JPH0861908A - 変位検出装置 - Google Patents

変位検出装置

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JPH0861908A
JPH0861908A JP20240294A JP20240294A JPH0861908A JP H0861908 A JPH0861908 A JP H0861908A JP 20240294 A JP20240294 A JP 20240294A JP 20240294 A JP20240294 A JP 20240294A JP H0861908 A JPH0861908 A JP H0861908A
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JP
Japan
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magnetostrictive
permanent magnet
current pulse
detection coil
line
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Kazushi Kuroda
和士 黒田
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は変位検出装置に関し、回路構成部品
が少なくて済み、構成が簡単なことを目的とする。 【構成】 磁歪線26は、磁歪材料で形成されており、
電流パルス発生部28は、磁歪線に電流パルスを供給す
る。永久磁石30は、磁歪線に対して相対変位して、磁
歪線に静的磁界を交差させる。検出コイル31は、磁歪
線の所定位置に配設されている。検出回路は、検出コイ
ルで検出した電流パルスと、上記永久磁石と電流パルス
との相互作用による磁歪信号との時間差を検出して、上
記検出コイルと永久磁石との距離の変位を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は変位検出装置に関し、特
に磁歪現象を利用して変位量を検出する変位検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から磁歪現象を利用して変位量を検
出する変位検出装置がある。例えば、特開昭55−66
710号公報に記載のものは、磁歪線に対して永久磁石
が変位する構造であり、磁歪線に励振パルスを流すと共
に、2つのフリップフロップをセットし、上記パルス電
流によって永久磁石位置で発生した超音波を磁歪線の両
端に設けた一対の受信手段で検出して、夫々に対応する
2つのフリップフロップを別々にリセットし、上記2つ
のフリップフロップ夫々が出力するパルスのパルス幅の
差から磁歪線に対する永久磁石の変位量を検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来装置は磁歪伝播速
度が周囲温度により変化するのを補償するために、一対
の検出手段及び2つのフリップフロップを必要とし、回
路構成部品が多く複雑であるという問題があった。
【0004】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
磁歪線に供給する電流パルスと永久磁石と電流パルスと
の相互作用による磁歪信号を単一の検出コイルで検出す
ることにより回路構成部品が少なくて済み、構成が簡単
な変位検出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
磁歪材料で形成した磁歪線と、上記磁歪線に電流パルス
を供給する電流パルス発生部と、上記磁歪線に対して相
対変位して、上記磁歪線に静的磁界を交差させる永久磁
石と、上記磁歪線の所定位置に配設された検出コイル
と、上記検出コイルで検出した電流パルスと、上記永久
磁石と電流パルスとの相互作用による磁歪信号との時間
差を検出して、上記検出コイルと永久磁石との距離の変
位を検出する検出回路とを有する。
【0006】請求項2に記載の発明では、前記磁歪線は
導電性材料で形成された筒体内に配設されており、上記
磁歪線の外周面に酸化被膜を形成する。
