KR102275562B1 - Displacement sensor - Google Patents
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Abstract
피측정물의 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 향상시킨다.
변위 센서(1)는, 교류 전류를 공급함으로써 교류 자장을 발생시키고, 피측정물의 위치의 변위에 따라서 피측정물로 유도되는 와전류에 따른 출력을 생성하는 코일(2)과, 코일(2) 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기(9)와, 코일(2) 주변의 온도가 소정값일 때의 코일(2)의 출력과, 코일(2)의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계를 사용하여, 실제 온도와 코일(2)의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력하는 변위 신호 생성부(6)를 구비한다.Improves the linearity of the displacement signal with respect to the displacement of the object to be measured.
The displacement sensor 1 generates an AC magnetic field by supplying an AC current, and generates an output according to an eddy current induced to the object to be measured according to the displacement of the position of the object to be measured, and a coil 2 around the coil 2 . The temperature measuring instrument 9 for measuring the actual temperature of , the output of the coil 2 when the temperature around the coil 2 is a predetermined value, and the position of the temperature-corrected object to be measured obtained from the output of the coil 2 A displacement signal generating unit 6 that outputs a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature and the output of the coil 2 as a displacement signal indicating the displacement of the position of the object to be measured by using the correlation of the corrected displacement signal indicating the displacement; be prepared
Description
본 출원은, 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2018-195357호, 출원일: 10/16/2018)을 기초로 하여, 이 출원으로부터 우선의 이익을 향수한다. 이 출원을 참조함으로써, 동 출원의 내용 전부를 포함한다.This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2018-195357, filing date: 10/16/2018), and enjoys priority from this application. By reference to this application, the entire content of that application is incorporated.
본 발명은, 피측정물과의 거리, 즉 갭을 비접촉으로 검출하는 변위 센서에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a displacement sensor that detects a distance to an object to be measured, that is, a gap without contact.
코일을 이용한 변위 센서는, 코일에 교류 전류를 흐르게 하는 발진기와 함께, 코일의 임피던스 변화에 의한 신호 변화를 검출하는 회로를 구비하고 있다. 발진기의 발진 신호는, 정류기에서 직류 신호로 변환된 후, 리니어라이저에 의해, 피측정물과의 갭에 따라서 선형적으로 변화되는 신호가 생성된다(특허문헌 1, 2 참조).The displacement sensor using a coil is provided with the circuit which detects the signal change by the impedance change of a coil with the oscillator which makes an alternating current flow through a coil. After the oscillation signal of the oscillator is converted into a DC signal by the rectifier, a signal that is linearly changed according to the gap with the measurement target is generated by the linearizer (see
코일은, 온도에 의해 임피던스가 변화되는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에서는, 코일을 갖는 발진기로부터 출력된 발진 신호의 진폭 레벨을 온도에 의해 보정하고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 리니어라이저의 출력을, 온도에 따른 보정값으로 보정하고 있다.It is known that the impedance of a coil changes with temperature. For this reason, in
특허문헌 1은, 정류기에서 정류하기 전의 단계에서 온도 보정을 행하고 있다. 그러나 정류기에도 온도에 의한 오프셋 변동이 있고, 리니어라이저의 전기 특성도 온도에 의해 변동될 가능성이 있다. 따라서, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 변위 센서의 출력 신호가 적잖이 온도 의존성을 갖고 있을 우려가 있다.
또한, 정류기의 전단측은, 신호 주파수가 높기 때문에, 부유 용량의 영향을 받기 쉽고, 정류기의 전단측에 온도 보정 회로를 마련하면, 신호 주파수가 높기 때문에 발열이 발생하기 쉬워, 온도 보정의 정밀도에 악영향을 미칠 우려가 있다.In addition, since the signal frequency is high on the front end of the rectifier, it is easily affected by the stray capacitance. If a temperature correction circuit is provided on the front end of the rectifier, heat is likely to occur due to the high signal frequency, which adversely affects the accuracy of temperature correction. may affect the
한편, 특허문헌 2는, R-V 변환기의 출력 전압을 리니어라이저의 출력 전압에 가산하여 보정 처리를 행하고 있지만, 단순한 가산 처리로는, 가산 처리를 행한 특정 변위에서밖에 보정 처리를 실시할 수 없고, 리니어라이저의 광범위에 걸치는 입출력 특성을 선형화시킬 수는 없다.On the other hand, in
또한, 특허문헌 2와 같이, 리니어라이저의 출력에 대해 온도 보정을 행하는 경우, 리니어라이저에는 온도 보정을 행하지 않은 신호가 입력되게 된다. 특히 고음역에서는, 정류 회로로부터의 신호의 감쇠가 커지므로, 이러한 감쇠 신호가 입력된 리니어라이저의 출력에 대해 온도 보정을 행하였다고 해도, 신호 감쇠분을 보상할 수 있을 정도의 온도 보정은 실시할 수 없을 우려가 있다.Moreover, when temperature correction is performed with respect to the output of a linearizer like
또한, 특허문헌 1이나 2도, 보정 처리를 전기 부품의 조합으로 행하는 것을 염두에 두고 있어, 온도 등의 환경 조건이나 경년 열화에 의한 전기 특성의 변동이 발생하기 쉽고, 또한 고장도 일어나기 쉬우므로, 보수성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.In addition,
본 발명은, 부재 비용을 삭감하면서, 온도 의존성을 가능한 한 적게 하여, 피측정물의 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 향상시키는 것이 가능한 변위 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a displacement sensor capable of improving the linearity of a displacement signal with respect to the displacement of an object to be measured by reducing the temperature dependence as much as possible while reducing the cost of the member.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 교류 전류를 공급함으로써 교류 자장을 발생시키고, 피측정물의 위치의 변위에 따라서 상기 피측정물로 유도되는 와전류에 따른 출력을 생성하는 코일과,In order to solve the above problems, in one aspect of the present invention, an AC magnetic field is generated by supplying an AC current, and an output according to an eddy current induced to the object to be measured according to a displacement of the position of the object to be measured is generated; ,
상기 코일 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기와,a temperature measuring instrument for measuring the actual temperature around the coil;
상기 코일 주변의 온도가 소정값일 때의 상기 코일의 출력과, 상기 코일의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 상기 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계를 사용하여, 상기 실제 온도와 상기 코일의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력하는 변위 신호 생성부를 구비하는, 변위 센서가 제공된다.Using a correlation between the output of the coil when the temperature around the coil is a predetermined value and a correction displacement signal indicating the displacement of the position of the temperature-corrected object to be measured obtained from the output of the coil, the actual temperature and the A displacement sensor is provided, comprising a displacement signal generating unit that outputs a correction displacement signal corresponding to the output of the coil as a displacement signal representing the displacement of the position of the measurement object.
