JPS6249212A - 静電容量式変位検出器 - Google Patents
静電容量式変位検出器Info
- Publication number
- JPS6249212A JPS6249212A JP18902085A JP18902085A JPS6249212A JP S6249212 A JPS6249212 A JP S6249212A JP 18902085 A JP18902085 A JP 18902085A JP 18902085 A JP18902085 A JP 18902085A JP S6249212 A JPS6249212 A JP S6249212A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- displacement
- conductors
- electrode
- electrode body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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】
灸も七p捗肛す■一
本発明は、静電容量変化を利用した変位の検出器に係り
、例えば引張試験機の伸び変位など直線力向の変位を検
出するものに関する。
、例えば引張試験機の伸び変位など直線力向の変位を検
出するものに関する。
u−T火板
この種のものしこは、特開昭49−5061号[回転角
トランスデユーサ−1として開示されたものがある。1
:れは、第4図に示すように、変位方向(図では左右方
向)と平行な面を電極面として変位方向に間隙を隔てて
配置した第1、第2の導体11.12からなる第1の電
極体10と、その第1、第2の導体11゜12の電極面
と一定ftf3隙dを隔てて対向さぜた第3の導体2]
からなる第3の電極体20と、前記第1、第2の導体1
1.12に相互に90度位相差の三角波e++e=を供
給する発振器、M、、32からなる交流信号発振部30
を有し、前記第3の導体21の出力e。を取出すように
したものである。
トランスデユーサ−1として開示されたものがある。1
:れは、第4図に示すように、変位方向(図では左右方
向)と平行な面を電極面として変位方向に間隙を隔てて
配置した第1、第2の導体11.12からなる第1の電
極体10と、その第1、第2の導体11゜12の電極面
と一定ftf3隙dを隔てて対向さぜた第3の導体2]
からなる第3の電極体20と、前記第1、第2の導体1
1.12に相互に90度位相差の三角波e++e=を供
給する発振器、M、、32からなる交流信号発振部30
を有し、前記第3の導体21の出力e。を取出すように
したものである。
こうすると、第1、第3の導体1.i、21および第2
、第3の導体12.21はそれぞれコンテンツを形成す
ることにな1)、それらコンデンサを符号51.52と
して上記のものの等価回路を表わすと第5図のようにな
る。
、第3の導体12.21はそれぞれコンテンツを形成す
ることにな1)、それらコンデンサを符号51.52と
して上記のものの等価回路を表わすと第5図のようにな
る。
すなわち、各コンデン’J51,52の一端を三角波発
振部30のそれぞれ発振器31,32と結合し、その各
池端を結合してその結合部を出力端53とした回路か構
成されたことになり、第3の導体21から取出される出
力\Iは次のようになる。
振部30のそれぞれ発振器31,32と結合し、その各
池端を結合してその結合部を出力端53とした回路か構
成されたことになり、第3の導体21から取出される出
力\Iは次のようになる。
ここに、cll(+)は前記コンデン→J−51、、’
、、+ 2の静電容量であり、いよ、 ε : 導体]1と21.12と21間の誘電体の誘電
率 A11: 第1の導体11と対向する第3の導体21
の面積 A12: 第2の導体12と対向干る第3の導体21
の面積 Ao: 第1、第2の導体11..12の中間(こ第3
の導体21が位置したとき の各対向面積(A 11= A l2)p: 導体11
..12.21の幅 X: 面記中間位置(対向面積か′各A。)からの第1
、第2の導体11. 、1.2に対する第3の導体2J
の変缶。
、、+ 2の静電容量であり、いよ、 ε : 導体]1と21.12と21間の誘電体の誘電
率 A11: 第1の導体11と対向する第3の導体21
の面積 A12: 第2の導体12と対向干る第3の導体21
の面積 Ao: 第1、第2の導体11..12の中間(こ第3
の導体21が位置したとき の各対向面積(A 11= A l2)p: 導体11
..12.21の幅 X: 面記中間位置(対向面積か′各A。)からの第1
、第2の導体11. 、1.2に対する第3の導体2J
の変缶。
