JPH08184402A - 微小変位検出器 - Google Patents
微小変位検出器Info
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- JPH08184402A JPH08184402A JP6340076A JP34007694A JPH08184402A JP H08184402 A JPH08184402 A JP H08184402A JP 6340076 A JP6340076 A JP 6340076A JP 34007694 A JP34007694 A JP 34007694A JP H08184402 A JPH08184402 A JP H08184402A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動などによって検出器そのものに振動が加
えられる場合でも正確で検出可能な信号が得られる微小
変位検出器を提供すること。 【構成】 変位する物体(可動膜13)に導磁路となる
軟磁性体15を取り付ける。軟磁性体15の略中央から
その変位方向(上下方向)に向けて所定距離離れた位置
に磁気抵抗素子23をその磁気抵抗形成面27が該変位
方向と平行になるように配設する。一方磁気抵抗素子2
3の近傍には磁石25をその磁力線の一部が軟磁性体1
5を通って磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面27に略
平行に入射するように取り付ける。磁気抵抗素子23と
磁石25間は基板19に固定される。
えられる場合でも正確で検出可能な信号が得られる微小
変位検出器を提供すること。 【構成】 変位する物体(可動膜13)に導磁路となる
軟磁性体15を取り付ける。軟磁性体15の略中央から
その変位方向(上下方向)に向けて所定距離離れた位置
に磁気抵抗素子23をその磁気抵抗形成面27が該変位
方向と平行になるように配設する。一方磁気抵抗素子2
3の近傍には磁石25をその磁力線の一部が軟磁性体1
5を通って磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面27に略
平行に入射するように取り付ける。磁気抵抗素子23と
磁石25間は基板19に固定される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紙やシートの厚みや、
紙やシートの上に印刷した印刷インクの厚みや、心臓の
鼓動に対する皮膚の振動などのような、ミクロンオーダ
ーの物体の微小変位を検出する微小変位検出器に関する
ものである。
紙やシートの上に印刷した印刷インクの厚みや、心臓の
鼓動に対する皮膚の振動などのような、ミクロンオーダ
ーの物体の微小変位を検出する微小変位検出器に関する
ものである。
【0002】
【従来技術】物体の位置変化を測定する方法として、強
磁性磁気抵抗素子を用いる方法がある。ここで強磁性磁
気抵抗素子とは、該強磁性磁気抵抗素子材料の膜の平面
方向での磁界の変化に応じてその抵抗値を変化するもの
である。
磁性磁気抵抗素子を用いる方法がある。ここで強磁性磁
気抵抗素子とは、該強磁性磁気抵抗素子材料の膜の平面
方向での磁界の変化に応じてその抵抗値を変化するもの
である。
【0003】そしてこの強磁性磁気抵抗素子を用いて物
体の位置変化を測定するには、図7に示すように、表面
に強磁性磁気抵抗素子パターンを形成した磁気抵抗素子
401を基板400上に取り付け、一方、被測定物40
5に取り付けた磁石403を該磁気抵抗素子401の面
に対して磁力線がほぼ水平に入射するように設置する。
体の位置変化を測定するには、図7に示すように、表面
に強磁性磁気抵抗素子パターンを形成した磁気抵抗素子
401を基板400上に取り付け、一方、被測定物40
5に取り付けた磁石403を該磁気抵抗素子401の面
に対して磁力線がほぼ水平に入射するように設置する。
【0004】そして被測定物405が基板400に対し
て矢印b方向に変位すれば、磁気抵抗素子401の強磁
性磁気抵抗素子パターン膜の平面方向での磁界の向きと
強さが変化し、これによって被測定物405の変位が検
出できる。この強磁性磁気抵抗素子を用いた微小変位検
出器は、単位磁場当りの感度(抵抗変化)が大きいとい
う利点がある。
て矢印b方向に変位すれば、磁気抵抗素子401の強磁
性磁気抵抗素子パターン膜の平面方向での磁界の向きと
強さが変化し、これによって被測定物405の変位が検
出できる。この強磁性磁気抵抗素子を用いた微小変位検
出器は、単位磁場当りの感度(抵抗変化)が大きいとい
う利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁石4
