專利名稱：位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備象霍爾IC那樣的磁感應(yīng)器件和產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)磁感應(yīng)器件相對(duì)的可移動(dòng)的磁部件，從磁感應(yīng)器件輸出電信號(hào)具有與磁部件位移量相應(yīng)電平的位移傳感器。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1上公開(kāi)的位移傳感器，有耦合活動(dòng)元件的棒狀的磁部件(例如磁鐵)，在以該磁性部件的中心軸為中心的同一圓周上180度不同的位置，配置2個(gè)磁感應(yīng)器件。使2個(gè)磁感應(yīng)器件的輸出信號(hào)平均化，因此，由棒狀磁鐵直徑方向的位置偏移而引起的2個(gè)磁感應(yīng)器件輸出信號(hào)的誤差相抵銷，所以提高位置檢測(cè)精度。
特開(kāi)2000-258109號(hào)公報(bào)一般說(shuō)來(lái)想擴(kuò)大用這種的位移傳感器可能檢測(cè)的位移量范圍(檢測(cè)范圍)的要求。
而且，磁部件的組裝位置，有時(shí)僅僅偏離正確的位置。對(duì)該偏離而言，由磁部件的中心軸從正確的軸位置對(duì)徑向移位，和磁部件的中心軸對(duì)正確的軸向傾斜的2個(gè)分量構(gòu)成，通常該移位和傾斜復(fù)合存在。而且，該位移位和傾斜成為對(duì)磁感應(yīng)器件的輸出信號(hào)產(chǎn)生誤差的原因。由這種位置偏移引起的誤差，在位移傳感器的工廠出產(chǎn)時(shí)或使用中等檢出，而且據(jù)此進(jìn)行位移傳感器的校準(zhǔn)是所希望的。但是，就上述的現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，不可能檢測(cè)磁部件的移位和傾斜復(fù)合時(shí)的磁感應(yīng)器件輸出信號(hào)誤差。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，擴(kuò)大位移傳感器的檢測(cè)范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，能檢測(cè)磁部件的移位和傾斜復(fù)合存在時(shí)起因于其移位和傾斜的磁感應(yīng)器件輸出信號(hào)誤差。
按照本發(fā)明的位移傳感器，具備多個(gè)磁感應(yīng)器件，和沿著規(guī)定的基準(zhǔn)軸對(duì)上述磁感應(yīng)器件能相對(duì)移位的，在上述多個(gè)磁感應(yīng)器件的位置，形成具有按照移位方向的位移量改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁部件。然后，設(shè)想由沿著上述基準(zhǔn)軸的直線距離座標(biāo)、以上述基準(zhǔn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)和距上述基準(zhǔn)軸的半徑距離座標(biāo)而構(gòu)成的圓柱座標(biāo)系的場(chǎng)合，將上述多個(gè)磁感應(yīng)器件配置在上述直線距離座標(biāo)方面不同的位置，就輸出具有與各自配置地點(diǎn)的上述磁場(chǎng)強(qiáng)度相應(yīng)電平的信號(hào)。
倘若采用上述位移傳感器，使用配置在直線距離座標(biāo)上不同的位置的多個(gè)磁感應(yīng)器件。因此，檢測(cè)的位移量范圍(檢測(cè)范圍)就比現(xiàn)有裝置擴(kuò)張得更大。
在上述位移傳感器方面，能進(jìn)而設(shè)置平均電路，接收上述多個(gè)磁感應(yīng)器件的輸出信號(hào)，輸出平均信號(hào)具有這些輸出信號(hào)電平的平均電平。用從該平均電路來(lái)的平均信號(hào)，可在上述擴(kuò)大了的檢測(cè)范圍內(nèi)，測(cè)定位移量。
在上述位移傳感器方面，作為上述磁部件，能采用在非磁性材料制的支持器內(nèi)收容固定磁鐵的方式。倘若采用該構(gòu)成，就能保護(hù)容易損壞的磁鐵。
