(57)【要約】【課題】導電性又は半導電性の被測定体との距離や被測定体の温度を、非接触で高精度に測定することのできる測定装置を提供すること。【解決手段】被測定体１０に対向配置される第１コイル２１及び第２コイル３１と、第１コイル２１を励磁して第１コイル２１のインピーダンスの変化に関与する第１信号Ｓ１を出力する第１変換回路２２と、第２コイル３１を励磁して第２コイル３１のインピーダンスの変化に関与する第２信号Ｓ２を出力する第２変換回路３２と、を備え、それぞれのコイル及び変換回路には、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２それぞれの特性を測定して求め、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の特性における極性が逆で、且つ、絶対値が同程度とする組み合わせとなる第１コイル２１と、第１変換回路２２と、第２コイル３１と、第２変換回路３２を選定したものを使用すると共に、各コイルから被測定体１０までの距離Ｄを第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２から算出する。【選択図】図１
2014215082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性または半導電性の被測定体に距離を隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第１コイルと、
前記第１コイルを交流電流により励磁すると共に前記第１コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第１信号を出力する第１変換回路と、
前記被測定体に対して前記第１コイルと同一の離間距離で対向配置されて交流電流により励磁される第２コイルと、
前記第２コイルを交流電流により励磁すると共に前記第２コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第２信号を出力する第２変換回路と、
前記第１信号と前記第２信号とを受けて、これらの信号に所定の演算処理を実施する演算処理手段と、
を備え、
前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路とは、前記第１信号と前記第２信号それぞれの特性を測定して求め、前記第１信号と前記第２信号の特性における極性が逆で絶対値が同程度とする組み合わせとなる前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路を選定したものを使用し、
前記演算処理手段は、前記第１信号と第２信号とから、前記被測定体と各コイルとの間の離間距離を算出することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記演算処理手段は、前記第１信号Ｓ１と前記第２信号Ｓ２との差分である偏差ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２を算出し、更に、この偏差ΔＳと前記被測定体の温度ｔとの相関、及び前記偏差ΔＳと先に算出した離間距離との相関から、被測定体の温度ｔを算出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記演算処理手段の演算結果を表示する表示手段と、前記演算結果を記録する記録手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項４】
導電性または半導電性の被測定体に距離を隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第１コイルと、
前記第１コイルを交流電流により励磁すると共に前記第１コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第１信号を出力する第１変換回路と、
前記被測定体に対して前記第１コイルと同一の離間距離で対向配置されて交流電流により励磁される第２コイルと、
前記第２コイルを交流電流により励磁すると共に前記第２コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第２信号を出力する第２変換回路と、
前記第１信号と前記第２信号とを受けて、これらの信号に所定の演算処理を実施する演算処理手段と、
を備え、前記被測定体からの離間距離を測定する測定方法であって、
前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路とは、前記第１信号と前記第２信号それぞれの特性を測定して求め、前記第１信号と前記第２信号の特性における極性が逆で絶対値が同程度とする組み合わせとなる前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路を選定したものを使用し、
