JPS6182104A - Electrostatic capacity type range finder - Google Patents

Electrostatic capacity type range finder

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JPS6182104A
JPS6182104A JP20424184A JP20424184A JPS6182104A JP S6182104 A JPS6182104 A JP S6182104A JP 20424184 A JP20424184 A JP 20424184A JP 20424184 A JP20424184 A JP 20424184A JP S6182104 A JPS6182104 A JP S6182104A
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capacitance
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Seigo Ando
安藤 静吾
Yoshihiro Kawase
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PURPOSE:To measure a range with high precision without any influence from a body nearby an electrostatic capacity type sensor by providing the electrostatic capacity type sensor with a sensor shield device which applies nearly the same voltage as a voltage applied to the electrostatic capacity type and shields the sensor. CONSTITUTION:The sensor 10 is arranged opposite a body S to be measured and when an AC signal having specific frequency is outputted from an oscillator 11, the output is amplified by a signal amplifier 12 to a specific value and then applied to the sensor 10 through a capacitor C1. At the same time, the output of the amplifier 12 is applied to a high-input impedance type amplifier 14 through the capacitor C1 and then applied to an auxiliary sensor 13 through a coupling capacitor C2. Consequently, the voltage applied to the sensor 13 is nearly equal to the voltage applied to the sensor 10 and no current flow between both sensors. The AC voltage, however, is applied to the sensor 10 from the amplifier 12, so the detection sensitivity of the sensor 10 in the direction where the auxiliary sensor 13 is provided decreases, but the detection sensitivity at the surface side facing the body S to be measured does not vary. Consequently, the detection direction has directivity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、静電容量量距離計の改良に関する。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention relates to improvements in capacitive distance meters.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

距離計には、静電容量型センサを用い、このセンサで検
出される静電容量の変化から被測定体との間の距離を測
定するものがある。
Some distance meters use a capacitive sensor and measure the distance to a measured object based on changes in capacitance detected by the sensor.

従来、この種の静電容量検出手段は公知であシ、その1
つとしてチャージ増幅器を用いたものがあシ、他の1つ
はダミーのコンデンサと静電容量型セ/すのコンデンサ
を用いてブリッジ回路を構成し、静電容量型センサの静
電容量の微小変化をブリッジ回路で電圧信号に変換して
取出し、センサコンデンサの微少容量変化を検知するも
のがある。
Hitherto, this type of capacitance detection means has been known, part 1.
One type uses a charge amplifier, and the other uses a dummy capacitor and a capacitance type capacitor to form a bridge circuit, which minimizes the capacitance of the capacitance type sensor. There are devices that detect minute changes in capacitance of a sensor capacitor by converting the change into a voltage signal using a bridge circuit and extracting it.

第5図は従来の帰還増幅型静電容量計の構成図であって
、この静電容量計は静電容量型センサのコンデンサC8
靜電容量変化を、この静電容量変化に応じて得られる電
圧と発振器1から出力される一定振幅の交流電圧との差
電圧から検出するものである。具体的に説明すると、静
電容量盤センサのコンデンサC6が演算増幅器2の負入
力端子に接続され、また発振器1が演算増幅器2の正入
力端子に接続され、さらに演算増幅器2の出力端が負帰
還用コンデンサCMを介して増幅器2の負入力端子に接
続されて負帰還型増幅器を構成している。
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional feedback amplification type capacitance meter, and this capacitance meter has a capacitor C8 of a capacitance type sensor.
A change in static capacitance is detected from a voltage difference between a voltage obtained in response to this change in capacitance and an alternating current voltage of constant amplitude output from the oscillator 1. Specifically, the capacitor C6 of the capacitive board sensor is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 2, the oscillator 1 is connected to the positive input terminal of the operational amplifier 2, and the output terminal of the operational amplifier 2 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 2. It is connected to the negative input terminal of the amplifier 2 via the feedback capacitor CM to constitute a negative feedback type amplifier.

