(57)【要約】      （修正有）【課題】調整可能な近接センサおよびこれを製造する方法を提供する。【解決手段】近接センサ１１０は、それぞれ異なる誘電率、形状、および／または厚さを有する別々のセクションを有するキャップを含む。キャップは、センシング要素に関して回転するので、これらの不均一なセクションは、電磁場からのセンサ素子に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こし、近接センサを調整することができる。【選択図】図１
2013228390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を含む基板と、
前記第１の表面に配置されたアンテナと、
キャップであって、
第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られ、前記アンテナに近接して配置された第１のセクション、および
第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られ、前記アンテナに近接して配置された第２のセクションを含み、
前記第１の誘電率は、前記第２の誘電率とは異なる、
キャップと
を備える近接センサ。
【請求項２】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の二次元形状を有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の二次元形状を有し、前記第１の二次元形状は、前記第２の二次元形状と同じである、請求項１記載の近接センサ。
【請求項３】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の二次元形状を有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の二次元形状を有し、前記第１の二次元形状は、前記第２の二次元形状とは異なる、請求項１記載の近接センサ。
【請求項４】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さと同じである、請求項１記載の近接センサ。
【請求項５】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さとは異なる、請求項１記載の近接センサ。
【請求項６】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さと同じである、請求項２記載の近接センサ。
【請求項７】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さと同じである、請求項３記載の近接センサ。
【請求項８】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さとは異なる、請求項２記載の近接センサ。
【請求項９】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の厚さを有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の厚さを有し、前記第１の厚さは、前記第２の厚さとは異なる、請求項３記載の近接センサ。
【請求項１０】
前記キャップの前記第１のセクションは、前記基板の前記第１の表面に対して実質的に平らに配置される、請求項１記載の近接センサ。
【請求項１１】
前記キャップの前記第１のセクションは、前記基板の前記第１の表面に関して斜めに配置される、請求項１記載の近接センサ。
【請求項１２】
第１の表面を含む基板と、
前記第１の表面に配置されたアンテナと、
キャップであって、
第１の誘電体材料から作られかつ第１の厚さを有し、前記アンテナに近接して配置された第１のセクション、および
第２の誘電体材料から作られかつ第２の厚さを有し、前記アンテナに近接して配置された第２のセクションを含み、
前記第１の厚さは、前記第２の厚さとは異なる、
キャップと
を備える近接センサ。
【請求項１３】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の二次元形状を有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の二次元形状を有し、前記第１の二次元形状は、前記第２の二次元形状と同じである、請求項１２記載の近接センサ。
【請求項１４】
前記キャップの前記第１のセクションは、第１の二次元形状を有し、前記キャップの前記第２のセクションは、第２の二次元形状を有し、前記第１の二次元形状は、前記二次元形状とは異なる、請求項１２記載の近接センサ。
【請求項１５】
前記第１の誘電体材料は、第１の誘電率を有し、前記第２の誘電体材料は、第２の誘電率を有し、前記第１の誘電率は、前記第２の誘電率と同じである、請求項１２記載の近接センサ。
【請求項１６】
前記第１の誘電体材料は、第１の誘電率を有し、前記第２の誘電体材料は、第２の誘電率を有し、前記第１の誘電率は、前記第２の誘電率と同じである、請求項１３記載の近接センサ。
【請求項１７】
前記第１の誘電体材料は、第１の誘電率を有し、前記第２の誘電体材料は、第２の誘電率を有し、前記第１の誘電率は、前記第２の誘電率と同じである、請求項１４記載の近接センサ。
【請求項１８】
前記キャップの前記第１のセクションは、前記基板の前記第１の表面に対して実質的に平らに配置される、請求項１２記載の近接センサ。
【請求項１９】
前記キャップの前記第１のセクションは、前記基板の前記第１の表面に関して斜めに配置される、請求項１２記載の近接センサ。
【請求項２０】
