專利名稱:位置檢出裝置的制作方法
本發(fā)明涉及將位置指定用磁發(fā)生器所指定的位置進行檢出的裝置，特別是利用在磁致伸縮傳遞媒體中傳播的磁致伸縮振動波，與位置指定用磁發(fā)生器之間，不需要任何定時信號的發(fā)收，即可檢出指定位置的那種位置檢出裝置。
先有的這類裝置例如日本的特公昭56-32668號公報所示，一般是從位置指定用磁發(fā)生器中發(fā)生瞬時磁場變化時開始，直到由于瞬時磁場變化，在磁致伸縮傳遞媒體中產(chǎn)生磁致伸縮振動波，經(jīng)該磁致伸縮傳遞媒體傳播，用設置在磁致伸縮傳遞媒體終端的檢出線圈將其檢出為止的時間，對此時間利用處理裝置計算出來，由計算值來檢出位置指定用磁發(fā)生器所指定的位置。但是，在這樣的構(gòu)成中，由于必須用位置指定用磁發(fā)生器，把瞬時磁場發(fā)生了變化的定時，通知給處理裝置。這就需要用信號線把位置指定用磁發(fā)生器與處理裝置連接起來。因此產(chǎn)生位置指定用磁發(fā)生器的移動范圍和操作受到極大限制的缺點，使應用范圍狹窄。
本發(fā)明的主要目的在于提供，在各個大體上互相平行排列的多個磁致伸縮傳遞媒體上，繞上第1和第2線圈。在這兩個線圈之間，經(jīng)所述磁致伸縮傳遞媒體，進行信號的發(fā)收。由于位置指定用磁發(fā)生器與裝置的任何部分都不需要連接，這就根本不存在移動位置指定用磁發(fā)生器所帶來的信號線等器材的移動，作到極容易操作的位置檢出裝置。
本發(fā)明的第2目的在于提供，利用位置指定用磁發(fā)生器，使磁致伸縮傳遞媒體的機電耦合系數(shù)，只在某一部位上發(fā)生改變來進行位置指定，相比于先有磁致伸縮方式的座標位置檢出裝置，需要經(jīng)常摩擦磁棒以便磁化磁致伸縮傳遞媒體來說，操作不需要如此麻煩的位置檢出裝置。
本發(fā)明的第3目的在于提供，利用磁致伸縮傳遞媒體的機電耦合系數(shù)達到幾奧斯特的最大量級，使位置指定用磁發(fā)生器並不需要接近檢出面，即使在上下方向與檢出面相距幾厘米以上時，也能夠以非常高的分辨力來進行位置檢出的位置檢出裝置。
本發(fā)明的第4目的在于提供，把各個大體上互相平行排列的，至少由1個磁致伸縮媒體組成的多個磁致伸縮繞組，繞制成第1和第2線圈，第2線圈由多個磁致伸縮繞組串聯(lián)並且按相同繞向來繞制，在磁致伸縮繞組的第1線圈的繞線部分，設置加入偏磁的多個偏置用磁性體，在多個磁致伸縮繞組中，大體上有一半磁致伸縮繞組所繞的第2線圈部分的連接極性，與其余的磁致伸縮繞組所繞的第2線圈的連接極性是相反的，而且，對前述大體上有一半的磁致伸縮繞組的第2線圈繞線部分加入偏磁用的偏置磁性體的極性，與前述其余磁致伸縮繞組的第2線圈繞線部分所加入的偏磁用的偏置磁性體的極性是相反的，因此，在第1線圈和第2線圈之間，由電磁感應所產(chǎn)生的感應電壓減小，使第1線圈和第2線圈的間隔縮短，能夠相應擴大位置檢出范圍的位置檢出裝置。
本發(fā)明的第5目的在于提供，具有大體上互相平行排列的多個磁致伸縮傳遞媒體;在該多個磁致伸縮傳遞媒體的一端所繞的第1線圈;在上述多個磁致伸縮傳遞媒體的大范圍內(nèi)所繞的第2線圈;在該第2線圈或第1線圈中的一個線圈上加入脈沖電流，在上述各磁致伸縮傳遞媒體中產(chǎn)生磁致伸縮振動波的脈沖電流發(fā)生器;從該磁致伸縮振動波產(chǎn)生開始，直到在上述第1線圈或第2線圈中的另一個線圈上得到的磁致伸縮振動波所產(chǎn)生的感應電壓中，其值超過設定閾值電平的電壓為止的時間，對此時間進行檢出的處理裝置;產(chǎn)生磁性使上述磁致伸縮傳遞媒體局部機電耦合系數(shù)增大的位置指定用磁發(fā)生器;設置上述閾值電平的閾值設定器，該閾值設定器的閾值電平，隨著上述感應電壓的峰值電平來改變的位置檢出裝置。
如采用這種位置檢出裝置，可以得到更加擴大的有效范圍。此外，由噪聲等引起檢出位置錯誤的可能性也非常小。再有，即使由于位置指定用磁發(fā)生器的位置，使位置檢出電壓產(chǎn)生很大變化，也能夠正確地檢出座標值。另外，容易調(diào)整和檢查，提高生產(chǎn)效率。
