JPS5856412B2 - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
- Publication number
- JPS5856412B2 JPS5856412B2 JP53140621A JP14062178A JPS5856412B2 JP S5856412 B2 JPS5856412 B2 JP S5856412B2 JP 53140621 A JP53140621 A JP 53140621A JP 14062178 A JP14062178 A JP 14062178A JP S5856412 B2 JPS5856412 B2 JP S5856412B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- receiving means
- magnetostrictive wire
- signal
- magnetostrictive
- flip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、機械的な変位、あるいは機械的位置を磁歪線
を用いて電気信号に変換する変位検出装置に関するもの
である。
を用いて電気信号に変換する変位検出装置に関するもの
である。
本発明の目的は、構造が簡単で、磁歪線内を伝播する超
音波信号の伝播速度の影響や、超音波信号を発生させる
ための励振手段に励振パルス電流を印加してから磁歪線
内に超音波信号が発生するまでの時間遅れ等の影響を受
けず高精度で変位検出ができるこの種の装置を実現しよ
うとするものである。
音波信号の伝播速度の影響や、超音波信号を発生させる
ための励振手段に励振パルス電流を印加してから磁歪線
内に超音波信号が発生するまでの時間遅れ等の影響を受
けず高精度で変位検出ができるこの種の装置を実現しよ
うとするものである。
また、本発明の他の目的は、周囲温度の変化など環境変
化の影響を受けず、常に高精度の変位検出ができる装置
を実現しようとするものである。
化の影響を受けず、常に高精度の変位検出ができる装置
を実現しようとするものである。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。
。
図において、１は例えばＮｉ−８ＰＡＮＣ。Ｎｉ等の磁
歪材料を線状にして構成した磁歪線、２は磁歪線１の一
方の端に配置した第１の受信手段・３は磁歪線の他方の
端に配置した第２の受信手段で、ここではいずれも磁歪
線に巻回されたコイルで構成した例を示す。
歪材料を線状にして構成した磁歪線、２は磁歪線１の一
方の端に配置した第１の受信手段・３は磁歪線の他方の
端に配置した第２の受信手段で、ここではいずれも磁歪
線に巻回されたコイルで構成した例を示す。
４は磁歪線１にその磁界が交差しながら動く永久磁石で
、この永久磁石４に機械的変位が与えられる。
、この永久磁石４に機械的変位が与えられる。
Ｏ８は励振パルス発生器で、その出力パルス電流ｉｐは
、磁歪線１に供給されている。
、磁歪線１に供給されている。
ＦＦ１．ＦＦ２はフリップフロップ回路で、励振パルス
信号ｉｐがセント端子Ｓにそれぞれ印加されている。
信号ｉｐがセント端子Ｓにそれぞれ印加されている。
また、フリップフロップ回路ＦＦ１のリセット端子Ｒに
第１の受信手段２からの信号ｅ１が印加され、フリップ
フロップ回路ＦＦ２のリセット端子Ｒに第２の受信手段
３からの信号ｅ２が印加されている。
第１の受信手段２からの信号ｅ１が印加され、フリップ
フロップ回路ＦＦ２のリセット端子Ｒに第２の受信手段
３からの信号ｅ２が印加されている。
ＣＫはフリップフロップ回路ＦＦ１．ＦＦ２から得られ
る時間幅信号ＰＷ１．ＰＷ２を入力とする演算回路であ
る。
る時間幅信号ＰＷ１．ＰＷ２を入力とする演算回路であ
る。
このように構成した装置の動作を次に第２図および第３
図を参照しながら説明する。
図を参照しながら説明する。
まず、はじめに励振パルス発生器Ｏ８から第３図イに示
すように励振パルス電流ｉｐを磁歪線１に供給する。
すように励振パルス電流ｉｐを磁歪線１に供給する。
ここで磁歪線１に励振パルス電流が流れると、この励振
パルス電流による磁界と永久磁石４の磁界の相互作用に
よって磁歪線１内には永久磁石４の存在する位置で捩り
