ｃが短絡環２が配置さ
れた位置を通過するとき、レンツの法則により短絡環２
に磁束変化を妨げる向きに電流が流れる。つまり、上述
した小さい磁石の磁束のバランスが短絡環２の位置で崩
れるため、レシーブコイル３にパルス電流Ｂが発生す
る。このパルス電流Ｂは開放端での反射により２度発生
する。この一度目のパルス電流Ｂを検出回路６で検出す
る。
れた位置を通過するとき、レンツの法則により短絡環２
に磁束変化を妨げる向きに電流が流れる。つまり、上述
した小さい磁石の磁束のバランスが短絡環２の位置で崩
れるため、レシーブコイル３にパルス電流Ｂが発生す
る。このパルス電流Ｂは開放端での反射により２度発生
する。この一度目のパルス電流Ｂを検出回路６で検出す
る。
【００２９】短絡環２の材質は銅、アルミニューム等で
よく、必ずしも非磁性体である必要はなく、外部からの
磁束が残留しない磁性体であってもよい。また、短絡環
の形状は、１ターンの短絡コイルの他に、複数回巻回し
た両端が短絡したコイル、または金属管、または図７に
示すように、レシーブコイル３が通る貫通穴１０ａを設
けた金属板１０でよい。特に、短絡環としてこの貫通穴
１０ａを設けた金属板１０を用いた場合、この金属板１
０は短絡コイルとしての機能と短絡コイルを保持する取
付板としての機能を併せ持っている。また、この金属板
１０の加工は容易であるから、使用者自ら作製すること
が可能である。このように、従来例の磁石片と比較して
検出片として貫通穴を設けた金属板１０を用いること
で、コストの低減、自由度、利便性が向上している。
よく、必ずしも非磁性体である必要はなく、外部からの
磁束が残留しない磁性体であってもよい。また、短絡環
の形状は、１ターンの短絡コイルの他に、複数回巻回し
た両端が短絡したコイル、または金属管、または図７に
示すように、レシーブコイル３が通る貫通穴１０ａを設
けた金属板１０でよい。特に、短絡環としてこの貫通穴
１０ａを設けた金属板１０を用いた場合、この金属板１
０は短絡コイルとしての機能と短絡コイルを保持する取
付板としての機能を併せ持っている。また、この金属板
１０の加工は容易であるから、使用者自ら作製すること
が可能である。このように、従来例の磁石片と比較して
検出片として貫通穴を設けた金属板１０を用いること
で、コストの低減、自由度、利便性が向上している。
【００３０】短絡環２を長さ方向に均一に磁化した磁歪
線１に沿って移動させると、駆動パルスＡの発生からレ
シーブコイル３にパルス電流Ｂが発生するまで時間Ｔ2
が短絡環２の移動距離に比例して変化する。駆動パルス
発生回路５からの駆動パルスＡと検出回路６からのパル
ス電流Ｂを演算回路７に送り、演算回路７で駆動パルス
Ａ発生からパルス電流Ｂの検出までの時間を計算し、そ
の距離に相当する出力信号を出力端子ｅから出力する。
線１に沿って移動させると、駆動パルスＡの発生からレ
シーブコイル３にパルス電流Ｂが発生するまで時間Ｔ2
が短絡環２の移動距離に比例して変化する。駆動パルス
発生回路５からの駆動パルスＡと検出回路６からのパル
ス電流Ｂを演算回路７に送り、演算回路７で駆動パルス
Ａ発生からパルス電流Ｂの検出までの時間を計算し、そ
の距離に相当する出力信号を出力端子ｅから出力する。
【００３１】ドライブコイル４から送信される超音波振
動Ｃは長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の内部を伝搬
し、一方の端部から他方の端部へと反射を繰り返し、次
第に減衰して消滅するようになる。このように、本実施
の形態では、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を用
い、従来例の磁石片の代わりに短絡環２を用いて、レシ
ーブコイル３にパルス電流Ｂを発生させるようにしてい
る点が従来例と相違する点である。このように、本実施
の形態によれば、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の
磁化が短絡環２の移動方向に記録されることはないの
で、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に対して短絡環
２によるヒステリシスが発生しないようにすることがで
きる。また、従来例では、磁歪線と磁石片との距離変動
は、レシーブコイルに発生するパルス電流の大きさが変
化するため検出精度に影響を与えていたが、本実施の形
態によれば、磁歪線と短絡環の中心軸が変動した場合で
もレシーブコイルを貫く上述した小さな磁石の磁束の総
和が変化しないため、パルス電流の大きさに影響を与え
ることなく安定した位置検出を行なうことができる。
動Ｃは長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の内部を伝搬
し、一方の端部から他方の端部へと反射を繰り返し、次
第に減衰して消滅するようになる。このように、本実施
の形態では、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を用
い、従来例の磁石片の代わりに短絡環２を用いて、レシ
ーブコイル３にパルス電流Ｂを発生させるようにしてい
る点が従来例と相違する点である。このように、本実施
の形態によれば、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の
磁化が短絡環２の移動方向に記録されることはないの
