JPS6157807A - Inclinometer - Google Patents
InclinometerInfo
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- JPS6157807A JPS6157807A JP18145284A JP18145284A JPS6157807A JP S6157807 A JPS6157807 A JP S6157807A JP 18145284 A JP18145284 A JP 18145284A JP 18145284 A JP18145284 A JP 18145284A JP S6157807 A JPS6157807 A JP S6157807A
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- Japan
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- sensors
- output
- amplification system
- magnet piece
- magnetic
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は傾斜計、特に海底等における微小角変化を測
定する場合に使用される傾斜計に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to an inclinometer, and particularly to an inclinometer used for measuring minute angular changes on the seabed or the like.
(ロ)従来技術
従来、海底等の微小角変動を検出するのに、1個の磁石
片と1個の磁気センサ及び増幅器により、傾斜による磁
石片と磁気センサの相互距離の変化を磁気センサが受け
る磁界の変化として検知するようにしていた。しかしこ
の種の傾斜計では、感度を上げるために増幅系の利得を
増加すると、ノイズが増大し、地磁気の変化さえ、影響
を受けてしまう。また磁石片の磁気モーメントを大きく
することにも限度があるし、磁気センサと磁石片を接近
させると吸引現象が生じ、微小傾斜を精度よく検出でき
ないという欠点があった。(b) Prior art Conventionally, in order to detect small angular fluctuations in the seabed, etc., a magnetic sensor uses one magnet piece, one magnetic sensor, and an amplifier to detect changes in the mutual distance between the magnet piece and the magnetic sensor due to inclination. It was designed to detect changes in the magnetic field received. However, with this type of inclinometer, increasing the gain of the amplification system to increase sensitivity increases noise, and even changes in the earth's magnetic field are affected. Furthermore, there is a limit to increasing the magnetic moment of the magnet piece, and when the magnetic sensor and the magnet piece are brought close to each other, an attraction phenomenon occurs, making it impossible to accurately detect minute inclinations.
そこで、地磁気の影響等を除去するのに第2図に示すよ
うに、1対の磁気センサ(フラックスゲート)■・2を
設け、これら磁気センサ1と2間に、ジンバル機構3に
薄板4により吊り下げられた磁石片5を配し、発振器6
で磁気センサト2を駆動し、磁気センサ1と2の出力を
差動的に導く2)
出して増幅系7で増幅することが考えられる。しかしな
がら、この技術では、2個の磁気センサの感度差を補正
できないし、高感度と低感度の併用同時計測ができない
という欠点がある。Therefore, in order to eliminate the influence of geomagnetism, etc., a pair of magnetic sensors (flux gates) 1 and 2 are installed as shown in Fig. 2, and a thin plate 4 is attached to the gimbal mechanism 3 between these magnetic sensors 1 and 2. A suspended magnet piece 5 is arranged, and an oscillator 6
It is conceivable that the magnetic sensor sensor 2 is driven by the magnetic sensor 2, and the outputs of the magnetic sensors 1 and 2 are differentially led out and amplified by the amplification system 7. However, this technique has drawbacks in that it cannot correct the difference in sensitivity between the two magnetic sensors, and it cannot simultaneously measure high sensitivity and low sensitivity.
(ハ)目的
この発明の目的は、地磁気等の影響を極力受けない、そ
して微小角と大きな角度を同時に測定しflる高精度な
傾斜計を提供することである。(c) Purpose An object of the present invention is to provide a highly accurate inclinometer that is as little influenced by geomagnetism as possible and can simultaneously measure small angles and large angles.
(ニ)構成
上記目的を達成するために、この発明の傾斜計は、差動
的に動作する】対の磁気センサに対応して2個の増幅系
を設けている。すなわち、この発明の傾斜計は、第1の
磁気センサと、第2の磁気センサを所定の距離をおいて
配置するとともに、これら磁気センサの中間に磁石片を
設け、磁石片と磁気センサの相対変位を磁気センサより
出力するようにし、かつ前記第1及び第2の磁気センサ
の出力をそれぞれ増幅する第1と第2の増幅系を設け、
第1の増幅系は出力の一部を負帰還するとともに前記第
2の増幅系の出力の一部を受けて第1の増幅系への入力
と第2の増幅系への入力につき、差動的に出力するよう
に構成し、高感度の傾斜出力を得るようにし、前記第2
の増幅系は、その出力を負帰還するとともに前記第1の
増幅系の入力にも与えるように構成し、低感度出力を得
るようにしている。(D) Structure In order to achieve the above object, the inclinometer of the present invention is provided with two amplification systems corresponding to the pair of differentially operated magnetic sensors. That is, in the inclinometer of the present invention, a first magnetic sensor and a second magnetic sensor are arranged at a predetermined distance, a magnet piece is provided between these magnetic sensors, and the relative relationship between the magnet piece and the magnetic sensor is providing first and second amplification systems that output the displacement from the magnetic sensor and amplify the outputs of the first and second magnetic sensors, respectively;
The first amplification system provides negative feedback for a part of the output and also receives a part of the output of the second amplification system to provide a differential signal between the input to the first amplification system and the input to the second amplification system. The second
The amplification system is configured so that its output is negatively fed back and also fed to the input of the first amplification system, so as to obtain a low sensitivity output.
(ホ)実施例
以下、実施例により、この発明をさらに詳イ、■に説明
する。(E) Examples The present invention will be explained in further detail in (2) below with reference to Examples.
第1図は、この発明の1実施例を示す傾斜計のブロック
図である。同図において、磁気センサ11・12が所定
の距離をおいて同一軸上に配置され、これら磁気センサ
11・12の中間に磁石片10が設けられている。また
磁気センサ11・12の各出力は増幅系13・I4で増
幅され、出力されるようになっている。FIG. 1 is a block diagram of an inclinometer showing one embodiment of the present invention. In the figure, magnetic sensors 11 and 12 are arranged on the same axis with a predetermined distance apart, and a magnet piece 10 is provided between these magnetic sensors 11 and 12. Further, each output of the magnetic sensors 11 and 12 is amplified by an amplification system 13 and I4 and output.
磁石片10ば、ジンバル機構15に振子16によって吊
り下げられており、微小傾斜が生じると、磁気センサ1
1・12に対し、変位するようになっている。The magnet piece 10 is suspended from the gimbal mechanism 15 by a pendulum 16, and when a slight inclination occurs, the magnetic sensor 1
It is designed to be displaced relative to 1.12.
磁気センサ11・12は発振器17により駆動されるよ
うになっている。また、発振器17の信号は倍周波発生
器18により、2倍の周波数の信号に変換され、同期整
流用の信号として増幅系13・14に入力されている。The magnetic sensors 11 and 12 are driven by an oscillator 17. Further, the signal of the oscillator 17 is converted into a signal of twice the frequency by the frequency doubler 18, and is inputted to the amplification systems 13 and 14 as a signal for synchronous rectification.
増幅系13は、磁気センサ11よりの信号を受ける加算
器19と、フィルタ20と、フィルタ20の出力と後述
する増幅系14のフィルタ26の出力とを受け、その差
値を出力する加算器21と、加算器21の出力を増幅す
る交流増幅器22と、同期整流器23と、同期整流され
た直流電圧を増幅して出力電圧Volを導出する直流増
幅器24と、出力電圧Volを加算器21に負帰還する
ための抵抗Rflとから構成されている。なお、加算器
21には外部オフセット信号が入力されており、外部か
らオフセット調整できるようになっている。The amplification system 13 includes an adder 19 that receives a signal from the magnetic sensor 11, a filter 20, and an adder 21 that receives the output of the filter 20 and the output of a filter 26 of the amplification system 14, which will be described later, and outputs the difference value. , an AC amplifier 22 that amplifies the output of the adder 21, a synchronous rectifier 23, a DC amplifier 24 that amplifies the synchronously rectified DC voltage and derives the output voltage Vol, and a negative output voltage Vol of the adder 21. It is composed of a resistor Rfl for feedback. Note that an external offset signal is input to the adder 21, so that the offset can be adjusted from the outside.
増幅系14ば、磁気センサ12よりの信号を受ける加算
器25と、フィルタ26、交流増幅器27、同期整流器
28、直流増幅器29及び出力電圧Vo2を加算器25
に負帰還する抵抗Rf2 、出力電圧Vo2を増幅系1
3の入力の加算器21に与えるための抵抗Rf2° と
から構成されている。The amplification system 14 includes an adder 25 that receives the signal from the magnetic sensor 12, a filter 26, an AC amplifier 27, a synchronous rectifier 28, a DC amplifier 29, and an adder 25 that receives the signal from the magnetic sensor 12.
A resistor Rf2 provides negative feedback to the output voltage Vo2, and amplification system 1
3 and a resistor Rf2° for supplying the input to the adder 21.
今、この実施例傾斜計において、傾斜角δとすると、磁
石片10はSN方向に振れる長さ1. (m)に対し、
x=6・δだけ移動する。この移動量Xに対し、磁気セ
ンサ11・12の受けるZ方向の磁界は、
H1=3M−x−z/(x2−1z2r −(1)I
2−−3M−x −z/ (x2+z2 丹−(2また
だし、M:磁石片10の磁気モーメント、2:磁気セン
サのリボ心から磁気片ま
での距離
となる。Now, in this embodiment of the inclinometer, if the inclination angle is δ, the length of the magnet piece 10 swinging in the SN direction is 1. For (m),
Move by x=6・δ. With respect to this amount of movement X, the magnetic field in the Z direction that the magnetic sensors 11 and 12 receive is:
2--3M-x -z/ (x2+z2 Dan-(2 digits, M: magnetic moment of the magnet piece 10, 2: distance from the rib center of the magnetic sensor to the magnetic piece.
磁界H1、I2の差をとると、
ΔH=H1−H2=2Ht =2H2・・・(3)とな
る。Taking the difference between the magnetic fields H1 and I2, ΔH=H1-H2=2Ht=2H2 (3).
距離2は数鰭〜数+鰭とされるので、差動的に導出する
と磁気勾配の影響はほとんど受けないことになる。Since the distance 2 is taken to be from several fins to several + fins, if it is derived differentially, it will be hardly affected by the magnetic gradient.
また、磁気センサ11・12に、それぞれ磁界Hl、H
2に応した信号が検出され、各検出出力が増幅系13・
14で増幅されると、増幅系13・14の出力Vol
・Vo2は次式のVol =Rfl /β1 ・l
:I+1− (Rf2 −β1/11f2 ’ ・β
2)・+12) ・・・(4)Vo2
=I12 ・Rf2 /β2− (5まただし、β1
・β2 :磁気センサ11・12のコイル定数
で表される。In addition, magnetic fields Hl and H are applied to the magnetic sensors 11 and 12, respectively.
2 is detected, and each detection output is sent to the amplification system 13.
14, the output Vol of the amplification systems 13 and 14
・Vo2 is the following formula Vol = Rfl /β1 ・l
:I+1- (Rf2-β1/11f2' ・β
2)・+12) ...(4) Vo2
=I12 ・Rf2 /β2− (5 square, β1
-β2: Represented by the coil constant of the magnetic sensors 11 and 12.
上記(4)式において、例えばHI=H2のとき、Vo
l=Oとするためには、Rf2 ・β1−Rf2’−
β1、ずなわちI?f2 /Rf7−β2/β1とずれ
ばよく、さらに距離2の差が多少あり、H+ −)fと
ならない場合でも、上記(4)式の中カッコ内をOとす
るように抵抗Rf2 、l?f2 ’ を調整すること
により、オフセソI・をOにすることが可能である。In the above equation (4), for example, when HI=H2, Vo
In order to set l=O, Rf2 ・β1−Rf2′−
β1, Zunawachi I? It suffices to deviate from f2 /Rf7-β2/β1, and even if there is some difference in distance 2 and it does not become H+ -)f, the resistances Rf2, l? By adjusting f2′, it is possible to set the offset I· to O.
この実施例傾斜計では、(3)式より磁気センサが1個
の場合にも比し、倍の感度が得られることがわかる。It can be seen from equation (3) that in this example inclinometer, twice the sensitivity can be obtained compared to the case where only one magnetic sensor is used.
また増幅系13の出力Volは(4)式より、抵抗1?
f1を大にすることにより非密に大となり、極めて高感
度とする。すなわち、増幅系13は高感度傾斜計として
差動する。Also, from equation (4), the output Vol of the amplification system 13 is determined by the resistance 1?
By increasing f1, it becomes non-densely large, resulting in extremely high sensitivity. That is, the amplification system 13 operates differentially as a highly sensitive inclinometer.
一方、増幅系14の出力Vo2は抵抗Rf2 、Rf2
’を小さく選定することにより小さくでき、低感度つ
まり、大きな磁界が入力しても増幅器が飽和しないよう
にできる。On the other hand, the output Vo2 of the amplification system 14 is connected to the resistors Rf2 and Rf2.
By selecting a small value, it is possible to reduce the sensitivity, that is, to prevent the amplifier from being saturated even when a large magnetic field is input.
以上より微小角δ(例えばδ≦10 ’ raclia
n)の計測には増幅系13の出力Volが使用され、大
きな傾斜角δ(δ> 10 ’ radian)の計測
には増幅系14の出力Vo2が使用される。From the above, the infinitesimal angle δ (e.g. δ≦10' raclia
The output Vol of the amplification system 13 is used to measure n), and the output Vo2 of the amplification system 14 is used to measure a large inclination angle δ (δ>10′ radian).
なお、上記実施例においては、磁石片10を振子16で
吊り下げているが、磁気センサ11・12を振子で吊り
下げてもよい。In the above embodiment, the magnet piece 10 is suspended by the pendulum 16, but the magnetic sensors 11 and 12 may be suspended by the pendulum.
また、」二記実施例では磁石片10のNS方向を水平に
しているが、磁石片の軸をZ軸とし、磁気センサの軸を
水平に保つようにしてもよい。Further, in the second embodiment, the NS direction of the magnet piece 10 is horizontal, but the axis of the magnet piece may be set as the Z axis, and the axis of the magnetic sensor may be kept horizontal.
(へ)効果
この発明の傾斜計によれば、1対の磁気センサを差動的
に用いているので高感度計測が可能であす、また磁気セ
ンサに接続される増幅系を2系設け、一方を高感度用、
他方を低感度用として使用できるので同時に微小角から
大きな傾斜まで広範囲の傾斜検出を行うことができる。(f) Effects According to the inclinometer of the present invention, a pair of magnetic sensors are used differentially, so high sensitivity measurement is possible.Also, two amplification systems connected to the magnetic sensors are provided, one For high sensitivity,
Since the other one can be used for low sensitivity, it is possible to simultaneously detect a wide range of inclinations from minute angles to large inclinations.
また、磁気センサ間にコイル定数のバラツキ、あるいは
磁気センサと磁石片に初期傾斜、シスアライメントが存
在しても、任意にこれらを補正することができる。Furthermore, even if there are variations in the coil constant between the magnetic sensors, or if there is an initial inclination or cis alignment between the magnetic sensor and the magnet piece, these can be corrected as desired.
第1図は、この発明の1実施例を示す傾斜計のブロック
図、第2図はこの発明の背景となる傾斜計のブロック図
である。
10:磁石片、 11・12:磁気センサ、13・
14:増幅系、FIG. 1 is a block diagram of an inclinometer showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the inclinometer which is the background of this invention. 10: Magnet piece, 11・12: Magnetic sensor, 13・
14: Amplification system,
Claims (1)
距離をおいて配置するとともに、これら磁気センサの中
間に磁石片を設け、磁石片と磁気センサの相対変位を磁
気センサより出力するようにし、かつ前記第1及び第2
の磁気センサの出力をそれぞれ増幅する第1と第2の増
幅系を設け、第1の増幅系は出力の一部を負帰還すると
ともに、前記第2の増幅系の出力の一部を受けて、第1
の増幅系への入力と第2の増幅系への入力につき、差動
的に出力するように構成し、高感度傾斜出力を得るよう
にし、前記第2の増幅系はその出力を負帰還するととも
に、前記第1の増幅系の入力にも与えるように構成し、
低感度出力を得るようにしたことを特徴とする傾斜計。(1) A first magnetic sensor and a second magnetic sensor are arranged at a predetermined distance, a magnet piece is provided between these magnetic sensors, and the relative displacement between the magnet piece and the magnetic sensor is output from the magnetic sensor. and the first and second
A first amplification system and a second amplification system each amplifying the output of the magnetic sensor are provided, and the first amplification system negatively feeds back a part of the output and receives a part of the output of the second amplification system. , 1st
The input to the amplification system and the input to the second amplification system are configured to be output differentially to obtain a highly sensitive slope output, and the second amplification system negative feedbacks the output. and is configured to also be applied to the input of the first amplification system,
An inclinometer characterized by obtaining low sensitivity output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18145284A JPS6157807A (en) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | Inclinometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18145284A JPS6157807A (en) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | Inclinometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6157807A true JPS6157807A (en) | 1986-03-24 |
Family
ID=16101011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18145284A Pending JPS6157807A (en) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | Inclinometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6157807A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009500615A (en) * | 2005-07-07 | 2009-01-08 | ツェットエフ フリードリヒスハーフェン アクチエンゲゼルシャフト | Automotive fittings |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP18145284A patent/JPS6157807A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009500615A (en) * | 2005-07-07 | 2009-01-08 | ツェットエフ フリードリヒスハーフェン アクチエンゲゼルシャフト | Automotive fittings |
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