JP2651003B2 - 渦電流式変位センサ - Google Patents
渦電流式変位センサInfo
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- JP2651003B2 JP2651003B2 JP3907989A JP3907989A JP2651003B2 JP 2651003 B2 JP2651003 B2 JP 2651003B2 JP 3907989 A JP3907989 A JP 3907989A JP 3907989 A JP3907989 A JP 3907989A JP 2651003 B2 JP2651003 B2 JP 2651003B2
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- Japan
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- coil
- eddy current
- shielding plate
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属導体の変位を測定する渦電流式変位セン
サに関するものである。
サに関するものである。
［従来の技術］ 金属導体の変位を測定する装置としては第８図示のよ
うな渦電流式変位センサが知られてれいるが、これは金
属導体の変位を検出するアクティブコイルＡと温度補償
のためのダミイコイルＢにより並列共振ブリッジ回路を
構成し、コイルに近接した導体Ｃが変位すると導体表面
に流れる渦電流が変化して励磁コイルのインピーダンス
が変るので、これを測定し対数増幅器で変位と出力の関
係を直線化し導体変位検出の出力信号を得ていた。
うな渦電流式変位センサが知られてれいるが、これは金
属導体の変位を検出するアクティブコイルＡと温度補償
のためのダミイコイルＢにより並列共振ブリッジ回路を
構成し、コイルに近接した導体Ｃが変位すると導体表面
に流れる渦電流が変化して励磁コイルのインピーダンス
が変るので、これを測定し対数増幅器で変位と出力の関
係を直線化し導体変位検出の出力信号を得ていた。
［発明が解決しようとする課題］ 前記のような従来の渦電流式変位センサは、アクティ
ブコイルＡの交流磁界が広範囲に分散しているために導
体ターゲットをコイル外径よりも大きくしなければなら
ず、導体ターゲットの大きさに制限があり通常は5mm×5
mm×t1mmよりも大きくしなければならないという問題点
があった。
ブコイルＡの交流磁界が広範囲に分散しているために導
体ターゲットをコイル外径よりも大きくしなければなら
ず、導体ターゲットの大きさに制限があり通常は5mm×5
mm×t1mmよりも大きくしなければならないという問題点
があった。
そこで本発明は、細小な金属導体であってもその変位
を正確に測定することができるようにした渦電流式変位
センサを提供することを目的とするものである。
を正確に測定することができるようにした渦電流式変位
センサを提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明の渦電流式変位
センサは、アクティブ受信コイル12とアクティブ高周波
励磁コイル13と絶縁スリット15により分割絶縁された外
側遮蔽板14とを有するアクティブヘッド１、およびこれ
と同一構成の、ダミィ受信コイル22、ダミィ高周波励磁
コイル23、外側遮蔽板14を有するダミィヘッド２を設
け、このアクティブヘッド１とダミィヘッド２を同一軸
線上に結合し、前記アクティブヘッド１の外側遮蔽板の
絶縁スリット15において磁束が集中して金属導体の変位
を検出する不均一高周波磁界が形成されるようにしたセ
ンサヘッド10を構成し、前記受信コイルに差動増幅回路
を有する信号処理回路を接続しその出力信号により金属
導体の変位を測定するようにしたものである。
センサは、アクティブ受信コイル12とアクティブ高周波
励磁コイル13と絶縁スリット15により分割絶縁された外
側遮蔽板14とを有するアクティブヘッド１、およびこれ
と同一構成の、ダミィ受信コイル22、ダミィ高周波励磁
コイル23、外側遮蔽板14を有するダミィヘッド２を設
け、このアクティブヘッド１とダミィヘッド２を同一軸
線上に結合し、前記アクティブヘッド１の外側遮蔽板の
絶縁スリット15において磁束が集中して金属導体の変位
を検出する不均一高周波磁界が形成されるようにしたセ
ンサヘッド10を構成し、前記受信コイルに差動増幅回路
を有する信号処理回路を接続しその出力信号により金属
導体の変位を測定するようにしたものである。
［作用］ 前記の励磁コイルに高周波励磁電流を流すと、その高
周波磁界により絶縁スリットで分割絶縁された遮蔽板底
板部に渦電流が誘導され、これにより絶縁スリットにお
いて磁束が集中する不均一な高周波磁界が形成される。
周波磁界により絶縁スリットで分割絶縁された遮蔽板底
板部に渦電流が誘導され、これにより絶縁スリットにお
いて磁束が集中する不均一な高周波磁界が形成される。
受信コイルには絶縁スリットの直下の集中磁束内にお
ける金属導線の有無、導線位置の変化に応じて変化する
