CN111059994A - 位移传感器 - Google Patents
位移传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111059994A CN111059994A CN201910985095.XA CN201910985095A CN111059994A CN 111059994 A CN111059994 A CN 111059994A CN 201910985095 A CN201910985095 A CN 201910985095A CN 111059994 A CN111059994 A CN 111059994A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- correlation
- temperature
- coil
- displacement
- displacement signal
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
-
- 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
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/02—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
-
- 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
- G01D5/20—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Technology Law (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
本公开涉及一种位移传感器,提高位移信号相对于被测定物的位移的线性度。位移传感器(1)具备:线圈(2),通过对线圈(2)提供交流电流来使线圈(2)产生交流磁场,生成与根据被测定物的位置的位移而在所述被测定物中感应出的涡流相应的输出;温度测量器(9),其测量所述线圈(2)周边的实际温度;以及位移信号生成部(6),其使用所述线圈(2)周边的温度为规定值时的所述线圈(2)的输出与根据所述线圈(2)的输出求出的表示被进行温度校正后的所述被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与所述实际温度及所述线圈(2)的输出对应的校正位移信号,来作为表示所述被测定物的位置的位移的位移信号。
Description
技术领域
本申请以日本专利申请(日本特愿2018-195357、申请日:2018/10/16)为基础、基于该申请享受优先权利益。通过参照该申请来包括该申请的全部内容。
本发明涉及一种以非接触的方式检测与被测定物之间的距离即间隙的位移传感器。
背景技术
利用线圈的位移传感器具备使交流电流流过线圈的振荡器,并且具备对由线圈的阻抗变化引起的信号变化进行检测的电路。振荡器的振荡信号在由整流器变换为直流信号之后,通过线性化器生成与同被测定物之间的间隙相应地线性地变化的信号(参照专利文献1、2)。
已知线圈的阻抗根据温度而变化。因此,在专利文献1中,根据温度来对从具有线圈的振荡器输出的振荡信号的振幅电平进行校正。另外,在专利文献2中,以与温度相应的校正值来对线性化器的输出进行校正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-137888号公报
专利文献2:日本特开平8-271204号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中,在由整流器进行整流之前的阶段进行温度校正。但是,整流器也存在由温度引起的偏移变动,线性化器的电气特性也有可能因温度而变动。因此,在专利文献1所公开的技术中,存在位移传感器的输出信号具有不少的温度依赖性的担忧。
另外,由于整流器的前级侧的信号频率高,因此容易受到杂散电容的影响,当在整流器的前级侧设置温度校正电路时,由于信号频率高而容易产生发热,存在对温度校正的精度产生不良影响的担忧。
另一方面,在专利文献2中,对线性化器的输出电压加上R-V变换器的输出电压来进行校正处理,但是如果仅是通过加法处理,则只能以进行了加法处理的特定的位移进行校正处理,无法使线性化器的大范围的输入输出特性线性化。
另外,在如专利文献2那样针对线性化器的输出进行温度校正的情况下,对线性化器输入未进行温度校正的信号。特别是在高温区域,存在如下担忧:来自整流电路的信号的衰减变大,因此即使针对输入了这种衰减信号的线性化器的输出进行了温度校正,也无法进行能够补偿信号衰减量的程度的温度校正。
并且,在专利文献1和专利文献2中,均考虑通过电气部件的组合来进行校正处理,由于容易产生因温度等环境条件、逐年劣化引起的电气特性的变动,另外也容易引起故障,因此存在维护性差的问题。
本发明提供一种能够在削减构件成本的同时尽可能地减少温度依赖性以提高位移信号相对于被测定物的位移的线性度的位移传感器。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题,在本发明的一个方式中提供一种位移传感器,所述位移传感器具备:线圈,通过对所述线圈提供交流电流来使所述线圈产生交流磁场,生成与根据被测定物的位置的位移而在所述被测定物中感应出的涡流相应的输出;
温度测量器,其测量所述线圈周边的实际温度;以及
