JPH1194508A - 直線状変位測定装置 - Google Patents
直線状変位測定装置Info
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- JPH1194508A JPH1194508A JP10209874A JP20987498A JPH1194508A JP H1194508 A JPH1194508 A JP H1194508A JP 10209874 A JP10209874 A JP 10209874A JP 20987498 A JP20987498 A JP 20987498A JP H1194508 A JPH1194508 A JP H1194508A
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- G01D5/00—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
- G01D5/12—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 electric or magnetic means
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- G01D5/2006—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 electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
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- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物の直線状変位に関する情報を担持する
出力信号を整形して直線状変位の測定を行う。 【解決手段】 測定対象物に接続される可動コア２、中
心コア１７の軸線に沿い巻線が中心コアを包囲する測定
巻線３、コア１７、１８上に配置された巻線がコアを長
手方向において包囲し対応する中心開口を通過する付加
巻線４が設けられる。測定増幅器５は交流電圧供給用入
力、測定巻線および付加巻線の出力に接続される入力端
子を有する。
出力信号を整形して直線状変位の測定を行う。 【解決手段】 測定対象物に接続される可動コア２、中
心コア１７の軸線に沿い巻線が中心コアを包囲する測定
巻線３、コア１７、１８上に配置された巻線がコアを長
手方向において包囲し対応する中心開口を通過する付加
巻線４が設けられる。測定増幅器５は交流電圧供給用入
力、測定巻線および付加巻線の出力に接続される入力端
子を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は測定技術に関し、特
に直線変位を測定する装置に関するものである。本発明
は構造のテスト、技術的プロセスの制御に関する機械工
学、及びその他の分野において使用することができる。
に直線変位を測定する装置に関するものである。本発明
は構造のテスト、技術的プロセスの制御に関する機械工
学、及びその他の分野において使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】現在の技術状況においては多種類の誘導
子形並びにトランス形の線変位装置（変換器）が知られ
ており、これらは種々の計器並びに情報システムの測定
において広く使用されている。公知の線変位変換器のほ
とんどは測定結果に誤差があるのが特徴で、この誤差は
外部要素要に帰因するいわゆる付加誤差である。これら
公知の変換器の設計上の改善の多くはこの付加誤差をな
くして測定の精度を向上することであるが、これは未だ
に緊急課題として残された状態にある。
子形並びにトランス形の線変位装置（変換器）が知られ
ており、これらは種々の計器並びに情報システムの測定
において広く使用されている。公知の線変位変換器のほ
とんどは測定結果に誤差があるのが特徴で、この誤差は
外部要素要に帰因するいわゆる付加誤差である。これら
公知の変換器の設計上の改善の多くはこの付加誤差をな
くして測定の精度を向上することであるが、これは未だ
に緊急課題として残された状態にある。
【０００３】誘導位置送量装置は公知（米国特許５３３
１２７７）であり、これはインダクティブ・ディバイダ
の範疇に属するものであって、インダクタンス・コイル
を含み、このコイルは、相互に接続されて交流電圧と接
地間に挿入された定抵抗と可変抵抗と有して、規定の関
係に基いて変化する出力信号を整形するデイバィダを形
成する。
１２７７）であり、これはインダクティブ・ディバイダ
の範疇に属するものであって、インダクタンス・コイル
を含み、このコイルは、相互に接続されて交流電圧と接
地間に挿入された定抵抗と可変抵抗と有して、規定の関
係に基いて変化する出力信号を整形するデイバィダを形
成する。
【０００４】この出力電圧はこの公知の装置においては
式Ｕout ＝ＶＺ1 ／（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）から決定され、この
場合、Ｖは電源電圧、Ｚ1 及びＺ2 は可変及び不変イン
ダクタンスをそれぞれ有する巻線のインピ−ダンスであ
る。これら巻線はその範囲が異なる。第１のものはその
長さ方向に分布され、第２のものは小領域に集中される
からである。このことはさまざまな周囲条件の下ではこ
れら巻線のインピ−ダンスの変化を異なるものとし、そ
の出力信号値に誤差を生ずることとなる。可変インダク
タンスを有する巻線は数個のセクションで構成され、そ
の巻数は特定の法則に基いて選択される。前記セクショ
ンは長さに基いて配分され、これらの作用・反作用比は
異なる。この結果、これらセクションのインピ−ダンス
は相異なる範囲で変化して巻線インピ−ダンス変化の規
定の法則に違反し、誤差を生ずることとなる。
式Ｕout ＝ＶＺ1 ／（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）から決定され、この
場合、Ｖは電源電圧、Ｚ1 及びＺ2 は可変及び不変イン
ダクタンスをそれぞれ有する巻線のインピ−ダンスであ
る。これら巻線はその範囲が異なる。第１のものはその
長さ方向に分布され、第２のものは小領域に集中される
からである。このことはさまざまな周囲条件の下ではこ
れら巻線のインピ−ダンスの変化を異なるものとし、そ
の出力信号値に誤差を生ずることとなる。可変インダク
タンスを有する巻線は数個のセクションで構成され、そ
の巻数は特定の法則に基いて選択される。前記セクショ
ンは長さに基いて配分され、これらの作用・反作用比は
異なる。この結果、これらセクションのインピ−ダンス
は相異なる範囲で変化して巻線インピ−ダンス変化の規
定の法則に違反し、誤差を生ずることとなる。
【０００５】本発明に最も近い先行技術は誘導型の線変
位測定装置（D.I. Ageikin et alの「制御及び調整変換
器」、Mashinostroenie, Moscow, 1965, p.126 (ロシア
語））であり、これは一次検波器と測定増幅器を含み、
一次検波器は中心のシリンダ−・コア、これに同心状の
外側シリンダ−・コア、これに同軸状に装着された可動
部材、及び相互に電気的に接続された測定巻線及び付加
巻線を含み、これら巻線のうちの第１のものが中心コア
の長さに沿って配置されてその巻部が中心コアを横断す
る方向で囲み、そして測定増幅器がこれら測定巻線と付
加巻線に電気的に接続されている。
位測定装置（D.I. Ageikin et alの「制御及び調整変換
器」、Mashinostroenie, Moscow, 1965, p.126 (ロシア
語））であり、これは一次検波器と測定増幅器を含み、
一次検波器は中心のシリンダ−・コア、これに同心状の
外側シリンダ−・コア、これに同軸状に装着された可動
部材、及び相互に電気的に接続された測定巻線及び付加
巻線を含み、これら巻線のうちの第１のものが中心コア
の長さに沿って配置されてその巻部が中心コアを横断す
る方向で囲み、そして測定増幅器がこれら測定巻線と付
加巻線に電気的に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この公知の装置におい
ては、可動部材は非磁性材料で金属チュ−ブとして形成
されて中心コアを囲み、測定巻線は中心コアと外側コア
との間でフレ−ム上に配置され、付加巻線はスロットル
形状とされて測定巻線と共に音声周波数のa-c 電圧が供
給されるブリッジ回路に挿入される。このブリッジ回路
の出力は張力計増幅器に接続される。この装置は主とし
て大きな線変位（１００m まで）を測定するためのもの
である。この装置の動作は、測定巻線に誘導されるうず
電流の減磁作用の下で導電可動部材が測定巻線に接近す
る時の測定巻線のト−タル抵抗の変化に基くものであ
る。
ては、可動部材は非磁性材料で金属チュ−ブとして形成
されて中心コアを囲み、測定巻線は中心コアと外側コア
との間でフレ−ム上に配置され、付加巻線はスロットル
形状とされて測定巻線と共に音声周波数のa-c 電圧が供
給されるブリッジ回路に挿入される。このブリッジ回路
の出力は張力計増幅器に接続される。この装置は主とし
て大きな線変位（１００m まで）を測定するためのもの
である。この装置の動作は、測定巻線に誘導されるうず
電流の減磁作用の下で導電可動部材が測定巻線に接近す
る時の測定巻線のト−タル抵抗の変化に基くものであ
る。
【０００７】この装置の設計は測定巻線と付加巻線が相
異なる物理的条件の下に置かれるようにすることであ
る。検出される付加誤差は外部要素の影響に帰因する。
測定巻線と付加巻線はブリッジ回路に挿入されているの
で、測定巻線にまたがる定電圧は保証されず、これがそ
の出力信号に付加誤差を生ずることとなる。即ち、一次
検波器の感度の変化による誤差として理解される重複誤
差要素である。周囲条件の変化は測定巻線の抵抗に変化
をもたらす。これが可動部材の初期位置に相当する出力
信号の初期値の変化による誤差と理解される付加要素を
生ずる。この公知の装置における一次検波器の設計はそ
の機能的潜在能力を制限して使役条件に対する適応を複
雑にしている（例えば、可動部材を測定の対象と組とし
ていること）。
異なる物理的条件の下に置かれるようにすることであ
る。検出される付加誤差は外部要素の影響に帰因する。
測定巻線と付加巻線はブリッジ回路に挿入されているの
で、測定巻線にまたがる定電圧は保証されず、これがそ
の出力信号に付加誤差を生ずることとなる。即ち、一次
検波器の感度の変化による誤差として理解される重複誤
差要素である。周囲条件の変化は測定巻線の抵抗に変化
をもたらす。これが可動部材の初期位置に相当する出力
信号の初期値の変化による誤差と理解される付加要素を
生ずる。この公知の装置における一次検波器の設計はそ
の機能的潜在能力を制限して使役条件に対する適応を複
雑にしている（例えば、可動部材を測定の対象と組とし
ていること）。
【０００８】本発明の主たる目的は線移動を測定するた
めの装置を提供することであり、特に外部要素に帰因す
る付加誤差を付加巻線の特別な設計と配置により、また
測定巻線との特別な接続によりなくすことである。
めの装置を提供することであり、特に外部要素に帰因す
る付加誤差を付加巻線の特別な設計と配置により、また
測定巻線との特別な接続によりなくすことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は次のような手
法で達成される。即ち、線変位を測定するための装置に
一次検波器と測定増幅器を設け、この一次検波器は中心
のシリンダ−・コアと該コアに関して同軸状に配置され
た外側のシリンダ−・コアとこれらのコアに同軸状に配
置されて測定の対象に接続することができる可動部材と
を含み、更に相互に電気的に接続した測定巻線と付加巻
線を設け、これら巻線のうちの第１のものを前記中心コ
アの長さに沿って配置してその巻部がこの中心コアを横
断する方向で囲むようにし、前記測定増幅器を前記測定
巻線と付加巻線に電気的に接続してその入力で a-c電圧
を供給し、その出力で測定の主体の線変位に関する情報
を搬送する信号を整形するようにすることである。本発
明においては、付加巻線は測定巻線と共通の電気的接続
点を有して前記コアの１つ上に配置されてその巻部がそ
のコアを長手方向において囲むと共に、対応するコアの
中心軸方向の開口を通過するようになっている。
法で達成される。即ち、線変位を測定するための装置に
一次検波器と測定増幅器を設け、この一次検波器は中心
のシリンダ−・コアと該コアに関して同軸状に配置され
た外側のシリンダ−・コアとこれらのコアに同軸状に配
置されて測定の対象に接続することができる可動部材と
を含み、更に相互に電気的に接続した測定巻線と付加巻
線を設け、これら巻線のうちの第１のものを前記中心コ
アの長さに沿って配置してその巻部がこの中心コアを横
断する方向で囲むようにし、前記測定増幅器を前記測定
巻線と付加巻線に電気的に接続してその入力で a-c電圧
を供給し、その出力で測定の主体の線変位に関する情報
を搬送する信号を整形するようにすることである。本発
明においては、付加巻線は測定巻線と共通の電気的接続
点を有して前記コアの１つ上に配置されてその巻部がそ
のコアを長手方向において囲むと共に、対応するコアの
中心軸方向の開口を通過するようになっている。
【００１０】一次検波器の動作原理は誘導可動部材の中
で測定巻線の電磁場により誘導されるうず電流の減磁作
用に基く。この結果、測定巻線のインピ−ダンス、詳し
くは、可動部材に囲まれた測定巻線の部分のインピ−ダ
ンスはかなり減少する。この部分の長さは可動部材が移
動するにつれて変化し、測定巻線のインピ−ダンス、従
って、出力信号をこれに比例して変化させる。この時、
付加巻線の抵抗は可動部材の位置には左右されない。何
故なら、付加巻線の巻部は可動部材の軸線に平行であ
り、従って付加巻線の電磁場は可動部材の軸線に直角だ
からである。この故に、うず電流は可動部材において誘
導されることはなく、本発明により設計された付加巻線
は可動部材がいかなる位置にあっても外部要素に帰因す
る誤差を補償することができる。
で測定巻線の電磁場により誘導されるうず電流の減磁作
用に基く。この結果、測定巻線のインピ−ダンス、詳し
くは、可動部材に囲まれた測定巻線の部分のインピ−ダ
ンスはかなり減少する。この部分の長さは可動部材が移
動するにつれて変化し、測定巻線のインピ−ダンス、従
って、出力信号をこれに比例して変化させる。この時、
付加巻線の抵抗は可動部材の位置には左右されない。何
故なら、付加巻線の巻部は可動部材の軸線に平行であ
り、従って付加巻線の電磁場は可動部材の軸線に直角だ
からである。この故に、うず電流は可動部材において誘
導されることはなく、本発明により設計された付加巻線
は可動部材がいかなる位置にあっても外部要素に帰因す
る誤差を補償することができる。
【００１１】測定増幅器は３つの演算増幅器を含むこと
が好ましく、これら増幅器のうちの第１及び第２のもの
の出力は第３の演算増幅器の反転入力に接続され、この
第３の増幅器の出力がこの測定増幅器の出力であり、そ
の入力は前記第１及び第２の演算増幅器の非反転入力で
あり、これに a-c電圧が逆位相で供給される。３つの演
算増幅器の周囲に形成されるこの増幅器は簡単な電気的
回路を使用して高い測定精度を得ることを可能とする。
が好ましく、これら増幅器のうちの第１及び第２のもの
の出力は第３の演算増幅器の反転入力に接続され、この
第３の増幅器の出力がこの測定増幅器の出力であり、そ
の入力は前記第１及び第２の演算増幅器の非反転入力で
あり、これに a-c電圧が逆位相で供給される。３つの演
算増幅器の周囲に形成されるこの増幅器は簡単な電気的
回路を使用して高い測定精度を得ることを可能とする。
【００１２】測定巻線と付加巻線は共通点を有するので
あるが、これら巻線の第１の出力は第１の演算増幅器の
反転入力に接続され、測定巻線の第２の出力は第１の演
算増幅器の出力に接続され、付加巻線の第２の出力は第
２の演算増幅器の反転入力に接続されるのが好ましい。
この場合、第１及び第２の演算増幅器は測定巻線及び付
加巻線と共に「電圧−電流」変換器を形成し、この結
果、測定巻線は電流源から電力を得る。この利点は当業
者には明らかである。
あるが、これら巻線の第１の出力は第１の演算増幅器の
反転入力に接続され、測定巻線の第２の出力は第１の演
算増幅器の出力に接続され、付加巻線の第２の出力は第
２の演算増幅器の反転入力に接続されるのが好ましい。
この場合、第１及び第２の演算増幅器は測定巻線及び付
加巻線と共に「電圧−電流」変換器を形成し、この結
果、測定巻線は電流源から電力を得る。この利点は当業
者には明らかである。
【００１３】付加巻線は共通の電気的接続点を有する２
つのセクションで構成し、この第１のセクションの出力
と測定巻線の第１の出力が共通点を形成して第１の演算
増幅器の反転入力に接続されて、付加巻線の両セクショ
ンがこれらの共通点により第２の演算増幅器の反転入力
に接続され、付加巻線の第２のセクションの出力が第２
の演算増幅器の出力に接続され、そして測定巻線の第２
の出力が第１の演算増幅器の出力に接続されるのが合理
的である。
つのセクションで構成し、この第１のセクションの出力
と測定巻線の第１の出力が共通点を形成して第１の演算
増幅器の反転入力に接続されて、付加巻線の両セクショ
ンがこれらの共通点により第２の演算増幅器の反転入力
に接続され、付加巻線の第２のセクションの出力が第２
の演算増幅器の出力に接続され、そして測定巻線の第２
の出力が第１の演算増幅器の出力に接続されるのが合理
的である。
【００１４】付加巻線の第１のセクションを測定増幅器
と測定巻線に接続することは測定巻線を実際に電流源か
ら励磁（給電）することである。この場合、この第１の
セクションは電流設定部材として作用して測定巻線にま
たがる電圧の一定性を保証する。一次検波器と測定増幅
器との間には連絡ラインがあるが、上記の電流供給回路
はこの装置の測定特性に対するこの連絡ライン・パラメ
−タの作用を防止することができる。
と測定巻線に接続することは測定巻線を実際に電流源か
ら励磁（給電）することである。この場合、この第１の
セクションは電流設定部材として作用して測定巻線にま
たがる電圧の一定性を保証する。一次検波器と測定増幅
器との間には連絡ラインがあるが、上記の電流供給回路
はこの装置の測定特性に対するこの連絡ライン・パラメ
−タの作用を防止することができる。
【００１５】付加巻線の第２のセクションと、これと測
定巻線と測定増幅器との接続は測定巻線の初期抵抗を補
償し、従って、外部要素、即ち、付加誤差の変動に帰因
する初期抵抗の変化に基く誤差を補償する。付加巻線を
２つのセクションに分割することは付加誤差の特性より
詳しく区別して決定することを可能とする。
定巻線と測定増幅器との接続は測定巻線の初期抵抗を補
償し、従って、外部要素、即ち、付加誤差の変動に帰因
する初期抵抗の変化に基く誤差を補償する。付加巻線を
２つのセクションに分割することは付加誤差の特性より
詳しく区別して決定することを可能とする。
【００１６】付加巻線のセクションは低導電率の強磁性
体で形成された中心コア上に配置し、可動部材は高導電
率の材料でチュ−ブとして形成し、外側コアは可動部材
よりも導電率がかなり低い非磁性材料で形成するのが構
造上得策である。付加巻線を中心に配置する実施例の１
つにおいては、可動部材は外側コアを囲み、別の実施例
においては、可動部材は外側コアと中心コアとの間に配
置される。
体で形成された中心コア上に配置し、可動部材は高導電
率の材料でチュ−ブとして形成し、外側コアは可動部材
よりも導電率がかなり低い非磁性材料で形成するのが構
造上得策である。付加巻線を中心に配置する実施例の１
つにおいては、可動部材は外側コアを囲み、別の実施例
においては、可動部材は外側コアと中心コアとの間に配
置される。
【００１７】付加巻線のセクションのこのような配置は
一次検波器の設計を最もコンパクトなものとする。この
場合これらセクションはフレ−ムなしで中心コアに装着
され、中心コアの直径は外側コアと可動部材の直径をそ
れぞれ縮小することで縮小することができる。
一次検波器の設計を最もコンパクトなものとする。この
場合これらセクションはフレ−ムなしで中心コアに装着
され、中心コアの直径は外側コアと可動部材の直径をそ
れぞれ縮小することで縮小することができる。
【００１８】この装置を使役条件に適応させるために
は、低導電率の強磁性体で形成された外側コア上にセク
ションを配置し、可動部材をチュ−ブ又はロッドの形状
として中心コアの内部に配置するのが有効である。中心
コアは低導電率の強磁性体又は低導電率の非磁性体で形
成することができ、また可動部材は高導電率の材料又は
強磁性体で形成することができる。
は、低導電率の強磁性体で形成された外側コア上にセク
ションを配置し、可動部材をチュ−ブ又はロッドの形状
として中心コアの内部に配置するのが有効である。中心
コアは低導電率の強磁性体又は低導電率の非磁性体で形
成することができ、また可動部材は高導電率の材料又は
強磁性体で形成することができる。
【００１９】一次検波器のもう１つの実施例として、付
加巻線のセクションを低導電率の強磁性体で形成された
外側コア上に配置する場合には、可動部材は強磁性体で
チュ−ブ形状として外側コアと中心コアとの間に配置す
ると構造上好ましく、この場合中心コアは低導電率の非
磁性体で形成する。上記すべての構造上の実施例におい
ては、一次検波器の部材が形成される材料は、可動部材
と巻線の効率的相互作用が得られて出力信号のレベルが
向上するように選択される。
加巻線のセクションを低導電率の強磁性体で形成された
外側コア上に配置する場合には、可動部材は強磁性体で
チュ−ブ形状として外側コアと中心コアとの間に配置す
ると構造上好ましく、この場合中心コアは低導電率の非
磁性体で形成する。上記すべての構造上の実施例におい
ては、一次検波器の部材が形成される材料は、可動部材
と巻線の効率的相互作用が得られて出力信号のレベルが
向上するように選択される。
【００２０】温度誤差を補償するためには、測定増幅器
は更に積算増幅器を含むものとし、これの反転入力を第
２の演算増幅器の出力接続するのが好ましい。別の実施
例においては、前記の積算増幅器はその反転入力が第１
の演算増幅器の出力に接続されている。このような結合
回路は一次波検器の個々の実施例に基いて選択さるべき
ものである。
は更に積算増幅器を含むものとし、これの反転入力を第
２の演算増幅器の出力接続するのが好ましい。別の実施
例においては、前記の積算増幅器はその反転入力が第１
の演算増幅器の出力に接続されている。このような結合
回路は一次波検器の個々の実施例に基いて選択さるべき
ものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明を個々の実施例により添付
の図面を参照して説明する。この線変位測定装置は一次
検波器１（図１）を含み、この一次検波器は中心コアの
形状の磁気回路とこれに同軸状に配置された外側コア
（図示せず）とを含み、可動部材２が前記コアと同軸状
に配置されて測定の対象に接続できるようになってい
る。一次検波器１はまた測定巻線３と付加巻線４を含
み、測定巻線３は中心コア上にこれの長さに沿って配置
されてその巻部が中心コアを横断する方向で囲み、付加
巻線４は測定巻線３と共通の電気的接続点を有する。
の図面を参照して説明する。この線変位測定装置は一次
検波器１（図１）を含み、この一次検波器は中心コアの
形状の磁気回路とこれに同軸状に配置された外側コア
（図示せず）とを含み、可動部材２が前記コアと同軸状
に配置されて測定の対象に接続できるようになってい
る。一次検波器１はまた測定巻線３と付加巻線４を含
み、測定巻線３は中心コア上にこれの長さに沿って配置
されてその巻部が中心コアを横断する方向で囲み、付加
巻線４は測定巻線３と共通の電気的接続点を有する。
【００２２】付加巻線４は前記コアの１つ上に配置され
てその巻部はこのコアを長手方向において囲み、対応す
る中心軸方向の開口を通過している。このことは測定巻
線３と付加巻線４の巻きかたにに根本的な違いを構成す
る。巻線３、４の配置は図１においては従来通りに示さ
れており、後記する図においては更に詳細に示されてい
る。可動部材２は従来通り巻線３、４を取り囲んで示さ
れているが、可動部材２の軸線が付加巻線４の巻部と測
定巻線３の巻部に平行であることが重要である。
てその巻部はこのコアを長手方向において囲み、対応す
る中心軸方向の開口を通過している。このことは測定巻
線３と付加巻線４の巻きかたにに根本的な違いを構成す
る。巻線３、４の配置は図１においては従来通りに示さ
れており、後記する図においては更に詳細に示されてい
る。可動部材２は従来通り巻線３、４を取り囲んで示さ
れているが、可動部材２の軸線が付加巻線４の巻部と測
定巻線３の巻部に平行であることが重要である。
【００２３】このような配置において、測定巻線３と付
加巻線４はほぼ同じ長さであって同じ物理的条件の下に
あることが判る。従って、温度、湿度等の外部要素に帰
因する付加誤差をかなり減少することが可能である。こ
の装置は測定増幅器５を含み、これは交流電圧源（図示
せず）に接続する入力と、測定巻線３と付加巻線４の出
力に電気的に接続する入力を備えている。この測定増幅
器の出力において測定対象の変位に関する情報を搬送す
る信号が整形される。
加巻線４はほぼ同じ長さであって同じ物理的条件の下に
あることが判る。従って、温度、湿度等の外部要素に帰
因する付加誤差をかなり減少することが可能である。こ
の装置は測定増幅器５を含み、これは交流電圧源（図示
せず）に接続する入力と、測定巻線３と付加巻線４の出
力に電気的に接続する入力を備えている。この測定増幅
器の出力において測定対象の変位に関する情報を搬送す
る信号が整形される。
【００２４】今説明している本発明の実施例において
は、測定増幅器は３つの演算増幅器６、７及び８を含
む。これら増幅器のうちの最初の２つものの出力第３の
演算増幅器８の反転入力に接続され、演算増幅器８の出
力が測定増幅器５である。演算増幅器６、７の入力９、
１０は測定増幅器５の入力であり、これには対応する電
圧源から交流電圧が逆位相で供給される。測定巻線３は
第１の演算増幅器６に負性結合フィ−ドバック抵抗とし
て接続されて、測定巻線３の出力が演算増幅器６の反転
入力１１と出力に接続されるようにする。付加巻線４は
測定巻線３と同様、演算増幅器６の反転入力に接続さ
れ、この巻線４の第２の出力は演算増幅器７の反転入力
に接続される。
は、測定増幅器は３つの演算増幅器６、７及び８を含
む。これら増幅器のうちの最初の２つものの出力第３の
演算増幅器８の反転入力に接続され、演算増幅器８の出
力が測定増幅器５である。演算増幅器６、７の入力９、
１０は測定増幅器５の入力であり、これには対応する電
圧源から交流電圧が逆位相で供給される。測定巻線３は
第１の演算増幅器６に負性結合フィ−ドバック抵抗とし
て接続されて、測定巻線３の出力が演算増幅器６の反転
入力１１と出力に接続されるようにする。付加巻線４は
測定巻線３と同様、演算増幅器６の反転入力に接続さ
れ、この巻線４の第２の出力は演算増幅器７の反転入力
に接続される。
【００２５】今説明している本発明の実施例において
は、この測定増幅器は積算増幅器１３（便宜上以後積算
器と称する）を含むことができる。これの反転入力は演
算増幅器７の出力に接続される。積算器１３の出力信号
は温度誤差を補償するために使用され、演算増幅器６、
７に供給される交流電圧は定分力を含む。
は、この測定増幅器は積算増幅器１３（便宜上以後積算
器と称する）を含むことができる。これの反転入力は演
算増幅器７の出力に接続される。積算器１３の出力信号
は温度誤差を補償するために使用され、演算増幅器６、
７に供給される交流電圧は定分力を含む。
【００２６】図２に示す本発明の別実施例において、付
加巻線４は共通の電気的接続点１６を有する２つのセク
ション１４、１５で構成されている。この測定増幅器の
ブロック部は図１に示す実施例のものと同じであるが、
その相違は付加巻線４の接続である。第１のセクション
１４は演算増幅器８の反転入力１１に接続され、共通点
１６は演算増幅器７の反転入力１２に接続され、そして
第２のセクション１５は演算増幅器７の出力に接続され
ている。上記本発明の実施例の場合と同様、この測定増
幅器も同様の機能を有する積算器１３を含むことができ
るが、これは接続のしかたが異なり、演算増幅器６の出
力に接続される。
加巻線４は共通の電気的接続点１６を有する２つのセク
ション１４、１５で構成されている。この測定増幅器の
ブロック部は図１に示す実施例のものと同じであるが、
その相違は付加巻線４の接続である。第１のセクション
１４は演算増幅器８の反転入力１１に接続され、共通点
１６は演算増幅器７の反転入力１２に接続され、そして
第２のセクション１５は演算増幅器７の出力に接続され
ている。上記本発明の実施例の場合と同様、この測定増
幅器も同様の機能を有する積算器１３を含むことができ
るが、これは接続のしかたが異なり、演算増幅器６の出
力に接続される。
【００２７】添付図面の図３〜図６は一次検波器１の構
成部材の実施例と配置の幾つかの変形を示すものであ
る。これらの図はすべて磁気回路を示すものであって、
この回路は中心コア１７、外側コア１８、可動部材２、
測定巻線３及び付加巻線４で構成され、付加巻線４は２
つのセクション１４、１５で構成される。図３、４に示
す最初の実施例グル−プにおいては、付加巻線４は中心
コア上に配置され、図５、６に示す第２の実施例グル−
プにおいては、付加巻線は外側コア１８上に配置されて
いる。同様の実施例は非セクション設計の付加巻線４に
ついても問題なく使用することができる。
成部材の実施例と配置の幾つかの変形を示すものであ
る。これらの図はすべて磁気回路を示すものであって、
この回路は中心コア１７、外側コア１８、可動部材２、
測定巻線３及び付加巻線４で構成され、付加巻線４は２
つのセクション１４、１５で構成される。図３、４に示
す最初の実施例グル−プにおいては、付加巻線４は中心
コア上に配置され、図５、６に示す第２の実施例グル−
プにおいては、付加巻線は外側コア１８上に配置されて
いる。同様の実施例は非セクション設計の付加巻線４に
ついても問題なく使用することができる。
【００２８】例えば、図３に示す実施例においては、付
加巻線４は低導電率の強磁性体で形成された中心コア上
に配置され、可動部材２は高導電率の材料でチュ−ブ形
状に形成されて外側コア１８を囲み、外側コア１８は非
磁性体で形成されてその導電率は可動部材２のそれより
もかなり低いものである。
加巻線４は低導電率の強磁性体で形成された中心コア上
に配置され、可動部材２は高導電率の材料でチュ−ブ形
状に形成されて外側コア１８を囲み、外側コア１８は非
磁性体で形成されてその導電率は可動部材２のそれより
もかなり低いものである。
【００２９】図３に示す一次検波器の特定の実施例の実
例を以下に説明する。この中心コアは直径が８mmで炭質
鋼で形成され、外側コアは直径が１２mmでステンレス鋼
で形成され、これらコアの長さは２４５mmで測定範囲は
２００mmである。可動部材は直径が１８mmでジュラルミ
ンで形成される。測定巻線は直径０．２mmの銅線で形成
されて中心コアに巻かれ、付加巻線はフレ−ムなしで測
定フレ−ム上でまかれ、使用電線は直径０．８mmのもの
である。付加巻線の各セクションは巻数が１６である。
電源電圧は５Ｖ、５kHz である。温度範囲−４０℃乃至
＋８０℃における温度誤差は０．１５％／１０℃を越え
ない。
例を以下に説明する。この中心コアは直径が８mmで炭質
鋼で形成され、外側コアは直径が１２mmでステンレス鋼
で形成され、これらコアの長さは２４５mmで測定範囲は
２００mmである。可動部材は直径が１８mmでジュラルミ
ンで形成される。測定巻線は直径０．２mmの銅線で形成
されて中心コアに巻かれ、付加巻線はフレ−ムなしで測
定フレ−ム上でまかれ、使用電線は直径０．８mmのもの
である。付加巻線の各セクションは巻数が１６である。
電源電圧は５Ｖ、５kHz である。温度範囲−４０℃乃至
＋８０℃における温度誤差は０．１５％／１０℃を越え
ない。
【００３０】図４に示す一次検波器１の設計も本質的に
は同じであるが、その違いは可動部材２が中心コア１７
と外側コア１８との間に配置されることである。
は同じであるが、その違いは可動部材２が中心コア１７
と外側コア１８との間に配置されることである。
【００３１】このような実施例において、この検波器１
の横断面積を最も効率的に縮小することができる。何故
なら、巻線３及び４は両者ともフレ−ムなしに中心コア
１７上に配置され、この中心コアも外側コア１８及び可
動部材２の直径をそれぞれ縮小することにより縮小する
ことができるからである。この可動部材は外側コア１８
上を間隙なくしてスライドっしてハウジングとして機能
することができ、或いはこのコアの内部でスライドして
案内として機能することができる。上記一次検波器１の
実施例は巻線３、４を中心コア１７と共に密封すること
ができ、この結果この装置は厳しい環境、高圧、並びに
その他の条件においても使用することができる。
の横断面積を最も効率的に縮小することができる。何故
なら、巻線３及び４は両者ともフレ−ムなしに中心コア
１７上に配置され、この中心コアも外側コア１８及び可
動部材２の直径をそれぞれ縮小することにより縮小する
ことができるからである。この可動部材は外側コア１８
上を間隙なくしてスライドっしてハウジングとして機能
することができ、或いはこのコアの内部でスライドして
案内として機能することができる。上記一次検波器１の
実施例は巻線３、４を中心コア１７と共に密封すること
ができ、この結果この装置は厳しい環境、高圧、並びに
その他の条件においても使用することができる。
【００３２】図５の実施例においては、付加巻線４は低
導電率の強磁性体で形成された外側コア１８上に配置さ
れ、可動部材２は高導電率の材料でチュ−ブ又はロッド
として形成されて低導電率の強磁性体で形成された中心
コア１７の内部に配置されている。
導電率の強磁性体で形成された外側コア１８上に配置さ
れ、可動部材２は高導電率の材料でチュ−ブ又はロッド
として形成されて低導電率の強磁性体で形成された中心
コア１７の内部に配置されている。
