JPS6123917A - Position detector - Google Patents

Position detector

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JPS6123917A
JPS6123917A JP14326084A JP14326084A JPS6123917A JP S6123917 A JPS6123917 A JP S6123917A JP 14326084 A JP14326084 A JP 14326084A JP 14326084 A JP14326084 A JP 14326084A JP S6123917 A JPS6123917 A JP S6123917A
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field generating
ultrasonic
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北浦 渉
Tetsuo Ito
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Abstract

PURPOSE:To detect the position of a moving body from the number of magnetostrictive ultrasonic waves and their propagation time by providing plural fixed magnetic field generating means in the moving direction of the moving body and providing >=2 magnetic field generating means to the moving body, and generating a magnetostrictive ultrasonic wave in a waveguide with each magnetic field. CONSTITUTION:An exciting pulse current is inputted to a terminal 100 and an ultrasonic wave pulse is inputted to a terminal 200. Time intervals of ultrasonic pulses are nearly equalized through a fixed magnet 4, but time intervals of ultrasonic pulses are varied greatly through a movable magnet 10. The position of the movable magnet 10a is an object of detection, so only ultrasonic pulses Sa by the movable magnet 10a are extracted from ultrasonic pulses by movable magnets which are separated by a period detecting circuit 13. When the movable magnet 10a and fixed magnet 4 overlap each other, the separated ultrasonic waves by the movable magnets are ultrasonic wave pulses Sb by a movable magnet 10b, but the period detecting circuit 13 decides on the relative position relation among the respective magnets from the ultrasonic wave pulse relation between the separated ultrasonic wave pulses by the movable magnet and ultrasonic wave pulses by the fixed magnet.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は強磁性体の磁歪効果を用いた位置検出器に係り
、特に可動物体の固定物体に対する相対的位置を検出す
るのに好適な位置検出器に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a position detector that uses the magnetostrictive effect of a ferromagnetic material, and is particularly suitable for detecting the relative position of a movable object with respect to a fixed object. Concerning vessels.

〔発明の背景〕 強磁性体の磁歪効果を用いた位置検出器は、例えば雑誌
アイ・イー・イー・イー・トランザクションズ・オン・
ニュークリア・サイエンス(IEEE’l’ransa
ctions on Nuclear 5cience
 )第N5−25巻第1月、 1978年2月、第93
頁から第97頁までに掲載されているデー・シー・ベラ
テンコート(D、 C,Bettencourt )お
よびシー・エッチ・メイジャ(C,H,Meijer 
) 著ア・マグネトソニック・タイプ・ロッドφポジシ
ョン・モニタリング・システム・フォア・ニュークリア
・バワー−プラノン(A Magne to −5oi
l ic TypeRod position Mon
itoring System porNuclear
 power plants )と題する論文に記載さ
れている。その位置検出器においては、可動物体に装着
された永久磁石によって発生する磁歪超音波の伝播時間
tを測定し、超音波伝播速度Vを用いて x=v*t なる式より可動物体の位置Xが算出される。
[Background of the Invention] A position detector using the magnetostrictive effect of a ferromagnetic material is described, for example, in the magazine IE Transactions on
Nuclear Science (IEEE'l'ransa)
tions on Nuclear 5science
) Volume N5-25, No. 1, February 1978, No. 93
D. C. Bettencourt and C. H. Meijer are published on pages 97 to 97.
) Author: A Magnetosonic Type Rod φ Position Monitoring System for Nuclear Bower Planon (A Magneto-5oi
lic TypeRod position Mon
Itoring System porNuclear
Power plants). The position detector measures the propagation time t of magnetostrictive ultrasonic waves generated by a permanent magnet attached to a movable object, and uses the ultrasonic propagation velocity V to determine the position of the movable object is calculated.

従来のこの位置検出器は超音波伝播時間に基づいて位置
を計測するものであるため、伝播速度Vが何らかの原因
で変化すると、それが直接位置検出誤差となって表われ
る。例えば、pe : 52%。
Since this conventional position detector measures the position based on the ultrasonic propagation time, if the propagation velocity V changes for some reason, this will directly appear as a position detection error. For example, pe: 52%.

