JPS61275601A - 渦電流式非接触変位検出装置 - Google Patents
渦電流式非接触変位検出装置Info
- Publication number
- JPS61275601A JPS61275601A JP11638685A JP11638685A JPS61275601A JP S61275601 A JPS61275601 A JP S61275601A JP 11638685 A JP11638685 A JP 11638685A JP 11638685 A JP11638685 A JP 11638685A JP S61275601 A JPS61275601 A JP S61275601A
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- Japan
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- sensor
- eddy current
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- sensors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は非接触に導電性物体の変位を検出する渦電流式
非接触変位検出装置に関する。
非接触変位検出装置に関する。
渦電流式変位計の原理は、被検出物体（導電性）に近接
した、インダクタンスに変流電流を流しその磁束が検出
物体表面に渦電流を誘起し、その渦電流により発生する
磁束は、物体との距離に対し指数函数に比例して変化す
るため距離の変化がインダクタンスの変化に変換される
ことを利用し、変換器により、物体位置を電圧変化に変
換して測定する装置である。
した、インダクタンスに変流電流を流しその磁束が検出
物体表面に渦電流を誘起し、その渦電流により発生する
磁束は、物体との距離に対し指数函数に比例して変化す
るため距離の変化がインダクタンスの変化に変換される
ことを利用し、変換器により、物体位置を電圧変化に変
換して測定する装置である。
一般に第１０図に示すように検出インダクタンスＺ４を
一要素とし固定の２１．ｚｔ、ｚｌと共にブリッヂ２１
を構成しｓ Ｚｌ と２．の交点と２．と２４の交点に
一定電圧の交流電源を供給し、ｚｔとＺｓの交点の電圧
ｅ１とｚｌと２４の交点の電圧ｅ！を夫々第１０図の検
波器５．６で直流化して、ψ、、Ｖｔを得て、差動増巾
器１で（■ｌ Ｖ鵞）Ａ （Ａ：差動巾器の増中度
）に変換して物体の位置を電圧に変換する。
一要素とし固定の２１．ｚｔ、ｚｌと共にブリッヂ２１
を構成しｓ Ｚｌ と２．の交点と２．と２４の交点に
一定電圧の交流電源を供給し、ｚｔとＺｓの交点の電圧
ｅ１とｚｌと２４の交点の電圧ｅ！を夫々第１０図の検
波器５．６で直流化して、ψ、、Ｖｔを得て、差動増巾
器１で（■ｌ Ｖ鵞）Ａ （Ａ：差動巾器の増中度
）に変換して物体の位置を電圧に変換する。
ブリッヂ供給電圧： Ｈｓｉｎωｔ。
但し４はセンサーと物体の距離１のときのインピーダン
スＦ（ｊ）＝Ｂ−ｅΔ１２で示されるように指数函数と
して考えられる。
スＦ（ｊ）＝Ｂ−ｅΔ１２で示されるように指数函数と
して考えられる。
但し、Δｌ！はセンサーと物体表面の変位置である。
従って、ｅを検出するためには Ｂｅ ７１ｔの、特性
を持りた２の直線等価回路にて直線補正する必要がある
。
を持りた２の直線等価回路にて直線補正する必要がある
。
又、物体が温度変化により、膨張、収縮した場合にはセ
ンサーと物体の表面の距離に影響して、物体の中心の移
動の変化を正しく測定することは出来ない。
ンサーと物体の表面の距離に影響して、物体の中心の移
動の変化を正しく測定することは出来ない。
ΔＬ１：物体中心の位置変化
Δ１２＝ΔＡｘ ＋に−Ｔ−Ｘ
但し、Ｘは物体大きさ、には温度膨張係数。
Ｔは温度とする。
物体の中心の変位量（例えば回転軸の中心）を温度の変
化に対し直接検出したい場合は、第１０図に示した回路
、２組１対としてセンサーを物体の両側に配して、１組
の出力をΔｔｚａ、他の１組の出力をΔＩｚｂとして差
動増巾器で差を求めればΔＪ２α−Δ１ｚｂ＝（ΔＡｔ
＋に−ＴＸ） −（−Δｊｔ＋に−Ｔ−Ｘ）＝２Δ１！
として、温度による影響を除去することが出来る。
化に対し直接検出したい場合は、第１０図に示した回路
、２組１対としてセンサーを物体の両側に配して、１組
の出力をΔｔｚａ、他の１組の出力をΔＩｚｂとして差
