JPS60227117A - 共振周波数シフトを用いる電磁機械式トランスジユ−サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発、明の背景 発明の外野 本発明は、電磁機械式トランスジューサ、即ちｔａ磁機
械共振周波数シフトを用いるトランスジューサに関し、
より詳細には、圧力検出デノ（イスの変位及び／又は回
転による変位及び角度、並ひに圧力の測定が可能なトラ
ンスジューサに関する。

先行技術の説明 本発明が改良を与えた型式のトランスジューサは、従来
は幾つかの物理量、例えば、変位、速度、圧力等を表わ
す電気信号を州るための測定デバイスとして用いられて
いる。これらのトランスジューサの幾つかは、現在変位
や角度を測定するのに用いられている。

ある型式のトランスジューサは、運動Ｖ全測定する際、
可変インダクタンスの特性を応用している。ｄ丁亥イン
ダクタンス・トランスシューサバ、１つ又は２つのコイ
ル、１つのコア、１つのアーマチュア、１つの励磁器、
及び１つの誘導メータからなる。単純な１つのコイルが
トランスジューサ素子として用いられる場合は、アーマ
チュアの機械的変位によりコイルにより発生する磁束径
路の・り−ミアンスが変化するため、コイルのインダク
タンスが変化する。次にこのインダクタンスの変化は、
適当な回路によって：６４ｇ定され適当な単位で表示さ
れる。斯かるトランスジューサの主な欠点は、アーマチ
ュアという物体の信号源に対する取付から生じる信号源
の機械的負荷（変位が変化することとダイナミック応答
が遅いということ）にある。

容量トランスジューサは変位を測定する第２の方法であ
る。容量トランスジューサは、２つのモート、即ち誘電
率の変化あるいは面積の変化というモードによシ作動す
る。面積変化モードは、変位測定に用いられる。面積の
変化は、互いに対向するプレートの有効表面積が変化す
るようにコンデンサ・プレートをソフトすることにより
生じる。

斯かる作１’ＴＪにより、容が゛の変化が生じ、この８
蝦の変化は測定することができ、変位に関する所撃の単
位に対して相関させることができる。誘電率変イＬのモ
ート゛は液レベルを測定するのに最も一般的に用いられ
る。コンデンサのプレート間の蒸気を液体で交換すると
、有効誘電率が変化し、従ってその′８量は液体のレベ
ルに関して変化する。８惜システムの欠点は信号源負荷
の領域でおきる。

コンデンサは作動するために閉じられたアクティブ回路
を必臂とし、従って信号源に取り付けられているコンデ
ンサ・プレートはこの回路を閉じるだめの電気接続を有
していなければならず、これにより自由に移動する物体
の運動が制限され、加えて対象のダイナミック応答時間
が増加する。

しばしば直線可変作動変圧器即ちＬＶＤＴ　と吋ばれる
別の型式のトランスジューサは、変圧器のコアのその巻
線に対する相対的変位に比例する交流電圧出力を与える
。このＬＶ’ＤＴｆｉ、３つの共直線性コイル及び１つ
のＩＫ線可動コアを用いる相互インダクタンス・デバイ
スである。中心コイルは外部の交流η］力源から付勢さ
れ、２つの端部コイルは互いに同相で接続されており、
ピックアップコイルとして用いられる。出力振幅及び位
相は、この２つのピックアップコイルのＭｊ゛カコイル
に対する相対的カップリングに依存する。相対的カップ
リングにコアの位置に依存する。これらのヒ０ツクアッ
プコイルの各ｈＫ誘起される電圧は同一の値であり位相
が互いに反対であり、これによりゼロの正味出力を生ず
るコアの位置が存在する。いずれの側でもゼロ平衡され
ている時にコアの変位が等しい時はこの出力電圧値は理
想的には同一になる。しかしながら、電源と出力との間
に生ずる位相関係は、ゼロを通して１８０度変化する。

従って、位相をめることにより即ち位相検出回路を用い
ることにより、ゼロのこの２つの両側の変位から生じる
出力を区別することが可能である。

このＬＶＤＴは、多くの代替トランスジューサに比較し
て焼つかの明確な利点全厚えるものである。

−次検出器兼トランスジューサとして優先的に機能する
ため、このトランスジユーザは機械的変位を対重しい出
力となる比例電圧に変換する。このＬＶＤＴ　Ｖｉ、コ
アがこのデバイスの残シの部分から完全に汁けられるた
め機械的に過負荷されることは無い。このＬＶＤ’Ｉ’
ｉ、比←的高出力全出し再使用できるため、最も広く用
いられるトランスジューサの１つほなっている。

このＬＶＤＴ　の欠点は、Ｍに述べたトランスジューサ
の欠点と類似している。１つの欠点は、出力信号が比較
的短い距離（例えば５フィート１−８１５２４メートル
以上）にわたって送られる場合は、中間増幅が必要とな
ることである。このＬＶＤＴは、比較的直線の変位測定
及びデバイス全体の長さに対して短い変位検出範囲に限
定されている。