【００３３】図５に示す一次検波器１の設計は本質的に
は先の実施例と同じであるが、その違いは中心コア１７
が低導電率の非磁性体で形成され、可動部材２が強磁性
体で形成されていることである。
は先の実施例と同じであるが、その違いは中心コア１７
が低導電率の非磁性体で形成され、可動部材２が強磁性
体で形成されていることである。
【００３４】図６に示す実施例においては、付加巻線低
４は導電率の強磁性体で形成された外側コア上に配置さ
れ、可動部材２は強磁性体で形成されて外側コア１８と
中心コア１７との間に配置され、後者は低導電率の非磁
性体で形成されている。
４は導電率の強磁性体で形成された外側コア上に配置さ
れ、可動部材２は強磁性体で形成されて外側コア１８と
中心コア１７との間に配置され、後者は低導電率の非磁
性体で形成されている。
【００３５】一次検波器のすべての実施例に関しては次
の概念が使用されている。即ち、「高導電率」とは、例
えば、アルミニウム合金の特性でおよそ２−３・１０-5
（Ωｍ）-1の導電率であり、「低導電率」とはマグニチ
ュ−ドの小（下は絶縁体まで）なるものであって、例え
ば、およそ１０-6（Ωｍ）-1の導電率のステンレス鋼で
あり、「強磁性体」とは相対的磁気透磁率１０００以上
の材料である。このような関係は可動部材２と巻線３、
４が効果的に相互作用をして高レベルの出力信号を提供
するために必要である。
の概念が使用されている。即ち、「高導電率」とは、例
えば、アルミニウム合金の特性でおよそ２−３・１０-5
（Ωｍ）-1の導電率であり、「低導電率」とはマグニチ
ュ−ドの小（下は絶縁体まで）なるものであって、例え
ば、およそ１０-6（Ωｍ）-1の導電率のステンレス鋼で
あり、「強磁性体」とは相対的磁気透磁率１０００以上
の材料である。このような関係は可動部材２と巻線３、
４が効果的に相互作用をして高レベルの出力信号を提供
するために必要である。
【００３６】以上説明した一次検波器１の構造上の実施
例はこの装置の機能的潜在能力を拡大し、使役条件及び
測定対象の特性に基いて、また一次件波器の横断面積の
縮小が必要の時に可動部材の選択を可能とする。使用さ
れた材料に対して要件が合致する場合には、測定の対象
を可動部材として使用することができる。
例はこの装置の機能的潜在能力を拡大し、使役条件及び
測定対象の特性に基いて、また一次件波器の横断面積の
縮小が必要の時に可動部材の選択を可能とする。使用さ
れた材料に対して要件が合致する場合には、測定の対象
を可動部材として使用することができる。
【００３７】本発明の線変位測定装置の動作は以下の通
りである。一次検波器１の動作原理はその実施例すべて
について共通であり、誘導可動部材２の中で測定巻線３
の電磁場により誘導されるうず電流の減磁作用に基く
（この過程が詳細に説明されない限りその配置の変形は
重要でない）。この結果、測定巻線３のインピ−ダン
ス、詳しくは、可動部材２により囲まれた測定巻線の部
分のインピ−ダンスはかなり減少する。この部分の長さ
は可動部材２が移動するにつれて変化して測定巻線３の
インピ−ダンスを比例的に変化させ、この結果その出力
信号を変化させる。
りである。一次検波器１の動作原理はその実施例すべて
について共通であり、誘導可動部材２の中で測定巻線３
の電磁場により誘導されるうず電流の減磁作用に基く
（この過程が詳細に説明されない限りその配置の変形は
重要でない）。この結果、測定巻線３のインピ−ダン
ス、詳しくは、可動部材２により囲まれた測定巻線の部
分のインピ−ダンスはかなり減少する。この部分の長さ
は可動部材２が移動するにつれて変化して測定巻線３の
インピ−ダンスを比例的に変化させ、この結果その出力
信号を変化させる。
【００３８】この時付加巻線４の抵抗は可動部材２の位
置には左右されない。何故なら、この巻線４の巻部は可
動部材２の軸線に平行であり、その電磁場は可動部材２
の軸線に直角だからである。従って、可動部材２におい
てはうず電流は誘導されない。このように、可動部材が
如何なる位置にあっても付加巻線４の補償作用保持され
る。
置には左右されない。何故なら、この巻線４の巻部は可
動部材２の軸線に平行であり、その電磁場は可動部材２
の軸線に直角だからである。従って、可動部材２におい
てはうず電流は誘導されない。このように、可動部材が
如何なる位置にあっても付加巻線４の補償作用保持され
る。
【００３９】可動部材２が強磁性体で形成された実施例
においては、一次検波器１は本質的には上記のように機
能する。強磁性体の存在は可動部材２により囲まれた測
定巻線３の部分のインピ−ダンスを増大することにより
測定巻線３の電磁場を強度にする（この状況は可動部材
２が巻線３の内部に配置された場合も同じせある）。こ
の場合、付加巻線４の抵抗は可動部材２の位置にはほと
んど左右されない。何故なら、この巻線の電磁場の磁力
線は主としてこのの巻線４が位置するコア１７又は１８
の周囲を取り囲んでいるからである。
においては、一次検波器１は本質的には上記のように機
能する。強磁性体の存在は可動部材２により囲まれた測
定巻線３の部分のインピ−ダンスを増大することにより
測定巻線３の電磁場を強度にする（この状況は可動部材
２が巻線３の内部に配置された場合も同じせある）。こ
の場合、付加巻線４の抵抗は可動部材２の位置にはほと
んど左右されない。何故なら、この巻線の電磁場の磁力
線は主としてこのの巻線４が位置するコア１７又は１８
の周囲を取り囲んでいるからである。
【００４０】最初に図１に示す装置、但し積算器１３の
ない場合、の動作を考察する。安定化振幅Ｕを有する a
-c電圧が演算増幅器６、７の非反転入力９、１０に供給
されると、この第１及び第２の演算増幅器の出力にはそ
れぞれの電圧 Ｕ1 ＝（１＋（ＺU ／Ｚ1 ））Ｕ （１） Ｕ2 ＝（１＋（Ｒfb／Ｚ1 ））Ｕ （２） が発生する。この場合、Ｚu は測定抵抗３の複合抵抗で
あり、Ｚ1 は付加巻線４の抵抗であり、Ｒfbは演算増幅
器７のフィ−ドバック回路の抵抗である。
ない場合、の動作を考察する。安定化振幅Ｕを有する a
-c電圧が演算増幅器６、７の非反転入力９、１０に供給
されると、この第１及び第２の演算増幅器の出力にはそ
れぞれの電圧 Ｕ1 ＝（１＋（ＺU ／Ｚ1 ））Ｕ （１） Ｕ2 ＝（１＋（Ｒfb／Ｚ1 ））Ｕ （２） が発生する。この場合、Ｚu は測定抵抗３の複合抵抗で
あり、Ｚ1 は付加巻線４の抵抗であり、Ｒfbは演算増幅
器７のフィ−ドバック回路の抵抗である。
【００４１】演算増幅器６、７の入力９、１０の信号は
逆位相のものであるから、演算増幅器８の出力、即ち、
測定増幅器５の出力の電圧Ｕout はＵout ＝Ｋ1 Ｕ1 −
Ｋ2 Ｕ2 、 （３）
で表すことができる。この場合、Ｋ1 及びＫ2 は演算増
幅器６及び７に接続して演算増幅器８の入力に関するそ
れぞれの利得である。
逆位相のものであるから、演算増幅器８の出力、即ち、
測定増幅器５の出力の電圧Ｕout はＵout ＝Ｋ1 Ｕ1 −
Ｋ2 Ｕ2 、 （３）
で表すことができる。この場合、Ｋ1 及びＫ2 は演算増
幅器６及び７に接続して演算増幅器８の入力に関するそ
れぞれの利得である。
【００４２】Ｋ1 ＝１とすると、（１）及び（２）に鑑
みて、（３）から Ｕout ＝Ｕ1 −Ｋ2 Ｕ2 ＝〔ｋ1 −ｋ2 ＋（ｋ1 ＺU −ｋ2 Ｒfb）／Ｚ1 ）〕Ｖ （４） を得ることができる。
みて、（３）から Ｕout ＝Ｕ1 −Ｋ2 Ｕ2 ＝〔ｋ1 −ｋ2 ＋（ｋ1 ＺU −ｋ2 Ｒfb）／Ｚ1 ）〕Ｖ （４） を得ることができる。
【００４３】測定巻線３の複合抵抗Ｚu はＺu ＝Ｚ0 ＋
△Ｚで表す事ができ、この場合Ｚ0は可動部材２がその
端位置の１つ（例えば、一次検波器１から完全に退いた
時）にある時の巻線３の初期インピ−ダンスであり、△
Ｚは可動部材の位置変化に帰因する測定抵抗３の抵抗で
ある。
△Ｚで表す事ができ、この場合Ｚ0は可動部材２がその
端位置の１つ（例えば、一次検波器１から完全に退いた
時）にある時の巻線３の初期インピ−ダンスであり、△
Ｚは可動部材の位置変化に帰因する測定抵抗３の抵抗で
ある。
【００４４】可動部材２の位置（変位）を固定点（例え
ば、コアの端から）からその軸線に沿って読み取られる
座標ｘとすると、測定巻線３の抵抗の変化はｘの関数で
あり、直線状のもの： Ｚ（ｘ）＝ｃｘ （５） に近い。この場合 cは比例計数であり、これは主として
可動部材２に囲まれた測定巻線３の初期インピ−ダンス
により決定されるものであって、Ｚ（０）＝０である。
ば、コアの端から）からその軸線に沿って読み取られる
座標ｘとすると、測定巻線３の抵抗の変化はｘの関数で
あり、直線状のもの： Ｚ（ｘ）＝ｃｘ （５） に近い。この場合 cは比例計数であり、これは主として
可動部材２に囲まれた測定巻線３の初期インピ−ダンス
により決定されるものであって、Ｚ（０）＝０である。
【００４５】この場合、式（４）は Ｕout （ｘ）＝〔ｋ1 −ｋ2 ＋（（ｋ1 （Ｚ0 ＋cx) −ｋ2 Ｒfb）／Ｚ1 ）〕Ｖ＝Ｓｘ＋Ｖ0 （６） となる。
【００４６】利得Ｋ1 及びＫ2 の値はＫ1 Ｒ0 ≫Ｋ2 Ｒ
fb、即ち、Ｋ1 Ｒ0 −Ｋ2 Ｒfb≒Ｋ 1 Ｒ0 となるように
選択される。この場合、Ｒ0 は測定巻線３の初期状態の
作用抵抗である。付加巻線４の線の直径と巻数はそのＱ
−係数が初期状態の測定巻線３のＱ−係数： Ｑ＝Ｘ0 ／Ｒ0 ＝Ｘ1 ／Ｒ1 （７） と同じになるように選択される。この場合、Ｒ0 、
Ｘ0 、並びにＲ1 、Ｘ1 はそれぞれ測定巻線３と付加巻
線４の作用抵抗と反作用抵抗である。
fb、即ち、Ｋ1 Ｒ0 −Ｋ2 Ｒfb≒Ｋ 1 Ｒ0 となるように
選択される。この場合、Ｒ0 は測定巻線３の初期状態の
作用抵抗である。付加巻線４の線の直径と巻数はそのＱ
−係数が初期状態の測定巻線３のＱ−係数： Ｑ＝Ｘ0 ／Ｒ0 ＝Ｘ1 ／Ｒ1 （７） と同じになるように選択される。この場合、Ｒ0 、
Ｘ0 、並びにＲ1 、Ｘ1 はそれぞれ測定巻線３と付加巻
線４の作用抵抗と反作用抵抗である。
【００４７】この場合の初期出力Ｕの式は Ｕ0 ＝〔ｋ1 −ｋ2 ＋（（ｋ1 Ｚ0 −ｋ2 Ｒfb）／Ｚ1 ）〕Ｖ≒〔ｋ1 −ｋ2 ＋ｋ1 Ｚ0 ／Ｚ1 〕Ｖ＝〔ｋ1 −ｋ2 ＋ｋ1 Ｒ0 ／Ｒ1 〕Ｖ （８） である。
【００４８】周知のことであるが、この付加誤差の値に
影響力を持つ主たる要素は温度である。温度ｔのに対す
る作用抵抗の依存度の式は Ｒ（ｔ）＝Ｒ（ｔ0 ）（１＋αｔ） （９） である。この場合、αは電線の電気抵抗の温度係数であ
り、Ｒ0 （ｔ）は定格温度（通常ｔ＝２０℃）における
抵抗である。
影響力を持つ主たる要素は温度である。温度ｔのに対す
る作用抵抗の依存度の式は Ｒ（ｔ）＝Ｒ（ｔ0 ）（１＋αｔ） （９） である。この場合、αは電線の電気抵抗の温度係数であ
り、Ｒ0 （ｔ）は定格温度（通常ｔ＝２０℃）における
抵抗である。
【００４９】両巻線３、４の温度が同じ（これらが一方
のコア１７上に配置されるとすると、この状態はその通
りであることは明らかである）であるとして、（９）を
（８）に代入すると、 Ｖ0 ＝〔１−ｋ2 ＋（Ｒ0 （ｔ0 ）／Ｒ1 （ｔ1 ））〕Ｖ （１０） が得られる。
のコア１７上に配置されるとすると、この状態はその通
りであることは明らかである）であるとして、（９）を
（８）に代入すると、 Ｖ0 ＝〔１−ｋ2 ＋（Ｒ0 （ｔ0 ）／Ｒ1 （ｔ1 ））〕Ｖ （１０） が得られる。
【００５０】等式（１０）において、Ｒ0 （ｔ0 ）並び
にＲ1 （ｔ1 ）は予め知られた固定値であるので、電圧
Ｕ0 は外部要素の影響を受ける一次検波器１のパラメ−
タには左右されない。従って、条件（７）が順守される
と、値Ｕ0 は安定する。即ち、この出力信号には付加誤
差分力は存在しない。
にＲ1 （ｔ1 ）は予め知られた固定値であるので、電圧
Ｕ0 は外部要素の影響を受ける一次検波器１のパラメ−
タには左右されない。従って、条件（７）が順守される
と、値Ｕ0 は安定する。即ち、この出力信号には付加誤
差分力は存在しない。
【００５１】感度Ｓ＝ｃＶ／Ｚ1 の式においては、値 c
及びＺ1 は同じ性質のものであり、外部要素の影響の下
では同じように変化する。このことは値Ｓの安定度に貢
献し、複合分力を相当の程度まで補償する。この故に、
付加巻線４の提示実施例とその接続のしかたはそこでの
付加誤差を減少することにより出力信号の正確度を増大
する。
及びＺ1 は同じ性質のものであり、外部要素の影響の下
では同じように変化する。このことは値Ｓの安定度に貢
献し、複合分力を相当の程度まで補償する。この故に、
付加巻線４の提示実施例とその接続のしかたはそこでの
付加誤差を減少することにより出力信号の正確度を増大
する。
【００５２】付加巻線４が２つのセクション１４、１５
（図２）で構成される装置も基本的には上記と同様に動
作する。電圧Ｕ1 ，Ｕ2 ，及びＵout のそれぞれの等式
（１）、（２）、（４）において、演算増幅器６、７及
び８の出力には付加巻線４のセクション１４、１５の抵
抗Ｚ1 、Ｚ2 が見られることとなる。
（図２）で構成される装置も基本的には上記と同様に動
作する。電圧Ｕ1 ，Ｕ2 ，及びＵout のそれぞれの等式
（１）、（２）、（４）において、演算増幅器６、７及
び８の出力には付加巻線４のセクション１４、１５の抵
抗Ｚ1 、Ｚ2 が見られることとなる。
【００５３】便宜上図１の付加巻線４の指定部を本実施
例で付加巻線４の第１のセクション１４に適用すると、 Ｕ1 ＝〔１＋（ＺU ／Ｚ1 ）〕Ｕ （１’） Ｕ2 ＝〔１＋（Ｚ2 ／Ｚ1 ）〕Ｕ （２’） Ｕout ＝Ｕ1 −ｋ2 Ｕ2 ＝〔１＋（ＺU ／Ｚ1 ）−ｋ2 〔１＋（Ｚ2 ／Ｚ1 ） 〕〕Ｕ ＝〔１−ｋ2 ＋（（ＺU −ｋ2 Ｚ2 ）／Ｚ1 ）〕Ｕ （４’） となる。
例で付加巻線４の第１のセクション１４に適用すると、 Ｕ1 ＝〔１＋（ＺU ／Ｚ1 ）〕Ｕ （１’） Ｕ2 ＝〔１＋（Ｚ2 ／Ｚ1 ）〕Ｕ （２’） Ｕout ＝Ｕ1 −ｋ2 Ｕ2 ＝〔１＋（ＺU ／Ｚ1 ）−ｋ2 〔１＋（Ｚ2 ／Ｚ1 ） 〕〕Ｕ ＝〔１−ｋ2 ＋（（ＺU −ｋ2 Ｚ2 ）／Ｚ1 ）〕Ｕ （４’） となる。
【００５４】付加巻線４の巻数と電線の横断面セクショ
ン１４、１５が初期状態の測定巻線３と同じＱ−係数を
有するように選択されるが故に、 Ｘ0 ／Ｒ0 ＝Ｘ2 ／Ｒ2 ＝Ｑ，又はＲ0 ／Ｒ2 ＝Ｘ0 ／Ｘ2 ＝q （１１） となる。この場合、Ｒ0 、Ｘ0 、並びにＲ2 、Ｘ2 はそ
れぞれ測定巻線３と付加巻線４の第２のセクション１５
の作用抵抗と反作用抵抗である。
ン１４、１５が初期状態の測定巻線３と同じＱ−係数を
有するように選択されるが故に、 Ｘ0 ／Ｒ0 ＝Ｘ2 ／Ｒ2 ＝Ｑ，又はＲ0 ／Ｒ2 ＝Ｘ0 ／Ｘ2 ＝q （１１） となる。この場合、Ｒ0 、Ｘ0 、並びにＲ2 、Ｘ2 はそ
れぞれ測定巻線３と付加巻線４の第２のセクション１５
の作用抵抗と反作用抵抗である。
【００５５】ｋ2 ＝q を選択すると、式（１１）は Ｒ0 ＝Ｋ2 Ｒ2 、Ｘ0 ＝Ｋ2 Ｘ2 、Ｚ0 ＝Ｋ2 Ｚ2 （１２） となる。
【００５６】（１２）の強さに関して、その出力電圧は Ｕout ＝〔１−ｋ2 ＋（ΔＺ／Ｚ1 ）〕Ｕ （１３） である。即ち、これは測定巻線３の初期抵抗には左右さ
れることはなく、測定誤差の塚係数を補償する。
れることはなく、測定誤差の塚係数を補償する。
【００５７】測定巻線３と付加巻線４はこれら巻線の抵
抗を同程度で表す同じ物理的条件の下にあるが故に、関
係（１２）及び（１３）は周囲条件の変化（例えば、温
度変化）の関してもその通りである。
抗を同程度で表す同じ物理的条件の下にあるが故に、関
係（１２）及び（１３）は周囲条件の変化（例えば、温
度変化）の関してもその通りである。
【００５８】測定巻線３と付加巻線４の第１のセクショ
ン１４との交さフィ−ルド接続に帰因する（１３）のΔ
Ｚ／Ｚ1 は付加測定誤差の複合係数をも相当程度に補償
することを可能とする。
ン１４との交さフィ−ルド接続に帰因する（１３）のΔ
Ｚ／Ｚ1 は付加測定誤差の複合係数をも相当程度に補償
することを可能とする。
【００５９】巻線３、４のＱ−係数に関する上記条件
（７）及び（１１）次のようにして実現される。巻線の
インダクタンスは式Ｌ＝Ｗ2 Ｇで計算することができる
ことは周知である。この場合Ｗは巻数であり、Ｇは巻線
電流により形成される磁束の磁気コンダクタンスであ
り、この磁気コンダクタンスはこの巻線が配置される磁
気回路の材料、大きさ及び形状に左右される。
（７）及び（１１）次のようにして実現される。巻線の
インダクタンスは式Ｌ＝Ｗ2 Ｇで計算することができる
ことは周知である。この場合Ｗは巻数であり、Ｇは巻線
電流により形成される磁束の磁気コンダクタンスであ
り、この磁気コンダクタンスはこの巻線が配置される磁
気回路の材料、大きさ及び形状に左右される。
【００６０】巻線の作用抵抗はＲ＝Ｗr であり、この場
合、１巻の抵抗r はその電線の直径（面積又は周囲）に
より決定される（電源電圧の規定周波数ω）。この時の
巻線のＱ−係数は Ｑ＝Ｘ／Ｒ＝ωＬ／Ｒ＝ωＷ2 Ｇ／Ｗr ＝ωＷＧ／ r （１４） である。
合、１巻の抵抗r はその電線の直径（面積又は周囲）に
より決定される（電源電圧の規定周波数ω）。この時の
巻線のＱ−係数は Ｑ＝Ｘ／Ｒ＝ωＬ／Ｒ＝ωＷ2 Ｇ／Ｗr ＝ωＷＧ／ r （１４） である。
