JPH0476422B2 - - Google Patents
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- JPH0476422B2 JPH0476422B2 JP8287085A JP8287085A JPH0476422B2 JP H0476422 B2 JPH0476422 B2 JP H0476422B2 JP 8287085 A JP8287085 A JP 8287085A JP 8287085 A JP8287085 A JP 8287085A JP H0476422 B2 JPH0476422 B2 JP H0476422B2
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Classifications
-
- 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
- G01D5/243—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 phase or frequency of ac
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、非晶質合金板を用いた力学量−イン
ダクタンス変換型のセンサ検出方法に関する。
ダクタンス変換型のセンサ検出方法に関する。
従来の技術
従来の検出方法を圧力センサを用いて説明す
る。第４図は非晶質磁性合金板を用いた圧力セン
サの断面図である。１は磁歪を有する非晶質合金
板、２は軟磁性フエライトからなるコア、３はコ
ア２の中に設けられたコイルで、コイル３に電流
を流すと非晶質合金板１とコア２で磁気回路Ｈを
構成する。全体はケース４に納められている。圧
力は導入部５と透孔６からなる圧力伝達手段７に
より非晶質合金板１の他面の一部に加えられる。
圧力の印加に伴い非晶質合金板１に歪が発生する
と磁歪効果により非晶質合金板１の磁性が変化
し、発振電源８とインダクタンス測定回路９から
なる検出部１０によりその変化が検出され、圧力
がインダクタンスで検出される。
る。第４図は非晶質磁性合金板を用いた圧力セン
サの断面図である。１は磁歪を有する非晶質合金
板、２は軟磁性フエライトからなるコア、３はコ
ア２の中に設けられたコイルで、コイル３に電流
を流すと非晶質合金板１とコア２で磁気回路Ｈを
構成する。全体はケース４に納められている。圧
力は導入部５と透孔６からなる圧力伝達手段７に
より非晶質合金板１の他面の一部に加えられる。
圧力の印加に伴い非晶質合金板１に歪が発生する
と磁歪効果により非晶質合金板１の磁性が変化
し、発振電源８とインダクタンス測定回路９から
なる検出部１０によりその変化が検出され、圧力
がインダクタンスで検出される。
従来は、第５図に示す単一周波数の交流信号を
用いて検出していたが、その圧力−インダクタン
スの変化が小さく再現性も悪く、圧力に対してヒ
ステリシスが発生し、非晶質磁性合金板１のデイ
スアコモデーシヨン（以下D.Aと略す）により安
定性も悪い。
用いて検出していたが、その圧力−インダクタン
スの変化が小さく再現性も悪く、圧力に対してヒ
ステリシスが発生し、非晶質磁性合金板１のデイ
スアコモデーシヨン（以下D.Aと略す）により安
定性も悪い。
第６図はこの第５図のような単一周波数の交流
信号を用いた第３図の圧力センサの圧力−インダ
クタンスの関係を示す図である。矢印は測定の順
序を示している。また、第７図は圧力一定の場合
のインダクタンスの経時変化の様子を示してい
る。
信号を用いた第３図の圧力センサの圧力−インダ
クタンスの関係を示す図である。矢印は測定の順
序を示している。また、第７図は圧力一定の場合
のインダクタンスの経時変化の様子を示してい
る。
この変化は非晶質合金板１のDA及び消磁の不
充分さがインダクタンスの再現性を悪くしている
事を示している。そこでセンサ検出方法として消
磁を繰り返せば特性の改善が得られる。第８図は
通常の低周波での消磁波形を示しており、充分大
きな振幅より零振幅まで連続的に減少するもので
あり、測定のためには高周波、一定振幅の測定信
号に切り換える必要がある。しかしこの切換えに
