(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
延長されたストローク位置センサーであって、
所定の特性インピーダンスを有するウェーブガイド、及び、
前記ウェーブガイドの直近に配置された円筒形の磁性体であって、前記磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体からなり、前記ウェーブガイドは銅コアと、前記コアの縦軸に沿ってらせん形状に巻かれた電線とを具備し、前記コアと前記らせん形状に巻かれた電線とは、前記円筒形の磁性体内に収容可能であることを特徴とする磁性体、
を具備することを特徴とする、
延長されたストローク位置センサーと、
前記ウェーブガイド及び信号受信器と通信可能に接続された信号発生器であって、前記信号発生器は第１の信号を発生させ、前記第１の信号を前記ウェーブガイド及び前記信号受信器に伝達することを特徴とする信号発生器と、
前記ウェーブガイドと電気的に接続され、前記ウェーブガイドが前記信号発生器及び前記信号受信器とインピーダンス・マッチングがとれるよう構成された、１以上のインピーダンス・マッチング素子と、
前記延長されたストローク位置センサーに対して相対的に動くことができるマグネットであって、前記マグネットは、前記磁性体を局所的に飽和させるのに十分な磁界を発生するよう構成され、前記磁性体は、前記ウェーブガイド中にインピーダンスの不連続点を生じさせ、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射され、前記信号受信器に伝達するよう構成されていることを特徴とする、マグネットと、
前記信号受信器と通信可能に接続された位置センサー回路であって、前記位置センサー回路は、前記第１の信号及び前記信号受信器で受信した反射信号に部分的に基づき前記延長されたストローク位置センサーに対するマグネットの相対位置を測定するよう構成されていることを特徴とする、位置センサー回路と、
を具備し、
前記円筒形の磁性体は前記ウェーブガイドを収容することを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記マグネットは、永久磁石又は電磁石のどちらかからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ウェーブガイドは、マイクロストリップ・ウェーブガイド、ストリップライン・ウェーブガイド、矩形導波管のうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記延長されたストローク位置センサーは、前記ウェーブガイド上に配置された第１の導電層であって、前記信号発生器及び前記信号受信器と電気的に接続されていることを特徴とする第１の導電層をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記延長されたストローク位置センサーは、前記ウェーブガイドと前記磁性体との間に第２の導電層をさらに具備し、前記第２の導電層は、前記ウェーブガイドを電気的障害からシールドするよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の導電層は接地されていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記導電線の第１の端部は前記信号発生器と電気的に接続され、前記導電線の第２の端部は前記信号受信器と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記信号発生器は、連続したパルスを反復して発生させるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
所定の特性インピーダンスを有するウェーブガイドであって、前記ウェーブガイドは第１の信号を受信するよう構成されたことを特徴とするウェーブガイドと、
前記ウェーブガイドの直近に配置された円筒形の磁性体であって、前記磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体からなり、前記磁性体は、前記磁性体が局所的な磁界により飽和したとき、前記ウェーブガイド中のインピーダンスの不連続点を生じさせるよう構成され、前記インピーダンスの不連続点は、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射するようになっていて、前記ウェーブガイドは銅コアと、前記コアの縦軸に沿ってらせん形状に巻かれた電線とを具備し、前記コアと前記らせん形状に巻かれた電線とは、前記円筒形の磁性体内に収容可能であることを特徴とする磁性体と、
を具備し、
