(57)【要約】【課題】小型化や省電力化可能なテレメータ装置を提供する。【解決手段】発振回路１１に組み込まれたリアクタンスを被検体の近傍に配置し、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被検体の状態を測定するテレメータ装置１０が、周期計測回路１３にて、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出し、その計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測し、その発振周期をもとに、前記被検体の状態を測定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路に組み込まれたリアクタンスを被検体の近傍に配置し、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被検体の状態を測定するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
を含み、
計測された発振周期をもとに、前記被検体の状態を測定することを特徴とするテレメータ装置。
【請求項２】
発振回路に組み込まれた抵抗を被測定対象近傍に配置し、被測定対象の温度に応じて、抵抗の抵抗値が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の温度を測定するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
を含み、
計測された発振周期をもとに、被測定環境の温度を測定することを特徴とするテレメータ装置。
【請求項３】
発振回路に組み込まれたコンデンサを被測定対象近傍に配置し、被測定対象の湿度に応じて、コンデンサの電気容量が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の湿度を測定するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
を含み、
計測された発振周期をもとに、被測定対象の湿度を測定することを特徴とするテレメータ装置。
【請求項４】
発振回路に組み込まれたリアクタンスを、密閉された被測定空間内に存在する被検体の近傍に配置し、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被検体の状態を測定するために、被測定空間外へその発振周期の情報を送信するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備える、被測定空間内に設置されるテレメータ装置。
【請求項５】
発振回路に組み込まれた抵抗を、密閉された被測定空間内の被測定対象近傍に配置し、被測定対象の温度に応じて、抵抗の抵抗値が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の温度を測定するために、その発振周期の情報を被測定空間外へ送信するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備える、被測定空間内に設置されるテレメータ装置。
【請求項６】
発振回路に組み込まれたコンデンサを、密閉された被測定空間内の被測定対象近傍に配置し、被測定対象の湿度に応じて、コンデンサの電気容量が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の湿度を測定するために、その発振周期の情報を被測定空間外へ送信するテレメータ装置であって、
発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、
発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、
論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、
計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備える、被測定空間内に設置されるテレメータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレメータ装置、特に、被検体の状態等を遠隔測定するテレメータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるテレメータ装置のブロック構成図を図９に示す。このテレメータ装置は、被検体近傍に、コイルが組み込まれたセンサ１を配置し、例えば被検体の挙動を測定する。このようなテレメータ装置は、いわゆる相互誘導作用を用いて、被検体とセンサ１との距離と、発振電圧との相関関係に基づいて、被検体の挙動を測定する。すなわち、被検体とセンサ１に組み込まれたコイルとの距離が変化すると相互インダクタンスが変化し、その結果発振電圧が変化する。被検体の挙動に応じて、この距離が変化するため、発振電圧も変化する。したがって、この発振電圧の変化を測定することで、被検体の挙動を測定することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６３６８３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の装置は、Ａ／Ｄコンバータ３において、発振電圧の状態に応じて出力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、出力されたデジタル信号をもとに被検体の挙動状態等を測定する。したがって、高精度な測定結果を要求する場合、アナログ信号を高精度にＡ／Ｄ変換する必要がある。しかし、高精度にＡ／Ｄ変換するためには、複雑なアナログ回路を必要とする。よって、従来のテレメータ装置で、高精度な測定結果を得ようとすると、装置の大型化や消費電力の増加を招く。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、小型化や省電力化可能なテレメータ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は次のようなテレメータ装置により達成される。すなわち、本発明は、発振回路に組み込まれたリアクタンスを被検体の近傍に配置し、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被検体の状態を測定するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、を含み、計測された発振周期をもとに、前記被検体の状態を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明にかかるテレメータ装置は、計測回路が、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する発振パルスの発振周期を、論理積回路で取り出された計測パルスの数をカウントすることで求める。そして、この発振周期をもとに、被検体の状態を測定する。本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれたリアクタンス等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被検体の状態の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化が可能である。
【０００８】
本発明の別の態様にかかるテレメータ装置は、発振回路に組み込まれた抵抗を被測定対象近傍に配置し、被測定対象の温度に応じて、抵抗の抵抗値が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の温度を測定するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、を含み、計測された発振周期をもとに、被測定環境の温度を測定することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれた抵抗等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被測定対象の温度の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化が可能である。
【００１０】
本発明の別の態様にかかるテレメータ装置は、発振回路に組み込まれたコンデンサを被測定対象近傍に配置し、被測定対象の湿度に応じて、コンデンサの電気容量が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の湿度を測定するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、を含み、計測された発振周期をもとに、被測定対象の湿度を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれたコンデンサ等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被測定対象の湿度の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化が可能である。
【００１２】
本発明の別の態様にかかるテレメータ装置は、発振回路に組み込まれたリアクタンスを、密閉された被測定空間内に存在する被検体の近傍に配置し、リアクタンスと被検体との距離に応じて変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被検体の状態を測定するために、被測定空間外へその発振周期の情報を送信するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれたリアクタンス等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被検体の状態の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化可能である。
【００１４】
本発明の別の態様にかかるテレメータ装置は、発振回路に組み込まれた抵抗を、密閉された被測定空間内の被測定対象近傍に配置し、被測定対象の温度に応じて、抵抗の抵抗値が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の温度を測定するために、その発振周期の情報を被測定空間外へ送信するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれた抵抗等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被測定対象の温度の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化が可能である。
【００１６】
本発明の別の態様にかかるテレメータ装置は、発振回路に組み込まれたコンデンサを、密閉された被測定空間内の被測定対象近傍に配置し、被測定対象の湿度に応じて、コンデンサの電気容量が変動することにより変化する、発振パルスの発振周期をもとに、その被測定対象の湿度を測定するために、その発振周期の情報を被測定空間外へ送信するテレメータ装置であって、発振周期を計数するためのクロックパルスを出力するクロックパルス出力回路と、発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、発振パルスの半周期分の計数パルスを取り出す論理積回路と、論理積回路から出力される計数パルスの数をカウントすることで、発振周期を計測する計測回路と、計測された発振周期の情報を被測定空間外へ送信する送信回路とを備える。