基板に配置されたアンテナを有する近接センサを調整する方法であって、
少なくとも１つの誘電体材料の不均一な分布を含む中央部分を含むキャップを前記アンテナに近接して配置するステップと、
前記キャップをある位置に対して回転させるステップと、
前記キャップを前記位置で固定するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、調整可能な近接センサおよびこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、マイクロ波センサを含めて、通常、近接センサとアセット（例えばタービン）または構成要素との間の距離を測定することによってアセットまたはその構成要素の振動、移動、または他の動作特性を監視するために使用される。動的検出の一例では、近接センサを使用して、構成要素が回転するときに近接センサに対する構成要素の位置の変化を監視することによって、アセットの構成要素の振動（例えば、タービンの回転軸の振動）の振動数を検出することができる。静的検出の一例では、近接センサを使用して、構成要素が温まり膨張すると、その結果、近接センサに近くなるので、その構成要素の膨張を検出することができる、または構成要素が冷えて収縮すると、その結果、近接センサから遠くなるので、その構成要素の収縮を測定することができる。近接センサは、構成要素の動作特性についての情報を検査システムの他の構成要素に提供することができる。検査システムは、構成要素の動作特性のグラフィカル表現を表示し、構成要素の異常な振舞いがある場合は、アラームまたは他の指示を提供する。
【０００３】
近接センサは、基板および基板に配置されたアンテナを有するセンシング素子を含み得る。センシング素子は、アセットの構成要素に向けられた電磁場を生成する。近接センサおよびアセットの構成要素は、近接センサと構成要素との間に容量結合および／または誘導結合があるように相互に十分近接して配置される。近接センサと構成要素との間の近い距離は電磁場を歪ませ、これは電磁場の電力レベルおよび／または振動数および／または位相に影響を与え、これは近接センサによって検出され得る。
【０００４】
センシング素子を製造するために使用される原材料の電気特性は、製造中に変化する可能性がある。例えば、１つの近接センサにおける基板の誘電率は、同時にかつ同じ設計のために製造される別の近接センサにおける基板の誘電率と異なっていてもよい。同様に、別々の近接センサにおけるアンテナパターンの形成は、近接センサ間にそれぞれ異なるレベルの抵抗率を生じさせる可能性がある。この可変性は、（例えば、共振周波数、反射減衰量、直線性、および電磁場放射パターンに関して）それぞれ異なる性能を有する別々の近接センサを生じさせる可能性がある。この可変性によって、近接センサの性能が特定の取付けのための仕様を満たすことができなくなる可能性があり、それらの仕様を満たすために近接センサを調整することを必要とする。センシング素子を調整しようと試みること（例えば、ジグまたは取付け具などを使用してアンテナパターンをカットし、調整すること）は、通常、時間がかかり、効果が限られたものになり、センシング素子を損傷する可能性がある。
【０００５】
上記の議論は、一般的背景情報のために提供されるだけであり、本特許請求の主題の範囲を決定する際の支援として使用されることを意図するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０１３２７６７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
調整可能近接センサおよびこれを製造する方法が開示される。近接センサは、それぞれ異なる誘電率、形状、および／または厚さを有する別々のセクションを有するキャップを含む。キャップはセンシング素子に関して回転するので、これらの不均一なセクションは、電磁場からのセンサ素子に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こし、近接センサを調整することができるようにする。いくつかの開示された実施形態の実施において実現することができる利点は、近接センサをより容易に、より迅速に、より安価に調整することができることである。これは、近接センサの製造における歩留まりを上げ、製造のコストを下げる。
【０００８】
一実施形態では、近接センサが開示される。近接センサは、第１の表面を含む基板と、第１の表面に配置されたアンテナと、キャップであって、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られ、アンテナに近接して配置された第１のセクション、および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られ、アンテナに近接して配置された第２のセクションを含み、第１の誘電率は、第２の誘電率とは異なる、キャップとを備える。
【０００９】
他の実施形態では、近接センサが開示される。近接センサは、第１の表面を含む基板と、第１の表面に配置されたアンテナと、キャップであって、第１の誘電体材料から作られかつ第１の厚さを有し、アンテナに近接して配置された第１のセクション、および第２の誘電体材料から作られかつ第２の厚さを有し、アンテナに近接して配置された第２のセクションを含み、第１の厚さは、第２の厚さとは異なる、キャップとを備える。
【００１０】
さらに他の実施形態では、基板に配置されたアンテナを有する近接センサを調整するための方法が開示される。本方法は、少なくとも１つの誘電体材料の不均一な分布を含む中央部分を含むキャップをアンテナに近接して配置するステップと、キャップをある位置に対して回転させるステップと、キャップをその位置で固定するステップとを含む。
