JPS624641B2 - - Google Patents

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JPS624641B2
JPS624641B2 JP12853680A JP12853680A JPS624641B2 JP S624641 B2 JPS624641 B2 JP S624641B2 JP 12853680 A JP12853680 A JP 12853680A JP 12853680 A JP12853680 A JP 12853680A JP S624641 B2 JPS624641 B2 JP S624641B2
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JP
Japan
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thickness
target
sensor
metal target
measured
Prior art date
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Expired
Application number
JP12853680A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5753604A (en
Inventor
Hitoshi Inomata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Publication date
Application filed by YOKOKAWA DENKI KK filed Critical YOKOKAWA DENKI KK
Priority to JP12853680A priority Critical patent/JPS5753604A/ja
Publication of JPS5753604A publication Critical patent/JPS5753604A/ja
Publication of JPS624641B2 publication Critical patent/JPS624641B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は渦電流を利用した厚さ計に関するもの
である。本発明の厚さ計は、金属ターゲツトに生
じる渦電流の大きさが金属ターゲツトの厚さと金
属ターゲツトに生じる渦電流の浸透深さの比の関
数になることを利用して被測定ターゲツトの厚さ
を高感度で測定するようにしたものである。
第1図イは本発明に係る厚さ計のセンサ10部
分の原理的な構成説明図である。第1図イにおい
て、11は非磁性体のボビン、12はセンサ用コ
イル、13はダミー用コイルで、これらは所定の
間隔を置いてボビン10に巻装されている。コイ
ル12,13は測定器本体(図示せず)において
第1図ロに示すごとく抵抗14,15とともにブ
リツジ接続されており、このブリツジ回路の電源
端間には励磁電流16が接続され、また検出端は
出力端子17,18に接続されている。
第2図は第1図イに示したセンサ10の使用状
態を示す図である。第2図において、20はその
厚さがtの被測定金属ターゲツトで、センサ10
の受感面19より一定の距離Aだけ隔てたところ
にその一端面(上面)21が位置するように配置
されている。このような厚さ計において、第1図
ロに示す励磁電源16によりコイル12,13を
励磁すると、コイル12による磁界の作用によつ
て、ターゲツト20内に渦電流が生じる。この渦
電流の大きさに比例した磁界がセンサ用コイル1
2による磁界に相互作用し、その結果コイル12
のインピーダンスが変化する。コイル12のイン
ピーダンスの変化の割合はターゲツト20に生じ
た渦電流の大きさに対応するもので、このインピ
ーダンスの変化は第1図ロに示すブリツジ回路の
不平衡電圧として出力端子17,18より取り出
される。センサ用コイル12を励磁することによ
つて、ターゲツト20に生じる渦電流の大きさは (イ) センサ10の受感面19とターゲツト20の
上面21間の距離A (ロ) ターゲツトの厚さtに対する渦電流の浸透深
さεの比t/ε に依存するものである。(ロ)項で示す浸透深さεは
ターゲツト20において渦電流が流れる範囲の表
面からの深さを表わすもので、その値は(1)式で表
わされる。
ε=√1 ……(1) (1)式において、 π…円周率 …励磁電流16の発振周波数 σ…ターゲツト20の導電率 μ…ターゲツト20の比透磁率 ここで、距離A、導電率σおよび比透磁率μを
