[发明专利]用于通过使用微波检测活塞缸的活塞位置的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测活塞缸的活塞位置的方法，在该方法中，沿活塞的方向发射微波发送信号并且检测从活塞反射的微波。

本发明进一步涉及一种用于测量活塞缸的活塞位置的设备，所述设备包括：微波发送装置和微波接收装置，它们至少部分地布置在活塞缸处，其中微波发送装置沿活塞的方向发射发送信号并且微波接收装置接收并且检测接收信号；和评价装置。

背景技术

DE 20 2005 020 158 U1公开了一种用于测量到所要测量的介质的距离的测量系统，所述测量系统包括用于将电磁波传导到所要测量的介质的、具有第一端和第二端的中空导体、可附接到第一端以将调制的电磁波发射到中空导体中的发送器、可附接到第一端以接收来自中空导体的电磁波的接收器，和被连接到接收器以检测到所要测量的介质的距离的评价单元。在中空导体中设置中断部，该中断部使在中空导体中引导的电磁波的限定部分被反射回接收器，并且将评价单元配置为通过比较从中断部反射的电磁波与从所要测量的介质反射的电磁波而检测到所要测量的介质的距离。

DE 10 2007 020 046 A1公开了一种用于确定距离的方法，其中提供了一种具有反射体的线形结构，所述线形结构具有馈送模块，该馈送模块具有馈送区域，该馈送区域经由具有电介质保持系统的波导而将HF收发器连接到耦合探针，并且该反射体具有基板，该基板具有在其上安装以形成杯形元件的颈圈。测量在由耦合探针限定的馈送点和反射体之间的距离，其中，经由耦合探针，作为具有不同频率的电磁波而将至少两个发送信号耦合、优选地将其辐射和接收。

DE 198 33 220 A1公开了一种具有传感器装置和评价电子器件的距离测量设备，其中该传感器装置具有用于将发送信号馈送到线形结构中的至少一个耦合探针。

US 4,737,705公开了一种使用同轴共振腔的线性位置传感器。

EP 0 303 595 B1公开了一种用于检测活塞和活塞杆的线性位置的设备，其中将微波反射并且产生横模。

在2002年由Schaker Verlag，Aachen出版的题目为“Integrated Microwave Sensors for Cavity-Length Measurement in Machine Engineering（用于机械工程中的空腔长度测量的集成微波传感器）”的博士论文描述了允许确定柱形空腔的长度的微波传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供在开始述及的种类的方法，该方法允许在高测量速率和在活塞缸中的最小侵入性干预（invasive intervention）下的高水平的测量准确度。

根据本发明，在开始述及的方法中通过以下特征实现了这个目的：发送信号包括调制信号，该调制信号具有在调制频率下正弦调制的基本频率，执行在发送信号和接收信号之间的相位的评价，在基带处执行相位确定和在至少一个边带处执行同时的相位确定，其中在基带处的相位确定被用于活塞位置的精细确定、而在该至少一个边带处的相位确定被用于活塞位置的粗略确定，以及，关于基本频率或者中间频率对于接收信号和评价发送信号执行带通滤波，并且关于调制频率执行带通滤波。

在根据本发明的解决方案中，发送信号由调制信号形成或者包含这种调制信号。正弦调制使发送信号的频谱具有带有基本频率的基带和带有整数倍的调制频率的边带。这使得使用基带和至少一个边带这两者来确定活塞位置成为可能。根据本发明的解决方案允许在基带（在基本频率下）和在一个或者多个边带（在调制频率或者其整数倍下）中的同时的相位确定或者行进时间（running time）确定。

由此以不同的方式确定在发送信号和接收信号之间的相位差是可能的。特别地，能够通过在基带中执行评价而实现精细确定并且能够通过在至少一个边带中执行评价而实现粗略确定。

在基带中，基本频率为该确定提供了标度。在边带中，是调制频率提供衡量。相应的频率越小，明确的测量范围越大。因为调制频率小于基本频率，所以在边带中的明确范围大于在基带中的明确范围。

相位确定是在基带处执行的。相应的信息可以用于确定位置；特别地，在基带处的相位确定用于活塞位置的精细确定。

为此目的，提出了将接收信号和评价发送信号关于基本频率或者中间频率（当发送信号包含中间频率时）带通滤波。可以由此将用于基本频率的相应的信号滤波并且确定相位差。

在至少一个边带处执行了同时的相位确定。这得到了另外的信息或者允许绝对地检测活塞位置。