03を磁気抵抗素子401に対して真下以外の位置にず
らして設置しなければならないのでその位置決定が困難
になるばかりか、磁石403の位置が左右方向(図7に
示す矢印c方向)や紙面手前奥方向に多少ずれるだけで
磁気抵抗素子401に対する磁界の強さと向きが大きく
変化してしまい、所期の出力が得られないという欠点が
あった。
03を磁気抵抗素子401に対して真下以外の位置にず
らして設置しなければならないのでその位置決定が困難
になるばかりか、磁石403の位置が左右方向(図7に
示す矢印c方向)や紙面手前奥方向に多少ずれるだけで
磁気抵抗素子401に対する磁界の強さと向きが大きく
変化してしまい、所期の出力が得られないという欠点が
あった。
【0006】そこで本願出願人は、この欠点を解消すべ
く、先の出願(特願平6−232361号)において、
図8に示すような構造の微小変位検出器を提案した。
く、先の出願(特願平6−232361号)において、
図8に示すような構造の微小変位検出器を提案した。
【0007】即ちこの微小変位検出器は、胴体410の
下面に取り付けた可動膜(変位する物体)411と、該
胴体410の上部に取り付けられる基板419と、可動
膜411の上に取り付けられる磁石415と、該磁石4
15の真上の基板419上に取り付けられる軟磁性体4
19と、該軟磁性体419の左右両側に配置される磁気
抵抗素子421,421と、該両磁気抵抗素子421,
421のさらに左右両側に配置される軟磁性体423,
423と、前記磁気抵抗素子421,421の抵抗値の
変化を検出する検出回路(図示せず)とによって構成さ
れている。磁気抵抗素子421,421の抵抗値は、磁
石415が発する磁場の方向及び強さに応じて変化する
下面に取り付けた可動膜(変位する物体)411と、該
胴体410の上部に取り付けられる基板419と、可動
膜411の上に取り付けられる磁石415と、該磁石4
15の真上の基板419上に取り付けられる軟磁性体4
19と、該軟磁性体419の左右両側に配置される磁気
抵抗素子421,421と、該両磁気抵抗素子421,
421のさらに左右両側に配置される軟磁性体423,
423と、前記磁気抵抗素子421,421の抵抗値の
変化を検出する検出回路(図示せず)とによって構成さ
れている。磁気抵抗素子421,421の抵抗値は、磁
石415が発する磁場の方向及び強さに応じて変化する
【0008】この微小変位検出器によれば、磁石415
の磁力線は軟磁性体419に引き寄せられ、引き寄せら
れた磁力線の多くは軟磁性体423,423方向に強制
的に誘導され、これによってその間に位置する磁気抵抗
素子421,421に多数本の磁力線が集められ、これ
にほぼ平行に入射していく。
の磁力線は軟磁性体419に引き寄せられ、引き寄せら
れた磁力線の多くは軟磁性体423,423方向に強制
的に誘導され、これによってその間に位置する磁気抵抗
素子421,421に多数本の磁力線が集められ、これ
にほぼ平行に入射していく。
【0009】従って磁石415が上下方向に微小変化し
ても、磁力線の数も大幅に変化し、その位置変位量をS
/N比が大きくて良好な信号として検出できる。
ても、磁力線の数も大幅に変化し、その位置変位量をS
/N比が大きくて良好な信号として検出できる。
【0010】しかしながらこの微小変位検出器は、これ
を静止して使用する場合は所期の性能が得られるが、こ
の検出器全体を移動体に取り付けて使用した場合はその
移動に伴う振動のため、出力信号自体の基準線が経時的
に不規則に動いてしまい、正確な出力波形が得られない
という問題点があった。
を静止して使用する場合は所期の性能が得られるが、こ
の検出器全体を移動体に取り付けて使用した場合はその
移動に伴う振動のため、出力信号自体の基準線が経時的
に不規則に動いてしまい、正確な出力波形が得られない
という問題点があった。
【0011】具体的に説明すると本願発明者は、図8に
示す微小変位検出器の可動膜411を心臓近くの皮膚に
接触させ、被検査者が静止状態の場合と動作状態の場合
のそれぞれについてその出力波形を測定した。そして図
9(a)に静止状態の出力波形を、図9(b)に動作状
態の出力波形を示す。
示す微小変位検出器の可動膜411を心臓近くの皮膚に
接触させ、被検査者が静止状態の場合と動作状態の場合
のそれぞれについてその出力波形を測定した。そして図
9(a)に静止状態の出力波形を、図9(b)に動作状
態の出力波形を示す。
【0012】同図に示すように、静止状態では出力信号
の基準線がほぼ一定であるためその波形は良好になる
が、動作状態では出力信号の基準線が不規則に動くため
正確な出力波形が得られない。
の基準線がほぼ一定であるためその波形は良好になる
が、動作状態では出力信号の基準線が不規則に動くため