しかして、以上のような静電容量計においては、演算増
幅器2に発振器1から固定周波数でかつ一定振幅の交流
電圧e1を加え、この状態でコンデンサCBの静電容量
が被測定体(不図示)との距離に応じて変化すると、演
算増幅器2からはCN/C8比の値に応じた電圧eKが
出力される。この出力電圧eKは次式によシ表わされる
In the above-described capacitance meter, an alternating current voltage e1 of a fixed frequency and constant amplitude is applied from the oscillator 1 to the operational amplifier 2, and in this state, the capacitance of the capacitor CB changes to the measured object (not shown). ), the operational amplifier 2 outputs a voltage eK corresponding to the value of the CN/C8 ratio. This output voltage eK is expressed by the following equation.

すなわち である。この第(1)式から明らかなように発振器1の
出力電圧eiおよび負帰還用コンデンサCNの値をそれ
ぞれ固定にすると、帰還が加わったときの出力電圧eK
はコンデンサC3の静電容量変化に対応した値となる。
In other words. As is clear from this equation (1), if the output voltage ei of the oscillator 1 and the value of the negative feedback capacitor CN are fixed, the output voltage eK when feedback is added is
is a value corresponding to a change in capacitance of capacitor C3.

従りて、増幅器2の出力電圧θ、を計測することにより
、間接的にコンデンサCsの静電容量の値を検知するこ
とができる。なお、第6図は発振器1の出力電圧eiを
IVに設定したとき、CN/C8の比に対する出力特性
である。
Therefore, by measuring the output voltage θ of the amplifier 2, the value of the capacitance of the capacitor Cs can be indirectly detected. Note that FIG. 6 shows the output characteristics with respect to the ratio of CN/C8 when the output voltage ei of the oscillator 1 is set to IV.

ところで、静電容量型センサと被測定体との′ 相対距
離に対する静電容量型センサのコンデンサC8の静電容
量値は、 S −ζ C=□   ゛・・・(2) D なる式により表わされる。ここでSは静電容量型センサ
の断面積、εは静電容量型センサと被測定体との間の誘
電率、Dは静電容量型センサと被測定体との相対距離で
ある。したがって、コンデンサC3の静電容量変化は、
相対距離に対して非線型となシ、かつ相対距離りが長く
なるに従って微小となる。
By the way, the capacitance value of the capacitor C8 of the capacitive sensor with respect to the relative distance between the capacitive sensor and the object to be measured is expressed by the formula: S −ζ C=□゛...(2) D It will be done. Here, S is the cross-sectional area of the capacitive sensor, ε is the dielectric constant between the capacitive sensor and the object to be measured, and D is the relative distance between the capacitive sensor and the object to be measured. Therefore, the capacitance change of capacitor C3 is
It is non-linear with respect to the relative distance, and becomes minute as the relative distance becomes longer.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

しかしながら、従来の帰還増幅型静電容量計では次のよ
うな問題がある。すなわち、■ 静電容量壓センサに近
接して他の物体、特に電荷を帯びた物体や導電性の物体
が存在すると、この物体の影響を受けて静電容量型セ/
すの静電容量変化が被測定体との相対距離に対応しなく
なってしまう。また、他の物体の影響を防止するような
手段も設けられていない。
However, the conventional feedback amplification type capacitance meter has the following problems. In other words, ■ If there is another object in the vicinity of the capacitive sensor, especially a charged or conductive object, the capacitive sensor will be affected by this object.
The change in capacitance of the sensor no longer corresponds to the relative distance to the object to be measured. Further, there is no means for preventing the influence of other objects.

■ 演算増幅器2の出力電圧e。は第6図に示すように
非線をであるため、この出力電圧e0をリニアライプに
通して線型化しなければならず回路が複雑化してしまう
■ Output voltage e of operational amplifier 2. As shown in FIG. 6, since the output voltage e0 is non-linear, the output voltage e0 must be made linear by passing it through a linear amplifier, which complicates the circuit.

■ 一般に静電容量型センサの断面積と測定スパンとの
比率は約1が限度であって、例えば断面積約32餌φの
静電容量型センサでの測定2ノ々ンは約30■となシ、
測定スノJ?ンを拡大したい要求がある。
■ Generally speaking, the ratio of the cross-sectional area to the measurement span of a capacitive sensor is limited to about 1. For example, with a capacitive sensor with a cross-sectional area of about 32 mm, the measurement span for two measurements is about 30 mm. Nasi,
Measurement Suno J? There is a request to expand the scope of the project.