적어도 하나의 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 온도 계측기로 계측된 실제 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 보간하는 보간 처리부를 구비하고,an interpolation processing unit for interpolating a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument from the correlation between the output of the coil at at least one temperature and the corrected displacement signal;
상기 변위 신호 생성부는, 상기 보간 처리부에서 보간된 보정 변위 신호를 상기 변위 신호로서 출력해도 된다.The displacement signal generating unit may output a corrected displacement signal interpolated by the interpolation processing unit as the displacement signal.
상기 보간 처리부는, 상기 코일의 출력 변화에 대해 상기 보정 변위 신호가 선형으로 변화되도록, 상기 상관 관계를 보간하여 새로운 상관 관계를 생성해도 된다.The interpolation processing unit may generate a new correlation by interpolating the correlation so that the corrected displacement signal changes linearly with respect to a change in the output of the coil.
상기 보간 처리부는, 서로 다른 적어도 두 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 두 온도 사이의 중간 온도에 있어서의 상기 상관 관계를 생성해도 된다.The interpolation processing unit may generate the correlation at an intermediate temperature between the two temperatures from the correlation between the output of the coil and the correction displacement signal at at least two different temperatures.
상기 변위 신호 생성부가 실장된 기판과,a substrate on which the displacement signal generator is mounted;
상기 기판의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기를 구비하고,A substrate temperature measuring instrument for measuring the temperature of the substrate,
상기 보간 처리부는, 상기 온도 계측기로 계측된 상기 코일 주변의 온도와 상기 기판 온도 계측기로 계측된 상기 기판의 온도에 기초하여, 상기 상관 관계를 보간해도 된다.The interpolation processing unit may interpolate the correlation based on the temperature around the coil measured by the temperature measuring device and the temperature of the substrate measured by the substrate temperature measuring device.
제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,a first correlation storage unit configured to store a first correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a first temperature;
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장하고,The interpolation processing unit generates the second correlation by interpolation processing of the first correlation while the displacement sensor performs measurement using the first correlation, and stores the second correlation in the second correlation storage unit. and,
상기 변위 신호 생성부는, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제2 온도로 바뀌면, 상기 제2 상관 관계에 기초하여 상기 보정 변위 신호를 생성해도 된다.The displacement signal generating unit may generate the corrected displacement signal based on the second correlation when the temperature measured by the temperature measuring device changes to the second temperature.
제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,a first correlation storage unit configured to store a first correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a first temperature;
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제1 온도로부터 제2 온도로 변화되면, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장해도 된다.The interpolation processing unit interpolates the first correlation when the temperature measured by the temperature measuring device changes from the first temperature to the second temperature while the displacement sensor is measuring using the first correlation The second correlation may be generated by processing and stored in the second correlation storage unit.
상기 코일의 임피던스를 이용하여 발진 동작을 행하여 상기 교류 전류를 발생시킴과 함께, 발진 신호를 출력하는 자려식 발진 회로를 갖고,and a self-excited oscillation circuit that generates the alternating current by performing an oscillation operation using the impedance of the coil and outputs an oscillation signal,
상기 자려식 발진 회로의 발진 레벨은, 상기 피측정물에 발생한 와전류에 의한 상기 코일의 임피던스의 변화의 영향을 받아 변화되어도 된다.The oscillation level of the self-excited oscillation circuit may be changed under the influence of a change in the impedance of the coil due to an eddy current generated in the object to be measured.
본 발명에 따르면, 부재 비용을 삭감할 수 있음과 함께, 피측정물의 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 향상시킬 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce member cost, the linearity of the displacement signal with respect to the displacement of a measurement object can be improved.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 변위 센서의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 제1 보간 처리를 행하는 제어부의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도.
도 3a는 온도 T1에서의 상관 관계 데이터를 나타내는 도면.
도 3b는 온도 T2에서의 상관 관계 데이터를 나타내는 도면.
도 3c는 보간 처리 후의 상관 관계 데이터를 나타낸다.
도 4는 제1 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 5는 제2 보간 처리를 행하는 제어부의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도.
도 6a는 도 5의 보간 처리부가 행하는 제2 보간 처리의 개요를 설명하는 도면.
도 6b는 도 6a에 이어지는 도면.
도 7은 제2 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 8은 제3 보간 처리를 행하는 제어부의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도.
도 9a는 도 8의 보간 처리부가 행하는 제2 보간 처리의 개요를 설명하는 도면.
도 9b는 도 9a에 이어지는 도면.
도 10은 제3 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 11은 제1 실시 형태에 의한 제어부의 처리 동작의 일례를 나타내는 흐름도.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a displacement sensor according to a first embodiment;
Fig. 2 is a functional block diagram showing an internal configuration of a control unit that performs a first interpolation process;
3A is a diagram showing correlation data at a temperature T1.
Fig. 3B is a diagram showing correlation data at temperature T2.
3C shows correlation data after interpolation processing.