モーメントが与えられ、ここで超音波信号（捩り弾性波
信号）が発生する。
パルス電流による磁界と永久磁石４の磁界の相互作用に
よって磁歪線１内には永久磁石４の存在する位置で捩り
モーメントが与えられ、ここで超音波信号（捩り弾性波
信号）が発生する。
すなわち、第２図において、磁歪線１にパルス電流が流
れると、この電流による磁界Ｆ２が永久磁石４による磁
界Ｆ□に作用し、磁歪線１の右側の磁界が左側の磁界よ
り大きくなる。
れると、この電流による磁界Ｆ２が永久磁石４による磁
界Ｆ□に作用し、磁歪線１の右側の磁界が左側の磁界よ
り大きくなる。
このため、磁歪線１の断面における磁界分布にアンバラ
ンスが生じ、超音波信号が発生することとなる。
ンスが生じ、超音波信号が発生することとなる。
このようにして永久磁石４の場所で発生した超音波信号
は、磁歪線１の両端に向けて伝播し、第１の受信手段２
および第２の受信手段３によって検出される。
は、磁歪線１の両端に向けて伝播し、第１の受信手段２
および第２の受信手段３によって検出される。
いま、励振パルス電流ｉｐを磁歪線１に供給すると同時
に磁歪線１内に超音波信号が発生するものとすれば、こ
の超音波信号が各受信手段２および３によって検出され
るまでの時間ｔ１およびｔ２は、（１）式および（２）
式で表わすことができる。
に磁歪線１内に超音波信号が発生するものとすれば、こ
の超音波信号が各受信手段２および３によって検出され
るまでの時間ｔ１およびｔ２は、（１）式および（２）
式で表わすことができる。
励振パルスｉｐは、磁歪線１に印加されると同時にフリ
ップフロップ回路ＦＦ１．ＦＦ２のセント端子Ｓにそれ
ぞれ印加されており、各フリップフロップ回路ＦＦ□、
ＦＦ２を第２図二、ホに示すようにセット状態にする。
ップフロップ回路ＦＦ１．ＦＦ２のセント端子Ｓにそれ
ぞれ印加されており、各フリップフロップ回路ＦＦ□、
ＦＦ２を第２図二、ホに示すようにセット状態にする。
また、励振パルスｉｐを与えてからｔ、、ｔ２後に第１
受信手段２、第２受信手段３によって得られたパルス状
の電圧信号ｅ１．ｅ２は、フリップフロップ回路ＦＦ１
．ＦＦ２のリセット端子にそれぞれ印加され、これらを
第２図二、ホに示すようにリセット状態にする。
受信手段２、第２受信手段３によって得られたパルス状
の電圧信号ｅ１．ｅ２は、フリップフロップ回路ＦＦ１
．ＦＦ２のリセット端子にそれぞれ印加され、これらを
第２図二、ホに示すようにリセット状態にする。
したがって、フリップフロップ回路ＦＦ□、ＦＦ２の出
力端から、第２図二、ホに示すように、ｔｌ。
力端から、第２図二、ホに示すように、ｔｌ。
ｔ２に比例する時間幅ｔ１ 、 ｔ２をもった時間幅信
号ＰＷ１．ＰＷ２が得られる。
号ＰＷ１．ＰＷ２が得られる。
演算回路ＣＫは、各フリップフロップ回路ＦＦ１゜ＦＦ
２からの時間幅信号ＰＷよ、ＰＷ２を入力とし。
２からの時間幅信号ＰＷよ、ＰＷ２を入力とし。
例えば時間幅ｔ１．ｔ２を検出して（３）式の演算を行
なうことにより永久磁石４、すなわち機械的変位に関連
した信号Ｅｏを出力端子ＯＵＴから得ることができる。
なうことにより永久磁石４、すなわち機械的変位に関連
した信号Ｅｏを出力端子ＯＵＴから得ることができる。
（３）式において、ｔ１＋ｔ２は第１の受信手段２と第
２の受信手段３との距離であって、永久磁石４の変位位
置Ｘにかかわらず一定な値であるから、出力信号Ｅｏは
、機械的変位位置Ｘに正確に比例したものとなる。
２の受信手段３との距離であって、永久磁石４の変位位
置Ｘにかかわらず一定な値であるから、出力信号Ｅｏは
、機械的変位位置Ｘに正確に比例したものとなる。
なお、演算回路ＣＫをディジタル演算回路で構成すれば
、出力信号Ｅｏをディジタル信号で、またアナログ回路
で構成するＥｏをアナログ信号で容易に得られる。
、出力信号Ｅｏをディジタル信号で、またアナログ回路
で構成するＥｏをアナログ信号で容易に得られる。
このようにして得られた永久磁石４の位置Ｘに関連する
信号Ｅｏは、磁歪線１内の超音波信号の伝播速度ｖ８の
影響を受けず、また、機械的接触部を介さずして得られ
るという特長をもっている。
信号Ｅｏは、磁歪線１内の超音波信号の伝播速度ｖ８の
影響を受けず、また、機械的接触部を介さずして得られ
るという特長をもっている。