【００１７】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれたコンデンサ等の一部を除いて、デジタル回路を用いて、構成することが可能である。したがって、被測定対象の湿度の測定に用いるテレメータ装置の小型化や省電力化が可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態（以下実施形態１という）を、図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、実施形態１におけるテレメータシステムのシステム構成図である。このシステムにおいて、テレメータ装置１０は、被検体の状態を測定するために用いる発振パルスの発振周期の情報を取得し、測定装置３０に送信する。測定装置３０は、テレメータ装置１０から送信された発振パルスの発振周期情報をもとに、被検体の状態を測定する。
【００２０】
図２は、実施形態１におけるテレメータ装置のブロック構成図である。テレメータ装置において、発振回路１１は、リアクタンスとしてのコイルや、コンデンサが組み込まれた、デジタルの発振パルスを出力するＬＣ発振回路である。実施形態１では、発振回路１１に組み込まれたコイルを被検体の近傍に配置し、このコイルをセンサとして機能させて、被検体の状態を測定する。発振回路１１は、後述するように、コイルやコンデンサ以外、デジタル回路で構成されていることを特徴としている。ここで、被検体の状態とは、例えば、エンジンのピストンが被検体だとすると、ピストンとシリンダボア面との隙間変位や、ピストンリングの挙動状態などをいう。
【００２１】
分周回路１２は、発振回路１１から出力された発振パルスの発振周期を測定しやすくするために、分周し、周期を拡大する回路である。周期計測回路１３は、分周回路１２で分周されたデジタル信号の発振周期を計測する回路である。この周期計測回路１３は、後述するように、発振パルスと、クロックパルスとの論理積を取ることで、計数パルスを生成し、この計数パルスの数をカウントすることで発振パルスの発振周期を求める。そして、この発振周期の変化をもとに、被検体と基準面との隙間変位や、被検体の挙動状態等を測定する。したがって、従来のように、電圧の変位から高精度に被検体の挙動状態等を測定するために、電圧の変位を示すアナログ信号を高精度にＡ／Ｄ変換するための複雑なアナログ回路を必要とせず、テレメータ装置の大型化や消費電力の増加を防ぐことができる。
【００２２】
また、パラレル／シリアル変換回路１４は、周期計測回路１３で計測された発振周期を無線伝送可能なシリアル信号に変換する回路である。送信回路１５は、パラレル／シリアル変換回路１４から出力されたシリアル信号を搬送波によって変調し、アンテナ１６を介して電波伝搬させる回路である。
【００２３】
このように、実施形態１におけるテレメータ装置は、発振回路１１に組み込まれるコイルやコンデンサ以外をデジタル回路で構成しているため、従来のテレメータ装置に比べ、小型化および省電力化を図ることができる。
【００２４】
ここで、実施形態１の特徴の一つである発振回路１１の回路構成を図３に示す。発振回路１１において、直列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬ１と、は並列接続され、ＬＣ発振回路を構成している。Ｃ２ＭＯＳ（Ｃｌｏｃｋｅｄ  ＣＭＯＳ）インバータＩＣ２１は、ＬＣ発振回路の発振周期に応じて発振パルスを出力するデジタル回路である。Ｃ２ＭＯＳインバータＩＣ２２は、Ｃ２ＭＯＳインバータＩＣ２１から出力された発振パルスを矩形波に波形整形するデジタル回路である。このように構成された発振回路１１が、実施形態１では、被検体の挙動状態等を測定するセンサとして機能する。すなわち、コイルＬ１に、被検体として例えば金属性の物体を近づけることで、コイルＬ１のインダクタンスが変化し、発振回路１１から出力される発振パルスの発振周期が変化する。この発振周期の変化と、コイルＬ１と被検体との距離と、の相関関係より、被検体の挙動状態等を測定することができる。
【００２５】
従来において、例えば、コイルと被検体との間のギャップ検出用のテレメータ装置を利用して、エンジン内部における、ピストンやピストンリングの挙動、コンロッド軸受隙間の変化、クランクシャフト油膜厚の変化などを測定する場合、エンジン内部の限られたスペースに、テレメータ装置を設置する必要がある。例えば、ピストンであれば、図４に示すような位置、すなわち、ピストンのスカート部４１、コンロッド４２、コンロッドキャップ４３などにテレメータ装置を設置する必要がある。また、タイヤ内部の空気圧を測定するのであれば、テレメータ装置は、図５に示すように、タイヤのリム上部５１などに設置する必要がある。したがって、テレメータ装置が大型化すると、エンジン内部などの限られたスペースに設置できなくなるという問題が生じる。
【００２６】
加えて、エンジン内部等の密閉された被測定空間において、被検体の状態を測定し、その結果を被測定空間外に送信するテレメータ装置は、一般的に電池で作動する。このような電池で作動するテレメータ装置を、密閉された被測定空間で使用する場合、次のような問題が生じる。すなわち、例えば、一度エンジン内部にテレメータ装置を設置し、エンジンを組み立ててしまうと、エンジンを再度分解しない限り、テレメータ装置等を取り外せない。そのような環境下において、テレメータ装置の電池を交換するためには、その都度エンジンを再分解しなければならない。したがって、例えば、エンジン等の密閉された被測定空間で、その空間内部の状態を測定する場合に、テレメータ装置の電力消費が大きいと、電池交換のためにエンジンを再分解する等の余計な作業が発生するという問題が生じる。もちろん、密閉された空間で使用する場合でなくとも、テレメータ装置の電力消費が大きいと、環境面や費用面等で問題がある。
【００２７】