■ 第(1)式から判るように静電容量をセンサの静電
容量の微小変化を拡大して検出するために増幅度を高く
(CMの値を大きく設定)すると、出力電圧eKの絶対
値が大きくなシすぎて飽和してしまい、測定が不可能と
なってしまう。
■ As can be seen from Equation (1), if the amplification degree is increased (the value of CM is set large) in order to magnify and detect minute changes in the capacitance of the sensor, the absolute value of the output voltage eK is too large and becomes saturated, making measurement impossible.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記実情に基づいてなされたもめで、その目的
とするところは、センサ近辺に存在する物体からの影響
を防止でき、かつ線型の出力特性が得られて精度の高い
距離測定ができる靜電容量型距離計を提供することにあ
る。
The present invention was developed based on the above-mentioned circumstances, and the purpose of the present invention is to provide a static electric current that can prevent the influence of objects existing near the sensor, provide linear output characteristics, and enable highly accurate distance measurement. Our objective is to provide a capacitive distance meter.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、基準辺側インピーダンスと被測定体からの距
離に応じて静電容量が変化する静電容量型センサを有す
る測定辺側インピーダンスとでブリッジ回路を構成する
とともに、前記静電容量凰センサにこの静電容量型に加
わる電圧とほぼ同一電圧が加わり靜電容量型センサをシ
ールドするセンサシールド手段を設けて静電容量型セン
サ近辺に存在する物体からの影響を防ぎ、そして、ブリ
ッジ回路の基準辺側および測定辺側の各出力電圧の差電
圧に比例する電圧をブリッジ回路に交流信号を供給する
信号増幅回路に正帰還して静電容量型センサと被測定体
との距離の信号を得るようにした静電容量量距離計であ
る。
The present invention configures a bridge circuit with a reference side impedance and a measurement side impedance having a capacitance type sensor whose capacitance changes depending on the distance from the object to be measured. Approximately the same voltage as that applied to this capacitance type sensor is applied to the capacitance type sensor, and a sensor shielding means is provided to shield the capacitance type sensor to prevent effects from objects that exist near the capacitance type sensor. A voltage proportional to the difference between the output voltages on the side and measurement sides is positively fed back to the signal amplifier circuit that supplies an AC signal to the bridge circuit to obtain a signal indicating the distance between the capacitive sensor and the object to be measured. This is a capacitive distance meter.

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

以下、本発明の一実施例について第1図を参照して説明
する。同図においてAはブリッジ回路であって、これは
複数のインピーダンスZl。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, A is a bridge circuit, which has a plurality of impedances Zl.

z2よシなる基準辺側回路と、コンデンサCノおよび被
測定体Sからの距離tに応じて変化する静電容量を検出
する静電容量型センサ10(以下、センサと指称する)
よシなる測定辺側回路とで構成されている。そして、こ
のブリッジ回路Aには発振器11から出力される所定振
幅かつ所定周波数の交流信号がrイン補償用負帰還回路
用抵抗R1r RNを持った信号増幅器12を介して加
えられるようになっている。さらに、各基準辺側回路と
被測定辺側回路の各接続点a。
A capacitance type sensor 10 (hereinafter referred to as a sensor) that detects a capacitance that changes according to a reference side circuit such as z2, a capacitor C, and a distance t from the object to be measured S.
It consists of a different measurement side circuit. An alternating current signal of a predetermined amplitude and a predetermined frequency outputted from an oscillator 11 is applied to this bridge circuit A via a signal amplifier 12 having an r-in compensation negative feedback circuit resistor R1rRN. . Furthermore, each connection point a between each reference side circuit and the measured side circuit.

bは帰還用差動増幅器15の2入力端にそれぞれ個別に
接続されている。この差動増幅器15は各接続点a、b
に現われる信号電圧eIll r e B@の差の電圧
を求めるものである。また、帰還用差動増幅器15の出
力端は加算回路16を介して信号増幅器12の正入力端
に接続され、いわゆる正帰還回路を構成している。17
は帰還量調整回路であって、これは信号増幅器12の出
力電圧を加算回路16VC加え、信号増幅器12への正
帰還量を調整する機能をもっている。
b are individually connected to two input terminals of the feedback differential amplifier 15. This differential amplifier 15 has connection points a and b.
This is to find the voltage difference between the signal voltages eIll r e B@ that appear in . Further, the output end of the feedback differential amplifier 15 is connected to the positive input end of the signal amplifier 12 via the adder circuit 16, forming a so-called positive feedback circuit. 17
is a feedback amount adjustment circuit, which has the function of adding the output voltage of the signal amplifier 12 to the addition circuit 16VC and adjusting the amount of positive feedback to the signal amplifier 12.

