(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の回転速度の測定に使用するための速度センサであって：
前記速度センサは、電極及びセンサ回路を有しており、
このセンサ回路は、
前記電極に電圧を供給して、使用状態において前記電極と前記回転部材の間の誘電体媒体の中に電場を作り出すための定電圧源と；
前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が電場の中を通過することによる電場の変動に起因して、前記定電圧源と前記電極の間を流れる電流を検出するための電流検出器と；を有し、
この電流検出器は、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第一の信号を出力し；
当該速度センサは更に、第一の信号を増幅して、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力するための信号増幅器を有する増幅器回路を有すること、
を特徴とする速度センサ。
【請求項２】
前記定電圧源は、＋／−３０Ｖから＋／−５００Ｖまでの範囲内の電圧を供給する、ことを特徴と有する請求項１に記載の速度センサ。
【請求項３】
前記速度センサの少なくとも一部は、少なくとも一つの導電性の遮蔽により電気的に遮蔽される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の速度センサ。
【請求項４】
前記遮蔽は、コントロールされた電位で保持される、ことを特徴とする請求項３に記載の速度センサ。
【請求項５】
前記増幅器回路は、遮蔽増幅器を含んでいて、その出力が前記または各導電性の遮蔽を駆動する、ことを特徴とする請求項３または４に記載の速度センサ。
【請求項６】
前記増幅器回路のそれぞれの部分を遮蔽する少なくとも二つの導電性の遮蔽を有している、ことを特徴とする請求項５に記載の速度センサ。
【請求項７】
前記遮蔽増幅器は、各導電性の遮蔽を同一の電位に保持する、ことを特徴とする請求項６に記載の速度センサ。
【請求項８】
前記または各遮蔽増幅器は、入力と実質的に同じ大きさの出力を有している、ことを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項９】
前記または各遮蔽増幅器は、前記信号増幅器に結合されている、ことを特徴とする請求項５から８の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項１０】
前記増幅器回路を横切って接続され且つ第一のキャパシタを含むフィードバック・ループを有している、ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項１１】
遮蔽増幅器が、前記信号増幅器に対して直列に接続され、
前記信号増幅器及びこの遮蔽増幅器を横切って接続されたフィードバック・ループを有し、
このフィードバック・ループは、第一のキャパシタを含んでいる、
ことを特徴とする請求項９に記載の速度センサ。
【請求項１２】
前記第一のキャパシタは、前記第一のキャパシタの有効キャパシタンスを減少させるように構成されている容量性の分轄器の一部である、ことを特徴を有する請求項１０または１１に記載の速度センサ。
【請求項１３】
前記容量性の分轄器は、前記第一のキャパシタ及び電位分轄器を有している、ことを特徴とする請求項１２に記載の速度センサ。
【請求項１４】
前記第一の出力信号は、変調された電圧であって、
前記電流検出器は、前記定電圧源を横切って直列に接続されたキャパシタ及びレジスタを有し、
前記電極は、前記定電圧源と前記キャパシタの第一の端子との間のノードに対して接続され、前記第一の出力信号は、前記キャパシタの第二の端子と前記レジスタとの間のノードから取られる。
ことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項１５】
前記電極は、前記電場がそこから伸びる表面を有していて、使用状態において前記回転部材に最も接近することになる前記表面の少なくとも一部が保護材料のボディで被われている、
ことを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項１６】
前記保護材料は、非導電性である、ことを特徴とする請求項１５に記載の速度センサ。
【請求項１７】
前記電極は、電極のボディ、及び電場がそこから伸びる電極の表面を有していて、使用状態において前記回転部材に最も接近することになる前記表面の少なくとも一部が前記電極のボディとは異なる導電性の材料により規定されている、
ことを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の速度センサ。
【請求項１８】
軸の回りで回転するために支持された回転部材、及びこの回転部材の回転速度を検出するための速度センサを有している回転機械であって、
この速度センサは、
前記軸に対して位置が固定された電極と；
前記電極と前記回転機械の実質的に一定の電位の部分との間に電場を形成するために、前記電極に対して接続された定電圧源と；を有し、
ここで、前記電極は、前記軸の回りで前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が前記電場の中を通り、それによって、前記回転部材の各回転の毎に前記電場を変動させるように配置されており；
前記速度センサは更に、
前記電場の前記変動に応答して前記定電圧源と前記電極との間を流れる電流を検出し、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第一の信号を出力するための電流検出器と；
前記電流検出器からの前記第一の信号を増幅して、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力するための信号増幅器を有する増幅器回路と；
を有する、
ことを特徴とする回転機械。
【請求項１９】
当該回転機械の前記実質的に一定の電位の部分は、前記回転部材である、ことを特徴とする請求項１８に記載の回転機械。
【請求項２０】
前記回転部材は、非導電性であって、
前記回転機械の前記一定の電位の部分は、前記電極に対して固定された空間的関係で前記回転機械により支持された導電性のボディであり、それによって、前記軸の周りでの前記回転部材の各回転の毎に、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が、前記電極と前記一定の電位の部分の間を通過するようになっている、
ことを特徴とする請求項１８に記載の回転機械。
【請求項２１】
前記回転機械の前記一定の電位の部分は、前記回転機械のハウジングの導電性の部分である、ことを特徴とする請求項２０に記載の回転機械。
【請求項２２】
前記回転部材はシャフトの上に取り付けられ、このシャフトの少なくとも一部は導電性であって前記回転機械の前記一定の電位の部分を有している、ことを特徴とする請求項２０に記載の回転機械。
【請求項２３】
軸の回りで回転するために支持された回転部材を有する回転機械の前記回転部材の回転速度を測定する方法であって：
前記軸に対する位置に電極を支持し；
前記電極に定電圧源から一定の電圧を印加して、前記電極と前記回転機械の実質的に一定の電位の部分との間に電場を形成し；
ここで、前記電極は、前記軸の回りで前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が前記電場の中を通り、それによって、前記回転部材の各回転の毎に前記電場を変動させるように配置されており；
前記電場の変動に応答して前記定電圧源と前記電極と間を流れる電流を検出して、前記変動の周波数で変調された第一の信号を導き出し；
前記第一の信号を増幅して、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力し；
前記第二の信号の変調から前記回転速度を決定すること；
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、英国出願番号第 0709397 号に基づく優先権を主張し、その内容の全てが、リファレンスによりここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、センサに係る。特に、本発明は、例えば、ターボ・チャージャのような、ターボマシナリのための速度センサに係る。しかしながら、それのみに限定されることはない。
【背景技術】
【０００３】
ターボ・チャージャは、空気を、大気圧力を上回る圧力で内燃エンジンの吸入部に供給するための、良く知られたデバイスである。従来のターボ・チャージャは、本質的に、タービン・ハウジングの中の回転可能なシャフトの上に取り付けられた、排出気体で駆動されるタービン・ホイールを有している。タービン・ホイールの回転は、コンプレッサ・ハウジングの中で、シャフトの他の端部の上に取り付けられたコンプレッサ・ホイールを回転させる。コンプレッサ・ホイールは、エンジンの吸入マニフォールドに圧縮空気を送り、それにより、エンジン出力を増大させる。
【０００４】
ターボマシンにセンサを設けて、ターボマシンの運転上の特徴を測定することが知られている。そのような運転上の情報は、ターボマシン・コントロール・システムの一つのパラメータとして使用されることが可能であり、それは、例えば、ターボマシンの部材の間の距離である。
【０００５】
ターボマシン・センサとしてこれまで使用されて来たセンサの一つのタイプは、共鳴回路を有する容量性のセンサであって、タービン・ハウジングのウォールの中に設けられたボアの中に取り付けられたセンサ電極と、電気的に導電性のタービン・ホイールとの間に形成されたキャパシタと、を含んでいる。タービン・ホイールが回転するとき、各ブレードが電極の近くを通り過ぎる度に、タービン・ホイールとセンサ電極の間の距離に依存して、キャパシタスが変動する。このようにして、センサ電極とタービン・ホイールの間の分離間隔が、変動するキャパシタスに起因する共鳴回路の周波数変調を、検出して増幅することにより決定される。
【０００６】
