[发明专利]用于传感机构的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量参量扭转角度、长度变化、磁场中至少一个的方法。

背景技术

对磁场、扭转和/或长度变化的测量具有很大的需求。这能够实现在WO2007/051589A2中说明的传感器。但是，全部三个参量都引起传感器信号类似的强变化，使得不需测量的参量应被尽可能地保持不变或者参考传感器被用于确定不需测量的参量及用于校正信号。同时确定扭转应力及拉伸应力或它们的变化，在使用一个不相对所提及的参量中的任何一个保持不变的传感器情况下，至今是不可能的。

发明内容

本发明的任务是，使对参量：环境磁场、纵向拉伸和扭转角度中的一个或多个的测量不易受到尤其是由其它参量的变化引起的干扰的影响，传感器主要对所述测量敏感。

该任务借助根据权利要求1的方法解决。从属权利要求包含根据本发明方法的特别有利的实施形式。

为了借助传感器测量扭转角度、长度变化、磁场参量中的至少一个，根据本发明在一个可磁化的或已磁化的导电导体结构的第一导体段中产生动态的、尤其是螺旋状的磁化。这例如通过在导体段上以与其平行的矢量施加一个磁场及用一个电流脉冲通电该导体段来实现，该磁场优选全部尽可能地平行于该导体段。由此产生从第一导体段迁移到第二导体段中的磁化，第二导体段具有尤其是螺旋状的各向异性。各向异性(例如一个扭曲的导体或一个卷曲的导体)借助一个在第二导体段上由于磁化传递产生的电压能够实现对这样传递的磁化的检测，所述电压是用于扭转角度、长度变化、磁场参量的尺度或者这些参量中多个的混合尺度。

在测量期间，导体结构的至少一个导体段、尤其是整个导体结构暴露在其磁场强度变化的磁场中并且在可变磁场的至少两个不同磁场强度时确定动态的、尤其是螺旋状的磁化。这样获得的至少两个在不同磁场强度下产生及检测到的电压被共同用于形成扭转角度、长度变化和/或磁场参量的尺度。

本发明能够准同时地实现对全部三个参量变化的测量。两个参量变化的测量通过利用两个机械参量中每个的状态的传感器信号的特征化的磁场相关性来实现。在此，该方法例如根据下述传感器进行说明，但其也可以使用其它的主体部分基于磁致弹性的传感器。

本方法的优点在于，一方面使传感器的相对环境磁场、扭转应力和拉应力的变化的非常大的灵敏度能够用于精确测量例如这些参量中一个，其中，根据本方法减小或极大地消除对于那些在个别情况中不感兴趣的参量的灵敏度。此外，该方法能够在应测量一个或两个机械参量时放弃磁屏蔽。替换地，可减小对磁屏蔽的屏蔽系数的要求，这样减小了磁屏蔽的成本及重量。此外，实际上可借助仅仅一个传感器同时测量三个所述参量。这是成本有利且节省空间的。

附图说明

本发明在下述根据附图被详细说明。示出了：

图1：传感器装置，由阴影线标记的传感器材料(3)、电触点A，B，C，D及用于产生控制磁场H_k的一个绕着位于A和B之间的传感器区段设置的线圈(4)(上图)或一个包围整个传感器的线圈(下图)构成。在扭转测量时，至少传感器的位于C，D之间的区段被扭转。电流脉冲(8)被馈入触点A，B，紧接着双极性信号脉冲(9)出现在该电流脉冲的边沿附近。

图2：在外部磁场变化ΔH、扭转角度和拉应力变化ΔZ时具有所示主峰值位置变化的S(H_k)关系(1)。该控制磁场在H_min与H_max之间运行。该传感器信号被整流。信号的相位在H_k＝0的右侧和左侧是相反的。

图3：由控制磁场H_k及环境磁场H_u的分量组合成在传感器材料上起作用的磁场H。

图4：用于两个不同拉应力的整流的S(H_k)关系以及一阶导数。传感器具有相应于H₁或H₂的横向各向异性以及负的磁致伸缩常数。

图5：在具有横向磁性各向异性及负的磁致伸缩常数的30*1.2*0.02mm的传感器条带纵向拉伸时的峰值间距变化(H’₁-H’₂)-(H₁-H₂)。

图6：用于不同扭转角度的整流的S(H_k)关系，其中，所述角度从正的(曲线40)变为负的(曲线42)。

图7：作为电流脉冲(8)的应答的、在触点C，D上的脉冲(9)的时间变化曲线。扭转角度被改变。