JPS6030881B2 - 帰還増幅型距離計 - Google Patents
帰還増幅型距離計Info
- Publication number
- JPS6030881B2 JPS6030881B2 JP2446777A JP2446777A JPS6030881B2 JP S6030881 B2 JPS6030881 B2 JP S6030881B2 JP 2446777 A JP2446777 A JP 2446777A JP 2446777 A JP2446777 A JP 2446777A JP S6030881 B2 JPS6030881 B2 JP S6030881B2
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- JP
- Japan
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- coil
- temperature
- detection coil
- impedance
- capacitor
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- Expired
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、帰環増中器を用いた渦流式距離計に関し、
特に測定中における温度変化の影響を除去すべく改良さ
れた帰環増幅型距離計に関する。
特に測定中における温度変化の影響を除去すべく改良さ
れた帰環増幅型距離計に関する。
渦電流法を応用した非接触方式の距離計としては、同一
出願人によりすでに提案された特顔昭４９一１２７，０
４８号の「距離測定法」と題する発明があり、この世願
で開示された距離測定法は第１図にブロック機成で示す
如く、増幅器３の正帰還回路をダミーコイル５と検出コ
イル２で構成し、増幅器４に発振器３から固定周波数で
一定振幅の交流電圧を印加し、検出コイル２のインピー
ダンスＺ２Ｐの変化を増中器４の出力電圧の変化として
得て、検波器６で直流信号として取り出す技術である。
ここで第１図の従釆例における動作をみると、増幅器４
の帰還後の増幅度Ａは次式で表示される。
出願人によりすでに提案された特顔昭４９一１２７，０
４８号の「距離測定法」と題する発明があり、この世願
で開示された距離測定法は第１図にブロック機成で示す
如く、増幅器３の正帰還回路をダミーコイル５と検出コ
イル２で構成し、増幅器４に発振器３から固定周波数で
一定振幅の交流電圧を印加し、検出コイル２のインピー
ダンスＺ２Ｐの変化を増中器４の出力電圧の変化として
得て、検波器６で直流信号として取り出す技術である。
ここで第１図の従釆例における動作をみると、増幅器４
の帰還後の増幅度Ａは次式で表示される。
但し、Ｇは帰環前の増中度、
ＺＰは検出コイル２のインピーダンス、
Ｚｏはダミーコイル５のインピ−ダンス、８はＺＰ／（
ＺＰ＋Ｚｏ）で表わされる正帰還率。
ＺＰ＋Ｚｏ）で表わされる正帰還率。
第１図にて、検出コイル２を被測定材１に接近して配置
すると、検出コイル２から発生する磁界が被測定材１と
鎖交して被測定材中に渦電流を発生する。
すると、検出コイル２から発生する磁界が被測定材１と
鎖交して被測定材中に渦電流を発生する。
この反作用として検出コイル２のインピーダンスＺＰが
変化し、第‘１１式から明らかな様に、増幅器４の増幅
度Ａが変わるので、その出力鰭圧を検波器６で検波して
取り出すことにより、非接触で距離Ｄを測定できる。し
かし、従来の距離計においては温度変化により出力特性
が変動するという問題が存在した。
変化し、第‘１１式から明らかな様に、増幅器４の増幅
度Ａが変わるので、その出力鰭圧を検波器６で検波して
取り出すことにより、非接触で距離Ｄを測定できる。し
かし、従来の距離計においては温度変化により出力特性
が変動するという問題が存在した。
一般に、ダミーコイル或は検出コイルに限らず、コイル
のインダクタンスの温度変化特性は、温度上昇に伴って
増加する正特性となる。このためダミーコイル又は検出
コイルに温度変化が存在すると距離特性が変化し、測定
精度が悪化する。第２図は第１図の従来例についてダミ
ーコイル５のみが温度変化したとき検出コイル２と被測
定材１との距離Ｄに対する増幅器４の出力電圧特性を示
す。第２図から明らかな如く、ダミーコイルの温度から
２４ｑＣから６０午 Ｃに３６００変化すると、出力電
圧特性は測定距離５仇肌‘こおいて約３０％と大幅に変
化する。勿論検出コイル２が温度変化を受けた場合にも
同様な出力電圧特性の変化を生じてしまう。本発明は叙
上の如き従来の距離計における温度変化に依存した出力
電圧特性の変動を排除するため、ダミーコイルおよび検
出コイルの各々に温度変化に対し負性容量特性を持つコ
ンデンサーを並列に接続して温度変化による各コイルの
インピーダンス変化を補償して、測定精度の向上を図っ
た帰環増幅型距離計を提供することを目的とする。以下
図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。ま
ず本発明の基本原理を説明すると、ダミーコイルおよび
検出コイルに負の温度特性をもつ微小容量コンデンサを
各々並列に接続し、各コイルの温度変化によってコイル
中を流れる電流の変化を、各コイルに並列接続したコン
デンサーで補償し、各々の並列回路の合成インピーダン
スを常に一定に保ち、測定精度を向上させるとするもの
である。
のインダクタンスの温度変化特性は、温度上昇に伴って
増加する正特性となる。このためダミーコイル又は検出
コイルに温度変化が存在すると距離特性が変化し、測定
精度が悪化する。第２図は第１図の従来例についてダミ
ーコイル５のみが温度変化したとき検出コイル２と被測
定材１との距離Ｄに対する増幅器４の出力電圧特性を示
す。第２図から明らかな如く、ダミーコイルの温度から
２４ｑＣから６０午 Ｃに３６００変化すると、出力電
圧特性は測定距離５仇肌‘こおいて約３０％と大幅に変
化する。勿論検出コイル２が温度変化を受けた場合にも
同様な出力電圧特性の変化を生じてしまう。本発明は叙
上の如き従来の距離計における温度変化に依存した出力
電圧特性の変動を排除するため、ダミーコイルおよび検
出コイルの各々に温度変化に対し負性容量特性を持つコ
ンデンサーを並列に接続して温度変化による各コイルの
インピーダンス変化を補償して、測定精度の向上を図っ
た帰環増幅型距離計を提供することを目的とする。以下
図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。ま
ず本発明の基本原理を説明すると、ダミーコイルおよび
検出コイルに負の温度特性をもつ微小容量コンデンサを
各々並列に接続し、各コイルの温度変化によってコイル
中を流れる電流の変化を、各コイルに並列接続したコン
デンサーで補償し、各々の並列回路の合成インピーダン
スを常に一定に保ち、測定精度を向上させるとするもの
である。
第３図は検出コイル２に温度補償用のコンデンサーＣを
並列接続した並列回路を示す。
並列接続した並列回路を示す。
この並列回路の電圧、電流ベクトルは第４図の如く表わ
される。そこで本発明の温度補償動作を第３，４図につ
いて説明する。第３図において、端子１０，１０′間に
Ｅ（Ｖ）の交流電圧を加えると、検出コイル２を流れる
電流ＩＬとコンデンサーＣを流れる電流ｌｃのベクトル
は第４図の如く交流電圧Ｅに対し電流ＩＬは９び遅れ、
電流ｌｃは９び進んだ位相関係になる。
される。そこで本発明の温度補償動作を第３，４図につ
いて説明する。第３図において、端子１０，１０′間に
Ｅ（Ｖ）の交流電圧を加えると、検出コイル２を流れる
電流ＩＬとコンデンサーＣを流れる電流ｌｃのベクトル
は第４図の如く交流電圧Ｅに対し電流ＩＬは９び遅れ、
電流ｌｃは９び進んだ位相関係になる。
従って、並列回路における合成電流ｌｏは、ｌｏ＝ＩＬ
−ｌｃ のとなる。
−ｌｃ のとなる。
今、検出コイル２の温度が上昇し、そのインピーダンス
が増大すると、検出コイル２中を流れる鷺流ＩＬは減少
する。
が増大すると、検出コイル２中を流れる鷺流ＩＬは減少
する。
一方、温度補償用コンデソサーＣは温度上昇により、そ
の容量が減少するためコンデンサー中を流れる電流ｌｃ
も減少する。それ故、電流ＩＬとｌｃの変化率が等しけ
れば合成電流ｌｏは常に一定となり、第３図に示す並列
回路の合成インピーダンスＺｏは、Ｚ。
の容量が減少するためコンデンサー中を流れる電流ｌｃ
も減少する。それ故、電流ＩＬとｌｃの変化率が等しけ
れば合成電流ｌｏは常に一定となり、第３図に示す並列
回路の合成インピーダンスＺｏは、Ｚ。
＝Ｅ／１。 （０）……｛２’であるから、温度変化に
関係なく一定にできる。
関係なく一定にできる。
この合成インピーダンスを一定にできる関係はダミーコ
イルと並列に温度補償用コンデンサーを接続した場合に
ついても同様である。従って、前記第１｝式で示された