還有，即使當位置指定用磁發(fā)生器的游標位置，使感應電壓的電平降低到2分之1以下時，由于感應電平的變化，也不會引起線性的損害。
再加上，游標也有使用磁環(huán)和磁棒的，但兩者的磁場強度不同，如把兩者一起使用時，在電平調(diào)整上可以得到不會出現(xiàn)任何問題的效果。
除前述目的，構(gòu)成和效果以外，其它問題可從以下說明中明確。
第1圖是本發(fā)明中X方向位置檢出部分的構(gòu)成說明圖，第2圖是偏磁和機電耦合系數(shù)的特性關系圖，第3圖示出X方向第2線圈5產(chǎn)生的感應電動勢時間變化實例的曲線圖，第4圖是與第1圖X方向位置檢出部分組合起來使用的Y方向位置檢出部分的構(gòu)成說明圖，第5圖示出位置檢出裝置檢出部分的構(gòu)成實例的平面圖，第6圖是第5圖中沿A-A′線的斷面圖，第7圖示出X方向脈沖電流發(fā)生器3和Y方向脈沖電流發(fā)生器15的實施例的電路圖，第8圖示出處理器6實施例主要部分的框圖，第9圖是第8圖的工作說明圖，第10圖示出利用計算機進行處理實例的流程圖，第11圖示出感應電壓中各個峰點的波形圖，第12圖示出由于感應電壓電平變化使檢出裝置產(chǎn)生變化的波形圖，第14圖是第13圖電路中各部分信號的時間圖，第15圖(a)，(b)示出感應電壓峰值電平和設定閾值電平之間關系的波形圖，第16圖是感應電壓波形中各部分檢出位置的說明圖。
第1圖是本發(fā)明裝置中X方向位置檢出部分的構(gòu)成說明圖。在同圖中，1a～1d是用具有磁致伸縮效應的材料作成的磁致伸縮傳遞媒體，沿X方向大體上互相平行排列。如果磁致伸縮傳遞媒體1a～1d使用鐵磁體的話，任何種鐵磁體都可以使用。但是，為了產(chǎn)生較強的磁致伸縮振動波，特別希望使用磁致伸縮效應強的材料，例如含鐵量多的非晶合金。另外，最好采用即使接近磁鐵也難以磁化的，矯頑力小的材料。作為非晶合金，可以使用如Fe67Co18B14Si1(原子含量百分數(shù))，F(xiàn)e81B13.5Si3.5C2(原子含量百分數(shù))等。磁致伸縮傳遞媒體1a～1d是細長形的，最好是矩形斷面的薄帶或園形斷面線。在薄帶形的情況下，其寬度約數(shù)毫米，厚度約從數(shù)微米到數(shù)10微米時，制造容易而且特性良好。在非晶合金的制作中，先作出厚度為20～50微米的薄料，然后再切成薄帶形或線形。在本實施例中，采用由Fe81B13.5Si3.5C2(原子含量百分數(shù))制作的，寬2毫米和厚0.02毫米的磁致伸縮傳遞媒體。
2是在磁致伸縮媒體1a～1d一端繞上共用的X方向第1線圈。在圖示實例中，圈數(shù)是2圈，但1圈或3圈以上也可以。X方向的第1線圈2是為了在垂直于線圈面上產(chǎn)生瞬時磁場變化，使磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的各個繞線部位發(fā)生磁致伸縮振動波。線圈2的一端2a連接到足以產(chǎn)生磁致伸縮振動波的，發(fā)生脈沖電流的脈沖電流發(fā)生器3的+端。線圈的另一端2b連接到3的一端。
4a～4b是偏置用的磁性體，其目的是為了在磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的X方向第1線圈2的繞線部分上，平行于磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的縱向，施加偏磁。施加偏磁的原因是為了能夠用較小的電流產(chǎn)生強的磁致伸縮振動波。就是說，例如圖2所示，磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的機電耦合系數(shù)在某一偏磁時為最大，當把此偏磁加到第1線圈2的繞線部分時，能夠產(chǎn)生高效率的磁致伸縮振動波。而且，偏置用的磁性體4a、4c的極性和偏置用的磁性體4b、4d的極性是相反的，其理由后述。
在第圖1中，在磁致伸縮傳遞媒體1a～1d上所繞的線圈5a～5b是，為了檢出沿磁致伸縮傳遞媒體1a～1d傳播的磁致伸縮振動波所產(chǎn)生的感應電壓。線圈繞在磁致伸縮傳遞媒體的大范圍內(nèi)，所繞的范圍就是位置檢出的范圍。為了提高感應電動勢，最好使匝距大些，例如在此實施例中，平均7圈/厘米。
各線圈5a～5d的繞線方向全都是相同的(左旋)、線圈5a和5b的終端之間，線圈5b和5c的始端之間，線圈5c和5d的終端之間，分別連接起來。線圈5a和5d的始端分別連接到處理器6的X方向用的輸入端子上。就是說，在此實施例中，線圈5a～5d是串聯(lián)連接的，相鄰單元之間的極性是相反的。這樣，由線圈5a～5d構(gòu)成X方向的第2線圈5。另外，7是構(gòu)成位置指定用的磁發(fā)生器的磁性體。在此實施例中，使用直徑3毫米，長50毫米的磁棒。在第1圖中示出準備檢出磁棒7所指定的X方向的位置情況。另外，8是為了把測定開始等的指令通知給處理器6的，發(fā)生超聲波信號的超聲波發(fā)射器。9是接收此超聲波信號的超聲波接收器。在此實施例中，兩者均使用發(fā)收兼用的超聲波陶瓷傳聲器。超聲波發(fā)射器和超聲波接收器的使用實例在后面加以詳細說明。
現(xiàn)在，在第1圖中，位置指定用磁棒7的N極向下，放置在從X方向第1線圈2的線圈面中心算起，在X軸方向上的距離為l的磁致伸縮傳遞媒體1a的上方，使機電耦合系數(shù)變大，把磁性加到正下方的磁致伸縮傳遞媒體1a的一部分上。
在此狀態(tài)中，當從X方向脈沖電流發(fā)生器3把脈沖電流加到X方向的第1線圈2時，在X方向第1線圈2中產(chǎn)生瞬時磁場變化，因此，在磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的X方向上第1線圈2的繞線部分中，產(chǎn)生磁致伸縮振動波。此磁致伸縮振動波以磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的固有傳播速度(約5000米/秒)，沿磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的縱向傳播。于是，在傳播過程中，在磁致伸縮振動波存在的磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的部位上，按照此部位上機電耦合系數(shù)的大小，進行從機械能到磁能的變換。由此，在X方向第2線圈5中產(chǎn)生感應電動勢。
第3圖示出當t＝0時在X方向第1線圈2中加入脈沖電流的情況下，在X方向第2線圈5中產(chǎn)生的感應電動勢隨時間變化的實例。如此圖中所示，在剛過時間t＝0之后的時間t0處和經(jīng)過t1～t2秒附近，感應電動勢的幅度變大，而其它時間則變小。在剛過時間t＝0之后不久，感應電動勢的幅度變大的原因是因為X方向第1線圈2和X方向第2線圈5之間的電磁感應作用所引起的。在時間t＝t1～t2時，有1周期感應電動勢(磁致伸縮引起的感應電壓)幅度變大的原因是因為，由X方向第1線圈2的繞線部分所產(chǎn)生的磁致伸縮振動波，經(jīng)磁致伸縮傳遞媒體1a傳播，到達位置指定用磁棒7的正下方附近，在此部分，機電耦合系數(shù)變大的原故。沿磁致伸縮傳遞媒體的縱向X方向，移動位置指定用磁棒7時，由磁致伸縮振動波引起的感應電壓也隨著在時間軸上移動。因此，通過測定從時間t0到t1～t2的時間，就可以算出由位置指定用磁棒7所指定的X方向的位置即距離l。對于計算機位置的傳播時間來說，如第3圖所示，可以使用磁致伸縮產(chǎn)生的感應電壓幅度比閾值-E1小的時間t3，或比閾值E1大的時間t4，另外還可以使用過零點t5。
再有，在第1圖中，把位置指定用磁棒7沿垂直于磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的縱向的方向(Y方向)平行移動，位置指定用磁棒7N極的位置在磁致伸縮傳遞媒體1a～1d的上面時，也能夠得到相同于第3圖的感應電壓。這是由于線圈5a，5c和線圈5b、5d的連接極性相反，偏置用磁性體4a～4d的極性也相反的原故。因此，通?？梢允叭〉酵粯O性的磁致伸縮振動引起的感應電壓，可以提高檢出的精確度。另外，由于線圈5a，5c和線圈5b，5d的連接極性相反，從X方向第1線圈2到X方向第2線圈5所直接感應的，第3圖中剛過t0的感應電壓，互相抵消。因而可使X方向第1線圈2和X方向第2線圈5的間隔縮短，相應地可以擴大位置檢出范圍。一般，如果把大體上有一半磁致伸縮傳遞媒體上所繞的X方向第2線圈部分的連接極性，與另一半線圈相反的話，也可以得到這種效果。
而且，在第1圖的構(gòu)成中，位置指定用磁棒7位于磁致伸縮傳遞媒體1a上方的情況下，在位置指定用磁棒7的極性或偏置用磁棒4a的極性與圖示相反時，X方向第1線圈2或線圈5a的繞向相反時，或者是X方向第1線圈2或線圈5a的連接極性相反時，由實驗可以證實，無論在哪種狀況下，均使磁致伸縮振動波所引起的感應電壓的極性反相。
因此，在第1圖中，當線圈5b，5d的繞向相反的情況下，如把偏置用磁性體4b和4d的極極反轉(zhuǎn)時，通常，就能夠拾取出同一極性的，由磁致伸縮振動波所引起的感應電壓。但是，在這種情況下，從X方向第1線圈直接感應到線圈5的感應電壓變大。而且，感應電動勢變小，最好是把線圈5a～5d並聯(lián)連接。
第4圖是和第1圖X方向位置檢出部分組合起來使用的Y方向位置檢出部分的構(gòu)成說明圖，10a～10d是沿Y方向大體上互相平行排列的磁致伸縮傳遞媒體。11是在磁致伸縮傳遞媒體10a～10d一端繞上共用的Y方向第1線圈。15是將脈沖電流加入Y方向第1線圈11，使各磁致伸縮傳遞媒體10a～10d同時產(chǎn)生磁致伸縮振動波的Y方向用脈沖電流發(fā)生器，12a～12d是對磁致伸縮傳遞媒體10a～10d的Y方向第1線圈11的繞線部分，施加偏磁用的偏置磁性體，13a～13d是在磁致伸縮傳遞媒體10a～10d的大范圍內(nèi)所繞的線圈。線圈13a～13d的繞向全都是同方向的(在本實施例中為左旋)，線圈13a和13b的繞線終端之間，線圈13b和13c的繞線始端之間，線圈13c和13d的繞線終端之間分別連接起來，線圈13a和13d的繞線始端連接到處理器6Y方向用的輸入端子上。就是說，和第1圖相同，線圈13a～13d是串聯(lián)連接的，相鄰單元之間的連接極性相反。這樣，由線圈13a～13d構(gòu)成Y方向的第2線圈13。
由第4圖中Y方向第1線圈11和Y方向第2線圈13所繞的磁致伸縮傳遞媒體10a～10d，與由第1圖中X方向第1線圈2和X方向第2線圈5所繞的磁致伸縮傳遞媒體1a～1d之間，如下詳述，應盡可能地靠近重疊起來，以便檢出位置指定用磁發(fā)生器所指定的Y方向位置。另外，各部分的構(gòu)造和作用與第1圖相同，這里省略其說明。
第5圖示出位置檢出裝置檢出部分構(gòu)造實例的平面圖，第6圖是沿第5圖A-A′線的斷面圖。如同圖中所示，將收容磁致伸縮傳遞媒體1的X方向第2線圈5，插入到框體30內(nèi)部底面所設的凹處，在其上，重疊上收容磁致伸縮傳遞媒體10的Y方向第2線圈13，必要時可用粘合劑等加以固定。
X方向第1線圈2和Y方向第1線圈11的一端接地，另一端用導線引至外部，連接到X方向脈沖電流發(fā)生器3和Y方向脈沖電流發(fā)生器15。另外，X方向第2線圈5和Y方向第2線圈13的一端接地，另一端用導線引至外部，連接到處理器6。偏置用磁性體4和12對著磁致伸縮傳遞媒體1和10的端部，固定在框體30的內(nèi)部底面上，可以並排安裝在磁致伸縮傳遞媒體1和10的上部。下部和側(cè)部。框體30用蓋31蓋住，位置指定用磁棒7在此蓋上移動。
第7圖示出X方向脈沖電流發(fā)生器3和Y方向脈沖電流發(fā)生器15的實施例的電路圖。其構(gòu)成是由直流電源53經(jīng)電阻51和52，對電容器53充電，在電容器50和電阻52的串聯(lián)電路上所並聯(lián)的可控硅54導通時，電容器的電荷經(jīng)過可控硅54和電阻52放電，將電阻52兩端的電壓加到第1線圈2來完成的。其中，可控硅54是由第1圖的處理器，將觸發(fā)脈沖加到柵極上來導通的。
第8圖示出處理器6實施例的主要框圖，在此圖中，切換開關60～61是為了把位置檢出處理切換成手動方式或自動方式的聯(lián)動開關。還有，切換開關62是為了在手動方式時，對X方向位置檢出和Y方向位置檢出進行切換的開關。另外，觸發(fā)脈沖63是為了在手動方式時，指定測量位置的開關。以下，按照各種方式來說明第8圖的工作情況。
手動方式(X方向位置檢出)當切換開關62切換到地端和模擬多路轉(zhuǎn)換器64切換到X輸入端時，與門電路65關斷，與門電路66因倒相器67的輸出而導通，這樣就可能進行X方向的位置檢出。
由第1圖所示的超聲波發(fā)射器8，發(fā)送表示測定開始的超聲波信號，例如發(fā)送給定頻率連續(xù)脈沖的超聲波信號。這時，由超聲波接收器接收該超聲波信號，變換成連續(xù)脈沖的電信號。該連續(xù)脈沖信號經(jīng)放大器68放大，經(jīng)波形整形器69進行波形整形后，由輸出緩存電路70送出。計算機71從輸出緩存電路70讀出前述的連續(xù)脈沖信號，識別測定開始。但是，在這種情況下(手動方式時)，對輸入緩沖電路72來說，不輸出任何信號。
當觸發(fā)開關63接通時，由觸發(fā)脈沖發(fā)生器13輸出如第9圖(A)所示的觸發(fā)脈沖，由該觸發(fā)脈沖起動單拍多諧振蕩器74，如第9圖(B)所示，產(chǎn)生脈沖寬度約10微秒的脈沖，對計數(shù)器75清零，同時使RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76復位。由于RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76的
Q輸出作為選通信號輸入到與門電路77，因此當RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76復位時，計數(shù)器75開始對時鐘發(fā)生器78的時鐘脈沖(例如脈沖重復頻率為100兆赫)計數(shù)。另外，單拍多諧振蕩器74的輸出經(jīng)與門電路66，作為觸發(fā)脈沖輸入到X方向脈沖電流發(fā)生器3，把脈沖電流加到X方向第1線圈2中。
由X方向第2線圈5中磁致伸縮振動波所產(chǎn)生的感應電動勢，經(jīng)模擬多路轉(zhuǎn)換器64，由放大器79放大，輸入到作為閾值設定器的比較器80。在比較器80上輸入的，由磁致伸縮振動波產(chǎn)生的感應電動勢如第9圖(c)的符號a所示時，在比較器80的+輸入端子上，由直流電源E1加上如該圖(c)的符號b所示的閾值電壓，在模擬多路轉(zhuǎn)換器64的輸出比閾值b大的時間范圍內(nèi)，即檢出磁致伸縮振動波產(chǎn)生的感應電壓的正極性部分時，比較器80的輸出是“1”，如第9圖(D)所示。
比較器80的輸出使RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76置位，因此，76的
Q輸出使與門電路77關斷，計數(shù)器75停止計數(shù)。這樣，由于在X方向第2線圈5上，磁致伸縮振動波產(chǎn)生的感應電壓一出現(xiàn)，計數(shù)器75就停止工作。所以，從最初出現(xiàn)觸發(fā)脈沖的經(jīng)過時間，可以利用計數(shù)的數(shù)字值來得知。另外，由于磁致伸縮振動波以每秒約5000米的速度傳播，此數(shù)字值對應于從X方向第1線圈2到位置指定用磁性體7為止的X方向距離。因此，用數(shù)字值得到的X方向位置數(shù)據(jù)，經(jīng)輸出緩存電路70，輸入到數(shù)字信號的數(shù)字顯示器81，把數(shù)字值顯示出來，並且輸入到計算機71中進行處理。
(Y方向位置檢出)轉(zhuǎn)切換開關62切換到+VD端時，模擬多路轉(zhuǎn)換器64切換到Y(jié)輸入端，即切換到Y(jié)方向第2線圈13端，同時，由于與門電路65導通和與門電路66關斷，使Y方向脈沖電流發(fā)生器15工作，能夠進行Y方向的位置檢出。Y方向位置檢出處理的工作情況與X方向相同。