このＬＶＤＴ及びこれに対応する測定デバイスは製造費
用がかさみ、従ってＬＶＤＴ　）ランスジューサシステ
ムはかなり高１曲になる。更にコアがかなりの質量を有
するだめのダイナミック測定が妨げられる。搬送波の励
起周波数もまた制御要因となっている。高い周波数を胸
する電源が用いしれる晧よりも簡単に利用できる６　０
　Ｈ７，電源が用いられるＩｒ、’ｊσ方が、信号源に
おけるコアによって加えられる軸方向の力が太きい。更
に、ゼロからの方向を示さなければならない場合は簡単
な回路の利点が失われる。

これらのトランスジューサに伴う主な問題の１つは、測
定されるべき系を変化せずにあるいは乱さずに正確な測
定値を得ることの難しさである。

これらのトランスジューサは、遠隔の読取りが必要な場
合、その信号における振幅変化に対する感度のために中
間増幅を必要とするという点で非効率的である。斯かる
ｌ・ランスジューサに伴う別の間顕は、それらの比較的
高いコストにある。

発明の要約 本発明は、信号源（ターゲット）に近いあるいは遠隔の
位置における圧力検出デバイスの変位及び／又は回転に
よって（１）変位及び角度又は（１１）圧力を正確に且
つ効率的に測定するだめの経済的な機械式トランスジュ
ーサを提供するものである。一般的に述べると、このシ
ステムは、１つの交流磁界及び１つの可変直流磁界によ
って励磁されるようになっているターゲットを含む。こ
のターゲノこのストリップは、ゼロよりも大きい磁気歪
カップリング因子ｋ”を有している。尚ｋ　＝　（１，
−ｆｒ２／ｆａ２）１′であり、ｆｒ及びｆａはそれぞ
れ、共振川波数及び反共据置波数である。この交流磁界
及び可変直流磁界に当てられると、このターゲットは直
流バイアス磁界の有効強度に対応する共振１波数ケ発生
し、（１１ターゲツト又は（１１）これに関係する圧力
検出デバイス、の角度変位又は直線変位に相関させるこ
とができる。

より詳細には、このターゲットは２つのｆＪＪなつらの
２つのコイルはそれぞれ交流磁界インタロゲータと受信
器としての機能を果たす。この磁気歪ストリップは、こ
のストリップの固有共振川波数がこの交流磁界の同波数
帯域内にあるという条件でもって、この呼掛（インタロ
ゲート）交流磁界によって機械的共振に励起される。可
変振幅直流磁界が印加されると、とのストリップのヤン
グ率が変化する（ΔＥ効果）。このストｌ）ツブの共振
周波数は、等式ｆｒ＝（］／２Ｌ）（Ｅ／Ｄ）Ｖ２にヨ
ッテヤング率Ｅに関係づけられる。ここで、Ｌ−ストリ
ップの長さであシ、Ｄ−ストリップの質量密度である。

従って、この共振同波数は直流磁界が変化すると変化す
る。この直流磁界の強度はそれらの距離及び／又は配向
に従って変化するため、このターゲットが移動する（１
）物体あるい１ｄ（ｆｉｌ圧力検出デバイス、に対して
相対的に固定位置に保持され、その移動する物体あるい
はデバイスがそれに固定された直流磁界源を印加してい
るとすると、この移動する物体あるいはデバイスの運動
によってこのターゲットに可変直流磁界が生ずる。斯か
る可変直流磁界によって、この移動する物体又はデバイ
スのターゲットに対する相対的位置に直接対応する共振
川波数の変化を生ずる。これらの共振周波数は、受信コ
イルによって検出され、所望の測定単位に簡単に変換す
ることができる。

問波数信号はデジタル信号と同様にして、アナログ信号
よりも外部のノイズ源に対する感応性か小さい。本発明
は、アナログ信号の伝送に必要な信号増幅よりも少ない
信号増幅でもってより長い距離の配線にわたって伝送で
きる準デジタル１ぎ号を供給するものである。アナログ
信号を用いる代わりに川波数を月Ｉいると、高い信号分
解能も得られる。本発明の高分解能、高信号対雑音川波
数倍号は、デジタル信号に用いられた特殊な処理仏壇（
ｆＵｔはＡ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータ）を必
要とするものではない。

