【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
此涉及例如测量或检测位置、接近度或物理状态或状况中的电感式感测。
技术介绍
电感式谐振感测是基于包含谐振器的谐振传感器。谐振器经驱动以在稳定状态振荡下操作，从而投射磁通量能量用于感测导电目标。应用包含相对于导电目标的接近度或位置感测。谐振传感器包含谐振器，例如LC储能电路，其通过谐振器频率及谐振器振荡振幅(谐振状态)表征。谐振器是针对标称谐振频率状态(不存在目标)而配置，其通过谐振频率及谐振振幅下的稳定状态振荡表征。对于标称谐振频率状态，谐振器是以足够大的激发驱动以克服固有的电路损耗，例如线圈电阻及有耗电介质，其可被特征化为谐振阻抗(谐振时的阻抗)。对于电感式感测，从电感式感测线圈中投射的磁通量能量在谐振传感器的感测范围/区域内的导电目标中引发涡电流。涡电流损耗有效地改变谐振器阻抗，从而导致谐振状态变化，例如通过谐振器振荡振幅及频率中的变化而表现出来。此谐振状态中的变化转化为谐振频率状态相对于标称谐振频率状态的变化，其对应于谐振阻抗的变化。
技术实现思路
在所描述的实例中，一种电感式感测系统包含通过单通道接口介接到电感-数字转换器(IDC)的多个谐振传感器。IDC建立并有谐振传感器作为回路滤波器的IDC控制回路。所述IDC控制回路将谐振传感器驱动到系统谐振状态，其中每一谐振传感器被驱动到谐振频率状态。每一谐振传感器是针对区分其与其它谐振传感器的标称谐振频率状态而配置。IDC感测表示目标感测状况的系统谐...
【技术保护点】
一种具有多个谐振传感器的电感式位置感测系统，每一谐振传感器经调适以将目标位置感测为感测范围内的相应的导电目标相对于所述谐振传感器的位置，所述系统包括：多个谐振传感器及具有电感‑数字转换IDC单通道接口的IDC单元，所述多个谐振传感器及所述IDC单元以串联回路拓扑配置，其中所述谐振传感器在串联回路中耦合到所述IDC单元的所述IDC单通道接口；每一谐振传感器包含谐振器，其针对谐振频率状态(稳定状态的振荡振幅及谐振器频率)及感测范围而配置，且经配置以用于在以下状态下操作：标称谐振频率状态，其中所述谐振传感器的所述目标在其感测范围之外，所述谐振器经配置以使得所述标称谐振频率状态相对于任何其它谐振传感器的标称谐振频率状态是唯一的；及对应于目标感测状况中的目标感测谐振传感器的目标感测谐振频率状态，其中其相应的目标在其感测范围内的目标位置处，所述谐振器经配置以使得所述目标感测谐振频率状态不与相应的目标感测状况中的任何其它谐振传感器的任何目标感测谐振频率状态重叠；所述IDC单元经配置以驱动系统谐振状态，其中每一谐振传感器被驱动到谐振频率状态，包含其中每一谐振传感器被驱动到其标称谐振频率状态的标称系统谐...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.16 US 61/878,443;2014.09.15 US 14/486,5751.一种具有多个谐振传感器的电感式位置感测系统，每一谐振传感器经调适以将目标
位置感测为感测范围内的相应的导电目标相对于所述谐振传感器的位置，所述系统
包括：
多个谐振传感器及具有电感-数字转换IDC单通道接口的IDC单元，所述多个谐
振传感器及所述IDC单元以串联回路拓扑配置，其中所述谐振传感器在串联回路
中耦合到所述IDC单元的所述IDC单通道接口；
每一谐振传感器包含谐振器，其针对谐振频率状态(稳定状态的振荡振幅及谐振
器频率)及感测范围而配置，且经配置以用于在以下状态下操作：标称谐振频率状
态，其中所述谐振传感器的所述目标在其感测范围之外，所述谐振器经配置以使得
所述标称谐振频率状态相对于任何其它谐振传感器的标称谐振频率状态是唯一的；
及对应于目标感测状况中的目标感测谐振传感器的目标感测谐振频率状态，其中其
相应的目标在其感测范围内的目标位置处，所述谐振器经配置以使得所述目标感测
谐振频率状态不与相应的目标感测状况中的任何其它谐振传感器的任何目标感测
谐振频率状态重叠；
所述IDC单元经配置以驱动系统谐振状态，其中每一谐振传感器被驱动到谐振
频率状态，包含其中每一谐振传感器被驱动到其标称谐振频率状态的标称系统谐振
状态，且包含其中至少一个谐振传感器被驱动到与目标感测状况相关联的目标感测
谐振频率状态的目标感测系统谐振状态，所述IDC单元包含：
IDC控制回路，其包含谐振控制电路及IDC回路控制电路，且包含所述串联
回路耦合的谐振传感器的每一相应谐振器作为回路滤波器；
所述谐振控制电路经配置以响应于谐振控制信号而控制系统谐振状态，包含响
应于目标感测谐振传感器处的目标感测状况而控制目标感测系统谐振状态；
所述IDC回路控制电路经配置以产生所述谐振控制信号，包含对应于所述目
标感测状况的所述目标感测系统谐振状态的目标感测谐振控制信号；
所述谐振控制电路响应于所述目标感测谐振控制信号以将系统谐振状态驱动
到所述目标感测系统谐振状态，其中所述目标感测谐振传感器在对应于所述目标
感测状况的所述目标感测谐振频率状态下操作；及
传感器数据输出电路，其经配置以输出对应于所述目标感测谐振控制信号的传
\t感器数据，使得所述输出传感器数据表示区别于另一谐振传感器的任何目标感测
状况的相应的目标感测谐振传感器的所述目标感测状况，且因此表示所述相应的
目标相对于此目标感测谐振传感器的所述目标位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
每一谐振传感器进一步通过谐振阻抗表征；且
所述谐振控制电路响应于所述目标感测谐振控制信号以驱动对应于所述目标感
测状况的所述目标感测系统谐振频率状态，从而平衡起因于所述目标感测状况的所
述目标感测谐振传感器的谐振阻抗中的变化。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感式位置感测系统经配置以用于基于输出
传感器数据进行接近度检测，所述输出传感器数据表示对应于相对于所述目标感测
谐振传感器的指定接近度距离处的相应目标的目标接近度状况，所述传感器数据表
示对应于所述目标接近度状况的所述目标感测谐振频率状态，其唯一地区分所述目
标感测谐振传感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电感式位置感测系统经配置以用于基于输出
传感器数据进行范围检测，所述输出传感器数据表示对应于所述目标感测谐振传感
器的所述感测范围内的位置处的相应目标的目标范围状况，所述传感器数据表示对
应于所述目标范围状况的所述目标感测谐振频率状态，其唯一地区分所述目标感测
谐振传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中每一谐振传感器谐振器包含电感器及电容器，其
经配置以使得：
所述电感器具有对于每一谐振器实质上相同的电感值；且
所述电容器具有相对于其它谐振器唯一的电容值，且经指定以使得：相关联的标
称谐振频率状态区别于任何其它谐振传感器的相关联的标称谐振频率状态；且此谐
振传感器及其感测范围的任何相关联的目标感测谐振频率状态不与任何其它谐振
传感器的任何目标感测谐振频率状态重叠。
6.根据权利要求1所述的系统，其中系统谐振状态通过稳定状态系统振荡频率表征，
\t且其中所述IDC单元进一步包含：
谐振器频率电路，其经配置以产生对应于包含目标感测系统谐振状态的目标感测
系统频率的系统频率的系统频率信号，使得表示所述目标感测状况的所述传感器数
据是基于所述对应的目标感测谐振器控制信号及所述目标感测系统频率信号中的
至少一者。
7.根据权利要求2所述的系统，其中：