位移信号生成部,其使用所述线圈周边的温度为规定值时的所述线圈的输出与根据所述线圈的输出求出的表示被进行温度校正后的所述被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与所述实际温度及所述线圈的输出对应的校正位移信号,来作为表示被测定物的位置的位移的位移信号。
也可以是,还具备插值处理部,该插值处理部根据至少一个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,对与由所述温度测量器测量出的实际温度对应的校正位移信号进行插值,
所述位移信号生成部输出由所述插值处理部进行插值后的校正位移信号,来作为所述位移信号。
也可以是,所述插值处理部以使所述校正位移信号相对于所述线圈的输出的变化线性地变化的方式对所述相关关系进行插值来生成新的相关关系。
也可以是,所述插值处理部根据互不相同的至少两个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,来生成处于所述两个温度之间的中间温度下的所述相关关系。
也可以是,还具备:基板,其安装有所述位移信号生成部;以及
基板温度测量器,其测量所述基板的温度,
所述插值处理部基于由所述温度测量器测量出的所述线圈周边的温度以及由所述基板温度测量器测量出的所述基板的温度,对所述相关关系进行插值。
也可以是,还具备:第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并保存到所述第二相关关系保存部,
当由所述温度测量器测量出的温度变为所述第二温度时,所述位移信号生成部基于所述第二相关关系来生成所述校正位移信号。
也可以是,还具备:第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;以及
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,当由所述温度测量器测量出的温度从所述第一温度变化为第二温度时,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并保存到所述第二相关关系保存部。
也可以是,还具备自激式振荡电路,所述自激式振荡电路利用所述线圈的阻抗来进行振荡动作从而产生所述交流电流,并且输出振荡信号,
所述自激式振荡电路的振荡电平受到由在所述被测定物中产生的涡流引起的所述线圈的阻抗的变化的影响而发生变化。
发明的效果
根据本发明,能够削减构件成本,并且能够提高位移信号相对于被测定物的位移的线性度。
附图说明
图1是示出基于第一实施方式的位移传感器的概要结构的框图。
图2是示出进行第一插值处理的控制部的内部结构的功能框图。
图3A是示出温度T1下的相关关系数据的图。
图3B是示出温度T2下的相关关系数据的图。
图3C示出插值处理后的相关关系数据。
图4是示出第一插值处理的处理过程的流程图。
图5是示出进行第二插值处理的控制部的内部结构的功能框图。
图6A是说明图5的插值处理部进行的第二插值处理的概要的图。
图6B是续接图6A的图。
图7是示出第二插值处理的处理过程的流程图。
图8是示出进行第三插值处理的控制部的内部结构的功能框图。
图9A是说明图8的插值处理部进行的第二插值处理的概要的图。
图9B是续接图9A的图。
图10是示出第三插值处理的处理过程的流程图。
图11是示出基于第一实施方式的控制部的处理动作的一例的流程图。
具体实施方式
下面,详细地说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是示出基于第一实施方式的位移传感器1的概要结构的框图。图1的位移传感器1具备线圈2、振荡器3、整流器4、A/D转换器5、控制部(位移信号生成部)6、D/A转换器7、输出放大器8、温度测量器9。
振荡器3例如由自激式的振荡电路构成。与他激式的振荡电路相比,自激式的振荡电路能够简化电路结构,能够削减安装面积和部件成本。另外,由于利用线圈的谐振,因此也存在能够使伴随距离的变化的、振荡信号电平的变化增大的优点。对自激式的振荡电路的具体的电路结构没有特别限定,例如能够应用考毕兹振荡电路。
振荡器3内置有由线圈2和未图示的电容器形成的谐振电路。谐振频率的交流电流流过线圈2。由此,线圈2产生与交流电流相应的磁通,由于该磁通,在配置于线圈2的附近的被测定物产生涡流。当在被测定物产生涡流时,线圈2的阻抗受到其影响而发生变化,振荡电路的振荡信号的信号电平也发生变化。像这样,通过对线圈2提供交流电流来使线圈2产生交流磁场,生成与根据被测定物的位置的位移而在被测定物感应出的涡流相应的输出。
此外,在被测定物为绝缘体的情况下不产生涡流,因此能够利用图1的位移传感器1来检测位移即间隙的被测定物被限定为导电体。被测定物是导电体即可,既可以是非磁性体也可以是磁性体。
整流器4对振荡器3的振荡信号即线圈2的输出进行整流,来变换为直流信号。A/D转换器5将从整流器4输出的直流信号变换为数字信号。温度测量器9测量线圈2的周边的实际温度。在为了测量例如发动机的气门的位置而使用图1的位移传感器1的情况下,存在线圈2的周边的温度成为超过100℃这样的高温的顾虑。如上所述,线圈2的阻抗根据温度而变化,导致位移传感器1的输出信号也变化。因此,期望的是,在位移传感器1的使用环境下,对尽可能接近线圈2的场所的温度进行测量。温度测量器9既可以测定线圈2自身的温度,也可以测量线圈2的附近的温度。