在上述位移傳感器方面，上述多個(gè)磁感應(yīng)器件不僅在上述直線距離座標(biāo)上不同，而且在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)方面也可以配置在不同的位置。按照該結(jié)構(gòu)，即便磁部件的移位和傾斜復(fù)合的情況下，根據(jù)多個(gè)磁感應(yīng)器件來(lái)的信號(hào)，也能檢測(cè)起因于移位傾斜的磁感應(yīng)器件輸出信號(hào)的誤差?？衫脵z出的誤差，以便校正為了從磁感應(yīng)器件的輸出信號(hào)決定位移量的運(yùn)算處理方法(或者，求出位移量)。
在上述位移傳感器方面，可以把上述多數(shù)磁感應(yīng)器件之中的2個(gè)磁感應(yīng)器件配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的相差180度的角度位置。或者也可以在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上，把3以上磁感應(yīng)器件配置在僅以上述磁感應(yīng)器件的個(gè)數(shù)等分360度角度的不同位置?；蛘?，也可以把3以上磁感應(yīng)器件，在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的相差180度的位置，按照在上述直線距離座標(biāo)的排列順序互相不同配置。此外，也存在多個(gè)磁感應(yīng)器件配置的變化。
把3以上磁感應(yīng)器件配置在上述直線距離座標(biāo)上不同的位置的情況下，能更進(jìn)一步擴(kuò)大檢測(cè)范圍。


圖1表示按照本發(fā)明的位移傳感器的一實(shí)施例全體結(jié)構(gòu)的機(jī)械部分剖面圖和電氣部分框圖。
圖2表示多個(gè)霍爾IC的旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的數(shù)組配置例圖。
圖3表示平均電路40和信息處理電路42的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是借助用平均信號(hào)54擴(kuò)大檢測(cè)范圍的說(shuō)明圖。
圖5表示對(duì)磁桿32的基準(zhǔn)線22的移位和傾斜的例子說(shuō)明圖。
圖6表示由圖5示出的移位和傾斜引出的2個(gè)霍爾IC輸出信號(hào)的變化說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示按照本發(fā)明的位移傳感器的一實(shí)施例全體結(jié)構(gòu)的機(jī)械部分剖面圖和電氣部分框圖。圖中，以斜線畫(huà)陰影線表示了的構(gòu)件是磁性材料制的構(gòu)件。以空白表示的構(gòu)件，除磁鐵28外，是非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼、塑料、橡膠等)制成的構(gòu)件。
如圖1所示，位移傳感器10的機(jī)械部分，具備傳感器本體12和可動(dòng)插頭14。傳感器本體12具有在前后端開(kāi)口帶有筒狀的本體殼16，本體蓋18蓋到該本體殼16的后端部，本體殼16和本體蓋18都是磁性材料制成的，構(gòu)成傳感器本體12的外殼，傳感器本體12的內(nèi)部帶有屏蔽外部磁場(chǎng)的功能。
在本體殼16內(nèi)，從其前端的開(kāi)口一側(cè)插入耐壓套筒20加以固定。耐壓套筒20，其前端有開(kāi)口，其內(nèi)側(cè)有用耐壓套筒20壁而包圍的細(xì)長(zhǎng)圓柱狀的內(nèi)部空間30。該位移傳感器10的代表性用途，例如是象對(duì)油壓閥行程量的檢測(cè)那樣的油壓機(jī)械位移量檢測(cè)，在該用途方面，耐壓套筒20的內(nèi)部空間30以高壓的工作油充滿，給耐壓套筒20壁加上高壓的油壓。耐壓套筒20是堅(jiān)固的非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼)制成的，具有抗內(nèi)部空間30高油壓的足夠強(qiáng)度。
在耐壓套筒20的內(nèi)部空間30，從其前端開(kāi)口插入可動(dòng)插頭14?？蓜?dòng)插頭14理想的是要對(duì)耐壓套筒20定位，使得可動(dòng)插頭14的中心軸和內(nèi)部空間30的中心軸(以下，稱作基準(zhǔn)軸)22完全地重合。但是，現(xiàn)實(shí)地說(shuō)，有時(shí)可動(dòng)插頭14的中心軸從基準(zhǔn)軸22只稍許距離徑向移位，或有時(shí)只稍微傾斜角度，該移位和傾斜就成為位移傳感器10誤差的原因。可動(dòng)插頭14是沿著基準(zhǔn)軸22在一定距離范圍內(nèi)可移動(dòng)的。插入可動(dòng)插頭14的耐壓套筒20內(nèi)部分的外徑，比耐壓套筒20的內(nèi)徑稍小，在可動(dòng)插頭14的外面與耐壓套筒20的內(nèi)面之間確保微小的間隙，而且，可動(dòng)插頭14能順暢地移位。
