CN106716836B - 感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件和用于操作所述传感器元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感应式接近度传感器或距离传感器(12)的传感器元件(10)，所述元件包括具有至少一个励磁线圈(T、C)和至少一个接收线圈(R+、R‑)的线圈布置(26)，并且包括导电屏蔽部，所述导电屏蔽部包括侧向环绕所述线圈布置(26)并且在后面上的屏蔽杯(24)。本发明还涉及一种用于操作所述传感器元件(10)的方法。根据本发明的所述传感器元件(10)的特征在于所述屏蔽部还包括凸缘(22)，所述凸缘(22)设在所述传感器元件(10)的前面上，以导电方式连接到所述屏蔽杯(24)，并且完全环绕所述线圈布置(26)。

Description

感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件和用于操作 所述传感器元件的方法

技术领域

本发明基于根据独立权利要求的类型的感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件。

本发明还涉及用于操作感应式接近度传感器或距离传感器的所述传感器元件的方法。

背景技术

本申请人制造并销售基于不同物理原理的用于辨识对象的测量装置，例如像感应式距离传感器、感应式接近度传感器、微脉冲位移检出器(pick-up)、磁感应式位移传感器、磁编码位移和角测量***以及例如光电距离传感器。所述测量装置例如确定移动对象相对于位置传感器的位置或移动对象距位置传感器的距离或例如简单地确定测量对象的存在。

在专利说明书US 5 801 531 A中，描述了实现增加的切换距离的感应式接近度传感器。所述增加的切换距离由感应式传感器的屏蔽部实现。所述屏蔽部由金属极板和由环绕铁氧体磁芯的非铁磁材料制成的外壳实现。所述铁氧体磁芯被线圈缠绕。

在公开的专利申请DE 38 39 386 A1中，根据第一实施方式描述了具有由接收线圈环绕的励磁线圈的感应式接近度传感器。根据不同实施方式，提供了两部分式接收线圈，其中所述两个部分线圈相对于测量对象或相对于测量方向布置在励磁线圈后部。可在为铁磁体的测量对象与为导电但非铁磁体的那些测量对象之间作出区分。

公开的专利申请DE 197 40 774 A1描述了具有两个励磁线圈和两个接收线圈两者的感应式接近度传感器。所述两个接收线圈就传感器轴线来说定位在所述两个励磁线圈之间。所述两个励磁线圈被反向地通电。

在公开的专利申请DE 101 22 741 A1中，描述了具有两个励磁线圈和一个接收线圈的金属检测器。所有的线圈同心地定位在一个公共轴线上。所述两个励磁线圈根据它们的绕组数和/或它们的尺寸被设定尺寸，并且馈送到两个发射器线圈中的励磁电流根据它们相互的相位置和/或根据它们的幅值而测量，以使由两个励磁线圈感应到接收线圈中的电流彼此相互补偿。

感应式接近度传感器已经从公开专利申请DE 10 2010 007 620 A1中得知，所述感应式接近度传感器根据一个示例性实施方式具有两个励磁线圈和两个接收线圈，所述线圈相对于测量对象同心地布置在彼此后部，在所有情况下具有相同直径。发射器线圈和接收线圈相互交替，其中第一发射器线圈布置成最靠近于测量对象。

在公开的专利申请DE 10 2007 101 467 A1中描述的感应式接近度传感器包括两个励磁线圈和两个接收线圈，所述两个接收线圈相对于励磁线圈对称地布置并且同轴地布置在励磁线圈内。所述接收线圈相反地串联切换。提供了同轴地构造的线圈布置的屏蔽部。感应式接近度传感器的深度大于直径。

在公开的专利申请EP 751 623 A1中，描述了具有包括缠绕在铁氧体磁芯上的线圈的共振电路的接近度传感器。已知的感应式接近度传感器可在高宽度与深度比的情况下实现，然而，所述感应式接近度传感器对干扰性的外部电磁场具有增加的灵敏性。可达到的切换距离取决于材料因素。

公开的专利申请DE 10 2006 040 550 A1描述了感应式接近度传感器，所述感应式接近度传感器包括具有两个励磁线圈和两个接收线圈的传感器元件，所述两个接收线圈相对于所述励磁线圈对称地定位并且相反地串联切换。所述传感器元件位于具有外螺纹的圆柱形高级钢外壳中。盖相对于测量对象设置在外壳前端上的检测表面上，所述盖由非磁性高级钢组成。预阻尼元件相对于测量对象设置在传感器元件的背端上，所述预阻尼元件的性质应对应于检测表面上的盖和外壳的那些性质以用于补偿检测表面上的盖和外壳的影响。