正帰還率８が一定となり、増幅器の出力電圧は検出コイ
ルおよびダミーコイルの温度変化に左右されず高精度で
距離を測定できる。
イルと並列に温度補償用コンデンサーを接続した場合に
ついても同様である。従って、前記第１｝式で示された
正帰還率８が一定となり、増幅器の出力電圧は検出コイ
ルおよびダミーコイルの温度変化に左右されず高精度で
距離を測定できる。
ここで第３図における並列回路の合成インピーダンスＺ
ｏをさらに詳細に検討する。
ｏをさらに詳細に検討する。
第■式より合成インピーダンスＺｏは次式で表示される
。Ｚ。＝ＺＬ．Ｚｃ／（ＺＬ十Ｚｃ） ……‘３１但し
、ＺＬは検出コイルのインピーダンス、Ｚｃは温度補償
用コンデンサのインピーダンス。
。Ｚ。＝ＺＬ．Ｚｃ／（ＺＬ十Ｚｃ） ……‘３１但し
、ＺＬは検出コイルのインピーダンス、Ｚｃは温度補償
用コンデンサのインピーダンス。
第３図の回路にて、検出コイル２の温度が上昇し、その
インピーダンスの温度係数をＸＬとしたとき、温度補償
用にインピーダンスＺｃ＝−ＫＺＬのコンデンサを並列
接続して合成インピーダンスｚ。
インピーダンスの温度係数をＸＬとしたとき、温度補償
用にインピーダンスＺｃ＝−ＫＺＬのコンデンサを並列
接続して合成インピーダンスｚ。
を一定にするためコンデンサーの温度係数×ｃを求める
とすると、前記第【３｝式かち次の等式が得られる。Ｚ
ｏ＝一ＫＺＬ／（１一Ｋ） ＝一ＫＺＬ（１十×Ｌ）（１十Ｘｃ）／ ｛（１十×し）−Ｋ（１十×Ｃ）｝ この等式を整理すると、コンデンサーの温度係数×ｃは
×Ｃ＝ＫＸＬ／｛１十ＸＬ（１−Ｋ）｝ …．・・【４
｝で求められる。
とすると、前記第【３｝式かち次の等式が得られる。Ｚ
ｏ＝一ＫＺＬ／（１一Ｋ） ＝一ＫＺＬ（１十×Ｌ）（１十Ｘｃ）／ ｛（１十×し）−Ｋ（１十×Ｃ）｝ この等式を整理すると、コンデンサーの温度係数×ｃは
×Ｃ＝ＫＸＬ／｛１十ＸＬ（１−Ｋ）｝ …．・・【４
｝で求められる。
従って、第｛４１式を満足する温度係数のコンデンサー
を検出コイルと並列に接続することによって、並列回路
の合成インピーダンスＺｏが温度変化に対し一定となり
、検出コイルの温度が変化しても増幅器の出力電圧を一
定にできる。
を検出コイルと並列に接続することによって、並列回路
の合成インピーダンスＺｏが温度変化に対し一定となり
、検出コイルの温度が変化しても増幅器の出力電圧を一
定にできる。
前記第‘４１式の温度係数を有する市販の温度補償用の
コンデンサーとしてはセラミックコンデンサーがある。
コンデンサーとしてはセラミックコンデンサーがある。
一般にコイルの温度係数は約５０〜２００脚くらいであ
り、またセラミックコンデソサの温度係数は一５０〜−
５００功蝿であり、前記第‘４’式中のＫの値を１０〜
１００ぐらいで実用できる。従って、検出コイル及びダ
ミーコイルに並列にコンデンサーを接続することにより
、各コイルのインピーダンスとコンデンサーのインピー
ダンスによる並列共振周波数は非常に高い周波数となる
。このため、実際検出コイルに加える交流電圧の周波数
は前記並列共振周波数と比較して１／５〜１／１０とな
り、コンデンサーを接続したことによる悪影響は発生し
ない。即ち、応答周波数特性の劣化および増幅器に加わ
る発振器の発振周波数による距離特性の劣化等は生じな
い。以上の基本原理に基づいた本発明の距離計の一実施
例となる回路構成を第５図に示す。
り、またセラミックコンデソサの温度係数は一５０〜−
５００功蝿であり、前記第‘４’式中のＫの値を１０〜
１００ぐらいで実用できる。従って、検出コイル及びダ
ミーコイルに並列にコンデンサーを接続することにより
、各コイルのインピーダンスとコンデンサーのインピー
ダンスによる並列共振周波数は非常に高い周波数となる
。このため、実際検出コイルに加える交流電圧の周波数
は前記並列共振周波数と比較して１／５〜１／１０とな
り、コンデンサーを接続したことによる悪影響は発生し
ない。即ち、応答周波数特性の劣化および増幅器に加わ
る発振器の発振周波数による距離特性の劣化等は生じな
い。以上の基本原理に基づいた本発明の距離計の一実施
例となる回路構成を第５図に示す。
尚、第１図に示した従来例と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。即ち、第５図にて明らかな如く
、本発明の距離計は、検出コイル２と並列に第３図に示
す如き回路接続にて温度補償用のコンデンサー１１を接
続し、またダミーコイル５と並列に同じく温度補償用の
コンデンサー１２を接続したものである。しかし、検出
コイル２およびダミーコイル５に接続される負性温度特
性を持つ市販のセラミックコンデンサとしては、固定容
量型のものしかなく、そのため前記第｛４１式を満足す
べくコンヂンサの容量を任意に調整することができない
。そこで、コンデンサー１１，１２のそれぞれに容量マ
ルチプライヤー１３を組合せる。この容量マルチプラィ
ャー１３の回路構成の一例は第６図に示される。
−−第６図にて容量マル
チプラィャー１３は、増幅器１４に増幅度決定する入力
抵抗Ｒ，と帰還抵抗Ｒ２、及び温度補償用コンデンサー
Ｃｏをもって回路構成され、入力端１５，１５′からみ
た等価容量Ｃｅは、ＣＱ＝Ｃ。
てその説明を省略する。即ち、第５図にて明らかな如く
、本発明の距離計は、検出コイル２と並列に第３図に示
す如き回路接続にて温度補償用のコンデンサー１１を接
続し、またダミーコイル５と並列に同じく温度補償用の
コンデンサー１２を接続したものである。しかし、検出
コイル２およびダミーコイル５に接続される負性温度特
性を持つ市販のセラミックコンデンサとしては、固定容
量型のものしかなく、そのため前記第｛４１式を満足す
べくコンヂンサの容量を任意に調整することができない
。そこで、コンデンサー１１，１２のそれぞれに容量マ
ルチプライヤー１３を組合せる。この容量マルチプラィ
ャー１３の回路構成の一例は第６図に示される。
−−第６図にて容量マル
チプラィャー１３は、増幅器１４に増幅度決定する入力
抵抗Ｒ，と帰還抵抗Ｒ２、及び温度補償用コンデンサー
Ｃｏをもって回路構成され、入力端１５，１５′からみ
た等価容量Ｃｅは、ＣＱ＝Ｃ。
（１十Ｒ２／Ｒ，）＝Ｃ。（１十Ｇ）但し、Ｇ＝Ｒ２／
Ｒ，で与えられる帰環増幅度。となる。従って、抵抗Ｒ
，とＲ２の比を変えて増幅度Ｇを調整することによって
任意のコンデンサー容量を実現することができ、温度変
化による距離特性を完全に補償できる。尚、容量マルチ
ブレクサに代えて、所望のコンデンサ容量をもつ複数の
セラミックコンデンサを切換接続する手段を用いてもよ
い。
Ｒ，で与えられる帰環増幅度。となる。従って、抵抗Ｒ
，とＲ２の比を変えて増幅度Ｇを調整することによって
任意のコンデンサー容量を実現することができ、温度変
化による距離特性を完全に補償できる。尚、容量マルチ
ブレクサに代えて、所望のコンデンサ容量をもつ複数の
セラミックコンデンサを切換接続する手段を用いてもよ
い。
第７図は第５図の実施例にて検出コイル２と並列温度補
償用のコンデンサー１１のみを結線し、検出コイルのみ
の温度を変化させたときの距離特性を示すグラフ図であ
る。
償用のコンデンサー１１のみを結線し、検出コイルのみ
の温度を変化させたときの距離特性を示すグラフ図であ
る。
第７図から明らかな如く、温度補償用コンデンサーを接
続したことにより、第２図に示す従来の特性に比べ約１
の音程度測定精度を向上できた。それ故、第５図の実施
例をそのまま用いた場合には温度変化に対する距離特性
を完全に補償することができる。以上説明した如く本発
明の帰環増幅型距離計により、被測定物体からの鰻射熱
を受けて検出コイルの温度が変化したり、また装置自体
の発熱でダミーコイルの温度が変化したとしても測定さ
れる距離特性に変動を生ずることなく、特別な陣温手段
を用いなくとも高い精度で渦電流効果を利用した非接触
方式の距離測定を行なうことができる。
続したことにより、第２図に示す従来の特性に比べ約１
の音程度測定精度を向上できた。それ故、第５図の実施
例をそのまま用いた場合には温度変化に対する距離特性
を完全に補償することができる。以上説明した如く本発
明の帰環増幅型距離計により、被測定物体からの鰻射熱
を受けて検出コイルの温度が変化したり、また装置自体
の発熱でダミーコイルの温度が変化したとしても測定さ
れる距離特性に変動を生ずることなく、特別な陣温手段
を用いなくとも高い精度で渦電流効果を利用した非接触
方式の距離測定を行なうことができる。
第１図は従来の帰環増幅型距離計の回路ブロック図、第
２図は従来の距離計における温度変化に対する距離特性
を示すグラフ図、第３図は本発明の温度補償回路の基本
原理を示す回路図、第４図は第３図の回路における電圧
、電流ベクトル図、第５図は本発明の帰嬢増幅型距離計
の一実施例を示す回路ブロック図、第６図は第５図の実
施例における容量マルチブライヤーの一例を示す回路図
、第７図第３図に示す基本回路を検出コイルについて用