とおくと、前記(1)式は次のように変位Xの関数とし
て整理される。
て整理される。
1、j c、=εA11/d=ε(A o−x+2)
/ dc2=εA、2/d−ε(Ao+xR)/d第6
図は、この出力■と変位Xの関係を図示したものであり
、出力■の周期は@1、第2の導体1.1 、12に供
給される三角波e1.e2の周期と同じであって、その
位相が変位×に対応して変化する。すなわち、第1の導
体11に供給する三角波e1の位相を第2の導体12′
のそれe2より90度進まぜている場合は、第2図の中
間位置から第3の導体21が右方に変位すると、それに
応じて\71.\7.のように出力Vの位相が遅れ、逆
(こ左方に変位すると、出力■はVl’TV。′のよう
にその位相が進むことになる。
/ dc2=εA、2/d−ε(Ao+xR)/d第6
図は、この出力■と変位Xの関係を図示したものであり
、出力■の周期は@1、第2の導体1.1 、12に供
給される三角波e1.e2の周期と同じであって、その
位相が変位×に対応して変化する。すなわち、第1の導
体11に供給する三角波e1の位相を第2の導体12′
のそれe2より90度進まぜている場合は、第2図の中
間位置から第3の導体21が右方に変位すると、それに
応じて\71.\7.のように出力Vの位相が遅れ、逆
(こ左方に変位すると、出力■はVl’TV。′のよう
にその位相が進むことになる。
尚、三角波e1.e2の位相関係が前記と逆の場合には
、出力\lの位相関係も極性が反転するだけであり、そ
の位相は変位Xl:対応して変化する。
、出力\lの位相関係も極性が反転するだけであり、そ
の位相は変位Xl:対応して変化する。
この結果、第3の導体21から取出される出力\7と中
間位置での出力\7oどの位相差を検出することにより
変位×の測定が行なわれる。そして、この第1、第2の
電極体10゜20を引張試験片の上、下にそれぞれ固着
すると、出力\I′の位相は試験片の伸びに対応して変
わり、その位相変化から伸びが検出される。
間位置での出力\7oどの位相差を検出することにより
変位×の測定が行なわれる。そして、この第1、第2の
電極体10゜20を引張試験片の上、下にそれぞれ固着
すると、出力\I′の位相は試験片の伸びに対応して変
わり、その位相変化から伸びが検出される。
搦シJリ−々(が←0↓一旦一よ−う一−ζ−″夾□仝
−間J吊−ズに一前記変位検出器は、導体間の間隙変化
ではなく面積変化による静電容置変化を利用するもので
あり、直接変位に比例し丈:情報が取出せ、しかも検出
範囲内の変位(= A 、#)は同一の感度により検出
で外るものである、3しかしながら、−れにおいては、
前記検出範囲を出力〜7の±π/4の位相変化範囲、す
なわも出力\Iの1/・1周期内の変化に変換している
ものであり、検出範囲が大になればなるほど単位変位に
対する位相変化、すなわすつ感度が低ドしてしまう問題
点がある。尚、感度の低下を避けるには、三角波e、、
e、の周期を長くし、それにより出力\7の周期を艮く
するこが考えられるが、その場合には応答性かそれだけ
低下する問題がある。
−間J吊−ズに一前記変位検出器は、導体間の間隙変化
ではなく面積変化による静電容置変化を利用するもので
あり、直接変位に比例し丈:情報が取出せ、しかも検出
範囲内の変位(= A 、#)は同一の感度により検出
で外るものである、3しかしながら、−れにおいては、
前記検出範囲を出力〜7の±π/4の位相変化範囲、す
なわも出力\Iの1/・1周期内の変化に変換している
ものであり、検出範囲が大になればなるほど単位変位に
対する位相変化、すなわすつ感度が低ドしてしまう問題
点がある。尚、感度の低下を避けるには、三角波e、、
e、の周期を長くし、それにより出力\7の周期を艮く
するこが考えられるが、その場合には応答性かそれだけ
低下する問題がある。
問ノ迂プ(奇−角り表しす−41≧yλマ入手−伐本発
明は、上記問題点を解決し、応答性を犠牲にすることな
く、必要に応し7て感度の変更が可能な変位検出器を提
供するものである。
明は、上記問題点を解決し、応答性を犠牲にすることな
く、必要に応し7て感度の変更が可能な変位検出器を提
供するものである。
すなわち、本発明は、第1の電極体ど第2の電極体との
相対変位量を検出]る静電容電式変位検出器であって、
第1の電極体は変(9方向と平行な面を電極面として変
位方向に間隙を隔てて配置した第1、第2の導体とし、
第2の電極体は前記第1、第2の導体の両電極面と一定
間隙を隔ててその電極面を対向させた第3の導体とし1
、前記@1、第2の導体に交流信号を供給して第3の導
体の出力を取出すようにしたものにおいて、前記第1、
第2の導体は1.80度位相差の交;イコ信号発振部と
結合し、第1、第2の導体には180度位相差の交流波
を供給するようにし、この交流波の振幅の変更により感
