(57)【要約】  被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイルおよび導電体からなるセンサ部と、コイルと共に直列回路を構成するコンデンサおよび抵抗と、直列回路に入力電圧Ｖｉを印加する電圧印加手段と、コンデンサの両端電圧Ｖｏの位相を検出する位相検出手段と、両端電圧Ｖｏの大きさを検出する大きさ検出手段と、位相と大きさとセンサ部の温度と重合部の面積とを対応付けた特徴データと、実測した両端電圧Ｖｏの位相と大きさと特徴データを基に温度と重合部の面積とを算出する演算手段とを具備する装置。
2013190855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）、又は、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイル（１）および磁性体（２）からなるセンサ部（１０）と、前記コイル（１）を含んで直列回路を構成するコンデンサ（３）および抵抗（４）と、前記直列回路に入力電圧Ｖｉを印加する電圧印加手段（５）と、前記コンデンサ（３）または前記抵抗（４）の両端電圧Ｖｏを検出する電圧検出手段（５）と、前記両端電圧Ｖｏの位相を検出する位相検出手段（５）と、前記両端電圧Ｖｏの大きさを検出する大きさ検出手段（５）と、前記位相と前記大きさと前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とを対応付けた特徴データ（５１）と、前記両端電圧Ｖｏを実測して検出した前記位相と前記大きさをパラメータとして前記特徴データ（５１）を基に前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とを算出する演算手段（５）とを具備したことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、前記特徴データ（５１）は、前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とをパラメータとして前記両端電圧Ｖｏの位相と大きさを測定し、得られた測定結果を基に作成されたものであることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定装置において、前記位相検出手段（５）は、前記位相として前記入力電圧Ｖｉに対する前記両端電圧Ｖｏの遅れ時間Ｄを検出し、前記大きさ検出手段（５）は、前記大きさとして前記両端電圧Ｖｏの波高値Ａを検出することを特徴とする測定装置（１００）。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の測定装置において、前記入力電圧Ｖｉは、周期τの周期関数波形であり、前記電圧検出手段（５）は、前記周期τの整数ｎ（≧１）倍を整数ｍ（≧８）で分割したサンプリング周期ｋ（τ＊ｎ／ｍ）で前記両端電圧Ｖｏを検出し、前記位相検出手段（５）は、前記位相として「ｍ＊整数（≧１）」個の前記両端電圧Ｖｏの検出値に基づいて位相成分（ｘ）を検出し、前記大きさ検出手段（５）は、前記大きさとして「ｍ＊整数（≧１）」個の前記両端電圧Ｖｏの検出値に基づいて波高値Ａを検出することを特徴とする測定装置（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に関し、さらに詳しくは、変位及び温度の両方の測定が可能であり且つコイルへのアクセスが困難である場合にも適用可能な測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイルおよび導電体（または導電体の代わりに磁性体）からなるセンサ部と、コイルと直列接続された抵抗と、コイルおよび抵抗の直列回路を通じて充放電されるコンデンサと、コンデンサの充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサを充電し出力がローレベルのときにコンデンサを放電する反転出力のコンパレータとを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期の変化として検出する位置検出器であって、コイルの抵抗値、抵抗の抵抗値、コンデンサの容量、コンパレータのしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して周期の変化が想定温度で極小値となるようにコイルの抵抗値、抵抗の抵抗値、コンデンサの容量、コンパレータのしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器が知られている（例えば特許文献１参照。）。
また、金属物体が近接しうる検出コイルと、検出コイルのインピーダンスの直交値および同相値を計測する計測手段と、距離と温度と直交値の関数と，距離と温度と同相値の関数と，実測した同相値および直交値とに基づいて距離及び温度の一方または両方を求める換算手段とを具備したことを特徴とする測定装置が知られている（例えば特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１８９８７２号公報
【特許文献２】特許第４６９９７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に係る位置検出器では、センサ部の環境温度が想定温度から離れるほど、変位の測定結果に温度が影響する問題点があった。また、温度そのものを測定する機能はなかった。
上記特許文献２に係る測定装置では、距離及び温度の両方を測定することが可能であるが、検出コイルのインピーダンスの直交値および同相値を計測する必要があり、例えば検出コイルが自動車エンジンに埋め込まれているような場合には適用困難な問題点があった（検出コイルへのアクセスが困難である）。
そこで、本発明の目的は、変位及び温度の両方の測定が可能であり且つコイルへのアクセスが困難である場合にも適用可能な測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）、又は、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイル（１）および磁性体（２）からなるセンサ部（１０）と、前記コイル（１）を含んで直列回路を構成するコンデンサ（３）および抵抗（４）と、前記直列回路に入力電圧Ｖｉを印加する電圧印加手段（５）と、前記コンデンサ（３）または前記抵抗（４）の両端電圧Ｖｏを検出する電圧検出手段（５）と、前記両端電圧Ｖｏの位相を検出する位相検出手段（５）と、前記両端電圧Ｖｏの大きさを検出する大きさ検出手段（５）と、前記位相と前記大きさと前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とを対応付けた特徴データ（５１）と、前記両端電圧Ｖｏを実測して検出した前記位相と前記大きさをパラメータとして前記特徴データ（５１）を基に前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とを算出する演算手段（５）とを具備したことを特徴とする測定装置を提供する。
本発明の発明者らは、センサ部（１０）の環境温度と、重合部の面積変化と、コンデンサ（３）または抵抗（４）の両端電圧Ｖｏの位相と、大きさとが、一意的な関係にあることを見出した。換言すれば、コンデンサ（３）または抵抗（４）の両端電圧Ｖｏの位相と大きさとから、センサ部（１０）の環境温度と重合部の面積変化が判ることを見出した。
すなわち、上記第１の観点による測定装置では、コンデンサ（３）または抵抗（４）の両端電圧Ｖｏの位相と大きさの２つのパラメータを実測するため、例えばシリンダーのストロークＳ（＝重合部の面積変化）及び温度Ｔの両方の測定が可能になる。また、コイル（１）へのアクセスが困難である場合にも適用可能となる。
なお、上記構成において、位相とは、例えば入力電圧Ｖｉの位相に対する両端電圧Ｖｏの位相である。
また、大きさとは、例えば波高値Ａ（最大値）や実効値である。【０００６】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による測定装置において、前記特徴データ（５１）は、前記センサ部（１０）の環境温度と前記重合部の面積変化とをパラメータとして前記両端電圧Ｖｏの位相と大きさを測定し、得られた測定結果を基に作成されたものであることを特徴とする測定装置を提供する。