動増巾器で差を求めればΔＪ２α−Δ１ｚｂ＝（ΔＡｔ
＋に−ＴＸ） −（−Δｊｔ＋に−Ｔ−Ｘ）＝２Δ１！
として、温度による影響を除去することが出来る。
但し、２組の回路の夫々の直線性誤差は除去出来ないた
め、２組の回路の直線等価補正回路は高精度を要求され
、調整が困難である。
め、２組の回路の直線等価補正回路は高精度を要求され
、調整が困難である。
回転軸のラジアル及びルラスト方向の位置を、閉回路制
御系にて制御しようとする場合に１位置センサーとして
前述の２ケのセンサーを物体の両側に配置して、温度の
影響を除去する方式において、制御する位置の変化が比
較的小さい場合に、従来の変位計を２組使用するものは
回路の複雑化、調整の困磯さ、及び大型化の点で、実用
的とはいえない（一般に負荷のある回転軸を制御するた
めには５軸の制御が必要になるため、センサーは最低１
０ケ必要となる）０ この発明は、前述の欠点を軽減するために直線等価補正
回路とブリッヂ供給電源回路を簡略化することにより、
多数のセンサを使用する制御系の実用性を高めることを
目的とする。
御系にて制御しようとする場合に１位置センサーとして
前述の２ケのセンサーを物体の両側に配置して、温度の
影響を除去する方式において、制御する位置の変化が比
較的小さい場合に、従来の変位計を２組使用するものは
回路の複雑化、調整の困磯さ、及び大型化の点で、実用
的とはいえない（一般に負荷のある回転軸を制御するた
めには５軸の制御が必要になるため、センサーは最低１
０ケ必要となる）０ この発明は、前述の欠点を軽減するために直線等価補正
回路とブリッヂ供給電源回路を簡略化することにより、
多数のセンサを使用する制御系の実用性を高めることを
目的とする。
本発明は一対のセンサー間にある導電性物体（例えば、
銅、Ｍ等で、磁性体あるいは非磁性体に限らない）の位
置を検出する装置で、上記一対のセンサを交流ツルブリ
ッヂの２要素で構成し、このブリッヂに供給する電圧を
出力するブリッヂ供給基準電源の出力波形を対称方形波
としたこと渦電流式非接触変位検出装置である。
銅、Ｍ等で、磁性体あるいは非磁性体に限らない）の位
置を検出する装置で、上記一対のセンサを交流ツルブリ
ッヂの２要素で構成し、このブリッヂに供給する電圧を
出力するブリッヂ供給基準電源の出力波形を対称方形波
としたこと渦電流式非接触変位検出装置である。
本発明によれば、高精度で、構成の簡単なしかも調整の
容易な小成のものが得られる。
容易な小成のものが得られる。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図には本発明による渦電流式非接触変位検出装置の
回路を示し、この装置はブリッヂの基準部２２と、ブリ
ッヂの測定部２３と、電＠２４および検出出力部２５と
で主に構成されている。ブリッヂの基準部２２は基準イ
ンピーダンス２．．２．とで構成され、ブリッヂの測定
部２３はインピーダンスＺｓ （センサー１）とＺ４
（センサー２）をブリッヂの構成要素として、測定対象
物体２６の中心に対して等距離に配置されている。２１
，２．の交点と、２．、２．の交点の出力は、物体の位
置の変化に対し、 テ互ｔｌＣ逆極性テｉｆ （Ｚａ）
１ ＝ １ ｆ （Ｚ４） １ トシて出力される
。
回路を示し、この装置はブリッヂの基準部２２と、ブリ
ッヂの測定部２３と、電＠２４および検出出力部２５と
で主に構成されている。ブリッヂの基準部２２は基準イ
ンピーダンス２．．２．とで構成され、ブリッヂの測定
部２３はインピーダンスＺｓ （センサー１）とＺ４
（センサー２）をブリッヂの構成要素として、測定対象
物体２６の中心に対して等距離に配置されている。２１
，２．の交点と、２．、２．の交点の出力は、物体の位
置の変化に対し、 テ互ｔｌＣ逆極性テｉｆ （Ｚａ）
１ ＝ １ ｆ （Ｚ４） １ トシて出力される
。
この出力を検波回路１１．１２にて直流に変換して、夫
々信号ｅｌ ＋ ％を得る。抵抗へ、 Ｒ，、Ｒｖは、
Ｚ、 、 Ｚ４の製作上の特性誤差を補正するためにあ
る。出力は差動増巾器１３で（＋６．／−ｅ、／ ）
Ａｙとして出力される。
々信号ｅｌ ＋ ％を得る。抵抗へ、 Ｒ，、Ｒｖは、
Ｚ、 、 Ｚ４の製作上の特性誤差を補正するためにあ
る。出力は差動増巾器１３で（＋６．／−ｅ、／ ）
Ａｙとして出力される。
閘、ＡＭは差動増巾器の利得＝ Ｒ１３０／ＲＩＧであ
る。
る。
電源２４のスイッチ１４は、後述の条件下で使用する場
合、ブリッヂ供給電源として対称方形波を出力するため
正及負の安定化電圧を切換えて、ブリッヂ供給電源を発
