JPS6239885B2 - - Google Patents
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- JPS6239885B2 JPS6239885B2 JP55060774A JP6077480A JPS6239885B2 JP S6239885 B2 JPS6239885 B2 JP S6239885B2 JP 55060774 A JP55060774 A JP 55060774A JP 6077480 A JP6077480 A JP 6077480A JP S6239885 B2 JPS6239885 B2 JP S6239885B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/247—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using time shifts of pulses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
- G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気音響パルスによつて可動部材の位
置を指示することに係り、特にこのようなパルス
を発生する手段及びかかるパルスを受ける手段に
関する。
置を指示することに係り、特にこのようなパルス
を発生する手段及びかかるパルスを受ける手段に
関する。
従来、例えば、米国特許第3898555号に開示さ
れているように、磁気歪線の第１の点に配設され
た磁気音響パルス発生器と前記磁気歪線の第２の
点に配設された磁気音響パルス・センサとを使用
して前記第１の点と第２の点の間をパルスが移動
するのに要する時間を測定することによつて前記
第１の点から前記第２の点までの前記磁気歪線に
沿う距離を測定することが知られている。そし
て、温度変化や経年変化による磁気音響パルスの
伝搬速度の変化、磁気歪線の熱膨張、及びクロツ
クのドリフト等が測定値に与える影響を補償する
ための技術が、特開昭52−57845号及び特開昭53
−29757号に開示されている。
れているように、磁気歪線の第１の点に配設され
た磁気音響パルス発生器と前記磁気歪線の第２の
点に配設された磁気音響パルス・センサとを使用
して前記第１の点と第２の点の間をパルスが移動
するのに要する時間を測定することによつて前記
第１の点から前記第２の点までの前記磁気歪線に
沿う距離を測定することが知られている。そし
て、温度変化や経年変化による磁気音響パルスの
伝搬速度の変化、磁気歪線の熱膨張、及びクロツ
クのドリフト等が測定値に与える影響を補償する
ための技術が、特開昭52−57845号及び特開昭53
−29757号に開示されている。
しかし、これらの従来の補償技術は、磁気音響
パルス発生器を２つ必要とするか又は磁気音響パ
ルス・センサを２つ必要とし、構成が複雑となり
且つコストが高くなる問題点がある。
パルス発生器を２つ必要とするか又は磁気音響パ
ルス・センサを２つ必要とし、構成が複雑となり
且つコストが高くなる問題点がある。
米国特許第4028619号は、上記補償を行うため
に、磁気歪線の一端にパルス反射手段を設け、磁
気歪線の他端にパルス・センサを配置し、磁気歪
線のいずれかの位置にあるパルス発生器から発生
したパルスがパルス・センサに到着するまでの時
間の測定値と、パルス発生器から発生したパルス
が磁気歪線の一端において反射してパルス・セン
サに到着するまでの時間の測定値との和の1/2を
求めている。この米国特許は、パルス発生器及び
パルス・センサを１つずつ設ければよいが、パル
ス・センサを必ず磁気歪線の端部に配置しておか
なければならない問題点がある。
に、磁気歪線の一端にパルス反射手段を設け、磁
気歪線の他端にパルス・センサを配置し、磁気歪
線のいずれかの位置にあるパルス発生器から発生
したパルスがパルス・センサに到着するまでの時
間の測定値と、パルス発生器から発生したパルス
が磁気歪線の一端において反射してパルス・セン
サに到着するまでの時間の測定値との和の1/2を
求めている。この米国特許は、パルス発生器及び
パルス・センサを１つずつ設ければよいが、パル
ス・センサを必ず磁気歪線の端部に配置しておか
なければならない問題点がある。
本発明は、磁気音響パルス発生器及び磁気音響
パルス・センサが磁気歪線のどこの位置にあつて
も、上記磁気音響パルスの伝搬速度の変化等が距
離測定値に与える影響を補償できる磁気音響的距
離測定装置を提供することを目的とする。
パルス・センサが磁気歪線のどこの位置にあつて
も、上記磁気音響パルスの伝搬速度の変化等が距
離測定値に与える影響を補償できる磁気音響的距
離測定装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、磁気音
響パルスを反射させる第１及び第２の反射手段を
それぞれ磁気歪線の一端及び他端に設け、磁気音
響パルスが磁気歪線の磁気音響パルス発生器の位
置（第１の点）から出発して磁気音響パルス・セ
ンサの位置（第２の点）に到着するのに要する時
間の測定値（第１測定値）と、磁気音響パルスが
磁気歪線の磁気音響パルス発生器の位置（第１の
点）から出発してこの歪線の一端において反射し
た後この歪線の他端において反射してこの歪線の
磁気音響パルス・センサの位置（第２の点）に到
着するのに要する時間の測定値（第２測定値）と
から磁気歪線の第１の点と第２の点との間の距離
を測定するものである。
響パルスを反射させる第１及び第２の反射手段を
それぞれ磁気歪線の一端及び他端に設け、磁気音
響パルスが磁気歪線の磁気音響パルス発生器の位