前記演算処理手段により、前記第１信号と第２信号とからそれぞれ求められる距離の平均値から、前記被測定体と前記各コイルとの間の離間距離を算出することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電流で励磁されたコイルを導電性または半導電性の被測定体に近づけたときの前記コイルのインピーダンスの変化から、前記被測定体との距離や被測定体の温度を検出する測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電流で励磁されたコイルを導電性または半導電性の被測定体に近づけると、コイルが発生する磁束によって前記被測定体の表面に渦電流が生ずる。この渦電流は、コイルが発生する磁束の変化を妨げる方向に生ずる。そのため、被測定体に近づくコイルは、被測定体の表面に生ずる渦電流の影響を受け、被測定体との距離に相応して、インピーダンスやインダクタンスが変化する。即ち、コイルのインピーダンスやインダクタンスは、被測定体までの距離と、相関を持つ。
したがって、被測定体に近づけたときのコイルのインピーダンス変化やインダクタンス変化に関与する変化量（例えば、電圧や、発信周波数などの一次測定量）を測定し、その測定量を解析することで、コイルと被測定体との距離を算出することが可能である。
【０００３】
また、被測定体を流れる渦電流の量は被測定体の透磁率や導電率と一定の相関を持ち、更に、被測定体の透磁率や導電率は、被測定体の温度と一定の相関を持つ。言い換えると、被測定体の温度変化は、渦電流の変化を招き、被測定体から一定の距離にあるコイルに、インピーダンスやインダクタンスの変化をもたらす。即ち、コイルのインピーダンスやインダクタンスは、被測定体の温度とも、相関を持つ。
従って、被測定体から一定の距離にあるコイルのインピーダンス変化やインダクタンス変化に関与する変化量を測定し、その測定量を解析することで、被測定体の温度を算出することも可能である。
【０００４】
なお、図７は、コイルのインダクタンス変化に関与する変化量である発信周波数と、被測定体の温度との相関、コイルから被測定体までの距離との相関の一例を示したものである。
図７において、縦軸には、コイルのインダクタンス変化に関与する変化量である発信周波数（単位はＨｚ）をとり、横軸にはコイルから被測定体までの距離（単位はｍｍ）をとっている。図７において、特性線ｆ１は、被測定体の温度が６０℃のときの発信周波数とコイルから被測定体までの距離との相関を示す。また、図７において、特性線ｆ２は、被測定体の温度が３０℃のときの発信周波数とコイルから被測定体までの距離との相関を示す。
【０００５】
図７において、コイルから被測定体までの距離が１３ｍｍ以内となる領域Ａ１では、被測定体の温度が６０℃の場合と３０℃の場合とでは、発信周波数が相異する。即ち、この領域Ａ１は、被測定体の温度がコイルのインダクタンス変化に影響する度合いが大きい領域（以降、温度依存領域Ａ１と呼ぶ）である。この温度依存領域Ａ１では、被測定体までの距離と、被測定体の温度と、の双方が、コイルのインダクタンス変化に影響を及ぼす。
また、コイルから被測定体までの距離が１３ｍｍを超えた領域Ａ２では、被測定体の温度が６０℃の場合と３０℃の場合のいずれの場合も、発信周波数はほぼ同一になる。即ち、この領域Ａ２は、被測定体の温度がコイルのインダクタンス変化に影響する度合いが小さい（ほとんど影響しない）領域（以降、温度非依存領域Ａ２と呼ぶ）である。この温度非依存領域Ａ２では、被測定体までの距離のみが、コイルのインダクタンス変化に影響を及ぼす。
【０００６】
下記特許文献１には、前記被測定体の表面に渦電流の変化の影響によるコイルのインダクタンス変化を利用して、前記被測定体との距離や、前記被測定体の温度を非接触で測定する測定装置が開示されている。
【０００７】
特許文献１に開示された測定装置の場合は、前記被測定体に対して図７の温度依存領域Ａ１に対向配置されて交流電流により励磁される第１コイルと、該第１コイルを交流電流により励磁すると共に前記第１コイルの発信周波数を出力する第１発信回路と、前記被測定体に対して図７の温度非依存領域Ａ２に対向配置されて交流電流により励磁される第２コイルと、該第２コイルを交流電流により励磁すると共に前記第２コイルの発信周波数を出力する第２発信回路と、第１発信回路及び第２発信回路の出力を演算処理する演算処理手段と、を備えている。
【０００８】
下記特許文献１の測定装置の演算処理手段は、温度依存性の低い第２コイルの発信周波数と、該発信周波数の距離依存性を示す相関式とから、第２コイルと被測定体までの距離を算出し、更に、既知の第２コイルと第１コイルとの相対位置関係から、第１コイルから被測定体までの距離を算出する。
【０００９】
また、下記特許文献１の測定装置の演算処理手段は、先に算出した第１コイルから被測定体までの距離と、第１コイルの発信周波数の温度依存性を示す相関式とから、被測定体の温度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２０７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、図７に示した温度非依存領域Ａ２では、温度依存性が小さくなるだけでなく、同時に、距離依存性も小さくなる。そのため、温度非依存領域Ａ２に配置されている第２コイルの発信周波数から算出した距離は十分な精度が得られず、その距離を基に算出される被測定体の温度も、精度が低下する。即ち、特許文献１に開示の測定装置では、被測定体までの距離や被測定体の温度を高精度に測定することができないという問題があった。
【００１２】
また、特許文献１の測定装置は、被測定体までの距離を算出する際に、発信周波数の距離依存性を示す相関式が必要で、被測定体までの距離を算出する演算処理が複雑化するという問題もあった。
【００１３】
そこで、本発明は、交流電流で励磁されたコイルを導電性または半導電性の被測定体に近づけたときの前記コイルのインピーダンスの変化から、前記被測定体との距離や被測定体の温度を非接触で高精度に測定することのできる測定装置及び測定方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明は、導電性または半導電性の被測定体に距離を隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第１コイルと、前記第１コイルを交流電流により励磁すると共に前記第１コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第１信号を出力する第１変換回路と、前記被測定体に対して前記第１コイルと同一の離間距離で対向配置されて交流電流により励磁される第２コイルと、前記第２コイルを交流電流により励磁すると共に前記第２コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第２信号を出力する第２変換回路と、  前記第１信号と前記第２信号とを受けて、これらの信号に所定の演算処理を実施する演算処理手段と、を備える測定装置である。そして、前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路とは、前記第１信号と前記第２信号それぞれの特性を測定して求め、前記第１信号と前記第２信号の特性における極性が逆で絶対値が同程度とする組み合わせとなる前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路を選定する。そして、前記演算処理手段により、前記第１信号と第２信号とから、前記被測定体と各コイルとの間の離間距離を算出することを特徴とする。
ここで、前記第１信号と前記第２信号の特性における絶対値が同程度とは、例えば第１信号の絶対値が「１」のときに第２の信号の絶対値が「０．７〜１．３」の範囲のものを言う。
【００１５】
当該測定装置では、被測定体に近づけた第１コイルのインピーダンス変化に関与する第１信号と、被測定体に近づけた第２コイルのインピーダンス変化に関与する第２信号とから、各コイルから前記被測定体までの距離を算出する。その際、第１信号を出力させる第１コイルや第２信号を出力させる第２コイルは、いずれも、被測定体に対する温度依存性の度合いに関係なく、被測定体に近づけることができる。即ち、当該測定装置では、第１信号及び第２信号において、距離依存性の大きな領域を使用して距離を算出することができるため、各コイルから被測定体までの距離を、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の測定装置において、前記演算処理手段は、前記第１信号Ｓ１と前記第２信号Ｓ２との差分である偏差ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２を算出し、更に、この偏差ΔＳと前記被測定体の温度ｔとの相関、及び前記偏差ΔＳと先に算出した離間距離との相関から、被測定体の温度ｔを算出することを特徴とする。
【００１７】
当該測定装置において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳは、後述の（３）式の右辺に示すように、被測定体の温度ｔの一次関数であり、線形性を示す。即ち、偏差ΔＳと被測定体の温度ｔとは、後述の（３）式に示す相関を持つ。
【００１８】
そして、後述の（３）式における係数ａ及び定数ｂは、後述の（４）式、及び（５）式に示すように、コイルから被測定体までの離間距離Ｄの２次関数として、表すことができる（即ち、偏差ΔＳは、離間距離Ｄに対して、後述の（４）式及び（５）式に示す相関を持つ）。
【００１９】
更に、被測定体の温度ｔは、後述の（６）式に表すことができる。