本発明を使用するにあたって、楢械量（（１）物体の変
位又１ｄ（ｉＮ圧力検出デバイスの変位及び／又は回転
）ｉｌ−ｔ、、ストリップにおけるΔＥ効果を用いるこ
とによシミ気信号に変換される。この電気信号は直流磁
界の強度の変化から生ずる共振周波数のシフトによって
表わされる。このようにして、圧力検出デバイスの変位
及び／又は回転による（１１物理運動情又は（１１）圧
力の測定価が川波数変化によって直接表わすことができ
、このｌｉ！ｄ波数変化は、中間増幅を必９ｖとせずに
かなり長い距離にわたって送信することのできる信号を
与える。更に、直流磁界の変化は、物体又は圧力検出デ
・ぐイスの回転及び／又は変位の関数であるため、Ｊ４
１＋かる変位による圧力ばかりでなく物体の曲線変位及
び角度変位も測定することができる。その結果、本発明
に係る電磁機械式トランスジューサ・７ステムは、変位
の種で１が直線又は回転運動の形の唯１つの軸に限られ
ていたシステムよりももつと多くの測定用途において効
率的で経済的な方法でもって変位及び角度、並びに圧力
を測定するものである。

電磁機械式トランスジューサ・システムのターゲットは
多くの多様な寸法及び措造で製造することができる。そ
の結果、本発明は多くの多様な測定の用途で機能するこ
とが見い出されよう。ｂ、ｍｊする目的のために、本発
明はブルドン前型用力検出デバイスの変位による圧力糎
］定に関連して述べられる。ここで簡単に了解されるが
、本発明ｉ’ｊｌｉ−Ｊ様の更に多様化した月１途に、
例えば角度測定及び撓み測定に採用することができ、こ
の場合バイアス磁界強度の変化は物体の角度又ｌ−ｊ：
撓みに相関される。従って、本発明はこの好ましい実施
例の修正を含むものと涜図され、この場合物体の位餡′
に関する情報はその物体に取り付けられているターゲッ
トによって生ずる直流バイアス磁界の変化から引き出さ
れる。

第１図、第２図及び第３図について説明する。

これらの図には、１つのフェリ磁性材１２のチャンネル
及び２つの同町１コイル１８Ｅｚび１８′内に収納され
ているアモルファス磁気歪リボンからなるターゲット１
０を含むトランスジューサシステムが示されている。こ
のシステムは自己発振回路１４によって励起され、その
共振周波幻はカウンタ１６によって表示される。このタ
ーゲット１０は、２つの部分、即ちボート２４及びカバ
ー２２からなる、高汁子伺刺、例えはポリエチレンから
なる容器内に収納されたアモルファス磁気歪強イ副１ｔ
２の延Ｉｋされた延性ストリップ２０からなる。この容
ＨＨを構成するにあたっては、ボー１・２４の中に置か
れ、カバー２２によってｌＩ！納される際に減衰しない
状態を保ち即ち自由に４１市ｊｊするようにｉｌｌ＋、
１慮しなけれはならない。これは内（１ｉ１１の全ての
寸法′に］　ｍｍの隙間を残すことによって達成するこ
とができる。第１図において、フェリ磁性チャンネル１
２並ひにコイルＩ８及び１８′　は変位可能物体（図示
せず）に対して相対的に１７．１定即ち静止するように
配属されている。この磁化フエＩＪ　ｌａ性チャンネル
１２ば、バリウム−フェライト粉末とポリエステル等の
プラスチックの抄合伺料から栴軟することができる。必
要なフェライトの量は収納されるアモルファス・ストリ
ップの州に依存する。

例えば、１ミル圧で】ろインチ（約１．２７ＣＴＬ）幅
のリボンは２５％から３０％のフェライト／プラスチッ
ク車塾比を有するのが一般的である。ターゲット１０は
変位可能物体に直接リンクされ（この場合、ノルトン管
１９の自由端）、チャンネルは、この物体（ブルドン管
１５）が圧力によ・つて変位する時に、このターゲット
か、第１図の矢印によつて示されるように、その長手方
向に（フェリ磁性（詞１２の）チャノ不ル内を括１動す
るように楊しンされる。このターゲット１０がトリガさ
れると、その根械的共振固波数は自己発振回路１４の基
準同波数として擾能する。フェリ磁性相１２のチャンネ
ルハ、磁化されると、チャンネル１２の出口１１及び１
：３からの距離が増加するに従ってその有効強度が低下
する直流バイアスを与える。斯くして、ターゲット１０
がチャンネル１２を〕市って異強度間のカンプリングに
よるストリップ２０のヤング率の変化（ΔＥ効果）を生
ずる。これば、ストリップ２０の共振周波数を変化せし
め、従って自己発振回路１４の基準同波数を変化せしめ
る。

このトランスジユーザ・システムの対称性により、チャ
ンネル１２の出口からのストリップ２０の同等の変位に
対しては等しい出力が記録されるため、このトランスジ
ューサの範囲が２倍になる。このストリップ２０は、０
よりも大きい電ｆｆｌ＆械的カップリング因子ｋを有し
ており、ここでに＝　（１−ｆｒ２／ｆａ２）”であり
、ｆｒ及びｆａはそ−れぞれ共振周波数及び反共振同波
数である（第３図ではｆｒ　及びｆａ　として示されて
いる）。例えば、注型し放しの（ａ、Ｓ　””Ｃａ　Ｓ
　ｊ　）　Ｆｅ　７．ｓ　Ｓ　１９　Ｂ　１３　の２イ
ンチ（約５．０８ＣＴＬ）ストリップからなるｆｒは４
０　ＫＨｚであり、ｆａ　Ｉｔ”ｉ、　４２．７　ＫＨ
ｚ　であり、従ってｋは０３５となる。

