生变化，不能正确地检测阀24的位移。特别是在周围温度从摄氏零度以下变化到100度以上的温度的环境下，该振荡输出的电平大幅变化。因此，在该实施方式中，直流提供单元、例如恒流源26与线圈6的一端连接。该恒流源26的一端与正的电源端子连接，该恒流源26的另一端与线圈6的一端连接。来自该恒流源26的直流信号、例如直流电流经由线圈6持续地流向接地电位。以阻止该直流电流流向NPN晶体管12的集电极等为目的而设置了直流阻断电容器14。
[0019]当存在周围环境的温度变化时，线圈6的电阻值发生变化，因来自恒流源26的直流电流而在线圈6的两端之间产生的直流电压的值发生变化。为了检测该直流电压，在线圈6的两端之间连接有电阻值检测单元、例如低通滤波器30。低通滤波器30例如是包括电阻器32和电容器34的RC低通滤波器。使用低通滤波器30是为了阻止检测出考毕兹振荡电路2的振荡信号。该低通滤波器30的输出信号例如被直流放大器36放大后被提供到控制单元、例如微处理器38。在微处理器38中，使直流放大器36的输出信号数字化，对该数字输出信号进行校正使其与温度呈线性关系。将该校正后的数字输出信号与预先决定的基准值进行比较，例如与作为基准的温度下的校正值进行比较，来生成控制信号。该控制信号被提供到设置于NPN晶体管12的发射极的可变电流源22，来控制从NPN晶体管12的发射极引出的电流，进而控制被集电极吸入的电流。由此，能够在使输出端子20处产生的振荡输出的电平不受周围温度的影响而保持线性的状态下进行位移测量。例如，当对NPN晶体管12提供使振荡输出的电平变为1.2倍的电流时，在阀24的想要测量的整个行程中振荡输出的电平也几乎为1.2倍，保持线性关系。
[0020]例如在周围环境的温度高于基准温度而线圈6的电阻值变大的情况下，振荡输出电平变小，因此通过使可变电流源22的电流变大来增大振荡能，由此使振荡输出电平变大。反之，在周围环境的温度低于基准温度而线圈的电阻值变小从而振荡输出变大时，使可变电流源22的电流变小来使振荡输出电平变小。而且，可变电流源22的电流值与振荡输出电平之间存在线性关系，微处理器对可变电流源22的控制变得容易。
[0021]通过这样，即使存在周围环境的温度变化，也能够对位移传感器的输出电平进行温度补偿。而且，该温度补偿不是每隔规定的时间进行，而是持续地进行，因此能够精密地进行温度补偿，且不需要为了进行温度补偿而使振荡电路2的振荡停止。因而，能够持续地检测位移，从而能够精密地检测位移。例如，能够一边使用热敏电阻等来进行温度补偿一边持续地检测位移，但是，在该情况下，部件件数增加，位移传感器的结构变得复杂，除此以夕卜，位移传感器的故障率与部件件数的增加相应地增加，因此热敏电阻等的使用并不理想。另外，对于温度所引起的振荡电平的变化，也能够不是通过增减振荡器的振荡电平来进行校正，而是通过以下方式进行校正:将振荡器的输出输入到乘法电路中来作为乘法运算的一项，将另一项设为基于温度的系数。但是，不仅电路变得复杂，成本也上升。与此相对，在本位移传感器中，通过控制可变电流源22来改变发射极电流进而改变集电极电流，因此能够在使振荡状态稳定的状态下改变振荡信号的输出电平，因此电路结构简单，在成本方面也有利。
[0022]在上述实施方式中对涡流式位移传感器实施了本发明，但是也能够对其它类型、例如差动变压式位移传感器实施本发明。在上述实施方式中检测了阀24的位移，但是不限于此，能够将本发明的位移传感器使用于检测其它被测量物的位移。另外，在上述实施方式中使用了考毕兹振荡电路2，但是不限于此，也能够使用公知的自激式振荡电路、例如克拉普振荡电路、哈特莱振荡电路等。另外，在上述实施方式中使用了 NPN晶体管12，但是也能够使用PNP晶体管，还能够使用FET。另外，使NPN晶体管12以基极接地方式进行动作，但是也能够使其以发射极接地方式进行动作。在上述实施方式中使用了 RC低通滤波器30，但是也能够使用利用了运算放大器、电阻器以及电容器的有源低通滤波器，还能够使用LC低通滤波器。在上述实施方式中将可变电流源22用作电流调整单元，但是也能够将如下那样构成的结构用作电流调整单元:将电阻器的一端与NPN晶体管的发射极连接，将电阻器的另一端经由可变电压源接地。或者也能够通过如下方式来构成电流调整单元:将NPN晶体管12的发射极经由发射极电阻器接地，通过改变基极电压来调整电流。在上述实施方式中使用微处理器38使直流放大器36的输出数字化来控制可变电流源22，但是也能够构成为:将直流放大器36的输出按原样提供到以模拟方式构成的线性校正电路，将该线性校正电路的输出提供到以模拟形式构成的比较器，将该比较器的输出提供到可变电流源22。
【主权项】
1.一种位移传感器，具备: 持续地振荡的自激式振荡单元，其包括并联谐振单元和放大单元，该并联谐振单元包括线圈和电容器，该并联谐振单元设置于该放大单元的输出侧，上述并联谐振单元的输出被反馈到该放大单元的输入侧，上述放大单元的输出电平根据被测量物相对于上述线圈的位置的变化而变化； 直流提供单元，其对上述线圈持续地提供直流信号； 电阻值检测单元，其根据因流过上述线圈的上述直流信号引起的压降来检测上述线圈的直流电阻值的变化；以及 控制单元，其基于上述电阻值检测单元的输出来调整上述放大单元的输出电平。
2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于， 上述直流提供单元是对上述线圈提供恒流的恒流源，上述电阻值检测单元是检测上述线圈中产生的直流电压的滤波单元。
3.根据权利要求1或2所述的位移传感器，其特征在于， 上述放大单元具有有源元件，该有源元件具有第一电极至第三电极，按照第一电极与第二电极之间的信号来改变第一电极与第三电极之间的导电状态， 由上述控制单元对设置于第一电极与第二电极之间的电流可变单元进行控制。
【专利摘要】提供一种位移传感器。包括线圈(6)和电容器(8、10)的并联谐振电路(4)设置于NPN晶体管(12)的输出侧，并联谐振电路4的输出被反馈到晶体管(12)的输入侧，从而构成了持续地振荡的考毕兹振荡电路(2)。晶体管(12)的输出电平根据被测量物相对于线圈(6)的位置的变化而变化。恒流源(26)对线圈(6)持续地提供直流电流。RC低通滤波器(30)根据因流过线圈(6)的直流电流引起的压降来检测线圈(6)的直流电阻值的变化。微处理器(38)基于RC低通滤波器(30)的输出来调整晶体管(12)的输出电平。
【IPC分类】G01B7-02
【公开号】CN104792252
【申请号】CN201510030424
【发明人】中野泰志, 井上直也, 东城孝一, 加藤英雄, 久保山丰
【申请人】新光电机株式会社, 纳博特斯克有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月21日