测定装置制造方法
【专利摘要】一种装置，具备：感应部，由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈以及导电体构成；电容器以及电阻，与线圈一起构成串联电路；电压施加单元，将输入电压Vi施加于串联电路；相位检测单元，检测电容器的两端电压Vo的相位；大小检测单元，检测两端电压Vo的大小；特征数据，将相位、大小、感应部的温度、重合部的面积相关联；运算单元，基于实测的两端电压Vo的相位、大小和特征数据，计算出温度和重合部的面积。
【专利说明】测定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测定装置，更为具体的是涉及一种能够测定位移以及温度二者、并且在难以接近线圈的情况下也能够适用的测定装置。
【背景技术】
[0002]现有技术中已知一种将被检测物的位置的变化作为连续振荡动作的周期的变化进行检测的位置检测器，具备:感应部，由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈以及导电体(或者是代替导电体的磁性体)构成；电阻，与线圈串联连接；电容器，通过线圈以及电阻的串联电路进行充放电；反转输出的比较器，将电容器的充电电压作为输入，并且当输出为高水平时对电容器充电，当输出为低水平时使电容器放电，该位置检测器的特征为:对线圈的电阻值、电阻的电阻值、电容器的电容、比较器的阀值进行设定，使得对于线圈的电阻值、电阻的电阻值、电容器的电容、比较器的阀值中的至少一个值的变化，周期的变化在假定温度下成为极小值(例如参照专利文献I)。
[0003]另外，已知一种测定装置，其特征在于，具备:金属物体能够接近的检测线圈；计测检测线圈的阻抗的正交值以及同相值的计测单元；基于距离和温度和正交值的函数、距离和温度和同相值的函数、实测的同相值以及正交值求出距离以及温度中的一者或者二者的换算单元(例如参照专利文献2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第4189872号公报
[0007]专利文献2:日本特许第4699797号公报
【发明内容】
[0008](发明要解决的问题)
[0009]上述专利文献I涉及的位置检测器中存在的问题是，感应部的环境温度越远离假定温度，温度对位移的测定结果越有影响。另外，不具备测定温度自身的功能。
[0010]上述专利文献2涉及的测定装置中，虽然能够测定距离以及温度二者，但是存在的问题是，需要计测检测线圈的阻抗的正交值以及同相值，例如在检测线圈嵌入汽车发动机中这样的情况下，难以适用(难以接近检测线圈)。
[0011]因此，本发明的目的是提供一种能够测定位移以及温度二者并且在难以接近线圈的情况下也能够适用的测定装置。
[0012](解决技术问题的技术方案)
[0013]在第I观点中，本发明提供一种测定装置，其特征在于，具备:感应部(10)，由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈(I)以及导电体(2)构成，或者由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈(I)以及磁性体(2)构成；电容器(3)以及电阻(4)，构成串联电路，所述串联电路包括所述线圈(I);电压施加单元(5)，将输入电压Vi施加于所述串联电路；电压检测单元(5)，检测出所述电容器(3)或者所述电阻(4)的两端电压V。；相位检测单元(5)，检测出所述两端电压V。的相位；大小检测单元(5)，检测出所述两端电压V。的大小；特征数据(51)，将所述相位和所述大小和所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化相关联；运算单元(5)，实测所述两端电压V。，以检测出的所述相位和所述大小为参数，基于所述特征数据(51)计算出所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化。
[0014]本发明的