既知の容量性のセンサの中で、電極と他のターボマシン・コンポーネントの間の分離間隔（キャパシタを形成している）は、最小に維持されなければならない。その理由は、キャパシタスが、分離間隔の増大に伴い、分離の距離の逆数の関数として、鋭く変化するからである。しかしながら、熱膨張を許容するためと言う機械的な構造上の理由のために、通常、最小の分離間隔が要求される。そのようなものとして、しばしば、信号レベルが非常に低い。一般的に遥かにより低いノイズレベルを有している実験室と比べて、エンジン環境においては、一般的に、かなりのレベルの電気的なノイズがある。動作環境における、この低い信号レベル及び電気的なノイズは、低いＳ／Ｎ比をもたらし、それ故に、信号からノイズを排除しながら、所望の信号を要求されるレベルまで増幅することが、しばしば困難になる。
【０００７】
容量性のセンサはまた、それらの運転状態が、ターボ・チャージャの中を通る気体の中のコンタミナントの存在、並びに、センサ電極それ自身の上に堆積するコンタミナントの存在によって、悪い影響を受けることがあり得ると言う問題がある。
【０００８】
他のターボマシンの運転上の特徴の測定が有用である場合がある。例えば、ターボ・チャージャの速度に関する情報をエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）に提供することにより、ターボ・チャージャの過剰な加速を防止しまたは抑制することが可能になる場合がある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点未然に取り除くまたは緩和することにある。
【００１０】
本発明の第一のアスペクトによれば、回転的に顕著な（rotationally salient）回転部材の回転速度の測定に使用するための速度センサが提供される。この速度センサは、電極及びセンサ回路を有している。
【００１１】
前記センサ回路は、
前記電極に電圧を供給して、使用状態において前記電極と前記回転部材の間の誘電体媒体の中に電場を作り出すための定電圧源を有し；
前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が電場の中を通過することによる電場の変動（perturbation）に起因して、前記定電圧源と前記電極との間を流れる電流を検出するための電流検出器を有し、この電流検出器は、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第一の信号を出力し；
第一の信号を増幅して、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力するための信号増幅器を有する増幅器回路を有し；
前記電極の電圧、増幅器のゲイン、及び前記回転部材に対する前記電極の位置は、第二
の信号の変調が、電場の内部でのイオンの生成および／または運動による、前記誘電体媒
体の内部での電場の変動により、主として引き起こされるように選択される。
【００１２】
注目すべきことは、前記定電圧源は、前記センサが前記回転部材の回転速度を検出するために十分な期間に亘って、一定の電圧で動作することのみが要求されると言うことである。前記定電圧源は、例えば、電圧のある範囲を出力することが可能であって、その電圧がある期間に亘って変化するものであっても良い。
【００１３】
それに加えて、注目すべきことは、前記電圧源が一定の電圧を維持しようとするにも拘わらず、電場の変動と前記電圧源の応答の間の遅れに起因して、前記電極での電圧が、実際には変動することがあると言うことである。“一定の”と言う用語は、従って、そのような変動が無視されても良いものとして、解釈されるべきである。
【００１４】
前記回転部材の顕著な特徴（salient feature）とは、それがその中を通過するときに電場の中に前記変動を引き起こす生じさせる特徴であると、理解されることになる。顕著な特徴は、例えば、回転部材の三次元形態の特徴、または、回転部材の材料の性質における局部的な変化（材料の局部的な変化を含む）、または、それらの組み合わせなどあって良い。
【００１５】
前記誘電体媒体は、例えば、電極と前記回転部材の間の液体または気体（例えば空気）、または、非導電性の固体（例えば絶縁性のプラスチック材料）、または、それらの二つまたはそれ以上組み合わせなどを有していても良い。
【００１６】
前記センサ回路は、第二の信号を受け取って第三の信号を出力するための周波数分轄器（frequency divider）を有していても良い。  
前記センサ回路は、第二または第三の信号を受け取って、前記変動の周波数を表す第三の信号を印加するため周波数カウンタを有していても良い。  
前記センサ回路は、コントローラに接続するための出力端子またはケーブル、または、前記第二、第三または第四の出力信号から前記回転部材の回転速度を決定するための他の手段を含んでいても良い。  
前記センサ回路は、前記第一、第二、第三または第四の出力信号から、前記回転部材の回転速度を決定するための手段を有していても良い。
【００１７】
前記定電圧源は、約＋／−３０よりも大きい電圧、例えば、＋／−３０Ｖから＋／−５００Ｖ以上までの範囲内の電圧を供給しても良い。本発明の一部の実施形態において、＋／−１ｋＶ以上のように高い電圧が適切なこともある。他の実施形態において、＋／−３０Ｖから＋／−１５０Ｖまでの範囲内の電圧が適切であることがある。一つの好ましい電圧レンジは、＋／−５０Ｖから＋／−１５０Ｖまでであり、例えば１２０Ｖのオーダーの電圧である。
【００１８】
例えば、対応するアースに対する高められたセンサ電圧は、前述の変動が検出されることを許容し、且つ改善されたＳ／Ｎ比をもたらす。典型的な電子回路において使用される典型的な電圧（即ち５Ｖまたは１２Ｖ）を十分に上回る電圧が、各回転または前記回転部材と整合する電荷の運動に影響を与えると言う事が、見出されている。これに対して、より低い電圧は、電極の電位が、隣接する流体の流れの中のコンタミナントに応答して変動することを可能にし、または、乏しい電気的な接続に起因する（例えば、シャフトまたはホイールが油フィルム・ベアリングを介してアースに接続されることに起因することなど）、対応する近接したアースの電位の変動を可能にする。
【００１９】
前記速度センサの少なくとも一部は、少なくとも一つの導電性の遮蔽により電気的に遮蔽されても良い。例えば、電極とセンサ回路（電極から遠く離れていても良い）の間の接続、または前記センサ回路（互いに遠く離れていても良い）の要素の間が、遮蔽されても良い。
【００２０】
前記遮蔽は、コントロールされた電位で保持されても良い。
前記増幅器回路は、出力が前記または各導電性の遮蔽を駆動する遮蔽増幅器を含んでいても良い。
前記速度センサは、前記増幅器回路のそれぞれの部分を遮蔽する少なくとも二つの導電性の遮蔽を有していても良い。
前記または各遮蔽増幅器は、各導電性の遮蔽を同一の電位に保持しても良い。前記または各遮蔽増幅器は、好ましくは、入力と実質的に同じ大きさの出力を有している。
前記または各遮蔽増幅器は、前記信号増幅器に結合されても良い。
【００２１】
フィードバック・ループは、前記増幅器回路を横切って接続され、また、第一のキャパシタを含んでいても良い。一つの実施形態において、遮蔽増幅器が前記信号増幅器に対して直列に接続され、そして、フィードバック・ループが、前記信号増幅器及び前記遮蔽増幅器を横切って接続され、前記フィードバック・ループは、第一のキャパシタを含んでいる。第一のキャパシタは、前記第一のキャパシタの有効キャパシタンスを減少させるように構成された容量性の分轄器（captive divider）の一部であっても良い。前記容量性の分轄器は、前記第一のキャパシタ及び電位分轄器（potential divider）を有していても良い。
【００２２】
前記増幅器回路のゲインは、１００ｐＦより小さい値を備えたキャパシタによりコントロールされても良く、そのキャパシタスの値は、より好ましくは、１０ｐＦより小さく、より好ましくは、１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．１ｐＦより小さい、または、より好ましくは更に、０．０１ｐＦより小さい。
【００２３】
このキャパシタは、例えば、先に述べたように、キャパシタンス分轄器の中にあって、更に減少された有効キャパシタンスをもたらしても良く、その有効キャパシタンスは、好ましくは、１０ｐＦより小さく、より好ましくは、１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．０１ｐＦより小さい、そして、最も好ましくは、０．００１ｐＦより小さい。
【００２４】
好ましい実施形態において、第一の出力信号は、変調された電圧である。
【００２５】
前記電流検出器は、前記定電圧源を横切って直列に接続されたキャパシタ及びレジスタを有していても良く、ここで、前記電極は、前記定電圧源と前記キャパシタの第一の端子の間のノードに対して接続され、第一の出力信号は、前記キャパシタの第二の端子と前記レジスタの間のノードから取られる。
【００２６】
前記電極は、前記電場がそこから伸びる表面を有していても良く、使用状態において前記回転部材に最も接近することになる前記表面の少なくとも一部が保護材料のボディでカバーされる。前記保護材料は、例えば、非導電性の材料であっても良い。
【００２７】
前記電極は、電極のボディ及び電場が伸びる電極の表面を有していても良く、使用状態において前記回転部材に最も接近することになる表面の少なくとも一部が、前記電極のボディとは異なる導電性の材料により規定される。
【００２８】
本発明の第二のアスペクトによれば回転機械が提供される。この回転機械は、軸の回りで回転するために支持された回転部材と、前記回転部材の回転速度を検出するための速度センサと、を有している。
【００２９】
前記速度センサは、
前記軸に対して位置が固定された電極を有し；
前記電極と前記回転機械の実質的に一定の電位の部分の間に、電場を形成するために前記電極に対して接続された定電圧源を有し、ここで、前記電極は、前記回転部材が前記軸の回りで回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が前記電場の中を通り、それによって、前記回転部材の各回転の毎に前記電場を変動させるように配置されており；
前記電場の前記変動に応答して前記定電圧源と前記電極と間を流れる電流を検出し、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第一の信号を出力するための電流検出器を有し；
前記電流検出器からの前記第一の信号を増幅して、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力するための信号増幅器を有する増幅器回路を有し；
ここで、前記電極の電圧、増幅器のゲイン、及び前記回転部材に対する前記電極位置は、第二の信号の変調が、電場の内部でのイオンの生成および／または運動による、前記誘電体媒体の内部での電場の変動により、主として引き起こされるように選択される。