度の変更を行なえるようにしたものである。
相対変位量を検出]る静電容電式変位検出器であって、
第1の電極体は変(9方向と平行な面を電極面として変
位方向に間隙を隔てて配置した第1、第2の導体とし、
第2の電極体は前記第1、第2の導体の両電極面と一定
間隙を隔ててその電極面を対向させた第3の導体とし1
、前記@1、第2の導体に交流信号を供給して第3の導
体の出力を取出すようにしたものにおいて、前記第1、
第2の導体は1.80度位相差の交;イコ信号発振部と
結合し、第1、第2の導体には180度位相差の交流波
を供給するようにし、この交流波の振幅の変更により感
度の変更を行なえるようにしたものである。
作−ル
以上のものにおいては、第1の導体に供給される交流1
波をeとおくと、第2の導体に供給される交流波は1i
ii記eとは180度位相のずれた一〇である。この結
果、第3の導体からの出力\7は、前記(1)式のe+
、eqをそれぞれe、−eに置き換えた次式のようにな
り、したがって、この出力■を変位Xの関数として整理
すると、次のとおりである。
波をeとおくと、第2の導体に供給される交流波は1i
ii記eとは180度位相のずれた一〇である。この結
果、第3の導体からの出力\7は、前記(1)式のe+
、eqをそれぞれe、−eに置き換えた次式のようにな
り、したがって、この出力■を変位Xの関数として整理
すると、次のとおりである。
この結果、導体1,2と導体3間の変位Xは、供給され
る交流波eにより直接増幅されることになり、結局単位
変位に対する出力\lの変化は、交流波eの振幅を適当
な値に設定することで変更し得ることになる。
る交流波eにより直接増幅されることになり、結局単位
変位に対する出力\lの変化は、交流波eの振幅を適当
な値に設定することで変更し得ることになる。
実−施−例−
第1図にI〕いて、前記第5図と同番号を伺した第1、
第2の電極体10.20の第1〜第3の導体11,12
.21は第5図のものと同様であり、同様に動作する。
第2の電極体10.20の第1〜第3の導体11,12
.21は第5図のものと同様であり、同様に動作する。
・10は前記第1、第2の導体3.1. 、12に18
0度位相差の交流波を供給する発振器41と変成器42
とからなる交流信号発振部であり、第1、第2の導体1
1.12と結線され、それらに正弦波eとそれと180
度位相差の正弦波−(・をそれぞれ供給している。その
等価回路を第2図に示す。
0度位相差の交流波を供給する発振器41と変成器42
とからなる交流信号発振部であり、第1、第2の導体1
1.12と結線され、それらに正弦波eとそれと180
度位相差の正弦波−(・をそれぞれ供給している。その
等価回路を第2図に示す。
以−Eのものにおいて、第1、第2の導体1、1. 、
12に対して第3の導体21が相対的に変位Xを生じる
と、第3の導体21の出力■は、その振幅が変位に比例
して(4)式のように変化する。
12に対して第3の導体21が相対的に変位Xを生じる
と、第3の導体21の出力■は、その振幅が変位に比例
して(4)式のように変化する。
尚、−I−記実施例においては、第1、第2の電極体1
0.20の導体11,12.21に平板状のものを用い
た場合を例示したが、第3図に示すように第1の電極体
はガラスやセラミック等により形成したシリンダ13の
外周面に第1、第2の導体膜11’、12’ を伺着し
たものとし、第2の電極体はそのシリンダ13内を移動
自在のピストン状の導体21′とし、小型化してもよい
。さらに、この導体21′をグラファイトやカーボン等
の前記シリンダと熱膨張係数の略等しい材料に)り形成
し、使用温度範囲を大にしてもよい u世 以上のとおりであり、本発明は、第1、第2の導体を1
80度位相差の交流信号発生部と結合し、第3の導体出
力の振幅を直接第1、@2の導体と第3の導体間の変位
に対応させると共に、変位と第3の導体からの出力との
変換係数を前記交流信号発信部からの交流波の振幅と対
応させたものであり、感度の変更が極めて簡単であり、
計測目的に応した所望の感度による変位検出を容易に行
なうことができる。
0.20の導体11,12.21に平板状のものを用い
た場合を例示したが、第3図に示すように第1の電極体
はガラスやセラミック等により形成したシリンダ13の
外周面に第1、第2の導体膜11’、12’ を伺着し
たものとし、第2の電極体はそのシリンダ13内を移動
自在のピストン状の導体21′とし、小型化してもよい
。さらに、この導体21′をグラファイトやカーボン等
の前記シリンダと熱膨張係数の略等しい材料に)り形成
し、使用温度範囲を大にしてもよい u世 以上のとおりであり、本発明は、第1、第2の導体を1
80度位相差の交流信号発生部と結合し、第3の導体出
力の振幅を直接第1、@2の導体と第3の導体間の変位