【发明者】们发现，感应部(10)的环境温度、重合部的面积变化、电容器(3)或者电阻(4)的两端电压V。的相位、大小之间存在独特的关系(一意的々関係)。换言之，发现了由电容器(3)或者电阻(4)的两端电压V。的相位和大小能够判断感应部(10)的环境温度和重合部的面积变化。
[0015]S卩，通过根据上述第I观点的测定装置，由于实测电容器(3)或者电阻(4)的两端电压V。的相位和大小的两个参数，因此能够测定例如气缸( ') >夕'一)的冲程s(=重合部的面积变化)以及温度T这二者。另外，在难以接近线圈(I)的情况下也能够适用。
[0016]并且，在上述构成中，所谓相位是指，例如两端电压V。相对于输入电压Vi的相位。
[0017]另外,所谓大小是指例如峰值A (最大值)或实效值。
[0018]在第2观点中，本发明提供一种测定装置，其为根据第I观点所述的测定装置，其特征在于，所述特征数据(51)为，将所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化作为参数，测定所述两端电压V。的相位和大小，基于得到的测定结果而制作的数据。
[0019]通过上述第2观点的测定装置，由于对各实机进行测定从而制作特征数据(51)，因此各实机的感应部(10)即使存在机械精度的偏差等，对于各实机也能够进行正确的测定。
[0020]在第3观点中，本发明提供一种测定装置(100)，其为根据上述第I或第2观点所述的测定装置，其特征在于，所述相位检测单元(5)，检测出所述两端电压V。相对于所述输入电压Vi的延迟时间D作为所述相位，所述大小检测单元(5)，检测出所述两端电压V。的峰值A作为所述大小。
[0021]在上述第3观点的测定装置(100)中，通过比较上述输入电压Vi的相位和上述两端电压V。的相位，能够得到上述延迟时间D，通过比较上述两端电压V。的最大值和最小值，能够得到上述峰值A。
[0022]在第4观点中，本发明提供一种测定装置(200)，其为根据上述第I或第2观点所述的测定装置，其特征在于，所述输入电压Vi为周期τ的周期函数波形，所述电压检测单元(5)，通过将所述周期τ的整数η I)倍除以整数m 8)得到的抽样周期k ( τ *n/m)，检测出所述两端电压V。，所述相位检测单元(5)，基于“m*整数(3 I)”个的所述两端电压V。的检出值检测出相位成分(X)作为所述相位，所述大小检测单元(5)，基于“m*整数
(31)”个的所述两端电压V。的检出值检测出峰值A作为所述大小。
[0023]通过上述第4观点的测定装置(200)能够由“m*整数(兰I)”个的两端电压V。的检出值得到上述相位成分X以及上述峰值A。因此，不再有必要检测上述输入电压Vi的相位。
[0024](发明的效果)
[0025]根据本发明的测定装置，能够测定位移以及温度二者。另外，在难以接近线圈的情 况下也能够适用。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是示出了实施例1涉及的测定装置的构成的电路图。
[0027]图2是示出了实施例1涉及的特征提取处理的流程图。
[0028]图3是示出了将感应部的温度T和冲程S作为参数，测定电容器的两端电压V。相对于输入电压的延迟时间D和峰值A的测定结果的图表。
[0029]图4是基于图3的测定结果作成的图表。
[0030]图5是基于图4的图表制作的图表。
[0031]图6是将图5的图表图形化的概念图。
[0032]图7是将实施例1涉及的特征数据图形化的概念图。
[0033]图8是示出了实施例1涉及的特征数据的图表。
[0034]图9是示出了实施例1涉及的测定处理的流程图。
[0035]图10是在图形上示出了实测的延迟时间D和峰值A的概念图。
[0036]图11是示出了由实测的延迟时间D和峰值A计算温度T和冲程S的计算方法的说明图。
[0037]图12是示出了实施例2涉及的测定装置的构成的电路图。
[0038]图13是示出了输入电压Vi的波形以及两端电压V。的波形以及抽样时刻的例示图。
[0039]图14是示出了实施例2涉及的特征提取处理的流程图。
[0040]图15是将实施例2涉及的特征数据图形化的概念图。
[0041]图16是示出了实施例2涉及的测定处理的流程图。
[0042]图17是示出了实施例2涉及的冲程/温度计算处理的流程图。
[0043]图18是将特征点大致均一分布的情况图形化的概念图。
