KR20200042864A - Displacement sensor - Google Patents

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KR20200042864A
KR20200042864A KR1020190127436A KR20190127436A KR20200042864A KR 20200042864 A KR20200042864 A KR 20200042864A KR 1020190127436 A KR1020190127436 A KR 1020190127436A KR 20190127436 A KR20190127436 A KR 20190127436A KR 20200042864 A KR20200042864 A KR 20200042864A
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유타카 구보야마
야스시 나카노
나오야 이노우에
마사시 가와구치
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나부테스코 가부시키가이샤
신코 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

The present invention relates to a displacement sensor which improves linearity of a displacement signal about displacement of an object to be measured. The displacement sensor (1) includes: a coil (2) generating an alternating magnetic field by supplying an alternating current, and generating output in accordance with an eddy current induced to the object to be measured in accordance with the displacement of the object to be measured; a temperature measuring device (9) measuring actual temperature around the coil (2); and a displacement signal generating unit (6) outputting a correction displacement signal corresponding to the output of the coil (2) and the actual temperature as a displacement signal indicating the displacement of the object to be measured, by using a correlation between the output of the coil (2) when the temperature around the coil (2) is a predetermined value and the correction displacement signal indicating the displacement of the object to be measured, of which the temperature is corrected, and calculated based on the output of the coil (2).

Description

변위 센서{DISPLACEMENT SENSOR}Displacement sensor {DISPLACEMENT SENSOR}

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 the Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2018-195357, filing date: 10/16/2018), and enjoys the preferential benefit from this application. By referring to this application, all the content of this application is included.

본 발명은, 피측정물과의 거리, 즉 갭을 비접촉으로 검출하는 변위 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement sensor that detects a distance from an object to be measured, that is, a gap in a non-contact manner.

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 an oscillator that causes an alternating current to flow through the coil, and a circuit for detecting a signal change due to a change in the impedance of the coil. After the oscillation signal of the oscillator is converted into a direct current signal by a rectifier, a signal linearly changed according to the gap with the object to be measured is generated by the linearizer (see Patent Documents 1 and 2).

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 coil has an impedance that changes with temperature. For this reason, in patent document 1, the amplitude level of the oscillation signal output from the oscillator which has a coil is corrected with temperature. In addition, in patent document 2, the output of the linearizer is corrected with a correction value according to temperature.

일본 특허 공개 제2015-137888호 공보Japanese Patent Publication No. 2015-137888 일본 특허 공개 평8-271204호 공보Japanese Patent Publication No. Hei 8-271204

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.Patent document 1 performs temperature correction in the step before rectifying in a rectifier. However, the rectifier also has an offset fluctuation due to temperature, and the electrical characteristics of the linearizer may also fluctuate with temperature. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, there is a possibility that the output signal of the displacement sensor has a small temperature dependence.

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.Further, since the signal frequency is high at the front end of the rectifier, it is susceptible to stray capacitance, and when a temperature correction circuit is provided at the front end of the rectifier, heat generation is likely to occur due to the high signal frequency, which adversely affects the accuracy of temperature correction. There is a fear that it will.

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, Patent Document 2 performs correction processing by adding the output voltage of the RV converter to the output voltage of the linearizer, but as a simple addition processing, correction processing can be performed only at the specific displacement where the addition processing was performed, It is not possible to linearize the input / output characteristics across the riser.

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.In addition, as in Patent Document 2, when temperature correction is performed on the output of the linearizer, a signal without temperature correction is input to the linearizer. In particular, in the high-frequency range, the attenuation of the signal from the rectifying circuit increases, so even if temperature correction is performed on the output of the linearizer to which the attenuation signal is input, temperature correction to the extent that the signal attenuation can be compensated can be performed. There may be no.

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, Patent Documents 1 and 2 also keep in mind that the correction process is performed with a combination of electric parts, and fluctuations in electrical characteristics due to environmental conditions such as temperature and aging deterioration are likely to occur, and failures are also likely to occur. There is a problem that water retention is bad.

본 발명은, 부재 비용을 삭감하면서, 온도 의존성을 가능한 한 적게 하여, 피측정물의 변위에 대한 변위 신호의 선형성을 향상시키는 것이 가능한 변위 센서를 제공하는 것이다.The present invention provides a displacement sensor capable of improving linearity of a displacement signal with respect to displacement of an object to be measured by reducing the temperature dependence as much as possible while reducing member cost.