はチヤタリングのない事が肝要であるがその実現
のためには検出部が高価格になつてしまう欠点が
あつた。
充分さがインダクタンスの再現性を悪くしている
事を示している。そこでセンサ検出方法として消
磁を繰り返せば特性の改善が得られる。第８図は
通常の低周波での消磁波形を示しており、充分大
きな振幅より零振幅まで連続的に減少するもので
あり、測定のためには高周波、一定振幅の測定信
号に切り換える必要がある。しかしこの切換えに
はチヤタリングのない事が肝要であるがその実現
のためには検出部が高価格になつてしまう欠点が
あつた。
発明が解決しようとする問題点
非晶質合金板を用いたセンサのインダクタンス
を単一周波数の交流信号を用いて検出した場合、
その値はDAにより安定性が悪く、また再現性も
悪い。さらに単一周波数の交流信号だけでは非晶
質合金板の透磁率や応力に対し大きな変化を示さ
ず、コイルのインダクタンス変化が小さい。
を単一周波数の交流信号を用いて検出した場合、
その値はDAにより安定性が悪く、また再現性も
悪い。さらに単一周波数の交流信号だけでは非晶
質合金板の透磁率や応力に対し大きな変化を示さ
ず、コイルのインダクタンス変化が小さい。
一方繰り返し消磁においても消磁電流と測定電
流との切換えを特性に影響を及ぼさないように行
なうことが難しかつた。
流との切換えを特性に影響を及ぼさないように行
なうことが難しかつた。
問題点を解決するための手段
上記問題解決のために、本発明は、コイルのイ
ンダクタンス検出あたり、発振電源からの信号を
時間的に低周波から高周波まで連続的に変化さ
せ、低周波印加後に高周波が印加された時のイン
ダクタンスにより圧力を検出する。
ンダクタンス検出あたり、発振電源からの信号を
時間的に低周波から高周波まで連続的に変化さ
せ、低周波印加後に高周波が印加された時のイン
ダクタンスにより圧力を検出する。
さらに、感度を向上させるため直流信号を重畳
した交流信号を用いる。
した交流信号を用いる。
作 用
一定電圧を有する低周波から高周波まで変化す
る交流信号は、インダクタンスが一定の場合その
インピーダンスが周波数に比例して大きくなるた
め、電流の大きさが低周波時の大振幅から高周波
時の小振幅へと変化するように働く。すなわちこ
の交流信号は消磁作用を持つている。そのためこ
の交流信号を繰り返し用いる事により消磁直後の
安定したインダクタンスを検出する事が可能とな
る。
る交流信号は、インダクタンスが一定の場合その
インピーダンスが周波数に比例して大きくなるた
め、電流の大きさが低周波時の大振幅から高周波
時の小振幅へと変化するように働く。すなわちこ
の交流信号は消磁作用を持つている。そのためこ
の交流信号を繰り返し用いる事により消磁直後の
安定したインダクタンスを検出する事が可能とな
る。
その理由は、消磁を行うと、非晶質合金板の磁
区構造がリセツトされる。すなわち磁区構造は初
期状態になる。そのためコイルのインダクタンス
は再現性が良くなり、ヒステリシスは少なくな
る。また消磁は、磁壁を大きく動かしてからリセ
ツトするので、消磁後は磁壁の環境が新しくな
り、DAが始まる最初の部分になるので短時間に
測定を行えば、DAそのものの影響から逃れるこ
とができる。そこでセンサ検出方法として消磁を
繰り返せば特性の改善が得られる。
区構造がリセツトされる。すなわち磁区構造は初
期状態になる。そのためコイルのインダクタンス
は再現性が良くなり、ヒステリシスは少なくな
る。また消磁は、磁壁を大きく動かしてからリセ
ツトするので、消磁後は磁壁の環境が新しくな
り、DAが始まる最初の部分になるので短時間に
測定を行えば、DAそのものの影響から逃れるこ
とができる。そこでセンサ検出方法として消磁を
繰り返せば特性の改善が得られる。
消磁効果のみでもインダクタンスの安定性には
有効であるが、さらに直流信号を重畳すると、す
なわち直流磁界を重畳すると、非晶質磁性合金板
を用いたセンサの応力や歪に対する感度が大きく
なる。この様な効果が得られるのは次のような理
由によると考えられる。
有効であるが、さらに直流信号を重畳すると、す
なわち直流磁界を重畳すると、非晶質磁性合金板
を用いたセンサの応力や歪に対する感度が大きく
なる。この様な効果が得られるのは次のような理