[0044]图19是示出了由实测的相位成分X和峰值A计算温度T以及冲程S的计算方法的说明图。
[0045]图20是将特征点极端不均一分布的情况图形化的概念图。
[0046]图21是示出了由实测的相位成分X和峰值A计算温度T以及冲程S的计算方法的说明图。
[0047]图22是示出了实施例3涉及的特征提取处理的流程图。
[0048]图23是将实施例3涉及的特征数据图形化的概念图。
[0049]符号说明
[0050]I 线圈
[0051]2 导电体筒
[0052]3 电容器
[0053]4 电阻
[0054]5 处理器
[0055]6 DA变流器
[0056]7、8 AD 变流器[0057]10 感应部
[0058]100,200 测定装置。
【具体实施方式】
[0059]以下，通过图示的实施方式对本发明进行更详细的说明。此外，本发明并不限定于此。
[0060]实施例
[0061]-实施例1-
[0062]图1是示出了实施例1涉及的测定装置100的构成图。
[0063]该测定装置100具备:感应部10，由线圈I以及导电体筒2构成，所述线圈I以及导电体筒2以冲程S、重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置；电容器3以及电阻4，构成串联电路，所述串联电路包括线圈I ;DA变流器6，用于将输入电压\施加于由线圈1、电容器3、电阻4构成的串联电路;AD变流器7，用于检测出电容器3的两端电压V。；AD变流器8，用于检测出输入电压Vi ;处理器5。
[0064]输入电压Vi的波形可以例举，例如正弦波、三角波、矩形波等。也可以不是I周期的积分值为O的周期函数波形。
[0065]并且，替代导电体筒2可以使用磁性体筒。
[0066]处理器5，将波形数据值输出至DA变流器6，通过AD变流器7测定两端电压V。，通过AD变流器8测定输入电压Vi。其中，上述波形数据值用于将输入电压Vi施加于由线圈
1、电容器3、电阻4构成的串联电路。
[0067]另外，处理器5，保持将两端电压V。相对于输入电压Vi的相位的延迟时间D、两端电压V。的峰值A、感应部10的环境温度T、冲程S相关联的特征数据51。进而，基于该特征数据51，由实测的两端电压V。的延迟时间D和峰值A计算出感应部10的环境温度T和冲程S。
[0068]此外，由于通过处理器5产生输入电压Vi,因此如果通过处理器5内部地检测出输入电压Vi的状态，则不需要AD变流器8。不过，如果有AD变流器8的话，就能够使用独立于处理器5的输入电压Vi的产生电路，通过AD变流器8测定输入电压V”
[0069]线圈1，直径2.5臟，长度60臟，为将线径0.06mm的漆包线卷成750转X 2层的螺线圈的线圈。
[0070]导电体筒2为，内径5mm、外径6mm、长度64mm的黄铜圆筒。
[0071]在冲程Omm的位置，线圈I和导电体筒2的重合部的长度为50mm，在冲程40mm的位置，重合部的长度为10mm。
[0072]电容器3为lOOOOpF的层叠陶瓷电容器。
[0073]电阻4为30Ω、1/16W的陶瓷电阻器。
[0074]输入电压Vi为峰-峰值OV-5.4V的正弦波。
[0075]图2是示出了用于制作特征数据51的特征提取处理的流程图。
[0076]步骤Hl中，处理器5将冲程S和温度T作为参数测定延迟时间D和峰值A。
[0077]图3的(a)中举例示出了延迟时间D的测定结果，图3的(b)中举例示出了峰值A的测定结果。[0078]返回图2，在步骤H2中，为了使延迟时间D和峰值A的解析度协调(分解能力5揃々)而进行仿射变换>変換)。
[0079]例如在图3的测定结果中，由于延迟时间D的变化范围为0.3788 U s,峰值A的变化范围为0.821388V，使图形的正方形的格的横向为0.0OOlii S，纵向为0.000001V时，冲程S和温度T成为极为纵长地分布，导致后述的插值运算中的纵横的解析度不协调，因此不优选。因此，以冲程S和温度T的分布为约45°的方式实施仿射变换。由此使后述的插值运算中的纵横的解析度得以协调。
[0080]但由于示出仿射变换后的数值例的话，说明会变得复杂，所以通过仿射变换前的数值例进行说明。
[0081 ] 步骤H3中，将延迟时间D和峰值A作为参数对冲程S和温度T的值进行计算，如图8所示制作特征数据51。