上記第２の観点による測定装置では、各実機を測定して特徴データ（５１）を作成するので、各実機のセンサ部（１０）に機械的精度のバラツキなどがあっても、各実機について正確な測定を行うことが出来る。【０００７】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による測定装置において、前記位相検出手段（５）は、前記位相として前記入力電圧Ｖｉに対する前記両端電圧Ｖｏの遅れ時間Ｄを検出し、前記大きさ検出手段（５）は、前記大きさとして前記両端電圧Ｖｏの波高値Ａを検出することを特徴とする測定装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による測定装置（１００）では、前記入力電圧Ｖｉの位相と前記両端電圧Ｖｏの位相とを比較することにより前記遅れ時間Ｄを得ることができ、前記両端電圧Ｖｏの最大値と最小値とを比較することにより前記波高値Ａを得ることが出来る。【０００８】
第４の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による測定装置において、前記入力電圧Ｖｉは、周期τの周期関数波形であり、前記電圧検出手段（５）は、前記周期τの整数ｎ（≧１）倍を整数ｍ（≧８）で分割したサンプリング周期ｋ（τ＊ｎ／ｍ）で前記両端電圧Ｖｏを検出し、前記位相検出手段（５）は、前記位相として「ｍ＊整数（≧１）」個の前記両端電圧Ｖｏの検出値に基づいて位相成分（ｘ）を検出し、前記大きさ検出手段（５）は、前記大きさとして「ｍ＊整数（≧１）」個の前記両端電圧Ｖｏの検出値に基づいて波高値Ａを検出することを特徴とする測定装置（２００）を提供する。
上記第４の観点による測定装置（２００）では、「ｍ＊整数（≧１）」個の両端電圧Ｖｏの検出値から前記位相成分ｘおよび前記波高値Ａを得ることが出来る。従って、前記入力電圧Ｖｉの位相を検出する必要がなくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の測定装置によれば、変位及び温度の両方の測定が可能になる。また、コイルへのアクセスが困難である場合にも適用可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る測定装置の構成を示す回路図である。
【図２】実施例１に係る特徴抽出処理を示すフロー図である。
【図３】センサ部の温度ＴとストロークＳとをパラメータとして入力電圧に対するコンデンサの両端電圧Ｖｏの遅れ時間Ｄと波高値Ａを測定した測定結果を示す図表である。
【図４】図３の測定結果を基に作成した図表である。
【図５】図４の図表を基に作成した図表である。
【図６】図５の図表をグラフ化した概念図である。
【図７】実施例１に係る特徴データをグラフ化した概念図である。
【図８】実施例１に係る特徴データを示す図表である。
【図９】実施例１に係る測定処理を示すフロー図である。
【図１０】実測した遅れ時間Ｄと波高値Ａをグラフ上に示した概念図である。
【図１１】実測した遅れ時間Ｄと波高値Ａからの温度ＴとストロークＳの算出方法を示す説明図である。
【図１２】実施例２に係る測定装置の構成を示す回路図である。
【図１３】入力電圧Ｖｉの波形および両端電圧Ｖｏの波形およびサンプリングタイミングを示す例示図である。
【図１４】実施例２に係る特徴抽出処理を示すフロー図である。
【図１５】実施例２に係る特徴データをグラフ化した概念図である。
【図１６】実施例２に係る測定処理を示すフロー図である。
【図１７】実施例２に係るストローク・温度算出処理を示すフロー図である。
【図１８】特徴点がほぼ均一に分布している場合をグラフ化した概念図である。
【図１９】実測した位相成分ｘと波高値Ａからの温度ＴとストロークＳの算出方法を示す説明図である。
【図２０】特徴点が極端に不均一に分布している場合をグラフ化した概念図である。
【図２１】実測した位相成分ｘと波高値Ａからの温度ＴとストロークＳの算出方法を示す説明図である。
【図２２】実施例３に係る特徴抽出処理を示すフロー図である。
【図２３】実施例３に係る特徴データをグラフ化した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１２】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る測定装置１００を示す構成図である。
この測定装置１００は、被検出物の位置の変化に応じてストロークＳが変化し重合部の面積が変化するように配置されたコイル１および導電体筒２からなるセンサ部１０と、コイル１を含んで直列回路を構成するコンデンサ３および抵抗４と、コイル１とコンデンサ３と抵抗４とからなる直列回路に入力電圧Ｖｉを印加するためのＤＡコンバータ６と、コンデンサ３の両端電圧Ｖｏを検出するためのＡＤコンバータ７と、入力電圧Ｖｉを検出するためのＡＤコンバータ８と、プロセッサ５とを具備している。