可動(dòng)插頭14，作為其本體有非磁性材料制成的圓柱形連桿24。連桿24的前端部分24a，與位移量測(cè)定的對(duì)象物，例如，油壓閥的閥塞等結(jié)合。插入連桿24后半部的耐壓套筒20內(nèi)的部分，構(gòu)成后端有開(kāi)口的圓筒形的支持器24b，該支持器24b內(nèi)插入磁鐵28。安裝在支持器24b后端開(kāi)口的定心止動(dòng)器31，支持器24b的后端和磁鐵28的后端之間的間隙鉚接，而且在支持器24B內(nèi)不動(dòng)方式固定磁鐵28。還有，定心止動(dòng)器31通過(guò)遍及一周一定固定支持器24b的后端和磁鐵28的后端之間的間隙，也起到使磁鐵28的中心軸和連桿24的中心軸重合定心作用。在以下的說(shuō)明中，將可動(dòng)插頭14的后半部分32(即，由支持器24b、磁鐵28和定心止動(dòng)器構(gòu)成的部分)稱為「磁桿」。在磁桿32的外側(cè)周圍，形成由磁鐵28產(chǎn)生的磁場(chǎng)33。
在這里，設(shè)定由沿著基準(zhǔn)軸22方向的直線距離座標(biāo)，以基準(zhǔn)軸22為中心的旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)，和距基準(zhǔn)軸22的半徑距離座標(biāo)構(gòu)成的圓柱座標(biāo)系。在該圓柱座標(biāo)系的直線距離座標(biāo)的上述磁場(chǎng)33的強(qiáng)度分布為直線的分布是理想的。為此目的，磁鐵28的形狀，例如從中央到兩端成為錐形的紡錘形狀。
多個(gè)(例如2個(gè))的磁感應(yīng)器件，例如霍爾IC34A、34B固定在傳感器本體12內(nèi)的上述耐壓套筒20的外側(cè)面。2個(gè)霍爾IC34A、34B的配置地點(diǎn)，對(duì)上述圓柱座標(biāo)系的上述直線距離座標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)兩者不同，而且在半徑距離座標(biāo)是同一的2個(gè)位置。圖1表示可動(dòng)插頭14位于那個(gè)移位范圍中央的中立狀態(tài)。在該中立狀態(tài)，2個(gè)霍爾IC34A、34B的上述直線距離座標(biāo)上的位置36A、36B，距磁場(chǎng)33分布中心位置36向相反方向只離開(kāi)一定的等距離。2個(gè)霍爾IC34A、34B，輸出電壓信號(hào)50A、50B具有按照以各自配置地點(diǎn)的磁場(chǎng)33的基準(zhǔn)軸22為中心的半徑方向磁場(chǎng)成分強(qiáng)度的電平。
霍爾IC34A、34B所輸出的電壓信號(hào)50A、50B，通過(guò)信號(hào)電纜37，然后輸入設(shè)于傳感器本體12外部的信息處理電路42。而且，電壓信號(hào)50A、50B也輸入平均電路40。平均電路40輸出平均信號(hào)54，該平均信號(hào)54具有所輸入的2個(gè)電壓信號(hào)50A、50B電平的平均電平。該平均信號(hào)54也輸入信息處理電路42。信息處理電路42，根據(jù)平均信號(hào)54，以后述的方法計(jì)算可動(dòng)插頭14的(即對(duì)象物的)位移量。而且，信息處理電路42，根據(jù)從霍爾IC34A、34B來(lái)的電壓信號(hào)50A、50B(尤其，上述中立狀態(tài)時(shí)得到的電壓電平)，以后述的方法，進(jìn)行計(jì)算位移量的處理的校準(zhǔn)。還有，將平均電路40，如圖1所示，配置在傳感器本體12的外部也行，然而配置在傳感器本體12的內(nèi)部也可以。
圖2A和圖2B表示圖1示出的2個(gè)霍爾IC34A、34B的上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的配置例。
在圖2A的例子中，將2個(gè)霍爾IC34A、34B配置，在按霍爾IC的個(gè)數(shù)2等分360度的位置，即，在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上相差180度的位置，換句話說(shuō)，配置在以基準(zhǔn)軸22為中心的相反端一側(cè)的位置?；蛘撸鐖D2B所示，配置在相差180度以外的角度(例如，圖2B的情況是90度)的位置也行。
