JPS5836282B2 - 信号検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁歪線を用い、この磁歪線を伝搬する信号の伝
搬時間に対する周波数信号を得るようにした装置の信号
検出回路に関するものである。

第１図は本発明が適用される装置の一例を示す構或ブロ
ック図で、ここでは変位位置検出装置を例示する。

図において、１は例えばＮ ｉ − Ｓ ＰＡＮＣ ，
ニッケル等の磁歪材料を線状にして構或した磁歪線、２
は磁歪線１の一方の端に配置し磁歪線１内に超音波信号
を発生させる励振手段で、例えばコイル、圧電素子が用
いられる。

３は機械的変位が与えられこの機械的変位に対応して磁
歪線１に沿って移動する可動部で、ここでは受信手段た
る検出コイル４がここに取付けられている。

ＯＳは励振パルス発生器で、その出力パルスＰＥは励振
手段２に印加されるとともにカウンクＣＵに印加されて
いる。

ＯＰは比較増幅器で、可動部３に設けられた検出コイル
からの信号ｅを入力とし、この検出信号ｅと設定電圧Ｅ
８とを比較し、ｅ ＞ Ｅ ３のときその偏差を増幅し
、励振パルス発生器ＯＳに与える。

励振パルス発生器ＯＳは比較増幅器ＯＰからの出力信号
に基づいて、新しい励振パルスＰＥを励振手段に与える
。

このように構或した装置の動作を次に第２図を参照しな
がら説明する。

まず、はじめに励振パルス発生器ＯＳにおいて、スター
ト信号を与え第２図イに示すように励振パルスＰＥを励
振手段２に印加する。

これによって磁歪線１の一端に超音波信号が発生し、こ
れが孫歪線１の他端に同けて伝搬する。

この超音波信号は、やがて可動部３に到達する。

この実施例では、可変部３に検出コイルが設けられてお
り、磁歪線１内を超音波信号が通過するとき、所謂ビラ
’） （ Ｖｉｌｌａｒｉ ）効果によってこの検出コ
イルにパルス状の電圧信号ｅが第２図酬こ示すように発
生する。

いま、励振パルスＰＥを励振手段２に印加すると同時に
磁歪線１内に超音波信号が発生するものとすれば、この
超音波信号が磁歪線１内を伝搬し、可動部３の位置まで
に到達する時間ｔｘは、（１）式で表わすことができる
。

ただし、■，：磁歪線１内を超音波信号が伝搬する速度 Ｘ：励振手段２と可動部３との距離 検出コイルによって得られたパルス状の電圧信号ｅは、
比較増幅器ＯＰで増幅され励振パルス発生器ＯＳに加え
られ、励振パルス発生器ＯＳはこの信号に基づいて、第
２図に示すように新しい励振パルスＰＥＩを励振手段２
に与える。

このようにして、励振パルス発生器ＯＳ、励振手段２、
磁歪線１、検出コイルおよび比較増幅器ＯＰで構戊され
るループは、自励振回路を構或しており、その発振周波
数ｆ。

は（１）式から（２）式の通りとなる。したがって、こ
の発振周波数ｆ。

の逆数は、励振手段２と可動部３との距離、すなわち、
可動部３の機械的位置に比例したものとなる。

カウンクＣＵは周波数ｆ。

の逆数を計数し、端子ＯＵＴに可動部３の位置に比例し
た信号を得る。

このように構或した装置は、可動部の位置に関連する信
号を得るための回路手段に、電気的な摺動接点を含まな
いので長期間に亘って安定に動作するという特長がある
。

また、可動部の微少な変位から大きな変位までの広範囲
に亘る変位を高い精度で検出できるという特長もある。

ところで、この装置の検出回路におけるーっの欠点は、
磁歪線１の他方の端面で超音波信号の反射があり、この
反射信号ｅｆやその他のノイズ信号が第２図口に示すよ
うに検出されるため、可動部３が他方の端面付近に移動
すると検出信号ｅと反射信号ｅｆとが重なって正確な変
位位置の検出ができなくなる点および機械的なノイズに
弱い点である。

ここにおいて、本発明はこのような欠点をなくするよう
にしたこの種の装置における信号検出回路を実現しよう
とするものである。

第３図は本発明の一重施例を示す構成ブロック図で、こ
こでは変位位置検出装置を例にとって説明する。

本発明においては、比較増幅器ＯＰと励振パルス発生器
ＯＳとの間に例えば単安定マルチバイブレークのような
遅延回路ＤＬを設けるようにしたものである。

また、この実施例ではカウンタＣＵの出力端にＤ／Ａ変
換器ＤＡを設け、可動部３の変位欧置に対応した信号を
アナログ信号で得るようにしている。

このように遅延回路ＤＬを設けることによって励振パル
ス発生器ＯＳは第４図に示すように、検出信号ｅが得ら
れてから遅延時間τだけ遅れて、新しい励振パルスＰＥ
Ｉを出力する。