Ni:42チの強磁性体導波管では、−0,015%/
C程度の伝播速度の温度係数を持ち、周囲温度が300
0変化すると約4.5%の誤差となる。
For Ni: 42-chi ferromagnetic waveguide, -0,015%/
It has a temperature coefficient of propagation velocity of about C and an ambient temperature of 300°C.
A change of 0 results in an error of approximately 4.5%.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、温度変化の影響をほとんど受けない、
高い分解能、高精度の、固定物体に対する可動物体の相
対的位置を検出するための位置検出器を提供することに
ある。
The purpose of the present invention is to provide a system that is almost unaffected by temperature changes;
An object of the present invention is to provide a position detector for detecting the relative position of a movable object with respect to a fixed object with high resolution and high precision.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は可動物体の移動方向に、複数個の固定磁界発生
手段を設け、一方可動物体には少なくとも2個の磁界発
生手段を設けて、これら各々の磁界により導波管に磁歪
超音波を発生させ、その超音波信号の個数と伝播時間の
両方とから可動物体の位置を検出することを要旨とする
The present invention provides a plurality of fixed magnetic field generating means in the moving direction of the movable object, and at least two magnetic field generating means on the movable object, and generates magnetostrictive ultrasound in the waveguide by each of these magnetic fields. The object is to detect the position of a movable object from both the number of ultrasonic signals and the propagation time.

以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発明
の枠を越、えることなしにいろいろな変形や改良があり
得ることは勿論である。
The present invention will be described in more detail below using examples with reference to the drawings, but these are merely illustrative and various modifications and improvements may be made without going beyond the scope of the present invention. Of course.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は、仮測定物の斜視図を含む、本発明による位置
検出器の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a position detector according to the present invention, including a perspective view of a temporary measurement object.

第1図の永久磁石4を以後固定磁石と呼び、検出コイル
611tllからMt 、M2.・・・の記号で表わす
The permanent magnet 4 in FIG. 1 will be referred to as a fixed magnet hereinafter, and the detection coils 611tll to Mt, M2 . It is represented by the symbol...

また可動物体9に装着される永久磁石10.。Also, a permanent magnet 10 attached to the movable object 9. .

10bを可動磁石Ma、Mbと表わす。10b is represented as movable magnets Ma and Mb.

いま第1図の励磁パルス電流発生回路1から励磁パルス
電流を芯線2に印加すると、固定磁石Ml 、 M2 
、・・・および可動磁石M−,Mbの存在する位置で強
磁性体導波管3に磁歪超音波が発生する。この超音波は
導波管3を伝播し、ガイド5に到達してコイル6に電圧
を誘起する。その電圧を増幅器7で増幅後、波形整形回
路11全通して波形整形する。
Now, when an excitation pulse current is applied to the core wire 2 from the excitation pulse current generation circuit 1 shown in FIG. 1, the fixed magnets Ml, M2
, . . . and magnetostrictive ultrasonic waves are generated in the ferromagnetic waveguide 3 at the positions where the movable magnets M-, Mb are present. This ultrasonic wave propagates through the waveguide 3, reaches the guide 5, and induces a voltage in the coil 6. After the voltage is amplified by an amplifier 7, the voltage is passed through a waveform shaping circuit 11 to shape the waveform.

第2図(b)は励磁パルス電流印加後の波形整形回路1
1の出力信号を示すパルス波形図で、以後この出力信号
を超音波パルスと呼ぶ。また、固定磁石M 1+ M 
2 +・・・および可動磁石Ma、Mbに対応する超音
波パルスをそれぞれSlr 8z +・・・およびS、
、Sbと表わす。第2図(a)は励磁ノくルスの波形を
示す。
Figure 2(b) shows the waveform shaping circuit 1 after applying the excitation pulse current.
1 is a pulse waveform diagram showing an output signal of No. 1, and this output signal will hereinafter be referred to as an ultrasonic pulse. In addition, fixed magnet M 1+ M
2 +... and the ultrasonic pulses corresponding to the movable magnets Ma and Mb are Slr 8z +... and S, respectively.
, Sb. FIG. 2(a) shows the waveform of the excitation pulse.

第2図(b)のような超音波パルスを検出した場合固定
磁石による超音波パルスSI〜SLや1間の伝播時間j
 1、およびS+=8−間の伝播時間t2、さらに超音
波パルスS、を検出するまでの超音波パルス数iを計数
することにより、可動磁石M。
When detecting an ultrasonic pulse as shown in Fig. 2(b), the propagation time j between the ultrasonic pulses SI and SL and 1 due to the fixed magnet
1, and S+=8-, and by counting the number i of ultrasonic pulses until the ultrasonic pulse S is detected.