そこで、当該測定装置における演算処理手段は、後述の（６）式に、上記の（４）式及び（５）式で算出したａ，ｂを代入する演算処理を行うことによって、被測定体の温度ｔを求める。後述の（６）式で温度ｔを算出する過程で使用する離間距離Ｄは、温度依存領域内に位置して距離依存性も高いコイルにより検出した高精度な第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２から算出したものであるため、被測定体の温度ｔを高精度に測定することができる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載の測定装置において、前記演算処理手段の演算結果を表示する表示手段と、前記演算結果を記録する記録手段と、を備えたことを特徴とする。
これにより、演算結果であるコイルから被測定体までの離間距離Ｄ、あるいは被測定体の温度ｔを、表示手段で簡単に視認することができる。また、演算結果である被測定体までの離間距離Ｄ、あるいは被測定体の温度ｔを記録手段に残せるため、測定結果を後で評価することも容易になる。
【００２１】
請求項４の発明は、導電性または半導電性の被測定体に距離を隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第１コイルと、前記第１コイルを交流電流により励磁すると共に前記第１コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第１信号を出力する第１変換回路と、前記被測定体に対して前記第１コイルと同一の離間距離で対向配置されて交流電流により励磁される第２コイルと、前記第２コイルを交流電流により励磁すると共に前記第２コイルのインピーダンスの変化に関与し且つ前記被測定体の温度に依存する変化量である第２信号を出力する第２変換回路と、前記第１信号と前記第２信号とを受けて、これらの信号に所定の演算処理を実施する演算処理手段と、を備え、前記被測定体からの離間距離を測定する測定方法であって、前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路とは、前記第１信号と前記第２信号それぞれの特性を測定して求め、前記第１信号と前記第２信号の特性における極性が逆で絶対値が同程度とする組み合わせとなる前記第１コイルと、前記第１変換回路と、前記第２コイルと、前記第２変換回路を選定したものを使用し、前記演算処理手段により、前記第１信号と第２信号とからそれぞれ求められる距離の平均値から、前記被測定体と前記各コイルとの間の離間距離を算出することを特徴とする。
当該測定方法では、請求項１の測定装置と同様に、第１、第２のコイルから被測定体までの距離を、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、被測定体に近づけた第１コイルのインピーダンス変化に関与する第１信号と、被測定体に近づけた第２コイルのインピーダンス変化に関与する第２信号とから、各コイルから前記被測定体までの距離を算出する。その際、第１信号を出力させる第１コイルや第２信号を出力させる第２コイルは、いずれも、被測定体に対して、第１信号及び第２信号における温度依存性が大きくなる温度依存領域内に位置しているため、第１信号及び第２信号における距離依存性も大きくなる。即ち、当該測定装置では、距離依存性の大きな第１信号及び第２信号を基に距離を算出するため、各コイルから被測定体までの距離を、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳは、後述の（３）式の右辺に示すように、被測定体の温度ｔの一次関数であり、線形性を示す。そして、後述の（３）式における係数ａ及び定数ｂは、後述の（４）式、及び（５）式に示すように、コイルから被測定体までの離間距離Ｄの２次関数として、表すことができる。更に、被測定体の温度ｔは、後述の（６）式に表すことができる。
そこで、請求項２の発明における演算処理手段は、後述の（６）式に、後述の（４）式及び（５）式で算出したａ，ｂを代入する演算処理を行うことによって、被測定体の温度ｔを求める。後述の（６）式で温度ｔを算出する過程で使用する離間距離Ｄは、温度依存領域内に位置して距離依存性も高いコイルにより検出した高精度な第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２から算出したものであるため、被測定体の温度ｔを高精度に測定することができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、演算結果であるコイルから被測定体までの離間距離、あるいは被測定体の温度ｔを、表示手段で簡単に視認することができる。