置（第１の点）から出発して磁気音響パルス・セ
ンサの位置（第２の点）に到着するのに要する時
間の測定値（第１測定値）と、磁気音響パルスが
磁気歪線の磁気音響パルス発生器の位置（第１の
点）から出発してこの歪線の一端において反射し
た後この歪線の他端において反射してこの歪線の
磁気音響パルス・センサの位置（第２の点）に到
着するのに要する時間の測定値（第２測定値）と
から磁気歪線の第１の点と第２の点との間の距離
を測定するものである。
上記第１測定値と第２測定値の和は、磁気歪線
の長さの２倍の距離（これは既知）を磁気音響パ
ルスが移動するのに要する時間であるから、これ
を使用して第１測定値を較正できる。
の長さの２倍の距離（これは既知）を磁気音響パ
ルスが移動するのに要する時間であるから、これ
を使用して第１測定値を較正できる。
また、上記第１測定値と第２測定値の和は、磁
気音響パルス発生器及びセンサがどこに配置され
ていても求めることができるから、本発明は、磁
気音響パルス発生器及びセンサの位置にかかわり
なく、上記第１測定値の較正を行うことができ
る。
気音響パルス発生器及びセンサがどこに配置され
ていても求めることができるから、本発明は、磁
気音響パルス発生器及びセンサの位置にかかわり
なく、上記第１測定値の較正を行うことができ
る。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
第１Ａ図は例えば約３μｍの厚さのNi50Fe50の
ような磁気歪薄膜１２が被覆されるか又は電気め
つきされるベリリウム銅１１のような（直径が
125μｍの）材料からなる線１０を示す。電気め
つきは線の軸方向に沿つて縦磁界を印加し且つ線
を張つた状態で行われる。めつきが完了すると、
次に線が緩められるが、これにより薄膜１２内に
圧縮応力が生じ、従つて薄膜１２内には円周方向
に磁気異方性が生じる。
ような磁気歪薄膜１２が被覆されるか又は電気め
つきされるベリリウム銅１１のような（直径が
125μｍの）材料からなる線１０を示す。電気め
つきは線の軸方向に沿つて縦磁界を印加し且つ線
を張つた状態で行われる。めつきが完了すると、
次に線が緩められるが、これにより薄膜１２内に
圧縮応力が生じ、従つて薄膜１２内には円周方向
に磁気異方性が生じる。
パルス発生用螺旋状コイル１４はめつきされた
線１０に巻回されている。第１Ｂ図は時点ｔ＝０
における同じ線１０及びコイル１４を示す。なお
第１Ａ図は＋Δｔ時間後の線１０及びコイル１４
を示す。時点ｔ＝０において、約１マイクロ秒の
持続時間を有する電流パルスＩCは第１Ｂ図に示
された振幅を有し且つ時点＋Δｔにおいて第１Ａ
図に示された方向の磁化を生じさせるねじれ波を
発生させる方向にコイル１４中を通過する。
線１０に巻回されている。第１Ｂ図は時点ｔ＝０
における同じ線１０及びコイル１４を示す。なお
第１Ａ図は＋Δｔ時間後の線１０及びコイル１４
を示す。時点ｔ＝０において、約１マイクロ秒の
持続時間を有する電流パルスＩCは第１Ｂ図に示
された振幅を有し且つ時点＋Δｔにおいて第１Ａ
図に示された方向の磁化を生じさせるねじれ波を
発生させる方向にコイル１４中を通過する。
コイル１４から発生された磁界は磁化をその円
周方向容易軸から離れるように回転させる。上記
めつきは磁気歪性があるので線中に歪が生じる。
第１Ｂ図は線１０の表面に描かれた線が電流パル
ス印加前には真直ぐであつたのが曲がつているこ
とによりｔ＝０において線１０に発生された機械
的歪を示している。
周方向容易軸から離れるように回転させる。上記
めつきは磁気歪性があるので線中に歪が生じる。
第１Ｂ図は線１０の表面に描かれた線が電流パル
ス印加前には真直ぐであつたのが曲がつているこ
とによりｔ＝０において線１０に発生された機械
的歪を示している。
第２図は第１Ａ図に示された種類の磁気音響波
を発生するのに使用される可動駆動コイル１４に
接続されたパルス発生器１５とともに線１０を示
す。弾性波は線１０に沿つて進行し感知コイル１
６を通過する。線１０の電流バイアスは直流電流
源１７によつて維持される。弾性波が駆動コイル
１４から感知コイル１６まで進行するのに必要な
時間はこれらのコイルの間の距離に比例する。従
つて、優秀な位置センサを得ることができる。本
装置はマイクロプロセツサ２１によつて制御され
る。マイクロプロセツサ２１はカウンタ１９をリ
セツトし、パルス発生器１５とカウンタ１９とを
始動させるために線２３に始動信号を送出するこ
とによつて位置センサの動作を開始させる。カウ
ンタは０から始まり検出器１８から停止線２４に
入力を受けるまで計数値を上昇させるタイマであ
る。
を発生するのに使用される可動駆動コイル１４に
接続されたパルス発生器１５とともに線１０を示
す。弾性波は線１０に沿つて進行し感知コイル１
６を通過する。線１０の電流バイアスは直流電流
源１７によつて維持される。弾性波が駆動コイル
１４から感知コイル１６まで進行するのに必要な
時間はこれらのコイルの間の距離に比例する。従
つて、優秀な位置センサを得ることができる。本
装置はマイクロプロセツサ２１によつて制御され
る。マイクロプロセツサ２１はカウンタ１９をリ
セツトし、パルス発生器１５とカウンタ１９とを
始動させるために線２３に始動信号を送出するこ
とによつて位置センサの動作を開始させる。カウ
ンタは０から始まり検出器１８から停止線２４に
入力を受けるまで計数値を上昇させるタイマであ
る。
始動線２３はパルス発生器１５とカウンタ１９
を同時に付勢する。これにより、弾性波が線１０
に沿つて伝搬される一方、カウンタ１９は磁気弾
性波が線を進行するのに要する時間を計数する。
弾性波が感知コイル１６を通過するとき、感知コ