さらに、前記センサ10には、このセンサ10に加わる
電圧とほぼ同一電圧を加えてセンサ10をシールドする
センサシールド手段が設けられている。すなわち、この
センサシールド手段は、センサ10に対して被測定体S
対向面と反対面および外側面側を覆う如く形成された第
1のシールド体13(以下、補助センサと指称する)が
設けられ、被測定辺側回路の接続点すに現われる信号電
圧を高入力インピーダンス型増幅器14および結合コン
デンサC1を介して補助センサ13に加える構成となっ
ている。
Further, the sensor 10 is provided with a sensor shielding means that applies substantially the same voltage as the voltage applied to the sensor 10 to shield the sensor 10. That is, this sensor shielding means protects the sensor 10 from the object to be measured S.
A first shield body 13 (hereinafter referred to as an auxiliary sensor) formed to cover the opposite surface and the outer surface side is provided, and receives a high signal voltage appearing at the connection point of the circuit on the side to be measured. It is configured to be applied to the auxiliary sensor 13 via an impedance type amplifier 14 and a coupling capacitor C1.

なお、補助センサ13の静電容量Cfおよび結合コンデ
ンサC2の静電容量との比C2/(4は104〜105
になるように選択選定され、また増幅器14の増幅度は
1に設定しである。
Note that the ratio of the capacitance Cf of the auxiliary sensor 13 to the capacitance of the coupling capacitor C2 is C2/(4 is 104 to 105
The amplification factor of the amplifier 14 is set to 1.

次に上記の如く構成された距離計の動作について説明す
る。七/す10が被測定体Sに対して対向配置され、発
振器11から所定周波数の交流信号が出力されると、こ
の交流信号は信号増幅器12によシ所定値まで増幅され
コンデンサC1を介してセンサ10に加えられる。
Next, the operation of the distance meter configured as described above will be explained. When the 7/10 is placed opposite to the object to be measured S and an AC signal of a predetermined frequency is output from the oscillator 11, this AC signal is amplified to a predetermined value by the signal amplifier 12 and then passed through the capacitor C1. added to sensor 10.

これと同時に、信号増幅器12の出力電圧がコンデンサ
C1を介して高入力インピーダンス型の増幅器14に加
わり、さらに結合コンデンサC2を介して補助センサ1
3に加えられる。
At the same time, the output voltage of the signal amplifier 12 is applied to the high input impedance type amplifier 14 via the capacitor C1, and is further applied to the auxiliary sensor 1 via the coupling capacitor C2.
Added to 3.

これにより、補助センサ13に加わる電圧θ8はセンサ
10に加わる電圧(センサ10の静電容量変化に応じて
得られる出力電圧) aSlとほぼ同一値となシ、両セ
ンサ10.13間には電流が流れないことになる。しか
しながら、センサ10には低出力インピーダンスの信号
増幅器12から交流電圧が加わっているので、センサ1
0の上方側つまり補助センサ13が設けられている方向
の検出感度は減少するが、被測定体Sと対向する面側の
検出感度は変化しない。つまシ、検出方向に指向性が生
じる。このため、センサ10の上部側に被測定体Sとは
別の物体が存在してもその物体の影響は受けなくなる。
As a result, the voltage θ8 applied to the auxiliary sensor 13 is approximately the same value as the voltage applied to the sensor 10 (the output voltage obtained according to the change in capacitance of the sensor 10) aSl, and the current between both sensors 10 and 13 is will not flow. However, since an AC voltage is applied to the sensor 10 from the signal amplifier 12 with low output impedance, the sensor 10
Although the detection sensitivity on the upper side of 0, that is, the direction in which the auxiliary sensor 13 is provided, decreases, the detection sensitivity on the side facing the object to be measured S does not change. However, directivity occurs in the detection direction. Therefore, even if an object other than the object S to be measured exists above the sensor 10, the sensor 10 will not be affected by that object.