正確な出力波形が得られない。
【0013】本願発明者はなぜこのような現象が生じる
のかその原因を調べて解明した。即ち、磁石415は可
動膜411の振動によって上下動するが、同時に上下方
向以外の方向にも揺れ動く。磁石415の上下方向以外
の方向への揺れは磁石415から発射される磁力線全体
の揺れとなるため、両磁気抵抗素子421,421へ入
射する磁力線の数及び方向に即座に影響する。具体的に
言えば、磁石415が傾くことによって左右の磁気抵抗
素子421,421に入射する磁力線の数と方向が大き
く異なり、上下方向以外の方向への揺れによって生じる
磁力線の変化をも含んだ状態にて両磁気抵抗素子42
1,421の出力は差動増幅されるので、該作動増幅後
の出力波形の基準線が大きく変化してしまうのである。
のかその原因を調べて解明した。即ち、磁石415は可
動膜411の振動によって上下動するが、同時に上下方
向以外の方向にも揺れ動く。磁石415の上下方向以外
の方向への揺れは磁石415から発射される磁力線全体
の揺れとなるため、両磁気抵抗素子421,421へ入
射する磁力線の数及び方向に即座に影響する。具体的に
言えば、磁石415が傾くことによって左右の磁気抵抗
素子421,421に入射する磁力線の数と方向が大き
く異なり、上下方向以外の方向への揺れによって生じる
磁力線の変化をも含んだ状態にて両磁気抵抗素子42
1,421の出力は差動増幅されるので、該作動増幅後
の出力波形の基準線が大きく変化してしまうのである。
【0014】それでも静止状態においては、該磁石41
5の上下方向以外の方向への揺れは少なく、しかも磁力
線は軟磁性体419,423,423に誘導されるの
で、影響が出ず、図9(a)に示すようにほぼ本来の出
力波形が得られる。
5の上下方向以外の方向への揺れは少なく、しかも磁力
線は軟磁性体419,423,423に誘導されるの
で、影響が出ず、図9(a)に示すようにほぼ本来の出
力波形が得られる。
【0015】しかしながら動作状態においては、動作に
伴う不規則な揺れが磁石415に加えられるため、磁石
415の上下方向以外の方向への揺れの程度がひどくな
り、これによって磁石415から発射される磁力線全体
の揺れが大きく且つ不規則となり、左右の磁気抵抗素子
421,421に入射する磁力線の数と方向が大きく異
なり、上下方向以外の方向への揺れによって生じる磁力
線の変化をも含んだ状態にて出力されてしまい、図9
(b)に示すような不規則な出力波形となってしまうの
である。
伴う不規則な揺れが磁石415に加えられるため、磁石
415の上下方向以外の方向への揺れの程度がひどくな
り、これによって磁石415から発射される磁力線全体
の揺れが大きく且つ不規則となり、左右の磁気抵抗素子
421,421に入射する磁力線の数と方向が大きく異
なり、上下方向以外の方向への揺れによって生じる磁力
線の変化をも含んだ状態にて出力されてしまい、図9
(b)に示すような不規則な出力波形となってしまうの
である。
【0016】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、強磁性磁気抵抗素子の持つ特性、即ち
磁場当りの抵抗変化率が大きいという効果を活かして位
置変化量をS/N比が大きくて良好な信号として検出で
き、しかも移動などによって検出器そのものに振動が加
えられる場合でも出力信号の基準線がずれることなく検
出可能な信号が得られる微小変位検出器を提供すること
にある。
ありその目的は、強磁性磁気抵抗素子の持つ特性、即ち
磁場当りの抵抗変化率が大きいという効果を活かして位
置変化量をS/N比が大きくて良好な信号として検出で
き、しかも移動などによって検出器そのものに振動が加
えられる場合でも出力信号の基準線がずれることなく検
出可能な信号が得られる微小変位検出器を提供すること
にある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、変位する物体に導磁路となる軟磁性体を取
り付け、該軟磁性体の略中央からその変位方向に向けて
所定距離離れた位置には磁気抵抗素子をその磁気抵抗形
成面が該変位方向と平行になるように配設し、一方該磁
気抵抗素子の近傍には磁石をその磁力線の一部が前記軟
磁性体を通って前記磁気抵抗素子の磁気抵抗形成面に略
平行に入射するように取り付け、さらに前記磁気抵抗素
子と磁石間を直接又は他の部材を介在することによって
間接に固定して微小変位検出器を構成した。
め本発明は、変位する物体に導磁路となる軟磁性体を取
り付け、該軟磁性体の略中央からその変位方向に向けて
所定距離離れた位置には磁気抵抗素子をその磁気抵抗形
成面が該変位方向と平行になるように配設し、一方該磁
気抵抗素子の近傍には磁石をその磁力線の一部が前記軟