【0007】請求項3に記載の発明では、前記筒体は、
ショックアブソーバのアブソーバロッドの内部に設けて
あり、前記永久磁石は上記ショックアブソーバのアブソ
ーバシリンダに固定されており、上記永久磁石の両極を
挟む軟磁性材を有し、車両の車高を測定する。
【0008】
【作用】請求項1に記載の発明においては、検出コイル
で磁歪線の電流パルスと磁歪信号とを検出するため、検
出コイルが1つで済み、回路構成部品が少なくて済み、
構成が簡単となる。
【0009】請求項2に記載の発明においては、磁歪線
に酸化被膜を形成することにより、筒体との絶縁を行う
ことができ、筒体の磁歪線配設スペースを小さくでき、
かつ酸化被膜形成時の加熱により磁歪線の加工歪も低減
できる。
【0010】請求項3に記載の発明においては、軟磁性
材で永久磁石の両極を挟むことにより、永久磁石からの
磁束を筒体に向けて集中的に出し、アブソーバロッドが
磁性材料であっても永久磁石の磁界を磁歪線に有効に交
差させることができる。
【0011】
【実施例】図2は本発明装置の一実施例の構成図を示
す。この実施例は変位検出装置をエアサスペンションの
ショックアブソーバに車高センサとして適用している。
【0012】同図中、アブソーバシリンダ11とサスタ
ワー(図示せず)との間には高圧のエアを封入するメイ
ンエアチャンバ12及びサブエアチャンバ13が形成さ
れている。アブソーバシリンダ11は上下動するため、
メインエアチャンバ12とアブソーバシリンダ11とは
フレキシブル樹脂で形成されたダイヤフラム15で連結
されている。
【0013】ショックアブソーバの減衰力制御はピスト
ン20内に設けられた可変オリフィスを切換えることに
より行われる。ピストン20で仕切られたアブソーバシ
リンダ11内の上下室のオイルが、アブソーバシリンダ
11の上下動に伴い、可変オリフィスを通して移動する
ことにより減衰力が発生する。従って、オリフィスの径
を可変して減衰力を増減させる。
【0014】減衰力切換機構は、アブソーバロッド22
内に配設されているコントロールロッド23を回転させ
てオリフィスの径を切換える。このため、アブソーバロ
ッド22の上部に減衰力切換アクチュエータ25が配設
されている。
【0015】また、アブソーバロッド22内には内部に
磁歪線26を備える筒体27が配設されている。筒体2
7の上部には電流パルス発生部28が設けられ、ここで
発生した電流パルスが磁歪線26に供給される。アブソ
ーバシリンダ11の上部にはリング状の永久磁石30が
アブソーバロッド22に挿通された状態で配設固定され
ている。更に、電流パルス発生部28が設けられた側の
内部に磁歪線26を備える筒体27の端部には検出コイ
ル31が磁歪線26を周回する状態で配設されている。
【0016】ここで、車高が変化し、メインエアチャン
バ12の容量が変化すると、それと共にピストン20が
アブソーバシリンダ11内を上下するので検出コイル3
1から永久磁石30までの間の磁歪線26の長さが変化
する。
【0017】磁歪線26はFe−Ni又はFe−Co等
を主成分とした、温度による密度変化の極めて小さな軟
質磁性材料を用いる。特にNi45〜50−Feは−1
00〜400℃の温度範囲で熱膨脹係数が略一定で磁歪
伝達速度の変化が極めて小さい。
【0018】図3(A)に示す如く、磁歪線26は導電
性の非磁性材料で形成された筒体27内に配設され、磁
歪線26の一端26aと筒体27の一端27aとを接続
し、磁歪線26の他端26bと筒体27の他端27bと
の間にパルス発生部28を接続して磁歪線26に電流パ
ルスを供給するため、磁歪線26と筒体27との間は両
者の一端26a,27aを除いて絶縁をとる必要があ
る。
【0019】このため、図3(B)に示す如く磁歪線2
6の外周面に酸化被膜40を形成して絶縁を行う。磁歪
線26の製造時に冷間加工を行うと加工歪が発生し磁歪
効果も小さくなる。この加工歪を除くための焼鈍加工時
に酸化被膜40を同時に形成し、加工歪も低減させる。
このように酸化被膜40を形成した磁歪線26は別途絶
縁材を設ける必要がないため、筒体27の磁歪線収容ス
ペースを小さくでき、図3(C),(D)夫々に示す如
く磁歪線26を筒体27の一部に埋め込む構造とするこ
とも可能となる。
【0020】ところで、永久磁石30は静的磁界を磁歪
線26に交差させるために設けられているが、図4
(A)に示す如く永久磁石30と磁歪線26を内部に備
えた筒体27との間には磁性材料のアブソーバロッド2
2が存在する。この場合、永久磁石30からアブソーバ
ロッド22の長手方向に沿って出た磁束の大半は磁気抵
抗の小さなアブソーバロッド22を通る磁気ループを形
成し、わずかの磁束が磁歪線26及び筒体27に交差す
るだけとなる。
【0021】そこで、図4(B)に示す如く永久磁石3
0の両極を軟磁性材33,34で挟持する。これによ
り、永久磁石30の磁束の大半は軟磁性材33,34か
らアブソーバロッド22の軸方向に出て、これに対向す
るアブソーバロッド22を通る磁気ループを形成し、磁
束が軟磁性材33,34に集中するため、多くの磁束が
漏洩して永久磁石の磁界を有効に磁歪線26及び筒体2
7に交差させることができる。これによって磁歪線26
に生じる機械的ねじれを大きくでき、検出コイル31で
検出される磁歪信号のレベルが大きくなる。
【0022】ここで、電流パルス発生部28で発生した
電流パルスを磁歪線26に供給すると、この電流パルス
により磁歪線26に円周方向の局所的磁場が形成され、
電流パルスが磁歪線26の軸方向下方へ瞬時に伝播する
に伴い、上記円周方向の磁場は軸方向に発生する。上記
電流パルスが検出コイル31の設置位置を通るとき、検
出コイル31には起電力が生じる。
【0023】この円周方向の磁場が永久磁石30による
軸方向の磁場とぶつかることにより磁歪線26をねじる
方向に合成磁場が形成される。磁歪材は磁場を与えると
磁力線方向に歪を生じ、逆に機械的歪を与えると歪方向
に磁化される物理的性質を持っている。このため、永久
磁石30配置位置において磁歪線26に機械的ねじれが
発生し、この機械的ねじれは磁歪線26の磁化を伴って
磁歪線26上をアブソーバロッド22の上下方向に伝播
し、検出コイル31の設置位置まで到達する。検出コイ
ル31には磁歪線26の機械的ねじれに伴う磁化により
起電力が生じる。
【0024】図1は検出回路の一実施例の回路図を示
す。同図中、検出コイル31と並列に抵抗R1 及びコン
デンサC1 が接続され、発振回路を構成している。磁歪
線26に電流パルスを流すと、検出コイル31には電流
パルスの一次微分の誘導起電力が発生し、また磁歪線2
6の機械的ねじれに伴う誘導起電力が発生する。
【0025】上記検出コイル31の誘導起電力は次式で
表わされる。
【0026】
【数1】
【0027】但し、a1 ,a2 はコイルの内半径、外半
径、Lはコイル長、Nは総巻数、mは磁化量、Vは磁歪
伝達速度である。
【0028】これによって、上記発振回路の出力電圧を
増幅したバッファ40の出力信号は図5(A)に示す如
くなる。ここで、P1が電流パルスの検出信号、P2が
機械的ねじれの検出信号である。
【0029】この図5(A)に示す検出信号aはコンパ
レータ41において基準値と比較されて、図5(B)に
示すパルス信号bに整形される。パルス信号bはD形フ
リップフロップ42のQ端子出力をデータ入力端子Dに
フィードバックして構成したT形フリップフロップによ
り1/2分周されて図5(C)に示すパルス信号Cとさ
れる。パルス信号Cは検出信号P1時点で立下り、検出
信号P2時点で立上るパルスである。
【0030】パルス信号cはトランジスタ43のベース
に供給される。トランジスタ43はパルス信号cのロー
レベル期間に遮断し、コンデンサC2 は抵抗R2 を通し
て時定数C2 ・R2 で充電される。これによってトラン
ジスタ43のコレクタ電圧は図5(D)に示す如くパル
ス信号cのローレベル期間が長いほど上昇する。これと
共に、パルス信号cはコンデンサC3 とダイオードD1
と、抵抗R3 とで構成される微分回路に供給され、パル
ス信号cの立上りを検出した図5(E)に示す立上りエ
ッジパルスeが生成される。
【0031】FET44,45と、コンデンサC4 と、
抵抗R4 とバッファ46とでサンプルホールド回路が構
成されている。立上りエッジパルスeの発生時点でサン
プルホールド回路はトランジスタQのコレクタ電圧を図
5(F)に示す如くサンプリングホールドし端子47よ
り出力する。つまり、このホールド電圧は検出信号P1
から検出信号P2までの期間に応じた電圧となる。
【0032】このように本実施例では検出コイル31で
電流パルス及び磁歪信号を検出するため、磁歪線に電流
パルスを供給してから超音波が発生するまでの遅れが生
じることはなく、かつ回路構成部品数が従来より少なく
て済み、構成が簡単となる。
【0033】
【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明によ
れば、検出コイルで磁歪線の電流パルスと磁歪信号とを
検出するため、検出コイルが1つで済み、回路構成部品
が少なくて済み、構成が簡単となる。
【0034】また、請求項2に記載の発明によれば、磁
歪線に酸化被膜を形成することにより、筒体との絶縁を
行うことができ、筒体の磁歪線配設スペースを小さくで
き、かつ酸化被膜形成時の加熱により磁歪線の加工歪も
低減できる。
【0035】また、請求項3に記載の発明によれば、軟
磁性材で永久磁石の両極を挟むことにより、永久磁石か
らの磁束を筒体に向けて集中的に出し、アブソーバロッ
ドが磁性材料であっても永久磁石の磁界を磁歪線に有効
に交差させることができ、磁歪現象による磁歪線の機械
的ねじれを大きくでき、検出コイルで検出される磁歪信
号のレベルが大きくなり、実用上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の検出回路の回路図である。
【図2】本発明装置の構成図である。
【図3】本発明装置の磁歪線を説明するための図であ
る。
【図4】本発明装置の永久磁石及び軟磁性材を説明する
ための図である。
【図5】図1の回路各部の信号タイミングチャートであ
る。
【符号の説明】
11 アブソーバシリンダ 12 メインエアチャンバ 13 サブエアチャンバ 20 ピストン 22 アブソーバロッド 23 コントロールロッド 25 アクチュエータ 26 磁歪線 27 筒体 28 電流パルス発生部 30 永久磁石 31 検出コイル 33,34 軟磁性材 40 酸化被膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁歪材料で形成した磁歪線と、 上記磁歪線に電流パルスを供給する電流パルス発生部
    と、 上記磁歪線に対して相対変位して、上記磁歪線に静的磁
    界を交差させる永久磁石と、 上記磁歪線の所定位置に配設された検出コイルと、 上記検出コイルで検出した電流パルスと、上記永久磁石
    と電流パルスとの相互作用による磁歪信号との時間差を
    検出して、上記検出コイルと永久磁石との距離の変位を
    検出する検出回路とを有することを特徴とする変位検出
    装置。
  2. 【請求項2】 前記磁歪線は導電性材料で形成された筒
    体内に配設されており、上記磁歪線の外周面に酸化被膜
    を形成したことを特徴とする請求項1記載の変位検出装
    置。
  3. 【請求項3】 前記筒体は、ショックアブソーバのアブ
    ソーバロッドの内部に設けてあり、前記永久磁石は上記
    ショックアブソーバのアブソーバシリンダに固定されて
    おり、 上記永久磁石の両極を挟む軟磁性材を有し、 車輛の車高を測定することを特徴とする請求項2記載の
    変位検出装置。
JP6202402A 1994-08-26 1994-08-26 変位検出装置 Expired - Lifetime JP3060845B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1015890A (ja) * 1996-07-04 1998-01-20 Meisan Kk スリッター等位置決め装置
CN109357611A (zh) * 2018-10-31 2019-02-19 柳州钢铁股份有限公司 磁致伸缩位移传感器检测校验装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1015890A (ja) * 1996-07-04 1998-01-20 Meisan Kk スリッター等位置決め装置
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