の位置Xを次式で算出することができる。The position X can be calculated using the following equation.

ここで、dは固定磁石の設置間隔である。Here, d is the installation interval of the fixed magnets.

要するに、固定磁石による超音波パルスの数によるディ
ジタル的な計測(式(1)の1−d)と、2個の固定磁
石の間は超音波伝播時間を用いた補間される。
In short, digital measurement based on the number of ultrasonic pulses by the fixed magnet (1-d in equation (1)) and interpolation between the two fixed magnets using the ultrasonic propagation time are performed.

第3図は本発明による位置検出器の具体的回路例である
。励磁パルス電流は端子100に入力され、超音波パル
スは端子200に入力されるー。第3図の回路13は周
期検出回路である。第1図に示すように、一定間隔で固
定磁石が設置されているから、固定磁石による超音波パ
ルスの時間間隔はほぼ等しくなる。しかし、可動磁石に
よる超音波パルスによるパルス時間間隔は大きく変化す
る。
FIG. 3 shows a specific circuit example of a position detector according to the present invention. The excitation pulse current is input to the terminal 100, and the ultrasonic pulse is input to the terminal 200. The circuit 13 in FIG. 3 is a period detection circuit. As shown in FIG. 1, since the fixed magnets are installed at regular intervals, the time intervals of the ultrasonic pulses generated by the fixed magnets are approximately equal. However, the pulse time interval caused by the ultrasonic pulses generated by the movable magnet varies greatly.

そこで、周期検出回路13では固定磁石による超音波パ
ルスと、可動磁石による超廿波パルスはパルス時間間隔
に基づいて分離される。さらに、本実施例においては、
可動磁石M、の位置が問題であるから、周期検出回路1
3において分離された可動磁石による超音波パルスから
可動磁石M、による超音波パルスS、だけが抽出される
。可動磁石M1と固定磁石が完全に重なった場合には、
分離された可動磁石による超音波パルスは可動磁石Mb
による超音波パルスSbとなるが、周期検出回路13で
は、分離された可動磁石による超音波パルスと固定磁石
による超音波パルス関係から各磁石の相対的位置関係が
判定される。
Therefore, in the period detection circuit 13, the ultrasonic pulse generated by the fixed magnet and the ultrasonic pulse generated by the movable magnet are separated based on the pulse time interval. Furthermore, in this example,
Since the position of the movable magnet M is a problem, the period detection circuit 1
Only the ultrasonic pulse S caused by the movable magnet M is extracted from the ultrasonic pulse caused by the movable magnet separated in step 3. When the movable magnet M1 and the fixed magnet completely overlap,
The ultrasonic pulse generated by the separated movable magnet is generated by the movable magnet Mb.
The period detection circuit 13 determines the relative positional relationship of each magnet from the relationship between the ultrasonic pulses generated by the separated movable magnets and the ultrasonic pulses generated by the fixed magnets.

励磁パルス電流は、遅延回路12を介して周期検出回路
13、カウンタ17およびカウンタ19をリセットする
。周期検出回路1,3の第1の出力信号(図中の信号(
a))は、励磁パルス電流印加後から可動磁石M、によ
る超音波パルスを検出するまで高レベル(以下本明細書
においては′H″と略記する。)となる信号であり、こ
の信号と端子200に入力される超音波パルスをアンド
ゲート18に入力することによって、カウンタ19で式
(1)中のi(可動磁石M、による超音波パルスS1を
検出するまでの固定磁石による超音波パルスの数)が計
数される。
The excitation pulse current resets the period detection circuit 13, counter 17, and counter 19 via the delay circuit 12. The first output signal of the period detection circuits 1 and 3 (signal in the figure)
a)) is a signal that remains at a high level (hereinafter abbreviated as 'H' in this specification) from after the excitation pulse current is applied until the ultrasonic pulse is detected by the movable magnet M, and this signal and the terminal By inputting the ultrasonic pulses inputted to 200 to the AND gate 18, the counter 19 calculates the ultrasonic pulses generated by the fixed magnet until it detects the ultrasonic pulse S1 generated by i (the movable magnet M) in equation (1). number) is counted.