所述系统谐振状态通过系统振荡振幅及振荡频率表征；
所述谐振控制电路包含负阻抗电路，其经配置以通过响应于负阻抗控制信号将负
阻抗驱动到所述IDC单通道接口而驱动系统谐振状态；
所述IDC回路控制电路包含负阻抗控制电路，其经配置以基于起因于由所述目
标感测状况引起的所述目标感测谐振传感器的所述谐振阻抗中的变化的系统振荡
振幅中的变化而产生所述负阻抗控制信号，包含对应于所述目标感测状况的所述目
标感测系统谐振状态的目标感测负阻抗控制信号；
所述负阻抗电路响应于所述目标感测负阻抗控制信号以将负阻抗驱动到对应于
所述目标感测系统谐振状态的所述IDC单通道接口；
所述负阻抗电路及所述负阻抗控制电路建立负阻抗控制回路，其包含相应的串联
回路耦合的谐振传感器的每一谐振器作为回路滤波器，且所述负阻抗电路及所述负
阻抗控制电路可操作以控制被驱动到所述IDC单通道接口的所述负阻抗以平衡目
标感测谐振传感器的谐振阻抗中的任何变化，从而将所述目标感测谐振传感器驱动
到对应于所述目标感测状况的所述目标感测谐振频率状态；且
所述输出传感器数据对应于所述负阻抗控制信号，使得所述输出传感器数据表示
平衡起因于所述目标感测状况的所述目标感测谐振传感器的谐振阻抗所需要的所
述负阻抗，且因此表示所述相应的目标相对于此目标感测谐振传感器的所述目标位
置。
8.一种电感-数字转换IDC电路，其可在具有以串联回路拓扑配置的多个谐振传感器
的电感式位置感测系统中操作，每一谐振传感器经调适以将目标位置感测为感测范
围内的相应的导电目标相对于所述谐振传感器的位置，每一谐振传感器包含谐振
器，所述谐振器针对谐振频率状态(稳定状态振荡振幅及谐振器频率)及感测范围而
配置，且被配置以用于在以下状态下操作：标称谐振频率状态，其中所述谐振传感
\t器的所述目标在其感测范围之外，所述谐振器经配置以使得所述标称谐振频率状态
相对于任何其它谐振传感器的标称谐振频率状态是唯一的；及目标感测谐振频率状
态，其对应于目标感测状况中的目标感测谐振传感器，其中其相应的目标在其感测
范围内的目标位置处，所述谐振器经配置以使得所述目标感测谐振频率状态不与相
应的目标感测状况中的任何其它谐振传感器的任何目标感测谐振频率状态重叠，所
述IDC电路包括：
单通道接口，其耦合到串联回路中的所述多个谐振传感器；
谐振控制电路，其经配置以响应于谐振控制信号而控制系统谐振状态，包含响应
于目标感测谐振传感器处的目标感测状况而控制目标感测系统谐振状态；
IDC回路控制电路，其经配置以产生所述谐振控制信号，包含对应于所述目标感
测状况的所述目标感测系统谐振状态的目标感测谐振控制信号；
所述谐振控制电路及所述IDC回路控制电路建立IDC控制回路，所述IDC控制
回路包含所述串联回路耦合的谐振传感器的每一相应的谐振器作为回路滤波器，所
述IDC控制回路可操作以驱动系统谐振状态，其中每一谐振传感器被驱动到谐振
频率状态，包含其中每一谐振传感器被驱动到其标称谐振频率状态的标称系统谐振
状态，且包含其中至少一个谐振传感器被驱动到与目标感测状况相关联的目标感测
谐振频率状态的目标感测系统谐振状态；
所述谐振控制电路响应于所述目标感测谐振控制信号以将系统谐振状态驱动到
所述目标感测系统谐振状态，其中所述目标感测谐振传感器在对应于所述目标感测
状况的所述目标感测谐振频率状态下操作；及
传感器数据输出电路，其经配置以输出对应于所述目标感测谐振控制信号的传感
器数据，使得所述输出传感器数据表示区别于另一谐振传感器的任何目标感测状况
的相应的目标感测谐振传感器的所述目标感...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·V·鲍德温，穆拉利·斯里尼瓦萨，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。