JPH05113301A

JPH05113301A - 電磁誘導型センサのセンサ回路

Info

Publication number: JPH05113301A
Application number: JP29622791A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shinozaki; 弘行篠崎; Seiichi Ishihara; 誠一石原
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-05-07
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737881B2

Abstract

(57)【要約】【目的】センサゲインの損失の少なく感度の良い、且
つ低いキャリア周波数でも、きれいなターゲットの変位
の波形が得られる電磁誘導型センサのセンサ回路を提供
する。【構成】キャリア信号を発生する発振器（１）と、タ
ーゲットの変位によりインダクタンスが変化することに
よりキャリア信号をＡＭ変調するセンサコイル（４，
５）と、増幅回路（６）と、ターゲットの変位によりＡ
Ｍ変調された信号を検波するサンプルホールド回路
（８）と、サンプルホールド回路（８）へＡＭ変調され
た信号のピークをホールドするリファレンス信号を供給
する信号整形回路（９）とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導型センサのセ
ンサ回路に係り、特にセンサコイルに励磁信号を印加し
て、該センサコイルのインダクタンスの変化により、タ
ーゲットの変位を検出する電磁誘導型センサのセンサ回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上アクチュエータ、磁気軸受装置
等においては、ターゲットの変位（固定されたセンサ側
のヨークよりの距離の変化）を検出するのに、センサコ
イルのインダクタンスがターゲットの変位により変化す
ることを利用した電磁誘導型センサが用いられる場合が
ある（例えば、センサ技術１９９０年７月号 Vol.１０,
No.８，第８６頁）。

【０００３】図４は、かかる従来の電磁誘導型センサの
センサ回路の一例である。センサコイル４，５は、固定
されたセンサ側ヨークのコイルであり、そのインダクタ
ンスＬ₁, Ｌ₂は、例えば、磁気浮上アクチュエータに取
付けられた変位測定対象のターゲットと、固定されたセ
ンサ側のヨークによって構成される磁気回路によって形
成される、センサコイルより見たインダクタンスであ
る。変位測定対象のターゲットは、固定されたセンサ側
両端のヨーク間に浮上した状態で位置し、片方のヨーク
との間にインダクタンスＬ₁、他方のヨークとの間にイ
ンダクタンスＬ₂が形成される。ターゲットがＬ₁ 側の
ヨークに近づくと、磁気回路の磁気抵抗が、小さくな
り、インダクタンスＬ₁は増大し、反対にＬ₂側の磁気抵
抗は増大し、インダクタンスＬ₂は減少する。

【０００４】センサ回路は、センサコイル４，５と、抵
抗２，３とが図示のブリッジ状に接続され、発振器２よ
り比較的高い周波数（１〜１００ｋHz）の正弦波のキャ
リア信号が印加される。抵抗２，３の中点Ａと、センサ
コイル４，５の中点Ｂは、差動増幅回路６に接続され
る。ターゲットの変位により、インダクタンスＬ₁，Ｌ₂
の変化によって発振器のキャリア周波数がＡＭ変調され
た信号が差動増幅回路６で増幅される。

【０００５】差動増幅回路６の後段には、ノイズ成分を
カットする目的で、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７が
接続され、発振器１のキャリア周波数成分のみが通過す
る。バンドパスフィルタ７の出力信号は、同期検波回路
１０に入力され、ＡＭ変調された差動増幅回路６の出力
信号が全波整流検波され、ローパスフィルタによりター
ゲットの変位に相当する低周波数成分のみが取り出され
る。

【０００６】信号整形回路９は、発振器１のキャリア周
波数の正弦波信号を整形し、その出力信号が、同期検波
回路１０のリファレンス（同期）信号として入力され
る。同期検波回路１０の出力信号は、全波整流のため、
高調波成分をかなり含んでいる。そのため、ローパスフ
ィルタ１１により、高調波成分を除去することにより、
ターゲットの変位に相当する低周波成分が取り出され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様に、係る従来の
電磁誘導型センサのセンサ回路においては、同期検波回
路１０により全波整流された信号は高調波成分をかなり
含み、これをローパスフィルタ１１で除去するものであ
った。従って、ローパスフィルタ１１によるセンサのゲ
インの損失が大きく、取り出される低周波成分の波高値
が減少してしまうという問題があった。即ち、ターゲッ
トの変位に相当するＡＭ変調された変調分に対して、取
り出された低周波成分の波高値が減少する。換言すれ
ば、センサの感度が低下するという問題があった。

【０００８】更に、渦電流損などの高周波損失を減らす
ために、キャリアとなる発振器１の周波数を１〜１０ｋ
Hzに下げると、同期検波回路１０により全波整流される
ことによって生じる高調波成分の周波数も低下する。一
方、ターゲットの変位に相当する低周波の信号は、０〜
２ｋHzであるため、ローパスフィルタ１１の通過周波数
をターゲットの変位に相当する信号を十分にカバーしよ
うとすると、同期検波回路１０による全波整流の高調波
成分が残ってしまい、きれいなターゲットの変位信号の
波形が得られないという問題が生じる。

【０００９】係る従来の技術の問題点に鑑み、本発明
は、センサのゲインの損失の少なく、感度の良い、且
つ、キャリア周波数の高調波成分の除去されたきれいな
波形の得られる電磁誘導型センサのセンサ回路を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】係る課題を解決するた
め、本発明は、電磁誘導型センサの検波回路を、サンプ
ルホールド回路と、そのサンプルホールド回路に、ＡＭ
変調された信号のピークをホールドするリファレンス信
号を供給する信号整形回路とから構成したものである。

【００１１】

【作用】サンプルホールド回路により、ＡＭ変調された
キャリア信号のピークを、信号整形回路のリファレンス
信号によりホールドすることによって、高調波成分の極
めて少ない、ターゲットの変位に相当する低周波信号が
取り出される。それ故、ローパスフィルタの負担が減
り、センサゲインの損失の少なく感度の良い、且つ、キ
ャリア周波数を下げても、きれいなターゲットの変位に
相当する信号波形の得られる電磁誘導型センサのセンサ
回路が実現される。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の電磁誘導型セン
サのセンサ回路の説明図である。センサ回路の基本的動
作は図４に示す従来技術と同じである。即ち、センサコ
イル４，５と抵抗２，３をブリッジ状に接続し、発振器
１により１〜１００ｋHzのキャリアとなる正弦波の励磁
信号を印加する。抵抗２，３の中点Ａと、センサコイル
４，５の中点Ｂの信号を取り出して、ターゲットの変位
によりＡＭ変調された信号を、差動増幅回路６で増幅す
る。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７で、ノイズ成分を
カットするため、キャリア信号の周波数成分のみを通
し、検波回路により検波を行い、低周波数のターゲット
の変位に相当する信号を取り出す。

【００１３】従来技術と異なる点は、検波回路の構成で
ある。図１に示すように、検波回路は、サンプルホール
ド回路８と、これにＡＭ変調された信号のピークをホー
ルドするリファレンス信号を供給する信号整形回路９と
から構成されている。信号整形回路９は、サンプルホー
ルド回路８の入力側に接続され、サンプルホールド回路
８に入力されるＡＭ変調されたキャリア信号と同じ信号
を取り込むことによって、これと同期した信号をリファ
レンス信号として、サンプルホールド回路８に供給す
る。従って、信号整形回路９により、ＡＭ変調されたキ
ャリア信号のピークに合わせた、リファレンス信号が供
給されることにより、サンプルホールド回路８は、ＡＭ
変調されたキャリア信号のピークをホールドする。

【００１４】図２は、本発明の一実施例のサンプルホー
ルド回路８の動作を示す説明図である。（Ａ）は、サン
プルホールド回路８の動作であり、信号整形回路９のリ
ファレンス信号により、ＡＭ変調されたキャリア信号の
ピークが、ホールドされることを示す。（Ｂ）は、サン
プルホールド回路８の出力側であり、ターゲットの変位
が一定している場合、図示のような、高調波成分をまっ
たく含まないきれいな波形が得られる。これは、キャリ
ア周波数を下げても、ローパスフィルタなしで、出力側
に高調波成分が無いため、同様なきれいな波形となる。

【００１５】図２に示すように、ＡＭ変調されたキャリ
ア信号のピークが、サンプルホールド回路８の出力側に
得られるので、従来の全波整流されたキャリア信号の平
均値が同期検波回路１０の出力側に得られるのと比較し
て、波高値の損失が無いことが判る。又、高調波成分が
無いことから、従来の全波整流されたキャリア信号の高
調波成分を除去するローパスフィルタの必要が無く、き
れいなターゲットの変位に相当する信号波形が得られ
る。

【００１６】ターゲットの変位が振動する場合は、勿
論、階段状のサンプルホールド回路の出力側の波形とな
る。これを実際の振動の滑らかな波形とするためには、
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）が必要となるが、全波整流
波形を平滑化するのと比較すると簡単なセンサゲインの
損失の少ないフィルタで十分である。

【００１７】図３は、本発明の一実施例の電磁誘導型セ
ンサのセンサ回路の信号整形回路の説明図である。信号
整形回路９は、位相調整器１３、コンパレータ１４、マ
ルチバイプレータ１５などから構成されている。位相調
整器１３は、入力されるＡＭ変調されたキャリア信号の
位相を調整することにより、サンプルホールド回路８で
キャリア信号のピークをホールドするためのものであ
る。コンパレータ１４は、或るスレッショルドによっ
て、後段のマルチバイブレータ１５を動作させ、矩形波
のリファレンス信号をサンプルホールド回路８に、ＡＭ
変調された信号のピークをホールドするよう、供給す
る。尚、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６は、従来のロ
ーパスフィルタ１１と比較して、損失の少ないフィルタ
となっている。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
センサ回路によれば、サンプルホールド回路により、Ａ
Ｍ変調されたキャリア信号のピーク値をホールドするこ
とによって、検波を行うものである。従って、従来の全
波整流によって検波を行うものと比較して、発生する高
調波の量が極めて少ない。それ故、ローパスフィルタの
負担が軽減され、損失の少ない、感度の良い、且つ低い
キャリア周波数でもターゲットの変位の波形のきれいな
電磁誘導型センサが実現された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電磁誘導型センサのセンサ
回路の説明図。

【図２】本発明の一実施例の電磁誘導型センサのサンプ
ルホールド回路の動作説明図。

【図３】本発明の一の実施例の電磁誘導型センサの信号
整形回路の説明図。

【図４】従来の電磁誘導型センサのセンサ回路の説明
図。

【符号の説明】

１発振器２，３抵抗４，５センサコイル６差動増幅回路７バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８サンプルホールド回路９信号整形器１０同期検波回路１１，１６ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３位相調整回路１４コンパレータ１５マルチバイブレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア信号を発生する発振器と、該キ
ャリア信号をターゲットの変位によりＡＭ変調するセン
サコイルと、該ＡＭ変調された信号を増幅する増幅回路
と、該増幅回路の出力信号を検波し、ターゲットの変位
に相当する信号を取出す電磁誘導型センサのセンサ回路
において、前記検波は、サンプルホールド回路と、該サ
ンプルホールド回路のＡＭ変調された信号のピークをホ
ールドするリファレンス信号とによってなされることを
特徴とする電磁誘導型センサのセンサ回路。