また、周期検出回路13の第2の出力信号(図中の信号
Φ))は、超音波パルスを検出後、固定磁石間の超音波
伝播時間より若干短かい時間だけII H1Fとなる信
号である。この信号とクロック発振器14のクロックパ
ルスはアンドゲート15に入力される。
Further, the second output signal (signal Φ in the figure) of the period detection circuit 13 is a signal that becomes II H1F for a slightly shorter time than the ultrasonic propagation time between the fixed magnets after detecting the ultrasonic pulse. . This signal and the clock pulse of the clock oscillator 14 are input to an AND gate 15.

周期検出回路13の第3の出力信号(図中の信号(C)
は、固定磁石による超音波パルスであり、その信号はオ
アゲート16を介してカウンタ17をリセットする。
The third output signal of the period detection circuit 13 (signal (C) in the figure)
is an ultrasonic pulse generated by a fixed magnet, and the signal resets the counter 17 via the OR gate 16.

周期検出回路13の第4の出力信号(図中の信号(d)
)は、検出超音波パルスから分離された可動磁石による
超音波パルスS、、Sbのうち最初のパルスであるS、
であり、この信号をラッチ21のロード信号としてカウ
ンタ17の値がラッチ21に取り込まれる。可動磁石M
、が固定磁石と完全に重なった場合には、信号(d)は
可動磁石Mbによる超音波パルスSbとなる。この場合
にはラッチ21の自答は、固定磁石と可動磁石Mbとの
間の伝播時間に対応する値(これは、可動磁石M−Mb
間の伝播時間に等しい。)となり、この値を用いて位置
を算出すると、可動磁石Mbの値を求めることになる。
The fourth output signal of the period detection circuit 13 (signal (d) in the figure)
) is the first pulse S, Sb of the ultrasonic pulses S, , Sb by the movable magnet separated from the detected ultrasonic pulses.
This signal is used as a load signal for the latch 21, and the value of the counter 17 is taken into the latch 21. Movable magnet M
, completely overlaps the fixed magnet, the signal (d) becomes an ultrasonic pulse Sb generated by the movable magnet Mb. In this case, the self-response of the latch 21 is a value corresponding to the propagation time between the fixed magnet and the movable magnet Mb (this is the value corresponding to the propagation time between the movable magnet M-Mb
equal to the propagation time between ), and if the position is calculated using this value, the value of the movable magnet Mb will be found.

そこで、周期検出回路13の第5の出力信号(図中の信
号(e))がラッチ21の内科をクリアする。
Therefore, the fifth output signal (signal (e) in the figure) of the period detection circuit 13 clears the internal signal of the latch 21.

信号(e)は、可動磁石M、が固定磁石と重なったこと
を示す信号である。これは、固定磁石による超音波パル
スを検出して、可動磁石間隔に相当する時間τ後に超音
波パルスを検出しない場合であり、周期検出回路13は
これを識別し11信号(e)としてラッチ21のクリア
信号とする。
Signal (e) is a signal indicating that the movable magnet M overlaps with the fixed magnet. This is a case where an ultrasonic pulse is detected by a fixed magnet and no ultrasonic pulse is detected after a time τ corresponding to the interval between movable magnets. Clear signal.

周期検出回路13の第6の出力信号(図中の信号(f)
)は、ラッチ21のロード信号(d)の後の最初の固定
磁石による超音波パルスであり、この信号がラッチ22
のロード信号である。これにより、ラッチ22の内容は
固定磁石間の伝播時間に相当する値となる。
The sixth output signal of the period detection circuit 13 (signal (f) in the figure)
) is the first fixed magnet ultrasonic pulse after the latch 21 load signal (d), and this signal is the latch 22
This is the load signal. Thereby, the content of the latch 22 becomes a value corresponding to the propagation time between the fixed magnets.

また、カウンタ19の値は励磁パルスでラッチ20にロ
ードされ、ラッチ20には可動磁石M。
Further, the value of the counter 19 is loaded into a latch 20 with an excitation pulse, and the latch 20 is loaded with a movable magnet M.

による超音波パルスS、を検出するまでの固定磁石によ
る超音波パルスの数が取り込まれる。
The number of ultrasonic pulses generated by the fixed magnet until the ultrasonic pulse S is detected by the fixed magnet is captured.

以上のように、ランチ20,21.22にはそれぞれ式
(1)中のF ”2 、ilの値が格納されることにな
り、演算回路23では各ラッチの内容を用いて、可動磁
石M、の位置Xが算出される。
As described above, the values of F 2 and il in equation (1) are stored in the launches 20, 21, and 22, respectively, and the arithmetic circuit 23 uses the contents of each latch to calculate the movable magnet M The position X of , is calculated.