この自己発振回路１４（第６図）は、タープ“ット１０
の固有共振晋波数を含むホワイト・ノイズ又は他の一１
ｇ号と共に、（音叉がするように）Ｐ械的にトリガされ
あるいは電、気的にトリガされる。

第５図に示す回路は、始動回路１９、増幅器１５、並び
にチャンネル１２を泣囲する２つのコイル１８及び１８
′　に接続されているフィルタ１７からなる。ターゲッ
ト１０が一旦トリガされると、ターゲットの応答が受イ
８コイルを経由して増幅器１４に送られる。そこで応答
が増幅され、ノイズを取るためにろ波され、次に駆動コ
イル即ちインタロゲート・コイル１８に送られる。共振
同波数出力は如１０Ｊなる共存信号よりもかなり太きい
。斯くして、回路の選択性を正しく選択することにより
、共４辰川波数のみが増幅される。この自己発掘回路１
４は、ター、ゲットの共振同波数が変化するまでこの周
波数で発振し糾−ける。斯くして、回路１４はターゲッ
ト１０の共振（資）波数とＩＨ＋し同波数でもって追跡
し且つ発振する。共振川波数は、コイル１８又は１８′
　のどちらか一方からの信°号によって簡単なカウンタ
１６に内接表示することかできる。このカラシタの表示
から、同波数か所望の単位に相関され変換される。

本発明に係る好ましい実施例によると、ターゲット１０
は磁気歪アモルファス金幌合金からなる。

このターゲットは木質的に化学式ＭａＮｂＯＣＸｄＹｅ
Ｚ　ｆからなる組成を含む第１成分を有する延長された
延性ストリップの形態にある。ここで、Ｍは鉄及びコバ
ルトの少なくとも１つであり、Ｎはニッケルであり、０
はクロム及びモリブデンの少なくとも１つでめり、Ｘは
硼素及び燐の少なくとも１つであり、Ｙは硅素であり、
Ｚは炭素である。−！たａ乃至ｆは原子百分率であり、
ａは約３５乃至８５の範囲にあり、ｂは約Ｏ乃至４５の
範囲にあり、Ｃは約０乃至１５の範囲にあり、ｆは約０
乃至２の範囲にある。そして、ｄ、　＋　ｅ　＋　ｆの
和は約１５乃至２５の範囲にある。

上に規定された化学式を有する材料のストリップは所定
の川波数の入射磁界において機械的に共振するように特
別に適合されていることが判明した。如何なる理論にも
拘束されるものではないが、上記の組成のターゲットに
おいて、交流磁界とターゲット１０との間の直接磁気カ
ンプリングは以蟲界（Ｈｌの中に置かれると、リボイの
磁気領域は成長及び／又は回転をおこす。斯かる領域の
運動により、熱として失われる少桁のエネルギに加えて
、磁気エネルギが蓄積される。磁界が取り去られると、
この領域はその元の配向に戻り、これによシ蓄積された
磁気エネルギを開放し、熱として失われた少蒙のエネル
ギが拘び差し引かれた状態になる。アモルファス金＠は
何ら粒界を打たず月つ高い折抗率を有しているため、斯
かるエネルギ蓄積のモードにおいて高い効率を有してい
る。

強磁性リボンが磁気歪性で゛ある場合、付加的なエネル
ギ蓄積のモードも可能である。磁界が存在すると、磁気
歪アモルファス金属リボンは上記のように磁気的に蓄積
されたエネルギを有するが、また磁気歪によって機械的
に蓄積されたエネルギも有する。゛蓄積された単位容積
あたりのこの機械エネルギは、Ｕｃ−（’、／：）ＴＳ
として定帛化することができる。ここで、この場合Ｔ及
びＳはリボンの応力及び歪である。斯かる付加的なエネ
ルギ蓄積のモードは、リボンの直効透磁率の増加として
見ることができる。

交流磁界及び直流磁界が（ソレノイドにおいて交流電流
及び伯流電流によって発生され得るように）磁気歪リボ
ンに誘導されると、エネルギが交流磁界の川波数と共に
交互に蓄積されたり角な放されたりする。この磁気歪エ
ネルギ蓄積及び解放は材料の機械的な共掘固波数で最大
になり、その反共振川波数において最小に斤る。このエ
ネルギ蓄、撹及びエネルギ！（放により、リボンの磁束
密度の変化を通してピンクアップコイルに電圧が誘起さ
れる。この磁束密度変化はまた、共振用波数における有
効透磁率の増加と見ることができ、且つ反共振川波数に
おける有効透磁率の減少と見ることができるため、要す
るに、駆動ソレノイドと第２のピックアップ・ソレノイ
ドゝとの間の磁気カップリングのそれぞれ増加又は減少
とり、ることかできる。純粋に磁気的なエネルギ交換に
よって誘起される電圧は川波数に対して直線的であり、
同波数に伴う電圧の変化は限定された川波数の範囲では
小さい。機械的エネルギ交換によって誘起される電圧も
また、柄、械的共振の近くを除いては、同波数に対して
直線的である。薄いリボンに対しては、機械的共振周波
数は次の式で与えられる。