で、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に対して短絡環
２によるヒステリシスが発生しないようにすることがで
きる。また、従来例では、磁歪線と磁石片との距離変動
は、レシーブコイルに発生するパルス電流の大きさが変
化するため検出精度に影響を与えていたが、本実施の形
態によれば、磁歪線と短絡環の中心軸が変動した場合で
もレシーブコイルを貫く上述した小さな磁石の磁束の総
和が変化しないため、パルス電流の大きさに影響を与え
ることなく安定した位置検出を行なうことができる。
【００３２】また、図６に示すように、駆動パルス発生
回路５からの駆動パルスＡによって、ドライブコイル４
から長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に超音波振動Ｃ
を加えると、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を超音
波振動Ｃが伝搬してゆく。検出パルス信号Ｂはレシーブ
コイル３に発生するパルス電流である。Ｔ1 は超音波振
動が長さ方向に均一に磁化した磁歪線１内を１往復する
時間である。Ｔ2 は駆動パルスＡからレシーブコイルに
発生する検出パルス電流Ｂまでの時間である。Ｅはドラ
イブコイルに発生するパルス電流である。
回路５からの駆動パルスＡによって、ドライブコイル４
から長さ方向に均一に磁化した磁歪線１に超音波振動Ｃ
を加えると、長さ方向に均一に磁化した磁歪線１を超音
波振動Ｃが伝搬してゆく。検出パルス信号Ｂはレシーブ
コイル３に発生するパルス電流である。Ｔ1 は超音波振
動が長さ方向に均一に磁化した磁歪線１内を１往復する
時間である。Ｔ2 は駆動パルスＡからレシーブコイルに
発生する検出パルス電流Ｂまでの時間である。Ｅはドラ
イブコイルに発生するパルス電流である。
【００３３】ここで、長さ方向に均一に磁化した磁歪線
１の長さＬは予め分かっているので、これにより駆動パ
ルス発生回路５において駆動パルスＡの発生周期Ｔ1 を
超音波振動Ｃが長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の長
さＬを往復してドライブコイル４の位置まで戻ってくる
周期と同一になるように設定して装置を構成することに
よって一層効果的に位置検出を行うことができる。
１の長さＬは予め分かっているので、これにより駆動パ
ルス発生回路５において駆動パルスＡの発生周期Ｔ1 を
超音波振動Ｃが長さ方向に均一に磁化した磁歪線１の長
さＬを往復してドライブコイル４の位置まで戻ってくる
周期と同一になるように設定して装置を構成することに
よって一層効果的に位置検出を行うことができる。
【００３４】つまり、超音波振動Ｃが長さ２Ｌを進みド
ライブコイル４の設けられた端部で反射するとき、超音
波振動Ｃの位相と同一位相となるように、ドライブコイ
ル４を駆動し、新しい超音波振動を発生せしめるように
駆動パルス発生回路５による駆動パルスＡの発生条件を
設定するようにする。
ライブコイル４の設けられた端部で反射するとき、超音
波振動Ｃの位相と同一位相となるように、ドライブコイ
ル４を駆動し、新しい超音波振動を発生せしめるように
駆動パルス発生回路５による駆動パルスＡの発生条件を
設定するようにする。
【００３５】このように、超音波振動Ｃを駆動パルスＡ
の新しい超音波振動と重ね合わせることにより、畳段効
果により位相の整った強い超音波振動Ｃを得るので、不
要な反射波が発生しないことから、Ｓ／Ｎ比の良い大き
な振動の検出波を得ることができる。以下、このような
動作をする本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置
について説明する。
の新しい超音波振動と重ね合わせることにより、畳段効
果により位相の整った強い超音波振動Ｃを得るので、不
要な反射波が発生しないことから、Ｓ／Ｎ比の良い大き
な振動の検出波を得ることができる。以下、このような
動作をする本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置
について説明する。
【００３６】次に、図３に本実施の形態の他の磁歪線を
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図３に示したものが
図１に示したものと異なる点は、反射してきた超音波振
動Ｄを検出する反射波検出回路８を設けた点である。
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図３に示したものが
図１に示したものと異なる点は、反射してきた超音波振
動Ｄを検出する反射波検出回路８を設けた点である。
【００３７】超音波振動Ｃが長さ方向に均一に磁化した
磁歪線１を伝搬して、反射してきた超音波振動Ｄがドラ
イブコイル４の配設された位置に到達すると、ドライブ
コイル４にパルス電流Ｅが発生する。ドライブコイル４
に発生するパルス電流Ｅを反射波検出回路８で検出す
る。反射波検出回路８で検出されたパルス電流Ｅは駆動
パルス発生回路５に供給される。駆動パルス発生回路５
はパルス電流Ｅと同期させてドライブコイル４に駆動パ
ルスＡを供給する。この駆動パルスＡにより長さ方向に
均一に磁化した磁歪線１に次の超音波振動Ｃが伝搬す
る。これにより、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよ
いパルス電流Ｂを得ることができる。
磁歪線１を伝搬して、反射してきた超音波振動Ｄがドラ