第2図はセンサ10の出力特性図であって、4an X
 4 cmの面接を有するセンサIQを用いた例である
。この出力特性図から明らかなようにセンサ10の出力
特性(イ)はほぼ線型となる。また出力特性(ロ)は、
被測定体Sを補助センサ13が設けられている側に設け
、この状態でのセンサ10と被測定体Sとの相対距離を
変えたときのものである。
FIG. 2 is an output characteristic diagram of the sensor 10, and is 4an
This is an example using a sensor IQ having a 4 cm surface area. As is clear from this output characteristic diagram, the output characteristic (A) of the sensor 10 is approximately linear. In addition, the output characteristics (b) are
The object to be measured S is provided on the side where the auxiliary sensor 13 is provided, and the relative distance between the sensor 10 and the object to be measured S in this state is changed.

そこで、センサ10の被測定体Sとの距離に応じた静電
容量変化によりて得られる出力電圧eglは帰還用差動
増幅器15の一方の入力端子に送られ、この帰還用差動
増幅器15の他方の入力端子にはインピーダンスZl、
Z2によシ分圧された信号増幅器12の出力電圧eg、
が入力される。そして、この帰還用差動増幅器15から
は入力した°各電圧egl + ea2の差電圧e、=
(e幻−eax )Glsが出力されて加算回路16に
供給される。G11iは増幅器15の増幅度を表わす。
Therefore, the output voltage egl obtained by the capacitance change according to the distance between the sensor 10 and the measured object S is sent to one input terminal of the feedback differential amplifier 15. The other input terminal has an impedance Zl,
The output voltage eg of the signal amplifier 12 divided by Z2,
is input. Then, from this feedback differential amplifier 15, a difference voltage e between the input voltages egl + ea2, =
(e phantom-eax) Gls is output and supplied to the adder circuit 16. G11i represents the amplification degree of the amplifier 15.

さらKこの差電圧e8は加算回路16において帰還量調
整回路17の出力信号と加算されて信号増幅器12の他
方の入力端子に加わる。そこで、このときの信号増幅器
12の出力電圧e0はセンサ10と被測定体Sとの距離
に対応した値となる。ここで、出力電圧e0は次式によ
シ表わされる。すなわち、 Ml;eII3/e0 Hz = Sit/ ea = Cx/ (C1+ 0
1 )である。なお、Nは信号増幅器12の増幅度(正
帰還なし時の増幅度、N=RN/Rs)、Kは帰還量調
整回路17の正帰還率、Cxはセンサ10の静電容量値
である。この第(3)式から判るように発振器11の出
力電圧e1、各増幅器12゜15の増幅度N r 01
8%正帰還率におよびMlの各値が固定であるとすれば
、出力電圧e0はセンf10の静電容量C工の変化に応
じて変化することになシ、この出力電圧e0の変化を測
定することによってセンサ10と被測定体Sとの間の距
離tが求められる。
Furthermore, this differential voltage e8 is added to the output signal of the feedback amount adjustment circuit 17 in the adder circuit 16 and applied to the other input terminal of the signal amplifier 12. Therefore, the output voltage e0 of the signal amplifier 12 at this time has a value corresponding to the distance between the sensor 10 and the object S to be measured. Here, the output voltage e0 is expressed by the following equation. That is, Ml; eII3/e0 Hz = Sit/ ea = Cx/ (C1+ 0
1). Note that N is the amplification degree of the signal amplifier 12 (amplification degree without positive feedback, N=RN/Rs), K is the positive feedback rate of the feedback amount adjustment circuit 17, and Cx is the capacitance value of the sensor 10. As can be seen from this equation (3), the output voltage e1 of the oscillator 11 and the amplification degree N r 01 of each amplifier 12゜15
If the positive feedback rate is 8% and each value of Ml is fixed, the output voltage e0 will change according to the change in the capacitance C of the sensor f10. By measuring, the distance t between the sensor 10 and the object S to be measured is determined.

このように本発明の距離計においては、セン?10に補
助センサ13を設け、この補助センサ13に、センサ1
0に交流電圧を加える信号増幅器12から高入力インピ
ーダンス環の増幅器14を介して交流電圧を加えてセン
flOと同電位にしてシールドし、さらにセンサ10の
出力電圧eB1と信号増幅器12の出力電圧eg2との
差電圧を信号増幅器12に正帰還し、このときの信号増
幅器12の出力電圧e0から距離tを求めるよう忙した
ので、センサ10の検出感度は補助センサ13が設けら
れた側には生ぜず被測定体Sと対向する側のみとなる。
In this way, in the distance meter of the present invention, 10 is provided with an auxiliary sensor 13, and this auxiliary sensor 13 is provided with a sensor 1.
An AC voltage is applied from a signal amplifier 12 that applies an AC voltage to 0 through an amplifier 14 with a high input impedance ring to make it the same potential as the sensor flO and shield it, and further output voltage eB1 of the sensor 10 and output voltage eg2 of the signal amplifier 12. Since the difference voltage between the auxiliary sensor 13 and the auxiliary sensor 13 is positively fed back to the signal amplifier 12 and the distance t is calculated from the output voltage e0 of the signal amplifier 12 at this time, the detection sensitivity of the sensor 10 is First, only the side facing the object to be measured S is used.

具体的にセンサ10の被測定体S側と補助センサ13側
との検出感度の差は約20dBとなシ、これによシ外部
からの影響(外乱)に対するS/N比が向上する。した
がって、被測定体Sとは別の物体がセンサ10近辺の例
えば上部側や横側に存在してもその物体の影響は受けず
、センサ10の出力電圧e0は被測定体S間の距離に応
じた値となる。
Specifically, the difference in detection sensitivity between the sensor 10 on the side to be measured S and the side on the auxiliary sensor 13 is about 20 dB, which improves the S/N ratio against external influences (disturbances). Therefore, even if an object other than the object S to be measured exists in the vicinity of the sensor 10, for example on the upper side or side, it will not be affected by the object, and the output voltage e0 of the sensor 10 will depend on the distance between the objects S to be measured. The value will be determined accordingly.

また、出力特性が第2図に示すように線型となシ、従来
のようにリニアライブを用いることもない。そして測定
スパンを従来のものよシも3〜5倍に拡大することがで
きる。
Furthermore, the output characteristics are linear as shown in FIG. 2, and there is no need to use linear live as in the conventional case. Furthermore, the measurement span can be increased by 3 to 5 times compared to the conventional method.

次に本発明の第2の実施例について第3図を参照して説
明する。なお、同図において第1図と同一部分には同一
符号を付してその詳しい説明は省略する。この距離計は
、補助センサ13と同一形状で補助センサ13を覆う如
く第2のシールド体20が設けられ、この第2のシール
ド体20と被測定体Sとが共通接続されて接地される構
成となっている。したがって、第2のシールド体20は
、アース電位に保たれ補助センサ13から発′生する電
界を完全にしゃ断することになる。これ忙よシ、センサ
1oの補助センサ13側の検出感度は大幅に減少するこ
とになる。第4図は、第3図に示すセンサ1oの出力特
性図であって、この出力特性図から判るように出力特性
(ハ)は第1の実施例のものと大差はないが、センサ1
oの補助センサ13側に対する出力特性(ロ)は一定で
あり、このことは検出感度が減少したことを示している
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. This distance meter has a configuration in which a second shield body 20 having the same shape as the auxiliary sensor 13 is provided so as to cover the auxiliary sensor 13, and the second shield body 20 and the object to be measured S are commonly connected and grounded. It becomes. Therefore, the second shield body 20 is kept at ground potential and completely cuts off the electric field generated from the auxiliary sensor 13. Due to this, the detection sensitivity of the auxiliary sensor 13 side of the sensor 1o will be significantly reduced. FIG. 4 is an output characteristic diagram of the sensor 1o shown in FIG.
The output characteristic (b) of o to the auxiliary sensor 13 side is constant, which indicates that the detection sensitivity has decreased.