在圖1中示出的位移傳感器10的例子中設(shè)置著2個(gè)霍爾器件，然而也能改變上述直線距離座標(biāo)上和旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上的位置配置更多個(gè)數(shù)(例如，3個(gè)、4個(gè)或更多)的霍爾器件。
從圖2C到圖2E，表示數(shù)量多于2個(gè)，例如設(shè)置了3個(gè)霍爾IC34A、34B、34C情況的上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的配置例子。
在圖2C的例子中，將3個(gè)霍爾IC34A、34B、34C，被配置在按霍爾IC的個(gè)數(shù)3等分了360度的位置，即，配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上相差120度的位置。在如圖2D和E的例子中，將3個(gè)霍爾IC34A、34B、34C，配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上相差180度的位置，使其按照上述直線距離座標(biāo)的配置順序變成互相不同。
如從圖2C到圖2E所示，即使配置了3以上霍爾IC的情況下，也取得平均了這些全部霍爾IC輸出信號(hào)電平的平均信號(hào)，可用該平均信號(hào)計(jì)算位移量?；蛘撸瑢?duì)3以上霍爾IC當(dāng)中的2個(gè)霍爾IC的每一對(duì)也能取平均信號(hào)，用這些平均信號(hào)計(jì)算位移量。除圖2A到圖2E的配置例以外也能采用各式各樣的配置。
圖3表示平均電路40和信息處理電路42的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，平均電路40有，由用于輸入霍爾IC34A、34B所輸出的電壓信號(hào)50A、50B的2個(gè)輸入端子、用于輸出平均信號(hào)54的一個(gè)輸出端子、和上述2個(gè)的輸入端子和上述一個(gè)輸出端子之間各自連接的2個(gè)電阻R1、R2構(gòu)成的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。所以，平均電路40，例如，可以是將電阻R1、R2插入霍爾IC34A、34B的輸出線簡(jiǎn)單地作成。平均電路40的輸出端子，聯(lián)結(jié)到信息處理電路42內(nèi)的A/D變換器44的模擬輸入端子。A/D變換器44的模擬輸入端子，經(jīng)過(guò)電阻R3接地。
在這里，定量地解說(shuō)從平均電路40輸出平均信號(hào)54的電平如下。首先，如圖3所示，霍爾IC34A、34B是和按照磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生電壓的電池等效，設(shè)其輸出電壓分別為E1、E2，為了讓說(shuō)明簡(jiǎn)單，設(shè)定電阻R1和電阻R2為等值。
E1＝R1·i1+R3(i1+i2) (1)E2＝R1·i2+R3(i1+i2) (2)平均信號(hào)54的電平＝R3(i1+i2)(3)因此，有平均信號(hào)54的電平＝(E1+E2)/2-R1(i1+I2)/2(4)
式(4)的右邊第1項(xiàng)是霍爾IC34A、34B輸出電平的平均值，第2項(xiàng)是誤差。
在這里，根據(jù)需要的精度，把電阻R1、R2設(shè)定為比電阻R3充分小的值的話，誤差縮小到能忽略的程度，得到需要的精度。例如，對(duì)電阻R1，R2可采用100Ω量級(jí)的值，電阻R3采用100kΩ量級(jí)的值。作為具體例，假設(shè)作為R1＝R2＝100Ω、R3＝220kΩ、E1＝E2＝4V(因此，霍爾IC輸出電平通常約為1-4V)情況的話，上述誤差就是0.9mV，與平均值4V相比是微小的值。這樣，借助于圖3示出的非常簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的平均電路40，就能精度優(yōu)良地使霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)平均化。
如圖3所示，信息處理電路42有，A/D變換器44、位移量運(yùn)算部46、電壓-位移量表47、機(jī)械控制部48和校正部49。A/D變換器44把表示模擬的平均電壓的平均信號(hào)54轉(zhuǎn)換表示數(shù)字的平均電壓的平均電壓數(shù)據(jù)57。在電壓-位移量表47里，存儲(chǔ)和平均電壓數(shù)據(jù)57取得的各種平均電壓值各自相對(duì)應(yīng)的位移量。位移量運(yùn)算部46，參照電壓-位移量表47，然后把平均電壓數(shù)據(jù)57轉(zhuǎn)換為表示與其相對(duì)應(yīng)位移量的位移量數(shù)據(jù)58。機(jī)械控制部48，根據(jù)位移量數(shù)據(jù)58，控制圖未示出的機(jī)械(例如油壓機(jī)械等)。
