[發明專利]被測物相對于傳感器的位置和/或位置變化的測定方法及測定用的傳感器裝置

有效

• 申請號: 200780047304.1
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101563585A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: V·蒙德尼科夫
• 申請（專利權）人: 微-埃普西龍測量技術有限兩合公司
• 主分類號: G01D5/20
• 分類號: G01D5/20;G01D5/22;G01B7/00;H01H36/00;H03K17/95
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李 玲

技術領域

本發明涉及一種被測物相對于傳感器的位置和/或位置變化的測定方法，該 傳感器優選具有施加以交流電的傳感線圈。本發明還涉及一種相應的傳感器裝置。

背景技術

電磁感應傳感器可廣泛應用于工程領域。它們可用于，例如，監控傳感器與 被測物之間的距離、測量轉動或閥門升程的動作、測定活塞的位置或檢測導電物。 這種不完全的列舉表明了這類通用傳感器廣泛應用的可能性。

可沿軟磁鐵芯移動的永久磁鐵用作路徑傳感器中的被測物，已由DE?3610 479A1揭示。兩個相對地外露的激勵線圈以及二次線圈均纏繞在該鐵芯上。該軟磁 鐵芯的一位置上所產生的虛擬氣隙取決于被測物相對于傳感器的位置，其意味著該 二次線圈中所感應的電壓隨被測物的位置而變化。該電壓與被測物相對于傳感器的 位置成比例。

EP?1158266A1揭示一種包括感應傳感器、換能器以及評估單元的路徑測 量系統。根據該申請的一實施例，位置可相對于該傳感器變化的磁鐵用作換能器。 該磁鐵的磁場使該傳感器的軟磁材料飽和。因為這種局部飽和效應，傳感器的測量 線圈的電感會變化，該測量線圈與振蕩器連接，因而可檢測其頻率或幅度的變化。

DE?20307652U1揭示一種磁控路徑記錄裝置，該磁控路徑記錄裝置設有磁 場傳感器以及能夠沿移動軸線位移的磁鐵。軟磁材料條以與該移動軸線平行設置， 自軟磁材料條的端部，使磁場傳感器面對該端部和其傳感器裝置組合。該路徑記錄 裝置的測量范圍由該軟磁材料條的長度以及該磁鐵的寬度來確定。

US?4926122A、EP?0729589B1或DE?3041041C2揭示一些帶有磁電 轉換器的傳感器，這些傳感器用于轉子旋轉的不接觸記錄。實際上，為了保證不受 干擾，這些轉換器與被測物為緊靠設置。在這有限的間隔(一般大致為1亳米)，特 別是在實際的使用條件下，該傳感器可能被損壞。因此，以較大的基本間隔可靠地 記錄旋轉動作對于動態操作尤其重要。

DE?3803293A1、DE?3803253A1或DE?3610479A1揭示利用高磁導率 軟磁材料的飽和效應的其它傳感器以及接近開關。然而，這些傳感器的反應距離受 限制。為了達到較大的測量范圍，評估電路的放大系數必須大。然而，這會導致與 溫度相關的大誤差以及對安裝的公差要求高。

發明內容

因此，本發明主要的目的是提供了一種方法，用該方法能夠在靜態及動態操 作中以分辨率測量被測物相對于傳感器的位置或位置變化。本發明還提供了一種設 計可能最簡單的相應裝置。

上述的目的通過根據本發明的權利要求1的特征來實現。根據本發明的方 法，其特征在于：通過分配給軟磁金屬薄片中被測物的磁鐵，其磁導率在磁場的作 用下隨磁場的場強變化而變化并安排在傳感器的作用范圍內，使金屬薄片的磁導率 變化，而該金屬薄片的磁導率變化由傳感器上的反饋來確定并由其測定被測物相對 于傳感器的位置和/或位置變化。位置或位置變化的測定相當于角度、角度變化的 測定或轉速的測量。

在裝置方面，上述的目的通過權利要求13的特征來實現。根據本發明的傳 感器裝置，其特征在于：在傳感器的作用范圍內設置軟磁材料的金屬薄片，其中該 金屬薄片的磁導率在磁場的作用下隨磁場的場強的變化而變化，并且還設有評估電 路，利用該評估電路，再由傳感器上的反饋測定該金屬薄片的磁導率變化以及得出 關于被測物相對于傳感器的位置和/或位置變化的結果。本文還提及到位置或位置 變化的測定相當于角度、角度變化的測定或轉速的測量。

根據本發明的傳感器裝置的另一實施例，以權利要求25來保護，該傳感器 裝置實現了上述的目的。根據本發明的傳感器裝置，其特征在于：在傳感器的作用 范圍內設置由軟磁材料制成的金屬薄片，其中該金屬薄片的磁導率在磁場的作用下 隨磁場的場強變化而變化，并且被測物的移動基本上在平行于該金屬薄片的伸縮方 向以及該金屬薄片的磁導率變化由傳感器上的反饋測定以及由此得出關于被測物相 對于傳感器的位置和/或位置變化的結果。本文還提及到位置或位置變化的測定相 當于角度、角度變化的測定或轉速的測量。

對于本發明的方法，最初認識到軟磁材料的特性可用作高精度的位置測量。 軟磁材料的磁導率在外部磁場的作用下隨現存的場強變化而變化。