イル１６に電圧が誘導され、この電圧は前置増幅
器１７によつて増幅される。検出器１８は電圧が
その最大値（又は最小値）に達したときに信号を
発生する。この信号は線２４を介して伝送されカ
ウンタ１９を停止させる。カウンタ１９から線２
０を介してマイクロプロセツサ２１に与えられる
出力値は、始動信号発生から弾性波がコイル１７
を通過したことを感知するまでの遅延時間をマイ
クロプロセツサ２１に知らせる。マイクロプロセ
ツサ２１はカウンタ１９による測定が完了したこ
とを示す入力を線２４から受け、これによりマイ
クロプロセツサ２１は位置を計算することができ
る。
を同時に付勢する。これにより、弾性波が線１０
に沿つて伝搬される一方、カウンタ１９は磁気弾
性波が線を進行するのに要する時間を計数する。
弾性波が感知コイル１６を通過するとき、感知コ
イル１６に電圧が誘導され、この電圧は前置増幅
器１７によつて増幅される。検出器１８は電圧が
その最大値（又は最小値）に達したときに信号を
発生する。この信号は線２４を介して伝送されカ
ウンタ１９を停止させる。カウンタ１９から線２
０を介してマイクロプロセツサ２１に与えられる
出力値は、始動信号発生から弾性波がコイル１７
を通過したことを感知するまでの遅延時間をマイ
クロプロセツサ２１に知らせる。マイクロプロセ
ツサ２１はカウンタ１９による測定が完了したこ
とを示す入力を線２４から受け、これによりマイ
クロプロセツサ２１は位置を計算することができ
る。
第３図はマイクロプロセツサがカウンタとパル
ス発生器を制御し且つ適当な測定を行うために使
用するプログラムの制御シーケンスを示す。
ス発生器を制御し且つ適当な測定を行うために使
用するプログラムの制御シーケンスを示す。
第２図の装置を変形した第４図の装置において
は、コイル１６１として示される変形感知コイル
１６からみて線１０の反対端に別の感知コイル１
６２が配置される。感知コイル１６２を使用する
ことにより、パルスの伝送速度を線の温度又は他
の変数の関数として較正できるので測定の精度を
改良できるとともに、遅延時間の測定を両端から
行うことができるので移動の比を測定できる。パ
ルス発生用可動コイル１４１と２つの感知コイル
１６１及び１６２との間の遅延時間の和は一定で
あり、所与の温度において弾性波がこれら感知コ
イルの間の全距離を進行するのに要する時間を示
す。両方の遅延を監視すれば、温度変化や経年変
化による磁気音響パルスの伝搬速度の変化、磁気
歪線の熱膨張、及びクロツクのドリフト等が測定
値に与える影響をすべて補償することができる。
図示された好ましい実施例は連続始動パルスによ
つて２つの感知コイル１６１及び１６２からの信
号を選択的に受ける切換式検出器１８１を使用す
る。
は、コイル１６１として示される変形感知コイル
１６からみて線１０の反対端に別の感知コイル１
６２が配置される。感知コイル１６２を使用する
ことにより、パルスの伝送速度を線の温度又は他
の変数の関数として較正できるので測定の精度を
改良できるとともに、遅延時間の測定を両端から
行うことができるので移動の比を測定できる。パ
ルス発生用可動コイル１４１と２つの感知コイル
１６１及び１６２との間の遅延時間の和は一定で
あり、所与の温度において弾性波がこれら感知コ
イルの間の全距離を進行するのに要する時間を示
す。両方の遅延を監視すれば、温度変化や経年変
化による磁気音響パルスの伝搬速度の変化、磁気
歪線の熱膨張、及びクロツクのドリフト等が測定
値に与える影響をすべて補償することができる。
図示された好ましい実施例は連続始動パルスによ
つて２つの感知コイル１６１及び１６２からの信
号を選択的に受ける切換式検出器１８１を使用す
る。
第５図を参照するに、マイクロプロセツサ２１
０は線２５の信号によつて検出器１８１に接続さ
れた前置増幅器１７と信号線Ａを選択するととも
に線２２にリセツト信号を送出しカウンタ１９を
０にリセツトする。そして、マイクロプロセツサ
２１０は線２３にパルスを出力してカウンタ１９
及びパルス発生器１５を始動させ、線１０に弾性
波を発生させる。カウンタ１９は弾性波がパルス
発生器１５からコイル１６１まで進行するのに必
要な時間の間クロツク２６からのパルスを累算す
る。弾性波が到来したとき、検出器１８１はカウ
ンタ１９の動作を停止させる信号を発生するとと
もに線２４に信号を発生して測定が完了したこと
をマイクロプロセツサ２１０に知らせる。そし
て、マイクロプロセツサ２１０はカウンタ１９の
内容を線２０を介して読取る。第５図に示された
次のステツプは、マイクロプロセツサ２１０が線
２５の信号によつて前置増幅器１７１と信号線Ｂ
を選択することである。マイクロプロセツサ２１
０は再び始動線２３に信号を送出し、リセツトさ
れていないカウンタ１９の計数を再始動させると
ともにパルス発生器１５の入力に作用して線１０
に新しい弾性波を発生させる、コイル１６２が選
択されているので、カウンタ１９は弾性波がコイ
ル１６２に到達することによつて停止されるまで
クロツク・パルスを計数する。線２４はこのこと
を示す信号を発生し、マイクロプロセツサ２１０
はカウンタ１９の出力を読取る。カウンタはリセ
ツトされていなかつたので、その値は２つの弾性
波の発生の間の期間にコイル１４１が測定に影響
を与えるほど動かされていなければ線１０の長さ
に比例する。
０は線２５の信号によつて検出器１８１に接続さ
れた前置増幅器１７と信号線Ａを選択するととも
に線２２にリセツト信号を送出しカウンタ１９を
０にリセツトする。そして、マイクロプロセツサ
２１０は線２３にパルスを出力してカウンタ１９
及びパルス発生器１５を始動させ、線１０に弾性
波を発生させる。カウンタ１９は弾性波がパルス
発生器１５からコイル１６１まで進行するのに必