また、演算結果である被測定体までの離間距離Ｄ、あるいは被測定体の温度ｔを記録手段に残せるため、測定結果を後で評価することも容易になる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、請求項１の測定装置と同様に、第１、第２のコイルから被測定体までの距離を、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態における測定装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の第１変換回路の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【図３】図１の第２変換回路の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の測定装置が検出する第１信号及び第２信号と、コイルと被測定体との間の離間距離Ｄと、被測定体の温度ｔとの相関を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態の測定装置において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳの傾きａ及び切片ｂと、被測定体までの離間距離Ｄと間の相関を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態の測定装置において、被測定体までの離間距離Ｄ及び被測定体の温度を測定する手順を示したフローチャートである。
【図７】励磁コイルの温度依存性と距離依存性が、被測定体までの離間距離によって変化する傾向を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る測定装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態における測定装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の第１変換回路の具体的な回路構成を示すブロック図である。また、図３は、図１の第２変換回路の具体的な回路構成を示すブロック図である。
【００２８】
この一実施形態の測定装置１は、導電性または半導電性の被測定体１０に距離を隔てて対向配置される第１回路２０及び第２回路３０と、これらの第１回路２０及び第２回路３０の出力信号を演算処理する演算処理手段４０と、この演算処理手段４０における演算処理過程や演算結果の表示及び記録を行う表示・記録部５０と、を備えている。
【００２９】
第１回路２０は、図１に示すように、被測定体１０に離間距離Ｄを隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第１コイル（第１誘導素子）２１と、この第１コイル２１を交流電流により励磁する第１変換回路２２と、を備えている。
【００３０】
第１変換回路２２は、第１コイル２１を励磁する一方で、被測定体１０に生ずる渦電流の影響による第１コイル２１のインピーダンスの変化に関与し且つ被測定体１０の温度に依存する変化量である第１信号Ｓ１を出力する。
本実施形態の第１変換回路２２は、図２に示すように、第１コイル２１を交流電流によって励磁して第１コイル２１を含む共振回路を形成する発振回路６１と、発振回路６１から得られる共振電圧（単位：Ｖ）を検出して出力する検波回路６２と、検波回路６２の出力する共振電圧を増幅して出力する増幅回路６３と、を備えている。増幅回路６３の出力する信号が、上記の第１信号Ｓ１である。
【００３１】
第２回路３０は、図１に示すように、被測定体１０に対して第１コイル２１と同一の離間距離Ｄを隔てて対向配置されて交流電流により励磁される第２コイル（第２誘導素子）３１と、この第２コイル３１を交流電流により励磁する第２変換回路３２と、を備えている。
【００３２】
第２変換回路３２は、第２コイル３１を励磁する一方で、被測定体１０に生ずる渦電流の影響による第２コイル３１のインピーダンスの変化に関与し且つ被測定体１０の温度に依存する変化量である第２信号Ｓ２を出力する。
本実施形態の第２変換回路３２は、第１変換回路２２と同様の機能構成で、図３に示すように、第２コイル３１を交流電流によって励磁して第２コイル３１を含む共振回路を形成する発振回路６５と、発振回路６５から得られる共振電圧（単位：Ｖ）を検出して出力する検波回路６６と、検波回路６６の出力する共振電圧を増幅して出力する増幅回路６７と、を備えている。増幅回路６７の出力する信号が、上記の第２信号Ｓ２である。
【００３３】
上記の第１コイル２１及び第２コイル３１は、増幅回路６３，６７から出力される第１信号及び第２信号における温度依存性が大きくなるように、被測定体１０に対して温度依存領域（図７に示した温度依存領域Ａ１）内に配置される。
【００３４】
また、第１コイル２１と、第１変換回路２２と、第２コイル３１と、第２変換回路３２とは、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２それぞれの特性を測定して求め、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の特性における極性が逆で、且つ、絶対値が同程度とする組み合わせとなる第１コイル２１と、第１変換回路２２と、第２コイル３１と、第２変換回路３２を選定したものを使用している。
【００３５】