自動方式在自動方式時，切換開關60～61切換到自動端，計算機71經(jīng)輸出緩存電路70讀出波形整形器69的輸出，經(jīng)輸入緩沖電路72能夠向單拍多諧振蕩器74輸出起動脈沖，還能夠控制與門電路65和66的通斷以及計數(shù)器75的清零狀態(tài)。
第10圖示出自動方式時計算機71進行處理實例的流程圖。
如此圖所示，由波形整形器69一輸出測量開始信號(S1)，經(jīng)輸入緩沖電路72，把指定XY切換的輸出以“0”送到外圍電路，同時，把觸發(fā)脈沖送給單拍多諧振蕩器74，開始X方向的位置測定(S2、S3)。其次，計算機71監(jiān)測RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76的
Q輸出(S4)，
Q輸出為“0”時，經(jīng)緩存電路70，讀出計數(shù)器75的內(nèi)容(S5)，把X方向的位置存儲到圖中未示出的存儲器等中。接著，為了進行Y方向的位置檢出，把指定XY切換的輸出置“1”(S6)，把觸發(fā)脈沖送給單拍多諧振蕩器74(S7)。然后，監(jiān)測RS雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器76的
Q輸出，當
Q輸出為“0”時，經(jīng)輸出緩存電路70，讀出計數(shù)器75的內(nèi)容(S9)。
如果測量開始的信號由波形整形器69連續(xù)輸出的話，與前述相同，連續(xù)地進行相繼的X和Y方向的位置檢出。而且，這時在相同的X和Y方向位置連續(xù)讀出情況下，即使后面讀出的不能存儲也是可以的。
如第9圖所示，在前述實施例中，當隨時間變化的檢出電平超過一定閾值電平b時，可將位置作為時間來檢出。因此，當感應電動勢波形的峰值電壓小于閾值電平b時，則不能檢出上述位置。另外，在第3圖中也示出，由于磁致伸縮振動波，通過放置位置指定用磁鐵的位置時，要產(chǎn)生很大的感應電動勢波形，但在除此以外的時刻，如果感應電動勢的電平也超過一定閾值電平的話，那時，由于停止了時鐘脈沖的計數(shù)，使檢出位置出現(xiàn)錯誤。
出現(xiàn)這種情況的原因是由于下述現(xiàn)象所造成的。首先，第一是由于磁致振動波隨著傳播而衰減，與激磁端相比，終端的檢出電壓變小。第二，即使離開激磁部分的距離相同，與中心部分相比較，兩端部分的檢出電壓變小。第三，希望在放置位置指定用磁鐵的位置所相當?shù)臅r間以外，檢出電壓均為零，但檢出波形卻如第3圖所示。實際上，利用位置指定用磁鐵所檢出的電壓包括電平5%左右的波動，其大小取決于非晶合金的特性，在多數(shù)材料中，也還有達到10%～30%的，這是裝置本身原因所造成的不需要的電壓，但除此之外，也有從外部電磁感應所產(chǎn)生的噪聲成分重疊進去的，還有，存放裝置的地方磁場不均勻時，也會在檢出波形中出現(xiàn)混亂，由于位置指定磁鐵以外的原因產(chǎn)生的檢出電壓的總合，這里稱為“噪聲”。第4，檢出波形如第11圖所示，具有多個峰點，在檢出最大信號V2的峰點時，S/N高。此時，應使閾值電平VT在V1＜VT＜V2范圍內(nèi)，就是說，當閾值電平設置在大于V2的情況下，不能進行位置檢出，在VT的設置小于V1的情況下，檢出位置出現(xiàn)錯誤。
總之，如果在第11圖的V1上重疊的噪聲超過閾值電平的話，則發(fā)生檢出位置錯誤。另外，在有效范圍的外圍部分，檢出波形變小，如小于閾值電平的話，則不能進行位置檢出。
在前述實施例中，還有另外一個問題，就是由于檢出波形的電平變化，可使讀出精確度降低。
第12圖實線所示的波形是檢出電壓比較大時的檢出波形，這時，在超過給定閾值電平VT的時刻t1，時鐘脈沖停止計數(shù)。另外，同圖虛線所示的波形是檢出電壓比較小時的檢出波形，在超過閾值電平VT的時刻t2時，時鐘脈沖停止計數(shù)。因此，在有效范圍內(nèi)，一旦發(fā)生這樣的檢出電壓差，便不可能檢出正確的位置，這就產(chǎn)生相當于t1和t2之差△t的距離偏移。
第13圖是解決了前述實施例中問題的，第2實施例主要部分的電路方框連接圖。在同圖中，80c是比較器，其中一個輸入端子輸入第2線圖5和13的感應電壓，另一輸入端子連接到分壓電阻R1和R2的連接點。93是作為閾值設定器的峰值保持電路，它根據(jù)輸入的上述感應電壓，輸出變動的閾值電壓，此輸出電壓由上述電阻R1和R2分壓，輸入到比較器80c中。另外，峰值保持電路93具有取樣選通脈沖的輸入端子SG和復位脈沖的輸入端子RS，其它構(gòu)成與前述實施例相同。
其次，參見第14圖中的電路各部分信號來說明電路的工作情況。在此實施例中，相對于先有的1次座標值測定中具有一個座標值，產(chǎn)生磁致伸縮振動用的脈沖出現(xiàn)1次，而在此實施例中，其特點是在相同的脈沖出現(xiàn)2次后，得到1次測量數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，參見第14圖來說明，首先，從脈沖電流發(fā)生器3或15發(fā)出第1個脈沖時，計數(shù)電路75不工作，為了保持取樣選通脈沖期間磁致振動波產(chǎn)生的檢出波形的峰值電平，使峰值保持電路93工作。接著，第2個脈沖出現(xiàn)后，計數(shù)器75工作，對時鐘脈沖計數(shù)。于是，當磁致伸縮振動波的檢出波形超過某閾值電平時，就停止時鐘脈沖的計數(shù)。這時的閾值電平是由第1個脈沖出現(xiàn)后，將磁致伸縮振動波所產(chǎn)生的檢出波形的峰值經(jīng)過保持后，再由峰值保持電路93輸出的電壓。就是說，在第1個脈沖出現(xiàn)后取樣選通脈沖的設定期間內(nèi)，對檢出波形最高電平的電壓進行保持，根據(jù)電阻R1和R2的分壓比所得到的直流電壓，以此數(shù)值輸入到比較器80c。此直流電壓是從第1個脈沖產(chǎn)生的磁致伸縮振動波的檢出波形到達峰點的時間開始，到第2個脈沖出現(xiàn)后，把數(shù)據(jù)讀完，再到為下次測量的第1個脈沖出現(xiàn)時為止，都要進行保持。在此瞬間，峰值保持電路93的復位脈沖，把一直保持到那時的峰值電壓置零。再有，在第14圖中的復位脈沖，取樣選通脈沖和計數(shù)復位脈沖可由硬件或軟件來形成。
因此，由第1個脈沖所得到的感應電壓峰值，經(jīng)電阻R1和R2的分壓比，以峰值的一定比例電壓作為閾值電平來設定的。因此，感應電壓的峰值即使小些，也能把它檢出。
第15圖(a)、(b)示出在感應電壓大和小的情況下，各自峰值電平和閾值電平之間的關系。在同圖中，VP和VP′是感應電壓的峰值電平，VT和VT′是閾值電平，其間存在下式的關系。
VT/VP＝VT′/VP′＝R2/(R1+R2)另外，由于閾值電平隨峰值電壓而變化，可以把閾值電平設定在靠近波形的尖端部分。這時，因噪聲等引起檢出位置錯誤的可能性，比過去小得多。這樣，在有效范圍內(nèi)，即使波形的幅度有很大變化時，也可以確切地檢出上述感應電壓。
還有，在前述的第1實施例中，由于閾值電平是固定的，需要花費時間來調(diào)整閾值電平和與此相比較的輸入電壓的放大量，給工作帶來麻煩。但在此方式中，對于噪聲的大小和波形大小不同，就不必要像原來那樣注意，把游標放在有效范圍的中心附近，只要將這時的輸入信號電平和閾值電平大致調(diào)整到規(guī)定值就可以。另外，當感應電壓的檢出是檢出第16圖的波形c點附近時，可以直接使用第13圖的電路。但在第16圖的a、b、d、e或f點進行檢出的情況下，將分別對應的檢出電路(圖中未示出)與第13圖的電路合起來使用，可以得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.