要な時間の間クロツク２６からのパルスを累算す
る。弾性波が到来したとき、検出器１８１はカウ
ンタ１９の動作を停止させる信号を発生するとと
もに線２４に信号を発生して測定が完了したこと
をマイクロプロセツサ２１０に知らせる。そし
て、マイクロプロセツサ２１０はカウンタ１９の
内容を線２０を介して読取る。第５図に示された
次のステツプは、マイクロプロセツサ２１０が線
２５の信号によつて前置増幅器１７１と信号線Ｂ
を選択することである。マイクロプロセツサ２１
０は再び始動線２３に信号を送出し、リセツトさ
れていないカウンタ１９の計数を再始動させると
ともにパルス発生器１５の入力に作用して線１０
に新しい弾性波を発生させる、コイル１６２が選
択されているので、カウンタ１９は弾性波がコイ
ル１６２に到達することによつて停止されるまで
クロツク・パルスを計数する。線２４はこのこと
を示す信号を発生し、マイクロプロセツサ２１０
はカウンタ１９の出力を読取る。カウンタはリセ
ツトされていなかつたので、その値は２つの弾性
波の発生の間の期間にコイル１４１が測定に影響
を与えるほど動かされていなければ線１０の長さ
に比例する。
このように、本装置は、雑音を含んだあるいは
不完全な測定を可能な範囲の値でないとして拒絶
する能力を有する。リニア駆動装置のような自動
装置の動きの感知に使用されると、スプリアス・
データが発生しても駆動アームが制御装置及びラ
ムの動作からはずれた動作をしないように保証す
ることができる。速度による変化の総和は速度の
直接測定に使用される。動的再較正が使用されて
いれば、次の測定サイクルにおいて第１コイル１
６１から得られるデータから演繹される速度によ
つて補償される。
不完全な測定を可能な範囲の値でないとして拒絶
する能力を有する。リニア駆動装置のような自動
装置の動きの感知に使用されると、スプリアス・
データが発生しても駆動アームが制御装置及びラ
ムの動作からはずれた動作をしないように保証す
ることができる。速度による変化の総和は速度の
直接測定に使用される。動的再較正が使用されて
いれば、次の測定サイクルにおいて第１コイル１
６１から得られるデータから演繹される速度によ
つて補償される。
第４図はまた単一のパルスが使用され且つその
結果得られた波がコイル１６１と１６２の双方に
よつて感知される実施例を示す。この場合、検出
器１８１とカウンタ１９は二重に要素を有し、カ
ウンタ１９は同時に双方の計数値を得ることがで
きる。検出器１８１は双方のパルスが検出された
ときに完了信号を発生し、マイクロプロセツサ２
１０はケーブル２０を介して双方の計数値を受け
る。マイクロプロセツサによる解析は上述したの
と同様である。
結果得られた波がコイル１６１と１６２の双方に
よつて感知される実施例を示す。この場合、検出
器１８１とカウンタ１９は二重に要素を有し、カ
ウンタ１９は同時に双方の計数値を得ることがで
きる。検出器１８１は双方のパルスが検出された
ときに完了信号を発生し、マイクロプロセツサ２
１０はケーブル２０を介して双方の計数値を受け
る。マイクロプロセツサによる解析は上述したの
と同様である。
第４図の実施例の別の面は、直列に接続された
複数の巻線を有するヘツドすなわちコイルを使用
することである。かかる信号発生用ヘツドが付勢
されると、ヘツドの各部分で同時にねじれ弾性波
が発生する。各波の極性はその上の巻線によつて
発生される磁界の極性に相当する。このグループ
の弾性波は線に沿つて双方向に伝搬する。このグ
ループの弾性波がピツクアツプ・コイルを通過す
るとき、一連の出力パルスが発生する。ピツクア
ツプ・コイルが信号発生用ヘツドと等しい極性を
有し該ヘツドと等しい間隔をおいて直列に接続さ
れた一組のコイルからなるときには、一連の出力
パルスは一組のコイルの状態を示す関数の自己相
関関数である。以下の説明においては、バーカ
ー・シーケンス（Barker sequence）（R.H.
Barker著“Group Synchronizing of Binary
Digital Systems”Communication Theory、
London（1953年）273乃至287頁参照）として知
られているシーケンスを使用して実施例を説明す
る。バーカー・シーケンスは、進行波列がピツク
アツプ・コイルにまさに重なつたときを除いて０
又は−１の値を選択的にとる自己相関関数であ
る。進行波列がピツクアツプ・コイルにまさに重
なつたとき、その値はＮである。ここで、Ｎは進
行波列中のコイルの数である。Ｎは例えば３、７
又は11とすることができる。バーカー・シーケン
スのこの特徴は上記位置センサの信号対雑音比を
改良するのに特に有益である。バーカー・シーケ
ンスの別の特徴は弾性波が線の比較的長い部分に
わたつて発生することである。磁気歪めつきに小
さな欠陥があつても、信号はいくらか歪むが依然
として検出可能である。これに対し、単一の小さ
なコイルが使用されれば、信号は無くなつてしま
う。
複数の巻線を有するヘツドすなわちコイルを使用
することである。かかる信号発生用ヘツドが付勢
されると、ヘツドの各部分で同時にねじれ弾性波
が発生する。各波の極性はその上の巻線によつて
発生される磁界の極性に相当する。このグループ
の弾性波は線に沿つて双方向に伝搬する。このグ
ループの弾性波がピツクアツプ・コイルを通過す
るとき、一連の出力パルスが発生する。ピツクア
ツプ・コイルが信号発生用ヘツドと等しい極性を
有し該ヘツドと等しい間隔をおいて直列に接続さ
れた一組のコイルからなるときには、一連の出力
パルスは一組のコイルの状態を示す関数の自己相
関関数である。以下の説明においては、バーカ
ー・シーケンス（Barker sequence）（R.H.