一定にし、また励磁電源16の周波数も一定と
してターゲツト20の厚さtoのときの第1図イの
ブリツジ回路の出力端17,18より取り出され
る出力電圧をvoとし、toとvoを基準の値とし、任
意の厚さtのときの出力電圧をVとし、tとvを
変えていき、これらの値を実験的に求め、t/to
を横軸に、v/voを縦軸にとつたグラフは第3
図のようになる。この場合、toは浸透深さεより
も小さな値にとる。第3図に示すごとくt/ε≫
1の範囲では曲線の勾配がゆるやかであるが、0
<t/ε≦1の範囲では曲線の勾配が極めて大き
くなつている。したがつて、第2図の装置におい
て、、ターゲツト20の厚さtに対し、この厚さ
と浸透深さεとの比が0<t/ε≦1の適当な値
をとるように励磁電源の周波数を定めてこれを
固定すれば、出力電圧v/voをターゲツト20
の厚さtに対応して変化させることのできる厚さ
計を実現することができる。
第3図は基準とするターゲツト20の厚さto=
10μmで、センサ10の受感面19からターゲツ
ト20の上面21までの距離Aが1000μmの場合
のグラフである。ターゲツト20の厚さt=10μ
mでセンサ10の受感面19からターゲツト20
の上面21までの距離Aが1000μm(第3図の曲
線のA点)からターゲツト20の厚さt=5μm
になつたとき(第3図の曲線のB点)の出力v/
voの値の変化がほぼ20〓になつている。
渦電流を利用した場合、第4図イのようにして
被測定ターゲツトの厚さを測定することが考えら
れる。第4図イにおいて、10は第1図及び第2
図で示したセンサと全く同一のセンサ、20はタ
ーゲツトで、その下面22がセンサ10の受感面
19よりBだけ離れたところに配置される。この
装置において、ターゲツト20の厚さをtとし、
またセンサ10の下面19とターゲツト20の上
面21との距離をCとすると、Cは C=B−t ……(2) で表わされる。したがつて、Bを一定にすれば、
ターゲツト20の厚さtが変化することによりC
が変化する。センサ10のコイル12を励磁する
ことによつてターゲツト20に生じる渦電流の大
きさはCに比例するので、Cに対する第2図のブ
リツジ回路の出力電圧Vとの関係を図示すると第
4図のロのごとくなる。
このような厚さ計において、例えばターゲツト
20の厚さtが10μmから5μmに変化した場
合、Cの変化ΔCの割合は5/1000=0.5〓であ
る。第4図ロに示すように、距離CとセンサSの
出力Vは正比例の関係にあるので、tが5μmか
ら10μmになつたときの出力の変化ΔVも0.5〓
になる。これに対して、渦電流の大きさがt/to
の関数となることを利用した本発明の装置におい
ては、第4図の方法に比して出力変化がほぼ40倍
の20〓となる。したがつて、本発明によれば極め
て高感度の厚さ計を得ることができる。
第5図は本発明の他の実施例の構成説明図であ
る。第2図の実施例は単一のセンサを用いた場合
の実施例であるが、第5図は一方のセンサを基準
のセンサとした一対のセンサを用い、この一対の
センサを差動的に使用して厚さを測定するように
したものである。第5図において10,10′は
それぞれ第2図で説明したセンサと同一構成のセ
ンサで一定の間隔Dをへだてて互の受感面19,
19′が対向するように配置され、その中間付近
に被測定のターゲツト20が配置されている。セ
ンサ10,10′のセンサ用コイル12を励磁す
ることによつてターゲツト20には渦電流が生じ
るが、この渦電流の浸透深さεがそれぞれ0<
t/ε≦1になるようにターゲツト20の厚さに
対してセンサ10,10′の各励磁電源の周波数
が選ばれている。このように、厚さtに対する渦
電流の浸透深さεをそれぞれ選定することによ
り、センンサ10,10′はそれぞれ被測定ター
ゲツト20の基準厚さtoとの比t/toに対して第
3図に示すごとくの出力変化V/Voを生じ、第
5図の厚さ計においては一方のセンサ(例えば1
0′)を基準のセンサとし、このセンサに対する
他方のセンサ10の出力の差が取り出されるよう
になつている。このように、一対のセンサを用い
差動で測定するようにした第5図の装置において
は、ターゲツト20の位置の変動に対するセンサ
10,10′の出力が互にキヤンセルされるの
で、第2図のごとく1つのセンサを用いた場合よ
り位置の変動を受けない利点がある。
なお、上述の実施例では被測定の金属ターゲツ
ト20を板体とし、この板体の厚さを測定する場
合について説明したが、被測定の金属ターゲツト
は板体に限るものではなく、丸棒(線)であつて
もよい。金属ターゲツトが丸棒の場合、本発明の
厚さ計においてはその丸棒の直径が測定される。
第6図は金属ターゲツトが丸棒の場合に、本発明
を適用した実施例の構成説明図である。第6図に
おいて、10はセンサ、40は丸棒(線)状の導
電体のターゲツトである。ターゲツト40はセン
サ10の受感面19より一定の距離をへだてて配
置されている。このような構成において、センサ
10を励磁すると、ターゲツト40内に渦電流が
生じる。ターゲツト40の直径をdとすると、こ
のdに対して渦電流の浸透深さεは第2図及び第
4図で説明したごとく0<d/ε≦1に選ばれて
いる。このようにdとεの関係を選定することに
より、ターゲツトの直径dと基準の直径doの比
d/doに対するセンサ10の出力電圧の変化
v/voは第3図に示すごとくなり、直径dのわ
ずかな変化に対して大きな出力変化を得ることが
できる。
第7図は一対のセンサ10,10′を用いて丸
棒状の被測定ターゲツト40の直径を差動的に測
定するようにしたものである。この場合、第5図
で説明したのと同様にターゲツト40の位置の変
動による影響を受けずにターゲツト40の直径を
測定することができる。なお第7図において、5
0は熱膨脹係数の小さいセラミツクで構成した取
付部材で、この取付部材の両端にセンサ10,1
0′が取り付けられている。このように取付部材
で両センサ10,10′を取付けるようにした第
7図の装置においては、センサ10,10′と被
測定ターゲツト間の距離が変動しないので、更に
測定誤差を軽減することのできる厚さ計が得られ
る。
以上説明したように、本発明に係る厚さ計では
渦電流の大きさがターゲツトの厚さとターゲツト
に生じる渦電流の浸透深さの比t/εの関数であ
ることを利用し、しかも関数曲線の勾配が大きい
0<t/ε≦1の範囲で厚さを測定している。こ
のため、高感度で厚さを測定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図イは本発明に係る厚さ計のセンサ部分の
原理的な構成説明図、第1図ロはセンサ内にある
コイルの接続を示した回路図、第2図は本発明に
よる方法で厚さを測定する場合のセンサの使用状
態を示す構成説明図、第3図は被測定物の厚さと
センサの出力の相対比較値の関係を表わしたグラ
フ、第4図イは変位計を厚さ計として使用する従
来の方法を示した図、第4図ロはイの方法におい
てセンサの受感面と被測定物の上面の距離とセン
サの出力の関係を表わしたグラフ、第5図は本発
明の他の実施例で一対のセンサを差動的に使用し
て厚さを測定する場合の構成説明図、第6図は被
測定物となる金属ターゲツトが丸棒の場合に本発
明を適用した実施例の構成説明図、第7図は被測
定物となる金属ターゲツトが丸棒の場合に本発明
を適用した他の実施例で一対のセンサを差動的に
使用して測定する場合の構成説明図である。 10……センサ、12……センサ用コイル、1
6……励磁電源、20……金属ターゲツト(板
体)、40……金属ターゲツト(丸棒)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定の金属ターゲツトに所定の距離を隔て
    たところに配置されるセンサ用コイルを交流励磁
    することによつて前記金属ターゲツトに生じる渦
    電流を前記センサ用コイルのインピーダンス変化
    として検出するセンサを具備し、前記金属ターゲ
    ツトに生じる渦電流の大きさがこの金属ターゲツ
    トの厚さtと金属ターゲツトに生じる渦電流の浸
    透深さεの比t/εの関数になることを利用して
    0<t/ε≦1の範囲で前記金属ターゲツトの厚
    さを測定するようにしたことを特徴とする厚さ
    計。 2 前記金属ターゲツトを板体とし、この板体の
    厚さを測定するようにしたことを特徴とする特許
    請求範囲第1項記載の厚さ計。 3 前記金属ターゲツトを丸棒とし、この丸棒の
    径(厚さ)を測定するようにしたことを特徴とす
    る特許請求範囲第1項記載の厚さ計。
JP12853680A 1980-09-18 1980-09-18 Thickness gauge Granted JPS5753604A (en)

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JPS5753604A JPS5753604A (en) 1982-03-30
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