由によると考えられる。
歪が非晶質磁性合金板内に発生すると、その歪
が生じた部分で透磁率が減少する。その結果磁気
回路内では磁束が連続であるため、歪を生じた部
分で直流及び交流磁界が他の部分より大きくな
る。直流磁界が大きくなると、非晶質磁性合金板
の透磁率は通常の軟磁性体同様減少するので、始
めの歪だけによる透磁率の減少以上に透磁率の減
少が大きくなる。この変化は交流磁界に対する透
磁率の直流磁界依存性が大きいＢ−Ｈループの肩
に相当する部分で効果が大きい。このＢ−Ｈルー
プの肩に相当するように直流磁界を設定すれば磁
気抵抗は数倍に増大する。この部分がセンサ出力
が増大する直流磁界領域に相当すると考えられ
る。この直流磁界による透磁率減少効果、磁気抵
抗増大効果が大きいため、交流磁界成分振幅がや
や大きくなつても影響がほとんど無い。
が生じた部分で透磁率が減少する。その結果磁気
回路内では磁束が連続であるため、歪を生じた部
分で直流及び交流磁界が他の部分より大きくな
る。直流磁界が大きくなると、非晶質磁性合金板
の透磁率は通常の軟磁性体同様減少するので、始
めの歪だけによる透磁率の減少以上に透磁率の減
少が大きくなる。この変化は交流磁界に対する透
磁率の直流磁界依存性が大きいＢ−Ｈループの肩
に相当する部分で効果が大きい。このＢ−Ｈルー
プの肩に相当するように直流磁界を設定すれば磁
気抵抗は数倍に増大する。この部分がセンサ出力
が増大する直流磁界領域に相当すると考えられ
る。この直流磁界による透磁率減少効果、磁気抵
抗増大効果が大きいため、交流磁界成分振幅がや
や大きくなつても影響がほとんど無い。
一方磁気回路中歪を生じない部分では磁界が減
少し透磁率は大きくなり、磁気抵抗は減少する。
しかしこの部分の磁気抵抗は、歪の生じた部分の
磁気抵抗と直列に接続されるため、全体の磁気抵
抗変化は、歪を受けた部分の大きな磁気抵抗変化
が主なものとなる。よつてセンサの感度が直流磁
界印加により大きくなると考えられる。
少し透磁率は大きくなり、磁気抵抗は減少する。
しかしこの部分の磁気抵抗は、歪の生じた部分の
磁気抵抗と直列に接続されるため、全体の磁気抵
抗変化は、歪を受けた部分の大きな磁気抵抗変化
が主なものとなる。よつてセンサの感度が直流磁
界印加により大きくなると考えられる。
また直流磁界を重畳された交流磁界で測定を行
うと、回転磁化過程を用いた測定になる。磁壁移
動磁化過程では、磁壁が磁性体内の温度により変
化しやすいエネルギー障壁を越えて行くため温度
の影響をうけやすいが、回転磁化過程での透磁率
は温度による影響はすくない。これは磁化の回転
による磁化過程のため、透磁率が磁気モーメント
の温度特性だけで決まるからである。このような
理由から直流磁界を重畳された交流磁界で測定を
行うと、温度特性のよいセンサが構成できる。
うと、回転磁化過程を用いた測定になる。磁壁移
動磁化過程では、磁壁が磁性体内の温度により変
化しやすいエネルギー障壁を越えて行くため温度
の影響をうけやすいが、回転磁化過程での透磁率
は温度による影響はすくない。これは磁化の回転
による磁化過程のため、透磁率が磁気モーメント
の温度特性だけで決まるからである。このような
理由から直流磁界を重畳された交流磁界で測定を
行うと、温度特性のよいセンサが構成できる。
実施例
第１図に本実施例における発振電源からの信号
を示す。
を示す。
ａは電圧波形を、ｂはコイルに発生する磁界波
形を示す。すなわち、信号を時間的に低周波から
高周波まで連続的に変化させ、低周波印加後に高
周波を印加した時にインダクタンスを測定して圧
力を検出する。
形を示す。すなわち、信号を時間的に低周波から
高周波まで連続的に変化させ、低周波印加後に高
周波を印加した時にインダクタンスを測定して圧
力を検出する。
コイルのインダクタンスをＬとすると、そのイ
ンピーダンスＺは周波数を用いて Ｚ＝2π・Ｌ ……(1) で求められる。そこで電流に比例するコイルに発
生する磁界Ｈは Ｈ∝ｉ∝Ｖ／2π・Ｌ （ここでＶは電圧振幅） で表わされる。そのためａの如き一定電圧の低周
波から高周波に連続的に変化する信号を用いれば
ｂ図に示すように消磁波形が実現できる。
ンピーダンスＺは周波数を用いて Ｚ＝2π・Ｌ ……(1) で求められる。そこで電流に比例するコイルに発
