[發明專利]用于確定物體類型的方法和接近傳感器

有效

• 申請號: 201580006246.2
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN105960601B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 王炳南;龍江;張坤好
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,師瑋

技術領域

本發明總體上涉及接近傳感器，并且更具體地涉及用于確定接近傳感器的物體的類型的接近傳感器。

背景技術

在接近傳感的領域中，需要確定接近傳感器的物體的類型，例如，金屬物體或非金屬物體。常規的傳感器使用電感傳感和電容傳感的組合來確定被檢物體的類型。那些傳感器包括分別進行電容傳感和電感傳感的至少兩個傳感單元。該雙重結構使傳感系統復雜化。

例如，U.S.20070159185描述了具有電容和磁傳感器陣列的安全掃描器。相似地，U.S.6801044號申請描述了包括由兩個相同且對稱布置的振蕩電路組成的復合測量單元的系統，其中，測量元件采用相同且對稱布置的電感線圈和電容器芯片的形式。

U.S.20130106769描述了使用交替的電感和電容模式的混合傳感方法。通過在不同模式中激勵傳感器來實現電感模式和電容模式。然而，該方法需要開關電路，這降低了檢測速度。

發明內容

本發明的一些實施方式是基于一種普遍認識，即，當源例如通過電纜向一結構發送信號時，信號的一部分例如經由同一電纜被該結構反射回所述源。反射信號的參數取決于所述結構的阻抗，并且所述結構的阻抗可能受到接近所述結構的另一物體的影響。因此，結構附近的物體的存在能夠影響反射信號的參數。

具體地，接近由電力信號供電的諧振結構的物體能夠改變從諧振結構反射的電力信號的相位。此外，由于電感耦合和電容耦合的原理的差異，不同類型的物體，即金屬物體或非金屬物體有區別地改變電力信號的相位。這樣的差異可以在從諧振結構反射的電力信號的非諧振頻率上檢測到。因此，包括諧振結構的接近傳感器能夠不利用結構的諧振特性，而使用它的非諧振特性來區分接近諧振結構的金屬物體和非金屬物體。

例如，接近具有諧振頻率的諧振結構的金屬物體能夠在兩種類型的非諧振頻率(即，諧振頻率之上的頻率上和諧振頻率之下的頻率)上改變反射信號的相位。相反，接近諧振結構的非金屬物體能夠在諧振頻率之上或之下的但不是同時在兩種類型的非諧振頻率上的頻率上改變電力信號的相位。

因此，通過在兩種或僅一種類型的非諧振頻率上檢測從諧振結構反射的電力信號的相位的改變，能夠區分接近諧振結構的物體的類型。

相應地，一個實施方式公開了一種用于確定接近具有諧振頻率的諧振結構的物體的類型的方法。該方法包括：如果所述物體在在諧振頻率之下和之上的頻率處改變從所述諧振結構反射的電力信號的相位，則確定所述物體的類型為金屬物體；以及否則就確定所述物體的類型為非金屬物體。

另一實施方式公開了一種接近傳感器，該接近傳感器包括：傳感器單元，其具有諧振結構，所述諧振結構具有諧振頻率；電源，其用于向所述諧振結構提供電力信號，所述電力信號包括具有第一非諧振頻率的第一信號和具有第二非諧振頻率的第二信號，所述第一非諧振頻率和所述第二非諧振頻率被選擇為使得所述諧振頻率的值在所述第一非諧振頻率的值與所述第二非諧振頻率的值之間；檢測單元，其用于在物體接近所述傳感器單元的情況下檢測所述第一信號的相位的第一改變和所述第二信號的相位的第二改變中的一個或二者；以及處理器，其用于在檢測到所述第一改變和所述第二改變二者的情況下確定所述物體的類型為金屬物體，并且用于在僅檢測到所述第一改變和所述第二改變中的一個的情況下確定所述物體的類型為非金屬物體。

附圖說明

[圖1]

圖1是根據本發明的一些實施方式的用于確定接近諧振結構的物體的類型的系統和方法的示意圖。

[圖2]

圖2是示出不同的非諧振頻率上的反射信號的相位的差異的圖表。

[圖3A]

圖3A是根據本發明的一些實施方式的接近傳感器的框圖。

[圖3B]

圖3B是圖3A的接近傳感器的示例性操作的流程圖。

[圖4]

圖4是圖3A的接近傳感器的處理器的示例性操作的流程圖。

[圖5]

圖5是示出根據本發明的一些實施方式的選擇具有多個諧振頻率的諧振結構的非諧振頻率的圖。

[圖6]

圖6是根據本發明的一些實施方式的為操縱諧振頻率而調整的不同傳感器設計的比較。

[圖7]

圖7是根據本發明的一些實施方式的檢測處理單元的框圖。

具體實施方式