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CN108880525B - 接近传感器及接近传感器中执行的方法 - Google Patents

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CN108880525B CN201810141085.3A CN201810141085A CN108880525B CN 108880525 B CN108880525 B CN 108880525B CN 201810141085 A CN201810141085 A CN 201810141085A CN 108880525 B CN108880525 B CN 108880525B
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Abstract

本发明提供一种能降低安装金属件的影响的感应式接近传感器及方法。接近传感器包括：发送电路，对多个检测用线圈分别供给电流；接收电路，针对每个线圈，检测通过电流供给而在线圈两端产生的电压或流动于线圈的电流；控制部，利用由接收电路检测出的结果来感测检测体的有无或位置；以及输出部，输出由控制部感测出的结果。控制部从由接收电路检测出的结果中，抽出由用来将接近传感器安装于支撑部件的安装金属件引发的第一成分以及由检测体引发的第二成分。控制部用第一成分补偿第二成分。控制部基于补偿后的第二成分而感测检测体的有无或位置。

Description

接近传感器及接近传感器中执行的方法
技术领域
本发明涉及一种接近传感器以及在接近传感器中执行的方法，尤其涉及一种感应式接近传感器以及在感应式接近传感器中执行的方法。
背景技术
已知有利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置的接近传感器(感应式接近传感器)。在这种接近传感器中，如果使传感器的检测感度敏感，那么传感器会对用来将该接近传感器安装于装置的安装金属件做出反应。因此，无法将接近传感器的检测感度设定为太敏感的状态。结果，未能使接近传感器的检测距离变长。
专利文献1、专利文献2中公开了降低这种安装金属件的影响的技术。
在专利文献1的接近传感器中，为了改善传感器嵌入金属安装板(安装金属件)中的可能性，而用具有低于15μΩ·cm的电阻率及小于40μm的厚度的金属层(被覆层)沿着半径方向包住了传感器线圈的磁芯(参照[发明摘要])。
专利文献2中公开了一种包括第一线圈及第二线圈的接近传感器。这种接近传感器是从表格中取得与第一线圈的Q值及第二线圈的Q值对应的值，并将这些值与阈值加以比较，由此判定检测体的有无。
[专利文献1]日本专利特开2010-27611号公报
[专利文献2]欧洲专利申请公开第2204908A2号说明书
专利文献1的接近传感器并非通过控制部的功能来降低安装金属件的影响，而是通过金属皮膜来降低安装金属件的影响从而进行距离判别。然而，仅限于特定材质的安装金属件才能用这种方法获得效果。
关于专利文献2中所使用的着眼于线圈的Q值的方法，因为Q值不仅是个体差异大的要素，而且会随着传感器周围的温度变动等所导致的线圈电阻值的变化而大幅变动，所以难以构建出擅于应对变化的实用型传感器，其中所述变化也包括安装金属件以外的传感器周边环境。
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而完成的发明，其目的在于：提供一种能通过与以往不同的方法来降低安装金属件的影响的感应式接近传感器以及在感应式接近传感器中执行的方法。
根据本发明的一实施方式，接近传感器是在通过安装金属件而安装于支撑部件的状态下，利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置。接近传感器包括：多个检测线圈，用来产生磁场；发送电路，对各检测线圈供给电流；接收电路，针对每个检测线圈，检测通过电流供给而在检测线圈两端产生的电压或流动于检测线圈的电流；控制部，利用由接收电路检测出的结果来感测检测体的有无或位置；以及输出部，输出由控制部感测出的结果。控制部从由接收电路检测出的结果中，抽出由安装金属件引发的第一成分以及由检测体引发的第二成分。控制部用第一成分补偿第二成分。控制部基于补偿后的第二成分而感测检测体的有无或位置。
优选的是，控制部通过从第二成分中扣除第一成分来补偿第二成分。
优选的是，接收电路对每个检测线圈个别地检测电压或电流。
优选的是，接收电路用分时方式以互不相同的时序检测各检测线圈的电压或电流。
优选的是，接收电路包括与各检测线圈对应的多个处理系统。各处理系统取得与处理系统对应的检测线圈的电压或电流。
优选的是，发送电路是用来对各检测线圈周期性地供给脉冲状激磁电流的激磁电路。作为多个检测线圈，包括第一检测线圈及第二检测线圈。第二成分是在第一检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值。第一成分是基于在第二检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值以及在第二检测线圈两端产生的瞬态电流的时间常数信息而获得的值。
优选的是，第一检测线圈及第二检测线圈是环状线圈。第一检测线圈设置于第二检测线圈的内侧区域。
根据本发明的另一实施方式，方法是在利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置的接近传感器中执行。方法包括如下步骤：对用来产生磁场的多个检测线圈供给电流；针对每个检测线圈，检测通过电流供给而在检测线圈两端产生的电压或流动于检测线圈的电流；利用通过检测步骤而检测出的结果来感测检测体的有无或位置；以及输出通过感测步骤而感测出的结果。感测检测体的有无或位置的步骤包括如下步骤：从通过检测步骤而检测出的结果中，抽出由用来将接近传感器安装于支撑部件的安装金属件引发的第一成分以及由检测体引发的第二成分；用第一成分补偿第二成分；以及基于补偿后的第二成分而感测检测体的有无或位置。
根据所述发明，能降低安装金属件的影响。
附图说明
图1是接近传感器的立体图。
图2是表示接近传感器的设置例的图。
图3是图2中的iii-iii线箭视截面图。
图4是表示通过线圈而产生的高频磁场的图。
图5是用来说明接近传感器的概略构成的框图。
图6是用来说明接近传感器的硬件构成的框图。
图7是表示检测部及发送电路的具体构成例的图。
图8是表示检测部及接收电路的具体构成例的图。
图9是表示在线圈两端产生的电压的波形的图。
图10是用来说明图9的接收期间的模数(Analog/Digital，A/D)转换的图。
图11是表示从A/D转换电路输出的时间序列数据的图。
图12是用来说明控制部的功能性构成的功能框图。
图13是用来说明在补偿运算部中执行的处理的具体例的图。
图14是用来说明用于补偿运算的运算式的设计方法例的图。
图15是表示在接近传感器中执行的部分处理流程的流程图。
图16是表示检测部及发送电路的另一具体构成例的图。
图17是表示检测部及接收电路的另一具体构成例的图。
图18是另一实施方式的接近传感器的截面图。
图19是进而另一实施方式的接近传感器的截面图。
图20是进而另一实施方式的接近传感器的截面图。
图21是进而另一实施方式的接近传感器的截面图。
图22是进而另一实施方式的接近传感器的截面图。
图23是进而另一实施方式的接近传感器的截面图。
图24是用来说明进而另一实施方式的接近传感器的硬件构成的框图。图25是表示控制部的功能性构成的图。
附图标号说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、2：接近传感器
5：主体部
5a：检测面
5b：壳体
6：导线
7、8：螺母
9：垫片
11、11D、12、12D：线圈
15、15B、15C、15D、15E、15F：铁氧体磁芯
17：电子电路
19：材料
30：检测部
40、40A：收发电路
41：发送电路
42：接收电路
43、44：振荡电路
45：整流电路
46、425、426：A/D转换电路
48、49：处理系统
50、50A：控制部
51：时间序列数据取得部
52：前处理运算部
53：补偿运算部
54：后处理运算部
55：差分计算部
59：CPU
60：输出部
61：输出电路
411、411A：激磁电路
421、422：滤波电路
423、424：放大电路
429：多工电路
700：检测体
800：安装金属件
801：上部壳体
802：下部壳体
900：支撑部件
D11：时间序列数据
I、I1、I2：激磁电流
L16、L18、L26、L28：箭头
M：中心轴
M1、M2：高频磁场
S1、S2、S3、S4、S5、S6：步骤
T1、T2：期间
t1、t2、t3、tN、ta、tb、tc、td：时刻
Va(1)、Va(2)、Va(3)、Va(N)：电压值
Xa、Xb：累计数据
Ya、Yb：时间常数数据
z：信号量
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同零件标注相同符号。它们的名称及功能也相同。因此，对它们不重复进行详细说明。
[实施方式1]
在本实施方式中，对利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置的接近传感器(感应式接近传感器)中的脉冲激磁式接近传感器进行说明。
＜A.传感器构造>
图1是接近传感器1的立体图。参照图1，接近传感器1包括主体部5、连接于主体部5的导线6、螺母7、螺母8、以及配置于螺母7与螺母8之间的垫片9。此外，主体部5虽在本例中呈圆柱状，但并不限定于此。
主体部5包括圆形检测面5a及筒状壳体5b。在壳体5b的表面，形成有螺母7、螺母8用螺纹槽。此外，检测面5a是嵌入壳体5b中的封盖的一部分。
螺母7、螺母8及垫片9是用来将接近传感器1安装于装置等支撑部件。例如，通过将安装金属件(例如，L字状金属件)的一部分夹入螺母7、螺母8之间，能将主体部5固定于支撑部件。
接近传感器1也可不必为通过螺母7、螺母8及垫片9而固定于安装金属件的构成。这种情况下，接近传感器1也可不包括螺母7、螺母8及垫片9。
以下，作为一例，对通过在卸除螺母7、螺母8及垫片9的状态下将主体部5嵌入金属安装部件(安装金属件)中而使之固定于支撑部件的构成进行说明。
图2是表示接近传感器1的设置例的图。参照图2，接近传感器1是通过安装金属件800而安装于支撑部件900。
安装金属件800包括上部壳体801及下部壳体802。上部壳体801及下部壳体802通过未图示的两根螺钉而固定于支撑部件900。这种安装金属件800的构成众所周知，因而此处不再进行详细说明。
此外，安装金属件800只是用来将接近传感器1安装于支撑部件900的安装金属件的一例，并不限定于所述构造。
图3是图2中的iii-iii线箭视截面图。参照图3，主体部5包括检测用线圈11、线圈12、铁氧体磁芯15、在基板上配置元件而成的电子电路17(混合集成电路(IntegratedCircuit，IC))以及未图示的动作显示灯。在主体部5内填充有树脂。此外，接近传感器1也可为不包括铁氧体磁芯15的构成。
线圈11、线圈12是环状线圈。线圈12的直径大于线圈11的直径。线圈11设置于线圈12的内侧区域。在本例中，线圈11与线圈12呈同心圆状配置。此外，同心圆的中心位于主体部5的中心轴M上。
线圈11、线圈12与电子电路17电连接。电子电路17通过导线6被供电，并且与外部的电子设备电连接。
图4是表示通过线圈11、线圈12而产生的高频磁场的图。如图4所示，通过使线圈11中流通激磁电流，而产生箭头方向的高频磁场M1。另外，通过使线圈12中流通激磁电流，而产生箭头方向的高频磁场M2。
当通过使线圈11、线圈12中流通激磁电流而产生高频磁场M1、M2时，涡电流(感应电流)流动于检测体700。通过该涡电流，而在线圈11两端及线圈12两端产生感应电压(瞬态信号)。接近传感器1通过接收电路42来检测这些感应电压。由此，接近传感器1的中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)59感测检测体700的有无。此外，并不限定于此，接近传感器1也可为感测检测体位置的构成。
但存在如下情况：如果线圈12的开磁路在外周方向上开放，那么与安装金属件800的磁耦合范围扩大，从而在安装金属件800内流通多个方向的涡电流。这会使与安装金属件800的相互作用复杂化。为了使现象简化以提高补偿精度，更优选将线圈12的开磁路限定于检测体700的接近方向的构造。
图5是用来说明接近传感器1的概略构成的电路框图。参照图5，接近传感器1包括检测部30、收发电路40、控制部50及输出部60。收发电路40、控制部50及输出部60以电子电路17的形式实现。
控制部50控制接近传感器1整体的动作。控制部50将用来控制激磁时序的控制信号发送至收发电路40。
收发电路40基于所述控制信号而生成脉冲状电流(激磁电流)，并将所述电流输出至检测部30。收发电路40对通过激磁电流的供给及阻断而在检测部30产生的电压或电流进行检测。收发电路40将检测结果输出至控制部50。
控制部50对从收发电路40输出的检测结果(信号)进行下述运算，并将运算结果(信号)输出至输出部60。
输出部60通过导线6将从控制部50发来的信号(感测结果)发送至作为接近传感器1连接源的电子设备。
图6是用来说明接近传感器1的硬件构成的电路框图。参照图6，检测部30包括线圈11、线圈12。控制部50包括中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)59等处理器。输出部60包括输出电路61。
收发电路40包括发送电路41及接收电路42。发送电路41包括激磁电路411。接收电路42包括滤波电路421、滤波电路422、放大电路423、放大电路424、模拟/数字(Analog/Digital，A/D)转换电路425以及A/D转换电路426。
激磁电路411基于来自CPU59的控制信号而周期性地产生激磁电流。该激磁电流会被传输至线圈11、线圈12。此外，以下也会将产生激磁电流的期间称为“激磁期间”。此外，由于线圈11、线圈12是串联连接的，所以线圈11、线圈12的激磁期间相同。
接收电路42对每个线圈11、线圈12检测在线圈11、线圈12两端产生的电压(电压信号)。详细来说，接收电路42检测对线圈11、线圈12的激磁电流供给被阻断后在线圈11、线圈12两端产生的电压。
此外，接收电路42也可为对每个线圈11、线圈12检测流至线圈11、线圈12的电流的构成。此外，以下也会将检测在线圈11、线圈12两端产生的电压的期间称为“接收期间”。对于接收期间，也以使其在线圈11、线圈12中成为相同期间的方式进行控制(设定)。
对滤波电路421输入表示线圈11的检测结果的模拟信号。滤波电路421为了去除噪音，而对所输入的模拟信号进行指定的滤波处理。
放大电路423将经滤波处理后的模拟信号放大，并将放大后的模拟信号输出至A/D转换电路425。
A/D转换电路425将经放大电路423放大后的模拟信号转换成数字信号。A/D转换电路425将该数字信号输出至CPU59。
对滤波电路422输入表示线圈12的检测结果的模拟信号。滤波电路422为了去除噪音，而对所输入的模拟信号进行指定的滤波处理。
放大电路424将经滤波处理后的模拟信号放大，并将放大后的模拟信号输出至A/D转换电路426。
A/D转换电路426将经放大电路424放大后的模拟信号转换成数字信号。A/D转换电路426将该数字信号输出至CPU59。
如上所述，接近传感器1是在通过安装金属件800而安装于支撑部件900的状态下，利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置。接近传感器1是包括如下部件的构成：(i)多个检测用线圈11、线圈12，用来产生磁场；(ii)发送电路41，对各线圈11、线圈12供给电流；(iii)接收电路42，针对每个线圈11、线圈12，检测通过电流供给而在线圈11、线圈12两端产生的电压或流动于线圈11、线圈12的电流；以及(iv)控制部50，利用检测结果来感测检测体700的有无或位置。
图7是表示检测部30及发送电路41的具体构成例的图。参照图7，线圈11与线圈12串联连接。详细来说，激磁电路411连接于线圈11的一端，线圈11的另一端连接于线圈12的一端。
激磁电路411基于来自CPU59的控制信号而产生激磁电流。该激磁电流I会依次流入线圈11及线圈12。
图8是表示检测部30及接收电路42的具体构成例的图。参照图8，线圈11的两端连接于滤波电路421。线圈12的两端连接于滤波电路422。
另外，接收电路42包括相互独立的线圈11用处理系统48及线圈12用处理系统49。处理系统48包括滤波电路421、放大电路423及A/D转换电路425。处理系统49包括滤波电路422、放大电路424及A/D转换电路426。
通过这种构成，接收电路42能对表示在线圈11两端产生的感应电压的电压信号和表示在线圈12两端产生的感应电压的电压信号独立地进行处理。也就是说，接收电路42包括能独立地提取这些电压信号的电路构成。由此，接收电路42能将两电压信号个别地输出至CPU59。
＜B.数据处理>
(b1.时间序列数据的生成)
图9是表示在线圈11两端产生的电压的波形的图。参照图9，期间T1(时刻ta～时刻tb之间)为激磁期间。在该激磁期间之后，会在线圈11两端产生感应电压(瞬态信号)。在接近传感器1中，将产生感应电压的期间的至少部分期间T2(时刻tc～时刻td之间)设为接收期间。接收电路42对接收期间(期间T2)内的电压信号进行A/D转换。
在图9中，用实曲线表示在没有检测体700的情况下所检测出的电压，用虚曲线表示在存在检测体700的情况下所检测出的电压。由这两条曲线可知，当存在检测体700的情况下，与不存在检测体700的情况相比，在激磁期间后(时刻tb之后)，电压值会降低。
因此，控制部50会从接收电路42收到在存在检测体700与不存在检测体700这两种情况下值不同的数字信号。
关于在线圈12两端产生的电压的波形，因为也表现出与图9所示的波形相似的倾向，所以此处不再重复说明。
图10是用来说明图9的接收期间即期间T2的A/D转换的图。参照图10，从时刻tc开始以固定的时间间隔检测电压值，并将这些值作为接收电路42的接收数据发送至控制部50。在图10例的情况下，通过A/D转换，而获得时刻t1、时刻t2、时刻t3、……、时刻tN的电压值Va(1)、电压值Va(2)、电压值Va(3)、……、电压值Va(N)。此外，以下将时刻tj(j为大于等于1且小于等于N的整数)的电压值记作Va(j)。
另外，关于线圈12，也通过同样的A/D转换，而获得时刻t1、时刻t2、时刻t3、……、时刻tN的电压值Vb(1)、电压值Vb(2)、电压值Vb(3)、……、电压值Vb(N)。此外，以下将时刻tj的电压值记作Vb(j)。
图11是表示从A/D转换电路425、A/D转换电路426(参照图6)输出的时间序列数据D11的图。参照图11，接收电路42通过将接收期间内的电压值Va(i)及接收期间内的电压值Vb(i)与时刻配对后予以临时存储，从而生成时间序列数据D11，并在接收期间结束的时点将时间序列数据D11传输至控制部50。
此外，也可为以下构成：控制部50逐次从接收电路42取得电压值Va(j)、电压值Vb(j)，并由控制部50生成时间序列数据D11。
(b2.前处理运算)
图12是用来说明控制部50的功能性构成的功能框图。参照图12，控制部50包括时间序列数据取得部51、前处理运算部52、补偿运算部53及后处理运算部54。
时间序列数据取得部51从接收电路42取得时间序列数据D11，并将时间序列数据D11传输至前处理运算部52。此外，时间序列数据D11的取得及向前处理运算部52的发送在每个接收期间都要进行。
前处理运算部52对从接收电路42收到的时间序列数据D11进行用于下述补偿运算的前处理运算。以下，对前处理运算的内容进行说明。
作为前处理运算，前处理运算部52针对每个线圈11、线圈12，从自接收电路42收到的时间序列数据D11中，抽出易受检测体700的距离所影响的成分以及易受检测体700的材质所影响的成分。
在接近传感器1所使用的脉冲激磁方式中，接近于线圈11及线圈12的金属的影响表现在施加脉冲后的线圈的电压波形的振幅及瞬态变化的时间常数上。因此，前处理运算部52进行由时间序列数据D11向累计数据及时间常数数据的转换。
此外，所谓“累计数据”，是指将在接收期间(即期间T2)按时间序列获得的数据的值相加所得的数据，当其为图11的线圈11的数据时，是将Va(1)至Va(N)的数据的值相加而求出。另外，所谓“时间常数数据”，是指使在期间T2按时间序列获得的数据的值近似于RL电路的瞬态响应曲线时的时间常数的值，或按照简易近似求解方法使在期间T2按时间序列获得的数据的值近似于低次曲线时的系数的值。
详细来说，前处理运算部52基于时间序列数据D11，而计算出作为与线圈11相关的数据的累计数据Xa及时间常数数据Ya。进而，前处理运算部52基于时间序列数据D11，而计算出作为与线圈12相关的数据的累计数据Xb及时间常数数据Yb。
前处理运算部52将累计数据Xa、累计数据Xb及时间常数数据Ya、时间常数数据Yb传输至补偿运算部53。但其中，对于在下文所要说明的补偿运算中用不到的数据，无需传输至补偿运算部53。
(b3.补偿运算)
补偿运算部53使用累计数据Xa、累计数据Xb及时间常数数据Yb进行补偿运算。补偿运算部53获得从通过检测体700的接近而获得的信号中扣除安装金属件800的影响所得的信号量。也就是说，补偿运算部53从由检测体700引发的成分(第二成分，与检测体700的影响相应的信号)中扣除由安装金属件800引发的成分(第一成分，与安装金属件800的影响相应的信号)。在本实施方式中，累计数据Xa是由检测体700引发的成分，累计数据Xb及时间常数数据Yb相当于由安装金属件800引发的成分。以下，对进行这种补偿运算的理由及补偿运算的详细情况予以说明。
通过前处理运算而获得的各线圈11、线圈12的累计数据Xa、累计数据Xb及时间常数数据Ya、时间常数数据Yb是这样一种物理量，它综合表现视检测体700的材质而不同的涡电流的瞬态状态、视安装金属件800的材质而不同的涡电流的瞬态状态、检测体700与各线圈11、线圈12的位置关系、以及安装金属件800与各线圈11、线圈12的位置关系。
线圈11的累计数据Xa视线圈11的磁场的开磁方向，而表现出与流动于检测体700的涡电流的总量、即检测体700和线圈11的距离具有较高相关性的特性。然而，累计数据Xa同时也与安装金属件800的位置、导电率及磁导率具有相关性。因此，在安装金属件800的有无和/或位置不明的状况下，仅根据累计数据Xa并无法特定出检测体700的位置。
线圈12的累计数据Xb视线圈12的磁场的开磁方向，而表现出与流动于安装金属件800的涡电流的总量、即安装金属件800的位置、导电率及磁导率具有较高相关性的特性。
线圈12的时间常数数据Yb表现出与流动于安装金属件800的涡电流的时间常数、即安装金属件800的导电率及磁导率具有较高相关性的特性。
考虑到这些现象，补偿运算部53首先根据由线圈12的时间常数数据Yb计算出的导电率及磁导率的影响度，而调整线圈12的累计数据Xb的值。进而，补偿运算部53从线圈11的累计数据Xa中扣除调整后的值。由此，补偿运算部53能从累计数据Xa中扣除安装金属件800的影响所对应的成分。
被补偿运算部53用于补偿运算的运算式是表示各线圈11、线圈12、检测体700、安装金属件800的磁耦合的式子，各线圈11、线圈12的圈数、各线圈11、线圈12与检测体700的距离、各线圈11、线圈12与安装金属件800的距离等为参数。其中，会在接近传感器1设计完成后变动的参数为检测体700、安装金属件800等的位置及材质，因此使通过实验或电磁场解析在具有代表性的条件下获得的接收信号近似于连续函数，由此能求出所需的运算式。关于运算式的一例，将在下文予以叙述。
图13是用来说明在补偿运算部53中执行的处理的具体例的图。参照图13，作为一例，补偿运算部53将自前处理运算部52取得的累计数据Xa、累计数据Xb及时间常数数据Yb代入以下的运算式(1)中，由此获得扣除安装金属件800的影响后的信号量z。进而，补偿运算部53将信号量z传输至后处理运算部54。
Z＝Xa一(K1×Xb2+K2×Yb2+K3×Xb×Yb+K4×Xb+K5×Yb+K6)……(1)
所述运算式(1)是基于参照图14所说明的决定方法而利用二次函数的曲面生成近似曲面时的式子。近似曲面的函数形状并非必须是这种形式，宜视需要而使用更高次的形式或指数形式等。
图14是用来说明用于补偿运算的运算式的设计方法例的图。参照图14，三维标绘图是通过以下方式而获得的，也就是，使基于图13所说明的前处理运算后的数据Xa、数据Xb、数据Yb的各值以检测体700距接近传感器1的接近距离和安装金属件800的位置及材质为条件参数而变化。
用虚线圆圈圈出的两个数据标绘点是在没有安装金属件800且只是检测体700的距离不同的条件下取得的数据。圆形记号的标绘点是距检测体700的距离为6mm时的数据，三角形记号的标绘点是距检测体700的距离为8mm时的数据。
在改变了铁制安装金属件800在主体部5上的设置位置的情况下，标绘点位置在三维数据空间上具有方向性地变化。另外，在改变了铝制安装金属件800在主体部5上的设置位置的情况下，标绘点位置也在三维数据空间上具有方向性地变化。
箭头L16表示距检测体700的距离为6mm且改变了铁制安装金属件800的设置位置时的数据标绘点的变化方向。箭头L26表示距检测体700的距离为6mm且改变了铝制安装金属件800的设置位置时的数据标绘点的变化方向。
箭头L18表示距检测体700的距离为8mm且改变了铁制安装金属件800的设置位置时的数据标绘点的变化方向。箭头L28表示距检测体700的距离为8mm且改变了铝制安装金属件800的设置位置时的数据标绘点的变化方向。
这种变化方向意味着，如基于图13所说明的那样，线圈12的累计数据Xb及时间常数数据Yb反映出了安装金属件800的位置及材质。利用沿着该变化方向的曲面将距检测体700的距离不同的数据群分离，由此，接近传感器1能判别检测体700的距离。
也就是说，要想无关于安装金属件800的位置地判别检测体700的接近距离，只要像以下这样做即可：基于改变距检测体700的距离而取得的数据，按照在三个维度上连接数据点的近似曲面的式子，求出使线圈12的累计数据Xb及时间常数数据Yb以哪种比率作用于线圈11的累计数据Xa为佳。
要想获得相同的效果，所使用的数据并非必须是线圈11的累计数据Xa、线圈12的累计数据Xb及时间常数数据Yb，而只要使用在多个线圈中获得的以各不相同的比率表示检测体700及安装金属件800的影响的信号即可。
作为一例，在使补偿运算的式子形式像运算式(1)一样的情况下，使用以固定的检测距离获得的数据群，利用例如加权最小二乘法等求出回归曲面，而决定运算式(1)的各系数K1～系数K6。
(b4.后处理运算)
再次参照图12，后处理运算部54在要判定检测体700的有无的情况下，利用从补偿运算部53取得的信号量z，执行二值化判别处理。后处理运算部54对输出部60输出表示检测体700的有无的信号。
另外，后处理运算部54在要计算距检测体700的距离的情况下，将信号量z转换成距离。后处理运算部54对输出部60输出表示距检测体700的距离的信号。
(b5.优点)
既能降低在不想进行检测的方向上安装的金属(安装金属件800)的影响，又能使接近传感器1仅对在想要进行检测的方向上接近的金属(检测体700)做出反应。也就是说，即便将接近传感器1的检测感度设定为敏感的状态，也能不受安装金属件800影响地进行检测。因此，能使接近传感器1的检测距离变长。
另外，由于能将接近传感器1与检测对象(检测体700)之间的距离设定得比以往远，所以装置设计的自由度以及对抗物体(检测体700)撞上接近传感器1的安全度提高。
(b6.平均化)
存在需要依照希望在接近传感器1中获得的信噪(signal/noise，S/N)比而对接收信号实施平均化处理的情况。这种情况下，只要利用已被进行过多次激磁及接收的数据，在接收电路42的接收数据的接收阶段、前处理运算阶段及补偿运算阶段中的任一阶段进行平均化处理即可。
＜C.控制构造>
图15是表示在接近传感器1中执行的部分处理流程的流程图。参照图15，在步骤S1中，激磁电路411基于来自控制部50的控制命令，而按固定时间对线圈11、线圈12供给激磁电流，然后，阻断激磁电流的供给。在步骤S2中，控制部50从接收电路42取得通过线圈11、线圈12而获得的时间序列数据D11。
在步骤S3中，控制部50基于时间序列数据D11，而计算出累计数据Xa、累计数据Xb。在步骤S4中，控制部50基于时间序列数据D11，而计算出时间常数数据Ya、时间常数数据Yb。此外，累计数据Xa、累计数据Xb、时间常数数据Ya、及时间常数数据Yb的生成顺序并不限定于步骤S3及步骤S4所示的顺序。
在步骤S5中，控制部50用累计数据Xa、累计数据Xb及时间常数数据Yb补偿累计数据Xa。控制部50利用例如所述运算式(1)计算出信号量z。在步骤S6中，控制部50进行所述后处理运算。
＜D.总结>
(1)接近传感器1是在通过安装金属件800而安装于支撑部件900的状态下，利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置。接近传感器1包括：多个线圈11、线圈12，用来产生磁场；发送电路41，对各线圈11、线圈12供给电流；接收电路42，针对每个线圈11、线圈12，检测通过电流供给而在线圈11、线圈12两端产生的电压或流动于所述检测线圈的电流；控制部50，利用由接收电路42检测出的结果来感测检测体700的有无或位置；以及输出部60，输出由控制部感测出的结果。
控制部50从由接收电路42检测出的结果(每个线圈11、线圈12的检测结果)中，抽出由安装金属件800引发的第一成分(具体来说，为累计数据Xb、时间常数数据Yb)以及由检测体700引发的第二成分(具体来说，为累计数据Xa)。控制部50用第一成分来补偿所述第二成分。控制部50基于补偿后的第二成分而感测检测体700的有无或位置。
根据所述构成，能降低安装金属件800的影响。另外，由此，能使接近传感器1的检测距离变长。
(2)控制部50通过从第二成分中扣除第一成分来补偿第二成分。
(3)接收电路42对每个线圈11、线圈12个别地检测电压或电流。特别是，接收电路42如图8所示，包括与各线圈11、线圈12对应的多个处理系统48、处理系统49。各处理系统48、处理系统49取得与处理系统对应的线圈的电压或电流。
在并非个别(独立)地取得所述电流或电压而是将它们电合成的情况下，补偿运算的方法会受到限定；而与之相对地，在个别地取得所述电流或电压的情况下，能在数字信号处理上实现复杂的运算。因此，与并非个别地取得所述电流或电压的情况相比，能提高补偿的精度。
(4)发送电路41是用来对各线圈11、线圈12周期性地供给脉冲状激磁电流的激磁电路411。所述第二成分是在线圈11两端产生的所述瞬态电流的累计值(累计数据Xa)。所述第一成分是基于在线圈12两端产生的瞬态电流的累计值(累计数据Xb)以及在线圈12两端产生的瞬态电流的时间常数信息(时间常数数据Yb)而获得的值。
通过利用在线圈12两端产生的瞬态电流的时间常数信息(时间常数数据Yb)，能取得安装金属件800的材质的影响。因此，能提高补偿的精度。
＜E.变形例>
(1)图16是表示检测部30及发送电路41A的另一具体构成例的图。参照图16，发送电路41A包括激磁电路411、激磁电路411A。激磁电路411连接于线圈11，但并不连接于线圈12。激磁电路411A连接于线圈12。
激磁电路411基于来自CPU59的控制信号而产生激磁电流。该激磁电流I1流至线圈11。激磁电路411A基于来自CPU59的控制信号而产生激磁电流。该激磁电流I2流至线圈12。
这样一来，即便是包括使线圈11、线圈12中分别流通独立的激磁电流的发送电路41A(激磁电路)的构成，也能获得与图7的情况相同的效果。
另外，也可以如下方式构成接近传感器1：包括由线圈11与线圈12所共用的激磁电路，且通过切换处理而使各线圈11、线圈12中流通独立的激磁电流。
(2)图17是表示检测部30及接收电路42的另一具体构成例的图。参照图17，接收电路42包括多工电路429、滤波电路421、放大电路423及A/D转换电路425。此时的接收电路42与图8所示的构成不同，无需包括滤波电路422、放大电路424及A/D转换电路426。
线圈11的两端及线圈12的两端连接于多工电路429。从CPU59向多工电路429输入控制信号。多工电路429基于控制信号而进行输入信号的选择处理，由此，接收电路42能利用由线圈11与线圈12所共用的接收电路(滤波电路421、放大电路423、A/D转换电路425)，独立地处理表示在各线圈11、线圈12两端产生的感应电压的电压信号。也就是说，接收电路42用分时方式以互不相同的时序检测各线圈11、线圈12的电压或电流。
由此，接收电路42能将两电压信号个别地输出至CPU59。此外，也可以每个线圈11、线圈12都包括滤波电路及放大电路且共用A/D转换电路的方式，构成接收电路42。
(3)图18是接近传感器1A的截面图。参照图18，接近传感器1A沿着线圈12的外周，而配置有具有磁性的片状材料19。
如上所述，更优选将线圈12的开磁路限定于检测体700的接近方向的构造。在此基础上，为了确保径向的配置余裕及线圈的外径大小，优选将具有磁性的片状材料以包围线圈12外侧的方式配置。特别是使用由能抑制厚度且能确保高磁导率的镍铁合金或非晶合金构成的磁性薄板或磁性薄片来作为材料19更为优选。
根据这种构成，能限定安装金属件800的影响的表现方式，能提高补偿的精度。此外，在控制部50中进行的处理与接近传感器1相同，因而此处不再重复说明。
(4)图19是接近传感器1B的截面图。参照图19，接近传感器1B包括铁氧体磁芯15B，而代替了铁氧体磁芯15。铁氧体磁芯15B与铁氧体磁芯15不同，并未覆盖线圈12的外周部。即便是这种构成，也能降低安装金属件800的影响。
(5)图20是接近传感器1C的截面图。参照图20，接近传感器1C包括铁氧体磁芯15C，而代替了铁氧体磁芯15。
铁氧体磁芯15C位于线圈11的内周侧。铁氧体磁芯15C与铁氧体磁芯15不同，并未覆盖线圈11的外周部。另外，铁氧体磁芯15C并未覆盖线圈12的内周部及外周部。
即便是这种构成，也能降低安装金属件800的影响。
(6)图21是接近传感器1D的截面图。参照图21，接近传感器1D包括直径相同的线圈11D及线圈12D，而代替了线圈11、线圈12。接近传感器1D包括铁氧体磁芯15D，而代替了铁氧体磁芯15。
线圈11D与线圈12D配置于沿着中心轴M错开的位置。铁氧体磁芯15D位于线圈11D的内周侧及线圈12D的内周侧。铁氧体磁芯15D并未覆盖线圈11D的外周部及线圈12D的外周部。
即便是这种构成，也能降低安装金属件800的影响。此外，线圈11D的直径与线圈12D的直径也可互不相同。这一点在下述接近传感器1E、1F中也一样。
(7)图22是接近传感器1E的截面图。参照图22，接近传感器1E包括铁氧体磁芯15E。接近传感器1E在铁氧体磁芯的形状上与接近传感器1D(图21)不同。在铁氧体磁芯15E中，线圈11D与线圈12D之间也形成有磁芯部。
即便是这种构成，也能降低安装金属件800的影响。
(8)图23是接近传感器1F的截面图。参照图23，接近传感器1F包括铁氧体磁芯15F。接近传感器1F在铁氧体磁芯的形状上与接近传感器1E(图22)不同。铁氧体磁芯15F与铁氧体磁芯15E不同，覆盖线圈11D的外周部。即便是这种构成，也能降低安装金属件800的影响。
(9)在上文中，列举包括两个线圈11、线圈12的构成为例进行了说明，线圈的数量并不限定于两个。例如，线圈也可为三个以上。
[实施方式2]
在本实施方式中，对利用磁场来感测金属制检测体的有无或位置的接近传感器(感应式接近传感器)中的振荡方式的接近传感器进行说明。
图24是用来说明本实施方式的接近传感器2的硬件构成的框图。参照图24，接近传感器2包括检测部30、收发电路40A、控制部50及输出部60。
检测部30包括线圈11、线圈12。控制部50包括CPU59等处理器。输出部60包括输出电路61。
收发电路40A包括振荡电路43、振荡电路44、整流电路45及A/D转换电路46。振荡电路43通过CPU59的控制而使线圈11中流通振荡电流。振荡电路44通过CPU59的控制而使线圈12中流通振荡电流。
通过振荡电流，而在线圈11、线圈12中产生高频磁场。当检测体700靠近该高频磁场时，通过电磁感应，而使检测体700中流通涡电流。在该涡电流之下，线圈11、线圈12的阻抗变化，振荡停止。与线圈的阻抗变化相应的电压信号经整流电路45得以整流，然后，经A/D转换电路46转换成数字信号。CPU59基于该数字信号，而判定检测体700的有无。
接近传感器2的控制部50与实施方式1同样地，(i)从每个线圈11、线圈12的检测结果中，抽出由安装金属件800引发的第一成分以及由检测体700引发的第二成分；(ii)用第一成分来补偿第二成分；(iii)基于补偿后的第二成分而感测检测体700的有无或位置。
因此，即便是使用振荡方式的接近传感器2的构成，也与接近传感器1同样地，能降低安装金属件800的影响。
此外，因为接近传感器2是振荡方式，所以振幅相当于易受距检测体700的距离所影响的成分，相位或频率相当于易受检测体700的材质所影响的成分。
[实施方式3]
在本实施方式中，对时间序列数据D11(参照图11)的另一利用方法进行说明。详细来说，对使接近传感器1的控制部具有用来调整接近传感器1生产时的性能的功能的构成进行说明。此外，该构成也可应用于实施方式2的接近传感器2中。
图25是表示本实施方式的控制部50A的功能性构成的图。参照图25，控制部50A包括时间序列数据取得部51、前处理运算部52、补偿运算部53、后处理运算部54及差分计算部55。控制部50A在更包括差分计算部55这一点上，与实施方式1的控制部50(参照图12)不同。
在对接近传感器1的每个个体进行检测距离调整时，将接近传感器1的取得数据与控制部50中所持有的理想阈值曲面的对应值(理想值R)加以比较，将它们的差分当作线圈性能的个体差异修正值。该差分是由差分计算部55计算出来的。
控制部50以使数据空间的形状与理想值相同的方式决定修正值，由此，不仅能将线圈11、线圈12的电感值而且能将各零件的组装位置的偏差综合地予以修正。进而，通过以多个距离调整点进行比较，能提高修正精度。
通常，在接近传感器1中搭载多个线圈的情况下，线圈间的组装位置的调整会变得非常严苛。因此，会对生产性造成不良影响。然而，根据本实施方式的调整方法，组装位置的位置精度的容许范围变大，结果，能提高接近传感器1的生产性。
应认为本次所公开的实施方式全部内容都是例示而并非对本发明的限制。本发明的范围并非由所述实施方式的说明表示，而是由权利要求所表示，意图囊括与权利要求等同的含义及范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种接近传感器，在通过安装金属件而安装于支撑部件的状态下，利用磁场来感测检测体的有无或位置；其特征在于,包括：
多个检测线圈，用来产生所述磁场；
发送电路，对各所述检测线圈供给电流；
接收电路，针对每个所述检测线圈，检测通过所述电流供给而在所述检测线圈两端产生的电压或流动于所述检测线圈的电流；
控制部，利用由所述接收电路检测出的结果来感测所述检测体的有无或位置；以及
输出部，输出由所述控制部感测出的结果；
其中所述控制部从由所述接收电路检测出的结果中抽出由所述安装金属件引发的第一成分以及由所述检测体引发的第二成分，用所述第一成分补偿所述第二成分，以及基于所述补偿后的第二成分而感测所述检测体的有无或位置，
所述发送电路是用来对各所述检测线圈周期性地供给脉冲状激磁电流的激磁电路，所述多个检测线圈包括第一检测线圈及第二检测线圈，所述第二成分是在所述第一检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值，且所述第一成分是基于在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值以及在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的时间常数信息而获得的值，
所述控制部基于所述时间常数信息，调整在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的电压值的累计值，且通过从在所述第一检测线圈两端产生的瞬态电流的电压值的累计值减去所述调整后的累计值，来补偿所述第二成分。
2.根据权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，所述控制部通过从所述第二成分中扣除所述第一成分来补偿所述第二成分。
3.根据权利要求1或2所述的接近传感器，其特征在于，所述接收电路对每个所述检测线圈个别地检测所述电压或所述电流。
4.根据权利要求3所述的接近传感器，其特征在于，所述接收电路用分时方式以互不相同的时序检测各所述检测线圈的所述电压或所述电流。
5.根据权利要求3所述的接近传感器，其特征在于，所述接收电路包括与各所述检测线圈对应的多个处理系统，且各所述处理系统取得与所述处理系统对应的所述检测线圈的所述电压或所述电流。
6.根据权利要求1或2所述的接近传感器，其特征在于，所述第一检测线圈及所述第二检测线圈是环状线圈，且所述第一检测线圈设置于所述第二检测线圈的内侧区域。
7.一种接近传感器中执行的方法，在利用磁场来感测检测体的有无或位置的接近传感器中执行，其特征在于,包括如下步骤：
对用来产生所述磁场的多个检测线圈供给电流；
针对每个所述检测线圈，检测通过所述电流供给而在所述检测线圈两端产生的电压或流动于所述检测线圈的电流；
利用通过所述检测步骤而检测出的结果来感测所述检测体的有无或位置；以及
输出通过所述感测步骤而感测出的结果；
其中所述感测所述检测体的有无或位置的步骤包括如下步骤：
从通过所述检测步骤而检测出的结果中，抽出由用来将所述接近传感器安装于支撑部件的安装金属件引发的第一成分、及由所述检测体引发的第二成分；
用所述第一成分补偿所述第二成分；以及
基于所述补偿后的第二成分而感测所述检测体的有无或位置，
对各所述检测线圈周期性地供给脉冲状激磁电流的激磁电路，所述多个检测线圈包括第一检测线圈及第二检测线圈，所述第二成分是在所述第一检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值，且所述第一成分是基于在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的累计值以及在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的时间常数信息而获得的值，
基于所述时间常数信息，调整在所述第二检测线圈两端产生的瞬态电流的电压值的累计值，且通过从在所述第一检测线圈两端产生的瞬态电流的电压值的累计值减去所述调整后的累计值，来补偿所述第二成分。
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