JP4699797B2 - 測定方法および装置 - Google Patents
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Description
しかし、上記従来の近接スイッチでは、温度による検出コイルのインピーダンスの変化について考慮していないため、温度による誤差を生じる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、距離または温度の一方または両方を正確に測定することが出来る測定方法および装置を提供することにある。
本願発明者が鋭意研究したところ、検出コイルのインピーダンスの直交値Lと同相値Rとは、金属物体までの距離xおよび温度Tの両方に応じて、それぞれ独立の関数f(x,T,L),g(x,T,R)に従って変化することを見いだした(図3〜図6参照)。
そこで、上記第1の観点による測定方法では、連立方程式f(x,T,L),g(x,T,R)を立て、実測した直交値Lおよび同相値Rを代入して解くことにより、2つの未知数x,Tを求める。これにより、温度Tによる誤差なく、距離xを正確に測定することが出来る。また、距離xによる誤差なく、温度Tを正確に測定することが出来る。さらに、距離xと温度Tの両方を正確に測定することも出来る。
L=(Lm・exp{−α・x}+Lo)(1+λ・T)
であり、T=0℃,x=∞のときの直交値R=Roとし、T=0℃,x=0のときの同相値R=Ro+Rmとし、βおよびνを係数とするとき、前記関数g(x,T,R)が、
R=(Rm・exp{−β・x}+Ro)(1+ν・T)
であることを特徴とする測定方法を提供する。
本願発明者が鋭意研究したところ、上記のような近似関数を見いだした(図3〜図6参照)。
そこで、上記第2の観点による測定方法では、上記の近似関数を用いた連立方程式f(x,T,L),g(x,T,R)を立て、実測した同相値Rおよび直交値Lを代入して解くことにより、2つの未知数x,Tを求める。これにより、温度Tによる誤差なく、距離xを正確に測定することが出来る。また、距離xによる誤差なく、温度Tを正確に測定することが出来る。
上記第3の観点による測定装置では、上記第1の観点による測定方法を好適に実施できる。
L=(Lm・exp{−α・x}+Lo)(1+λ・T)
であり、T=0℃,x=∞のときの直交値R=Roとし、T=0℃,x=0のときの同相値R=Ro+Rmとし、βおよびνを係数とするとき、前記関数g(x,T,R)が、
R=(Rm・exp{−β・x}+Ro)(1+ν・T)
であることを特徴とする測定装置を提供する。
上記第4の観点による測定装置では、上記第2の観点による測定方法を好適に実施できる。
上記第5の観点による測定装置では、最も確からしい距離xを求めることが出来る。
上記第6の観点による測定装置では、最も確からしい温度Tを求めることが出来る。
上記第7の観点による測定装置では、実用上正確とみなしうる距離xを短時間で求めることが出来る。
上記第8の観点による測定装置では、実用上正確とみなしうる温度Tを短時間で求めることが出来る。
この測定装置100は、金属物体Hまでの距離xおよび温度Tに応じてインピーダンスを変化させる検出コイル10と、検出コイル10のインピーダンスZ(=R+j・ω・L)を計測するインピーダンス計30と、インピーダンス計30からインダクタンス値(インピーダンスの直交値)Lおよび抵抗値(インピーダンスの同相値)Rを読み出して金属物体Hまでの距離xおよび温度Tを求めるパソコン50と、検出コイル10とインピーダンス計30とを接続するケーブル20と、インピーダンス計30とパソコン50とを接続するケーブル40とを具備している。
図3は、温度Tが一定の場合の抵抗値R(Ω)と距離x(mm)の計測結果を示す特性図である。
図6は、距離xが一定の場合の抵抗値R(Ω)と温度T(℃)の計測結果を示す特性図である。
L=(Lm・exp{−α・x}+Lo)(1+λ・T) …(1)
なる近似関数で表すことが出来る。
なお、Lo,Lm,α,λは、予め求めておくことが出来る。
R=(Rm・exp{−β・x}+Ro)(1+ν・T) …(2)
なる近似関数で表すことが出来る。
なお、Ro,Rm,β,νは、予め求めておくことが出来る。
ステップS1では、インピーダンス計30により検出コイル10のインダクタンス値Lおよび抵抗値Rを実測する。
ステップS7では、温度カウンタtの値が終了温度Te(例えば120℃)以下ならステップS3に戻り、終了温度Teを超えたらステップS8へ進む。
ステップB1では、インピーダンス計30により検出コイル10のインダクタンス値Lおよび抵抗値Rを実測する。
ステップB7では、現在の計算結果XLを距離xとして記憶し、現在の温度カウンタtの値を温度Tとして記憶する。
ステップB9では、温度カウンタtの値が終了温度Te(例えば120℃)以下ならステップB3に戻り、終了温度Teを超えたらステップB10へ進む。
30 インピーダンス計
50 パソコン
Claims (6)
- 金属物体までの距離に応じて検出コイルのインピーダンスが変化することを利用して金属物体まで距離を測定する測定方法であって、検出コイルのインピーダンスの直交値Lおよび同相値Rを実測し、距離xと温度Tと直交値Lの関数f(x,T,L)と,距離xと温度Tと同相値Rの関数g(x,T,R)と,実測した同相値Rおよび直交値Lとに基づいて、距離xまたは温度Tの一方または両方を求め、T=0℃,x=∞のときの直交値L=Loとし、T=0℃,x=0のときの直交値L=Lo+Lmとし、αおよびλを係数とするとき、前記関数f(x,T,L)が、
L=(Lm・exp{−α・x}+Lo)(1+λ・T)
であり、T=0℃,x=∞のときの直交値R=Roとし、T=0℃,x=0のときの同相値R=Ro+Rmとし、βおよびνを係数とするとき、前記関数g(x,T,R)が、
R=(Rm・exp{−β・x}+Ro)(1+ν・T)
であることを特徴とする測定方法。 - 金属物体が近接しうる検出コイルと、前記検出コイルのインピーダンスの直交値Lおよび同相値Rを計測する計測手段と、距離xと温度Tと直交値Lの関数f(x,T,L)と,距離xと温度Tと同相値Rの関数g(x,T,R)と,実測した同相値Rおよび直交値Lとに基づいて距離xまたは温度Tの一方または両方を求める換算手段とを具備し、T=0℃,x=∞のときの直交値L=Loとし、T=0℃,x=0のときの直交値L=Lo+Lmとし、αおよびλを係数とするとき、前記関数f(x,T,L)が、
L=(Lm・exp{−α・x}+Lo)(1+λ・T)
であり、T=0℃,x=∞のときの直交値R=Roとし、T=0℃,x=0のときの同相値R=Ro+Rmとし、βおよびνを係数とするとき、前記関数g(x,T,R)が、
R=(Rm・exp{−β・x}+Ro)(1+ν・T)
であることを特徴とする測定装置。 - 請求項2に記載の測定装置において、前記換算手段は、実測した直交値Lと温度T=Tiとを用いて前記関数f(x,T,L)により距離x=x L iを算出し、実測した同相値Rと温度T=Tiとを用いて前記関数g(x,T,R)により距離x=x R iを算出し、差di=|x L i−x R i|を算出し、差diが所定値eより小さいか否かを判定することを、開始温度Tsから終了温度Teまで変化分ΔTだけ変化させながら差diが所定値eより小さくなるまで繰り返し、差diが所定値eより小さくなったときの距離x L iまたはx R iの一方または平均値を測定結果の距離xとすることを特徴とする測定装置。
- 請求項2または請求項3のいずれかに記載の測定装置において、前記換算手段は、実測した直交値Lと温度T=Tiとを用いて前記関数f(x,T,L)により距離x=x L iを算出し、実測した同相値Rと温度T=Tiとを用いて前記関数g(x,T,R)により距離x=x R iを算出し、差di=|x L i−x R i|を算出し、差diが所定値eより小さいか否かを判定することを、開始温度Tsから終了温度Teまで変化分ΔTだけ変化させながら差diが所定値eより小さくなるまで繰り返し、差diが所定値eより小さくなったときの温度Tiを測定結果の温度Tとすることを特徴とする測定装置。
- 請求項2に記載の測定装置において、前記換算手段は、実測した直交値Lと複数の温度T=T1,T2,…とを用いて前記関数f(x,T,L)により距離x=x L 1,x L 2,…を算出すると共に、実測した同相値Rと複数の温度T=T1,T2,…とを用いて前記関数g(x,T,R)により距離x=x R 1,x R 2,…を算出し、差di=|x L i−x R i|を算出し、最小の差diminを与えるx L iまたはx R iの一方または平均値を測定結果の距離xとすることを特徴とする測定装置。
- 請求項2または請求項5に記載の測定装置において、前記換算手段は、実測した直交値Lと複数の温度T=T1,T2,…とを用いて前記関数f(x,T,L)により距離x=x L 1,x L 2,…を算出すると共に、実測した同相値Rと複数の温度T=T1,T2,…とを用いて前記関数g(x,T,R)により距離x=x R 1,x R 2,…を算出し、差di=|x L i−x R i|を算出し、最小の差diminを与える温度Tiを測定結果の温度Tとすることを特徴とする測定装置。
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