生するためのものである。
合、ブリッヂ供給電源として対称方形波を出力するため
正及負の安定化電圧を切換えて、ブリッヂ供給電源を発
生するためのものである。
以上の原理を第２図に従ってブリッヂの具体的な回路に
ついて説明する。第２図の１５はセンサー１の自己イン
ダクタンス、１８はセンサー２の自己インダクタンス、
１６．１９は各センサーと変換器を接続するケーブルの
インピーダンス、 １７．２０は変換器内にある補正コ
ンデンサで、自己インダクタンス１５．ケーブルのイン
ピーダンスｘ６．補正コンデンサ１７で２４を構成する
。同様に１８．１９゜２０ テＺｓ ｔ ’ｆｌｔ成ｆ
ルｏ ｚｔ ＝Ｃｓ 、Ｚｔ＝Ｃ＊ 、Ｃｔ＝Ｃ＊
テある。自己インダクタンス１５．１８のインダクタン
スをＬ１ケーブルのインピーダンス１６．１９のインダ
クタンス成分をＬ′および容量成分を６１７．２０のコ
ンデンサＣとすると、Ｌ） ＩＯＬ、 Ｃ）２０Ｃ，Ｃ
）２０Ｃ。
ついて説明する。第２図の１５はセンサー１の自己イン
ダクタンス、１８はセンサー２の自己インダクタンス、
１６．１９は各センサーと変換器を接続するケーブルの
インピーダンス、 １７．２０は変換器内にある補正コ
ンデンサで、自己インダクタンス１５．ケーブルのイン
ピーダンスｘ６．補正コンデンサ１７で２４を構成する
。同様に１８．１９゜２０ テＺｓ ｔ ’ｆｌｔ成ｆ
ルｏ ｚｔ ＝Ｃｓ 、Ｚｔ＝Ｃ＊ 、Ｃｔ＝Ｃ＊
テある。自己インダクタンス１５．１８のインダクタン
スをＬ１ケーブルのインピーダンス１６．１９のインダ
クタンス成分をＬ′および容量成分を６１７．２０のコ
ンデンサＣとすると、Ｌ） ＩＯＬ、 Ｃ）２０Ｃ，Ｃ
）２０Ｃ。
に設定し死場合、ｚｓ、ｚ４の周波数特性は、第３図に
示すようになる。ｔＬ ｆｃは２ｓ、 ２．の共振周
波数である。この図からも明らかなように、ブリッヂ供
給電源周波数を、賄＝ ０．９３〜０．９６ 、或は禾
＝１．１５〜１．２６に選ぶと、Δ２の比較的直線に近
似した部分を利用することが可能であることが理解出来
る。一般に感度の高い’７１ｃ＝ ０．９３〜０．９６
の方を採用する。
示すようになる。ｔＬ ｆｃは２ｓ、 ２．の共振周
波数である。この図からも明らかなように、ブリッヂ供
給電源周波数を、賄＝ ０．９３〜０．９６ 、或は禾
＝１．１５〜１．２６に選ぶと、Δ２の比較的直線に近
似した部分を利用することが可能であることが理解出来
る。一般に感度の高い’７１ｃ＝ ０．９３〜０．９６
の方を採用する。
センサーのインダクタンス及びブリッヂ電源周波数は、
レスポンスの条件により、レスポンスｆＭ、ｕ Ｘ １
００） ｆに選択すると、前述した様にブリッヂ電源波
形として、対称方形波電源を使用すると分解能に悪影響
を与えないことが明らかとなった。
レスポンスの条件により、レスポンスｆＭ、ｕ Ｘ １
００） ｆに選択すると、前述した様にブリッヂ電源波
形として、対称方形波電源を使用すると分解能に悪影響
を与えないことが明らかとなった。
このことは、従来必要でありた、安定化出力正弦波出力
回路の代りに、正負の安定化直流電源を単にデエーティ
５０Ｘのコントロール信号でスイッチングすることによ
り安定な供給電源が得られることになる。これは変換器
の調整の簡易性及び小製化に大きく寄与す要因である。
回路の代りに、正負の安定化直流電源を単にデエーティ
５０Ｘのコントロール信号でスイッチングすることによ
り安定な供給電源が得られることになる。これは変換器
の調整の簡易性及び小製化に大きく寄与す要因である。
本発明の実施例に於ける几、、Ｒ１，Ｒ，ＶＫて構成さ
れる回路は、センサーの製作上の許容誤差範囲を広くす
るためのものであり、センサーの製作を容易にする。
れる回路は、センサーの製作上の許容誤差範囲を広くす
るためのものであり、センサーの製作を容易にする。
次に本発明装置が直線性に優れていることを説明する。
第４図はＺｓ Ｓ Ｚ４ Ｏタメｆ （’ｔ） ’ｔ−
ｆ （ｊ宜） Ｏ場合、Ｒ＋ｖを１１１整して ｆ （＜） ＝−’ （”ｔ）と補正出来ることを示し
た図である。
ｆ （ｊ宜） Ｏ場合、Ｒ＋ｖを１１１整して ｆ （＜） ＝−’ （”ｔ）と補正出来ることを示し
た図である。
’（’ｔ） ” Ｆ（Ｚｓ ｒΔＪＬ）＝ａｌ十ｈｆ（
ｉｔ）＝Ｆ（ｚｔｉ、−Δｊ）＝−ｃｌ＋ｔＬＲ＋、
＝ Ｒ１＆Ｙ＝ＲＶＩ 十ｆｔＩｙ、 トｔ ｂ ト
、’（”１） ”ＪＬＶｔ ・ （Ｒｔ ＋ Ｒｖｌ
）−” ’（’ｓ）’（’；）＝ｆｌしＶｔ ・ （ｆ