一方、本実施形態にかかるテレメータ装置は、ＬＣ発振回路を構成するコイルＬ１とコンデンサＣ１，Ｃ２以外の回路をデジタル回路で構成されている。後述するように、計数パルスの数をカウントすることで発振パルスの発振周期を求め、その発振周期をもとに被検体の挙動状態を測定する。したがって、例え高精度な測定結果が要求される環境下においても、従来のように電圧状態を高精度にＡ／Ｄ変換するために、複雑なアナログ回路が必要ない。よって、回路の小型化が可能なため、限られたスペースに容易に設置可能であり、消費電力も抑えることができる。
【００２８】
続いて、図６のタイミングチャートを利用して、実施形態１でのもう一つの特徴である、計数パルスの数をカウントすることで発振パルスの発振周期を求めるフローを説明する。
【００２９】
まず、Ｃ２ＭＯＳインバータＩＣ２２において、発振パルスとして、（ａ）に示すような波形整形された矩形波のデジタル信号が、発振回路１１から出力される。この発振パルスは、分周回路１２において、（ｂ）に示すような矩形波のデジタル信号に分周される。そして、周期計測回路１３において、分周された発振パルスと、クロックパルスとの論理積をとり、分周された発振パルスの半周期分のパルスを取り出し、（ｃ）に示す計数パルスを生成する。この計数パルスの数をカウントすることで、発振回路１１から出力される発振パルスの発振周期を計測する。この計測結果を、パラレル／シリアル変換回路１４でパラレル／シリアル変換し、（ｄ）に示すようなシリアル信号を生成する。そして、送信回路１５において、生成されたシリアル信号と搬送波とを重畳し、（ｅ）に示すデジタル信号を生成して、このデジタル信号をアンテナ１６を介して、外部へ送信する。
【００３０】
このように、回路構成をデジタル化することで、被検体とコイルＬ１との距離に応じて変化する発振回路１１の発振周期を、周期計測回路１３において、（ｃ）に示すような計数パルスの数をカウントするだけで求めることができる。したがって、従来のように、高精度な測定結果を得るために、複雑なアナログ回路を必要とせず、テレメータ装置の大型化や消費電力の増加を防ぐことができる。
【００３１】
なお、実施形態１では、テレメータ装置として、ギャップ検出用のテレメータ装置を例にして説明したが、本実施形態の技術は、ギャップ検出用のテレメータ装置には限られない。すなわち、例えば、温度変化を測定する場合は、発振回路１１を、図７に示すような発振回路１１０として構成してもよい。この発振回路１１０は、ＬＣ発振回路ではなくＲＣ発振回路を含む。この場合、抵抗Ｒ１０２がセンサの役割をするため、抵抗Ｒ１０２を被測定対象近傍に配置する。この抵抗Ｒ１０２の抵抗値が被測定対象の温度によって変化するため、発振回路１１０から出力されるデジタル信号の発振周期もそれに応じて変化する。したがって、温度と発振周期の相関関係より、発振周期を測定することで、被測定対象の温度、例えばエンジンのシリンダ内部の温度や、ピストン表面の温度などを求めることができる。
【００３２】
また、湿度変化などを測定する場合には、発振回路１１を、図８に示すような発振回路２１０として構成してもよい。発振回路２１０は、発振回路１１０と同様にＲＣ発振回路を含む。ここでは、コンデンサＣ２０１がセンサの役割をするため、コンデンサＣ２０１を被測定対象の近傍に配置する。このコンデンサＣ２０１の電気容量が、被測定対象の湿度変化に応じて変化するため、発振回路２１０から出力されるデジタル信号の発振周期もそれに応じて変化する。したがって、湿度と発振周期の相関関係より、発振周期を測定することで、被測定対象の湿度、例えばエンジン内部の湿度などを求めることができる。
【００３３】
その他、コイルのリアクタンス、抵抗の抵抗値、コンデンサの電気容量が、測定環境の状態に応じて変化する被測定対象であれば、上述した温度や湿度以外の測定対象でも、本実施形態における技術は、利用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、テレメータ装置を、発振回路に組み込まれたリアクタンス等の一部を除いて、デジタル回路で構成することが可能である。したがって、テレメータ装置の小型化や省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１におけるテレメータシステムのシステム構成図である。
【図２】実施形態１におけるテレメータ送信装置のブロック構成図である。
【図３】実施形態１における発振回路１１の回路構成図である。
【図４】テレメータ送信装置の設置場所例を説明するためのピストンの断面図である。
【図５】テレメータ送信装置の設置場所例を説明するためのタイヤの断面図である。
【図６】実施形態１において、計数パルスの数をカウントすることで発振パルスの発振周期を求めるフローを説明するための計タイミングチャートを示す図である。
【図７】実施形態１における発信回路の別の例を示す回路構成図である。
【図８】実施形態１における発信回路の別の例を示す回路構成図である。
【図９】従来のテレメータ装置のブロック構成図を示す図である。
【符号の説明】
１  センサ、２  増幅回路、３  Ａ／Ｄコンバータ、４  送信回路、１０  テレメータ装置、１１，１１０，２１０  発振回路、１２  分周回路、１３  周期計測回路、１４  パラレル／シリアル変換回路、１５  送信回路、１６  アンテナ、２１，２２，１２１，１２２，２２１，２２２  Ｃ２ＭＯＳインバータＩＣ、３０  測定装置。
【図１】
2004355401.tif 000003
【図２】
2004355401.tif 000004
【図３】
2004355401.tif 000005
【図４】
2004355401.tif 000006
【図５】
2004355401.tif 000007
【図６】
2004355401.tif 000008
【図７】
2004355401.tif 000009
【図８】
2004355401.tif 000010
【図９】
2004355401.tif 000011