円 U ︑ - 伝送線路上の定在波を利用したアブソリュート型変位センサに関する研究

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σ=1.895~m

6 . 5

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N = 1

a . 3 . 5

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‑ 3 . 5

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SOUfCe七hallDDS

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火14.7:周波数ジッタのヒストグラム

σ= 1 2 . 2 6 H z σ= 1 8

7 H z

a. DDS outpnt

N = 2

﹂HU

2 。

‑ 2

に﹂

N = 3

c .

また、火￨14.7.aにN = 1 の以イ干のヒストグラムを /J~ す。な

4.2にノJ";すとおりとなった。

お、 N= 2

，

3の場介についてもヒストグラムは1j(14.7.aとl，iJ依の形状であったのジッタの I'^I 4.6: .r^二 4mにおける測定航の変動

N = 1では

際司宅倒パiσは、式 (1.27)を川いて変位に本11吋するほに換算することができ、

N = 3では 17.65IIz

=2では 18.82Hzに対し L.039.fu、Tl 18.37Hzに対し2.028f1，fIl、

N Z ^川

^￨σ(Hz)

この結果は、|火11.6 にぶした測定航の変動の防水制 X~ にに対し 0.6496.fLIIJと求められる。

近い 11~i となっており、本センサの分解能が ~li-ら r(~î}r'fJ波

1

，n}~)Í{のジッタに依イ正していると汚

18.37 36.225

ジッタの少ないイパり‑似を)I Jし、ることによっても117i分解能化がIIJ能と思従って、

えられる。 18.82

72.450 2

われる。そこでよりジッタの少ない、すなわち|火14.7.b にノJ~-1- ようなジッタの味本側 jkが

17.65 108.675

= 1，.1: = 4mの条イ

1 '

二で‑測il::航の変動を観ntlJし、j，Ji条件のtJl米 12.26Bzの1r..

t

~.}源を川い、

:1: = 4m

である凶 4.6.a との比較を行ったJ イパリか:~[のジッタは 18， ;37Hz f'" 対して 33.:3~冗減少 3 せ長'1:2:DDS の )r'~ 波数ジッタの椋準制定σ

60 ^ヨ~ ¹^，^'^;^'^， ^分向午f症のIi， J 1 .. Lti t・y寸‑tf ₆₁

4 . 6 むすび

X=4m ， N=1

本市では、伝送線路上のJi:イd伎を不1]川したγノソリ ;1ー卜JJ1!変，('C

~ σ=1 防 μm

^{解能化の}⁾^j^訟^を^ノ^l^えした。主た、ノイズドついて、その

L

な発 11iJJ;l!‑分内午能との￨山系企￨リ

1

h、にした 1

すなわち、線路の駆動いり-似の J，'~波数を |:1i めることで fdi の検 11'，t，.!..~肢を ur ろ 4 とが C

2 き、分角不能を l(;i くできることを EH 論的にノJ~ し、実験のあ11!社、 1m の変 N: において 1'/Tll、つ

E ₁ 0

主り lppmの分解能が('~られることをぶしたc さらに、ノイズ.の ì: な経 '1.:ff);( /J)

1

^，^，り初;(⁽⁾⁾^，^'^，⁾¹

波数ジッタで、あり、分解能がジッタに対して依存J1tが:1j:し、ことを'よー験でlリlら泊、にし、ジッ

‑2 ^{タの低減に上る}^{l:71 分解能化}^の^{1'[ 能性}^{もノJ~ した}^。 ^{{， n;-源}^{としてより I}~ ，'J し、川波数、かっ1l~ジッ

タのものが利)1 J できれば、さらに f~-，1] 分解能が 1~11与で、きるものふ思われる。

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30sec

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火14.8:1，¥りか;LのJi長いによるnlIJilM:の変動l止の比較

たごとになる!その私見~， ¹^:^.^<^:^I^，^‑L8にノjミ寸上うにi!l'JAM(の変動は小さくなっており、変動分の t~':

1 f

r~lI\ X::で比fI佼寸れtJ、1.895

，

¹¹¹^lから ¹^.⁴⁵⁵¹^L^I^I^lに減少、つ去り 23.2%減少している。これはジッタの減少本のがJ70%にあたり、分解能のジッタに対する依イO!i.はl!?iし1と'j':り断できる，従って、 δらにジッタの少ない{，;~;-~N を JIJ し、ることで、 k り I~^"^Jしづ〉角判定がれ}られ

るも(})と推測で3る。

第 5 章

結論

本論文では、新しい胤 ß p.に法づいた、出1]1正範 IJMが)i~ くかっll.-i 分解能なアプソリュート)~~

変位センサを提案し、実験によりそれが夫現可能で、あることをぶした。

変位センサは、

u

^こ^j^f^t^j^長^川ロボットなどにおけるサーボシステムの梢成要ぷとして手

q

J I J

されてきた。近年、そのコストパフォーγンスの1I IJ 1二によ旬、他の依々な川途にもJI Jし、られるようになり、変位センサは11í~ 業機械全般において必要不IIT欠の'2-!-ぶとなっているU 変

位センサは、原則 t: インクリメンタル)~~とアブソリュート引に分けられるが、 χ;1際に)1I、しられているのは、ほとんどがインクリメンタル)~~変仇センサであり、アブソリュートJ~IU .t

出1J1~範IJIiや分解能が |づ〉でない 1-. 、 I~':î11iilであることから、ごくー仰の￨出られず:川途で;+I]JI! されているに過ぎない。しかし、インクリメンタル引は絶対変杭をノ九ルスのカウントによって件る必要があるため、システムの

1 1 1

頼性 1.‑無悦で、きない欠点、すなわち、ミスノJウン卜が発作するとそのどはiが以積され、かつそれを検知することができないという欠/，1，、があり、これを取り除くことはjJ;伊f\(V-Jに不IIT~で、ある。シスラームのい粁i十'1:を佐保するにはア

ブソリュー卜 )~l変N~ センサが必須で・あるが、文ー|際にアプソリュー卜)~I!を)I Jし、る?めドはぞのJ性能の1(1 Jー卜がrl*辺.で、あったり

本研究は、インクリメンタノレ

J 1 4

にとって代わることがIITlIt:な性能を持つアプソリコート

J 1 1 1

変作センサの文ー引を11(I"Jとして行われた。すなわち、インクリメンタノレ尽!変似センサと

"iJ等の1''1:能、 jL体的には、インクリメンタノレ引のqlでもMーも汗及していると考えられる、

数 lI1 のスケーノレ長・で、 lppm の分解能を持つアプソリュート相変位センサを文・~すること

合11t~':ξ し

t-ノ同，;!"": .1'''. ;'" 土，:il';..

'.n l) '，'・再"'Itfl'

~n :2れでは、インクリメンタノレ 111! 変仇センサと、従来のアゾソリュートJt~'~変{l't:センサの例をし、くつんυ戸げ、そのJJ;(.l:1

H

や性能ついて述べた

お:~ ，';，: -CIJ、 14 絡J'~II を持つ {ú Ji 線路を，\';j，'，)J 7J.5l.

1

， j ~;-初;[で駆動することによってすè

' 1 :

させ

t ‑

: t f I :

i}):ωf!↑lを険/1¥、制御することにより変位dllJ';..とを

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う、新たな)fょにのアゾソリュート jfj~_'j.t {¥'(センーリ・ィヤ配ゴピーしたみ;センサは、 h~ .LX 線路をメケールとして、線路を!収益JJ 寸るため ω)，'，j波数;jilJ術1，，[能1J:.，:'，'i}，'，j波f.:;~;-初日、線路を免i 絡するシ :1 ートパ一、線路 1-- のf. n;- をピック

アッソナろブ 11ーブお!こび f ， n~初'，tの)，'，J波数を

n

，JIf向l寸るコントローラなどから構成された、 f正ヰじになし、新たな)!;~.fI IU こ)，~づく変伏センサであるJ また、本センサにおいて llli 分 Wþ 能を'ぶ引するため(:、，'，'，'ïh'f)主な fdiの険 /I\)j 弘、すなわち、)，';J 被数変調とIt ÎIJ~1 検討i による新たた仰の険Il

U j

訟を提案:したc 広イ:1波の筒jの険/1¥は、J..L(1: 波 11~ などíl:{r波を

4

・Ij)1 Jした線々な

社I¹1J..Lにおいぐ必要と/J:.る操作で、あるが、本 )j 法は過去に似l がなく、主た、的を JI:~;;:; に l:1i し、

h'U!tで検 /1\ できることが実験により確認された。このあ'f~ 、変{I/~センサとしては約 4rn で 10pplll f\Ui のう〉角平能を f~ トることができたc

江~L1 _I\;，~..でl士、本七ンサの分解能をさらに 1i'J 1:‑させる)jtLについて述べた本センサの分

解能は、シスケムのノイズレベルにより決去るため、節の検 /1\ J，'J.~f_~ を 1-，げるか、もしくはノイズそのものを低減することによって分解能を1(1J1‑:させる)jytを検討したυ

irrlO)検11JJ，'J.~}[を 1 ，_げるために刑，þ日以を)1 Jし、るのは、ノイメズ.レベ/ルレも』い，1μjJ川111

め、分角解平f能配の￨('J川1:にはl仁:立tつながらfな戸川し、という栂観L，t点t

を〆ぶjドk し、モそ.υの)~奴効d劫L~米4以社!L; を文.験 lにごより f確{在tι，~巡包した。主た、ノイズの)二な咲い~I が伝送線路を駅 1iJJ している!日i 川被{パひか;t の)，';j波数ジッタであることを'ぷ-験 I'I~J に|リ jらかにし、そのジッタを低減さ

せることにより、'よ際に分解能が改持されることをぶしたの

j位終fドjに、 llllぞlppmの分解能が件られることが'ぶ験で雌泌され、 11燃の刊:iiE:をねることができた。

今 f如上、本センサーの'ぶ川化に I~-J オる険 'Î寸が必要となるu 特に、伝送-線路の構造、およびその製作)Jil~ については夫)I J化のためのj副長先l課題と号えられるまた、応作速度と凱JIil: '

j :

， '

，

}主の!日H系企lりjらかにするとともに、，¥':jJ山よ;~化の検 d'f も必世:で、ある、

さて、 ilイ:1波It、

μ

込‑線路 1‑‑だけではたく、り:':11¥ I :ご党'1;‑させるごトも"Jiihでんり、これを利JIlして変位制IJ';..[ を行うことも、 11 然 "f-{ìl~と山われる 3 いよ央線路がイ~，起となる}.'ょが JI:'，;i~' ド

イl，

U ;

で、あり、被L吋リ形態はレーダと1，']係のもの

t

なるι もんノ〉ん、放.¥111/'‑‑数 1().¥lH/，レいう低し¥)，~J 被数の屯波を )j_~^，^:¹^¥^;域にわたってそのま主明

I H H

r此射することは、技術的にーも

1 1 :

(

1句にも現実的ではないこの点lこついては、新たた号え)jと卜分な検l吋が必叫であろう，

謝辞

本研究の遂行、および論文の作成にあたり懇切な御指与をいただき主した、徳，lJU大'{:[

午前i電気屯 l仁[学科教授、人谷忠光

1 W

1:(こ心から感謝の立を去します。

Jミた、実験等に御協力いただいた徳仏大学大学院 I~ 学研究科γ: ノ1: 、大作:義11^tH\: に深謝致します。

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Vol.40、Ko.10，pp.4

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Vo.140， :.¥札10， pp.430‑436( 1996)

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本研究に関する発表論文、および特許

論文

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(1) 卜.保徹，む:人谷忠光

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^{伝送線路上のJi:}1竺波を川いたロングスケーノレかつl:1i 分解能アプソリコーート明変イ¥/センサJ， '，t1 j，̲(γ:会論文誌 A，Vol.120‑A， No.l，

pp.37‑42、.Jan.2000

(2) l‑.保徹J比大律義陣3人科忠光:

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伝送線路上のil:イ1:肢を)1 Jし、たアプソリ斗ー l 11q変{立センサのf~ ，'J分解能化Jヲ'，l1:j，̲(学会I.i命)(;f，主E，VoL121‑E， )Jo.4 (200lイ1・4) 1

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もjI肢j‑:JJ . ，;待出

J

命文

(1) トー保徹，A人人谷忠光:

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伝送線路上の定点波を)1 J し、たアゾソリ J ート )\I~JI'(線変位センサJ、平成 10I， I:.~ U:気 IJl 係 γ: 会iJLl II;~ 文部辿:介大会排出諭文集、 pp.191，

1998)10/16

(2) 1..保徹，

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人谷!心光: _r伝送線_路_を_JlJIt、_{たロングスケー}_ノ_レかつ_{r~:ïflりえ}_なアソソリュー卜)f['~jI'(線変杭センサJヲ平成 11{I:: '，'LL j，̲(乍会全If.~大会 n;~ 色Îll論文集， VoL1， pp.291‑292

，

1999

，

3/22

(優秀論文発点穴)

(3) 1:保徹，ふ人谷忠光

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伝道線路をJ1Jし、たワイヤレス変杭センサJ)、￨乙j成11イド

dlj，̲{関係

γ :

会問￨同文部連合大会講演論文集，pp.109， 1999.10/15

ドキュメント内伝送線路上の定在波を利用したアブソリュート型変位センサに関する研究 (ページ 33-43)

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