控制部6使用线圈2周边的温度为规定值时的线圈2的输出与根据线圈2的输出求出的表示被进行温度校正后的被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与实际温度及线圈2的输出对应的校正位移信号,来作为表示被测定物的位置的位移的位移信号。更具体地说,控制部6基于多个温度的各个温度下的线圈2的输出与根据线圈2的输出求出的表示被进行温度校正后的被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与由温度测量器9测量出的实际温度及线圈2的输出对应的校正位移信号,来作为表示被测定物的位置的位移的位移信号。控制部6通过软件处理来生成位移信号,例如通过读入并执行保存于程序保存部10的程序,来进行上述的信号处理,从而生成位移信号。像这样,更具体地说,控制部6能够由执行上述程序的MCU(Micro Control Unit:微控制器)、MPU(Micro Processing Unit:微处理器)等构成。
控制部6内置或者连接有相关关系保存部11和插值处理部12。此外,在图1中,示出了在控制部6中内置相关关系保存部11和插值处理部12的例子,也可以是,相关关系保存部11和插值处理部12中的至少一方是与控制部6分开设置的。相关关系保存部11针对线圈2的多个温度的各个温度保存与整流器4的输出对应的数字信号同校正位移信号之间的相关关系数据。在相关关系保存部11中保存相关关系数据时,在将线圈2设定为某温度的状态下,使线圈2与被测定物之间的间隙以多种方式变化,检测与各间隙下的整流器4的输出信号对应的数字信号,以使各间隙下的校正位移信号相对于间隙线性地变化的方式生成线圈2的输出即整流器4的输出信号与校正位移信号之间的相关关系数据。使线圈2的温度以多种方式变化,针对各个温度来生成这样的相关关系数据,并保存到相关关系保存部11。
此外,也可以是,控制部6设置表示相关关系的函数式,对该函数式提供与整流器4的输出对应的输入参数来进行运算处理,从而求出校正位移信号,来代替在相关关系保存部11中保存相关关系数据。
插值处理部12对与由温度测量器9测量出的实际温度对应的校正位移信号进行插值。即,插值处理部12基于由温度测量器9测量出的实际温度,对保存于相关关系保存部11的相关关系数据进行插值。插值处理部12也可以根据互不相同的至少两个温度下的线圈的输出与校正位移信号之间的相关关系,生成处于两个温度之间的中间温度下的相关关系。如后所述,插值处理部12进行的插值处理可以考虑多种。插值处理部12进行插值处理而新生成的相关关系数据,例如保存于相关关系保存部11。或者,将插值处理部12新生成的相关关系数据与相关关系保存部11分开保存。
控制部6输出由插值处理部进行插值后的校正位移信号,作为位移信号。更具体地说,控制部6基于由插值处理部12通过插值处理而新生成的相关关系数据,生成与由温度测量器9测量出的实际温度下的整流器4的输出信号对应的校正位移信号。在相关关系数据中不包含与整流器4的输出信号对应的数据的情况下,使用与整流器4的输出信号接近的数据、通过插值处理来生成校正位移信号。
接着,详细地说明由控制部6进行的插值处理。由控制部6内的插值处理部12进行的插值处理可以考虑多种。下面,依次说明代表性的第一插值处理~第三插值处理。插值处理部12可以采用下面所示的第一插值处理~第三插值处理中的任一处理。
图2是示出进行第一插值处理的控制部6的内部结构的功能框图。图2的控制部6具有上述的相关关系保存部11及插值处理部12、以及数据输出部14。数据输出部14输出基于相关关系数据生成的校正位移信号作为位移信号,该相关关系数据是由插值处理部12进行插值处理而得到的。
图3A、图3B以及图3C是说明由图2的插值处理部12进行的第一插值处理的概要的图。图3A与图3B示出预先保存于相关关系保存部11的相关关系数据的一例,图3A示出温度T1下的相关关系数据cor1,图3B示出温度T2下的相关关系数据cor2。
如图3C所示,插值处理部12基于由温度测量器9测量出的线圈2的周边的温度,进行对图3A的相关关系数据cor1和图3B的相关关系数据cor2进行比例分配的插值处理,由此生成新的相关关系数据cor3。
控制部6基于相关关系数据cor3,生成与由温度测量器9测量出的线圈2的周边的温度下的整流器4的输出信号对应的校正位移信号。
图4是示出第一插值处理的处理过程的流程图。首先,在相关关系保存部11中保存至少关于两个温度的整流器4的输出与校正位移信号之间的相关关系数据(步骤S1)。下面,如图3A和图3B所示,设为在相关关系保存部11中保存有关于互不相同的第一温度与第二温度的两种相关关系数据cor1、cor2。另外,下面,将第一温度下的相关关系数据称作第一相关关系数据cor1,将第二温度下的相关关系数据称作第二相关关系数据cor2。
接着,基于第一温度下的第一相关关系数据cor1,获取与整流器4的输出信号对应的校正位移信号,并且基于第二温度下的第二相关关系数据cor2,获取与整流器4的输出信号对应的校正位移信号(步骤S2)。
这里,在与整流器4的输出信号对应的数据不存在于第一相关关系数据cor1和第二相关关系数据cor2中的任一者的情况下,使用整流器4的输出信号的附近的数据、通过插值处理来生成校正位移信号即可。
接着,利用使用第一温度下的相关关系数据cor1而获取到的校正位移信号、使用第二温度下的第二相关关系数据cor2而获取到的校正位移信号,通过插值处理来生成新的相关关系数据cor3,基于该相关关系数据cor3来生成与由温度测量器9测量出的实际温度对应的校正位移信号(步骤S3)。例如,如果由温度测量器9测量出的温度为第一温度与第二温度之间的中间的温度,则将基于第一相关关系数据cor1获取到的校正位移信号与基于第二相关关系数据cor2获取到的校正位移信号的平均值设为与由温度测量器9测量出的温度下的整流器4的输出信号对应的校正位移信号即可。