磁性体を通って前記磁気抵抗素子の磁気抵抗形成面に略
平行に入射するように取り付け、さらに前記磁気抵抗素
子と磁石間を直接又は他の部材を介在することによって
間接に固定して微小変位検出器を構成した。
【0018】
【作用】変位する物体の振動に応じて軟磁性体が上下動
し、これによって磁気抵抗素子の磁気抵抗形成面付近の
磁場の状態が変化し、振動状態が検出される。特に本発
明の場合は、変位する物体に軟磁性体を取り付け、磁石
と磁気抵抗素子間を固定したので、たとえこの微小変位
検出器全体を振動させても、磁石と磁気抵抗素子の位置
関係は変化しない。一方軟磁性体が変位する物体の変位
方向の振動ばかりでなく、それ以外の方向にも不規則に
揺れ動く場合であっても、変位方向以外の揺れによる磁
気抵抗素子付近の磁力線の変化は起こらず、変位方向の
変位のみで変化する磁力線が磁気抵抗素子にかかるた
め、検出可能な正確な出力波形が得られる。
し、これによって磁気抵抗素子の磁気抵抗形成面付近の
磁場の状態が変化し、振動状態が検出される。特に本発
明の場合は、変位する物体に軟磁性体を取り付け、磁石
と磁気抵抗素子間を固定したので、たとえこの微小変位
検出器全体を振動させても、磁石と磁気抵抗素子の位置
関係は変化しない。一方軟磁性体が変位する物体の変位
方向の振動ばかりでなく、それ以外の方向にも不規則に
揺れ動く場合であっても、変位方向以外の揺れによる磁
気抵抗素子付近の磁力線の変化は起こらず、変位方向の
変位のみで変化する磁力線が磁気抵抗素子にかかるた
め、検出可能な正確な出力波形が得られる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明にかかる微小変位検出器を心
臓の鼓動検知に利用した例を示す概略側断面図である。
同図に示すようにこの微小変位検出器は、略円筒状の胴
体11の下面に可動膜(変位する物体)13を張り付
け、該可動膜13の中央に導磁路となる軟磁性体15
(ニッケル,コバルト,鉄などからなる)を取り付け、
一方胴体11の内周面上方に設けた支持部17上に基板
19を取り付け、該基板19の略中央に下方向に向けて
突出する舌片状の取付部21を設け、該取付部21上に
磁気抵抗素子23を取り付け、該磁気抵抗素子23の裏
面側の基板19下面に磁石25を取り付けて構成されて
いる。なお胴体11,基板19,可動膜13は非磁性体
で構成されており、例えばそれぞれ合成樹脂、アルミ
板、ゴム板で構成されている。
に説明する。図1は本発明にかかる微小変位検出器を心
臓の鼓動検知に利用した例を示す概略側断面図である。
同図に示すようにこの微小変位検出器は、略円筒状の胴
体11の下面に可動膜(変位する物体)13を張り付
け、該可動膜13の中央に導磁路となる軟磁性体15
(ニッケル,コバルト,鉄などからなる)を取り付け、
一方胴体11の内周面上方に設けた支持部17上に基板
19を取り付け、該基板19の略中央に下方向に向けて
突出する舌片状の取付部21を設け、該取付部21上に
磁気抵抗素子23を取り付け、該磁気抵抗素子23の裏
面側の基板19下面に磁石25を取り付けて構成されて
いる。なお胴体11,基板19,可動膜13は非磁性体
で構成されており、例えばそれぞれ合成樹脂、アルミ
板、ゴム板で構成されている。
【0020】ここで磁石25は円板状の永久磁石であ
り、その両極S,Nは上下両面の方向に向けて磁化され
ている。
り、その両極S,Nは上下両面の方向に向けて磁化され
ている。
【0021】また磁気抵抗素子23は、一方の面、即ち
取付部21に取り付けられていない側の面に磁気抵抗素
子パターンが形成されている(磁気抵抗形成面27)。
取付部21に取り付けられていない側の面に磁気抵抗素
子パターンが形成されている(磁気抵抗形成面27)。
【0022】即ち磁気抵抗素子23は軟磁性体15の略
中央からその真上方向、即ち軟磁性体15の変位方向に
向けて所定距離離れた位置に、磁気抵抗素子23の磁気
抵抗形成面27が該変位方向と平行になるように配設さ
れており、一方磁石25は、その磁力線の一部が前記軟
磁性体15を通って前記磁気抵抗素子23の磁気抵抗形
成面27に略平行に入射するように取り付けられてい
る。
中央からその真上方向、即ち軟磁性体15の変位方向に
向けて所定距離離れた位置に、磁気抵抗素子23の磁気
抵抗形成面27が該変位方向と平行になるように配設さ
れており、一方磁石25は、その磁力線の一部が前記軟
磁性体15を通って前記磁気抵抗素子23の磁気抵抗形
成面27に略平行に入射するように取り付けられてい
る。
【0023】図2は磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面
27側の平面図である。同図に示すようにこの磁気抵抗