第4図は、第3図の周期検出回路13の具体的回路例で
ある。超音波パルスが端子200に入力される。超音波
パルスによって単安定マルチバイブレータ24がセット
される。その設定時間は、固定磁石の設置間隔の伝播時
間より若干短かい時間である。単安定マルチバイブレー
タ24の出力が、第3図の周期検出回路13の出力信号
(b)である。
FIG. 4 shows a specific circuit example of the period detection circuit 13 shown in FIG. Ultrasonic pulses are input to terminal 200. The monostable multivibrator 24 is set by the ultrasonic pulse. The setting time is slightly shorter than the propagation time of the fixed magnet installation interval. The output of the monostable multivibrator 24 is the output signal (b) of the period detection circuit 13 in FIG.

また、単安定マルチバイブレータ24の出力と超音波パ
ルスをアンドゲート25に入力することにより、アンド
ゲート25の出力は可動磁石による超音波パルスとなる
。そこで、アンドゲート25の出力をインバータ26に
人力し、その出力と超音波パルスをアンドゲート27に
入力することにより、アンドゲート27の出力は、固定
磁石による超音波パルスとなる。これは、周期検出回路
13の出力信号(C)である。
Furthermore, by inputting the output of the monostable multivibrator 24 and the ultrasonic pulse to the AND gate 25, the output of the AND gate 25 becomes an ultrasonic pulse generated by the movable magnet. Therefore, by inputting the output of the AND gate 25 to the inverter 26 and inputting the output and the ultrasonic pulse to the AND gate 27, the output of the AND gate 27 becomes an ultrasonic pulse generated by a fixed magnet. This is the output signal (C) of the period detection circuit 13.

アンドゲート25の出力である可動磁石による8音波パ
ルスはフリップフロップのセット端子に人力され、その
Q出力とアンドゲート25の出力はアンドケート29に
入力される。これにより、アンドゲート29の出力は、
アンドゲート25の出力パルスのうち一番最初のパルス
となり、通常は可動磁石M、による超音波パルスS、で
ある。
The eight sound wave pulses produced by the movable magnet, which are the outputs of the AND gate 25, are input to the set terminal of the flip-flop, and the Q output and the output of the AND gate 25 are input to the AND gate 29. As a result, the output of the AND gate 29 is
This is the first pulse among the output pulses of the AND gate 25, and is usually an ultrasonic pulse S generated by a movable magnet M.

可動磁石M、と固定磁石が重なった場合にのみ、可動磁
石Mbによる超音波パルスSbとなる。この信号が、周
期検出回路13の出力信号(d)となる。
The ultrasonic pulse Sb is produced by the movable magnet Mb only when the movable magnet M and the fixed magnet overlap. This signal becomes the output signal (d) of the period detection circuit 13.

マタ、励磁パルスでセットしたフリップフロップ30は
上記信号(d)でリセットされる。そのフリップフロッ
プ30のQ出力が周期検出回路13の出力信号(a)で
ある。
The flip-flop 30 set by the excitation pulse is reset by the signal (d). The Q output of the flip-flop 30 is the output signal (a) of the period detection circuit 13.

信号(C)は遅延回路31を介してアンドゲート32に
入力される。その遅延時間は可動磁石M龜。
Signal (C) is input to AND gate 32 via delay circuit 31. The delay time is determined by the movable magnet M.

Mb間の超音波伝播時間τである。アンドゲート32の
他方の入力は信号(d)である。アンドゲート32の出
力でセットされるフリップフロップ33のQ出力がto
 Hnとなるのは、次の場合である。
This is the ultrasonic propagation time τ between Mb. The other input of AND gate 32 is signal (d). The Q output of the flip-flop 33 set by the output of the AND gate 32 is to
Hn occurs in the following cases.

