JPH0122563B2 - - Google Patents
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- JPH0122563B2 JPH0122563B2 JP53104976A JP10497678A JPH0122563B2 JP H0122563 B2 JPH0122563 B2 JP H0122563B2 JP 53104976 A JP53104976 A JP 53104976A JP 10497678 A JP10497678 A JP 10497678A JP H0122563 B2 JPH0122563 B2 JP H0122563B2
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- vibration
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/14—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means involving the displacement of magnets, e.g. electromagnets
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/02—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
- G11C19/08—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
- G11C19/0866—Detecting magnetic domains
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、極めて微細な変位や振動を直接電
気信号として取り出す変位振動センサに関するも
のである。
気信号として取り出す変位振動センサに関するも
のである。
従来、変位や振動の電気的なセンサとしては、
キヤパシタンスや、誘導の変化を利用するものが
用いられているが、これらはかなりの大きさの装
置を必要とし、かつ、変位に対して必ずしも直線
性が得られないとか、あるいは振動に対する電気
出力は微分形であつて、直接その振動や変位に比
例したものではない等の欠点があつた。また、微
小変位センサとして用いられている差動トランス
を用いたものなどは、その質量が大きく、微細振
動を検出できないという欠点もある。さらに、電
磁誘導を利用したものでは、レコードのピツクア
ツプにみられるように、その電気出力は変位比例
型ではなく速度比例型であるため、低い周波数の
振動に対しては出力が極めて小さくなるという欠
点もあつた。
キヤパシタンスや、誘導の変化を利用するものが
用いられているが、これらはかなりの大きさの装
置を必要とし、かつ、変位に対して必ずしも直線
性が得られないとか、あるいは振動に対する電気
出力は微分形であつて、直接その振動や変位に比
例したものではない等の欠点があつた。また、微
小変位センサとして用いられている差動トランス
を用いたものなどは、その質量が大きく、微細振
動を検出できないという欠点もある。さらに、電
磁誘導を利用したものでは、レコードのピツクア
ツプにみられるように、その電気出力は変位比例
型ではなく速度比例型であるため、低い周波数の
振動に対しては出力が極めて小さくなるという欠
点もあつた。
また、極めて正確な測定を行う場合には、各構
造を精密におさえる必要があるが、それも至難な
ことであつた。
造を精密におさえる必要があるが、それも至難な
ことであつた。
この発明は上述の点にかんがみなされたもので
磁気バブルの作る磁界と、半導体磁電素子とを用
いることによつて、極めて小型でしかも簡便な構
成で変位に比例した電気出力を発生し、また、大
きな変位に対してはそれを直接デイジタル・パル
スに変換した出力を発生したり、また、振動セン
サとして用いる場合には周波数に無関係に変位に
比例した電気振動出力を発生する等、従来のもの
では不可能であつた性能の向上や新しい機能を有
する変位振動センサを提供することを目的とする
ものである。以下この発明について説明する。
磁気バブルの作る磁界と、半導体磁電素子とを用
いることによつて、極めて小型でしかも簡便な構
成で変位に比例した電気出力を発生し、また、大
きな変位に対してはそれを直接デイジタル・パル
スに変換した出力を発生したり、また、振動セン
サとして用いる場合には周波数に無関係に変位に
比例した電気振動出力を発生する等、従来のもの
では不可能であつた性能の向上や新しい機能を有
する変位振動センサを提供することを目的とする
ものである。以下この発明について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であ
る。この図で、１，２は磁気バブル材料板で平行
に配置されている。そして、磁気バブル材料板
１，２にはそれぞれ内部磁化Ｍの反転している磁
区３，４および５，６が存在し、磁性の関係上、
上下の相対した位置の磁区３と５、また４と６は
同じ方向に磁化しているので、２つの磁気バブル
材料板１，２の間の空隙には、破線で示したよう
に空間的に磁界の向きが反転した磁気空間が発生
する。従つて、この空間で特に磁界の向きが反転
している位置、すなわち磁気反転境界部７から横
方向の距離ｘにおける位置の磁束密度Ｂとの間に
はある範囲にわたつて第２図に示すような直線的
に変化する関係がある。従つて、この空間に磁束
密度Ｂを検出するホール素子のような磁電素子８
を配置すれば磁電素子８の変化により第３図に示
すような出力電圧が発生する。なお、９，１０は
入力リードおよび出力リードである。
る。この図で、１，２は磁気バブル材料板で平行
に配置されている。そして、磁気バブル材料板
１，２にはそれぞれ内部磁化Ｍの反転している磁
区３，４および５，６が存在し、磁性の関係上、
上下の相対した位置の磁区３と５、また４と６は
同じ方向に磁化しているので、２つの磁気バブル
材料板１，２の間の空隙には、破線で示したよう
に空間的に磁界の向きが反転した磁気空間が発生
する。従つて、この空間で特に磁界の向きが反転
している位置、すなわち磁気反転境界部７から横
方向の距離ｘにおける位置の磁束密度Ｂとの間に
はある範囲にわたつて第２図に示すような直線的
に変化する関係がある。従つて、この空間に磁束
密度Ｂを検出するホール素子のような磁電素子８
を配置すれば磁電素子８の変化により第３図に示
すような出力電圧が発生する。なお、９，１０は
入力リードおよび出力リードである。
尚、上述のように、磁気バブル材料板中にスト
ライプ状の磁気ドメインパターンを持たせ得るこ
とは周知であるが、その規則性を良好にするのが
望ましければ、本発明者等が別途開示した特公昭
53−2301号の技術を援用すると良い。
ライプ状の磁気ドメインパターンを持たせ得るこ
とは周知であるが、その規則性を良好にするのが
望ましければ、本発明者等が別途開示した特公昭
53−2301号の技術を援用すると良い。
第１図の実施例では、オルソフエライトの磁気
バブル材料板１，２を用いたので、各磁区３，４
および５，６の大きさは150μｍ位であり、磁気
反転境界部７は約10μｍであり、磁界の強さは最
大約50ガウスであるので、感度100ｍＶ／ｍＡ・
kG程度の微小ホール素子を用いて数μｍの変位
に対して数ｍＶまでの出力電圧の変化を得ること
ができる。通常、この磁界の反転領域ではある範
囲内で出力電圧と変位との間に極めて良い直線性
が得られる。なお、第１図ではホール素子は通常
４端子であるが、簡略のため入力リード９と出力
リード１０であらわしてある。
バブル材料板１，２を用いたので、各磁区３，４
および５，６の大きさは150μｍ位であり、磁気
反転境界部７は約10μｍであり、磁界の強さは最
大約50ガウスであるので、感度100ｍＶ／ｍＡ・
kG程度の微小ホール素子を用いて数μｍの変位
に対して数ｍＶまでの出力電圧の変化を得ること
ができる。通常、この磁界の反転領域ではある範
囲内で出力電圧と変位との間に極めて良い直線性
が得られる。なお、第１図ではホール素子は通常
４端子であるが、簡略のため入力リード９と出力
リード１０であらわしてある。
第４図はこの発明の他の実施例を示すもので、
第１図のような２板の磁気バブル材料板の代りに
１枚の磁気バブル材料板１と強磁性体１１とを平
行に配置したものである。この場合にも、磁気バ
ブル材料板１と強磁性体１１との間の空間には横
方向に周期的に反転した磁界の場が発生し、その
空間に配置した磁電素子８の出力端子ａ，ｂ間に
は磁電素子８と磁気バブル材料板１との相対変位
に比例した出力が得られる。
第１図のような２板の磁気バブル材料板の代りに
１枚の磁気バブル材料板１と強磁性体１１とを平
行に配置したものである。この場合にも、磁気バ
ブル材料板１と強磁性体１１との間の空間には横
方向に周期的に反転した磁界の場が発生し、その
空間に配置した磁電素子８の出力端子ａ，ｂ間に
は磁電素子８と磁気バブル材料板１との相対変位
に比例した出力が得られる。
この実施例も磁電素子８の上下方向の変位は出
力に影響をおよぼさないから、精度よく一方向の
変位を電気信号に変換することができる。
力に影響をおよぼさないから、精度よく一方向の
変位を電気信号に変換することができる。
さらに、この発明の他の実施例を説明すると、
磁気バブル材料板１と磁電素子８との相対変位が
極めて大きい場合には互に磁化が反転している磁
気ドメインをいくつかにわたつて移動することに
なるため、変位が第５図に示すようなパルスの数
に変換される。つまり、変位をデイジタル信号と
して電気的に検出することができるのである。
磁気バブル材料板１と磁電素子８との相対変位が
極めて大きい場合には互に磁化が反転している磁
気ドメインをいくつかにわたつて移動することに
なるため、変位が第５図に示すようなパルスの数
に変換される。つまり、変位をデイジタル信号と
して電気的に検出することができるのである。
次に、この発明を振動センサとして用いる場合
について説明する。
について説明する。
第１図あるいは第４図の構成において、磁電素
子８を磁界が反転している空間で横方向に振動さ
せれば、第２図および第３図の特性から明らかな
ように、振動に正確に比例した電気振動出力があ
らわれる。振動が正弦波振動の場合のこの電気振
動出力の一例を第６図に示した。この電気振動出
力は振動の振幅のみによつて定まり、振動数（周
波数）とは無関係であり、特に振動数の著しく低
い場合にも出力は減少することはなく、他に例を
みないすぐれた性能を示す。
子８を磁界が反転している空間で横方向に振動さ
せれば、第２図および第３図の特性から明らかな
ように、振動に正確に比例した電気振動出力があ
らわれる。振動が正弦波振動の場合のこの電気振
動出力の一例を第６図に示した。この電気振動出
力は振動の振幅のみによつて定まり、振動数（周
波数）とは無関係であり、特に振動数の著しく低
い場合にも出力は減少することはなく、他に例を
みないすぐれた性能を示す。
次に、第５図の構成の場合のように振動振幅が
極めて大きい場合には、第７図のように磁電素子
８の移動により出力パルスが速度変調されたパル
ス列が得られることになる。従つて、例えばＡで
示したように最も密なパルスの繰り返し数によつ
て、振動速度あるいは変位速度を得ることがで
き、また、粗密の繰り返し周波数、つまりＡとＡ
との繰り返しが振動の周波数、すなわち、振動数
を与えることになる。つまり、この場合は、パル
ス繰返し数は速度比例型であるにもかかわらず、
出力電圧は変化せず一定である特徴があり、振動
のデイジタル・センサとして極めてすぐれた特性
を有する。
極めて大きい場合には、第７図のように磁電素子
８の移動により出力パルスが速度変調されたパル
ス列が得られることになる。従つて、例えばＡで
示したように最も密なパルスの繰り返し数によつ
て、振動速度あるいは変位速度を得ることがで
き、また、粗密の繰り返し周波数、つまりＡとＡ
との繰り返しが振動の周波数、すなわち、振動数
を与えることになる。つまり、この場合は、パル
ス繰返し数は速度比例型であるにもかかわらず、
出力電圧は変化せず一定である特徴があり、振動
のデイジタル・センサとして極めてすぐれた特性
を有する。
前記オルソフエライトを磁気バブル材料板とし
て用いた場合には、バイアス磁界を印加しない場
合にあらわれる周期的な縞状磁区の大きさは約
150〜100μｍ位であるが、ガーネツトやその他の
磁気バブル材料では、磁区の大きさが５〜1μｍ
となるので、この発明によれば極めて敏感な変位
センサおよび振動センサが得られる。
て用いた場合には、バイアス磁界を印加しない場
合にあらわれる周期的な縞状磁区の大きさは約
150〜100μｍ位であるが、ガーネツトやその他の
磁気バブル材料では、磁区の大きさが５〜1μｍ
となるので、この発明によれば極めて敏感な変位
センサおよび振動センサが得られる。
なお、以上の説明では、磁電素子８としてホー
ル素子を用いた場合を述べたが、磁電素子として
は磁気抵抗素子、方向性磁電素子その他何でもよ
い。このうち磁気抵抗素子を用いる場合には、磁
界の強さのみに応じて出力があらわれ、磁界の方
向には感じないので、ホール素子の場合にくらべ
て、出力の形態は異なり、例えば、第５図に対し
ては第８図ａのようになり、また、第６図に対応
する場合には、出力の周波数が２倍となる。同様
に第７図に対応する場合には２倍の数のパルス出
力が現われるが、基本的に変位や振動を電気出力
に変換するセンサ機能は同様である。また、磁電
素子として、方向性磁電素子を用いた場合には、
一方向の磁界にのみ感ずるので第５図に対する出
力は第８図ｂのようになる。
ル素子を用いた場合を述べたが、磁電素子として
は磁気抵抗素子、方向性磁電素子その他何でもよ
い。このうち磁気抵抗素子を用いる場合には、磁
界の強さのみに応じて出力があらわれ、磁界の方
向には感じないので、ホール素子の場合にくらべ
て、出力の形態は異なり、例えば、第５図に対し
ては第８図ａのようになり、また、第６図に対応
する場合には、出力の周波数が２倍となる。同様
に第７図に対応する場合には２倍の数のパルス出
力が現われるが、基本的に変位や振動を電気出力
に変換するセンサ機能は同様である。また、磁電
素子として、方向性磁電素子を用いた場合には、
一方向の磁界にのみ感ずるので第５図に対する出
力は第８図ｂのようになる。
以上詳細に説明したようにこの発明は、周期的
な反転磁区を有する磁性材料と、微細な磁電素子
とを組み合わせて構成したので、磁電素子と磁性
材料との相対変位および相対的な振動を出力電圧
の一定した、かつ、安定な電気出力に変換するこ
とができる。従つて、各産業分野に利用してすぐ
れた性能を発揮するものである。
な反転磁区を有する磁性材料と、微細な磁電素子
とを組み合わせて構成したので、磁電素子と磁性
材料との相対変位および相対的な振動を出力電圧
の一定した、かつ、安定な電気出力に変換するこ
とができる。従つて、各産業分野に利用してすぐ
れた性能を発揮するものである。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第
２図は磁気反転境界部からの距離における磁束密
度の変化を示す特性図、第３図は磁電素子８の変
位により出力電圧の変化を示す特性図、第４図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第５図は複
数の磁気反転部分にわたつて磁電素子が変位した
場合の出力電圧特性図、第６図、第７図はこの発
明による電気振動出力の一例を示す特性図、第８
図ａ，ｂはいずれも変位と出力との関係を示す図
である。 図中、１，２は磁気バブル材料板、３，４，
５，６は磁区、７は磁気反転境界部、８は磁電素
子、９は入力リード、１０は出力リード、１１は
強磁性体である。
２図は磁気反転境界部からの距離における磁束密
度の変化を示す特性図、第３図は磁電素子８の変
位により出力電圧の変化を示す特性図、第４図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第５図は複
数の磁気反転部分にわたつて磁電素子が変位した
場合の出力電圧特性図、第６図、第７図はこの発
明による電気振動出力の一例を示す特性図、第８
図ａ，ｂはいずれも変位と出力との関係を示す図
である。 図中、１，２は磁気バブル材料板、３，４，
５，６は磁区、７は磁気反転境界部、８は磁電素
子、９は入力リード、１０は出力リード、１１は
強磁性体である。
Claims (1)
- １ 空〓をおいて磁区ごとに磁界の向きを揃えて
それぞれの磁区ごとに磁界の向きが反転した磁気
空間を得るように平行に配置した２枚の磁気バブ
ル材料板、または１枚の磁気バブル材料板と１枚
の強磁性板と、上記空〓の磁界内にあつて前記磁
気バブル材料板の表面に平行に移動する磁電素子
とから成ることを特徴とする変位振動センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497678A JPS5531929A (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Displacement oscillation sensor |
| US06/070,653 US4315214A (en) | 1978-08-30 | 1979-08-28 | Displacement sensor using a galvanomagnetic element positioned in a periodically inverted magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10497678A JPS5531929A (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Displacement oscillation sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5531929A JPS5531929A (en) | 1980-03-06 |
| JPH0122563B2 true JPH0122563B2 (ja) | 1989-04-27 |
Family
ID=14395115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10497678A Granted JPS5531929A (en) | 1978-08-30 | 1978-08-30 | Displacement oscillation sensor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4315214A (ja) |
| JP (1) | JPS5531929A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023144616A1 (en) | 2022-01-28 | 2023-08-03 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2623090B2 (ja) * | 1987-06-03 | 1997-06-25 | キヤノン株式会社 | 距離測定装置 |
| JP2614351B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1997-05-28 | キヤノン株式会社 | 位置検出装置を有する光量制御装置 |
| FR2688060B1 (fr) * | 1992-02-28 | 1994-04-15 | Snr Roulements | Structure a aimants pour capteur de deplacement. |
| US5365791A (en) * | 1992-11-10 | 1994-11-22 | Allied-Signal Inc. | Signal generator |
| EP0650041A3 (en) * | 1993-10-20 | 1995-07-19 | Cts Corp | Pressure transducer fitted with a Hall effect sensor. |
| US6008709A (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-28 | Gray; Robert W. | Magnetic bubble motion producer |
| US6178821B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-01-30 | General Electric Company | Vibration sensing device |
| US6002314A (en) * | 1999-02-11 | 1999-12-14 | Gray; Robert W. | Utilization of magnetic bubbles to produce a motive force |
| US6829952B2 (en) * | 2002-02-13 | 2004-12-14 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Seat belt tension sensor |
| US7019607B2 (en) * | 2004-08-09 | 2006-03-28 | Honeywell International Inc. | Precision non-contact digital switch |
| WO2009121193A1 (de) * | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Polycontact Ag | Magnetische linearsensoranordnung |
| EP2141461A2 (de) * | 2008-06-30 | 2010-01-06 | Hirschmann Automotive GmbH | Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Messobjektes mit vergrössertem Messbereich |
| DE102010022428A1 (de) * | 2009-06-03 | 2010-12-09 | Marquardt Mechatronik Gmbh | Sensor |
| CN116699174A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-09-05 | 奉化波导软件有限公司 | 基于电磁感应的加速度检测电路、检测方法、芯片及设备 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3806899A (en) * | 1972-04-10 | 1974-04-23 | Hughes Aircraft Co | Magnetoresistive readout for domain addressing interrogator |
| US3893059A (en) * | 1974-03-13 | 1975-07-01 | Veeder Industries Inc | Pulse generator with asymmetrical multi-pole magnet |
| US4119911A (en) * | 1977-04-22 | 1978-10-10 | Johnson Clark E Jun | Magnetoresistor displacement sensor using a magnetoresistor positioned between relatively moving magnetized toothed members |
-
1978
- 1978-08-30 JP JP10497678A patent/JPS5531929A/ja active Granted
-
1979
- 1979-08-28 US US06/070,653 patent/US4315214A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023144616A1 (en) | 2022-01-28 | 2023-08-03 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4315214A (en) | 1982-02-09 |
| JPS5531929A (en) | 1980-03-06 |
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