素子23は、ジグザグに形成された4つの磁気抵抗素子
パターン29,31,33,35のジグザグ方向が交互
に直交するように点対称にガラス基板37上に形成され
ており、且つこれらの磁気抵抗素子パターン29,3
1,33,35のそれぞれの接続部分からはそれぞれ4
本の端子39,41,43,45が引き出されている。
27側の平面図である。同図に示すようにこの磁気抵抗
素子23は、ジグザグに形成された4つの磁気抵抗素子
パターン29,31,33,35のジグザグ方向が交互
に直交するように点対称にガラス基板37上に形成され
ており、且つこれらの磁気抵抗素子パターン29,3
1,33,35のそれぞれの接続部分からはそれぞれ4
本の端子39,41,43,45が引き出されている。
【0024】以上、図1,図2に示すように構成すれ
ば、磁石25の磁力線は軟磁性体15に引き寄せられ、
引き寄せられた磁力線の多くはその真上の磁気抵抗素子
23の磁気抵抗形成面27に略平行に入射していく。
ば、磁石25の磁力線は軟磁性体15に引き寄せられ、
引き寄せられた磁力線の多くはその真上の磁気抵抗素子
23の磁気抵抗形成面27に略平行に入射していく。
【0025】つまり多数本の磁力線が磁気抵抗素子パタ
ーン29,31,33,35の面に対してほぼ平行に入
射することとなるので、磁気抵抗素子パターン29,3
1,33,35の出力信号の感度が向上する。
ーン29,31,33,35の面に対してほぼ平行に入
射することとなるので、磁気抵抗素子パターン29,3
1,33,35の出力信号の感度が向上する。
【0026】そしてこの微小変位検出器の可動膜13を
振動する物体に密着すれば、可動膜13の振動に応じて
軟磁性体15が上下動し、これによって磁気抵抗素子パ
ターン29,31,33,35の出力信号が変化し、振
動状態が検出される。具体的に言えば、軟磁性体15が
磁気抵抗素子パターン29,31,33,35に近づく
と該磁気抵抗素子パターン29,31,33,35周辺
の磁束密度は高くなり、離れると小さくなるのでその変
化が出力される。磁束密度の変化は距離の2乗に略反比
例する。
振動する物体に密着すれば、可動膜13の振動に応じて
軟磁性体15が上下動し、これによって磁気抵抗素子パ
ターン29,31,33,35の出力信号が変化し、振
動状態が検出される。具体的に言えば、軟磁性体15が
磁気抵抗素子パターン29,31,33,35に近づく
と該磁気抵抗素子パターン29,31,33,35周辺
の磁束密度は高くなり、離れると小さくなるのでその変
化が出力される。磁束密度の変化は距離の2乗に略反比
例する。
【0027】特に本発明の場合は、従来例のように可動
膜13に磁石25を取り付ける代わりに軟磁性体15を
取り付け、磁石25と磁気抵抗素子23を基板19の下
面とその取付部21に固定したので、たとえこの微小変
位検出器全体を振動させても、磁石25と磁気抵抗素子
23の位置関係は変化しない。
膜13に磁石25を取り付ける代わりに軟磁性体15を
取り付け、磁石25と磁気抵抗素子23を基板19の下
面とその取付部21に固定したので、たとえこの微小変
位検出器全体を振動させても、磁石25と磁気抵抗素子
23の位置関係は変化しない。
【0028】また4つの磁気抵抗素子パターン29,3
1,33,35を接近した位置に設けている。
1,33,35を接近した位置に設けている。
【0029】そしてこの微小変位検出器を動く人や物体
に取り付けた場合は、軟磁性体15は上下方向の振動ば
かりでなく、それ以外の方向にも不規則に揺れ動くが、
このような場合であっても、軟磁性体15の上下方向以
外の揺れによっては磁気抵抗素子23付近の磁力線の変
化はほとんど起こらず、軟磁性体15の上下方向の変位
のみによって磁気抵抗素子23付近の磁力線は変化する
ので、検出可能な正確な出力波形が得られる。
に取り付けた場合は、軟磁性体15は上下方向の振動ば
かりでなく、それ以外の方向にも不規則に揺れ動くが、
このような場合であっても、軟磁性体15の上下方向以
外の揺れによっては磁気抵抗素子23付近の磁力線の変
化はほとんど起こらず、軟磁性体15の上下方向の変位
のみによって磁気抵抗素子23付近の磁力線は変化する
ので、検出可能な正確な出力波形が得られる。
【0030】なおここで図2に示す1組の磁気抵抗素子
パターン29,31のジグザグ方向を直交してそれらの
中点から端子41によって出力電圧をとったのは、磁気
抵抗素子23の面に略平行に入射して来る磁力線の水平
面上での両磁気抵抗素子パターン29,31への入射角
度を相違させることによって、一方の磁気抵抗素子パタ
ーン29の抵抗値r1がMAXのとき、他方の磁気抵抗
素子パターン31の抵抗値r2をMINにするためであ
り、これによって抵抗値r1,r2の変化を最大限に取