ｆｒ　＝　（’ＡＬ　）　（Ｅ／Ｄ　）’Ａ′ここでＬ
％Ｅ及びＤはそれぞれリボンの長さ、ヤング率及び９量
密度である。従って、交流磁界の同波数がｆｒ　を中心
に掃引さ−れると、特有のサインが発生する。この共振
ヒ゛′−りのすぐ後には第４図に示す反共析ピークが続
く。この反共振ピークは、蓄積された機械エネルギがゼ
ロに近い時に生じる。

上記の磁気エネルギ及び機謔エネルギの移動は電磁機械
カップリング（ＭＭＣ）と呼ばれ、全ての磁気歪（Ａ料
に見ることができる。このエネルギ移動の効率は、電磁
機種、カソゾリノグ因子ｆｋｌの二乗に比例し、ｉＰ掃
エネルギ対低気エネルギの比として定義される。現象論
的に述べると、ｋ　−（１−ｆｒ２／ｆａ２）”　とし
て定義され、ｆｒ及びｆａ　Ｉｔ’ｉ上記の共振間波数
及び反共振川波数である。

このに因子が大きければ大きい程、共振ピークと反共振
パークの谷との間の電位差が大きくなる。

捷だ、ｋ因子が太きければ大きい程、共振と反共振との
間の川波数差が大きくなる。それ故、ｋ因子が太きいと
ＭＭＣ現象の観察が楽になる。ｋ因子が太きいと１だΔ
Ｅ効果が大きくなる。

カップリング因子は、存在するバイアス磁界のレベル、
存在する内部歪（又は構造的異方性）のレベル、及び任
意の磁気異方性のレベル及び方向によって与えられたア
モルファス全国の中で影響を受ける。アモルファス金岡
をリーなますと内部歪が解放され、従ってに因子の値が
旨くなる。構造的異方性ＵＩＪボンのアモルファス特性
によす小すいため、これもｋを高くすることになる。正
しく配向された磁界の中で殻、なましを行うとカンプリ
ング因子をかなり高めることができる。リボンがイノタ
ロデー１１ｉＢ界を有する時はドメイン運動が最大にな
る。消磁界効果のために、リボンをその長さ部分（これ
が最長寸法である）のみに沿って呼び掛けることが有用
となる。従って、誘起された磁気異方性はリボンの長寸
法に対して横になっているべきである。

ｋの最大価は、リボンの長さ方向に対して垂直の飽和磁
界においてリボンを知、な１すことによって得られる（
直交磁界焼なまし）。膵インチ（約１．２７ｃｍ）幅の
リボンに対しては、数百エルスエノドの磁界が必要にな
る。この焼なましの最適時間及び最適温度１−ｊ：用い
る合金に依存する。−例として挙けると、辺、−硼素−
硅素合金は、４００°Ｃにおいて；３０分間直交磁界知
な捷しされると最適のカップリング（ｋ＝ｏ、９ｏ）を
与える。この焼なましは、１エルスエツドを中爪・に置
かれたバイアス１１％界で最適の共振１Ｎ波数範囲を与
える。上記に規定された組成を有する合金の場名、焼な
丑し渇を隻は約３００乃至４５０°Ｃの範囲になり、焼
なまし時間は約７乃至１２０分の範囲にある。

このガ１７な１しはまた、ｋを最適化するのに必要なバ
イアス磁界に影響する。与えられた蝮な甘しによるアモ
ルファス金属の場合、カップリングはバイアス磁界に強
く依存する。ゼロ磁界及び飽和磁界において、カップリ
ングはゼロ（炒共娠及び反共振、現象）となる。与えら
れた合金に対しては、最大ｋを与える最適バイアス磁界
が存在する。水明細書に規定された組成を有する合金の
場合、ｋを最適化するのに必要なバイアス磁界は約０１
乃至２０エルスエツドの範囲になる。

殺 最も磁気歪的な相別が、あるＭＭＣを呈しても、アモル
ファス金騰は枠端に高いカップ−リング因子分与えるた
め、すこぶる好ましいものとなる。注型し放しのアモル
ファス金属は他の最も磁気歪的な金（帆よりも高いｋを
与える。直交磁界焼なましされた時のアモルファス金属
よりも高いｋを有する伺ネミＩは炒い。アモルファス金
属は以上の理由で高いｋを有する。即ち（ａｌ磁気損失
が低いこと（粒界が蕪く抵抗率が高いこと）。ｆｂｌ構
造的異方性及び応力異方性が低いこと。（ｃｌｉ気歪が
妥当な大きさであること。及びｆｄｌ有益な磁気異方性
を与えられる能力があること。