校正部49示出從霍爾IC34A、34B輸出的電壓信號(hào)50A、50B，尤其是，輸入位移傳感器10處于上述的中立狀態(tài)時(shí)的電壓信號(hào)50A、50B。然后，校正部49，根據(jù)輸入的中立狀態(tài)時(shí)的電壓信號(hào)50A、50B，計(jì)算起因于距磁桿32基準(zhǔn)軸22的移位和傾斜的電壓信號(hào)50A、50B誤差。然后，校正部49根據(jù)算出的誤差，校正電壓-位移表47，使得與各平均電壓相對(duì)應(yīng)的位移量變得正確起來(lái)。還有，關(guān)于上述誤差的計(jì)算方法，以后參照?qǐng)D6再說(shuō)明。
以下，說(shuō)明有關(guān)上述結(jié)構(gòu)之下的作用效果。
圖4是通過(guò)用平均信號(hào)54，說(shuō)明可檢測(cè)的位移量范圍(檢測(cè)范圍)擴(kuò)大的圖。在圖4中，位移量零點(diǎn)表示中立狀態(tài)。
圖4A表示有一個(gè)霍爾IC位移傳感器的輸出信號(hào)50和其最大檢測(cè)范圍(以下，稱作基本檢測(cè)范圍)52。輸出信號(hào)50的傾斜實(shí)質(zhì)上是非零范圍的基本檢測(cè)范圍52。就專利文獻(xiàn)1上記載的位移傳感器來(lái)說(shuō)，用2個(gè)霍爾IC因?yàn)橹本€距離座標(biāo)上的位置是同一點(diǎn)，其檢測(cè)范圍就與圖4A示出的單個(gè)霍爾IC的基本檢測(cè)范圍52相同。
如圖1所示，圖4B表示按照本發(fā)明位移傳感器10具備了在直線距離座標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上不同的位置配置的2個(gè)霍爾IC34A、34B的平均信號(hào)54和檢測(cè)范圍56。
如圖4B所示，2個(gè)霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)50A、50B曲線，從位移量零點(diǎn)互相向相反側(cè)只偏離一定位移量部分。為此，根據(jù)平均信號(hào)54的檢測(cè)范圍56，只有該一定位移量部分，從圖4A的基本檢測(cè)范圍52向兩側(cè)擴(kuò)大。還有，如圖2C到圖2E舉例說(shuō)明的那樣，就3以上霍爾IC配置在直線距離座標(biāo)上不同的位置的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，能進(jìn)一步擴(kuò)大檢測(cè)范圍。
圖5表示磁桿32對(duì)基準(zhǔn)線22的移位和傾斜的例子。即，在圖5A中，磁桿32距基準(zhǔn)線22只有距離a，表示移位后靠近第2霍爾IC34B的例子。在圖5B中，磁桿32距基準(zhǔn)線22只有角度b，表示其N極移位后靠近第2霍爾IC34B的例子。
而且，在圖6A中，示出起因圖5A所示的移位，在中立狀態(tài)附近的2個(gè)霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)50A、50B變化。在圖6B中，表示起因于圖5B的傾斜，在中立狀態(tài)附近的2個(gè)霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)50A、50B變化。
如果產(chǎn)生如圖5A所示那樣移位，磁桿32作為全體從遠(yuǎn)離第1霍爾IC34A到接近第2霍爾IC34B。因此，如圖6A所示，第1霍爾IC34A的輸出信號(hào)，在中立狀態(tài)(位移量零點(diǎn))的附近，比正常時(shí)的輸出信號(hào)50A減少傾斜就變成輸出信號(hào)50Aa。其結(jié)果，受到移位影響的輸出信號(hào)50Aa的電壓電平，在中立狀態(tài)，比正常時(shí)的那個(gè)VA只提高誤差部分ΔVa。另一方面，第2霍爾IC34B的輸出信號(hào)，在中立狀態(tài)附近，比正常時(shí)的輸出信號(hào)50B增大傾斜就變成輸出信號(hào)50Ba。其結(jié)果，受到移位影響的輸出信號(hào)50Ba的電壓電平，在中立狀態(tài)，比正常時(shí)的那個(gè)VB只提高誤差部分ΔVa。