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, by generating an alternating magnetic field by supplying an alternating current, a coil for generating an output according to the eddy current induced to the object according to the displacement of the object to be measured ,

상기 코일 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기와,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 the correlation between the output of the coil when the temperature around the coil is a predetermined value and a corrected displacement signal representing the displacement of the position of the measured object temperature-corrected from the output of the coil, the actual temperature and the A displacement sensor is provided which includes a displacement signal generator for outputting a corrected displacement signal corresponding to the output of the coil as a displacement signal indicative of the displacement of the position of the object to be measured.

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,And an interpolation processing unit for interpolating a correction displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument from a correlation between the output of the coil at at least one temperature and the correction displacement signal,

상기 변위 신호 생성부는, 상기 보간 처리부에서 보간된 보정 변위 신호를 상기 변위 신호로서 출력해도 된다.The displacement signal generation unit may output the 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 correction displacement signal changes linearly with respect to the output change 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 a correlation between the output of the coil at at least two different temperatures and the correction displacement signal.

상기 변위 신호 생성부가 실장된 기판과,A substrate on which the displacement signal generator is mounted,

상기 기판의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기를 구비하고,It has 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 instrument and the temperature of the substrate measured by the substrate measuring temperature.

제1 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제1 상관 관계를 저장하는 제1 상관 관계 저장부와,A first correlation storage unit for storing a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the correction displacement signal;

상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,

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 is performing 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 generation unit may generate the corrected displacement signal based on the second correlation when the temperature measured by the temperature measuring instrument 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 for storing a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the correction displacement signal;

상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,

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 instrument changes from the first temperature to the second temperature while the displacement sensor is performing measurement 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,An oscillation operation is performed using the impedance of the coil to generate the alternating current, and a self-excited oscillation circuit for outputting an oscillation signal is provided.

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 the 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.According to the present invention, the member cost can be reduced and the linearity of the displacement signal with respect to the displacement of the object to be measured 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 the internal configuration of a control unit for performing first interpolation processing.
3A is a diagram showing correlation data at temperature T1.
3B is a diagram showing correlation data at temperature T2.
3C shows correlation data after interpolation processing.
4 is a flowchart showing the processing procedure of the first interpolation process.
Fig. 5 is a functional block diagram showing the internal configuration of a control unit for performing second interpolation processing.
6A is an explanatory diagram of the second interpolation processing performed by the interpolation processing unit of FIG. 5;
6B is a view following FIG. 6A.
7 is a flowchart showing the processing procedure of the second interpolation process.
Fig. 8 is a functional block diagram showing the internal configuration of a control unit that performs third interpolation processing.
9A is an explanatory diagram of the second interpolation processing performed by the interpolation processing unit of FIG. 8;
9B is a view following FIG. 9A.
10 is a flowchart showing the processing procedure of the third interpolation process.
11 is a flowchart showing an example of the processing operation of the control unit according to the first embodiment.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be 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 displacement sensor 1 according to a first embodiment. The displacement sensor 1 in Fig. 1 includes a coil 2, an oscillator 3, a rectifier 4, an A / D converter 5, a control unit (displacement signal generator) 6, and D A / A converter 7, an output amplifier 8, and a temperature measuring instrument 9 are provided.

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 oscillator 3 is composed of, for example, a self-excited oscillation circuit. The self-excited oscillation circuit can simplify the circuit configuration compared to the self-excited type, and can reduce the mounting area and component cost. In addition, since the resonance of the coil is used, there is also an advantage that the change in the oscillation signal level accompanying the change in distance can be increased. The specific circuit configuration of the self-excited oscillation circuit is not specifically asked, but, for example, a Colpitts oscillation circuit can be applied.

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 oscillator 3 incorporates a coil 2 and a resonance circuit using a capacitor (not shown). An alternating current having a resonance frequency flows through the coil 2. Therefore, the magnetic flux according to the alternating current is generated from the coil 2, and by this magnetic flux, an eddy current is generated in the measurement object disposed in the vicinity of the coil 2. When an eddy current is generated in the object to be measured, the impedance of the coil 2 is changed under the influence, and the signal level of the oscillation signal of the oscillation circuit is also changed. In this way, the coil 2 generates an alternating magnetic field by supplying an alternating current, and generates an output according to the eddy current induced to the measured object according to the displacement of the position of the measured object.

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, no eddy current is generated, and thus the object to be detected, which is capable of detecting displacement, that is, a gap, by the displacement sensor 1 in FIG. 1 is limited to a conductor. The object to be measured may be a conductor, and may be a nonmagnetic material or a magnetic material.

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 rectifier 4 rectifies the oscillation signal of the oscillator 3, that is, the output of the coil 2, and converts it into a DC signal. The A / D converter 5 converts the DC signal output from the rectifier 4 into a digital signal. The temperature measuring instrument 9 measures the actual temperature around the coil 2. When the displacement sensor 1 in FIG. 1 is used to measure the position of the valve of the engine, for example, there is a fear that the temperature around the coil 2 becomes high temperature exceeding 100 ° C. As described above, the impedance of the coil 2 is changed by temperature, and the output signal of the displacement sensor 1 is also changed. Therefore, it is preferable to measure the temperature in a place as close as possible to the coil 2 under the use environment of the displacement sensor 1. The temperature measuring instrument 9 may measure the temperature of the coil 2 itself, or may measure the temperature in the vicinity of the coil 2.

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 control unit 6 of the correction displacement signal indicating the displacement 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 measurement object obtained from the output of the coil 2 Using the correlation, a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature and the output of the coil 2 is output as a displacement signal indicating the displacement of the position of the object to be measured. More specifically, the control unit 6 is a correction displacement signal indicating the displacement of the output of the coil 2 at each of a plurality of temperatures and the position of the temperature-corrected measurement object obtained from the output of the coil 2. Based on the correlation, a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 and the output of the coil 2 is output as a displacement signal indicating the displacement of the position of the object to be measured. The control unit 6 generates a displacement signal by software processing. For example, by reading and executing a program stored in the program storage unit 10, the above-described signal processing is performed to generate a displacement signal. As described above, the control unit 6 can be configured more specifically with a micro control unit (MCU) or a micro processing unit (MPU) that executes the program.

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.A correlation storage unit 11 and an interpolation processing unit 12 are built-in or connected to the control unit 6. 1, the correlation storage unit 11 and the interpolation processing unit 12 are incorporated in the control unit 6, but at least one of the correlation storage unit 11 and the interpolation processing unit 12 is shown. The control unit 6 may be provided separately. The correlation storage unit 11 stores correlation data of a digital signal corresponding to the output of the rectifier 4 and a correction displacement signal for each of the plurality of temperatures of the coil 2. In storing the correlation data in the correlation storage section 11, in a state where the coil 2 is set at a certain temperature, the gap with the object to be measured is changed in a plurality of ways, and the rectifier in each gap The output of the coil 2, that is, the output signal of the rectifier 4 and the correction displacement, so that the digital signal corresponding to the output signal of (4) is detected and the correction displacement signal in each gap changes linearly with respect to the gap. Generate correlation data of signals. Such correlation data is generated by changing the temperature of the coil 2 in a plurality of ways, generating for each temperature, and storing it in the correlation storage unit 11.

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.In addition, instead of storing the correlation data in the correlation storage unit 11, the control unit 6 prepares a function expression representing the correlation, and gives the function parameter an input parameter corresponding to the output of the rectifier 4 You may perform arithmetic processing to obtain a corrected displacement signal.

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 interpolation processing unit 12 interpolates a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9. That is, the interpolation processing unit 12 interpolates the correlation data stored in the correlation storage unit 11 based on the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9. The interpolation processing unit 12 may generate a correlation in the intermediate temperature between the two temperatures from the correlation between the output of the coil at at least two different temperatures and the corrected displacement signal. A plurality of methods can be considered for the interpolation processing performed by the interpolation processing unit 12, as described later. The correlation data newly generated by the interpolation processing unit 12 by performing the interpolation processing is stored in the correlation storage unit 11, for example. Alternatively, the correlation data newly generated by the interpolation processing unit 12 may be stored separately from the correlation storage unit 11.