Fig. 4 is a flowchart showing a processing sequence of a first interpolation process;
Fig. 5 is a functional block diagram showing an internal configuration of a control unit that performs a second interpolation process;
Fig. 6A is a diagram for explaining an outline of a second interpolation process performed by the interpolation processing unit of Fig. 5;
Fig. 6b is a continuation of Fig. 6a;
Fig. 7 is a flowchart showing a processing sequence of a second interpolation process;
Fig. 8 is a functional block diagram showing an internal configuration of a control unit that performs third interpolation processing;
Fig. 9A is a view for explaining an outline of a second interpolation process performed by the interpolation processing unit of Fig. 8;
Fig. 9b is a continuation of Fig. 9a;
Fig. 10 is a flowchart showing a processing procedure of a third interpolation process;
11 is a flowchart showing an example of a processing operation of a control unit according to the first embodiment;
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail.
(제1 실시 형태)(First embodiment)
도 1은 제1 실시 형태에 의한 변위 센서(1)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1의 변위 센서(1)는, 코일(2)과, 발진기(3)와, 정류기(4)와, A/D 컨버터(5)와, 제어부(변위 신호 생성부)(6)와, D/A 컨버터(7)와, 출력 증폭기(8)와, 온도 계측기(9)를 구비하고 있다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
발진기(3)는, 예를 들어 자려식 발진 회로로 구성되어 있다. 자려식 발진 회로는, 타려식에 비해 회로 구성을 간략화할 수 있어, 실장 면적 및 부품 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 코일의 공진을 이용하기 때문에, 거리의 변화에 수반되는 발진 신호 레벨의 변화를 크게 할 수 있다고 하는 이점도 있다. 자려식 발진 회로의 구체적인 회로 구성은 특별히 묻지 않지만, 예를 들어 콜피츠 발진 회로를 적용 가능하다.The
발진기(3)는, 코일(2)과 도시하지 않은 콘덴서에 의한 공진 회로를 내장하고 있다. 코일(2)에는, 공진 주파수의 교류 전류가 흐른다. 따라서, 코일(2)로부터는 교류 전류에 따른 자속이 발생하고, 이 자속에 의해, 코일(2)의 근방에 배치된 피측정물에 와전류가 발생한다. 피측정물에 와전류가 발생하면, 그 영향으로, 코일(2)의 임피던스가 변화되고, 발진 회로의 발진 신호의 신호 레벨도 변화된다. 이와 같이, 코일(2)은, 교류 전류를 공급함으로써 교류 자장을 발생시키고, 피측정물의 위치의 변위에 따라서 피측정물로 유도되는 와전류에 따른 출력을 생성한다.The
또한, 피측정물이 절연체인 경우는, 와전류는 발생하지 않으므로, 도 1의 변위 센서(1)에 의해 변위, 즉 갭을 검출 가능한 피측정물은, 도전체에 한정된다. 피측정물은, 도전체이면 되고, 비자성체이거나 자성체여도 된다.In addition, when the object to be measured is an insulator, since no eddy current is generated, the object to be measured whose displacement, ie, a gap, can be detected by the
정류기(4)는, 발진기(3)의 발진 신호, 즉 코일(2)의 출력을 정류하여, 직류 신호로 변환한다. A/D 컨버터(5)는, 정류기(4)로부터 출력된 직류 신호를 디지털 신호로 변환한다. 온도 계측기(9)는, 코일(2)의 주변의 실제 온도를 계측한다. 도 1의 변위 센서(1)를, 예를 들어 엔진의 밸브의 위치를 계측하기 위해 사용하는 경우, 코일(2)의 주변의 온도가 100℃를 초과하는 고온이 될 우려가 있다. 상술한 바와 같이, 코일(2)은, 온도에 의해 임피던스가 변화되고, 변위 센서(1)의 출력 신호도 변화되어 버린다. 따라서, 변위 센서(1)의 사용 환경하에서, 코일(2)에 가능한 한 가까운 장소의 온도를 계측하는 것이 바람직하다. 온도 계측기(9)는, 코일(2) 자체의 온도를 측정해도 되고, 코일(2)의 근방의 온도를 계측해도 된다.The
제어부(6)는, 코일(2) 주변의 온도가 소정값일 때의 코일(2)의 출력과, 코일(2)의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계를 사용하여, 실제 온도와 코일(2)의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력한다. 더 구체적으로는, 제어부(6)는, 복수의 온도의 각각에서의 코일(2)의 출력과, 코일(2)의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계에 기초하여, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도와 코일(2)의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력한다. 제어부(6)는, 소프트웨어 처리에 의해, 변위 신호를 생성하는 것이며, 예를 들어 프로그램 저장부(10)에 저장된 프로그램을 판독하여 실행함으로써, 상술한 신호 처리를 행하여 변위 신호를 생성한다. 이와 같이, 제어부(6)는, 더 구체적으로는, 상기 프로그램을 실행하는 MCU(Micro Control Unit)나 MPU(Micro Processing Unit) 등으로 구성 가능하다.The
제어부(6)에는, 상관 관계 저장부(11)와 보간 처리부(12)가 내장 또는 접속되어 있다. 또한, 도 1에서는, 제어부(6)에 상관 관계 저장부(11)와 보간 처리부(12)가 내장되는 예를 나타내고 있지만, 상관 관계 저장부(11)와 보간 처리부(12) 중 적어도 한쪽은, 제어부(6)와는 별개로 마련되어 있어도 된다. 상관 관계 저장부(11)는, 코일(2)의 복수의 온도의 각각에 대해, 정류기(4)의 출력에 대응하는 디지털 신호와, 보정 변위 신호의 상관 관계 데이터를 저장하고 있다. 상관 관계 저장부(11)에 상관 관계 데이터를 저장하는 데 있어서, 코일(2)을 어느 온도로 설정한 상태에서, 피측정물과의 갭을 복수의 방법으로 변화시켜, 각 갭에 있어서의 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 검출하고, 각 갭에 있어서의 보정 변위 신호가 갭에 대해 선형으로 변화되도록, 코일(2)의 출력, 즉 정류기(4)의 출력 신호와 보정 변위 신호의 상관 관계 데이터를 생성한다. 이러한 상관 관계 데이터를, 코일(2)의 온도를 복수의 방법으로 변화시켜, 각각의 온도에 대해 생성하여, 상관 관계 저장부(11)에 저장해 둔다.In the