ｋ ＋ＢしｖＪ −” ・ｆ （’ｔ）ｔ （＜） ＝
−ｆ （＜） になるように几Ｖ重、凡Ｖ霊を調査す
ればΔ、ｔ＝Ｑでの差励増巾器１３の出力オフセットを
零にすることが出来る。故に、Δ１をｚ３及びｚ４に１
〜３％位の変動を与える範囲内にある時に直線性が０．
５Ｘ位になり、直線等何冊を不用とする。
ｉｔ）＝Ｆ（ｚｔｉ、−Δｊ）＝−ｃｌ＋ｔＬＲ＋、
＝ Ｒ１＆Ｙ＝ＲＶＩ 十ｆｔＩｙ、 トｔ ｂ ト
、’（”１） ”ＪＬＶｔ ・ （Ｒｔ ＋ Ｒｖｌ
）−” ’（’ｓ）’（’；）＝ｆｌしＶｔ ・ （ｆ
ｋ ＋ＢしｖＪ −” ・ｆ （’ｔ）ｔ （＜） ＝
−ｆ （＜） になるように几Ｖ重、凡Ｖ霊を調査す
ればΔ、ｔ＝Ｑでの差励増巾器１３の出力オフセットを
零にすることが出来る。故に、Δ１をｚ３及びｚ４に１
〜３％位の変動を与える範囲内にある時に直線性が０．
５Ｘ位になり、直線等何冊を不用とする。
以上のような構成により、次のような効果が得られる。
（１） ブリッヂ供給電源として、対称方形波の使用
が可能になる。（２）直線等価補正回路が不要である。
が可能になる。（２）直線等価補正回路が不要である。
（３）変換器の調整箇所が少く調整が容易になる。（４
）変換器を小屋に出来るため、制御機器に多数組込む事
が容易になる。（５）小型になるため、外来雑音対策が
容易になる。
）変換器を小屋に出来るため、制御機器に多数組込む事
が容易になる。（５）小型になるため、外来雑音対策が
容易になる。
本発明装置の検出部は、例えば次のような用途に応用で
きる。
きる。
（１）ラジアルセンサーとしては、第５図に示すように
、軸２７を狭んで対向するようにブリッヂの検出部のイ
ンピーダンス２． 、２．を配置して、軸２７の変位量
ΔＪを検出することができる０（２）スラストセンサー
としては、第６図に示すように、スラスト軸２８の両端
面に非接触にループ状の貫通型（中空）コイルからなる
インピーダンス２ｓ、 ２４を配置して構成することＫ
より、軸２８の軸方向の変位ΔＬを検出することができ
るのである。
、軸２７を狭んで対向するようにブリッヂの検出部のイ
ンピーダンス２． 、２．を配置して、軸２７の変位量
ΔＪを検出することができる０（２）スラストセンサー
としては、第６図に示すように、スラスト軸２８の両端
面に非接触にループ状の貫通型（中空）コイルからなる
インピーダンス２ｓ、 ２４を配置して構成することＫ
より、軸２８の軸方向の変位ΔＬを検出することができ
るのである。
（３）傾斜測定および高低検出としては、第７図および
第８図に示すように検出すべき板体２９，３０の上面に
非接触にブリッヂインピーダンスＺｓ 、Ｚ４ を並設
して配置することにより、傾斜度θに対する変位Δ１．
をまた高低量Δ１ａを検出できる。この時傾斜測定では
センサー２ｓ、 ２．の配置位置を基準距離１だけ離し
て較正する。
第８図に示すように検出すべき板体２９，３０の上面に
非接触にブリッヂインピーダンスＺｓ 、Ｚ４ を並設
して配置することにより、傾斜度θに対する変位Δ１．
をまた高低量Δ１ａを検出できる。この時傾斜測定では
センサー２ｓ、 ２．の配置位置を基準距離１だけ離し
て較正する。
（４）回転検出としては、第９図に示すように、軸３１
に検出用の突起３２を設け、この突起３２を挾んでセン
サー２．．２４を対向配置して構成することにより、軸
の回転変位３３を検出できる。また軸が回軸している場
合には、回転に同期したパルスが得られ回転計としても
利用できる。
に検出用の突起３２を設け、この突起３２を挾んでセン
サー２．．２４を対向配置して構成することにより、軸
の回転変位３３を検出できる。また軸が回軸している場
合には、回転に同期したパルスが得られ回転計としても
利用できる。
以上の応用に限らず特殊治具及び演算回路を付加するこ
とにより多々応用することかで龜る。
とにより多々応用することかで龜る。
第１図は本発明装置の実施例を示す回路図、第２図は具
体的な回路図、第３図はインピーダンスと周波数の関係
を示す曲線図、第４図は偏位に対する検出出力を示す曲
線図、第５図乃至第９図は本発明のセンサ一部の応用例
を示す構成説明図、第１０図は従来例を示す回路図であ
る。 ２２ （Ｚ、 、 Ｚ、 ）・・・ブリッヂの固定素子
（基準部）。 ２３ （Ｚ、 、 Ｚ４）・・・ブリッヂの可変素子（
検出部）。 ２４・・・プリッチ供給電源、２５・・・検出出力部。 ２６・・・被検出体。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第２図