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 control unit 6 outputs the corrected displacement signal interpolated by the interpolation processing unit as a displacement signal. More specifically, the control unit 6 outputs the output signal of the rectifier 4 at the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 based on the correlation data newly generated by the interpolation processing unit 12 by the interpolation processing. Generates a corrected displacement signal corresponding to. When the data corresponding to the output signal of the rectifier 4 is not included in the correlation data, a correction displacement signal is generated by interpolation processing using data close to the output signal of the rectifier 4.

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 processing performed by the control unit 6 will be described in detail. A plurality of methods can be considered for the interpolation processing performed by the interpolation processing unit 12 in the control unit 6. Hereinafter, typical first to third interpolation processing will be described in order. The interpolation processing unit 12 may employ any of the first to third interpolation processing shown below.

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 control unit 6 that performs the first interpolation processing. The control unit 6 of FIG. 2 includes the above-described correlation storage unit 11, an interpolation processing unit 12, and a data output unit 14. The data output unit 14 outputs the corrected displacement signal generated based on the correlation data interpolated by the interpolation processing unit 12 as a displacement signal.

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 views for explaining the outline of the first interpolation processing performed by the interpolation processing unit 12 in FIG. 2. 3A and 3B show an example of correlation data stored in advance in the correlation storage unit 11, and FIG. 3A shows correlation data cor1 at temperature T1 and FIG. 3B shows correlation data at temperature T2. Is shown.

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 interpolation processing unit 12 uses the correlation data cor1 in FIG. 3A and the correlation data cor2 in FIG. 3B based on the temperature around the coil 2 measured by the temperature meter 9. Proportional interpolation processing is performed to generate new correlation data cor3.

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 control unit 6 generates a corrected displacement signal corresponding to the output signal of the rectifier 4 at a temperature around the coil 2 measured by the temperature meter 9 based on the correlation data cor3.

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 the processing procedure of the first interpolation process. First, the correlation storage 11 stores correlation data between the output of the rectifier 4 and the corrected displacement signal for at least two temperatures (step S1). Hereinafter, as shown in FIGS. 3A and 3B, it is assumed that two types of correlation data cor1 and cor2 for different first and second temperatures are stored in the correlation storage unit 11. In the following, correlation data at the first temperature is referred to as first correlation data cor1, and correlation data at the second temperature is referred to as second correlation data cor2.

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 rectifier 4 is acquired, and based on the second correlation data cor2 at the second temperature By doing so, a corrected displacement signal corresponding to the output signal of the rectifier 4 is acquired (step S2).

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 rectifier 4 does not exist in either the first correlation data cor1 or the second correlation data cor2, interpolation is performed using data in the vicinity of the output signal of the rectifier 4 By processing, a corrected displacement signal may be generated.

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, a new correlation by interpolation processing is performed 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. Data cor3 is generated, and a corrected displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 is generated based on the correlation data cor3 (step S3). For example, if the temperature measured by the temperature measuring instrument 9 is an intermediate temperature between the first temperature and the second temperature, the correction displacement signal obtained based on the first correlation data cor1 and the second correlation data cor2 The average value of the obtained corrected displacement signal may be a corrected displacement signal corresponding to the output signal of the rectifier 4 at the temperature measured by the temperature measuring instrument 9.

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.Fig. 5 is a functional block diagram showing the internal configuration of the control unit 6 which performs the second interpolation processing. The control unit 6 in FIG. 5 has a correlation storage unit 11, an interpolation processing unit 12, and a data output unit 14, and the correlation storage unit 11 includes a first correlation storage unit ( 11a) and a second correlation storage unit 11b. The first correlation storage section 11a stores the first correlation between the output of the rectifier 4 at the first temperature and the corrected displacement signal. The second correlation storage section 11b stores the second correlation of the output of the rectifier 4 at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal.

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 interpolation processing unit 12 in FIG. 5 performs the interpolation processing of the first correlation while generating the second correlation and stores the second correlation while the displacement sensor 1 is performing measurement using the first correlation It is stored in the unit 11b. When the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 is changed to the second temperature, the control unit 6 generates a corrected displacement signal based on the second correlation.