イブコイル４の配設された位置に到達すると、ドライブ
コイル４にパルス電流Ｅが発生する。ドライブコイル４
に発生するパルス電流Ｅを反射波検出回路８で検出す
る。反射波検出回路８で検出されたパルス電流Ｅは駆動
パルス発生回路５に供給される。駆動パルス発生回路５
はパルス電流Ｅと同期させてドライブコイル４に駆動パ
ルスＡを供給する。この駆動パルスＡにより長さ方向に
均一に磁化した磁歪線１に次の超音波振動Ｃが伝搬す
る。これにより、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよ
いパルス電流Ｂを得ることができる。
【００３８】このとき、同時に、超音波振動Ｃが長さ方
向に均一に磁化した磁歪線１内を１往復する時間を
Ｔ1 、駆動パルスＡからレシーブコイル３に発生する検
出パルス電流Ｂまでの時間をＴ2 、長さ方向に均一に磁
化した磁歪線１の長さをＬ、ドライブコイル４から短絡
環２までの長さをＳ、超音波振動Ｃが磁歪線１を伝搬す
る速度をＶとすると、数１式、数２式に示すようにな
る。
向に均一に磁化した磁歪線１内を１往復する時間を
Ｔ1 、駆動パルスＡからレシーブコイル３に発生する検
出パルス電流Ｂまでの時間をＴ2 、長さ方向に均一に磁
化した磁歪線１の長さをＬ、ドライブコイル４から短絡
環２までの長さをＳ、超音波振動Ｃが磁歪線１を伝搬す
る速度をＶとすると、数１式、数２式に示すようにな
る。
【００３９】
【数１】Ｔ1 ＝２Ｌ／Ｖ
【００４０】
【数２】Ｔ2 ＝Ｓ／Ｖ ここで、速度Ｖを消去すると、数３式、数４式に示すよ
うになる。
うになる。
【００４１】
【数３】Ｔ2 ／Ｔ1 ＝Ｓ／２Ｌ
【００４２】
【数４】Ｓ＝Ｔ2 ・２Ｌ／Ｔ1
【００４３】従って、超音波振動Ｃが長さ方向に均一に
磁化した磁歪線１を伝搬すると、速度Ｖによらずに、短
絡環２の位置を検出することができる。つまり、伝搬速
度の温度係数の変化により伝搬速度が変化することがあ
るが、このような伝搬速度の変化したときでも、何等障
害なく短絡環２の位置を検出することができる。
磁化した磁歪線１を伝搬すると、速度Ｖによらずに、短
絡環２の位置を検出することができる。つまり、伝搬速
度の温度係数の変化により伝搬速度が変化することがあ
るが、このような伝搬速度の変化したときでも、何等障
害なく短絡環２の位置を検出することができる。
【００４４】次に、図４に本実施の形態の他の磁歪線を
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図４に示したものが
図１に示したものと異なる点は、磁歪線１を一様に磁化
するための電流を発生する電流発生回路９を設けた点で
ある。
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図４に示したものが
図１に示したものと異なる点は、磁歪線１を一様に磁化
するための電流を発生する電流発生回路９を設けた点で
ある。
【００４５】長さ方向に均一に磁化した磁歪線１が経年
変化の影響により減磁したり、外来磁界の影響で着磁さ
れたりすると、短絡環２による位置検出が困難になる。
そこで、電流発生回路９によりレシーブコイル３に電流
を流し、磁歪線１を均一に磁化するようにする。
変化の影響により減磁したり、外来磁界の影響で着磁さ
れたりすると、短絡環２による位置検出が困難になる。
そこで、電流発生回路９によりレシーブコイル３に電流
を流し、磁歪線１を均一に磁化するようにする。
【００４６】電流発生回路９からレシーブコイル３に電
流を供給すると、レシーブコイル３を貫く方向に磁界が
発生する。ここでは、磁歪線１の長さ方向に磁界が発生
するため、磁歪線１が長さ方向に均一に磁化される。
流を供給すると、レシーブコイル３を貫く方向に磁界が
発生する。ここでは、磁歪線１の長さ方向に磁界が発生
するため、磁歪線１が長さ方向に均一に磁化される。
【００４７】ここで、レシーブコイル３に直流電流を流
すと、常に磁歪線１が長さ方向に均一に磁化されるた
め、磁歪線１が経年変化の影響により減磁したり、外来
磁界の影響で着磁されたりすることがなく、常に安定し
た位置検出をすることができる。
すと、常に磁歪線１が長さ方向に均一に磁化されるた
め、磁歪線１が経年変化の影響により減磁したり、外来
磁界の影響で着磁されたりすることがなく、常に安定し
た位置検出をすることができる。
【００４８】また、駆動パルス発生回路５と同期させて
周期的に電流発生回路９からレシーブコイル３にパルス
電流を流すようにする。これにより、周期的に磁歪線１
が長さ方向に均一に着磁されるため、磁歪線１が経年変
化の影響により減磁したり外来磁界の影響で着磁された
りすることがなく、常に安定した位置検出をすることが
できる。
周期的に電流発生回路９からレシーブコイル３にパルス
電流を流すようにする。これにより、周期的に磁歪線１
が長さ方向に均一に着磁されるため、磁歪線１が経年変
化の影響により減磁したり外来磁界の影響で着磁された
りすることがなく、常に安定した位置検出をすることが
できる。
【００４９】また、駆動パルス発生回路５と同期させて
周期的に電流発生回路９からレシーブコイル３にパルス
電流を流すので、磁歪線１は位置検出時には常に長さ方
向に均一に磁化されるので、無駄な検出動作がなく消費
電流が少なくて済む。
周期的に電流発生回路９からレシーブコイル３にパルス
電流を流すので、磁歪線１は位置検出時には常に長さ方
向に均一に磁化されるので、無駄な検出動作がなく消費
電流が少なくて済む。