또한, 제어부(6)는, 상관 관계 저장부(11)에 상관 관계 데이터를 저장하는 대신에, 상관 관계를 나타내는 함수식을 마련하여, 이 함수식에 정류기(4)의 출력에 대응하는 입력 파라미터를 부여하여 연산 처리를 행하여, 보정 변위 신호를 구해도 된다.Further, instead of storing the correlation data in the
보간 처리부(12)는, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 보간한다. 즉, 보간 처리부(12)는, 상관 관계 저장부(11)에 저장된 상관 관계 데이터를, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에 기초하여 보간한다. 보간 처리부(12)는, 서로 다른 적어도 두 온도에서의 코일의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 두 온도 사이의 중간 온도에 있어서의 상관 관계를 생성해도 된다. 보간 처리부(12)가 행하는 보간 처리에는, 후술하는 바와 같이, 복수의 방법을 생각할 수 있다. 보간 처리부(12)가 보간 처리를 행하여 새롭게 생성한 상관 관계 데이터는, 예를 들어 상관 관계 저장부(11)에 저장된다. 혹은, 보간 처리부(12)가 새롭게 생성한 상관 관계 데이터를, 상관 관계 저장부(11)와는 별개로 저장해도 된다.The
제어부(6)는, 보간 처리부에서 보간된 보정 변위 신호를 변위 신호로서 출력한다. 더 구체적으로는, 제어부(6)는, 보간 처리부(12)가 보간 처리에 의해 새롭게 생성한 상관 관계 데이터에 기초하여, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에서의 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 생성한다. 상관 관계 데이터 중에, 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 데이터가 포함되어 있지 않은 경우는, 정류기(4)의 출력 신호에 근접한 데이터를 사용하여 보간 처리에 의해 보정 변위 신호를 생성한다.The
다음으로, 제어부(6)가 행하는 보간 처리에 대해 상세하게 설명한다. 제어부(6) 내의 보간 처리부(12)가 행하는 보간 처리에는 복수의 방법을 생각할 수 있다. 이하에서는, 대표적인 제1∼제3 보간 처리를 차례로 설명한다. 보간 처리부(12)는, 이하에 나타내는 제1∼제3 보간 처리 중 어느 것을 채용해도 상관없다.Next, the interpolation process performed by the
도 2는 제1 보간 처리를 행하는 제어부(6)의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 2의 제어부(6)는, 상술한 상관 관계 저장부(11) 및 보간 처리부(12)와, 데이터 출력부(14)를 갖는다. 데이터 출력부(14)는, 보간 처리부(12)에서 보간 처리한 상관 관계 데이터에 기초하여 생성된 보정 변위 신호를 변위 신호로서 출력한다.Fig. 2 is a functional block diagram showing the internal configuration of the
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도 2의 보간 처리부(12)가 행하는 제1 보간 처리의 개요를 설명하는 도면이다. 도 3a와 도 3b는 상관 관계 저장부(11)에 미리 저장되어 있는 상관 관계 데이터의 일례를 나타내고 있고, 도 3a는 온도 T1에서의 상관 관계 데이터 cor1, 도 3b는 온도 T2에서의 상관 관계 데이터 cor2를 나타내고 있다.3A, 3B and 3C are diagrams for explaining the outline of the first interpolation processing performed by the
보간 처리부(12)는, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 온도 계측기(9)로 계측된 코일(2)의 주변의 온도에 기초하여, 도 3a의 상관 관계 데이터 cor1과 도 3b의 상관 관계 데이터 cor2를 비례 배분하는 보간 처리를 행하여, 새로운 상관 관계 데이터 cor3을 생성한다.As shown in FIG. 3C , the
제어부(6)는, 상관 관계 데이터 cor3에 기초하여, 온도 계측기(9)로 계측된 코일(2)의 주변의 온도에서의 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 생성한다.The
도 4는 제1 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 먼저, 상관 관계 저장부(11)에, 적어도 두 온도에 대해, 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계 데이터를 저장해 둔다(스텝 S1). 이하에서는, 도 3a와 도 3b에 나타내는 바와 같이, 서로 다른 제1 온도와 제2 온도에 대한 2종류의 상관 관계 데이터 cor1, cor2가 상관 관계 저장부(11)에 저장되어 있는 것으로 한다. 또한, 이하에서는, 제1 온도에서의 상관 관계 데이터를 제1 상관 관계 데이터 cor1이라고 칭하고, 제2 온도에서의 상관 관계 데이터를 제2 상관 관계 데이터 cor2라고 칭한다.4 is a flowchart showing a processing procedure of the first interpolation process. First, correlation data between the output of the
다음으로, 제1 온도에서의 제1 상관 관계 데이터 cor1에 기초하여, 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 취득함과 함께, 제2 온도에서의 제2 상관 관계 데이터 cor2에 기초하여, 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 취득한다(스텝 S2).Next, based on the first correlation data cor1 at the first temperature, a correction displacement signal corresponding to the output signal of the
여기서, 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 데이터가 제1 상관 관계 데이터 cor1과 제2 상관 관계 데이터 cor2 중 어느 쪽에도 존재하지 않는 경우, 정류기(4)의 출력 신호의 근방의 데이터를 사용하여 보간 처리에 의해, 보정 변위 신호를 생성하면 된다.Here, when data corresponding to the output signal of the