第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の極性や大きさは、コイル２１，３１の大きさ、コイル２１，３１の巻数、コイル２１，３１の鉄心の材質、発振周波数、変換回路２２，３２における信号処理方法等で変化し、製造メーカーや型式によって様々である。そのため、第１コイル２１と、第１変換回路２２と、第２コイル３１と、第２変換回路３２とは、被測定体１０の温度に対する温度依存性を把握した上で、被測定体１０の温度変化に対応して出力される共振電圧の絶対値が同程度とし、且つ、被測定体の温度変化にして出力される共振電圧の極性が逆となるように、第１回路２０と第２回路３０とを構築する。
【００３６】
本実施形態では、第１回路２０は、例えばエヌエスディ株式会社の製品で、型式GPS-2818Mの第１コイル２１と、型式GTN-121VNの第１変換回路２２と、を備えている。
そして、第１回路２０に組み合わせる第２回路３０は、例えば株式会社キーエンスの製品で、型式AH-440の第２コイル３１と、型式AS-440の前記第２変換回路３２と、を備えている。
この第１回路２０と第２回路３０との組み合わせでは、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との極性が逆になり、且つ、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との絶対値が同程度（近似）とする。
【００３７】
第１変換回路２２の検波回路６２から出力される共振電圧、及び第２変換回路３２の検波回路６６から出力される共振電圧は、いずれも、コイル２１，３１のインピーダンスの変化に相応して変化し、且つ、被測定体１０の温度に依存する変化量である。
第１変換回路２２の増幅回路６３及び第２変換回路３２の６７は、検波回路６２，６６から出力される共振電圧値を、被測定体１０から各コイルまでの離間距離Ｄに相応して１Ｖ／ｍｍの比率で増幅して、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２とする。増幅回路が出力する第１信号及び第２信号は、被測定体からコイルまでの距離に相応して１Ｖ／ｍｍの比率で電圧値を増幅処理したことで、被測定体からコイルまでの距離に相関するデータとなる。そして、第１信号と第２信号との平均値が、それぞれのコイルから被測定体までの離間距離Ｄ（単位ｍｍ）に対応させることができ、演算処理手段は、距離依存性を示す相関式の解析を行わずに、第１信号と第２信号との平均値を算出するという簡単な演算処理で、コイルから被測定体までの離間距離Ｄを求めることができ、距離の算出を高速化することができる。
【００３８】
次に、上記構成の測定装置によって被測定体との離間距離を測定する測定方法について説明する。
図４は、図１に示す一実施形態の装置構成において、各コイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄを、０．９５ｍｍ、１．９５ｍｍ、２．９５ｍｍ、４．９５ｍｍの４通りに変えて、それぞれの離間距離Ｄについて、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２の測定結果をグラフにまとめたものである。
【００３９】
図４中の左側のグラフは、それぞれの離間距離Ｄ毎に、被測定体１０の温度ｔを２０℃〜８０℃まで変化させ、それぞれの温度条件下で検出した第１信号Ｓ１と、第２信号Ｓ２と、これらの第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の平均値と、それぞれの離間距離Ｄ毎にプロットしたものである。図４中の左側のそれぞれのグラフは、縦軸には電圧値（単位：Ｖ）を、横軸には被測定体１０の温度ｔをそれぞれとっている。
【００４０】
図４中の左側の各グラフに示した第１信号と第２信号との平均値の電圧値は、被測定体１０から各コイルまでの離間距離Ｄの値に一致する。これは、増幅回路６３，６７が、被測定体１０からコイルまでの離間距離Ｄに相応して１Ｖ／ｍｍの比率で共振電圧を増幅処理したことによる。そこで、本実施形態の演算処理手段４０は、第１回路２０及び第２回路３０から第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２とを受けると、これらの信号を下記（１）式に示す演算処理をして、処理結果を、コイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄとする。
Ｄ＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２    ……（１）
【００４１】
図４中の右側のグラフは、それぞれの離間距離Ｄ毎に、被測定体１０の温度ｔを２０℃〜８０℃まで変化させ、それぞれの温度条件下で検出した第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳを算出して、それぞれの離間距離Ｄ毎にプロットしたものである。図４中の右側のそれぞれのグラフは、縦軸には偏差ΔＳ（単位：Ｖ）を、横軸には被測定体１０の温度ｔをとっている。偏差ΔＳは、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との差分で、次の（２）式で表される。
