4.寸法・位置計測のセンサ

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厚さ・長さ・幅など寸法変位の測定手段としては、リニアスケール、リニアゲージ、差動トランス、電気マイクロ、デジタルマイクロメータ、外径測定器、レーザ変位計、レーザ測長器などがある。また、回転角度の測定手段としてはロータリーエンコーダ、磁気回転センサがある。それぞれ精度、分解能、用途、使用環境によって使い分けられる。原理的には大別して、静電容量式、光学式、磁気式、レーザ方式、電磁誘導方式などに分類される。

(1) 静電容量式
静電容量式は対向する電極間の、位置変化に伴う静電容量変化を検出し位置を測定する。高精度の厚み検出や低消費電力のためデジタルノギス、デジタルマイクロメータなどのバッテリー内蔵型小型測長器に応用されている。

(2) 光学式
光学式はガラスに一定の微細ピッチでスリットを刻んだメインスケールと、同様なピッチで刻まれたインデックススケールの相対的な動きを光電素子とフォトダイオードによって検出し、パルスに変換し移動量を検出している。ピッチは数μm〜数十μmと微細でリニアスケール、リニアゲージ、ロータリエンコーダなどに応用されている。

(3) 磁気式
磁気式はあらかじめ磁性体により形成されたスケール上に一定ピッチでNS信号を着磁し、磁束応答型のマルチギャップヘッドによって磁束を検出することによって移動量をパルスに変換している。耐環境性に優れているためゴミ、油の多い工作機械などで使用されるリニアスケール、ロータリーエンコーダなどに広く利用されている。

(4) レーザ方式
レーザ方式では三角測量方式のレーザ変位計や平行光を利用した外径測定器、レーザ光の干渉を利用したレーザ干渉測長器やガラスにレーザホログラムを記録したレーザスケールがある。特に光の干渉・回折を利用したセンサは分解能が高いため半導体や超精密測定器などの超精密分野で利用されている。

5) 差動トランス
コイルの相互誘導作用を利用した差動トランスは微小範囲において変位に比例した電圧が発生するためアブソリュート検出が可能で電気マイクロに応用されている。

(6) その他
他に、渦電流や超音波を利用したものなどがある。


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