JPS586127B2 - length measuring device - Google Patents

length measuring device

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Publication number
JPS586127B2
JPS586127B2 JP53049419A JP4941978A JPS586127B2 JP S586127 B2 JPS586127 B2 JP S586127B2 JP 53049419 A JP53049419 A JP 53049419A JP 4941978 A JP4941978 A JP 4941978A JP S586127 B2 JPS586127 B2 JP S586127B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetostrictive wire
reel
length
magnetostrictive
excitation
Prior art date
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Expired
Application number
JP53049419A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54141163A (en
Inventor
植田敏嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Works Ltd filed Critical Yokogawa Electric Works Ltd
Priority to JP53049419A priority Critical patent/JPS586127B2/en
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Expired legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁歪線を利用して長さを電気信号に変換する長
さ測定装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a length measuring device that converts length into an electrical signal using magnetostrictive wires.

本発明の目的は、構造簡単にして精度の高い長さ測定装
置に関するものである。
An object of the present invention is to provide a length measuring device with a simple structure and high accuracy.

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

図において、1は例えばNi−SPANCNi等の磁性
材料を線状にして構成した磁歪線、10は磁歪線1のリ
ールで、磁歪線1はこのリールから矢印方向に自由引き
出されるように構成されている。
In the figure, 1 is a magnetostrictive wire made of a magnetic material such as Ni-SPANCNi into a linear shape, 10 is a reel of the magnetostrictive wire 1, and the magnetostrictive wire 1 is configured to be freely drawn out from this reel in the direction of the arrow. There is.

2は磁歪線1のリール2側に配置し、磁歪線1内に超音
波信号を発生する励振手段、3は磁歪線1のリール2側
に配置した受信手段である。
Reference numeral 2 denotes an excitation means disposed on the reel 2 side of the magnetostrictive wire 1 and generates an ultrasonic signal within the magnetostrictive wire 1, and numeral 3 denotes a receiving means disposed on the reel 2 side of the magnetostrictive wire 1.

この実施例では励振手段2および受信手段3をいずれも
磁歪線1に巻回されるコイルで構成した例を示す。
In this embodiment, an example is shown in which the excitation means 2 and the reception means 3 are both constituted by coils wound around the magnetostrictive wire 1.

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、後述するフリツプフロツ
プ回路FFのセツト端子Sおよび単安定マルチバイブレ
ータMに印加されている。
OS is an excitation pulse generator whose output pulse PE is applied to the excitation means 2 and also to a set terminal S of a flip-flop circuit FF and a monostable multivibrator M, which will be described later.

OPは比較増幅器で、受信手段3からの検出信号e1と
設定電圧Esとを比較し、c1>Esのときその偏差を
増幅しこれをゲート回路Gを介して、フリツプフロツプ
回路FFのリセット端子Rに印加する。
OP is a comparator amplifier that compares the detection signal e1 from the receiving means 3 with the set voltage Es, and when c1>Es, amplifies the deviation and sends it to the reset terminal R of the flip-flop circuit FF via the gate circuit G. Apply.

単安定マルチバイブレータMの出力信号はゲート回路G
に印加されており、ゲート回路Gの開閉を制御する。
The output signal of the monostable multivibrator M is the gate circuit G.
is applied to control the opening and closing of the gate circuit G.

磁歪線1の一端11は、例えば固い金属材料が固定され
、超音波信号が反射するようになっているとともに、長
さを計測する場合の基点となるようなマークが設けられ
ている。
For example, a hard metal material is fixed to one end 11 of the magnetostrictive wire 1 so that an ultrasonic signal is reflected, and a mark is provided to serve as a reference point when measuring the length.

このように構成した装置において、ある長さを計測する
場合、リール10から磁歪線1を引き出し、磁歪線1の
一端11を測定物(図示せず)の基点に当て、励振手段
2と受信手段3との中間位置lmを測定物の他方の点に
当てる。
In the device configured as described above, when measuring a certain length, the magnetostrictive wire 1 is pulled out from the reel 10, one end 11 of the magnetostrictive wire 1 is applied to the base point of the object to be measured (not shown), and the excitation means 2 and the receiving means are connected. 3 and the other point on the object to be measured.

