[發明專利]用于傳感機構的測量方法

有效

• 申請號: 201080031446.0
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN102460100A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: E·克斯克
• 申請（專利權）人: MTS傳感技術兩合公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10;G01R33/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明涉及一種用于測量參量扭轉角度、長度變化、磁場中至少一個的方法。

背景技術

對磁場、扭轉和/或長度變化的測量具有很大的需求。這能夠實現在WO2007/051589A2中說明的傳感器。但是，全部三個參量都引起傳感器信號類似的強變化，使得不需測量的參量應被盡可能地保持不變或者參考傳感器被用于確定不需測量的參量及用于校正信號。同時確定扭轉應力及拉伸應力或它們的變化，在使用一個不相對所提及的參量中的任何一個保持不變的傳感器情況下，至今是不可能的。

發明內容

本發明的任務是，使對參量：環境磁場、縱向拉伸和扭轉角度中的一個或多個的測量不易受到尤其是由其它參量的變化引起的干擾的影響，傳感器主要對所述測量敏感。

該任務借助根據權利要求1的方法解決。從屬權利要求包含根據本發明方法的特別有利的實施形式。

為了借助傳感器測量扭轉角度、長度變化、磁場參量中的至少一個，根據本發明在一個可磁化的或已磁化的導電導體結構的第一導體段中產生動態的、尤其是螺旋狀的磁化。這例如通過在導體段上以與其平行的矢量施加一個磁場及用一個電流脈沖通電該導體段來實現，該磁場優選全部盡可能地平行于該導體段。由此產生從第一導體段遷移到第二導體段中的磁化，第二導體段具有尤其是螺旋狀的各向異性。各向異性(例如一個扭曲的導體或一個卷曲的導體)借助一個在第二導體段上由于磁化傳遞產生的電壓能夠實現對這樣傳遞的磁化的檢測，所述電壓是用于扭轉角度、長度變化、磁場參量的尺度或者這些參量中多個的混合尺度。

在測量期間，導體結構的至少一個導體段、尤其是整個導體結構暴露在其磁場強度變化的磁場中并且在可變磁場的至少兩個不同磁場強度時確定動態的、尤其是螺旋狀的磁化。這樣獲得的至少兩個在不同磁場強度下產生及檢測到的電壓被共同用于形成扭轉角度、長度變化和/或磁場參量的尺度。

本發明能夠準同時地實現對全部三個參量變化的測量。兩個參量變化的測量通過利用兩個機械參量中每個的狀態的傳感器信號的特征化的磁場相關性來實現。在此，該方法例如根據下述傳感器進行說明，但其也可以使用其它的主體部分基于磁致彈性的傳感器。

本方法的優點在于，一方面使傳感器的相對環境磁場、扭轉應力和拉應力的變化的非常大的靈敏度能夠用于精確測量例如這些參量中一個，其中，根據本方法減小或極大地消除對于那些在個別情況中不感興趣的參量的靈敏度。此外，該方法能夠在應測量一個或兩個機械參量時放棄磁屏蔽。替換地，可減小對磁屏蔽的屏蔽系數的要求，這樣減小了磁屏蔽的成本及重量。此外，實際上可借助僅僅一個傳感器同時測量三個所述參量。這是成本有利且節省空間的。

附圖說明

本發明在下述根據附圖被詳細說明。示出了：

圖1：傳感器裝置，由陰影線標記的傳感器材料(3)、電觸點A，B，C，D及用于產生控制磁場H_k的一個繞著位于A和B之間的傳感器區段設置的線圈(4)(上圖)或一個包圍整個傳感器的線圈(下圖)構成。在扭轉測量時，至少傳感器的位于C，D之間的區段被扭轉。電流脈沖(8)被饋入觸點A，B，緊接著雙極性信號脈沖(9)出現在該電流脈沖的邊沿附近。

圖2：在外部磁場變化ΔH、扭轉角度和拉應力變化ΔZ時具有所示主峰值位置變化的S(H_k)關系(1)。該控制磁場在H_min與H_max之間運行。該傳感器信號被整流。信號的相位在H_k＝0的右側和左側是相反的。

圖3：由控制磁場H_k及環境磁場H_u的分量組合成在傳感器材料上起作用的磁場H。

圖4：用于兩個不同拉應力的整流的S(H_k)關系以及一階導數。傳感器具有相應于H₁或H₂的橫向各向異性以及負的磁致伸縮常數。

圖5：在具有橫向磁性各向異性及負的磁致伸縮常數的30*1.2*0.02mm的傳感器條帶縱向拉伸時的峰值間距變化(H’₁-H’₂)-(H₁-H₂)。

圖6：用于不同扭轉角度的整流的S(H_k)關系，其中，所述角度從正的(曲線40)變為負的(曲線42)。

圖7：作為電流脈沖(8)的應答的、在觸點C，D上的脈沖(9)的時間變化曲線。扭轉角度被改變。