ることができ、出力電圧を最大に変化できるからであ
る。このことは他の組の磁気抵抗素子パターン33,3
5においても同様である。
パターン29,31のジグザグ方向を直交してそれらの
中点から端子41によって出力電圧をとったのは、磁気
抵抗素子23の面に略平行に入射して来る磁力線の水平
面上での両磁気抵抗素子パターン29,31への入射角
度を相違させることによって、一方の磁気抵抗素子パタ
ーン29の抵抗値r1がMAXのとき、他方の磁気抵抗
素子パターン31の抵抗値r2をMINにするためであ
り、これによって抵抗値r1,r2の変化を最大限に取
ることができ、出力電圧を最大に変化できるからであ
る。このことは他の組の磁気抵抗素子パターン33,3
5においても同様である。
【0031】次に図3は上記微小変位検出器の信号検出
回路を示す図である。この信号検出回路は基板19上の
所定位置に設けられている。同図に示すように、端子3
9を電源電圧Vccに、端子45をアースする。そして端
子41,43を引き出して、交流分を取り出すRC回路
49,51に接続し、さらにこれらを差動増幅器53に
接続している。なお57と59はバイアス回路である。
回路を示す図である。この信号検出回路は基板19上の
所定位置に設けられている。同図に示すように、端子3
9を電源電圧Vccに、端子45をアースする。そして端
子41,43を引き出して、交流分を取り出すRC回路
49,51に接続し、さらにこれらを差動増幅器53に
接続している。なお57と59はバイアス回路である。
【0032】そして例えば図1に示す軟磁性体15が微
小距離だけ上又は下に変位して4つの磁気抵抗素子パタ
ーン29,31,33,35に入射する磁力線の数と方
向が微小量変化した場合、その分だけ磁気抵抗素子パタ
ーン29,31の抵抗値r1,r2と、磁気抵抗素子パ
ターン33,35の抵抗値r3,r4が変化し、RC回
路49,51でそれぞれその交流分が取り出され、次に
両者の交流分の差が差動増幅器53によって増幅されて
出力されるのである。
小距離だけ上又は下に変位して4つの磁気抵抗素子パタ
ーン29,31,33,35に入射する磁力線の数と方
向が微小量変化した場合、その分だけ磁気抵抗素子パタ
ーン29,31の抵抗値r1,r2と、磁気抵抗素子パ
ターン33,35の抵抗値r3,r4が変化し、RC回
路49,51でそれぞれその交流分が取り出され、次に
両者の交流分の差が差動増幅器53によって増幅されて
出力されるのである。
【0033】ところで図2に示すように、磁気抵抗素子
パターン29,31と磁気抵抗素子パターン33,35
とを点対称に形成したのは、2つの中点端子41,43
から出力される出力信号を逆にするためである。即ち、
端子41,43から出力される出力信号を逆にすること
によって、図3に示す検出回路の差動増幅が有効なもの
となるからである。出力信号を逆にしないと、端子4
1,43の出力がほぼ同位相の信号波形となるため、出
力変化が取り出せない。
パターン29,31と磁気抵抗素子パターン33,35
とを点対称に形成したのは、2つの中点端子41,43
から出力される出力信号を逆にするためである。即ち、
端子41,43から出力される出力信号を逆にすること
によって、図3に示す検出回路の差動増幅が有効なもの
となるからである。出力信号を逆にしないと、端子4
1,43の出力がほぼ同位相の信号波形となるため、出
力変化が取り出せない。
【0034】図4(a)は図1に示す微小変位検出器を
人の心臓近くの胸の上に取り付けてその可動膜13を皮
膚に密着し、且つ人が歩いている状態で、前記図3に示
す信号検出回路を用いて測定した出力波形を示す図であ
る。なお同図(b)は心電図を用いて心臓の収縮によっ
て生じる電流を測定した結果を示す図である。
人の心臓近くの胸の上に取り付けてその可動膜13を皮
膚に密着し、且つ人が歩いている状態で、前記図3に示
す信号検出回路を用いて測定した出力波形を示す図であ
る。なお同図(b)は心電図を用いて心臓の収縮によっ
て生じる電流を測定した結果を示す図である。
【0035】図4(a),(b)に示す波形を比較した
場合、その波形が極めてよく近似しており、正確な波形
が得られていることが分かる。しかも基準線が一定して
変動しない。言い替えればたとえ人が移動している状態
であっても、心臓の鼓動を再現性良く計測できることが
分かる。
場合、その波形が極めてよく近似しており、正確な波形
が得られていることが分かる。しかも基準線が一定して
変動しない。言い替えればたとえ人が移動している状態
であっても、心臓の鼓動を再現性良く計測できることが
分かる。
【0036】図5は本発明にかかる微小変位検出器を心
臓の鼓動検知に利用した他の例を示す概略側断面図であ
る。同図に示す微小変位検出器において前記図1に示す