体的な回路図、第３図はインピーダンスと周波数の関係
を示す曲線図、第４図は偏位に対する検出出力を示す曲
線図、第５図乃至第９図は本発明のセンサ一部の応用例
を示す構成説明図、第１０図は従来例を示す回路図であ
る。 ２２ （Ｚ、 、 Ｚ、 ）・・・ブリッヂの固定素子
（基準部）。 ２３ （Ｚ、 、 Ｚ４）・・・ブリッヂの可変素子（
検出部）。 ２４・・・プリッチ供給電源、２５・・・検出出力部。 ２６・・・被検出体。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第２図
Claims (1)
- １対のセンサー間にある導電性物体の位置の検出する装
置で前記１対のセンサを、交流フルブリッヂの２要素で
構成し、このブリッヂに供給する電圧波形を対称方形波
としたことを特徴とする渦電流式非接触変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11638685A JPS61275601A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 渦電流式非接触変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11638685A JPS61275601A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 渦電流式非接触変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275601A true JPS61275601A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14685734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11638685A Pending JPS61275601A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 渦電流式非接触変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275601A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5493218A (en) * | 1992-06-19 | 1996-02-20 | Yamaha Corporation | Magnetic detecting apparatus with a variable voltage power supply |
| JP2014163778A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Ihi Compressor & Machinery Co Ltd | 回転体の軸方向の移動量を計測する軸方向移動量計測システム |
| JP2018119819A (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 住友ゴム工業株式会社 | コードの配列状態を検査するための試験装置 |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11638685A patent/JPS61275601A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5493218A (en) * | 1992-06-19 | 1996-02-20 | Yamaha Corporation | Magnetic detecting apparatus with a variable voltage power supply |
| JP2014163778A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Ihi Compressor & Machinery Co Ltd | 回転体の軸方向の移動量を計測する軸方向移動量計測システム |
| JP2018119819A (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 住友ゴム工業株式会社 | コードの配列状態を検査するための試験装置 |
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