入力電圧Ｖｉの波形は、例えば正弦波，三角波，矩形波などが挙げられる。１周期の積分値が０になる周期関数波形でなくてもよい。
なお、導電体筒２の代わりに磁性体筒を用いてもよい。【００１３】
プロセッサ５は、コイル１とコンデンサ３と抵抗４とからなる直列回路に入力電圧Ｖｉを印加するための波形デジタル値をＤＡコンバータ６に出力し、ＡＤコンバータ７を介して両端電圧Ｖｏを測定し、ＡＤコンバータ８を介して入力電圧Ｖｉを測定する。
また、プロセッサ５は、入力電圧Ｖｉに対する両端電圧Ｖｏの位相の遅れ時間Ｄと、両端電圧Ｖｏの波高値Ａと、センサ部１０の環境温度Ｔと、ストロークＳとを対応付けた特徴データ５１を保持している。そして、その特徴データ５１を基に、実測した両端電圧Ｖｏの遅れ時間Ｄと波高値Ａからセンサ部１０の環境温度ＴとストロークＳとを算出する。【００１４】
なお、プロセッサ５で入力電圧Ｖｉを発生しているため、プロセッサ５で内部的に入力電圧Ｖｉの状態を検出すれば、ＡＤコンバータ８は不要になる。但し、ＡＤコンバータ８があれば、プロセッサ５とは独立した入力電圧Ｖｉの発生回路を用い、ＡＤコンバータ８を介して入力電圧Ｖｉを測定することが出来る。【００１５】
コイル１は、直径２．５ｍｍ，長さ６０ｍｍであり、線径０．０６ｍｍのエナメル線を７５０ターン×２層のソレノイドに巻いたものである。
導電体筒２は、内径５ｍｍ，外径６ｍｍ，長さ６４ｍｍの真鍮円筒である。
ストローク０ｍｍの位置ではコイル１と導電体筒２の重合部の長さが５０ｍｍになり、ストローク４０ｍｍの位置では重合部の長さが１０ｍｍになる。【００１６】
コンデンサ３は、１００００ｐＦの積層セラミックコンデンサである。
抵抗４は、３０Ω、１／１６Ｗのセラミック抵抗器である。【００１７】
入力電圧Ｖｉは、ピークツピーク０Ｖ−５．４Ｖの正弦波である。【００１８】
図２は、特徴データ５１を作成するための特徴抽出処理を示すフロー図である。
ステップＨ１では、プロセッサ５は、ストロークＳと温度Ｔとをパラメータとして遅れ時間Ｄと波高値Ａとを測定する。
図３の（ａ）に遅れ時間Ｄの測定結果を例示し、図３の（ｂ）に波高値Ａの測定結果を例示する。【００１９】
図２に戻り、ステップＨ２では、遅れ時間Ｄと波高値Ａの分解能が揃うようにアフィン変換する。
例えば図３の測定結果において、遅れ時間Ｄの変化範囲は０．３７８８μｓであり、波高値Ａの変化範囲は０．８２１３８８Ｖであるから、グラフの正方形のマス目の横を０．０００１μｓとし、縦を０．０００００１Ｖとするとき、ストロークＳと温度Ｔとが極めて縦長に分布することになり、後述する補間演算での縦横の分解能が揃わず、好ましくない。そこで、ストロークＳと温度Ｔの分布が４５°位になるようにアフィン変換を施す。これにより、後述する補間演算での縦横の分解能が揃うようにする。
但し、アフィン変換後の数値例を示すと説明が煩雑になるので、アフィン変換前の数値例で説明を進める。【００２０】
ステップＨ３では、遅れ時間Ｄと波高値ＡとをパラメータとしてストロークＳと温度Ｔの値を計算し、図８に示す如き特徴データ５１を作成する。
この特徴データ５１の作製方法を図４〜図８を参照して説明する。【００２１】
まず、図４の（ａ）に示すように、温度Ｔ＝０℃におけるストロークＳ＝０ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍを与える遅れ時間Ｄと波高値Ａの対を図３の測定結果から抽出する。また、、図４の（ｂ）に示すように、温度Ｔ＝２０℃におけるストロークＳ＝０ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍを与える遅れ時間Ｄと波高値Ａの対を図３の測定結果から抽出する。以下同様にして、図４の（ｃ）〜（ｅ）に示すように遅れ時間Ｄと波高値Ａの対を図３の測定結果から抽出する。【００２２】
次に、図４の（ａ）〜（ｅ）の各テーブルに補間データを追加する。
例えば図５に示すように、図４の（ａ）のテーブルにストロークＳ＝５ｍｍの補間データを追加する。このストロークＳ＝５ｍｍの遅れ時間Ｄと波高値Ａの対の補間データは、ストロークＳ＝０ｍｍの遅れ時間Ｄと波高値Ａの対およびストロークＳ＝１０ｍｍの遅れ時間Ｄと波高値Ａの対から直線補間演算により算出した値である。以下、同様にして、合理的なデータ量になるまで、補間データを追加する。
かくして、図６に示す如き異なる温度Ｔ毎に折れ線状に並ぶ多数の特徴点のデータが得られる。【００２３】
次に、必要に応じて温度Ｔに関しても補間データを追加する。こうして得られた特徴点をグラフ上に展開し、特徴点間を線分で結べば、図７に示すように、グラフ上にストロークＳと温度Ｔのメッシュが形成されるが、このメッシュが図８に示す特徴データ５１を表している。
なお、図８に示す特徴データ５１は、ストロークＳを１ｍｍ刻みとし、温度を１℃刻みとしている。【００２４】
図９は、測定処理を示すフロー図である。
ステップＨ１１では、プロセッサ５は、遅れ時間Ｄと波高値Ａを実測する。【００２５】
ステップＨ１２では、プロセッサ５は、実測した遅れ時間Ｄと波高値Ａに図２のステップＨ２と同じアフィン変換を施す。
但し、アフィン変換後の数値例を示すと説明が煩雑になるので、アフィン変換前の数値例で説明を進める。【００２６】
ステップＨ１３では、プロセッサ５は、遅れ時間Ｄと波高値Ａとをパラメータとして特徴データ５１を基にストロークＳと温度Ｔの値を算出し、出力する。
この算出方法を図１０〜図１１を参照して概念的に説明する。【００２７】
図１０に示すように、実測した値が遅れ時間Ｄ＝７．４０００μｓ，波高値Ａ＝４．８０００００Ｖであったとすると、その実測点Ｇ（Ｄ，Ａ）は特徴点Ｐ，Ｑ，Ｆ，Ｒで形成されるメッシュの中に在る。
図１１に示すように、プロセッサ５は、実測点Ｇ（Ｄ，Ａ）を通り且つ線分ＰＱ上および線分ＦＲ上の同一ストローク値の点Ｋ，Ｊを通る直線を想定し、それらの点Ｋ，Ｊのストローク値Ｓ（図１１では２６ｍｍ）を算出し、測定結果として出力する。また、実測点Ｇ（Ｄ，Ａ）を通り且つ線分ＰＦ上および線分ＱＲ上の同一温度値の点Ｗ，Ｌを通る直線を想定し、それらの点Ｗ，Ｌの温度値Ｔ（図１１では２９℃）を算出し、測定結果として出力する。【００２８】
実施例１の測定装置１００によれば、ストロークＳ及び温度Ｔの両方の測定が可能になる。また、コイル１へのアクセスが困難である場合にも適用可能になる。【００２９】
−実施例２−
図１２は、実施例２に係る測定装置２００を示す構成図である。
この測定装置２００は、被検出物の位置の変化に応じてストロークＳが変化し重合部の面積が変化するように配置されたコイル１および導電体筒２からなるセンサ部１０と、コイル１を含んで直列回路を構成するコンデンサ３および抵抗４と、コイル１とコンデンサ３と抵抗４とからなる直列回路に入力電圧Ｖｉを印加するためのＤＡコンバータ６と、コンデンサ３の両端電圧Ｖｏを検出するためのＡＤコンバータ７と、プロセッサ５とを具備している。
入力電圧Ｖｉは、１周期の積分値が０になる周期関数波形である。例えば正弦波，三角波などが挙げられる。
なお、導電体筒２の代わりに磁性体筒を用いてもよい。【００３０】
プロセッサ５は、コイル１とコンデンサ３と抵抗４とからなる直列回路に入力電圧Ｖｉを印加するための波形デジタル値をＤＡコンバータ６に連続的に出力する。
また、プロセッサ５は、入力電圧Ｖｉの周期τの整数ｎ（≧１）倍を整数ｍ（≧８）で分割したサンプリング周期ｋ（＝τ＊ｎ／ｍ）で、ＡＤコンバータ７を介して両端電圧Ｖｏを測定する。そして、後で詳述するように「ｍ＊整数（≧１）」個の両端電圧Ｖｏの検出値から位相成分ｘおよび波高値Ａを検出する。
また、プロセッサ５は、位相成分ｘと、波高値Ａと、センサ部１０の環境温度Ｔと、ストロークＳとを対応付けた特徴データ５１を保持している。そして、その特徴データ５１を基に、実測した両端電圧Ｖｏの位相成分ｘと波高値Ａからセンサ部１０の環境温度ＴとストロークＳとを算出する。【００３１】
コイル１は、直径２．５ｍｍ，長さ６０ｍｍであり、線径０．０６ｍｍのエナメル線を７５０ターン×２層のソレノイドに巻いたものである。
導電体筒２は、内径５ｍｍ，外径６ｍｍ，長さ６４ｍｍの真鍮円筒である。
ストローク０ｍｍの位置ではコイル１と導電体筒２の重合部の長さが５０ｍｍになり、ストローク４０ｍｍの位置では重合部の長さが１０ｍｍになる。【００３２】
コンデンサ３は、１００００ｐＦの積層セラミックコンデンサである。
抵抗４は、３０Ω，１／１６Ｗのセラミック抵抗器である。【００３３】
図１３に破線で示すように、入力電圧Ｖｉ＝Ｂｓｉｎ｛２πｔ／τ｝であるとする。また、同図に実線で示すように、両端電圧Ｖｏ＝Ａｓｉｎ｛２π（ｔ−Ｄ）／τ｝＋αであるとする。Ｄは実施例１で説明した遅れ時間Ｄである。αは直流分である。【００３４】
図１３に示すβ，β＋ｋ，β＋２ｋ，……，β＋７ｋは、ｎ＝１，ｍ＝８としたときの両端電圧Ｖｏのサンプリング時刻である。サンプリング周期ｋ＝τ／８である。入力電圧Ｖｉの周期τは例えば１０μｓである。
βは、入力電圧Ｖｉの位相とサンプリング時刻の位相のずれ時間であるが、後で詳述するように、測定に際してこれを知る必要はない。換言すれば、入力電圧Ｖｉの位相と関係なく、自由なタイミングで、両端電圧Ｖｏのサンプリングを開始してよい。従って、プロセッサ５とは独立した入力電圧Ｖｉの発生回路を用いた場合でも、その入力電圧Ｖｉの位相を検出することは不要になる。【００３５】
サンプリング時刻βにおける両端電圧Ｖｏの検出値ａは、次式で示される。
ａ＝Ａｓｉｎ｛２π(β−Ｄ)／τ｝＋α
ここで、位相成分ｘ＝２π(β−Ｄ)／τとおけば、
ａ＝Ａｓｉｎ｛ｘ｝＋α
となる。【００３６】
サンプリング時刻β＋ｋにおける両端電圧Ｖｏの検出値ｂは、次式で示される。
ｂ＝Ａｓｉｎ｛２π(β＋ｋ−Ｄ)／τ｝＋α
＝Ａｓｉｎ｛２π（β−Ｄ）／τ＋２πｋ／τ｝＋α
＝Ａｓｉｎ｛ｘ＋π／４｝＋α
＝（Ａ／√｛２｝）ｓｉｎ｛ｘ｝＋（Ａ／√｛２｝）ｃｏｓ｛ｘ｝＋α
となる。【００３７】
サンプリング時刻β＋２ｋにおける両端電圧Ｖｏの検出値ｃは、次式で示される。
ｃ＝Ａｓｉｎ｛２π(β＋２ｋ−Ｄ)／τ｝＋α
＝Ａｓｉｎ｛２π（β−Ｄ）／τ＋４πｋ／τ｝＋α
＝Ａｓｉｎ｛ｘ＋π／２｝＋α
＝Ａｃｏｓ｛ｘ｝＋α
となる。【００３８】
同様にして、サンプリング時刻β＋３ｋ，β＋４ｋ，β＋５ｋ，β＋６ｋ，β＋７ｋにおける両端電圧Ｖｏの検出値ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは次式で示される。
ｄ＝−（Ａ／√｛２｝）ｓｉｎ｛ｘ｝＋（Ａ／√｛２｝）ｃｏｓ｛ｘ｝＋α
ｅ＝−Ａｓｉｎ｛ｘ｝＋α
ｆ＝−（Ａ／√｛２｝）ｓｉｎ｛ｘ｝−（Ａ／√｛２｝）ｃｏｓ｛ｘ｝＋α
ｇ＝−Ａｃｏｓ｛ｘ｝＋α
ｈ＝（Ａ／√｛２｝）ｓｉｎ｛ｘ｝−（Ａ／√｛２｝）ｃｏｓ｛ｘ｝＋α【００３９】
従って、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＝８α
α＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ）／８
となり、１周期分の検出値ａ，ｂ，……、ｈを加算し、「８」で割れば直流分αを算出できる。なお、直前のＭ（≧２）周期分の検出値を加算し、「８＊Ｍ」で割って、直流分αを算出することを繰り返してもよい（＝移動平均法）。【００４０】
また、
Ａｓｉｎ｛ｘ｝＝ａ−α
Ａｓｉｎ｛ｘ｝＝α−ｅ
Ａｃｏｓ｛ｘ｝＝ｃ−α
Ａｃｏｓ｛ｘ｝＝α−ｇ
であるから、
（ａ−α）（α−ｅ）＝Ａｓｉｎ｛ｘ｝＊Ａｓｉｎ｛ｘ｝
（ｃ−α）（α−ｇ）＝Ａｃｏｓ｛ｘ｝＊Ａｃｏｓ｛ｘ｝
よって、
（ａ−α）（α−ｅ）＋（ｃ−α）（α−ｇ）＝Ａ＊Ａ
となり、１周期分の検出値ａ，ｂ，……、ｈの内の奇数番目の検出値と直流分αから波高値Ａを算出できる。【００４１】
同様に、１周期分の偶数番目の検出値と直流分αからも同一の算出式により波高値Ａを算出できる。
（ｂ−α）（α−ｆ）＋（ｄ−α）（α−ｈ）＝Ａ＊Ａ
すなわち、奇数番目の検出値ａ，ｃ，ｅ，ｇか偶数番目の検出値ｂ，ｄ，ｆ，ｈかを知る必要はなく、１つ飛ばしで１周期分の検出値と直流分αから波高値Ａを算出できる。【００４２】
また、
ｔａｎ｛ｘ｝＝（ａ−α）／（ｃ−α）
ｔａｎ｛ｘ｝＝（ａ−α）／（α−ｇ）
ｔａｎ｛ｘ｝＝（α−ｅ）／（ｃ−α）
ｔａｎ｛ｘ｝＝（α−ｅ）／（α−ｇ）
であるから、
ｘ＝ａｒｃｔａｎ｛［（ａ−α）／（ｃ−α）＋（α−ｅ）／（α−ｇ）］／２｝
または、
ｘ＝ａｒｃｔａｎ｛［（ａ−α）／（α−ｇ）＋（α−ｅ）／（ｃ−α）］／２｝
のいずれかにより、位相成分ｘを算出できる。【００４３】
図１４は、特徴データ５１を作成するための特徴抽出処理を示すフロー図である。
ステップＷ１では、プロセッサ５は、ストロークＳと温度Ｔとをパラメータとして位相成分ｘと波高値Ａとを測定する。【００４４】
ステップＷ２では、位相成分ｘと波高値Ａの分解能が揃うようにアフィン変換する。【００４５】
ステップＷ３では、位相成分ｘと波高値ＡとをパラメータとしてストロークＳと温度Ｔの値を計算し、特徴データ５１を作成する。【００４６】
図１５に示すメッシュが、特徴データ５１を表している。
位相成分ｘ＝２π(β−Ｄ)／τであるから、変形すれば、
ｘ＝ｋ１−ｋ２＊Ｄ
ｋ１，ｋ２は定数であり、ｋ１＝２πβ／τ，ｋ２＝２π／τである。
従って、図１５のメッシュは、横軸の値が異なるだけで、図７に示すメッシュと本質的に同じものである。なお、図１５に示す位相成分ｘの数値は、τ＝１０μｓ，β＝８μｓとして、図７の遅れ時間Ｄの数値を位相成分ｘの数値に換算した値である。【００４７】
図１６は、測定処理を示すフロー図である。
ステップＷ１１では、プロセッサ５は、位相成分ｘと波高値Ａを実測する。【００４８】
ステップＷ１２では、プロセッサ５は、実測した位相成分ｘと波高値Ａに図１４のステップＷ２と同じアフィン変換を施す。【００４９】
ステップＷ１３では、プロセッサ５は、位相成分Ｗと波高値Ａとをパラメータとして特徴データ５１を基にストロークＳと温度Ｔの値を算出し、出力する。【００５０】
図１７は、図１６のステップＷ１３で実行されるストローク・温度算出処理を示すフロー図である。
ステップＷ２１では、図１８に示すように、実測点Ｇ（ｘ、Ａ）に最も近い第一特徴点Ｍ１を探索する。【００５１】
ステップＷ２２では、図１８に示すように、第一特徴点Ｍ１と同じ温度Ｔ１の特徴点であって且つ第一特徴点Ｍ１の次に実測点Ｇ（ｘ，Ａ）に近い第二特徴点Ｍ２を探索する。      【００５２】
ステップＷ２３では、図１８に示すように、第一特徴点Ｍ１と同じストロークＳ１の特徴点であって且つ第一特徴点Ｍ１の次に実測点Ｇ（ｘ，Ａ）に近い第三特徴点Ｍ３を探索する。【００５３】
ステップＷ２４では、図１８に示すように、第二特徴点Ｍ２と同じストロークＳ４で且つ第三特徴点Ｍ３と同じ温度Ｔ４の第四特徴点Ｍ４を探索する。【００５４】
ステップＷ２５では、実測点Ｇ（ｘ，Ａ）と４つの特徴点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の幾何学的関係から実測点Ｇ（ｘ，Ａ）のストロークＳと温度Ｔの値を算出する。【００５５】
図１９に示すように、特徴点Ｍ１，Ｍ３のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ１，Ｍ３を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の波高値Ａ（Ｇ）と同値になる点Ｗ’を求め、この点Ｗ’の位相成分ｘ（Ｗ’）を算出する。また、特徴点Ｍ２，Ｍ４のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ２，Ｍ４を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の波高値Ａ（Ｇ）と同値になる点Ｌ’を求め、この点Ｌ’の位相成分ｘ（Ｌ’）を算出する。実測点Ｇ（ｘ，Ａ）のストロークＳは、
Ｓ＝［｛ｘ（Ｌ’）−ｘ（Ｇ）｝Ｓ１＋｛ｘ（Ｇ）−ｘ（Ｗ’）｝Ｓ４］／｛ｘ（Ｌ’）−ｘ（Ｗ’）｝
である。なお、Ｓ１は特徴点Ｍ１でのストローク値であり、Ｓ４は特徴点Ｍ４でのストローク値である。【００５６】
また、図１９に示すように、特徴点Ｍ１，Ｍ２のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ１，Ｍ２を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の位相成分ｘ（Ｇ）と同値になる点Ｋ’を求め、この点Ｋ’の波高値Ａ（Ｋ’）を算出する。また、特徴点Ｍ３，Ｍ４のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ３，Ｍ４を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の位相成分ｘ（Ｇ）と同値になる点Ｊ’を求め、この点Ｊ’の波高値Ａ（Ｊ’）を算出する。実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の温度Ｔは、
Ｔ＝［｛Ａ（Ｊ’）−Ａ（Ｇ）｝Ｔ１＋｛Ａ（Ｇ）−Ａ（Ｋ’）｝Ｔ４］／｛Ａ（Ｊ’）−Ａ（Ｋ’）｝
である。なお、Ｔ１は特徴点Ｍ１での温度値であり、Ｔ４は特徴点Ｍ４での温度値である。【００５７】
図１８は、特徴点がほぼ均等の距離に分布している場合を想定しており、この場合には、実測点Ｇ（ｘ，Ａ）を囲むような４つの特徴点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が得られる。【００５８】
一方、図２０は、特徴点が極端に不均等の距離に分布している場合を想定しており、この場合には、実測点Ｇ（ｘ，Ａ）を囲むような４つの特徴点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が得られない。
しかし、この場合でも、図２１に示すように、特徴点Ｍ１，Ｍ３のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ１，Ｍ３を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の波高値Ａ（Ｇ）と同値になる点Ｗ’を求め、この点Ｗ’の位相成分ｘ（Ｗ’）を算出する。また、特徴点Ｍ２，Ｍ４のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ２，Ｍ４を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の波高値Ａ（Ｇ）と同値になる点Ｌ’を求め、この点Ｌ’の位相成分ｘ（Ｌ’）を算出する。実測点Ｇ（ｘ，Ａ）のストロークＳは、
Ｓ＝［｛ｘ（Ｌ’）−ｘ（Ｇ）｝Ｓ１＋｛ｘ（Ｇ）−ｘ（Ｗ’）｝Ｓ４］／｛ｘ（Ｌ’）−ｘ（Ｗ’）｝
である。なお、Ｓ１は特徴点Ｍ１でのストローク値であり、Ｓ４は特徴点Ｍ４でのストローク値である。【００５９】
また、図２１に示すように、特徴点Ｍ１，Ｍ２のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ１，Ｍ２を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の位相成分ｘ（Ｇ）と同値になる点Ｋ’を求め、この点Ｋ’の波高値Ａ（Ｋ’）を算出する。また、特徴点Ｍ３，Ｍ４のデータを基にした補間演算により、特徴点Ｍ３，Ｍ４を通る直線上で実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の位相成分ｘ（Ｇ）と同値になる点Ｊ’を求め、この点Ｊ’の波高値Ａ（Ｊ’）を算出する。実測点Ｇ（ｘ，Ａ）の温度Ｔは、
Ｔ＝［｛Ａ（Ｊ’）−Ａ（Ｇ）｝Ｔ１＋｛Ａ（Ｇ）−Ａ（Ｋ’）｝Ｔ４］／｛Ａ（Ｊ’）−Ａ（Ｋ’）｝
である。なお、Ｔ１は特徴点Ｍ１での温度値であり、Ｔ４は特徴点Ｍ４での温度値である。【００６０】
実施例２の測定装置２００によれば、ストロークＳ及び温度Ｔの両方の測定が可能になる。また、コイル１へのアクセスが困難である場合にも適用可能になる。さらに、位相成分ｘを利用することにより、入力電圧Ｖｉの位相を検出しなくて済む利点がある。【００６１】
−実施例３−
図２２のステップＷ４以外は、実施例２と同じ構成である。
図２２は、特徴点がほぼ均等の距離に分布した特徴データ５１を作成するための特徴抽出処理を示すフロー図である。
ステップＷ１〜Ｗ３は、図１４と同じである。
ステップＷ４では、補間演算により、図１５の特徴点の位相成分ｘと波高値Ａの値がほぼ等間隔になるように特徴データ５１を作成し直す。
図２３に実線で示すメッシュが、作成し直した特徴データ５１を表している。なお、２点鎖線は図１５のメッシュを表している。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の測定装置は、機械に組み込まれたシリンダのストロークと温度の両方を測定するのに利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１                  コイル
２                  導電体筒
３                  コンデンサ
４                  抵抗
５                  プロセッサ
６                  ＤＡコンバータ
７，８              ＡＤコンバータ
１０                センサ部
１００，２００      測定装置
【図１】
2013190855.tif 000003
【図２】
2013190855.tif 000004
【図３】
2013190855.tif 000005
【図４】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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2013190855.tif 000027
2013190855.tif 000028
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