微小変位検出器と相違する点は、磁石25′をリング状
に形成し、該リングの中に磁気抵抗素子23を配置する
ように構成した点である。
臓の鼓動検知に利用した他の例を示す概略側断面図であ
る。同図に示す微小変位検出器において前記図1に示す
微小変位検出器と相違する点は、磁石25′をリング状
に形成し、該リングの中に磁気抵抗素子23を配置する
ように構成した点である。
【0037】このように構成すれば磁気抵抗素子23
に、より平行でより安定した磁力線を供給できる。
に、より平行でより安定した磁力線を供給できる。
【0038】次に図6は本発明にかかる微小変位検出器
を紙厚検知に利用した例を示す概略側面図である。同図
に示すようにこの微小変位検出器は、略コ字状のフレー
ム65内に支持台67を固定し、その上端にアーム69
を揺動自在に軸支し、該アーム69の先端に検知ヘッド
71を取り付けている。この検知ヘッド71の下端には
ローラ73が取り付けられ、またその上端には軟磁性体
15が取り付けられている。
を紙厚検知に利用した例を示す概略側面図である。同図
に示すようにこの微小変位検出器は、略コ字状のフレー
ム65内に支持台67を固定し、その上端にアーム69
を揺動自在に軸支し、該アーム69の先端に検知ヘッド
71を取り付けている。この検知ヘッド71の下端には
ローラ73が取り付けられ、またその上端には軟磁性体
15が取り付けられている。
【0039】またフレーム65上端の軟磁性体15の真
上の位置には磁気抵抗素子23が、軟磁性体15の変位
方向に向けてその磁気抵抗形成面27が平行になるよう
に取り付けられており、一方フレーム65上端近傍の下
面には磁石25が、その磁力線の一部が前記軟磁性体1
5を通って前記磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面27
に略平行に入射するように取り付けられている。
上の位置には磁気抵抗素子23が、軟磁性体15の変位
方向に向けてその磁気抵抗形成面27が平行になるよう
に取り付けられており、一方フレーム65上端近傍の下
面には磁石25が、その磁力線の一部が前記軟磁性体1
5を通って前記磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面27
に略平行に入射するように取り付けられている。
【0040】そして例えば100μmの紙75がローラ
73の下に挿入されると、検知ヘッド71が押し上げら
れて軟磁性体15が微小量変位し、磁気抵抗素子23付
近の磁場が変化してその抵抗値の変化から紙厚が検出さ
れる。
73の下に挿入されると、検知ヘッド71が押し上げら
れて軟磁性体15が微小量変位し、磁気抵抗素子23付
近の磁場が変化してその抵抗値の変化から紙厚が検出さ
れる。
【0041】検知ヘッド71に取り付けたローラ73
は、紙75に対して滑らかな動きをさせるためであり、
紙75の挿入速度が遅い場合などではローラ73を用い
ない接触針方式のヘッドを用いても良い。
は、紙75に対して滑らかな動きをさせるためであり、
紙75の挿入速度が遅い場合などではローラ73を用い
ない接触針方式のヘッドを用いても良い。
【0042】この微小変位検出器と同様な方法にて、紙
やシートの上に印刷したインクの厚み(10μm程度)
の検出も可能となる。
やシートの上に印刷したインクの厚み(10μm程度)
の検出も可能となる。
【0043】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、以下のような優れた効果を有する。 たとえこの微小変位検出器を移動体に取り付けて使用
する場合であっても、検出可能で正確な出力信号が得ら
れる。
れば、以下のような優れた効果を有する。 たとえこの微小変位検出器を移動体に取り付けて使用
する場合であっても、検出可能で正確な出力信号が得ら
れる。
【0044】この微小変位検出器は、磁気抵抗素子と
磁石間を直接又は他の部材を介在して固定し、且つ変位
する物体に取り付けられる軟磁性体を磁気抵抗素子から
変位する方向に向けて所定距離離れた位置に固定するだ
けで構成でき、従って各構成部品の配置関係が単純化で
き位置設定が容易となりしかも多少位置ずれしても十分
な出力が得られ、この微小変位検出器を用いた各種機器
の設計・製造が容易となる。
磁石間を直接又は他の部材を介在して固定し、且つ変位
する物体に取り付けられる軟磁性体を磁気抵抗素子から
変位する方向に向けて所定距離離れた位置に固定するだ
けで構成でき、従って各構成部品の配置関係が単純化で
き位置設定が容易となりしかも多少位置ずれしても十分
な出力が得られ、この微小変位検出器を用いた各種機器
の設計・製造が容易となる。
【0045】強磁性磁気抵抗素子の持つ、磁場当りの
