[发明专利]电感式位移测量传感器和用于操作所述传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电感式位移测量传感器和用于操作所述传感器的方法。

背景技术

以无接触方式工作的电感式位移测量系统是测量技术领域中已知的。因此，具有人工神经网络(ANN)的对应传感器布置出现在US 5,898,304A1中，其中提供了测量线圈和评估单元，用来进行对测量信号的检测、处理和评估。

其中所描述的ANN包括输入层、至少一个(隐蔽的)中间层、输出层，以及在两个单独层之间的连接点处提供的加权。在学习阶段确定相应加权因数的适合值，在所述学习阶段中，在具有已知材料并且与传感器隔开已知距离的数个不同目标物体上进行测试测量。传感器布置应适于不取决于相应目标物体的材料来确定距离和厚度。

在所提及的位移测量系统中，由测量线圈测量的电感数据需要借助于人工神经网络(ANN)进行频谱分析。这样做的依据是测量的频谱对与目标物体相隔的空间距离的相依性。在频谱分析期间，对测量的瞬时不同的电压和电流变量执行特别是数值计算，这意味着相当大的计算工作量，并且阻碍了传感器的紧凑构造方法以及节约成本的实现方式。

发明内容

本发明的目标是指定在开头提及的类型的电感式位移测量传感器，其消除了所提及现有技术的缺点。

本发明是基于如下认识：这里涉及的位移测量系统或对应的位移测量传感器不需要所提及的频谱分析，因为与测量的瞬时变化信号相比，计算出的频率频谱并不包含额外信息，所述频率频谱是根据所述信号计算出的。另外，根据目前的研究结果，在基于ANN的频率频谱评估时没有发现对距离测量有用的频谱或时间特征。

与此相反，本发明提出直接借助于ANN，即，在无需中间频谱分析的情况下，来评估由测量线圈检测到的瞬时变化信号。优选因此由ANN评估来自要测量的目标物体的脉冲响应，所述脉冲响应是由发射器线圈所发射的非周期性(瞬态)信号引起。脉冲响应大致上是由在目标物体中感生的涡电流和磁性极化生成。ANN供应目标物体的距离数据作为输出信号。

根据本发明的位移测量传感器具有特性线，所述特性线不取决于周围温度或传感器的操作温度以及将被测量的目标物体的相应材料。在这个特性线中，应用由位移测量传感器供应的结果数据(例如，距离数据)，对上(versus)以另一种方式确定的实际距离。针对根据本发明的位移测量传感器产生的特性线优选地形成为线性的，或表示至少严格单调运行的曲线。在线性进程的理想情况中，特性线的梯度大致上对应于值1。

由于借助于ANN直接评估电感检测的测量信号，即，在不要求中间频谱分析的情况下，这样大大减少了传感器结果的硬件开支，因此，与现有技术相比，实现了紧凑得多的构造。例如，从而允许将ANN和另外要求的逻辑电路整合到微控制器中，因此可明显减少生产成本。

根据本发明的电感式位移测量传感器适于确定将被测量的金属目标物体的距离、空间方位、厚度和材料性质，具有本文描述的优点。

必须注意，可根据传感器的使用目的以如下这种方式对ANN进行配置或编程：实现了特定于材料的测量，而不是所提及的不取决于材料的测量。

还必须强调，位移测量传感器可以只是优选地用于电感式工作的位移测量系统，并且根本上也能够在具有本文针对非电感式工作的位移测量系统所描述的优点的情况下使用，其中评估对应的脉冲响应。非电感式工作的位移测量传感器的实例是光学方式、听觉方式(超声)或以电容方式工作的传感器。

附图说明

图1借助于框图、使用距离传感器的实例，展示了根据本发明的位移测量传感器的示例性实施方案；

图2展示人工神经网络(ANN)的示例性实施方案；

图3示出在测量信号之间的典型的瞬时连接、数字化波形和输入数据；

图4展示根据本发明的用来示教或训练图1所示的距离传感器的方法的示例性实施方案；

图5使用接近开关的实例来展示根据本发明的用于操作图1所示的距离传感器的方法的示例性实施方案；

图6展示特性线图，用来比较用ANN计算出的距离数据与以另一种方式测量的参考数据。

具体实施方式

图1所示的电感式距离传感器1包括：(模拟)传感器或测量变换器10、计时单元20、用来使检测信号数字化的数字化单元30、信号评估单元40以及输出单元50。在示例性实施方案中，提及的功能部件布置在单个壳体5中。计时单元20、数字化单元30以及信号评估单元40具体是在微控制器4中实施。距离传感器1另外还包括这里没有展示的电压供应源。