公开了一种涡流传感器装置，用于测量感测平面中导电元件的边界的线性位移。传感器装置包括：用于发射磁场的发送器构件；中心位置感测构件，用于输出依赖于导电元件的边界的线性位移的中心位置信号，中心位置感测构件包括一对中心感测线圈，每个中心感测线圈由多个匝形成，其中每个中心感测线圈的匝在感测平面中沿着线性轴线并排布置，从而覆盖测量范围；和边缘位置感测构件，用于输出依赖于导电元件的边界的线性位移的边缘位置信号，边缘位置感测构件包括一对边缘感测线圈，每个边缘感测线圈由多个匝形成，每个边缘感测线圈的匝在感测平面中沿着线性轴线并排布置，以提高测量范围的测量精度。中心感测线圈和边缘感测线圈中的每一个的匝数是奇数。个的匝数是奇数。个的匝数是奇数。
【技术实现步骤摘要】
用于测量线性位移的涡流传感器装置
[0001]本专利技术涉及一种用于测量导电元件的边界的线性位移的涡流传感器装置、这种传感器用于减震器的用途以及相应的方法。
技术介绍
[0002]图5示出了用于减震器1200的线性传感器装置1000。特别地，这种传感器装置使得能够检测减震器的线性位置和运动。例如，传感器装置1000是线性可变差分变压器(LVDT)(也称为线性可变位移差分变压器、线性可变位移换能器)，或简称(DT)(差分变压器)。LVDT是一种用于测量线性位移(位置)的电力变压器。
[0003]LVDT传感器1000包括带槽的内塑料管1020，用于准确地定位变压器绕组。另外，传感器包括三个线圈1010，即一个初级绕组和两个次级绕组；次级绕组部分地布线在初级绕组上。三个线圈1010各自包括20到40个匝。带有集成温度传感器和电连接器的变压器绕组和嵌入式电子器件1030安装在支撑管1040上并且由集尘管1100包覆模制，集尘管1100具有与减震器活塞杆顶板1210的接口。
[0004]特别地，变压器线圈和电子器件集成在减震器塑料集尘管1100中，利用连接到悬挂轴的减震器1200作为核心。因此，可以确定减震器1200的边界1200的线性位置，即活塞和气缸之间的边界。
[0005]现有技术的传感器装置的缺点在于需要带有导线线圈的大管。另外，模拟信号必须由电子器件处理。此外，需要用于评估电路的额外的印刷电路板(PCB)。另外，所有这些部件的组装工作量都很大。另外，线圈绕制工艺是昂贵的。
专利技术内容
[0006]本专利技术的目的是提供一种传感器，其可以容易地集成到现有的减震器中。另一目的是一种传感器，其对由于感测平面和移动元件(例如，减震器核心)之间的气隙而产生的侧向位移(lateral displacement)具有鲁棒性。另一目的是一种传感器，其减少组装工作量，特别是通过减少要组装的部件的数量，以及制造感测元件的结构的制造方法。另一目的是提供一种简单的信号评估。另一目的是提供一种轻量的传感器。
[0007]该目的通过独立权利要求解决。有利的实施例通过从属权利要求解决。
[0008]根据本专利技术，该目的通过一种涡流传感器来实现，其中涡流传感器的每个感测线圈的匝数是奇数。这样的配置减少了由导电元件(即，减震器核心和感测平面，感测平面即为感测线圈所布置的区域)之间的倾斜引起的误差，从而即使在发生倾斜误差的配置中也允许使用涡流传感器。
[0009]更详细地，如本文所使用的，涡流传感器装置是一种利用涡流形成原理来感测位移的传感器。当移动或变化的磁场与导体相交时(反之亦然)会形成涡流。换言之，导电元件影响感测平面中的磁场，涡流传感器布置在该感测平面中。
[0010]由交流供电的初级线圈产生的快速变化的磁场在导体内产生这种电流。换言之，
当位移导电元件时，覆盖涡流传感器的导电元件的系数发生变化，从而感测值发生变化。因此，确定了导电元件的边界。
[0011]涡流引起外部交变场的补偿。它们减少了通过下方的次级线圈的被覆盖部分的磁通量。铁磁材料会集中磁场，并且对次级线圈中的磁通量产生相反的效果。因此，涡流传感器能够检测这两种类型的材料。
[0012]如本文所使用的，倾斜误差是由可移动元件垂直于感测平面的位移引起的误差。换言之，移动体和感测平面之间的边界的距离不是恒定的，即产生倾斜误差。这种倾斜误差在LVDT传感器的情况下不会引起误差，因为LVDT传感器包封了移动元件，即，传感器和运动体以圆柱几何形状对称。对于涡流传感器，该问题可以通过具有奇数的匝来解决。
[0013]根据本实施例的解决方案可以通过以下进一步的发展和有利的方面进一步改进，它们彼此独立并且可以根据需要任意组合。
[0014]提供涡流传感器装置以用于测量导电元件的边界的线性位移。如本文所使用的，导电元件例如是金属。
[0015]涡流传感器装置包括用于发射磁场的发送器构件。发送器构件可以包括线圈以便生成磁场。为了节省空间，线圈可以是平面的。特别地，线圈可以是螺旋线圈。
[0016]另外，根据实施例，涡流传感器包括中心位置感测构件，用于输出依赖于导电元件的边界的线性位移的中心位置信号。中心位置感测构件包括一对中心感测线圈。一对中心感测线圈使得能够确定导电元件的边界的绝对位置。
[0017]如本文所使用的，感测线圈是电磁线圈，即，诸如成形的导线的电导体。换言之，感测线圈是具有多个匝的导体。如本文所使用的，匝是导体的环或感测线圈的一次缠绕。
[0018]另外，每个感测线圈由多个匝形成，其中每个中心感测线圈的匝在感测平面中沿着线性轴线并排布置以覆盖测量范围。
[0019]如本文所使用的，将匝并排布置形成了平面线圈。换言之，并排布置的匝是电连接的。在具有两个相邻匝的导线的交叉处，导体可以布置在两个层级上。层级可以例如由绝缘层分开，或者导体可以布置在PCB的前侧和后侧上。这样的配置使得在每个匝中由发送器构件感应出电压。更详细地，电压的总和是感测到的信号。通过扰动由发送器构件生成的磁场，可以通过测量的电压量来确定位置。这样的平面线圈可以特别容易地制造，例如作为PCB。
[0020]有利地，感测线圈的相邻匝在相反的方向上缠绕。这样的配置使得感测线圈的净电压能够为零。因此，可以增加测量范围。
[0021]如本文所使用的，线性轴线是用于测量导电元件的边界的线性位移的轴线。例如，在圆柱形对称元件的情况下，例如减震器，元件的运动方向是线性轴线。
[0022]如本文所使用的，感测平面是其中布置有感测线圈的平面。感测平面有利地是平坦的。替代地，该平面可以在圆柱坐标系中定义，并且可以遵循圆柱体的表面。这样的配置可以在需要确定进入管或套管的导电元件的线性位移的配置中节省空间，导电元件例如是进入集尘管的减震器部件。换言之，感测平面能仅部分地形成壳体表面，例如，气缸套。
[0023]如本文所使用的，测量范围是涡流传感器的测量值的范围，在其中，线性位移测量的误差不超过给定极限。下测量范围极限和上测量范围极限界定了测量范围。
[0024]另外，根据本专利技术，涡流传感器包括边缘位置感测构件，用于输出依赖于导电元件
的边界的线性位移的边缘位置信号。边缘位置感测构件包括一对边缘感测线圈，每个边缘感测线圈由多个匝形成。该对边缘感测线圈类似于所述一对中心感测线圈，并且参照上述说明。
[0025]另外，根据本专利技术，每个边缘感测线圈的匝在感测平面中沿着线性轴线并排布置，以提高测量范围的测量精度。边缘感测线圈的匝类似于中心感测线圈的匝，并且参照上述说明。
[0026]如本文所使用的，增加测量精度意味着边缘感测线圈提供了关于导电元件的边界的线性位移的附加信息。
[0027]有利地，沿着线性轴线，边缘感测线圈的端匝的直径可以小于中心感测线圈的端匝的直径。如本文所使用的，匝的直径是穿过匝的中心且其端点位于匝上的直线段。换言之，在沿着线性轴线的长度上，边缘感测线圈的端匝的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于测量感测平面中的导电元件的边界的线性位移的涡流传感器装置，所述传感器装置(100)包括：发送器构件(110)，用于发射磁场；中心位置感测构件(200)，用于输出依赖于所述导电元件的边界的线性位移的中心位置信号，所述中心位置感测构件包括一对中心感测线圈(210，220)，每个中心感测线圈由多个匝形成，其中每个中心感测线圈的匝在所述感测平面中沿着线性轴线(X)并排布置，从而覆盖测量范围；边缘位置感测构件(300)，用于输出依赖于所述导电元件的边界的线性位移的边缘位置信号，所述边缘位置感测构件包括一对边缘感测线圈(310，320)，每个边缘感测线圈由多个匝形成，每个边缘感测线圈的匝在所述感测平面中沿着所述线性轴线并排布置，以提高所述测量范围的测量精度；并且其中，中心感测线圈和边缘感测线圈中的每一个的匝数均是奇数。2.如权利要求1所述的传感器装置，所述边缘感测线圈沿着所述线性轴线的端匝的直径小于所述中心感测线圈沿着所述线性轴线的端匝的直径。3.如权利要求2所述的传感器装置，其中，所述边缘感测线圈中的至少一个的匝数大于所述中心感测线圈中的至少一个的匝数。4.如前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中一对感测线圈中的每个感测线圈成形为区域，其中该对感测线圈是所述一对中心感测线圈和所述一对边缘感测线圈中的至少一者，由一对感测线圈界定的两个区域在所述感测平面中仅部分地重叠。5.如权利要求4所述的传感器装置，其中，由所述一对感测线圈界定的所述两个区域在沿着所述线性轴线位移时彼此全等。6.如权利要求5所述的传感器装置，其中，所述一对感测线圈中的每一个的区域的形状在垂直于所述线性轴线的方向上类似于周期函数，优选地，其中所述周期函数具有2个周期P，且由所述一对感测线圈界定的所述两个区域沿着所述线性轴线位移所述周期函数的周期P的一半。7.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：A巴托斯，R皮珀，A梅森伯格，
申请(专利权)人：泰连感应德国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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