アモルファス金属合金は以下の理由で良好なターゲット
となる。即ち、ｆａｌ注型し放しでも高いｋを有するこ
と。ｆｂ１曲げの際に機械的に強く、強靭であり且つ延
性があること。（ｃｌ必要とするバイアス磁界が低いこ
と。及び（ｄｉ　！端に高い磁気歪率を有すること（共
振の際に大きな力を生じるため、減衰してしまうことが
よりむずかしくなる）。従って次のことが了解されよう
。即ち、本発明に係るターゲットを構成するアモルファ
ス金＠ばｌ砧なましをする必要は無いが、注型し赦しの
ターゲットに絹み込むことができることである。

本発明の範囲内にある原子６分率にあるアモルファス強
磁性ターゲット組成の例を表１に示す。

Ｆ’ｅ７８８１．、Ｂ、３０．３５　０９０　３５０％
ＦＯ□９Ｓｉ、Ｂ、　６０．３１　０．９０　３４０％
１ｉ１０８１Ｂ１２．５Ｓｉ３．５Ｃ２０，２２０，９
０３００％Ｆａ６７Ｃ０１ｓＢ１イｓｌ、０．４　ｓ　
Ｏ，７２１２０％Ｆｅ４ｏ１’ｌｉ３８ＭＯ４Ｂ、８０
，２３　０．５０　１００％焼なまされたニッケル等の
一般的な結晶性相別は０３８のに及び３０％のΔＥを有
する。焼なまされた’ｒｂ　ＤＶ　Ｆｅ　合金等のより
新種の結晶性相別は０５５膠度に高いｋ及び１５０％の
ΔＥを有する。今挙げた材料は高価であり、もろく、月
、つ４０００エルスエツドを越えるバイアス磁界を必要
とする。上記に挙けたアモルファス合金は全てＩ２エル
スエソド以下のバイアス磁界を必要とする。たいていの
アモルファス合金は１エルスエッドより小さいバイアス
磁界を必要とする。

本発明に係るアモルファス強磁性全戦ターゲットは、ア
モルファス金属合金技術では公知の金属合金急冷技法（
例えば米国特許第３，８５６，５１３号参照）を用いて
所望の組成のメルトを少なくとも約り０５℃／秒の割合
にて冷却することにより調製される。全ての組成の純度
は通常の商習慣において見い出される純度である。

連続状のリボン、ワイヤ、シート等を製造するのに神々
の技法を用いることができる。特定の組成が選ばれ、所
望の配合比にある必ｇな成分の粉末あるいは粒体が溶融
されて均質化され、次に浴融された合金が急速に回転す
る金属シリンダ等の冷却面上で急冷されるのが一般的で
ある。

これらの急冷条件の下で、準安定な均質の延性材料が得
られる。この準安定桐材はアモルファスであり、この場
会広範囲の次元には蕪い。アモルファス合金のＸ＃回折
パターンは、後続の処理、例えはこの合金のリボンから
初雑なターゲットの形状に打抜くと１うような処理を、
ターゲットの信号識別の能力を低下させずに行うために
十分に延性を保つには少なくとも５０％アモルファスで
なければならない。也好な延性を達成するにはアモルフ
ァス金属ターゲットは少なくとも８０％アモルファスと
なることが好ましい。

準安定相は構成的１分の固容体でもあり得る。本発明に
係るターゲットの場合、斯かる準安定の固客体相は結晶
性合金の製造技術において用いられる従来の処理技術で
は辿常生ずることがない。固容体合金のＸ線回折パター
ンは微結晶の所望の砂粒度によりピークが幾らか広がっ
た場合、結晶性合金に特有の急激な回折ピーフケ示す。

斯かる準安定材料はまた、上記の条件の下で製造された
時に曲げに対して延性を示す。

ターゲット１０を構成する磁気歪ストリップ２０は、箔
（即ちリボン）の形状に作成することができるため好都
合であり、この材料がアモルファスあるいは固容体に拘
わらず、注型し放しのトランスジューサへの用途にＦ＋
＋いることができる。

他方、複雑なターゲットの形状への打抜きを意図する時
より長いダイ寿命を推進するために微粒化されているこ
とが好ましい納品Ｖ１″相を得るためにアモルファス金
属合金の箔を熱朝、理することができる。

ストリップ２０のアモルファス強磁性１ｄ料ｕ、曲げに
対してずとぶる延性がある。延性が意味するところは、
とのストリップ２０が破断することなしに箔の厚さの１
０倍程度の小さな半径を中心に曲げられることができる
ことである。ストリップ２０をこのように曲げても、イ
ンタロゲート磁界の印加の際にターゲットによって生じ
る磁気特性には殆んどと言っていいくらい劣化は生じな
い。