一つは、可動磁石M1と固定磁石が重なった場合で、フ
リップフロップをセットするのは超音波パルスSbであ
る。他の一つは、固定磁石と可動磁石M、の間隔が可動
磁石の設置間隔に等しい場合で、この場合にはフリップ
フロップ33をセットする信号は超音波パルスS、とな
る。また、アンドゲート32の出力パルスを遅延回路3
4を介して可動磁石間伝播時間τだけ遅延させた信号と
アンドゲート25の出力信号(これは可動磁石による超
音波パルスである。)がアンドゲート35に人力される
。アンドゲート35の出力にパルスが現われるのは、上
記二つの場合の後者である。そこで、アンドゲート35
の出力でセットするフリップフロップ36のQ出力と、
フリップフロップ33のQ出力のアンドをとることによ
り、可動磁石M、と固定磁石が重なった場合にのみ、ア
ンドゲート37の出力は”′H″となる。これが、周期
検出回路13の出力信号(e)である。
One is when the movable magnet M1 and the fixed magnet overlap, and it is the ultrasonic pulse Sb that sets the flip-flop. The other case is when the interval between the fixed magnet and the movable magnet M is equal to the installation interval of the movable magnets, and in this case, the signal that sets the flip-flop 33 is the ultrasonic pulse S. In addition, the output pulse of the AND gate 32 is transferred to the delay circuit 3.
4, a signal delayed by the propagation time τ between the movable magnets and the output signal of the AND gate 25 (this is an ultrasonic pulse produced by the movable magnet) are manually input to the AND gate 35. It is in the latter of the above two cases that a pulse appears at the output of the AND gate 35. Therefore, and gate 35
The Q output of the flip-flop 36 is set by the output of
By ANDing the Q output of the flip-flop 33, the output of the AND gate 37 becomes "'H" only when the movable magnet M and the fixed magnet overlap. This is the output signal (e) of the period detection circuit 13.

信号(d)でセットされたフリップフロップ38のQ出
力と固定磁石による超音波パルスである信号(C)はア
ンドゲート39に入力され、その出力信号がフリップフ
ロップ40およびアンドゲート41を介して信号(f)
となる。これにより、可動磁石による超音波パルスを検
出後の最初の超音波パルスが抽出される。
The Q output of the flip-flop 38 set by the signal (d) and the signal (C), which is an ultrasonic pulse generated by the fixed magnet, are input to the AND gate 39, and the output signal is converted into a signal via the flip-flop 40 and the AND gate 41. (f)
becomes. As a result, the first ultrasonic pulse after the ultrasonic pulse detected by the movable magnet is extracted.

第5図は可動磁石M−,Mbがともに固定磁石の中間に
存在している場合の回路動作を示したものである。第5
図(4)から(J)まではそれぞれ第3図に示す回路中
の励磁パルス、超音波パルス、信号(a)、信号(b)
、信号(C)、カウンタ19の入力、アンドゲート15
の出力、信号(d)、信号(e)および信号(f)ノタ
イミングを表わす。この場合、パルス間隔t2は固定磁
石と可動磁石M1間の伝播時間であり、ラッチ20〜2
2の内容を用い演算回路23が式(1)による演算を行
ない、位置Xを求める。
FIG. 5 shows the circuit operation when the movable magnets M- and Mb are both located between the fixed magnets. Fifth
Figures (4) to (J) represent the excitation pulse, ultrasonic pulse, signal (a), and signal (b) in the circuit shown in Figure 3, respectively.
, signal (C), input of counter 19, AND gate 15
represents the timing of the output of signal (d), signal (e) and signal (f). In this case, the pulse interval t2 is the propagation time between the fixed magnet and the movable magnet M1, and the latches 20 to 2
Using the contents of 2, the calculation circuit 23 performs calculation according to equation (1) to find the position X.

第6図は可動磁石M、と固定磁石が重なった場合の回路
動作を示し、(4)から(のまでは第5図の(4)から
(Jetでに対応する。この場合、ラッチ21には一度
図中のt2′  に相当する値が取り込まれるが・その
内容は信号(e)によってクリアされ、0となる。そし
て演算回路13がラッチ20〜22の内容を用いて位置
Xを算出することができる。
FIG. 6 shows the circuit operation when the movable magnet M and the fixed magnet overlap, and (4) to (correspond to (4) to (Jet) in FIG. 5. In this case, the latch 21 The value corresponding to t2' in the figure is once taken in, but its contents are cleared by the signal (e) and becomes 0. Then, the arithmetic circuit 13 calculates the position X using the contents of the latches 20 to 22. be able to.

さらに、可動磁石が固定磁石番はさんだ場合、可動磁石
M、が固定磁石に重なった場合でも第5図の回動動作に
より位置検出が可能である。
Furthermore, when the movable magnet is sandwiched between the fixed magnet numbers, even when the movable magnet M overlaps the fixed magnet, the position can be detected by the rotational movement shown in FIG.