前記円筒形の磁性体は前記ウェーブガイドを収容することを特徴とする延長されたストローク位置センサー。
【請求項１０】
前記ウェーブガイドは、マイクロストリップ・ウェーブガイド、ストリップライン・ウェーブガイド、矩形導波管のうちの１つであることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ウェーブガイド上に配置された第１の導電層であって、前記信号発生器及び前記信号受信器と電気的に接続されていることを特徴とする第１の導電層をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記ウェーブガイドと前記磁性体との間に第２の導電層をさらに具備し、前記第２の導電層は、前記ウェーブガイドを電気的干渉から保護するよう構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記第２の導電層は接地されていることを特徴とする請求項１２に記載のセンサー。
【請求項１４】
信号発生器により第１の信号を発生させるステップと、
前記第１の信号を延長されたストローク位置センサーのウェーブガイドに伝達するステップであって、前記延長されたストローク位置センサーは前記ウェーブガイドと、前記ウェーブガイドの直近に配置された円筒形の磁性体とを具備し、前記円筒形の磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体とを具備し、前記ウェーブガイドは銅コアと、前記コアの縦軸に沿ってらせん形状に巻かれた電線とを具備し、前記コアと前記らせん形状に巻かれた電線とは、前記円筒形の磁性体内に収容可能であることを特徴とするステップと、
マグネットを前記延長されたストローク位置センサーの直近に動かすステップであって、前記マグネットは前記磁性体を局所的に飽和させるのに十分な磁界を生じるよう構成され、前記磁性体は、前記ウェーブガイド中にインピーダンスの不連続点を生じさせ、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射するように構成されていることを特徴とするステップと、
反射された前記信号を信号受信器に伝達するステップと、
受信した前記第１の信号及び受信した前記反射された信号に基づき動く対象物の位置を測定するステップと、
を具備し、
前記円筒形の磁性体は前記ウェーブガイドを収容することを特徴とする動く対象物の位置を測定する方法。
【請求項１５】
前記第１の信号の発生と前記反射された信号の受信との間の時間遅れを計測するステップと、
前記時間遅れを前記動く対象物の位置と関連付けるステップと、
を具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記動く対象物の位置を測定するステップは、
前記第１の信号と前記反射された信号との位相差を計測するステップと、
前記位相差を前記動く対象物の位置と関連付けるステップと、
を具備することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１２年８月１４日に出願された米国仮特許出願番号６１／６８２，８１８、表題「延長されたストローク位置センサー」の継続出願であり、この出願のすべてを参照することにより本出願に組み込むものとする。
【０００２】
本願にて開示した実施の形態は、一般に位置センサーに関し、さらに詳細には、ウェーブガイド及びマグネットを具備する、引き伸ばされた、或いは、延長されたストローク位置センサーに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの非接触位置センサーは、ホール技術又は磁歪技術に基づくものである。このような形式の位置センサーが正確に検出できる有効な最大ストローク長は約２０ｍｍであり、２０ｍｍを超えると、磁界の強さを直線的に検出する能力により、位置センサーの性能の限界がくる。特に、位置センサーの感度及び精度に影響を及ぼす。従って、２０ｍｍより長いストロークを有する対象物の位置を測定するために、複雑な、そしてしばしば高価な計測システムが使われる。例えば、通常２０ｍｍより長いストロークを有する、シリンダー中のピストンの位置を計測するために磁気センサーを用いることがある。しかしながら、磁気センサーの構成では、マグネットの長さをストロークの長さとほぼ同じにする必要がある。従って、シリンダーの大きさを、そのようなセンサーを含む大きさにまで増大しなければならない。
【０００４】
いくつかの非接触位置センサーは、位置を計測するために磁歪磁気ウェーブガイドを用いる。例えば、円形マグネットを磁歪ウェーブガイドの周りに配置する。円形マグネットの位置は、計測する位置を特定するために用いられる。ウェーブガイドの長さに電線が伸ばされる。パルス電流が電線に加えられ、第２の磁界を作る。第２の磁界は、円形マグネットにより作られた磁界に干渉し、それにより、円形マグネットの位置にトルクパルスを生じさせる。トルクパルスがセンサー・ヘッドに移動するのにかかる時間は、円形マグネットの位置と関連がある。このようなシステムの例が、米国特許番号５,７１７,３３０に記載されており、この記載は参照として本願に組み込む。当然のことながら、トルクパルスは、音速でウェーブガイドを伝っていく。この速さは比較的速いが、マグネットが速く動く機械のヘッドに設置された場合、計測が不正確となることがある。
【０００５】
加えて、いくつかの非接触位置センサーは、ウェーブガイドを用いる。しかしながら、これらの、ウェーブガイドは、位置を計測するためのその場の環境との相互作用に依存することがある。例えば、内容を参照として本願に組み込むものとする米国特許番号５,２４９,４６３には、液体のレベルを測定するために用いるウェーブガイドを開示している。しかしながら、承知の通り、このような位置センサーの精度は周囲環境（例えば、他の液体、オイル、等）にさらされることにより影響を受ける。
【０００６】
従って、比較的高速度で動くことができ、過酷な環境（例えば、液体、オイル、等）で動作させることのできる、２０ｍｍより大きなストロークを有する対象物を計測するよう構成された非接触位置センサーを必要としている。
【発明の概要】
【０００７】
本願にて開示した種々の実施の形態は、センサー及びマグネットを用いて動く対象物の位置を測定する位置検出システムを提供するものであり、ここで、動く対象物の位置はセンサー又はマグネットに対する相対値として測定する。いくつかの実施例では、システムは、所定の特性インピーダンスを有するウェーブガイド、及び、前記ウェーブガイドの直近に配置された磁性体であって前記磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体からなることを特徴とする磁性体を具備する延長されたストローク位置センサーと、前記ウェーブガイド及び信号受信器と通信可能に接続された信号発生器であって、前記信号発生器は第１の信号を発生させ、前記第１の信号を前記ウェーブガイド及び前記信号受信器に伝達することを特徴とする信号発生器と、前記ウェーブガイドと電気的に接続され、前記ウェーブガイドが前記信号発生器及び前記信号受信器とインピーダンス・マッチングがとれるよう構成された、１以上のインピーダンス・マッチング素子と、前記延長されたストローク位置センサーに対して相対的に動くことができるマグネットであって、前記マグネットは、前記磁性体を局所的に飽和させるのに十分な磁界を発生するよう構成され、前記磁性体は、前記ウェーブガイド中にインピーダンスの不連続点を生じさせ、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射され、前記信号受信器に伝達するよう構成されていることを特徴とする、マグネットと、前記信号受信器と通信可能に接続された位置センサー回路であって、前記位置センサー回路は、前記第１の信号及び前記信号受信器で受信した反射信号に部分的に基づき前記延長されたストローク位置センサーに対するマグネットの相対位置を測定するよう構成されていることを特徴とする、位置センサー回路とを具備する。
【０００８】
本願にて開示したいくつかの実施例は、所定の特性インピーダンスを有するウェーブガイドであって、前記ウェーブガイドは第１の信号を受信するよう構成されたことを特徴とするウェーブガイドと、前記ウェーブガイドの直近に配置された磁性体であって前記磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体からなり、前記磁性体は、前記磁性体が局所的な磁界により飽和したとき、前記ウェーブガイド中のインピーダンスの不連続点を生じさせるよう構成され、前記インピーダンスの不連続点は、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射するようになっていることを特徴とする、前記磁性体とを具備する延長されたストローク位置センサーを提供するものである。
【０００９】
本願にて開示したいくつかの実施例は、信号発生器により第１の信号を発生させるステップと、前記第１の信号を延長されたストローク位置センサーのウェーブガイドに伝達するステップであって、前記延長されたストローク位置センサーは前記ウェーブガイドの直近に配置された磁性体であって前記磁性体は軟磁性体又は半硬質磁性体からなることを特徴とするステップと、マグネットを前記延長されたストローク位置センサーの直近に動かすステップであって、前記マグネットは前記磁性体を局所的に飽和させるのに十分な磁界を生じるよう構成され、前記磁性体は、前記ウェーブガイド中にインピーダンスの不連続点を生じさせ、前記第１の信号が前記インピーダンスの不連続点で反射するように構成されていることを特徴とするステップと、反射された前記信号を信号受信器に伝達するステップと、受信した前記第１の信号及び受信した反射された前記信号に基づき動く対象物の位置を測定するステップとを具備する、動く対象物の位置を測定する方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】位置検出システムを示すブロック図である。
【図２】センサーの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】位置検出システムの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】前記位置検出システムにより発生させた例示的波形を示す。
【図５】位置検出システムの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】位置検出システムの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】位置検出システムの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】センサーの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】センサーの別の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】センサーの別の実施の形態を示すブロック図である。
【００１１】
すべて、少なくとも本願にて開示したいくつかの実施の形態に従い作成されたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を、本発明の好ましい実施の形態を示す添付図を参照して、以下にさらに詳細に説明する。本発明は、しかしながら、多くの異なる形状で具体化することができ、ここに説明した実施の形態に限定するよう解釈すべきでない。むしろ、これらの実施の形態は、この開示が詳細で完全なものになるよう、そして、当業者に本発明の技術的範囲を十分伝達するために提供するものである。図において、類似の番号は全般にわたって類似のエレメントを意味する。
【００１３】
図１は、本願にて開示した少なくともいくつかの実施の形態により構成された、延長されたストローク位置センサー１０を含む位置検出システム１００を示すブロック図である。延長されたストローク位置センサー１０（しばしば「センサー」と称される）は、ウェーブガイド１２を具備する。一般に、ウェーブガイド１２はどのような形式のウェーブガイド（例えば、マイクロストリップ・ウェーブガイド、ストリップライン・ウェーブガイド、矩形導波管、等）でもよい。ウェーブガイド１２には、ウェーブガイド１２の上面に形成（例えば、印刷、貼付、等）した少なくとも１つの導電ストリップ１４が含まれる。導電ストリップ１４は、どのような導体材料（銅、銀、等）でもよい。
【００１４】
位置センサー１０にはさらに、ウェーブガイド１２の直近に配置された磁性体１８が含まれる。例えば、ウェーブガイド１２と磁性体１８との間の空隙又は間隔は、０ｍｍから１５ｍｍの間とすることができる。いくつかの実施例において、ウェーブガイド１２及び磁性体１８は、お互いに関連させて固定する。磁性体１８は、軟磁性体又は半硬質磁性体（例えば、低い又は比較的低い、磁気飽和磁界を有する材料）の薄いシートとすることができる。いくつかの実施例において、磁性体１８は、３Ｎｍから１００Ｎｍの間の磁気飽和磁界Ｈｓを有する軟磁性体とすることができる。いくつかの実施例では、磁性体１８は、１００Ｎｍから３０００Ｎｍの間の磁気飽和磁界Ｈｓを有する半硬質磁性体とすることができる。いくつかの実施例では、磁性体１８の厚さは、約０．１ｍｍから１０ｍｍの間とする。
【００１５】
位置センサー１０は、マグネット２２（例えば、永久磁石、電磁石、等）と連動して働く。マグネット２２は、ウェーブガイド１２、導電ストリップ１４、及び磁性体１８に対して相対的に動くことができる。一般に、マグネット２２は、ウェーブガイド１２中にインピーダンスの不連続点を生じさせる。インピーダンスの不連続点は、位置センサー１０に対するマグネット２２の相対位置に生じる。以下に詳述するように、マグネット２２に対する位置センサー１０の相対位置は、これらのインピーダンスの不連続点に基づき測定することができる。
【００１６】
検出システム１００にはさらに、図式的に示した既知の形式のインピーダンス・マッチング素子を表す、ブロック３０、３２、及び３４で示した種々のエレメントを含めることができる。当然のことながら、ウェーブガイド１２のインピーダンスが負荷又は信号源と正確にマッチングしていないとき、すなわち、ウェーブガイド１２のインピーダンスに不連続が生じた場合、結果として、不連続点で生じた反射波が生じる。従って、インピーダンス・マッチング素子３０、３２、及び３４は、ウェーブガイド１２を含む位置センサー１０のインピーダンスがマッチングされるように、構成される。結果として、マグネット２２が位置センサー１０に隣接していないとき、ウェーブガイド１２は信号を反射しない。マグネット２２がセンサーに隣接する位置にあるときは、しかしながら、ウェーブガイド１２中にインピーダンスの不連続点が生じ、反射波を生じさせる結果となる。例えば、図１では、概ね破線及び番号２５で示した、インピーダンスの不連続な点が描かれている。
【００１７】
一般に、マグネット２２は磁性体１８の透磁率を減少させ、その結果、ウェーブガイド１２中にインピーダンスの不連続点を生じさせる。マグネット２２は、完全に及び／又は少なくとも局所的に磁性体１８を磁気飽和させることができる磁界２４（破線で示される）を生じさせるのに十分な強さを有するものである。当然のことながら、ウェーブガイド１２は所定の値のインピーダンス（特性インピーダンスと称される）を有するが、ウェーブガイド１２の特性インピーダンスは、周囲の材料（例えば、磁性体１８）の透磁率に強く影響される。上述したように、磁性体１８は、ウェーブガイド１２に接近して配置される。その結果、磁性体１８の透磁率の変化は、ウェーブガイド１２の特性インピーダンスに影響を及ぼす。
【００１８】
もっと具体的に言うと、ウェーブガイド１２、磁性体１８、及び、インピーダンス・マッチング素子３０、３２、及び３４からなるインピーダンス・マッチングがなされたシステムに、マグネット２２を導入することで、磁性体１８の透磁率が減少する。磁性体１８の透磁率の減少は、マグネット２２の強さに比例する。マグネット２２が十分強い場合、透磁率は限界であるゼロに近づく。その結果、マグネット２２の磁界２４により、磁性体１８の透磁率を変化させることで、局所的に、ウェーブガイド１２の特性インピーダンスに顕著な変化が生じる。この変化により、ウェーブガイド１２の有効インピーダンスに不連続点が生じる、該不連続点はマグネット２２の磁界２４により局所化される（例えば、不連続点２５）。インピーダンスの不連続により、この不連続点から信号源へと反射される進行波が生じる。この反射された波は、マグネット２２に対する位置センサー１０の相対位置を測定するために用いることができる。
【００１９】
実際には、マグネット２２又は位置センサー１０を、位置を検出したい動く対象物に取り付けることができる。例えば、いくつかの実施の形態では、マグネット２２は動く対象物（例えば、縫合ヘッド、レーザー、溶接チップ、液面フロート、等）に取り付けることができる。位置センサー１０は、動く対象物の経路に沿って配置することができる、関連する構造物に取り付けることができる。別の例として、いくつかの実施の形態において、マグネット２２を関連する構造物に取り付ける一方、位置センサー１０を動く対象物に取り付けることができる。従って、マグネット２２に対する位置センサー１０の相対位置の測定に基づき、動く対象物の位置を判断することができる。
【００２０】
マグネット２２に対して相対的な位置センサー１０の位置を測定するために、検出システム１００には、信号発生器２０、信号受信器２７、及び位置検出のためのプロセッサ又は回路２９が含まれる。信号発生器２０及び信号受信器２７は、ウェーブガイド１２に（例えば、導電ストリップ１４との電気接続を介して）動作可能に接続される。信号発生器２０は、ウェーブガイドにより伝達され、そして反射される（例えば、信号パルス２３）信号パルス（例えば、信号パルス２１）を発生するよう構成される。信号受信器２７は、信号パルス及び反射パルスを受信する。位置検出プロセッサ又は回路２９は、信号受信器２７と動作可能に接続され、信号受信器２７で受信した信号パルス及び反射パルスのタイミングに基づき、マグネット２２に対して相対的な位置センサー１０の位置を測定するよう構成される。
【００２１】
図１は、検出システム１００により行うことが可能な距離計測技術の原理を示す。いくつかの実施例において、信号発生器２０は、反復して（周期的に、等）パルスを発生させるよう構成することができる。いくつかの実施例では、発生したパルスは単一パルス（例えば、パルス２１）とすることができる。別の実施例では、発生したパルスは連続的なパルス（例えば、複数のパルス２１）とすることができる。パルス２１は、マグネット２２により生じた、ウェーブガイド１２のインピーダンスの不連続点２５でパルス２１（例えば、反射パルス２３）を反射する位置センサー１０に伝達される。反射パルス２３は位置センサー１０から信号受信器２７に伝達される。投射パルスと反射パルスパルスとの時間差が、ウェーブガイド１２に対する相対的なマグネット２２の位置の指標となる。位置検出プロセッサ又は回路２９は、投射パルス及び反射パルスのタイミングに基づき、マグネット２２に対する相対的な位置センサー１０の位置を測定するよう構成される。
【００２２】
例えば、図１は、時刻ｔ＝ｔ１でパルス２１を発生させることを示す。パルス２１は、インピーダンスの不連続点２５から反射したものを反射パルス２３として示される。反射パルス２３は、次いで、時刻ｔ＝ｔ２で信号受信器２７により受信されることが示される。位置検出プロセッサ又は回路２９は、続いて、時刻ｔ１及びｔ２に基づき、マグネット２２に対する相対的な位置センサー１０の位置を測定することができる（そして、結果として、装置の位置が検出される）。
【００２３】
本願開示の１つの利点は、現場環境により生じたいくつかの先行技術における欠陥である、現場環境で生じた外乱からウェーブガイド１２を磁性体１８が効果的にシールドすることである。加えて、磁性体１８は、環境からの影響を減少させるためにウェーブガイド中に電磁波を封じ込める機能がある。例えば、このウェーブガイドが液面センサーとして使用され、磁性体を付属しない状態で液体に部分的に浸漬された場合、ウェーブガイドのインピーダンスがマッチングせず反射が起こる。ウェーブガイド上に又はウェーブガイドに近接して磁性体を配置することにより、この磁性体がウェーブガイドを外乱からシールドし、それにより、インピーダンスのミスマッチがマグネットの磁界により生じたもののみに限定され、その結果として、上述の反射波が生じる。さらに加えて、ウェーブガイド１２は、磁性体１８及びインピーダンス・マッチング素子３０、３２、及び３４によりインピーダンスがマッチングされ、それにより、マグネット２２が存在しないときは反射が生じないようにすることができる。
【００２４】
図２は、位置センサー１０の別の実施の形態を示すブロック図である。図示の通り、位置センサー１０には、基板１６に配置した第１の導電ストリップ１４が含まれ。基板１６は、第２の導電層１７上に配置される。第２の導電層１７は、導電性金属又は基板１６の裏面上に取り付けた導電性金属シートとすることができる。軟磁性体又は半硬質磁性体１８の薄いシートが第２の導電層１７に隣接して配置される。いくつかの実施の形態では、第２の導電層１７は設置することができ、これにより導電層２１７のシールド効果を強化することができる。
【００２５】
図３は、本願にて開示した少なくともいくつかの実施の形態に従い構成した、検出システム１００を示すブロック図である。図３にウェーブガイド１２及び磁性体１８が示される。加えて、ウェーブガイド１２に隣接し、磁性体１８の反対側に配置されたマグネット２２が示されている。マグネット２２は、ウェーブガイド１２の中央に配置しているよう示されている。しかしながら、マグネット２２及びウェーブガイド１２はお互いに相対的に動くことができ、マグネット２２を中央に配置したのは、便宜上そうしただけであり限定するためではない。インピーダンス・マッチング素子３０及び３４もまた示されている。信号発生器２０は、ウェーブガイド１２及び信号受信器２７と電気的に接続されているよう示されている。さらに、信号受信器２７は、ウェーブガイド１２及び位置検出プロセッサ又は回路２９と電気的に接続されている。図示の通り、信号発生器２０は、ウェーブガイド１２及び信号受信器２７に伝達される、１つのパルス又は連続するパルス２１を発生させる。図示の通り、信号受信器２７は、増幅器２００及び論理ゲート２０２（例えば、Ｄ型フリップ・フロップ等）を用いて、ゼロ交差検出器を具備する。当然のことながら、受信した信号は、論理ゲート２０２がパルス２１の立ち上がりを用い反射パルス２３がゼロを交差した後リセットされるよう、構成される。位置検出プロセッサ又は回路２９は、積分器２０４及び整形回路２０６を具備する。
【００２６】
図４は、検出システム１００が動作中、ウェーブガイド１２の駆動端に生じる、例示的波形４００を示す。図示の通り、波形４００は、一連の電圧パルス２１とその間にある反射パルス２３を示す。
【００２７】
図５は、本願にて開示した少なくともいくつかの実施の形態に従い構成した、位置検出システム５００を示すブロック図である。図示の通り、システム５００には、既知の位相検出器２５２に動作可能に接続された周期波形発生器２５０が含まれる。位相検出器２５２は、電圧可変発振器（ＶＣＯ）２５４を具備する。位相検出器２５２は、導電ストリップ１４を介して、ウェーブガイド１２と電気的に接続される。さらに磁性体１８とマグネット２２も示されている。
【００２８】
位相検出器２５２の出力は、ｆ１の周波数を有する周期的な参照信号と同様にｆ１の周波数を有する反射（又はフィードバック信号）との位相差を表す信号である。しかしながら、よく知られているように、反射信号は、マグネット２２によってウェーブガイド１２中に生じたインピーダンスの不連続点により、参照信号と比較して位置がずれる。（ＶＣＯ）２５４の出力は、参照信号と反射信号との計測した位相差により変化する周波数を有する一定振幅の信号である。基本的に、参照信号の最初の時間と反射信号との間の位相を計測することで、マグネット２２のウェーブガイド１２に対する相対的位置を測定することができる。
【００２９】
図６及び図７は、本願にて開示した少なくともいくつかの実施の形態に従い構成した、位置検出システム６００を示すブロック図である。図示の通り、システム６００には、信号発生器２０、信号受信器２７、及び、ウェーブガイド１１２に動作可能に接続された位置検出プロセッサ又は回路２９が含まれる。マグネット２２はウェーブガイド１１２に近接して配置されているように示されている。より具体的に図６をみると、ウェーブガイド１１２は、中央の導電性コア１１４（例えば、銅その他）と、導電性コアの周りでらせん２１５形状に巻かれた第２の導体２１４（例えば、電線）とを具備する。中央の導電性コア１１４の周りに巻かれた第２の導体２１４の延長された長さにより、小さなパッケージ中に長いウェーブガイドを作り出すという効果が得られる。加えて、第２の導体２１４に巻きつけるためにらせん２１５を用いることで、マグネット２２のウェーブガイド１１２の軸に沿う短い直線的動きが、らせん２１５に沿って伝わらなければならない反射波の長い距離に相当するので、機械的効率を増加させることになる。この構成により、精度を向上させ、パルスを遅くし、より簡素な構成が可能となる。導体２１４で周囲を囲った中央の導電性コア１１４は円筒形ハウジング２１８内に収容される。円筒形ハウジング２１８は、軟磁性体又は半硬質磁性体により形成される。
【００３０】
具体的に図７を参照すると、２１４ａ及び２１４ｂで示された第２の導体２１４の両端が円筒形ハウジング２１８の外に延びている。インピーダンス・マッチング素子３０及び信号発生器２０が第２の導体２１４の一方の端部（例えば、端部２１４ａ）に電気的に接続され、インピーダンス・マッチング素子３２及び信号受信器２７が第２の導体２１４の他の一方の端部（例えば、端部２１４ｂ）に電気的に接続される。
【００３１】
図８及び図９は、位置センサー１０の別の実施の形態を示す。図示の通り、位置センサー１０は、ウェーブガイドを環境から絶縁するような働きをすることができる導電層１７で上面及び下面を覆った基板１６を具備することができる。位置センサー１０のマグネットに向き合う側を、アクティブ側と称する。位置センサー１０にはさらに、位置センサー１０のアクティブ側に配置された磁性体１８の第１の層が含まれる。電線コイル２１５が、磁性体１８の第１の層、層１７、及び基板１６をらせん状に包み込んでいる。実施の形態によっては、電線コイル２１５は、層１７から絶縁すべきであり、例えば電線には、電気的に絶縁したコーティングを施すことができる。磁性体１８Ａの第２の層は、位置センサー１０のアクティブ側で電線コイル２１５を覆う。位置センサー１０にはさらに、第２の導電層１７Ａ、例えば、全体を覆う薄い銅シート又は銅テープ又は銅ホイルが含まれる。いくつかの実施例において、位置センサー１０のマグネット２２とアクティブ側との間の長さは、マグネットの強さに応じて、ウェーブガイド（例えば、磁性体１８及び又は１８Ａ）を局所的に飽和させるのに十分なものとすべきであり、約６ｍｍとすることができる。
【００３２】
図１０は、位置センサー１０の別の実施の形態を示すブロック図である。図示の通り、位置センサー１０は、基板１６と磁性体１８との間に配置された導電層１７を有する基板１６に隣接した磁性体１８を有する基板１６を具備することができる。他の導電層２１５は、エッチング等で基板１６上に堆積させた、ジグザグ形、らせん形、その他の形とすることができる。導電層２１５は、位置センサー１０を検出システム１００に電気的に接続させることを容易にする。図１０に記載したこの位置センサー１０により、図６及び７に関して記載したものと同様の実効長さを有するウェーブガイドを容易に実現することができる。
【００３３】
特定の実施の形態を参照して本発明を開示してきたが、記載した実施の形態に対して、添付特許請求の範囲で定義した本発明の技術的範囲から逸脱することなく、多くの修正、変更、及び変形が可能である。従って、本発明は記載した実施の形態に限定するものではなく、以下の特許請求の範囲の言葉及びその均等物定義される全範囲を有するものである。
【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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