に対応させると共に、変位と第3の導体からの出力との
変換係数を前記交流信号発信部からの交流波の振幅と対
応させたものであり、感度の変更が極めて簡単であり、
計測目的に応した所望の感度による変位検出を容易に行
なうことができる。
第1図は本発明の実施例を示す一部回路記号を含む斜視
図、第2図は第1図の等価回路図、第3図は本発明の他
の実施例を示す一部回路記号を含む正面断面図、第4図
は従来技術の斜視図、第5図は第4図の等価回路図、第
6図は第5図の出力波形図である。 10.20: 電極体 11.12.21: 導体 40: 交流信号発振器
図、第2図は第1図の等価回路図、第3図は本発明の他
の実施例を示す一部回路記号を含む正面断面図、第4図
は従来技術の斜視図、第5図は第4図の等価回路図、第
6図は第5図の出力波形図である。 10.20: 電極体 11.12.21: 導体 40: 交流信号発振器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1の電極体と第2の電極体との相対変位量を検出
する静電容量式変位検出器であって、第1の電極体は変
位方向と平行な面を電極面として変位方向に間隙を隔て
て配置した第1、第2の導体とし、第2の電極体は前記
第1、第2の導体の両電極面と一定間隙を隔ててその電
極面を対向させた第3の導体とし、前記第1、第2の導
体に交流信号を供給して第3の導体の出力を取出すよう
にしたものにおいて、前記の交流信号の位相差は180
°であることを特徴とする静電容量式変位検出器。 2、第1の電極体および第2の電極体は、平板状とした
ところの特許請求の範囲第1項に記3、第1の電極体お
よび第2の電極体は、一方をシリンダ状とし、他方をピ
ストン状としたところの特許請求の範囲第1項に記載の
静電容量式変位検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18902085A JPS6249212A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 静電容量式変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18902085A JPS6249212A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 静電容量式変位検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6249212A true JPS6249212A (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=16233957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18902085A Pending JPS6249212A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 静電容量式変位検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6249212A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6768410B1 (en) | 2001-04-19 | 2004-07-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Laminated balun transformer |
JP2010190758A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Sony Corp | 変位検出素子、微小電気機械装置および電子機器 |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP18902085A patent/JPS6249212A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6768410B1 (en) | 2001-04-19 | 2004-07-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Laminated balun transformer |
JP2010190758A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Sony Corp | 変位検出素子、微小電気機械装置および電子機器 |
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