【００１１】
本発明のこの簡単な説明は、１つまたは複数の例示的実施形態による本明細書で開示される主題の簡単な概要を提供することのみを意図するものであり、特許請求の範囲を解釈する指針として役立つものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を定義または限定するものでもない。この簡単な説明は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の例示的抜粋を簡略化した形で紹介するために提供される。この簡単な説明は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の支援として使用されることを意図するものでもない。特許請求される主題は、背景に記載されているいずれかまたはすべての不備を解決する実装形態に限定するものではない。
【００１２】
したがって、本発明の特徴が理解されるように、本発明の詳細はいくつかの実施形態を参照することによって説明することができ、それらの実施形態のいくつかは添付の図面に例示されている。しかし、本発明の範囲は他の同等に有効な実施形態を包含するので、図面は本発明のいくつかの実施形態を例示するのみであり、したがって、本発明の範囲を限定するとみなされるべきではないことに留意されたい。図面は必ずしも縮尺通りでなく、概して、本発明のいくつかの実施形態の特徴を例示することに重点が置かれる。図面では、同様の数字は、様々な図全体にわたって、同様の部分を示すために使用される。したがって、本発明のさらなる理解のために、図面に関連して読まれる以下の詳細な説明を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的検査システムの図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図３】図２の近接センサのキャップの下面の図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図５】図４の近接センサのキャップの下面の図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図７】図６の近接センサのキャップの下面の図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図９】図８の近接センサのキャップの下面の図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図１１】図１０の近接センサのキャップの下面の図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態における例示的近接センサの横断面図である。
【図１３】図１２の近接センサのキャップの下面の図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態における例示的キャップの下面の図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態における例示的キャップの下面の図である。
【図１６】本発明の一実施形態における近接センサを調整するための例示的方法の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、アセット１５０（例えば、タービン構成要素）を測定、監視、および検査することができる例示的検査システム１００の図である。検査システム１００は、診断モニタ１４０に接続可能な信号生成および処理構成要素１３０にケーブル１２０によって接続された近接センサ１１０を備える。近接センサ１１０およびケーブル１２０は、本明細書では、まとめて近接センサアセンブリ１４０と呼ばれる。
【００１５】
信号生成および処理構成要素１３０は、近接センサ１１０に電気駆動信号を出力し、近接センサ１１０に近接センサ１１０から出る電磁場１６０を生成させる。一実施形態では、近接センサ１１０は、電気駆動信号はマイクロ波の範囲における周波数を有する信号であり、本明細書ではマイクロ波駆動信号とも呼ばれるので、マイクロ波近接センサである。本明細書で使用される場合は、用語「マイクロ波」は、約３００ＭＨｚ以上の周波数、一例では、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚまでの周波数を有する電気信号を指す。
【００１６】
一実施形態では、近接センサ１１０およびアセット１５０は、近接センサ１１０とアセット１５０との間に容量結合および／または誘導結合があるように相互に十分近接して配置される。近接センサ１１０とアセット１５０との間の距離が近いことによって、電磁場１６０が歪められ、その結果、電磁場１６０の電力レベル、周波数、位相、および／または近接センサ１１０のセンシング素子のインピーダンスが影響を受けるが、これは近接センサ１１０によって検知され得る。これらの特性は、近接センサ１１０とアセット１５０との間の距離に基づいて変化し、時間の経過につれての近接センサ１１０とアセット１５０との間の距離を判定するために信号生成および処理構成要素１３０によって監視され、これを使用して、例えば、時間の経過につれてのアセット１５０の振動、位置などを判定することができる。
【００１７】
一実施形態では、診断モニタ１４０は、信号生成および処理構成要素１３０から、近接センサ１１０とアセット１５０との間の距離を表す信号を受信する、独立した構成要素とすることができる。診断モニタ１４０は、これらの信号を処理し、時間の経過につれておよび近接センサ１１０の位置に関してアセットの動作特性（例えば、振動、位置など）のテキストおよび／またはグラフィカル表現を表示することができるディスプレイ、管理制御およびデータ取得（ＳＣＡＤＡ）システムなどの追加の構成要素に送信され得る１つまたは複数の出力信号を生成することができる。
【００１８】
調整可能な近接センサおよびこれを製造するための方法のいくつかの実施形態が開示される。近接センサは、それぞれ異なる誘電率、形状、および／または厚さを有する別々のセクションを有するキャップを含む。キャップはセンシング素子に関して回転するので、これらの不均一なセクションは、電磁場からのセンサ素子に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こし、近接センサの共振周波数、反射減衰量、直線性、および電磁場放射パターンを調整することができるようにする。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施形態における例示的近接センサ２１０の横断面図である。図３は、図２の近接センサ２１０のキャップ２３０の下面の図である。近接センサ２１０は、基板２１４および基板２１４の第１の表面２１６に配置されたアンテナ２１７ならびに基板２１４の第２の表面２１５に配置された基平面２１９を有するセンシング要素２１８を含む。一実施形態では、アンテナ２１７は、スパイラルアンテナでよい。基板２１４は、ベース２１２に取り付けられたスペーサ２５０に取り付けることができる。キャップ２３０の側壁２３４は、センシング要素２１８に関してキャップ２３０の回転を可能にするようなやり方（例えば、ねじ山、みぞなど）でベース２１２に取り付けることができる。キャップ２３０の中央セクション２３６の内側表面２３７は、第１の誘電率（例えばＤＫ＝３）を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション２３１、および第２の誘電率（例えばＤＫ＝５）を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション２３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率とは異なる。キャップ２３０の第１のセクション２３１および第２のセクション２３２は、アンテナ２１７に近接して配置される。近接センサ２１０のセンシング要素２１８は、キャップ２３０の第１のセクション２３１を通過する第１のセクション２６１、およびキャップ２３０の第２のセクション２３２を通過する第２のセクション２６２を有する電磁場２６０を生成する。
【００２０】
図２および図３に示すように、キャップ２３０の第１のセクション２３１の二次元形状（例えば半円形）は、キャップ２３０の第２のセクション２３２の二次元形状と同じである。さらに、キャップ２３０の第１のセクション２３１の厚さ２４１は、キャップ２３０の第２のセクション２３２の厚さ２４２と同じである。この結果、アンテナ２１７と第１のセクション２３１との間の第１の空隙２２１は、アンテナ２１７と第２のセクション２３２との間の第２の空隙２２２と同じであることになる。図２および図３に示すキャップ２３０の構成は、センシング要素２１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ２３０はセンシング要素２１８に関して近接センサ２１０の中心線２００を中心に回転するので、センシング要素２１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。いくつかの実施形態では、キャップ２３０の回転は、キャップ２３０がセンシング要素２１８に近づくまたはそれから遠のくにつれて第１の空隙２２１および第２の空隙２２２を変えるが、他の実施形態では、回転は空隙２２１、２２２を変えない。
【００２１】
図２および図３に示す例示的近接センサ２１０では、第１のセクション２３１および第２のセクション２３２の誘電率はそれぞれ異なるが、一方、セクション２３１、２３２の二次元形状および厚さは同じである。別々のセクション２３１、２３２のためのそれぞれ異なる二次元形状（例えば、異なるサイズおよび／または構成（卵形、バナナ形、半円形、三角形など））および／または厚さを使用することは、キャップ２３０のさらなる不均一性を提供することができ、その結果、センシング要素２１８の別々のセクションがそれぞれ異なる誘電率にさらされることになる。
【００２２】
図４は、本発明の第２の実施形態における例示的近接センサ４１０の横断面図である。図５は、図４の近接センサ４１０のキャップ４３０の下面の図である。この実施形態では、第１のセクション４３１の厚さ４４１は、第２のセクション４３２の厚さ４４２とは異なる。近接センサ４１０は、基板４１４、基板４１４の第１の表面４１６に配置されたアンテナ４１７、および基板４１４の第２の表面４１５に配置された基平面４１９を有するセンシング要素４１８を含む。基板４１４は、ベース４１２に取り付けられたスペーサ４５０に取り付けることができる。キャップ４３０の側壁４３４は、センシング要素４１８に関してキャップ４３０の回転を可能にするようなやり方でベース４１２に取り付けることができる。キャップ４３０の中央セクション４３６の内側表面４３７は、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション４３１、および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション４３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率とは異なる。キャップ４３０の第１のセクション４３１および第２のセクション４３２は、アンテナ４１７に近接して配置される。近接センサ４１０のセンシング要素４１８は、キャップ４３０の第１のセクション４３１を通過する第１のセクション４６１、およびキャップ４３０の第２のセクション４３２を通過する第２のセクション４６２を有する電磁場４６０を生成する。