[0082]参照图4-图8说明该特征数据51的制作方法。
[0083]首先，如图4的(a)所示，从图3的测定结果中提取在温度T=0°C的情况下的使冲程S=Omnu 10mm、20mm、30mm、40_的成对的延迟时间D和峰值A。另外，如图4的(b)所示，从图3的测定结果中提取在温度T=20°C的情况下的使冲程S=0mm、10mm、20mm、30mm、40mm的成对的延迟时间D和峰值A。以下以相同方式，如图4的(c)- (e)所示从图3的测定结果中提取成对的延迟时间D和峰值A。
[0084]接着，在图4的(a)_ (e)的各表格中追加插值数据。
[0085]例如如图5所示，图4的(a)的表格中追加冲程S=5mm的插值数据。该冲程S=5mm的延迟时间D和峰值A的成对插值数据是由冲程S=Omm的延迟时间D和峰值A的成对数据以及冲程S=IOmm的延迟时间D和峰值A的成对数据通过直线插值运算计算出的数值。以下，以同样的方式，追加插值数据，直至形成合理的数据量。
[0086]如此，能够得到如图6所示按照每个不同温度T以折线状排列的多个特征点的数据。
[0087]接着，根据需要对于温度T也追加插值数据。将由此得到的特征点在图形上展开，特征点间以线段连结，如图7所示，在图形上形成冲程S和温度T的网格，该网格表示图8所示的特征数据51。
[0088]并且，图8所示的特征数据51，冲程S以Imm为单位，温度以1°C为单位。
[0089]图9为示出了测定处理的流程图。
[0090]在步骤Hll中，处理器5实测延迟时间D和峰值A。
[0091]在步骤H12中，处理器5对实测的延迟时间D和峰值A实施与图2的步骤H2相同的仿射变换。
[0092]不过，如果示出仿射变换后的数值例的话，说明会变得复杂，因此通过仿射变换前的数值例进行说明。
[0093]在步骤H13中，处理器5将延迟时间D和峰值A作为参数基于特征数据51计算出冲程S和温度T的值，进行输出。
[0094]参照图10-图11概念性地说明该计算方法。
[0095]如图10所示，当实测的数值为延迟时间D=7.4000ii s，峰值A=4.800000V时，该实测点G (D、A)存在于通过特征点P、Q、F、R形成的网格中。[0096]如图11所示，处理器5假定一条经过实测点G (D、A)并且经过线段PQ上以及线段FR上的相同冲程值的点K、J的直线，计算出这些点K、J的冲程值S (图11中为26mm)，作为测定结果输出。另外，假定一条经过实测点G (D、A)并且经过线段PF上以及线段QR上的相同温度值的点W、L的直线，计算出这些点W、L的温度值T (图11中为29°C)，作为测
定结果输出。
[0097]通过实施例1的测定装置100，能够测定冲程S以及温度T 二者。另外，也能够适用于难以接近线圈的情况。
[0098]-实施例2-
[0099]图12是示出了实施例2涉及的测定装置200的构成图。
[0100]该测定装置200具备:感应部10，由线圈I以及导电体筒2构成，所述线圈I以及导电体筒2以冲程S、重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置；电容器3以及电阻4，构成串联电路，所述串联电路包括线圈I ;DA变流器6，用于将输入电压\施加于由线圈1、电容器3、电阻4构成的串联电路;AD变流器7，用于检测出电容器3的两端电压V。；处理器5。
[0101]输入电压Vi为I周期的积分值为O的周期函数波形。例如可以例举正弦波、三角波等。
[0102]并且，替代导电体筒2也可以使用磁性体筒。
[0103]处理器5，将波形数据值连续地输出至DA变流器6。该波形数据值用于将输入电压Vi施加于由线圈1、电容器3、电阻4构成的串联电路。
[0104]另外，处理器5以将输入电压Vi的周期τ的整数η I)倍除以整数m 8)的抽样周期k (=τ*η/πι)，通过AD变流器7测定两端电压V。。而后，如后详述，由“m*整数
I)”个的两端电压V。的检出值检测出相位成分X以及峰值A。
[0105]另外，处理器5保持将相位成分X、峰值A、感应部10的环境温度T、冲程S相关联的特征数据51。然后，基于该特征数据51，由实测的两端电压V。的相位成分X和峰值A计算出感应部10的环境温度T和冲程S。