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２      ……（２）
【００４２】
図４中の右側のグラフで明らかなように、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳは、被測定体１０の温度ｔの一次関数であり、線形性を示す。従って、偏差ΔＳと被測定体の温度ｔとは、下記の（３）式に示す相関を持つ。
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２＝ａ×ｔ＋ｂ      ……（３）
【００４３】
上記の（３）式において、係数ａは、特性線ΔＳの傾き（単位は、Ｖ／℃）である。また、上記の（３）式において、定数ｂは、上記の（３）式においてｔ＝０のときに縦軸との交差点となる切片（単位は、Ｖ）である。
【００４４】
上記の（３）式における傾きａ及び切片ｂの離間距離Ｄとの相関は、下記の表１に示す如くである。
【００４５】
【表１】
2014215082.tif 000003
【００４６】
上記の表１に示した傾きａ、及び切片ｂは、グラフにプロットすると、図５に示すように、放物線の特性を示す。従って、これらの傾きａ、及び切片ｂは、次の（４）式、及び（５）式に示すように、コイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄの２次関数として、表すことができる（即ち、傾きａ、及び切片ｂは、離間距離Ｄに対して、次の（４）式及び（５）式に示す相関を持つ）。
ａ＝-7.883×10−５Ｄ２＋9.226×10−４Ｄ＋1.494×10−３    ……（４）
ｂ＝-0.962×10−２Ｄ２＋1.702×10−２Ｄ＋7.016×10−２    ……（５）
【００４７】
また、被測定体１０の温度ｔは、上述の（３）式を変形することで、次の（６）式に表すことができる。
ｔ＝（ΔＳ−ｂ）／ａ      ……（６）
【００４８】
当該測定装置における演算処理手段は、上記の（６）式に、上記の（４）式及び（５）式で算出したａ，ｂを代入する演算処理を行うことによって、被測定体１０の温度ｔを求める。その際、上記の（６）式で温度ｔを算出する過程で使用するＤは、温度依存領域内に位置して距離依存性も高いコイル２１，３１により検出した高精度な第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２から算出したものであるため、被測定体の温度ｔを高精度に算出することができる。
【００４９】
表示・記録部５０は、図１に示すように、この演算処理手段４０における演算処理過程や演算結果の表示を行う表示手段５１と、演算処理手段４０における演算処理過程や演算結果の記録を行う記録手段５２と、を備えている。
【００５０】
以上に説明した測定装置１は、図６に示す手順で、第１コイル２１及び第２コイル３１から被測定体１０までの離間距離Ｄと、被測定体１０の温度ｔを測定する。
測定処理を開始すると、まず、ステップＳ１０１で、第１回路２０の出力信号である第１信号Ｓ１と、第２回路３０の出力信号である第２信号Ｓ２の平均値から、被測定体１０までの離間距離Ｄを求める。
次いで、次のステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で算出した離間距離Ｄを、上記の（４）式、及び（５）式に代入して、傾きａ及び切片ｂを求める。
次いで、次のステップＳ１０３では、上記の（３）式から、偏差ΔＳを求める。
次いで、次のステップＳ１０４では、上記の（６）式に基づいて、被測定体１０の温度を算出する。
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示した演算処理は、演算処理手段４０により行われる。
次いで、次のステップＳ１０５で、算出された被測定体１０の温度ｔを、表示手段５１に表示すると共に、記録手段５２に記録すると、一連の処理の終了となる。
【００５１】
以上に説明した本発明の一実施形態では、被測定体１０に近づけた第１コイル２１のインピーダンス変化に関与する第１信号Ｓ１と、被測定体１０に近づけた第２コイル３１のインピーダンス変化に関与する第２信号Ｓ２とから、各コイル２１，３１から前記被測定体１０までの離間距離Ｄを算出する。その際、第１信号Ｓ１を出力させる第１コイル２１や第２信号Ｓ２を出力させる第２コイル３１は、いずれも、被測定体１０に対して、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２における温度依存性が大きくなる温度依存領域内に位置しているため、第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２における距離依存性も大きくなる。即ち、一実施形態の測定装置１では、距離依存性の大きな第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２を基に距離を算出するため、各コイルから被測定体１０までの離間距離Ｄを、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【００５２】
また、本実施形態では、増幅回路６３，６７が出力する第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２は、被測定体１０からコイルまでの距離に相応して１Ｖ／ｍｍの比率で共振電圧値を増幅処理したことで、被測定体１０からコイル２１，３１までの離間距離Ｄに相関するデータとなる。そして、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との平均値が、それぞれのコイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄ（単位ｍｍ）に一致する。従って、演算処理手段４０は、距離依存性を示す相関式の解析を行わずに、前述の（１）式で示す第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との平均値を算出するという簡単な演算処理で、コイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄを求めることができ、距離の算出を高速化することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との偏差ΔＳは、前述の（３）式の右辺に示すように、被測定体１０の温度ｔの一次関数であり、線形性を示す。即ち、偏差ΔＳと被測定体１０の温度ｔとは、前述の（３）式に示す相関を持つ。
なお、前述の（３）式において、係数ａは、特性線ΔＳの傾き（単位は、Ｖ／℃）であり、定数ｂは、前述の（３）式においてｔ＝０のときに縦軸との交差点となる切片（単位は、Ｖ）である。
そして、上記係数ａ及び定数ｂは、前述の（４）式、及び（５）式に示すように、コイルから被測定体１０までの離間距離Ｄの２次関数として、表すことができる（即ち、偏差ΔＳは、離間距離Ｄに対して、前述の（４）式及び（５）式に示す相関を持つ）。
また、被測定体１０の温度ｔは、前述の（２）式を変形することで、前述の（６）式に表すことができる。
そこで、当該測定装置１における演算処理手段４０は、前述の（６）式に、上記の（４）式及び（５）式で算出したａ，ｂを代入する演算処理を行うことによって、被測定体１０の温度ｔを求める。前述の（６）式で温度ｔを算出する過程で使用するＤは、温度依存領域内に位置して距離依存性も高いコイル２１，３１により検出した高精度な第１信号Ｓ１及び第２信号Ｓ２から算出したものであるため、被測定体１０の温度ｔを高精度に測定することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、演算結果であるコイル２１，３１から被測定体１０までの離間距離Ｄ、あるいは被測定体１０の温度ｔを、表示手段５１で簡単に視認することができる。また、演算結果である被測定体１０までの離間距離Ｄ、あるいは被測定体１０の温度ｔを記録手段５２に残せるため、測定結果を後で評価することも容易になる。
【００５５】
また、本実施形態では、測定装置１の構成要素となっているエヌエスディ株式会社の製品である第１回路２０と、株式会社キーエンスの製品である第２回路３０とは、それぞれの回路の出力信号である第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との極性が逆で、且つ、絶対値が同程度となる回路である。そのため、これらの第１回路２０と第２回路３０とを組み合わせることで、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との極性が逆で、且つ、絶対値が同程度となる装置構成を簡単に構築することができ、導電性または半導電性の被測定体１０との間の離間距離Ｄや被測定体１０の温度ｔを、非接触で高精度に測定することが可能になる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  被測定体
２１  第１コイル
２２  第１変換回路
３１  第２コイル
３２  第２変換回路
４０  演算処理手段
５０  表示・記録部
５１  表示手段
５２  記録手段
Ｄ  離間距離
Ｓ１  第１信号
Ｓ２  第２信号
ｔ  温度
【図１】
2014215082.tif 000004
【図２】
2014215082.tif 000005
【図３】
2014215082.tif 000006
【図４】
2014215082.tif 000007
【図５】
2014215082.tif 000008
【図６】
2014215082.tif 000009
【図７】
2014215082.tif 000010