【００３０】
前記回転機械の実質的に一定の電位の部分は、前記回転部材であっても良い。
【００３１】
前記回転部材は、例えば、非導電性の材料であっても良く、そして、前記回転機械の前記一定の電位の部分は、前記電極に対して固定された空間的関係で前記回転機械により支持された導電性のボディであっても良く、それによって、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が、前記軸の周りでの前記回転部材の各回転の毎に、前記電極と前記一定の電位の部分の間を通過するようになる。
【００３２】
前記回転機械の前記一定の電位の部分は、例えば、前記回転機械のハウジングの導電性の部分であっても良い。その代わりに、前記回転部材は、少なくとも一部が導電性で、且つ前記回転機械の前記一定の電位の部分を有しているシャフトの上に取り付けられても良い。
【００３３】
前記回転部材は、前記顕著な特徴を複数有していても良い。好ましくは、電場が通過する前記電極の表面は、前記回転部材の回転方向で隣接する顕著な特徴の分離間隔より小さい、前記回転部材の回転方向の広がりを有している。
【００３４】
前記または各顕著な特徴は、物理的な突起、および／または、前記回転部材の材料の性質の局部的な変化を有していても良い。
【００３５】
一部の実施形態において、前記顕著な特徴は、エッジを含む物理的な突起である。
【００３６】
前記または各顕著な特徴は、前記軸に対して、一般的に径方向におよび／または軸方向に伸びる突起であっても良い。例えば、前記または各顕著な特徴は、ブレードまたはフィンであっても良い。
【００３７】
前記回転部材は、ハウジングにより規定されるチャンバの中で回転しても良く、流体が前記チャンバの中に存在し、それによって、電場が前記電極と前記回転部材の間の前記流体の中を通過するようになる。前記ハウジングは、流体入口及び流体出口を有していても良く、そして、前記チャンバは、前記入口と前記出口の間の流体の流れの経路の中にに有っても良い。
【００３８】
前記回転機械は、ターボマシンであっても良い。例えば、前記回転機械は、タービンまたはコンプレッサ（例えば、ターボ・チャージャまたは他の中に含まれる）であっても良く、そして、前記回転部材は、タービン・ホイールまたはコンプレッサ・ホイールであっても良い。
【００３９】
前記電極は、前記入口または出口の中に挿入された部材により支持されて、前記部材から電気的に絶縁されても良い。前記挿入された部材は、例えば、コンプレッサのノイズ・バッフルのような、環状の部材であっても良い。
【００４０】
一部の実施形態において、前記電極は、前記回転機械のハウジングにより支持されて、前記ハウジングから電気的に絶縁される。
【００４１】
前記電極は、好ましくは、前記流体に曝されない。前記電極は、例えば、少なくとも前記流体に対して実質的に反応しない材料のレイヤまたはボディにより、前記流体から分離されても良い。前記電極は、電気的に絶縁性の材料のレイヤまたはボディにより、前記流体から分離されても良い。
【００４２】
電極を支持する前記方法にも拘わらず、一部の実施形態（例えば、前記回転機械がコンプレッサである場合など）においては、それは、好ましくは、ハウジングに対して固定された位置（位置）を有していて、前記回転部材からの設定された最小距離にある。この最小距離は、前記ホイールの一つまたはそれ以上の方向であっても良く、そして、ベアリングの中に軸方向の遊び、及び通常の熱的な膨張及び遠心力による膨張の影響を受ける前記ホイールに依存しても良い。
【００４３】
この最小距離は、好ましくは、少なくとも０．１ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも０．２ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも０．３ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも０．４ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも０．６ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも０．８ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも１ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも１．５ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも２ｍｍであり、より好ましくは、少なくとも５ｍｍであり、そして、最も好ましくは、少なくとも１０ｍｍである。
【００４４】
この距離はまた、好ましくは、前記回転部材の直径の３倍より小さく、または、その一部が電場領域の中をを通過し、そして、より好ましくは、前記直径より小さく、そして、最も好ましくは、その３分の１より小さい。前記回転部材がブレードのアレイを有している場合、前記距離は、更に好ましくは、電場領域の中での前記ブレードの分離間隔より小さく、より好ましくは、その半分である。
【００４５】
前記マシンの一定の電位の部分は、アース電位または実質的なアース電位であっても良い。
【００４６】
前記速度センサは、本発明他のアスペクトに基づく速度センサであっても良い。
【００４７】
本発明の第三のアスペクトにおいて、軸の回りで回転するために支持された回転的に顕著な回転部材を有する回転機械の速度を、本発明の他のアスペクトに基づく速度センサを用いて測定する方法が提供される。
【００４８】
本発明に基づく第四のアスペクトでは、軸の回りで回転するために支持された回転部材を有する回転機械の速度を測定する方法が提供される。
【００４９】
この方法は、：
電極を前記軸に対する位置に支持し；
前記電極に定電圧源から一定の電圧を印加して、前記電極と前記回転機械の実質的に一定の電位の部分の間に電場を形成し、ここで、前記電極は、前記軸の回りで前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が前記電場の中を通り、それによって、前記回転部材の各回転の毎に前記電場を変動させるように配置されており；
前記電場の変動に応答して前記定電圧源と前記電極と間を流れる電流を検出して、前記変動の周波数で変調された第一の信号を導き出し；
前記第一の信号を増幅して、前記電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第二の信号を出力し；
ここで、前記電極の電圧、増幅器のゲイン及び前記回転部材に対する前記電極の位置は、第二の信号の変調が、電場の内部でのイオンの生成および／または運動による、前記誘電体媒体の内部での電場の変動により、主として引き起こされるように選択され；
前記第二の信号の変調から、前記回転速度を決定する。
【００５０】
本発明に基づくの第五のアスペクトは、回転的に顕著な回転部材の回転速度の測定に使用するための速度センサを提供する。
【００５１】
この速度センサは、電極及びセンサ回路を有しており、
前記センサ回路は、
前記電極に電圧を供給して電場を作り出す定電圧源と；
前記回転部材が電場の中を回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴の通過による電場の変動に起因して、前記定電圧源と前記電極との間を流れる電流を検出するための電流検出器と；を有し、
前記電流検出器は、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された第一の出力信号を出力する
。
【００５２】
前記センサ回路は好ましくは、第一の出力信号を増幅して第二の出力信号を出力するための信号増幅器を、更に有している。
【００５３】
前記電極の電圧、増幅器のゲイン、及び前記電極と前記回転部材の間の距離は、前記局部的な電場の中を通る、主としてイオンの運動により、前記電極電流の中にパルスが作り出されるように選択されても良い。前記イオンは、流体の中にあるイオン、または非導電性固体の上に吸着されたイオンの内の少なくとも一つであっても良い。
【００５４】
前記速度センサの少なくとも一部は、コントロールされた電位で保持されても良い少なくとも一つの導電性の遮蔽により電気的に遮蔽されても良い。好ましくは、前記センサは、少なくとも一つの遮蔽増幅器を含んでいて、その出力が前記または各導電性の遮蔽を駆動する。前記または各遮蔽増幅器は、前記信号増幅器に結合されても良い。遮蔽増幅器は、例えば、前記信号増幅器に対して直列に接続されても良く、そして、前記センサ回路は、前記信号増幅器及び前記遮蔽増幅器を横切って接続されたフィードバック・ループを含んでいても良く、このフィードバック・ループは、第一のキャパシタを含んでいる。第一のキャパシタは、容量性のブリッジ（第一のキャパシタ及び電位分轄器を有していても良い）の一部であっても良く、このブリッジは、前記キャパシタの有効キャパシタンスを減少させるように構成される。
【００５５】
第六のアスペクトによれば、本発明は、軸の回りで回転するために支持された回転的に顕著な回転部材を有する回転機械の速度を測定する方法を提供する。
【００５６】
この方法は、
前記軸に対する位置に電極を支持し；
前記電極に一定の電圧を印加して、前記電極と前記回転機械の実質的に一定の電位の部分の間に電場を形成し、ここで、前記電極は、前記軸の回りで前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が電場の中を通過し、それによって、前記回転部材の各回転の毎に電場を変動させるように配置されており；
電場の変動に応答して前記電圧源と前記電極の間を流れる電流を検出して、前記変動の周波数で変調された信号を導き出し；
前記信号の変調から前記回転速度を決定する。
【００５７】
前記センサは、以下の内の一つまたはそれ以上による電場の変動を検出することにより、動作すると信じられている：
−  摩擦（摩擦電気効果（triboelectric effect））により作り出される電荷の運動に起因する、電場の中での電荷分布の変調；この摩擦は、例えば、前記流体それ自身（乱れのような）の中での摩擦、または、前記流体導管の中の流体とボディ（前記回転部材の顕著な特徴のような）の間の摩擦であっても良い；
−  電場の中を通る前記回転部材の顕著な特徴の運動により引き起こされる、前記流体の物理的な性質の変動に起因する、電場の中での電荷分布の変調（例えば、増大した圧力は、増大した電荷密度をもたらす）；
−  電場がその中に形成される誘電体材料の電気的な性質の変調（例えば、圧力および／または温度および／または湿度または他の変化は、この誘電体材料の誘電率に影響を及ぼす）。
【００５８】
従って、本発明の一つのアスペクトは、軸の回りで回転するために支持された回転的に顕著な部材の回転速度を測定する方法である。
【００５９】
この方法は：
電極を、前記軸に対する位置に支持し；
前記電極に一定の電圧を印加して、前記電極と実質的に一定の電位・ボディの間に電場を形成し、ここで、前記電極は、前記回転部材が前記軸の回りで回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が電場の中を通り、それによって、前記回転部材の各回転の毎に電場を変動させるように配置されており；
電場の変動に応答して、前記電圧源と前記電極の間を流れる電流を検出して、前記変動の周波数で変調された信号を導き出し；
前記信号の変調から前記回転速度を決定する；
ここで、前記変動は、以下の影響の一つまたはそれ以上に起因して発生する：
−  摩擦（摩擦電気効果）により作り出される電荷の運動に起因する、電場の中での電荷分布の変調；この摩擦は、例えば、前記流体それ自身（例えば、乱れなど）の中での摩擦、または、前記流体導管の中の前記流体とボディ（例えば、前記回転部材の顕著な特徴など）の間の摩擦であっても良い；
−  電場の中を通る前記回転部材の顕著な特徴の運動により引き起こされる、前記流体の物理的な性質の変動に起因する、電場の中での電荷分布の変調（例えば、増大した圧力は、増大した電荷密度をもたらす）；
−  電場がその中に形成される誘電体材料の電気的な性質の変調（例えば、圧力および／または温度および／または湿度または他の変化は、この誘電体材料の誘電係数に影響を及ぼす）。
【００６０】
同様に、本発明は、軸の回りで回転するために支持された回転的に顕著な部材の回転速度の測定に使用するためのセンサを提供する。
【００６１】
このセンサは、電極及びセンサ回路を有し、
前記センサ回路は、
前記電極に電圧を供給して電場を作り出すための定電圧源と；
前記回転部材が回転するとき、前記回転部材の少なくとも一つの顕著な特徴が電場の中を通過することによる電場の変動に起因して、前記定電圧源と前記電極との間を流れる電流を検出するための電流検出器と；を有し、
前記電流検出器は、電場の変動の周波数に対応する周波数で変調された出力信号を出力し；
ここで、前記電場の変動は、以下の影響の内の一つまたはそれ以上により引き起こされる：
−  摩擦（摩擦電気効果）により作り出される電荷の運動に起因する、電場の中での電荷分布の変調；この摩擦は、例えば、流体それ自身（例えば、乱れなど）の中での摩擦、または、流体導管の中の流体とボディ（例えば、前記回転部材の顕著な特徴など）の間の摩擦であっても良い；
−  電場の中を通る前記回転部材の顕著な特徴の運動により引き起こされる、前記流体の物理的な性質の変動に起因する、電場の中での電荷分布の変調（例えば、増大した圧力は、増大した電荷密度をもたらす）；
−  電場がその中に形成される誘電体材料の電気的な性質の変調（例えば、圧力および／または温度および／または湿度または他の変化は、この誘電体材料の誘電率に影響を及ぼす）。
【００６２】
前記センサ回路は、好ましくは、増幅器を含み、その運転上の特徴は、これらの影響の一つまたはそれ以上に起因して、出力信号を増幅するするように構成され、同時に、信号ノイズを最小化する。この信号ノイズは、もしそうでなければ、前記変動に起因して信号変調の検出を妨げることになる場合がある。前記増幅器は、例えば、上述のように、信号増幅器及び遮蔽増幅器を含んでいても良い。
【００６３】
本発明はまた、流体の特徴の変化を測定する方法の準備措置にも係る。
【００６４】
この方法は：
電極を、前記流体に対する位置に支持し；
前記電極に一定の電圧を印加して、前記電極と実質的に一定の電位のボディとの間に電場を形成し、ここで、前記電極は、電場が前記流体の中に伸びるように配置されており；
前記流体の特徴の変化に起因して、電場の変動に応答して前記電圧源と前記電極の間を流れる電流を検出し；
検出された電流の流れから、前記特徴の変化を決定し；
前記変動は、前記特徴の変化により引き起こされる電荷の運動に起因する、電場の中での電荷分布の変調、および／または、前記特徴の変化に起因する前記流体の誘電率の変調によるものである。
【００６５】
前記特徴は、例えば、前記流体の温度、圧力、湿度または化学的組成であっても良い。
【００６６】
本発明はまた、導管の中を流れる流体のマスフローを測定するための方法の準備措置にも係る。
【００６７】
この方法は：
電極を、前記導管に対する第一の位置に支持し；
前記電極に一定の電圧を印加して、前記電極と実質的に一定の電位のボディの間に電場を形成し、ここで、前記電極は、電場が前記導管の中に伸びるように配置されており；
第一の位置の上流第二の位置での、前記流体の特徴を変調し；
前記流体の前記変調された特徴に起因して、電場の変動に応答して前記電圧源と前記電極の間を流れる電流を検出し；
−  前記第一の位置と第二の位置の分離間隔、及び前記流体の特徴の前記変調と前記電流の検出との間の経過時間から、前記流体の前記マスフローを決定する。
【００６８】
本発明の他の好ましい及び特に好ましい特徴は、以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、固定形態のタービンを備えたターボ・チャージャの中を通る軸方向の断面であって、ターボ・チャージャの基本的なコンポーネントを示している。
【図２】図２は、本発明の第一の実施形態に基づくターボ・チャージャ・コンプレッサ・ハウジングの斜視図である。
【図３】図３は、図２のコンプレッサ部分の中を通る断面である。
【図４】図４は、図２及び３のコンプレッサのセンサ電極アセンブリの中を通る長手方向の断面を示している。
【図４ａ】図４ａは、本発明に基づくセンサ回路の概略的な特徴を示している。
【図５】図５は、本発明の第二の実施形態に基づくターボ・チャージャ・コンプレッサ・ハウジングの斜視図である。
【図６】図６は、図５のターボ・チャージャ・コンプレッサのノイズ・バッフル・インサートの断面図である。
【図７】図７は、図５のコンプレッサの部分の中を通る断面図である。
【図８】図８は、本発明に基づくセンサ回路の実施形態の概略的な回路図である。
【図９】図９は、本発明に基づくセンサ回路の更なる実施形態の回路図（断面図）である。
【図１０ａ】図１０ａは、電気的に導電性のコンプレッサ・ホイール及び本発明に基づく隣接する電極アセンブリの中を通る単純化された断面図である。
【図１０ｂ】図１０ｂは、電気的に導電性のシャフトの上に支持された電気的に非導電性のコンプレッサ・ホイール、及び本発明に基づく隣接する電極アセンブリを通る単純化された断面図である。
【図１０ｃ】図１０ｃは、電気的に非導電性のコンプレッサ・ホイール、及び本発明に基づく隣接する電極アセンブリを通る単純化された断面図である。
【図１１ａ】図１１ａは、本発明に基づくセンサの電極と回転部材との間の電場のラインを、概略的に示している。
【図１１ｂ】図１１ｂは、本発明に基づくセンサの電極と回転部材との間の電場のラインを、概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
次に、本発明の特定の実施形態が、以下の添付図面を参照しながら、説明される。これらの添付図面は、例示の目的でのみ、示されている。
【００７１】
先ず、図１を参照すると、これは、固定形態のタービンを備えた典型的なターボ・チャージャの中を通る軸方向の断面であって、ターボ・チャージャの基本的なコンポーネントを示している。ターボ・チャージャは、中央軸受ハウジング３を介してコンプレッサ２に結合されたタービン１を有している。タービン１は、タービン・ホイール５を収容するタービン・ハウジング４を有している。同様に、コンプレッサ２は、コンプレッサ・ホイール７を収容するコンプレッサ・ハウジング６を有している。タービン・ホイール５及びコンプレッサ・ホイール７は、軸受ハウジング３の中の軸受アセンブリ９の上に支持された共通のターボ・シャフト８の両端の上に取り付けられている。
【００７２】
タービン・ハウジング４には、排出気体入口１０及び排出気体出口１１が設けられている。入口１０は、流入する排出気体を、環状の入口チャンバ（即ち、ヴォリュート（volute）１２）の方向に送る。この入口チャンバは、タービン・ホイール５の周りを取り囲み、且つ径方向に伸びる環状の入口経路１３を介して、そこと連絡している。タービン・ホイールの回転５は、コンプレッサ・ホイール７を回転し、このコンプレッサ・ホイールは、軸方向の入口１４（環状の入口ウォール６ａにより部分的に規定される）を通って、空気を引き込み、出口１５を介して、圧縮空気をエンジン吸入口（図示されていない）に送る。
【００７３】
図２から４ａは、本発明の第一の実施形態に基づくターボ・チャージャの速度センサを含むターボ・チャージャ・コンプレッサを示している。コンプレッサ・ハウジング６の特徴は、図１のターボ・チャージャ・コンプレッサの特徴と、細部において異なっているが、その構造は、一般的には同一であり、そして、適切な場合には、同一の参照符号が、対応する特徴を識別するために使用される。
【００７４】
本発明に基づく速度センサ・アセンブリ１６には、コンプレッサ・ハウジング６に取り付けられている。センサ・アセンブリ１６（図４の中に、隔離された状態で示されている）は、電気的に導電性の保護管１８の中に支持された長い電極１７を有していて、この保護管は、コンプレッサ・ハウジング・ウォールの中を通って設けられた一般的に径方向のボア１９の中を通って伸びている。このボア１９は、コンプレッサ・ホイール７のブレードにより近くを通り過ぎられるコンプレッサの内側の表面２０に開口していて、それによって電極１７の拡張された端部２１が、コンプレッサ・ホイール７の近傍に配置されるようになる。
【００７５】
電極１７の反対側の端部、及び保護管１８は、絶縁性のセンサ・ケーシング２３の中に収容されたＰＣＢ２２に対して接続され、このセンサ・ケーシングは、保護管１８を覆う管状の部分２４を含んでいる。センサ・アセンブリ１６は、ボルト２５により、ハウジング６に固定され、このボルトは、センサ・ケーシング２３の中の開口２６の中を通過して、ハウジング・ウォールの中のネジが形成されたボア２７の中に伸びている。Ｏリング・シール２８が設けられ、ボア１９の中のセンサをシールしている。更なるネジが形成されたボア２８ａもまた、温度センサ（図示されていない）のような入口センサ・デバイスの配置を容易にするように設けられている。
【００７６】
ＰＣＢ２２は、電極１７及び保護管１８を、ＰＣＢ２２（図４ａの中に概略的に示されている）の上に配置されたセンサ回路２９に、電気的に接続する。センサ回路２９は、固定された電圧源３１、電流検出回路３２、増幅器３３及び周波数カウンタ３４を有している。周波数カウンタは、周波数分轄器（frequency divider）（図示されていない）を有していても良い。周波数カウンタは、コンプレッサ・ホイールの回転速度の信号の代表値出力する。この代表値は、例えば、、接続ケーブル３０を介して、エンジンＥＣＵまたは他のコントローラに供給されても良い。センサ回路の例として示す実施形態の、更なる詳細及び動作については、後に説明される。
【００７７】
本発明に基づくターボ・チャージャの速度センサの第二の実施形態が、図５から７の中に示されている。再び、コンプレッサ・ハウジング６の特徴は、図１及び２から４のターボ・チャージャ・コンプレッサの特徴と、細部では異なっているが、適切な場合には、同一の参照符号が、対応する特徴を識別するために使用される。
【００７８】
先ず、図５を参照すると、コンプレッサは、プラスチック・インサートの形態のノイズ・バッフル３５を含み、このインサートは、コンプレッサの入口１４の中に取り付けられている。コンプレッサ・ハウジングから切り離されたインサートとしての、コンプレッサのノイズ・バッフルの準備措置は、従来技術において知られているので、ノイズ・バッフルの機能について、詳細には説明されさい。しかしながら、図６の中に示されているように、ノイズ・バッフル３５は、管状の部分３６を含む環状の構造である。
【００７９】
本発明によれば、コンプレッサは、電極１７を含むセンサ・アセンブリ１６を含み、この電極は、図６及び７の中に示されているように、プラスチックのノイズ・バッフル・インサート３５の中に埋め込まれている。電極１７は、一般的に、軸方向に伸びる部分１７ａ及び径方向に伸びる部分１７ｂを有するＬ字形に形成され、径方向に伸びる部分は、図７の中に示されているように、センサ・アセンブリ１６の他のコンポーネントに接続するためにバッフル・インサート３５の中に設けられたボア３７の中に突出している。
【００８０】
図７を参照すると、コンプレッサ・ハウジング６に、入口ウォール６ａの中に径方向のコネクター開口３８が設けられ、この開口は、バッフル・インサート３５のボア３７と揃っていて、電極１７の径方向の部分１７ｂへの電気的な接続を容易にする。インサート３５の管状の部分３６は、コンプレッサ・ホイール（図示されていない）の方向へ伸び、それによって、電極１７の軸方向の部分１７ａの端部がコンプレッサ・ホイールの近傍にあるようになっている。
【００８１】
センサ・アセンブリ１６は、絶縁性のセンサ・ケーシング２３を更に有していて、このケーシングは、電気的に導電性のソケット３９に接続されたＰＣＢ２２を収容している。ソケット３９は、ケーシング２３の管状の部分４０の中に配置され、この管状の部分は、バッフル・ボアの中に挿入され、それによって、電極のポートの径方向の部分ｂが、ソケット３１の中に伸びるようになっている。上記の管状の部分４０は、ボア３７の中の締り嵌め（interference fit）であっても良く、電極の部分１７ｂは、ソケット３９の中の締り嵌めであっても良い。電極の部分１７ｂの端部には、テーパーが付けられ、ソケット３９の中への挿入を助ける。Ｏリング・シール２８が、開口３８に対してセンサ・ケーシング２３をシールする。センサ・アセンブリ１６は、ボルト２５によりハウジング６に固定され、このボルトは、ケーシング２３の中の開口２６の中を通って伸び、ハウジング・ウォール６９の中のネジが形成されたボア２７の中へ伸びている。
【００８２】
ＰＣＢ２２は、（ＰＣＢ２２の上に配置されたセンサ回路２９を介して）電極１７を出力ピン４１に接続し、この出力ピンは、エンジンＥＣＵまたは他のコントローラに接続するために設けられている。センサ回路は、図示されていないが、図４ａの中に概略的に示されたセンサ回路２９と同一である。
【００８３】
取外し可能なインサート３５の中に電極１７を埋め込むことによって、センサのターボ・チャージャの中への組み込みが、シンプルになり、且つ非常に低いコストで行われることが可能になることを確保する。電極１７は、例えば、シンプルな導電性の（例えば銅の）ワイヤであっても良い。好ましくは、電極は、耐久性を備えた金属で作られる。異なるコンプレッサの入口の形態は、バッフル・インサート３５の形状を適切に定めることにより、センサ・アセンブリ１６またはコンプレッサ・ハウジング６の他の細部を変える必要無しに、容易に収容されることが可能である。電極は、必要な場合には、取外し可能なバッフル・インサート３５を、シンプルに取り替えることにより、置き換えられることも可能である。
【００８４】
本発明の上記の実施形態の両者は、同一のセンサ回路２９を有していて、同じやり方で動作する。これについて、次に説明される。
【００８５】
電圧Ｖが、定電圧源４２により、アースと電極１７の間に印加される。これは、電極１７と、実質的なアースであるコンプレッサ・ホイール７との間に電場を形成する。コンプレッサ・ホイール７が回転するとき、ホイール・ブレードが、電極１７の位置を次々に通り過ぎる。各ブレード電場の中を通るとき、電極とコンプレッサ・ホイールの間の電場が撹乱される。電圧源が電極での電圧Ｖを維持しようとするので、電場の変動（perturbation）に応答して、電圧源と電極と間を電流が流れる。電流の流れは、このようにして、コンプレッサ・ホイールの回転速度に直接依存して、周波数で変調される。検出された電流は、増幅器３３により増幅され、増幅された信号が周波数カウンタ３４に送られ、この周波数カウンタは、瞬間のコンプレッサ・ホイール（即ちターボ・チャージャ）の速度の信号の代表値を出力する。
【００８６】
次に、図８及び９を参照しながら、センサ回路の例として示す実施形態が説明される。
【００８７】
最初に図８を参照すると、これは、センサ回路２９の部分の運転の原理を表す概略的な回路を示している。ＤＣ電源４２は、レジスタ４３を介して電極１７に電気的に接続される。電源４２もまた、共通のアース４４に対して電気的に接続されている。共通のアース４４は、導電性のコンポーネントであっても良く、または、ターボ・チャージャがその中に配置される車両のボディワークまたはシャシであっても良く、または、アースであっても良い（特に、発電機のような静止しているエンジンに取り付けられたターボ・チャージャの場合）。コンプレッサ・ホイールもまた、共通のアース電位（４５で示されている）にある。これは、電極とコンプレッサ・ホイールの間に電場を形成する。
【００８８】
上述のように、コンプレッサ・ホイールが回転するとき、変調された電流が電圧源と電極と間を流れることになる。この電流は、電極１７及びレジスタ４３の中間のジャンクション４６での電圧を変化させることになる。ジャンクション４６は、キャパシタ４７及びレジスタ４８を介して、共通のアース４４に対して電気的に接続される。ジャンクション４６での電圧の変化は、結合キャパシタ４７を通って、電流が流れる状態を生じさせることになり、それは、キャパシタ４７とレジスタ４８の中間の第二のジャンクション４９での、電圧の変調をもたらすことになる。ジャンクション４９での電圧の変調は、接続された増幅器３３により増幅され、その出力５０は、次に、周波数カウンタ３４に供給される。周波数カウンタ（図８の中に図示されていない）は、完全に従来のものであっても良い。
【００８９】
図９は、センサ回路２９の部分の第二の実施形態を示している。電極１７及びセンサ回路へのその電気的な接続が、ターボ・チャージャの外の逆の電場（例えば、電波障害（radio interference））に対して非常に感受性が高いと言う事実に起因して、電極１７及び電極とセンサ回路２９の間の電気的な接続が遮蔽されている。本発明の上記の実施形態の電極の場合、逆の外部の電場の遮蔽は、好都合にも、金属のコンプレッサ・ハウジング６によりもたらされる。図２から４の実施形態の場合、遮蔽は、保護管１８からもまたもたらされる。
【００９０】
そのようなものとして、もし、電極１７が、少なくとも検出回路（特に増幅器）から遠く離れて配置される場合、同軸ケーブルのような、遮蔽されたケーブルが、電極１７を検出回路に接続するために使用されることが重要である。遮蔽されたケーブルのインナー・コア５１は、電極１７から信号を運び、外側の遮蔽レイヤ５２により取り囲まれている。同軸ケーブルは、キャパシタとして振舞う。ケーブルの中の系統外のキャパシタスは、ガード増幅器５３により補償される。ガード増幅器は、コントロールされた電位で保持され、例えば、実質的なアース電位で保持されるが、それのみに限定されない。
【００９１】
先の回路実施形態の場合と同様に、ＤＣ電源４２が電極１７に対して電気的に接続される。電源４２と電極１７の中間には、レジスタ５５，５６及び５７及びキャパシタ５８を有するバイアス回路５４がある。バイアス回路の目的は、Ｓ／Ｎ比を増大させることにある。バイアス回路５４のキャパシタ５８は、ガード増幅器５３の出力に電気的に結合され、それによって、バイアス回路５４がより大きいインピーダンスを電極１７にもたらすようになる。
【００９２】
この実施形態において、キャパシタ４７の機能は、それが電極１７をガード増幅器５３の入力に接続すると言う点で、先の実施形態における同様な参照符号が付されたキャパシタの機能と、良く似ている。ガード増幅器５３は、増幅器のアースとコンプレッサ・ホイールのアースとの間の電位の相違を無くすように機能する。第一の回路の実施形態の場合とは異なり、コンプレッサ・ホイールのアース及び増幅器は、共通のアースに対して接続されていなくても良い。増幅器のアースとコンプレッサ・ホイールのアースの間の相違は、不正確な測定をもたらすことになる。ガード増幅器５３の出力は、同軸ケーブルの外側の遮蔽レイヤ５２に送られる。これは、電極１７の信号の変化のみが増幅されるように、増幅器で一定の電圧を維持する。このようにして、好ましくない信号内容、即ちノイズが取り除かれる。
【００９３】
ガード増幅器５３からの出力は、中間キャパシタ５９を介して、反転増幅器６０の入力に送られる。容量性の分轄器（captive divider）６１は、レジスタ６２，６３及び６４及びキャパシタ６５を有していて、増幅器６０の周り電気的に接続されて、増幅器６０にバイアスをかけるフィードバック要素として振舞う。それに加えて、容量性の分轄器６１は、キャパシタ５９との組み合わせで、ハイパス・フィルタを構成する。レジスタ６２は、非常に高い有効抵抗を有していて、それによって、ハイパス・フィルタが低いカットオフ周波数を有するようになり、それによって、センサが、低い周波数で開始する全体的なバンド幅を有するようになる。ローパス・フィルタ（図示されていない）が、コンプレッサ・ホイールの動きに関係しない信号の高周波コンポーネントを取り除くために、使用されても良い。
【００９４】
二つの増幅器を、この場合には、ガード増幅器５３と反転増幅器６０を、直列に使用することは、それが、たった一つの高い質の増幅器（同様な機能を果たすことが可能であることがある）の使用に対して、コストの節約をもたらす点で好ましい。
【００９５】
更なる容量性の分轄器（captive divider）６６は、キャパシタ６７及び６８、及びレジスタ６９及び７０を有していて、ガード増幅器５３の入力と反転増幅器６０の出力の間に、電気的に結合される。６６は、両方の増幅器５３，６０の周りでフィードバック要素として振舞う。容量性の分轄器６６は、有効な小さなフィードバック・キャパシタ６７をもたらし、それは、レジスタ６９及び７０の電位分轄器（potential divider）のアクションに起因しており、ここで、レジスタ６９は間接的に電気的に結合され、且つガード増幅器５３の出力に関係付けられている。回路出力は、ポイント７１で取られることが可能であり、そこから、その回路出力は、その後で、必要な場合には更に増幅された後に、周波数カウンタ（図示されていない）に供給されても良い。
【００９６】
増幅器５３，６０のゲインは、容量性の分轄器６６によりコントロールされる。容量性の分轄器は、好ましくは、増幅器５３，６０の周りでの有効キャパシタンスをもたらし、その値は、好ましくは、１０ｐＦより小さく、より好ましくは、１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．０１ｐＦより小さく、そして更に好ましくは、０．００１ｐＦより更に小さい。その代わりに、容量性の分轄器６６が、増幅器５３，６０の周りに接続された単一のキャパシタにより置き換えられても良い。この場合には、キャパシタは、好ましくは、１００ｐＦより小さい値を有し、より好ましくは、１０ｐＦより小さく、より好ましくは、１ｐＦより小さく、より好ましくは、０．１ｐＦより小さく、そして更に好ましくは、０．０１ｐＦより更に小さい。
【００９７】
先に論じたレンジ内の値を備えた容量性の分轄器６６（または同等のキャパシタ）の使用は、増幅器５３，６０のゲインをコントロールし、それによって、使用される電極１７が、より小さな有効領域を有すること、および／または、コンプレッサ・ホイールから離れてより大きい距離に配置されることを可能にし、そして、より大きい従来のキャパシタを備えた同様なセンサでは検出されないであろう電場の変動を検出することを可能する。これは、もし、センサが、大きいコンプレッサの速度を測定するために使用される場合に、特に好ましく、その場合、コンプレッサ・ホイールの軸方向の運動及び熱膨張のような因子が、コンプレッサ・ホイール７の電極１７に近付くことを制限することがある。
【００９８】
上述した実施形態のそれぞれの場合、コンプレッサ・ホイール（即ちターボ・チャージャ）の回転速度が、コンプレッサ・ホイール７の上のブレードの数により変調周波数を分轄することにより、シンプルに決定されても良い。この計算は、周波数カウンタ３４の中で、実行されても良く、または、例えば、ＥＣＵまたは他のコントローラ（例えば、ターボ・チャージャの排気ゲートのアクチュエータ、または、可変形状の入口メカニズムなどような）により実行されても良い。周波数カウンタ３４からの出力は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）のフォーマットによるものであっても良く、それは、当業者により理解されている。
【００９９】
ＥＣＵにターボ・チャージャの速度についての情報を提供することは、例えば、ＥＣＵが、ターボ・チャージャが取り付けられたエンジンのクリティカルな運転上のパラメータを最適化することを可能にすることがあり、そしてまた、ターボ・チャージャが過剰に加速された場合に、ターボ・チャージャおよび／またはエンジンに対する損傷の可能性を防止する修正アクションを可能にする。
【０１００】
既知の容量性のセンサは、電極とコンプレッサ・ホイールの間の結合の変調に依拠して、キャパシタの変化を作り出すので、もし、コンプレッサ・ホイールが電気的に非導電性の材料で作られている場合には、それらのセンサは、機能することがない。その理由は、導電性のコンプレッサ・ホイールが無ければ、ターボマシンの回転に関係するセンシング回路のキャパシタスの変調もないからである。反対に、先に述べたように、提案された発明のセンサは、電気的に非導電性のコンプレッサ・ホイール（例えば、プラスチック材料で作られたコンプレッサ・ホイール）を使用しても動作することが、示されている。その理由は、プラスチックのコンプレッサ・ホイールであっても、電場の中に検出可能な変動を作り出すことになるからである。
【０１０１】
この発明が克服する他の問題は、不安定なアース電位の問題である。電源４２の一方の側は、共通のアースに対して接続される。共通のアースは、例えば、ターボ・チャージャ・ハウジング、ターボ・チャージャが取り付けられるエンジン・ブロック、及びターボ・チャージャがその一部を構成する車両のボディワーク／シャシ、などである。そのようなものとして、ターボ・チャージャ・ハウジングのアース電位が、コンプレッサ・ホイール７に伝えられなければならない。
【０１０２】
しかしながら、コンプレッサ・ホイール７は、典型的には、シャフト８を介してオイル供給式のジャーナル・ベアリング９上に支持されている。このようにして、少なくとも一つの油のフィルムが、コンプレッサ・ホイール７とアース電位の間に存在する。シャフト８が回転するとき、少なくとも一つのフィルムの厚さが変動することがある、それは、ススの量に起因して変化する油の抵抗との組み合わせで、ターボ・チャージャ・ハウジングのアース電位とコンプレッサ・ホイール７電位との間に、不安定な相違をもたらすことがある。不安定なアース電位は、電極１７で、誤りの信号をもたらすことがある。ガード増幅器３３は、不安定なアース電位の悪い影響を、実質的に取り除く。その理由は、増幅器のアースとコンプレッサ・ホイール７の間の電位の変化が、増幅器３３で一定の電圧を維持するためにフィードバックを適用することにより取り除かれるからである。
【０１０３】
注目すべきことに、上述の本発明の実施形態の詳細に対して、多くの変形が行われることが可能である。例えば、もし、遮蔽がコンプレッサ・ハウジング６によりもたらされる場合には、第一の実施形態の保護管１８が省略されることが可能である。しかしながら、本発明の他の実施形態において、ハウジング６が適切な導電性の材料で作られていなくても良く、その場合には、保護管１８が有用になる。同様に、これに対して、上述した第二の実施形態は、専用の電場の遮蔽を有していない。その理由は、遮蔽が、コンプレッサ・ハウジングによりもたらされるからであり、必要な場合には、そのような遮蔽（保護管１８と同様な）が加えられても良い。
【０１０４】
上述した本発明の第二の実施形態において、電極１７は、その軸方向の部分１７ａが１００ｍｍの長さのオーダーであるようなものあっても良い。電極１７の表面領域は、上記の実施形態の何れにおいても、典型的には、１ｍｍ２と５０ｍｍ２の間であっても良い。他の実施形態において、電極のサイズが変化しても良い。例えば、電極１７が、リボン状に形作られも良く、または、拡張された鍬状の部分を有する軸方向の部分１７ａ（例えば、‘Ｔ’字の形状で終了しても良い）を有していても良い。
【０１０５】
更に、拡大部分は、ベースを形成するために二つのディメンジョンで拡大していても良く（例えば、押しピン（drawing pin）または画鋲（thumbtack）形状を備えている）、そのベースは、矩形または台形として、実質的に形作られても良く、または、コンプレッサ・ホイール・ブレード（または回転対称部材）により近くを通り過ぎられる表面の部分に適合する形状であっても良く、例えば、その軸の双方に湾曲した長い台形として形作られても良い。
【０１０６】
電極１７は、適切なサイズまたは形状であって良いが、好ましくは、コンプレッサ・ホイールの回転の軸に対する電極１７の角度方向の範囲は、コンプレッサ・ホイール上で隣接するブレードの間の角度方向の分離間隔の半分より小さい。これは、コンプレッサ・ホイールの回転により引き起こされる電場の変動の平均化の時間を最小化し、それ故に、信号の平滑化を減少させるからである。
【０１０７】
例えば、注目すべきことに、電極１７の物理的な構造が、変化することが可能である。シンプルな導電性のワイヤが、多くの用途において十分であろう。他の場合において、異なる形態が、要求される電場を形成するために好ましい場合もある。電極１７が汚染に対して露出される可能性がある用途においては、上述した実施形態の場合のように、電極の表面が露出されていないことが好ましい。但し、電極が特定の環境において化学的に反応しない材料で作られている場合には、その限りではない。しかしながら、電極を、高い誘電率を有する材料により、流体（例えば気体）の流れから分離させることは、有用である。同様に、センサ・ケーシング２３の形態及び構造は、センサが支持され且つ接続されることになる用途及びやり方に依存して、変化しても良い。
【０１０８】
上述した本発明の第二の実施形態の中で、電極１７がノイズ・バッフル３５の中に埋め込まれているが、注目すべきことに、センサが、入口１４により受け取られるように形作られた適切なインサートの中に埋め込まれていても良い。
【０１０９】
センサの位置が、示されたものから変わっても良い。電極を、コンプレッサ・ホイール（または監視される他の回転コンポーネント）の近傍の、電場の変動が最大である位置に、配置することが好ましい。また、電極が、コンプレッサの中を通る効率的な気体の流れに対して大きな悪影響を及ぼすことがないように配置されることも好ましい。
【０１１０】
しかしながら、電極が、正確な検出のために十分な電場の変動がある位置に配置されても良い。これは、コンプレッサ・ホイールの上流または下流の何れであっても良く、電極は、例えば、入口１４または出口１５の何れかに配置されることが可能な場合がある。これは、例えば、本発明の特定の用途においてシンプルなテストにより決定されることが可能な場合がある。それに加えて、センサ回路２９が電極１９から遠く離れて配置されることが可能な場合がある。