感应式接近度传感器已经从公开的专利申请EP 1 296 160 A1中得知，所述感应式接近度传感器具有布置在电路板两侧上的一个励磁线圈和一个接收线圈。所述电路板可具有磁性质以便提供磁分离壁。

在美国公开专利申请2011/0089938 A1中，描述了感应式接近度传感器，所述感应式接近度传感器的传感器元件包括两个励磁线圈和一个接收线圈。所述励磁线圈同时提供磁场以及相反极性。所述接收线圈布置在所述两个励磁线圈之间。传感器元件的均衡性在不存在测量对象的情况下提供。传感器元件的均衡性还可在不存在静止对象的情况下提供。

在公开的专利申请WO 2012/140265 A2中，指定了在美国公开专利申请2011/0089938 A1中描述的感应式接近度传感器的改进形式，其提供了用于励磁线圈的具有大多数不同时域信号历程的励磁电流的指标。

本发明的目的是指定感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件以及用于操作所述传感器元件的方法，利用所述传感器元件，可在对干扰具有高度不灵敏性的同时获得高切换距离。

所述目的分别由在独立权利要求中指定的特征来实现。

发明内容

本发明基于感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件，所述传感器元件包括具有至少一个励磁线圈和至少一个接收线圈的线圈布置，其中提供导电屏蔽部，所述导电屏蔽部包括侧向环绕所述线圈布置并且在后面上的屏蔽杯。感应式接近度传感器或距离传感器的根据本发明的传感器元件的特征在于所述屏蔽部还包括凸缘，所述凸缘设置在所述传感器元件的前面上，以导电方式连接到所述屏蔽杯，并且完全包封所述线圈布置。

本申请中的传感器元件的术语“前面”或“后面”在任何时候都相对于测量对象来理解，其中所述前面应最接近于测量对象。

根据本发明的传感器元件实现测量对象的大的切换距离或大的接近度范围，其中所述测量对象以及根据本发明的传感器元件一起形成感应式接近度传感器或感应式距离传感器。

借助于屏蔽杯侧向设置并且处于传感器元件的后面上的屏蔽部具体地屏蔽存在于传感器元件的后面上的较高频电磁信号分量，使得从励磁线圈发射的电磁场的较高频信号分量到达金属表面(例如定位在传感器元件的后面上的安装部件)，被衰减或根本不能到达它们。

屏蔽杯的侧向部分在特别侧向存在时使较高频电磁信号分量衰减。因此，具体地，根据本发明的传感器元件适于齐平地安装在导电表面中。

处于前端上的作为屏蔽部的一部分的凸缘(其应完全包封线圈布置)使所述两个半空间脱离，具体地，所述两个半空间位于传感器元件的前面的前部或后部。具体地存在于涡电流中的屏蔽效应可在凸缘中形成。具体地，所述凸缘防止传感器元件对位于传感器元件后面上的金属对象的灵敏性。作为屏蔽部的一部分的凸缘的屏蔽效应支持根据本发明的传感器元件完全齐平地安装在导电表面中的可能性，其中仅一个凹部应存在于处于导电表面中的传感器元件的线圈布置的范围中。

根据本发明的传感器元件可在相较而言高宽度-深度比下实现，使得可实现相较而言较大的接近度-检测范围或较大的切换距离。

可被自由配置的传感器功能可由根据本发明的传感器元件预先确定。一方面，可根据测量对象的材料预先确定材料选择性。类似地，然而，也可预先确定与测量对象材料的独立性，所述独立性对应于因子-1操作。

