传感装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种用于检测参数的传感器，该传感器包括：发射天线；中间耦合元件；通过中间耦合元件电磁耦合到发射天线的接收天线；信号生成器，可被操作用于生成处于第一频率的周期激励信号，并且被布置为将所生成的激励信号施加到发射天线，以在接收天线中生成表示待测量参数的传感信号；以及信号处理器，可被操作用于处理在接收天线中感应出的信号，以确定表示待测量参数的值。所述中间耦合元件包括移频器，其响应施加到发射天线的周期激励信号而在接收天线中生成传感信号，该传感信号具有处于不同于第一频率的第二频率处的信号分量，并且所述信号处理器被操作用于处理第二频率处的信号，以确定表示待测量参数的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求基于2004年8月9日递交的英国专利申请号0417686.3和2005年7月4日递交的英国专利申请号0513710.4的优先权，这些申请在此通过引用以全部并入，如同在此处完整给出一样。
本申请中所描述的专利技术涉及传感装置和方法，并且特别地而不排他地，涉及用于对两个部件的相对位置进行检测的位置传感器。
技术介绍
英国专利申请GB 2374424A描述了一种感应位置传感器，其中在第一部件上形成发射天线和接收天线，在可以相对第一部件移动的第二部件上形成具有相关谐振频率的谐振电路。向所述发射天线施加激励信号，所述激励信号具有处于或者接近所述谐振电路谐振频率的频率分量，从而生成处于或者接近所述谐振电路谐振频率的磁场分量。所生成的磁场在谐振电路中感应出谐振信号，其进一步在接收天线中感应出传感信号，该信号随着第一部件和第二部件的相对位置而变化。处理所述传感信号以确定表示第一部件和第二部件相对位置的值。在GB 2374424A所描述的位置传感器中，在谐振电路中感应的谐振信号是作为电动势的结果而生成的，所述电动势与处于或者接近谐振频率的磁场分量的变化率成比例。由于谐振电路的阻抗在谐振频率处基本上全部是实数，所以谐振信号与电动势近似同相，并且相应地与激励信号中接近谐振频率的频率分量近似相差90°。在接收天线中感应的传感信号一般地与谐振信号同相，因此传感信号与激励信号中接近谐振电路谐振频率的分量也存在-->近似90°的相差。用来同步探测传感信号的信号，和激励信号中接近谐振电路谐振频率的频率分量具有相同的频率和90°的相移。通过使用这样的相位敏感探测，减弱了与传感信号中接近谐振电路谐振频率的频率分量具有相同频率和90°相移的噪声。然而，这种感应传感器的问题在于，噪声可以与传感信号同频同相。这种噪声分量不会被相位敏感探测去除，从而影响位置测量的精度。通过在感应位置传感器的部件之间耦合信号，可以生成这样的噪声分量，所述耦合既可以是直接进行的，也可以是通过紧密接近于所述感应位置传感器的磁可穿透的或者磁导电的主体而间接进行的。这样的问题也出现在第一部件上的发射天线直接耦合到第二部件上的接收天线的感应位置传感器中，所述接收天线可以包括也可以不包括谐振电路。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种传感器，其中发射天线通过中间耦合元件耦合到接收天线。信号生成器生成处于第一频率的周期激励信号，并将所生成的激励信号施加到发射天线，以在接收天线中生成表示待测量参数的传感信号，该传感信号被处理以确定表示待测量参数的值。中间耦合元件包括移频器，其响应施加到发射天线的周期激励信号而引起所要生成的处于不同于第一频率的第二频率处的信号分量，并且信号处理器处理第二频率处的信号以确定表示待测量参数的值。这样，降低了第一频率处噪声的影响。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种接近度指示装置，包括：包括发射天线的第一部件；包括与发射天线电磁耦合的耦合元件的第二部件；以及信号生成器，可被操作用于生成激励信号，并且被布置为将所生成的激励信号施加到发射天线，以在耦合元件中生成信号。耦合元件包括发光二极管，其响应施加到发射天线的周期激励信号，而可被操作用于在耦合元件中感应出的信号足够使发光二极管导通的情况下发光。-->附图说明现在参照附图描述本专利技术的各种实施例，在附图中：图1示意性地示出根据本专利技术第一实施例的位置传感器的透视图；图2示意性地示出图1所示位置传感器的主要的信号生成和处理电路；图3是示出施加到图2所示正弦绕组和余弦绕组上的信号的时序图；图4是示出在图2所示中间耦合元件中生成的信号的时序图；图5是示出图4所示信号的频率分量的图；图6是示出在图2所示传感绕组中感应的处于第一频率的信号分量的时序图；图7是示出在图2所示传感绕组中感应的处于第二频率的信号分量的时序图；图8是针对图2所示中间耦合元件的第一替换中间耦合元件的电路图；图9是针对图2所示中间耦合元件的第二替换中间耦合元件的电路图；图10是图9所示第二替换中间耦合元件的布局连同用于协同所述第二替换中间耦合元件的正弦绕组、余弦绕组和传感绕组布置的布局的平面图；图11是针对图2所示中间耦合元件的第三替换中间耦合元件的电路图；图12是针对图2所示中间耦合元件的第四替换中间耦合元件的电路图；图13是针对图2所示中间耦合元件的第五替换中间耦合元件的电路图；图14是针对图2所示中间耦合元件的第六替换中间耦合元件的电路图；图15是针对图2所示中间耦合元件的第七替换中间耦合元件的电路图；和图16是包括发光二极管的替换中间耦合元件的电路图。具体实施方式第一实施例图1示例性地示出了用于探测传感器元件1的位置的位置传感器，所述传感器元件1可滑动地安装到支架3上，以允许沿测量方向(图1中的方向-->X)的线性移动。印刷电路板(PCB)5在与支架3相邻处沿着测量方向延伸，并且在其上印刷有形成正弦绕组7、余弦绕组9和传感绕组11的导电路径，这些绕组均被连接到控制单元13。显示器15也连接到控制单元13，以显示表示传感元件1沿着支架3的位置的数字。正弦绕组7的布局使得流过正弦绕组7的电流生成具有垂直于PCB 5的磁场分量B1的第一磁场，其在距离L上根据正弦函数的一个周期沿着测量方向变化。相似地，余弦绕组9的布局使得流过余弦绕组9的电流生成具有垂直于PCB 5的磁场分量B2的第二磁场，其在距离L上根据余弦函数的一个周期而沿着测量方向变化。在本实施例中，PCB 5上的正弦绕组7、余弦绕组9和传感绕组11的布局，与GB 2374424A中描述的位置传感器的对应绕组的布局相同，该申请的内容通过引用合并于此。控制单元13包括用于向正弦绕组7和余弦绕组9施加激励信号的激励信号生成电路(图1中未示出)，和用于处理传感绕组11中传感信号的传感信号处理电路(图1中未示出)。这样，正弦绕组7和余弦绕组9形成发射天线，而传感绕组11形成接收天线。在本实施例中，正弦绕组7、余弦绕组9和传感绕组11的布局，导致由流过正弦绕组7和/或余弦绕组9的电流在传感绕组11中所直接感应出的电动势一般彼此相抵。换句话说，如果没有传感器元件1，由流过正弦绕组7和/或余弦绕组9的电流在传感绕组11中所直接生成的传感信号较小。使用正弦绕组7和余弦绕组9作为发射天线，其进一步的优点在于，由流过正弦绕组7和/或余弦绕组9的电流产生的电磁发射，其随着距离减弱的速度相对单个导电回路更快。这允许使用更大的驱动信号，而仍然满足电磁发射的规则要求。现在参照图2更加详细地描述激励信号生成电路和传感信号处理电路。如图所示，控制单元13包括第一方波振荡器21，其产生处于频率f0的方波信号I，频率f0在此后被称为载波频率，并且在本实施例中为2MHz。控制单元13还包括第二方波振荡器23，其输出处于频率f1的方波信号，频率f1在此后被称为调制频率，并且在本实施例中为3.9kHz。-->由第二方波振荡器23输出的信号被输入至脉冲宽度调制(PWM)型图样生成器25，PWM型图样生成器25生成表示处于调制频率f1的正弦信号的数字数据流。