抵抗変化率が大きいという特性を用いているため、位置
変化量をS/N比が大きくて良好な信号として検出でき
る。
抵抗変化率が大きいという特性を用いているため、位置
変化量をS/N比が大きくて良好な信号として検出でき
る。
【図1】本発明にかかる微小変位検出器を心臓の鼓動検
知に利用した例を示す概略側断面図である。
知に利用した例を示す概略側断面図である。
【図2】磁気抵抗素子23の磁気抵抗形成面27側の平
面図である。
面図である。
【図3】微小変位検出器の信号検出回路を示す図であ
る。
る。
【図4】図4(a)は図1に示す微小変位検出器を用い
て人の心臓の鼓動を人が歩いている状態で測定した出力
波形を示す図であり、図4(b)は心電図を用いて心臓
の収縮によって生じる電流を測定した結果を示す図であ
る。
て人の心臓の鼓動を人が歩いている状態で測定した出力
波形を示す図であり、図4(b)は心電図を用いて心臓
の収縮によって生じる電流を測定した結果を示す図であ
る。
【図5】本発明にかかる微小変位検出器を心臓の鼓動検
知に利用した他の例を示す概略側断面図である。
知に利用した他の例を示す概略側断面図である。
【図6】本発明にかかる微小変位検出器を紙厚検知に利
用した例を示す概略側面図である。
用した例を示す概略側面図である。
【図7】強磁性磁気抵抗素子401を用いた従来例を示
す図である。
す図である。
【図8】本願出願人が先に提案した微小変位検出器を示
す概略側断面図である。
す概略側断面図である。
【図9】図8に示す微小変位検出器を用いて人の心臓の
鼓動を測定した結果を示す図であり、図9(a)は静止
状態の出力波形を示す図、図9(b)は動作状態の出力
波形を示す図である。
鼓動を測定した結果を示す図であり、図9(a)は静止
状態の出力波形を示す図、図9(b)は動作状態の出力
波形を示す図である。
13 可動膜(変位する物体) 15 軟磁性体 23 磁気抵抗素子 25 磁石 27 磁気抵抗形成面 71 検知ヘッド(変位する物体)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年2月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
Claims (1)
- 【請求項1】 変位する物体に導磁路となる軟磁性体を
取り付け、該軟磁性体の略中央からその変位方向に向け
て所定距離離れた位置には磁気抵抗素子をその磁気抵抗
形成面が該変位方向と平行になるように配設し、一方該
磁気抵抗素子の近傍には磁石をその磁力線の一部が前記
軟磁性体を通って前記磁気抵抗素子の磁気抵抗形成面に
略平行に入射するように取り付け、さらに前記磁気抵抗
素子と磁石間を固定したことを特徴とする微小変位検出
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06340076A JP3096759B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 微小変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06340076A JP3096759B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 微小変位検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08184402A true JPH08184402A (ja) | 1996-07-16 |
JP3096759B2 JP3096759B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=18333498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06340076A Expired - Fee Related JP3096759B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 微小変位検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3096759B2 (ja) |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP06340076A patent/JP3096759B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3096759B2 (ja) | 2000-10-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |