[发明专利]用于借助电容检测来确定物体的相应几何位置的方法和装置

权利要求书

1.用于借助电容检测来确定物体的相应几何位置、位移或角度的方法，包括沿着预定的测量方向-交流电压电位的分布沿着该测量方向改变-引导一个电位探头并测定检测的电位的步骤，所述电位探头与电压分布元件发生电容作用，其中加到电压分布元件上的电源电压被提供有交流电压以使两端交替呈现相等的电压且电压分布元件两端在比较阶段(I)不出现电压降，且随后为使电压分布元件两端出现电位差，将一个电压加到所述元件的一端上且同时将其另一端与地相连，或者将相位相反的电压在测量阶段(II)加到两端上，在比较阶段将电位测量探头所检测的电压与一个基准电压(Uref)相比较并通过对电压分布元件的电源电压的增益和/或变化的相应控制来重新调节电位测量探头所检测的该电压，从而在测量阶段(II)中能够在不受干扰变量的任何影响的情况下检测表示相应位置的电位探头电压。

2.用于借助电容检测来确定物体的相应几何位置、位移或角度的方法，包括沿着预定的测量方向-交流电压电位的分布沿着该测量方向改变-引导一个电位探头并测定检测的电位的步骤，所述电位探头与电压分布元件发生电容作用，其中加到电压分布元件上的电源电压以这样的方式被提供有交流电压-即使得其一端被交替地提供有交流电压，同时另一端与地相连，且通过对电压分布元件的电源电压的增益或变化所进行的相应控制而对电位测量探头所检测的相反电压之和进行控制，使之与一个基准电压(Uref)相对应而使得单独考虑的各个相位相反的输出电压都反映了分压比。

3.根据权利要求1的方法，其中电位测量探头与一个电位耦合探头电和机械连接以形成单个的物理单元，这两个探头在同一测量路径上行进，且耦合探头以类似的方式以电容的方式作用在一个固定耦合电极(16)上，从而提供测量值。

4.用于借助电容检测来确定物体的相应几何位置、位移或角度的装置，包括用于沿着预定的测量方向-交流电压电位的分布沿着该测量方向改变-引导一个与一个电压分布元件电容作用的电位探头并测定检测的电位的装置，其中设置了电路装置(S3；30，30’；38；45，46，47，48)，该电路装置是以这样的方式设计的，即沿着电压分布元件的电压分布图设计，包括在时间上彼此跟随的至少两个不同分布构造，这两个分布都由电位测量探头(15)借助电容来检测，此外还包括比较装置和调节装置，比较装置供将至少其中一种所述分布结构与基准电压(Uref)相比较，调节装置供根据所述比较结果调节总增益或改变电压分布元件的供电电压。

5.如权利要求4所述的几何位置检测装置，其中电压分布元件由电阻路径(20，20’)构成。

6.根据权利要求4的装置，其中控制分压分布元件的供给电源电压的切换装置(S3；20，30’)具有这样的配置-即在第一比较阶段(I)中电压分布元件两端没有电压降，这是通过断开在一侧的供电线路或通过将相等的电压提供到两个分压分布元件端上而实现，而在一个较晚的第二时刻这些分压分布元件端与供电电压源(21，38)相连从而使得跨越分布元件出现了电压降。

7.根据权利要求4的装置，其中供电电压源(38)受到了控制从而使得得到移相的交流电压(Uv1，Uv2)被以这样的方式加到电压分压元件的终端上-即至少在一定的时段间(V)中获得了电阻路径两端没有电压降的状态。

8.根据权利要求4的装置，其中由电位测量探头在其中没有电压降出现的时间段中所检测到的探头电压，不论该电位测量探头的位置如何，在得到放大之后都被与一个基准电压(Uref)相比较，且供电电压源(21，38)所产生的电源电压(Uv1，Uv2)和/或总增益重新得到调节。

9.根据权利要求4的装置，其中在将交流电源电压交替施加到电压分布元件的端子的情况下，在放大器(33)的下游设置有一个求和元件(36’)，它跟随检测到的上升和下降特性的时间同步整流，用于启动一个控制器以使该控制器调节交替施加的交流电压的输入幅值和/或输入放大器(33)的增益，从而与探头的位置无关地确定的上升或下降特性之和保持恒定。

10.根据权利要求4的装置，其中至少电压分布元件(13)、电位测量探头(15)和电位施加电极(17)被用作地电位的屏网(43)所包围。

11.根据权利要求4的装置，其中电压分布元件、放大器和电源电压发生装置彼此电隔离。

12.根据权利要求4的装置，其中设置和设计了一个监测电路-最好是微处理器，以对包括输出电压、运算增益、基准比较、基准电位、相位相反的输出电压和控制器的输出电压的组中的至少一个是否在下和上限内的合理性进行监测。