【００２３】
図４および図５に示すように、キャップ４３０の第１のセクション４３１の二次元形状（例えば半円形）は、キャップ４３０の第２のセクション４３２の二次元形状と同じである。さらに、キャップ４３０の第１のセクション４３１の厚さ４４１は、キャップ４３０の第２のセクション４３２の厚さ４４２とは異なる。この結果、アンテナ４１７と第１のセクション４３１との間の第１の空隙４２１は、アンテナ４１７と第２のセクション４３２との間の第２の空隙４２２とは異なることになる。図４および図５に示すキャップ４３０の構成は、センシング要素４１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ４３０はセンシング要素４１８に関して近接センサ４１０の中心線４００を中心にして回転するので、センシング要素４１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００２４】
図６は、本発明の第３の実施形態における例示的近接センサ６１０の横断面図である。図７は、図６の近接センサ６１０のキャップ６３０の下面の図である。この実施形態では、第１のセクション６３１の二次元形状は、第２のセクション６３２の二次元形状とは異なる。近接センサ６１０は、基板６１４、基板６１４の第１の表面６１６に配置されたアンテナ６１７、および基板６１４の第２の表面６１５に配置された基平面６１９を有するセンシング要素６１８を含む。基板６１４は、ベース６１２に取り付けられたスペーサ６５０に取り付けることができる。キャップ６３０の側壁６３４は、センシング要素６１８に関してキャップ６３０の回転を可能にするようなやり方でベース６１２に取り付けることができる。キャップ６３０の中央セクション６３６の内側表面６３７は、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション６３１、および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション６３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率とは異なる。キャップ６３０の第１のセクション６３１および第２のセクション６３２は、アンテナ６１７に近接して配置される。近接センサ６１０のセンシング要素６１８は、キャップ６３０の第１セクション６３１を通過する第１のセクション６６１、およびキャップ６３０の第２のセクション６３２を通過する第２のセクション６６２を有する電磁場６６０を生成する。
【００２５】
図６および図７に示すように、キャップ６３０の第１のセクション６３１の二次元形状は、キャップ６３０の第２のセクション６３２の二次元形状とは異なる。さらに、キャップ６３０の第１のセクション６３１の厚さ６４１は、キャップ６３０の第２のセクション６３２の厚さ６４２と同じである。この結果、アンテナ６１７と第１のセクション６３１との間の第１の空隙６２１は、アンテナ６１７と第２のセクション６３２との間の第２の空隙６２２と同じであることになる。図６および７に示すキャップ６３０の構成は、センシング要素６１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ６３０はセンシング要素６１８に関して近接センサ６１０の中心線６００を中心にして回転するので、センシング要素６１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００２６】
図８は、本発明の第４の実施形態における例示的近接センサ８１０の横断面図である。図９は、図８の近接センサ８１０のキャップ８３０の下面の図である。この実施形態では、第１のセクション８３１の厚さ８４１および二次元形状は、第２のセクション８３２の厚さ８４２および二次元形状とは異なる。近接センサ８１０は、基板８１４、基板８１４の第１の表面８１６に配置されたアンテナ８１７、および基板８１４の第２の表面８１５に配置された基平面８１９を有するセンシング要素８１８を含む。基板８１４は、ベース８１２に取り付けられたスペーサ８５０に取り付けることができる。キャップ８３０の側壁８３４は、センシング要素８１８に関してキャップ８３０の回転を可能にするようなやり方でベース８１２に取り付けることができる。キャップ８３０の中央セクション８３６の内側表面８３７は、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション８３１、および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション８３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率とは異なる。キャップ８３０の第１のセクション８３１および第２のセクション８３２は、アンテナ８１７に近接して配置される。近接センサ８１０のセンシング要素８１８は、キャップ８３０の第１のセクション８３１を通過する第１のセクション８６１、およびキャップ８３０の第２のセクション８３２を通過する第２のセクション８６２を有する電磁場８６０を生成する。
【００２７】