而且，如果產(chǎn)生如圖5B所示那樣傾斜，磁桿32的S極接近第1霍爾IC34A，N極接近第2霍爾IC34B。因此，如圖6B所示，第1霍爾IC34A的輸出信號(hào)，在中立狀態(tài)附近，比正常時(shí)的輸出信號(hào)50A將增大傾斜就變成輸出信號(hào)50Ab。其結(jié)果，受到移位影響的輸出信號(hào)50Ab的電壓電平，在中立狀態(tài)，比正常時(shí)的那個(gè)VA只降低誤差部分ΔVb。另一方面，第2霍爾IC34B的輸出信號(hào)，在中立狀態(tài)附近，比正常時(shí)的輸出信號(hào)50B將增大傾斜就變成輸出信號(hào)50Bb。其結(jié)果，受到傾斜影響的輸出信號(hào)50Bb的電壓電平，在中立狀態(tài)，比正常時(shí)的那個(gè)VB只提高誤差部分ΔVb。
所以，如圖5A、B所示的移位和傾斜復(fù)合的情況下，中立狀態(tài)時(shí)第1霍爾IC34A輸出信號(hào)的電平是「VA+ΔVa-ΔVb」，第2霍爾器件34B輸出信號(hào)的電平是「VB+ΔVa+ΔVb」。
著眼于此，圖3示出的校正部49，通過(guò)將中立狀態(tài)時(shí)2個(gè)霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)電壓電平「VA+ΔVa-ΔVb」和「VB+ΔVa+ΔVb」相加，求出「(VA+VB)+2ΔVa」之后，還有減去預(yù)先設(shè)定的正常時(shí)中立狀態(tài)下的電壓電平相加值「VA+VB」，求出因移位而造成的電壓誤差ΔVa。而且，校正部49，通過(guò)將中立狀態(tài)時(shí)2個(gè)霍爾IC34A、34B的輸出信號(hào)電壓電平「VA+ΔVa-ΔVb」和「VB+ΔVa+ΔVb」相減，求出差分「(VA-VB)-2ΔVb」之后，還有減去預(yù)先設(shè)定的正常時(shí)中立狀態(tài)下的電壓電平差分「VA-VB」，求出因傾斜而造成的電壓誤差ΔVb。然后，校正部49，用定義預(yù)先實(shí)驗(yàn)的或理論上算出的各種電壓誤差ΔVa，ΔVb與電壓-位移表47的校正量之關(guān)系的數(shù)據(jù)或程序，根據(jù)上述求出的電壓誤差Δva、ΔVb校正電壓-位移表47。根據(jù)該校正，抑制由移位和傾斜影響的誤差，完成高精度的位移量測(cè)量。
以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，然而該實(shí)施例只不過(guò)是為了說(shuō)明本發(fā)明的舉例，本發(fā)明的范圍并不只限定于本實(shí)施例的宗旨。沒(méi)有脫離本發(fā)明其要旨，即便其他的各式各樣方案也能實(shí)施。
例如，作為磁桿的結(jié)構(gòu)，也可以使用在棒狀磁鐵部件的兩端從外側(cè)嵌如環(huán)狀的永久磁鐵來(lái)替換用上述這種棒狀永久磁鐵的結(jié)構(gòu)，也可以使用為了得到線性的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布而設(shè)計(jì)磁心部件形狀的結(jié)構(gòu)。
而且，如圖2C到圖2E舉例所示，在將3個(gè)以上的磁感應(yīng)器件34A、34B、34C配置在直線距離座標(biāo)上不同位置的結(jié)構(gòu)方面，要對(duì)這些3個(gè)以上磁感應(yīng)器件34A、34B、34C進(jìn)行分類，使其在直線距離座標(biāo)上彼此相鄰的磁感應(yīng)器件對(duì)，例如第1和第2磁感應(yīng)器件34A、34B的第1對(duì)，第2和第3的磁感應(yīng)器件34B、34C的第2對(duì)，要對(duì)各個(gè)對(duì)根據(jù)如圖3中所示那樣的平均信號(hào)進(jìn)行位移量測(cè)量也可以。然后，例如，所謂根據(jù)從第1對(duì)來(lái)的平均信號(hào)，測(cè)定第1對(duì)包括檢測(cè)區(qū)間的位移量，根據(jù)第2對(duì)來(lái)的平均信號(hào)，測(cè)定第2對(duì)包括檢測(cè)區(qū)間的位移量，就能用從各個(gè)對(duì)來(lái)的信號(hào)，確定各個(gè)對(duì)包括檢測(cè)區(qū)間的位移量。因此，能夠在涉及多個(gè)對(duì)的檢測(cè)范圍的長(zhǎng)距離進(jìn)行位移量的測(cè)量。
而且，在上述的實(shí)施例中，采用將磁感應(yīng)器件固定起來(lái)，使磁桿與對(duì)象連鎖移位這樣的結(jié)構(gòu)。取而代之，采用將磁桿固定起來(lái)，使磁感應(yīng)器件與對(duì)象連鎖移位這樣的結(jié)構(gòu)也可以。