다음으로, 제1 온도에서의 상관 관계 데이터 cor1을 사용하여 취득한 보정 변위 신호와, 제2 온도에서의 제2 상관 관계 데이터 cor2를 사용하여 취득한 보정 변위 신호를 사용하여, 보간 처리에 의해 새로운 상관 관계 데이터 cor3을 생성하고, 이 상관 관계 데이터 cor3에 기초하여 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 생성한다(스텝 S3). 예를 들어, 온도 계측기(9)로 계측한 온도가 제1 온도와 제2 온도의 중간 온도이면, 제1 상관 관계 데이터 cor1에 기초하여 취득한 보정 변위 신호와, 제2 상관 관계 데이터 cor2에 기초하여 취득한 보정 변위 신호의 평균값을, 온도 계측기(9)로 계측한 온도에서의 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호로 하면 된다.Next, using the corrected displacement signal obtained using the correlation data cor1 at the first temperature and the corrected displacement signal obtained using the second correlation data cor2 at the second temperature, a new correlation is performed by interpolation processing. Data cor3 is generated, and a correction displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the
도 5는 제2 보간 처리를 행하는 제어부(6)의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 5의 제어부(6)는, 상관 관계 저장부(11)와, 보간 처리부(12)와, 데이터 출력부(14)를 갖고, 상관 관계 저장부(11)는, 제1 상관 관계 저장부(11a)와 제2 상관 관계 저장부(11b)를 포함하고 있다. 제1 상관 관계 저장부(11a)는, 제1 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장한다. 제2 상관 관계 저장부(11b)는, 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장한다.5 is a functional block diagram showing the internal configuration of the
도 5의 보간 처리부(12)는, 제1 상관 관계를 사용하여 변위 센서(1)가 계측을 행하고 있는 동안에, 제1 상관 관계의 보간 처리를 행하여 제2 상관 관계를 생성하여 제2 상관 관계 저장부(11b)에 저장한다. 제어부(6)는, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도가 제2 온도로 바뀌면, 제2 상관 관계에 기초하여 보정 변위 신호를 생성한다.The
도 6a 및 도 6b는 도 5의 보간 처리부(12)가 행하는 제2 보간 처리의 개요를 설명하는 도면이다. 도 6a의 실선은 제1 상관 관계 저장부(11a)에 미리 저장되어 있는 소정 온도 T3에서의 상관 관계 데이터 cor4이다. 도 6a의 파선은, 변위 센서(1)에 의한 변위 계측을 실행 중에, 소정 온도 T3으로부터 조금 어긋나게 한 온도에서의 상관 관계 데이터 cor5, cor6이다. 도 6b의 실선은 온도 변화 후의 상관 관계 데이터 cor6, 도 6b의 파선은 원래의 상관 관계 데이터 cor4이다.6A and 6B are diagrams for explaining the outline of the second interpolation processing performed by the
도 7은 제2 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 먼저, 상관 관계 저장부(11)에, 어느 소정 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계 데이터 cor4를 저장해 둔다(스텝 S11). 이 상관 관계 데이터를 사용하여, 변위 센서(1)에 의한 변위 계측 처리를 개시한다(스텝 S12). 이 처리를 계속 실행하고 있는 동안에, 상관 관계 저장부(11)에 저장된 상관 관계 데이터 cor4를 사용하여, 소정 온도로부터 조금 어긋나게 한 온도에서의 상관 관계 데이터 cor5, cor6을 보간 처리에 의해 생성한다(스텝 S13). 새로운 상관 관계 데이터 cor5, cor6이 완성되면, 그 데이터를 상관 관계 저장부(11) 또는 다른 저장부에 저장한다(스텝 S14).7 is a flowchart showing a processing procedure of the second interpolation process. First, correlation data cor4 between the output of the
그 후, 제어부(6)는, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도가 스텝 S13 및 S14에서 생성된 상관 관계 데이터 cor5 또는 cor6의 온도가 되면, 이 상관 관계 데이터를 사용하여, 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 취득한다. 도 6b는, 상관 관계 데이터 cor6에 대응하는 온도가 된 예를 나타내고 있다.Then, when the actual temperature measured by the
도 8은 제3 보간 처리를 행하는 제어부(6)의 내부 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 8의 제어부(6)는, 도 5의 제어부(6)와 유사한 구성을 갖지만, 제1 상관 관계 저장부(11a)로부터 판독된 보정 변위 신호가 데이터 출력부(14)에 입력되는 것과, 제2 상관 관계 저장부(11b)에는 1종류의 상관 관계 데이터가 저장되는 것이 도 5의 제어부(6)와는 상이하다.Fig. 8 is a functional block diagram showing the internal configuration of the
도 9a 및 도 9b는 도 8의 보간 처리부(12)가 행하는 제3 보간 처리의 개요를 설명하는 도면이다. 도 9a의 실선은 제1 상관 관계 저장부(11a)에 미리 저장되어 있는 소정 온도 T4에서의 상관 관계 데이터 cor7이다. 도 9a의 파선은, 상관 관계 데이터 cor7에 대해 제3 보간 처리를 행함으로써 얻어지는 상관 관계 데이터 cor8이다. 도 9b의 실선은 상관 관계 데이터 cor8, 파선은 원래의 상관 관계 데이터 cor7이다.9A and 9B are diagrams for explaining the outline of the third interpolation processing performed by the