【００５０】なお、上述した実施の形態では、駆動パル
ス発生回路５と同期させて周期的に電流発生回路９から
レシーブコイル３にパルス電流を供給する例を示した
が、駆動パルス発生回路５と同期させなく、また周期的
でなくても常時電流を流すことまたはランダムな時間間
隔で電流を流すことにより同様の効果を得ることができ
る。
ス発生回路５と同期させて周期的に電流発生回路９から
レシーブコイル３にパルス電流を供給する例を示した
が、駆動パルス発生回路５と同期させなく、また周期的
でなくても常時電流を流すことまたはランダムな時間間
隔で電流を流すことにより同様の効果を得ることができ
る。
【００５１】次に、図５に本実施の形態の他の磁歪線を
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図５に示したものが
図１に示したものと異なる点は、反射してきた超音波振
動Ｄを検出する反射波検出回路８を設けた点と、磁歪線
１を一様に磁化するための電流を発生する電流発生回路
９を設けた点である。
用いた測尺装置の構成を示す。図１に示したものに対応
するものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略
する。ここでは、図１に示したものと異なる点のみを説
明して同様な点の説明を省略する。図５に示したものが
図１に示したものと異なる点は、反射してきた超音波振
動Ｄを検出する反射波検出回路８を設けた点と、磁歪線
１を一様に磁化するための電流を発生する電流発生回路
９を設けた点である。
【００５２】超音波振動Ｃが長さ方向に均一に磁化した
磁歪線１を伝搬して、反射してきた超音波振動Ｄがドラ
イブコイル４の配設された位置に到達すると、ドライブ
コイル４にパルス電流Ｅが発生する。ドライブコイル４
に発生するパルス電流Ｅを反射波検出回路８で検出す
る。反射波検出回路８で検出されたパルス電流Ｅは駆動
パルス発生回路５に供給される。駆動パルス発生回路５
はパルス電流Ｅと同期させてドライブコイル４に駆動パ
ルスＡを供給する。この駆動パルスＡにより長さ方向に
均一に磁化した磁歪線１に次の超音波振動Ｃが伝搬す
る。これにより、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよ
いパルス電流Ｂを得ることができる。
磁歪線１を伝搬して、反射してきた超音波振動Ｄがドラ
イブコイル４の配設された位置に到達すると、ドライブ
コイル４にパルス電流Ｅが発生する。ドライブコイル４
に発生するパルス電流Ｅを反射波検出回路８で検出す
る。反射波検出回路８で検出されたパルス電流Ｅは駆動
パルス発生回路５に供給される。駆動パルス発生回路５
はパルス電流Ｅと同期させてドライブコイル４に駆動パ
ルスＡを供給する。この駆動パルスＡにより長さ方向に
均一に磁化した磁歪線１に次の超音波振動Ｃが伝搬す
る。これにより、不要な反射波が発生せずＳ／Ｎ比のよ
いパルス電流Ｂを得ることができる。
【００５３】また、電流発生回路９からレシーブコイル
３に電流を供給すると、レシーブコイル３を貫く方向に
磁界が発生する。ここでは、磁歪線１の長さ方向磁界が
発生するため、磁歪線１が長さ方向に均一に磁化され
る。ここで、レシーブコイル３に直流電流またはパルス
電流を流すと、常にまたは周期的に磁歪線１が長さ方向
に均一に磁化されるため、磁歪線１が経年変化の影響に
より減磁したり、外来磁界の影響で着磁されたりするこ
とがなく、常に安定した位置検出をすることができる。
３に電流を供給すると、レシーブコイル３を貫く方向に
磁界が発生する。ここでは、磁歪線１の長さ方向磁界が
発生するため、磁歪線１が長さ方向に均一に磁化され
る。ここで、レシーブコイル３に直流電流またはパルス
電流を流すと、常にまたは周期的に磁歪線１が長さ方向
に均一に磁化されるため、磁歪線１が経年変化の影響に
より減磁したり、外来磁界の影響で着磁されたりするこ
とがなく、常に安定した位置検出をすることができる。
【００５４】
【発明の効果】本発明の磁歪線を用いた測尺装置は、磁
歪線の一端に送波器を配設し、他端を開放端とし、上記
磁歪線の外周に測長範囲全域に亘って検出コイルを配設
し、上記磁歪線に沿って検出片を移動可能に配設し、上
記送波器に加える駆動パルスに対する上記検出コイルに
検出パルス電流が発生するまでの時間により、上記検出
片の位置を測定する磁歪線を用いた測尺装置において、
上記磁歪線は長さ方向に均一に磁化されていて、上記検
出片は上記検出コイルの外周に配設された短絡環であ
り、上記送波器に印加する上記駆動パルスにより上記磁
歪線に超音波振動を発生させて、上記超音波振動が上記
磁歪線を伝搬し、上記短絡環の配設された位置を通過す
るとき、上記検出コイルに発生するパルス電流を検出
し、上記駆動パルス発生時から上記検出コイルに上記パ
ルス電流が発生するまでの時間により、上記短絡環の位
置を測定するようにしたので、長さ方向に均一に磁化さ
れた磁歪線を用いて、短絡環によって超音波振動を検出
することができ、これにより、ヒステリシスのない高精
度な位置検出をすることができるという効果を奏する。
また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置は、上述にお
いて、上記検出片は、上記検出コイルが貫通する穴を設
けた金属板であるので、容易に金属板に貫通穴を加工す
ることができ、コストの低減、検出および加工の自由
度、利便性を向上させることができる効果を奏すること
ができる。
