JPH07218210A - 非接触変位計測回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はタービンロータの回転数が高くな
り、車軸のフランジに発生する仮想の２次回路の作用が
大きくなっても、タービン車室のグランド部と、タービ
ンロータとの伸び差を正確に検出する。 【構成】 回転数検出回路８によってタービンロータの
回転数を検出しながら、励磁用交流電源回路２によって
第１、第２変位検出器３、４と、交流ブリッジ回路５と
を駆動してタービン車室のグランド部と、タービンロー
タとの伸び差に応じた交流信号を生成させるとともに、
同期整流回路６によってトランス回路７を駆動して前記
交流ブリッジ回路５で生成された交流信号を同期整流し
た後、前記回転数検出回路８の検出結果に基づき、信号
処理回路９によって前記同期整流動作で得られた電圧信
号を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発電所などに設けられて
いるタービン発電機を監視するタービン監視装置に関わ
り、特にタービン発電機の車軸とケーシングとの相対的
な変位を計測する非接触変位計測回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所などに設けられているタービ
ン発電機は、蒸気によってタービンを高速回転させ、こ
のタービンに接続された発電機を回転させることによ
り、発電を行なっている。

【０００３】この場合、通常のタービンでは、タービン
車室内にタービンロータを配置し、高温の蒸気を前記タ
ービン車室内に導いて前記タービンロータを回転させ、
このタービンロータに連結されている発電機を回転させ
て電気を得ている。

【０００４】そして、タービン発電機の発電効率を上げ
るため、通常のタービンでは、前記タービンロータに設
けられている羽根の先端と、タービン車室のグランド部
とを非常に狭い間隔で取り付けている。

【０００５】このため、タービンに高温の蒸気を与える
と、タービン車室およびタービンロータが高温の蒸気
と、タービンロータの回転によって生じる遠心力とによ
って伸びが生じるが、これらの伸びが一様でないため、
インダクタンス式の変位計などを使用した移動量測定監
視システムによってこれらの伸び差を測定し、前記羽根
と、グランド部とが接触しないようにしている。

【０００６】図３はこのような移動量測定監視システム
で使用される非接触変位計測回路の一例を示すブロック
図である。

【０００７】この図に示す非接触変位計測回路１０１は
励磁用交流電源回路１０２と、第１変位検出器１０３
と、第２変位検出器１０４と、交流ブリッジ回路１０５
と、同期整流回路１０６と、トランス回路１０７と、Ｖ
／Ｉ変換回路１０８と、出力生成回路１０９とを備えて
おり、励磁用交流電源回路１０２によって第１、第２変
位検出器１０３、１０４と、交流ブリッジ回路１０５と
を駆動してタービン車室のグランド部と、タービンロー
タとの伸び差に応じた交流電圧を生成させるとともに、
同期整流回路１０６によってトランス回路１０７を駆動
して前記交流ブリッジ回路１０５で生成された交流信号
を同期整流した後、Ｖ／Ｉ変換回路１０８によって前記
同期整流動作によって得られた電圧信号をＶ／Ｉ変換し
て電流信号に変換した後、出力生成回路１０９によって
前記電流信号を複数の信号に変換して出力する。

【０００８】励磁用交流電源回路１０２は接地端子が前
記トランス回路１０７を構成するトランス１１０の１次
コイル１１０ａの中点に接続されるとともに、電源出力
端子が前記第１変位検出器１０３を構成するコイル１１
１の一端および前記第２変位検出器１０４を構成するコ
イル１１２の一端、前記交流ブリッジ回路１０５を構成
する抵抗１１３の一端に接続される電源回路であり、商
用電源から供給される交流電圧を取り込んで予め指定さ
れた電圧値の交流電圧を生成し、これを前記第１変位検
出器１０３と、第２変位検出器１０４と、交流ブリッジ
回路１０５とに供給する。

【０００９】第１変位検出器１０３はタービン車室内の
タービンロータの車軸１１４に取り付けられたフランジ
１１５の第１面と対向する位置に配置される縦断面
“コ”字状の鉄芯１１６と、この鉄芯１１６に巻回さ
れ、一端が前記励磁用交流電源回路１０２の前記電源出
力端子に接続され、他端が前記交流ブリッジ回路１０５
を構成する抵抗１１７の一端に接続されるコイル１１１
とを備えており、タービン車室を基準とした、タービン
ロータの車軸１１４の変位に応じたインダクタンスとな
り、前記励磁用交流電源回路１０２から供給される交流
電圧によって励磁されているとき、インダクタンスに応
じた電圧を発生してこれを前記交流ブリッジ回路１０５
に供給する。