なお、励磁パルス電流回路の発振周期は、基準点から最
も遠い固定磁石により発生する超音波がガイド5に到達
するまでのfr要時間より僅かに長い時間に設定される
Note that the oscillation period of the excitation pulse current circuit is set to a time slightly longer than the time fr required for the ultrasonic waves generated by the fixed magnet farthest from the reference point to reach the guide 5.

以上の説明では、磁界発生手段として永久磁石を用いる
例を示したが、第7図に示すように固定磁石をコイル4
2に変え、芯線2と同時に励磁してもまったく同様に位
置を検出できる。
In the above explanation, an example was shown in which a permanent magnet is used as the magnetic field generating means, but as shown in FIG.
Even if the core wire 2 and the core wire 2 are excited simultaneously, the position can be detected in exactly the same way.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した通り、本発明によれば、パルス間隔が変化
するまでのパルスの数をディジタル的に計数し、同時に
14接する固定磁石間の伝播時間と固定磁石−可動磁石
間の伝播時間との比による補間法を併用することにより
、導波管周辺の温度変化の影響をほとんど受けない高精
度の位置検出が可能となる。
As explained above, according to the present invention, the number of pulses until the pulse interval changes is digitally counted, and the ratio of the propagation time between the fixed magnets that are in contact with each other at the same time to the propagation time between the fixed magnet and the movable magnet is calculated. By using this interpolation method in combination, highly accurate position detection that is almost unaffected by temperature changes around the waveguide becomes possible.