歪線の一端に送波器を配設し、他端を開放端とし、上記
磁歪線の外周に測長範囲全域に亘って検出コイルを配設
し、上記磁歪線に沿って検出片を移動可能に配設し、上
記送波器に加える駆動パルスに対する上記検出コイルに
検出パルス電流が発生するまでの時間により、上記検出
片の位置を測定する磁歪線を用いた測尺装置において、
上記磁歪線は長さ方向に均一に磁化されていて、上記検
出片は上記検出コイルの外周に配設された短絡環であ
り、上記送波器に印加する上記駆動パルスにより上記磁
歪線に超音波振動を発生させて、上記超音波振動が上記
磁歪線を伝搬し、上記短絡環の配設された位置を通過す
るとき、上記検出コイルに発生するパルス電流を検出
し、上記駆動パルス発生時から上記検出コイルに上記パ
ルス電流が発生するまでの時間により、上記短絡環の位
置を測定するようにしたので、長さ方向に均一に磁化さ
れた磁歪線を用いて、短絡環によって超音波振動を検出
することができ、これにより、ヒステリシスのない高精
度な位置検出をすることができるという効果を奏する。
また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置は、上述にお
いて、上記検出片は、上記検出コイルが貫通する穴を設
けた金属板であるので、容易に金属板に貫通穴を加工す
ることができ、コストの低減、検出および加工の自由
度、利便性を向上させることができる効果を奏すること
ができる。
【００５５】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記送波器に上記駆動パルスを印加
するタイミングを、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってくる時間に合わせるように
したので、駆動パルスの発生のタイミングを超音波振動
が磁歪線を１往復する時間に合わせることができ、これ
により、不要な反射波が発生せず、Ｓ／Ｎ比のよい位置
検出をすることができるという効果を奏する。
は、上述において、上記送波器に上記駆動パルスを印加
するタイミングを、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってくる時間に合わせるように
したので、駆動パルスの発生のタイミングを超音波振動
が磁歪線を１往復する時間に合わせることができ、これ
により、不要な反射波が発生せず、Ｓ／Ｎ比のよい位置
検出をすることができるという効果を奏する。
【００５６】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってきたとき、上記送波器に発
生するパルス電流を検出し、上記送波器に発生するパル
ス電流と同期させて上記送波器に上記駆動パルスを印加
して、上記磁歪線に次の超音波振動を発生させるように
したので、反射してきた超音波振動が送波器のドライブ
コイルの配設された位置に到達したとき、ドライブコイ
ルに発生するパルス電流と同期させて駆動パルスを発生
させることができ、これにより、不要な反射波が発生せ
ず、Ｓ／Ｎ比のよい位置検出をすることができるという
効果を奏する。
は、上述において、上記磁歪線を伝搬する上記超音波振
動が上記磁歪線の他端の開放端で反射して、上記送波器
の配設される位置まで戻ってきたとき、上記送波器に発
生するパルス電流を検出し、上記送波器に発生するパル
ス電流と同期させて上記送波器に上記駆動パルスを印加
して、上記磁歪線に次の超音波振動を発生させるように
したので、反射してきた超音波振動が送波器のドライブ
コイルの配設された位置に到達したとき、ドライブコイ
ルに発生するパルス電流と同期させて駆動パルスを発生
させることができ、これにより、不要な反射波が発生せ
ず、Ｓ／Ｎ比のよい位置検出をすることができるという
効果を奏する。
【００５７】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記駆動パルスの発生から次の駆動
パルスの発生までの時間と、上記駆動パルスの発生から
上記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間
の比を計算し、上記検出片の位置を検出するようにした
ので、超音波振動が磁歪線を伝搬する速度によらず検出
片の位置を検出することができるという効果を奏する。
は、上述において、上記駆動パルスの発生から次の駆動
パルスの発生までの時間と、上記駆動パルスの発生から
上記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間
の比を計算し、上記検出片の位置を検出するようにした
ので、超音波振動が磁歪線を伝搬する速度によらず検出
片の位置を検出することができるという効果を奏する。
【００５８】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記検出コイルに直流電流を流し、
上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させるようにしたの
で、常に磁歪線が長さ方向に均一に磁化されるようにす
ることができ、これにより、磁歪線が経年変化の影響で
減磁したり外来磁界の影響で着磁されたりすることがな
く、常に安定した位置検出をすることができるという効
果を奏する。
は、上述において、上記検出コイルに直流電流を流し、
上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させるようにしたの
