[发明专利]用于对测量变量进行测量的器件

说明书

本发明涉及一种用于测量被测变量的装置，其中，第一电感(LP，L1)具有添加至其以形成并联谐振电路(P)的电容(CP)并且由微控制器(MK)来激发。耦合至所述第一电感(LP，L1)的测量电感(LS1，LS2，LS3，L2)由所述微控制器(MK)来测量。因此，可以推断出被测变量，在所述微控制器(MK)之外仅需要很少的部件。

技术领域

本发明涉及一种用于测量被测变量的装置。具体地，所述装置可以是感应式传感器。

背景技术

感应式传感器通常基于一个或多个感应式器件的系统的由于被测变量而导致的一个或多个特性值的变化。这种感应式器件可以指例如线圈、绕组或电感。

可能的特性值具体为：

-自电感L，也被简称为电感，

-电阻损耗R，所述电阻损耗由绕组的无电抗电阻及其他损耗贡献组成，

-复阻抗Z＝jωL+R，其中，j为虚数单位并且ω为角频率，

-损耗角δ＝arctan(Re{Z}/Im{Z})，

-以及尤其在多个器件之间具有磁耦合的情况下，互感M。互感M可以被间接测量作为一个导体中对尤其是另一个导体中的已知电流起反应的感应电压。

引起特性值变化的被测变量可以尤其是位置或长度、角度、力、压力或扭矩。可以通过举例引用的应用是用于汽车制动踏板的位置传感器。

对于感应式传感器，在现有技术中，具体存在两种用于电路系统的主要方法以便执行对特性值的电测量：

第一种情况下，这是一种谐振系统：具有其可变特性值(经常是电感L)的感应式传感器是振荡器的频率确定网络的一部分。振荡器总是以其自然频率进行振荡，其最重要的影响因素是L。因此，L的测量是致力于可以例如通过对振荡器振荡的周期或者零交叉进行计数来轻易执行的频率测量。

第二种情况下，这是一种锁相放大器(也是相敏整流器、同步解调器或者载频放大器)：感应式传感器设置有在固定频率下的激励(电流或者电压)。信号处理电路使用阻抗来测量对应的其他电变量(电流或电压)。信号处理与在所述激励的频率左右对此变量进行窄带滤波一致，随后利用所述激励来确定复振幅和商形成从而确定特性值。这些功能可以通过使用模拟电子学或者主要地使用数字信号处理的手段和软件来实现。

这两种方法具有不同的缺点。

谐振系统对感应式系统的概念具有限制性，因为每个振荡器仅一次振荡是可能的。多个信号仅可以使用多个独立的振荡器和感应式系统来获得，这显著地增大了传感器利用比率测量或差分测量的支出。另外，感应式系统总是具有频率相关性，即其仅可以针对一个频率以最优方式来进行设计；振荡器的频率范围总是折衷。借助振荡频率的改变，交叉灵敏性可能破坏测量结果，例如，因为电感L除了对被测变量的灵敏性之外还受到另外的频率相关变量的影响。最后，频率测量的最大计数结果与最小计数结果之差必须超过对满足测量精度和测量分辨率的对应要求的最小值。这需要取决于频率的最小测量时间，所述最小测量时间有时根本不可用。

相比之下，锁相放大器以恒定频率进行操作，但是也需要在此频率下的激励。这些强制振荡的频率是可自由选择的，但是感应式系统的频率相关性意味着这是针对以谐振进行操作的不一致性，即，利用处于自然频率下的振荡。因此不可能使用以下谐振的优点：作为谐振器进行操作的感应式系统已经是滤波器，因为它能够以其自然频率实现促进测量的特别高的振幅。频率显著不同于此频率的干扰受到滤波作用的抑制。另外，如果所有其他参数保持相同，则用于维持振荡的感应式系统的功率要求在谐振下处于其最低处。对于激励的给定功率，特别高的振幅因此是可能的。这两个优点自然是相同的实质性问题，一者是从测量的角度来看，一者是从激励的角度来看。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于测量被测变量的(与现有技术相比，可替代的、具体为经改进的)装置。