この操作は、巻尺で長さを計測する場合と同様である。This operation is similar to measuring length with a tape measure.

このように設定した後、励振パルス発生器OSから、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。
After setting in this manner, the excitation pulse PE is applied from the excitation pulse generator OS to the excitation means 2 as shown in FIG. 2A.

励振手段2に励振パルスが印加されると、所謂ジュール
(Joule)効果によって磁歪線1内部に超音波信号
が発生し、これが磁歪線1の一端に向けて伝播する。
When an excitation pulse is applied to the excitation means 2, an ultrasonic signal is generated inside the magnetostrictive wire 1 due to the so-called Joule effect, and this signal propagates toward one end of the magnetostrictive wire 1.

この超音波信号は、磁歪線1の一端11で反射し、励振
手段2側に戻ってくる。
This ultrasonic signal is reflected at one end 11 of the magnetostrictive wire 1 and returns to the excitation means 2 side.

ここで磁歪線1内を超音波信号が通過するとき、所謂ビ
ラリ(Villari)効果によって手信手段3に第2
図口に示すようにパルス状の電圧信号eおよびer(e
は行きの超音波信号によるものでありerは帰りの超音
波信号(反射波)によるもの)が発生する。
Here, when the ultrasonic signal passes through the magnetostrictive wire 1, the so-called Villari effect causes the second transmission means 3 to pass through the magnetostrictive wire 1.
As shown in the figure, pulse-like voltage signals e and er(e
is generated by the outward ultrasonic signal, and er is generated by the return ultrasonic signal (reflected wave).

励振パルスPEは、単安定マルチバイブレークMとフリ
ツプフロツプ回路FFのセット端子に印加されており、
これらを第2図ハおよびニに示すような状態にセットす
る。
The excitation pulse PE is applied to the set terminals of the monostable multi-bibreak M and the flip-flop circuit FF,
These are set in the state shown in FIG. 2C and D.

単安定マルチバイブレータMは、受信手段3にパルス電
圧信号eが発生するまでの時間より僅かに長い時間τだ
けゲート回路Gを閉とする。
The monostable multivibrator M closes the gate circuit G for a time τ that is slightly longer than the time until the pulse voltage signal e is generated in the receiving means 3.

したがって受信手段3に発生したパルス電圧信号e,が
ゲート回路Gを通過し、フリツプフロツプ回路FFはこ
のパルス電圧信号erによって第2図二に示すようにリ
セットされる。
Therefore, the pulse voltage signal e generated in the receiving means 3 passes through the gate circuit G, and the flip-flop circuit FF is reset by this pulse voltage signal er as shown in FIG.

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の一端で反射し、これが受信手段
3に到達するまでの時間tは(1)式で表わすことがで
きる。
Now, if we assume that an ultrasonic signal is generated within the magnetostrictive wire 1 at the same time as the excitation pulse PE is applied to the excitation means 2, this ultrasonic signal is reflected at one end of the magnetostrictive wire 1 and reaches the receiving means 3. The time t can be expressed by equation (1).

ただし、vs:磁歪線1内を超音波信号が伝播する速度 l:被測定長さ したがって、フリツプフロツプ回路FFの出力端から第
2図二に示すように測定長さlに比例した時間幅tをも
つ時間幅信号を得ることができる。
However, vs: Speed at which the ultrasonic signal propagates in the magnetostrictive wire 1 l: Length to be measured Therefore, as shown in FIG. It is possible to obtain a time width signal with

よって、この時間幅tを計数することによって測定長さ
lを測定することができる。
Therefore, by counting this time width t, the measurement length l can be measured.

なお、この実施例において、フリツプフロツプ回路FF
は、受信手段からの第1番目のパルスe1によってセッ
トされるようにしてもよい。
Note that in this embodiment, the flip-flop circuit FF
may be set by the first pulse e1 from the receiving means.

この場合測定長さlを受信コイル3と一端11の間隔に
設定することになる。
In this case, the measurement length l is set to the distance between the receiving coil 3 and one end 11.