【０１１１】
以上で説明された実施形態において、センサ回路２９がＰＣＢ２２の上に配置されている。これは、必ずしも必要ではない。センサ回路は、固定された電圧源３１、電流検出回路３２、増幅器３３、及び周波数カウンタ３４を有している。周波数カウンタは、周波数分轄器を有していても良い。これらの回路コンポーネントの何れかが、ＰＣＢ２２および／またはセンサ・アセンブリ１６から遠く離れて配置されていても良い。例えば、固定された電圧源３１及び周波数カウンタ３４が、ＥＣＵまたは他のコントローラの一部を構成しても良く、これに対して、電流検出回路３２及び増幅器がＰＣＢ２２に上に配置されても良い。当然、電気的な接続が、電極１７と検出回路３２のそれぞれのコンポーネントとの間に、常に、要求されることになる。他の考えられる実施形態において、周波数分轄器が、ＰＣＢ２２に上に配置されても良く、その出力は、ＥＣＵまたは他のコントローラに対して接続された遠隔の周波数カウンタに供給される。
【０１１２】
そのようなものとして、センサ・コンポーネントが、二つまたはそれ以上のグループに分けられても良く、その内の一つが、電極に物理的に近くに配置されても良く、そして、その内の一つが、ＥＣＵに隣接するまたはＥＣＵの中にあるように、物理的に離れて配置されても良い。しかしながら、増幅器が電極の近くにあって、電気的な干渉の可能性を最小化することが、好ましい。もし、増幅器が、電極から離れて配置されている場合には、二つの間の接続は、好ましくは電気的に遮蔽される。
【０１１３】
電極への変調された電流の流れを測定するように構成されたセンサ回路の代替的な実施形態は、適切な当業者により容易に案出されることが可能であろう。電極とコンプレッサ・ホイール（または他の回転部材）の間に印加される電圧は、変動を示す電場を形成するために必要であるように、決定されても良い。一部の用途において、約３０Ｖよりも大きい電圧が適切である場合もあるが、多くの用途に対して、電圧は、好ましくは、５０Ｖよりも大きく、そしてより好ましくは、７０Ｖよりも大きい。１２０Ｖを超える電圧が、使用されても良く、その理由は、これが、容易に入手可能な電子的なコンポーネントにより、容易に供給されるからである。遥かにより高い電圧（例えば、上記の５００Ｖまたは上記の１ｋＶ）が、一部の用途において、遥かに好ましいこともある。しかしながら、そのような高い電圧の使用は、より頑丈な回路コンポーネントの使用を要求することになる。電極での電圧は、コンプレッサ・ホイール（または他の回転部材）に対して、正または負であっても良く、それによって、電極は、コンプレッサ・ホイールまたは他の回転部材（電気的に導電性または非導電性であっても良い）に対して、アノードまたはカソードの何れかになる。
【０１１４】
一つの実施形態によれば、センサ回路が、たった一つの高いゲイン増幅器を有していても良いが、一部の用途に対しては、これは、高価な質の高い増幅器を必要とすることがある。他の実施形態によれば、二つの増幅器があり、その一つは、ガード増幅器（または遮蔽増幅器）である。後者の場合は、より安価で、且つより質の低いコンポーネントを使用する機会をもたらす。ガード増幅器は、適切なゲインで動作しても良いが、好ましくは、遮蔽されたケーブル外側の遮蔽レイヤ及び外部の電場遮蔽を同一の電位で保持するように、実質的に１のゲインで動作する。
【０１１５】
本発明の上記の実施形態において、電極は、コンプレッサ・ハウジングに取り付けられて、コンプレッサ・ホイールの回転速度を測定する。他の実施形態において、電極は、タービン・ホイールの回転、または、ターボ・チャージャ・シャフトの何か他の特徴を、直接、測定するように構成される場合がある。そのようなものとして、センサが、タービンまたは軸受ハウジングに取り付けられる場合がある。
【０１１６】
注目すべきことに、本発明は、ターボ・チャージャ向けの用途にのみ限定されず、他の回転機械の回転速度を測定するために使用されることが可能である。そのような回転機械の例は、気体または液体タービン（例えば、出力タービンまたは気体タービン、または他の形態のエンジンを含む）、または、ターボ・チャージャの一部ではない気体／液体コンプレッサ、または、例えば、流体ポンプを含むが、それらのみに限定されない。そのような代替的な用途において、監視対象の装置のハウジングおよび／または回転部材は、例えば、プラスチックのハウジングの中で回転しているプラスチックのインペラ・ホイールのような、非導電性であっても良い。
【０１１７】
ここでまた注目すべきことは、センサ・ケーシング、装置のハウジング、または回転部材材料の選択が、電場の変動を増大させるようなものであっても良い。これは、例えば、摩擦電気系列表（triboelectric series）の中でのその位置のような、材料の性質に依存しても良い。
【０１１８】
更にまた、注目すべきことに、もし、本発明が、回転的に顕著な部材を有していない回転機械に対して適用される場合には、それに対して回転的に顕著な部材が機械的に結合されなければならない。例えば、シャフトまたは回転的に顕著な特徴を有していない他の回転体の速度は、回転的に顕著な特徴を備えた部材を、それらが一緒に回転するように、シャフト（または他の回転体）に機械的に結合することにより、測定されても良い。従って、本発明に基づくセンサは、一緒に回転する部材の回転を検出し、それにより、シャフトの回転速度（または他の回転体）を決定しても良い。
【０１１９】
上述したように、本発明は、電極と回転部材（例えばコンプレッサ・ホイール）の間に形成された電場の中の変動を測定する。理論に拘束されることを望むこと無く、そのような変動は、以下で論ぜられる幾つかの影響から生じても良い。
【０１２０】
図１０ａは、回転部材の近傍でボディ７３の中に埋め込まれた電極７２の例を、概略的に示していて、この図において、回転部材は、電気的に導電性のコンプレッサ・ホイール７４である。ボディ７３は、非導電性の材料（例えば、上述のバッフル・インサート３５またはセンサ・ケーシング２３のような、セラミックまたはプラスチック部材であっても良い）から作られても良く、その場合には、それが、電極７２を、支持ハウジングから、または他の支持構造から、電気的に（及び熱的に）絶縁する場合がある。
【０１２１】
その代わりに、ボディ７３が、導電性の材料から作られる場合もあり、そして、必要な場合には、回りを取り囲むハウジングまたは支持構造（支持がそれ自身、非導電性でない場合）から電気的に絶縁される。後者のケースでおいて、ボディは、好ましくは、それが露出される環境の中に反応性を有していない導電性の材料（例えばプラチナ）を有していることになるであろう。ボディはまた、完全に省略されることも可能であり、その場合には、電極が反応性を有さないことが、好ましくなるであろう。
【０１２２】
電圧の印加は、上述したように、電極７２と一定の電位の部分（この場合には、ホイール７４）との間に、電場を形成する。ボディ７３と、ホイール７４とボディ７３の間を流れる気体７５（即ち空気）の両者は、異なる誘電体性質を備えた誘電体材料として振る舞う。電場は、電極７２とホイール７４の間のトータルの距離を伸びる。トータルの距離Ａの内、距離の部分Ｂは、ホイール７４とボディ７３の間の気体７５（この場合には空気）の中を通る。電場は、ボディ７３の中を通る距離Ａの部分Ｃを伸びる。
【０１２３】
図１０ｂは、回転部材の近傍でボディ７３の中に埋め込まれた電極７２の他の例を、概略的に示している。この図において、回転部材は、電気的に導電性のシャフト８の上に回転可能に取り付けられた電気的に非導電性のコンプレッサ・ホイール７４ａである。上述したように、電極７２とシャフト８の間への電圧の印加は、電極７２と一定の電位の部分（この場合には、シャフト８）との間に、電場を形成する。ボディ７３、気体７５（即ち、ホイール７４ａとボディ７３の間を流れる空気）、及び非導電性のコンプレッサ・ホイール７４ａは、全て、異なる誘電体性質を備えた誘電体材料として振る舞う。電場は、電極７２とシャフト８の間のトータルの距離Ａを伸びる。トータルの距離Ａの内で、距離の部分Ｂは、ホイール７４とボディ７３の間の気体７５（この場合には空気）の中を通る。電場は、ボディ７３の中を通る距離Ａの部分Ｃを伸びる。電場は、コンプレッサ・ホイールの中を通る部分Ｄを伸びる。
【０１２４】
図１０ｃは、回転部材の近傍でボディ７３の中に埋め込まれた電極７２の更なる例、概略的に示していて、この図において、回転部材は、電気的に非導電性のコンプレッサ・ホイール７４ｂである。電極７２への電圧の印加は、上述したように、電極７２とコンプレッサ７８の一定の電位の部分の間に、電場を形成し、その一定の電位の部分は、例えば、コンプレッサ・ハウジングの部分（必要な場合には電気的に隔離されている）またはハウジングにより支持された専用の電極の場合がある。
【０１２５】
ボディ７３、気体７５（即ち、ホイール７４、ボディ７３と一定の電位の部分７８との間を流れる空気）、及び非導電性のコンプレッサ・ホイール７４ｂは、全て、異なる誘電体性質を備えた誘電体材料として振る舞う。電場は、電極７２と一定の電位の部分７８の間のトータルの距離を伸びる。トータルの距離Ａの内、部分Ｂ及びＥは、ホイール７４、ボディ７３と一定の電位の部分７８の間の気体７５（この場合には空気）の中を通る。電場は、ボディ７３の中を通る距離Ａの部分Ｃを伸びる。電場は、コンプレッサ・ホイールの中を通る部分Ｄを伸びる。
【０１２６】
イオンが、電場の領域内に存在しても良い。“イオン”と言う用語は、電場により影響を受ける荷電粒子（帯電された存在）を呼ぶために使用されていて、そして、疑義を避けるためには、荷電分子（帯電された分子）を含んでいる。電極が、ホイールより高い電位で保持されるか、あるいはそれより低い電位で保持されるかに依存して、その電極が、アノード及び他のカソードを構成することになる。負に帯電されたイオンは、アノードの方へ引き付けられることになり、正に帯電されたイオンは、カソードの方へ引き付けられることになる。自由または可動イオンは、この力を受けて、電極７２またはコンプレッサ・ホイール７４の何れかの方向へ動くことになる。可動イオンは、電極１７またはコンプレッサ・ホイール７４に接触して、電荷を直接そこに移動させても良く、および／または、それらの再分布が、誘電体材料の中での電場の変動が引き起こしても良い。電場の変動は、特に、イオン大量の再分布が生じる場合において、特定の極性のイオンが電場の特定の領域の中に偏在するように生じると、考えられる。
【０１２７】
可動イオンは、気体７５及びボディ７３の両者の中に、それらの組成に応じて存在しても良い。コンプレッサ・ホイール７４が回転するとき、それと気体７５の間の摩擦力が、ホイール７４の表面が電荷を失いまたは得ることを生じさせることがあり、それにより、イオンを作り出す。気体７５及びボディ７３（及び、気体の流れの中の他の表面）の間の摩擦力が、ボディ７３の露出された表面（または他の表面）が電荷を失いまたは得て、再びイオンを作り出すことを生じさせることがある。これらの場合の双方において、イオンが、露出された表面の中に形成されるのみではなく、補足的なイオンが、気体７５の中に形成されることが、あり得る。更にまた、気体７５それ自身の中の乱れが、イオンの生成をもたらすこともある。イオンの生成のための、一つの可能なメカニズムは、電子の変位（electron displacement）である。
【０１２８】
もし、イオンが、金属のような、導電性の材料の中に形成された場合には、イオン電荷が、格納場（containment field）の影響の下で、導電性の材料の中で自由に移動する（電流の流れとしても知られている）。もし、イオンが、絶縁材料の中に形成された場合には、イオン電荷は、自由に動くことができず、そして、そのようなものとして、電荷が、イオンが形成された材料の表面に蓄積されることになる。イオンが気体７５の中に形成された場合には、イオンは、局部的な電荷を構成する。気体７５の中に、自由に動くことができるのはイオン自身であり、それは、導電性の材料の中でのイオン電荷と反対である。
【０１２９】
示されたコンプレッサ・ホイール７４は、中央メイン・ボディ７６を有していて、その周りに、複数の径方向に、外側に伸びるブレード７７が、等角度の間隔で並べられている。コンプレッサ・ホイールが回転するとき、気体７５の乱れは、ブレード７７のエッジの周りでより顕著である。そのようなものとして、ブレード７７のエッジが電極７２に隣接するとき、イオンの生成が促進される。
【０１３０】
これは、気体７５の乱れ（それ故に、イオンの生成をもたらす摩擦力）が、電極７２に近い領域でより大きいことがあると言うことに起因するのみではなく、電場による帯電された粒子への電気的な力（例えば、存在から引き離されることによってイオンを作り出すことになる電子への電気的な力など）が、帯電された粒子が電極７２に近い程、よりも大きいと言うことにも起因している。もし、例えば、コンプレッサ・ホイール７４が導電体（例えば金属）である場合には、たとえホイールが静止している場合であっても、電荷もまた、各ブレード７７の鋭いエッジの周りに自然に蓄積されることになる。
【０１３１】
電極７２に取り付けられたセンサ回路は、電圧源（電極７２に電荷を供給しまたは電極７２から電荷受け取るように動作する）を有しているのみではなく、それによって、電圧源と電極の間を流れる電流が検出されることになる。電場の中での電荷の運動は、電極７２またはコンプレッサ・ホイール７４への双方に関して、または、電荷の大量の再分布及び偏在を引き起こすように、誘電体材料の中での電場の変動をもたらす。
【０１３２】
電極７２に対して接続されたセンサ回路が電流を供給することが可能であると言うことに起因して、電場の変動は、回路が、システムの全体の電荷電位を維持するように動作させ、それにより、誘電場の変調を防止する。これを行うために、補償電流が電極７２の中を流れて、電極での電圧Ｖを維持する。
【０１３３】
コンプレッサ・ホイール７４が回転するとき、ブレード７７が、電極７２を繰り返し通過する。以上で説明したように、ブレード７７のエッジが電極７２に隣接しているとき、イオンの生成が促進されると言うことに起因して、コンプレッサ・ホイール７４の回転が、変調された電場の変動（電荷変調と呼ばれることもある）を引き起こす。そのようなものとして、電極７２の中を流れる電流もまた、対応するホイールの回転速度の周波数で、コンプレッサ・ホイールの回転７４により変調される。変調された電流は、変調の周波数を決定するように、そしてそれにより、ホイール７４の回転速度を決定するように増幅されて、周波数カウンタに送られても良い。
【０１３４】
電場の変動はまた、少なくとも部分的に、電場の中での、材料（この場合には、気体７５及びボディ７３）の誘電体性質の少なくとも一つの変化からもたらされると考えられることもあると考えられる。そのような誘電体の性質の例は、その誘電率である。誘電率は、例えば、材料、温度または圧力の変化により変えられることがある。これは、既知の容量性のタイプ・センサが、電極とブレードの間の距離の変化からもたらされるセンサの中のキャパシタスの変化を検出するように機能すると理解されると言う点で、既知の容量性のタイプ・センサとは異なっている。これに対して、本発明に基づくセンサは、誘電体の中のまたはその表面での、電荷分布の変化、及び対応する電場の変動を使用している。
【０１３５】
先に論じたように、電場は、電子がそれらの親原子または分子の局部的な電位に打ち克つことを可能にすることにより、イオンの生成を促進すると考えられるのみではなく、それに加えて、それが、自由イオン及び自由電荷の両方がその中で移動する電位を作り出す（例えば、負に帯電されたイオンまたは電子がアノードの方向に移動する）。この点で、電場が、格納場（containment field）とみなされても良い。更にまた、電場は、提案された発明と同様なタイプの既知のセンサ電子回路で生ずる入力の飽和の問題を克服するために役立つ。
【０１３６】
電場が無い場合において、タービン・ホイール７４、気体７５及びボディ７３の中に存在するイオンは、例えば、熱的な運動に起因して、ランダムなやり方で、自由にドリフトすることが可能である。イオンがドリフトするとき、それらは、帯電していない原子及び分子のような他のボディと衝突することがある。この理由のために、電場が無い場合において、発生した帯電イオンは、実質的に自由にドリフトすることになり、電場のドリフトをもたらし、それにより、電極での不安定な電位をもたらす。電極での電位は、それが、タービン・ホイール７４の運動からもたらされる信号の強さを上回る程度まで、ドリフトすることがある。そのようなものとして、前記信号は、ドリフト電位により遮蔽されおよび／または歪まされることになる。
【０１３７】
極端な場合、例えば、もし、帯電された粒子が電場の中に注入された場合には、ドリフト電圧もまた、センシング電子回路の許容可能な入力電圧を上回ることがある。これは、入力の飽和として知られている。入力の飽和は、電極７２上に蓄積された電荷が電位をもたらし、その強度が、前記測定手段の一部を形成する増幅器の入力レンジの外側にあるときに生ずる。電場を形成することにより、これがを防止されることがあり、それによって、電場の中での電荷変調の結果として発生する電極の電位の変調が、検出可能になる。それは増幅器が入力の飽和電位により圧倒されることにならないからである。電場は、ドリフトに起因して、高い電位が電極上に生ずることを防止する。この高い電位は、もしそうでなければ、十分に大きくなって、センシング回路の中のコンポーネントに損傷を与えることがある。
【０１３８】
電圧源により供給される電場の使用は、典型的に５０Ｖから１ｋＶの範囲内である場合があり、イオンの運動が、主として電場により支配され、熱的な運動により支配されないと言うことを意味している。そのようなものとして、イオンのドリフトの量が、そしてそれ故に、誘電場のドリフトの量が、大幅に減少される。結果として、電極の電位ノイズが減少され、それによって、Ｓ／Ｎ比が増大する。それに加えて、電場は、イオン・ドリフトを最小化することにより、入力の飽和を実質的に防止し、それによって、電極７２にバイアスを与える必要性を取り除く。なお、バイアスを与えることは、信号を減衰させることになる。
【０１３９】
電圧源の使用もまた、電荷変調の強度を強めると考えられる。これは、電場を横切る可動電子の運動を増大させる電圧源から生ずることがある。このアクションは、回転的に顕著な回転部材の機械的なアクションにより引き起こされる電荷分布の変化を補償するように、またはそれに反応するように行われても良い。このようにして、実質的な電荷バランス電位が、格納電位（containment potential）の間の中間で、実現されることがある。
【０１４０】
電極７２の軸方向のプロファイルは、ブレードが電極７２に隣接するとき、それがブレード７７の軸方向のプロファイルに対応するように形作られても良い。大半の電荷の生成は、ブレード７７のエッジで起こると考えられる。もし、ブレード７７のエッジが、電極７２と同一形状である場合には、これは、二つの間の結合を増大させることがあり、それによって、ブレード７７と電極７２の間の電荷移送が最大化されることになる。
【０１４１】
例えば、図１１ａ及び１１ｂの中に概略的に示されているように、電場の変動が、電場の変化を有していても良いと考えられる。図１１ａは、非導電性の誘電体の回転的に顕著な回転部材８０に隣接する定電圧源により、高められた電圧で保持された、電極７９の周りの等電位場の線を示している。図１１ｂは、回転部材の誘電体の顕著な特徴８１を示していて、この誘電体の顕著な特徴は、電極７９と回転部材８０の間を伸びる電場の部分の中を通過し、それによって、等電位の線を密にして、電極の近傍で電場の傾斜を増大させている。この増大した傾斜は、電荷が電極の近くに引き寄せられる状況と同等であって、電流がその中を流れる状態を生じさせる。
【０１４２】
誘電体部材８１は、電極７９の方向に、電荷が蓄積されることを可能にする。分子は、電場の傾斜に応答して、誘電体の中で分極して、それを防止するために寄与する。１より高い誘電率を備えた誘電体（１．５から４の範囲にある典型的なプラスチックなど）の中に、等電位のラインが材料の中で分離され、このようにして、材料の直ぐ外側で、必然的に互いにより接近することになる。
【０１４３】
対応するアースに対して、高められたセンサ電圧は、以上において説明された効果が検出されることを許容し、この測定のシステムは、Ｓ／Ｎ比の改善もたらす。以下のことが見出された：即ち、典型的な電子回路（即ち、５Ｖまたは１２Ｖ）において使用される典型的な電圧を十分に上回る電圧は、各回転と整合する電荷の運動に影響を与える。これに対して、より低い電圧は、センサ電位が、隣接する流体の流れの中のコンタミナントに応答して、または、乏しい電気的な接続（例えば、シャフトまたはホイールが油フィルム・ベアリングを介してアースに接続されることに起因することなど）に起因する、対応する近接するアースの電位の変動に応答して、変動することを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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