いた場合の温度変化に対する距離特性を示すグラフ図で
ある。 １・・・・・・被測定材、２・・…・検出コイル、３・
…・・発振器、４，１４・・・・・・増幅器、５・・・
・・・ダミ−コイル、６・・・・・・検波器、１０，１
０′，１５，１５′・・・…端子、１１，１２……温度
補償用コンデンサー、１３・・・・・・容量マルチプラ
イヤー。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
２図は従来の距離計における温度変化に対する距離特性
を示すグラフ図、第３図は本発明の温度補償回路の基本
原理を示す回路図、第４図は第３図の回路における電圧
、電流ベクトル図、第５図は本発明の帰嬢増幅型距離計
の一実施例を示す回路ブロック図、第６図は第５図の実
施例における容量マルチブライヤーの一例を示す回路図
、第７図第３図に示す基本回路を検出コイルについて用
いた場合の温度変化に対する距離特性を示すグラフ図で
ある。 １・・・・・・被測定材、２・・…・検出コイル、３・
…・・発振器、４，１４・・・・・・増幅器、５・・・
・・・ダミ−コイル、６・・・・・・検波器、１０，１
０′，１５，１５′・・・…端子、１１，１２……温度
補償用コンデンサー、１３・・・・・・容量マルチプラ
イヤー。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- １ 増幅器の正帰還回路をダミーコイル及び検出コイル
で構成した帰環増幅器に固定周波数で一定振幅の交流電
圧を印加して前記検出コイルと被測定材との距離に対応
した出力を取り出す帰環増幅型距離計において、 前記
検出コイル並びにダミーコイルと並列に温度変化に対し
負性容量特性を持つコンデンサを各々接続し、該コンデ
ンサの各々に容量を調整するための容量マルチプライヤ
ーを組合せて、 各コンデンサのインピーダンスの前記
各コイルインピーダンスに対する倍率を所定倍率にする
ことを特徴とする帰環増幅型距離計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2446777A JPS6030881B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 帰還増幅型距離計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2446777A JPS6030881B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 帰還増幅型距離計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53110550A JPS53110550A (en) | 1978-09-27 |
| JPS6030881B2 true JPS6030881B2 (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=12138956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2446777A Expired JPS6030881B2 (ja) | 1977-03-08 | 1977-03-08 | 帰還増幅型距離計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030881B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5744805A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Distance detecting apparatus |
| DE112019007588T5 (de) | 2019-08-01 | 2022-05-05 | Hitachi Astemo, Ltd. | Federungsvorrichtung und Vorderradgabel |
-
1977
- 1977-03-08 JP JP2446777A patent/JPS6030881B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53110550A (en) | 1978-09-27 |
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