このように構成した装置は、磁歪線１内に超音波信号を
発生させるための永久磁石４を２つの受信手段２と３の
間に配置した点に特徴のひとつがあるもので、このよう
に配置させたことによって、超音波信号が永久磁石４か
ら左右同一の条件で伝播することとなり、ｔｌ ｔ２
を演算することによって磁歪線１に励振パルスｉｐを印
加してから磁歪線１内に実際に超音波信号が発生する窯
での時間遅れ等による誤差を容易に除去できるという効
果がある。
発生させるための永久磁石４を２つの受信手段２と３の
間に配置した点に特徴のひとつがあるもので、このよう
に配置させたことによって、超音波信号が永久磁石４か
ら左右同一の条件で伝播することとなり、ｔｌ ｔ２
を演算することによって磁歪線１に励振パルスｉｐを印
加してから磁歪線１内に実際に超音波信号が発生する窯
での時間遅れ等による誤差を容易に除去できるという効
果がある。
すなわち、この時間遅れをαとすると、例えば（４）式
はＥｏ＝（ｔ１＋α）（ｔ２＋α）＝ｔ１−ｔ２となっ
てαの影響がなくなる。
はＥｏ＝（ｔ１＋α）（ｔ２＋α）＝ｔ１−ｔ２となっ
てαの影響がなくなる。
また、第１図の装置においては、第１受信手段２、第２
受信手段３をいずれも磁歪線１に固定することができる
ので、これらの手段をシールドケース等に収納すること
によって、外部からのノイズ等の影響をなくすることが
できる効果がある。
受信手段３をいずれも磁歪線１に固定することができる
ので、これらの手段をシールドケース等に収納すること
によって、外部からのノイズ等の影響をなくすることが
できる効果がある。
また、温度変化等による磁歪線１自身の線膨張による長
さ変化の影響をも受げないという特長がある。
さ変化の影響をも受げないという特長がある。
すなわち、磁歪線１０線膨張係数をα、温度変化をＡｔ
とし、これを考慮して（３）式を書き改めると（４）式
の通りとなり、 また、このように構成した装置は、永久磁石４の移動や
、磁歪線１自身の変位に伴って生ずる永久磁石と磁歪線
との結合度の変化による影響を除去することができる。
とし、これを考慮して（３）式を書き改めると（４）式
の通りとなり、 また、このように構成した装置は、永久磁石４の移動や
、磁歪線１自身の変位に伴って生ずる永久磁石と磁歪線
との結合度の変化による影響を除去することができる。
すなわち、永久磁石４の位置で磁歪線１内に発生し、そ
れぞれ左右に伝播する超音波信号は、磁歪線１と永久磁
石４との結合度にかかわらずほぼ同一振幅の信号であっ
て、各受信手段２，３がこれを受信し、各フリツプフロ
ツプをリセツトする。
れぞれ左右に伝播する超音波信号は、磁歪線１と永久磁
石４との結合度にかかわらずほぼ同一振幅の信号であっ
て、各受信手段２，３がこれを受信し、各フリツプフロ
ツプをリセツトする。
このことから、各フリップフロツプからの信号の時間幅
ｔ１．ｔ２には、それぞれ、伝播信号の振幅値の変化（
振幅値の変化は永久磁石４と磁歪線１との結合度変化に
よって変わる）による誤差も同じ様に介入することとな
る。
ｔ１．ｔ２には、それぞれ、伝播信号の振幅値の変化（
振幅値の変化は永久磁石４と磁歪線１との結合度変化に
よって変わる）による誤差も同じ様に介入することとな
る。
それ故に、ｔｌ−ｔ２の演算を含む（３）式の演算を行
なうことにより、この誤差をキャンセルすることができ
る。
なうことにより、この誤差をキャンセルすることができ
る。
従って、本発明に係る装置によれば、環境変化の影響を
受けず、高い精度で変位位置の測定を行なうことができ
る。
受けず、高い精度で変位位置の測定を行なうことができ
る。
演算を含む演算を行なって変位位置Ｘに対応した信号を
得るもので、この出力信号は、磁歪線１内を伝播する超
音波信号の伝播速度ＶＳ （この伝播速度ｖ８は周囲温
度変化等の環境変化の影響を受ける）が演算によってキ
ャンセルされることとなり、周囲温度変化等の環境変化
の影響を受げないものとなる。
得るもので、この出力信号は、磁歪線１内を伝播する超
音波信号の伝播速度ＶＳ （この伝播速度ｖ８は周囲温
度変化等の環境変化の影響を受ける）が演算によってキ
ャンセルされることとなり、周囲温度変化等の環境変化
の影響を受げないものとなる。
第４図は本発明を自動平衡計器に適用させた場合の構成
ブロック図である。
