[发明专利]被测物相对于传感器的位置和/或位置变化的测定方法及测定用的传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种被测物相对于传感器的位置和/或位置变化的测定方法，该 传感器优选具有施加以交流电的传感线圈。本发明还涉及一种相应的传感器装置。

背景技术

电磁感应传感器可广泛应用于工程领域。它们可用于，例如，监控传感器与 被测物之间的距离、测量转动或阀门升程的动作、测定活塞的位置或检测导电物。 这种不完全的列举表明了这类通用传感器广泛应用的可能性。

可沿软磁铁芯移动的永久磁铁用作路径传感器中的被测物，已由DE 3610 479A1揭示。两个相对地外露的激励线圈以及二次线圈均缠绕在该铁芯上。该软磁 铁芯的一位置上所产生的虚拟气隙取决于被测物相对于传感器的位置，其意味着该 二次线圈中所感应的电压随被测物的位置而变化。该电压与被测物相对于传感器的 位置成比例。

EP 1158266A1揭示一种包括感应传感器、换能器以及评估单元的路径测 量系统。根据该申请的一实施例，位置可相对于该传感器变化的磁铁用作换能器。 该磁铁的磁场使该传感器的软磁材料饱和。因为这种局部饱和效应，传感器的测量 线圈的电感会变化，该测量线圈与振荡器连接，因而可检测其频率或幅度的变化。

DE 20307652U1揭示一种磁控路径记录装置，该磁控路径记录装置设有磁 场传感器以及能够沿移动轴线位移的磁铁。软磁材料条以与该移动轴线平行设置， 自软磁材料条的端部，使磁场传感器面对该端部和其传感器装置组合。该路径记录 装置的测量范围由该软磁材料条的长度以及该磁铁的宽度来确定。

US 4926122A、EP 0729589B1或DE 3041041C2揭示一些带有磁电 转换器的传感器，这些传感器用于转子旋转的不接触记录。实际上，为了保证不受 干扰，这些转换器与被测物为紧靠设置。在这有限的间隔(一般大致为1亳米)，特 别是在实际的使用条件下，该传感器可能被损坏。因此，以较大的基本间隔可靠地 记录旋转动作对于动态操作尤其重要。

DE 3803293A1、DE 3803253A1或DE 3610479A1揭示利用高磁导率 软磁材料的饱和效应的其它传感器以及接近开关。然而，这些传感器的反应距离受 限制。为了达到较大的测量范围，评估电路的放大系数必须大。然而，这会导致与 温度相关的大误差以及对安装的公差要求高。

发明内容

因此，本发明主要的目的是提供了一种方法，用该方法能够在静态及动态操 作中以分辨率测量被测物相对于传感器的位置或位置变化。本发明还提供了一种设 计可能最简单的相应装置。

上述的目的通过根据本发明的权利要求1的特征来实现。根据本发明的方 法，其特征在于：通过分配给软磁金属薄片中被测物的磁铁，其磁导率在磁场的作 用下随磁场的场强变化而变化并安排在传感器的作用范围内，使金属薄片的磁导率 变化，而该金属薄片的磁导率变化由传感器上的反馈来确定并由其测定被测物相对 于传感器的位置和/或位置变化。位置或位置变化的测定相当于角度、角度变化的 测定或转速的测量。

在装置方面，上述的目的通过权利要求13的特征来实现。根据本发明的传 感器装置，其特征在于：在传感器的作用范围内设置软磁材料的金属薄片，其中该 金属薄片的磁导率在磁场的作用下随磁场的场强的变化而变化，并且还设有评估电 路，利用该评估电路，再由传感器上的反馈测定该金属薄片的磁导率变化以及得出 关于被测物相对于传感器的位置和/或位置变化的结果。本文还提及到位置或位置 变化的测定相当于角度、角度变化的测定或转速的测量。

根据本发明的传感器装置的另一实施例，以权利要求25来保护，该传感器 装置实现了上述的目的。根据本发明的传感器装置，其特征在于：在传感器的作用 范围内设置由软磁材料制成的金属薄片，其中该金属薄片的磁导率在磁场的作用下 随磁场的场强变化而变化，并且被测物的移动基本上在平行于该金属薄片的伸缩方 向以及该金属薄片的磁导率变化由传感器上的反馈测定以及由此得出关于被测物相 对于传感器的位置和/或位置变化的结果。本文还提及到位置或位置变化的测定相 当于角度、角度变化的测定或转速的测量。

对于本发明的方法，最初认识到软磁材料的特性可用作高精度的位置测量。 软磁材料的磁导率在外部磁场的作用下随现存的场强变化而变化。