【００６１】電源周波数及び磁気回路を選択するとする
と、要件となる値Ｑは巻線の巻数と電線の直径を適当に
選択することにより得ることができ、これにより条件
（７）及び（１１）を満足させることができる。
と、要件となる値Ｑは巻線の巻数と電線の直径を適当に
選択することにより得ることができ、これにより条件
（７）及び（１１）を満足させることができる。
【００６２】次に積算器１３を備えた場合の図１に示す
装置の動作を考察する。周知のように、電源電圧は如何
なる可変信号と同様にＵ＝Ｕｃ＋Ｕｖで表すことができ
る。この場合、Ｕｖは信号の可変係数であり、Ｕｃは定
係数である。この時Ｕｃは電圧周期の平均値である。測
定増幅器５が巻線３、４と共に直線電気回路を形成する
とすると、この装置の動作を、その重複原理により、電
源Ｕｃ（直流）をもってのみ、また電源Ｕｖ（交流）を
もってのみ、独立且つ別個に考察してその結果を加算す
ることができる。この装置の交流での動作は上記の通り
である。
装置の動作を考察する。周知のように、電源電圧は如何
なる可変信号と同様にＵ＝Ｕｃ＋Ｕｖで表すことができ
る。この場合、Ｕｖは信号の可変係数であり、Ｕｃは定
係数である。この時Ｕｃは電圧周期の平均値である。測
定増幅器５が巻線３、４と共に直線電気回路を形成する
とすると、この装置の動作を、その重複原理により、電
源Ｕｃ（直流）をもってのみ、また電源Ｕｖ（交流）を
もってのみ、独立且つ別個に考察してその結果を加算す
ることができる。この装置の交流での動作は上記の通り
である。
【００６３】直流（第２の演算増幅器７の入力１０にお
けるＵｃ電圧）の場合、 Ｕ2c＝〔１＋（Ｒfb／Ｒ0 ）〕Ｕc （１５） とすることができる。直流の場合には巻線３、４の誘導
抵抗は零であり、Ｚu ＝Ｒ0 ，Ｚ1 ＝Ｒ1 、即ち、その
ト−タル抵抗が作用抵抗に等しいからである。
けるＵｃ電圧）の場合、 Ｕ2c＝〔１＋（Ｒfb／Ｒ0 ）〕Ｕc （１５） とすることができる。直流の場合には巻線３、４の誘導
抵抗は零であり、Ｚu ＝Ｒ0 ，Ｚ1 ＝Ｒ1 、即ち、その
ト−タル抵抗が作用抵抗に等しいからである。
【００６４】第２の演算増幅器７の出力、従って、積算
器１３の出力のト−タル電圧は Ｕ2 ＝Ｕ2c＋Ｕ2v （１６） の関係から決定される。積算器１３は可変係数Ｕ2vを濾
過するが故に、利得ｋ4 を有するその出力電圧は、 Ｕ4 ＝−ｋ4 Ｕ2C＝〔１＋（Ｒfb／Ｒ1 ）〕Ｕｃ （１７） または、（９）の故に、形式： Ｕ4 ＝−ｋ4 〔１＋Ｒfb／（Ｒ1 （ｔ0 ）（１＋αｔ））〕Ｕｃ （１８） を有し、これから温度が下記： ｔ＝−１／α〔Ｒfb／（Ｒ1 （ｔ0 ）（Ｕ4 ／Ｒ4 Ｖｃ−１））〕 （１９） のように決定される。これで右側の値はすべて知られ
る。
器１３の出力のト−タル電圧は Ｕ2 ＝Ｕ2c＋Ｕ2v （１６） の関係から決定される。積算器１３は可変係数Ｕ2vを濾
過するが故に、利得ｋ4 を有するその出力電圧は、 Ｕ4 ＝−ｋ4 Ｕ2C＝〔１＋（Ｒfb／Ｒ1 ）〕Ｕｃ （１７） または、（９）の故に、形式： Ｕ4 ＝−ｋ4 〔１＋Ｒfb／（Ｒ1 （ｔ0 ）（１＋αｔ））〕Ｕｃ （１８） を有し、これから温度が下記： ｔ＝−１／α〔Ｒfb／（Ｒ1 （ｔ0 ）（Ｕ4 ／Ｒ4 Ｖｃ−１））〕 （１９） のように決定される。これで右側の値はすべて知られ
る。
【００６５】この結果、付加巻線４と測定巻線３が一方
のコア１７上にあれば、或いは一次検波器１のセクショ
ン上に温度勾配がなければ、積算増幅器１３の出力電圧
から付加巻線４の温度、従って測定巻線３の温度を決定
することが可能となる。この得られた情報は次いで温度
誤差のほぼ完全な補償のために使用される。この動作
は、例えば、プログラム可能なマイクロプロセッサの使
用によりそのメモリに一次検波器の温度特性を記憶させ
ることで自動化することができる。
のコア１７上にあれば、或いは一次検波器１のセクショ
ン上に温度勾配がなければ、積算増幅器１３の出力電圧
から付加巻線４の温度、従って測定巻線３の温度を決定
することが可能となる。この得られた情報は次いで温度
誤差のほぼ完全な補償のために使用される。この動作
は、例えば、プログラム可能なマイクロプロセッサの使
用によりそのメモリに一次検波器の温度特性を記憶させ
ることで自動化することができる。
【００６６】付加巻線４が外側コア１８上にある装置の
実施例（図５、６）については、温度誤差の補償は十分
とはいえない。何故なら、巻線３、４の温度は一次検波
器１の横断面上に温度勾配の可能性があるために必ずし
も同じでないからである。温度制御がなされたキャビネ
ットでのテストでは、一次検波器１が６０℃加熱（冷
却）された後ではその設計及び大きさにより温度レベル
はその横断面に渡って３０−４０分間一定とはならな
い。巻線３、４の温度情報が判ると、温度勾配の負性作
用はこの装置の回路に積算器１３を使用することで無効
化することができる。
実施例（図５、６）については、温度誤差の補償は十分
とはいえない。何故なら、巻線３、４の温度は一次検波
器１の横断面上に温度勾配の可能性があるために必ずし
も同じでないからである。温度制御がなされたキャビネ
ットでのテストでは、一次検波器１が６０℃加熱（冷
却）された後ではその設計及び大きさにより温度レベル
はその横断面に渡って３０−４０分間一定とはならな
い。巻線３、４の温度情報が判ると、温度勾配の負性作
用はこの装置の回路に積算器１３を使用することで無効
化することができる。
【００６７】直流入力電圧Ｕを有する第６の演算増幅器
の出力に接続された積算器１３の出力電圧は式、 Ｕ4 ＝−ｋ4 Ｕ1C＝ｋ4 〔１＋（Ｒ0 ／Ｒ1 ）〕Ｕｃ （２０） から決定される。
の出力に接続された積算器１３の出力電圧は式、 Ｕ4 ＝−ｋ4 Ｕ1C＝ｋ4 〔１＋（Ｒ0 ／Ｒ1 ）〕Ｕｃ （２０） から決定される。
【００６８】巻線４の第１のセクション１４の温度を
ｔ、そして測定巻線３の温度をｔ＋△ｔとすると、（２
０）から（９）の強さは、 Ｕ4 ＝ｋ4 Ｕｃ〔１＋Ｒ0 （ｔ0 ）（１＋α（ｔ＋Δｔ）／（Ｒ1 （ｔ0 ）（ １＋αｔ））〕＝Ｖ40＋ｋΔｔ／Ｒ1 （２１） となり、この場合、Ｋ4 は積算器１３の利得である。
ｔ、そして測定巻線３の温度をｔ＋△ｔとすると、（２
０）から（９）の強さは、 Ｕ4 ＝ｋ4 Ｕｃ〔１＋Ｒ0 （ｔ0 ）（１＋α（ｔ＋Δｔ）／（Ｒ1 （ｔ0 ）（ １＋αｔ））〕＝Ｖ40＋ｋΔｔ／Ｒ1 （２１） となり、この場合、Ｋ4 は積算器１３の利得である。
【００６９】巻線３、４の温度が同じであれば、即ち、
△ｔ＝０であれば、Ｕ4 ＝Ｕ40であり、この場合Ｕ40は
予め知られた固定値である。△ｔ≠０であれば、即ち、
測定巻線３の温度が付加巻線４の温度よりも高いか、或
いは低ければ、値Ｕ4 は同じ方向における平衡Ｕ4 から
逸脱する。従って、積算器１３の出力からの電圧は、一
次検波器１の横断面に渡る温度勾配を考慮して、測定結
果の補正に使用することができる。更に、この信号の取
り扱いは図１に示す実施例に関して記載した方法で実行
することができる。
△ｔ＝０であれば、Ｕ4 ＝Ｕ40であり、この場合Ｕ40は
予め知られた固定値である。△ｔ≠０であれば、即ち、
測定巻線３の温度が付加巻線４の温度よりも高いか、或
いは低ければ、値Ｕ4 は同じ方向における平衡Ｕ4 から
逸脱する。従って、積算器１３の出力からの電圧は、一
次検波器１の横断面に渡る温度勾配を考慮して、測定結
果の補正に使用することができる。更に、この信号の取
り扱いは図１に示す実施例に関して記載した方法で実行
することができる。
【００７０】この故に、提示した本発明は外部要素に帰
因する付加誤差を減少することをもって測定の精度を増
大する。提示した装置の種々の実施例により機能的潜在
能力は拡大され、使役条件への適応性も改善されてい
る。
因する付加誤差を減少することをもって測定の精度を増
大する。提示した装置の種々の実施例により機能的潜在
能力は拡大され、使役条件への適応性も改善されてい
る。
【図１】本発明による線変位測定装置のブロック図。
【図２】２つのセクションで構成する付加巻線を備えた
ことを除いて図１と同様のブロック図。
ことを除いて図１と同様のブロック図。
【図３】本発明の装置の実施例で、中心コア上に配置さ
れた付加巻線と外側コアを囲む可動部材を示す図。
れた付加巻線と外側コアを囲む可動部材を示す図。
【図４】中心コアを囲む可動部材を備えたことを除いて
図３と同様の図。
図３と同様の図。
【図５】本発明の装置の実施例で、外側コア上に配置さ
れた付加巻線と中心コアの内部に配置された可動部材を
示す図。
れた付加巻線と中心コアの内部に配置された可動部材を
示す図。
【図６】２つのコア間に配置された可動部材を備えたこ
とを除いて図と同様の図。
とを除いて図と同様の図。
１…一次検波器 ２…可動部材 ３…測定巻線 ４…付加巻線 ５…測定増幅器 ６…第１演算増幅器 ７…第２演算増幅器 ８…第３演算増幅器 ９…演算増幅器６の非反転入力 １０…演算増幅器７の非反転入力 １１…演算増幅器６の反転入力 １２…演算増幅器７の反転入力 １３…積算増幅器 １４…付加巻線４の第１のセクション １５…付加巻線４の第２のセクション １６…セクション１４、１５の共通の電気的接続点 １７…内側コア １８…外側コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク ラザレビチ ネチャエフスキー ロシア国，443064 サマラ，ウリツァ ノ ボサドバヤ，デー．30，クバルチーラ 362
Claims (14)
- 【請求項１】 測定対象に結合され交流電源に接続され
るとき、前記対象の直線状変位に関する情報を担持する
出力信号を整形する直線状変位測定装置であって、一次
検出器（１）と測定増幅器（５）を含み、前記一次検出
器（１）は長手軸線に沿って同軸状に配置された中心及
び外側シリンダ−・コア（１７、１８）と、測定対象に
接続する可動コア（２）と、第１の出力と第２の出力を
有して前記中心コア１７上にその軸線に沿って配置され
てその巻線が前記中心コア１７を横断方向で取り囲む測
定巻線３と、第１の出力と第２の出力を有し第１の出力
にて前記測定巻線３の第１の出力に接続して前記コア
（１７、１８）の１つ上に配置されてその巻線が前記コ
ア（１７、１８）を長手方向において取り囲み且つ対応
する中心開口を通過する付加巻線（４）を含み、前記測
定増幅器（５）は電源から交流電圧を供給するための２
つの入力と前記測定及び付加巻線（３、４）の第１の出
力と第２の出力に接続する一組の入力と、出力とを有す
ることを特徴とする直線状変位測定装置。 - 【請求項２】 前記測定増幅器（５）はこれの第１の入
力として機能する非反転入力（９）と反転入力（１１）
と出力とを有する第１の演算増幅器（６）と、第２の入
力として機能する非反転入力（１０）と反転入力（１
２）と出力とを有する第２の演算増幅器（７）と、前記
第１及び第２の演算増幅器（６、７）の出力に接続する
反転入力と前記測定増幅器（５）の出力として機能する
出力とを有する第３の演算増幅器（８）とを含み、前記
第１及び第２の演算増幅器（６、７）の非反転入力
（９、１０）は交流電圧が供給される、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項３】 前記測定及び付加巻線（３、４）の第１
の出力は前記第１の演算増幅器（６）の反転入力（９）
と、前記測定巻線（３）の第２の出力が接続されている
出力と、前記付加巻線４の第２の出力が接続されている
前記第２の演算増幅器（７）の反転入力（１２）とに接
続される、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記付加巻線（４）は共通の電気的接続
点（１６）を有する２つのセクション（１４、１５）で
構成され、前記付加巻線（４）の第１の出力は前記第１
のセクション（１４）の出力であり、前記第２の出力は
前記第２のセクション（１５）の出力せある、請求項１
または２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記付加巻線（４）の第１のセクション
（１４）の出力と前記測定巻線（３）の第１の出力は前
記第１の演算増幅器（６）の反転入力（１１）に接続さ
れ、前記両セクション（１４、１５）は前記共通点（１
６）により前記第２の演算増幅器（７）の反転入力（１
２）と、前記付加巻線（４）の第２のセクション（１
５）が接続されている出力とに接続され、前記測定巻線
（３）の第２の出力は前記第１の演算増幅器（６）の出
力に接続される、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項６】 前記付加巻線（４）は低導電率の強磁性
体で形成された中心コア（１７）上に配置され、前記可
動部材（２）は高導電率の材料でチュ−ブ形状に形成さ
れ、前記外側コア（１８）は前記可動部材（２）の導電
率よりもかなり低い導電率の材料で形成される、請求項
１乃至５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】 前記可動部材（２）は前記外側コア（１
８）を取り囲む、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記可動部材（２）は前記外側コア（１
８）と中心コア（１７）との間に配置される、請求項６
に記載の装置。 - 【請求項９】 前記付加巻線（４）は低導電率の強磁性
体で形成された前記外側コア（１８）上に配置され、前
記可動部材（２）はチュ−ブ又はロッドの形状に形成さ
れて前記中心コア（１７）の内部に配置される、請求項
１乃至５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 前記中心コア（１７）は低導電率の強
磁性体で形成され、前記可動部材（２）は高導電率の材
料で形成される、請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記中心コア（１７）は低導電率の非
磁性体で形成され、前記可動部材（２）は強磁性体で形
成される、請求項９に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記付加巻線（４）は低導電率の強磁
性体で形成された前記外側コア（１８）上に配置され、
前記可動部材（２）は強磁性体でチュ−ブ形状に形成さ
れて前記外側コア（１８）と中心コア（１７）との間に
配置され、前記中心コアは低導電率の非磁性体で形成さ
れる、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１３】 前記測定増幅器（５）は更に積算増幅
器（１３）を含み、その反転入力は前記第２の演算増幅
器（７）の出力に接続され、その出力信号は付加誤差を
補償するために使用され、定分力を有する前記第１及び
第２の演算増幅器（６、７）の非反転入力（９、１０）
には交流電圧が逆位相で供給される、請求項３、６乃至
１２のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１４】 前記測定増幅器（５）は更に積算増幅
器（１３）を含み、その反転入力は前記第２の演算増幅
器（７）の出力に接続され、その出力信号は付加誤差を
補償するために使用され、定分力を有する前記第１及び
第２の演算増幅器（６、７）の非反転入力（９、１０）
には交流電圧が逆位相で供給される、請求項３、９乃至
１２のいずれかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97112278 | 1997-07-24 | ||
| RU97112278/28A RU2127865C1 (ru) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | Устройство для измерения линейных перемещений (варианты) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194508A true JPH1194508A (ja) | 1999-04-09 |
| JP2978157B2 JP2978157B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=20195419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10209874A Expired - Fee Related JP2978157B2 (ja) | 1997-07-24 | 1998-07-24 | 直線状変位測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6191575B1 (ja) |
| JP (1) | JP2978157B2 (ja) |
| DE (1) | DE19832854C2 (ja) |
| RU (1) | RU2127865C1 (ja) |
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