その結果、このターゲットは、（１）製造中（例えば、
切断、打抜き又は他の方法でス）　１７ツゾ２０を所望
の長さ及び構造に形成すること）　、ｆ２１設置中及び
（３）作動中、曲げられているにも拘わらず、その感度
を保持する。

第５図について説明する。この図には、ｎ］動動磁磁性
バー２６有効バイアス磁界内で２つのコイル３０及び３
０′　でａすれているターゲット２８を組み込んでいる
別のトランスジューサ・／ステムが示されている。この
システムは、ホワイトノイズ発生回路３２（第７図）に
よって励起され、その共振「古」波数はカウンタ３４に
よって表示される。第７図の自己発振回路をこのホワイ
トノイズ回路の代わりに用いることもできる。第５図の
ターゲット２８１−ｊ：、ｉ１図のターゲット１０と類
似しているが、異なる点は、このシステムの場合容器の
延長が心安でないことである。ターゲット２８の詳細な
図が第８図に示されている。図示の如く、ターゲット２
８は１つのボート４０、カバー４２及び延長された延性
ストリップ４４を含んでいる。第５図において、強磁性
バー２６は、上記ターゲット２８に対して相対的に１つ
又はそれ以上の表示された方向に移動することによって
このターゲット２８が受ける有効バイアス磁界に変化を
生ずるべく支持体（例えは、プルＦ）管又はアナログゲ
ージのニードルの自由端）の上に取り付けられている。

従って、その随行かたた１対の磁極ケ有するならば、任
意の寸法又は形状のフェリ磁性又は強磁性材料をバイア
ス磁界源として適用することができる。トランスジュー
サに適用する場合、この磁石は、圧力検出デ・・イス等
の可変物体に直接取り付けられるか、あるいけ磁化が物
理的に可能であるならばその物体自体であってもよい。

第７図のホワイト・ノイズ回路３２は、雑音発生器３１
、帯域フィルタ３３、及び増幅器３５を備えている。回
路３２は、ターゲット２８の共振周波数を含む周波数の
狭い帯域の均一のス〈クトルをカバーする連続インタロ
ゲー７ヨン信号を伊。

給する。受信コイル３０を介するターゲット２８からの
出力は、ターゲット２８の共振周波数を除くホワイト・
ノイズの同一のスはクトルを表わす。

共振周波数になると、雑音信号よりも振幅が顕著に大き
くなる尖鋭な信号が現われる。斯くして、共振同波数を
表示するために簡単なカウンタ３４の感度を調節するこ
とは簡単なことである。他方、この２つの信号、即ち入
力（雑ｉｆ）及び出力（雑