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

第1図は、被測定物の斜視図を含む、本発明による位置
検出器の構成を示すブロック図、第2図は励磁パルスお
よび励磁パルス電流印加後の波形整形回路の出力信号を
示すパルス波形図、第3図は本発明による位置検出器の
電気回路のブロック図、第4図は第3図中の周期検出回
路の構成を示すブロック図、第5図および第6図はそれ
ぞれ基準点側の第2の種類の磁界発生手段が第1の種類
の磁界発生手段のいずれとも重ならないとき、およびそ
のうちの一つと重なる場合の第3図に示す回路中のいろ
いろな点における信号のタイミングを表わす図、第7図
は本発明の他の一つの実施の態様例よる位置検出器の第
1図に対応する図である。 1・・・励磁パルス電流発生回路、2・・・芯線、3・
・強磁性体導波管、4・・・固定磁石、6・・・検出コ
イル、9・・・可動物体、10・・・可動磁石、13・
・・周期検出回路、17.19・・・カウンタ、20〜
22−・・ラッチ、23・・・演算回路、42・・・コ
イル、1oo川励磁パルス入力端子、2oo・・・超音
波パルス入力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the position detector according to the present invention, including a perspective view of the object to be measured, and FIG. 2 is a pulse waveform showing the output signal of the waveform shaping circuit after applying the excitation pulse and excitation pulse current. 3 is a block diagram of the electric circuit of the position detector according to the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the period detection circuit in FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are respectively on the reference point side. 3 represents the timing of signals at various points in the circuit shown in FIG. 3 when the second type of magnetic field generating means does not overlap with any of the first type of magnetic field generating means and when it overlaps with one of them. 7 are views corresponding to FIG. 1 of a position detector according to another embodiment of the present invention. 1... Excitation pulse current generation circuit, 2... Core wire, 3...
・Ferromagnetic waveguide, 4... Fixed magnet, 6... Detection coil, 9... Movable object, 10... Movable magnet, 13.
...Period detection circuit, 17.19...Counter, 20~
22--Latch, 23--Arithmetic circuit, 42--Coil, 1oo river excitation pulse input terminal, 2oo--Ultrasonic pulse input terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電流を印加する導線を内部に有する強磁性体から成
る導波管と、該導波管の軸方向に一定間隔に設けられた
複数個の第1の種類の磁界発生手段と、上記導波管の軸
方向に移動する可動物体に装着された少くとも2個の第
2の種類の磁界発生手段と、上記導波管の中で発生する
超音波信号を電気信号を電気信号に変換する手段と、上
記導線に電流パルスを印加する手段と、上記第1の種類
の磁界発生手段の位置で発生する超音波信号を計数する
手段と、互に隣接する上記第1の種類の磁界発生手段の
間の超音波伝播時間とその中間に位置する第2の種類の
磁界発生手段による超音波信号の伝播時間の比をとり、
上記第1の種類の磁界発生手段に対する上記第2の種類
の磁界発生手段の相対的位置を算出する手段とを含むこ
とを特徴とする位置検出器。 2 上記第1および第2の種類の磁界発生手段がともに
永久磁石であることを特徴とする、特許請求の範囲第1
項記載の位置検出器。 3、上記第1の種類の磁界発生手段がコイルであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の位置検出器。 4、超音波信号を電気信号に変換する手段が存在する位
置を基準点として第1の種類の磁界発生手段の設置間隔
をd、互に隣接する第1の種類の磁界発生手段間の超音
波伝播時間をt_1、基準点側に位置する第2の種類の
磁界発生手段に対して基準点側に位置し、第2の種類の
磁界発生手段に最も近い第1の種類の磁界発生手段と基
準点側に位置する第2の種類の磁界発生手段の間の超音
波伝播時間を_2、基準点から基準点側に位置する第2
の種類の磁界発生手段存在点までの範囲に存在する第1
の種類の磁界発生手段の数をiとするとき、上記第1の
種類の磁界発生手段に対する第2の種類の磁界発生手段
の相対的位置を算出する手段が式 x=[i+(t_2/t_1)]・d にしたがつて距離xを算出することを特徴とする、特許
請求の範囲第1項記載の位置検出器。 5、基準点側の第2の種類の磁界発生手段と第1の種類
の磁界発生手段の一つが同一位置に存在する場合に、上
記第1の種類の磁界発生手段に対する第2の種類の磁界
発生手段の相対的位置を算出する手段が、基準点から第
2の種類の磁界発生手段のうち基準点側から2番目の磁
界発生手段の存在点までの領域に存在する第1の種類の
磁界発生手段の数から基準点から基準点側に位置する第
2の磁界発生手段までの距離を算出することを特徴とす
る、特許請求の範囲第1項記載の位置検出器。
[Claims] 1. A waveguide made of a ferromagnetic material and having a conducting wire therein for applying a current, and a plurality of first type magnetic fields provided at regular intervals in the axial direction of the waveguide. generating means; at least two second type magnetic field generating means mounted on a movable object moving in the axial direction of the waveguide; means for converting into an electric signal, means for applying a current pulse to the conductive wire, means for counting ultrasonic signals generated at the position of the first type of magnetic field generating means, and the first type of magnetic field generating means adjacent to each other. Taking the ratio of the ultrasonic propagation time between the type of magnetic field generation means and the propagation time of the ultrasonic signal by the second type of magnetic field generation means located in the middle,
and means for calculating a relative position of the second type of magnetic field generating means with respect to the first type of magnetic field generating means. 2. Claim 1, wherein the first and second types of magnetic field generating means are both permanent magnets.
Position detector as described in section. 3. The position detector according to claim 1, wherein the first type of magnetic field generating means is a coil. 4. Set the installation interval of the first type of magnetic field generating means to d, using the position where the means for converting the ultrasonic signal to an electric signal exists as a reference point, and set the ultrasonic wave between the adjacent first type of magnetic field generating means as d. The propagation time is t_1, and the first type of magnetic field generating means located on the reference point side and closest to the second type of magnetic field generating means with respect to the second type of magnetic field generating means located on the reference point side and the reference The ultrasonic propagation time between the second type of magnetic field generating means located on the point side is _2, and the second type of magnetic field generating means located on the reference point side from the reference point is
The first type of magnetic field generating means exists in the range up to the point where it exists.
When the number of types of magnetic field generating means is i, the means for calculating the relative position of the second type of magnetic field generating means with respect to the first type of magnetic field generating means is expressed by the formula x=[i+(t_2/t_1 )]・d The position detector according to claim 1, characterized in that the distance x is calculated according to d. 5. When the second type of magnetic field generating means on the reference point side and one of the first type of magnetic field generating means exist at the same position, the second type of magnetic field for the first type of magnetic field generating means The means for calculating the relative position of the generating means is a first type of magnetic field that exists in an area from the reference point side to the point of existence of the second type of magnetic field generating means among the second type of magnetic field generating means. 2. The position detector according to claim 1, wherein the distance from the reference point to the second magnetic field generating means located on the reference point side is calculated from the number of generating means.
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