도 10은 제3 보간 처리의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 먼저, 제1 상관 관계 저장부(11a)에, 어느 소정 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계 데이터 cor7을 저장해 둔다(스텝 S21). 이 상관 관계 데이터 cor7을 사용하여, 변위 센서(1)에 의한 변위 계측 처리를 개시한다(스텝 S22). 이 처리를 한창 계속해서 실행하고 있는 중에, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도가 변화되면, 제1 상관 관계 저장부(11a)에 저장된 상관 관계 데이터 cor7을 사용하여, 보간 처리에 의해, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에서의 상관 관계 데이터 cor8을 생성한다(스텝 S23). 새로운 상관 관계 데이터 cor8이 완성되면, 이 상관 관계 데이터 cor8을 제2 상관 관계 저장부(11b)에 저장한다(스텝 S24). 그 후에는, 제어부(6)는, 교체한 상관 관계 데이터를 사용하여, 정류기(4)의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 생성한다. 또한, 제1 상관 관계 저장부(11a)에 저장되어 있던 상관 관계 데이터 cor7을 삭제하여, 제2 상관 관계 저장부(11b)에 저장된 상관 관계 데이터를 제1 상관 관계 저장부(11a)에 카피하고, 상술한 스텝 S21 이후의 처리를 반복하여 실행해도 된다.Fig. 10 is a flowchart showing the processing sequence of the third interpolation process. First, correlation data cor7 between the output of the
또한, 보간 처리부(12)는, 제1∼제3 보간 처리를 행할 때에는, 코일(2)의 출력, 즉 정류기(4)의 출력의 변화에 대해, 보정 변위 신호가 선형으로 변화되도록 보간 처리를 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 정류기(4)의 출력에 대해 선형으로 변화되는 보정 변위 신호를 생성할 수 있다.In addition, when performing the first to third interpolation processing, the
도 11은 제1 실시 형태에 의한 제어부(6)의 처리 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 변위 센서(1)의 코일(2)을 피측정물의 근방에 배치하면, 코일(2)의 임피던스가 변화되어, 발진기(3)의 발진 신호의 신호 레벨이 변화되고, 그것에 따라서, 정류기(4)로부터 출력되는 직류 신호의 신호 레벨도 변화된다. 이 직류 신호는, A/D 컨버터(5)에 의해 디지털 신호로 변화된 후에, 제어부(6)에 입력된다(스텝 S31).11 is a flowchart showing an example of the processing operation of the
제어부(6)는, 스텝 S31의 처리에 전후하여, 온도 계측기(9)로 계측된 코일(2)의 주변의 온도를 취득한다(스텝 S32). 다음으로, 제어부(6)는, 코일(2)의 주변의 온도와, 정류기(4)로부터 출력되어 A/D 컨버터(5)에 의해 디지털 변환된 디지털 신호에 기초하여, 보간 처리부(12)가 상술한 제1∼제3 보간 처리 중 어느 것을 행하여 생성한 상관 관계 데이터를 사용하여, 보정 변위 신호를 생성한다(스텝 S33).The
변위 센서(1)에서는, 코일(2) 이외의 구성 부품은 공통의 기판 상에 실장되고, 코일(2)만이 이 기판으로부터 이격된 위치에 배치되는 경우가 많다. 이 경우, 코일(2)의 주변의 온도와 기판의 온도의 온도 차가 커질 가능성이 있다. 특히, 엔진의 밸브의 위치를 검출하는 경우 등, 피측정물의 온도가 수백 ℃를 초과하는 고온이 되는 경우는, 코일(2)의 주변의 온도와 기판의 주변의 온도의 온도 차가 커지기 쉽다. 상술한 바와 같이, 코일(2)의 온도에 의해 코일(2)의 임피던스는 변화되지만, 기판의 온도에 의해서도 기판 내의 각 회로 소자의 전기적 특성이 변화되어, 보정 변위 신호의 신호 레벨에 영향을 미친다.In the
따라서, 코일(2)의 주변의 온도와 기판의 주변의 온도가 상위할 가능성이 있는 경우에는, 코일(2)의 주변의 온도를 계측하는 온도 계측기(9)와는 별도로, 기판의 주변의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기(13)를 마련해도 된다.Therefore, when there is a possibility that the temperature of the periphery of the
이 경우, 제어부(6)는, 복수의 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계에 기초하여, 온도 계측기(9)로 계측된 코일의 온도와, 기판 온도 계측기(13)로 계측된 기판의 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 생성한다.In this case, the
이에 의해, 코일(2)의 주변의 온도와 기판의 주변의 온도를 고려하여, 피측정물의 변위에 대한 보정 변위 신호를 생성할 수 있어, 코일(2)이나 기판의 온도가 변화되어도, 또한 피측정물의 변위가 변화되어도, 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 더 개선시킬 수 있다.This makes it possible to generate a correction displacement signal for the displacement of the object to be measured in consideration of the temperature around the
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 복수의 온도에서의 정류기(4)의 출력과 보정 변위 신호의 상관 관계에 기초하여, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에서의 정류기(4)의 출력 신호에 대응하는 보정 변위 신호를 생성하므로, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도를 고려하여, 소프트웨어 처리에 의해 고정밀도로 보정 변위 신호를 생성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 적어도 1종류의 온도에 대한 상관 관계를 사용하여, 보간 처리에 의해, 온도 계측기(9)로 계측된 실제 온도에 따른 상관 관계를 구하므로, 다수의 온도에 대한 상관 관계를 미리 준비할 필요가 없다. 따라서, 광범위한 온도 범위에 대해, 변위 신호의 생성이 가능해진다.As described above, in the present embodiment, based on the correlation between the output of the
또한, 제어부(6)는, 1개의 MCU나 MPU로 구성할 수 있으므로, 하드웨어 구성을 간략화할 수 있어, 부품 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 제어부(6)의 처리 동작은, 프로그램을 개량함으로써 다양하게 변경할 수 있어, 피측정물의 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 더 개선시키는 처리를 하드웨어의 변경 없이 비교적 용이하게 행할 수 있다. 프로그램의 치환을 용이하게 실시할 수 있도록, 프로그램 저장부(10)는, 전기적으로 재기입 가능한 플래시 메모리나 EEPROM 등으로 구성하는 것이 바람직하다. 특히, 본 실시 형태에 의한 변위 센서(1)를 고온하에서 사용하는 경우에는, 고온하에서도 데이터의 유지 성능이 높은 불휘발성 메모리를 사용하여 상관 관계 저장부(11)나 프로그램 저장부(10)를 구성하는 것이 더 바람직하다.Moreover, since the
상술한 실시 형태의 기술 사상은, 이하의 (1)∼(8)로 정리할 수 있다.The technical idea of the above-described embodiment can be summarized in the following (1) to (8).
(1) 교류 전류를 공급함으로써 교류 자장을 발생시키고, 피측정물의 위치의 변위에 따라서 상기 피측정물로 유도되는 와전류에 따른 출력을 생성하는 코일과,(1) a coil for generating an alternating magnetic field by supplying an alternating current, and generating an output according to the eddy current induced to the object to be measured according to a displacement of the position of the object;
상기 코일 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기와,a temperature measuring instrument for measuring the actual temperature around the coil;
상기 코일 주변의 온도가 소정값일 때의 상기 코일의 출력과, 상기 코일의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 상기 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계를 사용하여, 상기 실제 온도와 상기 코일의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 상기 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력하는 변위 신호 생성부를 구비하는, 변위 센서.Using a correlation between the output of the coil when the temperature around the coil is a predetermined value and a correction displacement signal indicating the displacement of the position of the temperature-corrected object to be measured obtained from the output of the coil, the actual temperature and the and a displacement signal generator for outputting a corrected displacement signal corresponding to the output of the coil as a displacement signal indicating the displacement of the position of the object to be measured.
(2) 적어도 하나의 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 온도 계측기로 계측된 실제 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 보간하는 보간 처리부를 구비하고,(2) an interpolation processing unit for interpolating a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring device from the correlation between the output of the coil at at least one temperature and the corrected displacement signal;
상기 변위 신호 생성부는, 상기 보간 처리부에서 보간된 보정 변위 신호를 상기 변위 신호로서 출력하는, (1)에 기재된 변위 센서.The displacement sensor according to (1), wherein the displacement signal generating unit outputs a corrected displacement signal interpolated by the interpolation processing unit as the displacement signal.
(3) 상기 보간 처리부는, 상기 코일의 출력의 변화에 대해 상기 보정 변위 신호가 선형으로 변화되도록, 상기 상관 관계를 보간하여 새로운 상관 관계를 생성하는, (2)에 기재된 변위 센서.(3) The displacement sensor according to (2), wherein the interpolation processing unit generates a new correlation by interpolating the correlation so that the corrected displacement signal changes linearly with a change in the output of the coil.
(4) 상기 보간 처리부는, 서로 다른 적어도 두 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 두 온도 사이의 중간 온도에 있어서의 상기 상관 관계를 생성하는, (2) 또는 (3)에 기재된 변위 센서.(4) the interpolation processing unit generates the correlation at an intermediate temperature between the two temperatures from the correlation between the output of the coil and the correction displacement signal at at least two different temperatures, (2) or The displacement sensor described in (3).
(5) 상기 변위 신호 생성부가 실장된 기판과,(5) a substrate on which the displacement signal generator is mounted;
상기 기판의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기를 구비하고,A substrate temperature measuring instrument for measuring the temperature of the substrate,
상기 보간 처리부는, 상기 온도 계측기로 계측된 상기 코일 주변의 온도와 상기 기판 온도 계측기로 계측된 상기 기판의 온도에 기초하여, 상기 상관 관계를 보간하는, (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 변위 센서.Any one of (2) to (4), wherein the interpolation processing unit interpolates the correlation based on the temperature around the coil measured by the temperature measuring instrument and the temperature of the substrate measured by the substrate temperature measuring unit. Displacement sensor described in.
(6) 제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,(6) a first correlation storage unit for storing a first correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a first temperature;
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장하고,The interpolation processing unit generates the second correlation by interpolation processing of the first correlation while the displacement sensor performs measurement using the first correlation, and stores the second correlation in the second correlation storage unit. and,
상기 변위 신호 생성부는, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제2 온도로 바뀌면, 상기 제2 상관 관계에 기초하여 상기 보정 변위 신호를 생성하는, (2) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 변위 센서.The displacement signal generating unit according to any one of (2) to (5), wherein the displacement signal generating unit generates the corrected displacement signal based on the second correlation when the temperature measured by the temperature measuring instrument changes to the second temperature. displacement sensor.
(7) 제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,(7) a first correlation storage unit for storing a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the corrected displacement signal;
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제1 온도로부터 제2 온도로 변화되면, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장하는, (2) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 변위 센서.The interpolation processing unit interpolates the first correlation when the temperature measured by the temperature measuring device changes from the first temperature to the second temperature while the displacement sensor is measuring using the first correlation The displacement sensor according to any one of (2) to (5), wherein the second correlation is generated by processing and stored in the second correlation storage unit.
(8) 상기 코일의 임피던스를 이용하여 발진 동작을 행하여 상기 교류 전류를 발생시킴과 함께, 발진 신호를 출력하는 자려식 발진 회로를 갖고,(8) a self-excited oscillation circuit for generating the alternating current and outputting an oscillation signal by performing an oscillation operation using the impedance of the coil;
상기 자려식 발진 회로의 발진 레벨은, 상기 피측정물에 발생한 와전류에 의한 상기 코일의 임피던스의 변화의 영향을 받아 변화되는, (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 변위 센서.The displacement sensor according to any one of (1) to (7), wherein the oscillation level of the self-excited oscillation circuit is changed under the influence of a change in the impedance of the coil due to an eddy current generated in the object to be measured.
본 발명의 양태는, 상술한 개개의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 상도할 수 있는 다양한 변형도 포함하는 것이고, 본 발명의 효과도 상술한 내용에 한정되는 것은 아니다. 즉, 청구범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.Aspects of the present invention are not limited to the above-described individual embodiments, and various modifications that those skilled in the art can imagine are included, and the effects of the present invention are not limited to the above. That is, various additions, changes, and partial deletions are possible without departing from the conceptual spirit and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 : 변위 센서
2 : 코일
3 : 발진기
4 : 정류기
5 : A/D 컨버터
6 : 제어부
7 : D/A 컨버터
8 : 출력 증폭기
9 : 온도 계측기
10 : 프로그램 저장부
11 : 상관 관계 저장부
11b : 제2 상관 관계 저장부
12 : 보간 처리부
13 : 기판 온도 계측기1: displacement sensor
2: coil
3: Oscillator
4: Rectifier
5: A/D converter
6: control unit
7: D/A converter
8: output amplifier
9: temperature instrument
10: program storage
11: correlation storage unit
11b: second correlation storage unit
12: interpolation processing unit
13: substrate temperature meter
Claims (8)
상기 코일 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기와,
상기 코일 주변의 온도가 소정값일 때의 상기 코일의 출력과, 상기 코일의 출력으로부터 구해지는 온도 보정된 상기 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 보정 변위 신호의 상관 관계를 사용하여, 상기 실제 온도와 상기 코일의 출력에 대응하는 보정 변위 신호를 상기 피측정물의 위치의 변위를 나타내는 변위 신호로서 출력하는 변위 신호 생성부와,
상기 변위 신호 생성부가 실장된 기판과,
상기 기판의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기와,
상기 온도 계측기로 계측된 상기 코일 주변의 온도와 상기 기판 온도 계측기로 계측된 상기 기판의 온도에 기초하여, 적어도 하나의 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 온도 계측기로 계측된 실제 온도에 대응하는 보정 변위 신호를 보간하는 보간 처리부를 구비하는, 변위 센서.A coil for generating an AC magnetic field by supplying an AC current and generating an output according to an eddy current induced to the object to be measured according to a displacement of the position of the object;
a temperature measuring instrument for measuring the actual temperature around the coil;
Using the correlation between the output of the coil when the temperature around the coil is a predetermined value, and a correction displacement signal indicating the displacement of the position of the temperature-corrected object to be measured obtained from the output of the coil, the actual temperature and the a displacement signal generating unit for outputting a corrected displacement signal corresponding to the output of the coil as a displacement signal indicating the displacement of the position of the object to be measured;
a substrate on which the displacement signal generator is mounted;
a substrate temperature measuring instrument for measuring the temperature of the substrate;
From the correlation between the output of the coil at at least one temperature and the correction displacement signal, based on the temperature around the coil measured with the temperature measuring instrument and the substrate temperature measured with the substrate temperature measuring instrument, the temperature measuring instrument Displacement sensor comprising an interpolation processing unit for interpolating a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by
상기 보간 처리부는, 상기 코일의 출력의 변화에 대해 상기 보정 변위 신호가 선형으로 변화되도록, 상기 상관 관계를 보간하여 새로운 상관 관계를 생성하는, 변위 센서.According to claim 1,
The interpolation processing unit is configured to generate a new correlation by interpolating the correlation so that the corrected displacement signal is linearly changed with respect to a change in the output of the coil.
상기 보간 처리부는, 서로 다른 적어도 두 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 상관 관계로부터, 상기 두 온도 사이의 중간 온도에 있어서의 상기 상관 관계를 생성하는, 변위 센서.3. The method of claim 1 or 2,
The interpolation processing unit generates the correlation at an intermediate temperature between the two temperatures from the correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at at least two different temperatures.
제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장하고,
상기 변위 신호 생성부는, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제2 온도로 바뀌면, 상기 제2 상관 관계에 기초하여 상기 보정 변위 신호를 생성하는, 변위 센서.3. The method of claim 1 or 2,
a first correlation storage unit configured to store a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the corrected displacement signal;
a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
The interpolation processing unit generates the second correlation by interpolation processing of the first correlation while the displacement sensor performs measurement using the first correlation, and stores the second correlation in the second correlation storage unit. and,
The displacement signal generator, when the temperature measured by the temperature measuring instrument changes to the second temperature, generates the corrected displacement signal based on the second correlation.
제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,
상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,
상기 보간 처리부는, 상기 제1 상관 관계를 사용하여 당해 변위 센서가 계측을 행하고 있는 동안에, 상기 온도 계측기로 계측된 온도가 상기 제1 온도로부터 제2 온도로 변화되면, 상기 제1 상관 관계의 보간 처리에 의해 상기 제2 상관 관계를 생성하여 상기 제2 상관 관계 저장부에 저장하는, 변위 센서.3. The method of claim 1 or 2,
a first correlation storage unit configured to store a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the corrected displacement signal;
a second correlation storage unit configured to store a second correlation between the output of the coil and the corrected displacement signal at a second temperature different from the first temperature;
The interpolation processing unit interpolates the first correlation when the temperature measured by the temperature measuring device changes from the first temperature to the second temperature while the displacement sensor is measuring using the first correlation generating the second correlation by processing and storing it in the second correlation storage unit.
상기 코일의 임피던스를 이용하여 발진 동작을 행하여 상기 교류 전류를 발생시킴과 함께, 발진 신호를 출력하는 자려식 발진 회로를 갖고,
상기 자려식 발진 회로의 발진 레벨은, 상기 피측정물에 발생한 와전류에 의한 상기 코일의 임피던스의 변화의 영향을 받아 변화되는, 변위 센서.3. The method of claim 1 or 2,
and a self-excited oscillation circuit that generates the alternating current by performing an oscillation operation using the impedance of the coil and outputs an oscillation signal;
and an oscillation level of the self-excited oscillation circuit is changed under the influence of a change in impedance of the coil due to an eddy current generated in the object to be measured.
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