感应式接近度传感器或感应式距离传感器的根据本发明的传感器元件的有利改进形式和实施方式分别是从属装置权利要求的主题。

第一实施方式提供了屏蔽杯由一个件制成。所述屏蔽杯因此可例如通过深冲压成本有效地生产。

另外，替代地或另外地，提供了屏蔽杯和凸缘由一个件制成。因此，由屏蔽杯和凸缘生产整个屏蔽部变得成本有效。

所述凸缘可实现为一个块状金属部分或优选地实现为金属膜。所述膜能够减少成本。

其他实施方式涉及线圈布置。

根据一个实施方式，提供处于背端上的线圈布置，所述线圈布置包括用作补偿线圈的励磁线圈。具体地，相对于检测方向设置在传感器元件后面并用作补偿线圈的励磁线圈能够通过屏蔽杯的后面补偿存在的影响。具体地，由于线圈布置的不对称屏蔽而发生的对背景信号的高补偿可通过根据信号增加和/或电流最大值和/或信号下降适当地设定补偿线圈励磁电流来实现，所述背景信号在没有测量对象的情况下测量。

一个实施方式提供了线圈布置布置在多层板的层上。另外地或可替代地，可提供布置在多层板的至少一个层上的电子单元。在这情况下，在线圈布置与电子单元之间的连接电缆的尽可能短的电缆走线产生，所述电缆走线包括电子单元。在这情况下，一方面，干扰距离进一步增加并且另一方面，根据本发明的传感器元件的成本有效的实现方式变得可能。替代的或另外的成本减少的可能性因此由屏蔽部的能够实现为处于多层板中的至少一个层上的金属层的背部部分给出。

如果将屏蔽杯焊接到多层板，那么安装线圈单元就特别容易。对应地，另外地或替代地，提供了凸缘被实现为处于多层板中的最前面层上的至少一个金属回转层。

因此也可由屏蔽杯实现简单安装，所述屏蔽杯具有用于将屏蔽杯固定到多层板上的至少一个悬臂延伸部。

感应式接近度传感器或感应式距离传感器的根据本发明的传感器元件的另外的实施方式涉及信号处理。

优选地，每个励磁线圈连接到电压控制的电流源，所述电压控制的电流源向励磁线圈提供励磁电流。所述控制的电流源实现励磁电流的特定参数目标，例如像时域电流历程和/或电流最大值。

这个实施方式的改进形式提供了欧姆电阻器与分别通向所有励磁线圈的励磁线圈并行地切换。除了励磁线圈的感应性之外，并联切换的电阻器由于欧姆部件而支持电流源的稳定操作。

一个实施方式在电压控制的电流源的输入上提供信号定形器，所述信号定形器优选被实现为带通滤波器。在这情况下，基于例如由微控制器提供的方波信号获得简单的电流信号定形。带通滤波器抑制原始方波信号的高频信号分量，所述电压控制的电流源将不会接着进入饱和。同时，将导致非常高电流消耗的较低频信号分量并且具体地直接信号分量也是不希望的。

电流源的因电流源的偏置而造成的间歇运作通过在信号定形器的输出端上切换直流电压来避免。因此有效地避免了电流源在负方向上的饱和，使得在任意点处，在励磁周期期间，至少一个小的励磁电流正在流动。

对于由至少一个接收线圈提供的测量电压的信号处理，优选提供双电平放大器。在此，合适实施方式提供了至少第一电平的双电平放大器是耦接到电容器的互阻抗放大器，所述互阻抗放大器的放大器的因子能够由无源部件调整以便能够使传感器元件以简单方式对测量任务进行调整。

具有双电平放大器的实施方式的一种改进形式提供可切换信号衰减器，所述可切换信号衰减器在两个放大器电平之间切换。所述信号衰减器能够将出现在第一放大器电平输出处的峰值电压简单调节为第二放大器电平，并且因此有效地防止过度控制第二放大器电平。信号衰减器优选地根据励磁电流脉冲的开始而由微控制器控制时间延迟，所述时间延迟被设定为在可特别地减少第二放大器电平的输出处的信号最大值时的值。

已提及的根据本发明的传感器元件的显著优点通过具有线圈布置和屏蔽部的传感器元件布置在宽度大于深度的外壳中实现，其中所述深度与传感器方向有关。这种外壳特别适于已提及的齐平安装在可金属导电的更大表面中，这具体地是因为屏蔽措施而造成。

用于操作根据本发明的传感器元件的方法提供确定测量对象距传感器元件的距离或确定测量对象与传感器元件的接近度。

在这情况下，优选设定在至少一个励磁线圈中流动的励磁电流的时域历程和/或励磁电流的最大值，方式为背景信号包括在输出信号中，从测量电压得到，在没有测量对象的情况下存在的所述背景信号被最小化。设定励磁电流的预先确定的时域历程和/或励磁电流的最大值便利地由实验方法确定。最小化背景信号能够高度放大由测量对象感应的有用的信号，而无需将第二放大电平带到饱和。

当评估信号时，可另外地将背景信号从输出信号数字地减去。

对测量任务的最佳调整可由以根据某个测量对象最大化输出信号的灵敏性的方式设定的励磁电流的时域历程和/或励磁电流的最大值进行。励磁电流的所述至少一个参数优选地由实验方法确定。如果确定若干个参数，那么优选地，所有参数均由实验方法确定。

另一种改进方案在操作根据本发明的传感器元件时由励磁线圈的温度实现，所述励磁线圈的温度在设定励磁电流的时域历程和/或励磁电流的最大值时被另外纳入考虑。所述温度例如可由传感器测量或根据励磁线圈的内阻的测量值计算。

优化有用信号/背景比的另外或替代的可能性是为了向所有励磁线圈同时供应相应电流脉冲。

由于如下事实：测量对象的不同材料导致输出信号的不同最大值和时域历程，感应式距离传感器或感应式接近度传感器可用来通过根据最大值和/或时域信号历程评估输出信号来确定测量对象的磁性质和/或电性质。为此，在已知距离处测量所考虑的测量对象并且存储所产生的输出信号以供后续比较。

因此根据测量对象材料的电性质和磁性质相关地操作传感器元件是可能的。替代地，然而，具体地，独立于测量对象的这些性质操作传感器元件使得可提供所谓的因子-1操作也是可能的，其中测量结果独立于测量对象的材料被提供。

根据本发明的传感器元件的另外有利改进形式和实施方式从以下描述中产生。

本发明的示例性实施方式在附图中描述并且在下文描述中更加详细地解释。

附图说明

图1示出根据本发明的传感器元件的部分切开的等距视图，

图2示出根据不同实施方式的具有焊接点和焊接连接件的传感器元件的等距视图，

图3示出作为传感器元件的屏蔽部的一部分的凸缘的实施方式，

图4a示出外壳的等距视图，

图4b示出传感器元件安装在其中的外壳的分解图，

图5示出根据本发明的传感器元件的线圈布置的布线，

图6示出用于操作传感器元件的电子单元的方框布线图，

图7示出输出信号的两个信号历程，

图8示出输出信号的取决于测量对象的四个信号历程，所述测量对象与传感器元件的接近度或所述测量对象距传感器元件的距离将被检测，并且

图9示出输出信号的取决于测量对象的三个这种信号历程。

具体实施方式

图1示出根据本发明的传感器元件10的部分切开的等距视图。传感器元件10是感应式接近度传感器(用来检测测量对象14与传感器元件10的接近度)的一部分，或感应式距离传感器(用来检测测量对象14距传感器元件10的距离16)的一部分。

测量对象14就测量方向18来说位于传感器元件10的前面上，其中考虑测量对象14相对于传感器表面20距传感器元件10的接近度或测量对象14相对于传感器表面20距传感器元件10的距离16，所述测量对象14应在传感器元件10的前面上形成，以优选地与传感器元件10的凸缘22齐平。

凸缘22是屏蔽部的一部分，所述屏蔽部还包括相对于测量方向18侧向环绕线圈布置26并且处于线圈布置26的后面上的屏蔽杯24。包括凸缘22和屏蔽杯24的屏蔽部由导电材料制成。

屏蔽杯24由例如黄铜或良好电导体的不同材料制成。材料厚度例如可以在1毫米范围中。所述材料优选非铁磁体，然而也可以是铁磁体。屏蔽杯24具体地屏蔽传感器元件10的后面上的高频率信号分量。因此，至少所述较高频率信号分量不能到达布置(如果可行的话)在传感器元件10的后面上的金属部分(诸如安装部分)。另外，屏蔽杯24防止电磁励磁侧向环绕线圈布置26。因此，将根据本发明的传感器元件10齐平安装在可为金属导电的表面中变为可能。

完全包封线圈布置26的完成屏蔽的凸缘22能够形成涡电流。凸缘22应尽可能向上延伸至下文示出的传感器外壳的边界。凸缘22致使凸缘22的前面和后面上的两个半空间相对于测量对象14电磁分离。由于涡电流在凸缘22中的形成，励磁线圈T、C的将向上延伸至屏蔽杯24的后面的电磁场被凸缘22有效地抑制。传感器元件10对存在于传感器元件10的后面上并将充当测量对象的金属对象的灵敏性因此被有效地抑制。

屏蔽杯24优选地以一个件实现，其中屏蔽杯24可例如由深冲压的圆形金属部分生产。屏蔽杯24以导电方式连接到凸缘22。优选地，因此提供的是屏蔽杯24和凸缘22也形成为一个件。凸缘22可例如实现为金属膜，所述金属膜至少在一些连接点(未在下文详细示出)上被屏蔽杯24电接触。

在示出的示例性实施方式中，可以假定线圈布置26通过多层板28实现，其中在示例性实施方式中，可假定多层板28中的四层。

多层板28是一件式部件。然而，在图1中示出的示例性实施方式中，多层板28中的四层被示出为彼此具有一定距离，所述距离在实践中被视为优化参数并且以电路板技术的方式固定。

在线圈布置26的前面上，提供第一接收线圈R+，随后提供第一励磁线圈T，另外随后在线圈布置26的后面上提供第二接收线圈R-以及随后提供第二励磁线圈C。第二励磁线圈C在下文被标记为补偿线圈C。在示出的示例性实施方式中，线圈R+、T、R-、C分别布置在多层板28的一个层上。便利地提供八层式多层板28，其中线圈R+、T、R-、C被形成以各自被分布在两个相邻层上。单纯地原则上，将两个或更多个线圈R+、T、R-、C布置在多层板28的一个单一层上也是可能的。

图2还示出了根据本发明的传感器元件10的等距背视图。对应于图1中所示的部分的部分在所有情况下提供有相同附图标记。这规定也适用于以下附图。

图2示出根据本发明的传感器元件10的实施方式，其中在多层板28的后面上提供焊接表面30，在所述焊接表面上屏蔽杯24通过焊接连接件34焊接。同时，凸缘22通过多层板28形成。

另外地或替代地，提供屏蔽杯24的一个或多个悬臂延伸部(在图2中未更加详细示出)，所述一个或多个悬臂延伸部可穿透进入多层板28的对应凹部中，由此可确保屏蔽杯24就线圈布置26来说的机械强度和正确定位两者。

根据一个实施方式，可将电子单元32提供在一个或多个层上(在示出的示例性实施方式中，在多层板28的最外背侧上)，所述电子单元32电连接到线圈R+、T、R-、C，其中最短的可能的电缆走线产生。然而，在示出的示例性实施方式中，并未示出线圈R+、T、R-、C到电子单元32的这类连接。在图1中，出于概括目的，可***线圈布置26的线圈R+、T、R-、C的连接点(其未更加详细示出)。

图3示出凸缘22的实施方式，其中凸缘22被形成为导电金属膜，所述导电金属膜例如通过粘合固定在多层板28的前面上或前外壳部分的内侧。有利地，整个凸缘22(如图2中所示)由多层板28的层形成。单纯地原则上，多层板28的层还可处于屏蔽杯24中。凸缘22在线圈布置26的范围中具有圆形开口40。

在图3中示出凸缘22的实施方式，在所述凸缘22的拐角上提供一个凹部46和/或至少一个斜面48。凹部46或斜面48能够将传感器元件10简单地安装在外壳中。

图4a示出组装的外壳50的等距视图。外壳50包括背部外壳部分54和前部外壳部分56。由于屏蔽部22、24，与深度44相比，传感器元件10或外壳50可具有相对大的宽度42，其中深度44与测量方向18有关。因此，测量对象14在传感器元件10上具有较大接近度范围或测量对象10距传感器元件10具有较大距离16变得可能，在所述较大接近度范围或所述较大距离16中发生传感器元件10的切换。

外壳50具有例如40毫米的宽度42并且可按照二次方形成。在这情况下，深度44例如可以是10毫米。在这些尺寸的情况下，测量对象14到传感器元件10的接近度范围或传感器元件10在测量对象14存在的情况下进行切换所处的距离16可在几十毫米的范围中(例如，20毫米)。

图4b示出传感器元件10安装在其中的这种外壳50的分解图。具有传感器元件10的外壳50形成感应式接近度传感器52(用来检测测量对象14与传感器元件10的接近度)，或形成感应式距离传感器52(在所有情况下用来检测测量对象14距传感器元件10的距离16)。

在外壳部分54、56中，提供对应于凹部46的结构58。具体地，在前部外壳部分56中，提供对应于斜面48的结构59。

斜面48防止传感器元件10在外壳50中的不正确定位。凸缘22的斜面48和凹部46使传感器元件10能够可靠地固定在外壳50中。

在图4b中示出的示例性实施方式中，多层板28包括凹口55，在传感器元件10的安装状态中，屏蔽杯24的对应悬臂延伸部57在所述凹口55中接合。

出于简化的原因，感应式接近度传感器52的所需的连接电缆和/或插塞组在附图中并未描绘。

图5示出穿过线圈R+、T、R-、C以及其布线的示意性截面图。线圈R+、T、R-、C可布置在未更加详细示出的多层板28的不同层上。由在截面图中示出的正方形暗示线圈R+、T、R-、C可具有多个绕组。在示出的示例性实施方式中可假定，所述两个接收线圈R+、R-根据测量方向18相反地切换并且串联切换。所述相反切换也可由具有R+、R-的标记表示。如先前所提及的，线圈R+、T、R-、C优选布置成分布在八层式多层板28的两个相邻层上。

图6示出用于操作传感器元件10的电子单元32的方框布线图。微控制器58提供从其得到励磁线圈T、C的励磁电流iT、iC的第一矩形输出信号60和第二矩形输出信号62。

将所述两个矩形输出信号60、62分配给第一信号定形器66或第二信号定形器68，所述第一信号定形器66或第二信号定形器68在所有情况下例如被实现为带通滤波器。信号定形器66、68从矩形输出信号60、62连续地形成运行的励磁电流iT、iC，所述励磁电流iT、iC在所有情况下具有预先确定的时域电流历程。信号定形器66、68例如被实现为无源带通滤波器。所述带通滤波器初始地抑制原始矩形输出信号60、62的较高频信号分量。通过这样做，防止了可由于陡峭边沿的信号而出现的相继电子部件的饱和。另外，带通滤波器抑制原始矩形输出信号60、62的较低频信号分量(具体地其DC部分)，所述较低频信号分量由于励磁电流iT、iC的对应的恒定电流量而不生成任何测量信息，但对总***的能量消耗提供不希望的贡献。带通滤波器的拐角频率例如可在几十千赫兹和几百千赫兹之间。

励磁电流iT、iC通过电压控制的电流源70、72提供。电压控制的电流源70、72的饱和可不但因为太陡峭边沿的控制，而且因为间歇式操作(在所述间歇式操作下励磁电流iT、iC将降至零)而发生。如果电压控制的电流源70、72的控制信号74、76降至零或者如果电压控制的电流源70、72具有输入电压偏置，那么这便可发生。因此，在所有情况下，将直流电压82优选添加至信号定形器66、68的输出信号78、80，使得励磁电流iT、iC在励磁和数据检测的过程期间的任何时候都不会降至零。此外，提供加法器84、86，所述加法器84、86将由直流电压源88提供的直流电压82分别添加至信号定形器66、68的输出信号78、80。加法器84、86向电压控制的电流源70、72提供控制信号74、76。

根据有利的实施方式，提供励磁电流iT、iC，所述励磁电流iT、iC可取决于线圈布置26的温度被设定。为此，将温度确定94的输出信号92分配给微控制器58，所述微控制器58通过改变矩形输出信号60或62中的至少一个处的幅值来增加或减少励磁电流iT、iC的最大值，这取决于线圈布置26的温度。线圈布置26的温度确定94可例如通过线圈R+、T、R-、C中的至少一个的内阻测量值进行。在必要的情况下，可提供温度传感器(未更加详细示出)。

励磁电流iT、iC流动通过第一励磁线圈T或流动通过充当切换接地96的补偿线圈的宽的第二励磁线圈C。

根据一个实施方式，提供并联于励磁线圈T、C进行切换的并联电阻器98、99。这种并联电阻器98、99由于在负载电路中的存在的欧姆部件(除励磁线圈T、C的电感之外)而确保电压控制的电流源70、72稳定地起作用。励磁电流iT、iC例如由在所有情况下包括在电压控制的电流源70、72中的场效应晶体管或双极型晶体管提供，所述晶体管由操作放大器控制。励磁线圈T、C的电感例如在12微亨利的范围中，并且在室内温度下例如具有18欧姆的欧姆电阻。并联电阻器98、99例如被设定成处于100欧姆-470欧姆之间的值。

在示出的示例性实施方式中假定接收线圈R+、R-彼此相反地串联切换。将在接收线圈R+、R-中感应的测量电压100分配给优选在两个电平上实现的放大器102。放大器102的第一放大器电平104优选被实现为电容器耦接的互阻抗放大器。数字可切换的信号衰减器108优选在第一放大器电平104与第二放大器电平106之间提供，所述信号衰减器108能够对第二放大器电平106进行信号调整。

微控制器58包括功能块110，所述功能块110向信号衰减器108提供数字控制信号112。数字控制信号112取决于放大器102的输出信号U由功能块110设定，并且实际上方式为避免过度控制放大器102的第二放大器电平106。设定数字控制信号112便利地自适应地进行。数字控制信号112优选不同等地衰减整个信号。有利地，根据励磁电流脉冲iT、iC的开始提供时间延迟，所述时间延迟确保所述衰减仅在发生在放大器102的两个放大器电平104、106之间的信号的信号最大值的范围中有效。因此，一方面，确保了高的总放大的测量电压100，然而避免了过度控制第二放大器电平106。

图7示出放大器102取决于时间t的可能的输出信号U。由实线描绘的第一时域信号历程120对应于在没有充当补偿线圈的第二励磁线圈C的情况下将发生的时域信号历程。由虚线描绘的第二时域信号历程122由充当补偿器线圈的第二励磁线圈C得到，所述励磁线圈C由励磁电流iC操作，所述励磁电流iC的时域历程和所述励磁电流iC的幅值能够偏离第一励磁线圈T的励磁电流iT的时域历程或最大值。第二时域信号历程122对应于在例如没有测量对象14的情况下最小地可得到的背景信号。输出信号U被描绘具有相关单元，然而，其中数字数据可对应于伏特数据。

为了进一步进行比较，可将在图7中示出并且对应于背景信号的第二时域信号历程122从输出信号U减去。另外，可将温度相关的背景信号从输出信号U减去以用于进行温度补偿。温度相关的背景信号可由实验方法确定或由微控制器58根据取决于温度的存储的温度系数计算。

图8示出取决于时间t的在相同距离16处与不同测量对象14一起发生的四个时域信号历程140-146。实线对应于第一时域信号历程140，所述第一时域信号历程140与不存在的测量对象14一起发生。第一信号历程140因此对应于优选在微控制器58中从输出信号U减去的背景信号。第二时域信号历程142例如对应于由钢制成的测量对象14，第三时域信号历程144例如对应于由铝制成的测量对象14，并且第四时域信号历程146例如对应于高级钢测量对象14。从测量电压100得到的输出信号U在相关单元中描绘，然而其中数字数据例如可以是伏特数据。

在图9中，描绘了对应于第二信号历程、第三信号历程和第四信号历程142-146的历程156、158、160，其中历程156、158、160在所有情况下通过将背景信号140从信号历程142、144、146减去来计算，并且其中当第一信号最大值150、152、154发生时，记录信号历程156、158、160的第一信号最大值150、152、154以及时间点t1、t2、t3。另外，信号历程156、158、160的信号最大值在被确定但未被更加详细记录的时间处发生。

根据有利实施方式，提供了由不同材料制成的测量对象14在预定距离16处测量，并且将产生的时域信号历程142、144、146或156、158、160记录在微控制器58的存储装置(未更加详细示出)中以用于与放大器102的输出信号U进行后续比较。

从图8和图9明显可知，传感器元件10可由记录的参考信号历程操作，方式为识别测量对象14的材料是可能的。因此，可将不同测量对象14相互区别开。识别测量对象14的材料可能地、简单地通过确定不同时间点t1、t2、t3进行，在所述不同时间点t1、t2、t3处时域信号历程156、158、160的第一信号最大值150、152、154发生。替代地或另外地，可进行检测并比较信号最大值150、152、154。进一步替代地或另外地，未在图9中更加详细记录的信号最大值(其也出现在将要确定的时间处)也可被检测并用于比较。

具体地，根据本发明的传感器元件10也可独立于测量对象14的材料进行操作，由此感应式距离传感器或感应式接近度传感器的所谓的因子-1操作是可能的。在这种情况下，将时域信号历程142、144、146或156、158、160与记录在存储装置中的参考信号历程进行比较，然而，其中在这种情况下，根据测量对象14的材料作出区分，但是独立于测量对象14的材料来检测测量对象14与传感器元件10的接近度，或者辨识测量对象14距传感器元件10的某一距离16，在所述接近度或所述某一距离16下，传感器元件10进行切换。

Claims (20)

1.感应式接近度传感器或距离传感器的传感器元件，所述传感器元件包括：

屏蔽部，所述屏蔽部包括凸缘和屏蔽杯，所述屏蔽部是导电的，所述凸缘以导电方式连接到所述屏蔽杯，所述屏蔽杯具有第一纵向末端和与所述第一纵向末端相对设置的第二纵向末端；和

线圈布置，所述线圈布置具有至少一个励磁线圈和至少一个接收线圈；

其中所述屏蔽杯以所述第二纵向末端侧向环绕所述线圈布置；

其中所述凸缘连接到所述屏蔽杯的所述第一纵向末端；

其中所述凸缘完全包封所述线圈布置并能够形成涡流；

其中所述励磁线圈连接到电压控制的电流源，所述电压控制的电流源向所述励磁线圈提供励磁电流；

其中，为了控制所述电压控制的电流源，信号整形器被提供用于使所述励磁电流的时域电流历程定形；

其中，所述信号整形器包括带通滤波器，所述带通滤波器抑制较低频和较高频信号分量；以及

其中，提供在所述信号整形器的输出信号上添加直流电压。

2.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述屏蔽杯由一个件制成。

3.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述屏蔽杯和所述凸缘由一个件制成。

4.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述凸缘被实现为金属膜。

5.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，至少一个励磁线圈在远离所述凸缘的方向上布置在所述至少一个接收线圈后面。

6.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述线圈布置布置在多层板上。

7.如权利要求6所述的传感器元件，其特征在于，所述屏蔽杯具有用于将所述屏蔽杯固定到所述多层板上的至少一个悬臂延伸部。

8.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，欧姆电阻器与所述励磁线圈并联连接。

9.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，提供用于提供数字输出信号以用于控制所述信号整形器的微控制器。

10.如权利要求9所述的传感器元件，其特征在于，提供用于放大由所述至少一个接收线圈提供的测量电压的两级放大器。

11.如权利要求10所述的传感器元件，其特征在于，所述两级放大器的至少第一放大级是电容器耦接的互阻抗放大器。

12.如权利要求11所述的传感器元件，其特征在于，在所述第一放大级和第二放大级之间提供信号衰减器。

13.如权利要求12所述的传感器元件，其特征在于，所述微控制器包括为所述信号衰减器提供数字控制信号的功能块，所述功能块另外包含时间延迟，所述时间延迟的延迟的时间取决于所述两级放大器的输出信号的时域信号历程；以及

其中设定所述延迟的时间以使发生在所述第一和第二放大级之间的所述信号的衰减发生在信号最大值的范围中，使得避免过度控制所述第一和第二放大级。

14.如权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，还包括传感器外壳，所述传感器外壳具有的宽度大于深度，其中所述深度与测量方向有关；

其中所述线圈布置和所述屏蔽部布置在所述传感器外壳中。

15.用于操作根据权利要求1所述的传感器元件的方法，其特征在于，确定测量对象距所述传感器元件的距离；

其中，设定在所述至少一个励磁线圈中流动的励磁电流的时域历程以使背景信号包括在测量电压中或放大器的输出信号中，在没有所述测量对象的情况下所存在的所述背景信号被最小化；以及

其中，取决于所述至少一个励磁线圈的温度来设定所述励磁电流。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，设定在所述至少一个励磁线圈中流动的所述励磁电流的电流最大值以使所述背景信号被最小化。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述背景信号从所述放大器的所述输出信号减去。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述测量对象由选定材料制成，并且设定所述励磁电流的所述时域电流历程和/或电流最大值以使所述传感器元件对由所述选定材料制成的所述测量对象的灵敏性被最大化。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述至少一个励磁线圈包括第一励磁线圈和第二励磁线圈；以及

其中所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈在相同时间上被供应有所述励磁电流。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述测量对象的磁性质和/或电性质通过根据信号最大值和/或时域信号历程评估所述放大器的输出信号来确定。

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