図８および図９に示すように、キャップ８３０の第１のセクション８３１の二次元形状は、キャップ８３０の第２のセクション８３２の二次元形状とは異なる。さらに、キャップ８３０の第１のセクション８３１の厚さ８４１は、キャップ８３０の第２のセクション８３２の厚さ８４２とは異なる。この結果、アンテナ８１７と第１のセクション８３１との間の第１の空隙８２１は、アンテナ８１７と第２のセクション８３２との間の第２の空隙８２２とは異なることになる。図８および図９に示すキャップ８３０の構成は、センシング要素８１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ８３０は近接センサ８１０の中心線８００を中心にしてセンシング要素８１８に関して回転するので、センシング要素８１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００２８】
図１０は、本発明の第１の実施形態における例示的近接センサ１０１０の横断面図である。図１１は、図１０の近接センサ１０１０のキャップ１０３０の下面の図である。この実施形態では、第１のセクション１０３１の第１の誘電体材料の誘電率は、第２のセクション１０３２の第２の誘電体材料の誘電率と同じであるが、セクション１０３１、１０３２の厚さ１０４１、１０４２はそれぞれ異なる。近接センサ１０１０は、基板１０１４、基板１０１４の第１の表面１０１６に配置されたアンテナ１０１７、および基板１０１４の第２の表面１０１５に配置された基平面１０１９を有するセンシング要素１０１８を含む。基板１０１４は、ベース１０１２に取り付けられたスペーサ１０５０に取り付けることができる。キャップ１０３０の側壁１０３４は、センシング要素１０１８に関してキャップ１０３０の回転を可能にするようなやり方でベース１０１２に取り付けることができる。キャップ１０３０の中央セクション１０３６は、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション１０３１および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション１０３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率と同じである。一実施形態では、キャップ１０３０は、同じ誘電体材料の単一の部片として作られる。キャップ１０３０の第１のセクション１０３１および第２のセクション１０３２は、アンテナ１０１７に近接して配置される。近接センサ１０１０のセンシング要素１０１８は、キャップ１０３０の第１のセクション１０３１を通過する第１のセクション１０６１、およびキャップ１０３０の第２のセクション１０３２を通過する第２のセクション１０６２を有するキャップ１０３０の電磁場１０６０を生成する。
【００２９】
図１０および図１１に示すように、キャップ１０３０の第１のセクション１０３１の二次元形状（例えば半円）は、キャップ１０３０の第２のセクション１０３２の二次元形状と同じである。さらに、キャップ１０３０の第１のセクション１０３１の厚さ１０４１は、キャップ１０３０の第２のセクション１０３２の厚さ１０４２とは異なる。この結果、アンテナ１０１７と第１のセクション１０３１との間の第１の空隙１０２１は、アンテナ１０１７と第２のセクション１０３２との間の第２の空隙１０２２とは異なることになる。図１０および図１１に示すキャップ１０３０の構成は、センシング要素１０１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ１０３０はセンシング要素１０１８に関して近接センサ１０１０の中心線１０００を中心にして回転するので、センシング要素１０１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００３０】
図１２は、本発明の第１の実施形態における例示的近接センサ１２１０の横断面図である。図１３は、図１２の近接センサ１２１０のキャップ１２３０の下面の図である。この実施形態では、第１のセクション１２３１の第１の誘電体材料の誘電率は、第２のセクション１２３２の第１の誘電体材料の誘電率と同じであるが、セクション１２３１、１２３２の厚さ１２４１、１２４２および二次元形状はそれぞれ異なる。近接センサ１２１０は、基板１２１４、基板１２１４の第１の表面１２１６に配置されたアンテナ１２１７、および基板１２１４の第２の表面１２１５に配置された基平面１２１９を有するセンシング要素１２１８を含む。基板１２１４は、ベース１２１２に取り付けられたスペーサ１２５０に取り付けることができる。キャップ１２３０の側壁１２３４は、センシング要素１２１８に関してキャップ１２３０の回転を可能にするようなやり方でベース１２１２に取り付けることができる。キャップ１２３０の中央セクション１２３６は、第１の誘電率を有する第１の誘電体材料から作られた第１のセクション１２３１および第２の誘電率を有する第２の誘電体材料から作られた第２のセクション１２３２を有し、第１の誘電率は第２の誘電率と同じである。一実施形態では、キャップ１２３０は、同じ誘電体材料の単一の部片として作られる。キャップ１２３０の第１のセクション１２３１および第２のセクション１２３２は、アンテナ１２１７に近接して配置される。近接センサ１２１０のセンシング要素１２１８は、キャップ１２３０の第１のセクション１２３１を通過する第１のセクション１２６１、およびキャップ１２３０の第２のセクション１２３２を通過する第２のセクション１２６２を有する電磁場１２６０を生成する。
【００３１】
図１２および図１３に示すように、キャップ１２３０の第１のセクション１２３１の二次元形状は、キャップ１２３０の第２のセクション１２３２の二次元形状とは異なる。さらに、キャップ１２３０の第１のセクション１２３１の厚さ１２４１は、キャップ１２３０の第２のセクション１２３２の厚さ１２４２とは異なる。この結果、アンテナ１２１７と第１のセクション１２３１との間の第１の空隙１２２１は、アンテナ１２１７と第２のセクション１２３２との間の第２の空隙１２２２とは異なることになる。図１２および図１３に示すキャップ１２３０の構成は、センシング要素１２１８の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップ１２３０はセンシング要素１２１８に関して近接センサ１２１０の中心線１２００を中心にして回転するので、センシング要素１２１８に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００３２】
図１４は、本発明の第７の実施形態における例示的キャップ１４３０の下面の図である。キャップ１４３０の中央セクションの内側表面１４３７は、第１の二次元形状を有する第１のセクション１４３１、第２の二次元形状を有する第２のセクション１４３２、および第３の二次元形状を有する第３のセクション１４３３を有し、これらの二次元形状はすべてそれぞれ異なる。この実施形態では、別々のセクション１４３１、１４３２、１４３３の厚さおよび／または誘電率は、同じであっても、またはそれぞれ異なっていてもよい。図１４に示すキャップ１４３０の構成は、センシング要素の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップは近接センサのセンシング要素に関して回転するので、センシング要素に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００３３】
図１５は、本発明の第８の実施形態における例示的キャップ１５３０の下面の図である。キャップ１５３０の中央セクションの内側表面１５３７は、第１の二次元形状を有する第１のセクション１５３１、第２の二次元形状を有する第２のセクション１５３２、第３の二次元形状を有する第３のセクション１５３３、および第４の二次元形状を有する第４のセクション１５３４を有し、これらの二次元形状はすべて同じである（例えばパイのセクション）。この実施形態では、別々のセクション１５３１、１５３２、１５３３、１５３４の厚さおよび／または誘電率は、それぞれ異なる。図１５に示すキャップ１５３０の構成は、センシング要素の別々のセクションをそれぞれ異なる誘電率効果にさらし、これは、キャップは近接センサのセンシング要素に関して回転するので、センシング要素に対するそれぞれ異なるローディングを引き起こすことになる。
【００３４】
図１６は、本発明の一実施形態における近接センサを調整するための例示的方法１６００である。ステップ１６１０において、少なくとも１つの誘電体材料の不均一な分布を含む中央部分を含むキャップがアンテナに近接して配置される。ステップ１６２０において、キャップは、ある位置に対して回転し、その位置で、近接センサは、仕様の範囲内で調整される。ステップ１６３０において、キャップは、近接センサが所要の仕様を満たすようにその位置で固定される。キャップは、例えば、レーザ溶接、プラスチックモールド、またはメタルリングを含めて、様々な技法または部品を使用して固定することができる。
【００３５】
開示された実施形態では、キャップの別々のセクションのために、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、封入誘電体、ポリイミド、ポリマー、ＳＵ−８を含めて、いくつかのそれぞれ異なる材料を使用することができる。さらに、開示された実施形態は、キャップの別々のセクションのためのいくつかのタイプおよび数の形状を示すことがあるが、本発明のキャップでは、様々なタイプの形状および様々な数のセクション（例えば、一連の形状またはボイド）を使用することができることが理解されるであろう。
【００３６】
本明細書は、例を使用して、最良の形態を含めた本発明を開示し、さらに、当業者なら誰でも任意のデバイスまたはシステムを作成し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字言語と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字言語と実質的に異ならない均等な構造要素を含む場合は、特許請求の範囲内にあるものとする。例えば、キャップの第１のセクションおよび第２のセクションは、開示された実施形態では基板の第１の表面に対して実質的に平らに配置されているように示されているが、セクションは別の配置で（例えば、基板の第１の表面に関して斜めに）配置され得ることが理解されるであろう。同様に、キャップの第１のセクションおよび第２のセクションはそれぞれ均一な厚さを有するように示されているが、これらのセクションは、可変の厚さを有し得ること、または、キャップの下面は、２つ以上の個別のセクションとみなすことができる可変の厚さプロファイルを（例えば、放射状に、または環状に）有し得ることも理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３７】
１００  検査システム
１１０  近接センサ
１２０  ケーブル
１３０  信号生成および処理構成要素
１４０  診断モニタ
１５０  アセット
１６０  電磁場
２００  中心線
２１０  近接センサ
２１２  ベース
２１４  基板
２１５  第２の表面（基板）
２１６  第１の表面（基板）
２１７  アンテナ
２１８  センシング要素
２１９  基平面
２２１  第１の空隙
２２２  第２の空隙
２３０  キャップ
２３１  第１のセクション（キャップ）
２３２  第２のセクション（キャップ）
２３４  側壁（キャップ）
２３６  中央セクション（キャップ）
２３７  内側表面（キャップの中央セクション）
２４１  第１の厚さ（第１のセクション）