ここで、遅延時間τを２ｌ／ｖ，、すなわち超音波信号
が磁歪線１の全長を往復するに要する時間より長い時間
とすることによって、この間に磁歪線１内に生ずるノイ
ズ信号あるいは反射信号ｅｆは、遅延回路ＤＬによって
マスキングされ、これらの信号で励振パルス発生器が駆
動されることはなくなり、動作が安定となる。

この場合、遅延回路ＤＬを含んで構或される自励振回路
から得られる発振周波数ｆ の逆数は（３）０ 式で表わすことができる。

１ ／ ｆ ＝ ｘ ／ ｖ ＋τ （３）Ｓ なお、この実施例装置において、可動部３を固定位置（
Ｘを一定）とするとともに磁歪線１の材料を選択してＶ
が温度依存性をもつようにすれＳ ば、（３）式から明らかなようにｆ を温度に対応し０ たものとすることができる。

第５図および第６図は本発明を別の溝或の装置に適用し
た場合の構或ブロック図で、ここではいずれも変位位置
検出装置に適用した場合である。

第５図の実施例においては、可動部３を磁歪線１に機械
的歪を加えるための加圧手段で構成するとともに、励振
手段２に加圧手段（可動部）付近で反射してくる反射信
号を受信する受信千段４としての機能をももたせたもの
である。

この場合、遅延回路ＤＬを含んで構或される自励振回路
から得られる周波数ｆ の逆数は、励振手段２（受信千
段４）と可動部３との間を超音波信号が往復するに要す
る時間に比例したものとなる。

第６図の実施例においては、２本の磁歪線１１，１２を
設け、この磁歪線を含めて２つの自励振回路から得られ
る２種の発振周波数ｆ ，ｆ を演算回路ＣＯに加
えるようにしたものである。

ここで、周波数ｆ。

は前記（３）式で、ｆ５は（４）式で表わすことができ
る。

ただし、ｌは磁歪線１２に設けた励振手段２２と受信手
段との距離である。

演算回路ＣＯにおいて、例えばｆ５／ｆｏなる演算を行
なえば、その出力端ＯＵＴからＸ／ｌに対応した信号を
得ることができる。

なお、本発明回路において用いられる遅延回路としては
、単安定マルチバイブレークの他に、検出信号ｅによっ
てクロツクパルスを計数し、その計数値が一定値になっ
たら信号を出力するようなカウンタを用いてもよい。

以上説明したように、本発明は励振パルス発生回路、励
振手段、磁歪線、受信手段および遅延回路を含むループ
で自励振回路を構成したもので、磁歪線内に混入するノ
イズ等の影響を受けず、安定に動作する検出回路が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される装置の一例を示す構或ブロ
ック図、第２図はその動作波形図、第３図は本発明の一
実施例を示す構或ブロック図、第４図は第３図回路の動
作波形図、第５図および第６図は本発明を別の装置に適
用した場合の構戊ブロック図である。 １・・・・・・磁歪線、２・・・・・・励振手段、３・
・・・・・可動部、４・・・・・・受信手段、ＯＳ・・
・・・・励振パルス発生器、ＤＬ・・・・・・遅延回路
、ＯＰ・・・・・・比較増幅器、ＣＵ・・・・・・カウ
ンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁歪線、この磁歪線に信号を発生させる励振手段、
   前記磁歪線を伝搬した信号を受信する受信手段、この受
   信手段に信号が得られてから一定時間後に信号を出力す
   る遅延回路、この遅延回路からの信号によって前記励振
   手段に与える励振パルスを発生する励振パルス発生器を
   具備し、前記励振パルス発生器、励振手段、磁歪線、受
   信手段、遅延回路を含んで構或される自励振回路から前
   記磁歪線を伝搬する信号の伝搬時間に関連する周波数信
   号を得るようにした信号検出回路。 ２ 磁歪線を伝搬する信号の伝搬経路の長さが、可動部
   の変位に対応して変化するように構或した特許請求の範
   囲第１項記載の信号検出回路。 ３ 遅延回路として単安定マルチバイブレークを用いる
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の信号検出回路。 ４ 遅延回路として受信手段からの信号によってクロツ
   クパルスを計数し、その計数値が一定値になったら信号
   を出力するカウンタを用いた特許請求の範囲第１項記載
   の信号検出回路。