图5是示出进行第二插值处理的控制部6的内部结构的功能框图。图5的控制部6具有相关关系保存部11、插值处理部12、数据输出部14,相关关系保存部11包括第一相关关系保存部11a和第二相关关系保存部11b。第一相关关系保存部11a保存第一温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的第一相关关系。第二相关关系保存部11b保存与第一温度不同的第二温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的第二相关关系。
在位移传感器1使用第一相关关系进行测量的期间,图5的插值处理部12进行第一相关关系的插值处理来生成第二相关关系,并保存到第二相关关系保存部11b。当由温度测量器9测量出的实际温度变为第二温度时,控制部6基于第二相关关系来生成校正位移信号。
图6A和图6B是对由图5的插值处理部12进行的第二插值处理的概要进行说明的图。图6A的实线是预先保存于第一相关关系保存部11a的、规定温度T3下的相关关系数据cor4。图6A的虚线是在由位移传感器1执行位移测量期间、从规定温度T3稍许偏移的温度下的相关关系数据cor5、cor6。图6B的实线是温度变化后的相关关系数据cor6,图6B的虚线是原始的相关关系数据cor4。
图7是示出第二插值处理的处理过程的流程图。首先,在相关关系保存部11中保存某规定温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的相关关系数据cor4(步骤S11)。使用该相关关系数据,开始由位移传感器1进行位移测量处理(步骤S12)。在持续执行该处理的过程中,使用保存于相关关系保存部11的相关关系数据cor4、通过插值处理来生成从规定温度稍许偏移的温度下的相关关系数据cor5、cor6(步骤S13)。当新的相关关系数据cor5、cor6完成时,将该数据保存于相关关系保存部11或者其它保存部(步骤S14)。
之后,当由温度测量器9测量出的实际温度成为在步骤S13以及S14生成的相关关系数据cor5或者cor6的温度时,控制部6使用该相关关系数据、获取与整流器4的输出信号对应的校正位移信号。图6B示出成为与相关关系数据cor6对应的温度的例子。
图8是示出进行第三插值处理的控制部6的内部结构的功能框图。图8的控制部6具有与图5的控制部6类似的结构,但是从第一相关关系保存部11a读取出的校正位移信号被输入到数据输出部14、以及在第二相关关系保存部11b中保存一种相关关系数据与图5的控制部6的不同。
图9A和图9B是说明由图8的插值处理部12进行的第三插值处理的概要的图。图9A的实线是预先保存于第一相关关系保存部11a的、规定温度T4下的相关关系数据cor7。图9A的虚线是通过针对相关关系数据cor7进行第三插值处理而得到的相关关系数据cor8。图9B的实线是相关关系数据cor8,虚线是原始的相关关系数据cor7。
图10是示出第三插值处理的处理过程的流程图。首先,在第一相关关系保存部11a中保存某规定温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的相关关系数据cor7(步骤S21)。使用该相关关系数据cor7,开始由位移传感器1进行位移测量处理(步骤S22)。在持续执行该处理的过程中,当由温度测量器9测量出的实际温度变化时,使用保存于第一相关关系保存部11a的相关关系数据cor7、通过插值处理来生成由温度测量器9测量出的实际温度下的相关关系数据cor8(步骤S23)。当新的相关关系数据cor8完成时,将该相关关系数据cor8保存到第二相关关系保存部11b(步骤S24)。之后,控制部6使用替换的相关关系数据,生成与整流器4的输出对应的校正位移信号。另外也可以是,将保存于第一相关关系保存部11a的相关关系数据cor7删除,将保存于第二相关关系保存部11b的相关关系数据复制到第一相关关系保存部11a,重复执行上述的步骤S21以后的处理。
而且,期望插值处理部12在进行第一插值处理~第三插值处理时,以使校正位移信号相对于线圈2的输出即整流器4的输出的变化线性地变化的方式进行插值处理。由此,能够生成相对于整流器4的输出线性地变化的校正位移信号。
图11是示出基于第一实施方式的控制部6的处理动作的一例的流程图。当将位移传感器1的线圈2配置于被测定物的附近时,线圈2的阻抗发生变化,振荡器3的振荡信号的信号电平发生变化,与之相应地,从整流器4输出的直流信号的信号电平也发生变化。该直流信号由A/D转换器5变化为数字信号之后,被输入至控制部6(步骤S31)。
控制部6在步骤S31的处理前后,获取由温度测量器9测量出的线圈2的周边的温度(步骤S32)。接着,控制部6基于线圈2的周边的温度和从整流器4输出并被A/D转换器5进行数字变换而得到的数字信号、使用由插值处理部12进行上述的第一插值处理~第三插值处理中的任一插值处理而生成的相关关系数据,来生成校正位移信号(步骤S33)。
在位移传感器1中,线圈2以外的结构部件安装于共同的基板上、只有线圈2配置于远离该基板的位置的情况多。在该情况下,线圈2的周边的温度与基板的温度之间的温度差有可能变大。特别是,在被测定物的温度成为超过数百℃那样的高温的情况下,例如在检测发动机的气门的位置的情况下等,线圈2的周边的温度与基板的周边的温度之间的温度差容易变大。如上所述,线圈2的阻抗根据线圈2的温度而变化,但基板内的各电路元件的电气特性也根据基板的温度而发生变化,对校正位移信号的信号电平产生影响。
因此,也可以是,在线圈2的周边的温度与基板的周边的温度有可能不同的情况下,在测量线圈2的周边的温度的温度测量器9之外,还设置测量基板的周边的温度的基板温度测量器13。
