本發(fā)明涉以及液面檢測(cè)裝置，具體地，涉以及搭載在汽車等的貯存汽油、機(jī)油、尿素水等液體的貯存箱并利用磁鐵檢測(cè)液面的位置的液面檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

以往，已知有具備磁鐵和磁傳感器的液面檢測(cè)裝置。例如，已知一種液面檢測(cè)裝置，其具備：浮子，與液面的位置的變化對(duì)應(yīng)地進(jìn)行升降，并具有磁鐵；以及磁傳感器，感測(cè)磁鐵的磁通量密度，該液面檢測(cè)裝置根據(jù)磁傳感器的輸出信號(hào)檢測(cè)液面的位置。

在這一方面，在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種液面檢測(cè)裝置，其具備：浮子1；圓筒管2，在內(nèi)部配置有浮子1；磁化體3，固定在浮子1的一個(gè)端部；以及磁阻元件4，配置在磁化體3的附近，該液面檢測(cè)裝置根據(jù)與浮子1對(duì)應(yīng)的磁化體3的位置檢測(cè)液面的位置(參照第一圖以及第二圖)。

此外，磁化體3沿著浮子1的移動(dòng)方向磁化為按照給定的磁化模式成為(s-n、n-s、s-n、…)。此外，磁化體3從設(shè)置在圓筒管2的頂面的貫通孔向圓筒管2的外部突出。磁阻元件4配置在圓筒管2的外側(cè)且磁化體3的附近。此外，磁阻元件4包括構(gòu)成兩個(gè)橋接電路的8個(gè)磁阻要素。

在專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了一種液面檢測(cè)裝置，其具備：液面感應(yīng)體21；貯液箱18，在內(nèi)部配置有液面感應(yīng)體21；移位磁鐵24，設(shè)置在檢測(cè)棒23的上端；以及檢測(cè)器主體25，安裝在檢測(cè)部殼體20，并包括多個(gè)霍爾元件5、5(參照?qǐng)D1～圖4、圖12～圖13)。

檢測(cè)器主體25具有將多個(gè)霍爾元件5在同一直線上以所需的配設(shè)間隔設(shè)置在印刷基板6上而使得與移位磁鐵24的移動(dòng)方向平行的構(gòu)造。各霍爾元件設(shè)置為感磁面5a與移位磁鐵24的磁化方向平行。液面感應(yīng)體21通過(guò)上端安裝在檢測(cè)部殼體20的下表面的拉伸彈簧22經(jīng)由檢測(cè)棒23懸掛在貯存箱內(nèi)，檢測(cè)棒23的上端面向檢測(cè)部殼體20內(nèi)。液面檢測(cè)裝置用檢測(cè)器主體25對(duì)檢測(cè)部殼體20內(nèi)的檢測(cè)棒23的上端部的移位進(jìn)行檢測(cè)并作為移位磁鐵24的移位，從而測(cè)定液面位置。檢測(cè)器主體25經(jīng)由控制電路7與根據(jù)各霍爾元件的輸出電壓來(lái)運(yùn)算磁鐵的位置進(jìn)而換算為液面位置值的運(yùn)算電路8、以及將來(lái)自該運(yùn)算電路的液面位置值輸出到畫面等的輸出裝置9連接。

在專利文獻(xiàn)1記載的液面檢測(cè)裝置中，磁化體3從設(shè)置在圓筒管2的頂面的貫通孔向圓筒管2的外部突出。因此，難以小型化，并且根據(jù)設(shè)備有難以搭載的可能性。

在專利文獻(xiàn)2記載的液面檢測(cè)裝置中，檢測(cè)棒23以及移位磁鐵24從設(shè)置在貯液箱18的頂面的貫通孔向貯液箱18的外部突出。因此，與專利文獻(xiàn)1記載的液面檢測(cè)裝置同樣地，難以小型化，并且根據(jù)設(shè)備有難以搭載的可能性。

另一方面，還設(shè)計(jì)了在貯存箱內(nèi)配置磁鐵而成的液面檢測(cè)裝置。

在專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了一種液面檢測(cè)裝置，其具備：浮標(biāo)23；玻璃管21，在內(nèi)部配置有浮標(biāo)23；磁鐵22a、22b，固定在浮標(biāo)23的對(duì)置的兩個(gè)端部；以及傳感器部31a～31e，搭載在與玻璃管21相鄰地配置的傳感器外殼32，該液面檢測(cè)裝置根據(jù)與浮標(biāo)23對(duì)應(yīng)的磁鐵22a、22b的位置檢測(cè)液面的位置(參照?qǐng)D2～圖4)。

磁鐵22a、22b在浮標(biāo)23的移動(dòng)方向上的兩端配置為沿著浮標(biāo)23的移動(dòng)方向成為ns、sn。傳感器部31a～31e沿著浮標(biāo)23的移動(dòng)方向配置。傳感器部31a～31e分別具備：角度傳感器34a～34e，感測(cè)與浮標(biāo)23的移位相應(yīng)的由第一磁鐵22a以及第二磁鐵22b產(chǎn)生的磁；以及磁強(qiáng)度傳感器35a～35e，根據(jù)磁來(lái)感測(cè)浮標(biāo)23到達(dá)附近的情況。

在專利文獻(xiàn)4公開(kāi)了一種液面檢測(cè)裝置，其具備磁體3、在內(nèi)部配置有磁體3的貯存箱2、棒4、多個(gè)磁強(qiáng)度傳感器s[1]～s[4]、以及控制部10，該液面檢測(cè)裝置根據(jù)磁體3的位置檢測(cè)液面的位置(參照?qǐng)D1、圖4、圖5)。

棒4為長(zhǎng)條的圓柱狀，配置在貯存箱2內(nèi)，使得軸向與上下方向(鉛直方向)平行。磁體3為圓環(huán)狀，構(gòu)成為漂浮在貯存于貯存箱2內(nèi)的液體的液面。棒4插通到磁體3，磁體3在漂浮在貯存于貯存箱2的液體的液面的狀態(tài)下，通過(guò)棒4引導(dǎo)其移動(dòng)，從而在上下方向上移動(dòng)。多個(gè)磁強(qiáng)度傳感器s[1]～s[4]分別埋入到棒4，并配置為從上方朝向下方彼此隔開(kāi)間隔依次排列。

控制部10具有差分值算出部11和微計(jì)算機(jī)20，差分值算出部11具有切換開(kāi)關(guān)12以及減法器13。切換開(kāi)關(guān)12具有輸入端子i11、i12、i13、i21、i22、i23、輸出端子o1、o2。通過(guò)基于來(lái)自微計(jì)算機(jī)20的控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)切換，輸入端子i11、i12、i13中的任一個(gè)與輸出端子o1連接。輸入端子i21、i22、i23中的任一個(gè)通過(guò)開(kāi)關(guān)切換與輸出端子o2連接。輸入端子i11與磁強(qiáng)度傳感器s[1]連接。輸入端子i12與磁強(qiáng)度傳感器s[2]連接。輸入端子i13與磁強(qiáng)度傳感器s[3]連接。輸入端子i21與磁強(qiáng)度傳感器s[2]連接。輸入端子i22與磁強(qiáng)度傳感器s[3]連接。輸入端子i23與磁強(qiáng)度傳感器s[4]連接。由此，關(guān)于切換開(kāi)關(guān)12，(1)在從輸出端子o1輸出磁強(qiáng)度傳感器s[1]的電壓信號(hào)時(shí)，從輸出端子o2輸出磁強(qiáng)度傳感器s[2]的電壓信號(hào)；(2)在從輸出端子o1輸出磁強(qiáng)度傳感器s[2]的電壓信號(hào)時(shí)，從輸出端子o2輸出磁強(qiáng)度傳感器s[3]的電壓信號(hào)；(3)在從輸出端子o1輸出磁強(qiáng)度傳感器s[3]的電壓信號(hào)時(shí)，從輸出端子o2輸出磁強(qiáng)度傳感器s[4]的電壓信號(hào)。減法器13具備連接輸出端子o1的一個(gè)輸入端子、連接輸出端子o2的另一個(gè)輸入端子、以及輸出差分電壓信號(hào)的輸出端子。

微計(jì)算機(jī)20與切換開(kāi)關(guān)12以及減法器13連接。微計(jì)算機(jī)20具備rom，該rom預(yù)先存儲(chǔ)有表示相鄰地配置的磁強(qiáng)度傳感器的電壓信號(hào)(輸出值)的差分值與磁體3的位置(即，貯存在貯存箱2的液體的液面水平)的關(guān)系的高精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息g[1]～g[3]、標(biāo)準(zhǔn)精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息h[1]～h[3]、以及用于判定在液面水平的檢測(cè)中使用高精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息g[1]～g[3]和標(biāo)準(zhǔn)精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息h[1]～h[3]中的哪一個(gè)的高精度檢測(cè)條件。

微計(jì)算機(jī)20還具備cpu，cpu進(jìn)行使用了減法器13的差分電壓信號(hào)、高精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息g[1]～g[3]、標(biāo)準(zhǔn)精度液面水平檢測(cè)基準(zhǔn)信息h[1]～h[3]、以及高精度檢測(cè)條件的信號(hào)處理，從而檢測(cè)磁體3的位置，即，貯存在貯存箱2的液體的液面水平。

在專利文獻(xiàn)5公開(kāi)了一種液面檢測(cè)裝置，其具備：浮標(biāo)3；貯存箱，在內(nèi)部配置有浮標(biāo)3；大致環(huán)狀的永久磁鐵5，粘附在浮標(biāo)3的凹槽3h內(nèi)；引導(dǎo)構(gòu)件11，具有游動(dòng)插入到浮標(biāo)3的孔的大致圓筒狀的軸桿部13，并對(duì)浮標(biāo)3的升降進(jìn)行引導(dǎo)；兩個(gè)霍爾元件(第一霍爾元件21以及第二霍爾元件23)，是配置在軸桿部13內(nèi)的磁傳感器；以及驅(qū)動(dòng)控制電路31，用于將液面水平的感測(cè)輸出導(dǎo)向外部，該液面檢測(cè)裝置根據(jù)浮標(biāo)3(＝永久磁鐵5)的位置檢測(cè)液面的位置(參照?qǐng)D1、圖2)。

永久磁鐵5被均勻地磁化為內(nèi)周面5n側(cè)為n極、外周面5g側(cè)為s極。第一霍爾元件21以及第二霍爾元件23分別分開(kāi)地粘附在鉛直方向上。當(dāng)對(duì)第一霍爾元件21、第二霍爾元件23施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，感測(cè)根據(jù)配置在跟隨液面的浮標(biāo)3的永久磁鐵5的升降位置而變化的磁通量密度，并輸出與該磁通量密度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，更具體地，輸出與該磁通量密度大致線性地對(duì)應(yīng)的電壓。驅(qū)動(dòng)控制電路31具有對(duì)來(lái)自第一霍爾元件21的輸出電壓進(jìn)行放大的第一放大電路33和對(duì)來(lái)自第二霍爾元件23的輸出電壓進(jìn)行放大的第二放大電路35。第一放大電路33與第二放大電路35示出相同的放大率。