誘起信号出力が生ずる。
ける金属導線の有無、導線位置の変化に応じて変化する
誘起信号出力が生ずる。
この受信コイルの出力を信号処理回路で増幅し、サン
プルホールド、直線化をして金属導線の変位に対応する
信号を出力させ、この出力信号により金属導体の変位を
測定する。
プルホールド、直線化をして金属導線の変位に対応する
信号を出力させ、この出力信号により金属導体の変位を
測定する。
アクティブヘッドとダミィヘッドは、これに接続され
た差動増幅回路により、周囲温度の影響および励磁電流
の変動による測定誤差が小さくなり測定値が高精度にな
る。
た差動増幅回路により、周囲温度の影響および励磁電流
の変動による測定誤差が小さくなり測定値が高精度にな
る。
［実施例］ 以下本発明の実施例を図面により説明する。第４図は
本発明の渦電流式変位センサに用いるセンサヘッドの構
造を説明する図であり、フェライトコア１の周りに受信
コイル２を巻き、その周りに高周波励磁コイル３を巻
き、その外周と底面を囲むように銅製の外側遮蔽板４を
設ける。
本発明の渦電流式変位センサに用いるセンサヘッドの構
造を説明する図であり、フェライトコア１の周りに受信
コイル２を巻き、その周りに高周波励磁コイル３を巻
き、その外周と底面を囲むように銅製の外側遮蔽板４を
設ける。
この外側遮蔽板４は左右の各半円筒部4a、4bにより構
成し、この各半円筒部はその左側の半円筒部4aを示した
第５図示のように底板半部4cを有する。この左右の両半
円筒部4a、4bを微小細隙をおいて対向させて第６図示の
ように左右の各底板半部4c、4dの間に直径線方向に絶縁
スリット５を形成し、この絶縁スリット５により左右に
分割され相互に絶縁された各半部よりなる外側遮蔽板を
構成する。
成し、この各半円筒部はその左側の半円筒部4aを示した
第５図示のように底板半部4cを有する。この左右の両半
円筒部4a、4bを微小細隙をおいて対向させて第６図示の
ように左右の各底板半部4c、4dの間に直径線方向に絶縁
スリット５を形成し、この絶縁スリット５により左右に
分割され相互に絶縁された各半部よりなる外側遮蔽板を
構成する。
前記の励磁コイル３に高周波励磁電流を流すと高周波
磁界を生じて外側遮蔽板４の左右の各底板半部4c、4dに
第６図の点線図示のように渦電流が誘導されるが、この
渦電流は磁束変化を妨げる方向に生ずるので、励磁コイ
ル３による磁界と各底板半部4c、4dの渦電流による磁界
との合成磁束は、各底板半部4c、4dにおいては磁束密度
が小さく、絶縁スリット５においては大きくなり、この
センサヘッドには第７図示のように絶縁スリット部SOに
おいて最大磁束密度Bmaxになる不均一な高周波磁界が形
成される。
磁界を生じて外側遮蔽板４の左右の各底板半部4c、4dに
第６図の点線図示のように渦電流が誘導されるが、この
渦電流は磁束変化を妨げる方向に生ずるので、励磁コイ
ル３による磁界と各底板半部4c、4dの渦電流による磁界
との合成磁束は、各底板半部4c、4dにおいては磁束密度
が小さく、絶縁スリット５においては大きくなり、この
センサヘッドには第７図示のように絶縁スリット部SOに
おいて最大磁束密度Bmaxになる不均一な高周波磁界が形
成される。
前記センサヘッドを第４図示のように銅線等の金属導
線Ｃの上方に置くと、外側遮蔽板４の絶縁スリット５の
直下に導線Ｃがあるときには、導線Ｃが占める空間の磁
束密度が最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された
交流磁界に対して外側遮蔽板４の遮蔽効果が最も弱くな
る。このため導線Ｃが絶縁スリット５の直下に位置する
ときはセンサヘッドの受信コイル２のインピーダンスに
対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
線Ｃの上方に置くと、外側遮蔽板４の絶縁スリット５の
直下に導線Ｃがあるときには、導線Ｃが占める空間の磁
束密度が最も大きく、また導線Ｃの渦電流に誘起された
交流磁界に対して外側遮蔽板４の遮蔽効果が最も弱くな
る。このため導線Ｃが絶縁スリット５の直下に位置する
ときはセンサヘッドの受信コイル２のインピーダンスに
対する導線Ｃの影響が最も大きくなる。
前記のような外側遮蔽板４を有するセンサヘッドを２
つ用いその１つはアクティブヘッドとし他はダミィヘッ
ドとして第１図示のセンサヘッド10を構成する。同図に
おいて１はアクティブヘッド、２はダミィヘッド、３は
この両ヘッド１、２を同一軸線上に結合するヘッド治具
３であり、アクティブヘッド１は、フェライトコア11の
周りにアクティブ受信コイル12を巻きその周りにアクテ
ィブ励磁コイル13を巻きその外周と底面を銅製の外側遮
蔽板14で囲む。この外側遮蔽板14は、前記した第４図〜
第６図の外側遮蔽板と同様に、絶縁スリット15により左
右の半円筒部14a、14bに分割絶縁された構成にする。ま
たダミィヘッド２も、前記アクティブヘッド１と同様
に、フェライトコア21の周りにダミィ受信コイル22、そ
の外周のダミィ励磁コイル23、外側遮蔽板24、この外側
遮蔽板24の絶縁スリット25を設けた構成にする。
つ用いその１つはアクティブヘッドとし他はダミィヘッ
ドとして第１図示のセンサヘッド10を構成する。同図に
おいて１はアクティブヘッド、２はダミィヘッド、３は
この両ヘッド１、２を同一軸線上に結合するヘッド治具
３であり、アクティブヘッド１は、フェライトコア11の
周りにアクティブ受信コイル12を巻きその周りにアクテ
ィブ励磁コイル13を巻きその外周と底面を銅製の外側遮
蔽板14で囲む。この外側遮蔽板14は、前記した第４図〜
第６図の外側遮蔽板と同様に、絶縁スリット15により左
右の半円筒部14a、14bに分割絶縁された構成にする。ま
たダミィヘッド２も、前記アクティブヘッド１と同様
に、フェライトコア21の周りにダミィ受信コイル22、そ
の外周のダミィ励磁コイル23、外側遮蔽板24、この外側
遮蔽板24の絶縁スリット25を設けた構成にする。
なお、前記の外側遮蔽板の各半部の表面は必要に応じ
て絶縁被覆を設け、絶縁スリットは前記したように直線
状に形成するかわりに＋字形に形成してもよく、またフ
ェライトコアのかわりに絶縁材質のボビンを用いてもよ
い。
て絶縁被覆を設け、絶縁スリットは前記したように直線
状に形成するかわりに＋字形に形成してもよく、またフ
ェライトコアのかわりに絶縁材質のボビンを用いてもよ
い。
前記のアクティブヘッド１とダミィヘッド２を用いて
並列共振ブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出
力信号は信号処理回路によって増幅し（約60dB）、金属
導線Ｃの変位を測定する。
並列共振ブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路の出
力信号は信号処理回路によって増幅し（約60dB）、金属
導線Ｃの変位を測定する。
第２図はこの信号処理回路の１例を示したもので、ア
クティブ励磁コイル13とダミィ励磁コイル23、およびア
クティブ受信コイル12とダミィ受信コイル22をそれぞれ
直列に接続し、第１図示のようにアクティブヘッド１を
金属導線Ｃの上方に置いて、励磁コイルに高周波励磁電
流を流すと、受信コイルに誘導される起電力信号が差動
増幅回路で増幅され、励磁電流と同一周波数でサンプル
ホールドされLOGアンプで直線化されて出力し、アクテ
ィブヘッド１の絶縁スリット５の直下に位置する金属導
線Ｃの変位に対応する出力信号が得られるようにし、こ
れを測定して金属導線の変位を測定するようにしたもの
である。
クティブ励磁コイル13とダミィ励磁コイル23、およびア
クティブ受信コイル12とダミィ受信コイル22をそれぞれ
直列に接続し、第１図示のようにアクティブヘッド１を
金属導線Ｃの上方に置いて、励磁コイルに高周波励磁電
流を流すと、受信コイルに誘導される起電力信号が差動
増幅回路で増幅され、励磁電流と同一周波数でサンプル
ホールドされLOGアンプで直線化されて出力し、アクテ
ィブヘッド１の絶縁スリット５の直下に位置する金属導
線Ｃの変位に対応する出力信号が得られるようにし、こ
れを測定して金属導線の変位を測定するようにしたもの
である。
前記のアクティブヘッド１とダミィヘッド２は、その
アクティブ受信コイル12とダミィ受信コイル22、および
アクティブ励磁コイル13とダミィ励磁コイル23とを直列
にして差動コイルを構成するとともに信号処理回路の差
動増幅回路によって周囲温度の影響および励磁電流の変
動による測定誤差が大巾に小さくなる。
アクティブ受信コイル12とダミィ受信コイル22、および
アクティブ励磁コイル13とダミィ励磁コイル23とを直列
にして差動コイルを構成するとともに信号処理回路の差
動増幅回路によって周囲温度の影響および励磁電流の変
動による測定誤差が大巾に小さくなる。
前記の出力信号は、第１図におけるアクティブヘッド
１の外側遮蔽板の底板部4c、4dと金属導線Ｃとの間の距
離ｌが小さいほど大きく、その変化率も処理ｌが小さい
ほど大きい。第３図はこの距離ｌと出力信号Ｖとの関係
を径が0.4mmの金属導線Ｃの場合について実測した結果
を示したものであるが、出力信号Ｖの変化率は距離ｌに
対し指数関係になり、このように出力信号Ｖを測定する
ことにより金属導線Ｃの変位を正確に測定できるのであ
り、たとえばツインリード線のアラインメントの測定等
に利用することができる。なお前記のようなセンサヘッ
ドは近接センサとしても利用可能である。
１の外側遮蔽板の底板部4c、4dと金属導線Ｃとの間の距
離ｌが小さいほど大きく、その変化率も処理ｌが小さい
ほど大きい。第３図はこの距離ｌと出力信号Ｖとの関係
を径が0.4mmの金属導線Ｃの場合について実測した結果
を示したものであるが、出力信号Ｖの変化率は距離ｌに
対し指数関係になり、このように出力信号Ｖを測定する
ことにより金属導線Ｃの変位を正確に測定できるのであ
り、たとえばツインリード線のアラインメントの測定等
に利用することができる。なお前記のようなセンサヘッ
ドは近接センサとしても利用可能である。
［発明の効果］ 前述のように本発明の渦電流式変位センサは、コイル
の外側遮蔽板の絶縁スリットにおいて磁束が集中する不
均一高周波磁界を形成したセンサヘッドを用いるので、
微細な金属導体であってもその変位を正確に測定するこ
とができる。またセンサヘッドをアクティブヘッドとダ
ミィヘッドで構成するとともに差動増幅回路を設けたの
で、周囲温度の影響や励磁電流の変動による測定誤差が
大巾に小さくなり高精度な測定値を得ることができるも
のである。
の外側遮蔽板の絶縁スリットにおいて磁束が集中する不
均一高周波磁界を形成したセンサヘッドを用いるので、
微細な金属導体であってもその変位を正確に測定するこ
とができる。またセンサヘッドをアクティブヘッドとダ
ミィヘッドで構成するとともに差動増幅回路を設けたの
で、周囲温度の影響や励磁電流の変動による測定誤差が
大巾に小さくなり高精度な測定値を得ることができるも
のである。
第１図は本発明の１実施例のセンサヘッドの断面図、第
２図はその信号処理回路図、第３図は出力信号特性を示
す図、第４図はセンサヘッドの構造の説明図、第５図は
遮蔽板の構造の説明図、第６図は遮蔽板の誘導渦電流の
説明図、第７図は磁束分布状態の説明図、第８図は従来
例を示す図である。 1:アクティブヘッド 12:アクティブ受信コイル 13:アクティブ励磁コイル 2:ダミィヘッド 22:ダミィ受信コイル 23:ダミィ励磁コイル ４、14、24:外側遮蔽板 ５、15、25:絶縁スリット C:金属導線
２図はその信号処理回路図、第３図は出力信号特性を示
す図、第４図はセンサヘッドの構造の説明図、第５図は
遮蔽板の構造の説明図、第６図は遮蔽板の誘導渦電流の
説明図、第７図は磁束分布状態の説明図、第８図は従来
例を示す図である。 1:アクティブヘッド 12:アクティブ受信コイル 13:アクティブ励磁コイル 2:ダミィヘッド 22:ダミィ受信コイル 23:ダミィ励磁コイル ４、14、24:外側遮蔽板 ５、15、25:絶縁スリット C:金属導線
Claims (1)
- 【請求項１】同一軸線に結合したアクティブヘッドおよ
びダミィヘッドにそれぞれ受信コイルと高周波励磁コイ
ルと絶縁スリットにより分割絶縁された外側遮蔽板を設
けて前記アクティブヘッドの絶縁スリット部に磁束が集
中する不均一高周波磁界を形成したセンサヘッドと、差
動増幅回路を有する信号処理回路とを備え、前記不均一
高周波磁界において金属導体の変位を測定することを特
徴とする渦電流式変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3907989A JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3907989A JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02218902A JPH02218902A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2651003B2 true JP2651003B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=12543096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3907989A Expired - Lifetime JP2651003B2 (ja) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | 渦電流式変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651003B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4874465B2 (ja) | 2000-03-28 | 2012-02-15 | 株式会社東芝 | 渦電流損失測定センサ |
| JP5065614B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2012-11-07 | 株式会社アルバック | 渦電流式膜厚計 |
| RU2487314C1 (ru) * | 2011-12-23 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Вихретоковый преобразователь перемещений |
| JP6719906B2 (ja) * | 2016-01-08 | 2020-07-08 | 株式会社東京精密 | 渦電流センサ及びそれを備えたツールホルダ装着状態検出装置 |
| JP6520837B2 (ja) * | 2016-06-17 | 2019-05-29 | 住友金属鉱山株式会社 | コンクリートパネル内に埋設された鉄筋の状態を測定する装置及び方法 |
-
1989
- 1989-02-18 JP JP3907989A patent/JP2651003B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02218902A (ja) | 1990-08-31 |
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