[发明专利]感应式移动传感器

说明书

本发明涉及到电感式位移传感器的换能器，包括在长度D_tot的区域延伸的交替方向的2N匝次级绕组(213)，所述绕组(213)包括：形成N个半匝的第一个盘绕的导电部分(213A)，在绕组的第一端(E1)与绕组的第一个点(A)之间延伸，所述绕组的第一端位于长度D_tot的中点，所述绕组的第一个点(A)位于长度D_tot的一端；形成N个半匝的第二部分(213B)，在第一个点(A)与位于长度D_tot的中点的第二个中间点(M)之间延伸；形成N个半匝的第三部分(213C)，在第二个点(M)与位于长度Dtot的第二端的第三个中间点(B)之间延伸；以及形成N个半匝的第四部分(213D)，在第三个点(B)与位于长度D_tot的中点的绕组的第二端(E2)之间延伸。

技术领域

本发明涉及机械部件相对位移的电感式测量领域。术语“电感式测量”在此表示藉助于电线圈的交变电磁场的测量。更具体地说，但不仅仅只限制于，本发明涉及涡流传感器技术子领域，其中，由电感器所产生的电磁场可以根据在电感器周围可移动的导电部件(相对于电感器)的存在和结构来不同地确定。当电磁场的某些电性能频率采用足够大数值时，该电磁现象就可用于仪器测量的目的，其中“足够大”的概念可由多种参数来确定，例如：导电部件的几何尺寸、电磁属性、温度等等。术语“位移测量”系指相对于电感器或电感器参考系的导电部件的位置、速度、加速度或任何其它位移特征量相关信息的预估。对于位移，同样还要考虑角度(绕轴旋转)、线性(绕轴平移)位移、或这些位移与其它位移或沿着单独轴位移的组合。更具体地说，但不仅仅只限制于，本发明涉及电感式位置传感器、电感式速度传感器和/或电感式加速度传感器。

背景技术

电感式位移传感器通常包括换能器(例如：刚性连接着测量参考系，也称坐标系)和目标(例如：刚性连接着相对于测量参考系的可移动机械部件)。目标设置在换能器较远位置，且不与换能器(机械或电气)接触(非接触测量)。换能器包含初级绕组或电感器，适合产生交变电磁场，和至少一个次级绕组，在存在初级绕组所产生的电磁场条件下在终端上感应产生交变电压，也称电动势或EMF。目标是部分或完全的导电元件，也称为耦合电枢，耦合电枢在换能器前的存在和/或移动，可以改变在初级绕组和次级绕组之间的耦合。应该注意的是，目标对在初级绕组与次级绕组之间耦合的影响，既取决于目标相对于换能器的位置，也取决于目标相对于换能器的速度。

于是，可以根据目标相对于换能器的位置和相对位移来形成电磁场在空间上的分布。电磁场的空间分布随着机械部件的位移而变化，由此所产生的次级绕组的EMF感应也会发生变化。通过对初级绕组所产生的电磁场，次级绕组终端所感应的EMF进行分析，就有可能预估出目标相对于换能器的次级绕组的位移和/或位置。更具体地说，但并非限定性地，通过次级绕组终端上的EMF波幅的时间变化，就有可能预估出目标相对于换能器的位置、速度和/或加速度。

在本发明的本文和下文中明确指明，术语“次级绕组终端上的电动势范围波幅”是指有限频率组成信号所采用的瞬时值，例如：在有关励磁频率的-Δf和+Δf间的频带中(例如：初级绕组终端施加的交变电压的频率)，其中，Δf可以采用100Hz和100kHz间的数值，携带有机械位移特征的部分或全部信息。该信号包含在电动势中，由励磁频率和/或谐频来调制。可以通过频移和滤波方法来获得，更具体地说，可通过基带移位和滤波来获得。该方法的优选示例，包括采用同步励磁频率信号对(调制)电动势进行同步解调制，其中应选择达到特定标准的电场相位，例如：将解调制输出端获得的信号最大化。另一种方法包括在同步解调后计算信号的模数，其涉及不设置电气解调相位的优点和缺点。也应明确的是，电磁力的波幅是根据本发明采用传感器进行位移测量实施用的优选测量量，但在任何方式下，都不排除在有限值载荷与次级绕组终端(载荷适应)相连接时，是次级绕组的相位、频率、或电功率等的电气测量。

专利EP0182085中已描述了电感式位移传感器的示例，尤其是涡流位置传感器的示例。