第一霍爾元件21的輸出電壓被第一放大電路33以給定的比例進(jìn)行放大。放大了的輸出電壓輸入到輸出調(diào)整電路37和反轉(zhuǎn)放大電路41，從輸出調(diào)整電路37向外部輸出與液面水平對(duì)應(yīng)的電壓。此外，第二霍爾元件23的輸出電壓被第二放大電路35以給定的比例進(jìn)行放大。放大了的輸出電壓輸入到反轉(zhuǎn)放大電路41。在反轉(zhuǎn)放大電路41輸入將對(duì)第一霍爾元件21的輸出進(jìn)行放大的輸出電壓和對(duì)第二霍爾元件23的輸出進(jìn)行放大的輸出電壓相加的輸出電壓，用于第一霍爾元件21、第二霍爾元件23的驅(qū)動(dòng)的反饋控制。由此，能夠與液體溫度的變動(dòng)、永久磁鐵5的特性的偏差的影響無(wú)關(guān)地準(zhǔn)確地計(jì)測(cè)磁通量密度，即，液面水平。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平1-221620號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2002-22403號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2009-236615號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2014-145714號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開(kāi)2002-277308號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在專利文獻(xiàn)3記載的液面檢測(cè)裝置中，傳感器部31a～31e分別具備角度傳感器34a～34e和磁強(qiáng)度傳感器35a～35e，還具備連接角度傳感器34a～34e的輸出監(jiān)視器電路和連接磁強(qiáng)度傳感器35a～35e的切換電路12，因此電路結(jié)構(gòu)難以小型化。此外，在角度傳感器34a～34e和磁強(qiáng)度傳感器35a～35e為gmr元件的情況下，雖然能夠應(yīng)對(duì)30～200g的磁場(chǎng)強(qiáng)度，但是若施加大于200g的磁場(chǎng)，則會(huì)磁飽和而無(wú)法檢測(cè)。因此，對(duì)磁鐵22a、22b的種類、位置的自由度低。特別是，根據(jù)磁鐵22a、22b，無(wú)法縮短角度傳感器34a～34e以及磁強(qiáng)度傳感器35a～35e與磁鐵22a、22b的距離，電路結(jié)構(gòu)難以小型化。

在專利文獻(xiàn)4記載的液面檢測(cè)裝置中，需要切換開(kāi)關(guān)12、減法器13、以及微計(jì)算機(jī)20的rom，因此電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且難以小型化。

在專利文獻(xiàn)5記載的液面檢測(cè)裝置中，僅通過(guò)第一霍爾元件21對(duì)液面進(jìn)行感測(cè)，為了修正液體溫度的變動(dòng)、永久磁鐵5的特性的偏差的影響，需要包括第二霍爾元件23和反轉(zhuǎn)放大電路41的反饋控制電路，因此電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且難以小型化。

因此，本發(fā)明是為了解決上述的課題而完成的，其目的在于，提供一種能夠使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化且小型化的液面檢測(cè)裝置。

用于解決課題的技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)局面的液面檢測(cè)裝置具備：浮標(biāo)，跟隨液面進(jìn)行升降；磁鐵，安裝在浮標(biāo)；引導(dǎo)構(gòu)件，對(duì)浮標(biāo)的升降進(jìn)行引導(dǎo)；多個(gè)磁傳感器，安裝在引導(dǎo)構(gòu)件，感測(cè)根據(jù)磁鐵的升降位置而變化的磁通量密度，并輸出與該磁通量密度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；以及檢測(cè)電路，基于從多個(gè)磁傳感器分別輸出的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)的位置。檢測(cè)電路基于從多個(gè)磁傳感器中的相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)的位置。

優(yōu)選地，各磁傳感器具有偏置磁鐵。

優(yōu)選地，各磁傳感器輸出基于由磁鐵產(chǎn)生的磁力線的磁向量的電信號(hào)。

優(yōu)選地，檢測(cè)電路在從多個(gè)磁傳感器分別輸出的電信號(hào)之中基于與中間電壓的比較來(lái)提取從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)。

優(yōu)選地，檢測(cè)電路算出使提取出的兩個(gè)電信號(hào)中的一方為正弦波、另一方為余弦波的情況下的角度信息，并基于算出的角度信息來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)的位置。

優(yōu)選地，磁鐵由配置為相同極性的磁極分別隔著引導(dǎo)構(gòu)件對(duì)置的至少一組以上的磁鐵單元構(gòu)成。

優(yōu)選地，磁鐵具有多組磁鐵單元。各磁鐵單元分別沿著升降方向進(jìn)行配置，相鄰的磁鐵單元的對(duì)置的磁極的極性不同。

優(yōu)選地，多個(gè)磁傳感器具有沿著升降方向依次配置的第一磁傳感器～第三磁傳感器。關(guān)于從第一磁傳感器～第三磁傳感器分別輸出的第一電信號(hào)～第三電信號(hào)，檢測(cè)電路按照第一電信號(hào)～第三電信號(hào)的大小關(guān)系的組合而算出使第一電信號(hào)以及第二電信號(hào)中的一方為正弦波、另一方為余弦波的情況下的角度信息，并基于算出的角度信息來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)的位置。

優(yōu)選地，關(guān)于從第一磁傳感器～第三磁傳感器分別輸出的第一電信號(hào)～第三電信號(hào)，檢測(cè)電路按照與多個(gè)給定的閾值的關(guān)系提取第一電信號(hào)以及第二電信號(hào)。

優(yōu)選地，關(guān)于從第一磁傳感器～第三磁傳感器分別輸出的第一電信號(hào)～第三電信號(hào)，檢測(cè)電路按照與多個(gè)給定的閾值的關(guān)系分割為多個(gè)區(qū)域，并提取分割出的區(qū)域中的第一電信號(hào)以及第二電信號(hào)。

優(yōu)選地，彼此相鄰的各磁傳感器的偏置磁場(chǎng)向量的方向設(shè)定為相對(duì)于水平方向?qū)ΨQ，水平方向相對(duì)于浮標(biāo)的升降方向垂直。

優(yōu)選地，各磁傳感器包括：第一磁阻元件～第四磁阻元件，被施加由偏置磁鐵產(chǎn)生的偏置磁場(chǎng)向量；以及輸出電路，輸出與基于偏置磁場(chǎng)向量的變化的第一磁阻元件～第四磁阻元件的阻值的變化相應(yīng)的電信號(hào)。

優(yōu)選地，對(duì)第一磁阻元件以及第二磁阻元件施加由偏置磁鐵產(chǎn)生的第一偏置磁場(chǎng)向量。對(duì)第三磁阻元件以及第四磁阻元件施加與由偏置磁鐵產(chǎn)生的第一偏置磁場(chǎng)向量為相反方向的第二偏置磁場(chǎng)向量。第一磁阻元件和第二磁阻元件、以及第三磁阻元件和第四磁阻元件分別配置為以形成第一磁阻元件～第四磁阻元件的升降方向?yàn)榛鶞?zhǔn)成為線對(duì)稱。

優(yōu)選地，偏置磁鐵配置為，對(duì)第一磁阻元件～第四磁阻元件施加的偏置磁場(chǎng)向量的方向成為相對(duì)于浮標(biāo)的升降方向垂直的水平方向。

發(fā)明效果

本發(fā)明的液面檢測(cè)裝置能夠使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化且小型化。

附圖說(shuō)明

圖1是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置的外觀結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在引導(dǎo)件10的多個(gè)磁傳感器5的圖。

圖3是基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5的磁阻元件的圖案的圖。

圖5是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5的檢測(cè)原理的圖。

圖6是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2的配置的圖。

圖7是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2a～2d和磁傳感器5a～5c的布局的圖。

圖8是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的浮標(biāo)20通過(guò)升降動(dòng)作使其位置變化的情況下的與磁傳感器的關(guān)系的圖。

圖9是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)波形的圖。

圖10是將圖9的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

圖11是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

圖12是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的角度信息θ的精度的圖。

圖13是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1的檢測(cè)方式的流程圖。

圖14是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2e、2f和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖15是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖16是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)波形的圖。

圖17是將圖16的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

圖18是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式2的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

圖19是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的角度信息θ的精度的圖。

圖20是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2i～2t和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖21是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的來(lái)自磁傳感器5的輸出信號(hào)波形的圖。

圖22是將圖21的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

圖23是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式3的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

圖24是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的從多個(gè)磁傳感器5a～5c的輸出信號(hào)波形之中提取各個(gè)區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式的圖。

圖25是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的角度信息θ的精度的圖。

圖26是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的液面檢測(cè)裝置1的檢測(cè)方式的流程圖。

圖27是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2u、2v和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖28是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2i～2p和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖29是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的來(lái)自磁傳感器5的輸出信號(hào)波形的圖。

圖30是將圖29的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

圖31是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的磁傳感器5受到的磁向量的角度的圖。

圖32是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的從多個(gè)磁傳感器5a～5c的輸出信號(hào)波形之中提取各個(gè)區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式的圖。

圖33是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的角度信息θ的精度的圖。

圖34是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2w、2x和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

圖35是說(shuō)明基于實(shí)施方式4的磁傳感器5#的磁阻元件的圖案的圖。

圖36是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的浮標(biāo)20的位置相對(duì)于引導(dǎo)件10偏移的情況的圖。

圖37是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和磁傳感器的布局的圖。

圖38是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的偏置磁場(chǎng)向量的變化的圖。

圖39是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的角度信息θ的精度的圖。

圖40是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的變形例的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和多個(gè)磁傳感器5q的布局的圖。

圖41是說(shuō)明基于其它實(shí)施方式的磁傳感器5r的圖。

圖42是對(duì)磁傳感器5p中的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖43是說(shuō)明磁傳感器5r的電路結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

一邊參照附圖一邊對(duì)該實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，對(duì)圖中的相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同附圖標(biāo)記并不再重復(fù)其說(shuō)明。

(實(shí)施方式1)

圖1是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置的外觀結(jié)構(gòu)的圖。

參照?qǐng)D1，液面檢測(cè)裝置1包括跟隨液面進(jìn)行升降的浮標(biāo)20、引導(dǎo)件(引導(dǎo)構(gòu)件)10、以及檢測(cè)電路50。

檢測(cè)電路50基于從安裝在引導(dǎo)構(gòu)件10的多個(gè)磁傳感器(amr(anisotropicmagnetoresistance：各向異性磁阻)元件)檢測(cè)的輸出信號(hào)檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

圖2是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在引導(dǎo)件10的多個(gè)磁傳感器5的圖。

參照?qǐng)D2，多個(gè)磁傳感器5沿著升降方向以給定間隔進(jìn)行配置。

在浮標(biāo)20設(shè)置有磁鐵2。具體地，作為兩組磁鐵單元安裝有磁鐵2a、2b、2c、2d。由磁鐵2a、2b構(gòu)成磁鐵單元。由磁鐵2c、2d構(gòu)成磁鐵單元。

多個(gè)磁傳感器5感測(cè)伴隨著安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2的升降動(dòng)作的磁通量密度，并輸出與該磁通量密度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。另外，在本例子中，雖然作為一個(gè)例子對(duì)4管腳的磁傳感器5的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但是管腳數(shù)并不特別限定于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

圖3是基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1的電路結(jié)構(gòu)圖。

參照?qǐng)D3，基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1包括多個(gè)磁傳感器(amr元件)5和檢測(cè)電路50。在本例子中，示出設(shè)置有n個(gè)磁傳感器的情況。