で、常に磁歪線が長さ方向に均一に磁化されるようにす
ることができ、これにより、磁歪線が経年変化の影響で
減磁したり外来磁界の影響で着磁されたりすることがな
く、常に安定した位置検出をすることができるという効
果を奏する。
【００５９】また、この発明の磁歪線を用いた測尺装置
は、上述において、上記検出コイルに流す直流電流をパ
ルス電流とし、上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させ
るようにしたので、周期的に磁歪線が長さ方向に均一に
磁化されるようにすることができ、これにより、磁歪線
が経年変化の影響により減磁したり外来磁界の影響で着
磁されたりすることがなく、常に安定した位置検出をす
ることができ、同時に消費電流を低減することができる
という効果を奏する。
は、上述において、上記検出コイルに流す直流電流をパ
ルス電流とし、上記磁歪線を長さ方向に均一に磁化させ
るようにしたので、周期的に磁歪線が長さ方向に均一に
磁化されるようにすることができ、これにより、磁歪線
が経年変化の影響により減磁したり外来磁界の影響で着
磁されたりすることがなく、常に安定した位置検出をす
ることができ、同時に消費電流を低減することができる
という効果を奏する。
【図１】本実施の形態の磁歪線を用いた測尺装置の構成
図である。
図である。
【図２】本実施の形態の磁歪線を用いた測尺装置の波形
図である。
図である。
【図３】本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置の
構成図である。
構成図である。
【図４】本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置の
構成図である。
構成図である。
【図５】本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置の
構成図である。
構成図である。
【図６】本実施の形態の他の磁歪線を用いた測尺装置お
よび従来の超音波磁歪遅延線を用いた測尺装置の波形図
である。
よび従来の超音波磁歪遅延線を用いた測尺装置の波形図
である。
【図７】本実施の形態の他の短絡環を示す図である。
【図８】従来の磁歪線を用いた測尺装置の構成図であ
る。
る。
１ 長さ方向に均一に磁化した磁歪線、２ 短絡環、３
レシーブコイル、４ドライブコイル、５ 駆動パルス
発生回路、６ 検出回路、７ 演算回路、８反射波検出
回路、９ 電流発生回路、１０ 金属板、１０ａ 貫通
穴、Ａ 駆動パルス、Ｂ レシーブコイルに発生するパ
ルス電流、Ｅ ドライブコイルに発生するパルス電流、
Ｃ 反射波、Ｄ 反射してきた超音波振動、Ｌ 長さ方
向に均一に磁化した磁歪線の長さ、Ｓ ドライブコイル
から短絡環までの距離、Ｔ1 駆動パルスＡの周期、Ｔ2
駆動パルスＡからレシーブコイルに発生するパルス電
流Ｂまでの時間、ｅ 出力端子、
レシーブコイル、４ドライブコイル、５ 駆動パルス
発生回路、６ 検出回路、７ 演算回路、８反射波検出
回路、９ 電流発生回路、１０ 金属板、１０ａ 貫通
穴、Ａ 駆動パルス、Ｂ レシーブコイルに発生するパ
ルス電流、Ｅ ドライブコイルに発生するパルス電流、
Ｃ 反射波、Ｄ 反射してきた超音波振動、Ｌ 長さ方
向に均一に磁化した磁歪線の長さ、Ｓ ドライブコイル
から短絡環までの距離、Ｔ1 駆動パルスＡの周期、Ｔ2
駆動パルスＡからレシーブコイルに発生するパルス電
流Ｂまでの時間、ｅ 出力端子、
Claims (7)
- 【請求項１】 磁歪線の一端に送波器を配設し、他端を
開放端とし、上記磁歪線の外周に測長範囲全域に亘って
検出コイルを配設し、上記磁歪線に沿って検出片を移動
可能に配設し、上記送波器に加える駆動パルスに対する
上記検出コイルに検出パルス電流が発生するまでの時間
により、上記検出片の位置を測定する磁歪線を用いた測
尺装置において、 上記磁歪線は長さ方向に均一に磁化されていて、上記検
出片は上記検出コイルの外周に配設された短絡環であ
り、 上記送波器に印加する上記駆動パルスにより上記磁歪線
に超音波振動を発生させて、上記超音波振動が上記磁歪
線を伝搬し、上記短絡環の配設された位置を通過すると
き、上記検出コイルに発生するパルス電流を検出し、上
記駆動パルス発生時から上記検出コイルに上記パルス電
流が発生するまでの時間により、上記短絡環の位置を測
定するようにしたことを特徴とする磁歪線を用いた測尺
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁歪線を用いた測尺装置
において、上記検出片は、上記検出コイルが貫通する穴
を設けた金属板であることを特徴とする磁歪線を用いた
測尺装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の磁歪線を用いた
測尺装置において、 上記送波器に上記駆動パルスを印加するタイミングを、
上記磁歪線を伝搬する上記超音波振動が上記磁歪線の他
端の開放端で反射して、上記送波器の配設される位置ま
で戻ってくる時間に合わせるようにしたことを特徴とす
る磁歪線を用いた測尺装置。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の磁歪線を用いた
測尺装置において、 上記磁歪線を伝搬する上記超音波振動が上記磁歪線の他
端の開放端で反射して、上記送波器の配設される位置ま
で戻ってきたとき、上記送波器に発生するパルス電流を