第3図は本発明の他の実施例を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

この実施例においては磁歪線1に結合し、互に既知の長
さloだけ離れて配置された2つの受信手段31.32
を設けたものであって、測定長さlは、磁歪線1の一端
11と受信手段32との間に設定される。
In this embodiment two receiving means 31, 32 are coupled to the magnetostrictive wire 1 and are arranged at a distance from each other by a known length lo.
The measuring length l is set between one end 11 of the magnetostrictive wire 1 and the receiving means 32.

このような構成において、第4図イに示すように励振手
段2に励振パルスPEを与えると、第1の受信手段31
からは第4図口に示すようなパルス状信号e1,e1r
が、また、第2の受信手段32から第4図ハに示すよう
なパルス状信号e2,e2rがそれぞれ得られる。
In such a configuration, when the excitation pulse PE is applied to the excitation means 2 as shown in FIG. 4A, the first reception means 31
From there, pulse-like signals e1 and e1r as shown in the opening of Fig. 4 are generated.
However, pulse-like signals e2 and e2r as shown in FIG. 4C are also obtained from the second receiving means 32, respectively.

ここで第1受信手段31から得られる第1番目のパルス
e1とその反射波による第2番目のパルスel,との時
間間隔t3、および第2受信手段32から得られる第1
番目のパルスe2とその反射波による第2番目のパルス
c2,との時間間隔t2は(2)式および(3)式で表
わすことができる。
Here, the time interval t3 between the first pulse e1 obtained from the first receiving means 31 and the second pulse el due to its reflected wave, and the first pulse e1 obtained from the second receiving means 32.
The time interval t2 between the second pulse e2 and the second pulse c2 due to its reflected wave can be expressed by equations (2) and (3).

(2)式および(3)式から測定長さlは(4)式で表
わすことができる。
From equations (2) and (3), the measured length l can be expressed by equation (4).

したがって、第1受信手段31および第2受信手段32
から得られるパルス信号を利用してt3,t2を得ると
ともに、(4)式のような演算を行なえば測定長さlを
知ることができる。
Therefore, the first receiving means 31 and the second receiving means 32
By using the pulse signals obtained from t3 and t2 and performing calculations such as equation (4), the measured length l can be found.

このように構成した装置は、(4)式から明らかなよう
に超音波信号の伝播速度v3の影響を受けず測定長さl
を知ることができ、測定精度を向上させることができる
As is clear from equation (4), the device configured in this manner is not affected by the propagation velocity v3 of the ultrasonic signal and can measure the length l.
can be used to improve measurement accuracy.

なお、この実施例において、第1受信手段31と第2受
信手段32から得られる第1番目のパルス信号e1,e
2の間隔t1を得るようζこすれば、t1は(5)式で
表わすことができる。
In this embodiment, the first pulse signals e1, e obtained from the first receiving means 31 and the second receiving means 32
If ζ is rubbed to obtain an interval t1 of 2, t1 can be expressed by equation (5).

よって、(3)式と(5)式から、(6)式のような演
算を行うようにしても測定長さlを知ることができる。
Therefore, the measured length l can be determined from equations (3) and (5) by performing calculations such as equation (6).

第5図は本発明をレベル計に適用した場合の一例を示す
構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the case where the present invention is applied to a level meter.

磁歪線1の一端11はレベルとともに上下するフロート
FLに連結し、また励振手段2と受信手段3はともにブ
ロックBLに固定されている。
One end 11 of the magnetostrictive wire 1 is connected to a float FL that moves up and down with the level, and both the excitation means 2 and the reception means 3 are fixed to the block BL.

いま、フロートFLが上下すると、これに伴って磁歪線
1がリール10に巻き込まれたり繰り出されたりし、こ
れため受信手段3と磁歪線1の一端11との長さLが変
化する。
Now, when the float FL moves up and down, the magnetostrictive wire 1 is wound up and let out by the reel 10, and therefore the length L between the receiving means 3 and one end 11 of the magnetostrictive wire 1 changes.