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 views for explaining the outline of the second interpolation processing performed by the interpolation processing unit 12 in FIG. 5. The solid line in Fig. 6A is correlation data cor4 at a predetermined temperature T3 stored in advance in the first correlation storage section 11a. The broken lines in Fig. 6A are correlation data cor5 and cor6 at a temperature slightly deviated from the predetermined temperature T3 during displacement measurement by the displacement sensor 1. The solid line in Fig. 6B is the correlation data cor6 after the temperature change, and the broken line in Fig. 6B is the original correlation data cor4.

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 the processing procedure of the second interpolation process. First, the correlation storage unit 11 stores the correlation data cor4 of the output of the rectifier 4 at a predetermined temperature and the corrected displacement signal (step S11). Using this correlation data, displacement measurement processing by the displacement sensor 1 is started (step S12). While this process is continuously being executed, correlation data cor5 and cor6 at a temperature slightly shifted from a predetermined temperature are generated by interpolation processing using the correlation data cor4 stored in the correlation storage section 11 (step) S13). When the new correlation data cor5 and cor6 are completed, the data is stored in the correlation storage section 11 or another storage section (step S14).

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 temperature measuring instrument 9 becomes the temperature of the correlation data cor5 or cor6 generated in steps S13 and S14, the control unit 6 uses this correlation data to rectify the rectifier 4. The corrected displacement signal corresponding to the output signal is obtained. 6B shows an example in which the temperature corresponding to the correlation data cor6 is reached.

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.8 is a functional block diagram showing the internal configuration of the control unit 6 that performs the third interpolation processing. The control section 6 of FIG. 8 has a configuration similar to that of the control section 6 of FIG. 5, but the correction displacement signal read from the first correlation storage section 11a is input to the data output section 14, and 2 One type of correlation data is stored in the correlation storage unit 11b, which is different from the control unit 6 in FIG.

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 views for explaining the outline of the third interpolation processing performed by the interpolation processing unit 12 in FIG. 8. The solid line in Fig. 9A is correlation data cor7 at a predetermined temperature T4 stored in advance in the first correlation storage section 11a. The broken line in Fig. 9A is the correlation data cor8 obtained by performing the third interpolation processing on the correlation data cor7. The solid line in Fig. 9B is the correlation data cor8, and the broken line is the original correlation data cor7.

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.10 is a flowchart showing the processing procedure of the third interpolation process. First, the correlation data cor7 between the output of the rectifier 4 at a predetermined temperature and the corrected displacement signal is stored in the first correlation storage section 11a (step S21). The displacement measurement process by the displacement sensor 1 is started using this correlation data cor7 (step S22). If the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 changes while the process is continuously being executed, the temperature is by interpolation processing using the correlation data cor7 stored in the first correlation storage unit 11a. Correlation data cor8 at the actual temperature measured by the measuring instrument 9 is generated (step S23). When the new correlation data cor8 is completed, the correlation data cor8 is stored in the second correlation storage section 11b (step S24). After that, the control unit 6 generates a corrected displacement signal corresponding to the output of the rectifier 4 using the replaced correlation data. Further, the correlation data cor7 stored in the first correlation storage unit 11a is deleted, and the correlation data stored in the second correlation storage unit 11b is copied to the first correlation storage unit 11a. , You may repeat the process after step S21 mentioned above.

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.Further, the interpolation processing unit 12 performs interpolation processing so that the corrected displacement signal changes linearly with respect to the change in the output of the coil 2, that is, the output of the rectifier 4, when performing the first to third interpolation processing. It is desirable to do. Thereby, it is possible to generate a corrected displacement signal that changes linearly with respect to the output of the rectifier 4.

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 control unit 6 according to the first embodiment. When the coil 2 of the displacement sensor 1 is placed in the vicinity of the object to be measured, the impedance of the coil 2 changes, and the signal level of the oscillation signal of the oscillator 3 changes, and accordingly, the rectifier 4 The signal level of the DC signal output from is also changed. After the DC signal is converted into a digital signal by the A / D converter 5, it is input to the control unit 6 (step S31).

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 control part 6 acquires the temperature of the periphery of the coil 2 measured by the temperature measuring instrument 9 before and after the process of step S31 (step S32). Next, the control unit 6 is based on the temperature around the coil 2 and the digital signal output from the rectifier 4 and digitally converted by the A / D converter 5, the interpolation processing unit 12 A correction displacement signal is generated using the correlation data generated by performing any of the above-described first to third interpolation processing (step S33).

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 displacement sensor 1, components other than the coil 2 are mounted on a common substrate, and only the coil 2 is often disposed at a position spaced apart from the substrate. In this case, there is a possibility that the temperature difference between the temperature around the coil 2 and the temperature of the substrate increases. Particularly, when the temperature of the object to be measured becomes a high temperature exceeding several hundred degrees Celsius, such as when detecting the position of the valve of the engine, the temperature difference between the temperature around the coil 2 and the temperature around the substrate tends to increase. As described above, the impedance of the coil 2 is changed by the temperature of the coil 2, but the electrical characteristics of each circuit element in the substrate is also changed by the temperature of the substrate, which affects the signal level of the corrected displacement signal. .

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 ambient temperature of the coil 2 and the ambient temperature of the substrate may be different, the temperature of the ambient of the substrate is set separately from the temperature measuring instrument 9 that measures the ambient temperature of the coil 2. The substrate temperature measuring instrument 13 to be measured may be provided.

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 control unit 6, based on the correlation between the output of the rectifier 4 at a plurality of temperatures and the corrected displacement signal, the temperature of the coil measured by the temperature measuring instrument 9 and the substrate temperature measuring instrument 13 A correction displacement signal corresponding to the temperature of the measured substrate is generated.

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.Thereby, it is possible to generate a corrected displacement signal for the displacement of the object to be measured in consideration of the temperature around the coil 2 and the temperature around the substrate, so that even when the temperature of the coil 2 or the substrate changes, it is also avoided. Even when the displacement of the workpiece is changed, the linearity of the displacement signal with respect to the displacement can be further improved.

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.Thus, in the present embodiment, based on the correlation between the output of the rectifier 4 at a plurality of temperatures and the corrected displacement signal, the output signal of the rectifier 4 at the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 is Since a corresponding corrected displacement signal is generated, it is possible to generate a corrected displacement signal with high precision by software processing in consideration of the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9. In the present embodiment, since the correlation according to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument 9 is obtained by interpolation processing by using the correlation for at least one kind of temperature, the correlation for multiple temperatures is previously determined. There is no need to prepare. Thus, it is possible to generate a displacement signal over a wide temperature range.

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.In addition, since the control unit 6 can be configured with one MCU or MPU, the hardware configuration can be simplified, and the component cost can be reduced. Further, the processing operation of the control unit 6 can be variously changed by improving the program, so that the process of further improving the linearity of the displacement signal with respect to the displacement of the object to be measured can be relatively easily performed without changing the hardware. In order to facilitate the replacement of the program, it is preferable that the program storage unit 10 is configured with an electrically rewritable flash memory, EEPROM, or the like. In particular, when the displacement sensor 1 according to the present embodiment is used at high temperatures, the correlation storage unit 11 or the program storage unit 10 is used by using a nonvolatile memory having high data retention performance even at high temperatures. It is more preferable to construct.

상술한 실시 형태의 기술 사상은, 이하의 (1)∼(8)로 정리할 수 있다.The technical spirit of the above-described embodiment can be summarized by 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 generating an alternating magnetic field by supplying an alternating current, and generating an output according to the eddy current induced to the measured object according to the displacement of the position of the measured object,

상기 코일 주변의 실제 온도를 계측하는 온도 계측기와,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 the correlation between the output of the coil when the temperature around the coil is a predetermined value and a corrected displacement signal representing the displacement of the position of the measured object temperature-corrected 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 correction displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument from a correlation between the output of the coil at at least one temperature and the correction 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 generation 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 in the intermediate temperature between the two temperatures from the correlation between the output of the coil at at least two different temperatures and the corrected displacement signal, (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,It has 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.The interpolation processing unit interpolates the correlation based on a temperature around the coil measured by the temperature measuring instrument and a temperature of the substrate measured by the substrate temperature measuring instrument, wherein any one of (2) to (4) is interpolated. 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 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,And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,

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 is performing 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 corrected displacement signal is generated 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 correction displacement signal,

상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도에서의 상기 코일의 출력과 상기 보정 변위 신호의 제2 상관 관계를 저장하는 제2 상관 관계 저장부를 구비하고,And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,

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 instrument 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.

(8) 상기 코일의 임피던스를 이용하여 발진 동작을 행하여 상기 교류 전류를 발생시킴과 함께, 발진 신호를 출력하는 자려식 발진 회로를 갖고,(8) an oscillation operation is performed using the impedance of the coil to generate the alternating current, and a self-excited oscillation circuit that outputs an oscillation signal,

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 an oscillation level of the self-excited oscillation circuit is changed by an influence of a change in the impedance of the coil due to an eddy current generated in the measured object.

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.The aspect of the present invention is not limited to the above-described individual embodiments, but also includes various modifications that can be imagined by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned contents. That is, various additions, changes, and partial deletions are possible without departing from the concept 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
7: D / A converter
8: Output amplifier
9: Temperature meter
10: program storage
11: Correlation storage
11b: second correlation storage
12: interpolation processing unit
13: substrate temperature measuring instrument

Claims (8)

교류 전류를 공급함으로써 교류 자장을 발생시키고, 피측정물의 위치의 변위에 따라서 상기 피측정물로 유도되는 와전류에 따른 출력을 생성하는 코일과,
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 생성부를 구비하는, 변위 센서.A coil generating an alternating magnetic field by supplying an alternating current, and generating an output according to the eddy current induced to the measured object according to the displacement of the position of the measured object,
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 corrected displacement signal representing the displacement of the position of the measured object temperature-corrected 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. 제1항에 있어서,
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,
상기 변위 신호 생성부는, 상기 보간 처리부에서 보간된 보정 변위 신호를 상기 변위 신호로서 출력하는, 변위 센서.According to claim 1,
And an interpolation processing unit for interpolating a correction displacement signal corresponding to the actual temperature measured by the temperature measuring instrument from a correlation between the output of the coil at at least one temperature and the correction displacement signal,
The displacement signal generating unit outputs a corrected displacement signal interpolated by the interpolation processing unit as the displacement signal. 제2항에 있어서,
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 2,
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. 제2항 또는 제3항에 있어서,
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.The method of claim 2 or 3,
The interpolation processing unit generates a correlation in the intermediate temperature between the two temperatures from a correlation between the output of the coil at at least two different temperatures and the corrected displacement signal. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 변위 신호 생성부가 실장된 기판과,
상기 기판의 온도를 계측하는 기판 온도 계측기를 구비하고,
상기 보간 처리부는, 상기 온도 계측기로 계측된 상기 코일 주변의 온도와 상기 기판 온도 계측기로 계측된 상기 기판의 온도에 기초하여, 상기 상관 관계를 보간하는, 변위 센서.The method of claim 2 or 3,
A substrate on which the displacement signal generator is mounted,
It has a substrate temperature measuring instrument for measuring the temperature of the substrate,
The interpolation processing unit, the displacement sensor to interpolate 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 instrument. 제2항 또는 제3항에 있어서,
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.The method of claim 2 or 3,
A first correlation storage unit for storing a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the correction displacement signal;
And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,
The interpolation processing unit generates the second correlation by interpolation processing of the first correlation while the displacement sensor is performing measurement using the first correlation, and stores the second correlation in the second correlation storage unit and,
The displacement signal generating unit, when the temperature measured by the temperature measuring instrument is changed to the second temperature, the displacement sensor for generating the corrected displacement signal based on the second correlation. 제2항 또는 제3항에 있어서,
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.The method of claim 2 or 3,
A first correlation storage unit for storing a first correlation between the output of the coil at a first temperature and the correction displacement signal;
And a second correlation storage unit for storing a second correlation between the output of the coil at a second temperature different from the first temperature and the correction displacement signal,
The interpolation processing unit interpolates the first correlation when the temperature measured by the temperature measuring instrument changes from the first temperature to the second temperature while the displacement sensor is measuring using the first correlation. A displacement sensor that generates the second correlation by processing and stores it in the second correlation storage. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
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.The method according to any one of claims 1 to 3,
An oscillation operation is performed using the impedance of the coil to generate the alternating current, and a self-excited oscillation circuit for outputting an oscillation signal is provided.
The displacement sensor, wherein the oscillation level of the self-excited oscillation circuit is changed by the influence of a change in the impedance of the coil due to the eddy current generated in the object to be measured.
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