在该情况下,控制部6基于多个温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的相关关系,生成与由温度测量器9测量出的线圈的温度以及由基板温度测量器13测量出的基板的温度对应的校正位移信号。
由此,能够将线圈2的周边的温度和基板的周边的温度考虑在内,生成与被测定物的位移对应的校正位移信号,即使线圈2、基板的温度变化,另外即使被测定物的位移变化,也能够进一步改善位移信号相对于位移的线性度。
像这样,在本实施方式中,基于多个温度下的整流器4的输出与校正位移信号之间的相关关系,生成与由温度测量器9测量出的实际温度下的整流器4的输出信号对应的校正位移信号,能够将由温度测量器9测量出的实际温度考虑在内、通过软件处理来高精度地生成校正位移信号。本实施方式中,使用关于至少一种温度的相关关系、通过插值处理来求出与由温度测量器9测量出的实际温度相应的相关关系,因此无需预先准备关于多个温度的相关关系。因此,能够针对宽的温度范围来进行位移信号的生成。
另外,控制部6能够由一个MCU、MPU构成,因此能够简化硬件结构,能够削减部件成本。并且,能够通过改进程序来对控制部6的处理动作进行各种变更,从而能够不变更硬件而比较容易地进行进一步改善位移信号相对于被测定物的位移的线性度这样的处理。期望程序保存部10由电可重写的闪存、EEPROM等构成,使得能够容易地进行程序的置换。特别是,在高温下使用基于本实施方式的位移传感器1的情况下,更加期望使用即使在高温下数据的保持性能也高的非易失性存储器,来构成相关关系保存部11、程序保存部10。
上述的实施方式的技术思想能够总结为以下的(1)~(8)。
(1)一种位移传感器,具备:
线圈,通过对所述线圈提供交流电流来使所述线圈产生交流磁场,生成与根据被测定物的位置的位移而在所述被测定物中感应出的涡流相应的输出;
温度测量器,其测量所述线圈周边的实际温度;以及
位移信号生成部,其使用所述线圈周边的温度为规定值时的所述线圈的输出与根据所述线圈的输出求出的表示被进行温度校正后的所述被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与所述实际温度及所述线圈的输出对应的校正位移信号,来作为表示所述被测定物的位置的位移的位移信号。
(2)根据(1)所述的位移传感器,
还具备插值处理部,该插值处理部根据至少一个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,对与由所述温度测量器测量出的实际温度对应的校正位移信号进行插值,
所述位移信号生成部输出由所述插值处理部进行插值后的校正位移信号,来作为所述位移信号。
(3)根据(2)所述的位移传感器,
所述插值处理部以使所述校正位移信号相对于所述线圈的输出的变化线性地变化的方式对所述相关关系进行插值来生成新的相关关系。
(4)根据(2)或者(3)所述的位移传感器,
所述插值处理部根据互不相同的至少两个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,来生成处于所述两个温度之间的中间温度下的所述相关关系。
(5)根据(2)至(4)中的任一项所述的位移传感器,还具备:
基板,其安装有所述位移信号生成部;以及
基板温度测量器,其测量所述基板的温度,
所述插值处理部基于由所述温度测量器测量出的所述线圈周边的温度以及由所述基板温度测量器测量出的所述基板的温度,对所述相关关系进行插值。
(6)根据(2)至(5)中的任一项所述的位移传感器,还具备:
第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;以及
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并且保存到所述第二相关关系保存部,
当由所述温度测量器测量出的温度变为所述第二温度时,所述位移信号生成部基于所述第二相关关系来生成所述校正位移信号。
(7)根据(2)至(5)中的任一项所述的位移传感器,还具备:
第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;以及
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,当由所述温度测量器测量出的温度从所述第一温度变化为第二温度时,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并保存到所述第二相关关系保存部。
(8)根据(1)至(7)中的任一项所述的位移传感器,
还具备自激式振荡电路,所述自激式振荡电路利用所述线圈的阻抗来进行振荡动作从而产生所述交流电流,并且输出振荡信号,
所述自激式振荡电路的振荡电平受到由在所述被测定物中产生的涡流引起的所述线圈的阻抗的变化的影响而发生变化。
本发明的方式不限定于上述的各个实施方式,还包含本领域技术人员能够想到的各种变形,本发明的效果也不限定于上述的内容。即,能够在不脱离根据权利要求书所规定的内容及其等同物推导出的本发明的概念性的思想和主旨的范围内进行各种追加、变更和部分的删除。
附图标记说明
1:位移传感器;2:线圈;3:振荡器;4:整流器;5:A/D转换器;6:控制部;7:D/A转换器;8:输出放大器;9:温度测量器;10:程序保存部;11:相关关系保存部;11b:第二相关关系保存部;12:插值处理部;13:基板温度测量器。
Claims (8)
1.一种位移传感器,具备:
线圈,通过对所述线圈提供交流电流来使所述线圈产生交流磁场,生成与根据被测定物的位置的位移而在所述被测定物中感应出的涡流相应的输出;
