(57)【要約】  導波管を有するが戻りワイヤがない磁歪システムが示されている。導波管は折りたたまれて、電流入力パルスのための電流を流す完成した（中実又は中空の）ワイヤとして作用する。
2007507919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管を有し、前記導波管は折りたたまれて２つの実質的に平行な脚を形成し；
モード変換器を有し、前記モード変換器は前記導波管の前記脚の少なくとも一方の少なくとも一部を取り囲んでおり；及び
前記脚は相互に電気的に絶縁されている磁歪装置。
【請求項２】
前記脚は相互に電気的に絶縁されており；前記導波管の前記折りたたみ部は前記モード変換器から最も遠い距離に配置され；前記導波管に適用される電流パルスに応答する超音波パルスをサポートする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導波管に適用される電流パルスを使用して電流パルスに応答する超音波パルスを発生させ、超音波は導波管によってサポートされ、前記モード変換器は前記導波管を下りて移動する超音波パルスに応答して電気出力を供給する請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明はマグネット式センサに関し、詳しくはマグネット式磁歪センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
細長い導波管を有する磁歪トランスデューサが業界において周知である。導波管は、磁場を通る導波管沿いに電流パルスが適用される際に導波管内に誘起されるねじれ歪波を搬送する。導波管沿いに電流パルスが与えられる際に導波管と相互作用する可動マグネットを使用する典型的な直線距離測定装置は、米国特許第３８９８５５５号明細書に示されている。
【０００３】
米国特許第３８９８５５５号明細書に示されている種類の従来技術装置はまたハウジング内にセンサ素子を有し、そのハウジングはまた、少なくともパルスを発生させて戻り信号を受信する電子機器も収容する。音響歪パルスから検出される戻り信号の振幅は、業界において周知であるように、多数のパラメータによって影響を受ける。これらのパラメータには、位置マグネットの強度、導波管の品質、温度、導波管の呼びかけ電流（interrogation current）、及び組み立て許容誤差が含まれる。従来技術においては、導波管は、戻りワイヤに接続されて、導波管が戻り信号を刺激するパルスを生成するために必要な電子回路を完成する。
【０００４】
いくつかの種類のマグネット式センサは、直線又は回転位置を計測するために利用可能である。マグネット式センサは、非接触検出を与えるため摩耗する部材がないという点で有利である。マグネット式センサの例には、LVDT、誘導スリーブセンサ、及び磁歪センサがある。
【０００５】
従来技術における困難性は、磁歪アプリケーションにおいて戻りワイヤを導波管に取り付けることにあった。それには通常、長く複雑な半田付け工程が要求されていた。溶接及び圧着工程も可能であるが、溶接工程もまた複雑であり、圧着工程は、検査なしで信頼性がおける程度まで発達していない。それにもかかわらず、従来技術のそれは、もっぱら戻りワイヤを使用している。
【特許文献１】米国特許第４１２１１５５号明細書
【特許文献２】米国特許第４０３５７６２号明細書
【特許文献３】米国特許第２８６３１２１号明細書
【特許文献４】米国特許第６４２６６１８号明細書
【特許文献５】米国特許第３８９８５５５号明細書
【特許文献６】米国特許第５９２３１６４号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、戻りワイヤなしで磁歪呼びかけを利用することにある。
【０００７】
発明の概要
本発明は、戻りワイヤはないが、その代わりに導波管が回路を完成するように折りたたまれて呼びかけパルスを許容する磁歪呼びかけシステムに関する。通常であれば、従来技術は、本発明のように導波管が折りたたまれることとはかけ離れたものとなろう。というのは、銅ワイヤは導波管よりも低抵抗であり、それゆえに信号の損失が低いからである。しかし、抵抗が問題とはならない短距離測定に対しては、折りたたみ導波管は有用である。短距離とは、１メートルよりも短い。さらに、導波管が低抵抗材料で製造されることが可能な場合には、より長い距離が使用可能となる。また、折りたたみ導波管によって、可動マグネットを導波管（折りたたみ導波管）の２本の脚上に配置してピックアップコイルを両方の導波管上に有する場合は、可動マグネットがピックアップコイルに近づく際に共鳴効果（ringing effect）がある。こうした低抵抗導波管アプリケーションに対しては、より長い導波管脚を使用すると、問題がより少ない。いずれにせよ、より長い導波管脚は、より低感度のアプリケーション又はコイルがマグネットから離れて終わっているアプリケーションにおいて使用可能である。
【０００８】
折りたたみ導波管センサにより、磁歪直線変位トランスデューサを製造及び小型化する新規な方法が可能となる。導波管自体を折り返すことによって銅ワイヤの必要性をなくし、導波管は、電流パルスのための送信導体と戻り経路との両方として使用される。電気的刺激の結果生じる歪波が、逆巻（counter wound）ピックアップコイル、従来技術で周知のコイル、又はその他のコイルによって検出される。例えば、逆巻コイルは多数の巻き数を有して間隔が設けられており、受信歪波を超音波的に共鳴させる。送信導波管及び戻り経路導波管の両方はピックアップコイル内に配置される。
【０００９】
折りたたみ導波管トランスデューサは製造が容易である。導波管自体を折り返すことにより、銅の戻りワイヤを取り付ける必要がない。（電流パルスから離れた）遠位端部において要求される減衰材料は、折りたたみによって若しくは小さな圧着リングによって、又は両者で容易に実現される。歪波検出の結果生じる戻り信号の極性は、呼びかけ電流パルスから独立している。折りたたみ導波管と組み合わされる１つの実施例における逆巻コイルの形状は、単一の導波管のみを有する類似装置の２倍の振幅となる戻り信号を発生させるという所望の効果を有する。共鳴が生じる恐れがある場合は、コイルは周囲の電気的ノイズを受けないように遮蔽される。コイル又は位置マグネットを遮蔽することによって、呼びかけ回路と位置マグネットとの間のデッドゾーンを最小限にできる。
【００１０】
磁歪トランスデューサに対して、より小さなトランスデューサパッケージが使用可能となることによって、かかるトランスデューサは、従来技術の大きな物理的サイズゆえに従前は不可能であったアプリケーションに取り付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の本質及び目的のさらなる理解のために、同様の部材に同様の参照番号が与えられている添付の図面が参照される。
【００１２】
好ましい実施例及び別の実施例の説明
折りたたみ導波管センサにより、磁歪直線変位トランスデューサを製造及び小型化する新規な方法が可能となる。導波管自体を折り返すことによって銅ワイヤの必要性をなくし、導波管は、電流パルスのための送信導体と戻り経路との両方として使用される。電気的刺激の結果生じる歪波が、逆巻ピックアップコイル、従来技術で周知のコイル、又はその他のコイルによって検出される。例えば、逆巻コイルは多数の巻き数を有して間隔が設けられており、受信歪波を超音波的に共鳴させる。送信導波管と戻り経路導波管の両方はピックアップコイル内に配置される。折りたたみ導波管トランスデューサは製造が容易である。導波管自体を折り返すことにより、銅の戻りワイヤを取り付ける必要がない。（電流パルスから離れた）遠位端部において要求される減衰材料は、折りたたみ部によって若しくは小さな圧着リングによって、又は両者で容易に実現される。歪波検出の結果生じる戻り信号の極性は、呼びかけ電流パルスから独立している。折りたたみ導波管と組み合わされる１つの実施例における逆巻コイルの形状は、単一の導波管のみを有する類似装置の２倍の振幅となる戻り信号を発生させるという所望の効果を有する。共鳴が生じる恐れがある場合は、コイルは周囲の電気的ノイズを受けないように遮蔽される。コイル又は位置マグネットを遮蔽することによって、呼びかけ回路と位置マグネットとの間のデッドゾーンは最小限になる。
【００１３】
図１は、折りたたまれた磁歪導波管の構成を示す。導波管は、センサヘッド３０から反対側端部２０まで延びる２つの脚、すなわち導波管脚１１０、１２０を形成する導波管リードからなる。導波管１０は、端部２０において折りたたまれて、導波管脚１１０、１２０を形成する。金属バンドのような減衰部５０が使用されて、入力電流パルスが導入される際の反響が減衰される。位置マグネット８０は、折りたたみ導波管１０の脚１１０、１２０沿いに位置決めされて、業界で周知のように入力パルスと相互作用する。センサヘッド３０は、その相互作用をピックアップコイル７０を介して拾い上げ、コイルリード９０において計測される。
【００１４】
図１に示されているように、導波管１０は業界で周知の材料を有する。例として米国特許第３８９８５５５号明細書参照のこと。しかし、図１に示されているように、導波管１０とは別個の戻りラインは存在しない。その代わりに、導波管１０は、その端部２０において折りたたまれて、脚１１０、１２０として、それ自体の戻りワイヤになる。脚１１０、１２０は、導波管リード４０（導波管脚１１０、１２０）まわりに取り付けられているセンサ部すなわちヘッド３０で終端する。好ましくは、導波管リード４０は、それらを介して流れる電流を偶発的にショートしないままサポートするために互いに絶縁される。リード４０はまた、折りたたみ部２０を含めて導波管１０の全長にわたって相互に絶縁され、電流はかかるショートなしにそれらを介して流れることが可能となる。導波管１０を折りたたむためには、センサリード３０から始まる検出器が全ての反射が収まるまで待たなければならないか、又はその代わりに、金属バンド５０若しくはその他の材料が端部２０において減衰部として使用されてサスペンションスリーブ６０を業界で周知の圧力量で締め続けて反射を減衰させる。導波管サスペンションスリーブ６０はまた、折りたたみ導波管１０の２つの脚１１０、１２０を隔離する絶縁部でもある。
【００１５】
図１に示されているように、センサ部３０におけるピックアップコイル７０は、折りたたみ導波管１０からの戻り信号を検出する。すなわち、２つの信号があり、１つは折りたたみ導波管１０の各脚１１０、１２０を下りて位置マグネット８０から戻る。それは、信号対ノイズ比をおよそ２倍だけ増加させることによって信号強度を増加させ、位置マグネット８０からの、かかる戻り信号はピックアップコイル７０によって検出されてコイルリード９０において感知される。コイルリード９０は業界で周知のように接続されており、折りたたみ導波管１０の２つの脚、すなわち脚１１０、１２０からの信号を処理する。
【００１６】
図２に示されているように、同様の構造が示されているが、終端部はセンサヘッド２３０とは異なる。脚１１０は、例えば溶接によって、戻りピン１３０に取り付けられる。他方の脚１２０は、ピックアップコイル１５０に接続され、アンカー１８０に固定されている。ピックアップコイル１５０は、アンカー１８０のアンカーピン１８５に接続されるか又はその連続部材である。バイアスマグネット１７０に接続されたテープ１６０は、例えば溶接によって脚１２０に接続される。コイル１５０は、終了ピン２００及び開始ピン１４０に接続される。これは全てボビン２１０上に設けられる。
【００１７】
ヘッドの代わりに、例えば脚１１０のような導波管リード４０の一方が戻りピン１３０に接続されてもよい。なお、この時点では、図１において、導波管リード４０は、業界で周知の任意の方法で、例えば戻りピン１３０として示されている戻りピンに接続されるか、若しくはピン１３０に溶接されるか、若しくはプラグにはめ込まれるか、又は電気的な若しくは電流の信号を導波管１０内に導入するための回路基板（図示せず）に取り付けられる。しかし、図２に示されているように、脚１１０のような導波管リードの一方は戻りピン１３０に接続され、コイル１５０を経由しない。これは、図１のピックアップコイル７０が端部のピックアップコイルである一方、図２においてはピックアップコイル１５０は側部のピックアップコイルだからである。図２において、脚１２０は、ピックアップコイル１５０の下を通過してアンカー１８０によって固定され、戻りピン１３０とアンカー１８０のアンカーピン１８５との間に電流パルスを導入する。こうして、テープ１６０及びバイアスマグネット１７０は、ピックアップコイル７０からのコイルリード９０と同じ方法で検出信号を搬送するコイルリード１９０、２００を介するコイル１５０とともに使用される。
【００１８】
磁歪トランスデューサに対して、より小さなトランスデューサパッケージが使用可能となることによって、かかるトランスデューサは、従来技術の大きな物理的サイズゆえに従前は不可能であったアプリケーションに取り付けることができる。
【００１９】
多くの様々で異なる実施例が本発明の概念の範囲内で本明細書に教示され、それは法に記載の要件によって本明細書に詳述された実施例における多くの修正を含む。この理由により、本明細書の詳細は、限定的な意味ではなく説明として解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】折りたたまれる導波管を示す、本発明の直線磁歪位置センサの概略図である。
【図２】ピックアップコイルが１つの導波管脚のみを取り囲んでいる、本発明の直線磁歪位置センサの概略図である。
【図１】
2007507919.tif 000003
【図２】
2007507919.tif 000004
【国際調査報告】
2007507919.tif 000005
2007507919.tif 000006