Barker著“Group Synchronizing of Binary
Digital Systems”Communication Theory、
London（1953年）273乃至287頁参照）として知
られているシーケンスを使用して実施例を説明す
る。バーカー・シーケンスは、進行波列がピツク
アツプ・コイルにまさに重なつたときを除いて０
又は−１の値を選択的にとる自己相関関数であ
る。進行波列がピツクアツプ・コイルにまさに重
なつたとき、その値はＮである。ここで、Ｎは進
行波列中のコイルの数である。Ｎは例えば３、７
又は11とすることができる。バーカー・シーケン
スのこの特徴は上記位置センサの信号対雑音比を
改良するのに特に有益である。バーカー・シーケ
ンスの別の特徴は弾性波が線の比較的長い部分に
わたつて発生することである。磁気歪めつきに小
さな欠陥があつても、信号はいくらか歪むが依然
として検出可能である。これに対し、単一の小さ
なコイルが使用されれば、信号は無くなつてしま
う。
バーカー・シーケンスはある状況（２進数、小
さなＮ）に対して最適なものであるが、上記利点
をある程度得ることができる多くの他のシーケン
スが存在する。信号発生用トランスジユーサと受
信用トランスジユーサに異なつたシーケンスを使
用することもできる。非２進シーケンスを使用し
てもよい。すなわち異なつた強さの磁界又は異な
つた持続時間の複数の磁界を使用してもよい。波
列はまた単一の信号発生用トランスジユーサから
出力される複数のパルスによつても発生でき、複
数の感知コイルを設けることにより得られる効果
は、空間的平均の利点は得られないが、単一のコ
イルとトランスバーサル（遅延）フイルタによつ
て得ることができる。
さなＮ）に対して最適なものであるが、上記利点
をある程度得ることができる多くの他のシーケン
スが存在する。信号発生用トランスジユーサと受
信用トランスジユーサに異なつたシーケンスを使
用することもできる。非２進シーケンスを使用し
てもよい。すなわち異なつた強さの磁界又は異な
つた持続時間の複数の磁界を使用してもよい。波
列はまた単一の信号発生用トランスジユーサから
出力される複数のパルスによつても発生でき、複
数の感知コイルを設けることにより得られる効果
は、空間的平均の利点は得られないが、単一のコ
イルとトランスバーサル（遅延）フイルタによつ
て得ることができる。
第６図は線の長さを測定する一方、ピツクアツ
プ・コイル１６１と同様にバーカー・シーケンス
に従つて巻かれた可動信号発生コイル１４１の位
置を測定する装置を示す。線１０の各端部には音
響的終端装置１８０又は１９０が配設されてい
る。これらの終端装置は音響波を反射させるか又
は反射させることなく減衰させる。ヘツド１４１
がパルスを受ける毎に、第１Ａ図に示されている
ように左へ進行する波と右へ進行する波の２つの
波が発生する。時間Ｔ＝Ｓ／ｖ（Ｓはパルス発生
器から第２センサまでの距離、ｖは伝搬速度）が
測定されるのは、左へ進行する波がピツクアツ
プ・コイル１６１に到達したときである。右へ進
行する波はより複雑な進路を進む。この波が線１
０の右端１８０に到達すると、この波はＭによつ
て反射され、線１０に沿つて進行しピツクアツ
プ・コイル１６１に到達する。しかし、この反射
は元の波列を受けるように配列されたシーケン
ス・コイルを反射波が通過するときに順次反転さ
れ、これによりコイル１６１中の相関機能が異な
つた信号を発生させる。そして、パルスを検出で
きる。そうでなければ、該波は左端で反射し再び
反転して元のパルス列となる。二重に反転された
パルス列がコイル１６１に到達すると、それは元
の列であり、元の列に従つてコイル１６１中で相
関関係が生ずる。従つて、このとき大きなスパイ
ク状の電圧が発生する。
プ・コイル１６１と同様にバーカー・シーケンス
に従つて巻かれた可動信号発生コイル１４１の位
置を測定する装置を示す。線１０の各端部には音
響的終端装置１８０又は１９０が配設されてい
る。これらの終端装置は音響波を反射させるか又
は反射させることなく減衰させる。ヘツド１４１
がパルスを受ける毎に、第１Ａ図に示されている
ように左へ進行する波と右へ進行する波の２つの
波が発生する。時間Ｔ＝Ｓ／ｖ（Ｓはパルス発生
器から第２センサまでの距離、ｖは伝搬速度）が
測定されるのは、左へ進行する波がピツクアツ
プ・コイル１６１に到達したときである。右へ進
行する波はより複雑な進路を進む。この波が線１
０の右端１８０に到達すると、この波はＭによつ
て反射され、線１０に沿つて進行しピツクアツ
プ・コイル１６１に到達する。しかし、この反射
は元の波列を受けるように配列されたシーケン
ス・コイルを反射波が通過するときに順次反転さ
れ、これによりコイル１６１中の相関機能が異な
つた信号を発生させる。そして、パルスを検出で
きる。そうでなければ、該波は左端で反射し再び
反転して元のパルス列となる。二重に反転された
パルス列がコイル１６１に到達すると、それは元
の列であり、元の列に従つてコイル１６１中で相
関関係が生ずる。従つて、このとき大きなスパイ
ク状の電圧が発生する。
２回の反射の場合、マイクロプロセツサは反射
前のパルスによる時間と２回反射したパルスによ
る時間を合計することによつて線の長さの２倍に
相当する時間を計算できる。第６図の装置は第４
図に示された２つのピツクアツプ・コイルを有す
る装置と同様にデータの有効性の検査又は値のド
リフトの修正に使用できる。１つのピツクアツ
プ・コイル１６１と１つの前置増幅器１７しか必
要としないのに加えて、この装置は駆動ヘツド１
４１が線１０に沿つて動くときその速度に無関係
に測定できる。
前のパルスによる時間と２回反射したパルスによ
る時間を合計することによつて線の長さの２倍に
相当する時間を計算できる。第６図の装置は第４
図に示された２つのピツクアツプ・コイルを有す
る装置と同様にデータの有効性の検査又は値のド
リフトの修正に使用できる。１つのピツクアツ
プ・コイル１６１と１つの前置増幅器１７しか必
要としないのに加えて、この装置は駆動ヘツド１
４１が線１０に沿つて動くときその速度に無関係
に測定できる。
１回の反射の場合、＋＋−＋−−のようなシー
ケンスを得ることができる。かかるシーケンスは
バーカー・シーケンスとほぼ同じ程度に信号を増
強することができる。しかし、かかるシーケンス
は反転シーケンスのための出力も同じ程度に増強
し、第２反射を必要としない。従つて、次に続く
測定のために線をより迅速に静めるように一端に
おいて信号を減衰させることができる。
ケンスを得ることができる。かかるシーケンスは
バーカー・シーケンスとほぼ同じ程度に信号を増
強することができる。しかし、かかるシーケンス
は反転シーケンスのための出力も同じ程度に増強
し、第２反射を必要としない。従つて、次に続く
測定のために線をより迅速に静めるように一端に
おいて信号を減衰させることができる。
第７図には二重反射の場合における第６図のマ
イクロプロセツサ２１０の動作順序が示されてい
る。まず、パルス選択線１２５の出力がパルス選
択器１８２を付勢しこれが第１パルスの到来を検
出し得る状態にする。これと同時に、リセツト線
２５の信号がカウンタ１９をリセツトする。この
ステツプが完了するとすぐに、マイクロプロセツ
サ２１０は線２３に始動パルスを発生し、これに
よりパルス発生器１５及びヘツド１４１を介して
線１０にパルスが与えられる。
イクロプロセツサ２１０の動作順序が示されてい
る。まず、パルス選択線１２５の出力がパルス選
択器１８２を付勢しこれが第１パルスの到来を検
出し得る状態にする。これと同時に、リセツト線
２５の信号がカウンタ１９をリセツトする。この
ステツプが完了するとすぐに、マイクロプロセツ
サ２１０は線２３に始動パルスを発生し、これに
よりパルス発生器１５及びヘツド１４１を介して
線１０にパルスが与えられる。
これと同時に、通常、線２３のパルスによりカ
ウンタ１９が始動する。パルス選択器１８２が感
知コイル１６１及び前置増幅器１７からパルスを
受けると、線２４に完了信号が発生し、これによ
りカウンタ１９が停止し且つ第１パルスの受信が
完了したことがマイクロプロセツサ２１０に知ら
される。カウンタ１９の内容はケーブル２０を介
して読取られる。そして、選択器１８２を再び作
動するために線１２５が異なつた信号によつて付
勢される。ただし、この場合はパルスが線１０の
左端１９０において反射されたときにコイル１６
１によつて受信される第２（反射）パルスに応働
するために行われる。線２３が再び付勢される
と、前と同様にカウンタ１９が再始動し且つヘツ
ド１４１から弾性波が発生する。ただし、この場
合は、波が端１９０によつて反射したときに読取
られる。再び、本装置は、完了フラグを含み且つ
カウンタ１９を停止させる作用をする出力が線２
４に発生するのを待つ。そして、カウンタ１９の
内容が読取られ、２つの値がヘツド１４１の位置
を計算するのに使用される。
ウンタ１９が始動する。パルス選択器１８２が感
知コイル１６１及び前置増幅器１７からパルスを
受けると、線２４に完了信号が発生し、これによ
りカウンタ１９が停止し且つ第１パルスの受信が
完了したことがマイクロプロセツサ２１０に知ら
される。カウンタ１９の内容はケーブル２０を介
して読取られる。そして、選択器１８２を再び作
動するために線１２５が異なつた信号によつて付
勢される。ただし、この場合はパルスが線１０の
左端１９０において反射されたときにコイル１６
１によつて受信される第２（反射）パルスに応働
するために行われる。線２３が再び付勢される
と、前と同様にカウンタ１９が再始動し且つヘツ
ド１４１から弾性波が発生する。ただし、この場
合は、波が端１９０によつて反射したときに読取
られる。再び、本装置は、完了フラグを含み且つ
カウンタ１９を停止させる作用をする出力が線２
４に発生するのを待つ。そして、カウンタ１９の
内容が読取られ、２つの値がヘツド１４１の位置
を計算するのに使用される。
第８図はマイクロプロセツサによつてデータの
有効性を確認するための動作を示すフローチヤー
トである。この技術はヘツドのパルス発生コイル
の位置Ｐと線の長さＬを測定することを含む。次
に、プロセツサはＬが線の予め知られた長さの限
界値の範囲内にあるか否かを試験しなければなら
ない。そうでなければ、このデータは無効なもの
であるから値Ｐを捨てる。次に、例えば温度の関
数としての長さの変動のようなパラメータの長期
間における変動を修正し且つ平均化することの統
計的利点を得るためにＬの平均値が使用される。
有効性を確認するための動作を示すフローチヤー
トである。この技術はヘツドのパルス発生コイル
の位置Ｐと線の長さＬを測定することを含む。次
に、プロセツサはＬが線の予め知られた長さの限
界値の範囲内にあるか否かを試験しなければなら
ない。そうでなければ、このデータは無効なもの
であるから値Ｐを捨てる。次に、例えば温度の関
数としての長さの変動のようなパラメータの長期
間における変動を修正し且つ平均化することの統
計的利点を得るためにＬの平均値が使用される。
パルス発生用多重コイルを使用することによつ
て出力における線の欠陥の影響を最小にすること
ができる。例えば簡単な増分エンコーダの場合、
これは、極性が交互に変化し且つ1/2波長ずつ離
隔されるとともに連続的な正弦波又はバースト信
号によつて付勢されるコイル・アレイの形をと
る。受信コイルもまたこのようなアレイとするこ
とができる。これにより得られた出力は、高い精
度の増分エンコーデイングを実現するために元の
クロツクと位相が比較される。絶対エンコーデイ
ングの場合、送信及び受信アレイは大きな振幅の
信号パルスを発生するためバーカー・シーケンス
で配列され、かかるシーケンスによつてもたらさ
れる空間的及び時間的平均化のすべての利点が得
られる。
て出力における線の欠陥の影響を最小にすること
ができる。例えば簡単な増分エンコーダの場合、
これは、極性が交互に変化し且つ1/2波長ずつ離
隔されるとともに連続的な正弦波又はバースト信
号によつて付勢されるコイル・アレイの形をと
る。受信コイルもまたこのようなアレイとするこ
とができる。これにより得られた出力は、高い精
度の増分エンコーデイングを実現するために元の
クロツクと位相が比較される。絶対エンコーデイ
ングの場合、送信及び受信アレイは大きな振幅の
信号パルスを発生するためバーカー・シーケンス
で配列され、かかるシーケンスによつてもたらさ
れる空間的及び時間的平均化のすべての利点が得
られる。
なお、上記実施例においては、可動トランスジ
ユーサをパルス発生用トランスジユーサとするこ
とが好ましいことを示したが、第４図及び第５図
と同様な構成の装置に２つのパルス発生器と１つ
の検出器を使用できることは明らかであろう。ま
た、上記実施例では、線１０に巻かれたコイルを
トランスジユーサとしたが、線の周囲を取り巻く
ことがないトランスジユーサを使用することが便
利なこともある。このためには、線に垂直な複数
のギヤツプを有する記録ヘツドと同様なトランス
ジユーサを使用するとよい。
ユーサをパルス発生用トランスジユーサとするこ
とが好ましいことを示したが、第４図及び第５図
と同様な構成の装置に２つのパルス発生器と１つ
の検出器を使用できることは明らかであろう。ま
た、上記実施例では、線１０に巻かれたコイルを
トランスジユーサとしたが、線の周囲を取り巻く
ことがないトランスジユーサを使用することが便
利なこともある。このためには、線に垂直な複数
のギヤツプを有する記録ヘツドと同様なトランス
ジユーサを使用するとよい。
本発明の実施例の利点を列挙すれば次の通りで
ある。
ある。
(1) めつきされた線は安価に製造できる。
(2) めつきされた線の磁性層は薄い（例えば３
μ）。従つて、うず電流減衰に関連した損失が
小さくなる。これにより長い位置センサを構成
できる。
μ）。従つて、うず電流減衰に関連した損失が
小さくなる。これにより長い位置センサを構成
できる。
(3) 可動ヘツドは線を取り囲む必要がないので装
置の支持構造を簡単にできる。
置の支持構造を簡単にできる。
(4) パルス状の磁界は線の小さな部分のみに印加
すればよいので、信号対雑音比が非常に良い。
すればよいので、信号対雑音比が非常に良い。
(5) 円周方向の異方性が存在するので、ねじれ波
のみを検出できる。これにより、感知素子とし
て複雑なモード変換装置ではなく簡単なピツク
アツプ・コイルを使用できる。
のみを検出できる。これにより、感知素子とし
て複雑なモード変換装置ではなく簡単なピツク
アツプ・コイルを使用できる。
(6) 装置が小型であるとともに安価なトランスジ
ユーサを使用するので、バーカー・シーケンス
に従つて配列された多極トランスジユーサ構成
をとることができる。バーカー・シーケンス・
コイルのような多重コイルを使用することによ
つて直線性、精度及び信頼度が改良される。ま
た、これにより信号対雑音比が改良されるとと
もに線の個々の欠陥の影響が最小となる。
ユーサを使用するので、バーカー・シーケンス
に従つて配列された多極トランスジユーサ構成
をとることができる。バーカー・シーケンス・
コイルのような多重コイルを使用することによ
つて直線性、精度及び信頼度が改良される。ま
た、これにより信号対雑音比が改良されるとと
もに線の個々の欠陥の影響が最小となる。
(7) ２つの感知コイル及びこれに結合された論理
回路を使用することによつて得られる自己較正
及び信頼性により装置性能が著しく向上する。
回路を使用することによつて得られる自己較正
及び信頼性により装置性能が著しく向上する。
本発明は、位置の精度及び信頼性が非常に重要
な例えばリニア駆動装置のような自動制御される
機械装置の制御に使用されるために位置データが
集められなければならないような場合における位
置測定に適用できる。本発明による装置は、可変
出力信号の関数として可変動作を行う遠隔装置の
計算機制御に使用するのに特に有益である。
な例えばリニア駆動装置のような自動制御される
機械装置の制御に使用されるために位置データが
集められなければならないような場合における位
置測定に適用できる。本発明による装置は、可変
出力信号の関数として可変動作を行う遠隔装置の
計算機制御に使用するのに特に有益である。
第１Ａ図は磁気音響線とこの線の周囲に螺旋状
に巻かれた作動コイルを一部断面をもつて示すと
ともに時点ｔ＝０における線の状態を示す概略斜
視図、第１Ｂ図は時点ｔ＝＋Δｔにおける線の状
態を示す第１Ａ図と同様な概略斜視図、第２図は
線の長手方向に沿う作動コイルの位置を検出する