温度测量器,其测量所述线圈周边的实际温度;以及
位移信号生成部,其使用所述线圈周边的温度为规定值时的所述线圈的输出与根据所述线圈的输出求出的表示被进行温度校正后的所述被测定物的位置的位移的校正位移信号之间的相关关系,输出与所述实际温度及所述线圈的输出对应的校正位移信号,来作为表示所述被测定物的位置的位移的位移信号。
2.根据权利要求1所述的位移传感器,其特征在于,
还具备插值处理部,该插值处理部根据至少一个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,对与由所述温度测量器测量出的实际温度对应的校正位移信号进行插值,
所述位移信号生成部输出由所述插值处理部进行插值后的校正位移信号,来作为所述位移信号。
3.根据权利要求2所述的位移传感器,其特征在于,
所述插值处理部以使所述校正位移信号相对于所述线圈的输出的变化线性地变化的方式对所述相关关系进行插值来生成新的相关关系。
4.根据权利要求2或3所述的位移传感器,其特征在于,
所述插值处理部根据互不相同的至少两个温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的相关关系,来生成处于所述两个温度之间的中间温度下的所述相关关系。
5.根据权利要求2或3所述的位移传感器,其特征在于,还具备:
基板,其安装有所述位移信号生成部;以及
基板温度测量器,其测量所述基板的温度,
所述插值处理部基于由所述温度测量器测量出的所述线圈周边的温度以及由所述基板温度测量器测量出的所述基板的温度,对所述相关关系进行插值。
6.根据权利要求2或3所述的位移传感器,其特征在于,还具备:
第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;以及
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并保存到所述第二相关关系保存部,
当由所述温度测量器测量出的温度变为所述第二温度时,所述位移信号生成部基于所述第二相关关系来生成所述校正位移信号。
7.根据权利要求2或3所述的位移传感器,其特征在于,还具备:
第一相关关系保存部,其保存第一温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第一相关关系;以及
第二相关关系保存部,其保存与所述第一温度不同的第二温度下的所述线圈的输出与所述校正位移信号之间的第二相关关系,
在所述位移传感器使用所述第一相关关系进行测量的期间,当由所述温度测量器测量出的温度从所述第一温度变化为第二温度时,所述插值处理部通过所述第一相关关系的插值处理来生成所述第二相关关系,并保存到所述第二相关关系保存部。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的位移传感器,其特征在于,
还具备自激式振荡电路,所述自激式振荡电路利用所述线圈的阻抗来进行振荡动作从而产生所述交流电流,并且输出振荡信号,
所述自激式振荡电路的振荡电平受到由在所述被测定物中产生的涡流引起的所述线圈的阻抗的变化的影响而发生变化。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018-195357 | 2018-10-16 | ||
JP2018195357A JP7260871B2 (ja) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | 変位センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111059994A true CN111059994A (zh) | 2020-04-24 |
CN111059994B CN111059994B (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=70297536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910985095.XA Active CN111059994B (zh) | 2018-10-16 | 2019-10-16 | 位移传感器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7260871B2 (zh) |
KR (1) | KR102275562B1 (zh) |
CN (1) | CN111059994B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116772702A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-19 | 河南卫华重型机械股份有限公司 | 一种电涡流距离采集电路 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111982042A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-24 | 淮阴工学院 | 一种用于参数测量的位移检测装置 |
CN113203350B (zh) * | 2021-04-19 | 2022-03-11 | 浙江大学 | 基于反函数分段校正的电涡流位移传感器线性化方法及利用此方法的电涡流位移传感器 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10132605A (ja) * | 1996-10-28 | 1998-05-22 | Sony Precision Technol Inc | 位置検出装置 |
DE10313022A1 (de) * | 2003-03-24 | 2004-10-21 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung mit einem linear veränderlichen differentiellen Transformator (LVDT) als Weg-oder Kraftsensor und Verfahren zum Korrigieren des Messsignals der Schaltungsanordnung |
CN101126622A (zh) * | 2007-09-25 | 2008-02-20 | 深圳东方锅炉控制有限公司 | 一种高温非接触式电涡流位移传感器 |
JP2008164518A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | 変位測定方法及び装置 |
CN102878916A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-16 | 杨会峰 | 基于霍尔效应的长行程位移测量装置和测量方法 |
US20140225597A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Hernan D. Romero | Magnetic Field Sensor and Related Techniques That Provide an Angle Correction Module |
CN105928482A (zh) * | 2015-02-26 | 2016-09-07 | 住友重机械工业株式会社 | 形状测量装置、加工装置及形状测量方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05280921A (ja) * | 1992-04-02 | 1993-10-29 | Nippon Steel Corp | 鋼材の断面積測定装置 |
JPH08271204A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 渦電流式変位センサー |
JP2001183106A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-06 | Applied Electronics Corp | 温度補償付きギャップ検出装置 |
JP2003322546A (ja) * | 2002-05-02 | 2003-11-14 | Yoshikazu Ichiyama | 位置検出器 |
US7006938B2 (en) * | 2004-06-16 | 2006-02-28 | Ami Semiconductor, Inc. | Reactive sensor modules using Pade' Approximant based compensation and providing module-sourced excitation |
JP2010101741A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Nikon Corp | 温度測定回路、エンコーダシステムおよび温度測定方法 |
JP5280921B2 (ja) | 2009-03-31 | 2013-09-04 | 富士機械製造株式会社 | 基板搬送装置 |
JP6403247B2 (ja) * | 2014-01-21 | 2018-10-10 | 新光電機株式会社 | 変位センサ |
JP6564384B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2019-08-21 | エヌエスディ株式会社 | 位置検出装置 |
-
2018
- 2018-10-16 JP JP2018195357A patent/JP7260871B2/ja active Active
-
2019
- 2019-10-15 KR KR1020190127436A patent/KR102275562B1/ko active IP Right Grant
- 2019-10-16 CN CN201910985095.XA patent/CN111059994B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10132605A (ja) * | 1996-10-28 | 1998-05-22 | Sony Precision Technol Inc | 位置検出装置 |
DE10313022A1 (de) * | 2003-03-24 | 2004-10-21 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung mit einem linear veränderlichen differentiellen Transformator (LVDT) als Weg-oder Kraftsensor und Verfahren zum Korrigieren des Messsignals der Schaltungsanordnung |
JP2008164518A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyota Motor Corp | 変位測定方法及び装置 |
CN101126622A (zh) * | 2007-09-25 | 2008-02-20 | 深圳东方锅炉控制有限公司 | 一种高温非接触式电涡流位移传感器 |
CN102878916A (zh) * | 2012-08-30 | 2013-01-16 | 杨会峰 | 基于霍尔效应的长行程位移测量装置和测量方法 |
US20140225597A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Hernan D. Romero | Magnetic Field Sensor and Related Techniques That Provide an Angle Correction Module |
CN105928482A (zh) * | 2015-02-26 | 2016-09-07 | 住友重机械工业株式会社 | 形状测量装置、加工装置及形状测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
叶丽娜 等: "《现代测量技术》", 31 August 2008, 安徽人民出版社 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116772702A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-19 | 河南卫华重型机械股份有限公司 | 一种电涡流距离采集电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7260871B2 (ja) | 2023-04-19 |
JP2020063963A (ja) | 2020-04-23 |
KR102275562B1 (ko) | 2021-07-09 |
CN111059994B (zh) | 2023-03-03 |
KR20200042864A (ko) | 2020-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111059994B (zh) | 位移传感器 | |
US10132846B2 (en) | Method of and apparatus for learning the phase error or timing delays within a current transducer and power measurement apparatus including current transducer error correction | |
JP4960767B2 (ja) | 変位センサ | |
US9507006B2 (en) | Method for calibrating a current transducer of the rogowski type | |
US8198888B2 (en) | Method and system for determining the distance between a profiled surface and a functional surface moving in relation thereto by using measurement coils and a reference coil | |
JP4713450B2 (ja) | 位置計測システム | |
JP4031369B2 (ja) | 温度補償回路及びその方法 | |
US10578660B2 (en) | Reactance measurement apparatus | |
US20140002069A1 (en) | Eddy current probe | |
CN104216313A (zh) | 用于过热检测***事件位置的***和方法 | |
JP4662516B2 (ja) | 位置検出装置 | |
CN105359416A (zh) | 电路、键和用于确定振荡特性的方法 | |
JP7185872B2 (ja) | 変位センサ | |
CN109313460B (zh) | 交流电力调整器 | |
WO2023243578A1 (ja) | 測定装置、測定方法、及び、測定プログラム | |
JP5455776B2 (ja) | 電流測定装置 | |
KR101931440B1 (ko) | 각도 변위 측정용 저면적 위상 보정 회로 | |
JPH10126241A (ja) | 近接検出装置 | |
JP2018025398A (ja) | 電磁誘導式位置検出器 | |
JP2023122784A (ja) | 近接スイッチとその製造方法 | |
JP4990390B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP6253228B2 (ja) | 入力インピーダンス決定方法 | |
JP6308489B2 (ja) | 測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体 | |
CN115684731A (zh) | 测量装置 | |
JP4445836B2 (ja) | サンプリング回路及び試験装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |