(57)【要約】【課題】振動波の位相ズレ成分を簡単な回路構成で精度良く検出する。【解決手段】共振回路２に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、さらに、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させる。【選択図】図１２
2008211785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う検出装置であって、
前記共振回路に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、
前記自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、前記自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、
さらに、前記自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う検出方法であって、
前記共振回路に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、
前記自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、前記自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、
さらに、前記自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させることを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う検出装置及び検出方法に関し、特に、近接センサ（近接スイッチ、変位センサ、距離センサ、材質センサ、コインセンサ、金属球センサなどを含む）、応力センサ（トルクセンサ、圧力センサ、接触センサなどを含む）などに好適に用いることができる検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出コイルを備える検出装置が知られている。例えば、特許文献１に記載される近接センサは、検出コイルを含む高周波発振回路を備えた高周波発振型近接スイッチであり、金属が検出コイルに近接したとき、高周波発振回路の発振振幅や発振周波数が変化することを利用し、金属の近接や材質を判定するようになっている。すなわち、高周波発振回路の発振振幅や発振周波数は、金属との近接距離に応じて変化するだけでなく、金属の材質（透磁率、導電率などの違い）に応じて変化するのであり、例えば、振幅測定方式の近接スイッチでは、磁性金属（鉄など）の近接を良好に検出でき、周波数測定方式の近接スイッチでは、非磁性金属（アルミなど）の近接を良好に検出できる。また、両方式を兼ね備えた近接スイッチでは、磁性金属及び非磁性金属の近接を良好に検出でき、かつ、金属の材質判定も良好に行うことができる。
【特許文献１】特許第２５５０６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来における周波数測定方式の検出装置は、高周波発振を継続しつつ、その僅かな位相ズレを測定しているため、同期検波回路などの複雑な回路が必要になり、振幅測定方式の検出装置に比べて、著しく高価になるという問題がある。また、僅かな位相ズレをデジタル回路で検出することも可能ではあるが、この場合には、極めて高速で動作するカウンタやＣＰＵが必要になるため、却ってコスト高となる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作された本発明の検出装置は、検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う検出装置であって、前記共振回路に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、前記自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、前記自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、さらに、前記自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させることを特徴とする。
【０００５】
このような検出装置によれば、振動波の位相ズレ成分を簡単な回路構成で精度良く検出することが可能になる。すなわち、共振回路から減衰状に出力される自由振動波にあっては、強制振動波に比して位相ズレ成分が明確に現れるだけでなく、位相ズレ成分が振動波の数だけ蓄積されるので、回路構成が複雑な同期検波回路や、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、位相ズレ成分を高精度に検出することができる。また、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させるので、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数Ｍを増やすだけで、位相ズレ成分の検出精度をさらに向上させることができる。しかも、本発明においては、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させるので、特定の周波数に同期することを回避し、周期的な誤差やノイズの発生を抑制できる。
【０００６】
また、本発明の検出方法は、検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う検出方法であって、前記共振回路に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、前記自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、前記自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、さらに、前記自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させることを特徴とする。
【０００７】
このような検出方法によれば、振動波の位相ズレ成分を簡単な回路構成で精度良く検出することが可能になる。すなわち、共振回路から減衰状に出力される自由振動波にあっては、強制振動波に比して位相ズレ成分が明確に現れるだけでなく、位相ズレ成分が振動波の数だけ蓄積されるので、回路構成が複雑な同期検波回路や、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、位相ズレ成分を高精度に検出することができる。また、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させるので、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数Ｍを増やすだけで、位相ズレ成分の検出精度をさらに向上させることができる。しかも、本発明においては、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させるので、特定の周波数に同期することを回避し、周期的な誤差やノイズの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【０００９】
［第一実施形態］
図１は、検出装置（近接センサ）の構成を示すブロック図である。この図に示される検出装置は、金属の近接を検出する近接センサ１であって、共振回路２及び検出回路３を備えて構成されている。共振回路２は、検出コイルＬにコンデンサＣを接続して構成され、検出回路３から出力される駆動信号により駆動される。検出回路３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、比較器（コンパレータ）などが内蔵された１チップマイコンを用いて構成され、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従い、後述する位相ズレ検出処理を行う。
【００１０】
検出回路３は、共振回路２を駆動し、該共振回路２から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて、金属の近接を検出するにあたり、共振回路２に対して所定数（一又は複数）の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するようになっている。これにより、振動波の位相ズレ成分を簡単な回路構成で精度良く検出することが可能になる。すなわち、共振回路２から減衰状に出力される自由振動波にあっては、強制振動波に比して位相ズレ成分が明確に現れるだけでなく、位相ズレ成分が振動波の数だけ蓄積されるので、回路構成が複雑な同期検波回路や、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、位相ズレ成分を高精度に検出することができる。
【００１１】
また、検出回路３は、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させるようになっている。このようにすると、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数Ｍを増やすだけで、位相ズレ成分の検出精度をさらに向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の近接センサ１においては、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させるようになっている。このようにすると、特定の周波数に同期することがなく、周期的な誤差やノイズの発生を抑制することができる。
【００１３】
次に、近接センサ１の具体的な構成について説明する。
【００１４】
共振回路２は、検出コイルＬにコンデンサＣを並列に接続した並列共振回路であってもよいが、検出コイルＬにコンデンサＣを直列に接続した直列共振回路であることが好ましい。このようにすると、直列共振回路の作用によって、最大でソース電圧（例えば５Ｖ）のＱ倍（例えば８倍）の電圧を検出コイルＬに印加できるので、共振回路２から振幅の大きい自由振動波を出力することができる。これにより、自由振動波カウント数を多くし、測定精度を更に高めることができるだけでなく、ノイズにも強いものとできる。しかも、振幅の大きい自由振動波は、増幅器を介さずに検出回路３に直接入力できるので、回路構成がよりシンプルになり、更なるコストダウンが可能になる。
【００１５】
なお、検出コイルＬに印加される最大電圧ＶＬＭＡＸは、以下に示す式で求めることができる。ただし、ω０は共振角周波数、Ｌは検出コイルＬのインダクタンス、Ｒは検出コイルＬの抵抗、ＣはコンデンサＣのキャパシタンス、ＶＳはソース電圧、Ｑは共振回路の良好度である。
【００１６】
【数１】
2008211785.tif 000003
【００１７】
本実施形態の検出回路３は、駆動パルス信号によって共振回路２を強制振動させるにあたり、複数の駆動パルス信号により共振回路２を強制振動させた後、駆動信号出力を停止する。このようにすると、単発の駆動パルス信号で共振回路２を強制振動させる場合に比べ、強制振動波の振幅を大きくできる。特に、強制振動波の振幅が最大になるように所定の共振周波数で数発（例えば６発）の駆動パルス信号を出力すれば、駆動信号出力停止後に共振回路２から出力される自由振動波の振幅をより大きくし、測定精度を更に高めることが可能になる。
ちなみに、共振回路２を強制振動させる共振周波数ｆは、以下に示す式で求めることができる。
【００１８】
【数２】
2008211785.tif 000004
【００１９】
次に、自由振動波における位相ズレの蓄積作用（増幅作用）について、図２〜図１０を参照して説明する。
【００２０】
図２は、駆動パルス信号波形（ａ点）及び共振回路の振動波形（ｂ点）を示す説明図である。この図に示すように、検出回路３は、所定電圧（例えば５Ｖ）の駆動パルス信号を出力し、共振回路２を強制振動させる。このとき、本実施形態では、所定の共振周波数で数発（例えば６発）の駆動パルス信号を出力することにより、検出コイルＬに最大電圧（例えば４０Ｖ）を印加させる。そして、駆動パルス信号の出力を停止した後は、共振回路２から複数の自由振動波が減衰状に出力される。
【００２１】
図３は、十数個目の自由振動波を拡大した説明図、図４は、検出コイルに金属が近接（７ｍｍ）したときの位相ズレを示す説明図、図５は、検出コイルに金属が近接（３ｍｍ）したときの位相ズレを示す説明図である。これらの図に示すように、共振回路２から出力される自由振動波は、十数個目であっても検出に十分な振幅を保っている。ここで、検出コイルＬに金属（コイン：非磁性金属）が近接すると、検出コイルＬから発生する磁束が近接した金属に磁気的に干渉し、自由振動波の位相が進む。金属の近接に伴う自由振動波の位相ズレは、強制振動波に比べて明確に現れるだけでなく、自由振動波の個数分だけ蓄積されるので、低速なカウンタでも高精度に位相ズレを測定することが可能になる。
【００２２】
また、図４及び図５に示すように、自由振動波の位相ズレは、検出コイルＬに金属が近づくほど大きくなるので、自由振動波の位相ズレにもとづいて、検出コイルＬと金属の距離を高精度に測定することが可能になる。図１０は、金属の近接距離（ｍｍ）と位相ズレ（μｓｅｃ）の関係を示しており、検出コイルＬに金属が近づくほど自由振動波の位相ズレが大きくなることが解る。特に、１０〜２０個目の自由振動波を見ている位相ズレデータにあっては、位相ズレが１０〜２０倍に加算されているので、極めて高精度な距離測定（変位測定）が可能になる。
【００２３】
図６は、自由振動波形（ｂ点）と比較器出力（ｃ点）の関係を示す説明図、図７は、検出コイルに金属が近接していないときの比較器出力を示す拡大図、図８は、検出コイルに金属が近接（７ｍｍ）したときの比較器出力を示す説明図、図９は、検出コイルに金属が近接（３ｍｍ）したときの比較器出力を示す説明図である。これらの図に示すように、共振回路２から出力される自由振動波は、十数個目であっても検出に十分な振幅を保っているので、比較器によって明確な矩形波に変換することができる。ここで、検出コイルＬに金属が近接すると、比較器出力波形の位相が進む。図８及び図９から明らかなように、金属の近接に伴う位相ズレは、自由振動波の個数が増えるほど蓄積され、測定が容易になる。
【００２４】
次に、自由振動波カウント処理の繰り返しによる位相ズレの増幅作用（蓄積作用）について、図１１を参照して説明する。
【００２５】
図１１は、自由振動波カウント処理の繰り返しによる位相ズレの増幅作用を示す説明図である。この図に示す波形は、一回の検出処理における共振回路２の出力波形であって、２発の駆動パルス信号を出力して、共振回路２を強制振動させた後、共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、カウント数が所定数５に達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数５に達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を１０回繰り返した場合の波形であり、上側の波形は、下側の波形よりも金属を近づけた場合を示している。この図から明らかなように、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数に達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を所定回数繰り返すと、自由振動波の位相ズレが増幅される。これにより、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数を増やすだけで、金属の近接に伴う位相ズレの測定精度を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
図１２の（Ａ）〜（Ｃ）は、一回の検出処理における自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数を示す説明図である。自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数をＮ(1)、Ｎ(2)、Ｎ(3)・・・Ｎ(k)とすると、図１１に示す検出処理は、図１２の（Ａ）に示すように、Ｎ(1)＝５、Ｎ(2)＝５、Ｎ(3)＝５・・・Ｎ(10)＝５と表すことができ、１０回の繰り返し動作による合計の自由振動波カウント数は５０回となる。ここで、本発明の検出装置及び検出方法では、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させる。例えば、図１２の（Ｂ）に示すように、自由振動波カウント処理を繰り返す毎に、自由振動波カウント数Ｎを規則的に増減させたり（例えば、Ｎ(1)＝３，Ｎ(2)＝４，Ｎ(3)＝５，Ｎ(4)＝６，Ｎ(5)＝７，Ｎ(6)＝３，Ｎ(7)＝４，Ｎ(8)＝５，Ｎ(9)＝６，Ｎ(10)＝７）、自由振動波カウント数をランダムに増減させることができる（例えば、Ｎ(1)＝６，Ｎ(2)＝３，Ｎ(3)＝４，Ｎ(4)＝７，Ｎ(5)＝３，Ｎ(6)＝６，Ｎ(7)＝５，Ｎ(8)＝３，Ｎ(9)＝７，Ｎ(10)＝６）。このようにすると、特定の周波数に同期することを回避し、周期的な誤差やノイズの発生を抑制できる。
【００２７】
なお、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における自由振動波カウント数Ｎ(1)〜Ｎ(k)の変化パターンは、毎回の検出処理において同一であってもよいし、毎回の検出処理において相違するようにしてもよい。ただし、毎回の検出処理において、自由振動波カウント数Ｎ(1)〜Ｎ(k)の変化パターンを相違させる場合は、図１２の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、自由振動波カウント処理の繰り返し回数（図１２では１０回）及び合計自由振動波カウント数（図１２では５０回）を同一とすることが好ましい。このようにすると、毎回の検出処理において、自由振動波カウント数Ｎ(1)〜Ｎ(k)の変化パターンを相違させても、各検出処理で測定した位相ズレ成分を補正することなく、単純比較することができる。
【００２８】
次に、検出回路３の検出処理手順（検出方法）について、図１３を参照して説明する。
【００２９】
図１３は、検出回路の検出処理手順を示すフローチャートである。この図に示すように、検出回路３は、まず、比較器のＲＥＦ電圧を設定し（Ｓ１）、自由振動波カウント数Ｎ(1)〜Ｎ(k)をセットし（Ｓ２）、繰り返し回数Ｍをセットした後（Ｓ３）、カウンタクリア処理（Ｓ４、Ｓ５）と、自由振動波カウント処理（Ｓ６〜Ｓ８）と、自由振動波カウント処理の繰り返し処理（Ｓ９、Ｓ１０）と、検出信号出力処理（Ｓ１１、Ｓ１２）とからなる検出処理を繰り返し実行する。
【００３０】
カウンタクリア処理は、繰り返し回数カウンタｋに１をセットすると共に（Ｓ４）、タイマｔをスタートさせる処理である（Ｓ５）。また、自由振動波カウント処理は、強制振動波の振幅が最大になるように、共振回路２に対して所定の共振周波数で数発の駆動パルス信号を出力した後（Ｓ６）、自由振動波カウンタｊをクリアし（Ｓ７）、共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントすると共に、カウント数が所定数Ｎ(k)に達したか否かを判断する処理である（Ｓ８）。また、繰り返し処理は、自由振動波のカウント数が所定数Ｎ(k)に達したタイミングで、繰り返し回数カウンタｋをインクリメントすると共に（Ｓ９）、繰り返し回数カウンタｋが所定数Ｍに達したか否かを判断し（Ｓ１０）、該判断結果がＹＥＳになるまで、自由振動波カウント処理（Ｓ６〜Ｓ８）を繰り返す処理である。また、検出信号出力処理は、自由振動波カウント処理の繰り返し回数が所定数Ｍになったら、タイマ値ｔを読み込むと共に（Ｓ１１）、読み込んだタイマ値ｔを所定の検出信号形式（例えば、近接距離信号）に変換して出力する処理である（Ｓ１２）。
【００３１】
叙述の如く構成された本実施形態によれば、検出コイルＬとコンデンサＣとを接続してなる共振回路２を駆動し、該共振回路２から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行う近接センサ１であって、共振回路２に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するにあたり、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させ、さらに、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させる。このような近接センサ１によれば、振動波の位相ズレ成分を簡単な回路構成で精度良く検出することが可能になる。すなわち、共振回路２から減衰状に出力される自由振動波にあっては、強制振動波に比して位相ズレ成分が明確に現れるだけでなく、位相ズレ成分が振動波の数だけ蓄積されるので、回路構成が複雑な同期検波回路や、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、位相ズレ成分を高精度に検出することができる。また、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させるので、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数Ｍを増やすだけで、位相ズレ成分の検出精度をさらに向上させることができる。しかも、本発明においては、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させるので、特定の周波数に同期することを回避し、周期的な誤差やノイズの発生を抑制できる。
【００３２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る検出装置について、図１４を参照して説明する。ただし、第一実施形態と共通の構成については、第一実施形態と同じ符号を付与することにより、第一実施形態の説明を援用する。
【００３３】
図１４に示される検出装置は、少なくとも軸表面部に金属層を有する回転軸（又は静止軸）Ｓを対象とし、その軸表面部に生じる捻り応力（トルク）を検出するトルクセンサ１であって、共振回路２及び検出回路３を備えて構成されている。共振回路２は、回転軸Ｓに対して近接配置される検出コイルＬに、コンデンサＣを直列又は並列に接続して構成され、検出回路３から出力される駆動信号により駆動される。検出回路３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、比較器（コンパレータ）などが内蔵された１チップマイコンを用いて構成され、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従い、位相ズレ検出処理を行う。
【００３４】
検出回路３は、共振回路２に対して駆動信号を出力し、該駆動信号の出力停止後に共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の位相ズレ成分にもとづいて、回転軸Ｓに生じる捻り応力を検出するようになっている。すなわち、回転軸Ｓにトルクが加えられると、回転軸Ｓの磁気的な特性（透磁率など）が変化し、その変化に応じて検出コイルＬのインダクタンスが変化する。そして、検出コイルＬにおけるインダクタンスの変化は、共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の位相ズレとして明確に現れる。しかも、自由振動波における位相ズレは、振動波の数だけ蓄積されるので、応力に応じて変化する位相ズレを高精度に検出することが可能になる。
【００３５】
また、検出回路３は、共振回路２に対して所定数の駆動信号を出力すると共に、駆動信号出力停止後に共振回路２から減衰状に出力される自由振動波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する自由振動波カウント処理を行い、該自由振動波カウント処理に要した時間測定にもとづいて自由振動波の位相ズレ成分を検出するようになっている。このようにすると、自由振動波の位相ズレ成分を安価なデジタル回路を用いて測定することができる。
【００３６】
また、検出回路３は、自由振動波カウント処理における自由振動波のカウント数が所定数Ｎに達したタイミングを基準として、自由振動波カウント処理を所定回数Ｍだけ繰り返すことにより、自由振動波の位相ズレ成分を増幅させるようになっている。このようにすると、回路構成を複雑にすることなく、自由振動波カウント処理の繰り返し回数Ｍを増やすだけで、自由振動波の位相ズレ成分を任意に増幅させることができるので、トルクセンサ１の検出精度を飛躍的に向上させることができる。
【００３７】
また、本発明のトルクセンサ１においては、自由振動波カウント処理の繰り返し動作中における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数Ｎを規則的又はランダムに変化させるようになっている。このようにすると、特定の周波数に同期することがなく、周期的な誤差やノイズの発生を抑制することができる。なお、検出回路３の具体的な検出処理手順は、第一実施形態の検出処理手順と同一であるため、図示及び説明を省略する。
【００３８】
さらに、トルクセンサ１の検出コイルＬは、中心部が中空状態の筒形状であり、その内周部が回転軸Ｓの外周部と対向するように配置される。このようにすると、検出コイルＬと回転軸Ｓとの相対的な位置変化に起因する誤差の発生を抑制し、検出精度をさらに向上させることができる。すなわち、金属を筒状の検出コイルＬで囲むような配置とした場合は、検出コイルＬと金属との相対的な変位に起因する検出コイルＬのインダクタンス変化が小さくなり、特に、円柱形状又は円筒形状の金属を円筒状の検出コイルＬで囲むような配置とした場合は、検出コイルＬと金属との相対的な変位に起因する検出コイルＬのインダクタンス変化を最小化することができる。
【００３９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されないことは勿論であって、検出コイルとコンデンサとを接続してなる共振回路を駆動し、該共振回路から出力される振動波の位相ズレ成分にもとづいて検出を行うものであれば、近接センサやトルクセンサに限らず、その他の各種検出装置に適用できることは言うまでもない。また、前記実施形態では、検出回路から出力される駆動信号で共振回路を直接駆動しているが、電磁誘導などにより共振回路を間接的に駆動させる検出装置でも実施することができる。例えば、検出コイルとは別個に設けられる励磁コイルを駆動し、該駆動に応じて励磁コイルから発生する交流磁界の変化を検出コイル（共振回路）で検出する検出装置にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】検出装置（近接センサ）の構成を示すブロック図である。
【図２】駆動パルス信号波形（ａ点）及び共振回路の振動波形（ｂ点）を示す説明図である。
【図３】十数個目の自由振動波を拡大した説明図である。
【図４】検出コイルに金属が近接（７ｍｍ）したときとの位相ズレを示す説明図である。
【図５】検出コイルに金属が近接（３ｍｍ）したときとの位相ズレを示す説明図である。
【図６】自由振動波形（ｂ点）と比較器出力（ｃ点）の関係を示す説明図である。
【図７】検出コイルに金属が近接していないときの比較器出力を示す拡大図である。
【図８】検出コイルに金属が近接（７ｍｍ）したときとの比較器出力を示す説明図である。
【図９】検出コイルに金属が近接（３ｍｍ）したときとの比較器出力を示す説明図である。
【図１０】金属の近接距離と位相ズレの関係を示すグラフである。
【図１１】自由振動波カウント処理の繰り返しによる位相ズレの増幅作用を示す説明図である。
【図１２】図１２の（Ａ）〜（Ｃ）は、一回の検出処理における各自由振動波カウント処理の自由振動波カウント数を示す説明図である。
【図１３】検出回路の検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】検出装置（トルクセンサ）の他例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  検出装置（近接センサ、トルクセンサ）
２  共振回路
３  検出回路
Ｃ  コンデンサ
Ｌ  検出コイル
Ｓ  回転軸
【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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