ブロック図である。
第１図と対応する部分には同一符号を付して示す。
図において、Ｅｉは測定、記録すべき入力信号、ＡＭは
入力信号Ｅｉと後述する演算回路ＣＫからの帰還信号Ｅ
ｆとの偏差信号εを入力とする増幅器で、偏差εに応じ
て平衡電動機ＢＭを駆動する。
入力信号Ｅｉと後述する演算回路ＣＫからの帰還信号Ｅ
ｆとの偏差信号εを入力とする増幅器で、偏差εに応じ
て平衡電動機ＢＭを駆動する。
平衡電動機ＢＭは記録紙５上を移動する記録ペンＰＮに
連結されるとともに、永久磁石４に連結している。
連結されるとともに、永久磁石４に連結している。
受信手段２および受信手段３からの受信信号ｅ１ 。
ｅ２は、比較増幅器ＯＰ工、ＯＰ２を介して、フリンプ
フロンプ回路ＦＦ１．ＦＦ２のリセツト端子Ｒに印加さ
れている。
フロンプ回路ＦＦ１．ＦＦ２のリセツト端子Ｒに印加さ
れている。
これらの比較増幅器ＯＰ １ ｙＯＰ２は各受信手段２
，３に混入するノイズを基準電圧Ｅｓと比較することに
よって除去する役目をしている。
，３に混入するノイズを基準電圧Ｅｓと比較することに
よって除去する役目をしている。
演算回路ＣＫから得られる永久磁石４の位置（記録ペン
ＰＮの位置に対応）に関連した信号Ｅｆは、偏差検出回
路ＥＡに与えられており、増幅器ＡＭ、平衡電動機ＢＭ
、磁歪線１および演算回路ＣＫを含む回路ループは、Ｅ
ｆ＝Ｅｉとなるように永久磁石４（記録ペンＰＮ）が移
動し、そこで自動平衡する。
ＰＮの位置に対応）に関連した信号Ｅｆは、偏差検出回
路ＥＡに与えられており、増幅器ＡＭ、平衡電動機ＢＭ
、磁歪線１および演算回路ＣＫを含む回路ループは、Ｅ
ｆ＝Ｅｉとなるように永久磁石４（記録ペンＰＮ）が移
動し、そこで自動平衡する。
したがって、永久磁石４、すなわち記録ペンＰＮを入力
信号Ｅｉに正確に追従させることができ、その記録位置
から入力信号Ｅｉの大きさを知ることができる。
信号Ｅｉに正確に追従させることができ、その記録位置
から入力信号Ｅｉの大きさを知ることができる。
第５図および第６図は本発明装置の応用例を示す構成図
である。
である。
第５図はレベル計に適用した場合であって、永久磁石４
はフロート６に結合されており、タンク内の液面変位に
対応し、磁歪線１に沿って上下する。
はフロート６に結合されており、タンク内の液面変位に
対応し、磁歪線１に沿って上下する。
第６図は差圧変換器に適用した場合で、ダイヤ７ラム７
１，７２を結ぶ連結棒を磁歪線１で構成し、との磁歪線
１の両端に第１受信手段２および第２受信手段３を固定
配置させ、また、永久磁石４を第１受信手段２と第２受
信手段３との間に挾まれるようにボディ８に固定したも
のである。
１，７２を結ぶ連結棒を磁歪線１で構成し、との磁歪線
１の両端に第１受信手段２および第２受信手段３を固定
配置させ、また、永久磁石４を第１受信手段２と第２受
信手段３との間に挾まれるようにボディ８に固定したも
のである。
なお、ボディ８は磁歪線１にパルス電流ｉｐを流すうえ
から絶縁材８０を介して２つの部分８１．８２で構成さ
れており、ダイヤフラム７１，７２を介してパルス電流
ｉｐが磁歪線１に供給される。
から絶縁材８０を介して２つの部分８１．８２で構成さ
れており、ダイヤフラム７１，７２を介してパルス電流
ｉｐが磁歪線１に供給される。
ダイヤフラム７１．７２はその一方の面に導入される圧
力Ｐ□、Ｐ２の差に応じて変位し、磁歪線１．第１受信
手段２および第２受信手段３がともに変位する。
力Ｐ□、Ｐ２の差に応じて変位し、磁歪線１．第１受信
手段２および第２受信手段３がともに変位する。
なお、上記の各実施例において、２つの時間幅信号を入
力とする演算回路は、ディジタル的手法によって（３）
式の演算を行なうようにしてもよいし、アナログ的手法
によってこれらの演算を行なうようにしてもよい。
力とする演算回路は、ディジタル的手法によって（３）
式の演算を行なうようにしてもよいし、アナログ的手法
によってこれらの演算を行なうようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば構造が簡単でかつ
、周囲温度変化等の環境変化の影響を受けず精度の高い
変位検出装置が実現できる。
、周囲温度変化等の環境変化の影響を受けず精度の高い
変位検出装置が実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図＼第２
図は磁歪線内に超音波信号が発生する動作原理を説明す
るための説明図、第３図は第１図装置の動作波形図、第
４図は本発明を自動平衡計器に適用させた場合の構成ブ
ロック図、第５図および第６図は本発明装置の応用例を
示す構成図である。 １・・・・・・磁歪線、２，３・・・・・・受信手段、
４・・・・・・永久磁石、Ｏ８・・・・・・励振パルス
発生器、ＦＦ１．ＦＦ２・・・・・・フリンプフロツプ
回路、ＣＫ・°・・・・演算回路。
図は磁歪線内に超音波信号が発生する動作原理を説明す
るための説明図、第３図は第１図装置の動作波形図、第
４図は本発明を自動平衡計器に適用させた場合の構成ブ
ロック図、第５図および第６図は本発明装置の応用例を
示す構成図である。 １・・・・・・磁歪線、２，３・・・・・・受信手段、
４・・・・・・永久磁石、Ｏ８・・・・・・励振パルス
発生器、ＦＦ１．ＦＦ２・・・・・・フリンプフロツプ
回路、ＣＫ・°・・・・演算回路。
Claims (1)
- １ 磁歪材料で構成した磁歪線、この磁歪線に結合する
第１受信手段および第２受信手段、機械的変位が与えら
れその磁界が前記磁歪線を交差するように磁歪線に沿っ
て移動するとともに前記磁歪線を介して前記第１．第２
の受信手段に挾まれて配置された永久磁石、前記磁歪線
に励振パルス電流を供給する励振パルス発生器、この励
振パルス発生器からの励振パルスによってセットされ前
記第１の受信手段からのパルスによってリセットされる
第１のフリップフロップ回路、前記励振パルスによって
セットされ前記第２の受信手段からのパルスによってリ
セットされる第２のフリップフロップ回路、前記第１．
第２のフリップフロップ回路から出力される時間幅ｔ１
．ｔ２の信号を入力し少なくとも（ｔ□−ｔｚ ）／
（ｔｔ ＋ ｔｚ）なる演算を行なって前記機械的変位
に対応する信号を得る演算回路手段を具備した変位検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53140621A JPS5856412B2 (ja) | 1978-11-15 | 1978-11-15 | 変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53140621A JPS5856412B2 (ja) | 1978-11-15 | 1978-11-15 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5566710A JPS5566710A (en) | 1980-05-20 |
| JPS5856412B2 true JPS5856412B2 (ja) | 1983-12-14 |
Family
ID=15272956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53140621A Expired JPS5856412B2 (ja) | 1978-11-15 | 1978-11-15 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856412B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61194313A (ja) * | 1985-02-23 | 1986-08-28 | Sankyo Boeki Kk | 変位検出装置の超音波信号検知方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5112148A (en) * | 1974-07-22 | 1976-01-30 | Kokusai Electric Co Ltd | Idotaino ichisokuteihoho |
-
1978
- 1978-11-15 JP JP53140621A patent/JPS5856412B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5566710A (en) | 1980-05-20 |
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