[发明专利]微波位置测量装置和位置测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测可移动地安装在致动器外壳的作用空间的致动器的致动器元件位置的位置测量方法和微波位置测量装置，具有高频微波天线结构，用于将具有至少两种不同频率的微波发送到作用空间，并且用于接收来自反射微波的作用空间由致动器元件上至少部分反射所述发射的微波形成的微波，并且具有评估装置，用于形成表示致动器元件的特定位置的位置信号，借助于所述反射微波的测量信号。

背景技术

例如，在DE 198 33 220 A1中披露了这种类型的位置测量方法和微波位置测量装置。所述已知的位置测量装置具有耦合探头，用于将微波信号耦合在致动器外壳上，例如，气压缸，它的活塞，即致动器元件能反射微波。活塞内部形成了波导管，其中，所述微波能从所述耦合探头向所述活塞传播，并且从后者上反射，作为反射微波沿所述耦合探头方向的返回。在所述已知位置测量装置上提供了振荡器(VCO)，它能够调节预定频带宽度范围内的微波，以便生成至少两种不同频率。

根据DE 198 33 220 A1，在所述致动器或位置测量装置第一次工作时，它以所谓的搜索方式确定活塞的绝对相位差，其中，所述频率是变化的。在确定了所述活塞位置之后，将驻波输入汽缸外壳，通过活塞的运动实现它的位移，以便可以通过相位评估确定所述活塞位置。

不过，驻波的信号并非总是最佳的，因此，在某些位置上，所述活塞位置不能以需要的精度确定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供位置测量装置和位置测量方法，它能以高测量精度进行测量。

上述目的是通过上述类型的微波位置测量装置实现的，其中，用于形成位置信号的评估装置是通过取决于至少两种不同频率的测量信号，并且取决于致动器元件的特定位置的分量进行加权。根据另一个独立权利要求，还提供了用于实现上述目的的位置测量方法。

本发明的基本构思是将微波，例如，几种不同频率的雷达波，例如，10MHz-25GHz范围内的雷达波以常见的连续方式发送到所述作用空间。这些微波随后被所述致动器元件，例如，气压缸的活塞反射。所述活塞反射微波，以便生成反射的微波或反射微波，并且通过所述微波天线结构接收。所述反射的微波根据活塞位置或致动器元件位置进行加权，与预期具有较低测量精度的微波相比，赋予预期具有更高测量精度的微波或微波的频率更大的权重。在所述最简单的情况下，所述微波天线结构发送并且接收具有至少两种频率的微波，以便其中的至少一种频率的权重比另一种更大，所述权重取决于致动器元件的位置，因此是可变的。

例如，所述微波天线结构将第一种频率的第一种微波和具有不同于第一种频率的至少第二种频率的至少第二种微波发送到所述作用空间。为了形成所述位置信号，本发明的位置测量装置的评估装置对所述测量信号的第一频率依赖分量和所述测量信号的两种或两种以上第二频率依赖分量的至少一个进行加权，所述分量取决于致动器元件的特定位置。

所述致动器元件的位置能够以大精度，例如高达10微米的精度准确地确定。

不过，特别常见的是发送具有至少一种其他传播频率的微波，即，至少一种第三发送频率，并且根据本发明接收由此产生的反射微波并且进行加权，以便形成冗余。

所述加权甚至可以这样进行，能产生特别高的不准确性的一种或多种频率的权重可以为零，即使它退出。

常见的是，所述评估装置由测量信号的至少两种加权的频率依赖分量形成平均值。与具有较低权重的分量相比，在所述平均值中为具有更高权重的分量提供更高的重要性。

通过使用两种或两种以上不同频率，可以限制非理想条件的影响，例如，由于噪音，不希望的反射等产生的影响。所述平均值通常是这样平均的，使得一个位置上由不利的频率对分量造成的影响通过降低权重甚至是消除权重得以降低。

对测量信号的分量的精度的测量，例如，致动器元件在作用空间中的某一位置的测量信号的梯度的数量的测量。通常与具有较小梯度值的分量相比，所述评估装置赋予所述测量信号的相应的频率依赖分量更大的梯度或更大的斜率，如果它的梯度为零或者是接近于零，就将所述测量信号的分量彻底排除。

例如，所述测量信号的正弦曲线或余弦曲线分量的上部和下部顶端就是这种情况。如果它的梯度数量降低到低于预期的值，所述评估装置就将所述测量信号频率依赖分量之一或若干分量的权重确定为零。但是，对于相位信号或相位差信号来说，具有较大数量梯度的分量或部分根据本发明会赋予更大的权重。