檢測(cè)電路50包括作為模擬/數(shù)字變換電路的a/d電路60、作為并行/串行變換電路的p/s變換電路30、以及執(zhí)行運(yùn)算處理的mpu(micro-processinguint：微處理單元)40。

a/d電路60與多個(gè)(n個(gè))磁傳感器5連接，并將輸入的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。

p/s變換電路30將與從mpu40輸入的時(shí)鐘clk同步地并行地輸入的、從a/d電路60輸入的數(shù)字信號(hào)串行地進(jìn)行信號(hào)變換，并輸出到mpu40。

mpu40對(duì)從p/s變換電路30輸入的來(lái)自多個(gè)(n個(gè))磁傳感器5的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，從而檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

另外，關(guān)于本例子中的mpu40，對(duì)關(guān)于來(lái)自a/d電路60的信號(hào)接受與時(shí)鐘clk同步的p/s變換電路30的輸出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但是并不特別限定于該結(jié)構(gòu)，還能夠變更為經(jīng)由多工器從a/d電路60接受數(shù)字信號(hào)的輸入的結(jié)構(gòu)。

圖4是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5的磁阻元件的圖案的圖。

參照?qǐng)D4，在此，磁傳感器5包括由4個(gè)磁阻元件mr1～mr4(也統(tǒng)稱為磁阻元件mr)構(gòu)成的橋接構(gòu)造。

當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，磁傳感器5根據(jù)磁阻元件mr1～mr4的阻值變化輸出與阻值變化相應(yīng)的信號(hào)v+、v-。磁傳感器5輸出信號(hào)v+、v-的差分δv。

磁傳感器5的磁阻元件mr是各向異性磁阻元件，是折疊形狀的圖案構(gòu)造。

磁阻元件mr的施加磁場(chǎng)時(shí)的阻值具有如下特性，即，在施加相對(duì)于元件的長(zhǎng)度方向(電流方向)垂直的磁場(chǎng)(90°)時(shí)變得最小，在施加平行的磁場(chǎng)(0°)時(shí)變得最大。

此外，在磁傳感器5設(shè)置有偏置磁鐵3a、3b。偏置磁鐵3a、3b配置為，相對(duì)于磁阻元件mr1～mr4從左上向右下的方向施加偏置磁場(chǎng)。

另外，關(guān)于本例子的磁傳感器5的磁阻元件mr，作為一個(gè)例子，設(shè)為折疊形狀的圖案構(gòu)造而進(jìn)行說(shuō)明，但是并不特別限定于折疊形狀，關(guān)于其圖案構(gòu)造，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更，使得提高磁傳感器5的檢測(cè)特性。此外，關(guān)于偏置磁鐵3a、3b的配置(方向)，在本例子中作為一個(gè)例子示出了配置為從左上向右下的方向施加45°的角度的偏置磁場(chǎng)向量的結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠?qū)υ撆渲没蚪嵌冗m當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更，使得提高磁傳感器5的檢測(cè)特性。

此外，雖然在本例子中對(duì)基于兩個(gè)偏置磁鐵3a、3b施加偏置磁場(chǎng)向量的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但是也能夠通過(guò)將一個(gè)偏置磁鐵3a而不是兩個(gè)偏置磁鐵以45°的斜率配置在磁阻元件mr1～mr4的中央部，從而施加同樣的偏置磁場(chǎng)向量。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠減少偏置磁鐵的個(gè)數(shù)，能夠降低磁傳感器5的成本?；蛘?，也可以將偏置磁鐵配置在設(shè)置有磁阻元件mr1～mr4的基板上，還可以設(shè)為將偏置磁鐵配置在基盤的背面的結(jié)構(gòu)。

圖5是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5的檢測(cè)原理的圖。

圖5(a)是說(shuō)明伴隨著外部磁場(chǎng)進(jìn)行變化的偏置磁場(chǎng)向量的圖。

如圖5(a)所示，磁傳感器5的偏置磁場(chǎng)向量伴隨著相對(duì)于升降方向的外部磁場(chǎng)使其向量方向變化。在本例子中，用實(shí)線示出無(wú)外部磁場(chǎng)的狀態(tài)的偏置磁場(chǎng)向量v0。另外，偏置磁鐵設(shè)定為成為磁傳感器5達(dá)到飽和靈敏度區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

偏置磁場(chǎng)向量v0伴隨著外部磁場(chǎng)(從右向左方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v1變化。

另一方面，偏置磁場(chǎng)向量v0伴隨著外部磁場(chǎng)(從左向右方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v2變化。

伴隨著外部磁場(chǎng)的磁通量密度的變化，偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行變化。磁傳感器5對(duì)偏置磁場(chǎng)向量的變化進(jìn)行檢測(cè)，并輸出與該檢測(cè)結(jié)果相應(yīng)的輸出信號(hào)(電位差δv)。

在圖5(b)示出伴隨著外部磁場(chǎng)的磁通量密度的變化的磁傳感器5的輸出信號(hào)的變化特性。

如圖5(b)所示，基于按照偏置磁鐵3a、3b的偏置磁場(chǎng)，施加給定的磁通量密度st。該情況下的輸出被設(shè)定為中間值，伴隨著施加在磁傳感器5的磁場(chǎng)的方向的變化，電位差δv進(jìn)行變化。

作為外部磁場(chǎng)，伴隨著從右向左方向的外部磁場(chǎng)的磁通量密度的變化，電位差δv向δv1側(cè)移動(dòng)。

另一方面，作為外部磁場(chǎng)，伴隨著從左向右方向的外部磁場(chǎng)的磁通量密度的變化，電位差δv向δv2側(cè)移動(dòng)。

根據(jù)電位差δv相對(duì)于中間值的增減，能夠感測(cè)施加在磁傳感器5的磁場(chǎng)的極性(是來(lái)自哪個(gè)方向的磁場(chǎng))。此外，通過(guò)變更偏置磁鐵3a、3b的磁力強(qiáng)度，還能夠提高飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度。

后面會(huì)進(jìn)行敘述，基于與外部磁場(chǎng)的磁通量密度的變化相應(yīng)的信號(hào)波形(電位差δv)，能夠檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

圖6是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2的配置的圖。

參照?qǐng)D6，在此，示出對(duì)浮標(biāo)20進(jìn)行俯視的情況下的圖。此外，由磁鐵2a、2b形成的磁鐵單元對(duì)置設(shè)置，使得隔著引導(dǎo)構(gòu)件彼此相向。在本例子中，對(duì)置設(shè)置為磁鐵2a、2b的n極彼此相向。另外，也能夠?qū)χ迷O(shè)置為磁鐵2a、2b的s極彼此相向。

通過(guò)該配置，磁力方向成為沿著引導(dǎo)構(gòu)件的方向，與沿著引導(dǎo)構(gòu)件的方向垂直的方向上的磁力分量被抵消。此外，即使在浮標(biāo)20進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)的情況下，磁力方向、磁通量密度也基本沒(méi)有變化，磁傳感器5能夠高精度地測(cè)定磁通量密度的移位量。

圖7是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2a～2d和磁傳感器5a～5c的布局的圖。

如圖7所示，磁鐵2a、2b形成一組磁鐵單元。此外，磁鐵2c、2d形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2a、2b形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。此外，由磁鐵2c、2d形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。相鄰的磁鐵單元配置為磁鐵的磁極不同。

在本例子中，磁鐵2a與磁鐵2b的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。相鄰的磁鐵單元的間隔(中心間距離)也設(shè)定為距離a的兩倍。磁傳感器5的彼此的間隔也配置為距離a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

另外，雖然在本例子中對(duì)配置有3個(gè)磁傳感器5a～5c來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)20的位置的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是對(duì)于配置有更多個(gè)磁傳感器的情況也是同樣的。

另外，在本例子中，例如作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2a與磁鐵2c(或磁鐵2b與磁鐵2d)的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，示出磁傳感器5b位于基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))的位置的情況。

圖8是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的浮標(biāo)20通過(guò)升降動(dòng)作而使其位置變化的情況下的與磁傳感器的關(guān)系的圖。

在本例子中，對(duì)浮標(biāo)20從右向左方向(作為一個(gè)例子，升方向)變化的情況進(jìn)行說(shuō)明。

在圖8(a)中，示出浮標(biāo)20上升而接近磁傳感器5a的情況(狀態(tài)s0)。

磁傳感器5a受到由浮標(biāo)20的磁鐵2a、2b產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)的影響。具體地，磁傳感器5a受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著該偏置磁場(chǎng)向量的變化，電位差δv減少。對(duì)于其它磁傳感器5b、5c，也受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

在圖8(b)中，示出浮標(biāo)20從圖8(a)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s1)。

磁傳感器5a為位于磁鐵2a、2b之間的中心線上的狀態(tài)。在本例子中，將該狀態(tài)設(shè)為初始狀態(tài)。

磁傳感器5b受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著該偏置磁場(chǎng)向量的變化，電位差δv減小。對(duì)于其它磁傳感器5c，也受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

在圖8(c)中，示出浮標(biāo)20從圖8(b)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s2)。

關(guān)于磁傳感器5a，示出通過(guò)由磁鐵2a、2b、2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)最大限度地在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，磁傳感器5a受到作為從磁鐵2a向磁鐵2c的磁力線(或從磁鐵2b向磁鐵2d的磁力線)而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差v增加(成為最大)。

磁傳感器5b為位于磁鐵2a、2b之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

磁傳感器5c受到由磁鐵2a、2b產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。具體地，磁傳感器5c受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

在圖8(d)中，示出浮標(biāo)20從圖8(c)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s3)。

磁傳感器5a為位于磁鐵2c、2d之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

關(guān)于磁傳感器5b，示出通過(guò)由磁鐵2a、2b、2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)最大限度地在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，磁傳感器5b受到作為從磁鐵2a向磁鐵2c的磁力線(或從磁鐵2b向磁鐵2d的磁力線)而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加(成為最大)。

磁傳感器5c為位于磁鐵2a、2b之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

在圖8(e)中，示出浮標(biāo)20從圖8(d)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s4)。

關(guān)于磁傳感器5a，示出通過(guò)由磁鐵2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，受到作為磁鐵2c、2d的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

磁傳感器5b為位于磁鐵2c、2d之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

關(guān)于磁傳感器5c，示出通過(guò)由磁鐵2a、2b、2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)最大限度地在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，磁傳感器5c受到作為從磁鐵2a向磁鐵2c的磁力線(或從磁鐵2b向磁鐵2d的磁力線)而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5c的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加(成為最大)。

在圖8(f)中，示出浮標(biāo)20從圖8(e)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s5)。

磁傳感器5a受到由磁鐵2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。具體地，受到作為磁鐵2c、2d的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)稍微變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

關(guān)于磁傳感器5b，示出通過(guò)由磁鐵2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，受到作為磁鐵2c、2d的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

磁傳感器5c為位于磁鐵2c、2d之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

在圖8(g)中，示出浮標(biāo)20從圖8(f)進(jìn)一步上升了距離a的情況(狀態(tài)s6)。

磁傳感器5a、5b稍微受到由磁鐵2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響。具體地，受到作為磁鐵2c、2d的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a、5b的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)稍微變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

關(guān)于磁傳感器5c，示出通過(guò)由磁鐵2c、2d產(chǎn)生的磁場(chǎng)在升降方向上施加磁場(chǎng)的情況。具體地，受到作為磁鐵2c、2d的磁力線而自右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5c的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

圖9是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)波形的圖。

如圖9所示，示出了狀態(tài)s0～s6的位置關(guān)系與輸出信號(hào)關(guān)系。

例如，若著眼于磁傳感器5a，則輸出與在磁傳感器5a受到的外部磁場(chǎng)的磁通量密度相應(yīng)的信號(hào)。

在狀態(tài)s0中，示出偏置磁場(chǎng)向量伴隨著在磁傳感器5a受到的外部磁場(chǎng)而變化且作為輸出信號(hào)(電位差δv)下降的情況。

在狀態(tài)s1中，磁傳感器5a為位于磁鐵2a、2b之間的中心線上的初始狀態(tài)，在本例子中，將是初始狀態(tài)的情況下的輸出信號(hào)(電位差δv)的電壓設(shè)為中間值(中間電壓)。

在狀態(tài)s2中，示出在磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化的情況下輸出信號(hào)成為最大的情況。

在狀態(tài)s3中，示出磁傳感器5a為位于磁鐵2c、2d之間的中心線上的初始狀態(tài)且輸出電壓成為中間電壓的情況。

在狀態(tài)s4中，示出偏置磁場(chǎng)向量伴隨著在磁傳感器5a受到的外部磁場(chǎng)而變化且作為輸出信號(hào)(電位差δv)下降的情況。

在狀態(tài)s4以后，示出磁傳感器5a的輸出信號(hào)基于根據(jù)距離而變化的外部磁場(chǎng)而變化的情況。

此外，若著眼于磁傳感器5b，則示出將磁傳感器5a的輸出信號(hào)偏移了距離a(作為相位是90°)的波形。若著眼于磁傳感器5c，則示出將磁傳感器5b的輸出信號(hào)偏移了距離a(作為相位是90°)的波形。

圖10是將圖9的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

參照?qǐng)D10，在此，作為給定區(qū)域示出圖9的影線區(qū)域的多個(gè)磁傳感器5a～5c的輸出信號(hào)波形。

在以中間電壓為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形能夠模式化(近似)為后述的沿著圓狀變化的外部磁場(chǎng)的磁向量p的水平分量(升降方向)。

具體地，作為從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)，能夠檢測(cè)到相位偏移90°的信號(hào)波形。

在本例子中，因?yàn)橄辔黄?0°，所以能夠?qū)⒁环降妮敵鲂盘?hào)(電信號(hào))表示為正弦波(sinθ)，并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))表示為余弦波(cosθ)。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出外部磁場(chǎng)的磁向量p的角度θ。

在本實(shí)施方式中，檢測(cè)多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)中的從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)來(lái)算出外部磁場(chǎng)的磁向量的角度，并基于該算出的磁向量的角度檢測(cè)浮標(biāo)的位置。

圖11是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式1的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

在圖11中，示出在從狀態(tài)s2轉(zhuǎn)移至狀態(tài)s3的情況下針對(duì)磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。關(guān)于磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2a的n極以及磁鐵2c的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

另外，雖然為了簡(jiǎn)化說(shuō)明而對(duì)由磁鐵2b的n極以及磁鐵2d的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線進(jìn)行了省略，但是關(guān)于磁向量p的與升降方向垂直的分量，將被由該磁鐵2b的n極以及磁鐵2d的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的磁向量所抵消。因此，作為針對(duì)磁傳感器5a、5b的外部磁場(chǎng)，只有升降方向分量。如上所述，伴隨著該外部磁場(chǎng)，各磁傳感器5中的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行變化。

作為一個(gè)例子，因?yàn)樽鳛橥獠看艌?chǎng)的磁向量的大小與磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，所以相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為pcosθ，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為psinθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出為磁向量p的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ(psinθ/pcosθ)，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子將磁鐵2a～2c的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖8(c)的狀態(tài)s2所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是與磁傳感器5a的位置相同的位置。

在本例子中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a/2的距離的位置。

另外，雖然在本例子中對(duì)利用磁傳感器5a、5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ來(lái)決定距磁傳感器5a的位置關(guān)系的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是也能夠決定距磁傳感器5b的位置關(guān)系。此外，當(dāng)然也能夠按照同樣的方式，利用磁傳感器5b、5c的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定距磁傳感器5b的位置關(guān)系。對(duì)于其它方式也是同樣的。

圖12是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的角度信息θ的精度的圖。

在圖12(a)中，示出了使角度θ變化0°～90°的情況下的、將一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為psinθ的情況下的arctanθ與基準(zhǔn)值的比較。

作為仿真結(jié)果，與基準(zhǔn)值幾乎無(wú)差異。

此外，作為角度的精度，也如圖12(b)所示，示出了相對(duì)于基準(zhǔn)值僅有±2°的偏移的情況，能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

圖13是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1的檢測(cè)方式的流程圖。

如圖13所示，提取均超過(guò)中間電壓的相鄰的兩個(gè)信號(hào)(步驟sp2)。另外，關(guān)于中間電壓，在本例子中，作為一個(gè)例子設(shè)定為是初始狀態(tài)的情況下的輸出信號(hào)的電壓。具體地，像在圖8說(shuō)明的那樣，例如，磁傳感器5a為位于磁鐵2a、2b之間的中心線上的狀態(tài)，通過(guò)預(yù)先測(cè)定電壓，從而能夠設(shè)定中間電壓。另外，作為設(shè)定該中間電壓的方式有各種方式，并不限于該方式，例如，也可以設(shè)定為峰值的最大值與最小值之間的中間值。

然后，提取在圖9中說(shuō)明的用點(diǎn)線包圍的區(qū)域中的兩個(gè)電信號(hào)。

接著，基于提取出的兩個(gè)信號(hào)計(jì)算磁向量的角度θ(步驟sp4)。具體地，將兩個(gè)電信號(hào)中的一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ，并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為psinθ，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。然后，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

接著，基于磁向量的角度θ算出浮標(biāo)20的位置(步驟sp6)。基于算出的角度信息θ根據(jù)磁傳感器的位置算出浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。例如，像上述說(shuō)明的那樣，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a/2的距離的位置。

然后，結(jié)束處理(結(jié)束)。

通過(guò)基于實(shí)施方式1的液面檢測(cè)裝置1，能夠基于兩個(gè)電信號(hào)進(jìn)行浮標(biāo)20的精度高的位置檢測(cè)。通過(guò)該方式，無(wú)需設(shè)置切換信號(hào)的切換電路等，能夠簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，并且能夠謀求小型化。

此外，雖然存在磁鐵或磁傳感器的特性跟隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而使輸出信號(hào)變化的可能性，但是因?yàn)樵诮嵌扔?jì)算中算出兩個(gè)輸出信號(hào)的tanθ(psinθ/pcosθ)，所以伴隨著環(huán)境溫度的變化量彼此抵消，因此能夠縮小由環(huán)境溫度的影響造成的誤差，能夠進(jìn)行精度高的位置檢測(cè)。

另外，在本例子中，關(guān)于磁鐵2a與磁鐵2c的距離，對(duì)設(shè)定為距離a的兩倍的間隔的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是，像調(diào)整磁鐵2a等的厚度方向(n極以及s極的寬度)來(lái)提高磁傳感器5的檢測(cè)特性那樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

(實(shí)施方式1的變形例)

圖14是說(shuō)明基于實(shí)施方式1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2e、2f和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖14所示，磁鐵2e、2f形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2e、2f形成的磁鐵單元被分割為兩個(gè)區(qū)域，并配置為在各個(gè)區(qū)域中s極或n極彼此相向。分割出的相鄰的區(qū)域配置為磁鐵的磁極不同。

此外，在本例子中，磁鐵2e與2f的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔。此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。此外，n極以及s極的兩個(gè)分割出的區(qū)域的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，磁傳感器5的彼此的間隔也配置為距離a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

由該磁鐵2e、2f產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)與由圖7的布局產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)基本相同，其輸出信號(hào)波形與在圖9中說(shuō)明的相同。因此，能夠按照與上述說(shuō)明的方式相同的方式對(duì)浮標(biāo)20的位置進(jìn)行精度高的檢測(cè)。

另外，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠削減配置的磁鐵的個(gè)數(shù)，并且還能夠容易地進(jìn)行磁鐵的布局。

另外，在本例子中，對(duì)如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，即，將磁鐵進(jìn)行對(duì)置配置，使得即使在浮標(biāo)20為可旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)且浮標(biāo)20進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)的情況下，磁傳感器5也能夠高精度地測(cè)定磁場(chǎng)，但是，在浮標(biāo)20不旋轉(zhuǎn)且浮標(biāo)20僅沿著引導(dǎo)構(gòu)件沿著升降方向進(jìn)行移動(dòng)的情況下，也能夠設(shè)為不設(shè)置對(duì)置的磁鐵的結(jié)構(gòu)(僅單側(cè)磁鐵)。在以下的結(jié)構(gòu)中也是同樣的。在該情況下，還能夠設(shè)為不設(shè)置設(shè)置在磁傳感器內(nèi)的偏置磁鐵的結(jié)構(gòu)。

(實(shí)施方式2)

在實(shí)施方式1中，對(duì)利用多組磁鐵單元檢測(cè)浮標(biāo)20的位置的液面檢測(cè)裝置1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，本實(shí)施方式對(duì)利用一組磁鐵單元檢測(cè)浮標(biāo)20的位置的液面檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。

圖15是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖15所示，磁鐵2g、2h形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2g、2h形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。另外，雖然在本例子中對(duì)配置為n極相向的例子進(jìn)行說(shuō)明，但是也能夠設(shè)為s極相向的結(jié)構(gòu)。

此外，在本例子中，磁鐵2g與磁鐵2h的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。磁傳感器5的彼此的間隔也配置為距離a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

另外，雖然在本例子中對(duì)配置3個(gè)磁傳感器5a～5c來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)20的位置的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是對(duì)于配置了更多個(gè)磁傳感器的情況也是同樣的。

另外，在本例子中，例如作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2g(或磁鐵2h)的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，示出磁傳感器5b位于基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))的位置的情況。

圖16是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的多個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)波形的圖。

如圖16所示，與圖9所示的輸出信號(hào)波形同樣地，伴隨著浮標(biāo)20接近磁傳感器5a，磁傳感器5a受到作為磁鐵2g、2h的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。關(guān)于其它磁傳感器5b、5c，也受到作為磁鐵2a、2b的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響，因此伴隨著向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，成為磁傳感器5a位于磁鐵2g、2h之間的中心線上的狀態(tài)(狀態(tài)s7)。在本例子中，將該狀態(tài)設(shè)為初始狀態(tài)。而且，將該狀態(tài)下的輸出信號(hào)的電壓設(shè)定為中間電壓。

磁傳感器5b受到作為磁鐵2g、2h的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。關(guān)于其它磁傳感器5c，也稍微受到作為磁鐵2g、2h的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2g、2h的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響(狀態(tài)s8)。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

磁傳感器5b為位于磁鐵2g、2h之間的中心線上的狀態(tài)。因此，是初始狀態(tài)。

磁傳感器5c受到作為磁鐵2g、2h的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5c的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

根據(jù)以上，磁傳感器5b、5c的輸出信號(hào)波形成為從磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形各偏移距離a(作為相位是90°)的波形。

圖17是將圖16的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

參照?qǐng)D17，在此，作為給定區(qū)域，示出圖16的影線區(qū)域的多個(gè)磁傳感器5a～5b的輸出信號(hào)波形。

在以中間電壓為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形能夠模式化(近似)為后述的沿著圓狀變化的外部磁場(chǎng)的磁向量p的水平分量(升降方向)。

具體地，作為從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)，能夠檢測(cè)到相位偏移90°的信號(hào)波形。

在本例子中，因?yàn)橄辔黄?0°，所以能夠?qū)⒁环降妮敵鲂盘?hào)(電信號(hào))表示為正弦波(sinθ)，并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))表示為余弦波(cosθ)。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

圖18是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式2的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

在圖18中，示出了在從狀態(tài)s7轉(zhuǎn)移至狀態(tài)s8的情況下針對(duì)磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。關(guān)于磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2g的n極以及s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

另外，雖然為了簡(jiǎn)化說(shuō)明而對(duì)由磁鐵2h的n極以及s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線進(jìn)行了省略，但是關(guān)于磁向量p的與升降方向垂直的分量，將被由該磁鐵2h的n極以及s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的磁向量所抵消。因此，作為針對(duì)磁傳感器5a、5b的外部磁場(chǎng)，只有升降方向分量。如上所述，伴隨著該外部磁場(chǎng)，各磁傳感器5中的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行變化。

作為一個(gè)例子，作為外部磁場(chǎng)的磁向量的大小與磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，因此相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為psinθ表示，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-pcosθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出為磁向量p的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2g或磁鐵2h的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖15所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為中間電壓的位置(圖16的狀態(tài)s7)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5a的位置的情況。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為最大的位置(圖16的狀態(tài)s8)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5b的位置的情況。

在本例子中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a/2的距離的位置。

另外，雖然在本例子中對(duì)利用磁傳感器5a、5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ來(lái)決定距磁傳感器5a的位置關(guān)系的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是也能夠決定距磁傳感器5b的位置關(guān)系。此外，當(dāng)然也能夠按照同樣的方式利用磁傳感器5b、5c的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ來(lái)決定距磁傳感器5c的位置關(guān)系。對(duì)于其它方式也是同樣的。

圖19是說(shuō)明基于實(shí)施方式2的角度信息θ的精度的圖。

在圖19(a)中，示出了使角度θ變化0°～90°的情況下的、將一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)為psinθ的情況下的arctanθ與基準(zhǔn)值的比較。

作為仿真結(jié)果，與基準(zhǔn)值幾乎無(wú)差異。

此外，作為角度的精度，也如圖19(b)所示，示出相對(duì)于基準(zhǔn)值僅有±2°左右的偏移的情況，能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

通過(guò)基于實(shí)施方式2的液面檢測(cè)裝置1，能夠利用一個(gè)磁鐵單元檢測(cè)浮標(biāo)20的位置，從而能夠簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，并且能夠謀求小型化。

(實(shí)施方式3)

雖然在實(shí)施方式1中對(duì)將磁傳感器5的間隔設(shè)定為作為磁鐵單元的間隔的一半的距離的距離a的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是也能夠變更該距離。

具體地，對(duì)將磁鐵單元的間隔設(shè)定為距離2a并且將磁傳感器5的間隔設(shè)定為距離3a的情況進(jìn)行說(shuō)明。

圖20是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2i～2t和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖20所示，磁鐵2i、2j形成一組磁鐵單元。此外，磁鐵2k、2l形成一組磁鐵單元。磁鐵2m、2n形成一組磁鐵單元。磁鐵2o、2p形成一組磁鐵單元。磁鐵2q、2r形成一組磁鐵單元。磁鐵2s、2t形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2i、2j形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。由磁鐵2k、2l形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。由磁鐵2m、2n形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。由磁鐵2o、2p形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。由磁鐵2q、2r形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。由磁鐵2s、2t形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。相鄰的磁鐵單元配置為磁鐵的磁極不同。

在本例子中，磁鐵2i與磁鐵2j的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。此外，相鄰的磁鐵單元的間隔(中心間距離)也設(shè)定為距離a的兩倍。此外，磁傳感器5的彼此的間隔配置為距離3a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

另外，在本例子中，例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i至磁鐵2s(或磁鐵2j至磁鐵2t)的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，示出磁傳感器5b位于基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))的位置的情況。

圖21是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的來(lái)自磁傳感器5的輸出信號(hào)波形的圖。

如圖21所示，與圖9所示的輸出信號(hào)波形同樣地，伴隨著浮標(biāo)20接近磁傳感器5，磁傳感器5a受到作為磁鐵2i、2j的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，成為磁傳感器5a位于磁鐵2i、2j之間的中心線上的狀態(tài)。在本例子中，將該狀態(tài)設(shè)為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2i、2k的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2k、2l之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2k、2m的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2m、2n之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。在本例子中，作為一個(gè)例子，將該狀態(tài)下的輸出信號(hào)的電壓設(shè)定為中間電壓。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2m、2o的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2o、2p之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2o、2q的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2q、2r之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2q、2s的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2s、2t之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2s、2t的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

關(guān)于磁傳感器5b、5c的輸出信號(hào)波形，也與磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形相同，成為從磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形各偏移距離3a(作為相位是270°)的波形。

圖22是將圖21的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

參照?qǐng)D22，在此，作為給定區(qū)域，示出圖21的影線區(qū)域的多個(gè)磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形。

在以中間電壓為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形能夠模式化(近似)為后述的沿著圓狀變化的外部磁場(chǎng)的磁向量p的水平分量(升降方向)。

具體地，作為從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)，能夠檢測(cè)到相位偏移270°的信號(hào)波形。

在本例子中，能夠?qū)?70°各90°地進(jìn)行3等分，并將分割出的區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)中的一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))表示為正弦波(sinθ)，將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))表示為余弦波(cosθ)。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

圖23是示意性地說(shuō)明基于實(shí)施方式3的磁傳感器5與磁向量p的關(guān)系的圖。

示出在從狀態(tài)s9轉(zhuǎn)移至狀態(tài)s10的情況下針對(duì)磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。關(guān)于磁向量p，作為一個(gè)例子，指向磁傳感器5a、5b通過(guò)由磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極、磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極、磁鐵2q的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)而受到的磁力線的方向。

另外，雖然為了簡(jiǎn)化說(shuō)明而對(duì)由磁鐵2l、2n、2p、2r產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線進(jìn)行了省略，但是關(guān)于磁向量p的與升降方向垂直的分量，將被由該磁鐵2l、2n、2p、2r的n極以及s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的磁向量所抵消。因此，作為針對(duì)磁傳感器5a、5b的外部磁場(chǎng)，只有升降方向分量。如上所述，伴隨著該外部磁場(chǎng)，各磁傳感器5的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行變化。

在圖23(a)中，示出將狀態(tài)s9至狀態(tài)s10進(jìn)行3等分的區(qū)域t1中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b賦予影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，作為外部磁場(chǎng)的磁向量的大小與磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，因此相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為pcosθ，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-psinθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2s的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖20所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為最大的位置(圖21的狀態(tài)s9)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5a的位置的情況。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為中間電壓的位置(圖21的狀態(tài)s10)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5b的位置的情況。

在本例子的區(qū)域t1的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a/2的距離的位置。

在圖23(b)中，示出將狀態(tài)s9至狀態(tài)s10進(jìn)行3等分的區(qū)域t2中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2q的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，作為外部磁場(chǎng)的磁向量的大小與磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，因此相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-psinθ。此外，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-pcosθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置也變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2s的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖20所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。

在本例子的區(qū)域t2的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a+a/2的距離的位置。

在圖23(c)中，示出將狀態(tài)s9至狀態(tài)s10進(jìn)行3等分的區(qū)域t3中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2q的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，作為外部磁場(chǎng)的磁向量的大小與磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，因此相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-pcosθ。此外，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為psinθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置也變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2s的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖20所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。

在本例子的區(qū)域t3的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了2a+a/2的距離的位置。

圖24是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的從多個(gè)磁傳感器5a～5c的輸出信號(hào)波形中提取各個(gè)區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式的圖。

參照?qǐng)D24，在此，設(shè)定有多個(gè)閾值th0～th2。關(guān)于閾值th0，作為一個(gè)例子，設(shè)定為中間電壓。關(guān)于閾值th2，作為一個(gè)例子，設(shè)定為與輸出信號(hào)波形下降的最小值之間的中間的峰值。關(guān)于閾值th1，作為一個(gè)例子，設(shè)定為閾值th0與閾值th2之間的中間值。另外，關(guān)于該閾值th0～th2的設(shè)定，是一個(gè)例子，也可以按照其它方式進(jìn)行閾值的設(shè)定。

在本實(shí)施方式3中，基于閾值th0～th2與輸出信號(hào)波形的關(guān)系來(lái)分割區(qū)域t1～t3，并提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形。

(1)關(guān)于區(qū)域t1，在磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th1、且磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th0的情況下，或者在磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th2、且磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形的值高于閾值th0的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為pcosθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為-psinθ。

(2)關(guān)于區(qū)域t2，在磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形以及磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值tho、且磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值高于閾值tho的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為-psinθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為-pcosθ。

(3)關(guān)于區(qū)域t3，在磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)以及磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值高于閾值tho、且磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形的值低于閾值tho的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為-pcosθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為psinθ。

然后，按照上述方式，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，雖然在本例子中對(duì)基于閾值th0～th2與輸出信號(hào)波形的關(guān)系來(lái)分割區(qū)域t1～t3并提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不特別限于該方式，也能夠按照其它方式提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形。

圖25是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的角度信息θ的精度的圖。

如圖25(a)、(c)、(e)所示，示出了使角度θ變化0°～90°的情況下的、將一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為psinθ的情況下的arctanθ與基準(zhǔn)值的比較。

作為仿真結(jié)果，與基準(zhǔn)值幾乎無(wú)差異。

此外，作為角度的精度，也如圖25(b)、(d)、(f)所示，示出在各區(qū)域中僅有±2°左右的偏移的情況，能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

圖26是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的液面檢測(cè)裝置1的檢測(cè)方式的流程圖。

如圖26所示，提取基于給定的信號(hào)關(guān)系的組合的兩個(gè)信號(hào)(步驟sp2#)。具體地，按照在圖23中說(shuō)明的方式，基于閾值th0～th2與各輸出信號(hào)波形的組合而分割為區(qū)域t1～t3，并提取各個(gè)區(qū)域中的兩個(gè)輸出信號(hào)波形。

關(guān)于作為中間電壓的閾值tho，作為一個(gè)例子，將磁傳感器5a位于磁鐵2m、2n之間的中心線上的狀態(tài)下的輸出信號(hào)的電壓設(shè)定為中間電壓。關(guān)于閾值th2，作為一個(gè)例子，能夠設(shè)定為與輸出信號(hào)波形下降的最小值之間的中間的峰值。關(guān)于閾值th1，作為一個(gè)例子，能夠設(shè)定為閾值tho與閾值th2之間的中間值。

接著，基于提取出的兩個(gè)信號(hào)計(jì)算磁向量的角度θ(步驟sp4)。具體地，將兩個(gè)電信號(hào)中的一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為正弦波(sinθ)，并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為余弦波(cosθ)，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

接著，基于磁向量的角度θ算出浮標(biāo)20的位置(步驟sp6)?；谒愠龅慕嵌刃畔ⅵ龋鶕?jù)磁傳感器的位置算出浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。

然后，結(jié)束處理(結(jié)束)。

通過(guò)基于實(shí)施方式3的液面檢測(cè)裝置1，能夠基于兩個(gè)電信號(hào)對(duì)浮標(biāo)20的位置進(jìn)行精度高的檢測(cè)。此外，因?yàn)槟軌蚶脙蓚€(gè)磁傳感器檢測(cè)270°的量的信息(距離3a)，所以能夠進(jìn)一步削減磁傳感器的個(gè)數(shù)而謀求小型化。此外，還能夠縮短對(duì)置的磁鐵間的距離，能夠進(jìn)一步謀求小型化。

此外，雖然存在磁鐵或磁傳感器的特性跟隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而使輸出信號(hào)變化的可能性，但是因?yàn)樵诮嵌扔?jì)算中算出兩個(gè)輸出信號(hào)的tanθ(psinθ/pcosθ)，所以變動(dòng)量被抵消，從而能夠縮小由環(huán)境溫度的影響造成的誤差而進(jìn)行精度高的檢測(cè)。

(實(shí)施方式3的變形例1)

圖27是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例1的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2u、2v和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖27所示，磁鐵2u、2v形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2u、2v形成的磁鐵單元被分割為6個(gè)區(qū)域，并配置為在各個(gè)區(qū)域中s極或n極彼此相向。分割出的相鄰的區(qū)域配置為磁鐵的磁極不同。

此外，在本例子中，磁鐵2u與2v的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔。此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。此外，n極以及s極的兩個(gè)分割出的區(qū)域的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，磁傳感器5的彼此的間隔配置為距離3a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

由該磁鐵2u、2v產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)與由圖20的布局產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)基本相同，其輸出信號(hào)波形與在圖21中說(shuō)明的相同。因此，能夠按照與上述說(shuō)明的方式相同的方式對(duì)浮標(biāo)20的位置進(jìn)行精度高的檢測(cè)。

另外，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠削減配置的磁鐵的個(gè)數(shù)，并且還能夠容易地進(jìn)行磁鐵的布局。

(實(shí)施方式3的變形例2)

在實(shí)施方式3中，對(duì)由6組磁鐵單元構(gòu)成的浮標(biāo)進(jìn)行了說(shuō)明，但是也能夠削減磁鐵單元的數(shù)目。

圖28是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2i～2p和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖28所示，磁鐵2i、2j形成一組磁鐵單元。磁鐵2k、2l形成一組磁鐵單元。磁鐵2m、2n形成一組磁鐵單元。磁鐵2o、2p形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2i、2j形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。由磁鐵2k、2l形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。由磁鐵2m、2n形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。由磁鐵2o、2p形成的磁鐵單元配置為s極彼此相向。相鄰的磁鐵單元配置為磁鐵的磁極不同。

此外，在本例子中，磁鐵2i與2j的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。此外，相鄰的磁鐵單元的間隔(中心間距離)也亦設(shè)定為距離a的兩倍。磁傳感器5的彼此的間隔配置為距離3a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

另外，在本例子中，例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i至磁鐵2o(或磁鐵2j至磁鐵2p)的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，示出磁傳感器5b位于基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))的情況。

圖29是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的伴隨著浮標(biāo)20的升降動(dòng)作的來(lái)自磁傳感器5的輸出信號(hào)波形的圖。

如圖29所示，與圖9所示的輸出信號(hào)波形同樣地，伴隨著浮標(biāo)20接近磁傳感器5，磁傳感器5a受到作為磁鐵2i、2j的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，成為磁傳感器5a位于磁鐵2i、2j之間的中心線上的狀態(tài)。在本例子中，將該狀態(tài)設(shè)為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2i、2k的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2k、2l之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2k、2m的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2m、2n之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。在本例子中，將該初始狀態(tài)下的輸出信號(hào)的電壓設(shè)定為中間電壓。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2m、2o的磁力線而從左向右的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v2側(cè)的變化，電位差δv增加。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a成為位于磁鐵2o、2p之間的中心線上的狀態(tài)。因此，成為初始狀態(tài)。

然后，浮標(biāo)20進(jìn)一步上升，磁傳感器5a受到作為磁鐵2o、2p的磁力線而從右向左的磁場(chǎng)的影響。因此，磁傳感器5a的偏置磁場(chǎng)向量v0向偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)變化。伴隨著向該偏置磁場(chǎng)向量v1側(cè)的變化，電位差δv減少。

關(guān)于磁傳感器5b、5c的輸出信號(hào)波形，也與磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形相同，成為從磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形各偏移距離3a(作為相位是270°)的波形。

圖30是將圖29的給定區(qū)域進(jìn)行放大的示意圖。

參照?qǐng)D30，在此，作為給定區(qū)域，示出圖29的影線區(qū)域的多個(gè)磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形。

在以中間電壓為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5a、5b的輸出信號(hào)波形能夠模式化(近似)為后述的沿著圓狀變化的外部磁場(chǎng)的磁向量p的水平分量(升降方向)。

具體地，作為從相鄰的兩個(gè)磁傳感器輸出的電信號(hào)，能夠檢測(cè)相位偏移270°的信號(hào)波形。

在本例子中，將270°各90°地進(jìn)行3等分，將分割出的區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)中的一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為正弦波(sinθ)，將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為余弦波(cosθ)，并基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

圖31是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的磁傳感器5受到的磁向量的角度的圖。

示出在從狀態(tài)s11轉(zhuǎn)移至狀態(tài)s12的情況下針對(duì)磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。關(guān)于磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2i的n極以及磁鐵2k的s極、磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極、磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

另外，雖然為了簡(jiǎn)化說(shuō)明而對(duì)由對(duì)置的磁鐵2j、2l、2n、2p產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線進(jìn)行了省略，但是關(guān)于磁向量p的與升降方向垂直的分量，將被由該磁鐵2j、2l、2n、2p的n極以及s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的磁向量所抵消。因此，作為針對(duì)磁傳感器5a、5b的外部磁場(chǎng)，只有升降方向分量。如上所述，伴隨著該外部磁場(chǎng)，各磁傳感器5的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行變化。

在圖31(a)中，示出將狀態(tài)s11至狀態(tài)s12進(jìn)行3等分的區(qū)域t1中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2i的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，因?yàn)榇畔蛄康拇笮∨c磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，所以按照角度θ，相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-pcosθ。此外，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為psinθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置也變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2o的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖28所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為最小值的位置(圖29的狀態(tài)s11)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5a的位置的情況。此外，磁傳感器5a的輸出信號(hào)成為中間電壓的位置(圖29的狀態(tài)s12)是浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于磁傳感器5b的位置的情況。

在本例子的區(qū)域t1的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a/2的距離的位置。

在圖31(b)中，示出將狀態(tài)s11至狀態(tài)s12進(jìn)行3等分的區(qū)域t2中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2i的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，因?yàn)榇畔蛄康拇笮∨c磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，所以按照角度θ，相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為psinθ。此外，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為pcosθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置也變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2o的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖28所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。

在本例子的區(qū)域t2的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了a+a/2的距離的位置。

在圖31(c)中，示出將狀態(tài)s11至狀態(tài)s12進(jìn)行3等分的區(qū)域t3中的分別輸入到磁傳感器5a、5b的相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的磁向量。在此，升降方向是沿著x軸的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5a造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2o的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

關(guān)于對(duì)磁傳感器5b造成影響的磁向量p，作為一個(gè)例子，指向由磁鐵2m的n極以及磁鐵2k的s極產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁力線的方向。

作為一個(gè)例子，因?yàn)榇畔蛄康拇笮∨c磁通量密度(amr輸出)存在相關(guān)關(guān)系，所以按照角度θ，相對(duì)于升降方向的由磁傳感器5a檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為pcosθ。此外，由磁傳感器5b檢測(cè)的輸出信號(hào)能夠表示為-psinθ。而且，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，根據(jù)兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，正弦波psinθ、余弦波pcosθ的振幅值p通過(guò)算出tanθ而被抵消。

上述處理是在檢測(cè)電路50中執(zhí)行的處理。具體地，在mpu40中執(zhí)行上述算出處理。

對(duì)應(yīng)于作為磁向量的角度信息θ而變化0°～90°，浮標(biāo)20的位置也變化距離a。

例如，作為浮標(biāo)20的位置，作為一個(gè)例子，將磁鐵2i～2o的升降方向上的中心設(shè)為基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))。在該情況下，圖28所示的浮標(biāo)20的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))是磁傳感器5b的位置。

在本例子的區(qū)域t3的檢測(cè)區(qū)域中，利用磁傳感器5a和磁傳感器5b的電信號(hào)算出磁向量的角度信息θ，從而決定其位置關(guān)系。例如，在算出角度信息θ為45°的情況下，能夠檢測(cè)為浮標(biāo)的基準(zhǔn)位置(中心點(diǎn))處于從磁傳感器5a的位置向磁傳感器5b側(cè)移動(dòng)了2a+a/2的距離的位置。

圖32是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的從多個(gè)磁傳感器5a～5c的輸出信號(hào)波形中提取各個(gè)區(qū)域t1～t3中的兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式的圖。

參照?qǐng)D32，在此，設(shè)定有多個(gè)閾值tho～th2。關(guān)于閾值tho，作為一個(gè)例子，設(shè)定為中間電壓。關(guān)于閾值th2，作為一個(gè)例子，設(shè)定為與輸出信號(hào)波形下降的最小值之間的中間的峰值。關(guān)于閾值th1，作為一個(gè)例子，設(shè)定為閾值tho與閾值th2之間的中間值。另外，關(guān)于該閾值th0～th2的設(shè)定，是一個(gè)例子，也可以按照其它方式進(jìn)行閾值的設(shè)定。

在本實(shí)施方式3的變形例2中，基于閾值th0～th2與輸出信號(hào)波形的關(guān)系來(lái)分割區(qū)域t1～t3，并提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形。

(1)關(guān)于區(qū)域t1，在磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值高于閾值tho、且磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形以及磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值tho的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為-pcosθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為psinθ。

(2)關(guān)于區(qū)域t2，在磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形以及磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值高于閾值tho、且磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值tho的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為psinθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為pcosθ。

(3)關(guān)于區(qū)域t3，在磁傳感器5c的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的兩個(gè)旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th1、且磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th0的情況下，或者在磁傳感器5b的輸出信號(hào)波形(從磁傳感器5a的旁邊的磁傳感器輸出的輸出信號(hào)波形)的值低于閾值th2、且磁傳感器5a的輸出信號(hào)波形的值高于閾值tho的情況下，將磁傳感器5a的輸出設(shè)為pcosθ，將磁傳感器5b的輸出設(shè)定為-psinθ。

然后，按照上述方式，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出磁向量的角度θ。

具體地，基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ，并計(jì)算arctanθ，從而算出角度信息θ。

另外，雖然在本例子中對(duì)基于閾值th0～th2與輸出信號(hào)波形的關(guān)系來(lái)分割區(qū)域t1～t3并提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但并不特別限于該方式，也能夠按照其它方式提取兩個(gè)輸出信號(hào)波形。

圖33是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例2的角度信息θ的精度的圖。

如圖33(a)、(c)、(e)所示，示出使角度θ變化0°～90°的情況下的、將一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)為cosθ并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)為sinθ的情況下的arctanθ與基準(zhǔn)值的比較。

此外，作為角度的精度，也如圖33(b)、(d)、(f)所示，示出僅有某一程度的偏移的情況，能夠進(jìn)行精度高的檢測(cè)。

通過(guò)基于實(shí)施方式3的變形例2的液面檢測(cè)裝置1，能夠基于兩個(gè)電信號(hào)對(duì)浮標(biāo)20的位置進(jìn)行精度高的檢測(cè)。此外，因?yàn)槟軌蚶脙蓚€(gè)磁傳感器檢測(cè)270°的量的信息(距離3a)，所以能夠進(jìn)一步削減磁傳感器的個(gè)數(shù)而謀求小型化。

此外，雖然存在磁鐵或磁傳感器的特性跟隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而使輸出信號(hào)變化的可能性，但是因?yàn)樵诮嵌扔?jì)算中算出兩個(gè)輸出信號(hào)的tanθ(psinθ/pcosθ)，所以變動(dòng)量被抵消，從而能夠縮小由環(huán)境溫度的影響造成的誤差而進(jìn)行精度高的檢測(cè)。

(實(shí)施方式3的變形例3)

圖34是說(shuō)明基于實(shí)施方式3的變形例3的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2w、2x和磁傳感器5a、5b、5c的布局的圖。

如圖34所示，磁鐵2w、2x形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2w、2x形成的磁鐵單元被分割為4個(gè)區(qū)域，并配置為在各個(gè)區(qū)域中s極或n極彼此相向。分割出的相鄰的區(qū)域配置為磁鐵的磁極不同。

此外，在本例子中，磁鐵2w與2x的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔。此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。此外，n極以及s極的兩個(gè)分割出的區(qū)域的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，磁傳感器5的彼此的間隔配置為距離3a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

由該磁鐵2w、2x產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)與由圖28的布局產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁力線)基本相同，其輸出信號(hào)波形與在圖28中說(shuō)明的相同，能夠按照相同的方式檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

另外，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠削減磁鐵的個(gè)數(shù)，并且還能夠容易地進(jìn)行磁鐵的布局。

(實(shí)施方式4)

圖35是說(shuō)明基于實(shí)施方式4的磁傳感器5#的磁阻元件的圖案的圖。

參照?qǐng)D35，在本例子中，磁傳感器5由橋接構(gòu)造構(gòu)成，該橋接構(gòu)造由4個(gè)磁阻元件mr1#～mr4#構(gòu)成。

4個(gè)磁阻元件mr1#～mr4#配置為相對(duì)于中心線對(duì)稱。形成螺旋柱(barberpole)電極構(gòu)造，使得磁阻元件1#、mr3#具有與彼此反方向的磁場(chǎng)的增加相應(yīng)地阻值均增加的磁阻效果特性，并且使得磁阻元件2#、4#具有與彼此反方向的磁場(chǎng)的增加相應(yīng)地阻值均減少的磁阻效果特性。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，具有在圖5中說(shuō)明的伴隨著磁通量密度的變化的輸出特性。因此，對(duì)于代替上述的磁傳感器5而利用了該結(jié)構(gòu)的磁傳感器5#的液面檢測(cè)裝置，也能夠通過(guò)與上述說(shuō)明的方式相同的方式來(lái)檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

(實(shí)施方式5)

在實(shí)施方式5中，對(duì)即使在浮標(biāo)20的位置相對(duì)于引導(dǎo)件10偏移的情況下也能夠進(jìn)行精度高的液面檢測(cè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

圖36是說(shuō)明浮標(biāo)20的位置相對(duì)于引導(dǎo)件10偏移的情況的圖。

在圖36(a)中，示出了俯視浮標(biāo)20的情況下的圖。此外，由磁鐵2g、2h形成的磁鐵單元對(duì)置地設(shè)置為隔著引導(dǎo)構(gòu)件彼此相向。

雖然在本例子中示出了引導(dǎo)構(gòu)件10的中心軸與浮標(biāo)20的中心一致的情況，但是對(duì)浮標(biāo)20的位置偏移且磁傳感器5與浮標(biāo)20的相對(duì)的位置關(guān)系變化的情況進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)浮標(biāo)20的磁鐵2h比磁鐵2g更接近磁傳感器5的情況進(jìn)行說(shuō)明。

在圖36(b)中，示出安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和磁傳感器5a～5c的布局。

如圖36(b)所示，在磁傳感器5a～5c接近磁鐵2h的情況下，不僅受到水平分量的外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響，還受到垂直分量的外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響。由此，偏置磁場(chǎng)向量的旋轉(zhuǎn)角變化，與其相應(yīng)的輸出信號(hào)變化。由于該輸出信號(hào)的變化，液面檢測(cè)的精度有可能下降。

圖37是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和磁傳感器的布局的圖。

參照?qǐng)D37，磁鐵2g、2h形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2g、2h形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。關(guān)于浮標(biāo)20的結(jié)構(gòu)，與在圖15中說(shuō)明的相同。

像在圖15中說(shuō)明的那樣，磁鐵2g與磁鐵2h的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5通過(guò)其中心。磁傳感器5的彼此的間隔也配置為距離a。磁傳感器5沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

在此，關(guān)于磁傳感器5的偏置磁場(chǎng)向量的方向，若與相鄰的磁傳感器比較，則以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)對(duì)稱地設(shè)置。在本例子中，作為一個(gè)例子，設(shè)置有磁傳感器5pa～5pc。磁傳感器5pa～5pc的偏置磁場(chǎng)向量的方向配置為成為相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向垂直的水平方向。

配置為，對(duì)磁阻元件mr1～mr4施加的偏置磁場(chǎng)向量的方向成為相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向垂直的水平方向。在這方面，磁傳感器5pa～5pc的磁阻元件mr能夠設(shè)為與圖4的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)υ撆渲没蚪嵌冗m當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更，使得提高磁傳感器5pa～5pc的檢測(cè)特性。

關(guān)于沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件的其它磁傳感器，也以同樣的方式進(jìn)行配置。

圖38是說(shuō)明磁傳感器的偏置磁場(chǎng)向量的變化的圖。

在圖38(a)中，示出磁傳感器5a～5c的偏置磁場(chǎng)向量的變化。

像在圖5中說(shuō)明的那樣，在對(duì)磁傳感器5a～5c施加升降方向的外部磁場(chǎng)的情況下，偏置磁場(chǎng)向量v0將伴隨著外部磁場(chǎng)(從右向左方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v1變化。另一方面，偏置磁場(chǎng)向量v0伴隨著外部磁場(chǎng)(從左向右方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v2變化。

另一方面，在浮標(biāo)20的磁鐵2h接近磁傳感器5a～5c的情況下，在受到水平分量(升降方向)的外部磁場(chǎng)的影響的同時(shí)受到垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響。

具體地，在磁傳感器5a～5c未偏移的情況下，來(lái)自磁鐵2g、2h的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)彼此抵消而不會(huì)受到外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響，但是在偏移的情況下，來(lái)自磁鐵2g、2h的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)彼此不會(huì)抵消，將受到其影響。例如，對(duì)于圖36的磁傳感器5a～5c，施加從磁鐵2h向磁鐵2g的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)。

具體地，在圖36的狀態(tài)下，磁傳感器5a向偏置磁場(chǎng)向量v2#變化。此外，磁傳感器5b向偏置磁場(chǎng)向量v0#變化。此外，磁傳感器5c向偏置磁場(chǎng)向量v1#變化。

在此，在以圖36的磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0#為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5c的偏置磁場(chǎng)向量v1#從偏置磁場(chǎng)向量v0#的狀態(tài)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α。此外，在以磁傳感器5b的偏置磁場(chǎng)向量v0#為基準(zhǔn)的情況下。磁傳感器5c的偏置磁場(chǎng)向量v2#從偏置磁場(chǎng)向量v0#的狀態(tài)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度β。

因?yàn)槌蔀榛鶞?zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量v0#從偏置磁場(chǎng)向量v0偏移并且旋轉(zhuǎn)角也不同，所以從磁傳感器5a～5c分別輸出的信號(hào)的振幅值不同，故此，有可能成為角度檢測(cè)的誤差。

在圖38(b)中，示出磁傳感器5pa～5pc的偏置磁場(chǎng)向量的變化。

磁傳感器5pa～5pc的偏置磁場(chǎng)向量的方向配置為，成為相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向垂直的水平方向。

在對(duì)磁傳感器5pa～5pc施加升降方向的外部磁場(chǎng)的情況下，偏置磁場(chǎng)向量v3伴隨著外部磁場(chǎng)(從右向左方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v4變化。另一方面，偏置磁場(chǎng)向量v3伴隨著外部磁場(chǎng)(從左向右方向)而向偏置磁場(chǎng)向量v5變化。

另一方面，在浮標(biāo)20的磁鐵2h接近磁傳感器5pa～5pc的情況下，在受到水平分量(升降方向)的外部磁場(chǎng)的影響的同時(shí)受到垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響。

具體地，在磁傳感器5pa～5pc未偏移的情況下，來(lái)自磁鐵2g、2h的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)彼此抵消而不會(huì)受到外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響，但是在偏移的情況下，來(lái)自磁鐵2g、2h的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)彼此不會(huì)抵消，從而受到其影響。例如，對(duì)圖37的磁傳感器5pa～5pc施加從磁鐵2h向磁鐵2g的垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)。

具體地，在圖37的狀態(tài)下，磁傳感器5pa向偏置磁場(chǎng)向量v5#變化。

此外，因?yàn)槠么艌?chǎng)向量v3的方向與垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的方向相同，所以磁傳感器5pb的偏置磁場(chǎng)向量v3維持相對(duì)于升降方向垂直的水平方向的狀態(tài)。此外，磁傳感器5pc向偏置磁場(chǎng)向量v4#變化。

在此，在以圖37的磁傳感器5pb的偏置磁場(chǎng)向量v3為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5pc的偏置磁場(chǎng)向量v4#從偏置磁場(chǎng)向量v3的狀態(tài)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度γ。此外，在以磁傳感器5pb的偏置磁場(chǎng)向量v3為基準(zhǔn)的情況下，磁傳感器5pa的偏置磁場(chǎng)向量v5#從偏置磁場(chǎng)向量v3的狀態(tài)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度γ。

因?yàn)槌蔀榛鶞?zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量v3固定且旋轉(zhuǎn)角也相同，所以從磁傳感器5pa～5pc分別輸出的信號(hào)的振幅值相同，故此，能夠抑制角度檢測(cè)的誤差。

具體地，像上述說(shuō)明的那樣，在本例子中，也像在圖15說(shuō)明的那樣將兩個(gè)電信號(hào)中的一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ，將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為psinθ，并基于兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))算出tanθ(psinθ/pcosθ)，并計(jì)算arctanθ，從而算出模擬的角度信息θ。

在該角度信息θ的算出中，在浮標(biāo)20的磁鐵2h接近磁傳感器5pa～5pc的情況下，在圖37的例子中，振幅值將從p向基于偏置磁場(chǎng)向量旋轉(zhuǎn)的角度γ的振幅值p3變化，但是因?yàn)閮蓚€(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))的振幅值變化相同的量，所以在算出角度信息θ時(shí)被抵消。因此，即使在浮標(biāo)20的磁鐵2h接近磁傳感器5pa～5pc的情況下，也能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

另一方面，在圖36(b)的例子中，兩個(gè)輸出信號(hào)(電信號(hào))的振幅值將從p分別向基于偏置磁場(chǎng)向量旋轉(zhuǎn)的角度α以及β的振幅值p1以及p2變化而無(wú)法抵消，因此，比率會(huì)變化，從而產(chǎn)生成為角度檢測(cè)的誤差的可能性。

圖39是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的角度信息θ的精度的圖。

在圖39(a)中，示出使角度θ變化0°～90°的情況下的、將一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為pcosθ并將另一方的輸出信號(hào)(電信號(hào))設(shè)定為psinθ的情況下的arctanθ與基準(zhǔn)值的比較。

像在實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)中在圖36(b)中說(shuō)明的那樣，示出了在產(chǎn)生浮標(biāo)20的偏移的情況下精度下降的情況，但是根據(jù)按照本實(shí)施方式5的圖37的結(jié)構(gòu)，精度不會(huì)下降，能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

此外，作為角度的精度，也如圖39(b)所示，示出相對(duì)于基準(zhǔn)值僅有±5°的偏移的情況，能夠進(jìn)行精度高的浮標(biāo)20的位置檢測(cè)。

在浮標(biāo)20的位置產(chǎn)生偏移的情況下，相鄰的磁傳感器分別在受到水平分量(升降方向)的外部磁場(chǎng)的影響的同時(shí)受到垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的影響。

例如，在浮標(biāo)20的位置產(chǎn)生偏移的情況下，對(duì)圖36(b)所示的磁傳感器5c施加合成了水平分量(升降方向)的外部磁場(chǎng)和垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的第一外部磁場(chǎng)。另一方面，對(duì)磁傳感器5a施加合成了水平分量(升降方向)的外部磁場(chǎng)和垂直分量(水平方向)的外部磁場(chǎng)(磁力線)的第二外部磁場(chǎng)。第一外部磁場(chǎng)和第二外部磁場(chǎng)在以水平方向?yàn)檩S的情況下是對(duì)稱的狀態(tài)。

在浮標(biāo)20的位置產(chǎn)生偏移的情況下，在像磁傳感器5a～5c那樣以偏置磁場(chǎng)向量?jī)A斜的狀態(tài)以固定方向進(jìn)行配置的情況下，對(duì)偏置磁場(chǎng)向量分別施加的第一外部磁場(chǎng)以及第二外部磁場(chǎng)的入射角度不同。因此，相對(duì)于成為基準(zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量的上述的旋轉(zhuǎn)角α、β也不同。

在基于本實(shí)施方式5的結(jié)構(gòu)中，將相鄰的磁傳感器的偏置磁場(chǎng)向量設(shè)定為成為相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向垂直的水平方向。由此，即使在浮標(biāo)20的位置產(chǎn)生偏移的情況下，對(duì)偏置磁場(chǎng)向量分別施加第一外部磁場(chǎng)以及第二外部磁場(chǎng)的情況下的入射角度也會(huì)成為相同的角度。因此，相對(duì)于成為基準(zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量的上述的旋轉(zhuǎn)角γ變得相同。因?yàn)橄鄬?duì)于成為基準(zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量的旋轉(zhuǎn)角變得相同，所以從磁傳感器5pa～5pc分別輸出的信號(hào)的振幅值相同，故此，能夠抑制角度檢測(cè)的誤差而進(jìn)行精度高的位置檢測(cè)。

圖40是說(shuō)明基于實(shí)施方式5的變形例的安裝在浮標(biāo)20的磁鐵2g、2h和多個(gè)磁傳感器5qa～5qc的布局的圖。

如圖40所示，磁鐵2g、2h形成一組磁鐵單元。

由磁鐵2g、2h形成的磁鐵單元配置為n極彼此相向。另外，雖然在本例子中對(duì)配置為n極相向的例子進(jìn)行說(shuō)明，但是也能夠設(shè)為s極相向的結(jié)構(gòu)。

另外，在本例子中，磁鐵2g與磁鐵2h的距離設(shè)定為距離a的兩倍的間隔，此外，配置為磁傳感器5qa～5qc通過(guò)其中心。磁傳感器5qa～5qc彼此的間隔也配置為距離a。磁傳感器5qa～5qc沿著升降方向安裝在引導(dǎo)構(gòu)件。

在本例子中，在中央設(shè)置有磁傳感器5qb，磁傳感器5qa和磁傳感器5qb的偏置磁場(chǎng)向量的方向以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)對(duì)稱地設(shè)置。此外，磁傳感器5qc和磁傳感器5qb的偏置磁場(chǎng)向量的方向以水平方向?yàn)榛鶞?zhǔn)對(duì)稱地設(shè)置。

通過(guò)該配置，能夠?qū)?duì)偏置磁場(chǎng)向量分別施加第一外部磁場(chǎng)以及第二外部磁場(chǎng)的情況下的入射角度設(shè)定為相同的角度。因此，相對(duì)于成為基準(zhǔn)的偏置磁場(chǎng)向量的旋轉(zhuǎn)角能過(guò)設(shè)定為相同，從磁傳感器5qa～5qc分別輸出的信號(hào)的振幅值相同，通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)執(zhí)行給定值的修正運(yùn)算，從而能夠抑制角度檢測(cè)的誤差而進(jìn)行精度高的位置檢測(cè)。作為給定值，也能夠設(shè)定為振幅變動(dòng)的最大值的1/2，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

(其它方式)

圖41是說(shuō)明基于另一個(gè)實(shí)施方式的磁傳感器5r的圖。

參照?qǐng)D41，關(guān)于磁傳感器5r，示出了形成磁阻元件的基盤6和偏置磁鐵4。設(shè)偏置磁鐵4的s極與形成磁阻元件的基盤6對(duì)置。另外，雖然在本例子中對(duì)偏置磁鐵4的s極與形成磁阻元件的基盤6對(duì)置的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是對(duì)于n極與形成磁阻元件的基盤6對(duì)置的情況也是同樣的。

圖42是對(duì)磁傳感器5p中的偏置磁場(chǎng)向量進(jìn)行說(shuō)明的圖。

如圖42所示，設(shè)置在基盤6的4個(gè)磁阻元件mr1～mr4以基盤6的升降方向?yàn)榛鶞?zhǔn)設(shè)置為線對(duì)稱。在4個(gè)磁阻元件mr1～mr4上設(shè)置有偏置磁鐵4。作為一個(gè)例子，示出作為該偏置磁鐵4的形狀而配置了圓柱型的形狀的情況。另外，并不限于該形狀，也可以配置正方形的偏置磁鐵4。此外，雖然對(duì)在磁阻元件mr1～mr4上設(shè)置偏置磁鐵4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，但是也可以設(shè)為隔著基盤6在相反側(cè)設(shè)置偏置磁鐵4的結(jié)構(gòu)。

在本例子中，示出了磁阻元件配置在偏置磁鐵4的端部附近的情況。通過(guò)設(shè)為該配置，從而能夠在偏置磁場(chǎng)的強(qiáng)度高的位置對(duì)磁阻元件施加偏置磁場(chǎng)。

作為一個(gè)例子，示出如下情況，即，對(duì)于磁阻元件mr1、mr2，作為偏置磁場(chǎng)，在從偏置磁鐵4的中心朝向內(nèi)側(cè)的一個(gè)方向上施加偏置磁場(chǎng)向量vb0。

此外，示出如下情況，即，對(duì)于磁阻元件mr3、mr4，作為偏置磁場(chǎng)，在從偏置磁鐵4的中心朝向內(nèi)側(cè)的另一個(gè)方向上施加偏置磁場(chǎng)向量va0。因?yàn)橐云么盆F4的中心線為基準(zhǔn)施加的偏置磁場(chǎng)的方向不同，所以偏置磁場(chǎng)向量va0與偏置磁場(chǎng)向量vb0分別為相反方向。

另外，關(guān)于本例子的磁傳感器5r的磁阻元件mr，作為一個(gè)例子，作為折疊形狀的圖案構(gòu)造進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不特別限于折疊形狀，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ζ鋱D案構(gòu)造適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更，使得提高磁傳感器5p的檢測(cè)特性。此外，雖然示出了配置為作為相對(duì)于磁阻元件mr的偏置磁場(chǎng)向量方向而施加45°的角度的偏置磁場(chǎng)向量的結(jié)構(gòu)，但是關(guān)于該配置或角度，本領(lǐng)域技術(shù)人員也能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)計(jì)變更，使得提高磁傳感器5p的檢測(cè)特性。例如，也能夠設(shè)計(jì)為，對(duì)磁阻元件mr施加30°的角度的偏置磁場(chǎng)向量。

圖43是說(shuō)明磁傳感器5r的電路結(jié)構(gòu)的圖。

如圖43所示，磁傳感器5r由橋接構(gòu)造構(gòu)成，該橋接構(gòu)造由4個(gè)磁阻元件mr1～mr4構(gòu)成。

在電源電壓vcc與接地電壓gnd之間串聯(lián)連接磁阻元件mr1、mr2。此外，與磁阻元件mr1、mr2并聯(lián)地在電源電壓vcc與接地電壓gnd之間串聯(lián)連接磁阻元件mr3、mr4。

從磁阻元件mr3、mr4的連接節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)v-，從磁阻元件mr1、mr2的連接節(jié)點(diǎn)輸出信號(hào)v+，輸出信號(hào)v+、v-的差分δv。

如本例子所示，對(duì)磁阻元件mr3、mr4施加偏置磁場(chǎng)向量va0。對(duì)磁阻元件mr1、mr2施加偏置磁場(chǎng)向量vb0。

其向量方向伴隨著相對(duì)于浮標(biāo)20的升降方向的外部磁場(chǎng)而變化。

磁傳感器5r檢測(cè)偏置磁場(chǎng)向量的變化，并輸出與該檢測(cè)結(jié)果相應(yīng)的輸出信號(hào)(電位差δv)。

例如，關(guān)于偏置磁場(chǎng)向量va0、vb0，伴隨著外部磁場(chǎng)(從右向左方向)，信號(hào)v+變小，信號(hào)v-變大。因此，差分δv變小。

另一方面，關(guān)于偏置磁場(chǎng)向量va0、vb0，伴隨著外部磁場(chǎng)(從左向右方向)，信號(hào)v+變大，信號(hào)v-變小。因此，差分δv變大。

即使在使用了該磁傳感器5r的情況下，電能夠通過(guò)上述的方式檢測(cè)浮標(biāo)20的位置。

此外，因?yàn)閮蓚€(gè)偏置磁場(chǎng)向量的方向被設(shè)定為沿著相對(duì)于升降方向垂直的水平方向，所以即使在浮標(biāo)20偏移的情況下，也像上述的那樣，偏置磁場(chǎng)向量的旋轉(zhuǎn)角變得相同，因此能夠抑制角度檢測(cè)的誤差而進(jìn)行精度高的位置檢測(cè)。

另外，關(guān)于在上述的例子中說(shuō)明的磁阻元件，也能夠使用具有反強(qiáng)磁性體層與強(qiáng)磁性體層進(jìn)行交換耦合的交換耦合膜的磁阻元件。

應(yīng)認(rèn)為，此次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有方面均為例示，并非限定性的。本公開(kāi)的范圍不是由上述的說(shuō)明示出，而使由權(quán)利要求書示出，且意在包括與權(quán)利要求書等同的含義以及范圍內(nèi)的所有變更。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：液面檢測(cè)裝置，2：磁鐵，5：磁傳感器，10：引導(dǎo)件，20：浮標(biāo)，30：p/s變換電路，40：mpu，50：檢測(cè)電路，60：a/d電路。