權(quán)利要求
1.一種位移傳感器，包括多個(gè)磁感應(yīng)器件；和沿著規(guī)定的基準(zhǔn)軸(22)對(duì)上述磁感應(yīng)器件相對(duì)地可移動(dòng)的，在上述多個(gè)磁感應(yīng)器件的位置，形成具有隨著移位方向的位移量而改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)的磁部件(14)，在假設(shè)由沿著上述基準(zhǔn)軸(22)的直線距離座標(biāo)、以上述基準(zhǔn)軸(22)為中心的旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)和距上述基準(zhǔn)軸(22)的半徑距離座標(biāo)而構(gòu)成的圓柱座標(biāo)系的情況下，上述多個(gè)磁感應(yīng)器件，配置在上述直線距離座標(biāo)不同的位置，輸出具有和各自配置地點(diǎn)的上述磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)電平的信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1所述的位移傳感器，其特征是還包括接收上述多個(gè)磁感應(yīng)器件的輸出信號(hào)，輸出具有接收到的上述輸出信號(hào)電平的平均電平的平均信號(hào)(54)的平均電路(40)。
3.按照權(quán)利要求1所述的位移傳感器，其特征是上述磁部件(14)具有非磁性材料制成的支持器(26)和上述支持器(26)內(nèi)固定的磁鐵(28)。
4.按照權(quán)利要求1到3所述的位移傳感器，其特征是上述多個(gè)磁感應(yīng)器件配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)不同的位置。
5.按照權(quán)利要求1到3所述的位移傳感器，其特征是上述多個(gè)磁感應(yīng)器件之中的2個(gè)磁感應(yīng)器件(34A、34B)配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)的相差180度的角度位置。
6.按照權(quán)利要求1到3所述的位移傳感器，其特征是上述多個(gè)磁感應(yīng)器件(34A、34B、34C)，配置在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上只相差以上述磁感應(yīng)器件個(gè)數(shù)等分了360度的角度的位置。
7.按照權(quán)利要求1到3所述的位移傳感器，其特征是具有至少3個(gè)上述磁感應(yīng)器件(34A、34B、34C)，上述至少3個(gè)磁感應(yīng)器件(34A、34B、34C)，在上述旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)上的相差180度的位置，按照在上述直線距離座標(biāo)上的排列順序互相不同地進(jìn)行配置。
全文摘要
擴(kuò)大位移傳感器的檢測(cè)范圍。檢測(cè)因磁部件的移位和傾斜而引起的磁感應(yīng)器件輸出信號(hào)的誤差并進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明位移傳感器沿著中心軸22在可移動(dòng)的磁桿32周圍設(shè)置多個(gè)磁感應(yīng)器件(例如霍爾IC)34A、34B。將磁感應(yīng)器件34A、34B，各自配置在中心軸22方向的直線距離座標(biāo)和中心軸22旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度座標(biāo)雙方不同的位置。電路40產(chǎn)生磁感應(yīng)器件34A、34B輸出信號(hào)50A、50B的平均信號(hào)54。電路42根據(jù)平均信號(hào)54測(cè)量磁桿32的位移量，而且，根據(jù)輸出信號(hào)50A、50B檢出磁桿32的移位和傾斜起因的輸出信號(hào)50A、50B的誤差并修改測(cè)定方法。
文檔編號(hào)G01B7/02GK1680773SQ20051005487
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者山元裕一, 莊司幸夫, 吉田伸實(shí) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所