【００１０】また、第２変位検出器１０４はタービン車
室内の前記フランジ１１５の第２面と対向する位置に配
置される縦断面“コ”字状の鉄芯１１８と、この鉄芯１
１８に巻回され、一端が前記励磁用交流電源回路１０２
の前記電源出力端子に接続され、他端が前記交流ブリッ
ジ回路１０５を構成する抵抗１１９の一端に接続される
コイル１１２とを備えており、タービン車室を基準とし
た、タービンロータの車軸１１４の変位に応じたインダ
クタンスとなり、前記励磁用交流電源回路１０２から供
給される交流電圧によって励磁されているとき、インダ
クタンスに応じた電圧を発生してこれを前記交流ブリッ
ジ回路１０５に供給する。

【００１１】交流ブリッジ回路１０５は一端が前記励磁
用交流電源回路１０２の電源出力端子に接続されるブリ
ッジ構成用の抵抗１１３と、一端が前記第１変位検出器
１０３を構成するコイル１１１の他端に接続されるブリ
ッジ構成用の抵抗１１７と、一端が前記第２変位検出器
１０４を構成するコイル１１２の他端に接続されるブリ
ッジ構成用の抵抗１１９と、第１端子が前記抵抗１１７
の他端に接続され、第２端子が前記抵抗１１９の他端に
接続され、さらに摺動端子が前記抵抗１１３の他端に接
続されるバランス調整用の可変抵抗１２０とを備えてお
り、前記第１、第２変位検出器１０３、１０４と、各抵
抗１１３、１１７、１１９、可変抵抗１２０によってブ
リッジを構成し、前記励磁用交流電源回路１０２から出
力される励磁用の交流電圧によって前記第１、第２変位
検出器１０３、１０４が励磁されているとき、これら第
１、第２変位検出器１０３、１０４のインピーダンスに
応じた交流電圧を生成してこれを前記トランス回路１０
７を構成するトランス１１０の１次コイル１１０ａの各
端子に供給する。

【００１２】また、同期整流回路１０６は接地端子が接
地され、予め設定された周波数および電圧値、位相の交
流電圧を生成する第１同期整流用交流電源１２１と、一
端が前記第１同期整流用交流電源１２１の電源出力端子
に接続される抵抗１２２と、接地端子が接地され、予め
設定された周波数および電圧値、位相の交流電圧を生成
する第２同期整流用交流電源１２３と、一端が前記第２
同期整流用交流電源１２３の電源出力端子に接続される
抵抗１２４と、４つのダイオード１２５〜１２８および
４つの抵抗１２９〜１３２によって構成され、前記各抵
抗１２２、１２４を介して供給される交流電圧に基づい
て同期整流用の励磁電圧を生成するブリッジ回路１３３
とを備えている。

【００１３】そして、第１、第２同期整流用交流電源１
２１、１２３によって前記励磁用交流電源回路１０２か
ら出力される交流電圧の位相および周波数、電圧値に対
応する同期整流用の交流電圧を生成するとともに、ブリ
ッジ回路１３３によって前記各交流電圧に基づき、励磁
電圧を生成し、これをトランス回路１０７を構成する各
抵抗１３４、１３５の一端に供給する。

【００１４】トランス回路１０７は１次コイル１１０ａ
の各端が前記交流ブリッジ回路１０５を構成する可変抵
抗１２０の第１、第２端子に接続され、中点が前記励磁
用交流電源回路１０２の接地端子に接続されるトランス
１１０と、一端が前記ブリッジ回路１３３の第１出力端
子に接続され、他端が前記トランス１１０を構成する２
次コイル１１０ｂの一端に接続される抵抗１３４と、一
端が前記ブリッジ回路１３３の第２出力端子に接続さ
れ、他端が前記トランス１１０を構成する２次コイル１
１０ｂの他端に接続される抵抗１３５と、一端が前記抵
抗１３４の一端に接続され、他端が前記抵抗１３５の一
端に接続されるコンデンサ１３６とを備えている。

【００１５】そして、トランス１１０の１次コイル１１
０ａによって前記交流ブリッジ回路１０５から出力され
る交流電圧を受けるとともに、各抵抗１３４、１３５に
よって前記同期整流回路１０６から出力される同期整流
用の励磁電圧を受けて、トランス１１０の２次コイル１
１０ｂを励磁し、これによって前記交流ブリッジ回路１
０５から出力される交流電圧の差電圧を生成し、これを
前記２次コイル１１０ｂの中点から取り出してＶ／Ｉ変
換回路１０８に供給する。