特别地，PWM类型图样生成器25生成彼此相位正交的两个调制信号，也就是余弦信号COS以及正正弦或者负正弦信号±SIN。余弦信号COS被PWM型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测参数的传感器，该传感器包括：发射天线；中间耦合元件；接收天线，通过中间耦合元件电磁耦合到发射天线；信号生成器，可被操作用于生成处于第一频率的周期激励信号，并且被布置为将所生成的激励信号施加到发射天 线，以在接收天线中生成表示待测量参数的值的传感信号；和信号处理器，可被操作用于处理在接收天线中感应的信号，以确定表示待测量参数的值，其中，所述中间耦合元件包括移频器，其可被操作用于响应施加到发射天线的周期激励信号而在接收天线 中生成传感信号，该传感信号具有处于不同于第一频率的第二频率的信号分量，以及其中，所述信号处理器可被操作用于处理处于第二频率的信号，以确定表示待测量参数的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2004-8-9 0417686.3;GB 2005-7-4 0513710.41、一种用于检测参数的传感器，该传感器包括：发射天线；中间耦合元件；接收天线，通过中间耦合元件电磁耦合到发射天线；信号生成器，可被操作用于生成处于第一频率的周期激励信号，并且被布置为将所生成的激励信号施加到发射天线，以在接收天线中生成表示待测量参数的值的传感信号；和信号处理器，可被操作用于处理在接收天线中感应的信号，以确定表示待测量参数的值，其中，所述中间耦合元件包括移频器，其可被操作用于响应施加到发射天线的周期激励信号而在接收天线中生成传感信号，该传感信号具有处于不同于第一频率的第二频率的信号分量，以及其中，所述信号处理器可被操作用于处理处于第二频率的信号，以确定表示待测量参数的值。2、根据权利要求1所述的传感器，其中，所述移频器包括具有非线性电压-电流关系的组件。3、根据权利要求2所述的传感器，其中，所述移频器包括整流器。4、根据权利要求3所述的传感器，其中，所述整流器可被操作用于进行半波整流。5、根据权利要求4所述的传感器，其中，所述整流器为二极管。6、根据权利要求3所述的传感器，其中，所述整流器可被操作用于进行全波整流。7、根据权利要求6所述的传感器，其中，所述整流器包括二极管电桥布置。8、根据权利要求1所述的传感器，其中，所述移频器包括振荡器，其可被操作用于在不同于第一频率的频率处振荡。9、根据权利要求8所述的传感器，其中，所述振荡器的振荡频率显著偏离第一频率的任何谐波。10、根据前述任意一项权利要求所述的传感器，其中，所述中间耦合元件包括被耦合到发射天线的绕组。11、根据权利要求10所述的传感器，其中，所述中间耦合元件进一步包括电容器，其被布置为使得在所述第一频率处电容器的电抗基本上抵消绕组的电抗。12、根据权利要求10到11中任意一项所述的传感器，其中，所述绕组被布置为能够让绕组基本上相对于接收天线平衡，并且所述中间耦合元件进一步包括被耦合到接收天线的第二绕组。13、根据权利要求12所述的传感器，其中，所述第二绕组被布置为能够让第二绕组基本上相对于发射天线平衡。14、根据权利要求12或13所述的传感器，其中，所述第二绕组基本上相对于中间耦合元件中第一次提及的绕组平衡。15、根据权利要求12到14中任意一项所述的传感器，其中，所述中间耦合元件进一步包括电容器，其被布置为使得在所述第二频率处电容器的电抗基本上抵消第二绕组的电抗。16、根据前述权利要求中任意一项所述的传感器，其中，所述发射天线和接收天线相对于一第一部件固定，所述中间耦合元件相对于一第二部件固定，其中，第一部件和第二部件中的至少一个可沿着测量路径相对于第一部件和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维阿伦詹姆斯，
申请(专利权)人：传感垫有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]