また、補助センサ13と第2のシールド体20との間に
静電容量C1が発生するが、この静電容量CKが発生し
ても補助センサ13に交流電圧を供給する信号源(高入
力インピーダンス型の増幅器14)のインピーダンスZ
oは非常に小さく(10以下)、かつ静電容量CKと結
合コンデンサC2の容量との比をC3≧10〜10CK
に設定することによシ靜電容量CKによる影響はほとん
ど無視できる。
Further, a capacitance C1 is generated between the auxiliary sensor 13 and the second shield body 20, but even if this capacitance CK is generated, the signal source (high input impedance Impedance Z of type amplifier 14)
o is very small (10 or less), and the ratio between the capacitance CK and the capacitance of the coupling capacitor C2 is C3≧10~10CK
By setting CK, the influence of the static capacitance CK can be almost ignored.

したがって、第2の実施例では、第1の実施例と同様の
効果を奏することは言うまでもなく、第1の実施例のも
のよシも別の物体の影響を受けにくいものとなる。
Therefore, it goes without saying that the second embodiment has the same effects as the first embodiment, and is also less susceptible to the influence of other objects than the first embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、静電容量型センサにこの静電容量型セ
ンサに加わる電圧とほぼ同一電圧が加わって静電容量型
センサをシールドするセンサシールド手段を設け、プリ
ッゾ回路の基準辺側および測定辺側の各出力電圧の差電
圧を信号増幅器に正帰還して信号増幅器から距離に応じ
た出力電圧を得るようにしたので、被測定体近辺に存在
する物体の影響を防止でき、かつ線型の出力特性が得ら
れて精度の高い距離測定ができる静電容量量距離計を提
供できる。
According to the present invention, a sensor shield means is provided for shielding the capacitance sensor by applying substantially the same voltage as the voltage applied to the capacitance sensor to the capacitance sensor. The difference between the output voltages on each side is positively fed back to the signal amplifier to obtain an output voltage according to the distance from the signal amplifier, which prevents the influence of objects near the object to be measured, and also allows linear It is possible to provide a capacitance distance meter that can obtain output characteristics and measure distances with high accuracy.