２４２  第２の厚さ（第２のセクション）
２５０  スペーサ
２６０  電磁場
２６１  第１のセクション（電磁場）
２６２  第２のセクション（電磁場）
４００  中心線
４１０  近接センサ
４１２  ベース
４１４  基板
４１５  第２の表面（基板）
４１６  第１の表面（基板）
４１７  アンテナ
４１８  センシング要素
４１９  基平面
４２１  第１の空隙
４２２  第２の空隙
４３０  キャップ
４３１  第１のセクション（キャップ）
４３２  第２のセクション（キャップ）
４３４  側壁（キャップ）
４３６  中央セクション（キャップ）
４３７  内側表面（キャップの中央セクション）
４４１  第１の厚さ（第１のセクション）
４４２  第２の厚さ（第２のセクション）
４５０  スペーサ
４６０  電磁場
４６１  第１のセクション（電磁場）
４６２  第２のセクション（電磁場）
６００  中心線
６１０  近接センサ
６１２  ベース
６１４  基板
６１５  第２の表面（基板）
６１６  第１の表面（基板）
６１７  アンテナ
６１８  センシング要素
６１９  基平面
６２１  第１の空隙
６２２  第２の空隙
６３０  キャップ
６３１  第１のセクション（キャップ）
６３２  第２のセクション（キャップ）
６３４  側壁（キャップ）
６３６  中央セクション（キャップ）
６３７  内側表面（キャップの中央セクション）
６４１  第１の厚さ（第１のセクション）
６４２  第２の厚さ（第２のセクション）
６５０  スペーサ
６６０  電磁場
６６１  第１のセクション（電磁場）
６６２  第２のセクション（電磁場）
８００  中心線
８１０  近接センサ
８１２  ベース
８１４  基板
８１５  第２の表面（基板）
８１６  第１の表面（基板）
８１７  アンテナ
８１８  センシング要素
８１９  基平面
８２１  第１の空隙
８２２  第２の空隙
８３０  キャップ
８３１  第１のセクション（キャップ）
８３２  第２のセクション（キャップ）
８３４  側壁（キャップ）
８３６  中央セクション（キャップ）
８３７  内側表面（キャップの中央セクション）
８４１  第１の厚さ（第１のセクション）
８４２  第２の厚さ（第２のセクション）
８５０  スペーサ
８６０  電磁場
８６１  第１のセクション（電磁場）
８６２  第２のセクション（電磁場）
１０００  中心線
１０１０  近接センサ
１０１２  ベース
１０１４  基板
１０１５  第２の表面（基板）
１０１６  第１の表面（基板）
１０１７  アンテナ
１０１８  センシング要素
１０１９  基平面
１０２１  第１の空隙
１０２２  第２の空隙
１０３０  キャップ
１０３１  第１のセクション（キャップ）
１０３２  第２のセクション（キャップ）
１０３４  側壁（キャップ）
１０３６  中央セクション（キャップ）
１０３７  内側表面（キャップの中央セクション）
１０４１  第１の厚さ（第１のセクション）
１０４２  第２の厚さ（第２のセクション）
１０５０  スペーサ
１０６０  電磁場
１０６１  第１のセクション（電磁場）
１０６２  第２のセクション（電磁場）
１２００  中心線
１２１０  近接センサ
１２１２  ベース
１２１４  基板
１２１５  第２の表面（基板）
１２１６  第１の表面（基板）
１２１７  アンテナ
１２１８  センシング要素
１２１９  基平面
１２２１  第１の空隙
１２２２  第２の空隙
１２３０  キャップ
１２３１  第１のセクション（キャップ）
１２３２  第２のセクション（キャップ）
１２３４  側壁（キャップ）
１２３６  中央セクション（キャップ）
１２３７  内側表面（キャップの中央セクション）
１２４１  第１の厚さ（第１のセクション）
１２４２  第２の厚さ（第２のセクション）
１２５０  スペーサ
１２６０  電磁場
１２６１  第１のセクション（電磁場）
１２６２  第２のセクション（電磁場）
１４３０  キャップ
１４３１  第１のセクション（キャップ）
１４３２  第２のセクション（キャップ）
１４３３  第３のセクション（キャップ）
１４３４  側壁（キャップ）
１４３７  内側表面（キャップの中央セクション）
１５３０  キャップ
１５３１  第１のセクション（キャップ）
１５３２  第２のセクション（キャップ）
１５３３  第３のセクション（キャップ）
１５３４  第４のセクション側壁（キャップ）
１５３５  側壁（キャップ）
１５３７  内側表面（キャップの中央セクション）
１６１０  キャップをアンテナに近接して配置する
１６２０  キャップを回転させる
１６３０  キャップを固定する
【図１】
2013228390.tif 000003
【図２】
2013228390.tif 000004
【図３】
2013228390.tif 000005
【図４】
2013228390.tif 000006
【図５】
2013228390.tif 000007
【図６】
2013228390.tif 000008
【図７】
2013228390.tif 000009
【図８】
2013228390.tif 000010
【図９】
2013228390.tif 000011
【図１０】
2013228390.tif 000012
【図１１】
2013228390.tif 000013
【図１２】
2013228390.tif 000014
【図１３】
2013228390.tif 000015
【図１４】
2013228390.tif 000016
【図１５】
2013228390.tif 000017
【図１６】
2013228390.tif 000018