検出し、 上記送波器に発生するパルス電流と同期させて上記送波
器に上記駆動パルスを印加して、上記磁歪線に次の超音
波振動を発生させるようにしたことを特徴とする磁歪線
を用いた測尺装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の磁歪線を用いた測尺装置
において、 上記駆動パルスの発生から次の駆動パルスの発生までの
時間と、上記駆動パルスの発生から上記検出コイルに検
出パルス電流が発生するまでの時間の比を計算し、上記
検出片の位置を検出するようにしたことを特徴とする磁
歪線を用いた測尺装置。 - 【請求項６】 請求項１または２または４記載の磁歪線
を用いた測尺装置において、 上記検出コイルに直流電流を流し、上記磁歪線を長さ方
向に均一に磁化させるようにしたことを特徴とする磁歪
線を用いた測尺装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の磁歪線を用いた測尺装置
において、 上記検出コイルに流す直流電流をパルス電流とし、上記
磁歪線を長さ方向に均一に磁化させるようにしたことを
特徴とする磁歪線を用いた測尺装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01701897A JP3177700B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 磁歪線を用いた測尺装置 |
| US09/015,038 US5998992A (en) | 1997-01-30 | 1998-01-28 | Length measuring apparatus employing magnetostrictive delay line |
| DE69805871T DE69805871T2 (de) | 1997-01-30 | 1998-01-29 | Längenmessapparat unter Verwendung einer magnetostriktiven Verzögerungsleitung |
| EP98300652A EP0856722B1 (en) | 1997-01-30 | 1998-01-29 | Length measuring apparatus employing magnetostrictive delay line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01701897A JP3177700B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 磁歪線を用いた測尺装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213428A true JPH10213428A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3177700B2 JP3177700B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=11932265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01701897A Expired - Lifetime JP3177700B2 (ja) | 1997-01-30 | 1997-01-30 | 磁歪線を用いた測尺装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5998992A (ja) |
| EP (1) | EP0856722B1 (ja) |
| JP (1) | JP3177700B2 (ja) |
| DE (1) | DE69805871T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240333A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Shinshu Univ | 変位検出方法及び装置 |
| KR101017120B1 (ko) | 2009-04-30 | 2011-02-25 | 인제대학교 산학협력단 | 자기왜곡효과를 이용한 비접촉 절대변위 센서 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002158435A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Yazaki Corp | 回路ユニット及びその製造方法 |
| US6509733B2 (en) | 2000-12-20 | 2003-01-21 | Caterpillar Inc | Fluid cylinder with embedded positioning sensor |
| US7023199B2 (en) * | 2002-12-31 | 2006-04-04 | Caterpillar Inc. | Position sensing cylinder cap for ease of service and assembly |
| US7059238B2 (en) * | 2003-10-17 | 2006-06-13 | Clark Equipment Company | Method and apparatus for stroke position sensor for hydraulic cylinder |
| EP2270436B1 (en) * | 2004-04-23 | 2012-09-05 | Cameron International Corporation | Position determination device and method of position determination |
| US7121185B2 (en) * | 2004-05-28 | 2006-10-17 | Caterpillar Inc. | Hydraulic cylinder having a snubbing valve |
| US7515019B2 (en) * | 2005-12-20 | 2009-04-07 | Honeywell International Inc. | Non-contact position sensor with sonic waveguide |
| EP2261110B1 (en) | 2008-03-03 | 2019-08-21 | Samsung Heavy IND. CO., LTD. | Reinforcement member for membrane of liquefied natural gas cargo, membrane assembly having same, and construction method for same |
| DE102011004348A1 (de) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Beckhoff Automation Gmbh | Verfahren und Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position eines beweglichen Elements einer Antriebsvorrichtung |
| MX368695B (es) * | 2013-12-20 | 2019-10-11 | Schneider Electric Usa Inc | Sistema de medición de corriente de centro de carga basado en ultrasonido. |
| CN109540266B (zh) * | 2019-01-17 | 2023-11-07 | 北京锐达仪表有限公司 | 一种磁致伸缩液位计及液位测量方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4709210A (en) * | 1985-05-02 | 1987-11-24 | Pond Robert J | Magnetoacoustic proximity sensor |
| US5050135A (en) * | 1989-12-20 | 1991-09-17 | Unico, Inc. | Magnetostrictive multiple position sensing device |
| JPH0762612B2 (ja) * | 1993-02-19 | 1995-07-05 | 株式会社マコメ研究所 | 超音波磁歪遅延線を用いた測長装置 |
| US5717330A (en) * | 1996-03-07 | 1998-02-10 | Moreau; Terence J. | Magnetostrictive linear displacement transducer utilizing axial strain pulses |
-
1997
- 1997-01-30 JP JP01701897A patent/JP3177700B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-28 US US09/015,038 patent/US5998992A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-29 EP EP98300652A patent/EP0856722B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-01-29 DE DE69805871T patent/DE69805871T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007240333A (ja) * | 2006-03-08 | 2007-09-20 | Shinshu Univ | 変位検出方法及び装置 |
| KR101017120B1 (ko) | 2009-04-30 | 2011-02-25 | 인제대학교 산학협력단 | 자기왜곡효과를 이용한 비접촉 절대변위 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69805871T2 (de) | 2003-02-13 |
| EP0856722A1 (en) | 1998-08-05 |
| US5998992A (en) | 1999-12-07 |
| DE69805871D1 (de) | 2002-07-18 |
| JP3177700B2 (ja) | 2001-06-18 |
| EP0856722B1 (en) | 2002-06-12 |
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