ための装置に第１Ａ図及び第１Ｂ図の線が接続さ
れた状態を示すブロツク図、第３図は第２図のマ
イクロプロセツサによつて行われる動作を示す流
れ線図、第４図は磁気音響線の各端部に感知コイ
ルを配置するとともに作動コイルと検知コイルの
ためにバーカー・シーケンス構成をとるように第
２図の装置を変形した装置を示すブロツク図、第
５図は第４図のマイクロプロセツサによつて行わ
れる動作を示す流れ線図、第６図は初期パルスと
線の端部からの初期パルスの反射を利用した第２
図の装置の変形例を示すブロツク図、第７図は第
６図のマイクロプロセツサの動作を示す流れ線
図、第８図は信号の有効性確認のためのマイクロ
プロセツサの動作を示す流れ線図である。 １０……線、１４，１４１……可動駆動コイ
ル、１５……パルス発生器、１６，１６１，１６
２……感知コイル、１８……検出器、１９……カ
ウンタ、２１，２１０……マイクロプロセツサ、
１８０，１９０……音響的終端装置。
に巻かれた作動コイルを一部断面をもつて示すと
ともに時点ｔ＝０における線の状態を示す概略斜
視図、第１Ｂ図は時点ｔ＝＋Δｔにおける線の状
態を示す第１Ａ図と同様な概略斜視図、第２図は
線の長手方向に沿う作動コイルの位置を検出する
ための装置に第１Ａ図及び第１Ｂ図の線が接続さ
れた状態を示すブロツク図、第３図は第２図のマ
イクロプロセツサによつて行われる動作を示す流
れ線図、第４図は磁気音響線の各端部に感知コイ
ルを配置するとともに作動コイルと検知コイルの
ためにバーカー・シーケンス構成をとるように第
２図の装置を変形した装置を示すブロツク図、第
５図は第４図のマイクロプロセツサによつて行わ
れる動作を示す流れ線図、第６図は初期パルスと
線の端部からの初期パルスの反射を利用した第２
図の装置の変形例を示すブロツク図、第７図は第
６図のマイクロプロセツサの動作を示す流れ線
図、第８図は信号の有効性確認のためのマイクロ
プロセツサの動作を示す流れ線図である。 １０……線、１４，１４１……可動駆動コイ
ル、１５……パルス発生器、１６，１６１，１６
２……感知コイル、１８……検出器、１９……カ
ウンタ、２１，２１０……マイクロプロセツサ、
１８０，１９０……音響的終端装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁気歪線のいずれかの位置に配置された磁気
音響パルス発生器と、 前記磁気歪線のいずれかの位置に配置された磁
気音響パルス・センサと、 前記磁気歪線中を伝搬してきた磁気音響パルス
を反射させるために前記磁気歪線の一端に配設さ
れた第１反射手段と、 前記磁気歪線中を伝搬してきた磁気音響パルス
を反射させるために前記磁気歪線線の他端に配設
された第２反射手段と、 前記磁気音響パルスが前記磁気歪線の前記磁気
音響パルス発生器の配置位置から出発して前記磁
気音響パルス・センサの配置位置に到着するのに
要する時間の測定値と、前記磁気音響パルスが前
記磁気歪線の前記磁気音響パルス発生器の配置位
置から出発してこの歪線の一端において反射した
後この歪線の他端において反射して前記磁気音響
パルス・センサの配置位置に到着するのに関する
時間の測定値とから前記磁気歪線の前記磁気音響
パルス発生器の配置位置と前記磁気音響パルス・
センサの配置位置との間の距離を求める手段と を具備する磁気音響的距離測定装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/053,659 US4319189A (en) | 1979-06-29 | 1979-06-29 | Magnetoacoustic position sensor employing pulse code sequence generators and detectors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5610206A JPS5610206A (en) | 1981-02-02 |
| JPS6239885B2 true JPS6239885B2 (ja) | 1987-08-25 |
Family
ID=21985740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6077480A Granted JPS5610206A (en) | 1979-06-29 | 1980-05-09 | Sound pulse delaying apparatus |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4319189A (ja) |
| EP (1) | EP0024495B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5610206A (ja) |
| DE (1) | DE3070149D1 (ja) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4413892A (en) * | 1982-04-02 | 1983-11-08 | Eastman Kodak Company | Magnetostrictive position sensing device and photographic apparatus incorporating such device |
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