传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法制造方法及图纸

一种用于测量物体属性的传感器装置，所述传感器装置包括：磁场产生器，用于在物体的至少一部分中产生磁场；以及至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性；其中，可对所述磁场产生器施加直流电流或者直流电压以在物体的至少一部分中产生磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种传感器装置。此外，本专利技术涉及一种传感器设备。本专利技术还涉及一种测量物体属性的方法。
技术介绍
磁变送器技术在转矩和位置的测量中得到应用。开发其特别用于轴或 者进行转矩运动或线性运动的其它部分的转矩的非接触测量。可以对转动 或者往复元件设置磁化区域，即磁编码区域，当轴转动或者往复时，该磁 编码区域在磁场检测器(例如磁线圏)中产生特征信号，从而可以确定轴 的转矩或者位置。例如，在WO 02/063262中乂>开了这种传感器。WO 05/064301公开了基于磁传感器原理的另一种转矩传感器，其基 于对轴直接施加电流脉沖，该脉冲通过陡峭的上升沿和緩慢的下降沿来限 定。US6，810，754公开了一种用于测量位移的变送器，其包括变送器组 件，其具有绕中轴缠绕并且可对其通电以产生磁场的线圏；以及第一和第 二磁场传感器装置，其轴向地布置在线圏两侧，每一个装置接近线圈以响 应通过对线圏通电而产生的磁场分量。布置铁磁构件以与线圏产生的场互 相作用，将该45^磁构件和变送器组件安装为沿所述中轴的方向相对移位， 使得由第一和第二传感器装置感测到的各个场分量的差额(balance)是 铁磁构件相对于变送器组件的轴向位置的函数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效率的传感器。为了实现上述目的，提供根据独立权利要求的传感器装置、传感器设 备以及测量物体属性的方法。才艮据本专利技术的示例性实施例，提供一种用于测量(例如运动或者静止) 物体(可由可磁化材料制造)的至少一个属性(即一个或者多个属性)的传感器装置，所述传感器装置包括磁场产生器，用于在物体的至少一部 分中产生磁场；至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中 产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所 述物体的属性。根据本专利技术的另 一示例性实施例，提供一种用于测量物体属性的传感 器设备，所述传感器设备包括具有上述特征的传感器装置；以及物体(其 可以选择性地耦合到磁场产生器和/或选择性地耦合到至少 一个磁场检测 器)。根据本专利技术的又一示例性实施例，提供一种测量物体属性的方法，所 述方法包括通iW"磁场产生器施加直流电流或者直流电压在所述物体的 至少一部分中产生磁场；响应于在所述物体的至少一部分中产生的磁场检 测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示所述物体的属性。根据本专利技术的示例性实施例，提供了一种传感器装置，其包括磁场产 生器和一个或多个磁场检测器。该传感器装置可以接合到待检查的静止或 者可移动物体，以在该物体和磁场产生器之间获得小的距离用于进行高效 率的磁场变换(transfer )，从而能够以高的准确度和效率测量物体的物理 (例如与运动相关的)M。该^lt例如可以是转动物体的角位置、转动 物体的角速度、转动物体的角加速度、往复运动的物体的位置、运动物体 的ilJL、运动物体的加速度、对物体施加的转矩、对物体施加的力、对物 体施加的剪切力等。可以顺序或者同时测量这些或其它参数中的一个或者 这些或其它M中的多个。该传感器解决方案可以应用于处于静止位置或者处于动态状态(运动 物体，其中运动意为转动、弯曲、线性运动等)的物体。这种感测技术 可以用于测量以下机械力中的至少一个转矩、弯曲、剪(sheering)、中 轴负载等。与已知的方法相比，本专利技术的实施例不依赖于施加电流脉冲(相信这会导致传感器不能正常并且无错误地工作)，而实现了对磁场产生器施加 直流电流或者电压。根据本专利技术的示例性实施例的技术可以应用于静止物体和运动装置。 这种技术不需要物体能够被磁化(也就是说，不需要在物体中可以永久地 存储磁场)。然而，用于物体的材料具有能吸附磁体的磁性是有利的。当 然，可>^化的物体将正确地工作。此外，物体的材料足够硬或者可以被硬化使得信号迟滞规范准确是有利的。根据所使用的材料可以应用表面硬化(surface hardening)和壳面 硬化(case hardening )。可以将传感器装置(固定地或者可拆卸地)安装在要检查的物体上。 物体可以由可被磁化即至少在存在外部磁场时具有磁性的材料制成。这种 材料例如可以是工业用钢、或者铁>^铁、或者其它具有顺磁性或者l5t磁性 的材料(例如3d磁体或者4f磁体)。可以对磁场产生器施加直流电流或者直流电压(相对于交流电流或者 交流电压)，磁场产生器可以是磁场产生器线圏(电磁体等)。因此，可以 在位于被磁场产生器线圏的绕组围绕的物体的表面和/或内部产生磁场。 这样，施加这种直流电流(DC)或者直流电压可以产生沿着物体的延伸 方向基本均匀并且沿长度方向定向的磁场，所述物体可以因此而被磁化。 例如，物体可以是马达的轴。磁场产生电流或电压可以足够大，以在物体内产生充分强的磁场以产 生可测量的磁性，但是又应当足够小使得轴内的磁场分布可以由物体的运 动或者对物体施加的其它力灵敏地修正。换句话说，当通过磁场产生器在 物体中产生适当幅值的磁场时，同时施加到该可移动物体的转矩或者其它 力可以在特征上修正可移动物体内的磁场分布。因此，磁信号(例如，可 以通过实现为线圏的磁场检测器检测的感应电压等)可以表示所施加的转 矩或者力。然后，该信号可以作为用于定性或者定量地确定所施加的转矩 或者力的幅值和/或方向的基础。相信，通过施加在物体上的外部影响能 够表征特征地处理可磁化物体内部的磁化矢量的方向和/或幅值。这种效 应可以作为根据本专利技术的示例性实施例的检测原理的基础。在通过一个或者多个磁场检测器测量了 一个或多个检测信号之后，可 以切断激励直流(或者在一段时间上恒定的)电信号，从而可以实现在可 移动物体中基本没有磁性剩余。换句话说，通过DC产生的磁场而产生的可移动物体的磁性是可逆的。可以在确定单元(例如诸如中央处理器、微处理器或者计算机的计算 实例)中评价或者分析检测信号以得到所希望的结果，例如当前对可移动 物体施加的转矩的值。在该测量之后，可以将传感器装置从可移动物体取 下并运输到另一个地点。因此，可以提供用于测量任意种类的力或者转矩 的易于制造并且使用时灵活、快捷且廉价的便携式系统。对产生器线圏施加的恒定电信号可以在可移动物体(例如轴)中临时产生充分小的值(例如，可移动物体的表面部分处小于或者等于30高斯 (Gauss))的磁场。引入可移动物体的磁场应当低于永久磁化的阈值。此 外，磁场应当充分小以保伍磁场矢量"跟随"对轴的外部(特别是运动引 入的)影响。对检测器设置正确的定向，相信在不对可移动物体施加力或转矩的情 况下恒定磁场的施加本身在检测器线圏中不产生信号。由于线圏中轴相对 于磁化矢量的定向对用于检测该磁化的检测器线圏的灵敏度具有很大的 影响，因此通过检测器线圏的正确定向可以获得在没有产生器线圏产生的 磁场且同时对物体的外部影响的情况下的这种"无效(null)"效果。因 此，可以以如下方式选择定向仅在作为所施加的力或者转矩的结果产生 磁场矢量的"倾斜"或者"扭曲"时，检测器线圏检测到信号。可以通过 对磁场产生器施加直流电流或者直流电压，也就是说不随时间变化的电信 号来获得这种"倾斜"或者"扭曲"效果。根据本专利技术的示例性实施例，轴本身不必永久地被磁化。因此，根据本专利技术的示例性实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量物体属性的传感器装置，所述传感器装置包括：磁场产生器，用于在物体的至少一部分中产生磁场；至少一个磁场检测器，用于响应于在物体的至少一部分中产生的磁场检测至少一个检测信号，其中，所述至少一个检测信号表示物体的属性；其中，可对磁场产生器施加直流电流或者直流电压以在物体的至少一部分中产生磁场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢茨梅，
申请(专利权)人：NCTE工程有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]