[发明专利]运动部位置的角测量电感传感器和用此传感器的测量方法

说明书

本发明涉及运动部位置的角测量电感传感器和用此传感器的测量方法。本发明的目的是改进角度电感式传感器的线性度。根据本发明的电感式传感器包括主绕组、两个辅绕组和可运动的目标，主绕组以中央轴为中心并且携带可以在辅绕组中感应电压的高频交变电流，辅绕组也以中央轴为中心并且由数量为k（k=2）的基本相同的回路构成，回路是连续交叉的并且布置为与主绕组相对。在该情况中，目标由具有p=1个具有角度开口（α1）的角度扇形的部件构成。目标的角度扇形的开口（α1）比辅绕组的回路的角度扇形的开口小一偏差，计算该偏差以便消除在目标在测量方位上的位置的所测角度值与实际角度值之间的线性度偏差傅立叶分解的第四谐波。

技术领域

本发明涉及致力于旋转部件的位置的角度测量的电感式传感器以及涉及使用该电感式传感器的测量方法。

本发明的领域涉及使用布置在运动的结构上的目标来检测运动的结构和机械部件的位置，这些结构和机械部件特别是旋转机器的转子。

本发明主要但非排他地应用于航空学或汽车工业中的机器工具或其他工业机器，并且一般每当有必要监视机械元件的角度位置时应用。

背景技术

角度电感式传感器具有与线性电感式传感器的结构类似的结构：它们包括具有固定主电路和至少一个固定辅电路的“变换器（transformer）”固定部件，和由刚性连接到要在角度上被监视的机械部件的金属目标构成的可运动部件。固定主电路一般由线圈或者由在平坦表面上印刷的电路形成。

高频交变电流在主电路中流动。该电流以与在主电路中流动的电流相同的频率产生磁场。每个辅电路也是固定的并且放置在相同表面上，但是形成至少两个回路（loop）。出于以下指示的原因，连续的回路具有基本相同的表面。它们是交叉的并因此（从三角学的角度来看）具有相反的朝向。

作为在主电路与每个辅电路的具有相同表面的回路之间的耦合的结果，主通量产生视为从每个辅电路的一个回路到另一个回路反向的磁通量。

一般而言，目标的表面至少与辅电路的回路的表面一样大，并且可运动目标的运动然后修改主电路与每个辅电路的每个回路之间的耦合。对在辅电路的端子处感应的电压的测量因此允许知道机械部件的位置。因此，在辅电路的回路前面的目标的连续位置在每个辅电路的回路中产生一定量的磁通量并因此产生电压。该电压的发展根据目标的位置而变化并包括相对增加和减少。最后，该变化产生与正弦曲线非常接近的曲线。

换言之，在每个辅电路的回路中感应电压。该电压的符号取决于回路的方向。这些电压的代数和根据在这些回路前面的目标的运动而变化：在两个回路的中央，目标产生零和电压。因为回路的表面是相同的，所以当目标的大小与每个辅电路回路的大小基本相同时，该电压在传感器的目标正面对每个回路时具有最大绝对值。

对于角度传感器，目标在角度上覆盖辅电路的每个回路。例如，对于具有等于360°的方位（course）（两个180°的回路）的辅电路，目标的角度开口是180°。对于具有等于180°的方位（四个90°的回路）的辅电路，目标由两个具有90°开口的角度扇形构成，这些角度扇形的顶点是相对的。一般地，目标的开口角度等于辅电路的方位的一半。

电感式传感器，特别是其中针对目标测量的位置是角度的角度电感式传感器，在目标角度位置的测量中，并因此在要监视的机械部件的测量中具有误差。已经提出了若干方案来解决该问题。

专利文档WO 2005/098370例如描述了跟随在之前的校准操作之后的参考辅回路的使用，该参考用于目标位置的更准确的测量。此外，专利文档FR 2964735目标在于通过放置在辅电路上的补偿回路的使用来减小测量误差，补偿回路的使用允许移除在辅电路的端子处接收的交变信号的一些寄生分量。