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

第1図は本発明に係る静電容量量距離計の第1の実施例
を示す構成図、第2図は第1図に示す距離計の出力特性
図、第3図は本発明の静電容量量距離計の第2の実施例
を示す構成図、第4図は第3図に示す距離計の出力特性
図、第5図は従来の静電容量量距離計の構成図、第6図
は第5図に示す距離計の出力特性図である。 10・・・静電容量凰センサ、11・・・発振器、12
・・・信号増幅器、13・・・補助センサ、14・・・
高入力インピーダンス増幅器、15・・・帰還用差動増
幅器、16・・・加算回路、17・・・帰還量調整回路
、Zl、Zl・・・インピーダンス、CI。 C2・・・結合コンデ/す、S・・・被測定体。 第1図 第2図 ノllすZ 距Am 1(mm) 第3図 1ム 第4図 測定距離1 (mm)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the capacitive distance meter according to the present invention, FIG. 2 is an output characteristic diagram of the distance meter shown in FIG. 1, and FIG. A configuration diagram showing a second embodiment of a capacitive distance meter, FIG. 4 is an output characteristic diagram of the distance meter shown in FIG. 3, FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional capacitive distance meter, and FIG. 6 is an output characteristic diagram of the distance meter shown in FIG. 5. 10... Capacitance sensor, 11... Oscillator, 12
...Signal amplifier, 13...Auxiliary sensor, 14...
High input impedance amplifier, 15... Differential amplifier for feedback, 16... Adder circuit, 17... Feedback amount adjustment circuit, Zl, Zl... Impedance, CI. C2...Coupling condition/su, S...Measurement object. Figure 1 Figure 2 Z distance Am 1 (mm) Figure 3 Figure 1 Figure 4 Measurement distance 1 (mm)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の基準辺側インピーダンスと被測定体からの
距離に応じて静電容量が変化する静電容量型センサを有
する測定辺側インピーダンスとで構成されたブリッジ回
路と、このブリッジ回路に発振器から出力される所定振
幅かつ所定周波数の交流信号を供給する信号増幅回路と
、前記ブリッジ回路の基準辺側および測定辺側の各出力
電圧を受け、これら出力電圧の差に比例する電圧を前記
信号増幅回路に正帰還する帰還用差動増幅回路と、前記
静電容量型センサに加わる電圧とほぼ同一電圧が加わり
前記静電容量型センサをシールドするセンサシールド手
段とを具備したことを特徴とする静電容量型距離計。
(1) A bridge circuit consisting of a plurality of reference side impedances and a measurement side impedance having a capacitance type sensor whose capacitance changes depending on the distance from the object to be measured, and an oscillator connected to this bridge circuit. A signal amplification circuit supplies an AC signal of a predetermined amplitude and a predetermined frequency output from the bridge circuit, and receives each output voltage on the reference side and measurement side of the bridge circuit, and applies a voltage proportional to the difference between these output voltages to the signal. The present invention is characterized by comprising a feedback differential amplifier circuit that provides positive feedback to the amplifier circuit, and sensor shielding means that applies substantially the same voltage as the voltage applied to the capacitance type sensor and shields the capacitance type sensor. Capacitive distance meter.
(2)センサシールド手段は、信号増幅回路の出力電圧
を増幅する高入力インピーダンスの増幅回路と、この増
幅回路に結合コンデンサを介して接続され、前記静電容
量型センサの前記被測定体と対向する側と反対側に設け
られた第1のシールド体とを有する特許請求の範囲第(
1)項記載の静電容量量距離計。
(2) The sensor shield means includes a high input impedance amplifier circuit that amplifies the output voltage of the signal amplifier circuit, and is connected to this amplifier circuit via a coupling capacitor, and is arranged opposite to the object to be measured of the capacitive sensor. and a first shield body provided on the opposite side.
The capacitance distance meter described in section 1).
(3)センサシールド手段は、信号増幅回路の出力電圧
を増幅する高入力インピーダンスの増幅回路と、この増
幅回路に結合コンデンサを介して接続され、前記静電容
量型センサの前記被測定体と対向する側と反対側に設け
られた第1のシールド体と、この第1のシールド体の外
側に設けられ前記被測定体と結線されて接地された第2
のシールド体とを有する特許請求の範囲第(1)項記載
の静電容量型距離計。
(3) The sensor shield means includes a high input impedance amplification circuit that amplifies the output voltage of the signal amplification circuit, and is connected to this amplification circuit via a coupling capacitor and faces the object to be measured of the capacitance type sensor. a first shield body provided on the opposite side to the side to be measured; and a second shield body provided outside the first shield body and connected to the object to be measured and grounded.
A capacitive distance meter according to claim (1), comprising a shield body.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63177002A (en) * 1987-01-17 1988-07-21 Shinichi Tamura Method for detecting surface and microscope used therein
JPS63236903A (en) * 1987-03-25 1988-10-03 Agency Of Ind Science & Technol Scan type tunnel microscope
JPH0666708A (en) * 1993-02-26 1994-03-11 Yanmar Agricult Equip Co Ltd Grade discriminating apparatus for material to be measured
JP2006014935A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Shimadzu Corp X-ray diagnostic apparatus
JP2007524841A (en) * 2003-07-01 2007-08-30 タイアックス エルエルシー Capacitive position sensor and sensing method
JP2008539444A (en) * 2005-04-27 2008-11-13 ローホー,インコーポレイテッド Proximity sensor
JP2009543643A (en) * 2006-07-18 2009-12-10 ザ ユニバーシティ オブ サセックス Potential sensor
US9901499B2 (en) 2014-01-29 2018-02-27 Roho, Inc. Cushion immersion sensor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63177002A (en) * 1987-01-17 1988-07-21 Shinichi Tamura Method for detecting surface and microscope used therein
JPS63236903A (en) * 1987-03-25 1988-10-03 Agency Of Ind Science & Technol Scan type tunnel microscope
JPH0666708A (en) * 1993-02-26 1994-03-11 Yanmar Agricult Equip Co Ltd Grade discriminating apparatus for material to be measured
JP2007524841A (en) * 2003-07-01 2007-08-30 タイアックス エルエルシー Capacitive position sensor and sensing method
JP2006014935A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Shimadzu Corp X-ray diagnostic apparatus
JP2008539444A (en) * 2005-04-27 2008-11-13 ローホー,インコーポレイテッド Proximity sensor
JP2009543643A (en) * 2006-07-18 2009-12-10 ザ ユニバーシティ オブ サセックス Potential sensor
US9901499B2 (en) 2014-01-29 2018-02-27 Roho, Inc. Cushion immersion sensor

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