【図面の簡単な説明】

第１図は、フェリ磁性チャンネルがバイアス磁界のソー
スであるトランスジューサ・システムの等角投影図、第
２図は、第１図のシステムに用いられるように構成され
たターグ゛ソト成分の等角投影図、第３図は、第１図の
システムと共にプイレドン管圧力検出デバイスを用いて
いる圧力ドランスジューサ・システムの断面図、第４図
は、予め選択された周波数範囲にわたってトランスジュ
ーサ・システムを電磁機械エネルギで交換する時に誘起
される電圧を示すグラフ、第５図は、バー磁石がノζイ
アス磁界のノースであるトランスジューサ・システムの
等角投影図、第６図は、第１図のトランスジューサ・シ
ステムを組み込んでいる自己発振システムのブロック図
、第７図は、第４図のトランスジューサ・システムを組
み込んでいるホワイト・ノイズ・システムのブロック図
、第８図は、第４図のシステムに用いるように構成され
たターゲットの成分等角投影図。 】０・・・ターゲット、１２・・・フェリ磁性杓刺、１
４・・・自己発振回路、１６・・・カウンタ、１８．１
８’・・・四囲１コイル、２２・・・カバー、２４・・
・ボート特許出願人　アライド・コーポレーション図面
の（ｊ′１占（白′ａに変更なし）Ｌ　、、−Ｊ 手　続　補　正　書 昭和６０年　１月７０１− １、事件の表示 昭和ｇり年特許願第　２９２２にに号 事件との関係　特許出願人 住所 ｙｏ　Ｊｆ＋；ｒ−アライＦ゛・フー１事６レーシラン
４代理人 ５、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ＩＬ磁機械式ｌ・ランスジューサ・システムに用い
   るだめの、交流磁界及び可変滴流バイアス磁界によって
   励起され、上記直流バイアスｌｊＢ界のＵ効強度に対応
   する共振（資）波数を発生するように＃ｌ′成されたタ
   ーゲットにおいて、自由に振動を起こすように非磁気容
   ｇＪ内に収納された磁気歪強磁性伺料の延長された延性
   ストリップであり、ｆｒ　及びｆａ　はそれぞれ共振周
   波数及び反共振−波数、を有するストリップ金倉むこと
   を特徴とするターゲット。 ２）上記ストリップが少なくとも５０パ一七ントアモル
   ファスであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のターゲット。 ３）上記ストリップが十しストリップの長さ＋ｌ＋及び
   ヤング率（Ｅｌに依存する共振１．Ｉｌｌ汲数を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のターゲ
   ット。 ４）上記ストリップの共賑固波数がそれに適用される有
   効ｙＫ流バイアス磁界に依存することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のターゲット。 ５）上記材料が木質的に化学式ＭａＮ　ｂｏｃＸｄ　Ｙ
   　ｅＺ　ｆからなる組成を有し、Ｍが鉄及びコバルトの
   少なくとも１つでｕ、Ｉ’ｌかニッケルであシ、Ｏがク
   ロム及びモリブデンの少なくとも１つであり、Ｘが硼素
   及び燐の少なくとも１つであり、Ｙが硅素であり、Ｚが
   炭素であり、ａ乃至ｆが原子百分率であり、ａが約３５
   乃至８５の範囲にあり、ｂが約０乃至４５の範囲にあり
   、Ｃが約Ｏ乃至１５の範囲にあり、ｆが約０乃至２の範
   囲にあり、ｄ＋ｅ＋ｆの和が約１５乃至２５の範囲にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のター
   ゲット。 ６）ターゲットにかけられた直流バイアス磁界の有効強
   度に応答する電磁機械式共振周波数トランスジューサ・
   システムにおいて、 ａ、上記ターゲットを呼び掛ける（インタロゲート）だ
   めの手段、 ｂ、交流磁界を発生するための発生手段であって、上記
   ターゲットの共振周波数を含む上記発生手段、 Ｃ，ＤＪ変面流バイアス磁界を」二記ターゲットに印加
   するだめの手段、 ｄ、上記ターゲットの共振同波数全検出するための検出
   手段 を含むことを特徴とする電磁機械式共振川波数トランス
   ジューサ・システム。 ７）上記発生手段が、その基準周波数が上記ターゲット
   の共振川波数である自己発振回路の使用を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の共振同波数トラ
   ンスジューサ・システム。 ８）上記発生手段が、上記インタロゲート・コイルに上
   記ターゲットの共振周波数を含む均一の狭い帯域のスＲ
   クトルより成るホワイト雑音源を供給するように！ｆｔ
   ｔ成された付勢手段を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第６浄に記載の共振周波数トランスジューサ・シス
   テム。 ９）可変直流バイアス磁界を印加するための上記手段が
   、フェリ磁性材料のチャンネルを通して上記ターゲット
   を摺動するだめの手段を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第６頂に記載の共振ツトを摺動するだめの手段が
   圧力検出デバイス、例えばプルビン管への上記ターゲッ
   トの取り付けを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項に記載の共振周波数トランスジューサ・システム。 １１）可変直流バイアス磁界を印加するだめの上記手段
   が、上記ターゲットに対して相対的に移動するために上
   記ターゲットの近辺にある支持体に取り付けられている
   楠性磁石を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項
   に記載の共振同波数トランスジユーザ・システム。 １２）極性磁石を取り付けるための上記支持体が、圧力
   検出デバイス、例えばプルｌ−゛ン管を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載の共振周波数トラ
   ンスジューサ・システム。 １３）上記磁石がそのＸ軸、Ｙ軸又はＺＮ＋全中心に回
   転するように取シ付けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項に記載の共振（資）波数トランスジ
   ューサ・システム。 １４）」−記磁石を回転するための手段が、圧力検出デ
   バイス、例えばアナログ・ゲージのニードルへの上記磁
   石の取り付けを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １３項に記載の共振用波数トランスジューサ中システム
   。 １５）可変直流バイアス磁界全印加するだめの上記手段
   が、上記ターゲットを呂囲するコイルに直流電流の変化
   を誘起するための手段を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の共振周波数トランスジューサ・シ
   ステム。 １６）上記ターゲットの共振周波数の検出のための上記
   手段が、ｐｌ変感度を有するカウンタと、上記ターゲッ
   トを泣囲する受信コイルと、を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第６項に記載の共振同波数トランスジュー
   サ・システム。 １７）上記ターゲットが、自由に振動をおこすように非
   磁気容器の中に収納されている磁気歪強磁性材料の延長
   された延性ス）　ＩＪツブを含み、上記ストリップが、
   ゼロよりも大きい磁気歪カップリング因子ｋ、ここでｋ
   　−（１−ｆｒ２／ｆａ２）ｖ２であり、ｆｒ　かびｆ
   ａはそれぞれ共振川波数及び反共振同波数、を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の共振同波
   数トランスジューサ・システム。 １８）上記バリウム−フェライト・チャンネルが０２５
   乃至０．３０のフェライト／′プラスチック取量比を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の
   共振（資）波数トランスジューサ・システム。 １９）上記チャンネルが、上記ターゲットがその長手方
   向に移動するべく上記チャンネル内ｆ：指動可能となる
   ように措成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１６項に記載の共振用波数トランスジューサ・システ
   ム。。