[0106]线圈1，直径2.5mm，长度60mm，为将线径0.06mm的漆包线卷成750转X 2层的螺
线圈的线圈。
[0107]导电体筒2为，内径5mm,外径6mm,长度64mm的黄铜圆筒。
[0108]在冲程Omm的位置，线圈I和导电体筒2的重合部的长度为50mm，在冲程40mm的位置重合部的长度为10mm。
[0109]电容器3为lOOOOpF的叠层陶瓷电容器。
[0110]电阻4为30Q、1/16W的陶瓷电阻器。
[0111]如图13中虚线所示，使输入电压为Vi=Bsin {2 Jit/τ}。另外，如同图实线所示，使两端电压Vtj=AsinU Ji (t_D)/T} + a。D为实施例1中说明的延迟时间D。α为直流分量。
[0112]如图13所示，β、β+k、β+2k、......、β+7k为η=1、m=8时的两端电压V。的抽样
时刻。抽样周期为k=T/8。例如输入电压Vi的周期τ为10ys。
[0113]β虽然是输入电压Vi的相位和抽样时刻的相位的时滞(f Λ.時間),如后详述,在测定中没有知道的必要。换言之，与输入电压Vi的相位无关，可以在自由的时刻，开始两端电压V。的抽样。从而，在使用独立于处理器5的输入电压Vi的产生电路的情况下，不需要检测该输入电压Vi的相位。
[0114]在抽样时刻P时的两端电压V。的检出值a由下式表不。
[0115]a = Asin {2 (-D) / t } + a
[0116]在此，如果使相位成分x=2 ( P-D)/T，则成为
[0117]a = Asin {x} + a。
[0118]在抽样时刻P+k时的两端电压V。的检出值b由下式表不。
【权利要求】
1.一种测定装置，其特征在于，具备:感应部(10)，由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈(I)以及导电体(2)构成，或者由以重合部的面积对应被检测物的位置的变化而变化的方式配置的线圈(I)以及磁性体(2)构成；电容器(3)以及电阻(4)，构成串联电路，所述串联电路包括所述线圈(I);电压施加单元(5)，将输入电压\施加于所述串联电路；电压检测单元(5)，检测所述电容器(3)或者所述电阻(4)的两端电压V。；相位检测单元(5)，检测所述两端电压V。的相位；大小检测单元(5)，检测所述两端电压V。的大小；特征数据(51)，将所述相位和所述大小和所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化相关联；运算单元(5)，实测所述两端电压V。，以检测出的所述相位和所述大小为参数，基于所述特征数据(51)计算出所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化。
2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于， 所述特征数据(51)为，将所述感应部(10)的环境温度和所述重合部的面积变化作为参数，测定所述两端电压V。的相位和大小，基于得到的测定结果而制作的数据。
3.根据权利要求1或2所述的测定装置，其为测定装置(100)，其特征在于， 所述相位检测单元(5)，检测出所述两端电压V。相对于所述输入电压Vi的延迟时间D作为所述相位，所述大小检测单元(5)，检测出所述两端电压V。的峰值A作为所述大小。
4.根据权利要求1或2所述的测定装置，其为测定装置(200)，其特征在于， 所述输入电压Vi为周期τ的周期函数波形，所述电压检测单元(5)，通过将所述周期τ的整数η I)倍除以整数m 8)得到的抽样周期k ( τ *n/m)，检测出所述两端电压V。，所述相位检测单元(5)，基于“m*整数(3 I)”个的所述两端电压V。的检出值检测出相位成分(X)作为所述相位，所述大小检测单元(5)，基于“m*整数(3 I)”个的所述两端电压V。的检出值检测出峰值A作为所述大小。
【文档编号】G01D5/20GK103620350SQ201380000006
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】大西谦一, 山本宪次 申请人:株式会社利倍库斯