生する磁界Ｈは Ｈ∝ｉ∝Ｖ／2π・Ｌ （ここでＶは電圧振幅） で表わされる。そのためａの如き一定電圧の低周
波から高周波に連続的に変化する信号を用いれば
ｂ図に示すように消磁波形が実現できる。
すなわち第１図の信号を印加することにより再
現性のよいDAの影響の少ないセンサが得られ
る。
現性のよいDAの影響の少ないセンサが得られ
る。
第２図は、第４図の圧力センサに直流磁界を重
畳した場合のインダクタンスが、直流磁界Hdcの
大きさによりどのように変化するかを０気圧、30
気圧において示したものである。測定温度は50
℃、周波数は20KHzである。これから交流磁界の
みで測定するよりも、直流磁界を重畳した場合に
もり出力が増大する事が判る。
畳した場合のインダクタンスが、直流磁界Hdcの
大きさによりどのように変化するかを０気圧、30
気圧において示したものである。測定温度は50
℃、周波数は20KHzである。これから交流磁界の
みで測定するよりも、直流磁界を重畳した場合に
もり出力が増大する事が判る。
第３図ａは、第１図ａの信号より直流電圧を重
畳した他の実施例の信号を示している。同図ｂは
ａの信号を用いた場合第４図の圧力センサの圧力
とインダクタンスの関係を示している。直流磁界
を印加している事と消磁の繰り返しにより、再現
性、感度、安定性において従来例に対し著しく改
善が行なわれた事が判る。
畳した他の実施例の信号を示している。同図ｂは
ａの信号を用いた場合第４図の圧力センサの圧力
とインダクタンスの関係を示している。直流磁界
を印加している事と消磁の繰り返しにより、再現
性、感度、安定性において従来例に対し著しく改
善が行なわれた事が判る。
発明の効果
以上述べたように本発明による検出方法を用い
れば、非晶質磁性合金板の磁歪を用いた力学量−
インダクタンス変換型のセンサにおいて、出力の
再現性、安定性のよい、経時変化が少なく、出力
の大きいものが得られ、その効果は極めて大き
い。
れば、非晶質磁性合金板の磁歪を用いた力学量−
インダクタンス変換型のセンサにおいて、出力の
再現性、安定性のよい、経時変化が少なく、出力
の大きいものが得られ、その効果は極めて大き
い。
第１図ａは本発明の一実施例の検出方法の信号
波形を示す図、第１図ｂは同じく磁界波形を示す
図、第２図は０気圧、30気圧印加した時の圧力セ
ンサのインダクタンスの直流磁界依存性を示す
図、第３図ａは他の実施例の信号波形を示す図、
第３図ｂはそれを用いた圧力とインダクタンスの
関係を示す図、第４図は非晶質合金板を用いた圧
力センサの断面図、第５図は従来の信号波形を示
す図、第６図は従来の検出方法による圧力とイン
ダクタンスの関係を示す図、第７図は従来の検出
方法におけるインダクタンスの経時変化を示す
図、第８図は従来の消磁波形を示す図である。 １……非晶質磁性合金板、２……コア、３……
コイル、７……圧力伝達手段、８……発振電源、
９……インダクタンス測定回路、１０……検出
部。
波形を示す図、第１図ｂは同じく磁界波形を示す
図、第２図は０気圧、30気圧印加した時の圧力セ
ンサのインダクタンスの直流磁界依存性を示す
図、第３図ａは他の実施例の信号波形を示す図、
第３図ｂはそれを用いた圧力とインダクタンスの
関係を示す図、第４図は非晶質合金板を用いた圧
力センサの断面図、第５図は従来の信号波形を示
す図、第６図は従来の検出方法による圧力とイン
ダクタンスの関係を示す図、第７図は従来の検出
方法におけるインダクタンスの経時変化を示す
図、第８図は従来の消磁波形を示す図である。 １……非晶質磁性合金板、２……コア、３……
コイル、７……圧力伝達手段、８……発振電源、
９……インダクタンス測定回路、１０……検出
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁歪を有する非晶質磁性合金板の一面に軟磁
性材からなるコアを設け、そのコア中にコイルを
設け、上記非晶質磁性合金板とコアで磁気回路を
構成し、上記非晶質磁性合金板の他面の一部に圧
力伝達手段を設け、上記コイルに発振電源とイン
ダクタンス測定回路からなる検出部を設け、上記
圧力電圧手段より非晶質磁性合金板の一部に発生
する歪をコイルのインダクタンスで検出するセン
サにおいて、発振電源からの信号を時間的に低周
波から高周波まで連続的に変化させ、低周波印加
後に高周波が印加された時のインダクタンスによ
り圧力を検出することを特徴とするセンサ検出方
法。 ２ 交流信号に直流信号が重畳されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセンサ検
出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8287085A JPS61240132A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | センサ検出方法 |
| EP86105368A EP0204928B1 (en) | 1985-04-18 | 1986-04-18 | Exciting of magnetic field for amorphous-alloy sensor |
| US06/853,717 US4812758A (en) | 1985-04-18 | 1986-04-18 | Method of operating an amorphous-magnetic-alloy sensor |
| DE8686105368T DE3680387D1 (de) | 1985-04-18 | 1986-04-18 | Magnetfelderregung fuer amorphlegierungssensor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8287085A JPS61240132A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | センサ検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61240132A JPS61240132A (ja) | 1986-10-25 |
| JPH0476422B2 true JPH0476422B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=13786335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8287085A Granted JPS61240132A (ja) | 1985-04-18 | 1985-04-18 | センサ検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61240132A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001018514A1 (en) * | 1999-09-02 | 2001-03-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Load cell and washing machine with load cell |
| US7913569B2 (en) | 2007-12-11 | 2011-03-29 | Israel Aerospace Industries Ltd. | Magnetostrictive type strain sensing means and methods |
| JP5642438B2 (ja) * | 2010-07-02 | 2014-12-17 | 日置電機株式会社 | 静電容量測定装置および静電容量測定方法 |
| CN103454024B (zh) * | 2013-05-24 | 2016-01-13 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 基于逆磁致伸缩的混凝土桥梁钢筋张力测量方法 |
-
1985
- 1985-04-18 JP JP8287085A patent/JPS61240132A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61240132A (ja) | 1986-10-25 |
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