【００１６】Ｖ／Ｉ変換回路１０８は接地端子が接地さ
れ、信号入力端子が前記トランス１１０を構成する２次
コイル１１０ｂの中点に接続される回路であり、前記ト
ランス１１０の２次コイル１１０ｂの中点から出力され
る差電圧（電圧信号）を取り込むとともに、この電圧信
号をＶ／Ｉ変換して電流信号に変換し、これを出力生成
回路１０９に供給する。

【００１７】出力生成回路１０９は一端が出力端子１３
７に接続されるとともに、接地される抵抗１３８と、一
端が出力端子１３９に接続されるとともに、前記抵抗１
３８の他端に接続される抵抗１４０と、アノードが前記
抵抗１４０の他端および出力端子１４１に接続され、カ
ソードが前記Ｖ／Ｉ変換回路１０８の出力端子および出
力端子１４３に接続される定電圧ダイオード１４２とを
備えており、前記Ｖ／Ｉ変換回路１０８から出力される
電流信号を取り込むとともに、この電流信号に基づいて
複数の信号を生成し、これを各出力端子１３７、１３
９、１４１、１４３から出力する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の非接触変位計測回路１０１においては、励磁用交
流電源回路１０２によって得られた交流電圧によって第
１変位検出器１０３のコイル１１１および第２変位検出
器１０４のコイル１１２を励磁して、これら第１、第２
変位検出器１０３、１０４のインピーダンスを電気信号
に変換するようにしているので、タービンロータのフラ
ンジ１１５に仮想の２次回路１４４、１４５が形成さ
れ、これら仮想の２次回路１４４、１４５によって第
１、第２変位検出器１０３、１０４からの主磁束による
インピーダンスが減少してしまう。

【００１９】そして、タービンロータの回転数が高くな
るにしたがい、フランジ１１５に形成される仮想の２次
回路１４４、１４５の作用が大きくなって、第１、第２
変位検出器１０３、１０４からの主磁束によるインピー
ダンスが大きく減少してしまうので、タービンロータの
回転数が低いときには、タービン車室のグランド部と、
タービンロータとの伸び差をほぼ正確に検出することが
できるものの、タービンロータの回転数が高くなったと
き、検出誤差が大きくなってしまうという問題があっ
た。

【００２０】本発明は上記の事情に鑑み、タービンロー
タの回転数が高くなり、車軸のフランジに発生する仮想
の２次回路の作用が大きくなっても、タービン車室のグ
ランド部と、タービンロータとの伸び差を正確に検出す
ることができる非接触変位計測回路を提供することを目
的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、励磁用交流電源回路によ
って励磁用の交流電圧を生成して、計測対象となる物体
の移動量に応じてインダクタンスが変化する２つのコイ
ルを励磁し、交流ブリッジ回路によって前記各コイルの
インピーダンスに応じた電気信号の差信号を抽出すると
ともに、同期整流用交流電源回路によってトランス回路
を同期励磁して前記差信号を同期整流し、直流電圧信号
を生成する非接触変位計測回路において、計測対象とな
る前記物体の回転速度を検出して回転速度信号を生成す
る回転数検出回路と、この回転数検出回路によって得ら
れた前記物体の回転速度に基づいて前記トランス回路か
ら出力される同期整流済みの直流電圧信号を回転数補正
する信号処理回路とを備えたことを特徴としている。

【００２２】また、請求項２では、励磁用交流電源回路
によって励磁用の交流電圧を生成して、計測対象となる
物体の移動量に応じてインダクタンスが変化する２つの
コイルを励磁し、交流ブリッジ回路によって前記各コイ
ルのインピーダンスに応じた電気信号の差信号を抽出す
るとともに、同期整流用交流電源回路によってトランス
回路を同期励磁して前記差信号を同期整流し、直流電圧
信号を生成する非接触変位計測回路において、前記各コ
イルを流れる電流の値および前記各コイルの両端電圧を
計測してこれら各コイルの直流抵抗値を演算する抵抗値
検出回路と、この抵抗値検出回路によって得られた各コ
イルの直流抵抗値に基づいてこれら各コイルの温度を演
算し、この演算結果に基づいて前記トランス回路から出
力される同期整流済みの直流電圧信号を温度補正する信
号処理回路とを備えたことを特徴としている。

【００２３】

【作用】上記の構成において、請求項１では、回転数検
出回路によって計測対象となる物体の回転速度が検出さ
れて回転速度信号が生成されるとともに、信号処理回路
によって前記回転数検出回路で得られた前記物体の回転
速度に基づき、トランス回路から出力される同期整流済
みの直流電圧信号が回転数補正される。

【００２４】また、請求項２では、抵抗値検出回路によ
って各コイルを流れる電流の値および前記各コイルの両
端電圧が計測されてこれら各コイルの直流抵抗値が演算
されるとともに、信号処理回路によって前記抵抗値検出
回路で得られた各コイルの直流抵抗値に基づき、これら
各コイルの温度が演算され、この演算結果に基づいてト
ランス回路から出力される同期整流済みの直流電圧信号
が温度補正される。

【００２５】

【実施例】図１は本発明による非接触変位計測回路の一
実施例を示すブロック図である。

【００２６】この図に示す非接触変位計測回路１は励磁
用交流電源回路２と、第１変位検出器３と、第２変位検
出器４と、交流ブリッジ回路５と、同期整流回路６と、
トランス回路７と、回転数検出回路８と、信号処理回路
９と、Ｖ／Ｉ変換回路１０と、出力生成回路１１とを備
えており、回転数検出回路８によってタービンロータの
回転数を検出しながら、励磁用交流電源回路２によって
第１、第２変位検出器３、４と、交流ブリッジ回路５と
を駆動してタービン車室のグランド部と、タービンロー
タとの伸び差に応じた交流信号を生成させるとともに、
同期整流回路６によってトランス回路７を駆動して前記
交流ブリッジ回路５によって生成された交流信号を同期
整流させた後、前記回転数検出回路８の検出結果に基づ
き、信号処理回路９によって前記同期整流動作によって
得られた電圧信号を補正し、これをＶ／Ｉ変換回路１０
によってＶ／Ｉ変換して電流信号に変換した後、出力生
成回路１１によって前記電流信号を複数の信号に変換し
て出力する。

【００２７】励磁用交流電源回路２は接地端子が前記ト
ランス回路７を構成するトランス１２の１次コイル１２
ａの中点に接続されるとともに、電源出力端子が前記第
１変位検出器３を構成するコイル１３の一端および前記
第２変位検出器４を構成するコイル１４の一端、前記交
流ブリッジ回路５を構成する抵抗１７の一端に接続され
る電源回路であり、商用電源から供給される交流電圧を
取り込んで予め指定された電圧値の交流電圧を生成し、
これを前記交流ブリッジ回路５と、第１変位検出器３
と、第２変位検出器４とに供給する。

【００２８】第１変位検出器３はタービン車室内のター
ビンロータの車軸に設けられたフランジ１８の第１面と
対向する位置に配置される縦断面“コ”字状の鉄芯１５
と、この鉄芯１５に巻回され、一端が前記励磁用交流電
源回路２の前記電源出力端子に接続され、他端が前記交
流ブリッジ回路５を構成する抵抗１９の一端に接続され
るコイル１３とを備えており、タービン車室を基準とし
た、タービンロータの車軸の変位に応じたインダクタン
スとなり、前記励磁用交流電源回路２から供給される交
流電圧によって励磁されているとき、インダクタンスに
応じた電圧を発生してこれを前記交流ブリッジ回路５に
供給する。

【００２９】また、第２変位検出器４はタービン車室内
の前記フランジ１８の第２面と対向する位置に配置され
る縦断面“コ”字状の鉄芯１６と、この鉄芯１６に巻回
され、一端が前記励磁用交流電源回路２の前記電源出力
端子に接続され、他端が前記交流ブリッジ回路５を構成
する抵抗２０の一端に接続されるコイル１４とを備えて
おり、タービン車室を基準とした、タービンロータの車
軸の変位に応じたインダクタンスとなり、前記励磁用交
流電源回路２から供給される交流電圧によって励磁され
ているとき、インダクタンスに応じた電圧を発生してこ
れを前記交流ブリッジ回路５に供給する。

【００３０】交流ブリッジ回路５は一端が前記励磁用交
流電源回路２の電源出力端子に接続されるブリッジ構成
用の抵抗１７と、一端が前記第１変位検出器３を構成す
るコイル１３の他端に接続されるブリッジ構成用の抵抗
１９と、一端が前記第２変位検出器４を構成するコイル
１４の他端に接続されるブリッジ構成用の抵抗２０と、
第１端子が前記抵抗１９の他端に接続され、第２端子が
前記抵抗２０の他端に接続され、さらに摺動端子が前記
抵抗１７の他端に接続されるバランス調整用の可変抵抗
２１とを備えており、前記第１、第２変位検出器３、４
と、各抵抗１７、１９、２０、可変抵抗２１によってブ
リッジを構成し、前記励磁用交流電源回路２から出力さ
れる励磁用の交流電圧によって前記第１、第２変位検出
器３、４が励磁されているとき、これら第１、第２変位
検出器３、４のインピーダンスに応じた交流電圧を生成
してこれを前記トランス回路７を構成するトランス１２
の１次コイル１２ａの各端子に供給する。

【００３１】また、同期整流回路６は接地端子が接地さ
れ、予め設定された周波数および電圧値、位相の交流電
圧を生成する第１同期整流用交流電源２２と、一端が前
記第１同期整流用交流電源２２の電源出力端子に接続さ
れる抵抗２３と、接地端子が接地され、予め設定された
周波数および電圧値、位相の交流電圧を生成する第２同
期整流用交流電源２４と、一端が前記第２同期整流用交
流電源２４の電源出力端子に接続される抵抗２５と、４
つのダイオード２６〜２９および４つの抵抗３０〜３３
によって構成され、前記各抵抗２３、２５を介して供給
される交流電圧に基づいて同期整流用の励磁電圧を生成
するブリッジ回路３４とを備えている。

【００３２】そして、第１、第２同期整流用交流電源２
２、２４によって前記励磁用交流電源回路２から出力さ
れる交流電圧の位相および周波数、電圧値に対応する同
期整流用の交流電圧を生成するとともに、ブリッジ回路
３４によって前記各交流電圧に基づき、励磁電圧を生成
し、これをトランス回路７を構成する各抵抗３５、３６
の一端に供給する。

【００３３】トランス回路７は１次コイル１２ａの各端
が前記交流ブリッジ回路５を構成する可変抵抗２１の第
１、第２端子に接続され、中点が前記励磁用交流電源回
路２の接地端子に接続されるトランス１２と、一端が前
記ブリッジ回路３４の第１出力端子に接続され、他端が
前記トランス１２を構成する２次コイル１２ｂの一端に
接続される抵抗３５と、一端が前記ブリッジ回路３４の
第２出力端子に接続され、他端が前記トランス１２を構
成する２次コイル１２ｂの他端に接続される抵抗３６
と、一端が前記抵抗３５の一端に接続され、他端が前記
抵抗３６の一端に接続されるコンデンサ３７とを備えて
いる。

【００３４】そして、トランス１２の１次コイル１２ａ
によって前記交流ブリッジ回路５から出力される交流電
圧を受けるとともに、各抵抗３５、３６によって前記同
期整流回路６から出力される同期整流用の励磁電圧を受
けてトランス１２の２次コイル１２ｂを励磁し、これに
よって前記交流ブリッジ回路５から出力される交流電圧
の差電圧を生成させ、これを前記２次コイル１２ｂの中
点から取り出して信号処理回路９に供給する。

【００３５】また、回転数検出回路８はタービンロータ
の車軸に設けられた回転数検出歯車３９と、この回転数
検出歯車３９の歯面と対向するように配置され、前記回
転数検出歯車３９の歯が通過する毎にこれを検出してパ
ルス信号を生成する回転数検出器４０と、この回転数検
出器４０から出力されるパルス信号を取り込んで、前記
タービンロータの車軸の回転数を測定し、この測定結果
に基づいて回転数検出データを生成する回転数測定回路
４１とを備えており、タービンロータの車軸に設けられ
ている回転数検出歯車３９が回転したとき、回転数検出
器４０によってこれを検出してパルス信号を生成すると
ともに、回転数測定回路４１によって前記パルス信号を
計測して回転数検出信号を生成するとともに、次式に基
づいて前記タービンロータの車軸に設けられたフランジ
１８の周速Ｓを示す周速検出データ（回転数検出デー
タ）を生成し、これを信号処理回路９に供給する。

【００３６】Ｓ［ｍ／ｓ］＝（２πｒ・ｒｐｍ）／６０ 但し、ｒ：フランジ１８の半径 ｒｐｍ：車軸の回転数 信号処理回路９は接地端子が接地され、信号入力端子が
前記２次コイル１２ｂの中点に接続され、この２次コイ
ル１２ｂの中点から出力される電圧信号を取り込んでＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路４２と、各種の情報を処理
するＣＰＵを有し、前記回転数検出回路４１から出力さ
れる回転数検出データに基づいて前記Ａ／Ｄ変換回路４
２から出力される電圧データを前記車軸の回転数に応じ
て補正する中央処理回路４３と、この中央処理回路４３
に接続されるバスライン４４と、このバスライン４４に
接続され、前記中央処理回路４３の動作を規定するプロ
グラムや各種の定数データなどを格納しているＲＯＭ回
路４５と、前記バスライン４４に接続され、前記中央処
理回路４３の作業エリアや回転数による出力の誤差を補
正する回転数誤差補正テーブルなどの格納場所などとし
て使用されるＲＡＭ回路４６と、前記中央処理回路４３
から出力される回転数補正済みの電圧データを取り込
み、これをＤ／Ａ変換して電圧信号を生成するＤ／Ａ変
換回路４７とを備えている。

【００３７】そして、Ａ／Ｄ変換回路４２によって前記
トランス１２を構成する２次コイル１２ｂの中点から出
力される電圧信号を取り込み、これをＡ／Ｄ変換して電
圧データを生成するとともに、中央処理回路４３によっ
て前記回転数検出回路８から出力される回転数検出デー
タに基づき、ＲＡＭ回路４６内に格納されている回転数
誤差補正テーブルを参照しながら、前記Ａ／Ｄ変換回路
４２から出力される電圧データを回転数補正した後、Ｄ
／Ａ変換回路４７によって回転数補正済みの電圧データ
をＤ／Ａ変換して電圧信号を生成し、これをＶ／Ｉ変換
回路１０に供給する。

【００３８】Ｖ／Ｉ変換回路１０は信号入力端子が前記
信号処理回路９を構成するＤ／Ａ変換回路４７の出力端
子に接続される回路であり、前記信号処理回路９から出
力される回転数補正済みの電圧信号を取り込むととも
に、この電圧信号をＶ／Ｉ変換して電流信号に変換し、
これを出力生成回路１１に供給する。

【００３９】出力生成回路１１は一端が接地される抵抗
５０と、一端が出力端子５１に接続されるとともに、前
記抵抗５０の他端に接続される抵抗５３と、アノードが
前記抵抗５３の他端および出力端子５２に接続され、カ
ソードが前記Ｖ／Ｉ変換回路１０の出力端子および出力
端子５４に接続される定電圧ダイオード５５とを備えて
おり、前記Ｖ／Ｉ変換回路１０から出力される電流信号
を取り込むとともに、この電流信号に基づいて複数の信
号を生成し、これを各出力端子５１、５２、５４から出
力する。

【００４０】このように、この実施例においては、回転
数検出回路８によってタービンロータの回転数を検出し
ながら、励磁用交流電源回路２によって第１、第２変位
検出器３、４と、交流ブリッジ回路５とを駆動してター
ビン車室のグランド部と、タービンロータとの伸び差に
応じた交流信号を生成させるとともに、同期整流回路６
によってトランス回路７を駆動して前記交流ブリッジ回
路５によって生成された交流信号を同期整流した後、前
記回転数検出回路８の検出結果に基づき、信号処理回路
９によって前記同期整流動作によって得られた電圧信号
を回転数補正し、これをＶ／Ｉ変換回路１０によってＶ
／Ｉ変換して電流信号に変換した後、出力生成回路１１
によって前記電流信号を複数の信号に変換して出力する
ようにしたので、タービンロータの回転数が高くなり、
車軸のフランジ１８に発生する仮想の２次回路の作用が
大きくなっても、タービン車室のグランド部と、タービ
ンロータとの伸び差を正確に検出することができる。

【００４１】図２は本発明による非接触変位計測回路の
他の実施例を示すブロック図である。なお、この図にお
いて、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してあ
る。

【００４２】この図に示す非接触変位計測回路１が図１
に示す回路と異なる点は、第１高速サンプリング回路６
０と、第２高速サンプリング回路６１とを付加するとと
もに、信号処理回路９のＲＡＭ回路４６内に温度補正テ
ーブルを設け、第１、第２変位検出器３、４を構成する
各コイル１３、１４の直流抵抗値が周囲温度によって変
化したとき、第１、第２高速サンプリング回路６０、６
１によってこれを検出し、信号処理回路９によってトラ
ンス１２を構成する２次コイル１２ｂの中点から出力さ
れる電圧信号の温度補正を行なって第１、第２変位検出
器３、４の温度特性による伸び差出力特性を補正するよ
うにしたことである。

【００４３】第１高速サンプリング回路６０は交流ブリ
ッジ回路５を構成する抵抗１９の両端電圧を高速でサン
プリングして電流値を求める電流値検出回路と、前記第
１変位検出器３を構成するコイル１３の両端電圧を高速
でサンプリングする電圧値検出回路と、これらの電圧値
検出回路、電流値検出回路によって得られた電圧値、電
流値に基づいて第１変位検出器３内にあるコイル１３の
直流抵抗値を演算する演算回路とを備えており、電流値
検出回路によって抵抗１９の両端電圧を高速でサンプリ
ングし、次式に示す演算を行なって、この抵抗１９に流
れる電流値Ｉを演算するとともに、 Ｉ＝Ｖ１／Ｒ 但し、Ｖ１：高速サンプリングによって得られた抵抗１
９の電圧値 Ｒ：抵抗１９の抵抗値 電圧値検出回路によって第１変位検出器３を構成するコ
イル１３の両端電圧を高速でサンプリングし、これによ
って得られた電圧値と、前記電流値Ｉとに基づいて次式
に示す演算を行なって、第１変位検出器３にあるコイル
１３のインピーダンス（ギャップインピーダンス）Ｚを
演算した後、 Ｚ＝Ｖ２／Ｉ 但し、Ｖ２：第１変位検出器３を構成するコイル１３の
電圧値 演算回路によって次式に示す演算を行なって第１変位検
出器３を構成するコイル１３の直流抵抗値Ｒを演算し、
これを直流抵抗値データとして信号処理回路９に供給す
る。

【００４４】Ｒ＝（Ｚ² −２πｆＬ² ）^1/2 但し、ｆ：励磁用交流電源回路２から出力される交流電
圧の周波数 Ｌ：第１変位検出器３を構成するコイル１３のインダク
タンス この場合、第１変位検出器３を構成するコイル１３のイ
ンダクタンスＬは試験結果から温度特性が殆どなく、温
度による変化を無視することができることから、ギャッ
プに対するインダクタンスＬを予め測定しておくことに
より、第１変位検出器３を構成するコイル１３の直流抵
抗値Ｒに基づいてこのコイル１３の周囲温度を求めるこ
とができる。

【００４５】また、第２高速サンプリング回路６１は上
述した第１高速サンプリング回路６０と同様に、交流ブ
リッジ回路５を構成する抵抗２０の両端電圧を高速でサ
ンプリングして電流値Ｉを求める電流値検出回路と、前
記第２変位検出器４を構成するコイル１４の両端電圧を
高速でサンプリングする電圧値検出回路と、これらの電
圧値検出回路、電流値検出回路によって得られた電圧値
Ｖ２、電流値Ｉに基づいて第２変位検出器４を構成する
コイル１４の直流抵抗値Ｒを演算する演算回路とを備え
ており、電流値検出回路によって抵抗２０の両端電圧を
高速でサンプリングして、この抵抗２０に流れる電流値
Ｉを演算するとともに、電圧値検出回路によって第２変
位検出器４を構成するコイル１４の両端電圧を高速でサ
ンプリングし、これによって得られた電圧値Ｖ２と、前
記電流値Ｉとに基づいて第２変位検出器４を構成するコ
イル１４のインピーダンス（ギャップインピーダンス）
Ｚを演算した後、第２変位検出器４を構成するコイル１
４の直流抵抗値Ｒを演算し、これを直流抵抗値データと
して信号処理回路９に供給する。

【００４６】また、ＲＡＭ回路４６は中央処理回路４３
の作業エリアとして使用される部分と、前記第１、第２
高速サンプリング回路６０、６１から出力される直流抵
抗値Ｒで示される周囲温度による出力の誤差を補正する
温度誤差補正テーブルが格納される部分と、回転数によ
る出力の誤差を補正する回転数誤差補正テーブルが格納
される部分などとを備えており、中央処理回路４３から
出力される読み出し指令によって温度誤差補正テーブル
がアクセスされたとき、このアクセス指令に応じた部分
にある温度補正データを読み出してこれを中央処理回路
４３に供給し、また中央処理回路４３から出力される読
み出し指令によって回転数誤差補正テーブルがアクセス
されたとき、このアクセス指令に応じた部分にある回転
数補正データを読み出してこれを中央処理回路４３に供
給する。

【００４７】そして、信号処理回路９はＡ／Ｄ変換回路
４２によって前記トランス１２を構成する２次コイル１
２ｂの中点から出力される電圧信号を取り込み、これを
Ａ／Ｄ変換して電圧データを生成するとともに、中央処
理回路４３によって前記回転数検出回路８から出力され
る回転数検出データおよび第１、第２高速サンプリング
回路６０、６１から出力される直流抵抗値データに基づ
き、ＲＡＭ回路４６内に格納されている回転数誤差補正
テーブル、温度誤差補正テーブルを参照しながら、前記
Ａ／Ｄ変換回路４２から出力される電圧データを回転数
補正、温度補正した後、Ｄ／Ａ変換回路４７によって回
転数補正、温度補正済みの電圧データを取り込み、これ
をＡ／Ｄ変換して電圧信号に変換し、Ｖ／Ｉ変換回路１
０に供給する。

【００４８】このようにこの実施例においては、上述し
た実施例と同様に、回転数検出回路８によってタービン
ロータの回転数を検出しながら、励磁用交流電源回路２
によって第１、第２変位検出器３、４と、交流ブリッジ
回路５とを駆動してタービン車室のグランド部と、ター
ビンロータとの伸び差に応じた交流信号を生成させると
ともに、同期整流回路６によってトランス回路７を駆動
して前記交流ブリッジ回路５によって生成された交流信
号を同期整流した後、前記回転数検出回路８の検出結果
に基づき、信号処理回路９によって前記同期整流動作に
よって得られた電圧信号を補正し、これをＶ／Ｉ変換回
路１０によってＶ／Ｉ変換して電流信号に変換した後、
出力生成回路１１によって前記電流信号を複数の信号に
変換して出力するようにしたので、タービンロータの回
転数が高くなり、車軸のフランジ１８に発生する仮想の
２次回路の作用が大きくなっても、タービン車室のグラ
ンド部と、タービンロータとの伸び差を正確に検出する
ことができる。

【００４９】さらに、この実施例においては、第１、第
２高速サンプリング回路６０、６１によって第１変位検
出器３を構成するコイル１３の周囲温度に応じて変化す
る直流抵抗値と、第２変位検出器４を構成するコイル１
４の周囲温度に応じて変化する直流抵抗値とを検出して
信号処理回路９でトランス１２を構成する２次コイル１
２ｂの中点から出力される電圧信号を温度補正するよう
にしているので、第１、第２変位検出器３、４の周囲温
度が変化しても、ギャップの測定誤差が発生しないよう
にすることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、タービンロータの回転数が高くなり、車軸
のフランジに発生する仮想の２次回路の作用が大きくな
っても、タービン車室のグランド部と、タービンロータ
との伸び差を正確に検出することができる。また、請求
項２では、第１、第２変位検出器の温度が変化しても、
タービン車室のグランド部と、タービンロータとの伸び
差を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による非接触変位計測回路の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】本発明による非接触変位計測回路の他の実施例
を示すブロック図である。

【図３】従来から知られている非接触変位計測回路の一
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 非接触変位計測回路 ２ 励磁用交流電源回路 ３ 第１変位検出器 ４ 第２変位検出器 ５ 交流ブリッジ回路 ６ 同期整流回路 ７ トランス回路 ８ 回転数検出回路 ９ 信号処理回路 １０ Ｖ／Ｉ変換回路 １１ 出力生成回路 １３ コイル １４ コイル １８ フランジ（計測対象となる物体） ２２ 第１同期整流用交流電源（同期整流用交流電源回
路） ２４ 第２同期整流用交流電源（同期整流用交流電源回
路） ６０ 第１高速サンプリング回路（抵抗値検出回路） ６１ 第２高速サンプリング回路（抵抗値検出回路）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁用交流電源回路によって励磁用の交
   流電圧を生成して、計測対象となる物体の移動量に応じ
   てインダクタンスが変化する２つのコイルを励磁し、交
   流ブリッジ回路によって前記各コイルのインピーダンス
   に応じた電気信号の差信号を抽出するとともに、同期整
   流用交流電源回路によってトランス回路を同期励磁して
   前記差信号を同期整流し、直流電圧信号を生成する非接
   触変位計測回路において、 計測対象となる前記物体の回転速度を検出して回転速度
   信号を生成する回転数検出回路と、 この回転数検出回路によって得られた前記物体の回転速
   度に基づいて前記トランス回路から出力される同期整流
   済みの直流電圧信号を回転数補正する信号処理回路と、 を備えたことを特徴とする非接触変位計測回路。
2. 【請求項２】 励磁用交流電源回路によって励磁用の交
   流電圧を生成して、計測対象となる物体の移動量に応じ
   てインダクタンスが変化する２つのコイルを励磁し、交
   流ブリッジ回路によって前記各コイルのインピーダンス
   に応じた電気信号の差信号を抽出するとともに、同期整
   流用交流電源回路によってトランス回路を同期励磁して
   前記差信号を同期整流し、直流電圧信号を生成する非接
   触変位計測回路において、 前記各コイルを流れる電流の値および前記各コイルの両
   端電圧を計測してこれら各コイルの直流抵抗値を演算す
   る抵抗値検出回路と、 この抵抗値検出回路によって得られた各コイルの直流抵
   抗値に基づいてこれら各コイルの温度を演算し、この演
   算結果に基づいて前記トランス回路から出力される同期
   整流済みの直流電圧信号を温度補正する信号処理回路
   と、 を備えたことを特徴とする非接触変位計測回路。