この長さLは第1図あるいは第3図と同様の測定原理に
よって測定され、レベルを知ることができる。
This length L is measured using the same measurement principle as in FIG. 1 or 3, and the level can be determined.

なお、上記の各実施例ではいずれも励振手段と受信手段
とを別々に構成したものについて例示したが、両者を例
えば一つのコイルで兼用するようにしてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, the excitation means and the reception means are separately configured, but it is also possible to use one coil for both purposes.

以上説明したように本発明によれば、測定すべき長さを
電気信号に容易に変換できる構造簡単な長さ測定装置が
実現できる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to realize a length measuring device with a simple structure that can easily convert the length to be measured into an electrical signal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は第1図装置の動作波形図、第3図は本発明の他の実
施例を示す構成ブロック図、第4図は第3図装置の動作
波形図、第5図は本発明をレベル計に適用した場合の一
例を示す構成図である。 1・・・・・・磁歪線、2・・・・・・励振手段、3・
・・・・・受信手段、10・・・・・・リール、OP・
・・・・・比較増幅器、G・・・・・・ゲート回路、O
S・・・・・・励振パルス発生器、FF・・・・・・フ
リツプフロツプ回路。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a configuration block diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is an operating waveform diagram of the device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a level meter of the present invention. FIG. 1... Magnetostrictive wire, 2... Excitation means, 3.
...Receiving means, 10...Reel, OP.
... Comparison amplifier, G ... Gate circuit, O
S...Excitation pulse generator, FF...Flip-flop circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 リール、磁歪材料で構成されるとともに一端が前記
リールに巻き取られ他端が前記リールから自由に引き出
されその他端が超音波信号を反射するように構成された
磁歪線、前記リール側に設置され前記磁歪線が移動可能
なようにこの磁歪線に結合し磁歪線内に超音波信号を発
生させる励振手段、前記リール側に設置され前記磁歪線
が移動可能なように磁歪線に結合しこの磁歪線を伝播す
る超音波信号を受信する受信手段を具備し、前記磁歪線
は前記励振手段およびまたは受信手段と前記磁歪線の一
端との距離を測定長さに対応させるように前記リールか
ら引き出され、前記励振手段によって磁歪線内に発生し
た超音波信号が前記一端で反射し前記受信手段に到達す
るまでの時間に関連した信号を利用して前記測定長さを
知るようにした長さ測定装置。 2 励振手段と受信手段とを同一手段で兼用させるよう
にした特許請求の範囲第1項記載の長さ測定装置。
[Claims] 1. A reel, a magnetostrictive wire made of magnetostrictive material, one end of which is wound onto the reel, the other end of which is freely drawn out from the reel, and the other end of which is configured to reflect ultrasonic signals. an excitation means installed on the reel side and coupled to the magnetostrictive wire to generate an ultrasonic signal in the magnetostrictive wire so that the magnetostrictive wire is movable; an exciting means installed on the reel side so that the magnetostrictive wire is movable receiving means for receiving an ultrasonic signal coupled to the magnetostrictive wire and propagating through the magnetostrictive wire, the magnetostrictive wire having a distance between the excitation means and/or the receiving means and one end of the magnetostrictive wire corresponding to a measurement length; The measured length is determined by using a signal related to the time it takes for an ultrasonic signal drawn from the reel and generated in the magnetostrictive wire by the excitation means to reflect at the one end and reach the receiving means. Length measuring device. 2. The length measuring device according to claim 1, wherein the same means serves as both the excitation means and the reception means.
JP53049419A 1978-04-26 1978-04-26 length measuring device Expired JPS586127B2 (en)

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JP53049419A JPS586127B2 (en) 1978-04-26 1978-04-26 length measuring device

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JP53049419A JPS586127B2 (en) 1978-04-26 1978-04-26 length measuring device

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JPS54141163A JPS54141163A (en) 1979-11-02
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ID=12830543

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5257845A (en) * 1975-11-03 1977-05-12 Combustion Eng Apparatus for indicating and method of detecting position of moving body

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5257845A (en) * 1975-11-03 1977-05-12 Combustion Eng Apparatus for indicating and method of detecting position of moving body

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JPS54141163A (en) 1979-11-02

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