位置檢出裝置其特征在于配備有大體上互相平行排列的多個磁致伸縮傳遞媒體；在各個磁致伸縮傳遞媒體的一端所繞的第1線圈；在各個磁致伸縮傳遞媒體的大范圍內(nèi)所繞的第2線圈；在該第2線圈或前述第1線圈中的一個線圈上加入脈沖電流，在磁致伸縮傳遞媒體中產(chǎn)生磁致伸縮振動波的脈沖電流發(fā)生器；從產(chǎn)生該磁致伸縮振動波開始，到由磁致伸縮振動波在前述第1線圈或第2線圈中的另一個線圈上，出現(xiàn)產(chǎn)生感應電壓為止的時間，對此時間進行檢出的處理器；與裝置任何部分不連接的位置指定用磁發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的位置檢出裝置，其特征在于，磁致伸縮傳遞媒體使用非晶合金來構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的位置檢出裝置，其特征在于，具有平行于磁致伸縮傳遞媒體縱向的偏磁用的偏置磁性體。
4.位置檢出裝置，其特征在于配備有各個大體上互相平行排列的，至少是由1個磁致伸縮傳遞媒體組成的多個磁致伸縮繞組;在該多個磁致伸縮繞組的一端繞上公用的第1線圈;在前述多個磁致伸縮繞組的大范圍內(nèi)，串聯(lián)的並按同一方向繞線的第2線圈;對該第2線圈或前述第1線圈中的一個線圈加入脈沖電流，使前述各磁致伸縮媒體同時產(chǎn)生磁致伸縮振動波的脈沖電流發(fā)生器;從該磁致伸縮振動波產(chǎn)生開始，到由磁致振動波在前述第1線圈或第2線圈中的另一個線圈中產(chǎn)生感應電壓為止的時間，對此時間進行檢出的處理器;對前述磁致伸縮繞組的第1線圈的繞線部分，附加偏磁的多個偏置用磁性體;與裝置任何部分都不連接的位置指定用磁發(fā)生器;前述多個磁致伸縮繞組中，大體上有一半磁致伸縮繞組所繞的第2線圈部分的連接極性，與其余的磁致伸縮繞組所繞的第2線圈部分的連接極性是相反的;而且，對前述大體上有一半磁致伸縮繞組的第1線圈繞線部分，施加偏磁的前述偏置用磁性體的磁性，與對前述其余磁致伸縮繞組的第1線圈繞線部分，施加偏磁的前述偏置用磁性體的極性，兩者是相反的。
5.位置檢出裝置，其特征在于配備有大體上互相平行排列的多個磁致伸縮傳遞媒體;在該多個磁致伸縮傳遞媒體的一端所繞的第1線圈;在上述多個磁致伸縮傳遞媒體的大范圍內(nèi)所繞的第2線圈;在該第2線圈或第1線圈中的一個線圈上加入脈沖電流，使上述各磁致伸縮傳遞媒體產(chǎn)生磁致伸縮振動波的脈沖電流發(fā)生器;從該磁致伸縮振動波產(chǎn)生開始，到由磁致伸縮振動波在上述第1線圈或第2線圈中的另一個線圈上產(chǎn)生的感應電壓中，直到獲得超過設定閾值電平的電壓為止的時間，對此時間進行檢出的處理裝置;將上述磁致伸縮傳遞媒體局部機電耦合系數(shù)增大的磁發(fā)生用的位置指定用磁發(fā)生器，在這種位置檢出裝置中，還配備有設定上述閾值電平的閾值設定器，該閾值設定器隨著上述感應電壓的峰值電平，使閾值電平改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4或權(quán)利要求
5所述的位置檢出裝置，其特征在于以非晶合金構(gòu)成磁致伸縮傳遞媒體。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的位置檢出裝置，其特征在于配備有加入平行于磁致伸縮傳遞媒體縱向的偏磁用的偏置磁性體。
專利摘要
其構(gòu)成是在各個大體上互相平行排列的多個磁致伸縮傳遞媒體上，繞上第1和第2線圈，在這兩個線圈之間，經(jīng)所述磁致伸縮傳遞媒體，進行信號的發(fā)收。利用位置指定用磁發(fā)生器，只在某一部位上，改變所述磁致伸縮傳遞媒體的機電耦合系數(shù)來進行位置指定。指定位置是以對于所述系數(shù)改變所產(chǎn)生的發(fā)收信號變化的定時為基礎來檢出的，所述磁發(fā)生器與裝置的任一部分都不連接，并且在位置檢出范圍的上下方向，即使有相當距離時，也能夠以高分辨力來檢出位置。
文檔編號G01B17/00GK86103324SQ86103324
公開日1986年12月17日 申請日期1986年5月14日
發(fā)明者村上東, 桂平勇次, 田口義德 申請人:瓦科姆株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan